JP2010516522A - 円周部を囲う通気孔部を有する眼用レンズ鋳型 - Google Patents

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Abstract

本発明は、フリーフォームエッジを備えた眼用レンズを形成する方法およびシステムを含む。詳細には、本発明は、レンズ形成部（１０５）の円周部を囲う通気孔部（２０１）を含む鋳型組立体（１０１、１０２）を提供する。正確な投与量のレンズ形成混合物（３０１）が、鋳型組立体の内部に配されて、鋳型組立体のレンズ形成部（１０５）を満たすことができる。雰囲気ガスが、レンズ組み立て中に、通気孔部（２０１）を通って抜け出してよい。

Description

開示の内容
〔発明の分野〕
本発明は、眼用レンズを作製および梱包するためのプロセスに関する。より具体的には、本発明は、フリーフォームエッジ鋳型部分を利用して眼用レンズを成型するための方法および装置に関する。
〔発明の背景〕
視力を改善するためにコンタクトレンズが使用され得ることが、よく知られている。長年、様々なコンタクトレンズが商業的に作製されてきた。初期のデザインのコンタクトレンズは、硬質材料から作られた。これらのレンズは、現在もいくつかの用途で使用されるが、レンズの不十分な快適性および相対的に低い酸素透過性を理由に、全ての患者に適しているわけではない。本分野での後の開発により、ヒドロゲルを基にしたソフトコンタクトレンズがもたらされた。
ヒドロゲルコンタクトレンズは、今日、非常に好まれている。これらのレンズは、多くの場合、硬質材料で作成されたコンタクトレンズより、より快適に装着できる。順応性のあるソフトコンタクトレンズは、組み合わされた部分が、所望の完成レンズと同一の形態を形成する、マルチパート鋳型でレンズを形成することによって製造され得る。
眼用レンズは、多くの場合、流し込み成型によって作成され、この成型では、向き合った鋳型部分の光学的表面の間に定められた空洞に、モノマー材料が沈積される。ヒドロゲルを眼用レンズなどの有用な物品に作り上げるために使用されるマルチパート鋳型は、例えば、眼用レンズの後方湾曲に対応する凸状部を備えた第１鋳型部分、および、眼用レンズの前方湾曲に対応する凹状部を備えた第２鋳型部分を含み得る。こうした鋳型部分を使用してレンズを準備するために、未硬化のヒドロゲルレンズ調合物（formulation）が、前方湾曲鋳型部分と後方湾曲鋳型部分との間に配される。鋳型部分が合体されて、所望のレンズパラメーターにしたがって、レンズ調合物を成形する。慣習的には、レンズエッジが、鋳型部分に形成されたエッジを圧縮することによって、形成されたレンズの周囲部の周りに形成された。鋳型部分に形成されたエッジは、レンズ調合物を貫通し、レンズ調合物をレンズ部と過剰リング部とに切開する。レンズ調合物は、その後、例えば熱および光への露出により硬化され、それによってレンズを形成した。
硬化の後、鋳型部は分離され、レンズは鋳型部の一方に付いたままとなる。レンズと過剰ポリマーリングとは分離されなければならず、過剰ポリマーリングが廃棄される。過剰リングの除去は、通常、離型の間に様々な機構によって達成される。鋳型部分のエッジ形成周囲部の圧縮を理由として、鋳型部分は廃棄され、新しい部分が射出成型されて次のレンズを形成する。加えて、過剰ポリマーリングが適切に廃棄され、他の製造ステップに干渉したり、製品の梱包およびエンドユーザーへの配送に紛れ込んだりしないように、過剰ポリマーリングの除去を成し遂げることが重要である。
ゆえに、圧縮エッジを使用することなく、また、好ましくは、過剰ポリマーリングを形成することなく、レンズ周囲部の形成を可能にする装置および方法を提供することが、有利であろう。
〔発明の概要〕
したがって、本発明は、フリーフォームエッジを備えた再利用可能な鋳型で眼用レンズを形成するための装置および方法を提供する。フリーフォームエッジは、いかなる過剰ポリマーリングの除去の必要性をも排除し、いくつかの実施形態では、眼用レンズの形成に使用される鋳型部分のうちの１つ以上の鋳型部分の再利用を可能にする。本発明は、眼用レンズを作るために使用される鋳型部分の中への、レンズ形成混合物の正確な投与の使用を教示し、革新的な鋳型デザインが、フリーフォームレンズエッジを備えた鋳型部分の使用を促進するために使用され得る。
〔発明の詳細な説明〕
本発明は、フリーフォームドエッジを備えた眼用レンズを成型することができる鋳型組立体の使用に関する。基本的には、特定量のレンズ形成混合物が、第１鋳型部分の中に正確に投与され、第２鋳型部分が、第１鋳型部分と共に組み立てられ、それによって、通気孔間隙を形成して、レンズ形成混合物を眼用レンズへと成形する。通気孔間隙は、第１鋳型部分と第２鋳型部分の組み立ての間に、レンズ形成混合物の均一な分散を促進する。
定義
本明細書で使用される場合、「鋳型から解放される」とは、レンズが完全に鋳型から分離されること、または、単に軽く取り付けられていることで、レンズが、緩やかな振動で除去され得るか、またはスワブで押し外され得ること、を意味する。
本明細書で使用される場合、「レンズ」または「眼用レンズ」とは、眼の中もしくは上に、または、眼のごく近くに、置かれるあらゆる眼用器具を指す。これらの器具は、視覚の矯正を提供し得るか、または、装飾用であってよい。例えば、レンズという用語は、コンタクトレンズ、眼内レンズ（intraocular lens）、オーバーレイレンズ、眼球インサート（ocular insert）、視覚用インサート（optical insert）、または、他の類似の器具であって、それらを介して視力を矯正もしくは修正するか、または、それらを介して、視力を妨げることなく眼の生理機能を装飾的に向上させるものを指し得る。
本明細書で使用される場合、用語「レンズ形成混合物」とは、眼用レンズを形成するために硬化され得るモノマーまたはプレポリマー材料を指す。様々な実施形態は、UVブロッカー、色合い、光重合開始剤、または触媒、および、眼用レンズに利益を提供する他の添加剤など、１つ以上の添加剤を備えた混合物を含み得る。レンズ形成材料の具体的な例は、以下により完全に記載される。
鋳型
ここで図１を参照すると、眼用レンズの例示的な鋳型の概略図が図示されている。本明細書で使用される場合、用語「鋳型」および「鋳型組立体」とは、空洞１０５を有するフォーム１００を指し、この空洞１０５の中にレンズ形成混合物が分配され得、よって、レンズ成形混合物の反応または硬化により（不図示）所望の形状の眼用レンズが作製される。本発明の鋳型および鋳型組立体１００は、２つ以上の「鋳型部分」または「鋳型片」１０１〜１０２で作成される。鋳型部分１０１〜１０２は、レンズが作られ得る空洞１０５が、鋳型部分１０１〜１０２の組み合わせによって形成されるように、合体され得る。鋳型部分１０１〜１０２のこの組み合わせは、好ましくは、一時的である。レンズが形成されると、鋳型部分１０１〜１０２は、作られたレンズの除去のため、再度、分離され得る（不図示）。
本明細書で使用される用語「鋳型部分」とは、鋳型１０１〜１０２の一方を指し、この鋳型１０１〜１０２の一方は、鋳型１０１〜１０２の他方と組み合わせられると、鋳型１００（鋳型組立体１００とも称される）を形成する。少なくとも１つの鋳型部分１０１〜１０２は、レンズ形成混合物に接触する、その表面１０３〜１０４の少なくとも一方を有し、よって、レンズ形成混合物の反応または硬化によって、表面１０３〜１０４は、接触するレンズの部分に所望の形状および形態を提供する。少なくとも１つの他方の鋳型部分１０１〜１０２についても同様である。
ゆえに、例えば、好ましい実施形態では、鋳型組立体１００は、雌凹状片（前方湾曲鋳型部分）１０２および雄凸状片（後方湾曲鋳型部分）１０１という２つの部分１０１〜１０２であって、それらの間に形成される空洞１０５を備える、２つの部分１０１〜１０２から形成される。レンズ形成混合物に接触する凹状表面１０４の部分は、鋳型組立体１００で作製される眼用レンズの前方湾曲の曲率を有しており、十分に滑らかであり、凹状表面１０４に接触するレンズ形成混合物の重合によって形成される眼用レンズの表面が光学的に許容可能となるように、形成される。
後方湾曲鋳型部分１０１は、レンズ形成混合物に接触する凸状表面１０３を有しており、鋳型組立体１００で作製される眼用レンズの後方湾曲の曲率を有する。凸状表面１０３は、十分に滑らかであり、後方表面１０３に接触するレンズ形成混合物の反応または硬化によって形成される眼用レンズの表面が光学的に許容可能となるように、形成される。したがって、前方湾曲鋳型部分１０２の内側凹状表面１０４は、眼用レンズの外側表面を定め、一方、後方鋳型片１０１の外側凸状表面１０３は、眼用レンズの内側表面を定める。
いくつかの好ましい方法では、鋳型組立体１００は、既知の技術により射出成型されるが、しかしながら、実施形態はまた、例えば、木ずり（lathing）、ダイヤモンド旋盤、またはレーザー切断を含めた他の技術によって作られた１つ以上の鋳型部分１０１〜１０２をも含み得る。
本明細書で使用される場合、「レンズ形成表面」とは、レンズを成型するために使用される表面１０３〜１０４を意味する。いくつかの実施形態では、いかなるこのような表面１０３〜１０４も、光学的品質表面仕上げを有し得、このことは、表面が、十分に滑らかであり、成型表面に接触するレンズ形成材料の重合によって作られるレンズ表面が光学的に許容可能となるように、形成されることを表す。
さらに、いくつかの実施形態では、レンズ形成表面１０３〜１０４は、レンズ表面に所望の光学的特徴を与えるために必要な幾何学的形状を有することができる。ゆえに、幾何学的形状は、重心１０６の周りにおける全体的な球面を含み得る。他の形状は、限定することなく、球面収差のない円柱屈折力（aspherical and cylinder power）、波面収差矯正（wave front aberration correction）、角膜形態矯正（corneal topography correction）ならびに同種のもの、さらに、それらの任意の組み合わせを含み得る。
ここで図２を参照すると、鋳型組立体の通気孔部２０１および鋳型組立体２０２の整列テーパー部２０２の拡大切り取り図が図示されている。通気孔部２０１は、鋳型空洞１０５と、鋳型空洞１０５の外部の空間との間の狭い通路を含む。通気孔２０１は、鋳型部分１０１〜１０２の組み立ての間、鋳型空洞１０５を雰囲気ガスが抜け出すのを可能にしつつも、形成混合物が抜け出すのは可能にしないほどの十分な広さがある。雰囲気ガスは、例えば、空気、または、窒素などの不活性ガスを含み得る。他のガスも、特定の成型用途の必要性にしたがって、含まれてよい。
いくつかの好ましい実施形態では、通気孔は、約０．００１ｍｍ〜０．２０ｍｍの空間を含み得、いくつかの最も好ましい実施形態では、通気孔は、約０．００３ｍｍ〜約０．１０ｍｍの空間を含み得る。
いくつかの実施形態では、通気孔２１０は、前方チャンバ２０３に流体接続され（fluidly connected）得る。前方チャンバ２０３は、鋳型組立体１００のレンズ形成表面１０３〜１０４を整列テーパー２０２に接続している壁部によって形成され得る。いくつかの実施形態では、前方チャンバ２０３は、約０．０９ｍｍ〜約０．２０ｍｍの幅の溝を含み得る。
整列テーパー２０２は、概して、鋳型組立体１００の重心１０６に向かって内方にテーパー状になり得る。前方湾曲鋳型部分１０１および後方湾曲鋳型部分１０２の組み立ての間、整列テーパー２０２は、後方湾曲鋳型部分１０１および前方湾曲鋳型部分１０２のそれぞれの重心１０６が整列して鋳型組立体１０６の重心を形成するまで、鋳型部分１０１〜１０２のうちの１つ以上を誘導することになる。
別の態様では、鋳型組立体１００の肩部２０４は、後方湾曲鋳型部分１０１が前方湾曲鋳型部分１０２と組み立てられるように、後方湾曲鋳型部分１０１に支持を提供し得る。後方湾曲１０１および前方湾曲１０２が接する、肩２０４の係合は、後方湾曲鋳型部分１０１と前方湾曲鋳型部分１０２との間に作り出されるレンズ形成空洞１０５の幅を特定し得る。
ここで図３を参照すると、本発明のいくつかの実施形態のさらなる拡大図が図示されており、後方湾曲鋳型部分１０１と前方湾曲鋳型部分１０２との間に投与された正確な量のレンズ形成混合物３０１は、通気孔部３０２に達するまで、レンズ形成空洞を満たすことになる。このような実施形態によると、通気孔部３０２の幅は、レンズ形成混合物３０１が通気孔部３０２に進入するのを阻止するほどの十分な狭さがあるが、レンズ空洞の内部のいかなるガスも抜け出すことができるようなっている。通気孔部３０２へのレンズ形成混合物３０１の進入の阻止は、レンズ形成混合物が、レンズ空洞１０５全体により均一に流れるのを促進するのに有用となり得る。
特定量のレンズ形成混合物３０１の、レンズ空洞への正確な投与は、レンズ形成混合物が通気孔領域３０２内に溢れ出ることなく眼用レンズの形状に形成されるのを可能にする。いくつかの好ましい実施形態では、正確な投与は、±５％の範囲、より好ましいいくつかの実施形態では、±３％の範囲を含む。したがって、好ましい範囲は、３０ｍｇの投与量において±約１ｍｇの範囲を含む。
ここで図４を参照すると、いくつかの実施形態では、ある投与量のレンズ形成混合物３０１は、レンズ鋳型の内部で完全には中心に合わせられなくてもよい。しかしながら、古い部分１０１〜１０２の組立体の力が、レンズ形成混合物を加圧して鋳型空洞１０５の内部に拡散させることができる。
ここで図５を参照すると、レンズ形成混合物３０１は、後方湾曲鋳型部分１０１を前方湾曲鋳型部分１０２に組み合わせるために圧力が追加的に加えられるにつれて、拡散し続けることになる。いくつかの実施形態によると、鋳型部分１０１〜１０２の組立体は、鋳型部分１０１〜１０２がより密接に互いに組み合わせられるにつれて、空洞がレンズ形成混合物３０１で満たされていき、かつ、空洞１０５が満たされた瞬間にレンズ形成材料を通気孔３０２の中に向かわせるのに必要とされる力が実質的に増加されて、組立体の停止点を表すように、力の制御を受け得る。いくつかの実施形態では、高粘性プレポリマーのレンズ形成混合物３０１が、通気孔３０２へのレンズ形成混合物の進入阻止の生成をさらに促進する。
ここで図６を参照すると、フロー概略図が、本発明のいくつかの実施形態で実施されてよい例示的なステップを図示している。以下のステップのいくつかまたは全ては本発明の様々な実施形態で実施されてよいことが、理解されるべきである。６０１では、レンズ形成混合物（以下により詳細に説明される）が、眼用レンズを成形するのに利用される第１鋳型部分１０２の中に沈積される。好ましい実施形態では、レンズ形成混合物は、約１０，０００ｃｐｓ〜５，０００，０００ｃｐｓの範囲の粘性を備えたプレポリマーである。投与は、既定の投与量の±２ｍｇの精度公差（precision tolerance）を備えた微量投与量ポンプを用いて達成され得る。好ましい実施形態では、例示的な投与量は、約２０ｍｇ〜５０ｍｇのレンズ形成混合物を含み得る。正確な投与は、レンズ形成空洞１０５がレンズ形成混合物３０１で満たされるのを可能にし、このとき、鋳型部分１０１〜１０２は、レンズ形成混合物が通気孔領域３０２の中に進入することなく、互いに連結される。容積では、好ましい実施形態は、２．５μＬ〜３．０μＬの容積差を伴う分配確度（dispensing accuracy）、および、７５μｍまたはそれ未満の範囲内の位置差を伴う分配確度を含む。
６０２では、第１鋳型部分１０２が、少なくとも１つの他方の鋳型部分（第２鋳型部分）１０１と共に組み立てられて、沈積されたレンズ形成混合物を所望のレンズ形状に成形し得る。いくつかの好ましい実施形態では、鋳型部分１０１〜１０２は、５０μｍの範囲内の整列確度で組み立てられる。いくつかの好ましい実施形態では、組立て力（assembly force）（停止負荷（stopping load）として称されることもある）は、１ｋｇ〜１０ｋｇの力となるだろう。いくつかの、より好ましい実施形態は、約２ｋｇ〜６ｋｇの力の停止力を含み得る。本発明のいくつかの実施形態によると、停止負荷が組立体の動作の停止を誘発するので、鋳型部分１０１〜１０２は、レンズエッジ交差部で触れ合わず、ゆえに、組み立てプロセスの間、互いに物理的に変形しない。ゆえに、いくつかの実施形態では、鋳型部分１０１〜１０２の一方または双方が、眼用レンズを形成するために実質的に再利用されてよい。
６０３では、レンズ形成混合物３０１が、鋳型部分１０１〜１０２組立体の力によって圧縮され、同時に、周辺の雰囲気ガスが、鋳型組立体１００の周囲部を囲う通気孔部３０２を介して出て行く。レンズ形成混合物３０１は、鋳型組立体１００の内部で分散され、一方、６０４では、レンズ形成混合物３０１は、２つの鋳型部分１０１と１０２との間で、通気孔３０２の周囲部の内部に、維持される。レンズ形成混合物３０１は、停止力に到達するまで、専ら分散されるので、形成されるレンズのエッジは、鋳型部分１０１〜１０２により切断されるエッジよって定められるのではなく、レンズ形成混合物３０１の流れによって自然に形成される（free formed）。
６０５では、レンズ形成混合物が硬化される。硬化は、例えば、化学放射線へのレンズ形成混合物３０１の露出、高熱（つまり４０℃〜７５℃）へのレンズ形成混合物３０１の露出、または、化学放射線および高熱の双方への露出など、当業分野で既知の様々な手段によって達成され得る。
６０６では、第１鋳型部分１０１が、離型プロセスで第２鋳型部分１０２から分離され得、よって鋳型部分１０１と１０２との間で形成されたレンズが入手され得ることになる。
装置
ここで図７を参照すると、本発明の実施において利用され得る、加工ステーション７０１〜７０４に包含される装置のブロック図が図示されている。いくつかの好ましい実施形態では、眼用レンズは、移送機構７０５を介して加工ステーション７０１〜７０４にアクセスすることができる。移送機構３０５は、例えば、可変スピードモーターまたは他の既知の駆動機構（不図示）によって動力供給されるコンベヤーベルト、チェーン、ケーブル、または水圧式機構を含んでよい移動手段と連係するロボット、コンベヤーおよびレールシステムのうちの１つ以上を含み得る。
いくつかの実施形態は、パレット（不図示）に配された後方表面鋳型部分１０１を含み得る。パレットは、２つ以上の加工ステーション７０１〜７０４の間で移送機構７０５によって動かされ得る。コンピューターまたは他の制御装置７０６が、加工ステーション７０１〜７０４に作動式に接続されて、各ステーション７０１〜７０４における加工を監視および制御し、また、加工ステーション７０１〜７０４の間でのレンズの動きを調整するよう移送機構７０５を監視および制御することができる。
加工ステーション７０１〜７０４は、例えば、射出成型ステーション７０１を含み得る。射出成型ステーション７０１では、射出成型装置が、例えば、上記のシリコーンヒドロゲルなど、一定量のレンズ形成混合物を前方湾曲鋳型部１０２の中に沈積させ、好ましくは、鋳型表面１０４をレンズ形成混合物で完全に覆う。
いくつかの実施形態では、レンズ形成混合物の重合は、いくつかの実施形態では無酸素環境を含め、酸素への露出が制御された雰囲気中で、実行され得る。というのも、酸素は、所望の光学的品質、および重合したレンズの透明性に影響をもたらし得る副反応を開始させ得るからである。いくつかの実施形態では、レンズ鋳型半部も、制限された酸素を有する雰囲気中または無酸素の雰囲気中で準備される。酸素への露出を制御するための方法および装置は、当業分野でよく知られている。
硬化ステーション７０２は、レンズ形成混合物を重合するための装置を含み得る。重合は、好ましくは、レンズ形成混合物を重合開始条件に露出させることにより、実行される。硬化ステップは、X線、紫外光線、可視光線、粒子放射線、電子ビーム放射線の形態の電磁放射線のうちの１つ以上への、レンズ形成混合物の露出を含み得る。放射線は、約２８０ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲にわたる波長を含み得、パルス状または連続的な放射線源を含み得る。例示的な放射線強度は、約１ｍＷ／ｃｍ２〜約１０００ｍＷ／ｃｍ２を含み得る。鋳型組立体は、９０℃より高く加熱されてもよい。いくつかの好ましい実施形態では、硬化時間は、約１２０秒までの範囲にわたるが、より長い硬化時間も可能である。
ゆえに、硬化ステーション７０２は、前方湾曲鋳型１０２の中に沈積されたレンズ形成混合物の開始源を提供する装置を含む。開始源は、例えば、化学放射線および熱のうちの１つ以上を含み得る。いくつかの実施形態では、化学放射線は、バルブから供給され得、その下を鋳型組立体が移行する。バルブは、バルブの軸に平行な所定の平面において、重合を開始するのに十分な強度の化学放射線を提供し得る。
いくつかの実施形態では、レンズ形成混合物が化学放射線に露出され、それによって、高められた重合を推し進める期間中に、硬化ステーション３０２の熱源は、重合の伝播を支援し、かつ、レンズ形成混合物の収縮傾向を相殺するのに十分な温度まで、レンズ形成混合物の温度を上げるのに有効であり得る。
いくつかの実施形態では、熱源は、ダクトを含み得、このダクトは、鋳型組立体が化学放射線バルブの下を通過する際に、例えばN2または空気などの暖かいガスを鋳型組立体の全体および周りに吹き込む。ダクトの端部は、暖かいガスが通過する複数の穴を据え付けられ得る。このようにしてガスを分布することは、ハウジング下の領域全体における温度の均一化の実現を助ける。鋳型組立体の周りの帯域全体おける均一な温度は、より均一な重合を促進することができる。
鋳型分離ステーション７０３は、後方湾曲鋳型部分１０１を前方湾曲鋳型部分１０２から分離するための装置を含み得る。分離は、例えば、鋳型部分をこじ開ける機械式フィンガーおよび高速ロボット運動によって達成され得る。
いくつかの実施形態では、ポリマー／希釈剤混合物を含む硬化されたレンズは、水和ステーション７０４で水和溶液（hydration solution）への露出によって処置され得る。レンズは、元の成型されたポリマー／希釈剤物品のサイズおよび形状とかなり似通った最終的なサイズおよび形状を有するように形成される。
レンズ材料
本発明で使用するのに適した眼用レンズは、プレポリマーから作成されるレンズを含む。
本発明のいくつかの例示的な実施形態では、レンズは、シリコーンプレポリマー、ポリビニルシリコーンまたはポリ-HEMAを含む、プレポリマー組成物から形成され得る。例示的なプレポリマーは、約２５，０００〜約１００，０００、好ましくは２５，０００〜８０，０００の最大分子量（peak molecular weight）、および、それぞれ約２未満〜約３．８未満の多分散性（polydispersity）、ならびに、共有結合される、架橋可能な少なくとも１つの官能基を有し得る。
本発明のいくつかの例示的な実施形態では、比較的低い分子量および低い多分散性を有する架橋可能なプレポリマーから形成されたヒドロゲルを使用して、収縮、拡大および関連する属性を制限することが望ましい。
本明細書で使用される場合、「ポリ-HEMA」とは、メタクリル酸2-ヒドロキシエチル（2-hydroxethyl methacrylate）繰り返し単位（repeat unit）を具備するポリマーを意味する。本発明のいくつかの実施形態で利用されるポリ-HEMAは、約２未満の多分散性を備えた約２５，０００の最大分子量〜約３．８未満の多分散性を備えた約１００，０００の最大分子量の範囲を有する。好ましくは、約２未満の多分散性を備えた約３０，０００の最大分子量〜約３．５未満の多分散性を備えた約９０，０００の最大分子量を有し得る。より好ましくは、組成物は、約２未満の多分散性を備えた約３０，０００の最大分子量〜約３．２未満の多分散性を備えた約８０，０００の最大分子量を有し得る。適するポリ-HEMAはまた、約１００，０００未満の最大分子量および約２未満の多分散性、好ましくは約４５，０００〜１００，０００の最大分子量および約２．５未満の多分散性を有してよい。ある実施形態では、多分散性は、約２．５未満、好ましくは約２未満、より好ましくは約１．７未満であり、いくつかの実施形態では、約１．５未満である。上記および本明細書全体で使用される場合、ポリ-HEMAという用語は、以下にさらに記載されるように、メタクリル酸2-ヒドロキシエチルのみから準備されるポリマー、および、他のモノマーまたは共反応体（co-reactants）とのコポリマーを含むだろう。
HEMAモノマーと重合されてよい、適するコモノマーには、ビニル含有モノマーなどの親水性モノマー、および疎水性モノマー、ならびに、異なる波長の光吸収をもたらす着色モノマー（tinted monomers）が含まれる。用語「ビニルタイプ」または「ビニル含有」モノマーとは、ビニル基（-CR=CR’R’’、式中、R、R’、R’’は１価の置換基である）を具備するモノマーを指し、このモノマーは比較的容易に重合することが知られている。適するビニル含有モノマーには、N, N-ジメチルアクリルアミド（DMA）、グリセロールメタクリレート（GMA）、2-ヒドロキシエチルメタクリルアミド、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、メタクリル酸（MAA）、アクリル酸、N-ビニルラクタム（例えばN-ビニル-ピロリドン、またはNVP）、N-ビニル-N-メチルアセトアミド、N-ビニル-N-エチルアセトアミド、N-ビニル-N-エチルホルムアミド、N-ビニルホルムアミド、ビニルカーボネートモノマー、ビニルカルバメートモノマー、それらのオキサゾロンモノマー混合物、および同種のものが含まれる。
いくつかの実施形態で利用されるポリマーに組み込まれてよい、いくつかの好ましい親水性モノマーには、DMA、GMA、2-ヒドロキシエチルメタクリルアミド、NVP、ポリエチエレングリコールモノメタクリレート、MAA、アクリル酸、およびそれらの混合物が含まれ得る。ある実施形態では、DMA、GMAおよびMAAが最も好ましい。
適する疎水性モノマーには、重合可能なビニル基を有するシリコーン含有モノマーおよびマクロマーが含まれる。好ましくは、ビニル基は、メタクリルオキシ基である。適するシリコーン含有モノマーおよびマクロマーの例には、少なくとも２つの［-Si-O-］繰り返し単位を具備するmPDMSタイプモノマー、約２０００ダルトン（３．３２１×１０−２１ｇ）未満の平均分子量を有する重合可能な基、ヒドロキシル基、および少なくとも１つの「-Si-O-Si-」基を具備するSiGMAタイプモノマー、ならびに、少なくとも１つのSi(OSi-)3基を具備するTRISタイプモノマーが含まれる。適するTRISモノマーの例には、メタクリルオキシプロピルトリス（トリメチルシロキシ）シラン、メタクリルオキシプロピルビス（トリメチルシロキシ）メチルシラン、メタクリルオキシプロピルペンタメチルジシロキサン、それらの混合物、および同種のものが含まれる。
好ましくは、mPDMSタイプモノマーは、シリコーン含有モノマーの総分子量の２０重量％より多い、より好ましくは３０重量％より多い量の全ケイ素および付着した酸素（total Si and attached O）を具備する。適するmPDMSモノマーは、式
Figure 2010516522
を有する。
適する直鎖モノアルキル末端ポリジメチルシロキサン（「mPDMS」）の例は、
Figure 2010516522
 を含み、
式中、b＝０〜１００であり、ここでbは、一定の値、好ましくは４〜１６、より好ましくは８〜１０にほぼ等しいモードを有する分布（distribution）であることが理解されたく、；R58は、少なくとも１つのエチレン性不飽和部分（ethylenically unsaturated moiety）を含有する重合可能な１価の基、好ましくは、スチリル、ビニル、（メタ）アクリルアミド、または（メタ）アクリレート部分を含有する１価の基、より好ましくは、メタクリレート部分、を具備し、；各R59は、独立的に、アルコール、アミン、ケトン、カルボン酸またはエーテル基でさらに置換されてよい１価のアルキルまたはアリール基、好ましくは、置換されていない１価のアルキルまたはアリール基、より好ましくは、メチルであり、；R60は、アルコール、アミン、ケトン、カルボン酸またはエーテル基でさらに置換されてよい１価のアルキルまたはアリール基、好ましくは、置換されていない１価のアルキルまたはアリール基、好ましくは、ヘテロ原子を含んでよいC1〜C10脂肪族または芳香族基、より好ましくは、C3〜C8アルキル基、最も好ましくは、ブチルであり、；R61は、独立的に、アルキルまたは芳香族、好ましくは、エチル、メチル、ベンジル、フェニル、または１〜１００の繰り返しSi-O単位を具備する１価のシロキサン鎖である。
好ましくは、SiGMAタイプモノマーでは、ケイ素およびそれに付着する酸素は、当該モノマーの約１０重量％、より好ましくは約２０重量％より上を構成する。SiGMAタイプモノマーの例には、式Ｉのモノマーが含まれ、
Figure 2010516522
 式中、置換基は、参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第5,998,498号に定められているものである。
適するSiGMAタイプモノマーの具体的な例には、2-プロペン酸、2-メチル-2-ヒドロキシ-3-[3-[1,3,3,3-テトラメチル-1-[トリメチルシリル)オキシ]ジシロキシアニル]プロポキシ]プロピルエステル（2-methyl2hydroxy-3-[3-[1,3,3,3-tetramethyl-1-[trimethylsilyl)oxy]disiloxanyl]propoxy]propyl ester）
Figure 2010516522
 および、(3-メタクリルオキシ-2-ヒドロキシプロピルオキシ)プロピルトリス(トリメチルシロキシ)シラン
Figure 2010516522
 が、含まれる。
SiGMAタイプモノマーのさらなる例には、限定することなく、(3-メタクリルオキシ-2-ヒドロキシプロピルオキシ)プロピルビス(トリメチルシロキシ)メチルシランが含まれる。
いくつかの例示的な実施形態では、例えばメタクリル酸メチルおよびメタクリル酸エチルなどの疎水性モノマーが、ポリ-HEMAに組み込まれて、吸水性、酸素透過性、または他の物理的特性を、意図する使用によって要求されるように、変更してよい。コモノマーの例示的な量は、約５０重量％未満、好ましくは約０．５〜４０重量％であり得る。具体的な範囲は、結果として生じるヒドロゲルの所望の含水量、選択されるモノマーの可溶性、および選択される希釈剤によって決まり得る。例えば、コモノマーがMMAを具備する実施形態では、有益には、MMAは、約５重量％未満、好ましくは約０．５〜約５重量％の量だけ、含まれてよい。他の実施形態では、コモノマーは、約５０重量％まで、好ましくは約２５重量％〜約４５重量％の量だけ、GMAを具備してよい。さらに他の実施形態では、コモノマーは、約５０重量％までの量だけ、好ましくは約１０〜約４０重量％の量だけ、DMAを具備し得る。
いくつかの実施形態はまた、開始剤および連鎖移動剤（chain transfer agents）を含み得る。ゆえに、様々な実施形態は、熱活性開始剤、UVおよび／または可視光線光開始剤および同種のもの、ならびにそれらの組み合わせを限定することなく含めたいかなる望ましい開始剤の使用をも含んでよい。適する熱活性開始剤には、過酸化ラウリル、過酸化ベンゾイル、過炭酸イソプロピル、アゾビスイソブチロニトリル、2,2-アゾビスイソブチロニトリル、2,2-アゾビス-2-メチルブチロニトリル、および同種のものが含まれる。好ましい開始剤は、2,2-アゾビス-2-メチルブチロニトリル（AMBM）および／または2,2-アゾビスイソブチロニトリル（AIBN）を具備する。
開始剤は、例えば、約０．１〜約５重量％、好ましくは、反応性モノマー１００部に対し、約０．１〜約２重量部という効果的な量でレンズ形成混合物に使用される。
いくつかの例示的な実施形態では、HEMAモノマーおよび任意の所望のコモノマーが、フリーラジカル重合によって重合され得る。重合は、任意の溶媒で処理され、この溶媒は、重合の間にHEMAモノマーおよび結果として生じるポリ-HEMAを溶解することができる。HEMAモノマーの重合に適する溶媒には、アルコール、グリコール、ポリオール、芳香族炭化水素、エーテル、エステル、エステルアルコール、ケトン、スルホキシド、ピロリドン、それらのアミド混合物、および同種のものが含まれる。具体的な溶媒には、メタノール、エタノール、イソプロパノール、1-プロパノール、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸イソプロピル、Dowanolの製品範囲（the Dowanol range of products）にあるようなグリコールエーテル、エトキシプロパノール、DMF、DMSO、NMP、シクロヘキサノン、それらの混合物、および同種のものが含まれる。好ましい溶媒には、１〜４炭素原子を有するアルコール、より好ましくは、エタノール、メタノールおよびイソプロパノールが含まれる。モノマーを溶解するために十分な溶媒が使用されなければならない。概して、溶媒中、約５〜約２５重量％のモノマーが適している。
フリーラジカル重合は、約４０℃〜約１５０℃の温度で処理され得る。上限は、利用可能な器具の圧力限界、および、重合発熱を扱う能力によって決められ得る。下限は、許容可能な最大反応時間および／または開始剤の特性によって決められ得る。周辺圧力ほどの圧力での重合に関して、好ましい温度範囲は、約５０℃〜約１１０℃、より好ましくは約６０℃〜約９０℃であり、所望の程度の重合率（conversion）を提供するのに必要な時間にわたる。フリーラジカル重合反応は、概して、約１〜約６時間内にモノマー反応の約９０〜約９８％が生じる。より完全な重合率（約９９％より多い）が所望される場合、反応は、約１２〜約３０時間、より好ましくは約１６〜約３０時間、処理されてよい。多くの場合において重合ステップで準備されるポリ-HEMAは、低い分子量の種を除去するために分画（fractionation）を受けることになるから、全ての実施形態で、重合プロセスを高い重合率にまでいたらせることが必要とされなくてもよい。
いくつかの実施形態では、随意的に、連鎖移動剤（chain transfer agents）が含まれてよい。ポリ-HEMAを形成するのに有用な連鎖移動剤は、約０．００１より大きい、好ましくは約０．２より大きい、より好ましくは約０．５より大きい連鎖移動定数値（chain transfer constants values）を有してよい。例示的な連鎖移動剤には、式R-SH（式中、RはC1〜C12脂肪族化合物）の脂肪族チオール、ベンジル、脂環式またはCH3(CH2)x-SH（式中、xは１〜２４）、ベンゼン、塩化n-ブチル、塩化t-ブチル、臭化n-ブチル、2-メルカプトエタノール、1-ドデシルメルカプタン、2-クロロブタン、アセトン、酢酸、クロロフォルム、ブチルアミン、トリエチルアミン、ジ-n-ブチル硫化物および二硫化物、四塩化炭素および臭化炭素（carbon tetrachloride and bromide）、および同種のもの、ならびにそれらの組み合わせが、限定することなく含まれる。概して、モノマー調合物の総重量に基づいて約０〜約７重量％が使用されるだろう。好ましくは、ドデカンチオール、デカンチオール、オクタンチオール、メルカプトエタノール、またはそれらの組み合わせが、連鎖移動剤として使用される。
いくつかの実施形態では、連鎖移動剤を用いずにポリ-HEMAを重合することが好ましい。したがって、いくつかの実施形態では、溶媒としてアルコールが使用されてよく、好ましくは、アルコールは１〜４炭素原子を有し、好ましくは、溶媒はメタノール、エタノール、イソプロパノール、およびそれらの混合物である。
いくつかの例示的な実施形態では、フリーラジカル重合で形成されるポリ-HEMAは、本発明による鋳型で直接使用するには高すぎる多分散性を有し得る。これは、重要な終了反応が２つの成長ポリマー鎖の結合であるプロセスの反応速度（reaction kinetics）によってもたらされ得る。したがって、ポリ-HEMAを形成するためにフリーラジカル重合を使用するとき、所望の範囲外の分子量を有するポリマーを除去するために機能化（functionalization）の前または後に、ポリ-HEMAを純化することが有利であり得る。分子量に基づいて材料を分離することのできる、いかなる方法も使用されてよい。
約９０，０００より大きい最大分子量を有するポリ-HEMAの選択的沈殿を保証するために、非溶媒が、パラメーターのうちの少なくとも１つを低減（reduce）しなければならない。非溶媒が分離混合物の可溶性パラメーターを増加させる場合、沈殿は、分子量に応じて、より少なくなり、所望の分子量範囲内のポリ-HEMAが失われる。
いくつかの実施形態では、約１５，０００未満の分子量を有するポリマー分子の量が、約１０％未満、好ましくは５％未満、より好ましくは２％未満である、ポリ-HEMAが利用され得る。分画方法は、柔軟性があり、具体的なポリマーの性質にしたがうようになされ得る。所望の程度の多分散性を得るために必要な条件は、上記の開示内容を使用して単純な小規模な実験によって容易に決定され得る。適する温度範囲は、約５〜約５０℃を含む。適する継続時間（standing times）は、約１時間〜約７日を含む。
いくつかの実施形態では、低い分子量の砕片のみが、ポリ-HEMAから除去される。これは、上記の溶媒／非溶媒プロセスによって、なされ得る。好ましい実施形態では、低い分子量の材料は、ポリ-HEMAが機能化された後、洗浄ステップの間に除去される。
いくつかの実施形態では、ポリ-HEMAはまた、陰イオン重合、または制御されたフリーラジカル重合、例えばTEMPOタイプ重合、ATRP（原子移動ラジカル重合）、GTP（基移動重合）、およびRAFT（可逆的付加-開裂連鎖移動重合）によって直接形成されてもよい。
例えば、陰イオン重合に関しては、所望のシリル保護モノマー（silyl protected monomer）が、THF溶液などの適する溶媒で溶解され得る。反応は、約−６０℃〜約−９０℃の低い温度で、開始剤として1,1-ジフェニルヘキシルリチウムなどの既知の開始剤を使用して処理される。重合は、限定することなく、脱ガス化したメタノールなど従来の手段によって終了されてよい。
特定の分子量範囲および多分散性を有するポリ-HEMA組成物は、明確な多分散性および分子量を備える、架橋可能なプレポリマーを作成するために使用され得る。一例として、架橋可能なプレポリマーは、ごく短時間でUVによって架橋され得るアクリル基を有し得、従来の方法ではこれまで得られなかった非常に望ましい特性を備えたコンタクトレンズを形成することができる。
いくつかの例示的な実施形態では、ポリ-HEMAは、架橋可能な官能基をポリ-HEMAに付着させることによって架橋可能なプレポリマーを形成するよう機能化される。概して、官能基は、架橋して、かつ架橋されたポリマーまたはヒドロゲルを形成する能力を、プレポリマーに提供し得る。架橋可能な官能基を提供する、適する反応体は構造A-S-Fを有し、式中、Aは、ポリ-HEMAにおけるヒドロキシル基と共有結合を形成することができる付着基であり、；Sはスペーサーであり、Fは、エチレン性不飽和部分を具備する官能基である。適する付着基であるAには、塩化物、イソシアナート、酸、酸無水物、酸塩化物、エポキシ、アザラクトン（azalactone）、それらの組み合わせ、および同種のものが含まれ得る。好ましい付着基には、酸無水物が含まれ得る。
スペーサーは、直接結合、直鎖、分枝鎖、または環式のアルキルまたはアリール基であってよく、１〜８炭素原子、好ましくは１〜４の炭素原子、または、式-(CH2-CH2-O)n-のポリエーテル鎖を有し、式中、nは１〜８であり、好ましくは１〜４である。
適する官能基は、フリーラジカル重合可能なエチレン性不飽和部分を具備する。適するエチレン性不飽和基は、式：
−Ｃ（Ｒ１０）＝ＣＲ１１Ｒ１２
を有し得、式中、R10、R11およびR12は、独立的に、H、C1~6アルキル、カルボニル、アリール、およびハロゲンから選択される。好ましくは、R10、R11およびR12は、独立的に、H、メチル、アリールおよびカルボニルから選択され、より好ましくは、いくつかの実施形態では、Hおよびメチルから選択される。
好ましい例示的な反応体には、メタクリル酸クロリド、2-イソシアナートエチルアクリレート、イソシアナートエチルメタクリレート（IEM）、メタクリル酸グリシジル、ケイ皮酸クロリド、メタクリル酸無水物、アクリル酸無水物、および2-ビニル-4-ジメチルアザラクトン（2-vinyl-4-dimethylazalactone）が含まれ得る。
ポリ-HEMAに付着した架橋可能な官能基の適する量は、化学量論によりポリ-HEMAの利用可能なヒドロキシ基の量に基づいて約１〜約２０％、好ましくは約１．５〜約１０％、最も好ましくは約２〜約５％を含み得る。機能化の程度は、不飽和基の量定（determination）など既知の方法により、または、官能基反応体とポリマーとの間の結合の加水分解の後に解離された酸をHPLCにより量定することによって、測定されてよい。
選択される付着基によるが、機能化は、従来の触媒を用いてまたは用いずに処理されてよい。適する例示的な溶媒には、極性非プロトン性溶媒が含まれ、この溶媒は、選択された反応条件でポリ-HEMAを溶解することができる。適する溶媒の例には、ジメチルホルムアミド（DMF）、ヘキサメチルホスホリックトリアミド（HMPT）、ジメチルスルホキシド（DMSO）、ピリジン、ニトロメタン、アセトニトリル、ジオキサン、テトラヒドロフラン（THF）、およびN-メチルピロリドン（NMP）が含まれる。好ましい溶媒には、ホルムアミド、DMF、DMSO、ピリジン、NMPおよびTHFが含まれる。IEMが使用されるとき、触媒は、スズ触媒、好ましくはジラウリン酸ジブチルスズである。
機能化レンズ形成混合物はまた、機能化によって作り出される部分と反応させることができる不純物除去剤を含有してよい。例えば、酸無水物が付着基として使用されるとき、生成されるカルボキシル基と反応させるために、少なくとも１つの第三級アミン、非プロトン性窒素とのヘテロ環式化合物、または他のルイス塩基を含むことが有益であり得る。適する第三級アミンには、ピリジン、トリエチレンジアミンおよびトリエチルアミンが含まれ、トリエチルアミンが好ましい。含まれる場合、第三級アミンは、わずかなモル過剰で（in a slight molar excess）（約１０％）含まれてよい。好ましい実施形態では、溶媒はNMPであり、反応体はメタクリル酸無水物、アクリル酸無水物、またはそれらの混合物であり、トリエチルアミンが存在する。最も好ましい反応体は、メタクリル酸無水物である。
例示的な反応は、室温ほどの温度で行われ得る。各官能基は、当業者が理解している特定の温度範囲を必要とし得る。約０℃〜５０℃、好ましくは約５℃〜約４５℃の範囲が、概して適している。周辺圧力が使用されてよい。例えば、架橋可能な官能基が酸無水物であるとき、機能化は、約５℃〜約４５℃の温度で約２０〜約８０時間の範囲にわたって処理される。当業者には理解されるだろうが、特定されたこれらの範囲外の範囲は、選択される時間と温度を調和させることによって、許容されてよい。反応が行われ、上記に定められたような分子量および多分散性を有するポリ-HEMAバックボーンを備えた架橋可能なプレポリマーが作成され得る。
付着する架橋可能な側基（side group）とは別に、他の側基が、架橋、薬学的活性、および同種のもののための光開始剤を限定することなく含めた、追加の機能を提供してよい。また、他の官能基は、架橋されたゲルが分析診断用途で使用されるとき、特定の化合物と結合および／または反応し得る部分を含有してよい。
いくつかの例示的な実施形態では、架橋可能なプレポリマーが形成されたあと、実質的に全ての反応していない反応体および副生成物が除去される。「実質的に全ての」によって意味するところは、約０．１重量％未満が洗浄後に残留するということである。これは、限外濾過などの従来の手段によってなされ得る。しかしながら、本発明では、架橋可能なプレポリマーを純化するのに、プレポリマーを水で膨張させ、水でそそぐことによって、モノマー、オリゴマー、またはポリマーの出発化合物、およびポリ-HEMAの準備に使用された触媒、および架橋可能なプレポリマーの準備中に形成された副生成物を含めた実質的に全ての不所望の成分を除去することが可能であり得る。洗浄は、脱イオン水を用いて処理され得、条件は、架橋可能なプレポリマー粒子に大きな表面積対体積比を提供するよう選択され得る。このことは、架橋可能なプレポリマーの冷凍乾燥、架橋可能なプレポリマーからの薄膜の作成、架橋可能なプレポリマーのロッドへの押し出し、架橋可能なプレポリマー溶液の脱イオン水への噴霧、および他の同種の方法によってなされ得、これらの方法は当業者には既知である。
例示的なプロセスには、室温において約３〜約５回の水取替え回数で（in batches with about 3 to about 5 water replacements）処理される洗浄が含まれ得、水取替えの間の平衡時間は、約５０℃未満の高温での洗浄（抽出）によって短縮され得る。いくつかの例示的な実施形態では、水は、保管および使用の間に浸出するであろう不純物を除去し、最終使用に適した純粋な材料が作成されたという確信をもたらす。
いくつかの実施形態では、好ましい範囲外の多分散性を有する分画されていないポリ-HEMA、または、高分子量材料のみが除去されたポリ-HEMAが、機能化され、機能化された材料は、多量の水で繰り返し洗浄されて、反応体および低い分子量のポリ-HEMAを除去する。この方法によって、非常に純粋な機能化された、２．０未満、好ましくは１．７未満、より好ましくは１．５未満などの低い多分散性のポリ-HEMAを得ることができる。この方法によって得られた、機能化された架橋可能なポリ-HEMAは、約１５，０００より小さい分子量のポリ-HEMAを１０％未満、好ましくは５％未満、より好ましくは２％未満、具備する。
小さい分子が除去されるべき程度は、機能化の程度および意図される使用によって決まる。好ましくは、硬化の間、すべてのポリ-HEMA分子は、少なくとも２つの共有結合によってポリマーネットワークに結合するべきである。機能化および硬化の静的性質を理由として、ポリ-HEMA分子が、１つのみの共有結合によってまたは全く共有結合によらずに、ポリマーネットワークに結合するだろう可能性は、最大分子量の減少および機能化の程度の減少と共に増加する。
低い機能化では、比較的多い低分子量材料が、除去されるはずである。正確な量は、除去および機械的特性を比較する実験によって容易に量定され得る。
架橋可能なプレポリマーが純化されたら、次に、架橋可能なプレポリマーは、水取替え可能な希釈剤（a water replaceable diluent）で溶解されて、粘性の溶液を形成することができる。希釈剤は、架橋可能な機能化されたポリ-HEMAプレポリマーが溶解され得、かつ、架橋反応または硬化が起こり得る媒体として機能することができる。他の全ての点で、希釈剤は、非反応性であるべきである。適する希釈剤には、６５℃以下で、粘性溶液の総重量に基づいて約３０重量％〜約６０重量％の架橋可能なプレポリマーを溶解することのできる希釈剤が含まれる。具体的な例には、１〜４炭素原子を有するアルコール、好ましくは、メタノール、エタノール、プロパノール、およびそれらの混合物が含まれる。共希釈剤（co-diluent）として水が、希釈剤総量の約５０％未満など、より少ない量だけ、使用されてよい。ヒドロゲルでは、希釈剤は、最終的なヒドロゲルに存在する水の量と等しいかほぼ等しい量だけ、架橋可能なプレポリマーに加えられるべきである。結果として生じる粘性溶液の約４０〜約７０重量％の希釈剤量が、許容可能である。
粘性溶液は、２５℃で約５０，０００ｃｐｓ〜約１ｘ１０７ｃｐｓ、好ましくは２５℃で約１００，０００ｃｐｓ〜約１，０００，０００ｃｐｓ、より好ましくは２５℃で約１００，０００ｃｐｓ〜約５００，０００ｃｐｓの粘性を有してよい。
好ましくは、希釈剤はまた、物品の意図される最終使用にとって、安全なものである。よって、例えば、形成されている物品がコンタクトレンズであるとき、溶媒は、好ましくは、眼用コンタクトにとって安全なものであり、眼科的に適合性があるべきである。結果として生じる物品から蒸発させられることにならない希釈剤は、粘性溶液のTgを、室温ほどの温度未満（好ましくは約−５０℃未満のTg）にする能力、および低い蒸気圧（約１８０℃より高い沸点）を有するべきである。生体適合性希釈剤の例には、ポリエチレングリコール、グリセロール、プロピレングリコール、それらのジプロピレングリコール混合物、および同種のものが含まれる。好ましいポリエチレングリコールは、約２００〜６００の分子量を有する。生体適合性希釈剤の使用は、希釈剤を除去するための別個の洗浄／蒸発ステップの除去を可能にする。
低沸点の希釈剤が使用されてもよいが、意図される使用環境への適合性がない希釈剤の蒸発ステップが必要とされ得る。低沸点の希釈剤は、極性であり、概して低沸点（約１５０℃未満）を有し、よって蒸発による除去が都合よくなされる。適する低沸点の希釈剤には、アルコール、エーテル、エステル、グリコール、それらの混合物、および同種のものが含まれる。好ましい低沸点の希釈剤には、アルコール、エーテルアルコール、それらの混合物、および同種のものが含まれる。低沸点の希釈剤の具体的な例には、3-メトキシ-1-ブタノール、乳酸メチル、1-メトキシ-2-プロパノール、1-エトキシ-2-プロパノール、乳酸エチル、乳酸イソプロピル、それらの混合物、および同種のものが含まれる。
重合開始剤もまた、加えられてよい。開始剤は、加工条件において活性であるいかなる開始剤であってもよい。適する開始剤には、熱活性の光開始剤（UVおよび可視光線開始剤を含む）および同種のものが含まれる。適する熱活性開始剤には、過酸化ラウリル、過酸化ベンゾイル、過炭酸イソプロピル、アゾビスイソブチロニトリル、2,2-アゾビスイソブチロニトリル、2,2-アゾビス 2-メチルブチロニトリル、および同種のものが含まれる。適する光開始剤には、芳香族αヒドロキシケトンまたは第三級アミン＋ジケトン（a tertiary amine plus a diketone）が含まれる。例証的な光開始剤系の例は、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-ヒドロキシ-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オン（2-hydroxy-methyl-1-phenyl-propan-1-one）、ベンゾフェノン、チオキサンテン-9-オン、カンファーキノンとエチル-4-(N,N-ジメチルアミノ)ベンゾエートまたはN-メチルジエタノールアミンの組み合わせ、ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキシドおよびビス(2,6-ジメトキシベンゾイル)-2,4,4-トリメチルペンチルホスフィンオキシド、(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ジフェニルホスフィンオキシド、およびそれらの組み合わせ、ならびに同種のものである。光開始剤は好ましい方法であり、ビス(2,6-ジメトキシベンゾイル)-2,4,4-トリメチルペンチルホスフィンオキシド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキシド、および2-ヒドロキシ-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オンが好ましい光開始剤である。参照によって開示内容が本明細書に組み込まれる、米国特許第5,849,841号、段落（column）１６に開示されるような他の開始剤が当業分野で既知である。
プレポリマーまたは粘性溶液に組み込まれてよい他の添加剤には、限定することなく、紫外線吸収化合物、反応染料、有機および無機顔料、染料、光互変性化合物、離型剤、抗菌性化合物、薬剤、鋳型潤滑剤、湿潤剤、一定の製品特質を維持するために望ましい他の添加剤（限定せずにTMPTMAなど）、それらの組み合わせ、および同種のものが含まれる。これらの組成物は、ほぼいかなる段階で加えられてもよく、付着または付随または分散されるコポリマーであってよい。
粘性溶液は、好ましくは、フリーモノマーなどの化合物を含有するべきではなく、フリーモノマーは、硬化の間、ネットワークに結合しないポリマー材料をもたらし得、および／または、残留抽出可能材料（residual extractable material）をもたらすことになる。
例示的な粘性溶液は、有益には、短い緩和時間を有してよい。緩和時間は、約１０秒未満、好ましくは約５秒未満、より好ましくは約１秒未満であることが好ましい。短い緩和時間が有益であり得、というのも、短い緩和時間を有するプレポリマーは、硬化の前に流動誘発応力（flow induced stresses）を軽減することができるからであり、よって、硬化されたポリマーネットワークは閉じ込め応力（locked-in stresses）から自由である。このことは、本発明の粘性溶液が、鋳型の閉鎖と粘性溶液の硬化との間の長い「保持」時間なしに加工されるのを促進する。
いくつかの実施形態では、レンズへの不所望の応力を制限するために、粘性溶液の緩和時間よりも２〜３倍長い期間、粘性溶液を、閉じた鋳型に留まらせることが有益である。いくつかの実施形態では、本発明の粘性溶液は、有益には、室温での短い緩和時間（約１０秒未満、好ましくは約５秒未満、より好ましくは約１秒未満）を有してよく、この緩和時間は、概して約３０秒未満、好ましくは約１０秒未満、より好ましくは約５秒未満の保持時間を可能にする。
短い保持時間の追加的な利益には、鋳型部分からの、架橋可能なプレポリマーへの最小酸素放散が含まれ得る。酸素の放散は、物品の表面における硬化プロセスを損なわせ得る。粘性溶液は、低酸素含有量の鋳型で指定される時間より長い時間、より遅い製造時間以外の最低限のマイナスの影響を伴って、または全く伴わずに、保持されてよいことが認識されるだろう。
粘性溶液を含有する鋳型は、電離放射線または化学放射線、例えば電子ビーム、ｘ線、UVまたは可視光線など、つまり、約２８０〜約６５０ｎｍの範囲の波長を有する電磁放射線または粒子放射線、に露出されてよい。UVランプ、HE/Cd、アルゴンイオン、もしくはニトロゲン、もしくは金属蒸気、または倍増された周波数を備えるNdYAGレーザービーム、もまた適している。放射線源および開始剤の選択は、当業者には既知である。当業者であればまた認識するだろうが、粘性溶液への放射線の浸透深さ、および架橋率は、選択される光開始剤の濃度および分子吸収係数と直接相関関係にある。好ましい実施形態では、放射線源は、高強度における、UVA（約３１５〜約４００ｎｍ）、UVB（約２８０〜３１５ｎｍ）、または可視光線（約４００〜約４５０ｎｍ）から選択される。本明細書で使用される場合、用語「高強度」とは、約１００ｍＷ／ｃｍ２〜約１０，０００ｍＷ／ｃｍ２の強度を意味する。硬化時間は短く、概して約３０秒未満、好ましくは約１０秒未満である。硬化温度は、周辺温度ほどの温度〜約９０℃の高温の範囲にわたってよい。便宜的および簡易的に、硬化は、好ましくは周辺温度ほどの温度で処理される。厳密な条件は、選択されるレンズ材料の構成要素によって決まることになり、量定する当業者の技術に属する。
硬化条件は、架橋可能なプレポリマーからポリマーネットワークを形成するのに十分なものでなければならない。結果として生じるポリマーネットワークは、希釈剤で膨張し、鋳型空洞１０５の形態を有する。
硬化が完了したら、鋳型は開放される。非反応性要素または副生成物を除去するための成型後の純化ステップは、従来の成型方法に比べて単純化されるか、または、本発明では必要ない。生体適合性希釈剤が使用される場合、洗浄または蒸発ステップは、この局面ではいずれも必要とされない。生体適合性希釈剤が使用されるとき、成型後の抽出および希釈剤交換ステップの双方が必要とされるわけではないことは、本発明の利点である。低沸点の希釈剤が使用される場合、希釈剤は蒸発されるべきであり、レンズは水で水和されるべきである。
いくつかの例示的な、結果として生じるレンズは、ポリマーネットワークを具備し、ポリマーネットワークは、水で膨張されるとヒドロゲルになる。ヒドロゲルは、約２０〜約７５重量％の水、好ましくは約２０〜約６５重量％の水を具備してよい。ヒドロゲルは、弾性率（modulus）および破断点伸びを含め、優れた機械的特性を有し得る。弾性率は、約２０ｐｓｉ（１．３７９×１０５Ｐａ）以上、好ましくは約２０〜約９０ｐｓｉ（１．３７９×１０５〜６．２０６×１０５Ｐａ）、より好ましくは約２０〜約７０ｐｓｉ（１．３７９×１０５〜４．８２７×１０５Ｐａ）であり得る。
本発明は、上記および図面に詳細に記載されているが、当業者であれば理解するであろうように、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるべき本発明の精神および範囲を逸脱することなく、形態および詳細における前述および他の変更が、本明細書においてなされてよい。
フリーフォームエッジにより眼用レンズを形成するための眼用レンズ鋳型組立体を図示している。 フリーフォームエッジにより眼用レンズを形成するための眼用レンズ鋳型組立体の一部の拡大縦断図を図示している。 本発明のいくつかの実施形態による、鋳型組立体の通気孔間隙および整列テーパー部の拡大図を図示している。 フリーフォームエッジレンズ鋳型組立体における、正確な投与量のレンズ調合物の沈積を図示している フリーフォームエッジレンズ鋳型組立体における、正確な投与量のレンズ調合物の分散を図示している 眼用レンズのフリーエッジを形成するためにとられ得るステップのフローチャートを図示している。 眼用レンズを作るために使用され得る装置のステーションを図示している。

Claims (20)

  1. 眼用レンズを形成する方法において、
    プレポリマーを具備するある量のレンズ形成混合物を第１鋳型部分の中に投与するステップであって、前記第１鋳型部分は、レンズ形成表面および通気孔形成部を具備する、ステップと、
    第２鋳型部分を前記第１鋳型部分と組み立てるステップと、
    既定の圧力を加えて前記第１鋳型部分と前記第２鋳型部分とをつなぎ、前記第１鋳型部分と前記第２鋳型部分との間に形成される空洞の内部で前記プレポリマーを前記眼用レンズの所望の形状に形成し、さらに前記レンズ形成表面の周囲部を囲う通気孔部を形成するステップと、
    前記通気孔部を通して雰囲気ガスを排出するステップと、
    前記眼用レンズを作るために前記プレポリマーを硬化するステップと、
    を具備する、方法。
  2. 請求項１に記載の方法において、
    前記プレポリマーは、約２未満の多分散性を備えた約２５，０００の最大分子量〜約３．８未満の多分散性を備えた約１００，０００の最大分子量を有するポリ-HEMAまたはシリコーンを具備する、方法。
  3. 請求項１に記載の方法において、
    前記プレポリマーを投与する前記ステップは、
    既定の投与量の±２ｍｇの精度公差で投与するステップ、
    を具備する、方法。
  4. 請求項１に記載の方法において、
    前記既定の投与量は、約２５〜３５ｍｇを具備する、方法。
  5. 請求項１に記載の方法において、
    前記第１鋳型部分および前記第２鋳型部分のうちの少なくとも一方は、ポリオレフィンを具備する材料から作られる、方法。
  6. 請求項１に記載の方法において、
    前記第１鋳型部分と前記第２鋳型部分をつなぐ前記既定の圧力は、前記第１鋳型部分および前記第２鋳型部分のうちの１つ以上を変形させるのに十分な力より小さい力を具備する、方法。
  7. 請求項１に記載の方法において、
    前記第１鋳型部分と前記第２鋳型部分をつなぐ前記既定の圧力は、約１ｋｇ〜１０ｋｇの力を具備する、方法。
  8. 請求項１に記載の方法において、
    前記第１鋳型部分および前記第２鋳型部分のうちの少なくとも一方は、前記プレポリマーを硬化するための十分な光エネルギーを伝達することができる領域を具備する、方法。
  9. 請求項８に記載の方法において、
    前記プレポリマーを硬化するための前記十分な光は、約３５０〜６００ｎｍの周波数を具備する、方法。
  10. 請求項１に記載の方法において、
    前記第１鋳型部分および前記第２鋳型部分のうちの一方または双方は、多数の眼用レンズを成型することができる再利用可能な鋳型部分を具備する、方法。
  11. 請求項１０に記載の方法において、
    前記第１鋳型部分および前記第２鋳型部分のうちの一方または双方は、金属材料を具備する、方法。
  12. 請求項１０に記載の方法において、
    前記第１鋳型部分および前記第２鋳型部分のうちの一方または双方は、ガラスおよび石英のうちの１つ以上を具備する、方法。
  13. 請求項１に記載の方法において、
    前記第１鋳型部分および前記第２鋳型部分のうちの少なくとも一方は、形成される前記眼用レンズを滅菌するための十分な光エネルギーを伝達することができる領域を具備する、方法。
  14. 請求項１に記載の方法において、
    前記眼用レンズは、シリコーンヒドロゲルコンタクトレンズを具備する、方法。
  15. プレポリマーから眼用レンズを作るための成型装置において、
    第１鋳型部分であって、ａ）プレポリマーを受容することができる凹状レンズ表面領域であって、当該凹状レンズ表面領域の内部で形成されるレンズに与えられるべき光学的品質を具備する、凹状レンズ表面領域、ｂ）第１通気孔形成部、およびｃ）整列テーパー部を具備する、第１鋳型部分と、
    第２鋳型部分であって、ａ）前記凹状レンズ表面領域に近接して位置付けられると、眼用レンズ形成空洞を形成する、凸状レンズ表面領域、ｂ）前記第１通気孔形成部に近接して位置付けられると、前記レンズ形成空洞を周辺領域に流体接続する通気孔を定める、第２通気孔形成部、およびｃ）整列テーパー部を具備する、第２鋳型部分と、
    前記プレポリマーを硬化するのに有効な光エネルギーを伝達する領域と、
    を具備する、成型装置。
  16. 請求項１５に記載の成型装置において、
    前記プレポリマーを硬化するのに有効な光エネルギーを伝達する、前記第１鋳型部分および前記第２鋳型部分のうちの一方または双方に設けられた領域、
    をさらに具備する、成型装置。
  17. 請求項１５に記載の成型装置において、
    前記第１鋳型部分および前記第２鋳型部分のうちの少なくとも一方は、前記レンズ形成空洞で形成されるレンズを変形させるほどには変形しない、約 ｋｇ〜１０ｋｇの力の停止負荷に耐えるのに十分な弾性率の環式オレフィンを具備する、成型装置。
  18. 請求項１５に記載の成型装置において、
    前記第１鋳型部分および前記第２鋳型部分のうちの少なくとも一方は、多数の眼用レンズを形成するのに適した金属鋳型部分を具備する、成型装置。
  19. 請求項１５に記載の成型装置において、
    前記通気孔部は、約０．００１ｍｍ〜約０．２０ｍｍの幅の溝を具備する、成型装置。
  20. 請求項１５に記載の成型装置において、
    前記通気孔部は、約０．００３ｍｍ〜約０．１０ｍｍの幅の溝を具備する、成型装置。
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