СПОСОБЫ ФОРМИРОВАНИЯ ОКРАШЕННЫХ КОНТАКТНЫХ ЛИНЗ Российский патент 2012 года по МПК G02C7/04 

Область техники, относящаяся к изобретению

Изобретение относится к окрашенным контактным линзам. В частности, в изобретении создаются способы конструирования (формирования) контактных линз, которые улучшают или изменяют цвет одного или более элементов глаза человека, использующего контактные линзы: радужной оболочки, кольца вокруг радужной оболочки и зрачка.

Предпосылки создания изобретения

Использование окрашенных или цветных контактных линз как для изменения натурального цвета глаза, так и для маскировки офтальмологических дефектов, хорошо известно. Обычно эти линзы включают шаблон (рисунок) в части линзы, которая накладывается на один или более элементов глаза: радужную оболочку, зрачок и кольцо вокруг радужной оболочки глаза человека, использующего линзы, когда линзы надеты.

Стандартный способ создания шаблона (рисунка) - нанесение его вручную или с помощью компьютерной графической программы. С другой стороны, шаблон (рисунок) может формироваться при снятии цифрового изображения одного или более элементов реального глаза: радужной оболочки, зрачка или кольца вокруг радужной оболочки и выделении частей изображений для использования в шаблоне (рисунке). Недостатки этих способов состоят в том, что точное описание результирующих рисунков с целью технологической подготовки для изготовления линз, включающее рисунок, нанесение рисунка для формы для линзы, измерение рисунка и тому подобное, требует напряжения из-за сложной геометрии рисунка.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 показывает блок-схему способа изобретения.

Фиг.2 показывает блок-схему второго способа изобретения.

Фиг.3 показывает шаблон, полученный в соответствии со способом изобретения.

Фиг.4 показывает второй шаблон, полученный в соответствии со способом изобретения.

Фиг.5. показывает третий шаблон, полученный в соответствии со способом изобретения.

Фиг.6 показывает блок-схему третьего способа изобретения.

Фиг.7 показывает блок-схему четвертого способа изобретения.

Фиг.8 показывает четвертый шаблон, полученный в соответствии со способом изобретения.

Фиг.9 показывает пятый шаблон, полученный в соответствии со способом изобретения.

Подробное описание изобретения и предпочтительных вариантов осуществления изобретения

В изобретении создаются способы для формирования рисунков (шаблонов) для использования в окрашенных контактных линзах, способы изготовления таких линз и линзы, включающие рисунки, где рисунки получаются с использованием алгоритмов. Получающиеся в результате рисунки, которые включаются в контактные линзы, служат для улучшения или изменения цвета одного или более элементов глаза человека, использующего линзы: радужной оболочки, зрачка и кольца вокруг радужной оболочки. Способ изобретения обеспечивает целевое описание рисунка с целью технологической подготовки, измерения и изготовления линзы, включающей рисунок (шаблон).

В одном варианте осуществления в изобретении создается способ получения шаблонов (рисунков) для окрашенных контактных линз, содержащий, состоящий по существу и состоящий из этапа получения, по меньшей мере, части рисунка, использующий, по меньшей мере, один алгоритм. Для целей изобретения под «алгоритмом» понимается ряд правил, которые дают набор точек и включают, без ограничения, одну или более математическую формулу.

В способе согласно изобретению один или более алгоритмов используются для получения, по меньшей мере, части шаблона (рисунка), подходящего для окрашенной контактной линзы. Алгоритмами для использования в изобретении по своей сущности являются фракталы. Подходящие алгоритмы могут быть выведены из таких структур, без ограничения, как хаотические системы, диффузионные системы, агрегационные системы, L-системы, P-системы, клеточные автоматы и т.п.

Как пример, алгоритм выводится из L-системы. На фиг.1 показана блок-схема для вывода такого алгоритма и получения рисунка в соответствии с изобретением. На первом этапе (101) определяются границы внутреннего и внешнего шаблона (рисунка). Границы могут быть любого подходящего размера и формы. Обычно, границы составляют порядка среднего радиуса одного или более элементов глаза человека: зрачка, радужной оболочки и кольца вокруг радужной оболочки. Внешняя и внутренняя границы могут изменяться путем добавления к границе или вычитания маленькой части delta_inner или delta_outer соответствующего начального радиуса (102). Это изменение может быть сделано стохастическим путем умножения delta_inner или delta_outer на произвольное число между 0 и 1, в результате чего граница будет казаться более естественной. Изменение может быть сделано, и произвольная переменная выбрана на каждого шаге итерации, означающем каждый момент времени, когда изображается линейный сегмент. Кроме того, исходный угол, длина перемещения и угол изменения выбираются произвольно (103), наряду с исходной последовательностью, последовательностью итераций и числом итераций, которые осуществляются (104). Алгоритм затем обсчитывается для получения шаблона (рисунка) (105) и принимается решение, является ли подходящим результирующий шаблон (рисунок) (106). Если рисунок не подходит, процесс повторяется с изменением некоторых или всех параметров и ограничений.

В более конкретном примере алгоритм выводится из L-системы, и граничные условия ограничивают графические команды символов L-системы площадью, которая по существу равна площади, охватываемой рисунком радужной оболочки стандартной косметической линзы. Дополнительно и предпочтительно, для этой L-системы создается стохастический элемент. Более конкретно, ограничиваются L-системой 5-го порядка для получения рисунка внутри области, определяемой двумя кругами. Другими словами, рисунок (P) получается внутри области, определяемой:

R_outer±delta_outer<P<R_inner±delta_inner,

где R_outer±delta_outer представляет собой радиус круга, который по существу равен среднему радиусу радужной оболочки глаза человека, плюс или минус часть радиуса, умноженная на произвольную переменную между 0 и 1; и

R_inner±delta_inner представляет собой радиус круга, который по существу равен среднему радиусу зрачка человека, плюс или минус часть радиуса, умноженная на произвольную переменную между 0 и 1.

Алгоритм для этой системы начинается с исходной последовательности или аксиомы, составленной из символов, представляющих графические команды. Команды используются компьютерным кодом для построения линейных сегментов, определяемых в элементах пикселей, которые составляют шаблон (рисунок) для использования в окрашенной линзе. Например, аксиома может представлять собой символы «F-F», и в ходе первой итерации, итерационная последовательность, выбираемая произвольно конструктором, заменяется для каждого «F». Затем код реализует команду в новой последовательности. Во второй итерации итерационная последовательность заменяется для каждого «F» в предыдущей последовательности, и код реализует эти команды.

Например, если итерационная последовательность для аксиомы «F-F» есть «F+F+», после первой итерации последовательность выглядит как «F+F+-F+F+». После второй итерации последовательность выглядит так «F+F++F+F+F++-F+F++F+F++». Последующие итерации проводятся до тех пор, пока не пройдет заданное число итераций, определяемых порядком системы. Например, 5 итераций должны быть проведены для L-системы 5-го порядка. Используемый порядок будет определяться наблюдением за тем, какой порядок обеспечивает требуемый рисунок.

Графические значения связываются с символами для аксиомы. Например, символы для аксиомы, приведенной выше, установлены в приводимой таблице.

Символ Значение F Рисовать линию заданной длины от предыдущей позиции к итоговой позиции, где итоговая позиция определяется углом направления и длиной перемещения + Изменить текущий угол - повернуть влево на угол поворота & Изменить текущий угол - повернуть вправо, на угол поворота - Изменить угол путем отражения поперек горизонтальной (x) оси

В таблице, приведенной выше, длиной перемещения является выбранная длина. Значения длины перемещения или длины линейного сегмента, который строится, когда встречается символ F, угол поворота, или изменение угла, когда встречается символ «+» или «&», последовательность итераций, новая исходная позиция линейных сегментов, когда происходит нарушение граничного условия - все это выбирается конструктором. Каждая из этих величин будет определяться значениями, которые дают требуемый шаблон (рисунок), под этим подразумевается шаблон (рисунок), который при включении в линзу позволяет достичь требуемого косметического эффекта для глаза.

Исходная позиция для первого линейного сегмента выбирается произвольно как положение вблизи внутреннего круга. Если линейные сегменты должны быть изображены внутри R_outer±delta_outer и внутри R_inner±delta_inner и линейный сегмент больше, чем R_outer±delta_outer, или меньше, чем R_inner±delta_inner, для сегментов, которые находятся внутри этих ограничений, будет произвольно выбираться новая исходная позиция на расстоянии, в несколько раз превышающем произвольное число между 0 и 1 от R_inner, после чего код будет продолжен с исполнением графических команд. Если линейный сегмент находится внутри R_outer±delta_outer и R_inner±delta_inner, изменение производиться не будет. На фиг.2 приведена блок-схема такого способа.

Фиг.3-5 представляют собой примеры шаблонов (рисунков), полученных способами, показанными на фиг.1 и 2. С целью изображения этих фигур внешний и внутренний круги составляют 350 и 150 пикселей, соответственно. Как показано на фиг.3-5, границы внутреннего и внешнего круга являются нечеткими, это означает, что, когда определяется окончательное положение каждой линии сегмента, алгоритм проверки определяет, выходит ли за пределы граница, которая изменяется произвольно вокруг границ внутреннего и внешнего круга. Кроме того, существует стохастическая природа используемого алгоритма, состоящая в том, что, если граничное условие не выполнено, для линейного сегмента будет произвольно выбрана новая исходная позиция.

На фиг.3 изображен шаблон (рисунок) 10, подходящий для использования в качестве рисунка в косметической контактной линзе. Рисунок 10 был получен после пяти итераций с использованием аксиомы F-F и последовательности итераций F&F&F&F&F+F+F+F+. Исходный угол составлял 180 градусов с горизонталью, длина перемещения составляла 5 пикселей, угол поворота составлял 45 градусов и расстояние удаления - 150 пикселей. Фиг.4 изображает шаблон (рисунок) 20, полученный после 5 итераций и использующий ту же самую аксиому, последовательность итераций, исходный угол и длину перемещения, как на фиг.3, но угол поворота 22,5 градуса и расстояние удаления 200 пикселей. Шаблон (рисунок) 30 фиг.5 получался так же, как шаблон (рисунок) для фиг.3, за исключением того, что использовалась длина перемещения 2 пикселя.

Конструкции, показанные на фиг.3-5, являются результатом использования алгоритма, применяемого для построения линейных сегментов. Как другой пример, для получения рисунков может быть использован алгоритм, аналогичный физическому процессу, такому как диффузия. Например, рисунок может видоизменяться путем запуска определенного числа кругов и предоставления возможности каждому кругу отыскать свое положение.

Фиг.6 показывает блок-схему такого процесса. На первом этапе (201) определяются границы шаблона (рисунка) горизонта и основы, которые предпочтительно являются кругами. Под горизонтом понимается положение, из которого запускаются круги. Под основой понимается положение, в котором запущенные круги накапливаются. Круги горизонта и основы могут быть любых радиусов, но предпочтительно круги горизонта являются концентрическими и имеют больший радиус, чем круги основы. Границы горизонта и основы могут изменяться (202) на каждом шаге итерации путем добавления или вычитания произвольно выбираемой части соответствующего исходного радиуса основы или горизонта. Протяженность этой произвольно выбираемой части будет определяться визуальным наблюдением влияния этого изменения на результирующий рисунок.

В этом варианте осуществления способа согласно изобретению критерии выбора минимального и максимального количества кругов, которые должны запускаться (203), основаны на степени, до которой должна заполняться область между кругами для того, чтобы получить требуемый рисунок. Это будет определяться визуально, при осмотре влияния на результирующий рисунок, при изменении минимального и максимального количества кругов. Такие же критерии используются для выбора максимального и минимального радиуса запущенных кругов (204). Затем алгоритм обсчитывается для получения рисунка (205) и определения того, является ли подходящим шаблона (рисунка) (206).

Более конкретно, с помощью примера, и, как показано на блок-схеме фиг.7, алгоритм может быть таким, что маленькие круги запускаются с круглого горизонта при использовании произвольных положений и траекторий (301). Каждому кругу дают возможность смещаться до тех пор, пока он не встретится с другим кругом (302) или не выйдет за границу R_horizon±delta_horizon (303). Если запущенный круг вступает в контакт с другим таким кругом, он размещается в точке контакта, и другой круг затем запускается из этой точки. Если запущенный круг перемещается за границу R_horizon±delta_horizon, он удаляется (304), и другой круг запускается или, если запущенный круг находится внутри границы R_horizon±delta_horizon, изменения не происходит (305). С другой стороны, радиус круга горизонта может произвольно меняться на небольшую величину, когда делается запрос, переместилась ли частица за радиус круга горизонта.

Поскольку запущенный круг пересекает область между другими кругами и круг основы, он может сталкиваться с частицей фона. Частица фона представляет собой частицу, предпочтительно невидимую, которая изменяет траекторию одного из кругов, используемых для определения рисунка. Такое столкновение является упругим, так как траектория круга может измениться за счет произвольного фактора из-за столкновения. Вероятность наличия такого столкновения может регулироваться с помощью переменной, которая действует аналогично переменной плотности и температуры и, таким образом, может рассматриваться как коэффициент диффузии.

Наряду с возможностью столкновения, конструктор может изменять радиусы горизонта и основы и количество запущенных кругов и их радиусы. На фиг.8 и 9 показаны примеры, использующие такой алгоритм. Для целей таких примеров коэффициент диффузии был неограниченным, это означает, что не было фоновых столкновений.

На фиг.8 показан шаблон (рисунок) 40, полученный с использованием упомянутого выше диффузионного алгоритма, радиус горизонта составлял 750 пикселей, радиус основы - 450 пикселей, имеется 100000 кругов, каждый из которых имеет радиус 1 пиксель. Шаблон (рисунок) 50, показанный на фиг.9, был получен с использованием диффузионного алгоритма, радиус горизонта составлял 750 пикселей, радиус основы - 550 пикселей, имеется 100000 запущенных кругов, каждый из которых имеет радиус 1 пиксель.

При использовании способа согласно изобретению могут быть созданы шаблоны (рисунки) для окрашенных контактных линз, которые определяются одним или более алгоритмами. Рисунки могут использоваться в линзе как для улучшения, так и для изменения одного или более элементов глаза человека, использующего контактные линзы: радужной оболочки, зрачка и кольца вокруг радужной оболочки, элементы рисунка могут быть полупрозрачными или непрозрачными, в зависимости от требуемого результата для глаза. В рамках изобретения под «полупрозрачным» понимается цвет, который позволяет получать средний коэффициент пропускания света (% Т) в диапазоне от 380 нм до 780 нм, от приблизительно 60% Т до приблизительно 99% Т, предпочтительно от приблизительно 65% Т до приблизительно 85% Т. Под «непрозрачным» подразумевается цвет, который позволяет получать средний коэффициент пропускания света (% Т) в диапазоне от 380 нм до 780 нм, от 0 до приблизительно 55% Т, предпочтительно от 7% Т до приблизительно 50% Т.

Цвет элементов рисунка может быть по существу одинаковым или дополнять друг друга, и цвет, выбираемый для элементов рисунка, будет определяться натуральным цветом радужной оболочки человека, использующего контактные линзы, и требуемым улучшением или изменением цвета. Таким образом, элементы могут быть любого цвета, включая, без ограничений, любой из множества оттенков и тонов синего, зеленого, серого, коричневого, черного, желтого, красного или их комбинацию. Предпочтительные цвета для кольца вокруг радужной оболочки включают, без ограничения, любые варианты оттенков и тонов черного, коричневого и серого.

Элементы рисунка могут быть выполнены из любого органического или неорганического пигмента, подходящего для использования в контактных линзах, или комбинации таких пигментов. Непрозрачность может регулироваться изменением концентрации одного или обоих используемых пигментов и двуокиси титана, при больших количествах получается большая непрозрачность. Иллюстративные органические пигменты включают, без ограничения, фталоцианин синий, фталоцианин зеленый, карбазол фиолетовый, кубовый оранжевый #1 и тому подобные, и их комбинации. Примеры подходящих неорганических пигментов включают, без ограничений, черный оксид железа, коричневый оксид железа, желтый оксид железа, красный оксид железа, двуокись титана и тому подобные, и их комбинации. В дополнение к этим пигментам, могут быть использованы растворимые и нерастворимые красители, включая, без ограничения, красители на основе дихлортриазина и винилсульфона. Подходящие красители и пигменты являются доступными для приобретения.

Выбираемый краситель или пигмент может совмещаться с одним или более форполимеров, или связующих полимеров, использовался растворитель для формирования красящего вещества, применяемого для получения полупрозрачных и непрозрачных слоев, используемых в линзах изобретения. Также могут быть использованы другие добавки, подходящие для красителей контактных линз изобретения. Связующие полимеры, растворители и другие добавки, подходящие для окрашенных слоев изобретения, известны и либо доступны для приобретения, либо известны способы их изготовления.

Элементы могут быть нанесены или напечатаны на одной или более поверхностях линзы, или могут быть напечатаны на одной или более поверхностях формы, в которую будет укладываться материал, формирующий линзу, и где он будет отверждаться. В предпочтительном способе для формирования линз, включающих конструкции изобретения, используется термопластичная оптическая форма, изготовленная из любого подходящего материала, включающего, без ограничений, циклические полиолефины и такие полиолефины, как полипропилен или полистирольная смола. Элементы осаждаются на требуемой части поверхности формы, используемой для формирования. Под «поверхностью, используемой для формирования» понимается поверхность формы или половины формы, используемая для формирования поверхности линзы. Предпочтительно, осаждение производится с помощью заполняющей печати следующим образом.

Металлическая пластина, предпочтительно изготовленная из стали, и, более предпочтительно, из нержавеющей стали, покрывается фоторезистивным материалом, который способен становиться нерастворимым в воде при отверждении. Элементы выбираются или конструируются и затем уменьшаются до требуемого размера с использованием любой из набора таких методик, как фотографические методики, размещаются поверх металлической пластины, и фоторезистивный материал отверждается.

Затем пластина промывается водным раствором, и результирующее изображение протравливается на пластине до подходящей глубины, например, около 20 микрон. Красящее вещество, содержащее связующий полимер, растворитель и пигмент или краситель, затем осаждается на элементах для заполнения красящим веществом выемок. Силиконовый наполнитель, имеющий геометрию, подходящую для использования для печати на поверхности, и изменяющуюся жесткость, в целом, от приблизительно 1 до 10, сжимается напротив изображения на пластине для удаления красящего вещества, затем красящее вещество слегка высушивается за счет испарения растворителя. Затем наполнитель сжимается напротив поверхности, используемой для формирования оптической формы. Если необходимо, форма дегазируется на протяжении времени вплоть до 12 часов, для удаления излишков растворителя и кислорода, после этого форма заполняется материалом линзы. Затем используется дополняющая половина заготовки для завершения сбора формы и собранная форма помещается в условия, подходящие для отверждения используемого материала линзы. Такие условия хорошо известны в технологии и будут зависеть от выбранного материала линзы. После завершения отверждения линза вынимается из формы, она приводится в равновесие в буферном растворе соли.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения используется чистый, форполимерный слой, который покрывает рисунок и может формировать целостность наиболее удаленной поверхности линзы. Чистый, форполимерный слой предпочтительно сначала наносится на поверхность формы, а затем красящее вещество наносится на форполимер. Форполимер может быть любым полимером, который способен диспергировать пигмент, и любым используемым контрастным веществом.

Изобретение может быть использовано для создания окрашенных жестких или мягких контактных линз, изготовленных из любого известного формирующего линзу материала или материала, подходящего для изготовления таких линз. Предпочтительно, линзы изобретения являются мягкими контактными линзами, материал, выбираемый для формирования линз, является любым материалом, подходящим для изготовления мягких контактных линз. Подходящие предпочтительные материалы для формирования мягких контактных линз, использующие способ изобретения, включают, без ограничения, силиконовые эластомеры, макромеры, содержащие силикон, включающие, без ограничения материалы, описанные в патенте США 5371147, 5314960 и 5057578, упомянутые для полноты с помощью ссылок, гидрогели, гидрогели, содержащие силикон, и тому подобное, и их комбинацию. Более предпочтительно, линза изготавливается из материала, содержащего силоксановую функциональность, включая, без ограничения, макромеры полидиметилсилоксана, метакрилоксипропилполиалкилсилоксаны и их смеси, силиконовый гидрогель или гидрогель, изготовленный из мономеров, содержащих гидроксильные группы, карбоксильные группы или и те, и другие группы, и их комбинации. Материалы для изготовления мягких контактных линз хорошо известны и доступны для приобретения. Предпочтительно, материалом линз является аквафилкон, этафилкон, генфилкон, ленефилкон, балафилкон, лотрафилкон или галифилкон.

Изобретение относится к области офтальмологии и направлено на упрощение изготовления окрашенных контактных линз, имеющих сложную геометрию рисунка, что обеспечивается за счет того, что создаются способы для формирования шаблонов, используемых при технологической подготовке, измерении и изготовлении контактной линзы, причем, согласно изобретению, шаблоны получаются с использованием алгоритмов, описанных в формуле изобретения. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл.

1. Способ изготовления шаблонов для окрашенных контактных линз, содержащий этапы:
a) определение внутренней и внешней границы шаблона;
b) выбор исходного угла, длины перемещения и угла изменения;
c) выбор исходной последовательности и последовательности итераций и числа итераций, которые должны быть реализованы; и
d) формирование шаблона, использующего по меньшей мере один алгоритм, при этом указанный алгоритм является фракталом по своей сущности;
e) получение контактной линзы, содержащей указанный шаблон.

2. Способ по п.1, в котором по меньшей мере один алгоритм выводится из одной из: хаотических систем, диффузионных систем, агрегационных систем, L-систем, Р-систем, клеточных автоматов.

3. Способ по п.2, в котором указанный алгоритм выводится из L-системы.

4. Способ по п.3, в котором алгоритм выводится из модифицированной L-системы, которая является L-системой 5-го порядка, ограничиваемой для получения шаблона Р внутри области, определяемой
R_outer±delta_оutеr<Р<R_innеr±delta_innеr
где R_outer±delta_outer представляет собой радиус круга, по существу, равный среднему радиусу радужной оболочки глаза человека плюс или минус часть радиуса; и
R_inner±delta_inner представляет собой радиус круга, по существу, равный среднему радиусу зрачка глаза человека плюс или минус часть радиуса.

5. Способ по п.2, в котором указанный алгоритм выводится из диффузионной системы.

6. Способ по п.5, кроме того, содержащий этапы:
a) определение границы для горизонта и основы;
b) выбор максимального и минимального радиуса круга; и
c) формирование шаблона с помощью алгоритма.

7. Шаблон для окрашенной контактной линзы, полученный с использованием способа по одному из пп.1-6.