Как изобрели линзы для глаз
Контактные линзы: от шара с водой до «дышащего» полимера
Первым орудием в борьбе человечества с несовершенствами рефракции стали очки. Они были не всегда удобными и чаще всего действительно представляли собой уродливые приспособления. Какие-то стеклянные линзы, которые того и гляди разобьются, проволочка там, палочка сям…. Кто-то на нос их крепит, кто-то рукой придерживает. Одним словом, никакой тебе привлекательности и изящества, сплошь функциональность. Немудрено, что лучшие умы человечества еще в средние века начали задумываться о том, как же избавиться от такой «красоты» и, в то же время, скорректировать зрение.
История появления контактных линз начинается в 1508 году. Тогда Леонардо да Винчи набросал несколько чертежей. Вот тут, говорит, у нас будет огромная линза, наполненная водой. А тут, смотрите, надо погрузить в нее лицо, и вы свободны от очков! Но обыватели 16-го века бизнес-проект не оценили. Поноси-ка шар с водой перед лицом! Уж лучше по старинке, в очках.
Позже в разные годы европейские физики и астрономы продолжили развивать идею Да Винчи с водой. То в виде лупы, то в виде трубки. И только в 1823 году британец Джон Гершель озвучил мысль о роговичной линзе, которая должна надеваться прямо на глаз. Гершель назвал ее «оптической капсулой» и предположил, что материалом для изготовления может служить некий желеобразный материал.
Первые контактные линзы, которые действительно можно было надевать на глаз, придумал немец Фридрих Мюллер. Предприятие Carl Zeiss с истинно немецкой прагматичностью разработку оценила и пустила в производство в 20-х годах двадцатого столетия. Линзы изготавливались из стекла и были склеральными, т.е. полностью закрывали весь глаз. Роговичные, к сожалению, из глаза выпадали. Но стекло – и есть стекло: жесткое и неудобно. Поэтому поиски мягкого биосовместимого материала продолжались.
Озарение пришло к ученому из Чехии – Отто Вихтерле. Он изобрел гидроксиэтилметакрилата, а проще говоря, HEMA – полимерный материал, который может удерживать влагу и пропускать кислород. Последнее – особенно важно. В роговице нет кровеносных сосудов, поэтому кислород для нормального обмена веществ она получает из воздуха. При нехватке оного в роговице происходит разрушение поверхностного эпителия и прорастанию сосудов.
Первый опытный образец Отто Вихтерле изготовил на аппарате, некоторые детали которого позаимствовал из детского конструктора сына. Примерив на себя свое изобретение, он остался доволен: и мягкие, и не жмут. Запатентовал материал, после чего линзы запустили в массовое производство. Долгое время производители разных компаний дорабатывали полимер HEMA. Поскольку и кислорода он пропускал все же недостаточно, и ухода требовал довольно тщательного.
Первые силикон-гидрогелевые контактные линзы
А в 1999 году появились первые линзы из силикон-гидрогеля. Это был настоящий прорыв. Линзы назвали «дышащими», поскольку показатели воздухопроницаемости у них были значительно выше, чем у гидрогелевых. Гидрогелевые линзы нельзя носить более 8 часов, а силикон-гидрогелевые тут же обрели популярность у любителей не снимать линзы сутками.
Но все же и тот, и другой материал имеют как преимущества друг перед другом, так и недостатки, о которых мы расскажем в одной из наших следующих статей. А также поведаем, когда появились цветные линзы.
Производители продолжают искать новые решения для комфортного и безопасного ношения контактных линз. Что нас ждет в будущем? Возможно, самоочищающие линзы или биосовместимые материалы, способные пропускать 100% кислорода!
Кто и когда изобрел контактные линзы
Для людей с плохим зрением контактные линзы — наиболее приемлемый вариант коррекции.
Они не пачкаются и не потеют, как очки. Их структура мягкая, поэтому линзы не ощущаются на слизистой оболочке глаз.
С их помощью человек может видеть окружающие предметы так же, как люди с хорошим зрением. Не все знают, что история контактных линз началась еще 500 лет назад. Только к середине прошлого столетия люди смогли изготовить такую модель, которой она является в нынешнее время.
Предыстория создания
Его труды решил продолжить Рене Декарт. В 1632 году он впервые поместил в глаза емкость, заполненную водой. В первые несколько минут человек действительно мог видеть окружающие предметы. Но такое строение линзы быстро запотевало, человеку неудобно и больно. При этом отсутствовала возможность моргания, роговица глаз сушилась, поэтому образовывать острая боль.
Когда появились первые контактные линзы
В связи с этим Мюллер начал массовое производство стеклянных контактных линз. Но все равно модель была не совсем удобна для человека. Ее носило только ограниченное количество людей.
Появление линз такими, какими мы их видим сейчас
Изобретение мягких контактных линз
Модель полностью прозрачна, не мешается в глазах, повторяет форму и структуру, увлажняет. Поэтому Отто Вихтерле получил патент на производство мягких контактных линз. Это стало прорывом в изобретении и производстве данных моделей.
Изобретение жестких линз
Жесткие контактные линзы производились наряду с мягкими моделями. Они необходимы для коррекции определенных дефектов зрения: кератоконус, высокие степени астигматизма. Их производят не из гидрогеля, а из силикона, смешанного с первым. Такая модель хорошо пропускает кислород для глаза, но обладает сниженным количеством воды.
Преимуществом модели является сохранение формы глаза, коррекция отклонений. Жесткие контактные линзы обеспечивают более четкое зрение, которое резко снижается при определенных заболеваниях.
Популяризация линз и появление на рынке оптики
Основная структура и форма для линз по истечению лет сохранилась. Появились следующие изменения:
На данное время используются новые материалы, чтобы уменьшить чувствительность глаз на проникновение линзы. Подбираются наиболее приемлемые средства для ухода за структурой глаз и оптической моделью. Выпускаются контактные линзы, которые можно носить продолжительно, они не пересыхают, не чувствуются в глазах.
Цветные контактные линзы были придуманы в 1981 году. Они предназначаются для корректировки оттенка, при этом могут иметь диоптрии или использоваться только в косметических целях. Существуют разнообразные оттенки: синий, зеленый, красный, фиолетовый, желтый, серый, черный.
Производят контактные линзы с различными рисунками, покрывающая всю область склеры. Человек может подобрать такую модель, которая наиболее приемлема для него.
Производство контактных линз прошло долгую историю. На данный момент они являются удобными в ношении, хорошо корректируют не только снижение остроты зрения, но и различные заболевания. Вводились не только новые контактные линзы, но и средства для ухода за ними. Разработаны различные жидкости для хранения, очищающие таблетки, контейнеры. Человек может подобрать модель, которая будет приемлема для него в качестве использования и стоимости.
Полезное видео
От Давинчи до Джонсон и Джонсон: когда изобрели контактные линзы
Сегодня число пользователей контактными линзами составляет более 125 млн. человек. Эти крошечные конструкции позволяют корректировать зрение и даже менять цвет глаз. История их появления насчитывает более 500 лет, а начинателем всего этого по праву считают Леонардо да Винчи.
Предпосылки создания линз
Мастер Леонардо о глазной оптике заговорил первым. В своих опытах он погружал лицо испытуемого в миску с водой и тот говорил, что так видит лучше. Тогда никто не знал, что вода просто увеличивает остроту периферического зрения.
В 1508 г Леонардо создал эскизы с изображением предполагаемого приспособления для улучшения зрения. Устройство было похоже на шар с водой, который надевали на глаза. Это и было прототипом линз.
Среди многочисленных последователей да Винчи был французский философ, математик и физик Рене Декарт. Он предложил использовать трубочку с водой с увеличительным стеклом на конце, которую надо было фиксировать на глазном яблоке. И хотя в 1632 г он надел эту конструкцию сам, носить ее оказалось невозможно.
Она была неудобная, громоздкая, стесняющая движения. Стекло быстро запотевало и было ничего не видно. Трубочка мешала моргать, что приводило к сухости роговицы. Изобретение было признано опасным и травматичным.
Прибор Декарта усовершенствовал английский физик Томас Юнг, сделав трубочку более короткой. Его последователи — соотечественники Зигрист и Лонштейн создали на основе этого устройства гидроскопы.
Они предназначались для лечения глаз с нарушениями роговицы. Гидроскопы напоминали маску аквалангиста, заполненную водой, через которую пациент должен был смотреть. Снова прибор оказался громоздким, да еще и приводил к мацерации кожи вокруг глаз при длительном ношении.
Прошло еще 200 лет и к проблеме линз вернулся ученый из Британии — физик и астроном Джон Гершель. В своих трудах он указал, что главное для линзы — это повторь формы глаза. В 1823 г Гершель детально описал роговичную линзу и привел ряд доказательств, указывающих на выполнимость идеи на практике.
По сути, он соединил все доступные на то время теории в одну. Ведь тогдашние ученые не представляли, как будет выглядеть правильная линза. Она должна корректировать зрение и при этом оставаться комфортной при ношении.
Когда появились линзы на рынке оптики
Массовое производство было осуществлено брендом Carl Zeiss (Германия) в 1913 г. Данная компания в те времена была начинающей и специализировалась на выуске микроскопов.
Карл Цейс стал развивать дело своего земляка — стеклодува Фридриха Мюллера. В 1887 году тот первым изобрёл стеклянную линзу, которая размещалась на глазу пациента. Такой цели он не ставил, хотел просто помочь своему другу лучше видеть.
Цейс внес свои новшества в линзы Мюллера — шлифовал стекло и придал форму человеческого глаза, что сделало их более удобными. Но производимые линзы были все одинаковыми по размеру, ведь оборудование было только одно. Цейс пытался создать и роговичные линзы, но те не держались на глазу и дело провалилось.
Проблема была решена после знакомства Цейса с Отто Шоттом — немецким химиком, специалистом по производству стекла. Вместе они создали различные стекла, которые подходили уже большему количеству людей.
Возможность придания линзе формы глаза была осуществлена венгерским врачом Джозефом Даллосу в 1929 году. А в 1938 г произошла настоящая революция в офтальмологии — американцы Т. Обриг и Д. Малер стали применять в производстве линз пластик, именуемый полиметилметакрилатом (РММА). Такие линзы прекрасно ложились на глаза, не сползали и не давили поскольку были очень легкими. При этом улучшали зрение в разы.
В 1947 г было запущено их массовое производство. По диаметру они были 1,2 см. Это стало сенсацией и официальным «летоисчислением» современной контактной коррекции. Минус пластика был выявлен позже, когда обнаружился дискомфорт и раздражение от него роговицы.
В 1968 г американская компания Bausch+Lomb начала новый проект, а в 1970 впервые наладила выпуск. Это были те самые линзы из нового гидрофильного материала.
Первые линзы из стекла
Первым разработчиком стеклянной линзы с 1888 г считается уже упомянутый немецкий стеклодув Фридрих Мюллер. Его близкий друг потерял веко и часто жаловался Фридриху на сухость в глазу и туман в зрении. Мюллер поставил себе целью помочь и создал линзу исключительно для защиты глаза от негатива внешней среды, чтобы предотвратить высыхание слизистой.
В дальнейшем он стал создавать модели и для широкого круга клиентов. Его линзы были 2-цветными и повторяли форму глаза, что уже было новаторством. Роговицу прикрывало прозрачное стекло, а склеру — белое.
Швейцарский врач Адольф Фик в 1888 г тоже изобрел тонкие стеклянные линзы для глаз, они фиксировались на всей поверхности глаза. Его склеральная линза весила 0,5 г и была очень неудобной, но зрение улучшала. Сначала Фик испытывал их на животных. Для людей он стал изготавливать гипсовые матрицы, а потом по ним отливал сами приспособления.
Проблему линз он изучил достаточно глубоко, детально описал период адаптации, переносимость и составил подробнейшее руководство. Еще через 8 лет, в 1896 г он создал учебник и описал в нем 8 вариантов направления развития данной отрасли коррекции зрения.
Пластмассовые линзы
Следующим этапом в истории линз стало открытие в 30 г.г. ХХ века венгерскго врача Иштвана Дьерфи. Он знал о несовершенстве стеклянных линз, которые давили на глаза, вызывая боль, и разработал свою — из пластмассы. Материал, который он использовал — назывался Plexiglas и имел повышенную жесткость. Но патент на производство таких контактных линз Дьерфи все же получил.
В 1937 г Теодор Обриг в такую конструкцию добавил краситель флуоресцин и получил первую цветную линзу.
В 1947 г оптик из Англии Кевин Тухи достиг большего: он придумал и создал линзы исключительно для покрытия роговицы! Их диаметр был неслыханно маленьким для того времени — от 10,80 до 12,50 мм. Это было в разы практичнее.
Подробная разработка таких изделий была проведена в 1950 Франком Дикенсоном, Вильгельмом Зоньесом и Джоном Нилом. Они еще более уменьшили ширину линз — около 0,20 мм, а еще более тонкие (0,10 мм) появились в начале 1960. Они имели округленные края и были меньше в диаметре. Тогда то все и захотели иметь такие линзы вместо очков.
Мягкие линзы
Первый мягкий материал применил немецкий ученый Отто Вихтерле из Чехословакии. В 1958 г он был директором Макромолекулярного Института чехословацкой Национальной Академии Наук и работал с химиком Дрэхослэвом Лимом. Совместно они создали новый мягкий пластик — гидрогелевый. Вернее, это был гидрофильный полимер (НЕМА), который имел свойство поглощать 40 % воды, в мокром виде становился очень мягким и эластичным.
В дальнейшем эти линзы стали называть гидрогелевыми. Материал подвергся длительным испытаниям и проявил полную совместимость с тканями человека. Это означало невозможность отторжения их глазом. Пластик был абсолютно прозрачен, прекрасно держал свою форму.
В 1960 г Национальная патентная корпорация приобрела права на его производство для изготовления контактных линз.
В 1968 г мягкие линзы были признаны сначала Управлением по контролю лекарственным препаратом, а в 1976 г Законом о медицинских приборах объявлены медицинским прибором. Патент на воздухопроницаемые линзы был сделан в 1986 г в США.
Цветные контактные линзы
Первые цветные линзы появились в 1981 г, они были предназначены для изменения цвета глаз. Создателем была корпорация СІВІ Vision. Эстетических целей они не преследовали, а просто были вариантом прозрачных изделий.
В 1984 г та же компания начала серийное производство изделий для изменения цвета глаз у светлоглазых людей. Темноглазым пришлось ожидать еще 7 лет.
Сначала цветные линзы создавались для спортсменов, которым по роду своей профессии должны видеть некоторые цвета лучше других в спектре (например, желтый теннисный мячик). Для них были созданы светоотражающие модели, которые могли усиливать определенные спектры, поглощая остальные цвета.
Далее стали создавать линзы без корректирующего эффекта, но декоративные. Они получили название карнавальных из-за неестественности вида, и применялись часто в киноиндустрии. Такие линзы позволяли превратить глаза в «кошачьи» или «глаза вампира». На них наносился в виде линий или точек непрозрачный пигмент, который повторял рисунок радужки. В центре цветной линзы всегда находилась прозрачная зона, с помощью которой все окружающие цвета воспринимались правильно.
Торические линзы
Торические линзы были впервые выпущены в 1978 году. Они имеют особую конструкцию с большой толщиной и сфероцилиндрической формой. У нее 2 некольцевые оптические зоны под определенным углом. Одна из них корректирует астигматизм, а другая — миопию или гиперметропию. Они кислородопроницаемые и позволяют глазу «дышать».
Новые решения в отношении контактных линз в разработке и сегодня. В будущем, возможно будут созданы самоочищающиеся линзы или биосовместимые материалы с пропускной способностью кислорода до 100%.
История появления контактных линз
Если вы так же, как и я, заинтересовались, когда появились контактные линзы, то вы несказанно удивитесь, узнав, что первые попытки их создания принадлежат… Леонардо да Винчи! Да, именно он еще в XVI веке (точнее, в 1508 году) создал эскизы с изображением некоего приспособления, которое можно использовать для коррекции зрения. Согласно эскизам, оптическое устройство должно устанавливаться на глаз, и большая часть современных специалистов уверена, что именно оно стало прототипом линз, которые используются сегодня.
Леонардо да Винчи — изобретатель контактных линз.
Обратите внимание! Другой «прототип» изобрел Рене Декарт в 1637 году. Это была небольшая трубка, заполненная водой. С одной стороны вставлялось увеличительное стекло, а другую приставляли к глазу (характерно, что человек при использовании прибора не мог моргать). Таким образом, образовывалась единая оптическая система.
Оптический прибор Декарта:
1. Трубка, заполненная водой.
2. Увеличительное стекло.
3. Роговица.
Но это была больше подзорная труба, чем контактная линза. Намного ближе к последней подошел в 1801 году Томас Юнг, создав аналогичную трубу биконвенксного типа. Если такую трубу приставляли к глазу, то компенсировались рефракционные недостатки – другими словами, лучи света фокусировались непосредственно на сетчатке.
Что было дальше
Как это часто бывает, об изобретении да Винчи благополучно забыли. Длилось это без малого 400 лет, пока в 1823 году Джон Гершель, вдохновленный идеями Юнга (почему-то), в деталях описал конструкцию роговичной линзы, доказав выполнимость идеи на практике. Через 22 года Гершель опубликовал фундаментальный научный труд, в котором обосновал возможность лечения астигматизма посредством оптического устройства, которое контактирует с роговицей. В целом, Гершель лишь объединил все имеющиеся в то время сведения в одну теорию.
Другими последователями Юнга стали его соотечественники Зигрист и Лонштейн. Они известны тем, что создали гидроскопы – приборы, созданные на основе устройства Юнга и используемые для лечения глаз при деформированной роговице. Приборы представляли собой некое подобие маски аквалангиста – большие герметичные очки, контактирующие с глазом через жидкость. Очевидно, что ввиду громоздкости и неудобности особой популярностью такие «очки» не пользовались. Более того, длительное их ношение вызывало мацерацию – размягчение кожи, находящейся вокруг глаз.
Примерно так выглядели гидроскопы Зигриста и Лонштейна (конечно, это лишь примерно, т. к. изображений оригинального прибора мне найти не удалось).
Первые шаги: Фик, Кальт и Мюллер
Первые модели, которые действительно удерживались на глазу, появились лишь в 1888 году в Швейцарии. Известный врач Адольф Фик описал изделие, которое сегодня назвали бы склеральной линзой. Оно было из стекла и весило приблизительно 0,5 грамма.
Проведя несколько испытаний на животных, Фик решил перейти к человеческому глазу. Сперва он делал гипсовые матрицы, а уже по ним отливал сами приспособления. Дальше он изучил переносимость изделий, детально описал адаптационный период, исследовал особенности распределения кислорода и выяснил причину появления «тумана» в глазах (причина крылась в изменении роговицы), после чего составил самое подробное (по крайней мере, на то время) руководство по эксплуатации. В 1896 он выдал учебник, в котором описал целых восемь (!) возможных направлений развития данной отрасли коррекции зрения.
Стеклянная линза Адольфа Фика.
Через два года Эжен Кальт сообщил о новом приспособлении для лечения кератоконуса – специальных роговичных линзах.
Обратите внимание! Принято считать, что именно Кальт начал историю контактной коррекции зрения, хотя его изделия, несмотря на название, фактически были теми же склеральными. Они стабильно ложились на глаз, но при этом вызывали раздражение век.
Большой проблемой стал индивидуальный подбор. Спустя год после изобретения Кальта Август Мюллер впервые испробовал технологию слепки с глаз. В будущем этой технологией пользовались и другие врачи, используя пластик или даже парафин. Весьма странно, что такая дешевая и безопасная для здоровья технология не получила распространения.
Склеральные линзы Мюллера
Изначально у линз было лишь два медицинских применения:
Серийное производство
Изготовлением контактных линз для повседневной эксплуатации впервые занялся Мюллер, стеклодув из Германии (не тот, просто однофамилец). Для создания оптической части (той, что закрывала роговицу) он использовал прозрачное стекло, а для создания склеральной – белое.
С 1913 года началось массовое производство линз на фабрике Карла Цейса. В отличие от Мюллера, он производил шлифованные изделия, которые лучше переносились.
Обратите внимание! Некоторое время Цейс производил и роговичные линзы, но особого успеха у них не было, т. к. те неспособны были самостоятельно держаться на роговице. Со «склерами», как известно, подобных трудностей не было в принципе.
В двадцатых годах на фабрике Цейса решили проблему индивидуального подбора, начав производство «разнодиоптриевых» наборов, из которых врачи выбирали те, что подходят конкретному пациенту. Подбор был, разумеется, весьма примерным, зато глаза уже не «насиловали».
Дальнейшее развитие. ХХ век
С наступлением ХХ века методика контактной коррекции зрения претерпела ряд существенных изменений.
Применение пластика (РММА)
Настоящая революция произошла в 1938 году, когда американцы Т. Обриг и Д. Малер начали изготовление склеральных линз из синтетического пластика, именуемого полиметилметакрилатом (РММА). Это существенно облегчило технологию производства, т. к. легкие изделия из пластика прекрасно ложились на глаз и не сползали, в отличие от стеклянных аналогов. Вследствие этого в 1947 году начали производить пластиковые роговичные линзы диаметром 1,2 см, которые в разы улучшали видимость и переносимость.
Первые линзы из РММА произвели настоящий фурор в контактной коррекции зрения.
С нововведения Малера и Обрига и ведется официальное «летоисчисление» современной контактной коррекции, хотя ее история, как мы уже говорили, началась намного раньше. Пластик был гораздо удобнее стекла, но все же имел свои минусы, главными среди которых являлись дискомфорт и раздражение роговицы.
Полимерные линзы
Следующий переворот вызвал немецкий офтальмолог Отто Вихтерле. В шестидесятых годах прошлого века он запатентовал технологию изготовления контактных линз из синтетических полимеров. Подобные изделия были мягкими, поэтому практически не воспринимались как инородные предметы. Следовательно, отпала последняя причина недоверия людей к такой коррекции зрения.
Мягкие контактные линзы из полимеров.
Что мы имеем сегодня
С той поры в структуре контактных линз практически не было никаких изменений. Да, появились торические линзы, потом, в 1979 году, твердые газонепроницаемые, а вскоре появились изделия, которые можно было носить длительное время, не снимая. Но все это уже работы по усовершенствованию, направленные на повышение комфорта пациента. Чтобы достичь этого, используются (одновременно) три способа.
Кто изобрел цветные контактные линзы?
Первые подкрашенные линзы появились не так давно – в 1981 году – и предназначались для изменения цвета глаз. Создателем была корпорация СІВІ Vision. Характерно, что цвет изменялся не в эстетических целях, а для более удобного обращения по сравнению с прозрачными изделиями.
Цветные линзы были созданы компанией СІВІ Vision в 1981 г.
Далее, в 1984 году, та же компания начала серийное производство изделий для изменения цвета, но исключительно для людей со светлыми глазами. Людям же с темными глазами пришлось ждать до 1991 года.
Видео — Цветные контактные линзы на темных глазах
Обратите внимание! Важным достижением было создание линз для спортсменов. Такие модели усиливали определенные спектры, а остальные цвета поглощали, добиваясь тем самым светоотражающего эффекта. Это очень полезно для спортсменов, которым одни цвета нужно видеть лучше остальным (например, желтый теннисный мячик).
Вскоре появились декоративные линзы, не имеющие корректирующего эффекта. Некоторые из них были названы карнавальными, т. к. выглядели неестественно и позволяли превратить глаза в «кошачьи» или «глаза вампира». Сюда же можно отнести и разноцветные склеральные линзы (в том числе те, что светятся в темноте).
Современная линза «Кошачий глаз». Красиво, не правда ли?
Теперь вы знаете, кто изобрел контактные линзы. Что будет дальше – покажет время. Всего доброго!