隱形眼鏡專利技術(shù)綜述

張珍珍 何玉玲 郭紫琪

摘要：隱形眼鏡是常用的鏡片種類之一。本文以隱形眼鏡的專利申請(qǐng)數(shù)據(jù)為分析樣本，對(duì)隱形眼鏡的技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)進(jìn)行梳理，從專利申請(qǐng)的年度分布、專利技術(shù)演進(jìn)等角度分析隱形眼鏡的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，為企業(yè)的研發(fā)和專利布局提供參考。

關(guān)鍵詞：隱形眼鏡；硬質(zhì)透氣性；硅橡膠

中圖分類號(hào)：TS959.6+2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）15-0056-03

Review of Contact Lens Patent Technology

ZHANG Zhenzhen HE Yuling GUO Ziqi

（Patent Examination Cooperation Sichuan Center of the Patent Office， SIPO， Chengdu Sichuan 610213）

Abstract： Contact lens is one of the commonly used types of lenses. This paper used the patent application data of contact lenses as an analysis sample to sort out the technical development of contact lenses， and analyzed the technology of contact lenses from the perspective of the annual distribution of patent applications and the evolution of patented technologies. The development status provides reference for the company's R&D and patent layout.

Key words： contact lens；rigid permeability； silicone Rubber

隱形眼鏡，又稱角膜接觸鏡，是一種直接戴在眼球角膜上用于矯正視力或保護(hù)眼睛的鏡片，其鏡片薄而透明，佩戴時(shí)不容易被人看見(jiàn)，具有美觀、方便、視覺(jué)效果好等優(yōu)點(diǎn)。隱形眼鏡發(fā)展歷史悠久，將眼鏡直接戴在眼睛上的想法最早在16世紀(jì)初由達(dá)·芬奇提出，20世紀(jì)三四十年代由于PMMA（Polymethyl methacrylate，有機(jī)玻璃）塑膠的發(fā)明，莫倫（Mullen）和奧布賴（Obring）使用PMMA材料制造出第一副角鞏膜型隱形眼鏡。20世紀(jì)60年代，捷克斯洛伐克科學(xué)家?jiàn)W托·威特勒（Otto Wichterle）研制出一種吸水后會(huì)變軟，又能適合人體使用的HEMA材料，同時(shí)研制出將HEMA材料采用旋轉(zhuǎn)成型法制備聚甲基丙烯酸羥乙酯，第一副軟性隱形眼鏡誕生。20世紀(jì)70年代美國(guó)博士倫公司首先獲得FDA（Food and Drug Administration，食品藥品監(jiān)督管理局）核準(zhǔn)，率先將軟性隱形眼鏡推向市場(chǎng)，隱形眼鏡由于存在透氧性差和吸附淚液中的沉淀物的特點(diǎn)，后來(lái)的研究主要集中在對(duì)材料的改進(jìn)上，如半硬性材料醋酸丁酸纖維素、透氣硬性材料硅酮丙烯酸酯、硅橡膠等[1]。之后隨著光學(xué)技術(shù)和三維制造技術(shù)的發(fā)展，智能眼鏡、無(wú)模生產(chǎn)等技術(shù)應(yīng)用到隱形眼鏡的研究中。

本文以隱形眼鏡的專利數(shù)據(jù)為分析樣本，從專利申請(qǐng)的年度分布、地域分布、技術(shù)演進(jìn)、技術(shù)研究熱點(diǎn)等角度詳細(xì)分析了隱形眼鏡的專利技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r。

1 專利申請(qǐng)年度分布

在DWPI（德溫特世界專利索引數(shù)據(jù)庫(kù)）和CPRSABS（中文專利檢索系統(tǒng)文摘數(shù)據(jù)庫(kù)）中以分類號(hào)和關(guān)鍵詞組合進(jìn)行檢索，通過(guò)對(duì)公開(kāi)號(hào)和優(yōu)先權(quán)字段等進(jìn)行分析，得到隱形眼鏡的申請(qǐng)量年度分布圖（見(jiàn)圖1）。由圖1可以看出，隱形眼鏡的專利申請(qǐng)最早出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代初，在70年代和80年代穩(wěn)步增長(zhǎng)，在90年代中期、2005年之后申請(qǐng)量出現(xiàn)較大幅度的增長(zhǎng)，表明隱形眼鏡的研究取得了新的進(jìn)步，隱形眼鏡行業(yè)得到了快速發(fā)展。我國(guó)關(guān)于隱形眼鏡的專利申請(qǐng)最早出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代中后期，主要是因?yàn)槲覈?guó)的專利法于1985年4月1日正式實(shí)施。由于改革開(kāi)放的影響，1886年成立第一家中美合資隱形眼鏡公司——海昌公司；1988年，博士倫公司入駐中國(guó)；1993年，中澳合資公司愛(ài)康率先在國(guó)內(nèi)推出硬性透氣性隱形眼鏡；1994年，美國(guó)視康公司入駐中國(guó)，首次將電腦數(shù)控切削工藝制作的鏡片、彩色鏡片和雙氧護(hù)理系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)推廣，同年強(qiáng)生公司入駐中國(guó)，將定期更換式和拋棄式鏡片引入國(guó)內(nèi)，使得20世紀(jì)90年代中期申請(qǐng)量大幅增長(zhǎng)；進(jìn)入21世紀(jì)，由于中國(guó)加入世界貿(mào)易組織，實(shí)施了保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的《TRIPS協(xié)議》，我國(guó)隱形眼鏡的申請(qǐng)數(shù)量快速增長(zhǎng)，保持在較高水平。2015年之后呈下降趨勢(shì)主要是由于部分專利申請(qǐng)尚未被公開(kāi)，未納入統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

2 專利申請(qǐng)地域分布

為了比較各國(guó)在隱形眼鏡領(lǐng)域的研發(fā)能力和技術(shù)水平，通過(guò)對(duì)技術(shù)原創(chuàng)國(guó)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)在隱形眼鏡領(lǐng)域，超過(guò)50%的技術(shù)來(lái)源于美國(guó)，主要是因?yàn)槊绹?guó)隱形眼鏡發(fā)展歷史悠久。近100多年以來(lái)，美國(guó)的隱形眼鏡制造處于領(lǐng)先地位，美國(guó)國(guó)內(nèi)具有多個(gè)如強(qiáng)生、博士倫、庫(kù)柏等隱形眼鏡生產(chǎn)企業(yè)。對(duì)于中國(guó)而言，通過(guò)國(guó)外大公司入駐中國(guó)，將隱形鏡片的制造技術(shù)和產(chǎn)品引入中國(guó)，從而帶動(dòng)了中國(guó)隱形眼鏡的發(fā)展。日本、韓國(guó)、歐洲均是隱形眼鏡的主要技術(shù)原創(chuàng)國(guó)或區(qū)域，約占28%。

3 全球重要申請(qǐng)人

通過(guò)對(duì)申請(qǐng)人的申請(qǐng)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到全球排名前十位的申請(qǐng)人的申請(qǐng)量情況。從圖2可以看出，排在第一位的強(qiáng)生、第三位的博士倫、第八位的庫(kù)柏，均屬于美國(guó)的公司，申請(qǐng)量約占前十位申請(qǐng)人總量的50%；其次占比重較大的公司為排在第二位的諾瓦提斯公司，與排在第五位的西巴蓋吉公司，兩者同為瑞士的公司；日本公司共有2家，分別為排在第四位的成愛(ài)美和目立康，中國(guó)公司未出現(xiàn)在前十位申請(qǐng)人中。

4 專利技術(shù)發(fā)展演進(jìn)

隱形眼鏡按照材質(zhì)可以分為硬質(zhì)隱形眼鏡和軟質(zhì)隱形眼鏡，隨著PMMA材料的發(fā)明，20世紀(jì)30年代后期制造出PMMA硬質(zhì)隱形鏡片的成型工藝為車削工藝，制備的鏡片硬度較高，透氣性較差，佩戴舒適性差，佩戴適應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，大大限制了其應(yīng)用。為了改善鏡片的性能，研究的重點(diǎn)主要在于材料的改進(jìn)，如US3700761A中公開(kāi)了通過(guò)加入NVP（N-乙烯基吡咯烷酮）與MMA共聚制備得到的鏡片的透氣性有所提高，而這種加入酮的鏡片又被稱為RGP（透氣型接觸鏡片）。20世紀(jì)60年代初，捷克斯洛伐克化學(xué)家Otto Wichterle發(fā)明了HEMA，并發(fā)明了旋轉(zhuǎn)成型工藝，利用HEMA單體通過(guò)旋轉(zhuǎn)成型工藝制備出第一副軟性隱形眼鏡，該鏡片質(zhì)地柔軟、親水性好，但其透氧性差，易吸附淚液中的沉淀物，造成其無(wú)法取代硬質(zhì)鏡片。為了改善硬質(zhì)鏡片的性能，先后出現(xiàn)了由半硬性材料醋酸丁酸纖維素（CAB）和透氣硬性材料硅酮丙烯酸酯（SMA）等材料制成的鏡片，后又衍生出由多種透氣性硬鏡材料，如氟硅丙烯酸酯（FSA）、氟多聚體、有機(jī)硅烷與MMA單體的共聚物、硅酮與多氟以及單體等共聚制成的鏡片。為了改善軟質(zhì)隱形眼鏡的性質(zhì)，研究的主要熱點(diǎn)在于材料的選擇和改性，如采用硅油、硅聚合物或共聚物等對(duì)其進(jìn)行改性，以提高其透氣性。同時(shí)，由于硅的加入，鏡片的硬度會(huì)增加，不適性增強(qiáng)。20世紀(jì)80年代，考倫（Dow Corning）制成一種較柔軟的硅彈性鏡片，透氧性極強(qiáng)，制成的鏡片可長(zhǎng)時(shí)間佩戴，其中代表材料為硅橡膠（Silicone Rubber）。同期，US4495878A中公開(kāi)了一種直接模塑工藝，該工藝步驟為采用HEMA單體與水可置換的稀釋劑無(wú)水聚合，后用水置換得到軟質(zhì)鏡片，之后AU4769785A中將上述工藝應(yīng)用于具有載藥功能的聚硅氧烷鏡片的制備。后期研究的重點(diǎn)主要集中在聚硅氧烷的改性上。

從功能方面分析技術(shù)的演進(jìn)，早期的鏡片主要用于矯正屈光不正，后可制備有色、防紫外的鏡片，20世紀(jì)80年代出現(xiàn)矯正散光的鏡片。隨著科技的發(fā)展，智能變色、智能以及具有殺菌功能的鏡片應(yīng)運(yùn)而生。對(duì)于模具及加工工藝，最早用于鏡片生產(chǎn)的是車削工藝，隨著軟鏡的出現(xiàn)發(fā)明了旋轉(zhuǎn)成型工藝。20世紀(jì)80年代初出現(xiàn)鑄模成型工藝，為了排出氣泡，降低鏡片收縮率，便于脫模，先后出現(xiàn)對(duì)已有模具進(jìn)行改進(jìn)的專利文獻(xiàn)。此外，2000年后US786054B2公開(kāi)了一種立體光刻無(wú)需模具的生產(chǎn)工藝。

5 典型專利申請(qǐng)分析

基于檢索的結(jié)果和核心專利以及技術(shù)演進(jìn)路線，選取3篇典型專利申請(qǐng)對(duì)其技術(shù)方案進(jìn)行分析。

5.1 US5949521A

傳統(tǒng)的鏡片通常只能矯正散焦與散光，對(duì)于眼睛與接觸透鏡保留有的附加像差，比如，球面像差、彗形像差以及許多不規(guī)則像差則不能矯正，這些眼睛的高級(jí)像差不僅使得在視網(wǎng)膜上形成的圖像變模糊，從而損害視力，而且使得從視網(wǎng)膜上取得的圖像變模糊，這兩種障礙阻止了使用特殊設(shè)計(jì)的光學(xué)元件以矯正眼睛中散焦與散光之外的像差。首先，不可能對(duì)眼睛不規(guī)則像差進(jìn)行測(cè)量；其次，除散焦與散光之外，矯正眼睛單色像差的機(jī)理未得到證明。因此，驗(yàn)光師只能通過(guò)主觀屈光法及客觀的自動(dòng)屈光計(jì)測(cè)量散焦與散光，而不能測(cè)量包括用傳統(tǒng)眼鏡未矯正而遺留的所有像差在內(nèi)的眼睛全部的波像差。本發(fā)明提供一種用于精確測(cè)量眼睛更高級(jí)像差以及使用由此測(cè)得的數(shù)據(jù)與定做的光學(xué)元件一起補(bǔ)償這些像差的方法和設(shè)備，該光學(xué)元件能夠提供超過(guò)目前可達(dá)到的改進(jìn)或超長(zhǎng)的視力，以及高分辨力的視網(wǎng)膜圖像。本發(fā)明的技術(shù)可應(yīng)用于激光治療近視以修復(fù)近視，用于各種具有特殊功能的隱形眼鏡研究的基礎(chǔ)技術(shù)。

5.2 EP2270552A2

硬質(zhì)透氣性鏡片RGP透氣性好，但是其質(zhì)地較硬，不適合長(zhǎng)時(shí)間佩戴。軟質(zhì)的HEMA系列能夠連續(xù)佩戴7d左右，但更長(zhǎng)時(shí)間繼續(xù)佩戴容易造成氧氣滲透率不足，導(dǎo)致角膜腫脹。硅氧烷基的聚合物具有較高的氧氣滲透率，但是其鏡片表面易黏附眼淚沉淀物，在鏡片表面產(chǎn)生薄霧干擾視線，易產(chǎn)生鏡片黏附于眼睛的問(wèn)題。因此，研究的熱點(diǎn)在于尋找有平衡的氧氣滲透率、離子滲透率、能在眼睛上移動(dòng)且能與眼淚交換的材料，制成的鏡片能夠長(zhǎng)時(shí)間佩戴而無(wú)不適感，如連續(xù)佩戴時(shí)長(zhǎng)在4～30 d。本發(fā)明將聚二甲基硅氧烷類（PDMS）等透氧性可聚合材料和甲基丙烯酸酯2-羥乙酯、丙烯酸酯、N-乙烯基吡咯烷酮等透離子性可聚合材料通過(guò)一定的配比混合，制備得到可長(zhǎng)時(shí)間佩戴的綜合性能較好的隱形鏡片。

5.3 US2007/0194499A1

傳統(tǒng)的隱形眼鏡鏡片加工通常采用的工藝均需要使用模具，適合批量化生產(chǎn)，對(duì)于生產(chǎn)定做的鏡片制造成本高。隨著三維打印技術(shù)的發(fā)展以及鏡片材料的開(kāi)發(fā)，本發(fā)明公開(kāi)了一種無(wú)需模具的通過(guò)立體光刻技術(shù)生產(chǎn)隱形鏡片的方法。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)隱形眼鏡制造專利進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，重點(diǎn)關(guān)注本領(lǐng)域的核心專利、技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)、重點(diǎn)申請(qǐng)人、申請(qǐng)量等信息，結(jié)果發(fā)現(xiàn)制造隱形鏡片的專利技術(shù)主要掌握在美國(guó)、日本、歐洲等國(guó)家或區(qū)域，全球前十位重要申請(qǐng)人中未出現(xiàn)中國(guó)公司。目前中國(guó)在隱形眼鏡領(lǐng)域與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距較大，未來(lái)隱形眼鏡片的研究會(huì)朝向智能化、綜合化的方向發(fā)展，而且會(huì)將新興的三維制造技術(shù)用于隱形眼鏡片的制備。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鐘興武，龔向明.實(shí)用隱形眼鏡學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2004.