CN115639686A - 一种角膜塑形镜 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种角膜塑形镜，所述角膜塑形镜的后表面从中心至周围依次为基弧光学区、反转弧区、适配弧区和周边弧区，其中，所述基弧光学区、反转弧区、适配弧区和周边弧区的所在圆均关于同一个对称轴对称，所述基弧光学区的弧度较角膜弧度平坦，所述反转弧区的弧度较角膜陡峭，所示适配弧区的弧度与角膜弧度一致，所述反转弧区中设置有反转弧槽，且所述反转弧槽所处的圆与反转弧区所处的圆并不关于同一个对称轴对称。本发明通过在反转弧区额外增加一个反转弧槽，进一步增大反转弧区的横截面积，容纳更多的角膜变形量，使反转弧区更为陡峭，从而减小反转弧区的宽度。

Description

一种角膜塑形镜

技术领域

本发明涉及角膜塑形技术领域，更具体地，涉及一种角膜塑形镜。

背景技术

角膜塑形镜，也可称为角膜塑形术(Orthokeratology，Ortho-K)，是通过配 戴特殊设计的硬性透气接触镜，逐步使角膜的弧度变平，从而降低近视度数，提 高裸眼视力。同时，诸多临床研究也表明证实其还具有控制或延缓近视进展的功 效。

图1为一种角膜塑形镜的塑形原理示意图。如图所示，角膜塑形镜使用所谓 的“反几何”或者也叫“逆几何”设计，将镜片的后表面设计为与角膜前表面相 反的曲率变化，因此在配戴角膜塑形镜后，角膜会根据吸附原理逐渐贴近镜片的 后表面，也逐渐形成了与镜片后表面一致的形态结构，从而达到了塑形的效果。

对于角膜塑形镜而言，中央基弧区既起到塑形的所用，又起到成像的作用。 反转弧区则是起到吸附最用，同时，也让由基弧区塑形导致的角膜有变形空间。 适配弧又称定位弧，是一段与人眼角膜贴合的弧段，起到定位的作用。

现有技术中公开一种角膜塑形镜，所述角膜塑形镜具有被配置为改变角膜前 表面形状的内表面、以及与所述内表面相对的外表面，所述内表面自中心向外连 续形成有基弧区、反转区和配适区，所述基弧区被配置成重塑角膜中央部组织而 使平行入射光线聚焦在视网膜上的非球面形状，所述基弧区具有直径为1mm至 2mm的中央区域和围绕着所述中央区域的周边区域，所述中央区域的曲率半径 小于所述周边区域的曲率半径，所述中央区域呈球面形状，所述周边区域的曲率 半径随着远离所述中央区域逐渐增大，所述基弧区的直径为5mm至6mm，所述 反转区被配置成重塑角膜中周部组织而使周边入射光线聚焦在视网膜前方的形 状，所述反转区的曲率半径小于所述基弧区的曲率半径，所述反转区与角膜之间 存在泪液并且通过泪液流体效应在角膜中央部的外周产生负压力以使角膜中央 部的上皮细胞层数减薄、角膜中周部的上皮细胞层数增厚，所述配适区与角膜接 触并定位，在经过所述角膜塑形镜的中心的纵截面上，所述配适区呈直线状，经 所述角膜塑形镜塑形后，所述角膜产生的近视性离焦量不小于零。该方案的角膜 塑形镜的反转区能容纳的区域较少。

发明内容

本发明提供一种角膜塑形镜，容纳更多的角膜变形量。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种角膜塑形镜，所述角膜塑形镜的后表面从中心至周围依次为基弧光学区、 反转弧区、适配弧区和周边弧区，其中，所述基弧光学区、反转弧区、适配弧区 和周边弧区的所在圆均关于同一个对称轴对称，所述基弧光学区的弧度较角膜弧 度平坦，所述反转弧区的弧度较角膜陡峭，所示适配弧区的弧度与角膜弧度一致， 所述反转弧区中设置有反转弧槽，且所述反转弧槽所处的圆与反转弧区所处的圆 并不关于同一个对称轴对称。

角膜塑形镜的后表面设计，为特殊的逆几何设计，基弧光学区较角膜平坦， 反转弧区较角膜陡峭，适配弧区与角膜一致，因此曲率半径的变化为变大—变小 —一致的非一致性的变化。角膜塑形镜的反转弧区的作用为产生内拉力，可以吸 附角膜变形，容纳变形后的角膜。本方案在角膜塑形镜的反转弧区中额外增加一 个反转弧槽结构。该结构可以容纳更多的角膜变形量，从而缩小角膜塑形镜的反 转弧区增大适配弧区，从而最终得到匹配定位更好的新型角膜塑形镜。

对于角膜塑形镜，反转弧区的塑形区域和适配弧区的定位适配区域的分配是 一个重要的指标。塑形区域过小，会导致视力矫正效果下降，无法有效防控近视； 塑形区域过大，会导致侵占其他弧段，主要是适配弧段的宽度，使塑形镜的定位 能力下降，同时无法有效塑形。现在市面上的角膜塑形镜，以直径10.6mm为例， 其基弧光学区一般为6.0～6.2mm。

角膜塑形镜的反转弧区的内拉力决定了塑形的速度，较宽的反转弧区域其曲 率半径较大，较窄的反转弧区域其曲率半径较小。宽反转弧的塑形速度小于窄反 转弧。现在市面上的角膜塑形镜，以直径10.6mm为例，其反转弧区一般为0.5mm。

优选地，所述基弧光学区的面型为球面或者非球面。

优选地，所述基弧光学区为球面时，球面曲率半径R1为：

R1＝337.5/(FK-My-F)

式中，FK为角膜平坦曲率，My为需要矫正的近视度数，F为过矫系数，单 位均为屈光度D。

优选地，所述基弧光学区为非球面时，其面型在二维直角坐标系平面YZ上， 曲线满足以下非球面曲线表达式为：

式中，Z(y)为基弧光学区的非球面在YZ平面上的曲线的表达式，c为基 弧光学区的球面曲率半径的倒数，K为非球面的二次曲面常数，A_i为非球面高次 项系数。

优选地，所述适配弧分为两段，第一段的面型为球面设计或非球面设计，第 二段的的面型为非球面设计。

优选地，所述适配弧第一段的面型的球面曲率半径R2计算公式为：

R2＝337.5/FK

式中，FK为角膜平坦曲率。

优选地，所述适配弧第二段的面型的球面曲率半径R3：

R3＝337.5/(FK-F2)

式中，F2为平坦系数，单位为屈光度D。

优选地，所述适配弧的第一段为非球面设计时，其面型通过使用球面曲率半 径R2和偏心率e来调整，其中偏心率e为人眼的非球面系数；所述适配弧的第 二段的面型通过使用球面曲率半径R3和偏心率e来调整。

优选地，所述反转弧区的曲率半径基于基弧光学区曲率半径和适配弧区的第 一段的球面曲率半径进行计算，且反转弧槽曲率半径小于反转弧区曲率半径的 1/4。

优选地，所述周边弧区的曲率半径的计算方法如下：

角膜与周边弧区均为球面，其投影平面的曲线方法分别为：

x²+y²＝(1/FK)²

在周边弧区的宽度内，周边弧区的曲线沿Y轴变化量ΔY为：

式中，Rpc为周边弧区的曲率半径，DIA为镜片总直径，Dpc为周边弧区的 宽度；

令角膜塑形镜的边缘点为N，过N作垂线NM垂直于角膜，垂线NM与角 膜相交与M点，计算MN的长度：

((DIA-FK/(1-k₁ ²)^(1/2))²+(((1/FK)²-(DIA-Dpc)²)^(1/2)-ΔY-k₁FK/(1-k₁ ²)^(1/2))²)^(1/2)＝MN

式中，k₁为垂线NM的斜率，FK为角膜平坦曲率，当MN固定时，求解上 述方程即可得到周边弧区的曲率半径Rpc。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明通过在反转弧区额外增加一个反转弧槽，进一步增大反转弧区的横截 面积，容纳更多的角膜变形量，使反转弧区更为陡峭，从而减小反转弧区的宽度。

附图说明

图1为角膜塑形镜的塑形原理示意图。

图2为不设置反转弧槽时，角膜塑形镜各区域所处圆的示意图。

图3为本发明的角膜塑形镜结构示意图。

图4为设置反转弧槽时，角膜塑形镜各区域所处圆的示意图。

图5为实施例提供的周边弧区与角膜的位置关系示意图。

图6为图5的几何分析示意图。

图中，0为角膜，1为角膜塑形镜，11为基弧光学区，12为反转弧区，121为反 转弧区所处的圆，122为反转弧槽，1221为反转弧槽所处的圆，13为适配弧区， 131为适配弧区所处的圆，14为周边弧区，141为周边弧区所处的圆，3为对称 轴。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实 际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理 解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

本实施例提供一种角膜塑形镜，所述角膜塑形镜的后表面从中心至周围依次 为基弧光学区11、反转弧区12、适配弧区13区和周边弧区14，其中，所述基 弧光学区11、反转弧区12、适配弧区13区和周边弧区14的所在圆均关于同一 个对称轴对称，如图2所示，所述基弧光学区11的弧度较角膜0弧度平坦，所 述反转弧区12的弧度较角膜0陡峭，所示适配弧区13区的弧度与角膜0弧度一 致，如图3所示，所述反转弧区12中设置有反转弧槽122，且所述反转弧槽122 所处的圆与反转弧区12所处的圆并不关于同一个对称轴对称，如图4所示。

本实施例在角膜塑形镜的反转弧区12中额外增加一个反转弧槽122结构。 该结构可以容纳更多的角膜变形量，从而缩小角膜塑形镜的反转弧区12增大适 配弧区13区，从而最终得到匹配定位更好的新型角膜塑形镜。

实施例2

本实施例提供一种角膜塑形镜，所述角膜塑形镜的后表面从中心至周围依次 为基弧光学区11、反转弧区12、适配弧区13区和周边弧区14，其中，所述基 弧光学区11、反转弧区12、适配弧区13区和周边弧区14的所在圆均关于同一 个对称轴对称，如图2所示，所述基弧光学区11的弧度较角膜0弧度平坦，所 述反转弧区12的弧度较角膜0陡峭，所示适配弧区13区的弧度与角膜0弧度一 致，如图3所示，所述反转弧区12中设置有反转弧槽122，且所述反转弧槽122 所处的圆与反转弧区12所处的圆并不关于同一个对称轴对称，如图4所示。

本实施例在角膜0塑形镜的反转弧区12中额外增加一个反转弧槽122结构。 该结构可以容纳更多的角膜变形量，从而缩小角膜0塑形镜的反转弧区12增大 适配弧区13区，从而最终得到匹配定位更好的新型角膜塑形镜。

所述基弧光学区11的面型为球面或者非球面。

所述基弧光学区11为球面时，球面曲率半径R1为：

R1＝337.5/(FK-My-F)

式中，FK为角膜0平坦曲率，My为需要矫正的近视度数，F为过矫系数， 单位均为屈光度D。

所述基弧光学区11为非球面时，其面型在二维直角坐标系平面YZ上，曲 线满足以下非球面曲线表达式为：

式中，Z(y)为基弧光学区11的非球面在YZ平面上的曲线的表达式，c为 基弧光学区11的球面曲率半径的倒数，K为非球面的二次曲面常数，A_i为非球 面高次项系数。

特别地，当K＝0，Ai＝0时(i＝2,3,4)，上述方程就退化成了球面方程。基于 ZEMAX光线追迹软件，选定产品的Zernike系数值，经过优化，可以得到二次 曲面常数K和非球面高次项系数。

所述适配弧区13分为两段，第一段的面型为球面设计或非球面设计，第二 段的的面型为非球面设计。

所述适配弧区13第一段的面型的球面曲率半径R2计算公式为：

R2＝337.5/FK

式中，FK为角膜0平坦曲率。

所述适配弧区13第二段的面型的球面曲率半径R3：

R3＝337.5/(FK-F2)

式中，F2为平坦系数，单位为屈光度D。

所述适配弧区13的第一段为非球面设计时，其面型通过使用球面曲率半径 R2和偏心率e来调整，其中偏心率e为人眼的非球面系数；所述适配弧区13的 第二段的面型通过使用球面曲率半径R3和偏心率e来调整。

所述反转弧区12的曲率半径基于基弧光学区11曲率半径和适配弧区13区 的第一段的球面曲率半径进行计算，且反转弧槽122曲率半径小于反转弧区12 曲率半径的1/4。

实施例3

本实施例提供一种角膜塑形镜，所述角膜塑形镜的后表面从中心至周围依次 为基弧光学区11、反转弧区12、适配弧区13区和周边弧区14，其中，所述基 弧光学区11、反转弧区12、适配弧区13区和周边弧区14的所在圆均关于同一 个对称轴对称，如图2所示，所述基弧光学区11的弧度较角膜0弧度平坦，所 述反转弧区12的弧度较角膜0陡峭，所示适配弧区13区的弧度与角膜0弧度一 致，如图3所示，所述反转弧区12中设置有反转弧槽122，且所述反转弧槽122 所处的圆与反转弧区12所处的圆并不关于同一个对称轴对称，如图4所示。

本实施例在角膜0塑形镜的反转弧区12中额外增加一个反转弧槽122结构。 该结构可以容纳更多的角膜变形量，从而缩小角膜塑形镜的反转弧区12增大适 配弧区13区，从而最终得到匹配定位更好的新型角膜塑形镜。

所述基弧光学区11的面型为球面或者非球面。

所述基弧光学区11为球面时，球面曲率半径R1为：

R1＝337.5/(FK-My-F)

式中，FK为角膜0平坦曲率，My为需要矫正的近视度数，F为过矫系数， 单位均为屈光度D。

所述基弧光学区11为非球面时，其面型在二维直角坐标系平面YZ上，曲 线满足以下非球面曲线表达式为：

式中，Z(y)为基弧光学区11的非球面在YZ平面上的曲线的表达式，c为 基弧光学区11的球面曲率半径的倒数，K为非球面的二次曲面常数，A_i为非球 面高次项系数。

特别地，当K＝0，Ai＝0时(i＝2,3,4)，上述方程就退化成了球面方程。基于 ZEMAX光线追迹软件，选定产品的Zernike系数值，经过优化，可以得到二次 曲面常数K和非球面高次项系数。

所述适配弧区13分为两段，第一段的面型为球面设计或非球面设计，第二 段的的面型为非球面设计。

所述适配弧区13第一段的面型的球面曲率半径R2计算公式为：

R2＝337.5/FK

式中，FK为角膜0平坦曲率。

所述适配弧区13第二段的面型的球面曲率半径R3：

R3＝337.5/(FK-F2)

式中，F2为平坦系数，单位为屈光度D。

所述适配弧区13的第一段为非球面设计时，其面型通过使用球面曲率半径 R2和偏心率e来调整，其中偏心率e为人眼的非球面系数；所述适配弧区13的 第二段的面型通过使用球面曲率半径R3和偏心率e来调整。

所述反转弧区12的曲率半径基于基弧光学区11曲率半径和适配弧区13区 的第一段的球面曲率半径进行计算，且反转弧槽122曲率半径小于反转弧区12 曲率半径的1/4。

周边弧的曲率半径为定制或者为计算值。在一般角膜塑形镜中，周边弧的曲 率半径使用11.5mm或12.0mm，并根据试戴的效果增加或者降低周边弧的档位 来调整泪液交换速度。本实施例中，使用了一种与角膜参数相匹配的计算法来获 取不同角膜下的周边弧曲率半径。具体方法为，基于周边弧与角膜间的形成的矢 高不变原则，设计可计算调节的周边弧曲率半径。

所述周边弧区14的曲率半径的计算方法如下：

角膜0与周边弧区14均为球面，如图5所示，其投影平面的曲线方法分别 为：

x²+y²＝(1/FK)²

对图5进行几何分析，分析图如图6：

在周边弧区14的宽度内，周边弧区14的曲线沿Y轴变化量ΔY(即图6中 的BC-AN)为：

式中，Rpc为周边弧区14的曲率半径，DIA为镜片总直径，Dpc为周边弧 区14的宽度；

令角膜0塑形镜的边缘点为N，过N作垂线NM垂直于角膜0，垂线NM与 角膜0相交与M点，根据图6：

点B的坐标为(DIA-Dpc，((1/FK)2-(DIA-Dpc)2)(1/2))，

因此，点N坐标为(DIA，((1/FK)2-(DIA-Dpc)2)(1/2)-ΔY)，

因此，直线MN(y＝k1x)斜率k1为(((1/FK)2-(DIA-Dpc)2)(1/2)-ΔY) /DIA)

因此，点M的坐标通过连立方程组{x2+y2＝(1/FK)2，y＝k1x}解出，点M 的坐标为(1/FK(1-k12)(1/2)，k1/FK(1-k12)(1/2))

计算MN的长度：

((DIA-FK/(1-k₁ ²)^(1/2))²+(((1/FK)²-(DIA-Dpc)²)^(1/2)-ΔY-k₁FK/(1-k₁ ²)^(1/2))²)^(1/2)＝MN

式中，k₁为垂线NM的斜率，FK为角膜0平坦曲率，当当角膜0FK经过测 试得到明确结果后，且MN固定时，所有点坐标与直线曲线的方程，均为关于 Rpc和FK的函数，求解上述方程即可得到周边弧区14的曲率半径Rpc。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非 是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明 的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施 方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进 等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种角膜塑形镜，所述角膜塑形镜的后表面从中心至周围依次为基弧光学区(11)、反转弧区(12)、适配弧区(13)和周边弧区(14)，其中，所述基弧光学区(11)、反转弧区(12)、适配弧区(13)和周边弧区(14)的所在圆均关于同一个对称轴对称，所述基弧光学区(11)的弧度较角膜(0)弧度平坦，所述反转弧区(12)的弧度较角膜(0)陡峭，所示适配弧区(13)的弧度与角膜(0)弧度一致，其特征在于，所述反转弧区(12)中设置有反转弧槽(122)，且所述反转弧槽(122)所处的圆与反转弧区(12)所处的圆并不关于同一个对称轴对称。

2.根据权利要求1所述的角膜塑形镜，其特征在于，所述基弧光学区(11)的面型为球面或者非球面。

3.根据权利要求2所述的角膜塑形镜，其特征在于，所述基弧光学区(11)为球面时，球面曲率半径R1为：

R1＝337.5/(FK-My-F)

式中，FK为角膜平坦曲率，My为需要矫正的近视度数，F为过矫系数，单位均为屈光度D。

4.根据权利要求2所述的角膜塑形镜，其特征在于，所述基弧光学区(11)为非球面时，其面型在二维直角坐标系平面YZ上，曲线满足以下非球面曲线表达式为：

式中，Z(y)为基弧光学区(11)的非球面在YZ平面上的曲线的表达式，c为基弧光学区(11)的球面曲率半径的倒数，K为非球面的二次曲面常数，A_i为非球面高次项系数。

5.根据权利要求1所述的角膜塑形镜，其特征在于，所述适配弧区(13)分为两段，第一段的面型为球面设计或非球面设计，第二段的的面型为非球面设计。

6.根据权利要求5所述的角膜塑形镜，其特征在于，所述适配弧区(13)第一段的面型的球面曲率半径R2计算公式为：

R2＝337.5/FK

式中，FK为角膜平坦曲率。

7.根据权利要求6所述的角膜塑形镜，其特征在于，所述适配弧区(13)第二段的面型的球面曲率半径R3：

R3＝337.5/(FK-F2)

式中，F2为平坦系数，单位为屈光度D。

8.根据权利要求7所述的角膜塑形镜，其特征在于，所述适配弧区(13)的第一段为非球面设计时，其面型通过使用球面曲率半径R2和偏心率e来调整，其中偏心率e为人眼的非球面系数；所述适配弧区(13)的第二段的面型通过使用球面曲率半径R3和偏心率e来调整。

9.根据权利要求5至8任一项所述的角膜塑形镜，其特征在于，所述反转弧区(12)的曲率半径基于基弧光学区(11)曲率半径和适配弧区(13)的第一段的球面曲率半径进行计算，且反转弧槽(122)曲率半径小于反转弧区(12)曲率半径的1/4。

10.根据权利要求1所述的角膜塑形镜，其特征在于，所述周边弧区(14)的曲率半径的计算方法如下：

角膜(0)与周边弧区(14)均为球面，其投影平面的曲线方法分别为：

x²+y²＝(1/FK)²

在周边弧区(14)的宽度内，周边弧区(14)的曲线沿Y轴变化量ΔY为：

式中，Rpc为周边弧区(14)的曲率半径，DIA为镜片总直径，Dpc为周边弧区的宽度；

令角膜塑形镜的边缘点为N，过N作垂线NM垂直于角膜，垂线NM与角膜相交与M点，计算MN的长度：

((DIA-FK/(1-k₁ ²)^(1/2))²+(((1/FK)²-(DIA-Dpc)²)^(1/2)-ΔY-k₁FK/(1-k₁ ²)^(1/2))²)^(1/2)＝MN

式中，k₁为垂线NM的斜率，FK为角膜平坦曲率，当MN固定时，求解上述方程即可得到周边弧区(14)的曲率半径Rpc。

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