CN103336375A - 用于眼科镜片的功能层插入物的全环 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种用于眼科镜片的有源镜片插入物。该镜片包括环形全环基片层，该环形全环基片层具有电功能性和逻辑功能性中的一者或两者；其中环形基片层中的每个的尺寸、形状和堆叠结构基于眼科镜片的光学区域周围的厚度；以及基片层之间的电互连件。用一种或多种材料封装该有源镜片插入物，所述一种或多种材料用于粘接在模制的眼科镜片的本体材料内。本发明描述了构成功能层插入物中的功能层的环的各种设计。更具体地，用于环的设计参数结合到眼科镜片中。另外，本发明描述了用于将功能插入物封装到眼科镜片的光学区域的外侧区域中的环和材料的功能方面。

Description

用于眼科镜片的功能层插入物的全环

本发明涉及由堆叠的多个功能层形成的用于眼科装置的有源层插入物，以及用于形成该有源层插入物的方法。更具体地，本发明涉及用于包括功能层的全环的各种设计。

背景技术

传统上，眼科装置（例如角膜接触镜片、眼内镜片或泪点塞）包括具有矫正、美容或治疗性质的生物相容性装置。例如，角膜接触镜片可提供如下作用中的一种或多种：视力矫正功能性；美容增强作用；和治疗作用。每种功能由透镜的物理特性提供。将折射性质结合到透镜中的设计可提供视力矫正功能。结合到透镜中的颜料可提供美容增强作用。结合到透镜中的活性剂可提供治疗功能。无需使透镜处于通电状态即可实现这些物理特性。泪点塞传统上为无源装置。

最近，有理论表明有源元件可被结合到角膜接触镜片中。一些元件可包括半导体装置。一些例子示出了在置于动物眼睛上的角膜接触镜片中嵌入半导体装置。还描述了如何在镜片结构自身内以多种方式使有源元件通电和激活有源元件。由镜片结构限定的空间的形状和大小为限定各种功能创造了新型而具有挑战性的环境。通常，这样的公开已包括分立装置。然而，可获得的分立装置的尺寸和功率需求不一定有助于包含在人眼上磨损的装置中。

发明内容

根据本发明的第一个方面，提供了一种用于眼科镜片的有源镜片插入物。该镜片包括：环形全环基片层，其具有电功能性和逻辑功能性中的一者或两者；其中环形基片层中的每个的尺寸、形状和堆叠结构基于眼科镜片的光学区域周围的厚度；基片层之间的电互连件。用一种或多种材料封装该有源镜片插入物，所述一种或多种材料用于粘接在模制的眼科镜片的本体材料内。

基片功能层可粘附到绝缘层，从而形成堆叠的结构。

环形全环基片层可由晶片切割而成。

该环形基片层中的每个的尺寸、形状和堆叠结构可还基于眼科镜片的基弧。

该环形基片层中的每个的尺寸、形状和堆叠结构可还基于眼科镜片的直径。

该环形基片层中的每个的尺寸、形状和堆叠结构还基于有源镜片插入物的封装参数。

有源镜片插入物可包括封装的生物相容性聚合物。

用于封装的该生物相容性聚合物可为基于有机硅聚合物的聚合物。

有源镜片插入物的封装可使基片层的边缘与镜片的外边缘之间的最小厚度保持小于约150微米的厚度。

有源镜片插入物可包括三个或更多个环形基片层。

基片插入物可包括全环环形型材。

有源镜片插入物的基片层中的一个或多个可包括一个或多个单独功能化层。

单独功能化层中的一个或多个可包括金属层，该金属层用作天线。

有源镜片插入物的基片层中的一个或多个可包括电源。

有源镜片插入物的基片层中的一个或多个可包括功率调节源。

功率调节源可包括具有电子微电路的至少一个半导体层，该电子微电路能够控制来自电化学电池的电流。

该电子微电路可电连接到眼科镜片内的电活性镜片部件。

一个或多个基片层的功率调节源能够从外部源接收功率。

一个或多个基片层的功率调节源能够对电池层充电。

当眼科镜片未处于充电环境时，一个或多个基片层的功率调节源能够控制功率的使用。

当眼科镜片处于充电环境时，一个或多个基片层的功率调节源能够控制功率的使用。

有源镜片插入物的基片层中的一个或多个可包括固态能量源。

基片层中的一个或多个可包括微电路，以检测用于有源镜片插入物的致动信号。

根据本发明的第二个方面，提供了一种形成用于眼科镜片的有源镜片插入物的方法。该方法包括：形成环形全环基片层，该环形全环基片层具有电功能性和逻辑功能性中的一者或两者；其中环形基片层中的每个的尺寸、形状和堆叠结构基于眼科镜片的光学区域周围的厚度；形成基片层之间的电互连件；以及用一种或多种材料封装该有源镜片插入物，所述一种或多种材料可被粘接在模制的眼科镜片的本体材料内。

该方法可包括将基片功能层粘附到绝缘层，以形成堆叠的结构。

环形全环基片层可由晶片切割而成。

该环形基片层中的每个的尺寸、形状和堆叠结构可还基于眼科镜片的基弧。

该环形基片层中的每个的尺寸、形状和堆叠结构可还基于眼科镜片的直径。

该环形基片层中的每个的尺寸、形状和堆叠结构可还基于有源镜片插入物的封装参数。

有源镜片插入物可被生物相容性聚合物封装。

用于封装的该生物相容性聚合物可为基于有机硅聚合物的聚合物。

有源镜片插入物的封装可使基片层的边缘与镜片的外边缘之间的最小厚度保持小于约150微米的厚度。

有源镜片插入物可包括三个或更多个环形基片层。

基片插入物可包括全环环形型材。

有源镜片插入物的基片层中的一个或多个可包括一个或多个单独功能化层。

单独功能化层中的一个或多个可包括金属层，该金属层用作天线。

有源镜片插入物的基片层中的一个或多个可包括电源。

有源镜片插入物的基片层中的一个或多个可包括功率调节源。

功率调节源可包括具有电子微电路的至少一个半导体层，该电子微电路能够控制来自电化学电池的电流。

该电子微电路可电连接到眼科镜片内的电活性镜片部件。

一个或多个基片层的功率调节源能够从外部源接收功率。

一个或多个基片层的功率调节源能够对电池层充电。

当眼科镜片未处于充电环境时，一个或多个基片层的功率调节源能够控制功率的使用。

当眼科镜片处于充电环境时，一个或多个基片层的功率调节源能够控制功率的使用。

有源镜片插入物的基片层中的一个或多个可包括固态能量源。

基片层中的一个或多个可包括微电路，以检测用于有源镜片插入物的致动信号。

本文中描述了功能层插入物，其可被通电并且结合到眼科装置中。插入物可由多个层形成，每个层可具有独特的功能性；或具有混合的功能性，但是处于多个层中。这些层可具有专门用于产品通电或产品激活的层，或可具有用于控制镜片本体内各功能部件的层。

功能层插入物可包含处于通电状态的层，其能够为能够传导电流的部件供电。这些部件可包括例如下列中的一种或多种：可变光学透镜元件和半导体装置，其可位于堆叠层插入物中或连接到该插入物。某些实例还可包括浇注模制的硅树脂水凝胶角膜接触镜片，其中堆叠的功能层的刚性插入物或可成形的插入物以生物相容的方式容纳在眼科镜片中。

因此，提供了一种眼科镜片，其具有堆叠的功能层部分以及用于包括功能层的环的各种设计。全环设计参数可包括例如厚度、形状、堆叠结构等。在一些实例中，设计参数可受下列中的一种或多种影响；镜片的光学区域周围的厚度、镜片的基弧、镜片的直径以及封装参数。

插入物可由多个层以各种方式形成，并且邻近第一模具部件和第二模具部件中的一个或两个放置。反应性单体混合物被放置在第一模具部件和第二模具部件之间。第一模具部件紧邻第二模具部件定位，从而形成镜片腔体，该腔体内具有通电基片插入物和至少一些反应性单体混合物；所述反应性单体混合物被暴露于光化学辐射以形成眼科镜片。通过控制反应性单体混合物所暴露的光化辐射可形成镜片。

附图说明

图1示出了结合在眼科镜片模具部件中的由堆叠的功能层形成的插入物的三维区段表示。

图2示出了结合到两个形状不同的眼科镜片内的由堆叠的功能层形成的插入物的两个横截面表示。

图3示出了结合到具有不同封装参数的眼科镜片内的由堆叠的功能层形成的插入物的两个横截面表示。

图4示出了结合到眼科镜片内的由具有不同层厚度的堆叠的功能层形成的插入物的两个横截面表示。

图5A示出了具有全环形晶粒布置的晶片的俯视图。

图5B示出了具有中心切口的一个全环形晶粒的俯视全貌图。

具体实施方式

本发明涉及通过多个功能层的堆叠形成的有源镜片插入物装置。另外，提供了用于包括环的晶片的多种设计，该环可用来构成功能层插入物中的功能层，以用于结合到眼科镜片中。

以下章节将详细说明本发明的实施例。该描述仅提供实施例，并且应当理解对于本领域技术人员而言，其变化、修改和更改是显而易见的。因此，应当理解所述实施例不对作为其基础的本发明的范围构成限制。

术语

在针对本发明的具体实施方式和权利要求中，所使用的各个术语定义如下：

有源镜片插入物：如本文所用，是指利用基于逻辑电路的控制器的电子装置或机电装置。

弧匹配的（或弧匹配）：如本文所用，是指环片段的设计，其包括相同的外半径和内半径，使得外弧的曲率与内弧的曲率匹配。弧匹配用来将环片段有效地嵌套在晶片上，从而最大化晶片利用率。

切片迹道宽度：如本文所用，是指晶片上集成电路之间薄的非功能空间的宽度，在该空间处锯或其他装置或方法可将晶片安全地切割为单个晶粒，而不破坏电路。

晶粒：如本文所用，是指半导体材料的块，指定的功能电路在该块上制成。晶粒在晶片上形成并且由晶片切割而成。

通电的：如本文所用，是指能够提供电流或能够在其内储存电能的状态。

能量：如本文所用，是指使物理系统做功的能力。本文范围内的多种用途可与所述能够通过电作用做功的能力相关。

能量源：如本文所用，是指能够供能或使生物医学装置处于通电状态的装置。

外弧：如本文所用，是指环片段的外边缘或凸边缘，其为由外半径限定的圆的周边的一部分。

外半径：如本文所用，是指限定全环或环片段的外边缘的圆的半径。外半径确定外弧的曲率。

全环：如本文所用，是指功能层插入物中的一个完全环形的层。全环可由多个环片段构成或可为一个完整的环。

功能化的：如本文所用，是指使层或装置能够执行包括例如通电、激活或控制的功能。

功能层插入物：如本文所用，是指由堆叠的多个功能层形成的眼科装置的插入物。多个层中的每个层可具有独特的功能性；或具有混合的功能性，但是处于多个层中。在一些实例中，层是环。

完整环：如本文所用，是指由单个完整晶粒制成的功能层插入物中的一个完全环形的层。

内弧：如本文所用，是指环片段的内边缘或凹边缘。内弧可为单个弧片段，其曲率由内半径确定。内弧可由不同内半径限定的不同曲率的多个弧片段构成。

内半径：如本文所用，是指限定全环或环片段的内边缘或内边缘的一部分的圆的半径。内半径确定内弧的曲率。

镜片：是指位于眼睛内或眼睛上的任何眼科装置。这些装置可提供光学矫正或可为美容的。例如，术语镜片可指用于矫正或改进视力或用于增进眼部生理美容（例如虹膜颜色）而不影响视力的角膜接触镜片、眼内镜片、覆盖镜片、眼部插入物、光学植入物或其他类似装置。优选的镜片为由硅弹性体或水凝胶（包括但不限于硅水凝胶和氟水凝胶）制成的软性角膜接触镜片。

模具：指可用于将未固化制剂形成镜片的刚性或半刚性的物体。一些优选的模具包括形成前曲面模具部件和后曲面模具部件的两个模具部件。

功率：如本文所用，是指每单位时间内所做的功或所传递的能量。

环片段：如本文所用，是指一个晶粒，其能够与其他晶粒组合以构成全环。如本说明书中所用，环片段是大致平的并成型为弓形。

堆叠的：如本文所用，是指将至少两个部件层紧邻彼此放置，使得其中一层的一个表面的至少一部分接触第二层的第一表面。不论是用于粘附还是用于其他功能的膜均可驻留在通过所述膜彼此接触的这两层之间。

基片插入物：如本文所用，是指能够支撑眼科镜片内能量源的可成形的基片或刚性的基片。基片插入物还可支撑一个或多个部件。

晶片：如本文所用，是指半导体材料（例如硅晶体）的薄切片，其用于制造集成电路和其他微型装置。晶片用作微电子装置的基片，该微电子装置内置于整个晶片中，并且经历许多微制造工艺步骤。

设备

现在参见图1，附图标记100展示为完全利用形成为功能层插入物110的堆叠层基片插入物形成的眼科镜片的本发明实施例的三维表示。该表示示出了眼科镜片的局部切开部分，以了解在装置内存在的不同的层。以基片插入物的封装层的横截面示出了本体材料120。本体材料120完全被包含在眼科镜片内，并且围绕眼科镜片的整个周边延伸。对于本领域技术人员可为清楚的是，实际的功能层插入物110可包括仍然能够处于典型眼科镜片的尺寸限制内的全环形环或其他形状。

层130、131和132示出了可能存在于功能层插入物110中的多个层中的三个层。单个层可包括下列中的一种或多种：具有有助于特定目的的结构、电特性或物理特性的有源和无源部件和部分。

层130可任选地包括电源，例如下列中的一种或多种：层130内的电池、电容器和接收器。于是，在非限制性的示例性意义上，附图标记131可包括层中的微电路，该微电路检测用于有源镜片插入物140的致动信号。可包括功率调节层132，其能够接收来自外部源的功率，对电池层130充电，并且在镜片未处于充电环境中时控制来自层130的电池功率的使用。功率调节层132还可控制信号到功能层插入物110的环形中心切口中的示例性有源镜片插入物140。

通常，功能层插入物110通过自动化装置嵌入眼科镜片中，该自动化装置将能量源放置在与用来制作镜片的模具部件相关的期望位置。

可用来在功能层插入物110中形成层（例如130、131和132）的晶粒的尺寸、形状和堆叠结构受多种因素影响，如图2、3和4所示。

图2示出了镜片形状对功能层插入物的设计的影响。眼科镜片的基弧、直径和厚度限定所包含的功能层插入物的最大尺寸和形状。图2作为一个实例示出了不同基弧的影响。附图标记200A示出了眼科镜片205A的一部分的横截面图，该眼科镜片205A的曲率比以附图标记200B示出的较平的眼科镜片205B的曲率大。与装配在具有较大基础曲率的镜片205A中的功能层插入物201A的较窄宽度202A相比，较平的镜片205B可容纳较大宽度202B的功能层插入物201B。应当显而易见的是，较小直径（203A表示镜片直径）的镜片将限制功能层插入物的宽度，而具有较大直径的镜片将容纳较宽的功能层插入物。同样，较小厚度（204A表示镜片厚度）将限制功能层插入物中的层数以及功能层插入物的宽度，而较厚的镜片可支撑更多的层和较大宽度的层。

图3示出了封装参数对功能层插入物的设计的影响。例如借助于非限制性实例，在晶粒的边缘和镜片的外边缘之间保持最小100微米厚度的封装参数会影响功能层插入物的尺寸和形状，并且因此影响各个层的尺寸和形状。附图标记300A示出了具有功能层插入物301A和封装边界303A的眼科镜片305A的一部分的横截面图。以附图标记300B示出的眼科镜片305B包括功能层插入物301B以及与较窄的边界303A相比相对较宽的封装边界303B。可以看到，较宽的封装边界303B要求功能层插入物301B的宽度302B比功能层插入物301A的宽度302A窄。

图4中示出了功能层厚度对功能层插入物的设计的影响。附图标记400A表示具有功能层插入物401A的眼科镜片405A的一部分的横截面图，该功能层插入物401A包括具有材料的三个层，例如在功能层之间的绝缘层。功能层插入物可包含比三个层更多或更少的层。以附图标记400B示出的眼科镜片405B包括功能层插入物401B，该功能层插入物401B具有比功能层插入物401A的较薄的层402A相对较厚的层402B。这两个实例中镜片的曲率允许底部层402A和402B的宽度保持相同。然而，可以看到，与401A相比功能层插入物401B的增大的高度，与镜片曲率组合，使得顶层402A的宽度受到限制。每个功能层的厚度影响将配合在所要求的镜片和封装参数中的其他尺寸，例如功能层宽度。功能层插入物中较厚的层将在其他尺寸（例如宽度）中受到更多的限制，以保持在镜片几何形状的限制内。

所示的实例包括为环形状的功能层插入物，其成型为完整环形晶粒。

全环布局

现在参见图5A，其示出了8英寸晶片501A的俯视图，该晶片的布局包括具有中心切口503A的全环晶粒502A。该图示出了每个全环晶粒502A所需的区域，但是仅仅示出了一个全环晶粒502A的中心切口503A的实例。全环晶粒502A邻近彼此定位，其中在环之间具有至少切片迹道宽度间距。最有效的布局包括，全环晶粒502A围绕晶片的周边布置成同心圆。在这种设计中，各个全环晶粒502A之间的大量区域以及每个环的中心切口503A部分不可用。包括全环晶粒501A的布局导致晶片的低效利用，从而产生255个全环并仅仅利用晶片材料的25.9%。

现在参见图5B，其示出了具有中心切口503B的全环晶粒502B的俯视全貌图。当中心切口503B被移除时，全环晶粒502B由外周边504B和内周边505B限定。中心切口503B在从晶片上产生的每个全环晶粒502B移除之后不可用，因此是废弃的材料。

结论

以上的描述和如以下权利要求进一步限定的那样，提供了用于环的各种设计，该环构成功能层插入物中的功能层，以用于结合到眼科镜片中。

Claims (24)

1.  一种用于眼科镜片的有源镜片插入物，包括：

环形全环基片层，所述环形全环基片层具有电功能性和逻辑功能性中的一者或两者；其中所述环形基片层中的每个的尺寸、形状和堆叠结构基于所述眼科镜片的光学区域周围的厚度；

基片层之间的电互连件；以及

用一种或多种材料封装所述有源镜片插入物，所述一种或多种材料用于粘接在模制的眼科镜片的本体材料内。

2.  根据权利要求1所述的有源镜片插入物，其中所述基片功能层粘附到绝缘层，从而形成堆叠的结构。

3.  根据权利要求1或2所述的有源镜片插入物，其中所述环形全环基片层由晶片切割而成。

4.  根据权利要求1、2或3所述的有源镜片插入物，其中所述环形基片层中的每个的所述尺寸、形状和堆叠结构还基于眼科镜片的基弧。

5.  根据前述权利要求中任一项所述的有源镜片插入物，其中所述环形基片层中的每个的所述尺寸、形状和堆叠结构还基于眼科镜片的直径。

6.  根据前述权利要求中任一项所述的有源镜片插入物，其中所述环形基片层中的每个的所述尺寸、形状和堆叠结构还基于所述有源镜片插入物的封装参数。

7.  根据前述权利要求中任一项所述的有源镜片插入物，还包括封装的生物相容性聚合物。

8.  根据权利要求7所述的有源镜片插入物，其中用于封装的所述生物相容性聚合物为基于有机硅聚合物的聚合物。

9.  根据前述权利要求中任一项所述的有源镜片插入物，其中所述有源镜片插入物的封装使基片层的边缘与镜片的外边缘之间的最小厚度保持小于约150 μm的厚度。

10.   根据前述权利要求中任一项所述的有源镜片插入物，其中所述有源镜片插入物包括三个或更多个环形基片层。

11.   根据前述权利要求中任一项所述的有源镜片插入物，其中所述有源镜片插入物包括全环环形型材。

12.   根据前述权利要求中任一项所述的有源镜片插入物，其中所述有源镜片插入物的基片层中的一个或多个包括一个或多个单独功能化层。

13.   根据权利要求12所述的有源镜片插入物，其中所述单独功能化层中的一个或多个包括金属层，所述金属层用作天线。

14.   根据权利要求10所述的有源镜片插入物，其中所述有源镜片插入物的基片层中的一个或多个包括电源。

15.   根据权利要求10或14所述的有源镜片插入物，其中所述有源镜片插入物的基片层中的一个或多个包括功率调节源。

16.   根据权利要求15所述的有源镜片插入物，其中所述功率调节源包括具有电子微电路的至少一个半导体层，所述电子微电路能够控制来自所述电化学电池的电流。

17.   根据权利要求16所述的有源镜片插入物，其中所述电子微电路电连接到所述眼科镜片内的电活性镜片部件。

18.   根据权利要求15、16或17所述的有源镜片插入物，其中一个或多个基片层的所述功率调节源能够从外部源接收功率。

19.   根据权利要求15至18中任一项所述的有源镜片插入物，其中一个或多个基片层的所述功率调节源能够对所述电池层充电。

20.   根据权利要求15至19中任一项所述的有源镜片插入物，其中当所述眼科镜片未处于充电环境时，一个或多个基片层的所述功率调节源能够控制功率的使用。

21.   根据权利要求15至20中任一项所述的有源镜片插入物，其中当所述眼科镜片处于充电环境时，一个或多个基片层的所述功率调节源能够控制功率的使用。

22.   根据权利要求10至21中任一项所述的有源镜片插入物，其中所述有源镜片插入物的基片层中的一个或多个包括固态能量源。

23.   根据前述权利要求中任一项所述的有源镜片插入物，其中所述基片层中的一个或多个包括微电路，以检测用于所述有源镜片插入物的致动信号。

24.   一种形成用于眼科镜片的有源镜片插入物的方法，所述方法包括：

形成环形全环基片层，所述环形全环基片层具有电功能性和逻辑功能性中的一者或两者；其中所述环形基片层中的每个的尺寸、形状和堆叠结构基于所述眼科镜片的光学区域周围的厚度；

形成基片层之间的电互连件；以及

用一种或多种材料封装所述有源镜片插入物，所述一种或多种材料用于粘接在模制的眼科镜片的本体材料内。

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