KR20110005820A - 잉크젯 제공된 에너지 수신기를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20110005820A
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랜달 비. 푸
다니엘 비. 오츠
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존슨 앤드 존슨 비젼 케어, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 프로세싱 소자(203)에 동력을 공급할 수 있는 에너지 수신기(109)를 갖는 안과용 렌즈를 형성하기 위한 방법 및 장치를 개시한다. 에너지 수신기는 매체 상에 침착되고 안과용 렌즈를 형성하기 위해 사용되는 금형 내에 위치된 전도성 물질을 포함한다. 전도성 물질은 매체 상으로 잉크 제팅된다.

Description

잉크젯 제공된 에너지 수신기를 위한 방법 및 장치{METHODS AND APPARATUS FOR INK JET PROVIDED ENERGY RECEPTOR}
관련 출원
본 출원은 2008년 3월 26일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/039596호의 정규 출원이다.
사용분야
본 발명은 동력공급된 생의학 장치(biomedical device)의 제작을 위한, 그리고 보다 구체적으로는 일부 실시 형태에서, 동력공급된 안과용 렌즈의 제작을 위한 방법 및 장치를 기술한다.
전통적으로, 안과용 장치, 예를 들어, 콘택트 렌즈, 안내 렌즈(intraocular lens) 또는 누점 마개(punctal plug)는 교정, 미용 또는 치료 품질의 생체적합성 장치를 포함하였다. 콘택트 렌즈는, 예를 들어 하기 중 하나 이상을 제공할 수 있다: 시력 교정 기능성, 미용 향상, 및 치료 효과. 각각의 기능은 렌즈의 물리적 특징에 의해 제공된다. 렌즈 내에 굴절 품질을 포함시키는 디자인은 시력 교정 기능을 제공할 수 있다. 렌즈 내에 포함된 안료는 미용 향상을 제공할 수 있다. 렌즈 내에 포함된 활성제는 치료 기능성을 제공할 수 있다. 그러한 물리적 특징은 렌즈가 동력공급된 상태가 되지 않고서도 이루어진다.
보다 최근에는, 활성 성분이 콘택트 렌즈 내로 포함될 수 있음이 이론화되었다. 일부 성분은 반도체 소자를 포함할 수 있다. 일부 예는 동물 눈에 놓인 콘택트 렌즈 내에 매립된 반도체 소자를 보여주고 있다. 그러나, 그러한 소자에는 독립형 동력공급 메커니즘이 없다. 그러한 반도체 소자에 동력을 공급하기 위하여 와이어가 렌즈로부터 배터리로 이어질 수 있으며 이들 소자가 무선으로 동력을 공급받을 수 있음이 이론화되었지만, 그러한 무선 전력을 위한 메커니즘이 이용될 수 없었다.
따라서, 안과용 렌즈와 같은 생의학 장치 내로 포함된 반도체 소자에 동력을 공급하기에 적합한 정도로 무선으로 동력이 공급되는 안과용 렌즈의 형성에 도움이 되는 추가적인 방법 및 장치를 갖는 것이 바람직하다.
요지
그러므로, 본 발명은 반도체 소자에 동력을 공급할 수 있는 동력식 부분을 갖는 안과용 렌즈와 같은 생의학 장치를 형성하기 위한 방법 및 장치를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 안과용 렌즈는 생체적합 방식으로 안과용 렌즈 내에 함유된 전파를 통해 에너지를 수신할 수 있는 에너지 수신기(energy receptor)를 갖는 캐스트 금형 실리콘 하이드로젤을 포함할 것이다. 동력공급된 부분은 렌즈를 제작하기 위해 이용되는 금형 부분품 중 하나 또는 둘 모두 상으로 전도성 물질을 분사하는 제팅 공정(jetting process)을 통해 생성된다.
추가의 실시 형태는 안과용 렌즈 형성 방법을 포함하는데, 이 방법은 전파를 통해 에너지를 수신할 수 있는 에너지 수신기를 제팅 기술을 이용하여 침착시키는 단계를 포함한다. 에너지 수신기는 제1 금형 부분품과 제2 금형 부분품 중 하나 또는 둘 모두 상으로 침착될 수 있다. 반응성 단량체 혼합물은 제1 금형 부분품과 제2 금형 부분품 중 하나 내로 위치된다. 제1 금형 부분품은 제2 금형 부분품에 가깝게 배치되어, 에너지 수신기 및 반응성 단량체 혼합물의 적어도 일부가 렌즈 공동 내에 있도록 렌즈 공동을 형성하고 반응성 단량체 혼합물을 화학 방사선에 노출시킨다.
렌즈는 반응성 단량체 혼합물이 노출되는 화학 방사선의 조절을 통해 형성된다.
도 1은 본 발명의 일부 실시 형태에 따른 금형 조립체 장치를 도시하는 도면.
도 2a는 프로세싱 칩과 에너지 수신기가 포함된 안과용 렌즈를 도시하는 도면.
도 2b는 프로세싱 칩과 튜닝된(tuned) 에너지 수신기가 포함된 안과용 렌즈를 도시하는 도면.
도 3은 매체 상에 에너지 수신기를 형성하기 위하여 전도성 물질을 잉크 제팅(ink jet)하도록 이용되는 잉크젯 장치를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 일부 실시 형태에 따른 장치 및 방법 단계를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 일부 추가 태양에 따른 장치 및 방법 단계를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 일부 실시 형태를 구현하기 위해 사용될 수 있는 프로세서를 도시하는 도면.
본 발명은 안과용 렌즈와 같은 생의학 장치와, 이 안과용 렌즈를 제조하는 방법을 포함한다. 구체적으로, 본 발명은 잉크젯 타입의 장치를 통해 무선 에너지 수신기가 렌즈 또는 렌즈 금형 부분품에 부여된 안과용 렌즈를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 본 발명은 콘택트 렌즈 내의 광학 구역의 외주연 근처에 일반적으로 환상의 에너지 수신기를 포함하는 하이드로젤 콘택트 렌즈를 포함한다. 추가의 실시 형태는 안과용 렌즈 내로 또는 안과용 렌즈 상에 포함된 전도성 물질의 패턴을 포함하는 에너지 수신기 부분을 포함할 수 있다. 이 패턴은 렌즈에 무선으로 전송될 수 있는 튜닝된 파장의 에너지에 기반할 수 있다.
일부 실시 형태에서 전도성 물질의 패턴은 광학 구역 - 렌즈의 착용자가 이를 통해 보게 됨 - 의 외부에 위치될 수 있는 반면, 다른 실시 형태에서는 콘택트 렌즈 착용자의 시야에 나쁜 영향을 주지 않도록 충분히 작아서 광학 구역 내에 또는 광학 구역의 외부에 위치될 수 있는 전도성 물질의 패턴이 포함될 수 있다.
일반적으로, 본 발명의 일부 실시 형태에 따라, 에너지 수신기는 렌즈를 제작하기 위해 사용되는 금형 부분품에 대하여 원하는 위치에 수신기 물질을 두는 제트 인쇄 공정을 통해 안과용 렌즈 내에 구체화된다. 일부 실시 형태에서, 일 구성요소는 수신기 물질과 전기적으로 통하도록 배치되어, 수신기 물질이 상기 구성요소로 공급될 수 있는 전력을 제공할 수 있게 된다. 에너지 수신기와 프로세서를 배치시킨 후, 반응성 혼합물을 금형 부분품에 의해 성형하고 중합시켜 안과용 렌즈를 형성할 수 있다.
정의
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "에너지 수신기"는, 예를 들어 전파 전송을 통해서와 같이 무선 에너지를 수신하기 위한 안테나로서 기능하는 매체를 말한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "에너지 수신부"는 에너지 수신기로서 기능하는 안과용 렌즈와 같은 생의학 장치의 일부를 말한다.
본 명세서에서 지칭될 때, "잉크젯"은 액체 또는 용융 물질의 소적을 매체 상으로 추진시키는 장치를 말한다. 잉크젯 장치는 비제한적인 예로서 하기 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 압전 잉크젯 장치, 열 잉크젯 및 연속 잉크젯 장치.
본 명세서에서 지칭될 때, 용어 "잉크 제팅(ink jetting)" 또는 "제팅"은 매체 상으로의 소적 또는 용융 물질의 추진으로 이어지는 작용을 말한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "렌즈"는 눈 안에 또는 눈 위에 존재하는 임의의 안과용 장치를 말한다. 이들 장치는 광학적 교정을 제공할 수 있거나, 미용용일 수 있다. 예를 들어, 렌즈라는 용어는 콘택트 렌즈, 안내 렌즈(intraocular lens), 오버레이 렌즈(overlay lens), 안구 삽입물(ocular insert), 광학적 삽입물, 또는 시력이 교정되거나 변경되게 하는, 또는 시력을 방해함이 없이 눈 생리 기능이 미용적으로 향상되게 하는(예를 들어, 홍채 색상) 다른 유사한 장치를 말할 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 본 발명의 바람직한 렌즈는 실리콘 하이드로젤 및 플루오로하이드로젤을 포함하지만 이에 제한되지 않는 실리콘 탄성중합체 또는 하이드로젤로부터 제조된 소프트 콘택트 렌즈이다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "렌즈 형성 혼합물" 또는 "반응성 혼합물" 또는 "RMM(reactive monomer mixture(반응성 단량체 혼합물))"은 경화 및 가교결합되거나 가교결합되어 안과용 렌즈를 형성할 수 있는 단량체 또는 예비중합체 물질을 지칭한다. 다양한 실시 형태는 하나 이상의 첨가제, 예를 들어 UV 차단제, 틴트(tint), 광개시제 또는 촉매, 및 콘택트 렌즈 또는 안내 렌즈와 같은 안과용 렌즈에 사람들이 필요로 할 수 있는 다른 첨가제를 갖는 렌즈 형성 혼합물을 포함할 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "렌즈 형성 표면"은 렌즈의 성형에 사용되는 표면을 의미한다. 일부 실시 형태에서, 임의의 그러한 표면(103, 104)은 광학적 품질의 표면 마무리를 가질 수 있는데, 이는 성형 표면과 접촉하는 렌즈 형성 물질의 중합에 의해 형성되는 렌즈 표면이 광학적으로 허용가능하도록 표면이 형성되고 충분히 매끄럽다는 것을 나타낸다. 또한, 일부 실시 형태에서, 렌즈 형성 표면(103 , 104)은 구면도수(spherical power), 비구면도수(aspherical power) 및 난시도수(cylinder power), 파면 수차 교정(wave front aberration correction), 각막 토포그래피 교정 등뿐만 아니라 이들의 임의의 조합을 제한없이 포함하는 원하는 광학 특성을 렌즈 표면에 부여하기 위해 필요한 기하학적 형상을 가질 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "금형"(mold)은 비경화 제형으로부터 렌즈를 형성하기 위해 사용될 수 있는 강성 또는 반강성 물체를 지칭한다. 몇몇 바람직한 금형은 전방 곡선 금형 부분품 및 후방 곡선 금형 부분품을 형성하는 2개의 금형 부분품을 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "광학 구역"은 안과용 렌즈의 착용자가 이를 통해 보게 되는 안과용 렌즈의 영역을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "금형으로부터 해제한다"라는 것은 렌즈가 금형으로부터 완전히 분리되거나, 또는 가벼운 정도의 교반에 의해 제거되거나 스웝(swab)에 의해 밀려 떼어낼 수 있도록 단지 느슨하게 부착되는 것을 의미한다.
금형
이제 도 1을 참조하면, 안과용 렌즈를 위한 예시적인 금형(100)의 다이어그램이 에너지 수신부(109)와 함께 예시되어 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 금형이라는 용어는 렌즈 형성 혼합물(110)의 반응 또는 경화시 원하는 형상의 안과용 렌즈가 생성되도록 렌즈 형성 혼합물이 내부에 분배될 수 있는 공동(105)을 갖는 형틀(100)을 포함한다. 본 발명의 금형 및 금형 조립체(100)는 하나 초과의 "금형 부분품" 또는 "금형 단편"(101, 102)으로 이루어진다. 금형 부분품(101, 102)은 렌즈가 형성될 수 있는 공동(105)이 금형 부분품들(101, 102) 사이에 형성되도록 함께 합쳐질 수 있다. 금형 부분품(101, 102)의 이러한 조합은 바람직하게는 일시적이다. 렌즈의 형성시, 금형 부분품(101, 102)은 렌즈의 제거를 위해 다시 분리될 수 있다.
적어도 하나의 금형 부분품(101, 102)은 그 표면(103, 104)의 적어도 일부가 렌즈 형성 혼합물과 접촉하여, 렌즈 형성 혼합물(110)의 반응 또는 경화시 상기 표면(103, 104)이 그가 접촉하는 렌즈의 부분에 원하는 형상 및 형태를 제공하게 한다. 적어도 하나의 다른 금형 부분품(101, 102)도 마찬가지이다.
따라서, 예를 들어, 바람직한 실시 형태에서, 금형 조립체(100)는 사이에 공동이 형성된 두 부분(101, 102), 즉 암형 오목편(female concave piece)(전방편)(102)과 수형 볼록편(male convex piece)(후방편)(101)으로부터 형성된다. 렌즈 형성 혼합물과 접촉하는 오목 표면(104)의 부분은 금형 조립체(100)에서 생성되는 안과용 렌즈의 전방 곡선의 곡률을 가지며, 오목 표면(104)과 접촉하는 렌즈 형성 혼합물의 중합에 의해 형성되는 안과용 렌즈의 표면이 광학적으로 허용가능하도록 형성되고 충분히 매끄럽다.
일부 실시 형태에서, 전방 금형편(102)은 또한 원형 원주방향 에지(108)와 일체로 되어 이를 둘러싸는 환상 플랜지(annular flange)를 가질 수 있으며, 환상 플랜지는 축에 수직이고 플랜지로부터 연장하는 평면(도시되지 않음) 내에서 원주방향 에지로부터 연장한다.
렌즈 형성 표면은 광학적 품질의 표면 마무리를 가진 표면(103, 104)을 포함할 수 있는데, 이는 성형 표면과 접촉하는 렌즈 형성 물질의 중합에 의해 형성되는 렌즈 표면이 광학적으로 허용가능하도록 표면이 형성되고 충분히 매끄럽다는 것을 나타낸다. 또한, 일부 실시 형태에서, 렌즈 형성 표면(103, 104)은 구면도수, 비구면도수 및 난시도수, 파면 수차 교정, 각막 토포그래피 교정 등뿐만 아니라 이들의 임의의 조합을 제한없이 포함하는 원하는 광학 특성을 렌즈 표면에 부여하기 위해 필요한 기하학적 형상을 가질 수 있다.
도면 부호 111의 위치에는, 그 위로 에너지 수신기가 잉크 제팅될 수 있는 매체가 도시된다. 매체(111)는 그 위로 전도성 물질이 잉크 제팅될 수 있는 임의의 수신 물질일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 매체(111)는 렌즈가 형성될 때 렌즈 내로 혼입될 물질의 클리어 코트(clear coat)일 수 있다. 클리어 코트는, 예를 들어, 후술하는 안료, 단량체 또는 기타 생체적합성 물질을 포함할 수 있다. 추가 실시 형태는 강성이거나 성형성일 수 있는 삽입체(insert)를 포함하는 매체를 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 강성 삽입체는 광학 특성을 제공하는 광학 구역 (예를 들어, 시력 교정을 위해 사용되는 것) 및 비광학 구역 부분을 포함할 수 있다. 에너지 수신기는 삽입체의 광학 구역과 비광학 구역 중 하나 또는 둘 모두에 잉크 제팅될 수 있다.
다양한 실시 형태는 렌즈를 형성하기 위하여 사용되는 금형 부분품 내로 삽입체를 배치하기 전에 삽입체 상으로 에너지 수신기를 잉크 제팅하는 것을 또한 포함한다. 삽입체 또는 기타 매체(111)는 에너지 수신기(109)를 통해 전하를 수신할 하나 이상의 성분을 또한 포함할 수 있다.
금형 부분품(101, 102) 물질은 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리메틸 메타크릴레이트, 및 개질 폴리올레핀 중 하나 이상의 폴리올레핀을 포함할 수 있다.
바람직한 지환족 공중합체는 두 가지의 상이한 지환족 중합체를 함유하며 상표명 제오노르(ZEONOR)로 제온 케미칼스 엘.피.(Zeon Chemicals L.P.)에 의해 판매된다. 몇몇 상이한 등급의 제오노르가 있다. 다양한 등급은 105℃ 내지 160℃ 범위의 유리 전이 온도를 가질 수 있다. 특히 바람직한 물질은 제오노르 1060R이다.
안과용 렌즈 금형을 형성하기 위해 하나 이상의 첨가제와 조합될 수 있는 다른 금형 물질은 예를 들어 지글러-나타(Zieglar-Natta) 폴리프로필렌 수지 (때때로 znPP로 불림)를 포함한다. 하나의 예시적인 지글러-나타 폴리프로필렌 수지는 명칭 PP 9544 MED로 입수가능하다. PP 9544 MED는 엑손모빌 케미칼 컴퍼니(ExxonMobile Chemical Company)에 의해 입수가능하게 된, FDA 규정 21 CFR (c)3.2에 따른 클린 성형(clean molding)을 위한 투명한 랜덤 공중합체이다. PP 9544 MED는 에틸렌기를 갖는 랜덤 공중합체(znPP)이다 (이하에서는 9544 MED). 다른 예시적인 지글러-나타 폴리프로필렌 수지는 아토피나(Atofina) 폴리프로필렌 3761 및 아토피나 폴리프로필렌 3620WZ를 포함한다.
또한 일부 실시 형태에서, 본 발명의 금형은 중합체, 예를 들어 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리메틸 메타크릴레이트, 주쇄 내에 지환족 부분을 함유한 개질 폴리올레핀, 및 환형 폴리올레핀을 함유할 수 있다. 이 블렌드는 금형 절반부들 중 어느 하나 또는 둘 모두에서 사용될 수 있으며, 여기서 이 블렌드가 후방 곡선에 사용되고 전방 곡선이 지환족 공중합체로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 일부의 바람직한 금형(100) 제조 방법에서는, 공지 기술에 따라 사출 성형이 이용되지만 실시 형태는 또한 예를 들어 선반 가공, 다이아몬드 선삭(diamond turning), 또는 레이저 커팅(laser cutting)을 포함한 다른 기술에 의해 형성된 금형을 포함할 수 있다.
전형적으로 렌즈는 두 금형 부분품(101, 102)의 적어도 하나의 표면 상에 형성된다. 그러나, 일부 실시 형태에서, 렌즈의 하나의 표면이 금형 부분품(101, 102)으로부터 형성되고 다른 렌즈 표면이 선반가공 방법 또는 다른 방법을 사용하여 형성될 수 있다.
렌즈
이제 도 2a를 참조하면, 안과용 렌즈(201)가 에너지 수신기(109) 및 구성요소(203)와 함께 예시되어 있다. 예시된 바와 같이, 에너지 수신기(109)는 예를 들어 탄소 섬유, 탄소 나노튜브를 포함하는 탄소 나노구조체, 및 금속 물질과 같은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 적합한 금속 물질은, 예를 들어, 금, 은 및 구리를 포함할 수 있다. 탄소 나노구조체는 단일벽 탄소 나노튜브 또는 다중벽 탄소 나노튜브를 포함할 수 있다.
에너지 수신기(109)는 구성요소(203)와 전기적으로 통신할 수 있다. 구성요소(203)는, 예를 들어, 반도체 유형 칩, 수동 전기 소자, 또는 수정 렌즈(crystal lens)와 같은 광학 소자와 같은, 상태의 변화를 갖고서 전하에 반응하는 임의의 소자를 포함할 수 있다. 일부 구체적인 실시 형태에서, 구성요소(203)는, 예를 들어 커패시터, 울트라커패시터(ultracapacitor), 슈퍼커패시터(supercapacitor), 배터리 또는 다른 저장 요소와 같은 전기 저장 소자를 포함한다. 전기 저장 요소(203)는, 예를 들어 광학 구역 외부의 안과용 렌즈의 외주연에 위치하고 잉크 제팅을 통해 침착된 에너지 수신기 내로 무선 주파수 및 자기 유도 중 하나 이상을 통해 충전가능한 리튬 이온 배터리를 포함할 수 있다. 다른 전기 저장 소자 요소는 또한 에너지 수신기(109)를 통해 전하를 수신할 수 있다.
다른 예시적인 실시 형태는 무선 주파수 식별 칩("RFID 칩")을 포함하는 구성요소를 포함할 수 있다. 구성요소(203)는 또한 다수의 소자 또는 회로를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 간단히 하기 위한 노력으로, 하나 이상의 소자는 일반적으로 단수로, 즉 구성요소(203)로 칭해질 것이다.
도 2b는 에너지 수신기(109)가 매체(111) 상으로 패턴(109A)으로 잉크 제팅될 수 있음을 추가로 예시한다. 패턴(109A)은 렌즈에 존재하는 에너지 수신기의 길이를 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 또한, 패턴(109A)은 무선 파장에 튜닝되어 에너지의 효율적인 무선 전송을 촉진하거나 제어할 수 있다.
예시된 바와 같이, 일부 실시 형태에서, 에너지 수신기 부분(109) 및 구성요소(203)는 광학 구역(202)의 바깥쪽에 위치하며, 여기서 광학 구역(202)은 렌즈(201)의 착용자를 위한 시선(line of sight)을 제공하는 렌즈(201)의 해당 부분을 포함한다. 다른 실시 형태는 안과용 렌즈의 광학 구역 부분 내에 에너지 수신기(109)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 그러한 실시 형태는 너무 작아서 도움 없이는 육안으로 보이지 않을 수 있는 전도성 입자의 수신기 부분(109)을 포함할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 바람직한 렌즈 유형은 실리콘 함유 성분을 포함하는 렌즈(201)를 포함할 수 있다. "실리콘-함유 성분"은 단량체, 거대분자 또는 예비중합체 내에 적어도 하나의 [-Si-O-] 단위를 함유하는 것이다. 바람직하게는, 전체 Si 및 부착된 O는 실리콘-함유 성분의 전체 분자량의 약 20 중량% 초과, 더욱 바람직하게는 30 중량% 초과의 양으로 실리콘-함유 성분 내에 존재한다. 유용한 실리콘-함유 성분은 바람직하게는 중합가능한 작용기, 예를 들어, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 비닐, N-비닐 락탐, N-비닐아미드, 및 스티릴 작용기를 포함한다.
적합한 실리콘 함유 성분은 하기 화학식 I의 화합물을 포함한다:
[화학식 I]
Figure pct00001
상기 화학식 I에서,
R1은 독립적으로 1가 반응성 기, 1가 알킬기, 또는 1가 아릴기 - 전술한 기 중 임의의 것은 하이드록시, 아미노 ,옥사, 카르복시, 알킬 카르복시 ,알콕시, 아미도, 카르바메이트, 카르보네이트, 할로겐 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 작용기를 추가로 포함할 수 있음 - ; 및 1-100개의 Si-O 반복 단위를 포함하는 1가 실록산 쇄 - 알킬, 하이드록시, 아미노, 옥사, 카르복시, 알킬 카르복시, 알콕시, 아미도, 카르바메이트, 할로겐 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 작용기를 추가로 포함할 수 있음 - 로부터 선택되며;
여기서 b는 0 내지 500이며, b가 0 이외의 것일 때, b는 기술된 값과 동일한 모드를 가진 분포임이 이해되며;
여기서 적어도 하나의 R1은 1가 반응성 기를 포함하며, 일부 실시 형태에서는 1개 내지 3개의 R1이 1가 반응성 기를 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "1가 반응성 기"는 자유 라디칼 및/또는 양이온 중합을 겪을 수 있는 기이다. 자유 라디칼 반응성 기의 비제한적인 예는 (메트)아크릴레이트, 스티릴, 비닐, 비닐 에테르, C1-6알킬(메트)아크릴레이트, (메트)아크릴아미드, C1-6알킬(메트)아크릴아미드, N-비닐락탐, N-비닐아미드, C2-12알켄일, C2-12알켄일페닐, C2-12알켄일나프틸, C2-6알켄일페닐C1-6알킬, O-비닐카르바메이트 및 O-비닐카르보네이트를 포함한다. 양이온성 반응성 기의 비제한적인 예는 비닐 에테르 또는 에폭사이드기 및 이들의 혼합물을 포함한다. 일 실시 형태에서, 자유 라디칼 반응성 기는 (메트)아크릴레이트, 아크릴옥시, (메트)아크릴아미드, 및 이들의 혼합물을 포함한다.
적합한 1가 알킬 및 아릴기는 비치환된 1가 C1 내지 C16알킬기, C6-C14 아릴기, 예를 들어, 치환 및 비치환 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 2-하이드록시프로필, 프로폭시프로필, 폴리에틸렌옥시프로필, 이들의 조합 등을 포함한다.
일 실시 형태에서, b는 0이며, 하나의 R1이 1가 반응성 기이며, 적어도 3개의 R1은 1개 내지 16개의 탄소 원자를 가진 1가 알킬기로부터 선택되며, 다른 실시 형태에서는 1개 내지 6개의 탄소 원자를 가진 1가 알킬기로부터 선택된다. 이 실시 형태의 실리콘 성분의 비제한적인 예는 2-메틸-,2-하이드록시-3-[3-[1,3,3,3-테트라메틸-1-[(트리메틸실릴)옥시]디실록사닐]프로폭시]프로필 에스테르 ("SiGMA"), 2-하이드록시-3-메타크릴옥시프로필옥시프로필-트리스(트리메틸실록시)실란, 3-메타크릴옥시프로필트리스(트리메틸실록시)실란 ("TRIS"), 3-메타크릴옥시프로필비스(트리메틸실록시)메틸실란 및 3-메타크릴옥시프로필펜타메틸 디실록산을 포함한다.
다른 실시 형태에서, b는 2 내지 20, 3 내지 15 또는 일부 실시 형태에서는 3 내지 10이며; 적어도 하나의 말단 R1은 1가 반응성 기를 포함하며, 나머지 R1은 1개 내지 16개의 탄소 원자를 가진 1가 알킬기로부터 선택되며, 다른 실시 형태에서는 1개 내지 6개의 탄소 원자를 가진 1가 알킬기로부터 선택된다. 또 다른 실시 형태에서, b는 3 내지 15이며, 하나의 말단 R1은 1가 반응성 기를 포함하며, 다른 말단 R1 은 1개 내지 6개의 탄소 원자를 가진 1가 알킬기를 포함하며 나머지 R1은 1개 내지 3개의 탄소 원자를 가진 1가 알킬기를 포함한다. 이 실시 형태의 실리콘 성분의 비제한적인 예는 (모노-(2-하이드록시-3-메타크릴옥시프로필)-프로필 에테르 말단 폴리디메틸실록산 (400-1000 MW)) ("OH-mPDMS"), 모노메타크릴옥시프로필 말단 모노-n-부틸 말단 폴리디메틸실록산 (800-1000 MW), ("mPDMS")을 포함한다.
다른 실시 형태에서, b는 5 내지 400 또는 10 내지 300이며, 두 말단 R1은 1가 반응성 기를 포함하며 나머지 R1은 독립적으로 1개 내지 18개의 탄소 원자를 가진 1가 알킬기 - 이들은 탄소 원자 사이에 에테르 결합을 가질 수 있으며 추가로 할로겐을 포함할 수 있음 - 로부터 선택된다.
일 실시 형태에서, 실리콘 하이드로젤 렌즈가 요구되는 경우, 본 발명의 렌즈는 중합체가 제조되는 반응성 단량체 성분의 총 중량을 기준으로 적어도 약 20 wt% 그리고 바람직하게는 약 20 내지 70 wt%의 실리콘 함유 성분을 포함하는 반응 혼합물로부터 제조될 것이다.
다른 실시 형태에서, 1개 내지 4개의 R1은 하기 화학식 II의 비닐 카르보네이트 또는 카르바메이트를 포함한다:
[화학식 II]
Figure pct00002
상기 화학식 II에서,
Y는 O-, S- 또는 NH-를 나타내며;
R은 수소 또는 메틸을 나타내며;
d는 1, 2, 3 또는 4이며;
q는 0 또는 1이다.
실리콘-함유 비닐 카르보네이트 또는 비닐 카르바메이트 단량체는 구체적으로 하기를 포함한다: 1,3-비스[4-(비닐옥시카르보닐옥시)부트-1-일]테트라메틸-디실록산; 3-(비닐옥시카르보닐티오) 프로필-[트리스 (트리메틸실록시)실란]; 3-[트리스(트리메틸실록시)실릴] 프로필 알릴 카르바메이트; 3-[트리스(트리메틸실록시)실릴] 프로필 비닐 카르바메이트; 트리메틸실릴에틸 비닐 카르보네이트; 트리메틸실릴메틸 비닐 카르보네이트, 및
Figure pct00003
.
약 200 미만의 모듈러스를 가진 생의학 장치(biomedical devices)가 요구될 경우, 단지 하나의 R1이 1가 반응성 기를 포함해야 하며 나머지 R1기 중 2개 이하가 1가 실록산기를 포함할 것이다.
다른 부류의 실리콘-함유 성분은 하기 화학식 IV 내지 화학식 VI의 폴리우레탄 거대분자를 포함한다:
[화학식 IV]
(*D*A*D*G) a *D*D*E1
[화학식 V]
E(*D*G*D*A) a *D*G*D*E1
[화학식 VI]
E(*D*A*D*G) a *D*A*D*E1
상기 화학식 IV, V 및 VI에서,
D는 6개 내지 30개의 탄소 원자를 가진 알킬 다이라디칼(diradical), 알킬 사이클로알킬 다이라디칼, 사이클로알킬 다이라디칼, 아릴 다이라디칼 또는 알킬아릴 다이라디칼을 나타내며,
G는 1개 내지 40개의 탄소 원자를 가지며, 에테르, 티오 또는 아민 결합을 주 쇄 내에 함유할 수 있는 알킬 다이라디칼, 사이클로알킬 다이라디칼, 알킬 사이클로알킬 다이라디칼, 아릴 다이라디칼 또는 알킬아릴 다이라디칼을 나타내며;
*는 우레탄 또는 우레이도 결합을 나타내며;
a는 적어도 1이며;
A는 하기 화학식:
[화학식 VII]
Figure pct00004
(R11은 독립적으로 탄소 원자들 사이에 에테르 결합을 함유할 수 있는, 1개 내지 10개의 탄소 원자를 가진 알킬 또는 플루오로-치환된 알킬기를 나타내며; y는 적어도 1이며; p는 400내지 10,000의 모이어티 중량(moiety weight)을 제공함)의 2가 중합체 라디칼을 나타내며; 각각의 E 및 E1은 독립적으로 하기 화학식 VIII
[화학식 VIII]
Figure pct00005
여기서, R12는 수소 또는 메틸이며; R13은 수소, 1개 내지 6개의 탄소 원자를 가진 알킬 라디칼, 또는 -CO-Y-R15 라디칼(여기서 Y는 -O-,Y-S- 또는 -NH-이다)이며; R14는 1개 내지 12개의 탄소 원자를 가진 2가 라디칼이며; X는 -CO- 또는 -OCO-를 나타내며; Z는 -O- 또는 -NH-를 나타내며; Ar은 6개 내지 30개의 탄소 원자를 가진 방향족 라디칼을 나타내며; w는 0 내지 6이며; x는 0 또는 1이며; y는 0 또는 1이며; z는 0 또는 1이다)로 나타내어지는 중합성 불포화 유기 라디칼을 나타낸다.
바람직한 실리콘-함유 성분은 하기 화학식 IX:
[화학식 IX]
Figure pct00006
(여기서, R16은 이소포론 디이소시아네이트의 다이라디칼과 같은, 이소시아네이트기의 제거 후 디이소시아네이트의 다이라디칼이다)에 의해 나타내어지는 폴리우레탄 거대분자이다. 다른 적합한 실리콘 함유 거대분자는 플루오로에테르, 하이드록시-말단 폴리디메틸실록산, 이소포론 디이소시아네이트 및 이소시아네이토에틸메타크릴레이트의 반응에 의해 형성되는 하기 화학식 X의 화합물(여기서, x + y는 10 내지 30 범위의 수이다)이다:
[화학식 X]
Figure pct00007
본 발명에 사용하기에 적합한 다른 실리콘 함유 성분은 폴리실록산, 폴리알킬렌 에테르, 디이소시아네이트, 폴리플루오르화 탄화수소, 폴리플루오르화 에테르 및 다당류 기를 함유한 거대분자; 말단 디플루오로치환된 탄소 원자에 부착된 수소 원자를 가진 극성 플루오르화 그래프트 또는 측쇄기를 가진 폴리실록산; 에테르 및 실록사닐 결합을 함유한 친수성 실록사닐 메타크릴레이트 및 폴리에테르 및 폴리실록사닐 기를 함유한 가교결합성 단량체를 포함한다. 전술한 폴리실록산 중 임의의 것은 또한 실리콘 함유 성분으로서 본 발명에서 사용될 수 있다.
공정
하기 방법 단계들은 본 발명의 일부 태양에 따라 구현될 수 있는 공정들의 예로서 제공된다. 방법 단계들이 제시되는 순서는 제한하고자 하는 것이 아니며 본 발명을 구현하기 위해 다른 순서가 사용될 수 있음을 이해하여야 한다. 게다가, 본 발명을 구현하기 위하여 단계들 모두가 필요한 것은 아니며 본 발명의 다양한 실시 형태에서 추가 단계가 포함될 수 있다.
이제 도 4를 참고하면, 흐름도는 본 발명을 구현하기 위해 사용될 수 있는 예시적인 단계들을 예시하며, 단계 401에서 에너지 수신기(109)로 작용할 수 있는 전도성 물질은 매체 상으로 잉크 제팅된다. 매체(111)는 또한 하나 이상의 구성요소(203)를 포함하거나 또는 포함하지 않을 수 있다.
단계 402에서, 반응성 단량체 혼합물이 금형 부분품(101, 102) 내로 침착될 수 있다.
단계 403에서, 매체(111) 상으로 에너지 수신기(109)가 잉크 제팅된 매체(111)는 금형 부분품(101, 102) 내로 위치될 수 있다. 일부 바람직한 실시 형태에서, 매체(111)는 기계적 배치를 통해 금형 부분품(101, 102) 내에 위치된다. 기계적 배치는, 예를 들어, 표면 실장 구성요소를 배치하기 위해 산업계에 알려진 것들과 같은 로봇 또는 다른 자동화 장치(automation)를 포함할 수 있다. 잉크 제팅된 에너지 수신기(109)를 갖는 매체(111)를 사람이 배치하는 것도 또한 본 발명의 범위 내이다. 따라서, 에너지 수신기(109)를 갖는 매체(111)를 캐스트 금형 부분품 내에 위치시키기에 효과적인 임의의 기계적 배치는 금형 부분품에 의해 함유된 반응성 혼합물(110)의 중합에 의해 에너지 수신기(109)가 생성된 안과용 렌즈 내에 포함되게 할 것이다.
일부 실시 형태에서, 금형 부분품(101, 102) 상에 에너지 수신기를 배치하기 전에 결합제 층(111)이 금형 부분품(101, 102)에 적용될 수 있다. 결합제 층(111)은 비제한적인 예로서 안료 또는 단량체를 포함할 수 있다. 결합층(111)은 예를 들어 잉크 제팅 또는 패드 인쇄 공정을 통해 적용될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 프로세서 소자(203)는 또한 잉크 제팅된 에너지 수신기(111)와 전기 접촉하는 결합제(109) 내로 위치될 수 있다.
단계 404에서, 제1 금형 부분품은 제2 금형 부분품에 가깝게 배치되어, 에너지 수신기 및 반응성 단량체 혼합물의 적어도 일부가 렌즈 형성 공동 내에 있도록 렌즈 형성 공동을 형성한다. 단계 405에서, 공동 내의 반응성 단량체 혼합물은 중합될 수 있다. 중합은 예를 들어 화학 방사선 및 열 중의 하나 또는 둘 모두에 대한 노출을 통해 이루어질 수 있다. 단계 406에서, 렌즈는 금형 부분품으로부터 제거된다.
일부 실시 형태에서, 결합층(111)은 렌즈 물질과 상호 침투성 중합체 네트워크(interpenetrating polymer network)를 형성할 수 있는 결합 중합체를 포함할 수 있으며, 따라서 안정된 렌즈(110)를 형성하기 위하여 결합제와 렌즈 물질 사이에 공유 결합을 형성할 필요가 없게 된다. 에너지 수신기가 결합제 내에 위치된 렌즈(110)의 안정성은 결합 중합체와 렌즈 베이스 중합체 내에 에너지 수신기(109)를 포획시킴으로써 제공된다. 본 발명의 결합 중합체는, 예를 들어, 서로 유사한 용해도 파라미터를 가진 단일중합체 또는 공중합체 또는 이들의 조합으로부터 제조된 것들을 포함할 수 있으며, 결합 중합체는 렌즈 물질에 대해 유사한 용해도 파라미터를 갖는다. 결합 중합체는 결합 중합체의 중합체 및 공중합체가 서로 상호 작용할 수 있게 하는 작용기를 함유할 수 있다. 작용기는 안료 입자의 이동성을 억제하고/하거나 안료 입자를 포획하는 것을 돕는 상호 작용의 밀도를 증가시키는 방식으로 서로 상호 작용하는 중합체 또는 공중합체의 기를 포함할 수 있다. 작용기들 사이의 상호 작용은 극성이거나, 분산성이거나 또는 전하 전달 착물 특성의 것일 수 있다. 작용기는 중합체 또는 공중합체 골격 상에 위치되거나 또는 골격으로부터의 펜던트일 수 있다.
비제한적인 예로서, 양 전하를 가진 중합체를 형성하는 단량체 또는 단량체 혼합물이 음전하를 가진 중합체를 형성하는 단량체 또는 단량체들과 함께 사용되어 결합 중합체를 형성할 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 메타크릴산 ("MAA") 및 2-하이드록시에틸메타크릴레이트 ("HEMA")는 MAA/HEMA 공중합체를 제공하기 위해 사용될 수 있으며, 이 공중합체는 이어서 HEMA/3-(N,N-디메틸) 프로필 아크릴아미드 공중합체와 혼합되어 결합 중합체를 형성한다.
다른 예로서, 결합 중합체는 제한없이 하기 화학식의 아미드 및 에스테르를 포함하는 소수성-개질된 단량체로 구성될 수 있다:
CH3(CH2 )x-L-COCHR=CH2
(여기서, L은 -NH 또는 산소일 수 있으며, x는 2 내지 24의 정수일 수 있으며, R은 C1 내지 C6 알킬 또는 수소일 수 있으며 바람직하게는 메틸 또는 수소이다). 그러한 아미드와 에스테르의 예는 제한없이 라우릴 메타크릴아미드 및 헥실 메타크릴레이트를 포함한다.또 다른 예로서, 지방족 쇄 연장된 카르바메이트 및 우레아의 중합체가 결합 중합체를 형성하기 위하여 사용될 수 있다.
결합층(111)을 위해 적합한 결합 중합체는 또한 HEMA, MAA 및 라우릴 메타크릴레이트 ("LMA")의 랜덤 블록 공중합체, HEMA와 MAA 또는 HEMA와 LMA의 랜덤 블록 공중합체, 또는 HEMA의 단일중합체를 포함할 수 있다. 이들 실시 형태에서 각 성분의 중량 백분율은, 결합 중합체의 총 중량을 기준으로, 약 93 내지 약 100 중량% HEMA, 약 0 내지 약 2 중량% MAA, 및 약 0 내지 약 5 중량% LMA이다.
결합 중합체의 분자량은 결합 중합체가 렌즈 물질에서 다소 가용성이고 팽윤하도록 하는 것일 수 있다. 렌즈 물질은 결합 중합체 내로 확산하며 중합되고/되거나 가교결합된다. 그러나, 동시에 결합 중합체의 분자량은 인쇄된 이미지의 품질에 영향을 줄 정도로 그리 높지는 않을 수 있다. 바람직하게는, 결합 중합체의 분자량은 약 7,000 내지 약 100,000, 더욱 바람직하게는 약 7,000 내지 약 40,000, 가장 바람직하게는 약 17,000 내지 약 35,000 Mpeak이며 이는 SEC 분석에서 최대 피크의 분자량에 해당한다 ( = (Mn x Mw)½)
본 발명을 위하여, 분자량은 90° 광 산란 및 굴절률 검출기를 가진 젤 투과 크로마토그래프를 이용하여 결정될 수 있다. PW4000과 PW2500의 두 컬럼, 50 mM 염화나트륨으로 조정된 75/25 wt/wt의 메탄올-물 용리액 및 325,000 내지 194 범위의 잘 한정된 분자량을 가진 폴리에틸렌 글리콜과 폴리에틸렌 옥사이드 분자의 혼합물을 이용한다.
당업자는 결합 중합체의 생성에 쇄 전달제를 사용함으로써, 다량의 개시제를 사용함으로써, 리빙 중합(living polymerization)을 사용함으로써, 적절한 단량체 및 개시제 농도를 선택함으로써, 용매의 양 및 유형을 선택함으로써, 또는 이들의 조합에 의해, 원하는 결합 중합체 분자량을 얻을 수 있음을 인식할 것이다. 바람직하게는, 쇄 전달제는 개시제와 함께, 또는 더욱 바람직하게는 개시제 및 하나 이상의 용매와 함께 사용되어 원하는 분자량을 달성한다. 대안적으로, 소량의 매우 높은 분자량의 결합 중합체가 다량의 용매와 함께 사용되어 결합 중합체에 대해 원하는 점도를 유지할 수 있다. 바람직하게는, 결합 중합체의 점도는 23℃에서 약 4,000 내지 약 15,000 센티프와즈일 것이다.
본 발명에 사용되는 결합 중합체를 형성하는 데 유용한 쇄 전달제는 약 0.01 초과, 바람직하게는 약 7 초과, 그리고 더욱 바람직하게는 약 25,000 초과의 쇄 전달 상수 값을 갖는다.
자외선, 가시광선, 열 개시제 등 및 이들의 조합을 제한없이 포함하는 임의의 바람직한 개시제가 사용될 수 있다. 바람직하게는, 열 개시제, 더욱 바람직하게는 2,2-아조비스 이소부티로니트릴 및 2,2-아조비스 2-메틸부티로니트릴이 사용된다. 사용되는 개시제의 양은 제형의 총 중량을 기준으로 약 0.1 내지 약 5 중량%일 것이다. 바람직하게는, 2,2-아조비스 2-메틸부티로니트릴이 도데칸티올과 함께 사용된다.
결합 중합체 층 또는 다른 매체(111)는 라디칼 쇄 중합, 단계 중합, 에멀젼 중합, 이온 쇄 중합, 개환, 기 전달 중합, 원자 전달 중합 등을 제한없이 포함하는 임의의 편리한 중합 과정에 의해 제조될 수 있다. 바람직하게는, 열-개시된 자유-라디칼 중합이 사용된다. 중합을 실시하기 위한 조건은 당업자의 지식 범위 내이다.
결합 중합체의 생성에 유용한 용매는 약 120 내지 230℃의 비점을 가진 중비점 용매이다. 사용될 용매의 선택은 생성될 결합 중합체의 유형 및 그 분자량에 기초할 것이다 적합한 용매는 디아세톤 알코올, 사이클로헥사논, 이소프로필 락테이트, 3-메톡시 1-부탄올, 1-에톡시-2-프로판올 등을 제한없이 포함한다.
일부 실시 형태에서, 본 발명의 결합 중합체 층(111)은 물에서의 팽창 인자 측면에서 함께 사용될 렌즈 물질에 맞춰질 수 있다. 결합 중합체의 팽창 인자를 패킹 용액(packing solution) 내의 경화된 렌즈 물질의 팽창 인자에 매칭시키거나 실질적으로 매칭시키는 것은 렌즈 내의 응력의 형성 - 이는 열등한 광학 특성 및 렌즈 파라미터 변이(parameter shift)로 이어짐 - 을 용이하게 피하게 할 수 있다. 추가적으로, 결합 중합체는 렌즈 물질에서 팽윤하여, 본 발명의 착색제를 이용하여 인쇄된 이미지가 팽창되게 한다. 이러한 팽창으로 인하여, 이미지는 렌즈의 편안함(lens comfort)에 어떠한 영향도 없이 렌즈 물질 내에 포획되게 된다.
일부 실시 형태에서, 착색제가 결합층(111) 내에 포함될 수 있다. 본 발명의 착색제 내의 결합 중합체에 유용한 안료는 콘택트 렌즈에 사용하기 적합한 유기 또는 무기 안료 또는 그러한 안료의 조합이다. 불투명도는 사용되는 안료 및 불투명화제의 농도를 변동시킴으로써 조절될 수 있으며, 이때 양이 많아질수록 불투명도가 더 커지게 된다. 예시적인 유기 안료는 한정됨이 없이 프탈로시아닌 블루(pthalocyanine blue), 프탈로시아닌 그린(pthalocyanine green), 카르바졸 바이올렛(carbazole violet), 배트 오렌지(vat orange) # 1 등 및 이들의 조합을 포함한다. 유용한 무기 안료의 예로는 한정됨이 없이 흑색 산화철, 갈색 산화철, 황색 산화철, 적색 산화철, 이산화티타늄 등 및 이들의 조합을 포함한다. 이들 염료에 더하여, 한정됨이 없이 디클로로트리아진 및 비닐 설폰계 염료를 포함하는 가용성 및 불용성 염료가 사용될 수 있다. 유용한 염료 및 안료는 구매가능하다.
결합 중합체를 사용한 안료 입자의 코팅 또는 습윤은 벌크 결합 중합체에서의 안료 입자의 더 나은 분산을 제공한다. 코팅은 정전기력, 분산력 또는 수소 결합력을 사용해 안료의 표면을 커버함으로써 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 안료를 결합 중합체 내로 분산시키기 위하여 고전단력이 이용된다. 안료는 중합체와 안료를 적합한 믹서, 예를 들어, 회전축 믹서 내로 분배하고 균질한 혼합물이 생성될 때까지, 전형적으로 최대 약 30분의 기간 동안 혼합함으로써 결합 중합체에 첨가될 수 있다. 이어서, 혼합물은 안료를 결합 중합체 내로 분산시키기 위하여 고전단 밀, 예를 들어, 아이거 밀(Eiger mill) 내로 공급될 수 있다. 완전한 분산을 이루기 위하여 필요한 만큼 반복된 제분(milling)이 실시된다. 일반적으로, 제분은 안료의 크기가 약 0.2 내지 약 3 마이크로미터일 때까지 실시된다. 제분은 고전단 또는 볼 밀링 장치를 제한없이 포함하는 임의의 적합한 구매가능한 장치를 이용하여 실시될 수 있다.
안료 및 결합 중합체에 더하여, 일부 실시 형태에서, 결합층(111)은 금형 부분품(101, 102) 상으로 결합층을 코팅하는 것을 돕는 하나 이상의 용매를 함유한다. 결합층이 적용되는 금형 부분품(101, 102) 표면 상에서 흘러 나오거나 흐르지 않는 결합층(111)을 용이하게 하기 위하여, 결합층(101, 102)이 약 27 mN/m 미만의 표면 장력을 갖는 것이 바람직하며 그리고 요망된다는 것이 본 발명의 다른 발견이다. 이러한 표면 장력은 결합층(111)이 적용될 표면, 예를 들어, 금형 표면의 처리에 의해 달성될 수 있다. 표면 처리는 플라즈마 및 코로나 처리와 같은, 그러나 이로 한정되지 않는 당업계에 알려진 방법에 의해 수행될 수 있다. 대안적으로, 그리고 바람직하게는, 원하는 표면 장력은 착색제에 사용되는 용매의 선택에 의해 달성될 수 있다.
따라서, 결합층(111)에 유용한 예시적인 용매는 결합층(111)의 점도를 증가 또는 감소시킬 수 있으며 표면 장력을 조절하는 것을 돕는 용매를 포함한다. 적합한 용매는 사이클로펜타논, 4-메틸-2-펜타논, 1-메톡시-2-프로판올, 1-에톡시-2-프로판올, 이소프로필 락테이트 등 및 이들의 조합을 제한없이 포함한다. 바람직하게는, 1-에톡시-2-프로판올 및 이소프로필 락테이트가 사용된다.
일부 바람직한 실시 형태에서, 적어도 3가지 상이한 용매가 본 발명의 결합층(111) 물질에 사용된다. 이들 용매 중 처음의 둘 - 이들 둘 모두 중비점 용매임 - 은 결합 중합체의 생성에 사용된다. 이들 용매가 형성 후 결합 중합체로부터 제거될 수 있지만, 용매가 보유되는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 이들 두 용매는 1-에톡시-2-프로판올 및 이소프로필 락테이트이다. 비점이 약 75 내지 약 120℃인 용매를 의미하는 추가의 저비점 용매를 사용하여 원하는 바와 같이 착색제의 점도를 감소시킬 수 있다. 적합한 저비점 용매는 2-프로판올, 1-메톡시-2-프로판올, 1-프로판올 등 및 이들의 조합을 제한없이 포함한다. 바람직하게는, 1-프로판올이 사용된다.
사용되는 용매의 구체적인 양은 많은 인자들에 좌우될 수 있다. 예를 들어, 결합 중합체를 형성하는 데 사용되는 용매의 양은 원하는 결합 중합체의 분자량 및 결합 중합체에 사용되는 구성요소, 예를 들어 단량체 및 공중합체에 좌우될 것이다. 사용되는 저비점 용매의 양은 착색제에 요망되는 점도 및 표면 장력에 좌우될 것이다. 또한, 만일 착색제가 금형에 적용되어 렌즈 물질과 함께 경화된다면, 사용되는 용매의 양은 사용되는 렌즈 및 금형 물질과, 이 금형 물질이 그 습윤성을 증가시키기 위해 임의의 표면 처리를 거쳤는지 여부에 좌우될 것이다. 사용될 용매의 정확한 양을 결정하는 것은 당업자의 범위 내이다. 일반적으로, 사용되는 용매의 총 중량은 약 40 내지 약 75 중량%일 것이다.
용매에 더하여, 가소제가 결합층(111)에 첨가될 수 있으며 바람직하게는 첨가되어, 결합층(111)의 건조 동안 균열을 저감시키고 렌즈 물질에 의한 결합층(111)의 확산 및 팽창을 향상시킨다. 사용되는 가소제의 유형 및 양은 사용되는 결합 중합체의 분자량에 좌우될 것이며, 사용 전에 저장되는 금형 상에 위치되는 착색제의 경우 저장 수명 안정성이 요구된다. 유용한 가소제는 글리세롤, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 200, 400 또는 600 등 및 이들의 조합을 제한없이 포함한다. 바람직하게는, 글리세롤이 사용된다. 사용되는 가소제의 양은 일반적으로 착색제의 중량을 기준으로 0 내지 약 10 중량%일 것이다.
당업자는 논의된 것 외의 첨가제들도 또한 본 발명의 결합층(111) 조성물에 포함될 수 있음을 인식할 것이다. 적합한 첨가제는 유동 및 레벨링(leveling)을 돕는 첨가제, 발포 방지용 첨가제, 레올로지 변경용 첨가제 등 및 이들의 조합을 제한없이 포함한다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 결합층은 렌즈 물질의 경화시 렌즈 물질에 매립되게 된다. 따라서, 결합층(111)은 렌즈 결합층(11)이 적용되는 금형의 표면에 따라 형성되는 렌즈의 전면 또는 후면에 더 가깝게 매립될 수 있다. 추가적으로, 결합층(11) 중 하나 이상의 층이 임의의 순서로 적용될 수 있다.
임의의 공지된 렌즈 물질 또는 그러한 렌즈의 제조에 적합한 물질로 제조된 하드 또는 소프트 콘택트 렌즈를 제공하기 위하여 본 발명이 사용될 수 있지만, 본 발명의 렌즈는 바람직하게는 약 0 내지 약 90%의 수분 함량을 가진 소프트 콘택트 렌즈이다. 더욱 바람직하게는, 렌즈는 하이드록시기, 카르복실기 또는 이들 둘 모두를 함유한 단량체로 제조되거나, 또는 실리콘-함유 중합체, 예를 들어 실록산, 하이드로젤, 실리콘 하이드로젤, 및 이들의 조합으로부터 제조된다. 본 발명의 렌즈 형성에 유용한 물질은 거대단량체, 단량체 및 이들의 조합의 블렌드를 중합 개시제와 같은 첨가제와 함께 반응시킴으로써 제조될 수 있다. 적합한 물질은 실리콘 거대단량체 및 친수성 단량체로 제조된 실리콘 하이드로젤을 제한없이 포함한다.
이제 도 4를 참고하면, 단계 403에서, 반응성 혼합물은 적어도 에너지 수신기(109)가 반응성 혼합물과 접촉되는 상태로 제1 금형 부분품과 제2 금형 부분품 사이에 놓인다.
단계 404에서, 반응성 혼합물은, 예를 들어 화학 방사선 및 열 중의 하나 또는 둘 모두에 대한 노출을 통해 중합된다. 단계 405에서, 에너지 수신기(109)를 포함하는 안과용 장치(201)는 안과용 장치(201)를 형성하기 위해 사용된 금형 부분품(101, 102)으로부터 제거된다.
본 발명의 다른 태양에서, 이제 도 5를 참고하면, 안과용 장치(201) 내로 포함되는 구성요소(203)는 무선으로 전송된 에너지를 통해 동력을 받을 수 있다. 단계 501에서, 무선 에너지는 매체 상으로 잉크 제팅되고 안과용 렌즈와 같은 생의학 장치 내로 포함된 에너지 수신기로 전송된다. 일부 실시 형태에서는, 에너지는 안과용 렌즈(201)에 포함된 에너지 수신기(111)에 튜닝된 주파수로 전송된다. 단계 502에서, 에너지는 안과용 렌즈 내에 포함된 에너지 수신기 내로 수신된다. 에너지 수신기(111)는 전하로서 에너지를 다룰 수 있다.
단계 503에서, 수신된 에너지는 정보 구성요소(203) 내로 보내진다. 에너지는, 예를 들어, 전기 전하를 운반할 수 있는 전기 회로를 통해 보내질 수 있다. 단계 504에서, 구성요소(203)는 정보에 대해 일부 작업을 수행한다. 그 작업은 정보 수신, 정보 전송, 정보 저장 및 정보 조작 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 바람직한 실시 형태는 정보를 디지털 값으로 프로세싱하여 저장하는 것을 포함할 것이다.
단계 505에서, 일부 실시 형태에서, 정보는 프로세싱 소자로부터 전송될 수 있다. 일부 실시 형태는 또한 정보에 대해 수행된 작업에 기초한 정보의 전송을 포함할 수 있다.
장치
이제 도 3을 참조하면, 잉크젯 장치(310)가 하나 이상의 잉크 제팅 노즐(311)과 함께 예시되어 있다. 예시된 바와 같이, 관련 매체(314)를 각각 갖는 다수의 금형 부분품이 팔레트(pallet)(313) 상에 보유되고 잉크 제팅 노즐(311)에 제시된다. 실시 형태는 에너지 수신기(109)를 다수의 매체(314) 내에 개별적으로 잉크 제팅하는 단일 노즐(211), 또는 에너지 수신기를 금형 부분품(314)과 같은 다수의 매체 내에 동시에 잉크 제팅하는 다수의 노즐(도시 안함)을 포함할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 잉크젯 장치는, 예를 들어 다량의 전도성 물질과 유체 연통하는 압전 프린터(piezo electric printer)를 포함할 수 있다. 전도성 물질은 각각의 노즐에 제공된다. 전압이 인가될 때, 압전 물질은 그 모양 또는 크기가 변하며 다량의 전도성 물질 내에 압력 펄스를 생성하여, 다수의 전도성 물질의 소적이 잉크젯 노즐로부터 제팅되게 한다. 바람직한 실시 형태는 압전 물질에 전압을 인가하여 전도성 물질이 노즐로부터 제팅되게 하는 자동화된 컨트롤러(controller)를 포함한다. 일부 구체적인 실시 형태는 시간 간격으로 전압을 인가하는 자동화된 컨트롤러를 포함한다.
이제 도 6을 참고하면, 본 발명의 일부 실시 형태에 사용될 수 있는 컨트롤러(600)가 예시된다. 컨트롤러(603)는 프로세서(610)를 포함하며, 이는 통신 장치(620)에 연결된 하나 이상의 프로세서 구성요소를 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 컨트롤러(600)는 안과용 렌즈에 위치된 에너지 수신기에 에너지를 전송하기 위해 사용될 수 있다.
컨트롤러는 통신 채널을 통해 에너지를 전달하도록 구성된 통신 장치에 결합된 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 통신 장치는 안과용 렌즈 수신기로의 에너지 전달, 및 안과용 렌즈로의 그리고 안과용 렌즈로부터의 디지털 데이터의 전송 중 하나 이상을 전자적으로 제어하기 위해 사용될 수 있다.
통신 장치(620)는, 예를 들어, 하나 이상의 컨트롤러 장치 또는 제조 장비 요소, 예컨대 전도성 물질을 잉크 제팅하기 위한 잉크젯 인쇄 장치와 통신하기 위하여 사용될 수 있다.
프로세서(610)는 또한 저장 장치(630)와 통신한다. 저장 장치(630)는 자기 저장 장치 (예를 들어, 자기 테이프 및 하드 디스크 드라이브), 광학적 저장 장치, 및/또는 반도체 메모리 장치, 예를 들어 랜덤 액세스 메모리(Random Access Memory; RAM) 장치 및 판독 전용 메모리(Read Only Memory; ROM) 장치의 조합을 비롯한 임의의 적절한 정보 저장 장치를 포함할 수 있다.
저장 장치(630)는 프로세서(610)를 제어하기 위한 프로그램(616)을 저장할 수 있다. 프로세서(610)는 프로그램(616)의 명령을 수행하며, 따라서 본 발명에 따라 작동한다. 예를 들어, 프로세서(610)는 에너지 수신기 배치, 프로세싱 소자 배치 등을 설명하는 정보를 수신할 수 있다. 저장 장치(630)는 또한 하나 이상의 데이터베이스에 눈 관련 데이터를 저장할 수 있다. 데이터베이스는 맞춤 에너지 수신기 디자인, 도량형 데이터, 및 에너지 수신기를 형성하기 위하여 전도성 물질을 잉크 제팅하기 위한 구체적인 제어 시퀀스(control sequence)를 포함할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 프로세서 소자와 같은 구성요소를 갖는 안과용 렌즈는 보석, 셔츠 칼라, 모자와 같은 형상 인자(form factor)로 사람에게 또는 안경 내에 위치된 무선 에너지 공급원과 매칭될 수 있다.
결론
전술되고 이하의 특허청구범위에 의해 추가로 한정되는 것과 같이, 본 발명은 안과용 렌즈를 처리하는 방법 및 이러한 방법을 구현하는 장치뿐만 아니라 이로써 형성된 안과용 렌즈를 제공한다.

Claims (20)

  1. 전파를 통해 에너지를 수신할 수 있는 전도성 물질을 매체 상으로 제팅(jetting)하는 단계;
    제1 금형 부분품(mold part) 내로 반응성 단량체 혼합물을 침착시키는 단계;
    상기 전도성 물질이 상기 반응성 단량체 혼합물과 접촉하는 상태로 상기 매체를 위치시키는 단계;
    상기 제1 금형 부분품을 제2 금형 부분품에 가깝게 위치시키고, 이로써 렌즈 공동을 형성하여 상기 매체 및 상기 전도성 물질 및 반응성 단량체 혼합물의 적어도 일부가 상기 렌즈 공동 내에 있도록 하는 단계; 및
    상기 반응성 단량체 혼합물을 화학 방사선에 노출시키는 단계를 포함하는, 안과용 렌즈를 형성하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 일정 시간 간격으로 압전 물질을 가로질러 자동적으로 전압을 인가하여 상기 전도성 물질이 상기 매체 상으로 제팅되도록 하는 단계를 추가로 포함하는, 안과용 렌즈를 형성하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 매체는 결합제 층을 포함하며, 상기 방법은 상기 제1 금형 부분품과 상기 제2 금형 부분품 중 하나 상으로 상기 결합제 층을 침착시키는 단계; 및
    상기 결합제 층 상으로 상기 전도성 물질을 잉크 제팅하는 단계를 추가적으로 포함하는, 안과용 렌즈를 형성하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 매체는 상기 제1 금형 부분품과 상기 제2 부분품 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는, 안과용 렌즈를 형성하는 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 전도성 물질은, 상기 안과용 렌즈가 눈에 위치될 때의 시야의 바깥쪽에 그리고 상기 안과용 렌즈의 원주(circumference)에 인접한 패턴으로 잉크 제팅되는, 안과용 렌즈를 형성하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 전파를 통해 에너지를 수신할 수 있는 상기 전도성 물질이 전도성 섬유를 포함하는, 안과용 렌즈를 형성하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 전도성 섬유는 탄소 나노튜브를 포함하는, 안과용 렌즈를 형성하는 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 전도성 섬유는 나노구조체를 포함하는, 안과용 렌즈를 형성하는 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 결합제 층은 안료를 포함하는, 안과용 렌즈를 형성하는 방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 결합제 층은 예비중합체를 포함하는, 안과용 렌즈를 형성하는 방법.
  11. 제6항에 있어서, 상기 결합제 층은 반응성 단량체 혼합물을 포함하는, 안과용 렌즈를 형성하는 방법.
  12. 제6항에 있어서, 상기 결합제 층은 라디칼 쇄 중합, 단계 중합, 에멀젼 중합, 이온 쇄 중합, 개환, 기 전달 중합, 및 원자 전달 중합 중 하나 이상을 통해 중합가능한, 안과용 렌즈를 형성하는 방법.
  13. 안과용 렌즈를 제조하는 장치로서,
    상기 장치는
    전도성 물질을 잉크 제팅할 수 있는 잉크 제팅 장치;
    상기 잉크 제팅 장치에 인접하게 매체를 위치시키기 위한 맨드릴(mandrel);
    상기 매체를 수용하기 위한 금형 부분품;
    상기 금형 부분품 내로 반응성 단량체 혼합물을 침착시키기 위한 노즐;
    상기 금형 부분품 내에 상기 매체를 위치시키기 위한 자동화장치;
    상기 잉크 제팅 장치의 작동을 제어하기 위한 프로세서(processor);
    명령시 실행할 수 있는 소프트웨어를 포함하는 디지털 저장 장치를 포함하며,
    상기 소프트웨어는 상기 프로세서와 함께 작동하여, 상기 잉크 제팅 장치가 상기 매체 상에 전도성 물질을 무선으로 에너지를 수신할 수 있는 패턴으로 제팅하도록 하는,
    안과용 렌즈를 제조하는 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 잉크 제팅 장치는 다량의 전도성 물질과 유체 연통하는 압전 프린터를 포함하며, 압전 물질에 전압이 인가될 때 상기 압전 물질은 압력 펄스를 생성하여 다량의 전도성 물질이 잉크젯 노즐로부터 제팅되게 하는, 안과용 렌즈를 제조하는 장치.
  15. 제14항에 있어서, 프로세서, 및 압전 물질에 전압이 인가되게 하는 명령시 실행가능한 실행 코드(executable code)를 저장하는 디지털 저장 장치를 포함하는 자동화 컨트롤러를 추가로 포함하는, 안과용 렌즈를 제조하는 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 전도성 물질은, 상기 안과용 렌즈가 눈에 위치될 때의 시야의 바깥쪽에 그리고 상기 안과용 렌즈의 원주에 인접한 패턴으로 잉크 제팅되는, 안과용 렌즈를 제조하는 장치.
  17. 제15항에 있어서, 전파를 통해 에너지를 수신할 수 있는 상기 전도성 물질이 전도성 섬유를 포함하는, 안과용 렌즈를 제조하는 장치.
  18. 제15항에 있어서, 상기 전도성 섬유는 탄소 나노튜브를 포함하는, 안과용 렌즈를 제조하는 장치.
  19. 제15항에 있어서, 상기 전도성 섬유는 나노구조체를 포함하는, 안과용 렌즈를 제조하는 장치.
  20. 제15항에 있어서, 상기 결합제 층은 안료를 포함하는, 안과용 렌즈를 제조하는 장치.
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