CN114355628A - 光学装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光学装置，包括纳米金属层、电子电路层以及包覆层。纳米金属层包括基材以及多个纳米金属粒子，基材与多个纳米金属粒子均匀地混合。电子电路层配置于纳米金属层的其中一侧。包覆层包覆纳米金属层以及电子电路层。本发明还包括一种光学装置的制造方法。借此，以解决现有技术对于生物角膜存在有透氧率不足、保湿程度不佳、无法阻挡紫外光以及容易滋生细菌与病毒的技术问题，达到长时间使用安全且舒适方便的目的。
Description
技术领域
本发明有关一种光学装置及其制造方法，尤指包覆有纳米金属粒子以及电子电路层的一种光学装置及其制造方法。
背景技术
早期一般的隐形眼镜为硬式的玻璃材质，然而硬式的隐形眼镜容易造成配戴上的不舒适。因此后来发展出了以硅水胶为基底的软式隐形眼镜，以改善佩戴上不舒服的问题。在软式隐形眼镜中，依其组成材料又可区分为水胶隐形眼镜(hydrogel contact lenses)以及硅水胶隐形眼镜(silicone hydrogel contact lenses)。其中的水胶隐形眼镜，即是指水胶(hydrogel)材质所制成的隐形眼镜，如聚甲基丙烯酸2-羟基乙酯。水胶镜片主要由镜片中的水分子传递氧气，由于水胶隐形眼镜的材料特性限制，即使镜片保湿程度再怎么高，其透氧率(oxygen permeability，单位Dk)仍不会超过理论值约40 Dk。硅水胶镜片虽然也含有水，但其传递氧气的机制是由硅分子所键结的聚合物所主导，因此硅水胶镜片的理论透氧率远高于只依赖水分子的水胶镜片。然而，一般传统的硅水胶隐形眼镜因为不同使用者以及不同环境等条件之下，对于生物角膜依然存在有透氧率不足、保湿程度不佳、无法阻挡紫外光(ultraviolet, UV)以及容易滋生细菌与病毒等的技术问题。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种光学装置，解决现有技术对于生物角膜存在有透氧率不足、保湿程度不佳、无法阻挡紫外光以及容易滋生细菌与病毒的技术问题，达到长时间使用安全且舒适方便的目的。
为了达到前述目的，本发明所提出的光学装置应用于生物角膜，所述光学装置包括：纳米金属层、电子电路层以及包覆层。其中，纳米金属层包括基材以及多个纳米金属粒子，基材与多个纳米金属粒子均匀地混合，且多个纳米金属粒子在纳米金属层占有的重量百分比介于0.1wt%至10wt%。电子电路层配置于纳米金属层的其中一侧。包覆层包覆纳米金属层以及电子电路层。其中，各纳米金属粒子的粒径小于10纳米。
进一步而言，基材包括高分子材料，多个纳米金属粒子包括金、银、钌、铂、钯、氧化锌以及白金的其中至少一种。
进一步而言，高分子材料包括聚二甲基硅氧烷、硅水胶聚合物、聚甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸二乙氨乙酯、N-丙烯酰吗咻、碳酸亚乙烯酯以及胺基甲酸乙烯酯的其中至少一种。
进一步而言，纳米金属层还包括界面添加剂，界面添加剂使多个纳米金属粒子均匀地分散于基材中。
进一步而言，纳米金属层用以将包括基材以及多个纳米金属粒子的混合溶液涂布至包覆层的内表面上，且对混合溶液进行固化程序而形成纳米金属层。
进一步而言，固化程序包括照射紫外光、硫化以及加热的其中至少一种。
本发明的另一目的在于提供一种光学装置的制造方法，解决现有技术对于生物角膜存在有透氧率不足、保湿程度不佳、无法阻挡紫外光以及容易滋生细菌与病毒的技术问题，达到长时间使用安全且舒适方便的目的。
为了达到前述目的，本发明所提出的光学装置的制造方法，光学装置应用于生物角膜，所述制造方法包括：将基材与多个纳米金属粒子均匀地混合为混合溶液，且多个纳米金属粒子在纳米金属层占有的重量百分比介于0.1wt%至10wt%。对混合溶液进行固化程序而形成纳米金属层。将电子电路层配置于纳米金属层的其中一侧。将包覆层完全地包覆纳米金属层以及电子电路层。其中，各纳米金属粒子的粒径小于10纳米。
进一步而言，基材包括高分子材料，多个纳米金属粒子包括金、银、钌、铂、钯、氧化锌以及白金的其中至少一种。
进一步而言，高分子材料包括聚二甲基硅氧烷、硅水胶聚合物、聚甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸二乙氨乙酯、N-丙烯酰吗咻、碳酸亚乙烯酯以及胺基甲酸乙烯酯的其中至少一种。
进一步而言，固化程序包括照射紫外光、硫化以及加热的其中至少一种。
进一步而言，混合溶液还包括界面添加剂，界面添加剂使多个纳米金属粒子均匀地分散于基材中。
进一步而言，包覆层包括第一包覆层以及第二包覆层，所述制造方法还包括：将混合溶液涂布于第一包覆层的内表面上。将电子电路层配置于纳米金属层的其中一表面上。使第一包覆层以及第二包覆层完全地包覆纳米金属层以及电子电路层。
进一步而言，包覆层通过涂布、灌注、模压或射出成型而形成。
在使用本发明所述光学装置及其制造方法时，由于各纳米金属粒子的粒径小于10纳米，比起一般市售使用于抗菌功效的金属粒子(例如粒径分布在20nm~60nm)还要更小，因此能够使得金属本身材料于纳米尺寸的抗菌与抗病毒特性得以充分发挥。进一步而言，紫外光为波长在10nm至400nm之间的电磁波，而本发明所采用的纳米金属粒子的粒径小于10纳米。由于纳米金属粒子的粒径小于紫外光的波长范围最小值，因此纳米金属层能够有效地阻挡紫外光，以避免光学装置应用于生物角膜时让紫外光进入生物角膜中，避免生物角膜遭受紫外光照射而产生蛋白质异变。再者，纳米金属粒子若均匀地混合至作为基材的硅水胶中，可更增加以硅水胶为基底的包覆层的保湿特性。并且，使用纳米金属层搭配电子电路层可让所述光学装置更增添额外功能。
为此，光学装置的制造方法，解决现有技术对于生物角膜存在有透氧率不足、保湿程度不佳、无法阻挡紫外光以及容易滋生细菌与病毒的技术问题，达到长时间使用安全且舒适方便的目的。
为了能更进一步了解本发明为达成预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为本发明光学装置的第一实施例的侧视示意图；
图2为本发明光学装置的第一实施例的俯视示意图；
图3为本发明光学装置的制造方法的第一实施例的流程图；
图4为本发明光学装置的第二实施例的侧视示意图；
图5为本发明光学装置的制造方法的第二实施例的流程图；以及
图6为本发明光学装置的第三实施例的侧视示意图。
图中：
10:纳米金属层；11:基材；12:纳米金属粒子；20:电子电路层；30:包覆层；31:第一包覆层；32:第二包覆层；S1~S4:步骤；S21、S22、S31:步骤。
具体实施方式
有关本发明的技术内容及详细说明，配合附图说明如下。
请参阅图1至图3所示。其中，图1为本发明光学装置的第一实施例的侧视示意图。图2为本发明光学装置的第一实施例的俯视示意图。图3为本发明光学装置的制造方法的第一实施例的流程图。
在本发明的第一实施例中，所述光学装置可应用于生物角膜，且光学装置可包括：纳米金属层10、电子电路层20以及包覆层30。其中，纳米金属层10包括基材11以及多个纳米金属粒子12，基材11与多个纳米金属粒子12均匀地混合，且多个纳米金属粒子12在纳米金属层10占有的重量百分比介于0.1wt%至10wt%。其中，基材11可包括高分子材料，所述基材11可以包括聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane, PDMS)、硅水胶聚合物、聚甲基丙烯酸羟乙酯(Poly-hydroxyethyl methacrylate, p-HEMA)、甲基丙烯酸(Methacrylicacid)、丙烯酸(Acrylic acid)、N,N-二甲基丙烯酰胺(N,N-Dimethylacrylamide, DMAAm)、N-乙烯基吡咯烷酮(N-Vinylpyrrolidone, NVP)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GlycidylMethacrylate, GMA)、甲基丙烯酰胺(Methacrylamide)、甲基丙烯酸二乙氨乙酯(N,N-Diethylamino ethyl methacrylate, DEAEMA)、N-丙烯酰吗咻(4-Acryloylmorpholine,ACMO)、碳酸亚乙烯酯(Vinylene carbonate, VC)以及胺基甲酸乙烯酯的其中至少一种。
进一步而言，多个纳米金属粒子12可包括金、银、钌、铂、钯、氧化锌以及白金的其中至少一种，且各纳米金属粒子12的粒径可小于10纳米。在本发明的第一实施例中，所述纳米金属层10还包括水以及界面添加剂。所述水可以是纯水(或称逆渗透水, RO water)或超纯水(或称去离子水, DI water)。所述界面添加剂可以使多个纳米金属粒子12均匀地分散于基材11中。在本发明的第一实施例中，所述纳米金属层10可还包括耦合剂、分散剂或交联剂，其中耦合剂与分散剂的作用在于其溶解于水中后，能使多个纳米金属粒子12均匀地悬浮且分散在混合溶液中。在本发明的第一实施例中，纳米金属层10用以将包括基材11以及多个纳米金属粒子12的混合溶液涂布至包覆层30的内表面上，且对混合溶液进行固化程序而形成纳米金属层10。其中，所述固化程序包括照射紫外光(UV)、硫化(例如二次硫化)以及加热(例如热阻丝加热或红外线加热等)的其中至少一种。交联剂则可用于稳定混合溶液的化学特性或对混合溶液进行改质。进一步而言，所述界面添加剂亦具有去除所述混合溶液的表面张力的作用，使得混合溶液在被涂布至隐形眼镜的内侧表面之后，能够使所述混合溶液的涂布厚度均匀一致。所述交联剂可包括二甲基丙烯酸乙二醇酯(Ethylene glycoldimethacrylate, EGDMA)、四乙二醇二甲基丙烯酸酯(Triethylene GlycolDimethacrylate , TEGDMA)、三乙二醇二甲基丙烯酸酯(Ethylene glycoldimethacrylate , TrEGDMA)、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(Poly-ethyleneglycoldimethacrylate)、三甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(Trimethylolpropane triacrylate)、甲基丙烯酸乙烯酯(Ethyl Methacrylate)、乙二胺二甲基丙烯酰胺、二甲基丙烯酸甘油酯、异氰尿酸三烯丙基酯、三聚氰酸三烯丙基酯(triallyl cyanurate)等的其中至少一种。
电子电路层20配置于纳米金属层10的其中一侧。所述电子电路层20可以用于感测眼球表面温度、泪液渗透压或蒸发速度等，用以评估干眼症状况，或可结合扩增实境(augmented reality, AR)以及视觉校正等功能。然而本发明不受此限制。在本发明的第一实施例中，电子电路层20可以是贴覆于纳米金属层10的其中一表面上，如图1所示。
包覆层30包覆纳米金属层10以及电子电路层20。用以防止生物角膜直接接触纳米金属层10或电子电路层20。尤其是纳米金属层10中所包括的多个纳米金属粒子12，可能会对生物造成不良影响，或甚至具有生物毒性。因此所述包覆层30必须选用具高生物兼容性且具有适当隔绝性的材质。在本发明的第一实施例中，包覆层30的材质可以与前述基材11类似，即包覆层30可包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)、硅水胶聚合物、聚甲基丙烯酸羟乙酯(p-HEMA)、甲基丙烯酸(Methacrylic acid)、丙烯酸(Acrylic acid)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAAm)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、甲基丙烯酰胺(Methacrylamide)、甲基丙烯酸二乙氨乙酯(DEAEMA)、N-丙烯酰吗咻(ACMO)、碳酸亚乙烯酯(VC)以及胺基甲酸乙烯酯的其中至少一种。
如图3所示，在制造前述本发明的第一实施例的光学装置时，可包括下列步骤：将基材11与多个纳米金属粒子12均匀地混合为混合溶液(步骤S1)。其中，多个纳米金属粒子12在纳米金属层10占有的重量百分比介于0.1wt%至10wt%。接着，对混合溶液进行固化程序而形成纳米金属层10(步骤S2)。继而，将电子电路层20配置于纳米金属层10的其中一侧(步骤S3)。最后，将包覆层30完全地包覆纳米金属层10以及电子电路层20。其中，各纳米金属粒子12的粒径小于10纳米。在本发明的第一实施例中，纳米金属层10用以将包括基材11以及多个纳米金属粒子12的混合溶液涂布至包覆层30的内表面上，且对混合溶液进行固化程序而形成纳米金属层10。
请参阅图4至图5所示。其中图4为本发明光学装置的第二实施例的侧视示意图。图5为本发明光学装置的制造方法的第二实施例的流程图。
本发明的第二实施例与前述第一实施例大致相同，而所述包覆层30包括第一包覆层31以及第二包覆层32，其中，第一包覆层31可以是预先成形的隐形眼镜，而第二包覆层32可以是涂布、灌注、模压或射出成型的。在本发明的第二实施例中，所述制造方法还包括如图5所示：将混合溶液涂布于第一包覆层31的内表面上(步骤S21)，将电子电路层20配置于纳米金属层10的其中一表面上(步骤S22)，以及使第一包覆层31以及第二包覆层32完全地包覆纳米金属层10以及电子电路层20(步骤S31)。
请参阅图6所示，为本发明光学装置的第三实施例的侧视示意图。
在本发明的第三实施例中，其与前述第一实施例大致相同，而所述电子电路层20可配置于纳米金属层10的其中一侧，而不接触于纳米金属层10的其中一表面上。让制造者可依据电子电路层20的无线射频的辐射场型进行位置调整，用以达到较佳的无线传输效率。然而本发明不受所述此限制。
在使用本发明所述光学装置及其制造方法时，由于各纳米金属粒子12的粒径小于10纳米，比起一般市售使用于抗菌功效的金属粒子(例如粒径分布在20nm~60nm)还要更小，因此能够使得金属本身材料于纳米尺寸的抗菌与抗病毒特性得以充分发挥。进一步而言，紫外光为波长在10nm至400nm之间的电磁波，而本发明所采用的纳米金属粒子12的粒径小于10纳米。由于纳米金属粒子12的粒径小于紫外光的波长范围最小值，因此纳米金属层10能够有效地阻挡紫外光，以避免光学装置应用于生物角膜时让紫外光进入生物角膜中，避免生物角膜遭受紫外光照射而产生蛋白质异变。再者，纳米金属粒子12若均匀地混合至作为基材11的硅水胶中，可更增加以硅水胶为基底的包覆层30的保湿特性。并且，使用纳米金属层10搭配电子电路层20可让所述光学装置更增添额外功能。
为此，光学装置的制造方法，解决现有技术对于生物角膜存在有透氧率不足、保湿程度不佳、无法阻挡紫外光以及容易滋生细菌与病毒的技术问题，达到长时间使用安全且舒适方便的目的。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (13)
1.一种光学装置，应用于生物角膜，其特征在于，该光学装置包括：
一纳米金属层，其包括一基材以及多个纳米金属粒子，该基材与该多个纳米金属粒子均匀地混合，且该多个纳米金属粒子在该纳米金属层占有的重量百分比介于0.1wt%至10wt%；
一电子电路层，配置于该纳米金属层的其中一侧；以及
一包覆层，包覆该纳米金属层以及该电子电路层；
其中，各所述纳米金属粒子的粒径小于10纳米。
2.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，该基材包括一高分子材料，该多个纳米金属粒子包括金、银、钌、铂、钯、氧化锌以及白金的其中至少一种。
3.如权利要求2所述的光学装置，其特征在于，该高分子材料包括聚二甲基硅氧烷、硅水胶聚合物、聚甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸二乙氨乙酯、N-丙烯酰吗咻、碳酸亚乙烯酯以及胺基甲酸乙烯酯的其中至少一种。
4.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，该纳米金属层还包括一界面添加剂，该界面添加剂使该多个纳米金属粒子均匀地分散于该基材中。
5.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，该纳米金属层用以将包括该基材以及该多个纳米金属粒子的一混合溶液涂布至该包覆层的一内表面上，且对该混合溶液进行一固化程序而形成该纳米金属层。
6.如权利要求5所述的光学装置，其特征在于，该固化程序包括照射紫外光、硫化以及加热的其中至少一种。
7.一种光学装置的制造方法，该光学装置应用于生物角膜，其特征在于，所述制造方法包括：
将一基材与多个纳米金属粒子均匀地混合为一混合溶液，且该多个纳米金属粒子在该纳米金属层占有的重量百分比介于0.1wt%至10wt%；
对该混合溶液进行一固化程序而形成一纳米金属层；
将一电子电路层配置于该纳米金属层的其中一侧；以及
将一包覆层完全地包覆该纳米金属层以及该电子电路层；
其中，各所述纳米金属粒子的粒径小于10纳米。
8.如权利要求7所述的光学装置的制造方法，其特征在于，该基材包括一高分子材料，该多个纳米金属粒子包括金、银、钌、铂、钯、氧化锌以及白金的其中至少一种。
9.如权利要求8所述的光学装置的制造方法，其特征在于，该高分子材料包括聚二甲基硅氧烷、硅水胶聚合物、聚甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸二乙氨乙酯、N-丙烯酰吗咻、碳酸亚乙烯酯以及胺基甲酸乙烯酯的其中至少一种。
10.如权利要求7所述的光学装置的制造方法，所述固化程序包括照射紫外光、硫化以及加热的其中至少一种。
11.如权利要求7所述的光学装置的制造方法，其特征在于，该混合溶液还包括一界面添加剂，该界面添加剂使该多个纳米金属粒子均匀地分散于该基材中。
12.如权利要求7所述的光学装置的制造方法，其特征在于，该包覆层包括一第一包覆层以及一第二包覆层，所述制造方法还包括：
将该混合溶液涂布于该第一包覆层的一内表面上；
将该电子电路层配置于该纳米金属层的其中一表面上；以及
使该第一包覆层以及该第二包覆层完全地包覆该纳米金属层以及该电子电路层。
13.如权利要求7所述的光学装置的制造方法，其特征在于，该包覆层通过涂布、灌注、模压或射出成型而形成。
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