JP5788322B2 - エネルギー印加された眼科用装置の形成方法 - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２００８年９月２９日に出願された米国仮特許出願第６１／１００，９８８号、及び２００９年９月２３日に出願された米国特許出願第１２／５６４，９３５号に対する優先権を主張し、これらの内容は信頼され参照として組み込まれる。

（発明の分野）
本発明は、エネルギー印加された生物医学的装置の製造、より具体的には、いくつかの実施形態において、エネルギー印加された眼科用レンズの製造のための方法及び装置を説明する。

従来、コンタクトレンズ、眼内レンズ、又は涙点プラグ等の眼科用装置には、矯正、美容、又は治療的クオリティを有する生体適合性装置が含まれていた。例えば、コンタクトレンズは、視力矯正機能、美容改善、及び治療効果のうちの１つ以上を提供することができる。それぞれの機能は、レンズの物理的特性によって提供される。レンズに屈折性質を組み込む設計は、視力矯正機能を提供することができる。レンズに組み込まれる顔料は、美容強化を提供することができる。レンズに組み込まれる活性薬剤は、治療的機能を提供することができる。そのような物理的特性は、レンズをエネルギー印加状態にすることなく達成される。

更に近年では、活性成分は、コンタクトレンズに組み込まれ得ることが理論化されている。いくつかの成分は、半導体装置を含むことができる。いくつかの実施例は、動物の目に定置されたコンタクトレンズに組み込まれた半導体装置を示している。しかしながら、そのような装置は、自立的なエネルギー印加メカニズムに欠く。ワイヤは、そのような半導体装置に電力を供給するためにレンズから電池まで回すことがあるとはいえ、この装置は、無線で電力を供給し得ることが理論化されているが、そのような無線電力のためのメカニズムは、利用可能となってはいない。

したがって、眼科用レンズへの１つ以上の機能、及び眼科用レンズ、又は他の生物医学的装置の光学的特徴の制御された変化を提供するために好適な程度でエネルギー印加された、眼科用レンズの形成に寄与する、追加的な方法、及び装置を有することが望ましい。

したがって、本発明は、エネルギー印加部分を有する眼科用レンズ等の生物医学的装置を形成するための方法及び装置を含む。いくつかの実施形態では、エネルギー印加された状態は、半導体装置に電力を供給することができる。いくつかの実施形態はまた、生体適合性の方法により眼科用レンズ内に収容された、電池、又は他のエネルギー源を有する鋳造成形されたシリコーンヒドロゲルコンタクトレンズを含み得る。したがって、エネルギー印加された部分が、レンズに電池を含めることによってつくられる。

したがって、本発明は、エネルギー印加された眼科用レンズ、エネルギー印加された眼科用レンズを形成する装置、及びその方法の開示を含む。エネルギー源は、第１の鋳型部分上、及び第２の鋳型部分上の一方、若しくは両方に堆積されるか、又は第１の鋳型部分上、及び第２の鋳型部分上の一方、若しくは両方に堆積される挿入物内に堆積され得る。第１の鋳型部分と第２の鋳型部分との間に反応性モノマー混合物が定置される。第１の鋳型部分は、第２の鋳型部分に近接して配置され、それによりレンズ空洞内に、エネルギー源、及び反応性モノマー混合物の少なくとも一部を有するレンズ空洞を形成し、反応性モノマー混合物が化学線に曝露される。レンズは、反応性モノマー混合物が暴露される化学線の制御を介して形成される。

本発明のいくつかの実施形態による鋳型アセンブリ装置。 エネルギー源、及び含まれる構成要素を備える眼科用レンズ。 眼科用レンズを形成するために、鋳型部分の近位にエネルギー源を定置するための装置。 本発明のいくつかの実施形態による方法工程。 本発明のいくつかの更なる態様による方法工程。 本発明のいくつかの実施形態を実践するために使用され得るプロセッサ。 その体積に応じた、エネルギー源が提供し得るエネルギー量の推定によって指定される、いくつかの代表的な種類のエネルギー源の描写。 エネルギー源の代表的な設計形状。 エネルギー源の代表的な設計形状。 エネルギー源の代表的な設計形状。 エネルギー源の代表的な設計形状。 エネルギー再印加のための装置、及びエネルギー印加された構成要素を有するエネルギー印加された眼科用レンズの実施例。

本発明は、眼科用レンズなどの生物医学的装置を形成するための方法、及び装置を含む。特に、本発明は、エネルギー源が組み込まれた眼科用レンズを提供するための方法、及び装置を含む。いくつかの実施形態では、本発明は、コンタクトレンズ内の視覚ゾーン周辺部の周囲のほぼ環状の領域を含み、エネルギー源、及び構成要素が周辺部周囲の環状領域に位置する、ヒドロゲルコンタクトレンズを含む。

以下の項において、本発明の実施形態がより詳細に説明される。好ましい実施形態及び代替の実施形態の両方の説明は、代表的な実施形態に過ぎず、変形、修正、及び代替が当業者にとって明白であり得ることが理解される。したがって、上記の代表的な実施形態は、基礎となる発明の領域を限定しないことが理解される。

用語解説
本発明を目的とする本説明及び特許請求の範囲において、以下の定義が適用される、様々な用語が使用され得る。

構成要素とは、本明細書で使用するとき、論理的状態、又は物理的状態の１つ以上変化を生じるためにエネルギー源から電流を引き込む装置を指す。

エネルギー印加されたとは、本明細書で使用するとき、電流を供給するか、又は内部に貯蔵される電気エネルギーを有することができる状態を指す。

エネルギーとは、本明細書で使用するとき、仕事を行うための物理的システムの能力を指す。本発明内の多くの用途が、仕事を行う際の電気的作用を実行することができる、上記の能力に関連し得る。

エネルギー源とは、本明細書で使用するとき、エネルギーを供給するか、生物医学的装置をエネルギー印加された状態にすることができる装置を指す。

エネルギーハーベスターとは、本明細書で使用するとき、環境からエネルギーを抽出し、これを電気エネルギーに変換することができる装置を指す。

レンズとは、眼内、又は眼上にあるいずれかの眼科用装置を指す。これらの装置は視覚補正をもたらすことができるか、又は美容用であっても良い。たとえば、用語のレンズは以下のものを指すことができる。コンタクトレンズ、眼内レンズ、オーバーレイ・レンズ、眼用挿入物、光学挿入物、又は他の同様の、視力が補正若しくは変更される装置か、又は視力を妨げることなく目の生理機能が美容的に拡張される（たとえば、虹彩色）装置。いくつかの実施形態では、本発明の好ましいレンズは、シリコーンヒドロゲル類、及びフルオロヒドロゲル類を含むが、これらに限定されない、シリコーンエラストマー類又はヒドロゲル類から製造される、ソフトコンタクトレンズである。

レンズ形成混合物、「反応性混合物」、又は「ＲＭＭ」（反応性モノマー混合物）は、本明細書で使用するとき、硬化及び架橋することができるか、又は架橋して眼科レンズを形成することができる、モノマー、又はプレポリマー材料を指す。様々な実施形態は、ＵＶ遮断剤、染料、光開始剤、又は触媒、及びコンタクト若しくは眼内レンズ等の眼科レンズに望まれ得る他の添加剤等の１つ以上の添加剤を有するレンズ形成混合物を含むことができる。

レンズ形成表面とは、レンズを形成するために使用される表面を指す。いくつかの実施形態では、任意のこのような表面１０３〜１０４は、光学品質表面仕上げを有することができる。光学品質表面仕上げとは、表面が十分に滑らかで、成型表面に接触してい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であるように形成されていることを示す。更に、いくつかの実施形態においては、レンズ形成表面１０３〜１０４は、レンズ表面に所望の光学特性を付与するのに必要な幾何学形状を有することができる。所望の光学特性としては、限定することなく、球面、非球面、及び円筒屈折力、波面収差補正、角膜トポグラフィ補正などに加えて、それらの任意の組み合わせが挙げられる。

リチウムイオンセルとは、リチウムイオンがセルを通じて移動して電気エネルギーを生成する、電気化学セルを指す。一般的に電池と称されるこの電気化学セルは、その典型的な形態においてエネルギーを再印加されるか、又は再充電され得る。

「鋳型」とは、未硬化配合物からレンズを形成するために使用され得る、剛性又は半剛性の物体を指す。いくつかの好ましい鋳型は、前側湾曲鋳型部分及び後側湾曲鋳型部分を形成する、２つの鋳型部分を含む。

視覚ゾーンとは、本明細書で使用するとき、眼科用レンズの着用者がそこを通して見る、眼科用レンズの領域を指す。

出力とは、本明細書で使用するとき、単位時間当たりに行われる仕事、又は移送されるエネルギーを指す。

再充電可能、又はエネルギーを再印加可能とは、本明細書で使用するとき、仕事を行うためのより高い能力を有する状態へと回復するための能力を指す。本明細書内の多くの用途は、再確定された時間において、一定の速度で電流を流す能力を回復するための能力に関連し得る。

エネルギーを再印加する、又は充電するとは、仕事を行うためのより高い能力を有する状態に回復することである。本明細書内の多くの用途は、再確定された時間において、一定の速度で電流を流す能力まで装置を回復させることに関連し得る。

「鋳型から解放された」とは、レンズが、鋳型から完全に分離しているか、又は軽い揺動によって取り外すか、若しくは綿棒を用いて押し外すことができるように、緩く取り付けられているのみであるかのいずれかであることを意味する。

エネルギー源１０９を埋め込まれたエネルギー印加されたレンズ１００は、エネルギー貯蔵手段としての電気化学セル、又は電池、及びいくつかの実施形態においては、眼科用レンズが定置される環境からのエネルギー源を含む材料の封入、及び分離を含み得る。

いくつかの実施形態では、回路、及びエネルギー源１０９のパターンは、レンズの着用者がそれを通して見るであろう視覚ゾーンの外部に配置することができる一方、他の実施形態は、コンタクトレンズの着用者の視界に悪影響を及ぼさないほど小さい導電性材料のパターンを含むことができ、したがって、視覚ゾーン内、又は外部に位置づけることができる。

一般的に、本発明のいくつかの実施形態によれば、エネルギー源は、レンズを作るために使用する鋳型部分に対して所望の位置にエネルギー源１０９を定置するオートメーションを介して、眼科用レンズ内に統合される。

いくつかの実施形態では、エネルギー源１０９は、眼科用レンズ内に含まれる、コマンドにより起動することができ、エネルギー源１０９から電流を引く、構成要素と電気的に導通する。構成要素１０８は、例えば、半導体装置、能動、又は受動電気装置、又は電気的に起動される機器（例えば、微小電気機械（ＭＥＭＳ）、ナノ電気機械システム（ＮＥＭＳ）、又は微小機械を含む）を含み得る。半導体、又は能動、若しくは受動電気装置は、いくつかの実施形態では、人間の目に知覚可能な表示素子を含み得る。エネルギー源、及び構成要素の定置後、反応混合物は、鋳型部分によって成形することができ、重合して眼科用レンズを形成することができる。

鋳型
図１を参照すると、眼科用レンズ用の例示的鋳型１００の図は、エネルギー源１０９と共に図示される。本明細書で使用するとき、鋳型という用語は、レンズ形成混合物の反応又は硬化の際に所望の形状の眼科用レンズが製造されるように、レンズ形成混合物をその中に分配することができる、空洞１０５を有する単一、又は多部分装置１００を含む。本発明の鋳型及び鋳型組立品１００は、複数の「鋳型部分」又は「鋳型片」１０１〜１０２から構成される。鋳型部分１０１〜１０２を組み合わせて、空洞１０５を鋳型部分１０１〜１０２間に形成し、その中にレンズを形成することができるようにすることができる。このような鋳型部分１０１〜１０２の組み合わせは、一時的であることが好ましい。レンズが形成されたら、レンズを取り出すために鋳型部分１０１〜１０２を再び分離することができる。

少なくとも１つの鋳型部分１０１〜１０２は、その表面１０３〜１０４の少なくとも一部がレンズ形成用混合物と接触していて、レンズ形成用混合物の反応又は硬化の際に、表面１０３〜１０４が所望の形状及び形態を表面が接触しているレンズ部分にもたらすようになっている。少なくとも１つの他の鋳型部分１０１〜１０２についても同じである。

こうして、たとえば、好ましい実施形態においては、鋳型組立品１００を、２つの部分１０１〜１０２、すなわち雌型の凹部片（前側片）１０２と雄型の凸部片（後側片）１０１（それらの間に空洞が形成されている）から形成する。凹部表面１０４のレンズ形成用混合物と接触する部分は、鋳型組立品１００内に作製すべき眼科レンズの前側湾曲部の湾曲を有すると共に、十分に滑らかであり、凹部表面１０４と接触しているレンズ形成用混合物の重合によって形成される眼科レンズの表面が光学的に許容できるものとなるように形成されている。

いくつかの実施形態においては、前側鋳型片１０２はまた、円形の周辺エッジと一体でこれを囲む環状フランジを備えることができ、このフランジから、軸線に垂直でフランジ（図示せず）から延びる平面内で延びている。

レンズ形成表面は、光学品質表面仕上げを備える表面１０３〜１０４を含むことができ、光学品質表面仕上げとは、表面が十分に滑らかで、成型表面に接触してい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であるように形成されていることを示す。更に、いくつかの実施形態においては、レンズ形成表面１０３〜１０４は、レンズ表面に所望の光学特性を付与するのに必要な幾何学形状を有することができる。所望の光学特性としては、限定することなく、球面、非球面、及び円筒屈折力、波面収差補正、角膜トポグラフィ補正などに加えて、それらの任意の組み合わせが挙げられる。

１１１において、その上にエネルギー源１０９が定置され得る媒体が例示される。媒体１１１は、エネルギー源１０９が定置され得る任意の受容材料であってよく、いくつかの実施形態ではまた、回路経路、構成要素１０８、及びエネルギー源の使用に有用な他の態様を含み得る。いくつかの実施形態では、媒体１１１は、レンズ形成の際にレンズに組み込むことができる、材料の透明コーティングであり得る。透明コーティングは、例えば、後述のように、顔料、モノマー、又は他の生体適合性材料を含むことができる。更なる実施形態では、挿入物を含んだ媒体を含めることができ、この挿入物は剛性又は成形可能であり得る。いくつかの実施形態では、剛性挿入物は、視覚的特性を提供する視覚ゾーン（視覚補正に利用されるものなど）と、非視覚ゾーン部分とを含み得る。エネルギー源は、挿入物の視覚ゾーン、及び非視覚ゾーンの一方、又は両方に定置され得る。更に他の実施形態では、剛性か、又は形成可能のいずれかである環状挿入物、又はユーザーがそれを通じて見る視覚ゾーンを迂回する何らかの形状を含み得る。

様々な実施形態はまた、レンズを形成するのに用いられる鋳型部分内に挿入物を定置する前に、挿入物上にエネルギー源を配置することを含む。媒体１１１はまた、エネルギー源１０９により電荷を受ける１つ以上の構成要素１０８を有する挿入物を含み得る。

鋳型部分１０１〜１０２材料は、例えば、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリメチルメタクリレート、及び変性ポリオレフィンのうちの１つ以上のポリオレフィンを含むことができる。他の鋳型は、セラミックス、又は金属材料を含み得る。

好ましい脂環式コポリマーは、２種の異なる脂環式ポリマーを含み、Ｚｅｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｌ．Ｐ．によって．商品名ＺＥＯＮＯＲで販売される。ＺＥＯＮＯＲには、複数の異なる等級がある。さまざまな等級は、１０５℃〜１６０℃の範囲のガラス転移温度を有し得る。特に好ましい材料は、ＺＥＯＮＯＲ １０６０Ｒである。

１つ以上の添加剤と組み合わせて、眼科用レンズの鋳型を形成し得る他の鋳型材料には、例えば、Ｚｉｅｇｌａｒ−Ｎａｔｔａポリプロピレン樹脂（しばしばｚｎＰＰと言われる）が含まれる。

また更に、いくつかの実施形態では、本発明の鋳型には、ポリプロピレン等のポリマー、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、主鎖に脂環式部分を含む変性ポリオレフィン、及び環状ポリオレフィンが含まれ得る。このブレンドを、鋳型半片の一方又は両方の上で用いることができる。このブレンドを後側湾曲部上で用いて前側湾曲部は脂環式コポリマーからなることが好ましい。

本発明による鋳型１００を作るいくつかの好ましい方法では、既知の技術による射出成型を用いるが、実施形態はまた、例えば、自由形成形、旋盤法、ダイヤモンド切削、又はレーザー切断が挙げられる他の技術によって作られる鋳型を含むこともできる。

通常、レンズを、両方の鋳型部分１０１〜１０２の少なくとも１つの表面上に形成する。しかしながら、いくつかの実施形態では、レンズの１つの表面は、鋳型部分１０１〜１０２から形成され得、レンズの別の表面は、旋盤方法、又は他の方法を使用して形成することができる。

レンズ
図２を参照すると、眼科用レンズ２０１は、エネルギー源２０２及び構成要素２０３と共に図示される。

エネルギー源２０２は、構成要素２０３と電気的に導通することができる。構成要素２０３は、状態変化による電荷に反応するいずれかの装置、例えば、半導体型チップ、受動電気装置、水晶体などの光学装置、プロセッサ、微小電気機械（ＭＥＭＳ）、又はナノ電気機械（ＮＥＭＳ）が挙げられる。

いくつかの特定の実施形態では、構成要素２０３としては、例えば、コンデンサ、ウルトラコンデンサ、スーパーコンデンサ、又はその他の蓄電構成要素等の蓄電装置が挙げられる。エネルギー源２０２としては、例えば、視覚ゾーンの外側、眼科用レンズの周辺部に位置し、１つ以上の、無線周波、光起電力、及び磁気誘導によってエネルギー源２０２へと充電可能な、リチウムイオン電池が挙げられる。他のエネルギー源２０２は、図７を参照として以下で更に説明される。

図示するように、いくつかの実施形態では、エネルギー受容部分２０２及び構成要素２０３は、視覚ゾーン２０４の外側に位置し、視覚ゾーン２０４は、レンズ２０１の着用者に見通し線を提供するレンズ２０１の部分を含む。他の実施形態では、眼科用レンズの視覚ゾーン部分にエネルギー源２０２を含めることができる。例えば、そのような実施形態は、裸眼では小さすぎて見えないような導電性粒子のエネルギー源２０２を含み得る。

いくつかの実施形態では、望ましいレンズの種類は、シリコーン含有成分を含む、レンズ２０１を含むことができる。「シリコーン含有成分」は、モノマー、マクロマー又はプレポリマー中に少なくとも１個の［−Ｓｉ−Ｏ−］を含有する成分である。好ましくは、合計Ｓｉ及び結合Ｏは、シリコーン含有成分中に、当該シリコーン含有成分の総分子量の約２０重量％より大きい、更に好ましくは３０重量％より大きい量で存在する。有用なシリコーン含有成分は、好ましくは、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、ビニル、Ｎ−ビニルラクタム、Ｎ−ビニルアミド及びスチリル官能基などの重合性官能基が含まれる。

好適なシリコーン含有成分は、式Ｉ：

（式中、
Ｒ^１は、独立して、一価反応基、一価アルキル基、又は一価アリール基から選択され、前述のいずれかは、ヒドロキシ、アミノ、オキサ、カルボキシ、アルキルカルボキシ、アルコキシ、アミド、カルバメート、カーボネート、ハロゲン、又はこれらの組み合わせから選択される官能性を更に含み得、１−１００ Ｓｉ−Ｏの反復単位を含む一価シロキサン鎖は、アルキル、ヒドロキシ、アミノ、オキサ、カルボキシ、アルキルカルボキシ、アルコキシ、アミド、カルバメート、ハロゲン、又はこれらの組み合わせから選択される官能性を更に含むこともあり、
式中、ｂ＝０〜５００であり、ｂが０以外のときに、ｂは、表示値と同等のモードを有する分配であると理解され、
少なくとも１つのＲ^１は、一価反応基を含み、いくつかの実施形態では、１個と３個のＲ^１との間は、一価反応基を含む）の化合物を含む。

本明細書に使用されるとき、「一価反応基」は、フリーラジカル及び／又はカチオン重合を受けることができる基である。フリーラジカル反応性基の非限定的な例としては、（メタ）アクリレート、スチリル、ビニル、ビニルエーテル、Ｃ_１〜６アルキル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリルアミド、Ｃ_１〜６アルキル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ビニルラクタム、Ｎ−ビニルアミド、Ｃ_２〜１２アルケニル、Ｃ_２〜１２アルケニルフェニル、Ｃ_２〜１２アルケニルナフチル、Ｃ_２〜６アルケニルフェニルＣ_１〜６アルキル、Ｏ−ビニルカルバメート及びＯ−ビニルカーボネートが挙げられる。カチオン反応性基の非限定的な例としては、ビニルエーテル又はエポキシド基及びこれらの混合物が挙げられる。一実施形態では、フリーラジカル反応基には、（メタ）アクリレート、アクリルオキシ、（メタ）アクリルアミド、及びこれらの混合物が含まれる。

好適な一価アルキル基及びアリール基には、置換及び非置換のメチル、エチル、プロピル、ブチル、２−ヒドロキシプロピル、プロポキシプロピル、ポリエチレンオキシプロピル、これらの組み合わせ等の、非置換の一価Ｃ_１〜Ｃ_１６アルキル基、Ｃ_６〜Ｃ_１４アリール基が含まれる。

一実施形態では、ｂは、ゼロであり、１個のＲ^１は、一価反応基であり、少なくとも３個のＲ^１は、１〜１６個の炭素原子を有する一価アルキル基から選択され、別の実施形態では、１〜６個の炭素原子を有する一価アルキル基から選択される。本発明のシリコーン成分の制限されない例には、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］ジシロキザニル］プロポキシ］プロピルエステル（「ＳｉＧＭＡ」）、
２−ヒドロキシ−３−メタクリルオキシプロピルオキシプロピル−トリ（トリメチルシロキシ）シラン、
３−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（「ＴＲＩＳ」）、
３−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、及び
３−メタクリルオキシプロピルペンタメチルジシロキサンが含まれる。

別の実施形態では、ｂは、２〜２０、３〜１５、又はいくつかの実施形態では、３〜１０であり、少なくとも１つの末端Ｒ^１は、一価反応基を含み、残りのＲ^１は、１〜１６個の炭素原子を有する一価アルキル基から選択され、別の実施形態では、１〜６個の炭素原子を有する一価アルキル基から選択される。更に他の一実施形態では、ｂが３〜１５であり、１つの末端Ｒ^１が一価の反応性基を含み、その他の末端Ｒ^１が１〜６の炭素原子を有する一価のアルキル基を含み、残余のＲ^１が１〜３の炭素原子を有する一価のアルキル基を含む。本発明のシリコーン成分の制限されない例には、（モノ−（２−ヒドロキシ−３−メタクリルオキシプロピル）−プロピルエーテル末端のポリジメチルシロキサン（４００〜１０００ＭＷ））（「ＯＨ−ｍＰＤＭＳ］）、モノメタクリルオキシプロピル末端のモノ−ｎ−ブチル末端のポリジメチルシロキサン（８００〜１０００ＭＷ）、（「ｍＰＤＭＳ」）が含まれる。

別の実施形態では、ｂは、５〜４００、又は１０〜３００であり、両方の末端Ｒ^１は、一価反応基を含み、残りのＲ^１は、独立して、炭素原子間のエーテル結合を有することもあり、ハロゲンを更に含むこともある、１〜１８個の炭素原子を有する一価アルキル基から選択される。

一実施形態では、シリコーンヒドロゲルレンズが望ましい場合、本発明のレンズは、ポリマーが作製される反応性モノマー成分の総重量に基づき、少なくとも約２０重量％、好ましくは、約２０〜７０重量％のシリコーン含有成分を含む、反応性混合物から作製される。

別の実施形態では、１〜４のＲ^１はビニルカーボネート又は以下の式のカルバメートを含む。

式中、ＹはＯ−、Ｓ−又はＮＨ−を意味し、
Ｒは、水素又はメチルを意味し、ｄは１、２、３又は４、そしてｑは０又は１である。

シリコーン含有ビニルカーボネート又はビニルカルバメートモノマーは、具体的には、１，３−ビス［４−（ビニルオキシカルボニルオキシ）ブト−１−イル］テトラメチル−ジシロキサン、３−（ビニルオキシカルボニルチオ）プロピル−［トリス（トリメチルシロキシ）シラン］、３−［トリス（トリメチルシロキシ）シリル］プロピルアリルカルバメート、３−［トリス（トリメチルシロキシ）シリル］プロピルビニルカルバメート、トリメチルシリルエチルビニルカーボネート、トリメチルシリルメチルビニルカーボネートを含み、

約２００以下の弾性率を有する生物医学的装置が所望される場合、１個のＲ^１のみが一価反応基を含むものとし、残りのＲ^１基のうちの２個以下は、一価シロキサン基を含む。

別のクラスのシリコーン含有成分は、次の式のポリウレタンマクロマーを含む。
式ＩＶ〜ＶＩ
（^＊Ｄ^＊Ａ^＊Ｄ^＊Ｇ）_ａ ^＊Ｄ^＊Ｄ^＊Ｅ^１；
Ｅ（^＊Ｄ^＊Ｇ^＊Ｄ^＊Ａ）_ａ ^＊Ｄ^＊Ｇ^＊Ｄ^＊Ｅ^１又は
Ｅ（^＊Ｄ^＊Ａ^＊Ｄ^＊Ｇ）_ａ ^＊Ｄ^＊Ａ^＊Ｄ^＊Ｅ^１
式中、
この場合、Ｄは、炭素原子６〜３０個を有するアルキルジラジカル、アルキルシクロアルキルジラジカル、シクロアルキルジラジカル、アリールジラジカル又はアルキルアリールジラジカルを示し、
Ｇは、炭素原子１〜４０個を有するアルキルジラジカル、シクロアルキルジラジカル、アルキルシクロアルキルジラジカル、アリールジラジカル又はアルキルアリールジラジカルを示し、これは、主鎖中にエーテル、チオ又はアミン結合を含有できる。
^＊はウレタン又はウレイド結合を意味し、
_ａは、少なくとも１であり、
Ａは次の式の２価重合ラジカルを意味する。

Ｒ^１１は独立してアルキル又は１〜１０個の炭素原子を有するフルオロ置換アルキル基を意味し、これには炭素原子間にエーテル結合を含んでよく、ｙは少なくとも１であり、ｐは４００〜１０，０００の部分重量を提供し、Ｅ及びＥ^１はそれぞれ独立して次の式に示される重合性不飽和有機ラジカルを意味する。

式中、Ｒ^１２は水素又はメチルであり、Ｒ^１３は水素、１〜６個の炭素原子を有するアルキルラジカル又はａ−ＣＯ−Ｙ−Ｒ^１５ラジカルで、Ｙは−Ｏ−、Ｙ−Ｓ−又は−ＮＨ−であり、Ｒ^１４は１〜１２個の炭素原子を有する二価ラジカルであり、Ｘは−ＣＯ−又は−ＯＣＯ−を意味し、Ｚは−Ｏ−又は−ＮＨ−を意味し、Ａｒは６〜３０個の炭素原子を有する芳香族ラジカルを意味し、ｗは０〜６であり、ｘは０又は１であり、ｙは０又は１であり、ｚは０又は１である。

１つの好ましいシリコーン含有成分は、以下の式で示されるポリウレタンマクロマーである。

Ｒ^１６は、イソフォロンジイソシアネートのジラジカル等のイソシアネート基除去後のジイソシアネートのジラジカルである。別の好適なシリコーン含有マクロマーは、フルオロエーテル、ヒドロキシ末端ポリジメチルシロキサン、イソホロンジイソシアネート及びイソシアネートエチルメタクリレートの反応によって形成される式Ｘ（式中、ｘ＋ｙは１０〜３０の範囲の数である）の化合物である。

本発明の使用に好適な他のシリコーン含有成分には、ポリシロキサン、ポリアルキレンエーテル、ジイソシアネート、ポリフッ素化炭化水素、ポリフッ素化エーテル、及び多糖類基を含有するマクロマー、末端のジフルオロで置換された炭素原子に結合する水素原子を有する、極性のフッ素化グラフト又は側基を有するポリシロキサン、エーテルを含有する親水性シロキサニルメタクリレート、並びにポリエーテル及びポリシロキサニル基を含有するシロキサニル結合及び架橋性モノマーが含まれる。また、前述のポリシロキサンのいずれも、シリコーン含有成分として本発明に使用することもできる。

プロセス
以下の方法ステップは、本発明のいくつかの態様により実施しても良いプロセスの例として与えられる。本方法のステップが示される順番は限定を意図するものではなく、他の順番を用いて本発明を実施しても良いことを理解されるべきである。加えて、本発明を実施するためにすべてのステップを必要とするわけではなく、また本発明の種々の実施形態には付加的なステップを含んでも良い。

図４を参照すると、フローチャートが本発明を実施するために使用され得る代表的な工程を例示しており、４０１においてエネルギー源が媒体上に定置される。媒体はまた、１つ以上の構成要素を含んでも含まなくてもよい。

４０２では、反応性モノマー混合物が鋳型部分１０１〜１０２に堆積され得る。

４０３において、媒体が鋳型部分内に定置される。いくつかの実施形態では、媒体が機械的定置を介して鋳型部分内に配置される。機械的配置には、例えば、表面実装構成要素を配置するのに業界で知られているもののような、ロボット又はその他の自動操作部が含まれ得る。媒体の人的定置も、本発明の範囲内である。したがって、鋳型部分に含まれる反応性混合物の重合が、得られる眼科用レンズ内にエネルギー源を含むように、鋳造鋳型部分内にエネルギー源を備えた媒体を定置するのに有効な任意の機械的定置。

いくつかの実施形態では、エネルギー源を鋳型部分上に定置する前に、結合剤層を鋳型部分に適用することができる。結合剤層は、非限定的な例として、顔料又はモノマーを含むことができる。結合層は、例えば、インクジェット又はパッド印刷プロセスを介して適用され得る。いくつかの実施形態では、プロセッサ装置、ＭＥＭＳ、ＮＥＭＳ、又は他の構成要素がまた、エネルギー源と電気的に導通するようにして結合剤内へと定置されてもよい。

４０４では、レンズを形成するために第１の鋳型部分を第２の鋳型部分に隣接させて定置し、反応性モノマー混合物の少なくとも一部及びエネルギー源をその内部に備えたレンズ形成空洞を形成する。４０５では、空洞内の反応性モノマー混合物を重合化させることができる。重合化は、例えば、化学線及び熱のいずれか一方又は両方に曝露させることによって達成することができる。４０６では、レンズが鋳型部分から取り外される。

いくつかの実施形態では、結合層は、レンズ材料と相互貫通するポリマーネットワークを形成することが可能な結合ポリマーを含むことができ、安定したレンズを形成するために結合剤とレンズ材料との間の共有結合を形成する必要性は排除される。結合剤内に定置されたエネルギー源を有するレンズの安定性は、結合ポリマー及びレンズベースのポリマーへのエネルギー源の封入によって提供される。本発明の結合ポリマーは、例えば、互いに同様の溶解度パラメータを有する、ホモポリマー又はコポリマー、若しくはこれらの組み合わせから作製されるポリマーを含むことができ、結合ポリマーは、レンズ材料と同様の溶解度パラメータを有する。結合ポリマーは、結合ポリマーのポリマー及びコポリマーを、互いに相互作用することが可能なものにする官能基を含み得る。官能基は、顔料粒子の移動を抑制する、及び／又はそれを封入するのに役立つ相互作用の密度を増加する方法で、互いに相互作用するポリマー又はコポリマー基を含むことができる。官能基間の相互作用は、極性、分散的、又は電荷移動錯体の性質であってもよい。官能基は、ポリマー又はコポリマー骨格鎖上に配置されてもよく、あるいは骨格鎖からの側枝であってもよい。

非限定的な例として、正電荷を有するポリマーを形成する、モノマー又はモノマーの混合物は、負電荷を有するポリマーを形成するモノマー又は複数のモノマーと併せて使用して、結合ポリマーを形成してもよい。更に具体的な実施例として、メタクリル酸（「ＭＡＡ」）及び２−ヒドロキシエチルメタクリレート（「ＨＥＭＡ」）を使用して、ＭＡＡ／ＨＥＭＡコポリマーを提供し得、ＭＡＡ／ＨＥＭＡコポリマーは、次いで、結合ポリマーを形成するために、ＨＥＭＡ／３−（Ｎ，Ｎ−ジメチル）プロピルアクリルアミドコポリマーと混合される。

別の例として、結合ポリマーは、次の式のアミド及びエステルを含むが、これらに限定されない疎水変性モノマーからなってよい：
ＣＨ_３（ＣＨ_２）_ｘ−Ｌ−ＣＯＣＨＲ＝ＣＨ_２
式中、Ｌは、−ＮＨ、又は酸素であってよく、ｘは２〜２４の全ての数であってよく、Ｒは、
Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル、又は水素であってよく、好ましくはメチル、又は水素である。そのようなアミド及びエステルの例は、ラウリルメタクリルアミド及びヘキシルメタクリレート樹脂を含むが、これらに限定されない。更に別の実施例として、カルバメート及び尿素を拡大する脂肪族ポリマーを使用して、結合ポリマーを形成し得る。

また、結合層１１１に好適な結合ポリマーは、ＨＥＭＡ、ＭＡＡ、及びラウリルメタクリレート樹脂（「ＬＭＡ」）のランダムブロックコポリマー、ＨＥＭＡ及びＭＡＡ又はＨＥＭＡ及びＬＭＡのランダムブロックコポリマー、又はＨＥＭＡのホモポリマーを含み得る。結合ポリマーの総重量に基づく、これらの実施形態における、それぞれの成分の重量パーセントは、約９３〜約１００重量パーセントのＨＥＭＡ、約０〜約２重量パーセントのＭＡＡ、及び約０〜約５重量パーセントのＬＭＡである。

結合ポリマーの分子量は、レンズ材料内で若干可溶性であり、その中で膨張する場合がある。レンズ材料は、結合ポリマー内に拡散し、重合及び／又は架橋される。しかしながら、同時に、結合ポリマーの分子量は、印刷画像の品質に影響を及ぼすほど高くあってはならない。好ましくは、結合ポリマーの分子量は、約７，０００〜約１００，０００、更に好ましくは、約７，０００〜約４０，０００、最も好ましくは、約１７，０００〜約３５，０００Ｍ_ピークであり、それは、ＳＥＣ分析（＝Ｍ_ｎ×Ｍ_ｗ）^１／２）における最大ピークの分子量に相当する。

本発明の目的のため、分子量は、９０°の光散乱及び屈折率検出器と共にゲル浸透クロマトグラフィーを使用して決定することができる。５０ｍＭの塩化ナトリウムに調節された重量比７５／２５のメタノール−水の溶離剤、３２５，０００〜１９４の範囲の明確な分子量を有する、ポリエチレングリコール分子及びポリエチレンオキシド分子の混合物である、ＰＷ４０００及びＰＷ２５００の２本のカラムを使用する。

当業者は、結合ポリマーの製造において連鎖移動剤を使用、多量の開始剤を使用、リビング重合を使用、適切なモノマー及び開始剤の濃度の選択、溶媒の量及び種類の選択、又は、これらの組み合わせによって、所望の結合ポリマー分子量を得ることができることを理解するであろう。好ましくは、連鎖移動剤は、所望の分子量を得るために、開始剤と併せて、又はより好ましくは、開始剤及び１つ以上の溶媒と共に使用する。あるいは、少量の非常に高い分子量のポリマーは、結合ポリマー用の所望の粘度を維持するために、多量の溶媒と併せて使用し得る。好ましくは、結合ポリマーの粘度は、２３℃で約４〜約１５Ｐａ−ｓ（約４，０００〜約１５，０００センチポアズ）である。

本発明に使用する結合ポリマーの形成に有用な連鎖移動剤は、約０．０１以上、好ましくは、約７以上、より好ましくは、約２５，０００以上の連鎖移動定数値を有する。

任意の所望の開始剤は、紫外線、可視光線、熱開始剤、及びこれらの組み合わせ（これらを含むが、これらに限定されない）を使用し得る。好ましくは、熱開始剤を使用し、より好ましくは、２，２−アゾビスイソブチロニトリル、及び２，２−アゾビス２−メチルブチロニトリルを使用する。使用する開始剤の量は、製剤の総重量に基づき、約０．１〜約５重量パーセントであろう。好ましくは、２，２−アゾビス２−メチルブチロニトリルをドデカンチオールと共に使用する。

結合ポリマー層又はその他の媒体１１１は、ラジカル連鎖重合、工程重合、乳化重合、イオン鎖重合、開環、基移動重合、原子移動重合等を含むが、これらに限定されない、任意の従来の重合化プロセスによって作製し得る。好ましくは、熱開始のフリーラジカル重合を使用する。重合を実施する条件は、当業者の認識範囲内である。

結合ポリマーの産生に有用な溶媒は、約１２０〜２３０℃の沸点を有する、中沸点溶媒である。使用する溶媒の選択は、製造される結合ポリマーの種類及びその分子量に基づくであろう。好適な溶媒は、ジアセトンアルコール、シクロヘキサノン、イソプロピルラクテート、３−メトキシ１−ブタノール、１−エトキシ−２−プロパノール等を含むが、これらに限定されない。

いくつかの実施形態では、本発明の結合ポリマー層は、水中での膨張係数に関して、それと共に使用されるレンズ材料に合わせて作ることができる。結合ポリマーの膨張係数をパッキング溶液中の硬化レンズ材料の膨張係数と一致させる、又は実質的に一致させることは、視界の悪さ、及びレンズパラメータの変化をもたらすレンズ内のストレスの発達の回避を促進し得る。更に、結合ポリマーは、レンズ材料内で膨潤可能であり、それにより、本発明の着色剤を使用して印刷される画像の膨潤が起こり得る。この膨潤により、画像は、レンズの快適さにいかなる影響も及ぼさずに、レンズ材料内に取り込まれる。

いくつかの実施形態では、着色剤は、結合層に含まれてもよい。本発明の着色剤内の結合ポリマーに有用な顔料は、コンタクトレンズの使用に有用な有機又は無機顔料、若しくはそのような顔料の組み合わせである。不透明度は、使用される顔料及び乳白剤の濃度を変化させることによって調節することができ、多量になるにつれてより高い不透明度がもたらされる。具体的な有機色素は、フタロシアニンブルー（pthalocyanine blue）、フタロシアニングリーン（pthalocyanine green）、カルバゾールバイオレット（carbazole violet）、バットオレンジＮｏ．１（vat orange # 1）など、及びそれらの組み合わせを含むが、それらに制約されない。有用な無機色素の例は、黒酸化鉄（iron oxide black）、褐色酸化鉄（iron oxide brown）、黄酸化鉄（iron oxide yellow）、赤酸化鉄（iron oxide red）、二酸化チタン（titanium dioxide）など、及びそれらの組み合わせを含むが、それらに制約されない。これらの色素に加えて、可溶性及び不溶性染料を使用されることができ、ジクロロトリアジン（dichlorotriazine）及びビニルスルホン系染料（vinyl sulfone-based dyes）を含むが、それらに制約されない。有用な染料及び色素は、市販されている。

結合ポリマーでの顔料分子の被覆又は湿潤は、バルク結合ポリマー内の顔料分子の優れた分散をもたらす。被覆は、顔料の表面を覆うように静電気力、分散力、又は水素結合力の使用によって達成し得る。好ましくは、高せん断力を使用して、顔料を結合ポリマー内に分散する。顔料は、ポリマー及び顔料を回転軸混合器等の好適な混合器内に分散させ、均質の混合物が得られるまで、一般的に最大約３０分間混合することによって、結合ポリマーに添加し得る。次いで、混合物は、Ｅｉｇｅｒミル等の高せん断ミルに注入され、顔料を結合ポリマー内に分散し得る。完全な分散を達成するために、必要に応じて、ミル粉砕を反復して実施する。一般的に、ミル粉砕は、顔料が約０．２〜約３マイクロメートルの大きさになるまで実施する。ミル粉砕は、高せん断又はボールミル粉砕装置を含むが、これらに限定されない、任意の適切な市販の装置を使用して実施し得る。

顔料及び結合ポリマーに加えて、いくつかの実施形態では、結合層は、鋳型部分上に結合層を被覆するのを助長する１つ以上の溶媒を含む。結合層が塗布される鋳型部分の表面上にブリードしない又は移動しない結合層を促進するために、結合層が約２７ｍＮ／ｍ未満の表面張力を有することが望ましく、かつ好ましいことが本発明の別の発見である。この表面張力は、結合層１１１が塗布される表面、例えば、鋳型表面の処理によって達成し得る。表面処理は、プラズマ及びコロナ処理等を含むが、これらに限定されない、当該技術において既知の方法によって達成し得る。あるいは、好ましくは、所望の表面張力は、着色剤に使用される溶媒の選択によって達成し得る。

したがって、結合層に有用な例示的溶媒には、結合層の粘度を増加させる、又は減少させることが可能であり、表面張力の制御を助長することが可能な溶媒が含まれる。好適な溶媒は、シクロペンタノン、４−メチル−２−ペンタノン、１−メトキシ−２−プロパノール、１−エトキシ−２−プロパノール、イソプロピルラクテート等、及びそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。好ましくは、１−エトキシ−２−プロパノール及びイソプロピルラクテートを使用する。

いくつかの好ましい実施形態では、少なくとも３つの異なる溶媒を本発明の結合層に使用する。これらの溶媒の最初の２つの溶媒（両方とも中沸点溶媒）を結合ポリマーの製造に使用する。これらの溶媒は、その形成後、結合ポリマーから剥離され得るが、それらが保持されるのが好ましい。好ましくは、２つの溶媒は、１−エトキシ−２−プロパノール及びイソプロピルラクテートである。更なる低沸点溶媒（約７５〜約１２０℃である沸点の溶媒という意味）を使用して、必要に応じて、着色剤の粘度を減少することができる。好適な低沸点溶媒は、２−プロパノール、１−メトキシ−２−プロパノール、１−プロパノール等、及びこれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。好ましくは、１−プロパノールを使用する。

使用される特定量の溶媒は、多くの要因による場合がある。例えば、結合ポリマーの形成に使用される溶媒の量は、所望の結合ポリマーの分子量及び結合ポリマーに使用されるモノマー及びコポリマー等の構成成分に依存する。使用される低沸点溶媒の量は、着色剤に所望の粘度及び表面張力に依存する。更に、着色剤が鋳型に塗布され、レンズ材料で硬化される場合、使用される溶媒の量は、使用されるレンズ及び鋳型材料に応じて、かつ鋳型材料がその湿潤性を増加するように任意の表面処理を受けたかどうかによって左右される。使用される溶媒の正確な量の決定は、当業者の技術範囲内である。一般的に、使用される溶媒の総量は、使用される溶媒の約４０〜約７５重量パーセントである。

溶媒に加えて、可塑剤は、結合層の乾燥中、亀裂を減少させ、レンズ材料による結合層の分散及び膨張を強化するために、結合層に添加されてもよく、好ましくは、添加される。使用される可塑剤の種類及び量は、使用される結合ポリマーの分子量、及び使用前に保管された鋳型上に定置された着色剤では、所望の貯蔵寿命の安定度に依存する。有用な可塑剤は、グリセロール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール２００、４００、又は６００等、及びこれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。好ましくは、グリセロールを使用する。使用される可塑剤の量は、一般的に、着直剤の重量に基づき、０〜約１０重量パーセントであろう。

当業者は、説明する添加剤以外の添加剤もまた、本発明の結合層の成分に含まれ得ることを理解するであろう。好適な添加剤には、流動及び平準化を助ける添加剤、泡防止のための添加剤、レオロジー修正のための添加剤、並びに同様物、並びにこれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。

本発明のいくつかの実施形態では、結合層は、レンズ材料が硬化すると、レンズ材料内に組み込まれる。したがって、結合層は、レンズの結合層が塗布される鋳型の表面に応じて形成されるレンズの前面又は裏面に近接して組み込ませてもよい。また、結合層の１つ以上の層は、任意の順番で塗布してもよい。

本発明を使用して、任意の既知のレンズ材料、又はそのようなレンズの製造に好適な材料から製造されるハード又はソフトコンタクトレンズを提供し得るが、好ましくは、本発明のレンズは、約０〜約９０パーセントの含水量を有する、ソフトコンタクトレンズである。更に好ましくは、レンズは、モノマー含有ヒドロキシ基、カルボキシル基、又はこれらの両方から製造される、若しくは、シロキサン、ヒドロゲル、シリコーンヒドロゲル、及びこれらの組み合わせ等のシリコーン含有ポリマーから製造される。本発明のレンズを形成するのに有用な材料は、重合開始剤等の添加剤に加えて、マクロマー、モノマー、及びこれらの組み合わせの混合物を反応させることによって、製造し得る。好適な材料は、シリコーンマクロマー及び親水性モノマーから製造されるシリコーンヒドロゲルを含むが、これらに限定されない。

図５を参照すると、本発明の別の態様において、媒体に取り付けられたエネルギー源は、眼科用レンズを形成するために、鋳型空洞（mold activity）内に定置される。５０１では、上記のようにエネルギー源が眼科用レンズ鋳型部分内に定置される。

５０２では、エネルギー源が、媒体に追加的に取り付けられ、鋳型部分内に定置される構成要素と電気的に導通する。電気的導通は、例えば、挿入物内に組み込まれた回路により、又はレンズ材料に直接インクジェット、又は他の方法で形成された通路により、達成され得る。

５０３では、空洞内に定置される反応性混合物が重合されてレンズを形成する。例えば、反応性混合物を化学線に曝露することによって達成され得る。

装置
図３を参照すると、自動装置３１０が、１つ以上の媒体移送境界部３１１を有するものとして例示される。例示されるように、それぞれ関連づけられている媒体３１４を備えた多数の鋳型部分が、パレット３１３に収容され、媒体移送境界部３１１に送られる。実施形態は、エネルギー源を多数の媒体３１４に個別に定置する単一の境界部３１１、又はエネルギー源を多数の媒体、例えば鋳型部分３１４に同時に（いくつかの実施形態では各鋳型に）定置する多数の境界部（図示されない）を含み得る。

いくつかの実施形態の別の態様は、眼科用レンズエネルギー源を含む様々な構成要素を支持すると同時に、眼科用レンズの本体をこれらの構成要素の周囲に成形するような装置を含む。いくつかの実施形態では、エネルギー源は、レンズ鋳型（例示されない）の保持点に取り付けられてもよい。保持点は、レンズ本体内に形成されるものと同じ種類の重合された材料で取り付けられてもよい。

図６を参照すると、本発明のいくつかの実施形態で使用し得るコントローラ６００を図示する。コントローラ６００は、通信装置６２０に結合する、１つ以上のプロセッサ構成要素を含み得るプロセッサ６１０を含む。いくつかの実施形態では、コントローラ６００を使用して、眼科用レンズ内に定置されるエネルギー源にエネルギーを伝送することができる。

コントローラは、通信チャネルを介してエネルギーを通信するように構成された通信装置に結合した１つ以上のプロセッサを含むことができる。通信装置は、エネルギー源の眼科用レンズ内への定置、及び眼科用レンズからの、若しくはこれへのデジタルデータの伝送、又は眼科用レンズ内に組み込まれる構成要素の制御の１つ以上を電気的に制御するために使用され得る。

また通信装置６２０を使用して、例えば、１つ以上のコントローラ装置又は製造機器構成要素と通信してもよい。

プロセッサ６１０は、記憶装置６３０とも通信する。記憶装置６３０は、磁気記憶装置（例えば、磁気テープ及びハードディスクドライブ）、光学式記憶装置、及び／又はランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）装置及びリード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）装置等の半導体記憶装置を含む、任意の適切な情報記憶装置を備えてもよい。

記憶装置６３０は、プロセッサ６１０を制御するためのプログラム６４０を記録することができる。プロセッサ６１０は、プログラム６４０の指示を実行し、それによって、本発明に従って作動する。記憶装置６３０は、１つ以上のデータベース内の眼科関連データを記憶することもできる。データベースは、カスタマイズされたエネルギー源設計、計量データ、及びエネルギー源への、又はこれからのエネルギーを制御するための、特定の制御順序を含み得る。

いくつかの実施形態では、眼科用装置へと組み込まれるエネルギー源からのエネルギーを提供するように動作可能な起動構成要素を備える眼科用レンズである。

図７を参照すると、エネルギー印加された眼科用レンズ１００に埋め込まれ得る異なる種類のエネルギー源に含まれ得る選択肢のいくつかの図が、図７において項目７００として示されている。前述のように、エネルギー源の一連の実施形態は電池を含み得る。電池が、図７において項目７２０として示される。図７はまた、これらが貯蔵することのできるエネルギー密度の順に様々な選択肢のグラフを示す。電池は、例えば、〜５０から〜８００Ｗｈｒ／Ｌのエネルギー密度の領域を含む。一般的に、特定のエネルギー源の他の態様を考慮しなければ、エネルギー保存の密度が高いほど、エネルギー源はより望ましいものとなる。

このグラフ７００では、エネルギーハーベスター（項目７４０）は、エネルギー密度の観点から、最も好ましくないであろうことが看取される。しかしながら、エネルギーハーベスターが利点を有する他の方法が存在することが、当業者には明白であり得る。

例えば、エネルギーハーベスターは、光起電力セル、熱電セル、又は圧電セルを含み得る。このようなハーベスターは、これらが、有線接続なくして環境からエネルギーを吸収することができ、ひいては電気エネルギーを提供することができるという点において、肯定的側面を有する。いくつかの実施形態では、ハーベスターは、エネルギー印加された眼科用レンズにおけるエネルギー源を含み得る。しかしながら、他の実施形態では、エネルギーハーベスターは、電気の形態でエネルギーを貯蔵することができる、他のエネルギー源と組み合わせてもよい。

他の種類のエネルギー源は、コンデンサ型装置７３０を含む。コンデンサは、エネルギーハーベスターよりも高く、電池７２０のものよりも低いエネルギー密度溶液を含むことが明らかであり得る。それでもコンデンサは、いくらかの固有の利点を有する。

コンデンサは、電気の形態でエネルギーを貯蔵する種類のエネルギー源であり、したがって、エネルギーハーベスターと組み合わせてエネルギーの保存が可能である無線エネルギー源をつくり得るエネルギー源の１つであり得る。一般的に、コンデンサは、これらが一般的に電池よりも高い電力密度を有するという点において、電池に対する利点を有する。標準的な電気薄膜コンデンサから、マイラ―コンデンサ、電解コンデンサ、及び比較的新しく、より高度な技術の、高密度ナノ寸法コンデンサ、又はスーパーコンデンサの技術にまで及ぶ多くの異なる種類のコンデンサが存在する。

いくつかの追加的な実施形態では、電気化学セル、又は電池７２０を含むエネルギー源は、比較的望ましい操作点を画定し得る。電池は、多くの有利な特徴を有する。例えば、電池は、電気エネルギーに直接転換される形態でエネルギーを保存する。いくつかの電池は、再充電可能、又はエネルギーを再印加可能であり、したがってエネルギーハーベスターと連結され得る別のカテゴリーのエネルギー源を呈し得る。比較的高いエネルギー密度を有する電池により、電池に貯蔵されるエネルギーは、妥当なエネルギー要件で機能を実行することができる。加えて、電池は可撓性の形状へと組み立てることができる。高い電気能力を必要とする用途では、電池がまたコンデンサに連結され得ることが、当業者にとって既知であり得る。エネルギー印加された眼科用レンズ内のエネルギー源の少なくとも部分として電池を含む、多くの実施形態が存在し得る。

別の種類の実施形態は、エネルギー源７１０として燃料電池を含み得る。燃料電池は、化学燃料源（これはひいては電気、及び熱エネルギーを含む副生成物を生じる）を消費することによって電気を生じる。燃料セルの実施形態は、燃料源として生物学的に利用可能な材料を使用することによって可能であり得る。しかしながら、一般的に、このエネルギー源によって提供される好ましい電気密度を除き、これは、技術的な複雑性を伴うことがあり、典型的には眼科用途に要求される必要な規模の小ささを満たさないことがある。同様に、燃料源が、眼部環境から一定の方法で抽出され得ない場合、エネルギーを再印加することができるエネルギー源と比べて、実際的なエネルギー密度における不利益を被る場合がある。

本発明の実施形態の以下の説明は、一般的にエネルギー印加された眼科用レンズの主なエネルギー源として電池を使用することに焦点を当てることがある。説明されたものを含む多くのエネルギー源が、エネルギー印加された眼科用レンズの実施形態を含み得るため、この焦点は発明技術の範囲を制限するべきではない。

本発明のいくつかの実施形態において言及されるように、エネルギー源は、電気化学セル、又は電池を含む。エネルギー印加された眼科用レンズの実施形態に含まれ得る、多くの異なる種類の電池が存在する。例えば、単回使用の電池が、様々なカソード、及びアノード材料から形成され得る。非限定的な実施例により、これらの材料は、亜鉛、炭素、銀、マンガン、コバルト、リチウム、シリコンを含み得る。更に他の実施形態は、再充電可能な電池の使用により得られる。このような電池は、ひいては、リチウムイオン技術、銀による技術、マグネシウムによる技術、ニオビウムによる技術、又は他の電流を供給する材料の１つ以上から作製され得る。単回使用、又は再充電電池システムのための様々な電流電池技術は、エネルギー印加された眼科用レンズの様々な実施形態におけるエネルギー源を含み得ることが、当業者には明白であり得る。

コンタクトレンズの環境の、物理的、及び寸法的制約により、一定の電池の種類が他のものよりも好まれる場合がある。このような好ましさの例は、薄膜電池について妥当し得る。薄膜電池は、人の眼科的実施形態と適合する小さな空間を占め得る。更に、これらは可撓性の基材上に形成されてもよく、眼科用レンズ、及び含まれる電池の双方の本体が基材と共に自由に撓むことを可能にする。

薄膜電池の場合、実施例は単回充電、及び再充電可能な形態を含み得る。再充電可能な電池は、より長い使用可能製品寿命、及びしたがって、より高いエネルギー消費率の能力を提供する。多くの開発活動は、再充電可能な薄膜電池を有する、電気的にエネルギー印加された眼科用レンズを製造するための技術に焦点を当ててきたが、しかしながら、発明の技術はこの下位分類に限定されない。

再充電可能な薄膜電池は、市販されており、例えば、Ｏａｋ Ｒｉｄｇｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙは、１９９０年代前半から様々な形態を製造してきた。このような電池の現在の商業製造者は、Ｅｘｃｅｌｌａｔｒｏｎ Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ，ＬＬＣ（Ａｔｌａｎｔａ，ＧＡ）、Ｉｎｆｉｎｉｔｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ（Ｌｉｔｔｌｅｔｏｎ，ＣＯ）、及びＣｙｍｂｅｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，（Ｅｌｋ Ｒｉｖｅｒ，ＭＮ）を含む。この技術においては、平坦な薄膜フィルム電池を含む使用が現在優位である。このような電池の使用は、本発明技術のいくつかの実施形態を含み得るが、薄膜電池を、例えば球形の曲率半径を有する三次元形状に形成することは、発明の技術の望ましい実施形態を含む。このような三次元的な電池の実施形態の多くの形状、及び形態が、本発明の範囲内であることは、当業者にとって明白であり得る。

図８ａ、８ｂ、８ｃ、及び８ｄに、眼科用レンズ内のエネルギー源がとり得る、多くの異なる形状の実施例がある。項目８００は、薄膜材料により作製された参照エネルギー源を図示し、これは、参照のために平坦な形状として形成される。このような形状８００の寸法が、およそ１ミリメートルである場合、これは、エネルギー印加されたレンズのためのエネルギー源を含み得る。項目８１０は、代表的な３次元形状を図示し、可撓性基材、及び封入された電池は、完全な環状の形状を取り、これは柔軟に変形していない場合、変形していない眼科用レンズがとり得る形状とほぼ同じである。いくつかの実施形態では、環状の形状の半径は、エネルギー印加された眼科用レンズの実施形態においては、およそ８ミリメートルであり得る。同じ三次元的な態様が、１／４の環状体８３０、又は半分の環状体８２０の実施形態についても妥当し得る。他の部分的な環状の形状を含む、多くの異なる形状が、本発明の範囲内の別の実施形態を含み得ることが、当業者には明白であり得る。

本発明の実施形態の別の組は、エネルギー印加された眼科用レンズに有利に使用され得る、特定の電池化学に関連する。Ｏａｋ Ｒｉｄｇｅ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓによって開発された例示的実施形態は、リチウム、又はリチウムイオンセルの構成要素を含む。このようなセルのアノードの一般的な材料にはリチウム金属が挙げられ、あるいは、リチウムイオンセルに関してはグラファイトを挙げることができる。これらのセルの別の例示的実施形態は、コンタクトレンズ内に組み込まれるこのような薄膜電池のアノードとして機能する、微小寸法シリコン機構の導入である。

この新規技術において使用される電池のカソードに使用される材料は、同様に多くの材料の選択肢を含む。一般的なカソード材料としては、リチウムマンガン酸化物、及びリチウムコバルト酸化物が挙げられ、これらは、このように形成される電池のための、良好な性能基準値を有する。あるいは、リン酸鉄リチウムカソードが、同様の性能を有する場合があるが、いくつかの用途では充電に関するより良い側面を有し得る。同様に、これら、及び他のカソード材料の寸法は、充電性能を改善する場合があり、例えば、様々な材料のナノ寸法結晶からカソードを形成することは、電池が再充電され得る速度を劇的に改善する場合がある。

いくつかの実施形態は、エネルギー源をこれが定置される環境から分離する材料により、エネルギー源を封入することを含む場合がある。エネルギー源を封入して、一般的にその構成要素が、眼部環境に入らないように分離することが望ましいことがある。あるいは、眼部環境の態様は、エネルギー源の性能に対して、これらが封入実施形態によって適切に分離されない場合、否定的な影響を及ぼす場合がある。発明の技術の様々な実施形態は、材料の選択に由来する場合がある。

図９を参照すると、項目９００（エネルギー印加された眼科用レンズの代表的実施形態の描写）が図示される。この描写では、エネルギー源９１０は、薄膜の再充電可能なリチウムイオン電池を含み得る。電池は、相互接続を可能にする接触点９７０を有し得る。ワイヤーは、接触点９７０へとワイヤー結合されたワイヤーであり、電池エネルギー源９１０を再充電するために使用され得る光電セル９６０へと電池を接続してもよい。追加的なワイヤーがエネルギー源を第２組の接触点９５０のワイヤー結合された接触点を介して相互接続される可撓性回路に接触させてもよい。これらの接触点９５０は、可撓性相互接続基材９５５の一部であり得る。この相互接続基材は、前述のエネルギー源と同様の方法で、典型的なレンズの形状に類似する形状へと形成され得る。しかしながら、追加的な可撓性を追加するために、相互接続基材９５５は、半径方向の切断部９４５などの追加的な形状特徴をその長さに沿って含んでもよい。相互接続基材９５５の個別のフラップは、ＩＣ、別個の構成要素、受動構成要素、及び項目９９０に図示される装置など、様々な電子的構成要素に接続されてもよい。これらの構成要素は、ワイヤー、又は他の接続手段９４０によって、相互接続基材９５５内の導電経路へと相互接続される。非限定的な実施例により、様々な構成要素が様々な手段により可撓性相互接続基材９５５に接続されてもよく、既に説明された電池への相互接続が作製され得る。様々な電気構成要素の組み合わせが、項目９９０として図示される電気工学装置の制御信号を規定し得る。制御信号は、相互接続９２０に沿って伝送され得る。エネルギー印加された機能を有する、この種類の代表的なエネルギー印加された眼科用レンズが、例示の目的のためのみに提供される。当業者には明白であり得るように、この記述は決して本発明の技術の範囲を限定するものとして理解されるべきではなく、機能、設計、相互接続構成、エネルギー印加構成、及び本発明の概念の全体的利用の、多くの異なる実施形態が存在し得る。

いくつかの実施形態では、眼科用レンズの外観に影響を与える方法が存在し得る。薄膜マイクロ電池の審美性は様々な方法で変えることができ、これは、電気活性のコンタクトレンズ、又は成形されたヒドロゲル物品に埋め込まれた際に特定の外観を示す。いくつかの実施形態では、審美的に心地良いパターン、及び／又は色を有する包装材料を有するように製造してもよく、これは落ち着いた色彩の外観の薄膜マイクロ電池を提供するか、又は別の方法として淡紫色様の色のパターン、無色、及び／若しくは混合色のパターン、反射性の設計、真珠光沢設計、金属状設計、あるいは潜在的に他の任意の審美的設計、又はパターンを提供するように機能し得る。他の実施形態では、薄膜フィルム電池は、レンズ内の他の構成要素、例えば、電池の前側表面に取り付けられた光起電力チップにより、又は別の方法として可撓性回路の全部、又は一部の後側に電池を定置することにより、部分的に隠されてもよい。更なる実施形態では、薄膜電池は、上側、又は下側瞼が電池の可視性を部分的に、又は全体的に隠すように、計画的に配置されてもよい。エネルギー印加された眼科用装置の外観、及びこれらを画成する方法に関する多くの実施形態が存在することが、当業者には明白であり得る。

記載された様々な種類のエネルギー印加された眼科用装置の形成方法に関する多くの実施形態が存在し得る。ある実施形態では、本明細書における発明の技術は、特定のエネルギー印加された眼科用レンズの実施形態のサブ構成要素を別々の工程において、組み立てることを含み得る。生体適合性の、不活性な、コンフォーマルコーティングと共に使用される、有利に成形された薄膜マイクロ電池、可撓性回路、相互接続、マイクロ電子構成要素、及び／又は他の電気活性構成要素の「オフライン」アセンブリは、標準的なコンタクトレンズ製造プロセスに単純に組み込むことができる、包括的で埋め込み可能な単一のパッケージを提供する。可撓性回路は、銅被覆ポリイミドフィルム、又は他の同様の基材から製作されるものを含み得る。コンフォーマルコーティングにはパリレン（等級Ｎ、Ｃ、Ｄ、ＨＴ、及びこれらのいずれかの組み合わせ）、ポリ（ｐ−キシリレン）、絶縁コーティング、シリコーンコンフォーマルコーティング、又は他の任意の有利な生体適合性コーティングが挙げられるが、これらに限定されない。

本発明のいくつかの実施形態は、眼科用レンズ材料内の、及び／又はこれによって封入される実施形態に順応する形状の薄膜マイクロ電池の形状設計を指向する方法であり得る。他の実施形態は、ヒドロゲル、シリコーンヒドロゲル、剛性の気体透過性「ＲＧＰ」コンタクトレンズ材料、シリコーン、熱可塑性ポリマー、熱可塑性エラストマー、熱硬化性ポリマー、コンフォーマル絶縁／誘電コーティング、及び密封バリアコーティングなど、これらに限定されない様々な材料に薄膜マイクロ電池を組み込む方法を含み得る。

他の実施形態は、エネルギー源の眼科用レンズ形状内への計画的な配置の方法を含み得る。具体的に、いくつかの実施形態では、エネルギー源は半透明の物品であり得る。エネルギー源は、眼科用レンズを通じた光の透過を妨害しないことがあるため、いくつかの実施形態における設計方法は、コンタクトレンズの中央５〜８ｍｍが、エネルギー源のいずれかの半透明の部分によって妨害され得ないことを確実にし得る。眼科用レンズの光学的に関連する部分と良好に相互作用するための、様々なエネルギー源の設計に関連する、多くの異なる実施形態が存在し得ることが、当業者にとって明白であり得る。

いくつかの実施形態では、エネルギー源の体積、及び密度は、上記のエネルギー源がまた単独で、又は眼上でレンズを回転可能に安定させるように眼科用レンズの本体に設計される他のレンズ安定化ゾーンと共に機能し得るように、設計を促進し得る。このような実施形態は、乱視の矯正、眼上における快適性の改善、又はエネルギー印加された眼科用レンズ内の他の構成要素の安定した／制御された配置が挙げられるがこれらに限定されない多くの用途において有利であり得る。

追加的な実施形態では、エネルギー源は、コンタクトレンズの外側縁部から一定の位置に定置されて、良好な快適性を提供すると同時に、有害事象の発生を最小限にするためにコンタクトレンズ縁部の輪郭の有利な設計を可能にし得る。回避するべきこのような有害事象の例としては、上皮弓状病変、又は巨大乳頭結膜炎が挙げられる。

いくつかの実施形態における、非限定的な実施例により、埋め込まれた電気化学セルのカソード、電解質、及びアノード機構が、このようなカソード、電解質、及びアノード区域を画定する形状の印刷されたインクによって形成され得る。このように形成された電池は、例えば、マンガン酸化物、及び亜鉛の化学的性質に基づく単回使用セル、及び上記の薄膜電池の化学的性質と同様のリチウムの化学的性質に基づく再充電可能な薄い電池の両方を含み得る。エネルギー印加された眼科用レンズの様々な機構、及び形成方法の様々な異なる実施形態が、印刷技術の使用を含み得ることが、当業者には明白であり得る。

結論
上記の説明、及び以下の請求項によって更に定義されるとおり、本発明は、眼科用レンズを処理する方法、及びそのような方法を実行するための装置、並びにそれによって形成される眼科用レンズを提供する。

〔実施の態様〕
（１） 眼科用レンズを形成する方法であって、
第１の鋳型部分の近位に、構成要素に電流を供給することができるエネルギー源を定置する工程と、
前記第１の鋳型部分内に反応性モノマー混合物を堆積させる工程と、
前記反応性モノマー混合物と接触するように、構成要素に電流を提供することができる前記エネルギー源を位置付ける工程と、
第２の鋳型部分の近位に前記第１の鋳型部分を位置付けし、それによりレンズ空洞内に、構成要素に電流を提供することができる前記エネルギー源、及び反応性モノマー混合物の少なくともいくらか、を有する前記レンズ空洞を形成する工程と、
前記反応性モノマー混合物を化学線に曝露させる工程とを含む、方法。
（２） 構成要素に電流を提供することができる前記エネルギー源が電気化学セルを含む、実施態様１に記載の方法。
（３） 前記エネルギー源と電気的に導通する構成要素を、前記第１の鋳型部分、及び前記第２の鋳型部分のいずれか一方の上に堆積させる工程を追加的に含む、実施態様２に記載の方法。
（４） 前記エネルギー源が媒体に物理的に取り付けられ、前記媒体が前記第１の鋳型部分、及び前記第２の鋳型部分の一方、又は両方と接触して置かれる、実施態様２に記載の方法。
（５） 前記媒体が剛性の挿入物を含み、前記方法が前記エネルギー源を前記媒体挿入物に固定する工程を追加的に含む、実施態様４に記載の方法。
（６） 前記剛性の挿入物が多数の異なる部分を含む、実施態様５に記載の方法。
（７） 前記エネルギー源が薄膜電気化学セルを含む、実施態様１に記載の方法。
（８） 前記電気化学セルがリチウムイオン電池を含む、実施態様７に記載の方法。
（９） 前記電気化学セルが再充電可能な材料を含む、実施態様７に記載の方法。
（１０） 前記電気化学セルがナノ寸法結晶を含むカソードを含む、実施態様７に記載の方法。

（１１） 前記ナノ寸法結晶がリン酸鉄リチウム（lithium iron phosphide）を含む、実施態様１０に記載の方法。
（１２） 前記構成要素が電気光学レンズを含む、実施態様３に記載の方法。
（１３） 前記構成要素がデータプロセッサを含む、実施態様３に記載の方法。
（１４） 前記構成要素が視覚的に知覚可能な表示素子を含む、実施態様３に記載の方法。
（１５） 前記構成要素が、既定の波長の光に曝露された際に電流を生成することができる光起電力セルを含む、実施態様３に記載の方法。

Claims (13)

1. 眼科用レンズを形成する方法であって、
   第１の鋳型部分の空洞部に、電気的構成要素に電流を供給することができるエネルギー源を定置する工程と、
   前記第１の鋳型部分内に反応性モノマー混合物を堆積させる工程と、
   前記反応性モノマー混合物と接触するように、電気的構成要素に電流を提供することができる前記エネルギー源を位置付ける工程と、
   第２の鋳型部分の近位に前記第１の鋳型部分を位置付けし、それによりレンズ空洞内に、前記電気的構成要素に電流を提供することができる前記エネルギー源、及び反応性モノマー混合物の少なくともいくらか、を有する前記レンズ空洞を形成する工程と、
   前記反応性モノマー混合物を化学線に曝露させる工程とを含み、
   前記エネルギー源が結合層に物理的に取り付けられ、前記結合層が前記第１の鋳型部分、及び前記第２の鋳型部分の一方、又は両方と接触し、前記結合層が、前記反応性モノマー混合物から形成されたレンズ材料と相互貫通するポリマーネットワークを形成することが可能な結合ポリマーを、前記反応性モノマー混合物を化学線に曝露する前の状態で含む、
   方法。
2. 請求項１に記載の方法において、前記電気的構成要素に電流を提供することができる前記エネルギー源が電気化学セルを含む、方法。
3. 請求項２に記載の方法において、前記エネルギー源と電気的に導通する前記電気的構成要素を、前記第１の鋳型部分、及び前記第２の鋳型部分のいずれか一方の上に堆積させる工程を追加的に含む、方法。
4. 請求項１に記載の方法において、前記結合層が剛性の挿入物を含み、前記方法が前記エネルギー源を前記剛性の挿入物に固定する工程を追加的に含む、方法。
5. 請求項１に記載の方法において、前記エネルギー源が薄膜電気化学セルを含む、方法。
6. 請求項５に記載の方法において、前記電気化学セルがリチウムイオン電池を含む、方法。
7. 請求項５に記載の方法において、前記電気化学セルが再充電可能な材料を含む、方法。
8. 請求項５に記載の方法において、前記電気化学セルがナノ寸法結晶を含むカソードを含む、方法。
9. 請求項８に記載の方法において、前記ナノ寸法結晶がリン酸鉄リチウムを含む、方法。
10. 請求項３に記載の方法において、前記電気的構成要素が電気光学レンズを含む、方法。
11. 請求項３に記載の方法において、前記電気的構成要素がデータプロセッサを含む、方法。
12. 請求項３に記載の方法において、前記電気的構成要素が視覚的に知覚可能な表示素子を含む、方法。
13. 請求項３に記載の方法において、前記電気的構成要素が、既定の波長の光に曝露された際に電流を生成することができる光起電力セルを含む、方法。

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