KR20070108072A - 몰드 조합체 패키지 - Google Patents

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KR20070108072A
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lens
mold
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ophthalmic lens
prepolymer
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KR1020070043422A
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더블유. 앤소니 마틴
크레이그 더블유. 워커
토마스 알. 루니
그레고리 제이. 호프만
스코트 에프. 안셀
마이클 지. 토카스키
데이비드 에이. 캐터헨리
Original Assignee
존슨 앤드 존슨 비젼 케어, 인코포레이티드
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    • B29D11/00567—Moulds for lenses wherein the mould forms part of the final package for lenses

Abstract

본 발명은 프리폴리머 반응 혼합물로 형성되고 디바이스를 형성하는데 사용된 몰드부 내에 패키징된 안과용 렌즈와 같은 생리의학 디바이스를 가공하기 위한 방법 및 시스템을 포함한다.
몰드부, 프리폴리머, 표면 영역, 보유 영역, 렌즈

Description

몰드 조합체 패키지{Package mold combination}
도 1은 안과용 렌즈 몰드 및 렌즈의 다이어그램.
도 2는 본 발명의 몇몇 실시예를 구현하는데 사용될 수 있는 예시적인 단계의 블록 다이어그램.
도 3은 본 발명의 몇몇 실시예를 구현하는데 이용될 수 있는 장치의 다이어그램.
도 4는 과잉 렌즈 재료를 제거하는데 사용될 수 있는 몰드부 내로 형성되는 동심 링을 갖는 몇몇 실시예를 도시하는 도면.
도 5는 베이스 곡선 몰드 패키지 및 보유 영역을 갖는 몇몇 실시예를 도시하는 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
100 ; 렌즈
101, 102 ; 몰드부 106 ; 보유 영역
본 발명은 안과용 렌즈를 제조하고 패키징하기 위한 프로세스에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 본 발명은 렌즈를 성형하기 위한 몰드부로서 1차 패키지를 이용하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
콘택트 렌즈가 시력을 향상시키는데 사용될 수 있다는 것이 공지되어 있다. 다양한 콘택트 렌즈가 수년간 상업적으로 제조되어 왔다. 콘택트 렌즈의 초기 디자인은 경질 재료로 형성되었다. 이들 렌즈는 여전히 몇몇 적용에서 현재 사용되고 있지만, 이들의 열악한 편안함 및 비교적 낮은 산소 투과성에 기인하여 모든 환자에 적합하지는 않다. 당 기술 분야의 후속의 개발은 하이드로겔(hydrogel)에 기초하는 소프트 콘택트 렌즈를 발생시켰다.
하이드로겔 콘택트 렌즈는 현재 매우 대중적이다. 이들 렌즈는 종종 경질 금속으로 제조된 콘택트 렌즈보다 착용이 더 편안하다. 유연한 소프트 콘택트 렌즈는 조합부가 소정의 최종 렌즈와 일치하는 형태를 형성하는 다부분 몰드에서 렌즈를 형성함으로써 제조될 수 있다.
안과용 렌즈는 종종 모노머(monomer) 재료가 대향 몰드부의 광학 표면 사이에 형성된 캐비티(cavity)에 적층되는 캐스트(cast) 성형에 의해 제조된다. 안과용 렌즈와 같은 실용 물품에 하이드로겔을 형성하는데 사용되는 다부분(multi-part) 몰드는 예를 들면 안과용 렌즈의 후면 곡선에 대응하는 볼록부를 갖는 제 1 몰드부 및 안과용 렌즈의 정면 곡선에 대응하는 오목부를 갖는 제 2 몰드부를 포함할 수 있다. 이러한 몰드부를 사용하는 렌즈를 준비하기 위해, 미경화 하이드로겔 렌즈 조성물이 몰드부들의 오목면과 볼록면 사이에 배치되고 이어서 경화된다. 하 이드로겔 렌즈 조성물은 예를 들면 열 또는 광, 또는 이들 모두로의 노출에 의해 경화될 수 있다. 경화된 하이드로겔은 몰드부들의 치수에 따라 렌즈를 형성한다.
경화에 이어서, 전통적인 실시는 몰드부들이 분리되고 렌즈가 몰드부들 중 하나에 고착 유지되는 것을 요구한다. 이형 프로세스(release process)가 잔여 몰드부로부터 렌즈를 탈착한다.
종래 기술에 따르면, 몰드부로부터 렌즈의 이형에 이어서, 몰드부는 몰드부의 오목부 내에 렌즈를 포함하고 또한 예를 들면 렌즈 착용자의 눈에 전달되면 불편함을 유발할 수 있는 렌즈 재료의 성분, 잔류 희석제 또는 렌즈 이외의 다른 물질과 같은 바람직하지 않은 요소를 포함한다. 이질적인 물질을 최소화하기 위해, 따라서 렌즈는 몰드부로부터 제거되어 눈 치료 환자로의 발송을 위해 패키지 내에 배치된다.
따라서, 패키지로서 몰드부를 이용하는 것이 제안되어 있지만, 종래의 시스템은 임의의 공지된 상업적인 제조 시스템으로 이를 수행하는 것을 곤란하게 한다.
따라서, 1차 패키지로서 몰드부의 사용을 용이하게 하는 장치 및 방법을 제공하는 것이 유리할 것이다.
따라서, 본 발명은 안과용 렌즈 착용자에게 렌즈를 전달하기 위한 1차 패키지로서의 몰드부를 이용하기 위한 장치 및 방법을 제공한다. 본 발명은 안과용 렌즈를 형성하는데 사용되는 몰드부 내로 모노머의 정밀한 투여의 사용을 교시하고, 혁신적인 몰드 디자인이 1차 패키지로서 몰드부의 사용을 용이하게 하는데 사용될 수 있다.
본 발명은 안과용 렌즈용 1차 패키지로서의 몰드부의 사용에 관한 것이다.
정의
본 명세서에 사용될 때, "몰드로부터 이형"은 렌즈가 몰드로부터 완전히 분리되거나, 가벼운 교반에 의해 제거되거나 스왑(swab)으로 압박 제거될 수 있도록 단지 느슨하게 부착되어 있는 것을 의미한다.
렌즈
본 명세서에 사용될 때, "렌즈"는 눈에 존재하는 임의의 안과용 디바이스를 칭한다. 이들 디바이스는 광학 보정을 제공할 수 있거나 또는 미안용일 수 있다. 예를 들면, 용어 렌즈는 콘택트 렌즈, 안내 렌즈(intraocular lens), 오버레이 렌즈, 접안 인서트, 광학 인서트 또는 이를 통해 시력이 보정되거나 수정되고 또는 이를 통해 눈 생리학이 시력을 방해하지 않고 미안적으로 향상될 수 있는(예를 들면, 홍채 컬러) 다른 유사한 디바이스를 칭할 수 있다.
본 명세서에 사용될 때, 용어 "렌즈 형성 혼합물"은 안과용 렌즈를 형성하도록 경화될 수 있는 프리폴리머(prepolymer) 재료를 칭한다. 다양한 실시예가 UV 차단제, 색조, 광개시제 또는 촉매와 같은 하나 이상의 첨가제 및 콘택트 렌즈 또는 안내 렌즈와 같은 안과용 렌즈에 요구될 수 있는 다른 첨가제를 갖는 프리폴리머 혼합물을 포함할 수 있다. 렌즈 형성 혼합물은 이하에 더 상세히 설명된다.
몰드
이제, 도 1을 참조하면, 안과용 렌즈용 예시적인 몰드의 다이어그램이 도시되어 있다. 본 명세서에 사용될 때, 용어 "몰드" 및 "몰드 조립체"는 렌즈 형성 혼합물(도시 생략)의 반응 또는 경화시에 소정 형상의 안과용 렌즈가 제조되도록 렌즈 형성 혼합물이 분산될 수 있는 캐비티(105)를 갖는 형(form)(100)을 칭한다. 본 발명의 몰드 및 몰드 조립체(100)는 하나 이상의 "몰드부" 또는 "몰드편"(101, 102)으로 이루어진다. 몰드부(101, 102)는 렌즈가 형성될 수 있는 캐비티(105)가 몰드부(101, 102)의 조합에 의해 형성되도록 조립될 수 있다. 이 몰드부(101, 102)의 조합은 바람직하게는 일시적이다. 렌즈의 형성시에, 몰드부(101, 102)는 형성된 렌즈(도시 생략)의 제거를 위해 재차 분리될 수 있다.
본 명세서에 사용될 때 용어 "몰드부"는 몰드(101, 102)의 다른 부분과 조합될 때 몰드(100)[또한 몰드 조립체(100)라 칭함]를 형성하는 몰드(101, 102)의 부분을 칭한다. 적어도 하나의 몰드부(101, 102)는 렌즈 형성 혼합물의 반응 또는 경화시에 표면(103, 104)이 그와 접촉하는 렌즈의 부분에 소정 형상을 제공하고 이를 형성하도록 렌즈 형성 혼합물과 접촉하는 그의 표면(103, 104)의 적어도 부분을 갖는다. 동일한 사항이 적어도 하나의 다른 몰드부(101, 102)에도 적용된다.
따라서, 예를 들면 바람직한 실시예에서 몰드 조립체(100)는 이들 사이에 캐비티가 형성되어 있는 두 개의 부분(101, 102), 즉 암형 오목편(정면 곡선 몰드부)(102)과 수형 볼록편(후면 곡선 몰드부)(101)으로 형성된다. 렌즈 형성 혼합물과 접촉하는 오목면(104)의 부분은 몰드 조립체(100) 내에서 제조될 안과용 렌즈의 정면 곡선의 곡률을 갖고 충분히 평활하며 오목면(104)과 접촉하는 렌즈 형성 혼합 물의 중합화에 의해 형성된 안과용 렌즈의 표면이 광학적으로 수용 가능하도록 형성된다.
몇몇 실시예에서, 정면 곡선 몰드부(102)는 또한 원형 원주형 에지(108)와 일체로 이를 둘러싸는 환형 플랜지를 갖고, 축에 대해 수직인 평면에 그로부터 연장되어 플랜지(도시 생략)로부터 연장한다.
후면 곡선 몰드부(101)는 렌즈 형성 혼합물과 접촉하는 볼록면(103)을 갖고, 몰드 조립체(100) 내에서 제조될 안과용 렌즈의 후면 곡선의 곡률을 갖는다. 볼록면(103)은 충분히 평활하고 후방면(103)과 접촉하는 렌즈 형성 혼합물의 반응 또는 경화에 의해 형성된 안과용 렌즈의 표면이 광학적으로 수용 가능하도록 형성된다. 따라서, 정면 곡선 몰드부(102)의 내부 오목면(104)은 안과용 렌즈의 외부면을 규정하고, 후면 몰드편(101)의 외부 볼록면(103)은 안과용 렌즈의 내부면을 형성한다. 몇몇 실시예에서, 후방 곡선 몰드부(101)는 또한 몰드부(101, 102)가 분리될 때 제거될 수 있도록 리지에 속박되고 경화되는 과잉 프리폴리머를 결합함으로써 과잉 렌즈 재료 링 견인기(107)를 형성하는 하나 이상의 동심 링 형상 리지(107)를 구비할 수 있다.
본 발명에 따르면, 정면 곡선 몰드부(102)는, 볼록면과 보유 영역 표면(108)에 의해 형성된 영역을 구비하는 보유 영역(106)을 추가로 구비한다. 보유 영역(106)은 렌즈가 형성된 후에 성형된 렌즈 및 패킹 용액(도 1에는 도시 생략)을 수용하기 위한 것이다.
몇몇 바람직한 방법에서, 몰드 조립체(100)는 공지의 기술에 따라 사출 성형 되지만, 실시예들은 또한 예를 들면 선반 가공, 다이아몬드 터닝 또는 레이저 절삭을 포함하는 다른 기술에 의해 형성된 몰드(100)를 구비할 수 있다.
본 명세서에 사용될 때, "렌즈 형성 표면"은 렌즈를 성형하는데 사용되는 표면(103, 104)을 의미한다. 몇몇 실시예에서, 임의의 이러한 표면(103, 104)은 광학 품질 표면 마감부를 가질 수 있고, 이는 충분히 평활하고 성형면과 접촉하는 렌즈 형성 재료의 중합화에 의해 형성된 렌즈 표면이 광학적으로 수용 가능하도록 형성된 것을 지시한다. 또한, 몇몇 실시예에서, 렌즈 형성 표면(103, 104)은 이들에 한정되는 것은 아니지만 구면, 비구면 및 원주 굴절력, 파형 정면 수차 보정, 각막 형태 보정 등 뿐만 아니라 이들의 임의의 조합을 포함하는 소정의 광학 특징을 렌즈 표면에 부여할 필요가 있는 기하학적 형상을 가질 수 있다.
이제, 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 이용 가능한 대안 특징이 도시되어 있다. 도 4는 후면 곡선 몰드부(401) 및 정면 곡선 몰드부(402)를 도시하고, 렌즈(411)가 정면 곡선 몰드부(402)에 대해 형성되어 있다. 게다가, 도 4는 예를 들면 후면 곡선 몰드부(401) 내로 동심 링으로서 형성될 수 있는 하나 이상의 리지(403)에 부착된 HEMA 링(410)이라 종종 칭하는 과잉 재료를 도시한다. 종종 HEMA 링 견인기라 칭하는 리지(403)는 몇몇 실시예에서는 과잉 경화 재료(410)를 제거하는데, 몇몇 실시예에서는 과잉 프리폴리머 재료(410)를 제거하는데 이용될 수 있다.
이제 도 5를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예는 보유 영역(504)과 조합된 후면 곡선 몰드부(501)를 구비할 수 있다. 보유 영역(504)은 후면 곡선 몰드 부(501)에 포함된 측벽(505)에 의해 형성될 수 있다.
몇몇 실시예는 마찬가지로 보유 영역(504)을 갖지 않는 정면 곡선 몰드부(502)를 구비할 수 있다. 정면 곡선 몰드부(502)가 몰드부(501, 502) 분리 중에 과잉 재료를 제거하는데 적합한 견인기 치형부 또는 동심 링을 포함하는 것도 또한 본 발명의 범주 내에 있다.
방법 단계
렌즈(100)를 형성하기 위한 반응 혼합물의 중합화에 이어서, 렌즈 표면(103)은 일반적으로 몰드부 표면(104)에 부착될 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 흐름도는 본 발명의 몇몇 실시예에서 구현될 수 있는 예시적인 단계를 도시한다. 이하의 단계 중 일부 또는 모두는 본 발명의 다양한 실시예에 구현될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 단계 201에서, 반응 혼합물(이하에 더 상세히 설명됨)은 안과용 렌즈(100)를 성형하는데 이용되는 제 1 몰드부(102) 내로 적층된다.
단계 202에서, 몰드부(102)는 적층된 실리콘 모노머 또는 다른 반응 혼합물을 성형하도록 적어도 하나의 다른 몰드부(제 2 몰드부)(101)와 조합될 수 있다.
단계 203에서, 반응 혼합물은 렌즈(100) 내로 경화되고 형성된다. 경화는 예를 들면 화학선 방사선으로의 모노머의 노출, 상승된 열(즉, 40℃ 내지 75℃)로의 모노머의 노출, 또는 화학선 방사선 및 상승된 열 모두로의 노출과 같은 당 기술 분야에 공지된 다양한 수단에 의해 실행될 수 있다.
단계 204에서, 제 1 몰드부(101)는 탈형(demolding) 프로세스에서 제 2 몰드 부(102)로부터 분리될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 렌즈(100)는 경화 프로세스 중에 제 2 몰드부(102)(즉, 정면 곡선 몰드부)에 접착되고 렌즈(100)가 정면 곡선 몰드부(102)로부터 이형될 때까지 분리 후에 제 2 몰드부(102)와 함께 유지될 수 있다. 다른 실시예에서, 렌즈(100)는 제 1 몰드부(101)에 접착될 수 있다.
단계 205에서, 본 발명의 몇몇 실시예에서, 렌즈는 수화 용액에 노출된다. 수화 용액은 예를 들면 탈이온화(DI)수를 포함할 수 있다. 게다가, 몇몇 실시예는 PEG, PEO, 폴리옥시에티렌 솔비탄 모노올레이트(polyoxyethylene sorbitan monoeleate)인 트윈(Tween) 80, 티록사폴(Tyloxapol), 옥틸페녹시(octylphenoxy) (옥시에틸렌(oxyethylene)) 에탄올(ethanol), 양성(amphoteric) 10, 보존제(예를 들면, EDTA, 솔빅산(sorbic acid), DYMED, 클로헥사다인 글루코네이트(chlorhexadine gluconate), 과산화수소, 티메로살(thimerosal), 폴리쿼드(polyquad), 폴리헥사메틸렌(polyhexamethylene), 비구아나이드(biguanide), 항박테리아제, 윤활제, 염 및 완충제와 같은 하나 이상의 첨가제를 갖는 수용액을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 첨가제는 약 0.01 내지 10 중량% 범위, 그러나 약 10 중량% 미만의 축적량 수화 용액에 첨가될 수 있다.
수화 용액의 온도는 빙결 부근 내지 비등 부근의 임의의 온도일 수 있지만, 30℃ 내지 72℃ 사이, 더 바람직하게는 45℃ 내지 65℃의 온도가 바람직하다.
수화 용액으로의 안과용 렌즈(100)의 노출은 세척, 스프레이, 침지, 침수 또는 이들의 임의의 조합에 의해 성취될 수 있다. 예를 들면, 몇몇 실시예에서, 렌즈(100)는 수화 타워에서 탈이온화수 및 PEG 2000의 수화 용액으로 세척될 수 있 다.
수화 타워(tower)에서 세척함으로써 렌즈를 수화하기 위해, 렌즈(100)를 포함하는 정면 곡선 몰드부(102)는 팰릿(pallet) 또는 트레이(tray) 내에 배치되어 수직 적층될 수 있다. 용액은 렌즈(100) 상에 하향으로 유동할 수 있도록 렌즈(100)의 스택의 상부에 도입될 수 있다. 용액은 또한 타워를 따라 다양한 위치에 도입될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 트레이는 렌즈(100)가 증가적으로 더 신선한 용액에 노출될 수 있도록 상향으로 이동될 수 있다.
다른 실시예에서, 안과용 렌즈(100)는 수화 단계(205) 중에 몰드부(102) 및 보유 영역(106) 내로 투여되는 DI수와 같은 수화 용액으로의 노출을 통해 순환될 수 있다. 단계 206에서, 몇몇 실시예는 또한 잔류 수화의 렌즈를 헹굼하는 단계를 포함할 수 있다.
렌즈를 침수에 의해 수화 용액에 노출하는 본 발명의 몇몇 실시예에 따르면, 매거진이 축적되어 이어서 수화 용액을 포함하는 탱크 내로 하강될 수 있다. 게다가, 몇몇 실시예에서, 수화 용액은 약 30℃ 내지 72℃의 온도로 가열될 수 있다.
단계 207에서, 패키지 몰드부(102) 내의 보유 영역은 패킹 용액으로 충전된다. 패킹 용액은 당 기술 분야에 공지되어 있고, 착용자 편안함을 향상시키거나 렌즈 품질을 유지하기 위해 예를 들면 첨가제를 포함한다. 단계 208에서, 패키지 밀봉부가 보유 영역 내에 패킹 용액을 보유하도록 도포된다. 패키지 밀봉부는 예를 들면 폴리머 필름 또는 포일(도시 생략) 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 보유 영역은 따라서 필름으로 해제 가능하게 밀봉될 수 있다.
다음, 렌즈를 포함하는 밀봉된 패키지는 살균 제품을 보장하도록 살균된다. 적합한 살균 수단 및 조건은 당 기술 분야에 공지되어 있고, 예를 들면 고압 증기 살균(autoclaving)을 포함한다.
장치
이제 도 3을 참조하면, 블록 다이어그램은 본 발명의 구현에 이용될 수 있는 처리 스테이션(301 내지 304)에 포함된 장치를 도시한다. 몇몇 바람직한 실시예에서, 처리 스테이션(301 내지 304)은 운반 기구(305)를 경유하여 안과용 렌즈(100)에 접근 가능할 수 있다. 운반 기구(305)는 예를 들면, 컨베이어 벨트, 체인, 가변 속도 모터 또는 다른 공지의 구동 기구(도시 생략)에 의해 동력 공급되는 케이블 또는 유압 기구를 포함할 수 있는 이동 수단과 결합하는 로봇, 컨베이어 및 레일 시스템 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예는 팰릿(도시 생략) 내에 배치된 후방면 몰드부(101)를 포함할 수 있다. 팰릿은 두 개 이상의 처리 스테이션(301 내지 304) 사이에 운반 기구(305)에 의해 이동될 수 있다. 컴퓨터 또는 다른 제어기(306)는 처리 스테이션(301 내지 304)에 작동식으로 접속되어 프로세스 스테이션(301 내지 304) 사이의 렌즈의 이동을 조정하도록 각각의 스테이션(301 내지 304)에서의 프로세스를 모니터링하고 제어하고, 또한 운반 기구(305)를 모니터링하고 제어한다.
처리 스테이션(301 내지 304)은 예를 들면 사출 성형 스테이션(301)을 포함할 수 있다. 사출 성형 스테이션(301)에서, 사출 성형 장치는 예를 들면 상술된 바와 같은 실리콘 하이드로겔과 같은 일정량의 반응 혼합물을 정면 곡선 몰드 부(102)에 적층하고 바람직하게는 반응 혼합물로 몰드면(104)을 완전히 덮는다. 반응 혼합물은 중합화시에 광학적으로 투명하고 일체형 형상 유지 콘택트 렌즈 또는 콘택트 렌즈 전구체를 제공하는 임의의 재료 또는 재료의 혼합물을 포함해야 한다.
본 명세서에 사용될 때, "전구체"는 소정의 상대 치수를 갖고 물 또는 완충 등장 식염수 용액 내에서의 후속의 수화시에 콘택트 렌즈로서 착용될 수 있는 물체를 의미한다. 이러한 조성물의 예는 당 기술 분야에 풍부하며 표준 문헌 소스를 참조하여 즉시 확인 가능하다.
몇몇 실시예에서, 반응 혼합물의 중합화는 몇몇 실시예에서 무산소 환경을 포함하는 산소로의 제어된 노출에 의한 분위기에서 수행될 수 있는데, 이는 산소가 소정의 광학 품질 뿐만 아니라 중합화된 렌즈의 투명도에 영향을 줄 수 있는 부반응으로 진입할 수 있기 때문이다. 몇몇 실시예에서, 렌즈 몰드 반부는 또한 제한된 산소를 갖는 분위기에서 준비되거나 무산소이다. 산소로의 노출을 제어하기 위한 방법 및 장치는 당 기술 분야에 공지되어 있다.
경화 스테이션(302)은 반응 혼합물을 중합화하기 위한 장치를 포함할 수 있다. 중합화는 바람직하게는 중합화 개시 조건을 위한 PEG 2000 또는 다른 PEG 또는 PEO를 포함하는 반응 혼합물을 노출함으로써 수행된다. 따라서, 경화 스테이션(02)은 정면 곡선 몰드(102) 내로 적층된 반응 혼합물의 개시의 소스를 제공하는 장치를 포함한다. 개시의 소스는 예를 들면 화학선 방사선 및 열 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 화학선 방사선은 몰드 조립체가 그 하부에서 이동하는 전구(bulb)로부터 기인할 수 있다. 전구는 중합화를 개시하기에 충분한 전구의 축에 평행한 소정의 평면에 화학선 방사선의 강도를 제공할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 경화 스테이션(302) 열원은 화학선 방사선에 노출되는 기간 동안 수축되는 반응 혼합물의 경향을 중화하고 중합화의 전파를 보조하는 것이 충분한 온도로 반응 혼합물의 온도를 상승시켜 향상된 중합화를 촉진하는데 효과적일 수 있다. 따라서, 몇몇 실시예는 중합화할 때 그의 연화 온도 이상으로 또는 중합화된 제품의 유리 천이 온도 이상으로 반응 혼합물(중합화하기 전에 및 중합화할 때의 수지를 의미함)의 온도를 유지할 수 있는 열원을 포함할 수 있다. 이러한 온도는 반응 혼합물 내의 성분의 종류 및 양에 의해 변경될 수 있다. 일반적으로, 몇몇 실시예는 40℃ 내지 75℃의 정도로 온도를 설립하고 유지하는 것이 가능한 장치를 포함한다.
몇몇 실시예에서, 열원은 화학선 방사선 전구 하부를 통과할 때 몰드 조립체를 가로질러 그 둘레로 예를 들면 N2 또는 공기와 같은 온난 가스를 송풍하는 덕트를 포함할 수 있다. 덕트의 단부는 온난 가스가 이를 통해 통과하는 복수의 구멍을 구비할 수 있다. 이 방식으로 가스를 분배하는 것은 하우징 하부의 영역 전체에 걸쳐 온도의 균일성을 성취하는 것을 보조한다. 몰드 조립체 주위의 구역 전체에 걸친 균일한 온도는 더 균일한 중합화를 용이하게 할 수 있다.
몰드 분리 스테이션(303)은 정면 곡선 몰드부(102)로부터 후면 곡선 몰드부(101)를 분리하기 위한 장치를 포함할 수 있다. 분리는 예를 들면 몰드부를 지 레 분리하는 기계적 핑거 및 고속 로봇식 이동에 의해 성취될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 폴리머/희석제 혼합물을 포함하는 경화된 렌즈는 희석제를 제거하고 궁극적으로는 희석제를 물로 대체하는 수화 스테이션(304)에서 수화 용액으로의 노출에 의해 처리될 수 있고, 이에 의해 원래 성형된 폴리머/희석제 물품의 크기 및 형상과 매우 유사한 최종 크기 및 형상을 갖는 실리콘 하이드로겔 렌즈가 형성된다.
몇몇 실시예에서, 열 교환기(307)가 전형적인 실온보다 높은 온도에서 수화 용액의 온도를 유지하는데 사용된다. 예를 들면 제한 없이, 열 교환기는 약 30℃로부터 약 72℃로 수화 용액의 온도를 상승시키는데 사용될 수 있다.
렌즈 재료
본 발명에 사용하기에 적합한 안과용 렌즈는 프리폴리머로 제조된 것들을 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 렌즈는 그 상부에 공유 결합된 약 25,000 내지 약 100,000, 바람직하게는 25,000 내지 80,000의 최대 분자량 및 각각 약 2 미만 내지 약 3.8 미만의 다분산성을 갖는 폴리-HEMA 및 적어도 하나의 가교 결합 가능한 기능족을 구비하는 프리폴리머 조성물로 형성된다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 비교적 낮은 분자량 및 낮은 다분산성을 갖는 가교 결합 가능한 프리폴리머로 형성된 하이드로겔의 사용을 통해 폴리-HEMA 하이드로겔의 수축, 팽창 및 관련 속성을 제한하는 것이 바람직하다.
본 명세서에 사용될 때, "폴리-HEMA"는 2-하이드록세틸(2-hydroxethyl) 메타 크릴레이트(methacrylate) 반복 단위를 포함하는 폴리머를 의미한다. 본 발명의 몇몇 실시예에 이용되는 폴리-HEMA는 약 2 미만의 다분산성을 갖는 약 25,000의 범위의 최대 분자량 내지 약 3.8 미만의 다분산성을 갖는 약 100,000의 최대 분자량을 갖는다. 바람직하게는, 약 2 미만의 다분산성을 갖는 약 30,000 내지 약 3.5 미만의 다분산성을 갖는 약 90,000의 최대 분자량을 가질 수 있다. 더 바람직하게는, 조성물은 약 2 미만의 다분산성을 갖는 약 30,000 내지 약 3.2 미만의 다분산성을 갖는 약 80,000의 최대 분자량을 가질 수 있다. 적합한 폴리-HEMA는 또한 약 2 미만의 다분산성 및 약 100,000 이항의 최대 분자량, 바람직하게는 약 2.5 미만의 다분산성 및 약 45,000 내지 100,000의 최대 분자량을 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 다분산성은 약 2.5 미만, 바람직하게는 약 2 미만, 더 바람직하게는 약 1.7 미만이고, 몇몇 실시예에서는 약 1.5 미만이다. 상기 및 본 명세서 전체에 걸쳐 사용된 바와 같은 용어 폴리-HEMA는 2-하이드록세틸 메타크릴레이트 단독 뿐만 아니라 이하에 더 설명되는 바와 같은 다른 모노머 또는 공동 반응제를 갖는 코폴리머로 준비된 폴리머를 포함할 수 있다.
HEMA 모노머로 중합화될 수 있는 적합한 코모노머(comonomer)는 비닐 함유 모노머 및 소수성 모노머와 같은 소수성 모노머 뿐만 아니라 상이한 파장에서 광 흡수를 제공하는 색조 모노머를 포함한다. 용어 "비닐형" 또는 "비닐 함유" 모노머는 비교적 용이하게 중합화되는 것을 공지된 비닐 그룹(-CR=CR'R", 여기서 R, R' 및 R"은 1가 치환물임)을 포함하는 모노머를 칭한다. 적합한 비닐 함유 모노머는 N,N-디메틸 아크릴아미드(N-dimethyl acrylamide ; DMA), 글리세롤 메타크릴레이 트(glycerol methacrylate ; GMA), 2-하이드록시에틸 메타크릴아미드, 폴리에틸렌글리콜 모노메타크릴레이트, 메타크릴산(methacrylic acid ; MAA), 아크릴산, N-비닐 락탐(lactam)(예를 들면, N-비닐-피로리돈(pyrrolidone) 또는 NVP), N-비닐-N-메틸 아세트아미드(acetamid), N-비닐-N-에틸 아세트아미드, N-비닐-N-에틸 포름아미드(formamide), N-비닐 포름아미드, 비닐 카보네이트(carbonate) 모노머, 비닐 카바메이트(carbamate) 모노머, 이들의 옥사졸론(oxazolone) 모노머 혼합물 등을 포함한다.
몇몇 실시예에서 이용되는 폴리머 내로 합체될 수 있는 몇몇 바람직한 소수성 모노머는 DMA, GMA, 2-하이드록시에틸 메타크릴아미드, NVP, 폴리에틸렌글리콜 모노메타크릴레이트, MAA, 아크릴산 및 이들의 혼합물과 같은 소수성 모노머를 포함할 수 있다. DMA, GMA 및 MAA는 특정 실시예에서 가장 바람직하다.
적합한 소수성 모노머는 중합화 가능 비닐 그룹을 갖는 실리콘 함유 모노머 및 매크로머(macromer)를 포함한다. 바람직하게는, 비닐 그룹은 메타크릴록시 그룹이다. 적합한 실리콘 함유 모노머 및 매크로머의 예는 적어도 두 개의 [-Si-O-] 반복 단위를 포함하는 mPDMS형 모노머, 약 2000 달톤 미만의 평균 분자량을 갖는 중합화 가능 그룹, 하이드록실 그룹 및 적어도 하나의 "-Si-O-Si-" 그룹을 포함하는 SiGMA형 모노머 및 적어도 하나의 Si(OSi-)3 그룹을 포함하는 TRIS형 모노머를 포함한다. 적합한 TRIS 모노머의 예는 메타크릴록시프로필트리스(methacryloxypropyltris) (트리메틸실록시(trimethylsiloxy)) 실란(silane), 메 타크릴록시프로필비스(methacryloxypropylbis)(트리메틸실록시) 메틸실란, 메타크록시프로필펜타메틸디실록산(methacryloxypropylpentamethyldisiloxane), 이들의 혼합물 등을 포함한다.
바람직하게는, mPDMS형 모노머는 실리콘 함유 모노머의 총 분자량의 20 중량% 이상의 양, 더 바람직하게는 30 중량% 이상의 양으로 총 Si 및 부착된 O를 포함한다. 적합한 mPDMS 모노머는 이하의 식을 갖는다.
Figure 112007033441769-PAT00001
적합한 선형 모노-알킬 종결 폴리디메틸실록산("mPDMS")의 예는 이하의 식을 갖고,
Figure 112007033441769-PAT00002
여기서, b=0 내지 100이고, b는 바람직하게는 4 내지 16, 더 바람직하게는 8 내지 10의 상태값에 대략 대응하는 모드를 갖는 분포라는 것이 이해되고, R58은 적어도 하나의 에틸렌 불포화 성분, 바람직하게는 스티릴(styryl), 비닐, (메타)아크 릴아미드 또는 (메타)아크릴레이트 성분을 포함하는 1가 그룹, 더 바람직하게는 메타크릴레이트 성분을 포함하고, R59는 독립적으로는 알코올, 아민, 케톤, 카르복실산 또는 에테르 그룹으로 치환될 수 있는 1가 알킬 또는 알릴 그룹, 바람직하게는 미치환 1가 알킬 또는 알릴 그룹, 더 바람직하게는 메틸이고, R60은 알코올, 아민, 케톤, 카르복실산 또는 에테르 그룹으로 치환될 수 있는 1가 알킬 또는 알릴 그룹, 바람직하게는 미치환 1가 알킬 또는 알릴 그룹, 바람직하게는 헤테로 원자를 포함할 수 있는 C1-10 지방족 또는 방향족 그룹, 더 바람직하게는 C3-8 알킬 그룹, 가장 바람직하게는 부틸이고, R61은 독립적으로는 알킬 또는 방향족, 바람직하게는 에틸, 메틸, 벤질, 페닐 또는 1 내지 100 반복 Si-O 단위를 포함하는 1가 실록산 체인이다.
바람직하게는, SiGMA형 모노머 및 그의 부착된 산소는 약 10 중량%, 더 바람직하게는 약 20 중량% 이상의 상기 모노머를 포함한다. SiGMA형 모노머의 예는 이하의 식의 모노머를 포함한다.
Figure 112007033441769-PAT00003
여기서 치환물은 본 명세서에 참조로서 합체되어 있는 미국 특허 제 5,998,498호에 정의된 바와 같다.
적합한 SiGMA형 모노머의 특정예는 2-프로페노익산(propenoic), 2-메틸-2-하이드록시-3-[3-[1,3,3,3-테트라메틸-1-[트리메틸실릴)옥시]디실록사닐]프로폭시]프로필에스테르,
Figure 112007033441769-PAT00004
및 (3-메타크릴록시-2-하이드록시프로필록시)프로필트리스(트리메틸실록시)실란
Figure 112007033441769-PAT00005
을 포함한다.
SiGMA의 또 다른 예는 이에 한정되는 것은 아니지만 (3-메타크록시-2-하이드록시프로필록시) 프로필비스(트리메틸실록시)메틸실란을 포함한다.
몇몇 실시예에서, 예를 들면 메틸메타크릴레이트 및 에틸메타크릴레이트와 같은 소수성 모노머가 폴리-HEMA 내에 합체되어 의도된 용도에 의해 요구되는 바와 같은 흡수성, 산소 투과성 또는 다른 물리적 특성을 변경할 수 있다. 몇몇 실시예 에서, 코모노머의 양은 약 50 중량% 미만, 바람직하게는 약 0.5 내지 40 중량%일 수 있다. 특정 범위는 최종 하이드로겔에 대한 소정의 물 함량, 선택된 모노머의 용해도 및 선택된 희석제에 의존할 수 있다. 예를 들면, 코모노머가 MMA를 포함하는 실시예에서, 약 5 중량% 미만, 바람직하게는 약 0.5 내지 약 5 중량%의 양으로 포함되는 것이 유리할 수 있다. 다른 실시예에서, 코모노머는 최대 약 50 중량%, 바람직하게는 약 25 중량% 내지 약 45 중량%의 양의 GMA를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 코모노머는 최대 약 50 중량%의 양, 바람직하게는 약 10 내지 약 40 중량%의 양의 DMA를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예는 또한 개시제 및 체인 전달제의 사용을 포함할 수 있다. 따라서, 다양한 실시예는 이들에 한정되는 것은 아니지만 열 활성 개시제, UV 및/또는 가시광 광개시제 등 및 이들의 조합을 포함하는 임의의 바람직한 개시제의 사용을 포함할 수 있다. 적합한 열 활성 개시제는 라우릴 페록사이드(lauryl peroxide), 벤조일(benzoyl) 페록사이드, 이소프로필(isopropyl) 퍼카보네이트, 아조비시소부티로니트릴(azobisisobutyronitrile), 2,2-아조비시소부티로니트릴, 2,2-아조비스-2메틸부티롤니트릴(methylbutyronitrile) 등을 포함한다. 바람직한 개시제는 2,2-아조비스-2-메틸부티로니트릴(AMBM) 및/또는 2,2-아조비시소부티로니트릴(AIBN)을 포함한다.
개시제는 예를 들면 약 0.1 내지 약 5 중량%, 바람직하게는 반응제 모노머의 100 중량부 당 약 0.1 내지 약 2 중량부의 유효량으로 반응 혼합물에 사용된다.
본 발명의 폴리-HEMA는 다수의 방식으로 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, HEMA 모노머 및 임의의 바람직한 코모노머는 자유 래디컬 중합화에 의해 중합화된다. 중합화는 중합화 중에 HEMA 모노머 및 최종 폴리-HEMA를 용해하는 것이 가능한 임의의 용제에서 수행된다. HEMA 모노머의 중합화를 위한 적합한 용제는 알코올, 글리콜, 폴리올(polyol), 방향족 탄화수소, 에테르, 에스테르, 에스테르 알코올, 케톤, 설폭사이드(sulfoxide), 피로리돈(pyrrolidone), 이들의 아미드 혼합물 등을 포함한다. 특정 용제는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올(isopropanol), 1-프로판올, 메틸락테이트, 에틸락테이트, 이소프로필락테이트, 글리콜에테르 등, 제품의 다우아놀(Dowanol) 범위, 에톡시프로판올, DMF, DMSO, NMP, 사이클로헥사논 및 이들의 혼합물을 포함한다. 바람직한 용제는 1 내지 4 탄소 원자를 갖는 알코올, 더 바람직하게는 에탄올, 메탄올 및 이소프판올을 포함한다. 충분한 용제가 모노머를 용해하는데 사용되어야 한다. 일반적으로 용제 내의 약 5 내지 약 25 중량% 모노머가 적합하다.
자유 래디컬(radical) 중합화는 약 40 내지 약 150℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상한은 이용 가능한 설비의 압력 제한 및 중합화 발열을 취급하는 능력에 의해 결정될 수 있다. 하한은 개시제의 특성 및/또는 최대 허용 가능한 반응 시간에 의해 결정될 수 있다. 대략 대기압에서의 중합화를 위해, 바람직한 온도 범위는 약 50℃ 내지 약 110℃ 사이, 더 바람직하게는 약 60 내지 90℃ 사이 및 소정 정도의 전환을 제공하는데 필요한 시간이다. 자유 래디컬 중합화 반응은 비교적 빠르게 진행된다. 모노머의 약 90 내지 약 98%가 약 1 내지 약 6시간 이내에 반응한다. 더 완전한 전환이 요구되면(약 99% 이상), 반응은 약 12 내지 약 30시간, 더 바람직하게는 약 16 내지 약 30시간 동안 수행될 수 있다. 다수의 경우에 중합화 단계에 준비된 폴리-HEMA는 저분자량 종을 제거하도록 분류(fractionation)를 경험할 수 있기 때문에, 모든 실시예에서 고도의 전환으로 중합화 프로세스를 유도하도록 요구되지는 않을 수 있다. 압력은 임계적이지 않고 대기압이 편리하게 사용될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 체인 전달제가 선택적으로 포함될 수도 있다. 폴리-HEMA를 형성하는데 유용한 체인 전달제는 약 0.001 이상, 바람직하게는 약 0.2 이상, 더 바람직하게는 약 0.5 이상의 체인 전달 상수값을 가질 수 있다. 예시적인 체인 전달제는 이들에 한정되는 것은 아니지만, 식 R-SH의 지방족 티올(여기서 R은 C1 내지 C12 지방족), 벤질, 사이클로지방족 또는 CH3(CH2)x-SH(여기서 x는 1 내지 24), 벤젠, n-부틸 클로라이드(chloride), t-부틸 클로라이드, n-부틸 브로마이드(bromide), 2-메르캅토(mercapto) 에탄올, 1-도데실(dodecyl) 메르캅탄, 2-클로로부탄, 아세톤, 아세틱산, 클로로포름(chloroform), 부틸 아민, 트리에틸아민, 디-n-부틸 설파이드(sulfide) 및 디설파이드, 카본 테트라클로라이드(tetrachloride) 및 브로마이드 등 및 이들의 화합물을 포함한다. 일반적으로, 모노머 조성의 총 중량에 기초하여 약 0 내지 약 7 중량%가 사용될 수 있다. 바람직하게는, 도데카네티올(dodecanethiol), 디카네티올(decanethiol), 옥타네티올(octanethiol), 메르캅토에탄올(mercaptoethanol) 또는 이들의 화합물이 체인 전달제로서 사용된다.
몇몇 실시예에서, 체인 전달제 없이 폴리-HEMA를 중합화하는 것이 바람직하 다. 따라서, 알코올이 몇몇 실시예에서 용제로서 사용될 수 있고, 바람직하게는 알코올은 1 내지 4 탄소 원자를 갖고, 바람직하게는 용제는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 및 이들의 혼합물이다.
자유 래디컬 중합화에서 형성된 폴리-HEMA는 본 발명에 직접 사용을 위해 너무 높은 다분산성을 갖는다. 이는 중요한 종료 반응이 두 개의 성장 폴리머 체인의 조합인 프로세스의 반응 동역학에 의해 유발된다. 따라서, 본 발명의 폴리-HEMA를 형성하기 위해 자유 래디컬 중합화를 사용할 때, 소정의 범위 이외의 분자량을 갖는 폴리머를 제거하도록 기능화 전후에 폴리-HEMA를 정화할 필요가 있다. 분자량에 기초하여 재료를 분리하는 것이 가능한 임의의 방법이 사용될 수 있다.
용제/비용제를 사용하는 분류가 사용될 수 있다. 비용제로의 HEMA 코폴리머의 액적식 첨가에 의한 침전에 의한 HEMA 코폴리머의 정화는 미국 특허 제4,963,159호에 설명되어 있다. 다음, 침전된 HEMA 코폴리머는 미중합화 모노머가 실질적으로 없는 용액을 얻도록 용제 내에서 용해될 수 있다.
용제 및 비용제는 본 발명의 폴리-HEMA를 형성하도록 바람직하지 않은 고분자량 폴리-HEMA를 제거하기 위해 한센 용해도(Hansen Solubility) 파라미터에 기초하여 선택될 수 있다. 한센 용해도 파라미터는 폴리머-액체 상호 반응을 기술하고 각각의 용제 및 폴리머는 이들의 상호 작용을 기술하는 3개의 파라미터(δH, δP, δD)의 세트가 할당될 수 있다. 3개의 파라미터의 각각의 세트는 3차원 용해도 공간에서 점을 규정한다.
일단 폴리-HEMA가 용해되면, 최종 분리 혼합물의 용해도 파라미터의 적어도 하나를 감소시키는(원점을 향해 이동하는) 비용제는 고분자량 재료의 바람직한 침전도가 얻어질 때까지 용해된 폴리-HEMA 용액에 점진적으로 첨가된다. 모든 3개의 용해도 파라미터를 감소시키는 것은 필요하지 않다. 다수의 실시예에서, δH 파라미터와 같은 파라미터 중 단지 하나만을 감소시키면 충분할 수 있다. 다른 실시예에서, δH 및 δP 파라미터 모두를 감소시키는 것이 유리할 수 있다. 용제 파라미터의 놀라운 작은 감소(약 2 내지 약 5 단위 정도로 작음)가 바람직한 분리를 제공할 수 있다는 것을 발견하였다.
비용제는 약 90,000 이상의 피크 분자량을 갖는 폴리-HEMA의 선택적인 침전을 보장하도록 파라미터 중 적어도 하나를 감소시켜야 한다. 비용제가 분리 혼합물의 용해도 파라미터를 증가시키면, 침전은 훨씬 적게 분자량의 함수이고, 소정의 분자량 범위 내의 폴리-HEMA가 손실된다.
침전의 양 및 비율은 분리가 수행되는 온도, 비용제의 용해도 파라미터 및 비용제가 첨가되는 비율 및 적절한 비용제의 혼합의 존재 여부에 의존할 수 있다. 자유 래디컬 중합화에 의해 생성된 폴리-HEMA의 분자량에 의존하여, 침전된 폴리머의 양은 고분자량 폴리머의 바람직한 제거를 얻기 위해 용액 내의 총 폴리-HEMA의 약 5 내지 50% 사이일 수 있다.
고분자량 폴리-HEMA는 용제/비용제 혼합물로부터 침전되고 여과, 원심 분리 등과 같은 종래의 수단에 의해 분리될 수 있다. 부가의 분리가 요구되면, 분류는 상술한 바와 같이 용제 파라미터의 부가의 저하에 의해 반복될 수 있다. 또한 이는 분리되어 용액으로부터 제거될 수 있는 최고 분자량을 갖는 재료일 수 있다.
바람직하게는 선택적으로 제거되는 고분자량 폴리-HEMA는 용액 내의 고점성을 갖는다. 이는 몇몇 경우에 상술한 방법을 사용할 때 매우 어려운 분리를 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명은 폴리머 용액이 분자량 범위에 따라 두 개의 액상으로 분리되도록 폴리-HEMA의 균질 용액이 약간 냉각되는 대안 분류 방법을 제공한다. 이 방법은 이하의 단계를 포함한다.
1. 한센 용해도 범위를 사용하여 상기 규정된 범위 내에서 용제 내의 폴리-HEMA의 용액을 준비한다.
2. 샘플이 비균질해지고 두 개의 위상으로 분리될 때까지 용액의 샘플을 냉각함으로써 용개의 분리 온도(Ts)를 결정한다. 분리 또는 혼탁의 제 1 경향이 관찰되는 온도는 Ts이다.
3. 두 개의 위상이 형성되는 Ts 이하의 온도로 용액을 냉각한다.
4. 두 개의 위상을 분리한다. 낮은 위상은 최고분자량 재료를 포함할 수 있다.
상기 방법을 사용하여, 고분자량 폴리-HEMA를 먼저 제거하고 이어서 소정 범위보다 낮은 분자량을 갖는 폴리-HEMA를 제거하는 것이 가능할 수 있다. 따라서, 예를 들면 폴리-HEMA/용제 혼합물은 두 개의 위상으로의 분리를 허용하는 Ts 이하로 몇도 정도 냉각되고, 낮은 및 중간 분자량 폴리-HEMA를 포함하는 더 높은 위상은 제 2 분리를 성취하도록 사이펀 흡입되어 더 낮은 온도로 냉각되고, 저단 부분의 희박 용액인 제 2 더 높은 위상은 사이펀 흡입되고 소정의 낮은 다분산성 폴리-HEMA를 주로 포함하는 제 2 더 낮은 위상이 작용한다. 제 2 더 낮은 위상에서의 폴리-HEMA는 고분자량 및 저분자량 폴리-HEMA의 상당히 감소된 양을 갖는다.
다수의 적용에서, 이 제 2 낮은 위상으로부터 얻어진 폴리머는 직접 사용될 수 있다. 상술한 프로세스를 반복함으로써 부가의 분류를 실행하는 것이 가능할 수 있다.
용제의 적절한 선택에 의해 Ts에 영향을 주는 것이 가능할 수 있다. 예를 들면, 이소프로판올 내의 폴리-HEMA의 용액은 용제가 에탄올인 용액보다 높은 Ts를 가질 수 있다. 용제의 혼합물을 사용함으로써, 최선의 분리가 얻어질 수 있는 온도를 미세 조정하는 것이 가능할 수 있다. Ts에 기초하는 분리를 위해 유용한 적합한 용제는 낮은 δH 및 δP 파라미터, 바람직하게는 약 4 미만의 δH 및 약 6 미만의 δP를 갖는 용제를 포함한다. 특정예는 헥산 및 헵탄을 포함한다. 이는 용도가 고분자량 폴리-HEMA가 이미 제거되어 있는 용액으로부터 저단 재료를 제거하는 것일 때 유용할 수도 있다. 갱신된 분리를 얻기 위해, 약 5 내지 약 10℃와 같은 충분히 실온 이하의 온도를 사용하는 것이 종종 요구된다. 이러한 경우에, 예를 들면 폴리-HEMA 용액이 예를 들면 대략 분위기 온도 내지 약 50℃로 액체를 유지하는 더 실용적인 레벨로 분리 온도를 상승시키는 용제의 최소량을 첨가하는 것이 실용적일 수 있다.
Ts는 또한 용액 내의 폴리-HEMA의 농도 및 다분산성에 의해 영향을 받는다. 예를 들면, 고분자량 및 저분자량 폴리-HEMA의 제거는 원래의 다분산성 재료보다 높은 Ts를 용액 내에서 제공하는 폴리-HEMA를 초래할 수 이TEk. 또한 농도를 낮추기 위한 희석제는 더 높은 온도에서의 분리를 유도할 수 있다. 이 이유로 이는 저분자량 폴리-HEMA 체인의 특정 농도가 용액 내에 더 긴 체인을 유지시키는 것을 보조할 수 있는 것을 가능하게 할 수 있다.
폴리머 농도의 조작, 용제의 선택 및 분리 온도의 조작에 의해, 두 개의 위상 사이의 체적비 뿐만 아니라 각각에 있어서의 폴리-HEMA의 농도 모두에 영향을 주는 것이 가능할 수 있다.
분류를 위한 적합한 온도 범위는 약 5 내지 약 50℃의 것들을 포함한다. 적합한 지속 시간은 약 1시간 내지 약 7일을 포함한다.
고분자량 재료가 배출된 폴리-HEMA의 양은 폴리-HEMA의 약 10 중량% 내지 약 50 중량%이어야 한다. 저분자량 부분을 갖는 약 5 내지 약 40 중량%의 제거는 종종 실용적이고, 고분자량 및 저분자량 재료의 제거 후의 낮은 다분산성을 갖는 폴리-HEMA의 수율은 원래량의 약 10 내지 약 90%, 바람직하게는 약 30 내지 약 80%이다. 그러나, 감소된 수율은 자유 래디컬 중합화에 의해 생성된 폴리-HEMA가 비교적 저가이고 분류된 재료가 다수의 적용에 있어서 높은 값을 갖기 때문에 최소 고려이다.
바람직한 폴리-HEMA에서, 약 15,000 미만의 분자량을 갖는 폴리머 분자의 양은 약 10% 미만, 바람직하게는 약 5% 미만, 더 바람직하게는 약 2% 미만이다.
설명 및 예로부터 분류 방법은 융통성이 있고 특정 폴리머의 특성에 따라 채택될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 소정 정도의 다분산성을 얻기 위해 요구된 조건은 상기 개시 내용을 사용하여 간단한 소형 스케일 실험에 의해 용이하게 결정될 수 있다.
적합한 온도 범위는 약 5 내지 약 50℃를 포함한다. 적합한 지속 시간은 약 1시간 내지 약 7일을 포함한다.
자유 래디컬 중합화에 이은 분류에 의해 준비된 폴리-HEMA의 하나의 중요한 장점은 중합화에 사용된 개시제 및 다른 첨가제가 수년 동안 사용되고 있고, 이들의 독성이 공지되고 양호하게 설명되어 있다는 것이다. 이는 폴리-HEMA, 가교 결합 가능 프리폴리머 또는 최종 하이드로겔이 의료 적용에 사용될 때 중요하다.
몇몇 실시예에서, 단지 저분자량 부분만이 폴리-HEMA로부터 제거된다. 이는 상술한 용제/비용제 프로세스에 의해 수행될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 저분자량 재료는 폴리-HEMA가 기능화된 후에 세척 단계 중에 제거된다.
몇몇 실시예에서, 본 발명에 따른 폴리-HEMA는 또한 TEMPO형 중합화, ATRP(원자 전달 래디컬 중합화), GTP(그룹 전달 중합화) 및 RAFT(가역 첨가-분류 체인 전달 중합화) 등에 의해 음이온 중합화 또는 제어된 자유 래디컬 중합화에 의해 직접 형성될 수 있다.
상기 프로세스를 위한 일반적인 조건은 1998년 미국 워싱턴 DC, 미국 화학 협회의 "제어된 래디컬 중합화", 크리스즈토프 마티야스제프스키(Krzysztof Matyjaszewski), ACS 심포지움 시리즈 685에 공지되고 설명되어 있다. 예를 들면, 음이온 중합화를 위해 바람직한 실릴 보호된 모노머가 THF 용액과 같은 적합한 용제 내에서 용해된다. 반응은 개시제로서 1,1-디페닐헥실리튬(diphenylhexyllithium)과 같은 공지의 개시제를 사용하여 약 -60℃ 내지 약 -90℃의 감소된 온도에서 수행된다. 중합화는 이에 한정되지는 않지만 탈가스 메탄올과 같은 종래의 수단에 의해 종료될 수 있다.
특정 분자량 범위 및 다분산성을 갖는 폴리-HEMA 조성물이 양호하게 규정된 다분선성 및 분자량을 갖는 가교 결합 가능 프리폴리머를 형성하는데 사용될 수 있다. 그러나, 일례로서, 가교 결합 가능 프리폴리머는 종래의 방법에 의해 얻어질 수 없었던 매우 바람직한 특성을 갖는 콘택트 렌즈를 형성하도록 극히 짧은 시간에 UV에 의해 가교 결합될 수 있는 아크릴 그룹을 가질 수 있다.
몇몇 실시예에서, 폴리-HEMA는 그에 가교 결합 가능 기능 그룹을 부착함으로써 가교 결합 가능 프리폴리머를 형성하도록 기능화된다. 일반적으로, 기능 그룹은 가교 결합 능력을 제공하고 프리폴리머에 가교 결합된 폴리머 또는 하이드로겔을 형성할 수 있다. 가교 결합 가능 기능 그룹을 제공하는 적합한 반응제는 구조 A-S-F를 갖고, 여기서 A는 폴리-HEMA의 하이드록실 그룹과 공유 결합을 형성하는 것이 가능한 부착 그룹, S는 스페이서, F는 에틸렌 불포화 성분을 포함하는 기능 그룹이다. 적합한 부착 그룹(A)은 클로라이드, 이소시아네이트, 산, 산 무수물, 산 클로라이드, 에폭시, 아자락톤, 이들의 조합 등을 포함할 수 있다. 바람직한 부착 그룹은 산 무수물을 포함할 수 있다.
스페이서는 1 내지 8 탄소 원자, 바람직하게는 1 내지 4 탄소 원자 또는 식 -(CH2-CH2-O)n-의 폴리에테르 체인을 갖는 직접 결합, 직선, 분기 또는 사이클릭 알킬 또는 알릴 그룹일 수 있고, 여기서 n은 1 내지 8, 바람직하게는 1 내지 4이다.
적합한 기능 그룹은 자유 래디컬 중합화 가능 에틸렌 불포화 성분을 포함한다. 적합한 에틸렌 불포화 그룹은 이하의 식을 갖는다.
Figure 112007033441769-PAT00006
여기서 R10, R11 및 R12는 H, C1-6 알킬, 카르보닐, 알릴 및 할로겐으로부터 독립적으로 선택된다. 바람직하게는 R10, R11 및 R12는 H, 메틸, 알릴 및 카르보닐로부터 독립적으로 선택되고, 더 바람직하게는 몇몇 실시예에서 H 및 메틸로부터 선택된다.
바람직한 반응제는 메타크릴산 클로라이드, 2-이소시아나토에틸아크릴레이트(isocyanatoethylacrylate), 이소시아난토에틸 메타크릴레이트(IEM), 글리시딜 메타크릴레이트(glycidyl methacrylate), 신나믹산(cinnamic acid) 클로라이드, 메타크릴산 무수물, 아크릴산 무수물 및 2-비닐-4-디메틸아자락톤(dimethylazalactone)을 포함한다. 메타크릴산 무수물이 바람직하다.
폴리-HEMA에 부착된 가교 결합 가능 기능 그룹의 적합한 양은 폴리-HEMA 내의 이용 가능한 하이드록실 그룹의 양에 기초하여 화학양론적 기초로 약 1 내지 약 20%, 바람직하게는 약 1.5 내지 약 10%, 가장 바람직하게는 약 2 내지 약 5%이다. 기능화의 정도는 불포화 그룹의 판정과 같은 공지의 방법 또는 HPLC에 의한 해제된 산의 판정으로 이어지는 기능 반응제와 폴리머 사이의 결합의 가수 분해에 의해 측정될 수 있다.
선택된 부착 그룹에 의존하여, 기능화는 종래의 촉매를 갖거나 갖지 않고 수행될 수 있다. 적합한 용제는 선택된 반응 조건에서 폴리-HEMA를 용해하는 것이 가능한 이온화, 비양성자성 용제를 포함한다. 적합한 용제의 예는 디메틸포름아미드(DMF), 헥사메틸포스포릭 트리아미드(HMPT), 디메틸 설폭사이드(DMSO), 피리딘, 니트로메탄, 아세토니트릴, 디옥산, 테트라하이드로퓨란(THF) 및 N-메틸피로리돈(NMP)를 포함한다. 바람직한 용제는 포름아미드, DMF, DMSO, 피리딘, NMP 및 THF를 포함한다. IEM이 사용될 때 촉매는 주석 촉매, 바람직하게는 디부틸 주석 디랄루레이트이다.
기능화 반응 혼합물은 또한 기능화에 의해 생성된 성분과 반응하는 것이 가능한 살균제를 포함할 수 있다. 예를 들면 산무수물이 부착 그룹으로서 사용될 때, 생성되는 카르복실 그룹과 반응하도록 비양성자성 질소 또는 다른 루이스 염기를 갖는 헤테로사이클릭 화합물 및 적어도 하나의 3차 아민을 포함하는 것이 유리할 수 있다. 적합한 3차 아민은 피리딘, 트리에틸렌디아민 및 트리에틸아민을 포함하고, 트리에틸아민이 바람직하다. 포함되면 3차 아민은 약간의 분자 과잉(약 10%)으로 포함될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 용제는 NMP이고, 반응제는 메타크릴산 무수물, 아크릴산 무수물 또는 이들의 혼합물이고, 트리에틸아민이 존재한다. 가장 바람직한 반응제는 메타아크릴산 무수물이다.
반응은 대략 실온에서 진행될 수 있다. 각각의 기능 그룹은 당 기술 분야의 숙련자에 의해 이해되는 특정 온도 범위를 필요로 할 수 있다. 약 0℃ 내지 50℃, 바람직하게는 약 5℃ 내지 약 45℃의 범위가 적합하다. 대기압이 사용될 수 있다. 예를 들면, 가교 결합 가능 기능 그룹이 산무수물일 때 기능화는 약 20 내지 약 80 시간 범위의 시간 동안 약 5℃ 내지 약 45℃의 온도에서 수행된다. 이들 규정된 이외의 범위가 선택된 시간 및 온도를 평형화함으로써 허용될 수 있다는 것이 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 이해될 수 있을 것이다.
반응은 상술한 바와 같은 분자량 및 다분산성을 갖는 폴리-HEMA 기초를 갖는 가교 결합 가능 프리폴리머를 생성하도록 진행된다.
부착 가교 결합 가능 측면 그룹 이외에 다른 측면 그룹은 이들에 한정되는 것은 아니지만 가교 결합을 위한 광개시제, 약학 활성도 등을 포함하는 부가의 기능을 제공할 수 있다. 또 다른 기능 그룹은 가교 결합된 겔이 분석 진단 적용에 사용될 때 특정 화합물과 결합하고 및/또는 반응할 수 있는 성분을 포함할 수 있다.
일단, 가교 결합 가능 프리폴리머가 형성되면, 실질적으로 모든 미반응 반응제 및 부산물이 제거되어야 한다. "실질적으로 모든"은 세척 후에 약 0.1 중량% 미만이 잔류하는 것을 의미한다. 이는 초여과와 같은 종래의 수단에 의해 수행될 수 있다. 그러나, 본 발명에서 물로 프리폴리머를 팽창하고, 폴리-HEMA의 준비를 위해 사용되는 모노머, 올리고머 또는 폴리머 시작 화합물을 포함하는 실질적으로 모든 바람직하지 않은 성분 및 가교 결합 가능 프리폴리머의 준비 중에 형성된 부산물을 제거하도록 물로 헹굼으로써 가교 결합 가능 프리폴리머를 정화하는 것이 가능할 수 있다. 세척은 탈이온화수에 의해 수행되고 조건은 가교 결합 가능 프리폴리머 입자의 체적비에 큰 표면을 제공하도록 선택된다. 이는 가교 결합 가능 프리폴리머를 냉동 건조하고 가교 결합 가능 프리폴리머로부터 박막을 형성하고, 가교 결합 가능 프리폴리머를 로드로 압출하고, 가교 결합 가능 프리폴리머 용액을 탈이온화수로 분무화하고 당 기술 분야의 숙련자에게 공지된 다른 유사 방법에 의해 수행될 수 있다.
세척은 실온에서 약 3 내지 약 5 물 교체를 갖는 배치에서 수행되고, 물 교체 사이의 평형화 시간은 약 50℃ 미만의 상승된 온도에서 세척(추출)에 의해 단축될 수 있다.
이 프로세스는 종래의 방법보다 무수한 장점을 갖는다. 물은 저장 및 사용 중에 여과될 수 있는 불순물을 제거하여 최종 사용에 적합한 순수 재료가 제조되는 확신을 제공한다.
몇몇 실시예에서, 단지 고분자량 재료만이 제거되는 바람직한 범위 이외의 다분산성을 갖는 비분류된 폴리-HEMA 또는 폴리-HEMA는 기능화되고 기능화된 재료는 저분자량의 폴리-HEMA 및 반응제를 제거하도록 큰 물의 체적으로 반복적으로 세척된다. 이 방법에 의해, 2.0 미만, 바람직하게는 1.7 미만, 더 바람직하게는 1.5 미만과 같은 낮은 다분산성의 매우 순수한 기능화된 폴리-HEMA가 얻어질 수 있다. 이 방법에 의해 얻어진 기능화된 가교 결합 가능 폴리-HEMA는 약 15,000보다 작은 분자량의 10% 미만, 바람직하게는 5% 미만 및 더 바람직하게는 2% 미만의 폴리-HEMA를 포함한다.
작은 분자가 제거되어야 하는 정도는 기능화의 정도 및 의도된 용도에 의존한다. 바람직하게는, 경화 중에, 모든 폴리-HEMA 분자는 적어도 두 개의 공유 결합에 의해 폴리머 네트워크로 화합된다. 기능화 및 경화의 전략적인 속성에 기인하여, 폴리-HEMA 분자가 단지 하나의 공유 결합을 통해 폴리머 네트워크와 화합되거나 전혀 화합되지 않을 가능성은 감소하는 피크 분자량 및 감소하는 기능화 정도에 의해 증가한다.
낮은 기능화를 위해 비교적 많은 저분자량 재료가 제거되어야 한다. 보정량은 제거 및 기계적 특성 비교 실험에 의해 용이하게 결정될 수 있다.
일단, 가교 결합 가능 프리폴리머가 정화되면, 다음 점성 용액을 형성하도록 물 교환 가능 희석제에서 용해된다. 희석제는 가교 결합 가능 기능화된 폴리-HEMA 프리폴리머가 용해될 수 있고 가교 결합 반응 또는 경화가 발생할 수 있는 매체로서 기능해야 한다. 모든 다른 관점에서, 희석제는 비반응성이어야 한다. 적합한 희석제는 65℃ 이하에서 점성 용액의 총 중량에 기초하여 약 30 중량% 내지 약 60 중량 %의 가교 결합 가능 프리폴리머를 용해하는 것이 가능한 것들을 포함한다. 특정예는 1 내지 4 탄소 원자를 갖는 알코올, 바람직하게는 메탄올, 에탄올, 프로판올 및 이들의 혼합물을 포함한다. 물이 총 희석제의 약 50% 미만과 같은 최소량 의 공동 희석제로서 사용될 수 있다. 하이드로겔에 있어서, 희석제는 최종 하이드로겔 내에 존재하는 물의 양에 근사하거나 동일한 양으로 가교 결합 가능 프리폴리머에 첨가되어야 한다. 최종 점성 용액의 약 40 내지 약 70 중량% 사이의 희석제 양이 허용 가능하다.
본 발명의 점성 용액은 25℃에서 약 50,000cps 내지 약 1×107cps, 바람직하게는 25℃에서 약 100,000cps 내지 약 1,000,000cps, 더 바람직하게는 25℃에서 약 100,000cps 내지 약 500,000cps의 점도를 갖는다.
바람직하게는 희석제는 또한 물품의 의도된 최용 용도를 위해 안전해야 한다. 따라서, 예를 들면 형성되는 물품이 콘택트 렌즈일 때, 용제는 바람직하게는 접안 접촉 및 안과적으로 적합하기 위해 안전해야 한다. 이는 특히 사용에 앞서 최종 물품으로부터 제거되지 않거나 단지 부분적으로만 제거될 수 있는 희석제에 대해 중요하다. 최종 물품으로부터 증발되지 않을 수 있는 희석제는 대략 실온으로 점성 용액의 Tg를 유도하는 능력(바람직하게는 약 -50℃의 Tg) 및 낮은 증기압(약 180℃ 이상의 비등점)을 가져야 한다. 생체적합성 희석제의 예는 폴리에틸렌 글리콜, 글리세롤, 프로필렌 글리콜, 이들의 디프로필렌 글리콜 등을 포함한다. 바람직한 폴리에틸렌 글리콜은 약 200 내지 600의 분자량을 갖는다. 생체적합성 희석제의 사용은 희석제를 제거하도록 개별 세척/증발 단계의 제거를 허용한다.
낮은 비등 희석제가 또한 사용될 수 있지만, 의도된 사용 환경과 적합되지 않는 희석제에 대한 증발 단계를 필요로 할 수 있다. 낮은 비등 희석제는 이온화 되고 일반적으로는 증발 환경을 거친 제거를 형성하는 낮은 비등점(약 150℃ 미만)을 갖는다. 적합한 낮은 비등 희석제는 알코올, 에테르, 에스테르, 글리콜, 이들의 혼합물 등을 포함한다. 바람직한 낮은 비등 희석제는 알코올, 에테르 알코올, 이들의 혼합물 등을 포함한다. 낮은 비등 희석제의 특정예는 3-메톡시-1-부탄올, 메틸 락테이트, 1-메톡시-2-프로판올, 1-에톡시-2-프로판올, 에틸 락테이트, 이소프로필 락테이트, 이들의 혼합물 등을 포함한다.
중합화 개시제가 또한 첨가될 수 있다. 개시제는 처리 조건에서 활성인 임의의 개시제일 수 있다. 적합한 개시제는 열 활성, 광개시제(UV 및 가시광 개시제를 포함) 등을 포함할 수 있다. 적합한 열 활성 개시제는 라우릴 페록사이드, 벤조일 페록사이드, 이소프로필 페르카보네이트, 아조비시소부티로니트릴, 2,2-아조비스 이소부티로니트릴, 2,2-아조비스 2-메틸부티로니트릴 등을 포함한다. 적합한 광개시제는 바향족 알파 하이드록시케톤 또는 3차 아민 플러스 디케톤을 포함한다. 광개시제 시스템의 예시적인 예는 1-하이드록시사이클로헥실페닐 케톤, 2-하이드록시-메틸-1-페닐-프로판-1-원, 벤조페논, 티옥산텐-9-원, 캄포뷔논 및 에틸-4-(N,N-디메틸아미노)벤조에이트 또는 N-메틸디에탄올아민의 화합물, 하이드록시사이클로헥실 페닐 케톤, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐 포스파인 옥사이드 및 비스(2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸 포스파인 옥사이드, (2,4,6-트리메틸벤조일)디페닐 포스파인 옥사이드 및 이들의 혼합물 등이다. 광개시는 바람직한 방법이고, 비스(2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸 포스파일 옥사이드, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐 포스파인 옥사이드 및 2-하이드록시-메틸-1-페닐- 프로판-1-원이 바람직한 광개시제이다. 그 개시 내용이 본 명세서에 참조로서 합체되어 있는 미국 특허 제5,849,841호, 칼럼 16에 개시된 것들과 같은 다른 개시제가 당 기술 분야에 공지되어 있다.
프리폴리머 또는 점성 용액에 합체될 수 있는 다른 첨가제는 이들에 한정되는 것은 아니지만 자외선 흡수 화합물, 반응성 염료, 유기 및 무기 안료, 염료, 광색성 화합물, 이형제, 항균성 화합물, 약제, 몰드 윤활제, 습윤제, 일정한 제품 사양을 유지하는데 바람직한 다른 첨가제(TMPTMA 등, 이에 한정되지는 않음), 이들의 화합물 등을 포함한다. 이들 조성물은 거의 임의의 단계에 첨가될 수 있고, 부착된 또는 관련된 또는 분산된 코폴리머일 수 있다.
점성 용액은 바람직하게는 경화 중에 네트워크에서 화합하지 않는 폴리머 재료를 제공하고 및/또는 잔류 추출 가능한 재료를 제공할 수 있는 자유 모노머와 같은 화합물을 포함하지 않아야 한다.
폴리머의 용액에서, 유동학 특성은 최장 분자에 의해 결정된 높은 정도이다. 본 발명의 폴리-HEMA는 매우 높은 분자량의 부??자에서 낮고 이는 다수의 바람직한 특성을 이들의 용액에 제공한다.
본 발명의 점성 용액은 유리하게는 짧은 이완 시간을 갖는다. 이완 시간은 약 10초 미만, 바람직하게는 약 5초 미만, 더 바람직하게는 약 1초 미만이다. 짧은 이완 시간은 이들을 갖는 프리폴리머가 경화된 폴리머 네트워크가 체결 응력이 없도록 경화 전에 유동 유도 응력을 경함하는 것이 가능하기 때문에 유리하다. 이는 본 발명이 몰드 폐쇄와 점성 용액의 경화 사이의 긴 "유지" 시간 없이 처리될 수 있게 한다.
몇몇 실시예에서, 렌즈 상의 원하지 않는 응력을 제한하기 위해, 점성 용액이 점성 용액의 이완 시간보다 2 내지 3배 정도 긴 기간 동안 폐쇄된 몰드 내에 유지되도록 하는 것이 유리하다. 몇몇 실시예에서, 본 발명의 점성 용액은 일반적으로는 약 30초 미만, 바람직하게는 약 10초 미만, 더 바람직하게는 약 5초 미만인 유지 시간을 허용하는 실온에서 짧은 이완 시간(약 10초 미만, 바람직하게는 약 5초 미만, 더 바람직하게는 약 1초 미만)을 유리하게 가질 수 있다.
본 발명의 짧은 유지 시간의 부가의 이점은 이들이 몰드부로부터 가교 결합 가능한 프리폴리머 내로 산소 확산을 최소화한다는 것이다. 산소의 확산은 물품의 표면에 경화 프로세스에 영향을 줄 수 있다. 점성 용액은 더 낮은 제조 시간 이외에 최소의 영향 또는 영향이 없이 저산소 함량 몰드에서 규정된 시간보다 길게 유지될 수 있다는 것이 이해될 수 있다.
점성 용액을 포함하는 몰드는 예를 들면, 전자 빔, X-레이, UV 또는 가시광과 같은 이온화 또는 화학선 방사선, 즉 약 280 내지 약 650nm의 범위의 파장을 갖는 전자기 방사선 또는 입자 방사선에 노출된다. UV 램프, HE/Cd, 아르곤 이온 또는 질소 또는 금속 증기 또는 다중화 주파수를 갖는 NdYAG 레이저 빔이 또한 적합하다. 방사선 소스 및 개시제의 선택은 당 기술 분야의 숙련자들에에 공지되어 있다. 당 기술 분야의 숙련자들은 또한 점속 용액 내로의 방사선의 침투 깊이 및 가교 결합율이 선택된 광개시제의 분자 흡수 계수 및 농도와 직접 상관된다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 바람직한 실시예에서, 방사선 소스는 높은 강도에서 UVA(약 315 내지 약 400nm), UVB(약 280 내지 약 315) 또는 가시광(약 400 내지 약 450nm)으로부터 선택된다. 본 명세서에 사용될 때, 용어 "높은 강도"는 약 100mW/cm2 내지 약 10,000mW/cm2 사이의 것들을 의미한다. 경화 시간은 일반적으로 약 30초 미만, 바람직하게는 약 10초 미만으로 짧다. 경화 온도는 대략 분위기 온도로부터 약 90℃의 상승된 온도의 범위일 수 있다. 편의 및 단순화를 위해, 경화는 바람직하게는 대략 분위기 온도에서 수행된다. 정밀한 조건은 선택된 렌즈 재료의 구성 요소에 의존할 수 있고 당 기술 분야의 숙련자가 결정하는 범위 내에 있다.
경화 조건은 가교 결합 가능 프리폴리머로부터 폴리머 네트워크를 형성하는데 충분해야 한다. 최종 폴리머 네트워크는 희석제로 팽창되고 몰드 캐비티의 형태를 갖는다.
일단 경화가 완료되면, 몰드들이 개방된다. 미반응 성분 및 부산물을 제거하기 위한 성형후 정화 단계는 종래의 성형 방법에 비해 단순화되거나 본 발명에서는 필요하지 않다. 생체친화성 희석제가 사용되면, 세척 또는 증발 단계가 이 단계에서 요구되지 않는다. 본 발명의 장점은 생채친화성 희석재가 사용될 때, 성형후 추출 및 희석제 교환 단계가 요구되지 않는다는 것이다. 낮은 비등 희석제가 사용되면, 희석제는 증발 제거되어야 하고 렌즈는 물로 수화되어야 한다.
최종 렌즈는 물에 의해 팽창될 때 물이 하이드로겔이 되는 폴리머 네트워크를 포함한다. 본 발명의 하이드로겔은 약 20 내지 약 70 중량% 물, 바람직하게는 약 20 내지 약 65 중량% 물을 포함할 수 있다. 본 발명의 하이드로겔은 파괴시의 탄성율 및 연신율을 포함하는 우수한 기계적 특성을 갖는다. 탄성율은 적어도 약 137.9kPa(약 20psi), 바람직하게는 약 137.9 내지 약 620.5kPa(약 20 내지 약 90psi), 더 바람직하게는 약 137.8kPa 내지 약 482.6kPa(약 20 내지 약 70psi)이다.
파괴시의 연신율은 약 100% 이상이고 바람직하게는 약 120% 이상이다. 느슨한 폴리머 체인의 부재에 기인하여, 하이드로겔은 100%와 같은 높은 상대 변형 후에 왜곡 없이 이들의 원래 형상으로 복귀될 수 있다. 본 발명의 하이드로겔은 또한 가시적인 흐릿함 및 왜곡이 없다. 상기 특서의 조합은 본 발명의 하이드로겔이 안과용 디바이스, 특히 소프트 콘택트 렌즈로서 사용에 탁월하게 적합되게 한다.
본 발명이 상세하게 상술되고 도시되었지만, 첨부된 청구범위의 범주에 의해서만 한정될 수 있는 본 발명의 사상 및 범주로부터 일탈하지 않고 형태 및 상세의 상기 및 다른 변경이 이루어질 수 있다는 것이 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 안과용 렌즈 착용자에게 렌즈를 전달하기 위한 1차 패키지로서의 몰드부를 이용하기 위한 장치 및 방법을 제공하며, 안과용 렌즈를 형성하는데 사용되는 몰드부 내로 모노머의 정밀한 투여의 사용을 교시하고, 혁신적인 몰드 디자인이 1차 패키지로서 몰드부의 사용을 용이하게 하는데 사용될 수 있다.

Claims (25)

  1. 안과용 렌즈 형성 방법으로서,
    제 1 몰드부의 수용 영역 내로 프리폴리머(prepolymer)를 포함하는 일정량의 반응 혼합물을 투여하는 단계로서, 상기 제 1 몰드부는 렌즈 형성면 및 보유 영역을 포함하는 투여 단계,
    상기 제 1 몰드부에 제 2 몰드부를 결합하여 상기 제 1 몰드부와 상기 제 2 몰드부 사이에 형성된 캐비티(cavity) 내로 상기 안과용 렌즈의 소정의 형상으로 프리폴리머를 형성하는 단계,
    상기 안과용 렌즈를 형성하도록 상기 프리폴리머를 경화하는 단계,
    상기 안과용 렌즈가 상기 제 1 몰드부에 부착 유지되도록 상기 제 2 몰드부로부터 상기 제 1 몰드부를 분리하는 단계,
    상기 제 1 몰드부의 보유 영역 내로 일정량의 패킹(packing) 용액을 투여하는 단계,
    상기 보유 영역을 가로질러 밀봉부를 도포하고, 이에 의해 상기 안과용 렌즈 및 상기 패킹 용액을 상기 제 1 몰드부의 보유 영역 내에 포위하는 단계를 포함하는 안과용 렌즈 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 프리폴리머는 약 2 미만의 다분산성을 갖는 약 25,000의 피크 분자량 내지 약 3.8 미만의 다분산성을 갖는 약 100,000의 피크 분 자량을 갖는 폴리-HEMA를 포함하는 안과용 렌즈 형성 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 프리폴리머 투여 단계는,
    미리 결정된 투여량의 ±2mg의 정밀 공차로 투여하는 단계를 포함하는 안과용 렌즈 형성 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 미리 결정된 투여량은 약 30mg을 포함하는 안과용 렌즈 형성 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 몰드부 및 상기 제 2 몰드부 중 적어도 하나는 폴리올레핀(polyolefin)을 포함하는 재료로 형성되는 안과용 렌즈 형성 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈 및 패킹 용액을 살균하는 것이 가능한 양의 열을 상기 안과용 렌즈 및 패킹 용액에 인가하는 단계를 추가로 포함하는 안과용 렌즈 형성 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 몰드부는 상기 안과용 렌즈 및 패킹 용액을 살균하는데 효과적인 열의 양의 적용을 견디는 것이 가능한 재료를 포함하는 안과용 렌즈 형성 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 몰드부 및 상기 제 2 몰드부 중 적어도 하나는 상기 프리폴리머를 경화하도록 충분한 광(light) 에너지를 전달하는 것이 가능한 영역을 포함하는 안과용 렌즈 형성 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 프리폴리머를 경화하는 충분한 광은 약 350 내지 600nm의 주파수를 포함하는 안과용 렌즈 형성 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 몰드부는 다중 안과용 렌즈를 성형하는 것이 가능한 재사용 가능 몰드부를 포함하는 안과용 렌즈 형성 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 제 2 몰드부는 금속 재료를 포함하는 안과용 렌즈 형성 방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 안과용 렌즈는 실리콘 하이드로겔(silicon hydrogel) 콘택트 렌즈를 포함하는 안과용 렌즈 형성 방법.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 몰드부 및 상기 제 2 몰드부 중 적어도 하나는 상기 형성된 안과용 렌즈를 살균하도록 충분한 광 에너지를 전달하는 것이 가능한 영역을 포함하는 안과용 렌즈 형성 방법.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 보유 영역을 가로지르는 상기 밀봉부는 금속 포일(foil)을 포함하는 안과용 렌즈 형성 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 안과용 렌즈가 열의 인가를 통해 접착되는 상기 몰드부에 상기 금속 포일을 접착하는 단계를 추가로 포함하는 안과용 렌즈 형성 방법.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 몰드부는 정면 곡선 패키지부를 포함하고, 상기 제 2 몰드부는 베이스 곡선 몰드부를 포함하는 안과용 렌즈 형성 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 베이스 곡선 몰드부는 다이아몬드 터닝(diamond turning) 선반 가공을 포함하는 방법에 의해 형성되는 안과용 렌즈 형성 방법.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 베이스 곡선 몰드부는 글래스(glasss) 및 석영 중 하나 이상을 포함하는 안과용 렌즈 형성 방법.
  19. 제 16 항에 있어서, 상기 베이스 곡선 몰드부는 신속 성형을 포함하는 방법에 의해 형성되는 안과용 렌즈 형성 방법.
  20. 제 1 항에 있어서, 상기 보유 영역 내로 투여되는 패킹 용액의 양은 상기 안 과용 렌즈를 완전히 수화시키는데 효과적인 안과용 렌즈 형성 방법.
  21. 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈가 접착되는 상기 몰드부로부터 상기 렌즈를 해제하고 상기 렌즈를 살균하도록 접착되는, 상기 몰드부와 상기 안과용 렌즈에 일정량의 열을 인가하는 단계를 추가로 포함하는 안과용 렌즈 형성 방법.
  22. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 몰드부는 상기 안과용 렌즈 및 패킹 용액을 살균하는데 효과적인 일정량의 자외선 방사선의 인가를 견디는 것이 가능한 재료를 포함하는 안과용 렌즈 형성 방법.
  23. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 몰드부 및 상기 제 2 몰드부 중 적어도 하나는 상기 안과용 렌즈를 살균하도록 충분한 자외선 방사선을 전달하는 것이 가능한 영역을 포함하는 안과용 렌즈 형성 방법.
  24. 프리폴리머로부터 안과용 렌즈를 형성하기 위한 성형 장치로서,
    프리폴리머를 수용하는 것이 가능한 오목 렌즈 표면 영역을 포함하고 상기 오목 렌즈 표면 영역 내에 형성된 렌즈 내에 부여될 광학 품질을 포함하는 제 1 몰드부,
    상기 렌즈 표면 영역 및 패킹 용액을 포함하기 위한 저장조 영역을 포함하는 패킹 용액 보유 영역,
    상기 렌즈 및 패킹 용액을 보유하도록 패키지 밀봉부를 수용하기에 적합하게 구성된 밀봉면,
    상기 프리폴리머를 경화하는데 효과적인 광 에너지에 투과성인 영역을 포함하는 성형 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 렌즈 표면 영역 및 패킹 용액을 포함하는 상기 저장조 영역을 분리하는 상기 제 1 몰드부 상의 동심 나이프 에지(knife edge), 및
    상기 렌즈의 후면 곡선부 내로 형성될 광학 품질을 포함하는 볼록 렌즈 표면 영역, 상기 볼록 렌즈 표면에 지지를 제공하기 위한 본체부, 및 상기 볼록 렌즈 표면 영역과 상기 본체부를 분리하는 다중 동심 리지(ridge)를 포함하는 제 2 몰드부를 추가로 포함하는 성형 장치.
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