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技術情報 · コンタクトレンズ

コンタクトレンズの素材とは?素材ごとの作り方

コンタクトレンズは何時間も目の上にのる薄いプラスチックの殻です。そのため素材には、角膜へ酸素を通すこと、透明で安定していること、快適であることが同時に求められます。メーカーはこれまで少数の素材ファミリーを使ってきましたが、どの素材を使うかでレンズの作り方も決まります。このページでは、ソフトレンズ、酸素透過性ハードレンズ、眼内レンズの主な素材と、そのうちどれがダイヤモンドバイトで切削されるかを解説します。

旋盤のアーバーに取り付けた透明な小さいレンズブランクに、細かなミストの中でR付きの小さなダイヤモンドバイトが近づく

主な素材の一覧

素材ファミリー主なレンズ特長レンズの作り方
ハイドロゲル(HEMA系など)ソフトレンズ水を吸い、柔らかく快適。酸素は水を通じて届く主に成形。オーダーメイドは乾燥状態で切削
シリコーンハイドロゲルソフトレンズシリコーンが酸素をはるかに多く通す主に成形。オーダーメイドは乾燥状態で切削
シリコーンアクリレート、フッ素シリコーンアクリレート酸素透過性ハード、強膜、オルソケラトロジー、円錐角膜用レンズ硬く形を保ち、酸素が素材を通るブランクから切削
PMMA初期のハードレンズ、一部の眼内レンズ非常に透明で安定、酸素をほとんど通さない切削
親水性アクリル折りたためる眼内レンズ水を吸い、水和すると柔らかい乾燥状態で切削し、その後水和
疎水性アクリル折りたためる眼内レンズ柔らかく柔軟、含水が少ない切削または成形
シリコーン一部の折りたためる眼内レンズ非常に柔軟通常は成形

ソフトレンズ:ハイドロゲルとシリコーンハイドロゲル

ソフトコンタクトレンズはハイドロゲル、つまり水を吸って柔らかくしなやかになるポリマーでつくられます。代表的なソフトレンズ素材はHEMA(ヒドロキシエチルメタクリレート)系です。ハイドロゲルでは、酸素は主にレンズ内の水に溶けて目に届くため、酸素の供給は含水率とレンズの厚さで決まります。

シリコーンハイドロゲルは、ハイドロゲルに、素材そのものが酸素をはるかに多く通すシリコーンを組み合わせたものです。多くの市場で、今日の日常用ソフトレンズで最も一般的な素材になっています。

ソフトレンズの多くは大量に成形されます。一方、特殊な度数や目の形に合わせたオーダーメイドのソフトレンズは切削でつくられます。素材が乾いて硬い状態(「キセロゲル」)のうちに削り、完成したレンズを水和して初めて柔らかくなります。レンズは水を吸って膨らむため、旋盤は素材ごとに決まった率で最終寸法より小さく削ります。

酸素透過性ハードレンズ:シリコーン・フッ素シリコーンアクリレート

酸素透過性ハードレンズは、目の上で自らの形を保ちます。強膜レンズ、オルソケラトロジー(ナイトレンズ)、円錐角膜用レンズが硬いのはそのためで、形そのものが光学的な役割を果たします。素材は主にシリコーンアクリレートとフッ素シリコーンアクリレートです。シリコーンが素材に酸素を通し、フッ素が表面のぬれ性を高め、汚れを付きにくくします。

メーカーはこれらの素材を、Dkと呼ばれる酸素透過性、ぬれ性、安定性、加工性で比べます。酸素透過性ハードレンズは、ほぼ必ず小さなブランクから1枚ずつ切削されます。

レンズ旋盤の主軸に取り付けた透明なレンズブランクの面を削るダイヤモンドバイト

PMMA:最初のプラスチックレンズ素材

PMMA(ポリメタクリル酸メチル、アクリル板と同じ系統)は、コンタクトレンズに使われた最初のプラスチックです。非常に透明で安定し、加工もしやすい一方、酸素をほとんど通さないため、目はレンズの下の涙の交換に頼ることになります。コンタクトレンズでは酸素透過性素材に置き換わりましたが、一部の硬い眼内レンズには今もPMMAが使われています。

眼内レンズ:アクリル、PMMA、シリコーン

眼内レンズは、白内障手術などで目の中の水晶体の代わりに入れるレンズです。現代の眼内レンズの多くは、小さな切開から挿入できるよう折りたためます。素材は疎水性アクリル、親水性アクリル、シリコーンで、硬い眼内レンズはPMMAです。アクリルやPMMAの眼内レンズの多くは切削され、支持部はフライス加工されます。シリコーンの眼内レンズと一部のアクリルモデルは成形されます。工程は記事眼内レンズの切削加工で解説しています。

素材が作り方を決める

  • 数量:大量生産のソフトレンズは成形、特殊レンズやオーダーメイドは切削で、多くは1つの目に1枚です。
  • 硬い素材は、そのまま光学面まで切削します。
  • ハイドロゲルは乾燥状態で切削し、その後水和します。設計で膨らみを見込みます。
  • 室温で柔らかい素材(一部の疎水性アクリルなど)は、成形するか、素材を冷やして切削します。

切削レンズの素材はすべて単結晶ダイヤモンドバイトで削ります。バイトが残す面がそのままレンズの光学面になるからです。コンタクトレンズの作り方もご覧ください。

Bulunmaz にできること

Bulunmaz は、コンタクトレンズと眼内レンズの切削用に、天然ダイヤモンド・MCDの単結晶ダイヤモンド工具を製作しています。旋盤に合わせた荒削り・仕上げバイト、チップ、支持部加工用カッターをつくり、再研磨も行います。レンズやレンズ素材は製造していません。この記事は素材と製造を説明するもので、どのレンズが目に合うかの助言ではありません。切削加工のコンタクトレンズ・眼内レンズのためのダイヤモンドバイトをご覧ください。

よくある質問

ソフトコンタクトレンズの素材は何ですか?
HEMA系などの吸水性ポリマーであるハイドロゲル、またはハイドロゲルとシリコーンを組み合わせて酸素をはるかに多く通すシリコーンハイドロゲルです。ソフトレンズの多くは成形でつくられ、オーダーメイドのソフトレンズは素材が乾燥しているうちに切削されます。
酸素透過性ハードレンズの素材は何ですか?
主にフッ素シリコーンアクリレートとシリコーンアクリレートです。シリコーンが酸素をレンズに通し、フッ素がぬれ性を高めて汚れの付着を抑えます。これらの素材は小さなブランクから切削されます。
ハードレンズは今もPMMAでつくられていますか?
まれです。PMMAはコンタクトレンズに使われた最初のプラスチックで、透明で安定していますが、酸素をほとんど通しません。コンタクトレンズでは酸素透過性素材に置き換わりましたが、一部の眼内レンズには今も使われています。
レンズ素材のDkとは何ですか?
Dkは、酸素がレンズ素材をどれだけ通りやすいかを示す値です。Dkが高いほど、同じ厚さのレンズでより多くの酸素が目に届きます。メーカーが素材を選ぶときに比べる主な値のひとつです。
眼内レンズの素材は何ですか?
主にアクリルです。折りたためるレンズには疎水性アクリルと親水性アクリル、硬いレンズにはPMMA、一部の折りたためるモデルにはシリコーンが使われます。アクリルやPMMAのレンズの多くは切削され、ほかは成形されます。
ダイヤモンドバイトで削れるレンズ素材は?
切削レンズの一般的な素材すべてです。酸素透過性アクリレート、PMMA、乾燥状態のハイドロゲルとシリコーンハイドロゲルのブランク、眼内レンズ用アクリル。金属に比べて柔らかいため、単結晶ダイヤモンドの刃先は長持ちします。

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