CN103909665A - 用于眼科装置的具有胶密封件的多件式插入物装置 - Google Patents
用于眼科装置的具有胶密封件的多件式插入物装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了用于将元件密封和封装在多件式插入物之上和之内的方法和设备。在一些实施例中,眼科镜片由有机硅水凝胶浇铸模塑,并且所述元件包括密封和封装的多件式插入物部分。
Description
技术领域
本发明描述了涉及眼科装置的密封和封装方面有关的方法、设备和装置,并且更具体地讲,在一些实施例中,描述了其内或其上具有多件式插入物元件的眼科镜片的制造过程中的密封和封装方面。
背景技术
传统上,眼科装置例如接触镜片或眼内透镜包括具有矫正、美观、或治疗性质的生物相容性装置。例如接触镜片可提供以下功能中的一种或多种:视力矫正功能、美容增强作用以及治疗作用。每种功能由眼科镜片的物理特性提供。将折射性质结合到眼科镜片中的设计可提供视力矫正功能。结合到眼科镜片中的颜料可提供美容增强作用。结合到眼科镜片中的活性剂可提供治疗功能性。无需使眼科镜片处于通电状态即可实现这些物理特性。
最近,有理论表明有源元件可被结合到接触镜片中。一些元件可包括半导体器件。一些例子示出了在置于动物眼睛上的接触镜片中嵌入半导体器件。然而,此类装置缺少独立的通电机构。虽然可将导线从眼科镜片延伸至电池组以为此类半导体器件供电,并且有理论表明该装置可通过无线方式供电,但尚未有此类无线供电机构可供利用。
因此,希望存在有利于下述眼科镜片形成的其他方法和设备,该眼科镜片被通电到适当的程度,以在眼科镜片中提供一种或多种功能并控制眼科镜片或其他生物医学装置的光学特性变化。在制造此类眼科和生物医学装置的过程中,可能存在许多如下的元件,该元件的物理和化学隔离性质或缺乏此类性质均可能是重要的。因此,与通电的眼科和生物医学装置中各种元件的密封和封装相关的新型方法、装置和设备是重要的。
发明内容
因此,本发明包括与各种元件的密封和封装相关的创新,所述各种元件包括例如可被通电并且结合到眼科装置中的插入物。此类眼科装置的例子可包括例如接触镜片或眼内透镜。从更普遍的角度来看,许多其他可能相关的通电的生物医学装置在本发明的范围之内。此外,提供了方法和设备,其用于形成具有密封或封装的多件式插入物的眼科镜片。在一些实施例中,处于通电状态的介质能够为能传导电流的元件供电。元件可包括但不限于可变光学透镜元件、半导体器件和有源或无源电子装置。这些元件还可包括通过各种类型的外部信号被激活的能力。一些实施例还可包括浇铸模塑的有机硅水凝胶接触镜片,其中刚性或可成形的通电插入物以生物相容性方式包含在眼科镜片中。
因此,本发明包括通过密封至少一个前曲面件和后曲面件来形成插入物的方法。该方法可包括用于限定电互连器和将装置附接到互连器和/或曲面件的步骤。还包括使用这些方法加工所获得的装置。
在一些可供选择的实施例中,可能存在添加到前述两件式插入物中的第二后曲面件。在这种情况下,各种密封件可形成多个腔体。用于将其他离散件包含在顺序处理或平行处理步骤中的插入物内的方法步骤与本文中本发明领域的性质一致。
在一些实施例中,插入物可包括电子元件。这些元件中的一些或全部可包括在插入物内密封腔体的内部的空间中。其他实施例可通过将电子元件设置在成形腔体的外部的位置中而获得。在具有外部元件的实施例中,可能有用的是用其自身的封装材料来封装元件。
由各种实施例形成的腔体还可容纳各种类型的流体。例如,在液体弯月面型实施例中,至少部分地位于眼科插入物的光学区的中心腔体可容纳与眼科镜片的形成相关的液体。在一些实施例中,可在限定了腔体的密封过程之前或期间将液体放置在限定腔体的区域内。在其他情况下,可在密封腔体形成之后添加液体,例如通过灌装针注射穿过后曲面件或前曲面件中的一个或多个区域,然后密封后曲面件或前曲面件中产生的渗漏部位。
形成密封件的方法和所得的密封装置是各种实施例的重要方面。在一些实施例中,密封件可包括预成形材料,该预成形材料被成形为与随后形成的密封区域一致的形状。在其他实施例中,密封件可通过在后曲面件和前曲 面件中的一者或两者的表面上施加密封剂而在适当的位置形成。在一些这类实施例中,可允许在多个件组装前使施加的密封剂固化;在其他情况下,将进一步处理未固化的密封材料以组装多个件。
在具有预固化密封材料或未固化密封材料的实施例中,用这些材料彼此密封的两个件可保持就位或压在一起以形成密封件。在一些实施例中,被压在一起以形成密封件的物理接触的表面随后可通过以下方式保持就位:横跨两个件放置粘合剂材料,该粘合剂材料在固化后将两个表面永久性地粘附就位,并将密封材料的密封方面保持在两个件之间。
在一些可供选择的实施例中,被压在一起的表面可启用自密封机构。自密封机构可将两个或更多个件锁定或自锁定在一起并保持密封材料上的压力,继而保持物理接触以形成密封完整性。其他机构可在密封区域中包括附加结构,例如用于放置密封材料的沟槽和表面形貌特征中的刃形边缘以更好地增强密封区域的性能。
附接到前曲面件和后曲面件中的任一者或两者上的结构还可具有与其密封或封装相关的实施例。导电迹线、通电元件和/或电子元件可具有以这种方式沉积以跨越整个迹线、通电元件或电子元件的密封或封装材料,从而允许任一端上的封装和密封材料与前曲面件或后曲面件材料之间的接触。
可进一步处理所得的多件式插入物装置,以形成与这些眼科装置形成的方法相关的眼科装置和新型方法。在一些实施例中,可将插入物放置在其中可发现少量眼科镜片主体形成材料的第一模具部件内。在其他实施例中,该镜片形成混合物可以包括(例如)水凝胶形成材料。可在第二模具部件移动到接近第一模具部件之前、期间或之后添加额外的镜片形成混合物。第二模具部件移动接近第一模具部件可形成腔体,在此腔体中,插入物和镜片形成混合物可模塑成具有高质量光学表面的复合眼科镜片。嵌入该所得眼科装置的插入物可具有封装的元件和/或位于密封区域中的元件。另外,在一些实施例中可围绕插入物的模塑的镜片形成混合物可被视为插入物封装层。插入物之内或之上的元件可包括电子迹线、通电装置、电子装置(包括例如集成电路)和有源光学元件(包括例如液体的弯月面型眼科镜片)。
附图说明
图1示出了可用于实施本发明的一些实施例的示例性模具组件设备元件。
图2示出了具有多件式插入物实施例的示例性通电眼科镜片。
图3示出了用于多件式插入物的示例性密封实施例的横截面图示。
图4A示出了多件式插入物的示例性两件式插入物实施例的俯视图示。
图4B示出了多件式插入物的示例性两件式插入物实施例的横截面图示。
图5示出了图4B中示例性装置的多件式插入物密封区域的可供选择的实施例。
图6示出了图4B中示例性装置的多件式插入物密封区域的可供选择的实施例。
具体实施方式
本发明包括用于制造具有多件式插入物的眼科镜片的方法和设备,其中插入物的多个部分以及包括该插入物的元件可包括密封和封装方面。此外,本发明包括具有结合到眼科镜片内的多件式插入物的眼科镜片,该多件式插入物包括密封和封装方面。
根据本发明,通电眼科镜片由嵌入式插入物和能量源形成,所述能量源例如用作能量存储装置的电化学电池或电池组。在一些实施例中,构成能量源的材料被封装并与放置眼科镜片的环境隔离。
在一些实施例中,多件式插入物还包括电路图案、元件和能量源。各种实施例可包括围绕光学区周边定位电路图案、元件和能量源的多件式插入物,佩戴者可通过该光学区观看。其他实施例可包括如下电路图案、元件和能量源:所述电路图案、元件和能量源足够小而不会对接触镜片佩戴者的视野产生不利影响,从而多件式插入物可将其定位在光学区的内部或外部。
通常,根据本发明的一些实施例,多件式插入物通过自动化技术结合到眼科镜片中,该自动化技术将能量源放置在相对于用于形成眼科镜片的模具部件的所需位置。将各种元件放入眼科镜片中的实施例可采用一个或多个步骤,在所述一个或多个步骤中,元件被密封并粘附到位,或元件被封装。
在一些实施例中,能量源放置成与元件电连通,该元件可按指令启动并从包含在眼科镜片内的能量源中汲取电流。元件可包括但不限于半导体器件、有源或无源电气装置或电动机械,包括例如微机电系统(MEMS)、纳机电系统或微机械。在放置能量源和元件之后,可通过模具部件形成并聚合反应性混合物以形成眼科镜片。
以下部分将详细说明本发明的实施例。文中描述的优选实施例和可供选择的实施例均仅为示例性实施例,并且应当理解,对于本领域技术人员而言其变型形式、修正形式和更改均可能是显而易见的。因此,应当了解,所述示例性实施例不对作为其基础的本发明的范围构成限制。
术语表
在涉及本发明的该说明书和权利要求中,所使用的各个术语定义如下:
后曲面件:如本文所用,是指多件式插入物的固体元件,当将其组装到所述插入物中时,将占据位于背面的眼科镜片的一侧的位置。在眼科装置中,此类件将位于更靠近佩戴者眼睛表面的插入物的侧面。在一些实施例中,后曲面件可包含和包括眼科装置中心内的区域,光可穿过该区域进入佩戴者的眼睛。该区域可被称为光学区。在其他实施例中,所述件可采用环形形状,在该环形形状中所述件不包含或包括光学区中的一些或全部区域。在眼科插入物的一些实施例中,可存在多个后曲面件,并且多个后曲面件中的一个可包括光学区,同时其他后曲面件可为环形或环面的多个部分。
元件:如本文所用,是指能够从能量源中汲取电流以执行一种或多种逻辑状态或物理状态变化的装置。
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。本发明中的多种用途可能涉及在做功的过程中能够执行电动作的所述能力。
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。
能量采集器:如本文所用,是指能够从环境中提取能量并将其转化为电能的装置。
前曲面件:如本文所用,是指多件式插入物的固体元件,当将其组装到所述插入物中时,将占据位于正面的眼科镜片的一侧的位置。在眼科装置中,此类件将位于更远离佩戴者眼睛表面的插入物的一侧上。在一些实施例中,所述件可包含和包括眼科装置中心中的区域,光可穿过该区域进入佩戴者的眼睛。该区域可被称为光学区。在其他实施例中,所述件可采用环形形状,在该环形形状中所述件不包含或包括光学区中的一些或全部区域。在眼科插入物的一些实施例中,可存在多个前曲面件,并且多个前曲面件中的一个可包括光学区,同时其他前曲面件可为环形或环面的一部分。
镜片形成混合物或反应性混合物或反应性单体混合物(RMM):如本文所用,是指可固化交联或交联以形成眼科镜片的单体或预聚物材料。各种实施例可包括镜片形成混合物,其中镜片形成混合物具有一种或多种添加剂,例如紫外线阻滞剂、着色剂、光引发剂或催化剂以及眼科镜片(例如接触镜片或眼内透镜)中可用的其他添加剂。
镜片形成表面:如本文所用,是指用于模塑眼科镜片的表面。在一些实施例中,任何此类表面可具有光学质量的表面光洁度,这表明所述表面足够光滑并且被形成为使得如下眼科镜片表面是光学合格的:该表面由与模塑表面接触的眼科镜片形成材料的聚合反应而形成。此外,在一些实施例中,镜片形成表面可具有赋予眼科镜片表面期望的光学特性所必需的几何形状,包括但不限于球面、非球面以及柱面度数、波前像差矫正、角膜形貌特征校正或它们的组合。
锂离子电池:如本文所用,是指锂离子在其中移动穿过电池以产生电能的电化学电池。这种通常称之为电池组(battery)的电化学电池可以其典型形式再通电或再充电。
多件式插入物: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。在一些实施例中,多件式插入物也支撑一个或多个元件。
模具:如本文所用,是指可用于由未固化制剂来形成眼科镜片的刚性或半刚性物体。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。
眼科镜片或镜片:如本文所用,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装饰品。例如,术语眼科镜片可指用于矫正或改进视力或用于增强眼部机体美容(更改虹膜颜色的外观)而不会影响视力的接触镜片、眼内透镜、覆盖镜片、眼部插入物、光学插入物或其他类似的装置。在一些实施例中,本发明优选的眼科镜片为由有机硅弹性体或水凝胶制成的软性接触镜片。
光学区:如本文所用,是指眼科镜片的佩戴者通过其进行观看的眼科镜片的区域。
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。
可再充电或可再通电:如本文所用,是指恢复到具有更大做功能力的状态的性能。本发明范围内的多种用途可涉及恢复到某个状态的能力,该能力能够在特定的恢复时间周期内使电流以特定速率流动。
再充电或再通电:如本文所用,是指恢复到具有更大做功能力的状态。本发明范围内的多种用途可与能够使装置在特定的恢复时间周期内使电流以特定速率流动的恢复到某个状态能力相关。
从模具脱离:如本文所用,是指眼科镜片与模具完全分离或只是松散地附着,使得可通过轻轻晃动移除或用药签推离。
堆叠的集成元器件(SIC-器件):如本文所用,是指包装技术的产品,其可通过在彼此上堆叠每层的至少一部分而将基片的薄层组装到有效集成器件中,该基片的薄层可包括电气和机电装置。层可包括各种类型、材料、形状和尺寸的元器件。此外,层可由各种装置-生产技术制成以匹配和呈现各种轮廓。
眼科镜片
参见图1,示出了形成包括密封和封装插入物的眼科装置的设备100。设备包括示例性的前曲面模具102和匹配的后曲面模具101。插入物104和眼科装置的主体103可位于前曲面模具102和后曲面模具101的内部。在一些实施例中,主体103的材料可为水凝胶材料,并且插入物104可被该材料包围在所有表面上。
插入物104可为许多不同类型插入物中的一种。在图1中,插入物104中存在至少一个密封表面105。其他实施例可包括不同类型的密封件和封装 件,其中一些在以下部分中进行讨论。设备100可用于形成新型眼科装置,该新型眼科装置由具有多个密封区域的元件的组合构成。
参见图2,以横截面示出了所述新型眼科装置的示例性实施例200。眼科装置壳体230可围绕实施例200。壳体230可通过图1中示出的模具实施例100形成,并且可由多种材料(包括例如水凝胶化合物)构成。
该实施例200还可包括插入物240。在一些实施例中,插入物240可由多个件构成,并且可利用各种密封件来组装插入物240。
该实施例200可包括元器件层210,该元器件层可包括例如启动元件、处理元件、通电元件和感测元件。多种封装方案可与元器件层210的内容物相关。在一些实施例中,层210可粘附到其他元件,例如有源光学装置220,然后将所得插入物固定到眼科装置中,如图1所示。有源光学装置220可以是用两种不同的不混溶流体填充然后进行密封的液体弯月面型眼科镜片。
密封件和封装结构-胶槽
参见图3,示出了示例性光学装置220的边缘300的放大横截面。例如,水相360和非水相350可表示弯月面型眼科镜片中两种不混溶的流体。有源装置的前表面310可为模塑的独立件,各种电极金属层可沉积在该模塑的独立件上。模塑前件310可具有胶槽、凹槽或狭槽320,然后其将与模塑的且独立的后曲面件340相交。例如,该胶槽320可用作粘合剂、密封剂或胶合物的容器。在使前曲面件310和后曲面件340彼此接近之后,在流体350和360对两个件310和340形成的腔体进行填充之前或之后,后曲面件340可被推进至牢固地进入胶槽320。然后,可将粘合剂330沉积到胶槽320的剩余空间中以形成密封区域330。在一些实施例中,该胶槽320可位于眼科镜片装置自身的整个周边的周围。
多种方法可有效地将粘合剂涂覆到胶槽320中。与例如印刷设备一样,一些实施例可包括通过喷嘴的应用,或其他实施例可在胶槽320内沉积预成形的粘合剂,然后该预成形的粘合剂通过加热光照、压力或形成密封件和粘结件的其他标准方法进行流动和粘结。可使用多种类型的粘合剂来形成密封区域330。表1列出了可用于该密封应用和可行的各个实施例中材料类型的一些例子。表1还描述了每种类型中一些材料的一些代表性特性。本领 域的普通技术人员将认识到,除了讨论的那些材料之外的材料也可包括在权利要求书的范围之内。
表1-示例性的密封材料、封装材料和涂层材料的部分列表
图4A和4B示出了具有胶槽495的不同实施例400。该实施例可由具有前曲面件410和后曲面件492的两件式组件构成,所述前曲面件和后曲面件具有位于两个件410和492之间的腔体,所述腔体用于容纳有源光学装置,例如弯月面型眼科镜片。可将前曲面件410模塑或形成为大于有源光学元件的尺寸,其中额外的尺寸形成支撑区域415,该支撑区域为元件、互连器和最终的多种类型的密封方面提供安装表面。图4A示出了放大的前曲面件410的俯视图。
各种电互连器以及互连结构430和440可位于该放大的前曲面件410上。在一些实施例中,这些互连结构430和440可连接到通电元件,例如电池组。在其他实施例中,通电元件可沿着互连线路430、440、470和480沉积或附接到电互连器上。在一些具体实施例中,第一互连器可通过交叉点420附接到第二互连器480。连接点450和460可用于将通电元件互连到其他元件。
元件可由在眼科装置所处的环境中可能稳定也可能不稳定的材料形成,所述环境包括例如与该元件接触的眼表面上的泪液。用途可包括由涂层形成封装层,所述涂层包括例如聚对二甲苯族,包括但不限于聚对二甲苯C、N和D族元素。在一些实施例中,可在施加其他粘合剂或密封剂层之前或之后进行封装涂层。
图4B表示形成图中下部横截面图像的横截面方向。如上所述,一些实施例包括互连结构,例如元件491附接的连接点。示例性元件491可包括例如集成电路,该集成电路通过导电材料例如导电环氧树脂附接到连接点460。在一些实施例中,附接的元件491通常可通过在元件主体和附接表面下面或在两者之间的粘合剂的下部填充物而粘附至前曲面件410的支撑区域415。随后还可将涂层或粘合剂施加到集成电路或其他元件491以封装集成电路或其他元件并将其连接到前曲面件410。如横截面图像中所示,可存在后曲面结构493。衍生自具有该后曲面结构493的实施例490的密封设计的性质将在下面部分中详细讨论。
参见图5,该实施例500包括图4A和4B中两件式插入物实施例的示例性密封结构。在一些实施例中,如在一个实施例中所示,多件式插入物的前曲面件540可包括模塑或成形结构525,所述模塑或成形结构可起到如下双重用途:限定胶密封区域520的一侧以及提供可在其上沉积电极以用于多种用途的表面。在一些实施例中,如图所示,前曲面件540可包括突起515以用作胶密封区域520的相对侧。多件式插入物的后曲面件510可具有形成胶密封区域515的配合表面的模塑结构。在该实施例中,后曲面件510具有双结构配合表面,然后该双结构配合表面限定所得胶密封件的内部腔体区域530和外部区域520。
在一些实施例中,可在将后曲面件510放置到位之前用粘合剂填充胶密封区域525和515,使得粘合剂围绕两个密封区域520和530流动。或者,可在将后曲面件510移动到与前曲面件540相反的位置之前填充胶密封区域530,从而允许粘合剂围绕腔体流动以形成密封和粘结。在一些实施例中,可在单独的步骤中用粘合剂填充胶密封区域520,该单独的步骤可包括与第一腔体填充步骤相同或不同的材料。表1的各种材料可用于所述实施例 500。这包括但不限于使用粘合剂在水性条件下发挥作用或使用相对为固体的预成形密封剂来填充胶密封区域530。
在其他实施例中,密封系统515、520、530、525、510可位于更靠近前曲面件540的外边缘560处。胶密封区域515和外边缘560之间的最小距离仍允许容纳和支撑元件491,例如集成电路。
其他可供选择的实施例可包括使后曲面件510延伸至直至前曲面件540的外边缘560的翼片、扩展部分或附加部分550。该附加部分550可起到强化胶密封区域520和进一步保护元件491的双重用途。
在图6中,另一个示例性实施例600包括多件式插入物的前曲面件640和后曲面件650。在该实施例中,胶密封区域可从成形结构625跨越后曲面件650和前曲面件640之间的内部腔体620到达外边缘615,并且可被修改为包括元件491,例如互连和集成电路。成形结构625可具有限定从625至615的胶密封区域620以及为成形电极提供安装表面的双重用途。
在另一个可供选择的实施例中,存在于从625至615的胶密封区域620中的后曲面件650的结构610的设计可以为单一结构610。在该示例性实施例中,内部腔体620由翼片结构660以及进入从625至615的胶密封区域620中的密封结构610形成。表1的材料提供可有效地密封和封装插入物装置的材料的例子。一般来讲,对于本领域技术人员而言显而易见的是,实际上可使用胶密封区域以及前曲面件和后曲面件结构的多个实施例,并且此类装置完全在权利要求书所要求的范围内。
用于插入物类眼科镜片的方法和材料
重新参见图1,示出了用于眼科镜片的示例性模具装置100的示意图,其中具有多件式插入物104。如本文所用,模具装置100包括形成为使腔体106成形的塑料,可将镜片形成混合物分配到该腔体内,使得当镜片形成混合物反应或固化时产生期望形状的眼科镜片。本发明的模具和模具组件100由不止一个模具部件或模具件101和102构成。可将模具部件101和102以在模具部件101和102之间形成腔体106的方式组合在一起,眼科镜片可在该腔体内形成。优选地,模具部件101和102的这种组合是暂时的。形成眼科镜片后,可再次分离模具部件101和102以移除眼科镜片。
至少一个模具部件101和102使其表面的至少一部分与镜片形成混合物接触,使得镜片形成混合物反应或固化后,表面使与其接触的眼科镜片部分具有所需的形状和形式。对于至少一个其他模具部件101和102也是如此。
因此,例如,在示例性实施例中,模具装置100由两个部件101和102形成,即凹形件(前曲面模具)102和凸形件(后曲面模具)101,两者之间形成腔体106。与镜片形成混合物接触的凹形表面部分具有将在模具装置100中制备的眼科镜片的前曲面的曲率。所述部分足够光滑并被形成为使得如下眼科镜片的表面是光学合格的:所述表面通过对与凹形表面接触的镜片形成混合物进行聚合而形成。
在一些实施例中,前曲面模具102还可具有围绕圆形周边边缘并与其成为一体的环形凸缘,所述圆形周边边缘在垂直于轴的平面中从前曲面模具120延伸并从凸缘(未示出)延伸。
镜片形成表面可包括具有光学质量表面光洁度的表面,这表明所述表面足够光滑并被形成为使得如下眼科镜片表面是光学合格的:该表面由与模塑表面接触的镜片形成材料的聚合反应而形成。此外,在一些实施例中,模具件101和102的镜片形成表面可具有赋予眼科镜片表面期望的光学特性所必需的几何形状,包括但不限于球面、非球面以及柱面度数、波前像差矫正、角膜形貌特征校正以及它们的组合。本领域的普通技术人员将认识到,除了讨论的那些特性之外的特性也可包括在本发明的范围之内。
能量源和元件安装在多件式插入物104上,该多件式插入物可由任何其上可设置能量源的接纳材料构成。在一些实施例中,多件式插入物104还可包括例如电路通道、元件以及用于放置与元件电连通的能量源并使元件从能量源中汲取电流的其他方面。本文讨论的新型密封和封装创新(例如密封表面105)允许将功能性插入物制成多个件,然后牢靠地组装和密封以最终纳入眼科装置,其中眼科装置的外部材料和插入物装置内的材料不能穿过插入物材料或所述密封件105扩散。
各种实施例也包括在将多件式插入物104放入用于形成眼科镜片的模具部分之前将能量源放入多件式插入物104。多件式插入物104还可包括一个或多个能通过能量源接受电荷的元件。
在一些实施例中,具有多件式插入物104的眼科镜片可包括刚性中心、软裙边设计,其中中心的刚性光学元件与各自的前表面和后表面上的大气环境和角膜表面直接接触。将眼科镜片的软裙边材料(通常为水凝胶材料)附接到刚性光学元件的周边,其还用作为所得眼科镜片提供能量和功能的多件式插入物。在这些实施例中,封装件和密封件105的功能是重要的。
一些其他实施例包括为刚性眼科镜片插入物并完全封装在水凝胶基质中的多件式插入物104。可使用例如微注塑成型技术来制造为刚性眼科镜片插入物的多件式插入物104。实施例可包括(例如)聚(4-甲基-1-戊烯)共聚物树脂,其直径介于约6mm至10mm之间,前表面半径介于约6mm和10mm之间,后表面半径介于约6mm和10mm之间,中心厚度介于约0.050mm和0.5mm之间。一些示例性实施例包括此类插入物,其直径为约8.9mm,前表面半径为约7.9mm,后表面半径为约7.8mm,中心厚度为约0.100mm,边缘轮廓为约0.050半径范围。一种示例性微成型机械可包括由Battenfield Inc.提供的微系统50五吨系统(Microsystem50five-ton system)。包括但不限于沟槽、狭槽、唇缘和刃形边缘的密封结构的一些或全部可在模塑过程中形成或随后通过后续加工模塑过程的所得物而形成。
多件式插入物可放置在用于形成眼科镜片的模具部件101和102内。模具部件101和102材料可包含例如以下一种或多种聚烯烃:聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯以及改性的聚烯烃。其他模具可包括陶瓷或金属材料。
可与一种或多种添加剂结合形成眼科镜片模具的其他模具材料包括例如:Zieglar-Natta聚丙烯树脂(有时称为znPP);按照FDA法规21CFR(c)3.2进行清洁模塑的透明无规共聚物;含有亚乙基的无规共聚物(znPP)。
在一些实施例中,本发明的模具还可包含如下聚合物:诸如聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、主链上含脂环部分的改性聚烯烃以及环状聚烯烃。该共混物可用于任一个或两个模具半部上。优选地,该共混物用于后曲面件,而前曲面件由脂环共聚物构成。
在根据本发明制造模具100的一些优选方法中,根据已知技术进行注塑。实施例也可包括用其他技术成型的模具,所述其他技术包括例如车床加工、金刚石车削或激光切割。
通常,眼科镜片在两个模具部件101和102的至少一个表面上形成。然而,在一些实施例中,眼科镜片的一个表面可由模具部件101和102形成,并且眼科镜片的另一个表面可使用例如车床加工方法形成。
在一些实施例中,多件式插入物400可具有前曲面表面410,该前曲面表面具有光学区,该光学区包括由位于多件式插入物400上的能量源420、430、440、470和480供能的可变光学件。多件式插入物400还可包括元件491,例如集成电路,以控制光学区内包含的可变光学件。在该论述中,可变光学件可被视为元件。
能量源可与元件491电连通。元件491可包括响应于电荷状态变化的任何装置,例如半导体类型的芯片、无源电气装置或诸如水晶眼科镜片的光学装置。
在一些具体实施例中,能量源420、430、440、470和480包括例如电池组或其他电化学电池、电容器、超电容器、超级电容器或其他存储元件。一些具体实施例可包括位于多件式插入物400上的电池组,该多件式插入物位于光学区之外的眼科镜片的周边。
在一些实施例中,眼科镜片类型可包括具有含有有机硅的组分的眼科镜片。“含有机硅的组分”是指在单体、大分子单体或预聚物中含至少一个[-Si-O-]单元的组分。优选地,以含有机硅的组分的总分子量计,所有硅和所附接的氧在含有机硅的组分中的含量大于约20重量%,还更优选地大于30重量%。可用的含有机硅的组分优选地包含可聚合的官能团,例如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、乙烯基、N-乙烯基内酰胺、N-乙烯基酰胺和苯乙烯基官能团。
在一些实施例中,围绕插入物的眼科镜片的裙边(也称为插入物封装层)可由标准水凝胶眼科镜片制剂构成。具有可与多种插入物材料形成合格匹配特性的示例性材料可包括但不限于Narafilcon族(包括Narafilcon A和Narafilcon B)和依他菲康族(包括依他菲康A)。下文将对与本领域一致的材料性质进行更全面的技术讨论。本领域的普通技术人员可以认识到,除讨论的那些材料之外的其他材料还可形成密封和封装插入物的合格封装件或局部封装件,并且应将其视为符合并包含在权利要求书所限定的范围内。
合适的含有机硅的组分包括由式I表示的化合物
其中R1独立地选自一价反应性基团、一价烷基或一价芳基,它们中的任一个还可包含选自如下的官能团:羟基、氨基、氧杂、羧基、烷基羧基、烷氧基、酰胺基、氨基甲酸根、碳酸根、卤素或它们的组合;包含1至100个Si-O重复单元的一价硅氧烷链,其还可包含选自如下的官能团:烷基、羟基、氨基、氧杂、羧基、烷基羧基、烷氧基、酰氨基、氨基甲酸基、卤素或它们的组合;
其中b为0至500,其中应当理解,当b不为0时,b为众数等于指定值的分布;
其中至少一个R1包含一价反应性基团,并且在一些实施例中,1至3个R1包含一价反应性基团。
如本文所用,“一价反应性基团”为可经历自由基和/或阳离子聚合的基团。自由基反应性基团的非限制性例子包括(甲基)丙烯酸酯、苯乙烯基、乙烯基、乙烯基醚、C1-6烷基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、C1-6烷基(甲基)丙烯酰胺、N-乙烯基内酰胺、N-乙烯基酰胺、C2-12烯基、C2-12烯基苯基、C2-12烯基萘基、C2-6烯基苯基、C1-6烷基、O-乙烯基氨基甲酸酯以及O-乙烯基碳酸酯。阳离子反应性基团的非限制性例子包括乙烯基醚或环氧基以及它们的混合物。在一个实施例中,自由基反应性基团包括(甲基)丙烯酸酯、丙烯酰氧基、(甲基)丙烯酰胺以及它们的混合物。
合适的一价烷基和芳基包括未取代的一价C1-16烷基、C6-14芳基,例如取代的和未取代的甲基、乙基、丙基、丁基、2-羟丙基、丙氧基丙基、聚乙烯氧丙基、它们的组合等。
在一个实施例中,b为0,一个R1为一价反应性基团,并且至少三个R1选自具有1至16个碳原子的一价烷基,或者在另一个实施例中,选自具有1至6个碳原子的一价烷基。本实施例的有机硅组分的非限制性例子包括 2-甲基-2-羟基-3-[3-[1,3,3,3-四甲基-1-[(三甲基甲硅烷基)氧基]二硅氧烷基]丙氧基1丙酯(“SiGMA”)、
2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙氧基丙基-三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷、
3-甲基丙烯酰氧基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷(“TRIS”)、
3-甲基丙烯酰氧基丙基双(三甲基甲硅烷氧基)甲基硅烷以及
3-甲基丙烯酰氧基丙基五甲基二硅氧烷。
在另一个实施例中,b为2至20、3至15,或在一些实施例中,3至10;至少一个末端R1包含一价反应性基团,并且剩余的R1选自具有1至16个碳原子的一价烷基,或者在另一个实施例中,选自具有1至6个碳原子的一价烷基。在另一个实施例中,b为3至15,一个末端R1包含一价反应性基团,另一个末端R1包含具有1至6个碳原子的一价烷基,并且剩余的R1包含具有1至3个碳原子的一价烷基。该实施例中有机硅组分的非限制性例子包括(单-(2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙基)-丙醚封端的聚二甲基硅氧烷(分子量为400-1000)(“OH-mPDMS”)以及单甲基丙烯酰氧基丙基封端的单正丁基封端的聚二甲基硅氧烷(分子量为800-1000)(mPDMS)。
在另一个实施例中,b为5至400或10至300,两个末端R1均包含一价反应性基团,并且剩余的R1独立地选自具有1至18个碳原子的一价烷基,所述一价烷基在碳原子之间可具有醚键并且还可包含卤素。
在一个需要有机硅水凝胶眼科镜片的实施例中,本发明的眼科镜片将由反应性混合物制成,其中基于据以制备聚合物的反应性单体组分的总重量计,反应性混合物包含至少约20重量%的含有机硅的组分,优选地在约20重量%至70重量%之间。
在另一个实施例中,一至四个R1包含乙烯基碳酸酯或式II所示的乙烯基氨基甲酸酯
其中Y代表O-、S-或NH-;R代表氢或甲基;d为1、2、3或4;q为0或1。
含有机硅的乙烯基碳酸酯或乙烯氨基甲酸酯单体具体包括1,3-双[4-(乙烯氧基羰氧基)丁-1-基]四甲基-二硅氧烷;3-(乙烯氧基羰基硫基)丙基-[三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷];3-[三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基]丙基烯丙基氨基甲酸酯;3-[三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基]丙基乙烯基氨基甲酸酯;碳酸三甲基甲硅烷基乙基乙烯酯;碳酸三甲基甲硅烷基甲基乙烯酯,以及
在期望生物医疗装置的模量在大约200以下的情况中,只有一个R1应包含一价反应性基团,并且剩余的R1基团中不超过两个将包含一价硅氧烷基团。
另一类含有机硅组分包括以下式的聚氨酯大分子单体:
式IV-VI
(*D*A*D*G)a*D*D*E1;
E(*D*G*D*A)a*D*G*D*E1或
E(*D*A*D*G)a*D*A*D*E1
其中D代表具有6至30个碳原子的烷二基、烷基环烷二基、环烷二基、芳二基或烷基芳二基;
其中G代表具有1至40个碳原子并且主链中可包含醚键、硫代键或胺键的烷二基、环烷二基、烷基环烷二基、芳二基或烷基芳二基;
*代表氨基甲酸酯或脲基键;
a为至少1;并且
A代表下式的二价聚合基团:
式VII
其中R11独立地代表烷基或具有1至10个碳原子的氟代烷基,其碳原子之间可能含有醚键;y为至少1;并且p提供400至10,000的部分重量;E和E1中的每一个均独立地代表可聚合的不饱和有机基团,表示为式VIII
其中R12为氢或甲基;R13为氢、具有1至6个碳原子的烷基或-CO-Y-R15基,其中Y为-O-、Y-S-或-NH-;R14为具有1至12个碳原子的二价基团;X代表-CO-或-OCO-;Z代表-O-或-NH-;Ar代表具有6至30个碳原子的芳香基;w为0至6;x为0或1;y为0或1;并且z为0或1。
优选的含有机硅的组分是由式IX表示的聚氨酯大分子单体
其中R16为移除异氰酸酯基团后的二异氰酸酯的双基,例如异佛尔酮二异氰酸酯的双基。其他合适的含有机硅的大分子单体为由氟代醚、羟基封端的聚二甲基硅氧烷、异佛尔酮二异氰酸酯和甲基丙烯酸异氰基乙酯反应形成的式X的化合物(其中x+y是在10至30范围内的数值)。
式X
其他适用于本发明的含有机硅的组分包括含聚硅氧烷、聚亚烷基醚、二异氰酸酯、聚氟代烃、聚氟醚以及多糖基团的大分子单体;具有极性氟化接枝或侧基、有氢原子连接到末端二氟代碳原子的聚硅氧烷;含有醚键和硅氧烷键的亲水性硅氧烷基甲基丙烯酸酯;以及含有聚醚和聚硅氧烷基的可交联单体。也可用任一前述的聚硅氧烷作为本发明中的含有机硅的组分。
结论
如上所述以及如以下权利要求书进一步限定,本发明提供了用于将元件密封和封装在多件式插入物之内和之上的方法以及实施这种方法的设备,以及用多件式插入物形成的眼科镜片。
Claims (18)
1. 一种用于眼科镜片的多件式插入物装置,包括:
至少第一插入物后曲面件;
至少第一插入物前曲面件;
位于所述第一插入物前曲面件和第一插入物后曲面件中的一者或两者上的导电材料;
附接至所述第一插入物前曲面件和第一插入物后曲面件中的一者或两者的电子元件,其中所述电子元件至少部分地附接到所述导电材料;
在所述第一插入物前曲面件和所述第一插入物后曲面件中的任一者或两者的表面上的第一密封材料,其中组合通过使得所述第一密封材料密封位于所述第一后曲面件和所述第一前曲面件的所述组合内部的第一腔体而得到第一眼科插入物件。
2. 根据权利要求1所述的装置,还包括:
至少第二插入物后曲面件;
在所述第一插入物前曲面件和所述第二插入物后曲面件中的任一者或两者上形成第二密封的第二密封材料,其中组合使得所述第二密封材料密封位于所述第一眼科插入物件和所述第二插入物后曲面件的所述组合内部的第二腔体。
3. 根据权利要求1所述的装置,其中:
所述第一腔体包括所述电子元件。
4. 根据权利要求1所述的装置,其中:
所述电子元件位于所述密封的第一腔体的外部。
5. 根据权利要求1所述的装置,其中:
所述第一密封材料预成形为一定的形状以形成密封件。
6. 根据权利要求1所述的装置,其中:
所述第一密封材料通过使所述第一插入物后曲面件和所述第一插入物前曲面件中的任一者或两者的至少一部分与所述第一密封材料物理接触而形成密封件。
7. 根据权利要求6所述的装置,还包括:
第二密封材料,所述第二密封材料在所述第一插入物前曲面件和所述第一插入物后曲面件两者的至少一部分之间形成第二材料粘合密封件,其中所述第二材料粘合密封件使所述第一插入物后曲面件和所述第一插入物前曲面件中的任一者或两者的至少一部分与所述第一密封材料保持物理接触。
8. 根据权利要求1所述的装置,还包括:
密封剂,在将所述电子元件附接到所述导电材料之后,将所述密封剂施加到所述电子元件的至少一部分上。
9. 根据权利要求1所述的装置,还包括:
施加到所述导电材料的至少一部分上的密封剂。
10. 根据权利要求2所述的装置,还包括:
施加到所述导电材料的至少一部分上的密封剂。
11. 一种包括根据权利要求1所述的插入物装置的眼科镜片装置,还包括:
插入物封装层,其中所述插入物封装层由两个模具部件之间的反应性混合物的聚合反应形成,同时根据权利要求1所述的插入物装置位于所述两个模具部件之间。
12. 一种包括根据权利要求2所述的插入物装置的眼科镜片装置,还包括:
插入物封装层,其中所述插入物封装层由两个模具部件之间的反应性混合物的聚合反应形成,同时根据权利要求1所述的插入物装置位于所述两个模具部件之间。
13. 根据权利要求13所述的装置,其中:
所述反应性混合物包含或形成水凝胶。
14. 根据权利要求14所述的装置,还包括:
通电元件。
15. 根据权利要求16所述的装置,还包括:
液体弯月面眼科镜片元件。
16. 根据权利要求1所述的装置,还包括:
在所述第一腔体内的至少第一液体。
17. 根据权利要求1所述的装置,其中:
所述第一密封材料为环氧树脂粘合剂。
18. 根据权利要求13所述的装置,还包括:
液体弯月面眼科镜片元件。
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