【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于角膜塑形镜加工，具体涉及可调控力学性能的水凝胶角膜塑形镜的3d打印方法。
技术介绍
1、角膜塑形镜作为科学诊疗与矫治青少年近视发展的医疗器械，对矫正中低度近视具有良好的效果，能够有效控制和减缓青少年近视发展。
2、目前，眼科医生根据患者的近视屈光度、角膜曲率、眼轴长度等检测数据进行个性化验配，但发现上述条件相同的患者戴镜后近视矫正效果存在差异，究其原因可归结为以下三方面：（1）临床验配过程中，未考虑个体角膜材料生物力学性能差异，对配戴塑形镜后角膜生物力学性能（角膜滞后量和角膜阻力系数）变化情况亦未形成一致性结论；（2）临床验配的商用角膜塑形镜主要依赖于传统机械制造方法，难以实现厚度和曲率半径的可控成型；（3）商用塑形镜材料力学性能不可调控，未能从调控材料性质实现角膜塑形镜对角膜的施力状态与角膜生物力学性能的最佳匹配。
3、因此，如何根据人角膜个性化特征，从塑形镜材料本身组成及结构出发，设计和制备具有“量眼定制”的角膜塑形镜是亟需解决的问题。
技术实现思路
1、为了解决现有技术的不足，本专利技术旨在提供一种可调控力学性能的水凝胶角膜塑形镜，具有良好的光学性能、润湿性、透氧性、透气性和生物相容性，同时具有可调控的几何结构和力学性能，且结构稳定，本专利技术还提供其3d打印方法。
2、本专利技术所述的可调控力学性能的水凝胶角膜塑形镜的3d打印方法，包括以下步骤：
3、（1）建立配戴塑形镜角膜的有限元模型，得到匹配目标人体角膜的角
4、（2）基于模拟得到的角膜塑形镜几何形态参数，建立与角膜塑形镜后表面曲率一致的3d打印模型，以支撑物光固化树脂体系为支撑物3d打印墨水，打印支撑物；
5、（3）基于模拟得到的角膜塑形镜几何结构参数和力学性能参数，建立3d打印模型并调整塑形镜光固化树脂体系配方，以塑形镜光固化树脂体系为塑形镜3d打印墨水，在支撑物表面打印水凝胶角膜塑形镜，经紫外光照射固化后，得到水凝胶角膜塑形镜。
6、步骤（1）中，在建立配戴塑形镜角膜的有限元模型时，需要考虑人角膜材料生物力学性能和角膜组织结构，以及戴镜前人角膜材料生物力学性能差异以及戴镜后人角膜材料生物力学性能变化。
7、上述人角膜材料生物力学性能包括角膜基质弹性模量和胶原纤维刚度模量，角膜组织结构是指胶原纤维分散程度。
8、塑形镜角膜的有限元模型如图1所示，角膜塑形镜包括基弧区、反转弧区、定位弧区和周边弧区。步骤（1）中，角膜塑形镜的几何形态参数包括曲率、基弧半径、定位弧半径、直径、中央区厚度。
9、角膜塑形镜的几何形态参数的获取方法为：在有限元模拟软件（abaqus 2020）中建立三维轴对称的角膜模型，正常生理状态中角膜的厚度不均匀，且角膜前后表面不同位置处的曲率不同，为方便建模，设定角膜具有均匀厚度且不同位置处的曲率相同，不同角膜曲率对应的角膜塑形镜的几何形态参数如下：
10、角膜曲率40.25d时，角膜塑形镜的几何形态参数为：曲率40.25d，基弧半径9.00mm，定位弧半径8.37mm，直径10.6mm，中央区厚度0.22mm；
11、角膜曲率41.25d时，角膜塑形镜的几何形态参数为：曲率41.25d，基弧半径8.77mm，定位弧半径8.17mm，直径10.6mm，中央区厚度0.22mm；
12、角膜曲率42.25d时，角膜塑形镜的几何形态参数为：曲率42.25d，基弧半径8.50mm，定位弧半径7.98mm，直径10.6mm，中央区厚度0.22mm；
13、角膜曲率43.25d时，角膜塑形镜的几何形态参数为：曲率43.25d，基弧半径8.33mm，定位弧半径7.79mm，直径10.6mm，中央区厚度0.22mm；
14、角膜曲率44.25d时，角膜塑形镜的几何形态参数为：曲率44.25d，基弧半径8.13mm，定位弧半径7.62mm，直径10.6mm，中央区厚度0.22mm。
15、步骤（1）中，角膜塑形镜的力学性能参数包括弹性模量、断裂强度。
16、角膜塑形镜的力学性能参数的获取方法为：
17、人眼角膜作为一种生物组织，在自然生理状态下是粘弹性、各向异性和不可压缩性材料，在对角膜的有限元模拟中，将角膜视为超弹性、各向异性和不可压缩性材料，使用gasser、holzapfel和ogden提出的应变能函数hgo模型（胡郡琦等，角膜塑形镜矫正效果影响因素的数值模拟，太原理工大学学报，第55卷第2期，2024.3），获得角膜塑形镜的力学性能参数。通过上述建模得到塑形效果与角膜塑形镜的几何形态参数和力学性能之间的关系，优化整体和各区域形态结构及力学性能。
18、角膜塑形镜的弹性模量为250-500mpa，断裂强度为35-50mpa。
19、步骤（2）中，所述支撑物光固化树脂体系由以下质量百分比的原料组成：
20、聚乙二醇二丙烯酸酯（pegda） 10-20%，
21、甲基丙烯酸酰化明胶（gelma） 5-10%，
22、光引发剂 0.25-0.5%，
23、橙色色素光吸收剂 0.05-0.1%，
24、水余量。
25、优选的，在支撑物光固化树脂体系中，甲基丙烯酸酰化明胶还可替换为丙烯酸、丙烯酰胺等。
26、所述光引发剂为二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮、2,4-二乙基硫杂蒽酮、苯酚-甲酸乙酯中的至少一种。
27、所述橙色色素光吸收剂为紫外线吸收剂，优选为uv-0。
28、所述支撑物光固化树脂体系的制备方法如下：
29、将聚乙二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸酰化明胶、光引发剂、橙色色素光吸收剂、水置于棕色容器中，保持37-50℃温度至完全溶解，作为支撑物3d打印墨水。
30、步骤（2）中，利用ug软件建立与角膜塑形镜后表面曲率一致的3d打印模型，将支撑物3d打印墨水置于3d打印机料槽中进行打印，打印时间为30-120min，之后进行紫外光照射成型，紫外光照射波长为365nm或405nm。
31、本专利技术先打印支撑物，再在支撑物上打印塑形镜，可以保证塑形镜在打印过程中保持稳定的机械结构，不易变形。
32、步骤（3）中，所述塑形镜光固化树脂体系由以下质量百分比的原料组成：
33、甲基丙烯酸甲酯（mma） 2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可调控力学性能的水凝胶角膜塑形镜的3D打印方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的可调控力学性能的水凝胶角膜塑形镜的3D打印方法，其特征在于：步骤（1）中，角膜塑形镜的几何形态参数包括厚度、曲率、基弧半径、定位弧半径、直径、中央区厚度；
3.根据权利要求1所述的可调控力学性能的水凝胶角膜塑形镜的3D打印方法，其特征在于：步骤（1）中，角膜塑形镜的力学性能参数包括弹性模量、断裂强度；
4.根据权利要求1所述的可调控力学性能的水凝胶角膜塑形镜的3D打印方法，其特征在于：步骤（2）中，所述支撑物光固化树脂体系由以下质量百分比的原料组成：
5.根据权利要求1或4所述的可调控力学性能的水凝胶角膜塑形镜的3D打印方法，其特征在于：所述光引发剂为二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮、2,4-二乙基硫杂蒽酮、苯酚-甲酸乙酯中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的可调控力学性能的水凝胶角膜塑形镜的3D打
7.根据权利要求1所述的可调控力学性能的水凝胶角膜塑形镜的3D打印方法，其特征在于：步骤（2）中，利用UG软件建立与角膜塑形镜后表面曲率一致的3D打印模型，将支撑物3D打印墨水置于3D打印机料槽中进行打印，打印时间为30-120min，之后进行紫外光照射成型，紫外光照射波长为365nm或405nm。
8.根据权利要求1所述的可调控力学性能的水凝胶角膜塑形镜的3D打印方法，其特征在于：所述塑形镜光固化树脂体系的制备方法如下：
9.根据权利要求8所述的可调控力学性能的水凝胶角膜塑形镜的3D打印方法，其特征在于：紫外光照射波长为365nm或者405nm，预聚时间为90-200s。
10.根据权利要求1所述的可调控力学性能的水凝胶角膜塑形镜的3D打印方法，其特征在于：步骤（3）中，将塑形镜3D打印墨水置于3D打印机挤出式打印料筒中，在支撑物基础上打印角膜塑形镜，打印时间为15-30min，紫外光照射固化时间为5-8h。
...【技术特征摘要】
1.一种可调控力学性能的水凝胶角膜塑形镜的3d打印方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的可调控力学性能的水凝胶角膜塑形镜的3d打印方法，其特征在于：步骤（1）中，角膜塑形镜的几何形态参数包括厚度、曲率、基弧半径、定位弧半径、直径、中央区厚度；
3.根据权利要求1所述的可调控力学性能的水凝胶角膜塑形镜的3d打印方法，其特征在于：步骤（1）中，角膜塑形镜的力学性能参数包括弹性模量、断裂强度；
4.根据权利要求1所述的可调控力学性能的水凝胶角膜塑形镜的3d打印方法，其特征在于：步骤（2）中，所述支撑物光固化树脂体系由以下质量百分比的原料组成：
5.根据权利要求1或4所述的可调控力学性能的水凝胶角膜塑形镜的3d打印方法，其特征在于：所述光引发剂为二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮、2,4-二乙基硫杂蒽酮、苯酚-甲酸乙酯中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的可调控力学...
【专利技术属性】
技术研发人员：王晓君，郭美卿，李柏均，宋辉，杨明超，郑博炜，乔利勇，秦日臻，洗俊杰，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：
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