CN101535034A - 高强度uv模具预处理 - Google Patents

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CN101535034A CNA2007800426888A CN200780042688A CN101535034A CN 101535034 A CN101535034 A CN 101535034A CN A2007800426888 A CNA2007800426888 A CN A2007800426888A CN 200780042688 A CN200780042688 A CN 200780042688A CN 101535034 A CN101535034 A CN 101535034A
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Abstract

本发明涉及高强度UV模具预处理，通过降低模具暴露于氧气的不利影响从而使模具形成从透镜制造分离，来制造眼用透镜。

Description

高强度UV模具预处理
技术领域
本发明涉及眼用透镜(ophthalmic lenses)以及用于制造眼用透镜的相关方法。特别地，本发明涉及在透镜模具上使用高强度UV光来制造接触透镜的方法以从透镜制造中分离模具形成。
背景技术
接触透镜被广泛用于矫正多种不同类型的视觉缺陷。这些视觉缺陷包括诸如近视和远视(分别为近视和远视)的缺陷、散光、以及通常与年龄增长相关的近距离视力缺陷(老视眼)。每种类型的缺陷都需要特定的矫正和配合的制造方法。
另外，一些透镜佩戴者需要不止一种矫正。例如，有老视眼的人还有散光视错。那些老视者需要能够矫正散光和老视眼的眼用透镜。结合用于两种类型的缺陷的矫正的透镜通常组合一种以上的制造工艺，或者需要单种更漫长的工艺。
设计为矫正上述缺陷的透镜可以通过模制、浇铸或车削而产生。例如，大量制造的接触透镜通常通过模制方法制成。在这些方法中，在两个模具之间制造透镜，而没有随后的对表面或边缘的机械加工。例如，在美国专利No.6113817中描述了这样的模制方法，在此明确地引用该美国专利的内容以作参考，就如同完整地进行了阐述一样。因此，透镜的几何形状由模具的几何形状决定。在典型的模制系统中，透镜在半连续的一组操作台上循环。透镜制造的循环部分通常包括：在阴半模中分配液体可交联的和/或可聚合的材料；将阳半模配对至阴半模；对交联和/或可聚合材料进行辐射、分离阳半模和阴半模，且取出透镜；提取且涂覆透镜；封装透镜；在一次性模具的情况下插入新的半模，或者在可再用模具的情况下清洗半模；以及将半模回复到分配位置。材料的聚合由所施加的UV光的施加时间、位置和量决定。
在投配制剂之前已暴露于空气环境中不止几分钟的聚丙烯模具表面获得这样的接触透镜，其呈现抑制在透镜-模具界面处聚合的特性。抑制在表面处的固化的一个结果是降低最终的接触透镜的离子渗透率(IP)。在硅水凝胶(SiHy)材料的情况下，IP是对于接触透镜的健康佩戴而言很关键的特性。
此外，在等离子体涂覆方法的情况下，必须被处理以产生生物适应性所需要的润湿性的SiHy材料的表面对该抑制非常敏感。通过将模具暴露于氮气环境中足够长的时间，以及/或者通过在暴露于空气的足够短的时间段内对模具投配制剂，可以克服对聚合的该抑制作用。
发明内容
所公开的方法消除了氮气环境的必要性，从而降低或消除模具的暴露于空气的抑制作用。该方法改进允许使用陈化的模具，这提高了透镜的计量品质的一致性(规格、直径等)。
本发明试图通过从透镜制造中分离模具制造而解决在此列出的问题。在一个实施例中，模具被形成；用紫外光(UV)辐射；用流体光学材料填充；并且所述流体光学材料和所述模具都被暴露于能量源，以使所述流体光学材料聚合。
在相关实施例中，所述能量源选自UV光。在相关实施例中，所述辐射步骤在形成所述模具的72小时内发生，并且优选降低了氧气暴露的影响。在相关实施例中，所述辐射步骤还预期使用约为UVA 400mW/cm2、介于UVB 375-400mW/cm2(以便UVA与UVB的比率为约1:1)、以及UVC 75mW/cm2的值的光强度。在相关方法中，所述辐射步骤使用高强度UV光，其暴露时间约为0.1-5秒。更优选地，暴露时间预期持续0.1-3秒。进一步优选地，暴露时间预期持续0.1-1秒。最优选地，暴露时间预期持续0.5-1秒。
在本发明的装置中，在光路中，可在UV灯上方或下方设置孔径。在相关实施例中，该装置还包括抛物面反射镜。在相关实施例中，透镜模具载体可使得所述透镜模具在所述孔径上方或下方移动。
本发明的一个目的是降低通过暴露于空气对模具的有害影响。
本发明的另一个目的是提高SiHy接触透镜的后固化中的离子渗透率。
本发明的再一个目的是消除氮气环境的必要性，从而降低或消除模具的暴露于空气的抑制作用。
本发明的又一个目的是允许使用陈化的模具，这提高了透镜的计量品质的一致性。
通过结合以下附图而进行的对优选实施例的以下描述，本发明的这些和其他方面将变得明显。对于本领域技术人员很明显，可以实现许多变型和修改例，而不脱离本公开的新颖构思的精神或范围。
附图说明
图1是根据本发明的装置的图。
具体实施方式
下面将详细参考本发明的实施例。对于本领域技术人员很明显，可以在本发明中进行各种修改和变型，而不脱离本公开的新颖构思的精神或范围。例如，作为一个实施例的部分而示例或描述的特征可以用于与另一实施例结合，以获得更进一步的实施例。因此，本发明旨在涵盖在所附权利要求及其等同物的范围内的这些修改和变型。通过以下详细的描述，本发明的其他目的、特征和方面被公开或者变得明显。本领域普通技术人员将理解，本讨论仅仅是对示例性实施例的描述，而不旨在限制本发明的更宽方面。明确地引入在此公开的所有专利或专利申请的整体内容以作参考。
除非另有限定，在此使用的科技术语具有与本发明所属领域的普通技术人员所公知的意义相同的意义。通常，在此使用的术语和制造工序是本领域公知的且常用的。常规方法被用于这些工序中，例如在本领域和各种普通参考文献中提供的那些。当在以单数提供一个术语时，发明人也预期该术语的复数。
在此使用的“眼用器具(ophthalmic device)”是指接触透镜(硬式或软式)、角膜高嵌体(onlay)、在眼睛中、眼睛上或眼睛周围、或眼睛附近使用的可植入的眼用器具。
在此使用的术语“接触透镜”是广义上的，旨在包含在眼睛上或眼睛附近使用的用于视力矫正、诊断、样品采集、给药、伤口愈合、化妆用外观(例如眼睛颜色修改)、或其他眼科应用的任何硬式或软式透镜。
“水凝胶材料”是指当完全水合化时可吸收至少10重量百分比的水的聚合物材料。通常，通过在存在或不存在其他单体或大单体的条件下聚合或共聚合至少一种亲水性单体而获得水凝胶材料。示例性的水凝胶包括但不限于聚乙烯醇(PVA)、改性的聚乙烯醇(例如，作为nelfilcon A)、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚乙烯吡咯烷酮、具有聚羧酸的PVA(例如carbopol)、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺、含硅氧烷的水凝胶、聚氨酯、聚脲等。可以根据本领域技术人员已知的任何方法来制备水凝胶。
“可交联和/或可聚合材料”是指这样的材料，其可以通过光化辐射而聚合和/或交联，从而获得生物适应性的交联和/或聚合材料。光化辐射的实例是UV辐射、电离辐射(例如γ射线或X射线辐射)、微波辐射，(如果微波然后IR，红外辐射-可以引起光化学反应的光化辐射)等。
“聚合物”表示通过使得一种以上单体聚合而形成的材料。
“预聚合物”是指这样的起始聚合物，其在光化辐射时可被聚合和/或交联，从而获得分子量比起始聚合物高得多的交联聚合物。
在此使用的术语“流体”是指能够像液体那样流动的材料。
在此使用的术语“流体光学材料”表示能够像液体那样流动的聚合物、预聚合物、可交联和/或可聚合的材料、和/或水凝胶材料。
本发明一般设计接触透镜的制造。具体地，本发明试图与通过降低模具暴露于氧气的不利影响来在模具制造与透镜制造之间提供更有效的桥梁。一方面，本发明提供一种通过提高离子渗透率来制造更高品质的透镜的方法。在美国专利No.5760100中，特别地，如在第4列第50-67行以及第5列第1-2行中所述，定义了离子渗透率，在此明确地引用该美国专利以作参考，就如同完整地进行了阐述一样，并且，通过也在美国专利No.5760100中描述的方法测量离子渗透率。可以从第9列第41行开始找到这样的方法。具有合适的离子渗透率的透镜的一般特征为需要可接受的诸如例如眼动方面的临床性能，这在硅氧烷(silicone)水凝胶的情况下尤其重要。
本领域技术人员将很容易理解，利用本发明，许多不同类型的透镜都是可能的。本发明的接触透镜可以是硬式的或软式的透镜。本发明的接触透镜可以是球形的、复曲面的、多焦的、复曲面多焦的接触透镜、定制的接触透镜等。本发明的接触透镜还可以矫正多于一种类型的缺陷，诸如例如老视眼和散光。
本发明的软接触透镜优选由诸如含硅和/或含氟的水凝胶或HEMA的流体光学材料构成，该流体光学材料具有允许调制折射率的材料特性。可以理解，在本发明的接触透镜的制造中，可以使用任何可被处理为生物适应性光学元件的流体光学材料。优选的材料和适于该应用的制剂优选包含纯的或特别地改性的水凝胶，优选包含这样的硅水凝胶，其包含辐射激活的可交联和/或可聚合的功能团，这些功能团在暴露于特定波长时被光引发，或者在加热到特定温度时被热引发。
可以通过双侧模制(DSM)工艺制造眼用透镜。这些方法通常包括将液体单体分配到阴半模中；将阳半模配对至阴半模；并且施加紫外辐射以使单体聚合。这样的模具可以是注入模制的或以本领域公知的任何其他可行方式制造的。阴半模具有限定接触透镜的前(前面的)表面的模制表面。阳半模具有限定透镜的后(后面的)表面的模制表面。在DSM工艺中从模具中取出的聚合透镜通常不需要表面抛光，但普遍需要随后提取未反应的单体或溶剂。
在美国专利No.6113817中描述了对DSM工艺的改进。该改进是半循环的，且优选包括以下步骤：(a)将可交联和/或可聚合的材料分配到阴半模中；(b)将阳半模配对至阴半模，从而产生透镜腔；(c)施加辐射以使可交联和/或可聚合的材料交联和/或聚合，从而形成透镜；(d)从阴半模分离阳半模；(e)清洗两半模和透镜，从而去除未反应的可交联和/或可聚合的材料；(f)确保透镜邻近所选择的半模(例如阴半模)；(g)使透镜在所选择的半模内居中；(h)抓持透镜(例如在中心区域)，从而从半模取出透镜；(i)至少部分地干燥透镜，从而去除表面的水，这些水会损害透镜的检查；(j)检查透镜；(k)将合格透镜存放到包装中；(l)清洗阳半模和阴半模；以及(m)将阳半模和阴半模转换至用于分配可交联和/或可聚合的材料的位置。该半连续的、部分循环的模制工艺重复利用或者再循环用于保持流体光学材料的半模，并且使透镜具有其形状。
在整个工艺中利用单个模具循环或者为了提高工艺效率而在模制载体中设置和对准的多个模具，操作该半连续的、部分循环的模制工艺。模具可包括诸如聚丙烯模具的可抛弃模具或者重复利用的石英和黄铜模具。半模可以有多种材料形成，其中的至少一种材料透射优选在紫外范围的用于交联和/或聚合的所希望的辐射。可想到的合适模具的材料的实例包括聚丙烯、PMMA、聚碳酸酯、Zenex、Zenor、由Hitachi生产的OPI Resin、TOPAS
Figure A200780042688D0009152842QIETU
、聚苯乙烯、诸如BAREX的聚丙烯和聚丙烯腈。通常紧接在模具形成之后将模具用于制造工艺，以实现最优的性能；然而，在一些情况下，由于制造限制，不可能立即使用。由于模具决定最终的透镜的形状，因此这些模具的温度和条件很重要。模具中的缺陷会传播，导致在透镜中的缺陷。
在一些制造技术中，通过注入模制线下形成模具。可同时或在平行轨道中制造前曲面和后曲面模具，以制成具有基本上相同龄期的前曲面和后曲面模具。在一些实施例中，可以在成对单元中层叠这些模具。在其中利用成对单元的实施例中，可以按后进先出方法使用这些模具，该方法意味着可能不立即使用模具，并且一些模具会长期暴露于环境空气中。
如果在装配之前，半模被暴露于氧气中，则会以这样的程度抑制聚合工艺，以致接触透镜将不具有所希望的物理特性。推测这是由于O2被吸收到塑性半模上和吸收到塑性半模中引起的，这会不利地影响透镜材料的聚合。O2对光聚合工艺的影响在于，其强烈抑制基团引起的聚合。聚合被抑制，直到通过与基团的反应使O2耗尽，直到单体(或大单体，即，betacon大单体交联可被抑制)能够与用于引发剂基团的O2成功对抗。
在半模的装配之前将半模暴露于O2导致在聚合期间的“闭合-开放”的系统。当开放系统时，O2被吸收到表面上并被吸收到半模中，从而产生O2存储。当装配(闭合)模具时，在单体中的、以及在半模上和半模中的O2耗尽的前引(induction)期间之后，在透镜体中进行聚合。对透镜特性的影响取决于在装配前被吸收到模具中的O2的量。
可以想到，被吸收到模具上和模具中的O2对反应混合物的光聚合的影响扰乱透镜表面处的聚合，即，在透镜表面处引起相对于透镜体的不同聚合。由于通过O2使聚合(早期)终止，该扰乱引起在表面处较疏松的聚合物端。与透镜体中的聚合物链相比，透镜表面处的这些较短链聚合物趋向于具有较低的交联密度、较少的链缠结、以及较多的粘着。这些因素导致材料特性从透镜表面向透镜体渐变。
为了降低O2的有害影响，在减少的O2环境中执行接触透镜制造，以及/或者在聚合之前处理反应混合物以去除溶解的O2。在制造时，这已导致诸如工艺的物理封闭的技术的使用以及用于覆盖装配和预装配区域的大量氮气的使用。该技术包括在所覆盖的区域内的塑性半模，这是因为如果不如此保护，那么在塑性表面上的气体的边界层将包括O2。通常，检测在包围塑性半模的气氛中O2的百分比，并将其保持为低于0.5％，气氛中剩余的99.5％是惰性气体。例如，参见美国专利5555504。
在相关方法中，辐射步骤使用高强度UV光，其中暴露时间约为0.1-5秒。更优选地，暴露时间预期持续0.1-3秒。进一步优选地，暴露时间预期持续0.1-1秒。最优选地，暴露时间预期持续0.5-1秒。
现有技术公开了氧气暴露的量必须被限制或避免，以防止向氧气的暴露对接触透镜的制造的有害影响。在以下美国专利中可找到用于降低O2对接触透镜的聚合的有害影响的各种技术：Herbrechtmeier等人的5362767，Kiguchi等人的5391589，Martin等人的5597519，Hill等人的5656210，Valint，Jr.等人的5681510。欧洲申请No.95937446.3公开了这样的方法，其中在用反应单体混合物投配之前处理塑性模具，以去除基本上所有的O2。可以通过使模具零件接触惰性气体或者通过使用真空来实现O2的去除。未经处理以去除O2的模具提供具有高缺陷百分比的接触透镜。
本发明提供一种通过从透镜的聚合分离模具形成工艺以抵制氧暴露的不利影响的方法。该分离将在与聚合工艺相关地制造和使用模具时允许更大的灵活性。在本发明的一个实施例中，这是通过紧接在透镜的聚合工艺之前将模具暴露于UV光而实现的。
图1中示出了该系统的可能设置。UV灯20优选安装在模具上方，距离模具约5英寸。在替换实施例中，可以从载体的下面实现UV照射。在该实施例中，可以在载体10的下面以四十五度角放置反射镜50，以将光导向至模具。在模具与灯20之间设置孔径。载体10位于托盘40中，该托盘40沿着传送带30运动。
透镜模具载体10优选位于UV灯20下方。在一个实施例中，孔径用于控制暴露。在一种设置中，使得模具以特定的速度在传送带30上在灯20的下面移动。灯20保持连续工作，或者通过传感器启动。
在本发明的一个实施例中，通过使用具有H+灯泡的高亮度灯系统，诸如具有T300MB型号的辐射体和H+UV光源的Fusion Systems Inc.的F300型号、或者具有I250型号的辐射体和H+UV光源的Fusion SystemsInc.的VPS6型号。在相关实施例中，可以使用抛物面反射体配置。例如，在一个实施例中，使用T300MB型号的辐射体和标准光源，且反射体几何形状近似为椭圆的反射体截面。可选的配置将光源设置为靠近(closure to)反射体顶点，从而逼近改善UV光的平行性质的抛物面反射体截面。
在又一实施例中，UV强度具有UVA 400mW/cm2、介于UVB 375mW/cm2与UVB 400mW/cm2之间、以及UVC 75mW/cm2的近似值。特定类型的UV光源发射在每个UV范围内近似恒定的辐射相对量。对于H+源，UVA与UVB的峰值辐照度的比率近似为1。例如，对于H+源，UVC与UVA的峰值辐照度的比率通常在0.16至0.22的范围内。UV源和光学系统的表征和监测需要辐照度测量。适合用于该公开中所述的高强度的辐射计包括高功率配置的EIT Inc.的UV PowerMAPTM型号的四信道辐射计，或者具有高取样速率选择的EIT Inc.的3DCURETM型号的辐射计系统。可以利用15至75mJ/cm2的UVC剂量。在使用VPS6系统的一个实施例中，UVC的优选范围为约30至50mJ/cm2。在使用F300系统的一个实施例中，UVC的优选范围为约15至30mJ/cm2。在使用F300系统的再一个实施例中，UVC的优选范围为约25至75mJ/cm2。
为了使读者能够实施本发明而不进行不适当的实验，已经具体参考特定的优选实施例详细描述了本发明。本领域普通技术人员将容易地认识到，只要不脱离本发明的范围和精神，可以合理地变化或修改前面的部件、组成和/或参数中的多者。此外，提供名称、标题、实例材料等，以提高读者对该文件的理解，不应将其理解为限制本发明的范围。因此，本发明由下面的权利要求、及其合理延伸和等同物限定。

Claims (19)

1.一种制造眼用透镜的方法，包括以下步骤：
形成模具；
用紫外光辐射所述模具；
在所述模具中引入流体光学材料；以及
将所述模具和所述流体光学材料暴露于能量源；
其中所述能量源使所述流体光学材料聚合。
2.根据权利要求1的方法，其中所述能量源选自UV光。
3.根据权利要求1的方法，其中所述辐射所述模具优选在所述形成所述模具的约72小时内发生。
4.根据权利要求1的方法，其中所述辐射所述模具降低了将模具暴露于氧气的影响。
5.根据权利要求2的方法，其中所述能量源包括约为UVA 400mW/cm2的光强度。
6.根据权利要求2的方法，其中所述能量源包括约在UVB 375mW/cm2与UVB 400mW/cm2之间的光强度。
7.根据权利要求2的方法，其中所述能量源包括约为UVC 75mW/cm2的光强度。
8.根据权利要求2的方法，其中所述能量源包括强度在15与75mJ/cm2之间的UVC。
9.根据权利要求1的方法，其中所述辐射UV光包括约为UVA400mW/cm2的光强度。
10.根据权利要求1的方法，其中所述辐射UV光包括约在UVB 375mW/cm2与UVB 400mW/cm2之间的光强度。
11.根据权利要求1的方法，其中所述辐射UV光包括约为UVC 75mW/cm2的光强度。
12.根据权利要求1的方法，其中所述辐射UV光包括强度在15与75mJ/cm2之间的UVC。
13.根据权利要求1的方法，其中所述辐射所述模具经过约在0.1与5秒之间的时间长度。
14.一种用于辐射透镜模具的装置，包括：
UV灯；
在所述UV灯的光路中的孔径；
透镜模具载体，其适于使透镜模具相对于所述孔径移动，其中所述载体包含一个或多个透镜模具。
15.根据权利要求14的装置，还包括抛物面反射体。
16.根据权利要求14的装置，其中所述孔径位于所述光路中所述UV灯上方。
17.根据权利要求14的装置，其中所述孔径位于所述光路中所述UV灯下方。
18.根据权利要求14的装置，其中所述透镜模具载体使所述透镜模具在所述孔径上方移动。
19.根据权利要求14的装置，其中所述透镜模具载体使所述透镜模具在所述孔径下方移动。
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