CN105434102A - 用于结合超颖表面元件的眼科装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明描述了具有介质插件的眼科装置，所述介质插件在上或其内具有纳米结构化的超颖表面元件。在一些实施例中，可形成各种无源眼科装置。还可形成用于基于超颖表面结构的有源眼科装置的方法和装置。

Description

用于结合超颖表面元件的眼科装置的方法

技术领域

本发明描述了具有介质插件和镜片的眼科装置，这些介质插件和镜片在其上或其内具有超颖表面元件。

背景技术

传统上，诸如接触镜片、眼内镜片或泪点塞的眼科装置包括具有矫正、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：视力矫正功能性、美容增强作用以及治疗效果。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性。无需使镜片处于通电状态即可实现此类物理特性。泪点塞传统上为无源装置。

最近已描述了基于通电和非通电眼科插件的新型眼科装置。这些装置可利用通电功能来对有源光学元件供电。

最近，已证实可通过制造表面上排列纳米级金属特征的特定表面结构来形成独特的平坦镜片。可通过控制纳米级特征单位晶胞结构设计来进行各种设计。

可用于限定结合纳米级结构所形成的眼科装置。

发明内容

因此，本发明包括具有并入的纳米级金属特征的介质插件，这些纳米级金属特征具有超颖表面。超颖表面可为亚波长尺寸的特征针对特定波长的光的重复图案。亚波长尺寸的特征的相互作用可与光进行相互作用并改变来自特征的再发射光的相位特性。在这个意义上还可将特征视为纳米级天线。存在许多在插件上形成纳米级金属特征的方法，并且这些插件可封装在眼科材料的镜片裙边中以形成眼科装置。

在一些实施例中，通过将纳米级金属特征形成为横跨插件装置表面的至少一部分的周期性模式来限定插件装置。该周期性模式的周期性长度系数大约等于或小于各种可见光波长。在一些实施例中，可基于对纳米级特征的期望相位特性建模来确定金属特征的形状和尺寸系数的设计。入射到超颖表面元件上的光可以交替的相位特性射出并且可对其进行建模。设计可为从头建模过程，在该建模过程中，将结构的性质、布局、特征位置和其他因素以及对光的效应用于自洽模型中。作为另外一种选择，可使用基于试验设计的迭代建模，该试验设计根据先前结果进行了调整。在一些实施例中，纳米级金属表面的期望镜片特性可具有径向对称的聚焦镜片特性。模型可生成具有径向对称性和元件集合效应的聚焦特性的期望相位特性。当将插件形成为具有与平坦表面相对的三维和弯曲表面时，存在评估方案，该评估方案可用于将具有超颖表面元件的眼科装置的所得镜片特性转化成三维空间和作为等效平坦空间的超颖表面中的眼科装置模型。可存在对超颖表面有效聚焦特性的评估，其可产生设计参数。该过程可与如上所监测的迭代建模过程一起使用。

在一些实施例中，建模过程可通过使用基于软件的算法而发生基于软件的算法的参数可由使用者提供并且可在计算系统上运行。使用者提供的参数可基于理论要求。在其他情况下，眼科从业者可测量患者的眼科特性和矫正需求并将这些需求列成用于建模系统的一组参数。计算机系统可在一些实施例中提供数字输出或提供呈设计数据点阵列形式的空间设计元素。

在一些实施例中，优选地在光的波长处于可见光谱的情况下，金属特征可具有小的表面积尺寸。例如，超颖表面特征可具有10,000nm²或更小的表面积尺寸。在超颖表面元件放置的周期性中可存在许多多样性。它们可以直线、极化或径向图案或其他周期性模式进行部署。最近的邻近图案的间距可与将要通过元件进行相互作用的期望的光波长有关。在一些实施例中，此间距可小于或大约等于可在可见光谱中出现的早期红色光谱。在一些实施例中，间距或周期性可小于或大约等于700nm。

插件可包封在镜片裙边中。镜片裙边可由通常用于制备接触镜片的材料(例如水凝胶)的材料制成。模制成的眼科裙边可为可用于将镜片定向在眼睛内的稳定特征。这些特征可尤其用于对本身具有高阶矫正方面的超颖表面镜片元件，其中矫正方面并非径向对称。可使用具有各种设计的插件，这些插件可嵌入所得的眼科装置中。上面具有超颖表面元件的插件表面的整体形状可为实质上凸的或者为实质上凹的。可成型为眼科装置插件的其他形状还可包含本公开范围内的技术。

还可制备超颖表面元件的有源或非静态实施例。在一些实施例中，金属层可成型为可在电能的影响下使用以形成或提高超颖表面元件的活性的特征。主动形成的结构的周期性和形状方面与前述部分的论述相似。电介质上电润湿(EWOD)原理可用于一些实施例中。EWOD装置中的不混溶流体之一可含有金属纳米球或金属纳米棒。在一些实施例中，纳米球或纳米棒可具有表面改性以提高其对EWOD流体中其中一种或另一种的偏向性。在一些实施例中，可通过将配体分子化学连接至纳米级金属元件来进行表面改性。其中超颖表面元件将主动形成的插件的表面可具有如下区域，这些区域具有优选的表面自由能量以与EWOD流体进行不同的相互作用。在一些实施例中，EWOD区域的所得状态可限定其中纳米球、纳米棒或其他形状的金属成分可在空间中漫射的条件。通过在EWOD装置中施加电场，可转换区域偏向性，从而导致含有纳米级金属成分的流体积聚成包含超颖表面元件的形状。

可形成包含本身具有三维形状的插件的接触镜片，其中插件表面的至少部分上面可具有静态或有源超颖表面元件，超颖表面元件在这些静态或有源超颖表面元件中具有镜片效应。具有有源超颖表面元件的一些实施例可包含与电介质上电润湿现象作用的元件。EWOD晶胞的流体内可为在一些情况下包含纳米球或纳米棒的纳米级元件。流体中纳米级元件的表面改性可以各种方式执行并且可包括将分子化学连接至纳米级元件的表面以改变其对电介质上电润湿流体中的一者或多者的偏向性。在其上面具有有源超颖表面元件的实施例可响应于电场，该电场可通过位于插件中或眼科装置内的其他元件来控制。在一些实施例中，可变焦接触镜片可通过电控形成有源表面超颖表面元件来形成。

附图说明

图1示出了用于通电眼科装置的介质插件的示例性实施例和通电眼科装置的示例性实施例。

图2示出了具有各种特征的示例性接触镜片，这些特征包括可用于实施本文技术的各方面的结合的单片式插件。

具体实施方式

本发明涉及一种具有超颖表面元件的眼科装置，这些超颖表面元件可影响眼睛环境中电磁辐射的变化。以下部分将详细说明本发明的实施例。对优选实施例和可供选择的实施例的描述均仅为示例性实施例，并且应当理解，对于本领域的技术人员而言其变型、修改形式和更改均可能是显而易见的。因此，应当理解，所述示例性实施例不对本发明的范围构成限制。

术语

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：

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，是指能够提供能量或使逻辑或电装置处于通电状态的装置或层。

能量采集器：如本文所用，是指能够从环境中提取能量并将提取的能量转换成电能的装置。

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。

渗漏：如本文所用，是指不利的能量损耗。

镜片或眼科装置：如本文所用，是指位于眼睛内或眼睛上的任何装置。这些装置可提供光学矫正，可具有美容作用或可提供与眼睛无关的一些功能性。例如，术语镜片可指用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、眼部插件、光学插件或其他类似的装置。作为另外一种选择，镜片可提供非光学功能，例如监测糖或服用药物。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。

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，例如紫外线隔离剂、着色剂、光引发剂或催化剂以及眼科镜片(例如角膜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，是指用于模塑镜片的表面。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型。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。

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。

介质插件：如本文所用，是指将并入通电眼科装置中的封装插件。通电元件和电路可结合到介质插件中。介质插件限定了通电眼科装置的主要用途。例如，在通电眼科装置允许使用者调整光功率的实施例中，介质插件可包括控制光学区中的液体弯月面部分的通电元件。作为另外一种选择，介质插件可为环形的以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，但可能为例如监测糖或服用药物。

超颖表面：如本文所用，是指周期性排列的纳米级特征的人工组合。这些组合产生与天然结构不同的有用特性。在本文中的实施例，特征与特别是处于可见光谱中的光的相互作用可允许构造镜片装置。

模具：如本文所用，是指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。

纳米级：如本文所用，是指具有或至少具有一个尺寸小于大约1微米的一个或多个特征的元件；因此，其针对至少一个尺寸的维数可以纳米表示。

操作模式：如本文所用，是指其中流经电路的电流允许装置进行其主要通电功能的高电流汲取状态。

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。

可再充电或可再增能：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能够在特定的恢复时间周期内使电流以特定速率流动的恢复能力。

再通电或再充电：如本文所用，是指恢复到具有更大做功能力的状态。本发明范围内的许多用途可涉及使装置恢复至使电流在特定的恢复时间周期内使电流以特定速率流动的能力。

基准：如本文所用，是指产生适用于其他电路的理想、固定和稳定的电压或电流输出的电路。基准可源于能带隙，可补偿温度、供给和工艺变化，并且可针对特定的专用集成电路(ASIC)进行专门设计。

从模具脱离：如本文所用，是指镜片与模具完全分离或只是松散地附接使得其可通过轻轻晃动移除或用药签推离。

复位功能：如本文所用，是指将电路设定至特定的预定状态(包括例如逻辑状态或通电状态)的自触发算法机制。复位功能可包括例如功率打开复位电路，其可与开关机构共同工作以确保芯片在初始连接至电源和从存储模式唤醒时的正确启动(bring-up)。

休眠模式或待机模式：如本文所用，是指通电装置在开关机构已关闭后的低电流汲取状态，该状态允许在不需要操作模式时的能量保存。

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。在一些实施例中，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。

堆叠的集成元器件或SIC器件：如本文所用，是指包装技术的产品，其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的，该基片的薄层可含有电子装置和机电装置。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。

存储模式：如本文所用，是指包括电子部件的系统的状态，其中电源供给或被要求提供最小的设计负载电流。此术语与待机模式不可互换。

基片插件：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。在一些例子中，基片插件也支撑一个或多个组件。

开关机构：如本文所用，是指与电路集成的元件，其提供响应于外界刺激的各种水平的电阻，而与眼科装置无关。

Claims (10)

1.一种用于形成眼科装置插件的方法，包括：在基底上沉积纳米级金属特征，其中所述纳米级金属特征具有小于或大约等于10,000nm²的表面积；使具有纳米级金属特征的所述基底形成为三维形式；以及将所述三维形成的基底附接在插件内。

2.一种用于形成眼科装置的方法，所述方法利用根据权利要求1所述的方法并且还包括：将所述插件放置在模具内；用所述模具中的反应性混合物围绕所述插件；以及使所述反应性混合物聚合。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括：在包括建模软件的计算机化系统上，设计待放置在所述基底上的纳米级金属特征的形状和尺寸。

4.根据权利要求3所述的方法，还包括：将所述插件放置在模具内；用所述模具中的反应性混合物围绕所述插件；以及使所述反应性混合物聚合以形成眼科装置。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括：测量所述眼科装置的光学特性。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括：利用由测量获得的所述结果来调整所述设计过程。

7.根据权利要求6所述的方法，其中输入到所述建模系统中的参数来自对患者执行的眼科测量。

8.根据权利要求1所述的方法，其中：所述金属特征以周期性模式布置；并且所述周期性模式的周期率具有小于或大约等于700nm的尺度。

9.一种用于形成眼科插件装置的方法，包括：在三维形成的基底上沉积纳米级金属特征，其中所述纳米级金属特征具有小于或大约等于10,000nm2的表面积；将所述三维形成的基底附接在插件内。

10.一种用于形成眼科插件装置的方法，包括：在基底上沉积纳米级特征，其中所述特征的一部分包括导电电极；在包括导电电极的所述特征的至少所述部分上沉积电介质涂层；处理所述电介质涂层以建立第一流体的偏好；将具有纳米级特征的所述基底形成为三维形式；以及将所述三维形成的基底附接在插件内。