《有趣的制造》第一部分
隐形眼镜(1)

    发明者：德国吹玻璃工人F?E?马勒（第一次可以覆盖眼睛的眼镜设计，用于矫正视力），1887年；独立研究者阿道夫•尤金•菲克，瑞士内科医师和法国光学仪器商爱德华•考尔特（用微型透镜矫正视力障碍），1888年；约瑟夫•达洛斯，匈牙利内科医师（从人的眼睛提取样板使透镜可以更贴近人的巩膜），1929年；美国验光师威廉姆•范布鲁姆（塑料透镜），1936年；美国验光师乔治•巴特菲尔德博士（角膜透镜，外形贴合眼球的形状替代了原本扁平的设计），1950年；捷克人奥托•威特勒和德拉霍斯拉夫•里姆（使用柔软吸水的塑料来制作隐形眼镜），1960年

    美国年销售额：38亿美元

    隐形眼镜是放入眼睛内佩戴，用于矫正视力的发明物，但是有些人也会使用有色隐形眼镜改变或增强他们眼睛的颜色。这种薄薄的塑料透镜，外形类似于一个微型的碗，在被眼泪覆盖的角膜上漂浮。对解决某些与视力有关的问题，隐形眼镜比传统的框架眼镜更有效。许多人选择隐形眼镜是出于美观的考虑，而喜欢运动的人佩戴隐形眼镜可以给他们带来更大的方便。

    一般来说，透镜类型可分为三种：软的、硬的和可透气的。通常软性隐形眼镜佩戴起来更舒服，但比硬性的眼镜更容易使人流泪。硬性隐形眼镜则更容易从眼睛里面脱落出来。可透气的隐形眼镜是前两者的综合，比硬性眼镜更舒服，同时也不太会使人流泪。

    隐形眼镜通常都是在白天佩戴，晚上摘下来进行清洗。长效隐形眼镜的佩戴时间要长一些，即使在睡觉的时候也不用摘下来。最近，日抛型开始在隐形眼镜的佩戴者中流行起来。这种眼镜通常只佩戴一天就可以扔掉了，省去了每天清洁的麻烦。其他不能丢弃的隐形眼镜通常可以使用两周，然后就需要换一副新的。后者需要每天进行清洁，而且在睡觉时必须摘下来。

    如果保存不当，隐形眼镜会对佩戴者的眼睛造成伤害，引起感染或其他眼睛问题。因此，医生建议使用日抛型隐形眼镜的人每晚睡前把它摘下来（包括暂时小睡）。遵守注意事项，如果有任何不舒服，就得立刻把隐形眼镜摘掉。

    第一副隐形眼镜是由德国内科专家阿道夫•尤金•菲克于1888年制造的。菲克的透镜是玻璃制的，因为可以遮盖住整个眼睛包括巩膜，即眼白的部分，被称为巩膜透镜。1912年，德国光学仪器制造商卡尔•蔡司发明了一种可以覆盖在角膜表面的玻璃制的角膜透镜。1937年，两个科学家西奥多•恩斯特•奥布里格和恩斯特•穆勒发明了一种用树脂玻璃制作的巩膜透镜。由于比玻璃更轻，树脂也更容易佩戴。第一副塑料制的角膜透镜于1948年由美国人凯文•托赫发明。

    早期的透镜为了和眼睛贴合，需要把病人的眼球形状拓下来制成模子，然后再根据模子制作眼镜。这个过程应该是相当不舒服的，而透镜佩戴起来也总是有很多问题。巩膜透镜剥夺了眼睛的氧气，而且这些早期的隐形眼镜常常滑来滑去，也容易从眼睛中脱落，或者是很难取出来。凯文•托赫发明的第一副角膜透镜直径为10?5毫米，1954年，这个数字进一步降低到9?5毫米，提高了角膜透镜的可佩戴性。大约在这个时候总部设在纽约罗切斯特的美国博士伦公司，发明了一种角膜散光计，这种仪器可以对角膜进行测量，从而省去了拓模的过程。

    第一副成功的柔软的隐形眼镜是由捷克斯洛伐克的化学家发明的。1952年，布拉格科技大学材料专业的研究者为自己设定了一个任务，即发现一种可以与活组织兼容的新材料。他们并没有制造隐形眼镜的意图，但是在1954年，捷克科学家小组发明了一种叫做亲水胶的、可植入眼睛内的塑料。这些科学家立刻认识到这种材料制造矫正视力的透镜的潜能，并且开始在动物身上进行试验。

    这些发现被其他光学研究领域的同事所嘲笑，但其中一个叫做奥托•威特勒的科学家并没有因此而畏怯，并且开始在自家的厨房中开始修改、完善隐形眼镜。1961年奥托和他的妻子在家里制作了5500副隐形眼镜，他们的成功最终获得了科学界的广泛关注。博士伦公司注册了这项科技专利，并于1971年发展了其舒服能系列眼镜。公司第一年销售出10万副眼镜，从那时到现在软的隐形眼镜始终保有巨大的市场需求量。

    塑料是制作所有不同类型隐形眼镜的基本材料。但是不同的透镜会使用不同的聚合物。例如，硬的隐形眼镜是由聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）制成的，而软的隐形眼镜的聚合物，比如，聚甲基丙烯酸-β-羟乙酯（pHEMA）具有吸水的特性，也就是说，透镜能够吸收水分但仍然保持其形状和光学功能不改变。有些特殊的材料也会被用来制作隐形眼镜，但是，不同的生产商使用的材料也不同。

    研究表明，阳光中的紫外线可能会造成白内障或导致其他眼部疾病。为了避免产生这种问题，生产商发明了可以遮挡有害紫外线的隐形眼镜新材料。生产过程中，在隐形眼镜中加入这种无色透明的有遮挡作用的物质。由于这种新的物质对抗太阳射线时并不能提供完全的保护（它只能保护眼镜覆盖的部分，不包括眼白、眼睑和眼下面的皮肤），所以防止紫外线最好的办法，还是佩戴有调节视力功能的太阳镜。

    隐形眼镜主要有两条曲线（见图23）。面向外的曲线（凸透镜）叫做中心前凸曲线（CAC）。这种向外的曲线可以改变折射角（光波接触眼镜的方式）从而满足患者的视觉矫正需要。中心向后曲线（CPC）位于透镜的内侧（凹透镜），需要与患者眼睛的曲线相吻合。通常这两条曲线的形成是通过在车床上切割镜片毛坯，或是使用注模过程制作的。

    1使用注模方式制造透镜有几种方法。其中一种比较可靠，可以大量生产的方法是注入成型（见图24）。在注入成型过程中，液态塑料在压力的作用下被注入模子中。一旦它变硬后，这个过程大约需要6个小时，把透镜从模子中取出并冷却。随后透镜被进一步加工完成，或者在车床上切割满足验光报告要求（见第三步）。

    完全通过注入成型法制造透镜也是可能的，也就是说，不需要在车床上进行切割。近期最新的科技发展使得高度自动化、计算机控制的注入成型过程成为可能。

    第一步摇隐形眼镜成型需要将流动的塑料注入小的模子中，然后等其变硬。这些“纽扣”状的镜片随后经过切割，得到符合验光报告要求的形状。

    第二步摇隐形眼镜片同样可以通过切割由硬的塑料棒制成的镜片毛坯制作。把毛坯放在车床上进行切割，有时可能需要使用钻石切割。

    第三步摇把镜片放在研磨机磨料的部位，朝与机器转动相反的方向打磨镜片。在研磨机上的研磨化合物会把镜片的表面打磨成需要的形状。

    2隐形眼镜镜片也可以使用车床切割镜片毛坯进行制作（见图24）。首先，制作镜片毛坯——是比最终需要的镜片尺寸稍大的圆形物。镜片毛坯可以从一个塑料棒上进行切割或者从塑料片上压印而获得。接下来，毛坯被固定在一个上面有融化的蜡油的钢扣件上。纽扣随后被放在车床的中间，开始高速旋转。切割工具，可能是钻石或者激光，切割镜片毛坯的凹面使其形成CPC。车床上的指示器可以测量切割的深度以引导透镜制作人员操作。

    然后带有毛坯的扣件被放到抛光机上，在这个机器上镜片毛坯对着磨料，磨料是旋转的圆盘上面的一层研磨化合物，磨料的形状必须与镜片CPC的曲线相吻合。研磨机向一个方向转动镜片毛坯，而磨料向相反的方向转动，这样磨料就可以抛光镜片表面了。