CN110082930A - 表面增大的眼科镜片 - Google Patents

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S.纳塔拉延
K.库珀
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Abstract

本发明涉及表面增大的眼科镜片。本发明公开了用于在光学区内为眼科镜片提供纹理图案的方法和装置以及在所述光学区内具有纹理图案的眼科镜片。

Description

表面增大的眼科镜片
本申请是申请日为2011年4月28日，申请号为201180022275.X，发明名称为“表面增大的眼科镜片”的发明专利申请的分案申请。
相关专利申请
本申请要求提交于2011年4月27日的美国专利申请No.13/094,870以及提交于2010年5月4日的美国专利申请No.61/300,928的优先权。
使用领域
本发明描述了一种具有一个或多个纹理表面的眼科镜片，更具体地讲，在一些实施例中描述了具有同心图案化的纹理凸型表面的角膜接触镜片。
背景技术
传统上，诸如角膜接触镜片的眼科装置包含具有矫正、装饰或治疗性质的生物相容性材料。例如，角膜接触镜片可以提供如下作用中的一种或多种：视力矫正功能；增进美容；和治疗作用。每种功能是由透镜的一种物理特性所提供。将折射性质结合到透镜中的设计可提供视力矫正功能。加入透镜的颜料可提供增进美容的效果。加入透镜的活性剂可提供治疗功能。
人的眼部区域的敏感特性已使得舒适度成为镜片的重要特性。不同的镜片材料通常与不同程度的舒适度相关。另外，已开发出一种滴眼剂和镜片添加剂的行业以解决舒适度的问题。
镜片的另一个重要品质就是镜片的光学性质，其影响眼科镜片佩戴者在佩戴具体镜片时的视觉清晰程度。传统上，镜片材料以及镜片的设计可影响眼科镜片佩戴者在使用镜片时的体验。
虽然佩戴眼科镜片的体验在舒适度和光学性质上已取得进步，但是仍然需要进一步改善眼科镜片佩戴者的体验。新材料和眼用溶液带来很多可变因素，其通常不易定量。另外，新材料和眼用溶液尽管是有益的，但通常需要大量的时间和资源以获得政府批准，再提供给镜片佩戴者。
角膜接触镜片的一些设计已包括凸形表面和凹形表面的不同特性。例如，已知存在一种在每个前光学表面上具有一个曲率半径并且在镜片的后表面上具有另一个曲率半径的角膜接触镜片。现有技术方法的一个缺点是经过镜片周边区域的光线趋于在经过镜片中心的光线前方聚焦于眼中。现有技术方法限制了聚焦的深度或视场，以及形成的光学图像的质量。
其他现有技术的例子包括在凹形表面的中心区域具有球形曲面并具有围绕中心球形区域的非球形曲面的多焦点角膜接触镜片。该角膜接触镜片设计的缺点是使用了矫正非球面半径，其在实际中很难测量和制备。
发明内容
因此，本发明包括诸如角膜接触镜片的眼科装置，其具有改良的设计以改善角膜接触镜片佩戴者的体验。通常，根据本发明，角膜接触镜片由在镜片表面上被精密控制的纹理构成。所述纹理包括在角膜接触镜片的整个光学区域。在一些实施例中，纹理具有有利于增加镜片表面润湿性的尺寸。一些实施例也可用于控制镜片表面上的泪液图案。
在另一方面，一些实施例包括可增加有益蛋白质的摄入从而增加与佩戴镜片相关的舒适程度的纹理图案。
因此，本发明的一些实施例包括由反应性单体混合物浇注成型的眼科镜片。通过控制反应性单体混合物所接触的光化辐射来形成镜片。
附图说明
图1A示出了具有表面纹理的眼科镜片的示例性实施例。
图1B示出了包括交叉网纹图案的示例性表面纹理。
图1C示出了包括放射状图案的示例性表面纹理。
图2示出了具有表面的眼科镜片的示例性实施例的横截面。
图3示出了纹理图案的一些尺寸的近视图。
图4示出了图案化纹理的示例性图案。
图5示出了根据本发明的示例性模具系统，其具有两个模具部件以形成镜片。
图6示出了根据本发明的示例性模具部件，其具有凸形表面以形成镜片。
具体实施方式
本发明包括生物医学装置，例如眼科镜片，具体而言，本发明包括在生物医学装置(例如，眼科镜片)内加入能量源的眼科镜片。文中描述的优选实施例和备选实施例均为示例性实施例，并且对于本领域技术人员而言，其变化、修改和更改理应是显而易见的。因此，应当了解，所述示例性实施例不对作为其基础的本发明的范围构成限制。
术语
在针对本发明的具体实施方式和权利要求中，所使用的各个术语定义如下：
镜片：如本文所用，“镜片”是指位于眼睛内或眼睛上的任何眼科装置。这些装置可提供光学矫正作用或可以起到美容的作用。例如，术语镜片可以指用于矫正或改进视力或用于增进眼部生理美容(如虹膜颜色)而不会影响视力的角膜接触镜片、眼内镜片、覆盖镜片、眼部插入物、光学植入物或其他类似器件。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质接触镜片，其中水凝胶包括(但不限于)有机硅水凝胶和含氟水凝胶。
镜片形成混合物：如本文所用，术语“镜片形成混合物”或“反应性混合物”或“RMM”(反应性单体混合物)是指可被固化并交联或可被交联而形成眼科镜片的单体或预聚物材料。各个实施例可包括具有一种或多种添加剂的镜片形成混合物，例如：UV阻挡剂、着色剂、光引发剂或催化剂，以及人们可能想在眼科镜片(例如接触镜片或眼内镜片)中加入的其他添加剂。
光学区：如本文所用，术语“光学区”是指当以通常规定的方式将眼科镜片佩戴在眼睛上、眼睛附近或眼睛里时，眼科镜片佩戴者从中透过进行观看的眼科镜片区域。
周边区域：如本文所用，术语“周边区域”或“非光学区”是指眼科镜片的光学区之外的眼科镜片区域，因而是当以通常规定的方式将眼科镜片佩戴在眼睛上、眼睛附近或眼睛里时，镜片佩戴者从中透过进行观看的眼科镜片部分之外的区域。
通常，本发明包括具有纹理表面的眼科镜片。在一些实施例中，眼科装置包括镜片佩戴者将会从中透过而进行观看的光学区。纹理图案可以位于光学区内和光学区外或位于此二者之一中。其他实施例可包括用于将眼科镜片浇注成型的模具部件，其中该模具部件包括要成型在眼科镜片上的图案浮雕。另外的实施例包括钢成型，其用于形成塑料模具部件以浇注成型眼科镜片。
眼科镜片装置
现在参见图1A，示出了根据本发明的示例性眼科镜片100的自上而下的视图。镜片100包括形成在镜片100中的图案化纹理101。在一些实施例中，如图所示，图案化纹理101包括一系列同心的或大致同心的凹陷或凹槽101a-101h等至101...n，其中n为同心环形凹槽的数量。具有图案化纹理101的凹槽101a-101...n以一定的深度和间隔形成在软质镜片材料的表面，增加了表面的润湿性并且不会妨碍透过镜片的正常视觉。
“大致同心”的凹槽图案意指包括围绕中心点成螺旋形的连续凹槽的一个或多个螺旋形图案。在给定的横截面，螺旋形图案可表现为同心圆图案；然而，螺旋为连续的凹槽或凹陷。在一些实施例中，可使用具有相同或近似中心点的多个螺旋图案。
因此，图案化纹理101可继续通过镜片100的光学区102的一部分或全部。另外，图案化纹理101可存在于镜片100的周边区域103的一部分或全部中。
图1A示出了具有同心圆的一些具体实施例；图1B和图1C示出了具有多个纹理图案104-105的另外的实施例。图1B示出了通常为交叉网纹图案的纹理图案104，并且图1C包括自中心点的放射状通道或凹槽105。其他图案也在本发明的范围内，包括随机“图案”。通常，对图案化纹理101a-101...n、104、105的形状的任何限制可与制造方法和镜片材料相关。例如，浇注成型制造方法可能与同心纹理图案更相容，而交叉网纹或随机图案更多是通过自由形式的制造方法获得。
根据本发明，图案化纹理101a-101...n、104、105包括具有足够深度和频率的凹槽或凹陷，以在镜片佩戴者佩戴镜片时增加镜片表面的润湿性(如下文更完整地描述)，并且具有足够浅的深度以使得镜片佩戴者可透过镜片清晰地进行观看。
传统上，任何表面的修改都局限于光学区之外的区域。此类设计遵循被普遍接受的概念，即人眼将感知由图案化纹理101a-101...n、104、105引起的镜片表面上的像差，或图案化纹理101a-101...n、104、105将人工痕迹引入视觉体验中，例如，彩虹、环或视觉失真。然而，根据本发明，可将图案化纹理101a-101...n、104、105引入光学区中，而不会对视力有任何实质不利的影响，并且在一些实施例中改善了视力。通过非限制性说明，理论上镜片佩戴者自身的泪液会充满图案并提供满意的或改善的光学视觉体验。此外，泪液还提供改善的佩戴者体验。
此外，在一些实施例中，与光滑表面相比，图案化表面纹理101a-101...n、104、105可提供更多的表面区域以便从泪液摄入有益蛋白质。表面区域的增加提高了与佩戴具有图案化纹理101a-101...n、104、105的眼科镜片100相关的舒适度。
现在参见图2，示出了根据本发明的眼科镜片200的横截面。镜片200具有后曲面或凹形表面202以及前曲面或凸形表面203。根据本发明，凸形表面203包括在光学区204区域内的纹理图案201。在一些实施例中，纹理图案201也可位于光学区205A-205B之外的区域中。
现在参见图3，示出了根据一些实施例的纹理图案的近视图。纹理图案300通常包括多个通道或凹槽或其他具有深度303和宽度302的几何凹陷。在一些实施例中，深度为两微米或更小。根据纹理图案的材料和结构形状，一些实施例可以两微米或更小的纹理图案增加舒适度，并且一些优选的实施例包括深度为五百纳米(0.5微米)或更小的简单数字结构形状。图3中所示的纹理图案通常有助于形成具有凹槽型人工痕迹的图案，其他图案也在本发明的范围内。
现在参见图4，示出了包括在纹理图案内的示例性结构形状。在一些实施例中，纹理图案400A包括相对尖形的顶部401，其位于沿纹理图案400A的最外部区域，还包括沿纹理图案400A的较里面部分的大致圆形部分404。
另一个纹理图案400B包括沿纹理图案400B的最外部区域的相对圆形的顶部403，以及沿纹理图案400B的较里面部分的大致尖形部分402。
其他实施例还可包括纹理图案400C，其包括沿纹理图案400B的最外部区域的相对圆形的顶部405以及沿纹理图案400C的较里面部分的大致圆形部分406。
另外的实施例可包括纹理图案400D，其包括沿纹理图案400B的最外部区域的相对尖形的顶部407以及沿纹理图案400D的较里面部分的大致圆形部分408。
现在参见图5，该图示出了眼科镜片的示例性模具。如本文所用，术语“模具”和“模具组件”是指具有腔体505的造型500，可将镜片形成混合物分配到腔体中，使得镜片形成混合物506反应或固化，从而制备出所需形状的眼科镜片。本发明的模具和模具组件500由不止一个“模具部件”或“模具件”501-502构成。可将模具部件501-502组合在一起，使得在模具部件501-502之间形成腔体505，镜片可在此腔体内形成。优选地，模具部件501-502的这种组合是暂时的。镜片形成后，模具部件501-502可再次分离以取下镜片。
至少一个模具部件501-502使其表面503-504的至少一部分与镜片形成混合物接触，使得形成镜片的混合物反应或固化后，表面503-504为与其接触的镜片部分提供所需的形状和形式。对于至少一个其他模具部件501-502也是如此。
因此，例如，在一个优选实施例中，模具组件500由两个部件501-502形成，即凹形件(前件)502和凸形件(后件)501，二者之间形成腔体。凹形表面504与形成镜片的混合物接触的部分具有要在模具组件500中制备的眼科镜片的前曲面曲率，而且足够光滑，并被成型为使得通过与接触凹形表面504的镜片形成混合物发生聚合，所形成的眼科镜片的表面具有合格的光学特性。
根据本发明，模具部件501-502中的一个或两个包括表面上的纹理图案509，该表面与沉积在模具腔体505中的镜片形成混合物506接触。如图所示，纹理图案509包括在凹形表面504上。模具纹理图案509成为赋予由模具系统500形成的镜片的图案浮雕。由所示的模具部件形成的镜片将具有在眼科镜片的凸形前曲表面上的纹理图案。纹理图案可通过注射成型、车床加工方法、激光烧蚀方法或其他塑料成型方法形成在模具部件502中。
在一些实施例中，前模具件502还可以具有围绕圆形周围边缘508并与其成一整体的环状凸缘，且前模具件在垂直于轴并从凸缘延伸的平面内从凸缘延伸(未示出)。
后模具件501包括具有凸形表面503和圆形周围边缘507的中央弯曲部分，其中凸形表面503上与镜片形成混合物接触的部分具有要在模具组件500中制备的眼科镜片的后曲面曲率，而且足够光滑，并被成型为使得通过与接触后表面503的镜片形成混合物反应或固化，所形成的眼科镜片的表面具有合格的光学特性。因此，前模具件502的内凹形表面504可限定眼科镜片的外表面，而基座模具件501的外凸形表面503可限定眼科镜片的内表面。
现在参见图6，在一些实施例中，模具部件601可包括具有赋予凸形表面602中的纹理图案603的凸形表面。在此类实施例中，用模具部件601形成的眼科镜片将包括在凹形后曲表面上的纹理图案。
模具材料的优选实施例包括聚烯烃；环烯烃；脂环族聚烯烃以及环烯烃聚合物(有时称为“COC”)；在一些实施例中，包括聚烯烃和COC。
在根据本发明的制备模具500的一些优选方法中，按照已知的技术采用注射成型，然而，各实施例也可以包括通过其他技术制作的模具，这些技术包括(例如)车床加工、金刚石车削或激光切割。
通常，镜片在两个模具部件501-502的至少一个表面上形成。然而，如果需要，可以用模具部件501-502形成镜片的一个表面，用车床加工的方法或其他方法形成另一个镜片表面。
如本文所用，“镜片形成表面”是指用于模制镜片的表面503-504。在一些实施例中，任何此类表面503-504都可以具有光学质量的表面光洁度，这表示它足够光滑并被成型为使得通过与接触模具表面的镜片形成材料发生聚合，所制得的镜片表面具有合格的光学特性。此外，在一些实施例中，镜片形成表面503-504可以具有给镜片表面赋予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、角膜形貌学校正等，以及它们的任何组合。
在一些实施例中，形成镜片材料的反应性混合物可包括含有机硅的组分。“含有机硅的组分”是指在单体、大分子单体或预聚物中含至少一个[-Si-O-]单元的组分。优选地，以含有机硅的组分的总分子量计，所有Si和所连接的O在含有机硅的组分中的含量大于约20重量％，还更优选地大于30重量％。可用的含有机硅的组分优选地包含可聚合的官能团，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。
合适的含有机硅的组分包括由式I表示的化合物
其中
R1独立地选自一价活性基团、一价烷基或一价芳基，上述任何基团还可以包含选自羟基、氨基、氧杂、羧基、烷基羧基、烷氧基、酰胺基、氨基甲酸酯基、碳酸酯基、卤素或它们的组合的官能团；和具有1至100个Si-O重复单元的一价硅氧烷链，其中重复单元还可以包含选自烷基、羟基、氨基、氧杂、羧基、烷基羧基、烷氧基、酰氨基、氨基甲酸酯基、卤素或它们的组合的官能团；
其中b＝0至500，其中应当理解当b不为0时，b为众数(mode)等于设定值的分布；
其中至少一个R1包含一价活性基团，在一些实施例中，1至3个R1包含一价活性基团。
如本文所用，“一价活性基团”为可进行自由基和/或阳离子聚合反应的基团。自由基活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-乙烯基氨基甲酸酯以及O-乙烯基碳酸酯。阳离子活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，自由基活性基团包括(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。
合适的一价烷基和芳基包括未取代的一价C1至C16烷基、C6-C14芳基，例如取代的和未取代的甲基、乙基、丙基、丁基、2-羟丙基、丙氧基丙基、聚氧乙烯丙基(polyethyleneoxypropyl)、它们的组合等。
在一个实施例中，b为0，一个R1为一价活性基团，至少3个R1选自具有1至16个碳原子的一价烷基，在另一个实施例中，选自具有1至6个碳原子的一价烷基。在本实施例中，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]丙酯(“SiGMA”)。
2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙氧基丙基-三(三甲基硅氧基)硅烷、
3-甲基丙烯酰氧基丙基三(三甲基硅氧基)硅烷(“TRIS”)、
3-甲基丙烯酰氧基丙基双(三甲基硅氧基)甲基硅烷以及
3-甲基丙烯酰氧基丙基五甲基二硅氧烷。
在另一个实施例中，b为2至20，3至15或在一些实施例中为3至10；至少一个末端的R1包含一价活性基团，其余的R1选自具有1至16个碳原子的一价烷基，在另一个实施例中，选自具有1至6个碳原子的一价烷基。在另一个实施例中，b为3至15，一个末端的R1包含一价活性基团，另一个末端的R1包含具有1至6个碳原子的一价烷基，其余的R1包含具有1至3个碳原子的一价烷基。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300，两个末端的R1均包含一价活性基团，其余的R1独立地选自具有1至18个碳原子的一价烷基，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。
在一个实施例中，需要有机硅水凝胶镜片，本发明的镜片将由反应性混合物制成，基于制成该聚合物的反应性单体组分的总重量，该反应性混合物包含至少约20重量％，并且优选地介于约20重量％和70重量％之间的含有机硅组分。
本发明可用于提供由任何已知镜片材料或适于制造此类镜片的材料制成的硬质或软质接触镜片。更优选地，镜片由含有羟基、羧基或两者的单体制成，或者由含有机硅的聚合物(例如硅氧烷、水凝胶、有机硅水凝胶以及它们的组合)制成。可用于形成本发明镜片的材料可通过使大分子单体、单体以及它们的组合的共混物与添加剂(例如聚合引发剂)反应制得。合适的材料包括(但不限于)由有机硅大分子单体和亲水单体制成的有机硅水凝胶。
结论
如上所述以及如以下权利要求书所进一步限定，本发明提供了加工眼科镜片的方法和实施此类方法的装置，以及通过这些方法和装置形成的眼科镜片。

Claims (18)

1.一种眼科镜片装置，包括：
光学区和非光学区；
前曲表面和后曲表面；以及
在所述前曲表面和所述后曲表面之一或两者中形成的纹理表面，其中所述纹理表面至少形成在所述光学区中，所述纹理图案包括一个或多个螺旋图案，且其中螺旋图案在给定的横截面表现为同心圆图案，并且为连续的凹槽或凹陷，所述凹槽或凹陷以一定的深度和间隔形成，以增加表面的润湿性并且不妨碍透过镜片的正常视觉，所述纹理图案具有约0.5微米或更小的深度以及约0.5微米或更小的通道之间的间隔。
2.根据权利要求1所述的镜片，其中所述纹理表面另外形成在所述非光学区中。
3.根据权利要求2所述的镜片，其中所述眼科镜片包含硅水凝胶材料。
4.根据权利要求1所述的镜片，其中所述眼科镜片包含以下材料中的至少一种：依他菲康、塞诺非康、加来非康和narafilcon。
5.根据权利要求2所述的镜片，其中所述纹理图案包括多个同心圆。
6.根据权利要求2所述的镜片，其中所述纹理图案包括放射状通道。
7.根据权利要求2所述的镜片，其中所述纹理图案具有约两微米或更小的深度。
8.根据权利要求2所述的镜片，其中所述纹理图案具有约0.5微米或更小的深度。
9.根据权利要求1所述的镜片，其中所述纹理图案包括多个通道，所述多个通道的深度为约一微米或更小，且通道之间的间隔为约一微米或更小。
10.根据权利要求2所述的镜片，其中所述纹理图案包括沿所述纹理图案的外部区域的相对圆形的顶部。
11.根据权利要求10所述的镜片，其中所述纹理图案包括沿所述纹理图案的内部区域的相对尖形的部分。
12.根据权利要求2所述的镜片，其中所述纹理图案包括沿所述纹理图案的外部区域的相对尖形的顶部。
13.根据权利要求10所述的镜片，其中所述纹理图案包括沿所述纹理图案的内部区域的相对圆形的部分。
14.根据权利要求12所述的镜片，其中所述纹理图案包括沿所述纹理图案的内部区域的相对圆形的部分。
15.一种形成眼科镜片的模具部件，所述模具部件包括：
凹形表面，所述凹形表面具有与用其形成的眼科镜片的光学区相关的区域以及与用其形成的眼科镜片的非光学区相关的区域；以及
纹理表面，所述纹理表面至少形成在与用其形成的眼科镜片的光学区相关的所述区域中，
其中所述纹理图案包括一个或多个螺旋图案，且其中螺旋图案在给定的横截面表现为同心圆图案，并且为连续的凹槽或凹陷，所述凹槽或凹陷以一定的深度和间隔形成，以增加表面的润湿性并且不妨碍透过镜片的正常视觉，所述纹理图案具有约0.5微米或更小的深度以及约0.5微米或更小的通道之间的间隔。
16.一种形成眼科镜片的模具部件，所述模具部件包括：
凸形表面，所述凸形表面具有与用其形成的眼科镜片的光学区相关的区域以及与用其形成的眼科镜片的非光学区相关的区域；以及
纹理表面，所述纹理表面至少形成在与用其形成的眼科镜片的光学区相关的所述区域中，
其中所述纹理图案包括一个或多个螺旋图案，且其中螺旋图案在给定的横截面表现为同心圆图案，并且为连续的凹槽或凹陷，所述凹槽或凹陷以一定的深度和间隔形成，以增加表面的润湿性并且不妨碍透过镜片的正常视觉，所述纹理图案具有约0.5微米或更小的深度以及约0.5微米或更小的通道之间的间隔。
17.根据权利要求15或16所述的模具部件，其中用于形成所述模具部件的材料包括环聚烯烃。
18.根据权利要求15或16所述的模具部件，其中用于形成所述模具部件的材料包括环烯烃聚合物。
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