專利名稱：波陣面?zhèn)鞲衅鲬糜谀軌蜻M行制造后光學能力改性的透鏡的制作方法
相關申請的交叉引用這是以US專利申請No.60/190,738(2000年3月20日申請)為基礎的申請，該專利申請的公開內容被引入供參考。
背景每年在美國進行大約兩百萬個白內障外科程序。該程序通常包括在晶狀體囊前部切口以取出內障性晶狀體和將眼內透鏡(IOL)植入該處。通常，現(xiàn)有兩種類型的眼內透鏡(“IOL”)。第一種類型的IOL置換眼睛的自然透鏡。此類程序的最通常的理由是白內障。第二種類型IOL補充現(xiàn)有透鏡和用作永久性校正鏡片。這一類型的透鏡(有時稱為phakic(晶狀體)IOL)被植入到前房或后房以校正眼睛的任何屈光不正。理論上，屈光正常所需要的IOL類型的光學能力(即，來自無窮遠的光在視網(wǎng)膜上的完美聚焦)能夠精確計算。選擇所植入透鏡的光學能力(基于眼球長度和角膜球面變曲度的手術前探查測量)以使病人無需附加的校正措施(例如玻璃透鏡或隱形眼鏡)就能看見。不幸的是，由于測量的誤差，和/或可變的晶狀體定位和傷口愈合；經歷這一程序的全部病人中大約一半在外科手術之后在沒有校正的情況下將無法享受最佳視覺(Brandser等人，Acta Ophthalmol Scand75162-165(1997)；Oshika等人，Jcataract Refract Surg24509-514(1998))。因為現(xiàn)有技術IOL的光學能力在一旦植入之后一般不能調節(jié)，病人一般地必須不情愿地使用附加校正鏡片如玻璃眼鏡或隱形眼鏡。很少見地，植入的晶狀體能夠交換成擁有另一更合適的透鏡光學能力。
在最近六到七年，在使用波陣面感測和自適應光學技術測量和校正在眼睛光學系統(tǒng)中存在的像差上吸引了人們很多興趣并取得進步。早期的研究集中于眼睛的光學像差變成零以獲得眼底的高分辨率圖像(Liang等人，J.Opt.Soc.Am.A，142884-2892(1997)；Liang等人，J.Opt.Soc.Am.A，111949-1957(1994)。波陣面感測對眼睛的應用經過拓展后包括LASIK(激光原位屈光性角膜成形術)和PRK(光折射角膜切開術)病人的外科手術前像差測量(Seiler，2ndInternationalCongress of Wavefront Sensing and Aberration-Free RefractiveCorrection，2001年2月10日，蒙特利，加拿大)。急劇減少視覺靈敏度的像差的類型包括散焦，散光，球面像差，斜射球面像差，和其它高階像差。在這一程序背后的概念是，一旦在眼睛上測得光學像差的類型、數(shù)值和空間分布，能夠制作出定做的角膜切除(ablation)圖譜，后者在理論上校正這些像差以改進視覺靈敏度。然而，在實踐中，LASIK和PRK程序的角膜愈合響應不能預見，這樣并不總是獲得想要得到的切除圖譜。另外，LASIK和PRK后的病人抱怨在夜間駕車時“光暈”和眩目效果，由于在角膜的切除和非切除區(qū)域之間的銳轉變區(qū)。
其光學能力可以在植入和隨后傷口愈合之后調節(jié)的IOL將是與白內障外科手術、LASIK和PRK有關的手術后屈光不正的理想解決方案。而且，此類透鏡將具有更寬的應用范圍和可用于校正更典型的癥狀如近視，遠視，和散光。對于后一種情況，該IOL被稱作phakicIOL。雖然使用激光改造角膜的外科程序如LASIK是可行的，但是僅僅低至中等近視容易矯治。相反，功能象玻璃或隱形眼鏡矯正自然眼睛的折射誤差的IOL將被植入任何病人的眼睛內。因為被植入晶狀體的光學能力可以調節(jié)，由于測量不規(guī)則性和/或可變的晶狀體定位和傷口愈合引起的手術后屈光不正將通過就地微調來矯正。
本發(fā)明描述了與波陣面?zhèn)鞲衅飨嘟Y合的手術后、屈光可調節(jié)的IOL。該IOL能夠在白內障外科手術之后插入以置換內障性晶狀體或插入眼睛中無需取出自然晶狀體，以矯正先前存在的光學癥狀，如近視，遠視，散光，和/或其它高階癥狀。一旦經過了足夠的時間來實現(xiàn)傷口愈合和屈光穩(wěn)定化，含有可調節(jié)的IOL的光學系統(tǒng)的像差能夠用波陣面?zhèn)鞲衅鳒y量。這些像差的類型、數(shù)值和空間分布的認識與包括IOL的材料的屈光可調性的認識相結合(治療計算圖)將允許有IOL的精確改進，以矯正所測量的像差和因此獲得所需的精確的IOL校正和最佳的視覺靈敏度。
概述本發(fā)明一部分涉及加工制造具有分散在聚合物基質中的屈光調節(jié)組合物(RMC)的光學元件的方法。申請人發(fā)現(xiàn)，光學元件例如IOL的RMC能夠經過以通過波陣面?zhèn)鞲衅魅鏢hack-Hartmann(夏克-哈特曼)波陣面?zhèn)鞲衅?又名哈特曼-夏克波陣面?zhèn)鞲衅?獲得的光學測量為基礎的聚合來調節(jié)。
然而，在一個實施方案中，本發(fā)明涉及光學元件和波陣面?zhèn)鞲衅?，其中該光學元件包括第一種聚合物基質組合物(FPMC)和分散在其中的RMC，其中RMC能夠刺激誘導聚合。在一個特殊的實施方案中，波陣面?zhèn)鞲衅魇窍目?哈特曼波陣面?zhèn)鞲衅鳌?br>
在另一實施方案中，本發(fā)明涉及光學元件和自適應光學系統(tǒng)，其中該光學元件包括FPMC和分散在其中的RMC，該RMC能夠刺激-誘導聚合，其中該自適應光學系統(tǒng)包括波陣面?zhèn)鞲衅骱筒嚸嫜a償器，如夏克-哈特曼波陣面?zhèn)鞲衅骱涂勺冃畏瓷溏R，微電子機械薄膜，或分節(jié)微鏡波陣面補償器。
在另一實施方案中，該光學元件是IOL。在該實施方案中，F(xiàn)PMC能夠由任何合適的聚合物，如聚硅氧烷組成。
在再一實施方案中，本發(fā)明涉及加工有RMC分散在其中的光學元件的方法。該方法包括用波陣面?zhèn)鞲衅鳙@得光學元件的光學測量值，和誘導RMC的一定量的聚合，其中聚合量是由光學測量決定的。在這一實施方案中，任何合適的光學像差測量都能夠使用，如光程差或波前傾斜的測量和光線跟蹤技術。在這一實施方案中，像差測量能夠測量任何合適的像差系數(shù)，例如，散焦，散光，斜射球面像差，球面和更高階的像差。
在仍然另一實施方案中，本發(fā)明涉及植入在眼睛內和有RMC分散在其中的IOL的加工方法。該方法包括用波陣面?zhèn)鞲衅鳙@得植入了IOL的眼睛的光學測量值和誘導在IOL中RMC的一定量的聚合，其中聚合的量是由光學測量值決定的。
附圖的簡述
圖1a是在中心上輻射，隨后在整個透鏡上輻射以“鎖定”這一改進的透鏡光學能力的本發(fā)明透鏡的示意圖。
圖1b是在中心上輻射，隨后在整個透鏡上輻射以“鎖定”這一改進的透鏡光學能力的本發(fā)明透鏡的示意圖。
圖1c是在中心上輻射，隨后在整個透鏡上輻射以“鎖定”這一改進的透鏡光學能力的本發(fā)明透鏡的示意圖。
圖1d是在中心上輻射，隨后在整個透鏡上輻射以“鎖定”這一改進的透鏡光學能力的本發(fā)明透鏡的示意圖。
圖2a說明了棱鏡輻射程序，它用于定量在暴露于各種量的輻射之后折射指數(shù)變化。
圖2b說明了棱鏡輻射程序，它用于定量在暴露于各種量的輻射之后折射指數(shù)變化。
圖2c說明了棱鏡輻射程序，它用于定量在暴露于各種量的輻射之后折射指數(shù)變化。
圖2d說明了棱鏡輻射程序，它用于定量在暴露于各種量的輻射之后折射指數(shù)變化。
圖3a顯示了本發(fā)明的IOL的未過濾的莫阿干涉條紋圖案。在兩個倫奇刻線法之間的角度設定在12°和在第一和第二莫阿干涉條紋圖樣之間的位差距離是4.92mm。
圖3b顯示了本發(fā)明的IOL的未過濾的莫阿干涉條紋圖案。在兩個倫奇刻線法之間的角度設定在12°和在第一和第二莫阿干涉條紋圖樣之間的位差距離是4.92mm。
圖4是本發(fā)明IOL的倫奇圖。該倫奇圖案對應于透鏡的2.6mm中心區(qū)域。
圖5a是說明第二種機理的示意圖，憑此該第二種聚合物基質的形成通過改變透鏡形狀來調節(jié)透鏡性能。
圖5b是說明第二種機理的示意圖，憑此該第二種聚合物基質的形成通過改變透鏡形狀來調節(jié)透鏡性能。
圖5c是說明第二種機理的示意圖，憑此該第二種聚合物基質的形成通過改變透鏡形狀來調節(jié)透鏡性能。
圖5d是說明第二種機理的示意圖，憑此該第二種聚合物基質的形成通過改變透鏡形狀來調節(jié)透鏡性能。
圖6a是在激光治療之前和之后描繪在眼睛內透鏡光學能力有大約+8.6屈光度變化的IOL的倫奇干涉圖。交替的亮和暗帶的間距與透鏡光學能力成正比。
圖6b是在激光治療之前和之后描繪在眼睛內透鏡光學能力有大約+8.6屈光度變化的IOL的倫奇干涉圖。交替的亮和暗帶的間距與透鏡光學能力成正比。
圖7是說明夏克-哈特曼波陣面?zhèn)鞲衅鞯氖疽鈭D。
圖8是光聚合物膜的相應倫奇干涉圖，其中“CALTECH”和“CVI”是使用HeCd激光的325nm線刻寫的。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的裝置的示意圖。
圖10是光聚合膜的一部分的照片。
優(yōu)選實施方案的詳細說明本發(fā)明一般性涉及波陣面感測和校正技術在有RMC分散在聚合物基質中的光學元件中的應用。
在圖9中示意性顯示的一個實施方案中，根據(jù)本發(fā)明的裝置包括與輻照源2和波陣面?zhèn)鞲衅?實現(xiàn)光通信的具有光學能力可調的光學元件(如插入其中的IOL10)的光學元件或光學系統(tǒng)(例如眼睛)1。在所示的實施方案中，光束分裂器4被放置在輻照源2和含有光學能力可調的光學元件10的光學系統(tǒng)1之間，以使得在光學系統(tǒng)1、輻照源2和波陣面?zhèn)鞲衅?之間產生光程。在操作中，在光學系統(tǒng)如眼睛1(如圖9中所示)上，光源5(來自該光源或該波陣面?zhèn)鞲衅?通過眼睛1，在此聚焦于視網(wǎng)膜6上。該光5從視網(wǎng)膜6反射出來并重新穿過眼睛1傳向波陣面?zhèn)鞲衅?。該波陣面?zhèn)鞲衅?測量在眼睛1中存在的光學像差。該波陣面?zhèn)鞲衅?測量在眼睛的1光學系統(tǒng)中存在的像差的數(shù)值和空間分布。這一信息經過處理器7反饋到計算圖計算機8中，后者在分析之后確定為了校正所測量的像差所需要的各種強度的準確持續(xù)時間、強度和空間分布。該計算圖計算機8進而與輻射模式(profile)產生器9交流，在取決于光學元件10的物理性能的光束中產生為該可調的光學元件(例如IOL)校正在眼睛1中檢測到的像差所需要的光5。在所示的實施方案中，該裝置進一步包括反饋回路，它取用圖像并將這些圖像送至與波陣面?zhèn)鞲衅?發(fā)生信號通信的處理器6中，后者分析圖像和將信息傳輸?shù)娇刂破?，后者產生校正模式并將校正模式信息傳輸?shù)脚c控制器7和光源2發(fā)生信號通信的輻射模式產生器8中。該輻射模式產生器8然后控制該光源2以發(fā)射一束光5，后者輻射該光學元件10，使得分散在光學元件10的聚合物基質中的屈光調節(jié)組合物RMC將發(fā)生改變以校正在光學系統(tǒng)1中檢測到的像差。
以上所述的程序可以根據(jù)需要來重復許多次，使得在第一劑量的輻射5之后，和有足夠的時間讓IOL10和眼睛1的光學性質發(fā)生變化之后，任何剩余像差能夠由波陣面?zhèn)鞲衅?檢測和可以施加另一劑量的輻射5，該輻射的光束特性取決于第二次像差測量值。像差測量，聚合刺激的應用，和重新測量的這一過程可以繼續(xù)進行，一直到達到眼睛1的所需光學性質為止或一直到IOL10被光鎖定(photoloeked)為止。
應該指出的是，任何合適的光源2，光束分裂器4，波陣面?zhèn)鞲衅?，處理器6，控制器7和輻射模式控制器(profiler)8可用于本發(fā)明中，使得光學元件像差能夠被分析和校正。
圖1a到1d說明了本發(fā)明的一個創(chuàng)造性實施方案，其中透鏡10的特定光學區(qū)域的折射指數(shù)通過光誘導的聚合來改變(因此在透鏡光學能力上有變化)。調節(jié)的透鏡光學能力經過整個透鏡的充溢輻射來鎖住。在圖1a中所示的實施方案中，光學元件10包括FPMC12和分散在其中的RMC14。該FPMC12形成了光學元件框架并且一般關系到其材料性質當中的許多。該RMC14可以是能夠刺激誘導聚合(優(yōu)選光致聚合)的單種化合物或化合物的混合物。這里使用的術語“聚合”是指一種反應，其中RMC14的組分中的至少一種與類似組分或與不同組分反應形成至少一個共價鍵或物理鍵。FPMC12和RMC14的屬性將取決于光學元件10的最終用途。然而，通常，選擇FPMC12和RMC14，使得構成RMC14的組分能夠在FPMC12內擴散，例如松散的FPMC12傾向于與較大的RMC組分14配對和緊密的FPMC12傾向于與較小的RMC14配對。
如圖1b中所示，在暴露于合適的能源16(例如，熱或光)之后，RMC14典型地在光學元件10的曝光區(qū)域20中形成第二種聚合物基質18。第二種聚合物基質18的存在改變光學元件10的這一區(qū)域20的材料特性以調節(jié)它的屈光能力。通常，第二種聚合物基質18的形成典型地提高光學元件10的受影響區(qū)域20的折射指數(shù)。
如圖1c中所示，在曝光之后，在未曝光區(qū)域22中的RMC14將隨時間推移而遷移到曝光區(qū)域20中。RMC14遷移到曝光區(qū)域20中的量取決于聚合刺激的頻率、強度和持續(xù)時間并可以精確控制。如果允許有足夠的時間，RMC14將在整個光學元件10(即FPMC12，包括曝光區(qū)域)中重新平衡和重新分布。當該區(qū)域重新暴露于能源16時，從那時起已遷移到區(qū)域20中的RMC14(它也許少于RMC14重新平衡的情形)發(fā)生聚合而進一步增加第二種聚合物基質18的形成。這一過程(在曝光之后接著有適當?shù)臅r間間隔以允許擴散)可以重復，直至光學元件10的曝光區(qū)域20獲得了所需性質為止(例如，光學能力，折射指數(shù)，或形狀)。整個光學元件10然后暴露于能源16，在組分14能遷移到曝光區(qū)域20中之前使在曝光區(qū)域20之外的剩余RMC14進行聚合以“鎖定”所需透鏡性質，因此形成了最終的光學元件10，如圖1d中所示。在這些條件下，因為自由可擴散的RMC14不再可利用，光學元件10隨后暴露于能源16不能進一步改變它的光學能力。
該FPMC12是用作光學元件10并從FPMC12形成的共價鍵或物理連接的結構。通常，該FPMC12包括一種或多種單體，它們在聚合之后形成FPMC12。該FPMC12任選地包括任何數(shù)目的配方助劑，這些助劑用于調節(jié)聚合反應或改進光學元件10的任何性能。合適的FPMC12單體的舉例性的例子包括丙烯酸類，甲基丙烯酸酯，磷腈類，硅氧烷類，乙烯基類，它們的均聚物，和共聚物。這里使用的“單體”是指可以連在一起形成含有其本身的重復單元的聚合物的任何單元(它本身可以是均聚物或共聚物)。如果FPMC單體12是共聚物，它可以由相同類型的單體(例如，兩種不同的硅氧烷)組成或它可以由不同類型的單體(例如，硅氧烷和丙烯酸類)組成。
在一個實施方案中，形成FPMC12的一種或多種單體在RMC14存在下發(fā)生聚合和交聯(lián)。在另一實施方案中，形成FPMC12的聚合物起始材料在RMC14存在下發(fā)生交聯(lián)。在任一情況下，RMC14必須與FPMC12的形成相適應和不明顯干涉FPMC12的形成。類似地，第二種聚合物基質18的形成也應該與現(xiàn)有的FPMC12相適應，以使得FPMC12和第二聚合物基質18不應該發(fā)生相分離和光學元件10的光透射應該不受影響。
如前面所述，RMC14可以是單種組分或多種組分，只要(i)與FPMC12的形成相適應；(ii)在FPMC12形成之后仍然能夠刺激-誘導聚合；和(iii)它在FPMC12內可以自由地擴散。在一個實施方案中，該刺激-誘導聚合是光誘導的聚合。
這里所述的光學元件10在電子和數(shù)據(jù)儲存工業(yè)上有很多應用。該光學元件還可用于醫(yī)藥領域，如用作醫(yī)用透鏡，特別作為IOL。根據(jù)本發(fā)明的IOL的一個實例包括FPMC12和分散在其中的RMC14。該FPMC12和RMC14如上所述有附加的要求，即所獲得的透鏡是生物相容的。
合適的生物相容性FPMC12的舉例性例子包括聚丙烯酸酯類，如聚丙烯酸烷基酯和聚丙烯酸羥烷基酯；聚甲基丙烯酸酯類，如聚甲基丙烯酸甲酯(“PMMA”)，聚甲基丙烯酸羥乙酯(“PHEMA”)，和聚甲基丙烯酸羥丙基酯(“PHPMA”)；聚乙烯基類如聚苯乙烯和聚N-乙烯基吡咯烷酮(“PNVP”)；聚硅氧烷類，如聚二甲基硅氧烷；聚磷腈，和它們的共聚物。US專利No.4,260,725和其中引用的專利和參考文獻(它們全部被引入本文供參考)提供了可用于形成FPMC12的合適聚合物的更特定例子。
在優(yōu)選的實施方案中，F(xiàn)PMC12通常具有較低的玻璃化轉變溫度(“Tg”)，以使得所獲得的IOL傾向于顯示出流體狀和/或彈性行為，并典型地通過交聯(lián)一種或多種聚合物起始材料來形成，其中各種聚合物起始材料包括至少一種可交聯(lián)的基團。合適的可交聯(lián)基團的舉例性例子包括但不限于氫，乙酰氧基，烷氧基，氨基，酸酐，芳氧基，羧基，烯氧基(enoxy)，環(huán)氧基，鹵素，異氰基，烯基，和肟。在更優(yōu)選的實施方案中，每種聚合物起始材料包括末端單體(還稱為端基)，后者與構成聚合物起始材料的一種或多種單體相同或不同但包括至少一個可交聯(lián)的基團，例如，要求該末端單體成為該聚合物起始材料的首尾并包括至少一個可交聯(lián)的基團作為它的結構的一部分。雖然它對于本發(fā)明的實施來說不是必要的，但是用于交聯(lián)該聚合物起始材料的機理優(yōu)選不同于構成RMC14的組分的刺激-誘導聚合的機理。例如，如果RMC14通過光誘導聚合來聚合，則優(yōu)選的是，聚合物起始材料具有可交聯(lián)的基團，后者通過除了光誘導聚合以外的任何機理來聚合。
用于FPMC12的形成的聚合物起始材料的尤其優(yōu)選的類別是用末端單體封端的聚硅氧烷(又名“硅酮”)，該單體包括選自乙酰氧基，氨基，烷氧基，鹵素，羥基，和巰基中的可交聯(lián)基團。因為硅酮IOL傾向于柔性和可折疊，在IOL植入程序中可以使用通常更小的切口。尤其優(yōu)選的聚合物起始材料的例子是雙(二乙酰氧基甲基甲硅烷基)-聚二甲基硅氧烷(它是用二乙酰氧基甲基甲硅烷基末端單體封端的聚二甲基硅氧烷)。
用于制造IOL的RMC14是如上所述，只是它具有生物相容性的附加要求。RMC14能夠刺激-誘導聚合和可以是單種組分或多個組分，只要(i)它與FPMC12的形成相適應；(ii)它在FPMC12形成之后仍能夠刺激-誘導聚合；和(iii)它在FPMC12內部可以自由擴散。通常，用于形成FPMC12的同樣類型的單體可用作RMC14的組分。然而，因為要求RMC14單體在FPMC12內可擴散，RMC14單體通常傾向于比形成FPMC12的單體更小(即具有更低分子量)。除了一種或多種單體，該RMC14還可以包括其它組分如引發(fā)劑和有利于第二種聚合物基質18形成的敏化劑。
在優(yōu)選的實施方案中，該刺激-誘導聚合是光致聚合作用。換句話說，構成RMC14的一種或多種單體各自優(yōu)選包括能夠光聚合的至少一個基團。此類可光聚合的基團的舉例性例子包括但不限于丙烯酸酯，烯丙氧基，肉桂?；谆┧狨?，均二苯乙烯基，和乙烯基。在更優(yōu)選的實施方案中，該RMC14包括單獨的或在敏化劑存在下的光引發(fā)劑(用于產生自由基的任何化合物)。合適的光引發(fā)劑的例子包括乙酰苯(例如，α-取代鹵乙酰苯，和二乙氧基乙酰苯)；2，4-二(氯甲基)-1，3，5-三嗪；苯偶姻烷基醚；和鄰-苯甲酰基肟基酮。合適敏化劑的例子包括對-(二烷基氨基)芳基醛；N-烷基二氫亞吲哚基；和雙[對-(二烷基氨基)芐叉基]酮。
因為柔性和可折疊的IOL的優(yōu)選，尤其優(yōu)選的類型的RMC14單體是用包括可光聚合基團的末端硅氧烷結構部分來封端的聚硅氧烷。此類單體的舉例性代表是X-Y-X1其中Y是硅氧烷，它可以是單體，從任何數(shù)目的硅氧烷單元形成的均聚物或共聚物，以及X和X1可以相同或不同并且各自獨立地是包括可光聚合基團的末端硅氧烷結構部分。Y的舉例性例子包括 和
其中m和n各自獨立地是整數(shù)以及R1，R2，R3，和R4各自獨立地是氫，烷基(伯，仲，叔，環(huán)狀)，芳基，或雜芳基。在優(yōu)選的實施方案中，R1，R2，R3和R4各自是C1-C10烷基或苯基。因為具有較高芳基含量的RMC14單體已經發(fā)現(xiàn)在本發(fā)明透鏡的折射指數(shù)上產生較大變化，一般優(yōu)選的是R1，R2，R3和R4中的至少一個是芳基，尤其苯基。在更優(yōu)選的實施方案中，R1，R2和R3是相同的并且是甲基，乙基，或丙基和R4是苯基。
X和X1(或X1和X，這取決于如何描繪RMC14聚合物)的舉例性例子分別是 和 其中R5和R6各自獨立地是氫，烷基，芳基，或雜芳基；和Z是可光聚合的基團。
在優(yōu)選的實施方案中，R5和R6各自獨立地是C1-C10烷基或苯基和Z是可光聚合的基團，后者包括選自丙烯酸酯，烷氧基，肉桂?；?，甲基丙烯酸酯，均二苯乙烯基，和乙烯基中的結構部分。在更優(yōu)選的實施方案中，R5和R6是甲基，乙基，或丙基和Z是包括丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯結構部分的可光聚合的基團。
在尤其優(yōu)選的實施方案中，RMC14單體具有以下通式
其中X和X1是相同的和R1，R2，R3，和R4如前面所定義。此類RMC14單體的舉例性例子包括用乙烯基二甲基硅烷基團封端的二甲基硅氧烷二苯基硅氧烷共聚物；用甲基丙烯酰氧基丙基二甲基硅烷基團封端的二甲基硅氧烷-甲基苯基硅氧烷共聚物；和用甲基丙烯酰氧基丙基二甲基硅烷基團封端的二甲基硅氧烷。
雖然可以使用任何合適的方法，但是一種或多種環(huán)狀硅氧烷在三氟甲基磺酸存在下的開環(huán)反應已經被發(fā)現(xiàn)是制造一種類型的本發(fā)明RMC14單體的特別高效的方法。簡單地說，該方法包括環(huán)狀硅氧烷與以下通式的化合物在三氟甲基磺酸存在下接觸 其中R5，R6，和Z如前面所定義。該環(huán)狀硅氧烷可以是環(huán)狀硅氧烷單體，均聚物，或共聚物。另外地，可以使用一種以上的環(huán)狀硅氧烷。例如，環(huán)狀二甲基硅氧烷四聚物和環(huán)狀甲基-苯基硅氧烷三聚物/四聚物與雙甲基丙烯酰氧基丙基四甲基二硅氧烷在三氟甲基磺酸存在下接觸，形成了用甲基丙烯酰氧基丙基二甲基硅烷基團(尤其優(yōu)選的RMC14單體)封端的二甲基硅氧烷甲基苯基硅氧烷共聚物。
該IOL利用可得到FPMC12的任何合適的方法，用構成被分散在其中的RMC14的一種或多種組分來制造，和其中RMC14能夠刺激-誘導聚合而形成第二種聚合物基質18。通常，制造IOL的方法與制造光學元件10的方法相同。在一個實施方案中，該方法包括將FPMC12組合物與RMC14混合形成反應混合物；將反應混合物放入模具中；讓FPMC12組合物聚合形成光學元件10；和，從模具中取出該光學元件10。
所使用的模具的類型取決于所要制造的光學元件。例如，如果該光學元件10是棱鏡，如圖2a到2d中所示，則使用棱鏡形的模具。類似地，如果該光學元件10是IOL，如圖1a到1d中所示，則使用IOLIOL模具等。如前面所述，F(xiàn)PMC12組合物包括用于形成FPMC12的一種或多種單體和任選包括用于調節(jié)聚合反應或改進光學元件10的任何性質(無論是否與光學特性有關)的任何數(shù)目的配方助劑。類似地，該RMC14包括一起能夠刺激-誘導聚合而形成第二聚合物基質的一種或多種組分。因為柔性和可折疊的IOL通常允許有較小的切口，優(yōu)選的是，F(xiàn)PMC12組合物和RMC14都包括一種或多種硅氧烷型或低Tg丙烯酸型單體，當該方法用于制造IOL時。
包括如上所述IOL的光學元件10的光學性質例如能夠通過改進RMC14的聚合來改性。這一改性甚至在光學元件10植入眼睛內之后還能夠進行。例如，在由于不完善的角膜測量導致的在光學能力計算中的任何誤差，可變的透鏡定位，或傷口愈合可以在外科手術后的程序中矯正。另外，此類改進能夠影響各種光學性質，例如，折射指數(shù)和/或曲率半徑。沒有束縛于任何技術限制，申請人相信，RMC的刺激-誘導聚合形成了第二種聚合物基質18，它能夠以可預見方式改變IOL的折射指數(shù)和/或曲率半徑，因此影響IOL光學能力的變化。
通常，加工制造光學元件10的方法包括獲得作為獨立的光學元件或作為較大光學系統(tǒng)的光學元件部分(例如，植入眼睛內的光可調的IOL)的光學元件10的光學測量值，和基于光學測量值來誘導光學元件10的RMC14的聚合。該光學測量包括測量光學元件10或光學系統(tǒng)(例如包括光學元件10的眼睛)的像差。所測量的像差能夠在透鏡，IOL，植入了IOL的眼睛內。該像差包括但不局限于波陣面或光學像差，包括例如，散焦，散光，斜射球面像差，球面和更高階的光學像差。在一個實施方案中，在一定的時間間隔之后，例如在IOL植入和傷口愈合之后，獲得了光學測量值。該光學測量值能夠通過使用適合于檢測光學元件中的像差的任何波陣面?zhèn)鞲衅?，例如夏?哈特曼波陣面?zhèn)鞲衅鱽慝@得。
在另一實施方案中，該光學測量能夠通過自適應光學系統(tǒng)，例如與波陣面補償器或改進元件例如可變形反射鏡、空間光相(lightphase)調節(jié)器(SLM)，微電子機械薄膜或分節(jié)微鏡相結合的波陣面?zhèn)鞲衅鱽慝@得。
該光學測量可用于確定為了獲得光學元件10如IOL的期望光學性質所需要的改進的程度和類型。例如，如圖7中所示，該夏克-哈特曼波陣面?zhèn)鞲衅鳈z測光學元件10或包括光學元件10的系統(tǒng)的像差；這些像差的測量反射(measurement reflective)能夠用于測定在光學元件14例如IOL中RMC14的聚合的程度和空間分布。由波陣面分析指導的聚合，例如在IOL植入之后，以精細的精度校正像差，因此最大程度提高了眼睛的視覺靈敏度。在一個實施方案中，該夏克-哈特曼波陣面?zhèn)鞲衅髋c波陣面補償器或改進元件相結合使用，該夏克-哈特曼傳感器檢測像差，而波陣面補償器或改進元件校正像差，例如在封閉環(huán)路反饋的控制下的波陣面誤差。為校正像差所需要的波陣面補償器或改進元件進行調節(jié)的信息能夠用于確定在RMC14的聚合中誘導的程度和分布。
在另一實施方案中，該能夠使用夏克-哈特曼波陣面?zhèn)鞲衅?，無需波陣面補償器。該夏克-哈特曼波陣面?zhèn)鞲衅鳈z測在光學系統(tǒng)中例如有光學能力可調的IOL的眼睛中存在的像差的空間分布和數(shù)值。在光學元件或光學系統(tǒng)中存在的像差的空間分布和數(shù)值的知識能夠用于確定所施加刺激的必要的空間強度分布和持續(xù)時間。
光學元件10如IOL的RMC14的聚合的誘導能夠通過將光學元件10暴露于刺激16來實現(xiàn)。通常，誘導具有FPMC12和分散在其中的RMC14的IOL的聚合的方法包括(a)將至少一部分的透鏡光學元件10暴露于刺激16，據(jù)此刺激16誘導RMC14的聚合。如果在植入和傷口愈合后，由波陣面?zhèn)鞲衅鳒y定不需要改進IOL性質，則曝光的部分是整個透鏡。整個透鏡用足以誘導整個透鏡中RMC的完全聚合的強度來曝光將鎖定所植入透鏡的現(xiàn)有性能。
然而，如果由波陣面?zhèn)鞲衅鳒y定，透鏡特性如它的光學能力需要改進，則透鏡必須暴露于刺激16，以使得穿過透鏡有差別地發(fā)生RMC14的聚合，以補償由波陣面?zhèn)鞲衅鳈z測的像差。RMC14的這一差別聚合能夠利用改變在空間上穿過該透鏡的刺激16的強度的任何合適方法來實現(xiàn)，例如，通過將透鏡的僅僅一部分經由光掩模暴露于刺激16和準直光束；或另外，通過使用能夠穿過透鏡的整個孔徑(aperture)上有可變強度的刺激源，以使透鏡接受在空間上可變的刺激。在一個實施方案中，加工制造IOL的方法進一步包括(b)等待一定時間的間隔；和(c)讓透鏡的一部分重新暴露于刺激16。
這一程序通常誘導在曝光的透鏡區(qū)域20內RMC14的進一步聚合。步驟(b)和(c)可以重復許多次，直至該IOL(或光學元件)已經達到了所期望的透鏡特性為止。在這一點上，該方法可以進一步包括將整個透鏡暴露于刺激16以鎖定所期望的透鏡性質的步驟。
在IOL中RMC聚合的誘導也可通過如下來實現(xiàn)(a)將透鏡的第一部分暴露于刺激16，據(jù)此刺激16誘導RMC14的聚合；和(b)讓透鏡的第二部分暴露于刺激16。
第一透鏡部分和第二透鏡部分代表了透鏡的不同區(qū)域，雖然它們可以重疊。任選地，該方法可以包括在第一透鏡部分和第二透鏡部分的兩次曝光之間的一定時間間隔。另外，該方法可以進一步包括將第一透鏡部分和/或第二透鏡部分重新曝光任何次數(shù)(有或沒有在各次曝光之間的時間間隔)或可以進一步包括將透鏡的其它部分(例如，第三透鏡部分，第四透鏡部分，等)曝光。一旦達到了所期望的性質，則該方法進一步包括將整個透鏡暴露于刺激16以鎖定所期望的透鏡性質的步驟。
通常，一個或多個曝光部分20的位置將根據(jù)被校正的折射誤差的類型來變化。例如，在一個實施方案中，IOL的曝光部分20是光學區(qū)，它是透鏡的中心區(qū)域(例如，直徑在大約4mm和大約5mm之間)。另外地，一個或多個曝光的透鏡部分20可以沿著IOL的外輪緣或沿著特定的子午線。用于誘導該RMC14的聚合的刺激16可以是任何合適的相干或非相干光源。
另外，包括RMC14和波陣面?zhèn)鞲衅鞯墓鈱W元件10能夠相結合而提供校正光學系統(tǒng)例如眼睛中的像差的裝置。波陣面?zhèn)鞲衅髂軌蚴窍目?哈特曼波陣面?zhèn)鞲衅?。在一個供選擇的實施方案中，該裝置還包括與自適應光學系統(tǒng)相結合的包含RMC14的光學元件，該系統(tǒng)包括波陣面?zhèn)鞲衅骱筒嚸嫜a償器或改進器件例如可變形反射鏡、空間光相調節(jié)器(SLM)，微電子機械薄膜或分節(jié)微鏡。
下列實施例僅僅為了舉例目的來提供，而且不希望限定已經在以上泛泛描述的本發(fā)明的范圍。
實施例1制備了包括表1中所示的各種量的(a)用二乙酰氧基甲基硅烷封端的聚二甲基硅氧烷(“PDMS”)(36000g/mol)，(b)用乙烯基-二甲基硅烷封端的二甲基硅氧烷-二苯基硅氧烷共聚物(“DMDPS”)(15,500g/mol)，和(c)UV光引發(fā)劑，2，2-二甲氧基-2-苯基乙酰苯(“DMPA”)的合適光學材料并進行測試。PDMS是形成FPMC的單體，以及DMDPS和DMPA一起構成RMC。
表1
a相對于DMDPS的wt％。
稱取適量的PMDS(GelestDMS-D33；36000g/mol)，DMDPS(GelestPDV-0325；3.0-3.5mol％二苯基，15,500g/mol)，和DMPA(Acros；1.5wt％，相對于DMDPS)一起加入到鋁盤中，在室溫下手工攪拌至DMPA溶解為止，然后在壓力(5mtorr)下脫氣2-4分鐘以除去氣泡。感光性的棱鏡，如圖2a至2d中所示，通過如下制造將所獲得的硅酮組合物傾倒在由利用透明膠帶結合在一起的三只玻璃載片構成的棱鏡形模具中并用硅酮嵌縫膠在一端密封。該棱鏡具有～5cm長度和該三側的尺寸各自是～8mm。在棱鏡中的PDMS進行濕固化和在室溫下黑暗中貯存7天時間以確保所獲得的FPMC是非粘性的，清澈，和透明的。
光引發(fā)劑的量(1.5wt％)是以利用25％的固定單體含量的預先實驗為基礎，在該實驗中光引發(fā)劑的含量是改變的。
對于含有1.5wt％和2wt％光引發(fā)劑的組合物觀察到最大的折射指數(shù)調節(jié)，在5wt％處發(fā)生了折射指數(shù)的飽和。
實施例2合成RMC單體如下面的反應歷程1所說明，將商購的雙甲基丙烯酰氧基丙基四甲基-二硅氧烷(“MPS”)離解，然后在單釜合成中將商購的八甲基環(huán)四硅氧烷(“D4”)和三甲基三苯基環(huán)三硅氧烷(“D3”)在三氟甲基磺酸存在下開環(huán)，形成線性RMC單體。US專利No.4,260,725；Kunzler，J.F.，Trends in Polymer Science，452-59(1996)；Kunzler等人，J.Appl.Poly.Sci.，55611-619(1995)；和Lai等人，J.Poly.Sci.A.Poly.Chem.，331773-1782(1995)。
反應流程1 RMC單體將適當量的MPS，D4，和D3’在管形瓶中攪拌1.5-2小時。添加適量的三氟甲基磺酸，所獲得的混合物在室溫下攪拌另外20小時。反應混合物用己烷稀釋，通過添加碳酸氫鈉來中和(該酸)，通過添加無水硫酸鈉來干燥。在過濾和己烷的旋轉蒸發(fā)之后，RMC單體流經活性炭柱進行過濾而得到提純。該RMC單體在5mtorr壓力下在70-80℃之間干燥12-18小時。
苯基，甲基，和端基引入的量是從沒有內標準四甲基硅烷(“TMS”)下在氚代氯仿中所進行的1H-NMR譜計算的。所合成的RMC單體中的一些的化學位移的舉例性例子在下面給出。1000g/molRMC單體，含有5.58mol％苯基(由以下組分反應制得4.85g(12.5mmol)的MPS；1.68g(4.1mmol)的D3’；5.98g(20.2mmol)的D4；和108μl(1.21mmol)的三氟甲基磺酸)δ＝7.56-7.57ppm(m，2H)芳族，δ＝7.32-7.33ppm(m，3H)芳族，δ＝6.09ppm(d，2H)烯屬，δ＝5.53ppm(d，2H)烯屬，δ＝4.07-4.10ppm(t，4H)-O-CH2CH2CH2-，δ＝1.93ppm(s，6H)甲基丙烯酸酯的甲基，δ＝1.65-1.71ppm(m，4H)-O-CH2CH2CH2-，δ＝0.54-0.58ppm(m，4H)-O-CH2CH2CH2-Si，δ＝0.29-0.30ppm(d，3H)，CH3-Si-苯基，δ＝0.04-0.08ppm(s，50H)骨架的(CH3)2Si。
2000g/molRMC單體，含有5.26mol％苯基(通過以下組分反應制得2.32g(6.0mmol)的MPS；1.94g(4.7mmol)的D3’；7.74g(26.1mmol)的D4；和136μl(1.54mmol)的三氟甲基磺酸)δ＝7.54-7.58ppm(m，4H)芳族，δ＝7.32-7.34ppm(m，6H)芳族，δ＝6.09ppm(d，2H)烯屬，δ＝5.53ppm(d，2H)烯屬，δ＝4.08-4.11ppm(t，4H)-O-CH2CH2CH2-，δ＝1.94ppm(s，6H)甲基丙烯酸酯的甲基，δ＝1.67-1.71ppm(m，4H)-O-CH2CH2CH2-，δ＝0.54-0.59ppm(m，4H)-O-CH2CH2CH2-Si，δ＝0.29-0.31ppm(m，6H)，CH3-Si-苯基，δ＝0.04-0.09ppm(s，112H)骨架的(CH3)2Si。
4000g/molRMC單體，含有4.16mol％苯基(通過以下組分反應制得1.06g(2.74mmol)的MPS；1.67g(4.1mmol)的D3’；9.28g(31.3mmol)的D4；和157μl(1.77mmol)的三氟甲基磺酸)δ＝7.57-7.60ppm(m，8H)芳族，δ＝7.32-7.34ppm(m，12H)芳族，δ＝6.10ppm(d，2H)烯屬，δ＝5.54ppm(d，2H)烯屬，δ＝4.08-4.12ppm(t，4H)-O-CH2CH2CH2-，δ＝1.94ppm(s，6H)甲基丙烯酸酯的甲基，δ＝1.65-1.74ppm(m，4H)-O-CH2CH2CH2-，δ＝0.55-0.59ppm(m，4H)-O-CH2CH2CH2-Si，δ＝0.31ppm(m，11H)，CH3-Si-苯基，δ＝0.07-0.09ppm(s，272H)骨架的(CH3)2Si。
類似地，為了合成沒有任何甲基苯基硅氧烷單元和用甲基丙烯酰氧基丙基二甲基硅氧烷封端的二甲基硅氧烷聚合物，無需引入D’3但改變D4與MPS的比率。
由1H-NMR和凝膠滲透色譜法(“GPC”)計算分子量。通過使用聚苯乙烯和聚(甲基丙烯酸甲酯)標準物由通用校準方法獲得絕對分子量。表2顯示了由三氟甲基磺酸開環(huán)聚合合成的其它RMC單體的表征結果。
表2
在10-40wt％下，有3-6.2mol％苯基含量的分子量1000-4000g/mol的這些RMC單體是完全混溶的，生物相容的，和形成光學清澈的棱鏡和透鏡，當被引入到硅酮基質中時。具有高的苯基含量(4-6mol％)和低分子量(1000-4000g/mol)的RMC單體導致折射指數(shù)變化提高了2.5倍和擴散速度提高了3.5-5.0倍，與在表1中使用的RMC單體(用乙烯基二甲基硅烷封端的二甲基硅氧烷-二苯基硅氧烷共聚物(“DMDPS”)(3-3.5mol％二苯基含量，15500g/mol)相比。這些RMC單體用于制造光學元件，后者包括(a)用二乙酰氧基甲基硅烷封端的聚二甲基硅氧烷(“PDMS”)(36000g/mol)，(b)用甲基丙烯酰氧基丙基二甲基硅烷基團封端的二甲基硅氧烷甲基苯基硅氧烷共聚物，和(c)2，2-二甲氧基-2-苯基乙酰苯(“DMPA”)。需要指出的是，組分(a)是形成FPMC的單體和組分(b)和(c)構成該RMC。
實施例3眼內透鏡(“IOL”)的制造IOL模具根據(jù)普遍接受的標準來設計。參見例如，美國專利No.5,762,836；5,141,678；和5,213,825。簡單地說，模具是沿著分別具有-6.46mm和/或-12.92mm的曲率半徑的兩個平凹表面來構造。所獲得的透鏡具有6.35mm直徑和具有0.64mm，0.98mm，或1.32mm的厚度范圍，這取決于所使用的凹透鏡表面的組合。通過在它們的三種可能的組合中使用兩種不同的曲率半徑和對于IOL組合物假設1.404(但不限于它)的標稱折射指數(shù)，可以制造出具有10.51D(在空氣中62.09D)，15.75D(在空氣中92.44)，和20.95D(在空氣中121.46D)的輻射前光學能力的透鏡。
實施例4組合物對淋洗的穩(wěn)定性三種IOL是用在60wt％PDMS基質中引入的30wt％和10wt％的RMC單體B和D來制造。在PDMS濕固化形成FPMC后，如下來分析任何游離RMC單體在水溶液中的存在。三只透鏡中的兩只使用340nm光經三次輻射2分鐘的時間，而第三只根本沒有輻射。接受輻射的透鏡中的一只然后通過將整個透鏡基質暴露于輻射來鎖定。全部三只透鏡在1.0MNaCl溶液中機械振動3天。NaCl溶液然后由己烷萃取，和由1H-NMR分析。在NMR譜中沒有觀察到RMC單體的峰。這些結果表明，在全部三種情況下RMC單體沒有從基質浸出到水相中。對于乙烯基封端的硅酮RMC單體的早期研究顯示了類似的結果，甚至在1.0MNaCl溶液中貯存1年以上之后。
飛行(MALDI-TOF)質譜法的基質輔助激光解吸電離時間用于進一步研究單體和基質潛在地浸入水溶液中。在這一研究工作中考察了四只透鏡。第一只透鏡是用在60wt％PDMS基質中引入的30wt％和10wt％單體E和F來制造。在將0.5mm寬度散光掩模從偏離垂直方向的23°順時針方向放置在透鏡上之后，將這一透鏡暴露于來自HeCd激光器的2.14mW/cm2的325nm光達四分鐘。第一個透鏡然后在暴露于低壓Hg燈8分鐘的初始輻射之后進行光鎖定三個小時。第二只透鏡由引入到60wt％PDMS基質中的30wt％和10wt％單體B和D組成。在將1mm直徑光掩模放置在透鏡的中心部分上之后，將該透鏡暴露于來自XeHg弧光燈的3.43mW/cm2的340nm光。第二只透鏡不進行光鎖定。第三只透鏡是用在60wt％PDMS基質中引入的30wt％和10wt％單體E和F來制造。在將1.0mm直徑光掩模放置在透鏡的中心部分上之后，這一透鏡暴露于來自HeCd激光器的2.14mW/cm2的325nm光達四分鐘。第三只透鏡然后在暴露于低壓Hg燈8分鐘的初始輻射之后進行光鎖定三個小時。第四只透鏡是用在60wt％PDMS基質中引入的30wt％和10wt％單體E和F來制造。該第四只透鏡不輻射。將四只透鏡各自放入5ml的兩次蒸餾的水中。將1mL的餐具洗滌劑(表面活性劑)加入到含有透鏡#2的溶液中。該透鏡在它們各自溶液中在室溫下保持83天。在這一時間過后，該透鏡，在它們的各自溶液中，被放入保持于37℃的烘箱中達78天。水溶液的每一種然后用大約5ml己烷萃取三次。將來自各透鏡溶液的全部己烷萃取液合并，在無水硫酸鈉(Na2SO4)上干燥，和蒸干。四只管形瓶中的每一只然后用THF萃取，點在二羥苯甲酸基質上，和由MALDI-TOF分析。為了對比，單體和PDMS基質各自以它們的純形式進行實驗。四種萃取的透鏡樣品和純組分的對比都顯示了單體或基質中的任何一種都不存在，表示單體或基質沒有從透鏡中浸出。
實施例5在兔眼中的毒理學研究本發(fā)明的已滅菌的，未經輻射的，和輻射的硅酮IOL(按實施例3中所述制造)和已滅菌的商購硅酮IOL被植入白化病患者兔眼中。在臨床上觀察該眼睛達一星期后，將兔子殺死。摘取的眼睛去核，放入福爾馬林中和進行組織病理學研究。沒有跡象顯示角膜毒性，前段發(fā)炎，或晶狀體毒性的其它信號。
實施例6硅酮棱鏡的輻射因為測量棱鏡的折射指數(shù)變化(Δn)和百分凈折射指數(shù)變化(％Δn)的容易性，本發(fā)明的配制料被模塑加工成棱鏡26以進行輻射和表征，如圖2a到2d中所示。如圖2a中所示，通過在5.0cm長和每側8.0mm的棱鏡形玻璃模具中混合和傾注(a)90-60wt％的高Mn PDMS12(FPMC)，(b)10-40wt％的表2中的RMC14單體，和(c)0.75wt％(相對于RMC單體)的光引發(fā)劑DMPA，來制造棱鏡26。在棱鏡26中的硅酮組合物進行濕固化和在室溫下黑暗中貯存7天時間以確保最終基質是非粘性的，清澈，和透明的。
圖2a到2d說明了棱鏡輻射程序。每個棱鏡26的兩個長側用黑色背景覆蓋，而第三側由鋁版30制成的具有矩形窗口32(2.5mm×10mm)的光掩模28覆蓋，如圖2b中所示。每只棱鏡26暴露于來自1000WXeHg弧光燈的3.4mW/cm2的準直340nm光16(光引發(fā)劑的峰值吸收)達各種時間。
具有光掩模28的棱鏡26接受(i)連續(xù)輻射-一次曝光已知的時間，和(ii)“不連慣地”輻射-三次較短的曝光，在每兩次之間有長的時間間隔。在連續(xù)輻射過程中，折射指數(shù)差值(contrast)取決于交聯(lián)密度和苯基mol％，在中斷的輻射過程中；RMC14單體擴散和進一步交聯(lián)也起重要作用。在不連慣的輻射過程中，RMC14單體聚合取決于在每次曝光過程中的傳播速率和在各次曝光之間的間隔中游離RMC14單體的相互擴散的程度。在硅酮基質中低聚物(類似于在本發(fā)明的實踐中使用的1000g/molRMC14單體)的擴散系數(shù)的典型值是大約10-6到10-7cm2/s。換句話說，本發(fā)明的RMC14單體需要大約2.8至28小時擴散1mm(粗略地為輻射帶的半寬度)。在IOL中典型的光學區(qū)的距離是跨越大約4-大約5mm。然而，光學區(qū)的距離也可以偏離這一范圍。在適當?shù)钠毓獯螖?shù)之后，棱鏡26在沒有光掩模(因此曝光整個基質)的情況下使用中壓水銀弧光燈輻射6分鐘，如圖2d中所示。這會使剩余硅酮RMC14單體聚合和因此將棱鏡的折射指數(shù)“鎖定”在適當?shù)奈恢谩?br>
實施例7棱鏡劑量響應曲線從表2所述的RMC14單體制造的本發(fā)明棱鏡26用光掩模遮蓋和使用來自1000WXeHg弧光燈的3.4mW/cm的340nm光線最初曝光0.5，1，2，5和10分鐘，如圖2a到2d中所示。棱鏡26的曝光區(qū)域20被標記，取下掩模28和測量折射指數(shù)變化。通過觀察穿過棱鏡26的一片形激光束的偏轉，來測量棱鏡26的折射指數(shù)調節(jié)。穿過曝光20區(qū)域和未曝光22區(qū)域的光束的偏轉的差異用于定量折射指數(shù)變化(Δn)和在折射指數(shù)上的百分率變化(％Δn)。
在三小時后，該棱鏡26用與預先曝光區(qū)域20重疊的窗口32重新掩蔽并第二次輻射0.5，1，2和5分鐘(總時間因此分別等于1，2，4和10分鐘)。取下掩模28，測量折射指數(shù)變化。在另外三小時之后，該棱鏡第三次曝光0.5，1和2分鐘(總時間因此等于1.5，3和6分鐘)和測量該折射指數(shù)變化。正如所預見的，在每次曝光之后各棱鏡26的隨曝光時間而增加的％Δn將獲得原型(prototypical)劑量響應曲線。以這些結果為基礎，對于1000g/molRMC14單體，足夠的RMC14單體擴散似乎發(fā)生在大約3小時。
在它們各自的曝光之前和之后，除了RMC單體A外的全部RMC單體(B-F)得到了光學清澈和透明的棱鏡。例如，在60wt％FPMC中被引入40wt％的情況下，RMC單體B、C和D的最大％Δn分別是0.52％，0.63％和0.30％，這對應于6分鐘的總曝光時間(2分鐘的三次曝光，對于RMC單體B來說每次由3小時的間隔分開，和對于RMC單體C和D來說每次由3天的間隔分開)。然而，雖然它在折射指數(shù)上產生了最大變化(0.95％)，從RMC單體A(也在60wt％FPMC中引入40wt％，和有6分鐘的總曝光時間-2分鐘的三次曝光，每次曝光被3小時的間隔分開)制造的棱鏡多少變模糊。因此，如果RMC單體A用于制造IOL，則RMC必須包括低于40wt％的RMC單體A或％Δn必須保持低于當材料的光學透明度受損害時的臨界點。
對于棱鏡中的RMCA和C在連續(xù)和不連續(xù)輻射之間的對比表明，更低的％Δn值出現(xiàn)在暴露于連續(xù)輻射的棱鏡中，與使用不連續(xù)的輻射所觀察到的那些相比而言。正如這些結果所顯示的，在各次曝光之間的時間間隔(它與RMC從未曝光區(qū)域擴散到曝光區(qū)域的量有關)可用于精確地調節(jié)從本發(fā)明的聚合物組合物制造的任何材料的折射指數(shù)。
整個、預先輻射的棱鏡暴露于中壓汞弧光燈使任何剩余游離RMC聚合，有效地鎖定該折射指數(shù)差值(contrast)。在光鎖定前后折射指數(shù)變化的測量顯示了在折射指數(shù)上沒有進一步調節(jié)。
實施例8IOL的光學表征如圖3a、3b和4中所示，塔耳波特(Talbot)干擾測量法和倫奇測試法用于定性地和定量地測量在輻射之前和之后的透鏡中的任何主要的光學像差(主要的球面像差，斜射球面像差，散光，場曲，和扭曲)以及定量在光聚合之后光學能力的變化。
在塔耳波特干擾測量法中，試驗IOL位于具有第二光柵的兩個倫奇刻線之間，該光柵放置在IOL的焦點之外并以相對于第一個光柵的已知角度θ來旋轉。第一個倫奇刻線的自生影像(autoimage)(p1＝300線/英寸)在第二光柵(P2＝150線/英寸)上的重疊產生了以角度α1傾斜的莫阿干涉條紋。通過將第二倫奇刻線沿著光軸從試驗透鏡發(fā)生已知距離d的軸向位移來構造第二莫阿干涉條紋圖案。第二光柵的位移使得第一個倫奇刻線的自生圖像增大了放大率，引起所觀察的莫阿干涉條紋圖案旋轉到新角度θ2。莫阿螺距角的知識允許通過以下表達式測定透鏡的焦距(或相反地它的光學能力)f=p1p2d(1tanα2sinθ+cosθ-1tanα1sinθ+cosθ)-1......(1)]]>為了說明塔耳波特干擾測量法對于這一工作的適用性，在空氣中測量的本發(fā)明的、預先輻射的IOL(60wt％PDMS，30wt％RMC單體B，10wt％RMC單體D，和0.75％DMPA，相對于兩種RMC單體)當中的一種的莫阿干涉條紋圖案給出在圖3a和3b中。莫阿條紋的每一個備有為莫阿干涉條紋圖樣的處理所特定設計的最小二乘擬合算法。在兩個倫奇刻線之間的角度被設定在12°，第二倫奇刻線在第一和第二莫阿干涉條紋圖案之間的位移是4.92mm，和莫阿條紋的螺距角，相對于由儀器的光軸和以90°交叉的兩個倫奇刻線所確定的正交坐標系確定，是α1＝-33.2±0.30°和α2＝-52.7±0.40°。這些值代入上述等式中得到焦距10.71±0.50mm(光學能力＝93.77±4.6D)。
本發(fā)明IOL的光學像差(來自制造或來自RMC組分的刺激-誘導聚合)通過使用“倫奇測試法”監(jiān)測，該方法包括從塔耳波特干涉儀上除去第二倫奇刻線和觀察在通過試驗IOL之后第一個倫奇刻線的放大的自生圖像。試驗透鏡的像差通過干涉條紋系統(tǒng)的幾何畸變(由倫奇刻線產生)來表明自身，當在像平面上觀察時?；兿竦恼J識揭示了透鏡的像差。通常，本發(fā)明制造的透鏡(輻射處理前后)顯示了干涉條紋的清晰的、平行的、周期性的間隔，顯示了不存在大多數(shù)的初階(primary-order)光學像差、高的光學面質量、n的本體均勻性和恒定的透鏡光學能力。圖4是從60wt％PDMS，30wt％RMC單體B，10wt％RMC單體D，和0.75％的DMPA(相對于2RMC單體)制造的本發(fā)明的預輻射的IOL的倫奇圖的舉例性例子。
單個倫奇刻線的使用也可用于測量發(fā)生折射的波陣面的會聚度(即光學能力)。在這一測量中，將試驗IOL放入與第一個倫奇刻線接觸，準直平行光入射到倫奇刻線上，以及透鏡和放大的自生圖像投影到觀察屏幕上。自生圖像的放大使得通過測量投影的干涉圖的空間頻率來測量該折射的波陣面的曲率。這些關系由下式來定量PV=1000L(1+dsd)........(2)]]>其中Pv是以屈光度表示的透鏡的光學能力，L是從透鏡到觀察平面的距離，ds是第一個倫奇刻線的放大的條紋間隔和d是原始光柵間隔。
實施例9從本發(fā)明IOL的光聚合導致的光學能力變化本發(fā)明的IOL10按照實施例3所述制造，包括60wt％PDMS12(nD＝1.404)，30wt％的RMC單體B14(nD＝1.4319)，10wt％的RMC單體D14(nD＝1.4243)，和0.75wt％的光引發(fā)劑DMPA(相對于兩種RMC14單體的總重量百分數(shù))。該IOL10裝有1mm直徑光掩模28并暴露于來自1000WXeHg弧光燈的3.4mW/cm2的340nm準直平行光16達兩分鐘，如圖5a中所示。輻射的透鏡10然后被放入黑暗中達三小時以促使聚合和RMC14單體擴散，如圖5b中所示。通過使用上述光條件，將整個透鏡10連續(xù)曝光六分鐘來將IOL10光鎖定，如圖5c中所示。莫阿螺距角的測量，隨后代入等式1中，對于未輻射22區(qū)和輻射20區(qū)分別得到95.1±2.9D(f＝10.52±0.32mm)和104.1±3.6D(f＝9.61mm±0.32mm)的光學能力。
光學能力增加的幅度大于從棱鏡實驗所預計的值，在該實驗中通常實現(xiàn)折射指數(shù)的0.6％增加。如果在IOL中獲得了折射指數(shù)的類似提高，則在折射指數(shù)上預期的變化將是1.4144到1.4229。通過使用在透鏡光學能力(在空氣中)的計算中的新折射指數(shù)(1.4229)并假定透鏡的尺寸沒有因聚合而改變，則計算出96.71D(f＝10.34mm)的透鏡光學能力。因為這一值低于104.1±3.6D的所觀察到的光學能力值，光學能力的額外增加必須來自另一機理。
光聚合的IOL10的進一步研究表明，在初始輻射曝光之后的后續(xù)RMC14單體擴散會導致透鏡10的曲率半徑的變化，如圖5d中所示。該RMC14單體從未輻射區(qū)22遷移到輻射區(qū)20會引起透鏡10的前34和后36表面當中的一個或兩者溶張，因此改變了透鏡10的曲率半徑。已經確定，對于表面34和36兩者在曲率半徑上的7％減少足以解釋在透鏡光學能力上所觀察的增加。
對在曲率半徑上的相伴的變化進一步進行研究。制造與上面描述的相同的IOL10。IOL10的倫奇干涉圖示于圖6a中(左干涉圖)。通過使用塔耳波特干涉儀，透鏡10的焦距經過實驗測定為10.52±0.30mm(95.1D±2.8D)。該IOL10然后裝有1mm光掩模28和用來自1000WXeHg弧光燈的1.2mW的340準直光16連續(xù)輻射2.5分鐘。與前面的IOL不同，本透鏡10在輻射之后三小時沒有“鎖定”。圖6b(右干涉圖)是在輻射之后的六天所取的透鏡10的倫奇干涉圖。在兩個干涉圖案之間的最明顯的特征是條紋間隔38的急劇增加，這是透鏡10的折射能力提高的指征。
條紋間隔38的測量顯示了在空氣中大約+38屈光度的提高(f≈7.5mm)。這對應于在眼睛中大約+8.6屈光度的變化。由于白內障外科手術的大部分手術后矯正是在±2D之內，這一實驗表明本發(fā)明的IOL的使用使得有較大的治療窗口。
實施例10非含苯基的IOL的光聚合研究制造使用非含苯基的RMC單體14的本發(fā)明IOL10，進一步研究從第二聚合物基質18的形成引起的溶張。該IOL10的舉例性例子是從60wt％PDMS，30wt％RMC單體E，10wt％RMC單體F，和0.75％DMPA(相對于兩種RMC單體)制造。所獲得的IOL的輻射前焦距是10.76mm±0.25mm(92.94±2.21D)。
在本實驗中，該光源16是來自HeCd激光器的325nm激光線。將1mm直徑光掩模28放置在透鏡10上和暴露于2.14mW/cm2的在325nm處的準直光通量16達兩分鐘的時間。該透鏡10然后在黑暗中放置三小時。實驗測量表明，IOL10的焦距從10.76mm±0.25mm(92.94D±2.21D)變化到8.07mm±0.74mm(123.92D±10.59D)或在空氣中+30.98D±10.82D的屈光度變化。這對應于在眼睛中大約+6.68D的變化。為了誘導這些變化所需要的輻射量僅僅是0.257J/cm2。
實施例11監(jiān)測從環(huán)境光的潛在IOL變化本發(fā)明IOL的光學能力和質量經監(jiān)測后顯示，在環(huán)境光條件下的處理沒有在透鏡光學能力上產生任何所不希望的變化。1mm開孔直徑光掩模放置在本發(fā)明IOL(含有60wt％PDMS，30wt％RMC單體E，10wt％RMC單體F，和0.75wt％DMPA，相對于兩種RMC單體)的中心區(qū)域上，暴露于連續(xù)的室內光達96小時的時間，然后每24小時監(jiān)測倫奇圖案以及莫阿干涉條紋角度的空間頻率。通過使用莫阿條紋的方法，透鏡在從透鏡模具中取出之后立即在空氣中測量的焦距是10.87±0.23mm(92.00D±1.98D)和在暴露于環(huán)境光中96小時之后是10.74mm±0.25mm(93.11D±2.22D)。因此，在測量的實驗不確定性之內，顯示環(huán)境光沒有誘導光學能力的任何所不希望的變化。所獲得的倫奇圖案的對比顯示了干涉圖案的空間頻率和質量沒有變化，證實了暴露于室內光不影響本發(fā)明IOL的光學能力或質量。
實施例12輻射IOL的鎖定程序的效果測試其光學能力已通過輻射調節(jié)的本發(fā)明IOL，看看該鎖定程序是否導致透鏡光學能力的進一步改變。從60wt％PDMS，30wt％RMC單體E，10wt％RMC單體F和0.75％DMPA(相對于兩種RMC單體)制造的IOL用來自HeCd激光器的2.14mW/cm2的325nm激光線輻射兩分鐘，并對中壓Hg弧光燈曝光八分鐘。在鎖定程序前后塔耳波特圖像的對比顯示了透鏡光學能力保持無變化。干涉條紋的清晰對比表明本發(fā)明透鏡的光學性能也保持不受影響。
為了確定該鎖定程序是否完成，該IOL重新裝上1mm直徑光掩模并第二次暴露于2.14mW/cm2的325nm激光線兩分鐘。如前面所述，沒有觀察到透鏡的條紋間隔或光學性能的可觀察到的變化。
實施例13鎖定引起的潛在IOL變化的監(jiān)測會出現(xiàn)植入的IOL不需要手術后光學能力改進這一情況。在此情況下，該IOL必須鎖定，以使得它的特性不發(fā)生變化。為了確定該鎖定程序是否誘導在先前未輻射的IOL的折射能力上的所不希望的變化，本發(fā)明IOL(含有60wt％PDMS，30wt％RMC單體E，10wt％RMC單體F，和0.75wt％DMPA，相對于兩種RMC單體)通過使用來自HeCd激光器的2.14mW/cm2的325nm激光線，在其整個區(qū)域上進行三次2分鐘的輻射，每一次被3小時的間隔分開。倫奇圖和莫阿干涉條紋圖案在各后續(xù)輻射之前和之后選取。在從透鏡模具中取出之后和在第三次2分鐘輻射之后立即在空氣中測定的本發(fā)明IOL的莫阿干涉條紋圖案分別顯示了10.50mm±0.39mm(95.24D±3.69D)和10.12mm±0.39mm(93.28D±3.53D)的焦距。這些測量結果顯示，光鎖定先前未曝光透鏡沒有誘導在光學能力上所不希望的變化。另外，沒有檢測到在倫奇條紋的條紋間隔或質量上的可辯別的變化，表明折射能力沒有因鎖定而變化。
實施例14波陣面?zhèn)鞲衅鲗δ軌蜻M行植入后光學能力改進的IOL的應用a.夏克-哈特曼波陣面?zhèn)鞲衅饔糜跍y量光學系統(tǒng)的像差的夏克-哈特曼波陣面?zhèn)鞲衅鞯幕A理論是以以下概念為基礎相對于理想的波陣面有傾斜的會聚性波陣面的部分(即亞孔徑(subaperture))引起光聚焦在所設想的焦點以外的地方。該相反的方面(converse)可用于測定在波陣面的一部分區(qū)域中的傾斜誤差(通過確定來自該區(qū)域的光與某一平面相交的位置)，和在該交點和從完美/理想波陣面預期的交點之間的相應差異。
夏克-哈特曼波陣面?zhèn)鞲衅魇褂猛哥R陣列來測量有像差的波陣面的局部化的斜率。如圖7中所示，傳感器40是從一排的球面透鏡或從圓柱面透鏡的兩個等同的層(彼此以90°排列形成球面小透鏡體42)的二維陣列所構成。球面小透鏡體42將需要試驗的波陣面44分成多個亞孔徑，它們將光引導至透鏡陣列42的聚焦平面上的一排焦點上。理想的波46的試驗導致聚焦點48的規(guī)則陣列，每一點位于相應的小透鏡體42的光軸上。如果使用有像差的波陣面44，則在各亞孔徑的像平面52上的像點50將相對于對照圖案中的相應點48位移了與局部傾斜度成比例的系數(shù)。被試驗的波陣面44的局部斜率或偏導數(shù)因此可通過測量這些聚焦點48和50的位移來檢測。圖7描繪了如何確定每次通過小透鏡體42的傾斜。實線和虛線分別表示在穿過小透鏡體42的陣列之后，分別在理想的46和有像差的44會聚性波陣面之后，分別相對于理想的46和有像差的44會聚性波陣面的波面法線。在該圖中，Δx是光束偏移的分量中的一個的值，f是小透鏡體陣列的焦距，和θx是有像差的波陣面44與理想情況相比的傾斜角。在取樣位置(x，y)上所試驗的波陣面44的偏導數(shù)W(x，y)是下面的關系式獲得∂W(x,y)∂x=Δxf............(3a)]]>∂W(x,y)∂y=Δxf.............(3b)]]>b.夏克-哈特曼波陣面?zhèn)鞲衅骱筒嚸嫜a償器用于矯正人眼的光學像差的應用夏克-哈特曼波陣面?zhèn)鞲衅髂軌蛴糜谌搜酆腿芜x與波陣面補償器聯(lián)合使用。尤其，光學測量能夠通過首先從理想波陣面建立一套的參考點來獲得。在眼睛不存在的情況下，高度準直的光束射向光學系統(tǒng)和穿過夏克-哈特曼波陣面?zhèn)鞲衅?，在此聚焦于視屏上。使用這一圖案作為參考物可以除去光學系統(tǒng)固有的任何相差或像差。不相干光或相干光的致密光源然后聚焦到視網(wǎng)膜上。如果眼睛具有像差，則從視網(wǎng)膜反射出的光在它離開眼睛時形成扭曲的波陣面。扭曲的波陣面的瞳孔然后聚焦到最初保持平整(或在關閉位置)的可變形反射鏡(或合適的波陣面補償裝置)的表面上，然后傳輸?shù)较目?哈特曼波陣面?zhèn)鞲衅?。該可變形反射鏡或合適的波陣面補償裝置位于與眼睛的瞳孔面和波陣面?zhèn)鞲衅鞯男⊥哥R體陣列兩者共軛的平面中。兩維的小透鏡體陣列取樣波陣面并將一排的聚焦的點形成到照相底板，CCD攝像機，或其它類型的電子成像裝置上。來自小透鏡體的光斑點中的每一個位于像平面上，與波陣面誤差的斜率成比例。來自眼睛的所獲得的有像差的波陣面是通過首先尋找由光分布的矩心確定的每一個亞孔徑的聚焦點來進行分析的。通過對比在真實和參考圖案中的相應聚焦點的位置，可以計算在x和y方向上每個聚焦點的位移。來自眼睛的變形波陣面的中心取樣點在x和y兩方向上的偏導數(shù)是從方程式(3a)和(3b)測定的。整個波陣面分布然后通過使用模式波陣面評價方法，從有像差的波陣面的所計算偏導數(shù)來重建。被試驗的波陣面，W(x，y)，被假設由下式表達W(x,y)=Σi=014CiZi(x,y).........(4)]]>其中Zi(x，y)是能達到第四度(degree)的查涅克(Zernike)多項式和Ci是各模式的相應系數(shù)。使用方程式(3a)和(3b)，W(x，y)的偏導數(shù)取以下形式∂W(x,y)∂x=Σi=014Ci∂Zi(x,y)∂x.........(5a)]]>∂W(x,y)∂y=Σi=014Ci∂Zi(x,y)∂y.........(5b).....i=0]]>最小二乘法擬合法應用于被試驗的偏導數(shù)和查涅克多項式系數(shù)是以下面的矩陣式獲得C＝(TM)(PQ) (6)其中C是系數(shù)列矢量，PQ是導數(shù)列矢量，和TM是因次14×2N2的變換矩陣，其中2N2是導數(shù)的測量的總數(shù)。因此，被試驗的導數(shù)的認識使得可以計算查涅克系數(shù)，整個波陣面分布(x，y)，和因此各個查涅克模式的貢獻。最終量對于在眼睛中存在的總體像差有直接物理意義，因為各個查涅克模式代表了特定的像差，例如散焦，散光，斜射球面像差等，因此它們的數(shù)值是像差不利地影響視覺的貢獻的量度。
上述討論明確地將查涅克多項式應用于波陣面分解。然而，在實踐中該波陣面分解能夠使用賽德爾(Seidel)像差系數(shù)或任何其它合適的一組的基函數(shù)來進行。
有像差的波陣面的補償可通過使用可變形反射鏡，空間光調制器(SLM)，微電子機械薄膜，分節(jié)微鏡，或適當?shù)牟嚸嫜a償器來實現(xiàn)。典型的、可商購的可變形反射鏡是由在背面的方陣列中放置了37個PZT激勵器的鍍鋁的玻璃面板組成。在波陣面誤差的計算后，電壓被施加于在可變形反射鏡的背面上的合適激勵器上以最大程度減少或有效地消去系統(tǒng)的像差。在實踐中，該激勵器是通過校正由相繼逐步逼近(iterations)的波陣面?zhèn)鞲衅魉鶞y量的誤差的10％來進行更新。在初始校正之后，再次進行波陣面試驗，與理想波陣面的參考圖案對比，計算誤差，和將電壓施加于可變形反射鏡的合適PZT激勵器上。重復這一程序，直至獲得了波陣面誤差的均方根(RMS)的最小值為止。
c.波陣面?zhèn)鞲衅髟谀軌蜻M行植入后光學能力改進的IOL中的應用夏克-哈特曼波陣面?zhèn)鞲衅髂軌蛴糜谝龑г谌搜壑泄鈱W能力可調的IOL的改進。在光學能力可調的IOL已經植入和為了眼睛的愈合和折射穩(wěn)定化已經歷了足夠的時間之后，在眼睛中像差的量和類型能夠用夏克-哈特曼波陣面?zhèn)鞲衅鳎绕湓赽部分中描述的自適應光學系統(tǒng)，來評價。在有像差的波陣面的重建后，通過將所需電壓施加于可變形反射鏡的激勵器上來最大程度減少波陣面誤差。對可變形反射鏡的調節(jié)的數(shù)值和位置的認識能夠用作一種參考，利用后者將光應用于光敏IOL上誘導合適量的聚合，以最大程度減少光學像差。
在另一實施方案中，可變形反射鏡或其它適當?shù)牟嚸嫜a償器的使用不是絕對需要的。從使用夏克-哈特曼波陣面?zhèn)鞲衅鲗ρ劬鈱W像差的測量結果構建有像差的波陣面將得到與光的應用的像差的位置和數(shù)值有關的足夠信息。處理計算圖，即，定義了相對于刺激如輻射的頻率、持續(xù)時間和強度的IOL折射響應的曲線，與為了獲得最佳視覺靈敏度所需要的IOL聚合程度的信息相結合，能夠編程輸入空間光調制器(SLM)中。具有該編程的信息的SLM可用于傳達空間差異的刺激，在IOL中產生RMC聚合的所期望量。
最通常的SLM具有傳輸構型和由夾在兩個ITO玻璃板之間的液晶材料組成。典型的液晶顯示器(LCD)SLM由一側上640×480象素陣列25μm組成。每個像素含有32％的大約填充系數(shù)(每一個像素的有效面積)和能具有8bit灰度標。具有所需強度和直徑的光入射到SLM上。輸出光束的圖案和隨后的空間限定的強度是由每一個像素的用戶選擇傳輸狀態(tài)決定的。這樣，在特定區(qū)域中輻射的區(qū)域和強度可以精確控制。
能夠用于這一建議的技術中的第二類SLM設備是以反射模式操作的數(shù)字微鏡器件(DMD)。DMD是在硅基片中單片整體形成的像素化、微機械型空間光調制器。典型的DMD芯片具有0.594×0.501英寸的尺寸和微鏡是由具有反射涂層的硅片組成的13-17μm正方形。該微鏡是以xy陣列排列，和該芯片含有行驅動器，列驅動器，和定時電路。在每一個鏡像素下的尋址電路是用互補電壓驅動在鏡子下的兩個電極的存貯單元。取決于存貯單元的狀態(tài)(“1”或“0”)，每個鏡被施加到另一尋址電極中的一個上的偏壓和尋址電壓的組合進行靜電吸引。在物理上，鏡能夠旋轉±10度。在存儲中的“1”引起該鏡旋轉+10度，而在存儲中“0”引起該鏡旋轉-10度。旋轉到+10度的鏡將入射光反射到投影透鏡上和通過眼睛到IOL上。當該鏡旋轉-10度時，該反射光在投影透鏡上消失。使用空間光調制器將光應用于IOL可以如下完成，在一次應用中用預定強度、持續(xù)時間和布局(placement)輻射該IOL，或在各次輻射之間的過渡時間中借助于得出的波陣面校正的測量結果分幾個輻射劑量來應用該光。
d.包括折射調節(jié)組合物的組合物的相差(Phase contrast)變化本專利申請的實施例9，10，12和13描述了為了校正在這些光可調的IOL中散焦的像差目的的實驗。散焦，散光，和球面像差占引起人的有缺陷視覺的全部像差的80％以上。所以，準確地校正這些缺陷的能力將大大地提高視覺靈敏度。另一個高階的像差典型地是在它們的空間分布和形狀上更復雜的并需要光可調的IOL的折射性質的高分辨率改進(在微米級的空間分辨率)，與散光和散焦校正的簡單情況相比。為了檢查構成該IOL的光學折射材料的分辨率，進行以下實驗。
光學折射組合物的薄膜是通過如下來制造首先將60wt％的二乙酰氧基甲基甲硅烷基封端的聚二甲基硅氧烷(PDMS，Mw＝36,000)基質與30wt％甲基丙烯酰氧基丙基二甲基甲硅烷基封端的聚二甲基硅氧烷(Mw＝1000)大單體，10wt％甲基丙烯酰氧基丙基二甲基甲硅烷基封端的聚二甲基硅氧烷(Mw＝4,000)大單體，和0.75wt％(相對于上述兩種大單體)的光引發(fā)劑2，2-二甲氧基-2苯基乙酰苯(DMPA)混合。該組合物在室溫下徹底混合5分鐘和在30mtorr壓力下脫氣15分鐘以除去任何夾帶的空氣。該材料然后被放置在兩玻璃載片之間和在室溫下固化24小時。
使用HeCd激光器的325nm線來進行輻射。發(fā)自激光器的光束由75mm聚焦透鏡聚焦到50μm針孔中。將125mm透鏡放置在離開該針孔的焦距處以準直該光，以產生大約1.6mm的光束直徑。光束的準直是通過監(jiān)測從放入光束中的剪切板干涉儀形成的條紋的傾角來確保。將5000線/英寸(～5μm的間隔)刻線光柵放置在夾心膜的頂表面上，使用6.57mW/em2的準直325nm光將光學折射組合物暴露于光柵的塔耳波特自生圖像達90秒鐘。
圖10顯示了在通過5000線/英寸掩模的輻射之后膜的顯微照片。照片的放大倍數(shù)是大約125X。貫穿照片的交替的深淺條紋具有大約5μm的間隔，這是由校正顯微靶測定的結果。所以，該光敏材料具有高的空間相差。
以較簡單和一般性符號的方式顯示和描述了裝置的各個元件和組分的一般特征。實際操作的合適構造細節(jié)和參數(shù)，參照該方法的各個普通方面，是本技術領域中那些技術人員所能夠獲得的和已知的。
雖然公開了特定的實施方案，但是可以預期，本技術領域中的那些人們能夠和將可以設計出另外供選擇的光學元件和波陣面?zhèn)鞲衅飨到y(tǒng)，按照字面上地或在等同的原則下在所附權利要求的范圍內。
權利要求
1.校正光學系統(tǒng)中像差的系統(tǒng)，包括光學元件和波陣面?zhèn)鞲衅?，其中該光學元件包括第一聚合物基質和分散在其中的折射調節(jié)組合物，其中該折射調節(jié)組合物能夠進行刺激-誘導聚合。
2.權利要求1的系統(tǒng)，其中該波陣面?zhèn)鞲衅魇窍目?哈特曼波陣面?zhèn)鞲衅鳌?br>
3.權利要求1的系統(tǒng)，其中該光學元件是透鏡。
4.權利要求3的系統(tǒng)，其中該光學元件是眼內透鏡。
5.權利要求4的系統(tǒng)，其中第一聚合物基質是聚硅氧烷基質。
6.校正光學系統(tǒng)中像差的系統(tǒng)，包括光學元件和自適應光學系統(tǒng)，其中該光學元件包括第一聚合物基質和分散在其中的折射調節(jié)組合物，其中該折射調節(jié)組合物能夠進行刺激-誘導聚合，其中該自適應光學系統(tǒng)包括波陣面?zhèn)鞲衅骱筒嚸嫜a償器。
7.權利要求6的系統(tǒng)，其中該波陣面?zhèn)鞲衅魇窍目?哈特曼波陣面?zhèn)鞲衅鳌?br>
8.權利要求6的系統(tǒng)，其中該波陣面補償器是選自可變形反射鏡，微電子機械薄膜，和分節(jié)微鏡。
9.加工有折射調節(jié)組合物分散在其中的光學元件的方法，包括用波陣面?zhèn)鞲衅鳙@得光學元件的光學測量值，和誘導折射調節(jié)組合物的一定量的聚合，其中聚合的量是由光學測量值決定。
10.權利要求9的方法，其中光學測量是光學元件的像差測量。
11.權利要求10的方法，其中該像差測量值轉化成一組的基函數(shù)，后者選自查涅克多項式和塞德爾多項式。
12.權利要求10的方法，其中像差測量是選自散焦，散光，斜射球面像差，球面和更高階像差中的至少一種的測量。
13.權利要求9的方法，其中光學測量是光學元件的波陣面測量。
14.權利要求9的方法，其中該波陣面?zhèn)鞲衅魇窍目?哈特曼波陣面?zhèn)鞲衅鳌?br>
15.權利要求9的方法，其中該光學測量值是用波陣面?zhèn)鞲衅骱筒嚸鎮(zhèn)鞲衅餮a償器獲得的。
16.權利要求15的方法，其中該波陣面?zhèn)鞲衅餮a償器是選自可變形反射鏡，微電子機械薄膜，和分節(jié)微鏡。
17.權利要求9的方法，其中聚合的量是由空間光調制器或數(shù)字微鏡器件來誘導的。
18.被植入眼睛內和具有分散在其中的折射調節(jié)組合物的眼內透鏡的加工方法，包括用波陣面?zhèn)鞲衅鳙@得植入了眼內透鏡的眼睛的光學測量值；和誘導在眼內透鏡中折射調節(jié)組合物的一定量的聚合，其中聚合的量是由光學測量值決定。
19.權利要求18的方法，其中光學測量是眼睛的像差測量。
20.權利要求19的方法，其中該像差測量是一組的基函數(shù)，后者選自描述所測量像差的查涅克多項式和塞德爾多項式。
21.權利要求19的方法，其中像差測量是選自散焦，散光，斜射球面像差，球面和更高階像差中的至少一種的測量。
22.權利要求18的方法，其中光學測量是眼睛的波陣面測量。
23.權利要求18的方法，其中當眼內透鏡植入時，在一定的時間間隔之后獲得了光學測量。
24.權利要求18的方法，其中該波陣面?zhèn)鞲衅魇窍目?哈特曼波陣面?zhèn)鞲衅鳌?br>
25.權利要求18的方法，其中該光學測量值是用波陣面?zhèn)鞲衅骱筒嚸鎮(zhèn)鞲衅餮a償器獲得的。
26.權利要求25的方法，其中該波陣面?zhèn)鞲衅餮a償器是選自可變形反射鏡，微電子機械薄膜，和分節(jié)微鏡。
27.權利要求18的方法，其中聚合的量是由空間光調制器或數(shù)字微鏡器件來誘導的。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有折射調節(jié)組合物的光學元件的加工方法。該方法包括使用波陣面?zhèn)鞲衅魈峁┕鈱W元件的光學測量值。本發(fā)明還涉及包括具有折射調節(jié)組合物的光學元件和波陣面?zhèn)鞲衅鞯南到y(tǒng)。描述了其中光學元件是眼內透鏡的實施方案。由波陣面?zhèn)鞲衅鳒y量的透鏡的光學像差是通過折射調節(jié)組合物的光聚合來校正，后者改變透鏡的折射性能。透鏡折射誤差的校正能夠在透鏡植入眼睛內之后進行。
文檔編號G02B27/00GK1429090SQ01808409
公開日2003年7月9日 申請日期2001年3月20日 優(yōu)先權日2000年3月20日
發(fā)明者C·A·森德斯特德特, J·M·吉斯馬拉尼, R·H·格魯布斯, J·A·康菲爾德, D·M·施瓦茨, R·馬倫尼 申請人:加利福尼亞技術學院, 卡爾霍恩影像公司, 加利福尼亞大學董事會