CN104582942B - 用于在眼科装置上形成印刷电池组的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了用以在三维表面上的电互连器上形成通电元件的方法和设备。在一些实施例中，本发明包括将三维表面与电互连器和通电元件一起结合到用于结合到眼科镜片中的插入物中。在一些实施例中，所形成的插入物可直接用作眼科镜片。

Description

用于在眼科装置上形成印刷电池组的方法和设备
相关申请的交叉引用
本专利申请为2013年3月13日提交的美国专利申请13/835,785的部分继续申请，所述专利申请要求2012年6月29日提交的美国临时专利申请61/665,970的权益。
技术领域
本发明涉及可用于形成装置的方法和设备，在所述装置上，可将通电元件限定在电互连件上。用以形成通电元件的方法和设备可涉及在具有三维表面的基片上发生的电互连件表面上的所述形成。所述方法和设备的使用领域可包括结合通电元件的眼科镜片。
背景技术
传统上，眼科镜片诸如接触镜片、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。接触镜片例如可提供以下一种或多种功能：视力矫正功能、美容增强作用以及治疗效果。每种功能由镜片的物理特性提供。将折射性质结合到镜片中的设计可提供视力矫正功能。结合到镜片中的颜料可提供美容增强作用。结合到镜片中的活性剂可提供治疗功能。无需使镜片进入到通电状态中即可实现这些物理特性。泪点塞传统上为无源装置。
最近，有理论表明有源部件可被结合到接触镜片中。一些部件可包括半导体器件。一些示例已显示嵌入于放置在动物眼睛上的接触镜片中的半导体装置。还描述了如何在镜片结构自身内以多种方式使有源元件被通电和启动。由镜片结构限定的空间的形貌和大小为限定各种功能创造了新型且具有挑战性的环境。在许多实施例中，重要的是提供使眼科镜片内的部件通电的可靠、紧凑并且经济有效的装置。这些通电元件可包括电池组，所述电池组还可由基于“碱性”电池(cell-based)的化学形成。
解决此类眼科背景的技术实施例可需要产生这样的解决方案，所述解决方案不仅解决眼科要求，而且涵盖将通电元件限定在位于具有三维表面的装置内或装置上的互连件上的更通用的技术空间的新型实施例。
本文还可称为“印刷电池组”的用于包括在眼科镜片中的通电元件的制造提出了多个挑战，尤其是与具有三维表面的基片有关的挑战。本公开旨在解决这些挑战。
发明内容
因此，本发明的一个方面包括用以将通电元件限定于在三维表面上形成的电互连件上的方法和设备，所述通电元件可作为插入物包括在成品眼科镜片中。还可提供一种可被通电并且结合到眼科镜片中的插入物。所述插入物可以可导致三维表面的多种方式形成，电互连件可形成于所述三维表面上。随后，通电元件可形成为与这些电互连件接触或形成于这些电互连件上。例如，可通过将包含与电池组-电池相关的化学品的沉积物施加至电互连件来形成通电元件。可通过例如印刷工艺来执行施加，在所述印刷工艺中，可使用分配针或其它施加工具来施加化学品的混合物。因此形成的新型装置是本文所公开的发明技术的重要方面。
本发明的眼科镜片可包括有源聚焦元件，诸如在例如WO 2011/143554 A1“Arcuate Liquid Meniscus Lens”和WO 2012/044589 A1“Lens with Multi-SegmentedLinear Meniscus Wall”中描述的有源聚焦元件，所述专利的内容以引用方式并入本文。此类有源聚焦元件可通过使用可存储于通电元件中的能量起作用。
通电元件构造的细节可提供装置的重要设计方面。各种沉积物的粘附性可能是具有挑战性的，尤其是在使用湿化学电解质的情况下。因此，可通过改变所用基片的表面粗糙度来增强粘附性，例如通过放电机加工(EDM)塑料上的纹理，通过包括图案化的集流体，或两者。图案可包括，例如，电极层中可增强粘附性的不同突起和间隙。不同的沉积组合物也可与用于稳健性能的构造相关。
各种沉积物层的化学组成提供另外的发明技术。各种粘结剂和填料的存在和量也可为相关的。另外，电池组电极的化学成分的独特微观特性也可为重要的。因此，本发明包括用于在位于三维表面上的互连件上形成并限定通电元件的技术框架的公开。公开由以下构成：一种具有插入物的眼科镜片，在所述插入物上，通电部件通过限定在插入物表面上的金属的、含金属的或其它导线附接或互连；和一种用于形成具有在限定于三维表面上的电互连件上的通电元件的眼科镜片的设备；以及用于形成所述眼科镜片的方法。
在本发明的一个方面，提供了一种在用于眼科镜片的三维基片上形成通电插入物的方法，所述方法包括以下步骤：
由第一绝缘材料形成尺寸适于包含在眼科镜片中的三维基片；
在所述基片上限定导电迹线；
在导电迹线的第一部分上形成通电元件，其中所述通电元件由第一阳极迹线和至少第一阴极迹线构成；
在通电元件上施加电解质；以及
封装所述通电元件和电解质。
该方法还可包括修改所述基片的第一表面的第一部分以增加所述第一部分的表面积。另选地或此外，该方法可包括修改所述基片的第一表面的第一部分以改变所述第一部分的表面化学。
基片的第一表面的修改可包括使表面粗糙以形成纹理图案。
该方法还可包括用至少第一聚对二甲苯层涂覆基片的步骤。聚对二甲苯可为聚对二甲苯-C。
三维基片形成可结合在水凝胶眼科镜片中的介质插入物的一部分。
可使用印刷技术来形成导电迹线。印刷技术可包括相对于在印刷技术中使用的沉积尖端移动基片。印刷技术可包括相对于基片移动在印刷技术中使用的沉积尖端。
该方法还可包括在阳极迹线的部分和阴极迹线的部分之间形成第一桥迹线。
可使用加法平板印刷技术(additive lithographic techniques)来形成导电迹线。平板印刷技术还可包括减法处理法(subtractive processing method)。
封装材料可为聚对二甲苯，例如聚对二甲苯-C。
导电迹线可凸穿封装材料。
在通电元件的封装发生后，可通过注入装置穿过封装材料来施加电解质。通电元件的封装可在电解质的施加之前发生，并且电解质可施加到形成到封装材料中的填充特征上。
该方法还可包括密封填充特征的步骤。
在本发明的另一方面，提供了一种包括通电插入物的眼科镜片，其中该插入物包括：
包含第一绝缘材料的三维基片；
所述基片上的导电迹线；
导电迹线的第一部分上的通电元件，其中所述通电元件由第一阳极迹线和至少第一阴极迹线构成；
通电元件上的电解质；以及
封装所述通电元件和电解质的封装剂。
包括插入物的眼科镜片可为接触镜片，优选为软性接触镜片。
插入物的基片可包括聚对二甲苯的涂层，导电迹线定位在该涂层上。聚对二甲苯可为聚对二甲苯-C。
插入物还可包括在阳极迹线的部分和阴极迹线的部分之间的第一桥迹线。
封装材料可为聚对二甲苯。聚对二甲苯可为聚对二甲苯-C。
导电迹线可凸穿封装材料。
在本发明的另一方面，眼科镜片可由插入物组成。
附图说明
下文是附图所示的本发明优选实施例的更为具体的说明，通过这些说明，本发明的上述及其他特征和优点将显而易见。
图1示出具有可在其上限定互连件的三维表面的示例性基片。
图2示出三维基片上的互连件上的通电元件的示例性横截面绘图。
图3示出通过印刷装置在三维基片上形成通电元件的示例。
图4示出示例性电池组元件构造自顶向下的绘图。
图5示出可用于形成具有增强的粘附特性的通电元件的导电迹线的另选示例性设计。
图6示出用以在三维表面上形成通电元件的示例性方法步骤。
具体实施方式
本文描述了可用于在位于具有三维形貌的表面上的电互连器上形成通电元件的方法和设备。在以下章节中将详细说明本发明的实施例。文中所述优选实施例和可供选择的实施例均为示例性实施例，并且应当理解，对于本领域技术人员而言，它的变型、修改形式以及更改形式均可为显而易见的。因此，应当了解，所述示例性实施例并非限制下面发明的范围。
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：
如本文所用的“阳极”是指电流通过其流进极化的电气装置的电极。电流的方向通常与电子流的方向相反。换句话讲，电子从阳极流进(例如)电路中。
如本文所用的“粘结剂”是指能够表现出对机械变形的弹性反应并且与其它电池组部件化学相容的聚合物。例如，它可包括电活性材料、电解质和集流体。
如本文所用的“阴极”是指电流通过其流出极化的电气装置的电极。电流的方向通常与电子流的方向相反。因此，电子流进极化的电气装置并且流出例如所连接的电路。
如本文所用的“沉积”是指包括例如涂层或膜的材料的任何施加。
如本文所用的“电极”可指能量源中的有效质量。例如，它可以包括阳极和阴极之一或二者。
如本文所用的“封装”是指围绕实体产生屏障以用于将指定的化学品包含在实体内并且降低特定物质诸如例如水进入实体的量的目的。优选地，完全围绕实体产生屏障以用于将指定的化学品包含在实体内并且预防特定物质诸如例如水进入实体的目的。
如本文所用的“封装剂”是指围绕实体以用于将指定的化学品包含在实体内并且降低特定物质诸如例如水进入实体的量的目的的任何物质、复合材料或混合物。优选地，封装剂完全围绕实体以用于将指定的化学品包含在实体内并且预防特定物质诸如例如水进入实体的目的。
如本文所用的“通电”是指能够供应电流或者能够在其内存储电能的状态。
如本文所用的“能量采集器”是指能够从环境中提取能量并将其转换成电能的装置。
如本文所用的“能量源“是指能够供应能量或将逻辑装置或电气装置置于通电状态的任何装置或层。
如本文所用的“能量”是指使物理系统做功的能力。本文所用的能量的许多用途可涉及能够在做功时执行电动作的所述能力。
如本文所用的“填料”是指不与酸性或碱性电解质反应的一种或多种电池组分隔体。通常，填料可基本上是水不溶性的并且可操作的，包括例如炭黑、煤尘和石墨、金属氧化物和氢氧化物，诸如硅、铝、钙、镁、钡、钛、铁、锌和锡的那些；金属碳酸盐，诸如钙和镁的那些；矿物质，诸如云母、蒙脱石、高岭土、绿坡缕石、滑石粉；合成和天然沸石、卜特兰水泥；沉淀的金属硅酸盐，诸如硅酸钙；中空微球体和薄片以及纤维；聚合物微球体；玻璃微球体。
如本文所用的“功能化的”是指使层或装置能够执行包括例如通电、启动或控制的功能。
如本文所用的“镜片”是指位于眼睛内或眼睛上的任何装置。所述装置可以提供光学校正，可以美容，或提供与光学质量无关的一些功能性。例如，术语镜片可指用于矫正或改进视力或提升眼部机体美观效果(例如虹膜颜色)而不会影响视力的接触镜片、眼内镜片、覆盖镜片、眼部插入物、光学插入物或其它类似的装置。另选地，镜片可指可放置在眼睛上的具有视力矫正以外的功能诸如例如监测泪液成分的装置，或施用活性剂的装置。通常，镜片为接触镜片。本发明的优选镜片可为由有机硅弹性体或水凝胶制成的软性接触镜片，所述水凝胶可包括例如有机硅水凝胶和含氟水凝胶(fluorohydrogel)。
如本文所用的“镜片形成混合物”或“反应性混合物”或“RMM”是指可固化并交联、或可交联以形成眼科镜片的单体组合物和/或预聚物材料。各种示例可包括具有一种或多种添加剂的镜片形成混合物，所述添加剂诸如UV阻滞剂、着色剂、稀释剂、光引发剂或催化剂、以及可用于眼科镜片诸如接触镜片或眼内镜片的其它添加剂。
如本文所用的“镜片形成表面”是指可用于模塑镜片的表面。任何此类表面均可具有光学性质表面光洁度，该光洁度表示其足够光滑，并且形成为使得通过与模塑表面接触的镜片形成材料的聚合而形成的镜片表面为光学上合格的。此外，镜片形成表面可具有赋予镜片表面期望的光学特性可能必需的几何形状，包括例如球面、非球面以及柱面焦度，波前像差校正、以及角膜形貌特征校正。
如本文所用的“模具”是指可用于利用未固化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，每个模具部件具有至少一个合格的镜片形成表面。
如本文所用的“光学区”是指由眼科镜片使用者透过其进行观看的眼科镜片区域。
如本文所用的“功率”是指每单位时间内所做的功或所传递的能量。
如本文所用的“可再充电”或“可再通电”是指能够被恢复至具有较高工作容量的状态。本发明范围内的许多用途可涉及在某一恢复时间段内能够恢复成具有使电流以某一速率流动的能力。
如本文所用的“再通电”或“再充电”是指恢复至具有较高工作容量的状态。本发明范围内的许多用途可涉及使装置在某一恢复时间段内恢复至使电流以某一速率流动的能力。
如本文所用的“脱离”或“从模具脱离”是指镜片与模具完全分离，或只松散地附接，从而使其可通过轻轻晃动而取出或用棉签推离。
如本文所用的“堆叠的集成部件装置”或“SIC装置”是指包装技术的产品，所述包装技术可将可包含电气和机电装置的基片的薄层通过将每个层的至少一部分堆叠在彼此上而组装成可操作的集成装置。所述层可包括各种类型、材料、形状和尺寸的元件装置。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。
如本文所用的“堆叠”是指将至少两个部件层彼此邻近放置，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它功能的沉积物均可驻留在通过所述沉积物彼此接触的两个层之间。
如本文所用的“基片插入物”是指能够支撑能量源并且可放置在眼科镜片之上或之内的可成形的或刚性的基片。基片插入物还可支撑一个或多个部件。
如本文所用的“三维表面”或“三维基片”是指已经三维成形的任何表面或基片，其中形貌特征设计用于特定目的，其与平坦表面相反。三维基片包括三维表面。三维表面为非平面，并且可例如是弯曲或锥形的，或者可具有复杂的不规则形貌特征。通常，三维表面是弯曲的。
如本文所用的“迹线”是指能够电连接电路部件的电池组部件。例如，电路迹线可在基片为印刷电路板时包含铜或金，并在柔性电路中可以为铜、金或印刷沉积物。迹线还可以由非金属材料、化学物质或其混合物构成。迹线可起到集流体的作用。
具有结合有通电装置的三维表面的装置。
涉及本文所呈现的公开的至少部分的方法和设备涉及在三维基片内或三维基片上形成通电元件，其中在三维基片的表面上具有电互连器。
参见图1，描绘了具有导电迹线的示例性三维基片100。眼科镜片可包括有源聚焦元件。此类有源聚焦装置可通过使用可存储于通电元件中的能量起作用。三维基片100上的迹线130、140、170和180还可提供用以在其上形成通电元件的基片。
在示例性眼科镜片中，三维基片可包括例如光学活性区域110。在装置具有聚焦元件的情况下，光学活性区域110可代表包括聚焦元件的插入物装置的前表面，光在其进入使用者的眼睛的途中穿过该聚焦元件。在这种布置中，可存在眼科镜片的外围区域，该外围区域可不用作光学相关路径。该外围区域可包括与活性聚焦功能相关的部件。这些部件可通过金属迹线彼此电连接。这些金属迹线还可提供导电性和另外可用的功能，包括例如支持通电元件结合到眼科镜片中。
通电元件可为电池组，包括例如固态电池组或湿电池电池组。在通电元件为电池组的情况下，至少两个导电迹线170和140可允许在电池组的阳极连接部150和阴极连接部160之间形成电势，从而为装置中的有源元件提供通电。出于示例性目的，阳极连接部150代表通电元件至所结合装置的(-)电势连接，并且阴极连接部160代表通电元件至所结合装置的(+)电势连接。
分离的迹线140和170可邻近相邻的迹线130和180定位。当在这些迹线130和180上产生电池组元件时，相邻迹线130和180可代表相反极性电极或化学类型。例如，相邻迹线130可连接至化学层，从而允许相邻迹线130起到由分离的迹线140和相邻迹线130上的部件所限定的电池组电池的阴极的作用。
两个迹线130和180可通过迹线区域120彼此连接。迹线区域120可不涂覆有活性化学层，从而允许迹线区域120起到电互连件的作用。
该示例示出了导电迹线130、140、170和180，其中两对电化电池(electricalcell)可被配置为串联连接的电池组。阳极连接部150和阴极连接部160两端的总的电性能可为两个电池组电池的组合。
继续至图2，描绘了在三维基片200的示例性迹线上的通电元件的横截面图的示例。三维基片200是沿着虚线190的图1的横截面图。因此，图1的导电迹线180和170被包括在图2中的迹线250和220的横截面视图中。
三维基片的基体材料210可具有薄涂层290。具有导电迹线250和220的三维表面然后可形成为代表性的电池组元件。例如，通过施加或涂覆沉积物层，可在导电迹线250上形成和沉积阳极层260，并且可在导电迹线220上形成和沉积阴极层230。阳极层260和阴极层230的组合可构成电池组的重要部件。
在一些示例性电池组设计中，两个元件即阳极层260和阴极层230可被布置为共面并分离的构型。另选地，桥层(本文也称为“桥”)240可连接并且至少部分地涂覆阴极层230和阳极层260。桥层240可为多孔的绝缘层，通过所述绝缘层可发生离子扩散。
在湿电池类型的电池组中，可通过将溶剂诸如水性溶液与其它化学品混合来形成用于电池组电池的电解质。可用主要封装剂270封装或密封水性或湿电解质层、即桥层240，所述封装剂270可连接并且密封至基片层、即薄涂层290和基体材料210。可包括第二封装层280，诸如聚对二甲苯-C，其中这些层即主要封装剂270和第二封装层280的组合当被部署在三维基片200表面的整个表面上时，可限定所形成的通电元件。
对于本领域的技术人员可为明显的是，通电元件的许多实施例可为实用的，并且此类装置完全在本发明技术的范围内。因此，虽然横截面三维基片200可代表碱性类型的湿电池电池组的示例性结构，但是包括例如固态电池组的其它类型的通电元件在一些其它实施例中可为适当的。
通过印刷技术形成通电元件
继续至图3，描绘了通过印刷技术形成通电元件的例证。如本文所用，短语“印刷技术”泛指沉积或将材料的沉积物留在限定位置的过程。虽然本文所包括的描述可能集中在其中将材料放置于三维表面形貌上的某些分离位置上的“加法”技术，但是本领域的技术人员可认识到，其中可随后将涂层图案化以允许在所选位置去除材料，从而得到分离位置的图案的“减法”技术也在本文技术的范围内。
在印刷技术300中，印刷装置310可与导电迹线330和340相互作用。印刷装置310可具有印刷头320，所述印刷头320可控制材料到限定的局部区域中的分布。在一些简单的示例中，印刷头320可包括可具有在150微米至300微米之间的出口尺寸的不锈钢针。能够实现印刷的一些示例性参考数字包括，例如用于阴极和阳极印刷的来自Nordson EFD的精准不锈钢尖端，更具体地，长1.4"的25号、27号、30号或32号尖端。其它示例可包括SmoothFlowTM渐缩尖端或EFD UltimusTM型号7017041。
印刷装置310可包括并且装载有多种活性和支持性材料的混合物，以产生通电元件的各种部件。这些材料的组合可包含微观粉末形式的活性电池阳极或阴极材料。可以分类方式处理各种化合物以产生可具有较小的受控尺寸分布的粉末成分的混合物。例如，一种阳极混合物可包含锌粉制剂，该制剂仅包含小得足以穿过25微米筛的粉末组分。通过利用各种技术包括例如筛分法限制组分的尺寸，可使印刷头的孔的尺寸非常小(例如，200微米或150微米)。
表1包括用于可印刷的阳极制剂的组分的混合物的示例。表2提供用于可印刷的阴极制剂的示例性混合物。表3包括用于可印刷的桥元件制剂的示例性混合物。除了活性组分之外，这些表中的混合物还可包括多种溶剂、填料、粘结剂、以及其它类型的附加组分。对于本领域的普通技术人员，可为明显的是，对材料的组成、成分、量、材料组分的性质的许多修改、以及其它改变可为适当的并且完全在本公开的范围内。
表1a：示例性阳极混合物
表1b：示例性阳极混合物
表2a：示例性阴极混合物
表2b：示例性阴极混合物
表3a：示例性粘结剂“桥”分隔体
表3b：示例性粘结剂“桥”分隔体
当印刷装置310装载有材料时，通过印刷装置310的控制机构，可相对于基片移动该印刷装置310的印刷头320或者可相对于印刷头320移动基片，以将印刷头定位于所限定的导电迹线330上方的三维位置中。例如，印刷装置310可使用nScrypt装置3Dn-TABLETOpTM。当相对于印刷头320在正确的三维路径上移动基片时，印刷头320可被配置为从印刷机中分配一些化学混合物。
随着印刷过程的发生，一个线或者多个线或点的组合可在作为集流体的导电迹线330上形成为适当的印刷特征350。随着该过程的发生，可在三维基片上印刷不同的化学混合物的不同图案。取决于印刷特征350和实施例的目的，印刷可发生在具有集流体的区域的上方和不具有迹线的区域的上方。
继续至图4，示出了位于包含导电迹线的三维表面上的印刷的通电元件的示例400，其中电极层被示出为小于它们相应的导电迹线。另选地，印刷层可完全覆盖或甚至在一定程度上超出迹线。在一些示例中，印刷特征可位于迹线上。例如，阳极特征410可印刷在导电迹线440上，并且阴极特征420可印刷在导电迹线450上。在中心位于其中不存在导电迹线的三维表面的一部分上方的区域中可包括另一个印刷特征430。例如，另一个印刷特征430可为阳极特征410和阴极特征420之间的桥层。
本文所述的印刷装置和通电元件仅出于示例性目的示出，并且本领域的普通技术人员将认识到，所讨论的那些之外的装置和元件也可包括在本公开的范围内。例如，在一些另选的替代方案中，可以将阳极层沉积在整个三维表面上。减法处理方法诸如例如平版印刷工艺和减法蚀刻处理可用于去除必要之处之外的沉积物。印刷装置可包括减法技术和加法技术的组合，诸如例如，其中阳极层和阴极层作为层沉积并且减法地去除，同时例如可通过印刷工艺形成桥部件。
示例性通电元件的迹线设计的多个方面
湿电池碱性电池组代表可用于本文发明技术的通电元件的复杂示例。在这种类型的电池组的成分中，电解质制剂可具有碱性(与酸性相对)特性。各种成分彼此之间的粘附性可为重要要求。此外，在碱性水性溶液的存在下，一些沉积物组合可具有比其它组合更好的粘附性，并且一些迹线设计可允许比其它设计更好的粘附性。
例如，三维基片的初始表面可涂覆有可改变其表面特性的材料的沉积物。例如，三维基片可为表面，所述表面实质上可为疏水性的。具有聚对二甲苯沉积物的这种三维基片的涂层可在基片和聚对二甲苯沉积物之间提供附着特性，并且然后还可具有改变的表面特性。
在特性也为疏水性的迹线可形成于聚对二甲苯沉积物上的情况下，水性沉积物可受到任何界面的排斥。具有这种疏水性的迹线制剂的示例可为由银浸渍的糊剂例如导电环氧树脂形成的迹线。这些迹线可包含显著量的片状银粉，所述片状银粉可具有相对较低的电阻并且由于迹线的疏水性，片状银粉可形成可帮助对下面的聚对二甲苯沉积物提供足够的附着性的迹线。对于本领域的技术人员，显然，也可使用先前部分所讨论的印刷装置形成这些银浸渍的糊剂的迹线。迹线的设计可具有可增强粘附性的物理特性，这可通过允许另外的表面积或通过产生可捕集形成于其上的沉积迹线的特征来实现。
继续至图5，描绘了三维基片510上的金属迹线520、540和550的示例性设计500。金属迹线520、540和550可形成为包括不具有金属的区域，例如圆形空间530。可通过加法方法来实现这些不具有金属的这些空间530，其中在迹线520、540和550的形成过程中，可将圆形空间530筛选出来。另选地，通过减法工艺，可在施加迹线520、540和550之后形成空间530，其中减法去除步骤诸如去除蚀刻可产生空间530。
不具有金属的空间530的边缘可以不是竖直的并且可例如为底切或相反的(retrograde)。各向同性蚀刻化学，尤其是在金属迹线由不同冶金的堆叠形成的情况下，可产生在边缘轮廓上突起的凸缘。在通过印刷装置施加后续迹线材料的情况下，可使后续层材料在凸缘下流动，并且可产生更好的附着装置。对于本领域的技术人员将显而易见的是，突起和凹陷的许多不同设计对于改善粘附特性可为实用的并且完全在本文的发明技术的范围内。
在三维表面上形成通电元件的方法
继续至图6，示例性流程图600示出了在三维基片上形成通电元件的方法。仅出于示例性目的提供步骤的顺序，并且其它顺序仍在本文所述的公开的范围内。在610处，可发生三维基片的形成。在610处形成的三维基片可为在后续步骤中产生和添加的通电元件的基础。
在620处，三维基片的表面可任选地为粗糙的，例如以增加表面的粘合特性。用以使表面粗糙的示例性方法可包括例如物理研磨表面的技术。其它方法可包括气相或液相蚀刻处理。由于表面化学的改变或物理表面积的增加中任一者或两者，粗糙化表面可具有期望的粘附特性。此步骤可与610处的形成结合，在610处，在使用注射模塑或浇铸模塑形成基片的情况下，通过提供粗糙化模具(mold tooling)，可使表面在基片模塑过程中粗糙化。在630处，沉积物可任选地沉积在基片的表面上。
在640处，可将导电迹线放置于三维表面上。可使用许多方法来限定导电迹线，包括例如金属导电迹线的阴影掩膜沉积、金属沉积物的照相平版印刷减法蚀刻、或用于减法蚀刻处理的直接烧灼装置(direct ablative means)。可存在通过由粘合剂和金属薄片混合物形成的导电糊剂的印刷来沉积导电迹线的方法。例如，使用nScryptTM印刷单元和工程化的流体分配或EFD类型尖端，可在640处施加基于银的糊剂诸如例如Du Pont 5025银导体来限定导电迹线。
在将导电迹线放置于基片表面上后，现在可在导电迹线上形成通电元件。在650处，可在已形成的导电迹线中的一个附近、其上或部分在其上放置阳极迹线。在650处，可使用与640处所使用的相同的示例性或相似的印刷单元来施加基于锌的制剂以限定阳极迹线。表1a和表1b还提供了可适用于在650处形成阳极的制剂的示例。
在660处，可在已形成的导电迹线中的一个附近、其上或部分在其上放置阴极迹线。表2a和表2b提供了可适用于在660处形成阴极的制剂的示例。在670处，可在导电迹线中的一个或已形成的阳极迹线和阴极迹线之一或二者附近、其上、或部分在其上放置桥迹线。表3a和表3b提供了可适用于在670处形成桥的制剂的示例。
在650-670处形成阳极迹线、阴极迹线和桥的方法可包括例如加法技术诸如掩膜或镀覆技术、减法处理和印刷技术。本文所述的印刷装置和通电元件仅出于示例性目的示出，并且本领域的普通技术人员将认识到，所讨论的那些之外的装置和元件也可包括在本发明的范围内。例如，可以将阳极层沉积在整个三维表面上。另选地，减法处理方法，例如平版印刷工艺和减法蚀刻处理可用于去除期望之处之外的沉积物。印刷装置可包括减法技术和加法技术的组合，诸如例如，其中阳极层和阴极层作为层沉积并且减法地去除，同时例如可通过印刷工艺形成桥部件。
用以添加阳极迹线、阴极迹线和桥的步骤的顺序可取决于具体实施例。例如，可首先将桥层沉积在金属迹线之间或部分地沉积在金属迹线上，以提供更好的粘附性并且将阳极与阴极分离，尤其是在所使用的可印刷组合物易于铺展的情况下。本领域的普通技术人员将认识到所讨论的那些之外的制剂和阳极化学也可包括在本公开的范围内。
在680处，可施加通常可为液体、凝胶状或者在一些情况中为聚合物形式的电解质。在690处，可需要将形成的通电元件和导电迹线密封成与其它部件分离的元件。根据电解质组合物的性质，可颠倒步骤的顺序。封装材料可形成并密封在通电元件的周围，其中导电迹线突穿封装材料。在首先执行封装处理的情况下，可穿过封装材料或穿过形成为封装材料的限定填充特征来注入液体电解质。在填充液体电解质后，还可密封封装材料中通过其发生填充的区域。对于本领域的普通技术人员可显而易见的是，所描述的那些之外的封装工艺和电解质施加可为实用的并且被认为完全在本文技术的范围内。
具有在三维表面上的通电元件的眼科镜片
在先前的讨论中，已描述了本发明技术的许多方面。考虑具有在三维表面上的通电元件的眼科镜片的示例可为例示性的。对于该示例，可考虑特定类型的眼科镜片，其中接触镜片由围绕通电的介质插入物的浇铸模塑的水凝胶“皮肤”组装而成，并且其中插入物包含电子器件、电源、以及能够基于控制信号改变接触镜片装置的聚焦特性的元件。介质插入物可由半刚性聚合物材料形成，该介质插入物可以两个半部形成。插入物的上半部可包含前表面，其中前部表示为插入物的离使用者的眼睛表面更远的部分。
介质插入物的该半部可具有附着到其表面的电子电路。提供用以将装置彼此互连的低电阻路径的电互连器可沉积在介质插入物的前部和所附着的电子电路之间。介质插入物的前半部可形成为例如如图1所示的可变的三维表面。
为了使电互连器至该介质插入物半部的粘附性最佳，介质插入物的三维表面可涂覆有薄的聚对二甲苯-c沉积物层。对于本领域的普通技术人员，聚对二甲苯的其它类型和变体可为实用的并且被认为在本文所述的发明的范围内。随后，电互连器可沉积到该可变三维表面的内部上的该聚对二甲苯层上。在该示例中，通过金属沉积物的溅射沉积或沉积物的叠堆，将电互连器首先沉积通过阴影掩膜并且以特定位置沉积到聚对二甲苯层上。阴影掩膜工艺可限定导电迹线，所述导电迹线具有以大体圆形图案缺失的区域，尤其是在其中制作电池组迹线的区域中。
随后，可将其中可已添加片状银粉的包含粘结剂和溶剂的糊剂在沉积在三维基片上的电互连器上印刷成特征。可通过印刷设备施加具有片状银粉的糊剂以覆盖其中可形成电池组的区域中的电互连器。可使用被配置用于具有约200-400微米宽度的迹线的印刷头来印刷这些基于粘合剂的银电层。可选择该宽度以确保下面的导电迹线可被粘合剂制剂充分覆盖。
涂覆有导电迹线的电互连器的一部分可位于介质插入物前表面的外围区域上，并且可印刷沉积物或沉积物层以在该外围区域上形成碱性电池的一部分。有待印刷的第一沉积物可为与电互连器迹线中的一个重叠的阳极迹线。可使用被配置用于迹线的印刷头，使用表1中的制剂来印刷阳极迹线。阳极迹线可被印刷成位于与图1中的迹线140和180重叠的位置中。
在下一个工序中，可形成电池组的阴极部分。可使用被配置用于迹线的印刷头，使用表2中的制剂来印刷此阴极迹线。阴极迹线可被印刷成位于与图1中的迹线130和170重叠的位置中。在这些构型中，两个电池组电池可以平行构型定位，以产生标称初始电池组电势负载。
在680处，可印刷此侧向部署的电池组电池的桥部分。这就是液体电解质可被吸入阴极、桥和阳极的多孔并且任选地可胶凝的结构中之处。可例如使用被配置用于表3中的制剂的印刷头来印刷桥迹线。桥迹线可被印刷成与以下各项重叠：阳极迹线和阴极迹线中的每一个，以及在阳极迹线和阴极迹线彼此相邻处的位置中的阴极迹线和阳极迹线之间的区域。
在690处，可通过以粘接方式密封或热焊接就位的聚合物材料的薄层来封装围绕电池组迹线的区域。此薄层用以包含将位于阳极、阴极和桥区域周围的电池组电解质。当将介质插入物的第二半部密封至第一半部时，可形成包括电池组的介质插入物。第二密封可限定并且另外提供用于约束电池组化学的第二密封层。
可将液体或胶凝电解质制剂添加至密封的电池组元件。为了执行此填充步骤，一组针可穿透薄聚合物层。例如，针之一可用以将电解质填充到电池组区域中，并且另一个针可允许电池组区域中等效体积的环境气体在填充期间逸出。可用胶凝液体电解质将电池组区域填充至其容积的约95％。在填充针回缩时，可通过利用一组用以分配粘合剂的并置针将粘合密封剂施加到穿透区域中和穿透区域上来密封穿透位置。另外，在封装迹线和电解质后，还可使用第二封装剂，例如诸如聚对二甲苯。
用以控制具有有源聚焦改变元件的接触镜片的所有各种功能的集成电路可附接到图1中的电互连件、即阳极连接部150和阴极连接部160。电路可包括触发机构，该触发机构是直到触发事件发生才将内部电路与电池组连接，从而使得电池组的消耗最小甚至没有，直到需要。可将控制有源聚焦调节的元件添加到介质插入物的半部并且可将其连接至电互连器。该控制有源聚焦调节的元件所附接的电互连器通常可连接至集成电路的输出连接点。
在完成这些连接后，可通过至连接至有源聚焦调节元件的电互连器的电连接信号来测试眼科元件。接着，可将介质插入物的第二半部密封至第一半部，从而形成自供电的完全形成的介质插入物。在插入物在眼科镜片内部形成后，可产生具有通电功能以调节接触镜片的聚焦特性的可佩戴接触镜片。
三维表面可为弯曲的。三维表面的曲率可对应于旨在将插入物用于其中的眼科镜片的曲率。眼科镜片可具有许多设计特征并且每个设计特征的曲率可为不同的。可通过若干参数来描述软性水凝胶接触镜片，诸如“等效基弧半径(equivalent base curveradius)”。接触镜片通常可具有约8.0mm的基弧。三维基片的曲率半径可为约5mm至约5000mm、约6mm至约1000mm、约7mm至约500mm或约8mm至约200mm。三维基片可包括多个弯曲部分，可在它们每个上印刷以形成眼科电池组。
三维基片优选为可润湿的基片。具有可润湿的基片有助于所印刷的电池组部件(即，导电迹线和通电元件)的形成和定位。基片可经受表面处理或一个或多个涂层的施加，以便增加基片表面可润湿性。基片通常为聚合物，例如环状烯烃聚合物(诸如Topas所生产的)或聚(4-甲基-戊-1-烯)聚合物(诸如由Mitsui Chemicals生产的聚甲基戊烯)。优选地，基片为涂覆有聚对二甲苯-C的Topas环状烯烃聚合物。
导电迹线或“集流体”应优选地为电路中电子的流动提供最小阻力。导电迹线应与所印刷的电池组化学电化学相容并且对基片具有足够的粘附性。选择用于导电迹线的材料应与阳极材料和阴极材料相容并且附着至阳极材料和阴极材料。优选的导电迹线材料包括导电环氧树脂，诸如包含银颗粒的环氧树脂。
阳极可由可印刷的阳极组合物形成。优选地，阳极组合物包含锌作为电活性组分。包含高纯度锌和腐蚀减小添加剂诸如铋和铟的锌合金是电池组工业中已知的。然而这些标准粉末的粒度太大而不能如本发明中通电元件的阳极部分的印刷所要求的通过诸如在200微米的区域中的小孔喷嘴进行分配。此外，这样产生的锌合金粉末的长宽比是细长的，并且这种细长的颗粒形态导致了更高的孔隙率和更好的颗粒与颗粒的接触。因此，阳极组合物优选地包含所具有的平均粒度低于标准粉末的平均粒度的粉末。由于在眼科应用中可能存在问题的锌污染的风险，优选地避免用于减小粒度的传统方法诸如铣削。可通过收集穿过具有25微米目开口的筛的粒度分布来获得合适的粒度。但是，粒度不应过小，因为可能会增加锌的副反应(例如将水还原为氢)，这可促成更高的自放电几率和过早的装置失效。
优选地，阳极组合物的流变特性使得金属颗粒诸如锌在处理的过程中(即，经若干小时的时间)不从溶液中沉淀出来。沉淀可导致所分配的阳极的不均匀和/或分配孔口的堵塞。可通过在阳极组合物中使用粘结剂聚合物的聚合物溶液来实现沉淀程度的减小。然而，仅使用粘性聚合物溶液可能不足以控制沉淀。石墨与粘结剂聚合物溶液的结合使用可实现在处理的时间尺度上抗沉淀的有利地均匀分散。
在阳极组合物中包含导电添加剂诸如石墨还可在改善阳极组合物的导电性上具有优点。在不包含导电石墨添加剂的情况下，已观察到实现了较低的锌的利用率百分比，这可归因于从锌的内部颗粒网络脱离的锌颗粒。
当环境湿度低时，水性阳极组合物的挥发性可存在问题。因此，较低挥发性的共溶剂诸如丙二醇或双丙二醇二甲基醚优选地被包含在阳极组合物中。另选地或此外，在阳极组合物的印刷期间，将周围环境加湿可减少这种问题。
阴极可由可印刷的阴极组合物形成。阴极组合物中的电活性组分优选地为电解二氧化锰(EMD)，其为电池组工业中众所周知的。如同阳极电活性颗粒，阴极粒度分布优选地使得其可被制成能够通过用于印刷的小孔分配的组合物。可在制备时研磨或分离EMD，以产生具有期望粒度，优选地具有约10微米的平均值的细小EMD。如果不引起与分配有关的问题，可包括较大粒度(最高至约50微米)的体积级分。
在EMD用作阴极组合物中的电活性物质的情况下，鉴于EMD为氧化剂，优选地选择与EMD形成接触的组分，以使该组分为相对非反应性的。这可限制可用于阴极可印刷的组合物或可靠近阴极的其它组合物诸如电解质和桥材料的粘结剂聚合物、溶剂和添加剂的选择。当有机材料与EMD反应时，可产生挥发性副产物。此外，可减少EMD的使用，并且完成的电池的所得开路电压可低于所期望的(例如，1.35V而不是1.45V)。
桥可充当分隔体。优选地，桥为阳极和阴极之间的物理分隔体，并且以此方式帮助预防短路。如果未能准确印刷阳极和/或阴极，那么在印刷期间可能形成短路。这可最经常发生在阳极或阴极迹线的开始或终止处，在这些地方，材料具有形成斑点的趋势。
另选地或此外，桥可充当电解质导向器。可将液体电解质施加至桥，在该桥上，电解质被快速吸收并且通过桥、阳极和阴极分布。鉴于聚对二甲苯-C表面可为不可被液体电解质润湿的，在阳极和阴极之间的具有聚对二甲苯-C表面涂层的桥的多孔结构导致电解质的易于润湿和分布。
多种电解质例如液体电解质和凝胶电解质可用于本发明。示例性液体电解质为KOH。优选地，液体电解质具有允许其易于渗透阳极、阴极和桥(在存在的情况下)的孔的低粘度。优选地，应存在阳极、阴极和桥的完全渗透，以便实现活性组分的有效利用。可施加液体电解质使得其“刚好饱和”，这是指在阳极、阴极和桥上或它们周围观察到最少量的本体液体(bulk liquid)。优选地，液体电解质为30-40％ KOH，所述30-40％ KOH由于其导电性和电化学活性而为优选的。示例性凝胶电解质为胶凝的30-40％KOH电解质。凝胶电解质可与液体电解质结合使用。例如，可在沉积液体电解质后，将胶凝电解质印刷在阳极、桥和阴极的顶部上。在施加液体主要密封剂期间，凝胶抗破碎。合适的胶凝剂为Carbopol 971。
液体和凝胶电解质均可用添加剂诸如氧化锌和表面活性剂改性以用于改善的性能。优选地，电解质可为氧化锌饱和或几乎饱和的，以减慢锌与水的副反应，该反应导致了氢的放出。表面活性剂帮助电解质的润湿和摄取。
封装剂优选地为与阳极、阴极和电解质组分具有低反应性的材料。优选地，封装材料良好地附着至基片或基片涂层(在存在的情况下)。通常，封装剂为在固化之前可流过部件的惰性聚合物。优选地，可将具有足够的疏水性和年度的双组分环氧树脂(two-partepoxies)作为封装剂直接施加到激活的电池组。在材料具有低粘度的情况下，封装材料可与电解质混合，这抑制了和/或限制了固化。优选地，使用对聚苯二甲苯具有良好粘附性的封装剂。合适的环氧树脂的示例是Epoxy Technologies 353-ND。
在聚对苯二甲本构成或涂覆基片的情况下，附加的聚对二甲苯可以使得其将边缘重叠到先前涂覆的聚对二甲苯上的方式作为第二封装剂涂覆在上述主要封装剂的顶部上。聚对二甲苯为共形的、为良好的防潮层，并且为生物相容性的。优选的聚对二甲苯为聚对二甲苯-C。
由于插入物基片的尺寸和形状，眼科电池组的形成的特别困难的。具体地，用于眼科镜片插入物的基片非常薄，通常为约200微米，并且可用于印刷的宽度通常小于约1mm。此外，通常为弯曲的基片的不规则形貌特征进一步使印刷复杂化。由于眼科印刷电池组的不规则几何形状的要求，优选地需要专用硬件来准确地印刷期望的特征。印刷硬件优选以伺服驱动的X-Y平台、伺服驱动的Z轴为特征。还可存在用于三维基片的旋转平台。分配器孔在三维基片上制作的路径可使用G-代码或其它编程语言编程。可将复杂的3D路径脚本化并执行。
各种分配尖端适用于分配各种可印刷的电池组组合物。对于低至中等粘度的材料(诸如用于迹线、封装剂和凝胶电解质的材料)，可使用直壁不锈针尖端诸如EFD精准尖端。对于阳极、桥、阴极组合物材料，优选的是特征为刚好在孔前形成短的直壁区段的锥形轮廓的机加工的不锈钢分配喷嘴。
可使用以伺服驱动的活塞阀为特征的气动式泵来印刷组分。在一些情况下，螺旋输送机驱动的泵可赋予特征增强的分辨率和/或稠度，尤其对于高粘度材料诸如阳极和/或阴极组合物。
可以串联布置方式将两个或更多个电池彼此靠近地印刷，以产生电池组。在这种情况下，应当特别注意分离相邻电池之间的电解质。惰性材料诸如环氧树脂可作为电解质屏障被分配在相邻电池之间，得到分离的互连的电池。
已描述了具体示例来说明与可用于在三维表面上的电互连器上形成通电元件的形成物、形成方法和形成设备相关的发明技术的方面。这些示例用于所述说明，并且不旨在以任何方式限制范围。因此，说明书旨在涵盖对于本领域技术人员显而易见的所有实施例。
本发明的各种方面和实例的不完全列表以以下编号的条款列出：
条款1：一种在用于眼科镜片的三维基片上形成通电插入物的方法，所述方法包括以下步骤：
由第一绝缘材料形成尺寸适于包含在眼科镜片中的三维基片；
在所述基片基体上限定导电迹线；
在导电迹线的第一部分上形成通电元件，其中所述通电元件由第一阳极迹线和至少第一阴极迹线构成；
在通电元件上施加电解质；以及
封装所述通电元件和电解质。
条款2：根据条款1所述的方法，还包括：
修改所述基片基体的第一表面的第一部分以增加所述第一部分的表面积。
条款3：根据条款1所述的方法，还包括：
i.修改所述基片基体的第一表面的第一部分以改变所述第一部分的表面化学。
条款4：根据条款2所述的方法，其中基片基体的第一表面的修改包括使表面粗糙以形成纹理图案。
条款5：根据条款1所述的方法，还包括以下步骤：
i.用至少第一聚对二甲苯层涂覆基片基体。
条款6：根据条款5所述的方法，其中聚对二甲苯为聚对二甲苯-C。
条款7：根据条款1所述的方法，其中三维基片形成可结合在水凝胶眼科镜片中的介质插入物的一部分。
条款8：根据条款1所述的方法，其中使用印刷技术来形成导电迹线。
条款9：根据条款8所述的方法，其中印刷技术包括相对于印刷技术中使用的沉积尖端移动基片基体。
条款10：根据条款8所述的方法，其中印刷技术包括相对于基片基体移动印刷技术中使用的沉积尖端。
条款11：根据条款1所述的方法，还包括：
a.在阳极迹线的部分和阴极迹线的部分之间形成第一桥迹线。
条款12：根据条款1所述的方法，其中使用加法平板印刷技术来形成导电迹线。
条款13：根据条款12所述的方法，其中平板印刷技术还包括减法处理方法。
条款14：根据条款1所述的方法，其中封装材料为聚对二甲苯。
条款15：根据条款14所述的方法，其中封装材料为聚对二甲苯-C。
条款16：根据条款1所述的方法，其中导电迹线凸穿封装材料。
条款17：根据条款1所述的方法，其中在通电元件的封装发生后，通过注入装置穿过封装材料来施加电解质。
条款18：根据条款1所述的方法，其中通电元件的封装发生在电解质的施加之前，并且其中电解质被施加到形成到封装材料中的填充特征上。
条款19：根据条款18所述的方法，还包括以下步骤：
i.密封填充特征。

Claims (27)

1.一种在用于眼科镜片的三维基片上形成通电插入物的方法，所述方法包括以下步骤：
由第一绝缘材料形成尺寸适于包含在眼科镜片中的三维基片；
在所述基片上限定导电迹线；
在所述导电迹线的第一部分上形成通电元件，其中所述通电元件由第一导电迹线上形成的第一阳极迹线和至少第二导电迹线上形成的第一阴极迹线构成，并且所述第一阳极迹线和所述第一阴极迹线被布置为三维共面并分离的构型，所述第一阳极迹线和所述第一阴极迹线围绕在所述基片的外围区域；
在通电元件上施加电解质；以及
封装所述通电元件和电解质。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
修改所述基片的第一表面的第一部分以增加所述第一部分的表面积。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：
修改所述基片的第一表面的第一部分以改变所述第一部分的表面化学性质。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述基片的所述第一表面的所述修改包括使所述第一表面粗糙以形成纹理图案。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
在在所述基片上限定所述导电迹线的所述步骤之前，用至少第一聚对二甲苯层涂覆所述基片的至少一部分，使得所述导电迹线在所述第一聚对二甲苯层上形成。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述聚对二甲苯为聚对二甲苯-C。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述三维基片形成可结合在水凝胶眼科镜片中的介质插入物的一部分。
8.根据权利要求1所述的方法，其中使用印刷技术来形成所述导电迹线。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述印刷技术包括相对于所述印刷技术中使用的沉积尖端移动所述基片。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述印刷技术包括相对于所述基片移动所述印刷技术中使用的沉积尖端。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在所述第一阳极迹线的部分和所述第一阴极迹线的部分之间形成第一桥迹线。
12.根据权利要求1所述的方法，其中使用加法平板印刷技术来形成所述导电迹线。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述加法平板印刷技术还包括减法处理方法。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述封装所用的材料为聚对二甲苯。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述封装所用的材料为聚对二甲苯-C。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述导电迹线凸穿所述封装所用的材料。
17.根据权利要求1所述的方法，其中在所述通电元件的所述封装发生后，通过注入装置穿过所述封装所用的材料来施加所述电解质。
18.根据权利要求1所述的方法，其中所述通电元件的所述封装发生在所述电解质的所述施加之前，并且其中所述电解质被施加到形成到所述封装所用的材料中的填充特征上。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括以下步骤：
密封所述填充特征。
20.一种包括通电插入物的眼科镜片，其中所述插入物包括：
包含第一绝缘材料的三维基片；
所述基片上的导电迹线；
所述导电迹线的第一部分上的通电元件，其中所述通电元件由第一导电迹线上形成的第一阳极迹线和至少第二导电迹线上形成的第一阴极迹线构成，并且所述第一阳极迹线和所述第一阴极迹线被布置为三维共面并分离的构型，所述第一阳极迹线和所述第一阴极迹线围绕在所述基片的外围区域；
所述通电元件上的电解质；以及
封装所述通电元件和电解质的封装剂。
21.根据权利要求20所述的眼科镜片，其中所述基片包括聚对二甲苯的涂层，所述导电迹线定位于所述聚对二甲苯的涂层上。
22.根据权利要求21所述的眼科镜片，其中所述聚对二甲苯为聚对二甲苯-C。
23.根据权利要求20所述的眼科镜片，其中所述插入物还包括在所述第一阳极迹线的部分和所述第一阴极迹线的部分之间的第一桥迹线。
24.根据权利要求20所述的眼科镜片，其中所述封装所用的材料为聚对二甲苯。
25.根据权利要求24所述的眼科镜片，其中所述聚对二甲苯为聚对二甲苯-C。
26.根据权利要求20所述的眼科镜片，其中所述导电迹线凸穿所述封装所用的材料。
27.根据权利要求20所述的眼科镜片，其中所述镜片为接触镜片。
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Families Citing this family (62)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9475709B2 (en) 2010-08-25 2016-10-25 Lockheed Martin Corporation Perforated graphene deionization or desalination
US10451897B2 (en) 2011-03-18 2019-10-22 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Components with multiple energization elements for biomedical devices
US8857983B2 (en) 2012-01-26 2014-10-14 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Ophthalmic lens assembly having an integrated antenna structure
US9744617B2 (en) 2014-01-31 2017-08-29 Lockheed Martin Corporation Methods for perforating multi-layer graphene through ion bombardment
US10017852B2 (en) 2016-04-14 2018-07-10 Lockheed Martin Corporation Method for treating graphene sheets for large-scale transfer using free-float method
US10653824B2 (en) 2012-05-25 2020-05-19 Lockheed Martin Corporation Two-dimensional materials and uses thereof
US9610546B2 (en) 2014-03-12 2017-04-04 Lockheed Martin Corporation Separation membranes formed from perforated graphene and methods for use thereof
US9834809B2 (en) 2014-02-28 2017-12-05 Lockheed Martin Corporation Syringe for obtaining nano-sized materials for selective assays and related methods of use
US10376845B2 (en) 2016-04-14 2019-08-13 Lockheed Martin Corporation Membranes with tunable selectivity
US10203295B2 (en) 2016-04-14 2019-02-12 Lockheed Martin Corporation Methods for in situ monitoring and control of defect formation or healing
US9844757B2 (en) 2014-03-12 2017-12-19 Lockheed Martin Corporation Separation membranes formed from perforated graphene and methods for use thereof
US9548511B2 (en) 2012-07-18 2017-01-17 Nthdegree Technologies Worldwide Inc. Diatomaceous energy storage devices
US10396365B2 (en) 2012-07-18 2019-08-27 Printed Energy Pty Ltd Diatomaceous energy storage devices
CN104584160B (zh) 2012-07-18 2018-03-23 印制能源技术有限公司 能量储存装置与用于印刷薄膜的墨水
US9520598B2 (en) * 2012-10-10 2016-12-13 Nthdegree Technologies Worldwide Inc. Printed energy storage device
US9397341B2 (en) 2012-10-10 2016-07-19 Nthdegree Technologies Worldwide Inc. Printed energy storage device
WO2014164621A1 (en) 2013-03-12 2014-10-09 Lockheed Martin Corporation Method for forming filter with uniform aperture size
US20140268028A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Silicone-containing contact lens having clay treatment applied thereto
US9572918B2 (en) 2013-06-21 2017-02-21 Lockheed Martin Corporation Graphene-based filter for isolating a substance from blood
US9786926B2 (en) 2013-07-17 2017-10-10 Printed Energy Pty Ltd Printed silver oxide batteries
US20150029424A1 (en) * 2013-07-25 2015-01-29 International Business Machines Corporation Variable focal length lens
US9455423B2 (en) * 2014-01-24 2016-09-27 Verily Life Sciences Llc Battery
AU2015210785A1 (en) 2014-01-31 2016-09-08 Lockheed Martin Corporation Perforating two-dimensional materials using broad ion field
CA2938305A1 (en) 2014-01-31 2015-08-06 Lockheed Martin Corporation Processes for forming composite structures with a two-dimensional material using a porous, non-sacrificial supporting layer
US9806299B2 (en) 2014-04-08 2017-10-31 International Business Machines Corporation Cathode for thin film microbattery
JP6470304B2 (ja) * 2014-04-08 2019-02-13 ノバルティス アーゲー 酸素発生素子を内蔵する眼用レンズ
US9508566B2 (en) 2014-08-15 2016-11-29 International Business Machines Corporation Wafer level overmold for three dimensional surfaces
US10105082B2 (en) 2014-08-15 2018-10-23 International Business Machines Corporation Metal-oxide-semiconductor capacitor based sensor
US10361404B2 (en) 2014-08-21 2019-07-23 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Anodes for use in biocompatible energization elements
US9577259B2 (en) * 2014-08-21 2017-02-21 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Cathode mixture for use in a biocompatible battery
US9793536B2 (en) * 2014-08-21 2017-10-17 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Pellet form cathode for use in a biocompatible battery
US10627651B2 (en) 2014-08-21 2020-04-21 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Methods and apparatus to form biocompatible energization primary elements for biomedical devices with electroless sealing layers
US10361405B2 (en) 2014-08-21 2019-07-23 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Biomedical energization elements with polymer electrolytes
US10381687B2 (en) * 2014-08-21 2019-08-13 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Methods of forming biocompatible rechargable energization elements for biomedical devices
US9383593B2 (en) * 2014-08-21 2016-07-05 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Methods to form biocompatible energization elements for biomedical devices comprising laminates and placed separators
US9941547B2 (en) 2014-08-21 2018-04-10 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Biomedical energization elements with polymer electrolytes and cavity structures
US9599842B2 (en) 2014-08-21 2017-03-21 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Device and methods for sealing and encapsulation for biocompatible energization elements
US20160056508A1 (en) * 2014-08-21 2016-02-25 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Electrolyte formulations for use in biocompatible energization elements
US9923177B2 (en) * 2014-08-21 2018-03-20 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Biocompatibility of biomedical energization elements
US9715130B2 (en) * 2014-08-21 2017-07-25 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Methods and apparatus to form separators for biocompatible energization elements for biomedical devices
US9899700B2 (en) * 2014-08-21 2018-02-20 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Methods to form biocompatible energization elements for biomedical devices comprising laminates and deposited separators
CN107073408A (zh) 2014-09-02 2017-08-18 洛克希德马丁公司 基于二维膜材料的血液透析膜和血液过滤膜及其应用方法
US10732435B2 (en) * 2015-03-03 2020-08-04 Verily Life Sciences Llc Smart contact device
US9937471B1 (en) 2015-03-20 2018-04-10 X Development Llc Recycle loop for reduced scaling in bipolar membrane electrodialysis
US9914644B1 (en) 2015-06-11 2018-03-13 X Development Llc Energy efficient method for stripping CO2 from seawater
WO2017023376A1 (en) 2015-08-05 2017-02-09 Lockheed Martin Corporation Perforatable sheets of graphene-based material
MX2018001559A (es) 2015-08-06 2018-09-27 Lockheed Corp Modificacion de nanoparticula y perforacion de grafeno.
IL248861A0 (en) * 2015-11-24 2017-03-30 Johnson & Johnson Vision Care Biomedical energy components with polymer electrolytes
US10345620B2 (en) 2016-02-18 2019-07-09 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Methods and apparatus to form biocompatible energization elements incorporating fuel cells for biomedical devices
WO2017180134A1 (en) 2016-04-14 2017-10-19 Lockheed Martin Corporation Methods for in vivo and in vitro use of graphene and other two-dimensional materials
WO2017180141A1 (en) 2016-04-14 2017-10-19 Lockheed Martin Corporation Selective interfacial mitigation of graphene defects
JP2019517909A (ja) 2016-04-14 2019-06-27 ロッキード・マーチン・コーポレーション 流路を有する二次元膜構造体
US9915136B2 (en) 2016-05-26 2018-03-13 X Development Llc Hydrocarbon extraction through carbon dioxide production and injection into a hydrocarbon well
US9862643B2 (en) 2016-05-26 2018-01-09 X Development Llc Building materials from an aqueous solution
US9914683B2 (en) 2016-05-26 2018-03-13 X Development Llc Fuel synthesis from an aqueous solution
US9873650B2 (en) 2016-05-26 2018-01-23 X Development Llc Method for efficient CO2 degasification
US10734668B2 (en) 2016-09-12 2020-08-04 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Tubular form biomedical device batteries
US11143885B2 (en) * 2017-09-25 2021-10-12 Verily Life Sciences Llc Smart contact lens with antenna and sensor
EP3737993A4 (en) * 2018-01-11 2021-10-06 e-Vision Smart Optics Inc. THREE-DIMENSIONAL (3D) PRINTING OF ELECTRO-ACTIVE LENSES
US11681164B2 (en) * 2018-07-27 2023-06-20 Tectus Corporation Electrical interconnects within electronic contact lenses
US11237410B2 (en) 2019-08-28 2022-02-01 Tectus Corporation Electronics assembly for use in electronic contact lens
US20220004026A1 (en) * 2020-07-02 2022-01-06 Purdue Research Foundation Contact lens having sensors and methods for producing the same

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6379835B1 (en) * 1999-01-12 2002-04-30 Morgan Adhesives Company Method of making a thin film battery

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS639995A (ja) * 1986-06-30 1988-01-16 株式会社富士通ゼネラル 可撓性印刷回路板のパタ−ン形成方法
RU2102951C1 (ru) * 1997-03-21 1998-01-27 Олег Павлович Панков Очки профессора о.п.панкова
US6610440B1 (en) * 1998-03-10 2003-08-26 Bipolar Technologies, Inc Microscopic batteries for MEMS systems
US6780208B2 (en) * 2002-06-28 2004-08-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method of making printed battery structures
JP4831937B2 (ja) * 2003-01-31 2011-12-07 帝人株式会社 リチウムイオン二次電池用セパレータ及びリチウムイオン二次電池
US7655275B2 (en) * 2004-08-02 2010-02-02 Hewlett-Packard Delopment Company, L.P. Methods of controlling flow
JP2006259687A (ja) * 2005-02-17 2006-09-28 Seiko Epson Corp 膜パターンの形成方法及びデバイスの製造方法、電気光学装置及び電子機器
US20060216603A1 (en) * 2005-03-26 2006-09-28 Enable Ipc Lithium-ion rechargeable battery based on nanostructures
JP2007185883A (ja) * 2006-01-13 2007-07-26 Fujifilm Corp 画像形成装置
US8001924B2 (en) * 2006-03-31 2011-08-23 Asml Netherlands B.V. Imprint lithography
GB0610237D0 (en) * 2006-05-23 2006-07-05 Univ Brunel Lithographically printed voltaic cells
US7746661B2 (en) * 2006-06-08 2010-06-29 Sandisk Corporation Printed circuit board with coextensive electrical connectors and contact pad areas
AR064985A1 (es) * 2007-01-22 2009-05-06 E Vision Llc Lente electroactivo flexible
JP4946499B2 (ja) * 2007-02-21 2012-06-06 コニカミノルタホールディングス株式会社 インクジェットヘッド
JP2011515157A (ja) * 2008-03-18 2011-05-19 ピクセルオプティクス， インコーポレイテッド 先進電気活性光学部品デバイス
JP2009259485A (ja) * 2008-04-14 2009-11-05 Sharp Corp 色素増感太陽電池、その製造方法および色素増感太陽電池モジュール
US20100078837A1 (en) * 2008-09-29 2010-04-01 Pugh Randall B Apparatus and method for formation of an energized ophthalmic device
US9427920B2 (en) * 2008-09-30 2016-08-30 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Energized media for an ophthalmic device
FR2956926A1 (fr) * 2010-03-01 2011-09-02 Commissariat Energie Atomique Microbatterie et son procede de fabrication
US8665526B2 (en) 2010-05-14 2014-03-04 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Arcuate liquid meniscus lens
US20120092774A1 (en) 2010-09-27 2012-04-19 Pugh Randall B Lens with multi-segmented linear meniscus wall

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6379835B1 (en) * 1999-01-12 2002-04-30 Morgan Adhesives Company Method of making a thin film battery

Also Published As

Publication number Publication date
AU2013280247A1 (en) 2015-02-19
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AU2013280247B2 (en) 2017-11-23
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JP2015527607A (ja) 2015-09-17
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RU2620401C2 (ru) 2017-05-25
KR20150030258A (ko) 2015-03-19
WO2014004850A8 (en) 2015-05-28
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BR112014032897A2 (pt) 2017-06-27
MX357426B (es) 2018-07-09

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