Fundamentals of Contact Lens Movement

콘택트렌즈 운동의 기초

Purpose: This review article was written to investigate what kind of forces are acting on the contact lens fitted on the cornea and its subsequent motion. Methods: A capillary action-induced force develops in the tear layer between the lens and cornea, which leads to the restoring force due to difference in layer thickness according to lens rotation. The characteristics of the lens movement can be determined by the various factors such as friction between eyelid and lens, acceleration force based on blinking and the restoring force incorporated with the viscous damping force. A mathematical model which consists of the differential equations and their numerical solution was proposed to analyze the damped motion of lenses. The model predicts the time dependence of lenses during and after the blink varying the BC, blink period and eyelid pressure. Results: It was found that both the blink period and lid pressure increases the movement increases because of the enhanced lid friction. As the BC increases the viscous damping reduces due to the lacrimal layer's increase which resulted in the enhanced lens motion. After blink the lens illustrates the damped oscillation because of the restoring force by the increased lacrimal layer thickness and reduced viscous resistance. The time for the lens to return to the equilibrium shortens as the BC increase because of the resistance reduction. Conclusions: The movement of the contact lens is governed by the characteristics of the lacrimal layer between the lens and cornea as well as the lid blink.

목적: 각막 부착 콘택트렌즈에는 어떠한 힘이 작용하며 또한 이 힘에 따른 렌즈의 운동을 알아보고자 본 해설을 작성하였다. 방법: 렌즈 아래 눈물층에는 모세관작용에 따른 힘이 발생하고 렌즈 회전에 따른 눈물층 간격변화에 기인하는 복원력이 발생한다. 눈깜빡임에 따라 콘택트렌즈는 눈꺼풀-렌즈 사이 마찰력과 눈꺼풀의 가속도에 의한 힘, 눈물층의 복원력 및 점성저항력에 의해 운동(움직임)이 결정된다. 눈깜빡임 도중/후 매순간 렌즈의 위치를 예측할 수 있는 미분방정식과 그 수치계산 프로그램 모델을 수립하였다. 이 컴퓨터 모델을 사용하여 눈깜빡임 주기, 렌즈의 BC, 눈꺼풀 압력 변화에 따른 매 순간 렌즈 위치를 예측할 수 있었다. 결과: 눈깜빡임 주기가 길수록, 눈꺼풀 압력이 클수록 눈꺼풀에 의한 마찰력 영향이 커져 렌즈 움직임이 커지며 BC가 증가할수록 눈물층 간격이 증가하여 점성저항력이 감소하며 따라서 렌즈 움직임이 커지는 것을 알 수 있었다. 눈깜빡임 후 렌즈는 눈물층 간격 변화에 따른 복원력과 눈물층의 점성저항력에 의해 진폭이 감소하는 진동을 하면서 평형위치로 복귀하게 된다. 이 경우 BC가 증가할수록 저항력이 감소하여 평형 위치로의 접근이 빨라진다. 결론: 콘택트렌즈의 움직임은 렌즈-각막 사이 눈물층의 물성 및 형상과 아울러 눈깜빡임에 의해 지배된다.