CN105229521B - 具有基于事件的着色系统的可通电眼科镜片 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于具有事件着色机构的可通电眼科镜片的装置。该事件着色机构可基于一些预定义的事件着色或改变颜色。例如，泪液的预定义的成分或预定义的状况可指示预定义的事件，并且所述事件着色机构可相应地与所述泪液相互作用。在一些实施例中，该事件着色机构可提供眼科镜片的可通电功能性。在其他实施例中，该事件着色机构可以是无源的，但可以与眼科镜片的电部件(诸如例如包括在介质插入物内的那些)相互作用和交互。事件着色机构能够与可包括在可通电眼科镜片中的另外的功能结合。
Description
技术领域
本发明描述了与具有事件着色机构的可通电眼科镜片相关的方法、设备和装置，其中所述事件着色机构可在预定义的事件发生时提供视觉指示。
背景技术
传统上，眼科装置，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。例如接触镜片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。结合到镜片的颜料可提供美容增强作用。结合到镜片的活性剂可提供治疗功能性。无需使镜片进入通电状态即可实现此类物理特性。
最近，已将有源部件包括在接触镜片中，并且该包括可涉及将通电元件结合到眼科装置内。实现此效果的较复杂部件可能要求通过以下步骤来改善特性：将其包括在插入装置中，然后使该插入装置包括有用于制造现有技术的眼科镜片的标准或类似材料。
眼科镜片的功能性可不限于眼科功能。当放置于眼睛上时，眼科镜片与眼部环境诸如泪液接触，泪液可包括类似于包含在血液中的成分。因此，眼科镜片可提供监控眼部环境的特定属性，诸如泪液成分的平台。更具体地讲，可通电眼科镜片中可包括颜色指示剂。
期望的是改进用于实现各类事件着色机构的工艺、方法和所得的装置。可以预期的是，可通电眼科镜片中的事件着色机构的一些解决方案可为非通电装置和其他生物医学装置提供新颖方面。因此，与眼科镜片中的事件着色机构相关的新型方法、装置和设备是重要的。
发明内容
因此，本发明包括与具有介质插入物的眼科镜片相关的创新，其中介质插入物具有事件着色机构。眼科镜片可包括软镜片部分，其中所述软镜片部分包含聚合的反应性单体混合物；事件着色机构，其中所述事件着色机构能够基于预定义的事件的发生在眼科镜片中提供视觉指示；和介质插入物，其中水凝胶镜片与介质插入物的至少一部分和事件着色机构的一部分接触。
在一些实施例中，事件着色机构可位于介质插入物内。介质插入物可包括位于介质插入物内的电源；与电源电连通的处理器；能够允许处理器与电源之间电连通的导电迹线；以及与处理器和电源电连通的可通电元件，其中可通电元件能够为眼科镜片提供功能性。
在其他此类实施例中，事件着色机构可包括电源；着色部分；能够通过使电源与着色部分电连接而启动着色部分的导电迹线；以及与导电迹线、电源和着色部分接成电路的管部分，其中管部分包括主体和封装层，其中封装层能够围绕主体，并且其中管部分能够限制着色部分的启动。
在一些实施例中，着色部分可包含液晶，其中液晶能够静息取向和第一通电取向，并且其中处于静息取向的液晶包括第一颜色，并且处于第一通电取向的液晶包括第二颜色。
在其他实施例中，主体可包括能够与指定泪液成分反应的反应性材料，其中所述泪液成分能够渗透封装层。预定义的事件可包括，例如，泪液中的病原体水平、生物标记水平或活性剂水平。
在一些实施例中，事件着色机构可与电源和处理器电连通，事件着色机构包括光纤的网络；以及与电源和处理器电连通的照明装置，其中照明装置能够照亮光纤的网络。光纤的网络可被布置成旭日设计，并且光纤的网络可包括视区内的一部分，其中视区内的所述部分对于佩戴者来说是可见的。
在一些其他实施例中，事件着色机构还可以包括与处理器电连通的第一电阻片，其中第一电阻片能够结合泪液成分，其中所述结合能够提高第一电阻片的电阻；并且处理器还包括能够基于电阻控制照明装置的可执行软件。预定义的成分可包括例如病原体、生物标记或活性剂。
另选地，预定义的事件可包括位于介质插入物内的部件的状况。在此类实施例中，事件着色机构可包括包含着色物质的贮存器；和能够封装贮存器的封装层，其中预定义的状况能够使封装层降解。在一些示例性实施例中，所述部件可包括电源，并且所述状况可包括腐蚀性物质从电源的预先指定区域泄露(leeching)。相似地，预定义的事件可包括介质插入物内的预定义的pH水平。
事件着色机构的此类实施例能够与可通电眼科镜片的其他功能组合。例如，可通电元件可包括可变光学部分，其中可变光学部分的通电能够改变眼科镜片的功率。
附图说明
图1A至图1E示出了包括在眼科镜片中的可通电事件着色机构的示例性实施例。
图2A至图2C示出了包括在眼科镜片中的可通电事件着色机构的另选实施例。
图3A至图3C示出了包括在眼科镜片中的可通电事件着色机构的另选实施例。
图4A至图4E示出了图3A至图3C中所示的包括在眼科镜片中的可通电事件着色机构的另选实施例的例子。
图5A至图5F示出了包括在可通电眼科镜片中的无源事件着色机构的示例性实施例。
具体实施方式
本发明描述了具有事件着色机构的可通电眼科镜片装置。一般来讲，根据本发明的一些实施例，事件着色机构可与可通电眼科镜片结合，如包括介质插入物的那些。事件着色机构可以是无源的或可通电的并可以与眼部环境相互作用或交互。与眼部环境接近可允许多种事件。另选地，事件着色机构可与介质插入物相互作用或交互，这可以向佩戴者警示介质插入物的状况。
在一些实施例中，事件可以是泪液内的生物标记的特定浓度或阈值浓度。监控泪液内的某些生物标记的浓度可允许患者或医生制定更有效的治疗计划，如采用光疗法和褪黑激素水平。另选地，着色能够向患者警示生物标记的无效或危险水平，其可以是高水平或低水平，具体取决于生物标记。例如，糖尿病患者体内葡萄糖水平高可能需要紧急响应。
事件的另选例子可以是泪液中的药物水平。一些药物在特定的浓度范围内最有效，而一些药物在高于该范围的浓度下甚至可能是危险的。此类药物可包括例如治疗精神病、甲状腺疾病或退化性脑疾病，如阿尔茨海默病的那些。
例如，丙戊酸是可以较低剂量治疗癫痫或双极性疾病的常用药物。可能需要频繁的血液测试来监控药物的浓度，以确保浓度在治疗范围内并且未进入毒性范围，进入毒性范围会引起，例如，肾衰竭或精神病症状增加。持续监控系统可允许患者保持安全和有效水平。
其他事件可包括特定病原体的存在或浓度，所述病原体例如，可引起眼部感染或可指示非眼部感染或疾病，如角膜炎、结膜炎、角膜溃疡和蜂窝组织炎的那些病原体。此类病原体可包括例如棘阿米巴角膜炎(Acanthamoeba keratitis)、铜绿假单胞菌(Pseudomona aeruginosa)、淋病奈瑟氏菌(Neisseria gonorrhoeae)以及葡萄球菌(Staphylococcus)和链球菌(Streptococcus)菌株，诸如金黄色葡萄球菌(S.aureus)。
在以下段落中，将给出本发明实施例的详细描述。文中描述的优选实施例和另选实施例均仅为示例性实施例，并且应当理解，其变化、修改和更改对于本领域技术人员来说会是显而易见的。因此，应当理解，所述示例性实施例不限制以下发明的范围。
术语表
在针对本发明的该描述和权利要求中，所使用的各个术语定义如下：
后弯曲件或后插入件：如本文所用，是指多件式刚性插入物的固体元件，当组装成所述插入物时它将占据镜片后侧上的位置。在眼科装置中，所述件将位于插入物的更靠近使用者的眼睛表面的一侧上。在一些实施例中，后弯曲件可以包含并且包括位于眼科装置中心中的区域，光可穿过这个区域行进到使用者的眼睛中，这个区域可被称作光学区。在其他实施例中，件可以采用环形形状，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，可以存在多个后弯曲件，并且它们中的一个可以包括光学区，同时其他后弯曲件可为环形或为环带的多个部分。
部件：如本文所用，是指能够从能源中提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。
封装：如本文所用，是指形成阻隔以分离实体(例如介质插入物)和与所述实体相邻的环境。
封装材料：如本文所用，是指环绕实体(诸如例如介质插入物)形成的层，该层形成阻隔以将实体和与实体相邻环境分开。例如，封装材料可由有机硅水凝胶(如依他菲康、加来菲康(Galyfilcon)、纳若菲康(Narafilcon)和赛诺菲康(Senofilcon)、或其他水凝胶接触镜片材料)组成。在一些实施例中，封装材料可为半渗透性的，以将特定物质包含在实体内且防止特定物质(诸如例如水)进入实体。
通电：如本文所用，是指能够提供电流或在其内存储电能的状态。
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。本发明中的许多用途可涉及能够在工作过程中执行电动作的所述能力。
能源：如本文所用，是指能够供能或者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。
事件：如本文所用，是指定义的一组参数，诸如例如生物标记水平、通电水平、pH水平或具体物体的视觉识别。事件可以是特定于某个佩戴者的诸如用药水平、或可普遍适用于所有佩戴者诸如温度。
前弯曲件或前插入件：如本文所用，是指多件式刚性插入物的固体元件，当组装成所述插入物时它将占据镜片前侧上的位置。在眼科装置中，前弯曲件将位于插入物更远离使用者的眼睛表面的一侧上。在一些实施例中，所述件可以包含和包括眼科装置中央的区域，光可以通过该区域行行进到使用者的眼睛中，其可被称为光学区。在其他实施例中，件可以采用环形形状，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，可以存在多个前弯曲件，并且它们中的一个可包括光学区，同时其他前弯曲件可为环形或为环带的多个部分。
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，诸如紫外线隔离剂、着色剂、光引发剂或催化剂以及眼科镜片(诸如接触镜片或眼内镜片)可能需要的其他添加剂。
镜片形成表面：如本文所用，是指用来模塑镜片的表面。在一些实施例中，任何此类表面均可以具有光学质量表面光洁度，这表示它足够光滑，并且成型为使得镜片表面具有可接受的光学特性，该镜片表面通过与模具表面接触的镜片形成材料的聚合作用而成形。此外，在一些实施例中，镜片形成表面可具有赋予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、角膜形貌校正等、以及它们的任何组合。
液晶：如本文所用，是指具有常规液态与固态晶体之间的属性的物态。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，是指其中锂离子运动穿过电池以产生电能的电化学电池。该电化学电池(其通常称为电池)可以其典型形式重新通电或重新充电。
介质插入物：如本文所用，是指将包括在通电的眼科装置中的封装插入物。可将通电元件和电路嵌入到介质插入物中。介质插入物限定通电眼科装置的主要目的。例如，在通电眼科装置允许使用者调整光功率的实施例中，介质插入物可包括控制光学区中的液体弯月面部分的通电元件。另选地，介质插入物可为环形的使得光学区不含材料。在此类实施例中，镜片的通电功能可能不为光学性质，但可能为例如监测葡萄糖或施用药物。
模具：如本文所用，是指可以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。
眼科镜片或眼科装置或镜片：如本文所用，是指与眼镜镜片相对的驻留在眼睛中或眼睛上的任何装置。所述装置可提供光学校正、可美容、或可提供与光学质量无关的一些功能性。例如，术语镜片可以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、眼内透镜、覆盖镜片、眼部插入物、光学插入物或其他类似的装置。另选地，镜片可指可放置在眼睛上、具有视觉矫正以外的功能的装置，诸如例如监测泪液的成分或施用活性剂的装置。在一些实施例中，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，其中水凝胶可以包括例如有机硅水凝胶和氟化水凝胶。
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，是指能够被恢复到以较高性能进行工作的状态。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，是指恢复到以较高性能进行工作的状态。本发明中的多种用途可涉及使装置恢复至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。
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。
刚性插入物：如本文所用，是指维持预定形貌并包括比与刚性插入物的全部或一部分接触的水凝胶更大的模量的插入物。当被包括在接触镜片中时，刚性插入物可有助于镜片的功能性。例如，刚性插入物的不同形貌或其内的密度可以限定能够校正具有散光的使用者的视力的区域。
稳定特征：如本文所用，是指在将眼科装置放置于眼镜上时使眼科装置在眼睛上稳定至特定取向上的物理特性。在一些实施例中，稳定特征可以增加足够的质量以压载眼科装置。在一些实施例中，稳定特征可以使前曲面表面改变，其中眼睑可以扣住稳定特征，并且使用者可以通过眨眼来对镜片进行重新取向。此类实施例可通过包括可增加质量的稳定特征来增强。一些示例性实施例中，稳定特征可为来自封装生物相容性材料中的单独材料、可为通过模塑过程单独形成的插入物，或可以包括在刚性插入物或介质插入物中。
如本文所用，堆叠的集成部件装置或SIC装置是指包装技术的产品，该技术可将可包括电和机电装置的基底的薄层通过将每一层的至少一部分堆叠在彼此上而装配成可操作的集成装置。所述层可包括各种类型、材料、形状和尺寸的部件装置。此外，所述层可由各种装置生产技术制成以匹配和呈现各种轮廓。
三维表面或三维基底：如本文所用，是指与平表面相比，已经三维成形的任何表面或基底，其中形貌被设计用于特定目的。
具有事件着色机构的眼科镜片
有源事件着色机构
转至图1A至图1E，图中示出了具有事件着色机构101-105的眼科镜片140。在一些实施例中，事件着色机构101-105可被包含在介质插入物100内。具有事件着色机构101-105的介质插入物100可包括电源106，其中电源106可为事件着色机构101-105提供通电。在一些此类实施例中，影响事件着色机构的事件可以是通电水平的改变。在一些实施例中，电源106可包括突片。
事件着色机构101-105可包括可对不同通电水平敏感的着色带104。例如，着色带104可包括有机发光二极管或液晶，其可具有静息取向颜色和通电取向颜色。在一些此类实施例中，液晶能够多种通电取向，这可以在单个着色带104上允许多种颜色。另选地，着色带104可包括多个层或多个带，其可允许更宽的着色光谱。
介质插入物100还可以包括可与传感器103电连通的处理器102。传感器103可包括能够从外部装置(如触发机构或智能手机)无线接收信息的天线。另选地，传感器103能够检测眨眼时间或模式，其可允许佩戴者通过故意眨眼控制启动。
处理器102能够接收从传感器103传输的数据并可因此启动和调节通电水平。可以通过启动电路105控制通电水平，其可防止或限制直接或间接通过与着色带104接触的导电材料101转移至着色带的功率的量。
在一些实施例中，具有着色带104的介质插入物100还可以包括角膜缘环(未示出)或虹膜图案147，其可为着色带104提供静态和自然背景或前景。可以用多种方法将虹膜图案147包括在介质插入物100中，例如，印在介质插入物100的表面上。可将介质插入物100封装在眼科镜片140内。介质插入物100可为环形的，使得介质插入物100的将位于光学区中的部分可以不含材料。此类环形形状可特别适合介质插入物100不提供光学功能性(诸如视力矫正)的情况。
在着色带可例如通过液晶而以不同功率水平启动的实施例中，虹膜图案可被着上不同的颜色。例如，在具有介质插入物100的眼科镜片140中，着色带可提供基础的非活性颜色147。可将着色带通电至第一水平150、第二水平160和第三水平170。
继续至图2A至图2C，图中示出了具有事件着色机构的介质插入物的另选实施例。图2A示出了具有事件着色机构的介质插入物200，该事件着色机构包括可在其中发生事件的管部分207-209和与电源201电连通的着色环203-205。着色环可包含导电材料或可与导电材料接触。例如，着色环203-205可包含液晶，其中启动可使液晶从静息取向转变为通电取向，从而改变液晶的颜色。
在一些实施例中，管部分207-209可包括多个管，其中每个管可指示单独和独立的事件。在一些此类实施例中，第一管209中事件的发生不会影响其他管207,208。例如，在具有三个管部分227-229的介质插入物220中，事件可在可允许启动外环225的外管227中发生，但不会影响其他管228,229或环223,224。作为部分启动的介质插入物230的另一个例子，一个事件可在启动外环235的外管237中发生，并且独立的事件可在启动内环233的内管239中发生。
当失活时，管部分207-209可抑制能量从电源向着色环203-205的循环。启动事件可(例如)通过使管部分的导电性提高而允许以足够的能量启动着色环203-205。在一些实施例中，启动可伴随通电等级而发生，例如，启动水平越高，着色越亮。另选地，管部分可在事件发生时通过提高电阻来发挥作用，从而使着色环203-205失活。
转至图2B，图中示出了反应性管部分240,250,260的示例性实施例。在一些实施例中，失活的介质插入物可包括一组三个反应性管247-249，其中每个反应性管247-249包含(例如)可与特定分子反应的物质、材料或混合物。反应可以指示针对单个管247-249的事件。如果事件涉及泪液中某些物质的浓度，反应可直接随该物质而发生或可随可指示所监测物质的浓度的单独物质而发生。
例如，如果事件为泪液中的葡萄糖的阈值浓度，那么管可包含葡萄糖氧化酶。当葡萄糖浓度增大时，葡萄糖氧化酶可与葡萄糖反应生成过氧化氢，其可导致导电性增大。因为其他电活性生物组分会影响管内的导电性，所以管可以用选择性阻隔件做衬里或包括选择性阻隔件，以使非葡萄糖组分的干扰最小化。例如，管可以具有Nafion衬里。除葡萄糖氧化酶之外，管内可以包括其他组分，以提高泪液内葡萄糖氧化酶与葡萄糖之间的反应性。
另选地，在监测丙戊酸浓度的实施例中，管可包含将能够结合到高达特定浓度的丙戊酸上的特异性蛋白。非结合丙戊酸可以指示泪液内的有效量。管内的导电性可随酸浓度的增大而增大。
转至图2C，图中示出了管部分270,280,290的另选实施例。在此类实施例中，管部分270,280,290可基于特定分子的积聚而发挥作用。与图2B中所示的通过提高导电性来操作的反应性管不同，积聚管可以相反的方式通过提高电阻率来发挥作用。因此，事件可抑制能量的循环，这可使着色环285,293,295失活。
当事件未发生时，介质插入物可完全启动270。在一些此类实施例中，管部分277-279可包括中空导电材料，其可吸引特定泪液组分，或可以被特定泪液组分选择性地渗透，诸如生物标记或蛋白质。指定组分浓度增大会导致在管部分277-279内积聚，从而降低管的导电性。管部分的材料可被选择为使得只在组分达到特定浓度时发生电阻率的变化。
每个管部分可单独受到独立事件的影响。例如，在部分失活的介质插入物280,290中，外管287可使外着色环285失活，如果其他管部分288,289中未发生特定事件的话，允许其他着色环284,283处于启动状态。相似地，两个着色环295,293可因它们各自的管部分297,299中的独立事件而失活，这会允许第三着色环294和管部分298启动。
另选地，未示出，例如，管部分可包括或包含导电物质或混合物。导电物质或混合物可与特定组分结合，以降低导电性。与管部分277-279为中空的实施例类似，管可包含可选择性地渗透或吸引特定组分的材料。
在一些实施例中，未示出，管部分可通过凝集而发挥作用，如通过凝固酶测试，其中较高浓度的病原体会附着到事件着色机构702-706内的化合物上并可导致结块或形成沉淀。沉淀可增大电阻或可通过独立的反应与事件着色机构702-706中的另一种化合物发生反应。另选地，事件着色机构202-206可包含通过反应，如通过一些氧化酶测试改变导电性的试剂。
在一些实施例中，管部分可利用指示各种不同事件的过程的组合，这可以根据患者的需要进行定制。例如，每个管部分可指示不同的生物标记浓度，如葡萄糖、褪黑激素和血清素。另外的管部分可允许监测温度，其中管部分的导电性随主体温度而变化。
另选地，管部分可指示与单种疾病相关的一系列事件。例如，一个管可随葡萄糖水平的提高而提高导电性，并且另一个管在糖尿病药物处于低浓度时导电性降低。此类实施例可用于提醒患者服用他们的药物或可允许患者相应地进食。另一个例子可包括监测第一管部分中的血清素水平和其他管部分中的抑郁药物。在患者服用药物组合的情况下这可能是特别重要的。
一些事件着色机构可以是可逆式的，如当佩戴者对事件进行有效地响应时。例如，佩戴者冲洗眼科镜片后，病原体或蛋白质的水平会充分降低，以允许安全使用眼科镜片。另选地，在眼睛上的着色可以是可逆的，诸如在事件为葡萄糖水平并且佩戴者已(例如)通过服用胰岛素而有效调节葡萄糖水平的情况下。
转至图3A至图3C，图中示出了具有事件着色机构360的介质插入物300的另选实施例。图3A至图3C中的介质插入物300中的电源301与示出扁平电源的图2A至图2C的介质插入物中的电源201的实施例不同。除其他实施例之外，两个实施例均可适用于事件着色机构并完全在本文所公开的发明技术范围内。
在一些实施例中，介质插入物300可包括处理器303，处理器303可通过导电迹线302与电源301电连通。处理器303可与电阻片320和照明机构310电连通，其可包括事件着色机构的一部分。处理器333、电阻片351-353和照明机构341-343以放大视图330示出。
在一些实施例中，每个电阻片351-333可包括(例如)贯穿的涂层、分层或封装件、结合化合物。在事件取决于泪液内的组分浓度，如结合图2A至图2C讨论的那些时，该实施例特别有意义。结合组分可与在泪液内发现的特定组分结合。当特定化合物结合到电阻片351的表面上时，电阻会增大。
处理器可包括可执行软件，当电阻片351的电阻高于或低于某个阈值电阻时，该软件可允许处理器触发相应的照明机构341的启动，所述阈值电阻可反映泪液内的结合组分的浓度。另选地，结合组分可以是事件的间接指示。例如，一些组分的存在会致使或促使其他组分的存在。如果事件组分不易于结合，更实际的是次级指示剂可结合到电阻片351-353。
在一些实施例中，可以对事件单独进行编程，这允许对浓度进行定制指示。与图2A中所示的管部分207-209相似，电阻片351-353上的结合化合物的选择也可以根据患者的需要进行定制。出于示例性目的，示出的事件着色机构具有三种独立的事件指示剂。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，其他数量的事件和事件指示剂也是可行的。
在一些实施例中，事件着色机构360还可以包括光纤390-392，其由照明机构370照明。一些此类实施例可被构造成使得照明机构370可将光引导到芯光纤390上，芯光纤390可将光引导到其他光纤391,392上。
例如，芯光纤390可将光引导到光学区内的光纤391中，对于佩戴者来说不立即可见的周边光纤392中、或两者中。光学区内的光纤391能够在不妨碍视力的情况下向佩戴者警示特定事件的发生，这在事件需要立即行动时特别有意义。在不使用反射表面(如镜子)的情况下周边光纤392对于佩戴者来说可为不可见的。在一些实施例中，周边光纤392可例如通过旭日图案被布置成看起来较自然，与简单的环图案相比，旭日图案可更自然地结合到佩戴者的虹膜图案中。
在一些另选实施例中，照明光源(如发光二极管)与光纤的网络的这种组合可适用于美容功能，包括(例如)图1中所述的实施例。佩戴者(如)可通过眨眼模式或与外部装置的无线通信来控制启动。
转至图4A至图4E，图中示出了具有事件着色机构的介质插入物的示例性实施例的一系列启动水平。与 图1A至图1E中所述的事件着色机构相似，包括照明机构的事件着色机构如果与基础图案402结合会看起来更自然。如以横截面示出，介质插入物400可包括周边部分中的电部件411。如果介质插入物400包括基于照明的事件着色机构，则光纤405可被布置成如旭日的图案，以便与前景或背景中的角膜缘环图案402自然地结合。
完全失活的事件着色机构420可看起来为未照明的。在一些实施例中，可将光纤着色，以定义失活着色。这可允许可定制的着色设定。例如，可将基础颜色着色为更密切匹配佩戴者的天然眼睛颜色，从而当启动时，照明可看起来更自然。在光纤可被着以蓝色的情况下，红光可以显示紫色，黄光可以显示绿色。另选地，着色可提供更广泛的化妆选择。
当电阻片上的电阻突破阈值水平时，相应的光可照亮事件着色机构430中的光纤。一旦电阻返回预定范围内的水平，光可熄灭。在一些实施例中，预定范围可包括未包括在事件范围内的任何电阻。第二电阻片可独立于第一电阻片突破第二阈值水平，这可以触发第二光照亮事件着色机构440中的光纤。
在一些实施例中，多个事件可以同时发生，其可触发事件着色机构450中多种光的启动。在一些此类实施例中，光的组合可产生不同的颜色，这会使单独的事件显而易见，而无需用于每个事件的单独光纤。例如，一个事件可触发蓝色光，并且另一事件可触发黄色光。当两个事件同时发生时，光纤可呈现绿色。此类实施例不会将着色事件机构限定为单个事件通知。
不可通电事件着色机构
转至图5A至图5F，图中示出了具有不可通电事件着色机构的介质插入物500的例子。在一些实施例中，事件着色机构可被包括在具有介质插入物的眼科镜片中，但可以不需要通电。与图5中的那些实施例相似，事件着色机构无需电源就可以被“启动”。图5A至图5F中所述的实施例也可以结合到介质插入物。
事件着色机构505可包括周边部分506，它在眼科镜片的视野中对于非佩戴者来说是可见的。在一些实施例中，特别是事件可促使佩戴者紧急行动的那些实施例中，事件着色机构505可包括佩戴者可看到的光学区部分507。
在一些实施例中，事件可涉及介质插入物的状况。事件着色机构可以类似于石蕊试验而发挥作用，其中事件着色机构基于介质插入物内的pH而启动。例如，事件可从有源部件如电池或可变光学部分泄露。
另选地，事件着色机构可包括贮存器，其可容纳着色物质，例如，染料。在启动之前，贮存器可为不可见的。在一些实施例中，可以用可降解材料封装贮存器，介质插入物中的一些化合物可使可降解材料不可逆地降解。例如，介质插入物的电部件可随着时间推移或在启动过程中释放副产物，所述副产物可使封装材料降解。一旦降解，着色物质可被释放到介质插入物中或第二贮存器中。此类实施例可基于制造商的推荐参数指示何时应将一次性眼科镜片丢弃。
事件发生时，佩戴者和眼科镜片视野中的非佩戴者可以立即看到着色。事件着色机构527的光学区部分会在不妨碍视力的情况下通知佩戴者事件的发生。例如，光学区部分527可不为不透明的，但可为佩戴者的视野添加色彩。这可允许佩戴者在泄漏损害眼睛之前快速移除眼科镜片。
用于基于插入物的眼科镜片的材料
在一些实施例中，镜片类型可为包括含有机硅组分的镜片。“含有机硅的组分”是在单体、大分子单体或预聚物中含有至少一个[-Si-O-]单元的组分。优选地，所有的Si和附连的O以大于含有机硅的组分的总分子量的约20重量％，更优选大于30重量％的量存在于含有机硅的组分中。可用的含有机硅的组分优选包括例如丙烯酸酯、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的可聚合官能团。
在一些实施例中，围绕插入物的眼科镜片裙边(有时可称为插入物封装层)可由标准水凝胶镜片制剂构成。具有可向许多插入物材料提供可接受匹配的特征的示例性材料可包括那拉菲康族；包括那拉菲康A和那拉菲康B。另选地，依他菲康族(包括依他菲康A)可代表良好的示例性材料选择。更具技术性的讨论关于与本文中的技术符合的材料性质；但可清楚，可形成密封并封装的插入物的可接受的封装或部分封装的任何材料均是符合并且可以包括在内的。
合适的含有机硅的组分包括式I的化合物
其中：
R1独立地选自一价反应性基团、一价烷基基团、或一价芳基基团，上述基团中任何一种还可为选自下列的官能团：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；以及包含1至100个Si-O重复单元的一价硅氧烷链，其还可为选自下列的官能团：烷基、羟基、氨基、氧杂、羧基、烷基羧基、烷氧基、酰胺基、氨基甲酸根、卤素或它们的组合；
其中b＝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为一价反应性基团，并在一些实施例中，1至3个R1为一价反应性基团。
如本文所用，“一价反应性基团”为可进行自由基和/或阳离子聚合反应的基团。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-乙烯基氨基甲酸酯和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。
合适的一价烷基基团和芳基基团包括未取代的一价C1至C16烷基基团、C6-C14芳基基团，例如取代的和未取代的甲基、乙基、丙基、丁基、2-羟丙基、丙酰氧丙基、聚氧乙烯丙基、它们的组合等。
在一个实施例中，b为零，一个R1为一价反应性基团，而至少3个R1选自具有1至16个碳原子的一价烷基基团，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。该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]丙基酯(“SiGMA”)、
2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙基丙氧基-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(三甲基硅氧基)甲基硅烷、以及
3-甲基丙烯酰氧基丙基五甲基二硅氧烷。
在另一实施例中，b为2至20、3至15，或在一些实施例中为3至10；至少一个末端R1为一价反应性基团，而其余的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为一价反应性基团，另一个末端R1为具有1至6个碳原子的一价烷基基团，其余的R1为具有1至3个碳原子的一价烷基基团。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)-丙基醚封端的聚二甲基硅氧烷(分子量为400-1000)(“OH-mPDMS”)、一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均为一价反应性基团，并且其余的R1独立地选自具有1至18个碳原子的一价烷基基团，所述一价烷基在碳原子之间可以具有醚键并且还可以包含卤素。
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，并且优选地在约20重量％至70重量％之间。
在另一个实施例中，一至四个R1包含下式的乙烯基碳酸酯或乙烯基氨基甲酸酯：
式II
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(三甲基硅氧基)硅烷]；3-[三(三甲基硅氧基)甲硅烷基]丙基烯丙基氨基甲酸酯；3-[三(三甲基硅氧基)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，并且
其中模量低于约200的生物医学装置是期望的，仅一个R1应为一价反应性基团，并且其余R1基团中不超过两个将为一价硅氧烷基团。
另一类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、环烷基双基、芳二基或烷基芳二基，
G代表具有1至40个碳原子的烷二基、环烷基双基、烷基环烷二基、芳二基或烷基芳二基，并且其在主链中可含有醚、硫或胺键；
*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物基：
式VII
R11独立地代表具有1至10个碳原子的烷基或氟取代的烷基基团，其在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中的每一个独立地代表由下式表示的可聚合不饱和有机基：
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；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聚氨酯大分子单体，其由下式表示：
式IX
其中R16是在去除异氰酸酯基团之后的二异氰酸酯的双基(例如异佛尔酮二异氰酸酯的双基)。另一种合适的含有机硅的大分子单体是通过氟-醚、羟基封端的聚二甲基硅氧烷、异佛尔酮二异氰酸酯和异氰酸乙酯基甲基丙烯酸酯的反应形成的式X(其中x+y是10至30范围内的数)的化合物。
式X
其他适合用于本发明中的含有机硅的组分包括含有大分子单体的聚硅氧烷、聚亚烷基醚、二异氰酸酯、聚氟代烃、聚氟醚和多糖基团；具有氟化接枝的极或包括附接到末端二氟代碳原子的氢原子的侧基团的聚硅氧烷；含有醚和硅氧烷键的亲水硅氧烷甲基丙烯酸酯和含有聚醚和聚硅氧烷基团的可交联单体。上述任何聚硅氧烷也可用作本发明中的包含有机硅的组分。
结论
如上所述并如以下权利要求进一步定义，本发明提供了包括在具有介质插入物的眼科镜片中的事件着色机构。事件着色机构可基于一些预定义的事件着色或改变颜色。例如，泪液的预定义的成分或预定义状况可指示预定义的事件，并且事件着色机构可相应地与泪液相互作用。
在一些实施例中，事件着色机构可提供眼科镜片的可通电功能性。在其他实施例中，事件着色机构可以是无源的，但可以与眼科镜片的电部件(诸如例如包括在介质插入物内的那些)相互作用和作用。事件着色机构可以结合可包括在可通电眼科镜片中的另外的功能。
Claims (19)
1.一种包括具有事件着色机构的介质插入物的眼科镜片，所述眼科镜片包括：
软镜片部分，其中所述软镜片部分包含聚合反应性单体混合物；
事件着色机构，其中所述事件着色机构能够基于预定义的事件的发生在所述眼科镜片中提供视觉指示；和
所述介质插入物，其中所述软镜片部分接触至少一部分所述介质插入物和一部分所述事件着色机构，
其中所述事件着色机构位于所述介质插入物内，所述事件着色机构包括：
电源；
着色部分；
导电迹线，所述导电迹线能够通过电连接所述电源和所述着色部分来启动所述着色部分；和
管部分，所述管部分与所述导电迹线、电源和着色部分形成电路，其中所述管部分包括主体和封装层，其中所述封装层能够围绕所述主体，并且其中所述管部分能够限制所述着色部分的启动。
2.根据权利要求1所述的眼科镜片，其中所述事件着色机构位于所述介质插入物内，所述介质插入物包括：
位于所述介质插入物内的电源；
与所述电源电连通的处理器；
能够允许所述处理器与所述电源之间电连通的导电迹线；和
与所述处理器和所述电源电连通的可通电元件，其中所述可通电元件能够为所述眼科镜片提供功能性。
3.根据权利要求2所述的眼科镜片，其中所述事件着色机构与所述电源和所述处理器电连通，所述事件着色机构包括：
光纤的网络；以及
与所述电源和所述处理器电连通的照明装置，其中所述照明装置能够照亮所述光纤的网络。
4.根据权利要求2所述的眼科镜片，其中所述事件着色机构位于所述介质插入物内，并且其中所述预定义的事件包括位于所述介质插入物内的部件的状况。
5.根据权利要求1所述的眼科镜片，其中所述着色部分包括：
液晶，其中所述液晶能够静息取向和第一通电取向，并且其中处于所述静息取向的所述液晶包括第一颜色，并且处于所述第一通电取向的所述液晶包括第二颜色。
6.根据权利要求1所述的眼科镜片，其中所述预定义的事件包括泪液中的病原体水平。
7.根据权利要求1所述的眼科镜片，其中所述预定义的事件包括泪液中的生物标记水平。
8.根据权利要求1所述的眼科镜片，所述预定义的事件包括泪液中的活性剂水平。
9.根据权利要求3所述的眼科镜片，其中所述光纤的网络以旭日设计布置。
10.根据权利要求3所述的眼科镜片，其中所述光纤的网络包括所述眼科镜片的光学区内的部分，其中所述光学区内的所述部分对于佩戴者是可见的。
11.根据权利要求3所述的眼科镜片，其中：
所述事件着色机构还包括与所述处理器电连通的第一电阻片，其中所述第一电阻片能够结合泪液成分，其中所述结合能够提高所述第一电阻片的电阻；并且
所述处理器还包括基于所述电阻能够控制所述照明装置的可执行软件。
12.根据权利要求4所述的眼科镜片，其中所述事件着色机构还包括：
包含着色物质的贮存器；以及
能够封装所述贮存器的封装层，其中所述预定义的事件能够使所述封装层降解。
13.根据权利要求4所述的眼科镜片，其中所述部件包括所述电源，并且其中所述预定义的事件包括已经从所述电源泄漏的腐蚀性物质的检测。
14.根据权利要求4所述的眼科镜片，其中所述预定义的事件包括所述介质插入物内的预定义的pH水平。
15.根据权利要求4所述的眼科镜片，其中所述可通电元件包括可变光学部分，其中所述可变光学部分的通电能够改变所述眼科镜片的功率。
16.根据权利要求5所述的眼科镜片，其中所述主体包括能够与指定泪液成分反应的反应性材料，并且其中所述泪液成分能够渗透所述封装层。
17.根据权利要求11所述的眼科镜片，其中所述泪液成分包含病原体。
18.根据权利要求11所述的眼科镜片，其中所述泪液成分包含生物标记。
19.根据权利要求11所述的眼科镜片，所述泪液成分包含活性剂。
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