CN107847315A - 具有可调焦距的接触镜片和眼内镜片 - Google Patents

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马塞尔·祖特尔
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Abstract

本发明涉及一种用于视力矫正的镜片(1),其中镜片(1)被配置为直接放置在人的眼睛(2)的表面上或者植入到人的眼睛(2)中,并且其中镜片(1)还包括:透明的基部元件(10),该基部元件具有后侧(12)和背离后侧(12)的前侧(11);透明且弹性可膨胀的膜(20),该膜连接至所述基部元件(10),其中所述膜(20)包括面向基部元件(10)的所述前侧(11)的后侧(22);环构件(30),该环构件连接至膜(20)的所述后侧(22),使得环构件(30)限定膜(20)的曲率可调区域(23);并且其中镜片(1)包括邻近膜(20)的所述曲率可调区域(23)的镜片块体(41),镜片块体(41)由环构件(30)界定,并且其中镜片(1)包括邻近所述膜(20)的边界区域(24)的储存器块体(42),其中所述两个块体(41、42)填充有透明液体(50),以及其中所述块体(41、42)彼此流体地连接或能流体地连接,使得当储存器块体(42)被压缩时,驻留在储存器块体(42)中的液体(50)被压入镜片块体(41)中,使得膜(22)的所述曲率可调区域(23)的曲率增加,并且镜片(1)的焦距减小。此外,本发明涉及一种用于制造根据本发明的接触镜片的方法。

Description

具有可调焦距的接触镜片和眼内镜片
本发明涉及一种具有可调焦距的镜片,特别是接触镜片(contact len,隐形眼镜)或眼内镜片(intraocular len,人工晶状体)。
更具体地,本发明涉及如何使用和控制这种动态镜片的设计和方法。本发明不仅适用于待植入眼睛中的接触镜片或眼内镜片,而且适用于可以在各种不同应用中使用的其他镜片。
本发明的一个特定方面示出了在采用消耗很少电力或不消耗电力(特别是不消耗外部电力)的致动系统或控制系统时可以如何使用液体填充膜镜片实现优异的光学质量。此外,本发明的一个方面涉及一种用于对镜片(特别是镜片的控制系统)的能量源进行充电的方法。本发明的另一方面涉及用于控制镜片的焦度(光焦度,focal power)或焦距的不同方法。此外,描述了一种检测来自使用者的输入信号的方法。具体地,本发明的一些方面旨在实现可变形接触或眼内镜片,其允许矫正使用者眼睛的屈光和/或眼调节缺陷以产生特别高的光学质量。此外,本发明的一个方面涉及通过相应眼睑的运动来控制镜片的焦度,其中具体地,眼睑的快速眨眼动作可以与眼睑的焦度控制运动分离,特别是通过(例如机械的)低通滤波器。此外,描述了一种控制所述低通滤波器的时间常数的方法。
在WO2008115251中,描述了一种柔性接触镜片,该柔性接触镜片的本体的中心区域在使用者佩戴镜片时与眼睛的光轴对准。在一种实施方案中,柔性镜片包括从镜片的下部延伸到其中心轴的室,并且布置成使得当人向下看时,流体从储存器挤出并改变镜片的光学特性。
此外,WO98/14820描述了一种可变焦接触镜片,其具有带有第一半部分和相对的第二半部分的本体。该本体还具有第一外围表面、相对的第二外围表面以及相关联的焦距。镜片包括具有弹性的第一材料,使得当压缩力被施加至第一表面和第二表面时,镜片的焦距与压缩力成比例地变化。设置力分配结构,用于在镜片内分布力以抑制镜片中的散光。
此外,US2012/0268712的流体填充的可调接触镜片示出了一种示例性接触镜片,其包括镜片室,被配置为定位在佩戴接触镜片的使用者的瞳孔上;储存器,被流体地连接至镜片室;致动器,被配置为在镜片室和储存器之间来回传送流体;感测器,被配置为感测来自使用者的运动并且在由使用者执行预定运动时发送控制信号;以及处理器,被配置为在接收到来自感测器的控制信号时对致动器进行致动。
此外,US8755124描述了一种可调光学镜片,其包括膜、用于膜的支撑件、在膜和支撑件之间的流体、用于使膜变形的致动器以及连接至膜的刚性环,该膜被刚性环包围,其中刚性环具有限定的圆周。
基于上述,本发明的问题在于提供一种改进的接触镜片,其特别允许精确地调节接触镜片的焦距并实现高光学质量。
该问题是通过具有权利要求1的特征的接触镜片来解决的。本发明的优选实施方案在相应的从属权利要求中陈述或在下面进行描述。
根据权利要求1,可调焦距镜片被配置为直接放置在人的眼睛的表面上(例如覆盖所述眼睛的瞳孔)或者植入到人的眼睛中,并且其中,镜片还包括:
-透明的基部元件,透明的基部元件具有后侧和背离后侧的前侧,
-透明且弹性可膨胀的膜,该透明且弹性可膨胀的膜连接至所述基部元件,其中,所述膜包括面向基部元件的所述前侧的后侧,
-特别地是环构件(或环结构),该环构件连接至膜的所述后侧,使得环构件(或结构)限定膜的曲率可调区域,以及
-其中,镜片包括邻近膜的所述曲率可调区域的镜片块体(volume,容积),该镜片块体由环构件界定,并且其中,镜片包括邻近所述膜的边界区域的储存器块体,其中,所述两个块体填充有透明液体,以及
-其中,所述块体彼此流体地连接或能流体地连接,使得当储存器块体被压缩时,驻留在储存器块体中的液体被压入镜片块体中,使得膜的所述曲率可调区域的曲率增加,并且镜片的焦距减小。
根据一种实施方案,镜片是接触镜片。在这种情况下,基部元件可以被配置为直接放置在人的眼睛的表面上,使得基部元件的后侧接触眼睛。在一种替代实施方案中,膜也可以被配置为接触眼睛(其中膜的前侧背离膜的后侧)。这里,入射光在进入的眼睛(镜片放置在该眼睛上)之前,首先穿过基部元件,然后穿过镜片块体,最后穿过膜(即穿过曲率可调区域)。
通常,透明液体也可以是透明流体。在一些实施方案中,流体驻留在一个或多个储存器和/或储存器块体和/或镜片块体中,并且用于调节曲率可调区域的曲率。然而,这种流体也可以是液体,特别是透明液体。
具体地,所述环构件将邻近膜的曲率可调区域或在膜的曲率可调区域之下的所述镜片块体与邻近膜的所述边界区域或在膜的所述边界区域之下的储存器块体分开。
此外,具体地,环构件可以与膜一体形成,并且可以从膜的所述后侧突出。
具体地,膜的所述曲率可调区域被配置为使光穿过曲率可调区域,该曲率可调区域根据膜的所述区域的当前曲率使穿过该曲率可调区域的光偏转。具体地,所述曲率可调区域对应于根据本发明的镜片的通光孔径。
此外,具体地,基部元件可以形成基部镜片。另外,具体地,基部元件比膜更硬。同样,环构件优选地比膜更硬,以能够限定镜片的(即所述曲率可调区域的)形状。具体地,所述环构件是圆形环构件。
此外,根据本发明的镜片的一种实施方案,基部元件的后侧包括凹曲率,从而基部元件的后侧可以完全接触人的眼睛。
具体地,基部元件可以由以下材料之一组成或包括以下材料之一:
·玻璃,
·包括弹性体(例如TPE、LCE、硅酮(例如PDMS)、丙烯酸类、聚氨酯)的聚合物,
·包括热塑性塑料(例如ABS、PA、PC、PMMA、PET、PE、PP、PS、PVC)和脲醛的塑料,
·凝胶(例如,硅酮水凝胶、polymacon或由Liteway提供的光学凝胶OG-1001)。
具体地,膜可以由以下材料之一组成或包括以下材料之一:
·玻璃,
·包括弹性体(例如TPE、LCE、硅酮(例如PDMS)、丙烯酸类、聚氨酯)的聚合物,
·包括热塑性塑料(例如ABS、PA、PC、PMMA、PET、PE、PP、PS、PVC)和脲醛的塑料。
·凝胶(例如硅酮水凝胶、polymacon或由Liteway提供的光学凝胶OG-1001),
此外,具体地,液体可以是或者可以包括以下物质之一:氟化硅酮、水、离子液体、离子凝胶、硅酮、接触镜片清洁液、盐水溶液、油、溶剂。
根据本发明的一种实施方案,镜片块体被配置为被压缩,其中当镜片块体被压缩时,驻留在镜片块体中的液体被压入储存器块体中,使得膜的所述曲率可调区域的曲率减小,并且镜片的焦距增加。
根据本发明的一种实施方案,储存器块体经由至少一个开口流体地连接或能流体地连接于镜片块体。流体地连接意味着存在流动连接,使得液体可以经由所述连接从镜片块体通向储存器块体,且反之亦然。
进一步地,根据本发明的一种实施方案,该至少一个开口是由环构件的正面(该正面面向基部元件的前侧)和基部元件所限定的周向间隙,其中特别地,当膜的曲率可调区域呈现最大凸曲率时,环构件的所述正面接触基部元件的前侧。
此外,根据本发明的一种实施方案,环构件还特别地经由其正面连接至透明的基部元件的前侧。
特别地,该至少一个开口是延伸(例如在径向方向上或沿径向方向)穿过环构件的通道,使得在镜片块体和储存器块体之间建立流动连接,特别是永久流动连接。根据另一种实施方案,环构件还可以包括通道的形式的多个开口,该通道将储存器块体流体地连接至镜片块体并且特别地在径向方向上或沿径向方向延伸穿过环构件。
此外,所述开口或通道可以由环构件和由基部元件的前侧界定,环构件特别地经由其面向基部元件的前侧的正面附接至基部元件的前侧。这里,开口可以通过在环构件的边缘或正面中形成凹部而形成,从而当环构件用其正面连接至基部元件的前侧时形成通道。
在以上实施方案中,一个开口或通道或所述多个开口和通道的一个或多个尺寸是(例如,机械地或电气地)可控的。
换句话说,一个开口或通道或所述多个开口和通道可以用作静态和/或动态流量调节器和/或压力调节器(例如止回阀、调节阀或调节流量电阻器)。
此外,特别地,一个开口或通道或所述多个开口和通道的一个或多个尺寸在每次眨眼之前、期间和/或之后被调制或仅在所仅选择的眨眼之前、期间和/或之后被调制。
换句话说,储存器块体与镜片块体之间的流体交换与眼睛眨眼同步地被调制以实现、增强和/或抑制镜片的曲率变化(例如至少在预定的时间段内)。
例如,致动运动期间的流量和/或压力阻力减小,和/或者后续致动运动之间的流量和/或压力阻力增加。在上述实施方案中,至少一个开口或所述多个开口的尺寸特别地选择为使得储存器块体或镜片块体必须被压缩以便产生曲率可调区域的曲率变化的时间段比眼睛的眨眼持续更长时间,特别是长1秒,特别是长0.9秒,特别是长0.8秒,特别是长0.6秒,优选地长0.5秒。
换句话说,如果镜片块体(例如光学通光孔径)与储存器块体之间的开口或通道足够小,佩戴(例如接触)镜片的人的眨眼动作将进行低通滤波并将从而不会改变镜片的曲率。只有足够慢的致动运动才会导致(例如接触)镜片的焦度变化。
进一步地,根据本发明的一种实施方案,当(例如接触)镜片被布置在所述眼睛的瞳孔上时,储存器块体被配置为被人眼睛的眼睑压缩,其中特别地,储存器块体被如此布置在镜片中,使得当所述人部分地闭合所述眼睑时[例如,至少在预定的时间段内),储存器块体被压缩并且膜的中心区域的曲率增加。
镜片被特别地配置为维持储存器的压缩状态。这种状态可以例如通过推镜片块体而被释放。
因此,根据本发明的一种实施方案,镜片块体被配置为当接触镜片被布置在相应眼睛的瞳孔上时由人的眼睑变形或压缩,特别是通过闭合所述眼睑以将液体从镜片块体压回储存器块体中。
通过适当地选择储存器块体和镜片块体的几何形状,在眼睛眨眼期间镜片块体的总体变化基本上为零。这里,基本上为零意味着镜片的焦度变化不超过0.25屈光度,特别是不超过0.1屈光度,特别是不超过0.05屈光度。
根据一种实施方案,储存器块体通过由例如膜形成的第一表面和由例如基部元件形成的第二表面界定,其中,所述表面彼此面对,并且其中具体地,所述表面被配置为在压缩储存器块体时而进行接触时彼此(例如,由于例如摩擦力而被动地,或者例如通过静电地而主动地)粘合,使得可以维持储存器块体的压缩状态。
此外,所述粘合可以用于密封连接储存器块体和镜片块体的开口和/或通道。
此外,根据本发明的一种实施方案,镜片包括至少一个致动器,该至少一个致动器被配置为压缩储存器块体,以将液体从储存器块体压入镜片块体中。
进一步地,特别地,根据本发明的一种实施方案,膜的曲率可调区域被配置为用作弹簧(和机械能量源),使得例如当至少一个或所述多个致动器和/或调节器停止在储存器块体上作用(特别是压缩)和/或停止在连接储存器块体和镜片块体的开口或通道上作用时(例如,当储存器块体被释放时),可以将液体从镜片块体推回到储存器块体中。
此外,根据本发明的一种实施方案,镜片被配置为通过闭合和/或密封至少一个或所述多个开口或通道来调整和/或完全阻止液体从镜片块体到储存器块体中的所述推回。
此外,根据本发明的一种实施方案,储存器块体通过例如由膜形成的第一表面和例如由基部元件形成的第二表面界定,其中两个表面彼此面对。
此外,根据本发明的一种实施方案,致动器包括附接至所述第一表面的特别兼容的(第一)电极(即柔性导电元件)和附接至所述第二表面的被隔绝的(第二)电极(刚性或柔性导电元件),使得在电极之间形成例如锥形间隙,其中,当向所述电极施加电压时,所述间隙的减小量取决于所施加的电压的大小,并且液体从储存器块体(例如,离开所述间隙)被压入镜片块体中。当然,第一电极或两个电极也可以被隔绝。使电极彼此隔绝只是有利的。
此外,根据本发明的一种实施方案,致动器的电极被分成单独的部分,形成电极对,所述电极对被配置为以分立或者连续的方式单独地被致动。分立意味着形成一对的两个电极彼此分开形成间隙或彼此接触(无间隙)。因此,取决于间隙的大小,可以通过这种一对电极在所述块体之间传送分立量的液体。连续意味着两个电极之间的间隙连续地闭合,使得可以在所述块体之间传送可调节量的液体。具体地,包括上述电极、电极对或对应的区段或部分的致动器在此也被称为拉链或拉链式致动器。
此外,根据本发明的一种实施方案,镜片被配置为使用所述电极的某些单独的部分以(特别是被动地)控制流体压力和流体流速,用于控制储存器块体与镜片块体之间发生流体交换的时间段。特别地,镜片被配置为通过闭合和/或密封所述电极部分中的至少一个或多个来增加流量和/或压力阻力,和/或完全抑制流体流动。
进一步地,特别地,镜片的中心(即曲率可调区域)被配置为用作想要打开(例如解开)一个或多个致动器的弹簧,即对应于致动器的使一个或多个第一电极和第二电极彼此分离地移动,该打开状态与闭合状态对比,在闭合状态中,相应的第一电极和第二电极彼此接触并且特别地是相关联的间隙消失。当然,在所述打开状态与所述闭合状态之间,间隙也可以是任意大小。此外,该间隙可以在空间上变化,例如,第一电极和第二电极只能以整个电极区域的一定百分比彼此接触,而其他区域保持打开状态。这种部分闭合/压缩状态可以通过控制致动器力特别是通过控制致动器电压来解决。
根据本发明的一种实施方案,至少一个或若干个非线性元件(例如,止回阀、摩擦元件、谐振腔)被集成到例如一个或多个流体储存器或储存器块体、通道或致动器区域,以解决各种明确定义的致动器状态(例如关闭、打开或以一定百分比部分地关闭)。与上述致动器电压控制相比,非线性元件可以用于解决各种致动器状态,而不需要控制致动器力。例如,致动器状态可以由容积(volume)来控制,例如通过完全消耗固定容积的储存器,或通过压力,例如通过使用在特定压力水平下打开的止回阀)
此外,根据本发明的一种实施方案,电极或绝缘层可以被修饰(例如被涂覆、被微结构化、被化学修饰),使得它们在接触时彼此更少地粘合或者不粘合或者以特定的粘合力粘合。换句话说,用于致动的阈值电压可以通过所述表面修饰而减小或稳定。
此外,根据本发明的一种实施方案,通过例如压力波(例如,眨眼引起的压力波动、超声换能器)和/或交替的静电力(施加到所述电极或另外的电极的AC信号)所述粘合可以暂时地或永久地被降低或调整。
换句话说,快速的眼睑运动和/或AC电压调制(例如在系统谐振频率下)可以辅助所述致动器和/或调节器分离和/或接近第一电极和第二电极,从而有效地降低访问单独的平衡状态所需的电压和/或能量。
此外,根据本发明的一种实施方案,单独的平衡状态被连接,使得来自一个状态的(例如机械的或电力的)能量可以被临时存储并且被转移到另一个状态(例如形成至少一个双稳态系统或者具有多个平衡状态的系统)
此外,根据本发明的一种实施方案,为了减小眼睑对储存器块体和所述电极的影响,当镜片按预期相对于眼睛(相对于使用者头部的直立位置)布置时,储存器块体在水平方向上紧邻镜片块体布置。
此外,根据本发明的一种实施方案,该至少一个致动器围绕环构件周向地延伸。
此外,根据本发明的一种实施方案,环构件是膜的至少5倍、特别是至少10倍、特别是至少50倍、特别是至少100倍、特别是至少1000倍硬。
此外,根据本发明的一种实施方案,环构件在环构件20与膜之间的界面处的圆度(circularity)和平整度(flatness)优于25μm,特别是优于10μm,特别是优于5μm。
此外,根据本发明的一种实施方案,镜片包括感测器,该感测器被配置为感测佩戴镜片的人的运动,并且被配置为响应于使用者的预先确定的运动而提供输出信号,其中特别地,所述运动是所述人的眼睛的眼睑的运动,所述接触镜片被布置在该眼睛上。
此外,镜片特别地包括处理单元,该处理单元被配置为响应于由感测器提供的输出信号或响应于由外部设备提供的输出信号而致动该至少一个致动器,其中特别地,通过将所述电压或电压施加给如上所述的至少一个致动器的所述电极来致动该至少一个致动器(例如,用于打开和闭合相关联的第一电极和第二电极之间的间隙)。
根据本发明的一个方面,可以提供一种系统,该系统包括根据本发明的镜片和被配置为提供所述输出信号的外部装置。
此外,根据本发明的一种实施方案,所述感测器是下述之一:感光元件、压力感测元件、电容感测元件、热感测器,特别是电阻器(电阻,resistor)。特别地,所述电阻器可以沿接触镜片的周边延伸。当人用眼睑覆盖电阻器时,由于从眼睑传递到电阻器的热量,电阻器的温度升高。
此外,根据本发明的一种实施方案,接触镜片包括电能量源,特别是电池。
进一步地,根据本发明的一种实施方案,所述电能量源被配置为通过下述之一进行充电:
-感应充电;
-通过反向电渗效应产生的电流;
-光,其中特别地,接触镜片包括太阳能电池或光敏二极管;
-使用热电效应,其中特别地,接触镜片包括珀尔帖元件;
-静电充电(例如表面层的充电);
-收集眼睑运动的压电谐振器(例如通过人声音充电),其中特别地,接触镜片包括用于将眼睑运动转换为电能的柔性电容,该电能可以存储在所述能量源/电池中。
此外,根据本发明的一种实施方案,(参见上文,例如膜和基部元件的)所述表面被配置为通过该至少一个致动器的压缩力而彼此粘合,这意味着例如它们被配置为当通过该至少一个致动器而相互接触时彼此粘合。
此外,根据本发明的一种实施方案,基部元件的后侧被配置为放置在眼睛的表面上,使得所述后侧接触眼睛的所述表面,或者使得膜的前侧被配置为放置在眼睛的表面上,使得所述前侧接触眼睛的所述表面。而且,在眼内镜片的情况下,基部元件或者膜可以被配置为首先被打到眼睛的入射光穿过。
此外,根据本发明的镜片的一种实施方案,储存器块体被定位在镜片的上半部分中(或可替代地在下眼睑的下半部分中),使得当镜片被布置在所述眼睛的瞳孔上时,储存器块体能通过人的眼睛的上(或下)眼睑运动的开始而压缩,从而将液体从储存器块体泵送到镜片块体中,用于增加膜的曲率可调区域的曲率。
此外,根据本发明的镜片的一种实施方案,储存器块体由至少一个、特别是两个或甚至更多个分开的储存器形成,每个储存器被布置在所述上半(或下半)部中并且可以分别经由相应的通道而与镜片块体流动连接,该通道沿镜片块体的周边从镜片的上半部延伸到镜片的下半部。
此外,根据本发明的镜片的一种实施方案,所述至少一个或若干个通道能经由一个或若干个阀连接至镜片块体,所述(多个)阀被布置在镜片的下半(或上半)部中,使得相应的阀面向储存器和/或使得镜片块体被布置在储存器与(多个)阀之间。
此外,根据本发明的镜片的一种替代实施方案,每个储存器包括阀,相应的储存器经由所述阀连接到该储存器的相关联的通道,其中相应的阀可以包括形成相应储存器的壁(特别是底部)的渗透膜,当渗透膜被施加合适的电压时,该渗透膜打开并允许液体通过该渗透膜。
替代地,相应的阀可以是以下阀之一:包括至少两个电极的阀,该至少两个电极用于打开或闭合该阀(例如本文所述的拉链或拉链式致动器);包括构件的阀,该构件由形状记忆合金或相变材料制成,用于打开或闭合该阀;包括电磁致动器的阀,该电磁致动器用于打开或闭合该阀;包括磁铁的阀,该磁铁被配置为被另一磁铁移动,用于打开或闭合该阀(例如外部磁铁)。
此外,根据本发明的镜片的一种实施方案,镜片包括能量源,该能量源经由电力线电连接至阀,用于向阀提供能量,以打开或闭合该阀。
此外,根据本发明的镜片的一种实施方案,镜片包括用于感测眼睑运动的感测器,该感测器经由数据线连接至阀或连接至能量源,其中感测器被配置为当眼睑运动被感测器检测到时提供输出信号并且被配置为经由所述数据线向阀或能量源提供输出信号,用于控制阀,特别是用于闭合或打开所述阀。
此外,根据本发明的镜片的又一种实施方案,镜片包括泵,该泵包括储存器块体,其中泵被配置为通过将覆盖储存器块体的所述膜的区域移动(例如拉动或推动)到形成所述储存器块体的至少一部分的基部元件的凹陷中来清空储存器块体。
此外,根据本发明的镜片的一种实施方案,所述凹陷可以包括凹形(或圆锥形状或一些其他合适的几何形状)
此外,根据本发明的镜片的一种实施方案,储存器的几何形状被设计成使得使用最少的能量或不使用能量来将膜的所述区域移动(例如拉动或推动)到储存器块体的凹陷中。
此外,根据本发明的镜片的一种实施方案,泵被配置为产生用于将膜的所述区域拉入储存器块体的凹陷中的静电力,其中,为了产生所述力,膜的所述区域包括柔性且特别能拉伸的导电电极,并且基部元件包括面向膜的所述电极的至少一个相应的对电极(反电极,counter electrode)。
替代地,阀可以包括由形状记忆合金制成的构件,该构件可以被配置为在加热(例如通过电流)时膨胀,然后将膜的所述区域移动到凹陷中。此外,根据本发明的镜片的一种实施方案,介电层可以或者施加在膜的区域和基部元件二者上,或者仅施加在基部元件上。
此外,根据本发明的镜片的一种实施方案,通道(例如,以在基部元件中形成的凹槽的形式)通向储存器块体的所述凹陷的底部的特别是最低的(例如中心的)区域,用于排空所述凹陷,储存器块体经由该通道连接至镜片块体,其中所述凹槽被配置为当膜的所述区域被移动(例如拉动或推动)到凹陷中时自动密封。
此外,根据本发明的镜片的一种实施方案,所传送的液体的量由储存器块体适当地限定。若干个储存器块体可以结合,以离散的步骤传送流体。
此外,根据本发明的镜片的一种实施方案,当所述通道(或凹槽)被密封时,液体再次进入储存器块体在通道/凹槽与储存器块体的交叉处被阻塞,该交叉也被称为密封线。
此外,根据本发明的镜片的一种实施方案,泵被配置为,通过在一侧使用膜的电极并且在另一侧使用所述对电极和/或被布置在凹陷的底部的中心处并被所述对电极包围的中心电极而将膜的所述区域固定至储存器块体的所述凹陷的底部上的(例如中心)区域(该区域也被称为密封区域并且可以与凹陷的所述最低区域相同),将在此形成阀的通道保持在其密封或闭合状态。替代地可以使用构件(形状记忆合金)来固定膜区域。
此外,根据本发明的镜片的一种实施方案,在将膜固定至到凹陷/储存器块体的底部之后,可以减小有效电极面积和电力。此外,(例如圆形)密封区域可以是柔性的、坚硬的或者甚至是刚性的。
此外,根据本发明的镜片的一种实施方案,特别是取决于所施加的电力,所密封的通道被配置为在一定的背压下打开,这引起储存器块体的液体回流和再次填充。
此外,根据本发明的镜片的又一种实施方案,镜片包括用于在储存器块体与镜片块体之间提供流动连接的通道,其中,镜片包括用于打开或闭合所述通道的阀,其中所述通道延伸穿过在基部元件中形成的阀的凹陷,该凹陷被所述膜的区域覆盖,其中阀被配置为通过将覆盖凹陷的所述膜的区域移动(例如拉动或推动)到凹陷中来打开或阻塞所述通道。
此外,根据本发明的镜片的一种实施方案,凹陷的几何形状被设计成使得使用最少的能量或不使用能量来将膜移动(例如拉动或推动)到凹陷中。
此外,根据本发明的镜片的一种实施方案,阀被配置为产生用于将膜的所述区域拉到阀的凹陷中的静电力,其中为了产生所述力,膜的所述区域包括柔性且特别能拉伸的导电电极,并且基部元件包括至少一个相应的对电极。替代地,阀可以包括由形状记忆合金制成的用于产生所述力(也参见上文)的构件。
此外,根据本发明的镜片的一种实施方案,介电层可以或者依次施加在膜的区域和基部元件二者上,或者仅施加在基部元件上。
此外,根据本发明的镜片的一种实施方案,所述通道被配置为当膜的所述区域被移动(例如拉动或推动)到阀的凹陷中时被自动阻塞。
进一步,根据本发明的镜片的一种实施方案,当所述通道被阻塞时,液体再次进入阀的凹陷在通道与凹陷的交叉处被阻塞,该交叉也被称为密封线。特别地,存在两个这种交叉或密封线,一个在通道进入凹陷处,另一个在通道离开凹陷处。
此外,根据本发明的镜片的一种实施方案,阀被配置为,通过在一侧使用膜的电极并且在另一侧使用所述对电极和/或被布置在凹陷的底部的中心处并被所述对电极包围的中心电极和/或沿密封线延伸并通过间隙与中心电极分离的第一和/或第二密封线电极将膜的所述区域固定至阀的所述凹陷的底部上的(例如中心)区域(该区域也被称为密封区域,并且可以与凹陷的最低区域相同),将通道保持在其阻塞状态。
此外,根据本发明的镜片的一种实施方案,在将膜固定至凹陷/储存器块体的底部之后,可以减小有效电极面积和电力。此外,(例如圆形)密封区域可以是柔性的、坚硬的或者甚至是刚性的。
此外,根据本发明的镜片的一种实施方案,取决于所施加的电力,阀被配置成在一定压力下打开,这允许液体在储存器块体与镜片块体之间经由通道通过。
在上述液体通过致动器(例如泵)被移动的实施方案中,膜或者其至少一个区域被配置为通过镜片的使用者的眼睑压下,以帮助将液体从储存器块体泵送到镜片块体和/或从镜片块体泵送到储存器块体中,或者以帮助闭合镜片的至少一个或若干个阀。
此外,根据本发明的镜片的又一种实施方案,储存器块体被所述膜的双稳态区域覆盖,其中所述区域能相对于基部元件从第一稳定状态移动到第二稳定状态,且反之亦然,其中储存器块体在第一状态下比在第二状态下大,并且其中当所述区域从第一状态移动到第二状态时,液体从储存器块体流到镜片块体中,并且其中当区域从第二状态移动到第一状态时,液体从镜片块体流回储存器块体。
此外,根据本发明的镜片的一种实施方案,镜片包括通道,该通道将储存器块体连接至镜片块体,以允许液体从镜片块体流到储存器块体,且反之亦然。
此外,根据本发明的镜片的一种实施方案,储存器块体包括围绕镜片块体延伸的圆形形状或环形形状。
此外,根据本发明的镜片的一种实施方案,膜的所述双稳态区域被配置为当足够的压力被施加到所述区域的凹表面或凸表面时从一个稳定状态翻转到另一个稳定状态,其中所述区域被配置为手动地(例如通过人)被致动,以将其从一个状态移动到另一个状态,特别是通过人的手指或眼睑。
此外,根据本发明的镜片的一种实施方案,膜的所述双稳态区域通过使用模制或热成形被赋予凸形或凹形形状,用于提供双稳状态。
此外,根据本发明的镜片的一种实施方案,膜的所述区域由弹性体制成。
此外,根据本发明的镜片的一种实施方案,膜的一部分或膜的所述区域由金属、或者聚合物、或弹性体、或至少两种材料的异质结构制成。例如:嵌入硅酮的Kapton盘。
根据本发明的另一方面,公开了一种系统,其包括如本文所述或所要求保护的根据本发明的镜片以及用于在镜片不被放置在使用者的眼睛的表面上时存储镜片的容器,其中所述容器包括导电线圈,该导电线圈用于当镜片被布置在容器中时通过感应对镜片的电池进行充电。这里,特别地,镜片也可以包括导电线圈,该导电线圈连接到镜片的能量源(例如电池)。
根据本发明的另一方面,提出了一种用于制造特别是根据本发明的具有权利要求58所述的特征的接触镜片的方法,包括如下步骤:
-提供基部元件(例如,例如用硅酮水凝胶或者涂覆有硅酮水凝胶的硅酮模制而成),
-提供能弹性变形的膜(例如,例如用硅酮水凝胶或涂覆有硅酮水凝胶的硅酮模制而成),该膜包括连接至膜的后侧的环构件,
-将基部元件粘接至膜(例如后侧)并由此形成接触镜片的镜片块体和储存器块体,以及
-用透明液体填充所述镜片块体和所述储存器块体
特别地,将以下之一施加到膜和/或基部元件:涂层、至少一个电极、绝缘层、反粘合层。
特别地,环构件可以等离子体粘接至膜。此外,基部元件可以等离子体粘接或胶合至膜。
此外,特别地,环构件可以与膜一体地形成(例如在膜的模制时),其中环构件可以通过用紫外光照射而被硬化,或者其中膜可以通过用紫外光照射而被软化。可以用于可以通过用紫外光照射而被硬化的环构件和膜的材料例如是:硅酮或聚氨酯(氨基甲酸乙酯,urethane)。此外,可以用于可以通过用紫外光照射而被软化的膜和环构件的材料例如是:硅酮或聚氨酯)。
替代地,可以将底漆施加至模具,该底漆被设计成在膜和整体环构件的模制期间化学地硬化环构件。
此外,根据本发明的一种实施方案,所述填充是在所述粘接已经执行之后使用渗透进行的。
为此,特别地,在粘接之前将预定量的水溶性盐布置在基部元件或膜上,使得所述盐在粘接之后被布置在镜片块体和/或镜片储存器中,其中然后所粘接的基部元件和膜被浸泡在通过渗透进入镜片块体和储存器块体的透明液体中。
此外,根据本发明的一种替代实施方案,所述填充在所述粘接之前进行,其中所述液体被填充到由膜形成的凹陷中,其中此后进行所述粘接,并且其中镜片块体和/或储存器块体在所述粘接之后释放驻留在其中的气体。
在此,可以在膜的边缘与基部元件的边缘之间使用粘结剂,特别是粘结环,该粘结剂在镜片块体/储存器块体释放所述气体之后被固化。这允许调节接触镜片的初始焦距。在此,可以使用可以通过用紫外光对其进行照射而被硬化的粘结剂,其中,然后通过在所述脱气(即使所述块体释放其中的气体)之后用紫外光照射粘结剂来进行粘结剂的固化。
此外,在粘接之前执行填充的实施方案中,可以借助于气相沉积(涂覆)通过气相涂覆被布置在基部元件上的液体而提供(而不是模制)膜。可以用于气相沉积膜(环构件在(例如被布置在基部元件上之前提供)的材料,例如是聚对二甲苯(帕利灵,parylene)(即化学气相沉积的聚(对二甲苯)聚合物)。
本发明可以用于多种应用,诸如接触镜片或眼内镜片,或者用于需要可调焦距的任何其他镜片。
当考虑到以下详细描述时,本发明将被更好地理解,并且除上述之外的目的将变得显而易见。这种描述参照附图,在附图中:
图1示出了根据本发明的接触镜片的实施方案;
图2示出了根据图1的接触镜片通过眼睑进行的致动;
图3示出了环构件中用于流体地连接镜片块体(lens volume)和储存器块体(reservoir volume)的开口的两种不同变型;
图4示出了根据本发明的使用致动器的接触镜片的实施方案;
图5示出了图4所示的致动器的示意性横截面图;
图6至图12示出了根据本发明的接触镜片的另外的实施方案;
图13示出了用于对根据本发明的接触镜片的电池进行充电的装置;
图14示意性示出了一种用于制造根据本发明的接触镜片的方法
图15示出了用于制造根据本发明的接触镜片的替代方法;
图16A例示了眨眼运动的低通滤波;
图16B例示了图16A的低通滤波的时间常数的调准
图17A例示了根据本发明的接触镜片与其感测器、致动器、调节器和处理单元之间的相互作用;
图17B例示了根据本发明的接触镜片与其感测器、致动器、调节器和处理单元之间的相互作用;
图18示出了根据本发明的眼内镜片形式的镜片;
图19示出了不同的操作模式,即,使用活动拉链式泵(模式A)时,使用拉链区域的被动密封的活动眼睑泵(模式B)时,或使用调节阀或频率控制器的活动眼睑泵时;
图20示出了根据本发明的镜片的实施方案,其使用眼睑致动来改变镜片的焦距;
图21示出了图20所示的实施方案的变型;
图22示出了图21的镜片的横截面图;
图23-图26示出了根据本发明的镜片的另一实施方案的视图,其使用眼睑致动来改变镜片的曲率/焦距;
图27-图29示出了具有泵和阀的镜片的不同实施方案;
图30-图31示出了具有通道和阀的镜片的不同实施方案;
图32示出了用于致动泵或阀的操作电极的示例;
图33示出了用于致动泵或阀的操作电极的另一示例;
图34示出了由形状记忆合金形成的构件致动的阀或泵;以及
图35示出了根据本发明的镜片的实施方案,其使用由双稳态膜区域覆盖的储存器。
图1示出了一种根据本发明的接触镜片的实施方案,该接触镜片被设计为通过在与用于致动接触镜片的眼睑相关联的眼睛2上佩戴接触镜片的人的眼睑4而被致动。通过这种致动,可以调节接触镜片的焦距。
在下文中,虽然这里镜片也可以总是形成为如图18所示的眼内镜片,但是为了调节这种眼内镜片的焦距,将特别使用根据本发明的致动器70。眼内镜片可以例如被配置为替换眼睛的晶状体(图18的图片A所示),或者如图18的图片B所示的,可被配置为除眼睛2的天然晶状体111之外还被植入。眼内镜片的总体设计对应于根据本发明的接触镜片的设计。此外,根据本发明的眼内镜片可以包括用于紧固其在眼睛2内的位置的附加紧固装置。下面描述根据本发明的接触镜片,要记住的是,这些实施方案也可以应用于眼内镜片的情况。
如图1所示,接触镜片1包括基部元件10,该基部元件包括适于布置在人的瞳孔上的后侧12。基部元件10还包括背离基部元件10的后侧12的前侧11。
此外,透明且弹性可膨胀的膜20连接至所述基部元件10,其中所述膜20包括面向基部元件10的所述前侧11的后侧22。
为了限定偏转膜20的形状,特别是膜20的曲率可调(例如中心)区域23的形状,设置例如圆形环构件30(也称为镜片成形器),该圆形环构件连接至膜20的后侧22,从而限定膜20的所述(例如圆形)区域23。
具体地,环构件30绕光轴(在图1中以虚线表示)周向延伸。
在该区域23下方,接触镜片1具有由环构件30包围的所谓的镜片块体41。此外,接触镜片1包括在所述膜20的边界区域24下方的储存器块体42。接触镜片1的这两个块体41、42填充有相同的透明液体50。
为了能够调节膜22的曲率可调区域23的曲率(该区域23在图1中形成凸起),所述块体41、42彼此流体地连接或能流体地连接,以便当储存器块体42被压缩时,驻留在储存器块体42中的液体50被压入镜片块体41中,使得膜20的所述曲率可调区域23的曲率增加,并且接触镜片1的焦距减小,并且其中,当镜片块体41被压缩时,驻留在镜片块体41中的液体50被压入储存器块体42中,使得膜20的所述曲率可调区域23的曲率减小,并且接触镜片1的焦距增加。
如从图1可以推断,储存器块体42在径向方向上布置在环构件30的外侧(即在环构件30的外侧上)。
为了致动曲率可调区域23的曲率(即接触镜片1的焦度)发生变化,储存器块体42被配置为当接触镜片1按预期被布置在眼睛2的瞳孔3上时被人的所述眼睛2的眼睑4压缩,其中储存器块体42布置在接触镜片1中,使得当所述人如图1右侧所示部分地闭合所述眼睑4时,储存器块体42被压缩,并且膜20的曲率可调区域23的曲率增加。具体地,由于眼睑4滑动到膜20的边界区域24上,驻留在该区域24下方的储存器块体42被压缩,并且相应量的液体50被挤压到镜片块体41中,导致膜20的中心区域23的曲率增加。
在图2中示出了这种致动的顺序A至E,其中图画D示出了眼睑4的闭合运动,其中眼睑滑动到膜的中心区域23上并将液体50推回到储存器块体42中,如图E所示。
优选地,在该实施方案中(如图1中左侧所示),储存器块体42通过由膜20形成的第一表面200和由基部元件10形成的第二表面100界定,其中所述表面200、100彼此面对并且被配置为在压缩储存器块体42时而进行接触时彼此粘合(例如通过诸如范德华力等的粘合力),使得可以如图2的图片C所指示的那样维持储存器块体42的压缩状态。通过用眼睑4压缩镜片块体可以克服该粘合,如图2的图片D所示。
图3示出了在两个块体41、42之间建立流动连接的三种不同的可能性。
根据图3(A),储存器块体42可以经由通道形式的至少一个或若干个开口60流体地连接至镜片块体41,该开口穿通环构件,即从环构件30的外侧延伸到环构件30的面向镜片块体41的内侧。这里,环构件30也连接至基部元件10的前侧11。
替代地,如图3(B)所示,该至少一个开口60也可以是由环构件30的正面30a和基部元件10的前侧所限定的周向开口(间隙),其中所述正面30a面向基部元件10的前侧11。具体地,当膜20的曲率可调区域23呈现最大凸曲率时,环构件30的所述正面30a可以接触基部元件10的前侧11。替代地,如图3(C)所示,环构件30可以附接至膜20和基部元件10,并且包括在其正面30a中形成的凹部,该凹部形成从镜片块体41延伸到储存器块体42的(例如径向的)开口或通道60。在此,这些通道由环构件30和基部元件10的前侧11界定。在这种实施方案中,环构件30可能看起来像高架桥。
此外,如图16A所例示,上述的至少一个开口60或所述多个开口60的尺寸选择为使得储存器块体42和/或镜片块体41必须被压缩以便产生膜(20)的曲率可调区域23的曲率变化的时间段比典型的眨眼显著更长。因此,发生不需要的眨眼不会改变接触镜片1的焦度。
此外,如图20至图24和图35所示,至少一个通道43或所述多个通道43用于将镜片块体41连接至储存器块体42。因此,该至少一个开口60或多个开口60经由一个或多个所述通道43直接地或间接地连接至储存器块体42和/或致动器出口160d。这里,开口60也可以是与元件类似的通道43,并且通道43也可以包括与元件类似的开口60。
此外,如图16B所示,可以调准低通滤波时间常数,例如,通过调准开口60或通道43的横截面(例如通过静电闭合)。
这里,使该至少一个开口60或通道43(上面描述的所述多个开口60或通道43)的横截面变窄可以用于阻塞低频和/或DC分量,例如,开口60或通道43可以用作阀装置。这旨在被动地(参见图16A)或主动地(参见图16B)减少从镜片块体41到储存器块体42的流体反向漏(back leakage))。例如,可以使用小孔/开口(具有不可调准的横截面)(参见图16A)来减少反向漏。此外,由于具有可调准的横截面的小孔/开口(参见图16B),反向漏也可以减小。
如果横截面足够大,高频也被允许通过。那么,眨眼(参见图19的A和B中的y3)可以用作脉冲泵浦源(参见图19B)。在这种情况下,下面的块70是机械眼睑致动器,其提供力和能量以为镜片加电。拉链(块700)通过向来自机械泵70的动力增加显著的、很小的或不增加泵送动力来辅助眼睑致动器。这里,辅助也可以意味着拉链(块700)作为被动和/或主动调整装置来辅助泵送,例如,通过在拉链的两个电极已经机械地(例如通过眼睑运动)紧密接近之后将拉链保持在其闭合状态。只有在已经使电极紧密接近或更紧密接近(例如通过随后的眨眼)之前(参见图19中的y1)为拉链提供动力才是有利的。
另外,图6和图7示出了储存器块体的不同的可能构造。根据图6,接触镜片可以具有带有中心镜片块体41的椭圆形轮廓,其中这里储存器块体42可以围绕镜片块体41布置,然后在镜片块体41的任一侧上在水平方向上作为较大部分。此外,如图7所示,接触镜片1可以具有圆形轮廓,其中圆形中心镜片块体41布置在使用者的瞳孔3上方,并且圆形的环形储存器块体42围绕镜片块体41延伸。此外,如图8所示,储存器块体42可以仅位于镜片块体41的两侧上。
作为接触镜片1的无动力致动的替代方案,接触镜片1可以包括至少一个致动器70,该致动器被配置为压缩储存器块体42,以将液体50从储存器块体42压入镜片块体41中。此外,这种致动可以通过上述图2的图片D所示的眼睑运动而消除。
这种致动器70可以如图17A所示被致动/控制。据此,接触镜片1包括感测器80,该感测器被配置为感测佩戴接触镜片1的人(使用者)的运动,并且被配置为响应于所述人的预先确定的运动而提供能由处理单元90访问的输出信号。具体地,所述运动是佩戴接触镜片1的所述使用者的眼睛2的眼睑4的运动。处理单元90被配置为响应于由感测器80提供的输出信号而致动至少一个致动器70,以将液体从储存器块体42传送到镜片块体41,且反之亦然。此外,在接触镜片1中布置为部件70、80、90提供必要动力的电能量源110。
具体地,感测器80是下述之一:感光元件、压力感测元件、电容感测元件、热感测器(特别是电阻器)。例如,感光元件如此布置在接触镜片中,使得其可以被眼睑覆盖,并且因此可以产生可以用于控制处理单元90的信号。电阻器可以用于确定眼睑4的位置,因为它对将从眼睑4传送到电阻器的热是敏感的。例如,电阻器可以沿接触镜片1的周边延伸。
此外,电能量源110可以是可以以上面已经描述的各种不同方式进行充电的电池,例如通过如图13所示的感应充电。这里,电池110在放置在接触镜片1的容器300中时被充电,该容器包括连接至电源的线圈302,该线圈将能量传送到接触镜片1的可以沿接触镜片1的周边延伸的线圈301。
此外,可以使用太阳能电池120以对电池110进行充电,该太阳能电池可以像电池110一样在环构件30外部布置在镜片块体41旁边,例如,如图9和图10所示。
此外,感测器80还可以通过例如测量致动器70的电容来感测接触镜片的状态。这可以通过将高频感测信号叠加到致动器信号来完成。感测信号允许测量致动器的电容。
此外另外,如图17B所示,可以将流体装置700添加到图17A的实施方案中(例如,作为单独的块700),其可以是主动调节器和/或被动阀。替代地,致动器单元70可以被配置为还包括被动控制特征。除了拉链70之外,可以使用本文所述的所有其他致动器。具体地,眼睑眨眼本身也可以用作致动器/致动力,其中拉链可以仅仅是调整装置700。有意地,块700可以被设计成要求比块70少1000倍或100倍或10倍或至少2倍的能量和/或(平均或峰值)功率。
在图4和图5中示出了如上所述的可以被控制和供电的致动器70的实施方案。
据此,可以特别设计的如图1和图3(右手侧)所示的接触镜片1具有通过由膜20形成的第一表面200和由基部元件10形成的第二表面100所界定的储存器块体42,其中两个表面200、100彼此面对,并且其中致动器70包括附接至所述第一表面200的电极71和附接至所述第二表面100的被隔绝的73电极72,使得其中在电极71、72之间形成锥形间隙74。现在,在如图5所指示的电压由处理单元90施加到所述电极71、72的情况下,所述间隙74根据所施加电压的大小而减小一定量,并且液体50从储存器块体42被压入镜片块体41中,这增加了膜20的曲率可调区域23的曲率。根据图9和图12,具有第一电极71、71a、71b、71c、71d的若干个这种致动器70和相应的多个第二电极或一个第二电极(未示出,因为被第一电极覆盖)可以被设置在中心镜片块体41的任一侧上,使得可以通过致动各个致动器区段(例如,图12中的71e)实现膜20的曲率的离散变化。例如,可以通过完全闭合或打开各个致动器区段来避免致动器的连续调节。闭合一个致动器区段71e导致0.25dpt或0.5dpt的屈光度变化。通过为致动器区段的不同组合提供动力,能够实现宽范围的焦距组合。这些离散变化可以通过可以由处理单元90相应地处理的(例如,使用者的眼睑4的)某个运动模式而被触发。
如图10进一步所示,一个或若干个致动器70可以仅被布置在镜片块体41的一侧上,从而在镜片块体41的另一侧上为诸如电池110、太阳能电池120、感测器80和处理单元90之类的其他部件留下空间。替代地,还可以将致动器70和电池110或其他部件在彼此顶部堆叠。
此外,图10还指示出了处理单元90还可以被配置为响应于由外部设备81(例如,智能电话)提供的输出信号来致动该至少一个致动器70。这种外部设备也可以与本发明的其他实施方案结合使用。
此外,图11示出了储存器块体42位于接触镜片1的上眼睑4和下眼睑4a所在的一侧上的实施方案。这允许在用眼睑调节镜片曲率时推进储存器块体,而不接触膜的曲率可调区域23。
所讨论的实施方案的组合也在本发明的精神之内。例如,镜片可以通过眼睑的机械压力进行调节,并且静电致动器仅需要通过将所述膜20的边界区域24吸引到由基部元件10形成的第二表面100来保持镜片的经调节的曲率。替代地也可以在电极71上而不是在电极72上具有绝缘层。此外,可以使膜20成为与眼睛和基部元件直接接触的表面以面向外界。此外,所有接触镜片都可以嵌入亲水包封层中。如下面建议的材料和制造方法适用于图1至图18所描述的所有实施方案。
电极71(71a至71d、71e)和72优选地是在不被损坏的情况下能变形。因此,有利地,第一电极由以下材料之一制成:
·碳纳米管(参见“Self-clearable carbon nanotube electrodes forimproved performance of dielectric elastomer actuators”,Wei Yuan等人,Proc.SPIE,第6927卷,69270P(2008));
·银纳米线;
·碳黑(参见“Low voltage,highly unable diffraction grating based ondielectric elastomer actuators”,M.Aschwanden等人,Proc.SPIE,第6524卷,65241N(2007));
·碳油脂/导电油脂;
·金属离子(Au、Cu、Cr、…...)(参见“Mechanical properties ofelectroactive polymer microactuators with ion-implanted electrodes”,S.Rosset等人,Proc.SPIE,第6524卷,652410(2007));
·液态金属(例如Galinstan);
·离子液体
·电解液
·金属粉末,特别是金属纳米颗粒(金、银、铜);
·金属膜
·导电聚合物(本质上导电或复合材料);
电极71和72可以通过以下技术中的任一种来被沉积:
·喷雾;
·离子注入(参见“Mechanical properties of electroactive polymermicroactuators with ion-implantation electrodes”,S.Roset,Proc.SPIE,第6524卷,652410(2007));
·PVD、CVD;
·蒸发;
·溅射;
·光刻;
·印刷,特别是接触印刷、喷墨印刷、激光印刷和丝网印刷;
·场引导的自组装(例如,参见“Local surface charges direct thedeposition of carbon nanotubes and fullerenes into nanoscale patterns”,L.Seemann、A.Stemmer和N.Naujoks,Nano Letters 7、10、3007-3012,2007);
·刷涂;
·电极电镀;
为了控制膜20和基部元件10的粘合行为,可以对膜20、基部元件10、电极71、72或绝缘层73施加以下修饰(改性,modification)(例如涂层):
·自组装单层(例如HMDS)
·碳氟化合物(例如全氟化碳,诸如PTFE)
·自组装单层(SAM)可以,例如,包含具有如下成分的分子:
o分子尾基团(molecule tail group),包含正烷基链或全氟化烷基链,或者由正烷基链或全氟烷基链组成,和/或
o分子头基团,包含硅烷或磷酸,或者由硅烷或磷酸组成。
·通过纳米结构化进行表面拓扑调节
·通过例如下述方式进行表面粗糙化和/或表面能修饰:
o纳米结构化
o光(例如UV)照射
o暴露于臭氧和/或其他自由基气体环境
o离子轰击
绝缘层73可以,例如,包含下列材料或由下列材料组成:
·Al2O3、SiO2、Si3N4
·聚对二甲苯
·环氧树脂、PVDF(聚偏二氟乙烯)
·电气树脂(Electric resin):SU-8、Cyclotene(基于BCB),
·高k电介质(例如无机材料、ΤiO2、HfO2或ZrO2)
·聚合物基体中由高k纳米颗粒(例如BaTiO3)组成的纳米复合材料。
·低k电介质(例如聚合物)
o CYTOPTM和/或其他
o无定形聚合物和或其他
o碳氟聚合物
·能交联聚合物电介质(例如)
·电化学双层(基于例如离子液体和离子凝胶)
绝缘层73可以,例如,通过以下技术中的任一种来被沉积:
·PVD(蒸发、溅射)
·CVD(ALD、PECVD......)
·旋涂
·阳极氧化
·喷雾热解
根据一种实施方案,上述使用电极的致动器70可以被配置为形成主动泵,该主动泵在本文中还被称为主动拉链式泵,该主动拉链式泵可以被配置为以图19所示的模式A被操作,其中y1表示电源线,y2表示焦度,y3表示眼睑眨眼,y4表示控制线,E#=单独事件,T#=各自的时间间隔,S#表示焦度状态,并且其中LH表示逻辑高,而LL表示逻辑低,
在该模式A中,电力线y1上的E0处的电压阶跃引起周期T1,在该周期T1中镜片的焦度从状态S1增加到S2。T1是其中液体从储存器缓慢地传送到镜片块体中的拉链式持续时间(压缩持续时间,zipping duration),例如,通过上述拉链式致动器70。焦度变化S2-S1或者是通过拉动到一定的电压依赖位置来限定,或者是通过完全拉动到多个单独的致动器区段(例如成对的第一和第二电极71、71a、71b、71c、71d、71e,见上文)之一来限定。从能量源提取用于传送镜片1的透明液体50的能量。在眨眼的情况下,不会永久地传送液体50,即在眨眼之后恢复眨眼事件之前的焦度。眨眼诱发的焦度变化很小,因为在短时间眨眼期间内没有显著的液体量被传送。仅允许液体50在所有时间段内缓慢地流动,即输入信号y3(以及y1)被低通滤波并引起焦度y2的缓慢变化。
替代地,根据另一实施方案,镜片1可以以图19所示的模式B操作,其对应于使用活动眼睑泵的镜片以及拉链区域的被动密封。这里,被动意味着泵送是例如机械地完成的,例如通过按压到图27至图32所示的柔性区域20a上,通过例如使用指尖,或如图35所示,通过翻转双稳态元件。
这里,仅在E0处的电压阶跃不会引起焦度变化。焦度在E2、E3和E4处递增;在E2、E3和E4处,以下三个原因都为真:眨眼发生,电源线y1通电,控制线y4在高处(LH)。用于流体传送的能量从眼睑运动或从另一机械源(例如用指尖按压或压迫眼睛)提取。在将控制线设置为低(LL)后,任何眨眼都不会永久地改变焦度。在E2、E3和E4眨眼期间的液体传送是可能的,因为在低控制信号期间液体的电阻较低。在事件E5处,由于较高的液体阻力,显著的液体传送是不可能的。在E5处比在E2、E3、E4处传送的液体少。
控制线y4不是必须的。在具有控制线的情况下,通过将控制线设置为低,焦度可以随时被冻结在任何值。在没有控制线的情况下,液体的阻力永久低。在任何眨眼事件下,焦度将暂时改变。只要将多个单独的致动器区段之一完全拉出(见上文),则液体传送是永久的,即没有或几乎没有回流发生。在完全闭合某一区段(例如电极对,见上文)之后,眨眼仅导致焦度的小的暂时波动,但不会永久改变。
此外,替代地,镜片1可以以对应于与调节阀或频率控制组合的活动眼睑泵的模式C操作。这里,相同的图适用于模式B,其中现在在所有时间段期间都具有y2的缓慢减小(恒定的负斜率)。
在非零回流的情况下,补偿液体反向漏,即由随后的眨眼恢复。可以根据平均眨眼间隔、液体流入速率和液体回流速率(动态速率平衡)来解决连续焦度状态。与模式B相反,通过控制眨眼频率(使用者发起的)或者通过改变液体流阻力(用于流入和/或流出的调节阀)来设置焦度。控制线y4不是必须的,但是可以可选地用于减少回流速率和/或增加流入速率。
此外,图14和图15示出了用于制造根据本发明的接触镜片1的不同方法。
图14和图15所示的两个原理实施方案均包括以下步骤:提供基部元件10,提供透明且能弹性变形的膜20(该能弹性变形的膜包括连接至膜20的后侧22的环构件30),在基部元件10和膜20上施加涂层(例如,200、100)(参见图14A和B以及图15A和B),将基部元件10粘接到膜20的后侧,从而形成接触镜片的镜片块体和储存器块体(参见图14D和图15C),以及用透明液体50填充所述镜片块体41和所述储存器块体42(参见图14E和图15B)。
现在,根据图14,所述填充(参见图15E和F)是在进行所述粘接之后使用渗透进行的。为此,在粘接之前,在基部元件10上布置预定量的水溶性盐222,使得所述盐222在粘接之后被布置在镜片块体41中,其中所粘接的基部元件10和膜20浸泡在透明液体50中,该透明液体通过扩散进入镜片块体41和储存器块体42,直到镜片1的内部和外部的渗透压处于平衡状态(参见图14F)。
作为替代方案,根据图15,在所述粘接之前进行所述填充(参见图15B和C),其中所述液体被填充到由膜20形成的凹陷51中,该凹陷51可以使用在膜20的前侧21上作用的真空V而形成,其中在此之后进行所述粘接(图15C),并且其中镜片块体41和/或储存器块体42在所述粘接之后释放驻留在其中的气体,这被称为脱气(参见图15D)。
图20示出了根据本发明的镜片1的实施方案,其包括眼睑致动器。为此,镜片1包括位于镜片1的上半部分中(其也可以放置在下半部分中以由下眼睑致动)的填充有液体50的储存器块体42,使得当镜片1被布置在所述眼睛的瞳孔上时,储存器块体42通过人的眼睛的眼睑运动的开始而是能压缩的,从而将液体50从储存器块体42泵送到镜片块体41中,用于增加膜20的曲率可调区域23的曲率,该曲率调节镜片1的焦度。
如从图20可以看出,储存器块体42可以包括被布置在所述上半部分中的两个实际存在的储存器42a、42b,每个储存器能经由沿镜片块体41的周边从镜片1的上半部分延伸到镜片的下半部分的通道43a、43b连接,两个储存器在镜片的下半部分连接至阀43,液体可以经由该阀进入镜片1的镜片块体41。
阀43由经由电力线路10a连接至阀43的能量源110供电,并且还可以通过经由数据线连接至阀43的感测器80进行控制。例如,感测器80可以检测经由通道43a、43b通过所打开的阀43将液体50传送到镜片块体中的眼睑运动,并且可以提供输出信号以闭合阀43,以将所传送的液体50保持在镜片块体41中。
具体地,阀43可以是用于控制液体50的泵入和泵出的主动阀系统或被动阀系统。(阀)动力源优选地需要比所需的能量少1000倍或100倍或10倍或至少2倍的能量来通过膜20、23调准镜片1。眼睑致动还可以用于支撑泵送系统以降低能量消耗。
此外,在被动止回阀的情况下,阀本身可以提供感测器元件。阀能量将从眼睑加压的储存器排出。
阀43可以通过下述被致动(在主动阀43的情况下):
·拉链式致动器(例如本文所述的拉链式致动器70)
·电渗致动(见下文)
·EAP(电活性聚合物)
·薄膜压电元件
·电磁致动器
·形状记忆合金
·相变材料
·热机械或双金属致动器,
·电动致动器,或
·被配置为由另一磁体移动用于打开或闭合阀的磁体(例如外部磁体,特别是被布置在镜片外部的外部磁体)。
此外,阀43可以被设计成使得通道被致动器挤压,或者其横截面通过阻碍物的任何种类的运动阻塞或减小以减少或增加流量。
此外,在图20所示的实施方案中,主动和被动阀系统也可以组合
例如,在拉链式阀43的情况下,通道可以纯粹被动地或主动地通过拉链式装置控制(每个泵送循环之后的横截面调准或完全密封)。
此外,可以通过快速眨眼脉冲(有助于克服摩擦和粘附问题)来辅助装置的拉开
图21结合图22示出了图20所示的实施方案的变型,其中这里每个储存器42a、42b包括其自己的阀430、431,相应的储存器42a、42b经由所述阀连接至其相关联的通道43a、43b,其中相应的阀430、431包括形成相应储存器42a、42b的底部的渗透膜430、431,该渗透膜430、431打开并允许液体50在向相应的渗透膜430、431施加合适的电压时通过该渗透膜。如图22所示,相应的膜430、431可以搁置在由基部元件10形成的支撑结构10a上,该支撑结构也允许引导液体50通过相应的膜430、431进入相应的通道43a、43b。
以这种方式,相应的渗透膜430、431位于可以被眼睑加压的其相关联的储存器42a、42b下方。此外,渗透膜430、431可以通过使用反向电渗效应而用作电流发生器。
如前所述,镜片1还可以包括用于检测眼睑运动的感测器80,该感测器80经由数据线80a连接至能量源110,该能量源110又经由相应的电力线80a电连接至所述渗透膜430、431,其中感测器80优选地被配置为当眼睑运动被感测器80检测到时提供输出信号,并且向能量源110提供输出信号,然后该能量源根据输出信号控制所述电压。
图23至图26示出了根据本发明的镜片1的另一实施方案,其中镜片1包括形成镜片1的总储存器块体42的两个储存器42a、42b,其中这些储存器42a、42b各自经由沿镜片块体41的周边延伸的通道而被连接至被布置在镜片1的下半部分中的阀160,使得镜片块体41被布置在一侧的储存器42a、42b和另一侧的阀160之间。镜片块体由形成镜片成形器的环构件30横向界定,膜20附接至该镜片成形器,使得膜20的从上方覆盖镜片块体41的所述曲率可调区域23被限定。
根据图24,阀160包括用于每个通道42a、42b的阀构件163a、163b,其中所述两个阀构件是如图24所示在相反的流动方向上打开(并闭合)的被动阀构件,其中阀160还包括开关161,其包括两个状态,其中在第一状态中,通道43a打开,而通道43b闭合,并且由于阀构件163a、163b,液体50可以从储存器块体42流入镜片块体41中,以通过增加镜片1的膜20的区域23的曲率来减小镜片1的焦距。
在第二状态中,通道43b打开,而通道43a闭合,并且由于阀构件163a、163b,液体50可以从镜片块体41流出进入到储存器块体42中。
在图23至图26中,液体流50由使用者的眼睑4致动,如图25至图26所示。为了减小镜片1的焦距,液体通过眼睑运动从储存器42a、42b经由阀160(该阀的开关处于第一状态中)泵入镜片块体41中。一旦液体50的传送完成(当眼睑已经移动经过如图25的右手边所示的储存器42a、42b时),由于图24所示的阀构件163a,液体50不能从镜片块体逸出。
在将液体50抽出镜片块体41以增加镜片1的焦距的情况下,开关161被移动到图24所示的第二状态中,使得液体50能够通过图26右手边所示的眼睑4运动被推出镜片块体41,经由阀构件163b进入储存器42a、42b。
开关161可以使用致动器而被致动,但是也可以手动地被致动以改变开关161的状态。
此外,图27示出了根据本发明的镜片1的又一实施方案。这里,镜片1包括泵150,该泵包括储存器块体42,其中泵150被配置为通过将覆盖储存器块体42的所述膜20的区域20a拉到凹陷42c中来清空储存器块体42,该凹陷在基部元件10中形成并形成镜片的透明液体50驻留的储存器块体42的一部分,
如图27所示,凹陷42c可以包括凹形,但也可以包括如图28的实施方案所示的圆锥形状。
优选地,泵150被配置为产生用于将膜20的所述区域20a拉入凹陷42c的静电力,其中为了产生所述力,膜20的所述区域20a形成柔性且特别能拉伸的导电电极20b(参见图32),并且基部元件10形成至少一个相应的对电极10b(参见图32)。
如图27和图28进一步所示,镜片的凹陷42c/储存器42经由可以由基部元件10中的凹槽形成的通道42d连接至镜片块体41(此处未示出)。通道42d优选地通向储存器块体42的所述凹陷42c的底部42f的最低区域42e,用于排干所述凹陷42c,其中所述凹槽/通道42d被配置为当膜20的所述区域20a通过所述电极10b、20b(10c,见下文)被拉入凹陷42c中时被自动密封,
当所述凹槽/通道42d被拉入区域20a密封时,液体50再次进入储存器块体42/凹陷42c在凹槽/通道42d与储存器块体42的交叉42g处被阻塞,该交叉42g也被称为图27和图28所指示的密封线。请注意,图27中的通道42d的横截面是弯曲的,而其在图28中为矩形,这导致密封线42g的不同的几何形状。
此外,泵150被配置为,通过在一侧使用膜20的电极20b并且在另一侧使用所述对电极10b和/或中心电极10c(其被布置在凹陷42c的底部42f的中心处并如图32所示被所述对电极10b包围)将膜20的所述区域20a固定至储存器块体42的所述凹陷42c的底部42f上的区域42e(该区域42e也被称为密封区域),而将通道42d保持在其密封或闭合状态(注意,图32实际上示出了下面将要描述的通道160d与阀160的组合,而且也适用于图27和图28所示的泵150与阀的组合。
在将膜20固定至凹陷42c/储存器块体42的底部42f之后,可以减小有效电极面积和电力。此外,根据施加到所述电极10b、20b、10c的电压,密封通道42d被配置为在一定的背压下打开,这引起液体回流并再次填充储存器块体42。
图29示出了根据本发明的镜片1的另一实施方案,其中镜片1现在包括用于在储存器块体42与镜片块体41(未示出)之间提供流动连接的通道160d,其中镜片1包括用于打开或闭合所述通道160d的阀160,其中所述通道160d延伸穿过在基部元件10中形成的阀160的凹陷160c(形成可调容积),该凹陷160c被所述膜20的区域20a覆盖,其中阀160被配置为通过将覆盖凹陷160c的所述膜20的区域20a拉入凹陷160c来打开或阻塞所述通道160d。
同样这里,阀160还被配置为产生用于将膜20的所述区域20a拉入阀160的凹陷160c的静电力,用于闭合阀160/通道160d,其中为了产生所述力,膜20的所述区域20a形成柔性且特别能拉伸的导电电极20b,并且基部元件10形成至少一个相应的对电极10b。
现在,通道160d被配置为当膜20的所述区域20a被拉入阀160的凹陷160c中时被自动阻塞。当所述通道160d被阻塞时,液体50再次进入阀160的凹陷160c并通过凹陷160c在通道160d与凹陷160c的交叉160g处被阻塞,该交叉再次被称为密封线,并且在图29至图31中指示出。
优选地,阀160被配置为,通过在一侧使用膜20的电极20b并且使用所述对电极10b和/或中心电极10c(其被布置在凹陷160c的底部160f的中心处并被所述对电极10b包围,参见图32)将膜20的所述区域20a固定至阀160的所述凹陷160c的底部160f上的区域160e(该区域也被称为密封区域),而将通道160d保持在其阻塞状态。
再次,在将膜20固定至凹陷160c/储存器块体42的底部160f之后,可以减小有效电极面积和电力。
同样,在此,根据所施加的电力,阀160被配置为在一定压力下打开,这允许液体50在储存器块体42与镜片块体41之间通过。
图30至图31示出了图29所示的实施方案的变型,其中在图30和图31中,通道160d的几何形状(横截面)是不同的,导致修饰的密封线160g。
图32例示了在图29至图31所示的通道和阀的情况下电极10b、20b、10c的操作(然而,该操作也可以应用于图27和图28中的泵150的致动。
根据图32A、B和C,为了保持阀(即,通道160d)处于其闭合/密封状态,将膜20的区域20a在小区域42e处固定至储存器底部42f(图32A,10c)就足够了。这里,中心电极10c可以与电极10b、20b电隔离,并且可以被单独解决。
在将膜20的区域20a偏转到最大偏转状态之后,其触及基部元件10,然后可以减小所施加的电压,以在空闲时间期间节省静态功率(图32B节省)。
在激活电极10c上的电力(图32C)之后,可以减小或完全去除电极10b、20b上的电压。这有助于降低静态功耗。
电极10b、20b、10c可以由不同材料组成并具有不同的厚度,以优化漏电流和操作电压。一方面,小面积电极10c可以用薄的(例如0.1至10微米)或超薄的(例如小于100纳米)、高k、高介电强度的例如非柔性的无机介电材料(例如Al2O3)覆盖,以使静态功耗最小化。另一方面,大面积电极10b和20b可以用薄的(例如0.5至5微米)或超薄的(例如小于0.5微米)、低k、高介电强度的柔性无机电介质(例如聚对二甲苯或基于PDMS)覆盖
此外,电极10b、20b可以以介电磁化率和/或介电厚度的径向梯度制造,使得局部面积电容朝向中心增加。以这种方式,可以在给定电压和漏电流下实现更大的最大偏转。
图33例示了在图29至图31所示的通道和阀的情况下电极10b、20b、10c的操作的另一实例(然而,该操作也可以应用于图27和图28中的泵150的致动)。
这里,可以使用通过间隙10f与中心电极10分离的附加的密封线电极10d、10e。
再次,为了将阀160(或泵150)保持在其闭合状态,将膜20固定在小区域160g和/或160e就足够了(参见图33B)。电极10c、10d或10e可以与电极10b、20b电隔离并且彼此电隔离,并且可以进一步单独解决。
为了密封阀160,将膜20固定在密封线160g之后的小区域处就足够了。理想地,电极10b、20b、10c、10d、10e通过横向间隙10f彼此隔离。
所述电极10b、20b、10c、10d、10e可以由不同材料组成并且具有不同厚度,以优化漏电流和操作电压。一方面,小面积电极10c、10d、10e可以用超薄(<1微米)、高k、高介电强度的最终非柔性的无机介电材料(例如Al2O3)覆盖,以使静态功耗最小化。另一方面,大面积电极10b和20b可以用薄的(1-2微米、低k、高介电强度的柔性无机电介质(例如聚对二甲苯或基于PDMS)覆盖。
电极10b、20b可以以电介磁化率和/或电介厚度的径向梯度制造,使得局部面积电容朝向中心增加。以这种方式,在给定电压和漏电流下可以实现更大的最大偏转。
此外,如图34所示,作为所述电极10c、10b、20b,特别是10d和10e的替代方案,本文所描述的泵150或阀160也可以使用由形状记忆合金(例如镍钛诺)制成的构件44而被致动。构件44可以联接到膜20的所述区域20a并且包括图34的左手边所示的第一平坦状态,其中在通过电流加热所述构件44时,该构件变化到在图34的右手边所示的其膨胀状态,在该膨胀状态中,构件44将膜的所述区域20a移动(例如推动或拉动)到泵150或阀160的凹陷42c、160c中。
具体地,所述构件可以包括周向(例如环形)框架44a,该周向框架经由细长的弯曲臂44b一体地连接至中心板44c。在膨胀状态下,臂44b向下膨胀,使得板44c将膜20的所述区域20a移动到凹陷42c、160c中并密封储存器/阀。
此外,如图35所示,公开了根据本发明的镜片的实施方案,该镜片包括具有双稳态膜区域20a的储存器泵机构。
具体地,储存器块体42由镜片1的膜20的双稳态区域20a覆盖,其中所述区域20a能相对于基部元件10从第一稳定状态移动到第二稳定状态,且反之亦然,其中储存器块体42在第一状态下比在第二状态下大,并且其中当所述区域20a从第一状态移动到第二状态时,液体50从储存器块体42流入镜片块体41中,并且其中当区域20a从第二状态移动到第一状态时,液体从镜片块体41流回储存器块体42。
镜片1还包括通道43,该通道将储存器块体42连接至镜片块体41,以允许液体50从镜片块体41流到储存器块体42,当区域20a的状态相应地改变时,情况相反。
如图35所指示,储存器块体42可以包括圆形形状,但也可以包括围绕镜片块体41延伸的环形形状。
膜20的所述部分20a可以由金属或聚合物或弹性体或至少两种材料的异质结构制成。例如:嵌入硅酮的Kapton盘。
根据本发明的镜片的使用是灵活多变的,并且还包括但不限于诸如下述的装置:视觉系统、眼用镜片(接触镜片和眼内镜片)、眼科仪器(诸如综合屈光检查仪)、折射计、眼底相机、ppt.生物仪器、视野计、折射计、眼压计、色盲检查镜(anomaloskop)、对比敏感度仪(kontrastometer)、眼角膜显微镜(endothelmicroscope)、色盲检查镜、双目视功能检查仪(binoptometer)、OCT、罗茨测定仪(rodatest)、眼膜曲率镜、RTA、裂隙灯显微镜、手术显微镜、自动折射仪、眼表综合分析仪(keratograph)、共焦成像仪、Scheimpflug相机、波前像差仪、瞳孔计、皮肤激光器(skin laser)、眼激光器(eye laser)、耳镜、喉镜、拉曼光谱仪、便携式光谱仪、光动力诊断;以及照明装置、照明设备、用于机器视觉的装置、激光处理装置、用于进行灯光展示的装置、打印机、计量装置、(例如头戴式)眼镜、医疗装置、机器人凸轮、运动跟踪装置、显微镜、望远镜、内窥镜、双筒望远镜、监视摄像机、汽车装置、投影仪、测距仪、条码读取器和网络摄像头、光纤耦合、生物识别装置、电子放大镜、运动跟踪、眼内镜片、手机、军用、数码相机、网络摄像头、显微镜、望远镜、内窥镜、双筒望远镜、研究、工业应用。
尽管示出并描述了本发明的目前优选的实施方案,但是应当清楚地明白,本发明并不仅限于此,而是可以在下面的权利要求的范围内进行各种实施和实践。

Claims (64)

1.一种用于视力矫正的镜片(1),其中,所述镜片(1)被配置为直接放置在人的眼睛(2)的表面上或者植入到人的眼睛(2)中,并且其中,所述镜片(1)还包括:
-透明的基部元件(10),所述透明的基部元件具有后侧(12)和背离所述后侧(12)的前侧(11),
-透明且弹性可膨胀的膜(20),所述透明且弹性可膨胀的膜连接至所述基部元件(10),其中,所述膜(20)包括面向所述基部元件(10)的所述前侧(11)的后侧(22),
-环构件(30),所述环构件连接至所述膜(20)的所述后侧(22),使得所述环构件(30)限定所述膜(20)的曲率可调区域(23),并且
-其中,所述镜片(1)包括邻近所述膜(20)的所述曲率可调区域(23)的镜片块体(41),所述镜片块体(41)由所述环构件(30)界定,并且其中,所述镜片(1)包括邻近所述膜(20)的边界区域(24)的储存器块体(42),其中,两个块体(41、42)填充有透明液体(50),并且
-其中,所述块体(41、42)彼此流体地连接或能流体地连接,使得当所述储存器块体(42)被压缩时,驻留在所述储存器块体(42)中的液体(50)被压入所述镜片块体(41)中,使得所述膜(22)的所述曲率可调区域(23)的曲率增加,并且所述镜片(1)的焦距减小。
2.根据权利要求1所述的镜片,其特征在于,所述镜片块体(41)被配置为被压缩,其中,当所述镜片块体(41)被压缩时,驻留在所述镜片块体(41)中的液体(50)被压入所述储存器块体(42)中,使得所述膜(22)的所述曲率可调区域(23)的曲率减小,并且所述镜片(1)的焦距增加。
3.根据权利要求1或2所述的镜片,其特征在于,所述储存器块体(42)经由至少一个开口(60)流体地连接或能流体地连接至所述镜片块体(41)。
4.根据权利要求3所述的镜片,其特征在于,所述至少一个开口(60)是由所述环构件(30)的正面(30a)和所述基部元件(10)所限定的周向间隙,所述正面(30a)面向所述基部元件(10)的前侧(11),其中特别地,当所述膜(20)的曲率可调区域(23)呈现最大凸曲率时,所述环构件(30)的所述正面(30a)接触所述基部元件(10)的前侧(11)。
5.根据权利要求2或3所述的镜片,其特征在于,所述环构件(30)还连接至所述基部元件(10)的前侧(11),其中,所述至少一个开口(60)是延伸穿过所述环构件(30)的通道,其中特别地,所述环构件(30)包括延伸穿过所述环构件(30)的通道的形式的多个开口(60),所述通道将所述储存器块体(42)流体地连接至所述镜片块体(41)。
6.根据权利要求2或3所述的镜片,其特征在于,所述环构件(30)还连接至所述基部元件(10)的前侧(11),其中,所述至少一个开口(60)是由所述环构件(30)和所述基部元件(10)的前侧(11)界定的通道。
7.根据权利要求3至6中的一项所述的镜片,其特征在于,所述至少一个开口(60)或所述多个开口(60)的尺寸选择为使得所述储存器块体(42)和/或所述镜片块体(41)必须被压缩以便产生所述膜(20)的曲率可调区域(23)的曲率变化的时间段比眼睑的眨眼更长。
8.根据权利要求3至7中的一项所述的镜片,其特征在于,所述至少一个开口(60)、所述储存器块体(42)和所述镜片块体(41)的尺寸被选择为使得,在其上放置所述镜片(1)或其中植入所述镜片(1)的眼睛(2)的眼睑(4)的一次完整眨眼期间,从所述镜片块体(41)传送到所述储存器块体(42)的液体(50)的总量少于将所述镜片(1)的光学倍率改变超过0.25屈光度,特别是超过0.1屈光度,特别是超过0.05屈光度所需的液体(50)的量。
9.根据前述权利要求中的一项所述的镜片,其特征在于,所述镜片块体(41)被配置为当所述镜片(1)被布置在所述眼睛(2)的瞳孔(3)上时被所述人的眼睛(2)的眼睑(4)、特别是通过完全闭合所述眼睑(4)压缩。
10.根据前述权利要求中的一项所述的镜片,其特征在于,所述储存器块体(42)被配置为当所述镜片(1)被布置在所述眼睛(2)的瞳孔(3)上时被所述人的眼睛(2)的眼睑(4)压缩,其中特别地,所述储存器块体(42)被如此布置在所述镜片(1)中,使得当所述人部分地闭合所述眼睑(4)时,所述储存器块体(42)被压缩并且所述膜(20)的曲率可调区域(23)的曲率增加。
11.根据前述权利要求中的一项所述的镜片,其特征在于,所述储存器块体(42)通过由所述膜(20)形成的第一表面(200)和由所述基部元件(10)形成的第二表面(100)界定,其中,所述表面(200、100)彼此面对,并且其中,所述表面(200、100)被配置为在压缩所述储存器块体(42)而进行接触时彼此粘合,使得可以在无需眼睑(4)推到所述储存器块体(42)上的情况下维持所述储存器块体(42)的压缩状态。
12.根据权利要求11所述的镜片,其特征在于,所述第一表面(200)和第二表面(100)通过静电引力、磁引力或范德华力而彼此粘合。
13.根据前述权利要求中的一项所述的镜片,其特征在于,所述镜片(1)包括至少一个致动器(70),所述至少一个致动器被配置为压缩所述储存器块体(42),以将液体(50)从所述储存器块体(42)压入所述镜片块体(41)中。
14.根据前述权利要求中的一项所述的镜片,其特征在于,所述储存器块体(42)通过由所述膜(20)形成的第一表面(200)和由所述基部元件(10)形成的第二表面(100)界定,其中,两个表面(200、100)彼此面对。
15.根据权利要求13和14所述的镜片,其特征在于,所述致动器(70)包括附接至所述第一表面(200)的至少第一电极(71)和附接至所述第二表面(100)的至少第二电极(72),使得在电极(71、72)之间形成间隙(74),所述间隙的尺寸能根据向所述电极所施加的电压调节,使得当所述间隙减小时,液体(50)从所述储存器块体(42)被压入所述镜片块体(41)中,并且其中,当向所述电极(71、72)所施加的电压减小时,所述膜的张力使液体(50)从所述镜片块体(41)流回所述储存器块体(42)中。
16.根据权利要求13和14所述的镜片,其特征在于,所述致动器(70)包括附接至所述第一表面(200)的一个或多个第一电极(71、71a、71b、71c、71d)和附接至所述第二表面(100)的相应数量的第二电极(72),使得形成一对第一电极和第二电极(71、72)或多对第一电极和第二电极(71、71a、71b、71c、71d、71e、72),其中,每对电极(71、71a、71b、71c、71d、71e、72)界定被布置在相应的第一电极和第二电极(71、71a、71b、71c、71d、71e、72)之间的相关联的间隙(74),所述间隙能通过向相应的电极对所施加的电压而闭合,使得当相应的间隙(74)闭合时,液体(50)从所述储存器块体(42)被压入所述镜片块体(41)中,并且其中,当向相应的电极对(71、71a、71b、71c、71d、71e、72)所施加的电压减小或关闭时,相应的间隙(74)打开并且所述膜(20)的张力使相应量的液体(50)从所述镜片块体(41)流回所述储存器块体(42)中。
17.根据权利要求15或16所述的镜片,其特征在于,至少一个第一电极(71)相对于至少一个第二电极(72)被电隔绝,或者每个第一电极(71、71a、71b、71c、71d;71e)相对于相关联的第二电极(72)被电隔绝。
18.根据前述权利要求中的一项所述的镜片,其特征在于,所述储存器块体(42)被布置在所述镜片(1)的边界区域(420)中,使得当所述镜片(1)按预期相对于眼睛(2)布置时,所述储存器块体(42)面向所述眼睛(2)的眼睑(4),并且所述眼睑(4)能部分地闭合,使得其仅推到所述储存器块体(42)上而不是所述镜片块体(41)上。
19.根据权利要求15至19中的一项所述的镜片,其特征在于,为了减小眼睑(4)对所述储存器块体(42)和所述电极(71、71a、71b、71c、71d、71e、72)的影响,当所述镜片(1)按预期相对于眼睛(2)布置时,所述储存器块体(42)在水平方向上紧邻所述镜片块体(41)布置。
20.根据权利要求13或根据引用权利要求13时的权利要求14至19中的一项所述的镜片,其特征在于,所述至少一个致动器(70)围绕所述环构件(30)周向地延伸。
21.根据前述权利要求中的一项所述的镜片,其特征在于,所述环构件(30)是所述膜(20)5倍、特别是10倍、特别是50倍、特别是100倍、特别是1000倍硬。
22.根据前述权利要求中的一项所述的镜片,其特征在于,所述环构件(30)在所述环构件(30)与所述膜(20)之间的界面处的圆度和平整度优于25μm,特别是优于10μm,特别是优于5μm。
23.根据权利要求13或引用权利要求13时的权利要求14至22中的一项所述的镜片,其特征在于,所述镜片(1)包括感测器(80),所述感测器被配置为感测佩戴所述镜片(1)的人的运动,并且被配置为响应于所述人的预先确定的运动而提供输出信号,其中特别地,所述运动是所述人的眼睛(2)的眼睑(4)的运动。
24.根据权利要求23所述的镜片,其特征在于,所述感测器(80)是下述之一:感光元件、压力感测元件、电容感测元件、热感测器,特别是电阻器。
25.根据权利要求23或24所述的镜片,其特征在于,所述感测器(80)被配置为感测所述镜片(1)的变形,其中,所述感测器(80)内置于所述致动器(70),或者由所述致动器(70)形成,或者包括其部分。
26.根据前述权利要求中的一项所述的镜片,其特征在于,所述镜片(1)还包括处理单元(90),所述处理单元被配置为响应于由所述感测器(80)提供的输出信号或响应于由外部设备(81)提供的输出信号而致动所述至少一个致动器(70),其中特别地,通过将所述电压施加给所述至少一个致动器(70)的所述电极(71、72)来致动所述至少一个致动器(70)。
27.根据权利要求13至26中的一项所述的镜片,其特征在于,所述镜片(1)包括电能量源(110),特别地是电池,其中特别地,所述电能量源(110)被配置为通过下述之一进行充电:感应充电;光,其中特别地,所述镜片(1)包括太阳能电池(120)或光敏二极管(120);使用热电效应,其中特别地,所述镜片(1)包括珀尔帖元件(130);使用眼睑运动或眼睛的运动,其中特别地,所述镜片(1)包括用于将所述眼睑运动或所述眼睛的运动转换为电能的柔性电容(140);通过将液体泵送通过膜(430、431)来使用反向电渗效应。
28.根据权利要求12至27中的一项所述的镜片,其特征在于,所述表面(200、100)被配置为通过所述至少一个致动器(70)的压缩力而彼此粘合。
29.根据前述权利要求中的一项所述的镜片,其特征在于,所述基部元件(10)的后侧(12)被配置为放置在所述眼睛(2)的表面上,使得所述后侧(12)接触所述眼睛(2)的所述表面,或者使得所述膜(20)的前侧(21)被配置为放置在所述眼睛(2)的表面上,使得所述前侧(21)接触所述眼睛(2)的所述表面。
30.根据权利要求1或2所述的镜片,其特征在于,所述储存器块体(42)被定位在所述镜片(1)的上半部分或下半部分中,使得当所述镜片(1)被布置在眼睛(2)的瞳孔(3)上时,所述储存器块体(42)能通过所述人的所述眼睛(2)的眼睑运动的开始而压缩,从而将液体从所述储存器块体(42)泵送到所述镜片块体(41)中,用于增加所述膜(20)的曲率可调区域(23)的曲率。
31.根据权利要求30所述的镜片,其特征在于,所述储存器块体(42)由能经由至少一个通道(43a、43b)(41)连接至所述镜片块体(41)的至少一个储存器(42a、42b)形成,所述至少一个通道(42a、42b)沿所述镜片块体(41)的周边延伸。
32.根据权利要求31所述的镜片,其特征在于,所述至少一个通道(43a、43b)能经由被布置在所述镜片(1)的下半部或上半部中的阀(43)连接至所述镜片块体(41),特别地使得所述阀(43)面向所述至少一个储存器(42a、42b)和/或使得所述镜片块体(41)被布置在所述至少一个储存器(42a、42b)与所述阀(43)之间。
33.根据权利要求31所述的镜片,其特征在于,所述至少一个储存器(42a、42b)包括阀(430、431),所述至少一个储存器经由所述阀连接至所述至少一个通道(43a、43b)。
34.根据权利要求32或33所述的镜片,其特征在于,所述镜片(1)包括能量源(110),所述能量源电连接至所述阀(43),用于向所述阀(43)提供能量,以打开或闭合所述阀(43)。
35.根据权利要求34所述的镜片,其特征在于,所述镜片(1)包括用于检测运动特别是眼睑运动的感测器(80),所述感测器(80)连接至所述阀(43)或连接至所述能量源(110),其中,所述感测器(80)被配置为当所述运动被所述感测器(80)检测到时提供输出信号并且被配置为向所述阀(43)或向所述能量源(110)提供所述输出信号,用于控制所述阀(43),特别是用于闭合或打开所述阀(43)。
36.根据权利要求32至35中的一项所述的镜片,其特征在于,所述阀(43)是下述之一:
-包括渗透膜(430、431)的阀(43),所述渗透膜形成所述至少一个储存器的壁,根据施加给所述渗透膜的电压,所述渗透膜被配置为打开并被配置为允许所述液体(50)通过所述渗透膜;
-包括至少两个电极的阀(43),所述至少两个电极用于打开或闭合所述阀;
-包括由形状记忆合金或相变材料制成的构件(44)的阀(43),用于打开或闭合所述阀;
-包括电磁致动器的阀(43),所述电磁致动器用于打开或闭合所述阀;
-包括磁铁的阀(43),所述磁铁被配置为被另一磁铁移动,用于打开或闭合所述阀。
37.根据权利要求1或2所述的镜片,其特征在于,所述镜片(1)包括泵(150),所述泵包括所述储存器块体(42),其中所述泵(150)被配置为通过将所述膜(20)的覆盖所述储存器块体(42)的区域(20a)移动到形成所述储存器块体(42)的至少一部分的凹陷(42c)中来清空所述储存器块体(42),所述凹陷在所述基部元件(10)中形成。
38.根据权利要求37所述的镜片,其特征在于,所述泵(150)被配置为产生用于将所述膜(20)的所述区域(20a)移动到所述凹陷(42c)中的力,其中,为了产生所述力,所述膜(20)的所述区域(20a)形成柔性且能拉伸的导电电极(20b),并且所述基部元件(10)形成至少一个相应的对电极(10b);或者其中,为了产生所述力,所述泵(150)包括由形状记忆合金形成的构件(44),所述构件被配置为被加热,特别地通过电流被加热。
39.根据权利要求37或38所述的镜片,其特征在于,通道(42d)通向所述储存器块体(42)的所述凹陷(42c)的底部(42f)的最低区域(42e),所述储存器块体(42)经由所述通道连接至所述镜片块体(41),其中,所述通道(43d)被配置为当所述膜(20)的所述区域(20a)被移动到所述凹陷(42c)中时自动密封。
40.根据权利要求39所述的镜片,其特征在于,当所述通道(42d)被密封时,在所述通道(42d)与所述储存器块体(42)的交叉(42g)处阻塞了液体(50)再次进入所述储存器块体(42)。
41.根据权利要求39或40所述的镜片,其特征在于,所述泵(150)被配置为,通过在一侧使用所述膜(20)的电极(20b)并且在另一侧使用所述对电极(10b)和/或被布置在所述凹陷(42c)的底部(42f)的中心处并被所述对电极(10b)包围的中心电极(10c)而将所述膜(20)的所述区域(20a)固定至所述储存器块体(42)的所述凹陷(42c)的底部(42f)上的区域(42e),或者通过使用所述构件(44),来将所述通道(42d)保持在其密封状态。
42.根据权利要求39或41所述的镜片,其特征在于,所述密封的通道(42d)被配置为在一定的背压下打开,这引起所述储存器块体的液体回流和再次填充。
43.根据权利要求1或2所述的镜片,其特征在于,所述镜片(1)包括用于在所述储存器块体(42)与所述镜片块体(41)之间提供流动连接的通道(160d),其中,所述镜片(1)包括用于打开或闭合所述通道(160d)的阀(160),其中所述通道(160d)延伸穿过在所述基部元件(10)中形成的阀(160)的凹陷(160c),所述凹陷(160c)被所述膜(20)的区域(20a)覆盖,其中,所述阀(160)被配置为通过将所述膜(20)的覆盖所述凹陷(160c)的区域(20a)移动到所述凹陷(160c)中来打开或阻塞所述通道(160d)。
44.根据权利要求43所述的镜片,其特征在于,所述阀(160)被配置为产生用于将所述膜(20)的所述区域(20a)移动到所述阀(160)的凹陷(160c)中的力,其中,为了产生所述力,所述膜(20)的所述区域(20a)形成柔性且能拉伸的导电电极(20b),并且所述基部元件(10)形成至少一个相应的对电极(10b);或者其中,为了产生所述力,所述阀(160)包括由形状记忆合金制成的构件(44),所述构件被配置为被加热,特别地通过电流被加热。
45.根据权利要求43或44所述的镜片,其特征在于,所述通道(160d)被配置为当所述膜(20)的所述区域(20a)被移动到所述阀(160)的凹陷(160c)中时被自动阻塞。
46.根据权利要求45所述的镜片,其特征在于,当所述通道(160d)被阻塞时,在所述通道(160d)与所述凹陷(160c)的交叉(160g)处阻塞了液体(50)再次进入所述阀的凹陷(160c)。
47.根据权利要求45或46所述的镜片,其特征在于,所述阀(160)被配置为,通过在一侧使用所述膜(20)的电极(20b)并且在另一侧使用下述中的至少一个:所述对电极(10b)、被布置在所述凹陷(160c)的底部(160f)的中心处并被所述对电极(10b)包围的中心电极(10c)、沿所述通道(160d)与所述凹陷(160c)之间的交叉(160g)延伸的第一密封线电极(10d)、沿所述通道(160d)与所述凹陷(160c)之间的另一交叉(160g)延伸的第二密封线电极(10e),来将所述膜(20)的所述区域(20a)固定至所述阀(160)的所述凹陷(160c)的底部(160f)上的区域(160e、160g),以将所述通道(160d)保持在其阻塞状态,其中,所述密封线电极(10d、10e)通过间隙(10f)而与所述中心电极(10c)分离。
48.根据权利要求43至47中的一项所述的镜片,其特征在于,所述阀(160)被配置为在一定压力下打开,这允许液体(50)在所述储存器块体(42)与所述镜片块体(41)之间通过。
49.根据权利要求37至48所述的镜片,其特征在于,所述膜(20)或所述膜的至少一个区域(20a)被配置为通过所述镜片(1)的使用者的眼睑或手指压下,以帮助将液体(50)从所述储存器块体(42、42a、42b)泵送到所述镜片块体(41)和/或从所述镜片块体泵送到所述储存器块体中。
50.根据权利要求1或2所述的镜片,其特征在于,所述储存器块体(42)被所述膜(20)的双稳态区域(20a)覆盖,其中,所述区域(20a)能相对于所述基部元件(10)从第一稳定状态移动到第二稳定状态,且反之亦然,其中,所述储存器块体(42)在所述第一状态下比在所述第二状态下大,并且其中,当所述区域(20a)从所述第一状态移动到所述第二状态时,液体(50)从所述储存器块体(42)流入所述镜片块体(41)中,并且其中,当所述区域(20a)从所述第二状态移动到所述第一状态时,液体从所述镜片块体(41)流回所述储存器块体(42)。
51.根据权利要求50所述的镜片,其特征在于,所述镜片(1)包括通道(43),所述通道将所述储存器块体(42)连接至所述镜片块体(41),以允许液体(50)从所述镜片块体(41)流到所述储存器块体(42),且反之亦然。
52.根据权利要求50或51所述的镜片,其特征在于,所述储存器块体(42)包括围绕所述镜片块体(41)延伸的圆形形状或环形形状。
53.根据权利要求50至52中的一项所述的镜片,其特征在于,所述区域(20a)被配置为当足够的压力被施加到所述区域(20a)的凹表面或凸表面时从一个稳定状态翻转到另一个稳定状态,其中,所述区域(20)被配置为手动地被致动,以将其从一个状态移动到另一个状态,特别是通过人的手指或眼睑。
54.根据权利要求50至53中的一项所述的镜片,其特征在于,所述区域(20a)通过使用模制或热成形被赋予凸形或凹形形状,用于提供所述双稳状态。
55.根据权利要求50至54中的一项所述的镜片,其特征在于,所述区域(20a)由弹性体制成或者包括弹性体。
56.根据权利要求50至55中的一项所述的镜片,其特征在于,所述膜(20)的一部分或所述区域(20a)由金属或聚合物或弹性体或至少两种材料的异质结构制成。
57.系统,包括根据前述权利要求中的一项所述的镜片(1)和用于在所述镜片(1)不被放置在人的眼睛(2)的表面上时存储所述镜片(1)的容器(300),其中,所述容器(300)包括导电线圈(302),所述导电线圈用于通过感应对所述镜片(1)的能量源(110)或电池(110)进行充电。
58.用于制造特别是根据前述权利要求中的一项所述的镜片(1)、特别是接触镜片(1)的方法,包括如下步骤:
-提供基部元件(10),
-提供透明且能弹性变形的膜(20),所述透明且能弹性变形的膜包括环构件(30),所述环构件连接至所述膜(20)的后侧(22)或与所述膜的后侧成一体,
-可选地将所述膜(20)从一个或若干个牺牲性部件释放,所述一个或若干个牺牲性部件特别地使所述膜(20)稳定,以在组装之前执握所述膜,
-将所述基部元件(10)粘接至所述膜(20)并由此形成所述镜片(1)的镜片块体(41)和储存器块体(42),
-在用透明液体(50)填充所述镜片块体(41)之前,可选地将所述基部元件(10)从牺牲性结构释放,特别是从小型柱的规则阵列,这特别有助于避免所述基部元件(10)与所述膜(20)之间在所述膜(20)的中间光学区中和/或在致动器区域(42)中和/或在通道区域(43)中的接触,以及
-用透明液体(50)填充所述镜片块体(41)和所述储存器块体(42)。
59.根据权利要求58所述的镜片,其中,将以下之一施加到所述膜(20)和/或所述基部元件(10):涂层、至少一个电极(71、72)、绝缘层(73)、反粘合层。
60.根据权利要求58或59所述的方法,其特征在于,在所述粘接已经执行之后,使用扩散和渗透压进行所述填充。
61.根据权利要求58或59所述的方法,其特征在于,所述填充在所述粘接之前进行,其中,所述液体(50)被填充到由所述膜(20)形成的凹陷(51)中,其中在此之后,进行所述粘接,并且其中,在所述粘接之后,所述镜片块体(41)和/或储存器块体(42)释放驻留在其中的气体(53)。
62.根据权利要求58所述的方法,其特征在于,所述环构件(30)通过等离子体粘接连接至所述能变形的膜(20)。
63.根据权利要求58所述的方法,其特征在于,所述环构件(30)被形成为所述膜(20)的整体部分,其中,所述环构件通过用紫外光照射而被硬化,或者其中,所述膜通过用紫外光照射而被软化。
64.根据权利要求58所述的方法,其特征在于,所述环构件(30)被形成为所述膜(20)的整体部分,其中,将底漆施加到模具,在所述模具中形成所述环构件,所述底漆被设计成在所述膜(20)和整体环构件(30)的模制期间化学地硬化所述环构件(30)。
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