コンタクトレンズ

---

背景

コンタクトレンズは、視力を矯正するために眼に装着される装置ですが、目の色を強調または変更するためにカラーコンタクトレンズを装着する人もいます。薄いプラスチックレンズは、角膜の真上にある涙のフィルムに浮かんでいます。眼疾患のいくつかの形態では、コンタクトレンズは従来の眼鏡よりもよく視力を矯正します。多くの人々は美容上の理由からメガネよりもコンタクトレンズを好み、アクティブなスポーツ愛好家はそれが提供する自由のためにコンタクトレンズを好みます。レンズには、基本的にソフト、ハード、ガス透過性の3種類があります。ソフトコンタクトレンズは通常、より快適に着用できますが、ハードコンタクトレンズよりも簡単に裂けます。ハードレンズはまた、より頻繁に「飛び出す」傾向があります。ガス透過性レンズは、ハードレンズとソフトレンズの妥協点であり、ハードレンズよりも快適ですが、ソフトレンズよりも破れる可能性は低くなります。連絡先は通常、日中は着用され、清掃のために毎晩取り出されます。長時間装用レンズを使用すると、ユーザーは睡眠中であっても、長期間コンタクトをとることができます。最近では、1日1回のコンタクトレンズがレンズ装用者の間で人気を集めています。これらの接点は1日だけ着用され、廃棄されるため、毎晩清掃する手間が省けます。

歴史

最初のコンタクトレンズは、1887年にドイツの生理学者アドルフフィックによって作られました。フィックのレンズはガラスでできていて、目の白い部分である強膜を覆っていたため、いわゆるスクレラルレンズでした。 1912年までに、別の眼鏡技師であるCarl Zeissが、角膜にフィットするガラス製の角膜レンズを開発しました。 ObrigとMullerの2人の科学者は、1938年にプラスチック製のスクレラルレンズを発表しました。これは、一般にプレキシグラスとして知られている素材でできていました。ガラスよりも軽いため、プレキシグラスレンズの方が装着しやすかったです。最初のプラスチック製角膜レンズは、1948年にKevinTouhyによって製造されました。

これらの初期のレンズに合うように、患者の眼球に印象を与え、得られた型にレンズを形成しました。この手順は間違いなく不快であり、レンズ自体はしばしば着用に問題がありました。スクレラルレンズは眼の酸素を奪い、これらの初期のレンズの多くは、ずれたり、眼から飛び出したりし、奇妙なことに、取り除くのが難しいことがよくありました。 Touhyの最初の角膜レンズの直径は10.5ミリメートルでしたが、1954年にTouhyは直径をさらに9.5ミリメートルに縮小し、より優れた装着性を実現しました。この頃、ボシュロム社は角膜を測定する角膜計を開発し、眼球の印象の必要性を排除しました。

最初に成功したソフトコンタクトレンズは、チェコスロバキアの化学者によって開発されました。 1952年、プラハ工科大学のプラスチック学部の教授たちは、生体組織と最適に適合性のある新しい材料を設計するという課題に取り組みました。彼らはコンタクトレンズの作成に着手しませんでしたが、1954年までにチェコの科学者のチームは、眼のインプラントに適したポリマープラスチックである「親水性」（水への親和性のため）ゲルと呼ばれるものを発明しました。科学者たちはすぐに新しいものを認識しました 矯正レンズとしてのプラスチックの可能性、そして彼らは動物実験を始めました。これらの努力は光学分野の同僚によって軽蔑されましたが、科学者の1人であるオットーウィフテルレは臆することなく、彼のキッチンでソフトコンタクトレンズを完成させ始めました。 Wichterleと彼の妻は、1961年にテスト用に自宅から5,500ペアのコンタクトレンズを製造し、その成功は最終的に幅広い科学界の注目を集めました。アメリカの会社Bausch＆Lombは、この技術のライセンスを取得し、1971年にSoftlensを発売しました。その最初の年だけで、会社は約100,000ペアを販売し、それ以来、ソフトコンタクトレンズは大衆に大きな魅力を持っています。

原材料

コンタクトレンズの原料はプラスチックポリマーです。 （ポリマーは、さまざまな化学物質の分子を結合することによって作成された材料のブレンドです。）ハードコンタクトレンズは、ポリメチルメタクリレート（PMMA）のいくつかの変形で作られています。ソフトコンタクトレンズは、親水性を備えたポリヒドロキシエチルメタクリレート（pHEMA）などのポリマーでできています。つまり、水を吸収し、その形状と光学機能を維持することができます。レンズ素材の科学はレンズメーカーによって常に更新されており、コンタクトレンズの特定の素材はメーカーによって異なる場合があります。

製造
プロセス

コンタクトレンズは、旋盤でブランクを切断することによって、または成形プロセスによって製造することができる。レンズの成形には、プラスチックを指定された曲率に成形することが含まれます。レンズの主な曲線は、中央前方曲線と呼ばれます。 （CAC）および中央後方曲線 （CPC）。 CACは、レンズの外側を向いた側の全体的な曲線を指します。この外側の輪郭は、患者の視覚的ニーズに合うように正しい屈折変化を生み出します。 CPCはレンズの凹面の内側です。これは、患者の目の測定値に準拠しています。通常、これらの2つの曲線が最初に形成され、次にレンズは半完成と呼ばれます。周辺曲線と中間曲線が形成され、エッジが成形されると、レンズは完成したと見なされます。

成形方法

• 1レンズの成形は、いくつかの異なる方法で実行できます。プラハで最初に開発されたレンズはスピンキャストでした。 3つの異なる流体が開いた回転型に注がれました。レンズの外側の曲率は型によって形作られ、内側の曲率は型の回転速度に応じて形成されました。回転する型の遠心力により流体が重合し、分子鎖が結合して必要な親水性プラスチックを形成しました。より信頼性の高い大量生産 メソッドは射出成形です。射出成形では、溶融プラスチックを圧力をかけて金型に射出します。次に、レンズを金型から取り外して冷却します。その後、レンズは旋盤で仕上げられます。完全に成形することでレンズを製造することも可能です。つまり、旋盤での切断は必要ありません。これは最近の開発であり、高度に自動化されたコンピューター制御の金型製造によって可能になりました。

旋盤プロセス

• 2レンズの初期成形は、旋盤で切断することによっても行うことができます。最初にブランクが作成されます。ブランクは、完成したレンズのサイズよりわずかに大きい円です。これは、プラスチックの棒から切り取るか、プラスチックのシートからスタンプすることができます。次に、ブランクを溶けたワックスを一滴垂らしてスチールボタンに固定します。次に、ボタンは旋盤の中央に配置され、旋盤は高速で回転し始めます。 ダイヤモンドの切削工具 またはレーザーは、CPCを形成するためにブランクに凹面カットを作成します。旋盤のインジケーターは、レンズオペレーターをガイドするために切り込みの深さを測定します。

  次に、ブランクを保持しているボタンがラッピングマシンに移動します。ラッピングマシンは、研磨剤でコーティングされた回転ディスクであるラッパーに対してブランクを保持します。ラッパーの形状はレンズのCPCと一致します。ラッピングマシンはブランクを一方向に回転させ、ラッパーを他の方向に回転させます。また、ブランクを小さな8の字の動きで動かします。擦り傷はレンズ表面を磨きます。

  研磨されたレンズは、アーバーと呼ばれるスチールシャフトに取り付けられます。アーバーの端はCPCに一致するように研磨されているため、レンズはシャフトにフィットします。アーバーは旋盤に取り付けられ、オペレーターはレンズに凸状の切り込みを入れて、もう1つの主要な曲線であるCACを形成します。これでレンズのこちら側が研磨され、ラッパーが凸型CACに合うように変更されました。レンズのこの2番目の面が研磨されると、レンズは半完成と見なされます。

仕上げ

• 3コンタクトレンズは、レンズが患者の目に正確にフィットする前に、さらにいくつかのカーブを研磨する必要があります。最終的な曲線は、周辺の前部と後部の曲線、および中間の前部と後部の曲線であり、これらは、エッジに最も近く、次に最も近いレンズの形状を支配します。レンズは、吸引または両面テープで再びアーバーに取り付けられます。アーバーは旋盤または研削盤に取り付けられています。これらの浅いカットは、エメリー紙で挽くか、かみそりの刃でカットすることができます。このとき、レンズの直径もトリミングされる場合があります。

品質管理

• 4コンタクトレンズは医療機器であり、カスタムフィットでなければならないため、品質管理は非常に重要です。レンズは、製造プロセスの各段階の後に検査されます。レンズは、異常がないか拡大して検査されます。それらはまた、シャドウグラフによって測定されます。レンズの拡大された影が、直径と曲率を測定するためのグラフが刻印された画面に投影されます。レンズ形状のエラーは影に現れます。このプロセスは、コンピューターによって自動的に実行される場合があります。

パッケージング

• 5レンズは検査に合格した後、滅菌されます。レンズを水と塩の混合物で数時間煮沸してレンズを柔らかくします。次に、レンズを梱包します。レンズの標準的なパッケージは、生理食塩水で満たされ、ゴムまたは金属で栓がされたガラスバイアルです。ソフトコンタクトレンズの親水性素材は、人の涙に似た生理食塩水を吸収し、柔らかくしなやかになります。この状態のレンズはすぐに着用できます。

未来

コンタクトレンズの素材は多くの研究の対象となっています。科学者たちは、プラスチックにより望ましい特性を与える可能性のあるさまざまな化学レシピを調査しています。現在研究されているポリマーの1つは、シロキサンと呼ばれるシリコン-酸素化合物です。シロキサンは薄くて柔軟なフィルムを形成し、現在の標準的なソフトレンズよりも25倍優れた酸素を目に浸透させます。ただし、この化合物には欠点があります。シロキサンは濡れにくく、脂質（脂肪）を表面に引き付けて曇らせます。研究者は、フッ素分子をシロキサン化合物に追加して、材料を脂質に抵抗させる方法を発見しました。次に、生理食塩水で沸騰させると分子形状が変化する湿潤剤を化学的に付着させるため、従来のソフトレンズのように水を吸収することができます。この素材は、最終的には、一度に数週間着用できる長時間装用コンタクトにつながる可能性があります。

研究者たちはまた、スクレラルレンズに使用できる新しいポリマーを調査しています。ほとんどの人にとって、角膜レンズが標準ですが、大きなスクレラルレンズは、角膜がひどく損傷している患者に役立ちます。目の問題によっては、角膜移植なしでは視力を取り戻すことができない患者もいますが、スクレラルレンズは患者が眼科手術を回避するのに役立つ場合があります。スクレラルレンズは目の白い部分にあり、角膜自体の上に丸天井を形成します。角膜上のこの空間は人工涙液で満たされ、角膜の損傷した表面を滑らかにするのに役立ちます。過去には、スクレラルレンズは目に十分な酸素を与えないため不快でしたが、新しい材料の研究はより酸素透過性のレンズに焦点を合わせています。

酸素透過性レンズの材料は、スペースシャトルエンデバーでも実験されています。 実験の設計者は、微小重力条件が、従来の実験室で製造されたポリマーよりも、破片をよりよくはじき、酸素をより効果的に処理するレンズ材料を促進すると考えています。商業的に実現可能であれば、新世代のコンタクトレンズを宇宙で製造することができます。