CN104115053B - 包括液晶元件的可变光学眼科装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于在眼科镜片中提供可变光学插入件的方法和设备。能量源能够对包括在所述眼科镜片内的可变光学插入件供能。在一些实施例中,眼科镜片由有机硅水凝胶浇铸模塑而成。各种眼科镜片实体可包括电活性液晶层以便电控制折射特性。

Description

包括液晶元件的可变光学眼科装置
相关申请
本申请要求于2011年12月23日提交的美国临时申请61/579,695的优先权,所述申请的内容是可靠的且并入本文中。
技术领域
本发明描述了具有可变光学性能的眼科镜片装置,并且更具体地,在一些实施例中,描述了制造具有采用液晶元件的可变光学插入件的眼科镜片。
背景技术
传统上,诸如接触镜片或眼内镜片的眼科镜片提供预定的光学质量。例如接触镜片可提供下列中的一种或多种:视力矫正功能性;美容增强作用;以及治疗效果,但只提供一组视力矫正功能。每种功能由镜片的物理特性提供。基本上,将折射性质结合到镜片中的设计提供视力矫正功能性。结合到镜片中的颜料可以提供美容增强作用。结合到镜片中的活性剂可提供治疗功能性。
目前已将眼科镜片的光学质量设计成镜片的物理特性。一般来讲,光学设计已经确定,然后在镜片的制造中(诸如,通过浇铸模塑或车床加工)将其应用于镜片中。一旦所述镜片已经形成,所述镜片的所述光学质量就保持稳定。然而,佩戴者有时可发现有利的是具有不止一个光焦度可供其使用以提供视力调节。眼镜佩戴者可通过更换眼镜来改变光学矫正,与眼镜佩戴者不同的是,接触镜片佩戴者或眼内镜片佩戴者需要付出大量的努力才能改变其视力矫正的光学特性。
发明内容
因此,本发明包括涉及具有液晶元件的可变光学插入件的创新,所述可变光学插入件可通电并结合到眼科装置中,其能够改变镜片的光学质量。此类眼科装置的例子可包括接触镜片或眼内镜片。此外,提出了用于形成具有含液晶元件的可变光学插入件的眼科镜片的方法和设备。一些实施例可还包括具有刚性或可形成的的通电插入件(其另外包括可变光学部分)的浇铸模塑的有机硅水凝胶接触镜片,其中插入件以生物相容性方式包括在眼科镜片内。
因此,本发明包括具有可变光学插入件的眼科镜片、用于形成具有可变光学插入件的眼科镜片的设备及其制造方法的公开内容。可将能量源沉积于可变光学插入件上,并且可将该插入件放置在紧邻第一模具部件和第二模具部件中的一者或两者处。将反应性单体混合物放置在第一模具部件和第二模具部件之间。第一模具部件被定位成紧邻第二模具部件,从而形成镜片腔体,该镜片腔体中具有通电的介质插入件和至少一些反应性单体混合物;该反应性单体混合物暴露于光化辐射中以形成眼科镜片。通过控制反应性单体混合物所承受的光化辐射来形成镜片。在一些实施例中,眼科镜片裙边或插入件封装层可由标准水凝胶眼科镜片制剂构成。具有可向多种插入件材料提供合格匹配特性的示例性材料可包括,例如Narafilcon族(包括NarafilconA和NarafilconB)和依他菲康族(包括依他菲康A)。
形成具有液晶元件的可变光学插入件的方法和所得的插入件是各种实施例的重要方面。在一些实施例中,液晶可位于两个定向层之间,所述定向层可设定液晶的静息取向。可通过沉积于含有可变光学部分的基底层上的电极使这两个定向层与能量源电连通。可通过连接至能量源的中间互连件或直接通过嵌入插入件中的部件,来对电极通电。
定向层的通电可导致液晶从静息取向转变为通电取向。在用通或断两种通电水平操作的实施例中,液晶可仅具有一种通电取向。在其他可供选择的实施例中,在根据能量水平的规模进行通电的情况下,液晶可具有多种通电取向。
所得的分子定向和取向可影响穿过液晶层的光,从而导致可变光学插入件的变化。例如,定向和取向可以将折射特性作用于入射光。另外,该效应可包括光的偏振的改变。一些实施例可包括可变光学插入件,其中通电改变镜片的聚焦特性。
在一些实施例中,可将介电材料沉积于定向层和电极之间。此类实施例可包括具有三维特性诸如例如预成型形状的介电材料。其他实施例可包括第二层介电材料,其中第一层介电材料在横跨光学区内的区域上厚度发生变化,产生横跨液晶材料层的变化电场。在可供选择的实施例中,眼科镜片装置可包括第一层介电材料,其可为具有相似的光学特性和相异的低频介电特性的两种材料的复合物。
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部件。
图2示出了具有可变光学插入件实施例的示例性通电眼科镜片。
图3示出了具有可变光学插入件的眼内镜片装置实施例的剖视图,其中可变光学部分由液晶构成。
图4示出了具有可变光学插入件的眼科镜片装置实施例的剖视图,其中可变光学部分由液晶构成。
图5示出了可变光学插入件的示例性实施例,其中可变光学部分由液晶构成。
图6示出了可变光学插入件的可供选择的实施例,其中可变光学部分由液晶构成。
图7示出了用于形成具有由液晶构成的可变光学插入件的眼科镜片的方法步骤。
图8示出了用于将由液晶构成的可变光学插入件放置在眼科镜片模具部件中的设备部件的例子。
图9示出了可用于实施本发明的一些实施例的处理器。
具体实施方式
本发明包括用于制造具有可变光学插入件的眼科镜片的方法和设备,其中可变光学部分由液晶构成。另外,本发明包括具有可变光学插入件的眼科镜片,所述可变光学插入件由液晶构成并结合到所述眼科镜片中。
根据本发明,眼科镜片由嵌入式插入件和能量源形成,所述能量源诸如用作能量存储装置的电化学电池或电池。在一些实施例中,可将包含能量源的材料封装并与放置眼科镜片的环境隔离。
可使用佩戴者控制的调整装置来改变光学部分。所述调整装置可包括例如用于增加或减少电压输出的电子装置或无源装置。一些实施例可还包括自动调整装置以根据已测量的参数或佩戴者输入通过自动设备来改变可变光学部分。佩戴者输入可包括例如无线设备所控制的开关。无线可包括例如无线电频率控制、磁力切换和电感切换。
在一些实施例中,所述插入件还包括由液晶层构成的可变光学部分。当电极通电所形成的电场导致液晶层内重新定向从而使分子从静息取向转变为通电取向时,光焦度可发生变化。在其他可选择的实施例中,可利用通过电极通电改变液晶层所导致的不同效应,诸如,例如偏振角的旋转。
在具有液晶层的一些实施例中,在眼科镜片的非光学区部分中可存在可进行通电的元件,而其他实施例可不需要通电。在不进行通电的所述实施例中,液晶可基于一些外部因素诸如,例如环境温度或环境光线而被动地变化。
液晶镜片可向入射到其主体上的偏振光提供电力可变的折射率。其中偏振轴在第二镜片中相对于第一镜片旋转的两种镜片的组合允许镜片元件能够改变环境非偏振光的折射率。
通过将电活性液晶层与电极组合,可得到通过施加横跨电极的电场被控制的物理实体。如果在液晶层周边上存在有介电层,那么横跨介电层的场和横跨液晶层的场可组合成横跨电极的场。在三维形状中,可基于电力学原理以及介电层和液晶层的几何形状,来估计横跨各层的场的组合的性质。如果有效电厚度的介电层以非均匀方式制成,那么横跨电极的场的效应可按照介电的有效形状“成形”并在液晶层中产生维度形状的折射率变化。在一些实施例中,此类成形可产生能够采用可变聚焦特性的镜片。
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二者均仅为示例性实施例,并且应理解,对于本领域中的技术人员而言,其变型、修改和更改均可为显而易见的。因此,应理解,所述示例性实施例并非限制本基础发明的范围。
术语表
在涉及本发明的该说明书和权利要求书中,所使用的各个术语定义如下:
定向层:如本文所用,是指与液晶层相邻的影响并定向液晶层内的分子取向的层。所得的分子定向和取向可影响穿过液晶层的光。例如,定向和取向可以将折射特性作用于入射光。另外,该效应可包括光的偏振的改变。
电通信:如本文所用,是指受电场影响。就导电材料而言,该影响可由电流的流动导致或造成电流的流动。在其他材料中,其可以是电势场产生的影响,诸如永久和感应分子偶极子沿着例如场力线取向的趋势。
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。
通电取向:如本文所用,是指当受到由能量源供能的势场效应的影响时液晶分子的取向。例如,如果能量源以导通或断开状态操作,那么包含液晶的装置可具有一种通电取向。在其他实施例中,通电取向可沿着受所施加的能量的量影响的规模变化。
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涉及所述能力在做功的过程中能够执行电动作。
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。
眼内镜片:如本文所用,是指嵌入眼睛内的眼科镜片。
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,是指可固化并交联、或可交联以形成眼科镜片的单体或预聚物材料。各种实施例可包括具有一种或多种添加剂的镜片形成混合物,所述一种或多种添加剂包括诸如:紫外阻断剂、着色剂、光引发剂或催化剂和在眼科镜片诸如例如接触镜片或眼内镜片中可能需要的其他添加剂。
镜片形成表面:如本文所用,是指用于模塑镜片的表面。在一些实施例中,任何此类表面可具有光学质量表面光洁度,这表示它足够光滑并且被形成使得镜片表面在光学上是合格的,所述镜片表面通过与模塑表面接触的镜片形成混合物的聚合而形成。此外,在一些实施例中,镜片形成表面可具有为应用到镜片表面期望的光学特性所必需的几何形状,包括例如球面形状、非球面形状以及柱面度数、波前像差矫正和角膜形貌矫正。
液晶:如本文所用,是指具有介于常规液体与固态晶体之间的性质的物态。液晶不能以固体表征,但其分子表现出某种程度的对齐。如本文所用,液晶不限于特定的相或结构,但液晶可具有特定的静息取向。液晶的取向和相可通过诸如例如温度、磁力或电的外力来操纵,这取决于液晶的类别。
锂离子电池:如本文所用,是指锂离子在其中移动穿过以产生电能的电化学电池。这种通常称之为电池(battery)的电化学电池可以其典型形式重新通电或重新充电。
介质插入件或插入件:如本文所用,是指能够支撑眼科镜片内能量源的可形成的的基底或刚性的基底。在一些实施例中,介质插入件还包括一个或多个可变光学部分。
模具:如本文所用,是指可用于利用未固化的制剂来形成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性的。例如,术语镜片可指用于矫正或改进视力或用于增强眼部生理美容(例如虹膜颜色)而不妨碍视力的接触镜片、眼内镜片、覆盖镜片、眼部插入件、光学插入件或其他类似装置。在一些实施例中,本发明的优选镜片是由有机硅弹性体或水凝胶制成的软性接触镜片,其中水凝胶包括例如硅水凝胶和含氟水凝胶。
光学区:如本文所用,是指眼科镜片的使用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性力的状态的性能。本发明中的多种用途可涉及能够使电流在特定的恢复时间段内以特定速率流动的恢复能力。
再通电或再充电:如本文所用,是指能量源恢复到具有更高做功能力的状态。本发明中的多种用途可涉及恢复装置使得电流在特定的恢复时间段内以特定速率流动的能力。
从模具脱离:如本文所用,是指镜片完全从模具分离或只是松散地附着使得其可通过轻轻晃动而取出或用棉签推出。
静息取向:如本文所用,是指液晶装置的分子的取向处于其静息、非通电状态。
可变光学:如本文所用,是指改变光学质量,诸如例如镜片的光焦度或偏振角的能力。
眼科镜片
转到图1,其中示出了形成包括被密封和封装的插入件的眼科装置的设备100。所述设备包括示例性的前曲面模具102和匹配的后曲面模具101。眼科装置的可变光学插入件104和主体103可位于前曲面模具102和后曲面模具101内部。在一些实施例中,主体103的材料可为水凝胶材料,并且可变光学插入件104可被该材料包围在所有表面上。
可变光学插入件104可包含多个液晶层109和110。其他实施例可包括单个液晶层,其中的一些将在后面部分讨论。设备100可用于建立新型眼科装置,所述新型眼科装置由具有多个密封区域的部件的组合构成。
在一些实施例中,具有可变光学插入件104的镜片可包括刚性中心软裙边设计,其中包括液晶层109和110的中心刚性光学元件与大气以及分别对应前表面和后表面上的角膜表面直接接触。将镜片材料(通常为水凝胶材料)的软裙边附接到刚性光学元件的周边,并且刚性光学元件还将能量和功能性添加至所得的眼科镜片。
参见图2,示出了可变光学插入件200的示例性实施例的俯视绘图。在该绘图中,能量源210显示位于可变光学插入件200的周边部分211中。能量源210可包括例如可再充电的薄膜锂离子电池或基于碱性电池的电池。能量源210可连接至接触点214以实现互连。导线可以是导线键合导线,并且导线键合导线可将接触点214连接至能量源210和光伏电池215,光伏电池215可用于给能量源210再通电。另外的导线可通过导线键合触点将能量源210连接至某种电路互连结构。在其他实施例中,插入件可具有沉积在其表面上的互连结构。
在一些实施例中,可变光学插入件200可包括挠性基底。该挠性基底可通过与前述类似的方式形成为近似于典型镜片形式的形状。然而,为了增加另外的柔韧性,可变光学插入件200可包括另外的形状特征,诸如沿其长度的径向切口。还可包括各种电子部件212,诸如集成电路、分立部件、无源部件和此类装置。
还示出了可变光学部分213。可根据命令通过施加穿过可变光学插入件的电流使可变光学部分变化。在一些实施例中,可变光学部分213由两层透明基底之间的液晶薄层构成。
包括液晶元件的可变光学插入件
转到图3,示出了具有结合了与成形介电和透明电极组合的液晶平面层的构型的眼内镜片300。在一些实施例中,眼内镜片300可包括位于两个光学透明基底层305和345之间的第一液晶层335。液晶层335也可位于可与能量源电连通的两个透明电极310和345之间。透明电极310可位于该基底之上。在一些实施例中,电极310可由透明导电氧化物,诸如例如氧化铟锡(ITO)构成。该电极310可电连接至镜片光学区之外的电子控制元件。
转到图3,观察到由一种介电材料构成的第一镜片元件315。在一些实施例中,第二镜片元件320可具有不同于第一镜片元件315的介电特性。在一些实施例中,材料选择可包括在低频下可具有不同的介电常数但在光谱中可具有匹配的特性的材料的组合。第一镜片元件315可由光学玻璃或塑料制成,并且第二镜片元件320可包括水基溶液,其在一些实施例中具有与第一镜片元件315匹配的用于可见光(opticallight)的折射率。
一些实施例还可包括中间基底层325,其可含有定向层330。第二定向层340可位于第二光学透明基底350上。第二定向层340可位于液晶335与第二电极345之间,第二电极345可附接至第二基底层350。
液晶层335可与电极310和345电连通,其中通过能量源进行的通电对电极310和345充电,从而在它们之间的区域建立电场。液晶层区域中电场的示例性结果可为所述层中分子的旋转以及造成所述层偏振特性的转变。又如,液晶层335中分子取向的这种转变可导致液晶层从静息取向变化为通电取向。在通电是在两种状态即激活或不激活之间切换的实施例中,液晶层335可仅具有一种静息取向和一种通电取向。在其他可选择的实施例中,在根据能量水平的规模进行通电的情况下,液晶335可具有多种通电取向。
在一些实施例中,眼内镜片300可包括第二液晶层系统390。所述第二系统390可通过结合第二基底层350而与第一系统380重叠,但第二系统390仍可独立于第一层系统380操作。第二层系统390可具有与第一层系统380相同的构型,或者在其他实施例中,可具有不同构型。与第一层系统380一样,电极可与液晶层连通。第二层系统390可以按照与第一层系统380相似的方式操作。作为另外一种选择,第一系统380的液晶层335可由不同于第二系统390液晶层的物质构成。
转到图4,示出了具有嵌入的可变光学插入件410的眼科镜片400。插入件410可具有含液晶层404的可变光学部分402。与图3的眼内镜片300相似,插入件410可具有多个液晶层404和405。插入件410的部分可与眼科镜片400的光学区重叠。
转到图5,示出了具有液晶层525的可插入眼科镜片中的可变光学部分500。可变光学部分500可具有如已在本说明书的其他部分中所讨论的相似的材料多样性和结构关联性。在一些实施例中,透明电极550可放置在第一透明基底555上。第一镜片元件540可由介电膜构成,其可放置在第一透明电极550之上。在此类实施例中,第一镜片元件540的介电层的形状可在所示的介电厚度中形成区域变化的形状。在一些实施例中,例如,成形层可通过在第一透明电极550基底555组合之上注射模塑而形成。
液晶层525可位于第一透明电极550与第二透明电极515之间。第二透明电极515可附接至顶部基底层510,其中从顶部基底层510至底部基底层555所形成的装置可包含眼科镜片的可变光学部分500。两个定向层530和520可围绕液晶层525。所述定向层530和520可起到限定眼科镜片的静息取向的作用。在一些实施例中,电极层515和550可与液晶层525电连通,并导致取向从静息取向转变为至少一种通电取向。
转到图6,示出了可供选择的具有液晶层625的可插入眼科镜片中的可变光学插入件600。与图5中的可变光学插入件500相似,基底635和655的分层以及第一镜片元件645和第二镜片元件640两者上的介电材料可产生可影响液晶层625的光学性质的三维形状。第一透明电极650可位于眼科镜片的可变光学部分600的第一基底层655上。
由于可变光学插入件600中所包括的每个层635、655、645和640均具有三维特性,因此顶部基底层610和底部基底层655的性质可分别比眼内镜片300中的相似元件305和350更复杂。在一些实施例中,顶部基底层610的形状可不同于底部基底层655。一些实施例包括均由介电材料构成的第一镜片元件645和第二镜片元件640。第二镜片元件640可具有在低频下不同于第一镜片元件645的介电特性,并且可具有在光谱中与第一镜片元件645匹配的方面。第二镜片元件640的材料可包括例如与第一镜片元件645的光学性质匹配的水性液体。
可变光学插入件600可包括中间基底层635,中间基底层635可形成可在其上沉积液晶层625的表面层。在一些实施例中,如果所述第二镜片元件640处于液体形式,那么中间基底层635也可起到包含所述第二镜片元件640的作用。一些实施例可包括位于第一定向层630与第二定向层620之间的液晶层625,其中第二定向层620放置在第二透明电极615之上。顶部基底层610可含有形成可变光学插入件600的层的组合,所述可变光学插入件可响应于横跨其电极650和615所施加的电场。定向层620和630可通过各种方式(包括例如图3和图12所述的方式)来影响可变光学插入件600的光学质量。
材料
微注射模塑实施例可包括例如聚(4-甲基戊-1-烯)共聚物树脂,其可用于形成直径介于约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,以及中心厚度介于约0.050mm和1.0mm之间的镜片。一些示例性实施例包括这样的插入件,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0.200mm,并且边缘轮廓为约0.050半径范围。
可变光学插入件104可放置在用于形成眼科镜片的模具部件101和102中。模具部件101和102材料可包括例如:一种或多种以下物质的聚烯烃: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。
优选的脂环族共聚物含有两种不同的脂环族聚合物。各种等级的脂环族共聚物可具有105℃至160℃范围内的玻璃化转变温度。
在一些实施例中,本发明的模具可含有诸如聚丙烯、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的聚合物。这种共混物可用于任何一半块或两半块模具上,其中优选的是将这种共混物用于后曲面,而前曲面包含脂环族共聚物。
在根据本发明制备模具100的一些优选方法中,按照已知的技术采用注射模塑,然而,各实施例也可以包括通过其他技术制作的模具,这些技术包括例如车床加工、金刚石车削或激光切割。
通常,在两个模具部件101和102的至少一个表面上形成镜片。然而,在一些实施例中,镜片的一个表面可由模具部件101或102形成,并且镜片的另一个表面可以用车床加工方法或其他方法形成。
在一些实施例中,优选的镜片材料包括含有机硅的组分。“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Si和所连接的O在含有机硅的组分中以大于约20重量%,还更优选地大于30重量%的量存在。可用的包含有机硅的组分优选地包含可聚合的官能团,诸如丙烯酸酯、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,围绕插入件的眼科镜片的裙边(也称为插入件封装层)可由标准水凝胶眼科镜片制剂构成。具有可与多种插入件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NarafilconA和NarafilconB)和依他菲康族(包括依他菲康A)。下文将对符合本领域的材料的性质进行更全面的技术讨论。本领域中的技术人员可认识到,除所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件的合格的封装件或部分封装件,并且应将其视为符合并包含在权利要求书的范围内。
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基团、一价烷基基团或一价芳基基团,上述任何基团还可包含选自羟基、氨基、氧杂、羧基、烷基羧基、烷氧基、酰胺基、氨基甲酸酯基、碳酸酯基、卤素或它们的组合的官能团;和含有1至100个Si-O重复单元的一价硅氧烷链,所述重复单元还可以包含选自烷基、羟基、氨基、氧杂、羧基、烷基羧基、烷氧基、酰氨基、氨基甲酸酯基、卤素或它们的组合的官能团;
其中b=0至500,其中应理解,当b不为0时,b为众数(mode)等于指定值的分布;
其中至少一个R1包含一价反应基团,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,“一价反应基团”为可经历自由基和/或阳离子聚合的基团。自由基反应基团的非限制性实例包括(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。阳离子反应基团的非限制性实例包括乙烯基醚或环氧基团以及它们的混合物。在一个实施例中,自由基反应基团包括(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基团包括未取代的一价C1-C16烷基基团、C6-C14芳基基团,诸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0,1个R1为一价反应基团,并且至少3个R1选自具有1至16个碳原子的一价烷基基团,并且在另一实施例中,选自具有1至6个碳原子的一价烷基基团。本实施例的有机硅组分的非限制性实例包括2-甲基-2-羟基-3-[3-[1,3,3,3-四甲基-1-[(三甲基硅烷基)氧基]二硅氧烷基]丙氧基]丙酯(“SiGMA”)、
2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙氧基丙基-三(三甲基硅氧基)硅烷、
3-甲基丙烯酰氧基丙基三(三甲基硅氧基)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,或者在一些实施例中为3至10;至少一个末端R1包含一价反应基团,其余的R1选自具有1至16个碳原子的一价烷基基团,在另一个实施例中,选自具有1至6个碳原子的一价烷基基团。在另一个实施例中,b为3至15,一个末端R1包含一价反应基团,另一个末端R1包含具有1至6个碳原子的一价烷基基团并且剩余的R1包含具有1至3个碳原子的一价烷基基团。本实施例的有机硅组分的非限制性实例包括(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”)、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基团,所述一价烷基基团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镜片的实施例中,本发明的镜片将由反应性混合物制成,其中基于用以制备聚合物的活性单体组分的总重量计,反应性混合物包含至少约20重量%的含硅氧烷的组分,优选地在约20重量%至70重量%之间。
在另一个实施例中,1至4个R1包含乙烯基碳酸酯或如下式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;并且q为0或1。
含有机硅的乙烯基碳酸酯或乙烯基氨基甲酸酯单体具体包括:1,3-双[4-(乙烯氧基羰基氧基)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酯乙烯酯;并且
在期望生物医疗装置的模量在约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。
另一类包含有机硅的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,
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;
A代表下式的二价聚合基:
R11独立地代表具有1至10个碳原子并且碳原子之间可以包含醚键的烷基或氟代烷基;y为至少1;并且p提供400至10,000的部分重量;E和E1的每一个独立地代表可聚合的不饱和有机基,其用下式表示:
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如下式表示的聚氨酯大分子单体:
其中R16是移除异氰酸酯基团后的二异氰酸酯的双基,诸如异佛乐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为在10至30范围内的数值)。
其他适合用于本发明的含有机硅的组分包括包含聚硅氧烷基团、聚亚烷基醚基团、二异氰酸酯基团、多氟化烃基团、多氟化醚基团和多糖基团的大分子单体;具有极性氟化接枝或侧基的有氢原子连接到末端二氟代碳原子的聚硅氧烷;含醚键和硅氧烷键的亲水性硅氧烷基甲基丙烯酸酯以及含聚醚基团和聚硅氧烷基团的可交联单体。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。
工序
提供以下方法步骤作为可根据本发明的一些方面实施的工序的例子。应理解,方法步骤的叙述顺序并不具有限制性,且可使用其他顺序实施本发明。此外,并非所有步骤都是实施本发明所必需的,在本发明的各种实施例中可包括另外的步骤。对本领域中的技术人员显而易见的是其他实施例可为实际的,且此类方法都完全在权利要求书的范围内。
转到图7,流程图示出了可用于实施本发明的示例性步骤。在701处,形成第一基底层,并且在702处,形成第二基底层。在703处,可将电极层沉积在第一基底层上。所述沉积可例如通过气相沉积或电镀进行。在一些实施例中,第一基底层可为具有光学区中的区域和非光学区中的区域的插入件的一部分。在一些实施例中,电极沉积工艺可同时限定各个互连结构。
在704处,可进一步处理第一基底层以将定向层添加在之前沉积的电极层之上。可将定向层沉积在基底上的顶层之上,然后按照标准方式,诸如例如摩擦技术进行处理,以形成标准定向层所特有的开槽结构。
在705处,可进一步处理第二基底层。可按照与步骤703类似的方式将电极层沉积在第二基底层之上。然后在一些实施例中,在706处,可将介电层施加在第二基底层上的电极层之上。介电层可形成为横跨其表面具有可变厚度。例如,介电层可模塑在第一基底层之上。作为另外一种选择,之前形成的介电层可粘附在第二基底工件的电极表面之上。
在707处,可按照与704处的处理步骤相似的方式在第二基底层之上形成定向层。在707之后,可形成眼科镜片插入件的至少一部分的两个单独的基底层可以随时接合。在708处的一些实施例中,可使这两个工件彼此靠近,然后在这两个工件之间填充液晶材料。在709处,可使这两个工件彼此相邻,然后密封形成具有液晶的可变光学元件。
在一些实施例中,在步骤709处所形成的类型的两个工件可通过重复方法步骤701至709来产生,其中定向层彼此偏置以允许镜片可调整非偏振光的光焦度。在此类实施例中,这两个可变光学层可组合形成单个可变光学插入件。在710处,可将可变光学部分连接至能量源,并且可在其上放置中间部件或附接部件。
在711处,可将步骤710处所得的可变光学插入件放置在模具部件内。可变光学插入件可含有或也可不含有一个或多个部件。在一些优选的实施例中,通过机械放置将可变光学插入件放置在模具部件中。机械放置可包括例如机器人或其他自动装置,诸如本领域已知的用于放置表面安装部件的装置。可变光学插入件的人工放置也涵盖在本发明的范围内。因此,可采用能够有效地将可变光学插入件与能量源一起放置在浇铸模具部件内的任何机械放置或自动装置,导致模具部件所容纳的反应性混合物的聚合将使可变光学件包括在所得的眼科镜片中。
在一些实施例中,将可变光学插入件放置在附接至基底的模具部件中。能量源和一个或多个部件也附接至基底,并与可变光学插入件电连通。部件可包括例如用于控制施加至可变光学插入件的电力的电路。因此,在一些实施例中,部件包括控制机构以用于致动可变光学插入件,从而改变一种或多种光学特性,例如第一光焦度与第二光焦度之间的状态变化。
在一些实施例中,处理器装置、MEMS、NEMS或其他部件也可放置于可变光学插入件中并与能量源电接触。在712处,可将反应性单体混合物沉积在模具部件中。在713处,将第一模具部件紧邻第二模具部件放置,以形成形成镜片的腔体,而至少一些反应性单体混合物和可变光学插入件位于腔体中。如上文所讨论,优选的实施例包括也位于腔体内并与可变光学插入件电连通的能量源和一个或多个部件。
在714处,使腔体内的反应性单体混合物聚合。例如可通过暴露于光化辐射和热中的一者或二者来实现聚合反应。在715处,将眼科镜片从模具部件中取出,其中可变光学插入件附着到或封装在组成眼科镜片的插入件封装聚合材料内。
尽管本发明可用于提供由任何已知的镜片材料或适合制作此类镜片的材料制得的硬性或软性接触镜片,但是优选地,本发明的镜片为水含量为约0至约90%的软性接触镜片。更优选地,镜片由含有羟基、羧基或两者的单体制成,或由含有机硅的聚合物(诸如硅氧烷、水凝胶、有机硅水凝胶以及它们的组合)制成。用于形成本发明的镜片的材料可以通过使大分子单体、单体以及它们的组合的共混物与诸如聚合引发剂的添加剂反应制得。合适的材料无限制地包括由有机硅大分子单体和亲水单体制成的有机硅水凝胶。
设备
现在参见图8,该图示出了具有一个或多个传输接口811的自动设备810。托盘813上包括各自带有相关的可变光学插入件814的多个模具部件,这些部件被传送到传输接口811。实施例可包括例如单独放置可变光学插入件814的单个接口、或同时将多个可变光学插入件814放置在多个模具部件中并且在一些实施例中放置在每个模具部件中的多个接口(未示出)。可通过传输接口811的竖直移动815进行放置。
本发明的一些实施例的另一个方面包括用于在将眼科镜片的主体模塑在这些部件周围时支撑可变光学插入件814的设备。在一些实施例中,可变光学插入件814和能量源可附连到镜片模具(未示出)中的保持点。保持点可附连有聚合材料,所述聚合材料可为将被形成到镜片主体中的同一类型。其他实施例包括模具部件内的预聚物层,所述模具部件上可附连有可变光学插入件814和能量源。
插入件装置中所包括的处理器
现在参见图9,该图示出了可用于本发明的一些实施例中的控制器900。控制器900包括处理器910,其可包括耦合至通信装置920的一个或多个处理器部件。在一些实施例中,控制器900可用于将能量传输到放置在眼科镜片中的能量源。
控制器可包括耦合至被配置成经由通信信道而进行能量传输的通信装置的一个或多个处理器。通信装置可用于对可变光学插入件放置在眼科镜片中或者传输操作可变光学装置的命令中的一者或多者进行电子控制。
通信装置920还可用于例如与一个或多个控制器设备或制造设备部件进行连通。
处理器910还与存储装置930连通。存储装置930可包括任何适当的信息存储装置,包括磁存储装置(例如,磁带和硬盘驱动器)、光存储装置和/或半导体存储器装置(例如,随机存取存储器(RAM)装置和只读存储器(ROM)装置)的组合。
存储装置930可存储用于控制处理器910的程序940。处理器910执行程序940的指令,从而根据本发明进行操作。例如,处理器910可接收描述可变光学插入件放置、处理装置放置等等的信息。存储装置930还可在一个或多个数据库950,960中存储眼科的相关数据。数据库950和960可包括用于控制来往于可变光学镜片的能量的特定控制逻辑。

Claims (19)

1.一种具有可变光学插入件的通电眼科镜片装置,包括:
眼科镜片插入件封装层,所述眼科镜片插入件封装层包括光学区和非光学区;
可变光学插入件,所述可变光学插入件包括所述光学区内的至少一部分;
能量源,所述能量源嵌入在包括所述非光学区的至少一个区域中的所述眼科镜片插入件封装层中;
所述可变光学插入件包括液晶材料层;以及
紧邻所述液晶材料层的至少第一介电材料层,
其中所述第一介电材料层横跨所述光学区内的区域的厚度发生变化。
2.根据权利要求1所述的通电眼科镜片装置,其中:
所述通电眼科镜片是接触镜片。
3.根据权利要求2所述的通电眼科镜片装置,其中:
横跨所述液晶材料层的电场变化由至少所述第一介电材料层横跨所述光学区内的区域的厚度发生变化而导致。
4.根据权利要求3所述的通电眼科镜片装置,其中:
所述可变光学插入件改变所述通电眼科镜片的聚焦特性。
5.根据权利要求3所述的通电眼科镜片装置,其中:
所述第一介电材料层为具有相似的光学特性和相异的低频介电特性的两种材料的复合物。
6.根据权利要求2所述的通电眼科镜片装置,其中:
所述能量源对所述通电眼科镜片内的部件通电,并且导致所述液晶材料层改变其对光的偏振效应。
7.根据权利要求3所述的通电眼科镜片装置,其中:
所述液晶材料层介于至少两个定向层之间;
所述至少两个定向层介于至少两个电极层之间;以及
所述至少两个电极层与所述能量源电连通。
8.根据权利要求7所述的通电眼科镜片装置,其中:
所述液晶材料层具有至少第一通电取向;以及
所述至少两层电极层的通电导致所述液晶材料层从静息取向转变为至少第一通电取向。
9.一种具有可变光学插入件的通电眼内镜片,包括:
眼内镜片,所述眼内镜片具有光学区和第一非光学区;
能量源,所述能量源在所述第一非光学区附接至眼内镜片;
可变光学插入件,所述可变光学插入件包括至少第一液晶材料层;以及
紧邻所述液晶材料层的至少第一介电材料层,
其中所述第一介电材料层被成形为横跨所述光学区具有不同厚度。
10.根据权利要求9所述的通电眼内镜片,其中:
所述第一介电材料层为具有相似的光学特性和相异的低频介电特性的至少第一材料和第二材料的复合物。
11.根据权利要求10所述的通电眼内镜片,其中:
所述可变光学插入件改变所述眼内镜片的聚焦特性。
12.根据权利要求11所述的通电眼内镜片,其中:
所述能量源对所述眼内镜片内的部件通电,并导致所述液晶材料层改变其对光的折射效应。
13.根据权利要求12所述的通电眼内镜片,其中:
至少所述第一液晶材料层介于至少两个电极层之间;以及
所述至少两个电极层与所述能量源电连通。
14.根据权利要求13所述的通电眼内镜片,其中:
至少所述第一液晶材料层具有至少第一通电取向;以及
所述至少两个电极层的通电导致所述液晶材料层从静息取向转变为至少所述第一通电取向。
15.根据权利要求1所述的通电眼科镜片装置,其中:
所述眼科镜片插入件封装层包含含有机硅的材料。
16.根据权利要求1所述的通电眼科镜片装置,其中:
所述眼科镜片插入件封装层包含依他菲康A。
17.根据权利要求1所述的通电眼科镜片装置,还包括:
处理器。
18.根据权利要求7所述的通电眼科镜片装置,还包括:
处理器。
19.根据权利要求13所述的通电眼内镜片装置,还包括:
处理器。
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