KR20110069113A

KR20110069113A - 안과용 렌즈 내의 동력공급형 부품의 결합제

Info

Publication number: KR20110069113A
Application number: KR1020117008965A
Authority: KR
Inventors: 랜들 비. 푸; 다니엘 비. 오츠; 프레더릭 에이. 플리취
Original assignee: 존슨 앤드 존슨 비젼 케어, 인코포레이티드
Priority date: 2008-09-22
Filing date: 2009-09-17
Publication date: 2011-06-22
Also published as: TW201024827A; CN105856599A; EP2349698B2; EP2349698A1; AU2009293182A1; BRPI0914193A2; CA2737865A1; CA2737865C; AU2009293182B2; KR101703517B1; JP5607635B2; IL211309A0; US20100072643A1; TWI516827B; CN102159382A; IL211309A; EP2349698B1; JP2012502823A; US9296158B2; WO2010033683A1

Abstract

본 발명은 에너지 공급원이 내부에 통합된 안과용 렌즈를 제공하기 위한 방법 및 장치를 개시한다.

Description

안과용 렌즈 내의 동력공급형 부품의 결합제{BINDER OF ENERGIZED COMPONENTS IN AN OPHTHALMIC LENS}

관련 특허 출원

본 출원은, 각각의 내용이 신뢰되며 참고로 포함된, 발명의 명칭이 "동력공급형 안과용 렌즈(Energized Ophthalmic Lens)"인 2008년 9월 22일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/192,765호와, 또한 일부 계속 출원으로서 발명의 명칭이 "동력공급형 안과용 렌즈(Energized Ophthalmic Lens)"인 2009년 9월 10일자로 출원된 미국 특허 출원 제12/557,016호에 대해 우선권을 주장한다.

본 발명은 동력공급형 안과용 렌즈(energized ophthalmic lens)를 형성하기 위한 방법 및 장치, 더 상세하게는, 몇몇 실시예에서, 동력공급형 안과용 렌즈의 형성을 용이하게 하기 위해 안과용 렌즈 금형(mold) 내에서 에너지 공급원(energy source)과 부품들 중 하나 이상을 결합하는 방법에 관한 것이다.

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, 시력 교정 기능성, 미용 향상 및 치료 효과 중 하나 이상을 제공할 수 있다. 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, 능동 부품이 콘택트 렌즈 내로 포함될 수 있음이 이론화되었다. 일부 부품은 반도체 소자를 포함할 수 있다. 일부 예는 동물 눈에 놓인 콘택트 렌즈 내에 매립된 반도체 소자를 보여주었다. 그러나, 그러한 소자에는 독립형 동력공급 메커니즘이 없다. 그러한 반도체 소자에 전력을 공급하기 위하여 와이어가 렌즈로부터 배터리로 이어질 수 있으며 이들 소자가 무선으로 전력을 공급받을 수 있음이 이론화되었지만, 그러한 무선 전력을 위한 메커니즘이 이용될 수 없었다.

따라서, 눈에 하나 이상의 기능성을 제공하기에 적합한 정도로 동력공급되는 안과용 렌즈를 갖는 것이 바람직하다. 그렇게 하기 위해, 방법 및 장치는 사용가능한 에너지를 안과용 렌즈 내로 포함시킬 수 있어야 한다.

따라서, 본 발명은, 안과용 렌즈를 형성하기 위해 사용되는 금형 부분품(mold part)과 물리적 연결 상태의 결합제 층 상에 에너지 공급원을 배치함으로써 안과용 렌즈 내로 통합된 동력공급형 부분을 구비한, 안과용 렌즈와 같은 생의학 장치(biomedical device)를 포함한다. 몇몇 실시예는 배터리 또는 다른 에너지 공급원이 생체적합성 방식으로 안과용 렌즈 내에 보유되는, 캐스트 성형된 실리콘 하이드로젤 콘택트 렌즈를 포함한다. 따라서, 동력공급형 부분은 렌즈 내로의 하나 이상의 배터리의 포함에 의해 안과용 렌즈 내에 생성된다.

몇몇 실시예에서, 전류로 작동되는 반도체 소자 또는 소자들과 같은 부품이 또한 결합제 층 상에 배치되고 안과용 렌즈의 형성 중에 정위치로 유지되어 안과용 렌즈 내로 통합될 수 있다. 다른 태양에서, 몇몇 실시예에서, 동력공급형 장치는 안과용 렌즈 내로 통합된 반도체 소자에 전력을 공급할 수 있다.

전형적으로, 안과용 렌즈는 반응성 단량체 혼합물이 노출되는 화학 방사선의 조절을 통해 형성된다. 반응성 단량체 혼합물은 에너지 공급원을 둘러싸며, 이로써 에너지 공급원을 렌즈 내에 통합시킨다.

<도 1>
도 1은 본 발명의 몇몇 구현에서 사용될 수 있는 금형 시스템의 예시적인 실시예를 도시하는 도면.
<도 2>
도 2는 동력재공급(reenergization)을 위한 장치를 포함하는, 동력공급형 안과용 렌즈의 예시적인 실시예를 도시하는 도면.
<도 3>
도 3은 동력재공급을 위한 장치 및 동력공급형 부품을 구비한 동력공급형 안과용 렌즈의 일례를 도시하는 도면.
<도 4>
도 4는 동력공급형 안과용 렌즈의 일례를 단면으로 도시하는 도면.
<도 5>
도 5는 에너지 공급원에 대한 예시적인 디자인 형상을 도시하는 도면.
<도 6>
도 6은 본 발명의 몇몇 실시예를 구현하기 위해 사용될 수 있는 장치 및 자동화 장치(automation)를 도시하는 도면.
<도 7>
도 7은 에너지 공급원 및 부품을 구비한 안과용 렌즈를 도시하는 도면.
<도 8>
도 8은 본 발명을 실시함에 있어서 구현될 수 있는 방법 단계들을 도시하는 도면.

용어

본 발명에 관한 이러한 상세한 설명 및 특허청구범위에서, 하기의 정의가 적용될 다양한 용어가 사용될 수 있다:

동력공급된: 전류를 공급할 수 있거나 내부에 전기 에너지를 저장할 수 있는 상태.

동력공급형 안과용 렌즈: 동력공급형 안과용 렌즈는 에너지 공급원이 형성된 렌즈 상에 부가되거나 형성된 렌즈 내에 매립된 안과용 렌즈를 지칭한다.

에너지 공급원: 에너지를 공급할 수 있거나 안과용 렌즈를 동력공급된 상태에 둘 수 있는 장치.

에너지 하베스터(Energy Harvester): 환경으로부터 에너지를 추출하여 그것을 전기 에너지로 변환시킬 수 있는 장치.

렌즈: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "렌즈"는 눈 안에 또는 눈 위에 존재하는 임의의 안과용 장치를 지칭한다. 이들 장치는 광학적 교정을 제공할 수 있거나, 미용용일 수 있다. 예를 들어, 렌즈라는 용어는 콘택트 렌즈, 안내 렌즈, 오버레이 렌즈(overlay lens), 안구 삽입체(ocular insert), 광학적 삽입체, 또는 시력이 교정되거나 변경되게 하는, 또는 시력을 방해함이 없이 눈 생리 기능이 미용적으로 향상되게 하는(예를 들어, 홍채 색상) 다른 유사한 장치를 지칭할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 본 발명의 바람직한 렌즈는 실리콘 하이드로젤을 포함하지만 이에 제한되지 않는 실리콘 탄성중합체 또는 하이드로젤로부터 제조된 소프트 콘택트 렌즈이다.

렌즈 형성 혼합물: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "렌즈 형성 혼합물" 또는 "반응성 혼합물" 또는 "RMM(reactive monomer mixture)(반응성 단량체 혼합물)"이라는 용어는 경화 및 가교결합되거나 가교결합되어 안과용 렌즈를 형성할 수 있는 단량체 또는 예비중합체(prepolymer) 물질을 지칭한다. 다양한 실시예는 하나 이상의 첨가제, 예를 들어 UV 차단제, 틴트(tint), 광개시제 또는 촉매, 및 콘택트 렌즈 또는 안내 렌즈와 같은 안과용 렌즈에서 요구될 수 있는 다른 첨가제를 갖는 렌즈 형성 혼합물을 포함할 수 있다.

리튬 이온 전지: 리튬 이온이 전지를 통해 이동하여 전기 에너지를 발생시키는 전기화학 전지. 전형적으로 배터리로 불리는 이러한 전기화학 전지는 그의 전형적인 형태에서 동력이 재공급되거나 재충전될 수 있다.

동력: 단위 시간당 행한 일 또는 전달된 에너지.

재충전가능한 또는 동력재공급가능한: 보다 높은 일 수행 능력을 갖는 상태로 복원가능함. 본 발명에서의 많은 용도는 소정의 회복 시간 주기 동안 소정의 비율로 전류를 흘리는 능력에 의해 복원되는 능력에 관계될 수 있다.

동력재공급 또는 재충전: 보다 높은 일 수행 능력을 갖는 상태로 복원하는 것. 본 발명에서의 많은 용도는 소정의 회복 시간 주기 동안 소정의 비율로 전류를 흘리는 능력으로 장치를 복원하는 것에 관계될 수 있다.

일반적으로, 본 발명에서, 에너지 공급원은 안과용 렌즈 내에 구현된다. 몇몇 실시예에서, 안과용 장치는 렌즈 착용자가 보게 할 광학 구역을 포함한다. 일 패턴의 부품 및 에너지 공급원이 광학 구역 외부에 위치될 수 있다. 다른 실시예는 콘택트 렌즈 착용자의 시야에 불리하게 영향을 주지 않도록 충분히 작아서 광학 구역 내에 또는 광학 구역 외부에 위치될 수 있는 일 패턴의 전도성 재료 및 하나 이상의 에너지 공급원을 포함할 수 있다.

일반적으로, 본 발명의 몇몇 실시예에 따르면, 에너지 공급원은 안과용 렌즈 내에 구현된다.

동력공급형 안과용 렌즈 장치

먼저, 도 4를 참조하면, 동력공급형 렌즈(400)의 단면이 예시되어 있다. 이 도면은 안과용 렌즈(440)의 전반적인 본체의 단면을 제공한다. 이 본체(440) 내에, 기판 상에 형성되는 박막 배터리와 같은 에너지 공급원(420)이 있다. 기판으로부터 위로 진행하면, 전해질 층(423)에 의해 둘러싸일 수 있는 캐소드 층(cathode layer)(422)이 있을 수 있고, 이러한 전해질 층은 이어서 애노드 층(anode layer)(424)에 의해 코팅될 수 있다. 이들 층은 배터리 층을 외부 환경으로부터 밀봉시키는 봉지 층(421)에 의해 둘러싸일 수 있다. 몇몇 예시적인 실시예에서, 전자적으로 제어되는 광학 장치(410)가 렌즈에 매립되며, 결합제 층을 통해 렌즈의 형성 중에 정위치로 유지된다.

이제 도 1을 참조하면, 본 발명에 따라 안과용 렌즈의 형성에 도움을 주는 금형 시스템이 예시되어 있다. 이러한 예에서, 금형 부분품 시스템(100)의 하이드로젤 물질이 하이드로젤 물질(110) 내에 매립된 에너지 공급원(109)을 포함하는 안과용 렌즈로 형성된다. 본 발명에 따르면, 에너지 공급원(109)은 동력공급형 렌즈(100)가 하이드로젤 물질에 의해 형성되는 동안 금형 부분품 내에서 결합제 층(111)을 통해 고정된다. 에너지 공급원은 또한 이를 제조하는 재료의 봉지 및 격리의 효과적인 수단, 및 밀봉된 봉지 층(130)에 의해 예시된 바와 같은 환경을 포함할 수 있다.

몇몇 특정 실시예는 리튬 이온 배터리를 포함하는 에너지 공급원을 포함한다. 리튬 이온 배터리는 일반적으로 재충전가능하다. 본 발명에 따르면, 리튬 이온 배터리는, 둘 모두 렌즈 내에 매립되는, 충전 장치 및 또한 전력 관리 회로와 전기적 통신 상태에 있다.

또한, 몇몇 실시예는 박막 재료를 가진 배터리를 포함하는 에너지 공급원(109)과 가요성 기판을 결합하여 박막 재료를 위한 지지를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 본 발명에서, 에너지 공급원과 가요성 기판 중 하나 또는 둘 모두는 반응성 혼합물의 침착 및 반응성 혼합물의 안과용 렌즈 내로의 중합 동안에 정위치에서 고정된다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 금형이라는 용어는 렌즈 형성 혼합물의 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. 몇몇 실시예에서 적어도 하나의 다른 금형 부분품(101, 102)도 마찬가지이며, 또 다른 실시예는 자유 형태 표면을 갖는 렌즈를 포함하고 단량체 혼합물의 복셀 바이 복셀 중합(voxel by voxel polymerization)을 통해 단지 하나의 금형 부분품에만 형성된다.

따라서, 예를 들어, 바람직한 실시예에서, 금형 조립체(100)는 2개의 부분품(101, 102), 즉 그들 사이에 공동이 형성되는 암형 오목 단편(female concave piece)(전방 단편)(102) 및 수형 볼록 단편(male convex piece)(후방 단편)(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.

몇몇 실시예에서, 전방 금형 단편(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(도시 안됨) 내에서 원주방향 에지로부터 연장한다.

렌즈 형성 표면은 광학 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, 몇몇 실시예에서, 렌즈 형성 표면(103, 104)은 구면 도수, 비구면 도수 및 난시 도수, 파면 수차 교정, 각막 토포그래피 교정 등뿐만 아니라 이들의 임의의 조합을 제한 없이 포함하는 원하는 광학 특성을 렌즈 표면에 부여하기 위해 필요한 기하학적 형상을 가질 수 있다.

도면 부호 111에, 에너지 공급원(109)이 그 위에 위치될 수 있는 결합제 층이 예시되어 있다. 결합제 층(111)은 또한 에너지 공급원(109)이 그 위에 장착된 가요성 재료 또는 기판을 수용할 수 있으며, 몇몇 실시예에서 기판은 또한 회로 경로, 부품 및 에너지 공급원의 사용에 유용한 다른 외관을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 결합제 층(111)은 렌즈가 형성될 때 렌즈 내로 혼입될 수 있는 물질의 클리어 코트(clear coat)일 수 있다. 클리어 코트는, 예를 들어 후술하는 안료, 단량체 또는 기타 생체적합성 물질을 포함할 수 있다. 다양한 실시예는 형성된 렌즈의 광학 구역과 비-광학 구역 중 하나 또는 둘 모두의 상에 배치되는 에너지 공급원을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예는 에너지 공급원이 그 위에 통합되는 환상 삽입체를 포함할 수 있다. 환상 삽입체는 강성이거나 성형성일 수 있거나/있으며, 사용자가 보게 하는 광학 구역을 에워쌀 수 있다.

몇몇 실시예에서, 결합 층은 렌즈 물질과 상호 침투성 중합체 네트워크(interpenetrating polymer network)를 형성할 수 있는 중합체를 포함하여, 안정된 렌즈를 형성하기 위하여 결합제와 렌즈 물질 사이에 공유 결합을 형성할 필요가 없게 된다. 에너지 공급원이 결합제 내에 위치된 렌즈의 안정성은 결합 층 중합체와 렌즈 베이스 중합체 내에 에너지 공급원을 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 중합체들은 결합 중합체의 중합체들 및 공중합체들이 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 전하 전달 착물 특성의 것일 수 있다. 작용기는 중합체 또는 공중합체 골격 상에 위치되거나 골격으로부터의 펜던트일 수 있다.

비제한적인 예로서, 양 전하를 가진 중합체를 형성하는 단량체 또는 단량체들의 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-다이메틸) 프로필 아크릴아미드 공중합체와 혼합되어 결합 중합체를 형성한다.

다른 예로서, 결합 중합체는 제한 없이 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 수소임). 그러한 아미드와 에스테르의 예는 제한 없이 라우릴 메타크릴아미드 및 헥실 메타크릴레이트를 포함한다. 또 다른 예로서, 지방족 사슬 연장된 카르바메이트 및 우레아의 중합체가 결합 중합체를 형성하기 위하여 사용될 수 있다.

결합 층에 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 실시예에서 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 M_peak이며 이는 SEC 분석에서 최대 피크의 분자량에 해당한다( = (M_n x M_w)^½).

본 발명을 위하여, 분자량은 90°광 산란 및 굴절률 검출기를 가진 젤 투과 크로마토그래프(gel permeation chromatograph)를 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 사슬 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, 사슬 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 내지 약 15 Pa-s (약 4,000 내지 약 15,000 센티푸아즈(centipoise))일 것이다.

본 발명에 사용되는 결합 중합체를 형성하는 데 유용한 사슬 전달제는 약 0.01 초과, 바람직하게는 약 7 초과, 그리고 더욱 바람직하게는 약 25,000 초과의 사슬 전달 상수 값을 갖는다.

자외선, 가시광선, 열 개시제 등 및 이들의 조합을 제한 없이 포함하는 임의의 바람직한 개시제가 사용될 수 있다. 바람직하게는, 열 개시제, 더욱 바람직하게는 2,2-아조비스 아이소부티로니트릴 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 매체는 라디칼 사슬 중합, 단계 중합, 에멀젼 중합, 이온 사슬 중합, 개환, 기 전달 중합, 원자 전달 중합 등을 제한 없이 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 제한 없이 다이아세톤 알코올, 사이클로헥사논, 아이소프로필 락테이트, 3-메톡시 1-부탄올, 1-에톡시-2-프로판올 등을 포함한다.

몇몇 실시예에서, 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 팽윤가능하여, 본 발명의 착색제를 이용하여 인쇄된 이미지가 팽윤되게 할 수 있다. 이러한 팽윤으로 인하여, 이미지는 렌즈의 편안함(lens comfort)에 어떠한 영향도 없이 렌즈 물질 내에 포획되게 된다.

몇몇 실시예에서, 착색제가 결합 층 내에 포함될 수 있다. 본 발명의 착색제 내의 결합 중합체에 유용한 안료는 콘택트 렌즈에 사용하기 적합한 유기 또는 무기 안료 또는 그러한 안료들의 조합이다. 불투명도는 사용되는 안료 및 불투명화제의 농도를 변동시킴으로써 조절될 수 있으며, 이때 양이 많아질수록 불투명도가 더 커지게 된다. 예시적인 유기 안료는 제한 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 예는 제한 없이 흑색 산화철, 갈색 산화철, 황색 산화철, 적색 산화철, 이산화티타늄 등 및 이들의 조합을 포함한다. 이들 염료에 더하여, 다이클로로트라이아진 및 비닐 설폰계 염료를 제한 없이 포함하는 가용성 및 불용성 염료가 사용될 수 있다. 유용한 염료 및 안료는 구매가능하다.

색상은 예를 들어 본 발명에 따른 렌즈 내에 존재하는 부품을 가리기 위한 패턴으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 불투명 색상은 자연적인 눈의 외양을 모사하고 렌즈 내의 부품의 존재를 은폐시킬 수 있다.

또한, 몇몇 실시예에서, 결합 층은 금형 부분품 상으로 결합 층을 코팅하는 것을 돕는 하나 이상의 용매를 함유한다. 결합 층이 적용되는 금형 부분품 표면 상에서 흘러 나오거나 흐르지 않는 결합 층을 용이하게 하기 위하여, 결합 층이 약 27 mN/m 미만의 표면 장력을 갖는 것이 바람직하며 그리고 요망된다는 것이 본 발명의 다른 발견이다. 이러한 표면 장력은 결합 층이 적용될 표면, 예를 들어, 금형 표면의 처리에 의해 달성될 수 있다. 표면 처리는 플라즈마 및 코로나 처리와 같은, 그러나 이에 제한되지 않는 당업계에 알려진 방법에 의해 수행될 수 있다. 대안적으로, 그리고 바람직하게는, 원하는 표면 장력은 착색제에 사용되는 용매의 선택에 의해 달성될 수 있다.

따라서, 결합 층에 유용한 예시적인 용매는 결합 층의 점도를 증가 또는 감소시킬 수 있으며 표면 장력을 조절하는 것을 돕는 용매를 포함한다. 적합한 용매는 제한 없이 사이클로펜타논, 4-메틸-2-펜타논, 1-메톡시-2-프로판올, 1-에톡시-2-프로판올, 아이소프로필 락테이트 등 및 이들의 조합을 포함한다. 바람직하게는, 1-에톡시-2-프로판올 및 아이소프로필 락테이트가 사용된다.

몇몇 바람직한 실시예에서, 적어도 3가지 상이한 용매가 본 발명의 결합 층 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 아이소프로필 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 제한 없이 2-프로판올, 1-메톡시-2-프로판올, 1-프로판올 등 및 이들의 조합을 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 성분, 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 재료와, 이 금형 재료가 그 습윤성을 증가시키기 위해 임의의 표면 처리를 거쳤는지 여부에 좌우될 것이다. 사용될 용매의 정확한 양을 결정하는 것은 당업자의 기술 범위 내이다. 일반적으로, 사용되는 용매의 총 중량은 약 40 내지 약 75 중량%일 것이다.

용매에 더하여, 가소제가 결합 층에 첨가될 수 있으며 바람직하게는 첨가되어, 결합 층의 건조 동안 균열을 저감시키고 렌즈 물질에 의한 결합 층의 확산 및 팽윤을 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 제한 없이 글리세롤, 프로필렌 글리콜, 다이프로필렌 글리콜, 트라이프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 200, 400 또는 600 등 및 이들의 조합을 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 결합 층 조성물에 포함될 수 있음을 인식할 것이다. 적합한 첨가제는 제한 없이 유동 및 레벨링(leveling)을 돕는 첨가제, 발포 방지용 첨가제, 리올로지 변경용 첨가제 등 및 이들의 조합을 포함한다.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 결합 층은 렌즈 물질의 경화시 렌즈 물질에 매립되게 된다. 따라서, 결합 층은 렌즈 결합 층이 적용되는 금형의 표면에 따라 형성되는 렌즈의 전방 표면 또는 후방 표면에 더 가깝게 매립될 수 있다. 추가적으로, 결합 층 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, 실리콘-함유 중합체, 예를 들어 실록산, 하이드로젤, 실리콘 하이드로젤, 및 이들의 조합으로부터 제조된다. 본 발명의 렌즈 형성에 유용한 물질은 거대분자(macromer), 단량체 및 이들의 조합의 블렌드를 중합 개시제와 같은 첨가제와 함께 반응시킴으로써 제조될 수 있다. 적합한 물질은 제한 없이 실리콘 거대분자 및 친수성 단량체로부터 제조된 실리콘 하이드로젤을 포함한다.

내부 부품이 봉지 재료에 의해 봉지되는 특성으로부터 부가적인 실시예가 생길 수 있다. 봉지재의 두 층 사이에 봉합선(seam)을 포함하는 방식으로 에너지 공급원을 코팅하는 것이 가능할 수 있다. 대안적으로, 봉지재는 봉합선을 생성하지 않는 방식으로 적용될 수 있지만, 많은 실시예는 에너지 공급원이 2개의 별개의 그리고 격리된 전기 접점을 제공할 것을 필요로 할 것임에 유의하여야 한다. 당업자에게는 본 명세서에 상술된 기술과 양립할 수 있는 에너지 공급원을 봉지하기 위한 다양한 다른 수단이 존재한다는 것이 명백할 수 있다.

금형 부분품(101, 102) 재료는 예를 들어 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리메틸 메타크릴레이트, 및 개질된 폴리올레핀 중 하나 이상의 폴리올레핀을 포함할 수 있다. 다른 금형은 세라믹 또는 금속 재료를 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 재료는 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 몇몇 실시예에서, 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 몇몇 바람직한 금형(100) 제조 방법에서, 공지된 기술에 따라 사출 성형이 이용되지만, 실시예는 또한 예를 들어 선반가공(lathing), 다이아몬드 선삭(turning), 또는 레이저 절단을 포함한 다른 기술에 의해 형성된 금형을 포함할 수 있다.

전형적으로 렌즈는 두 금형 부분품(101, 102)의 적어도 하나의 표면 상에 형성된다. 그러나, 몇몇 실시예에서, 렌즈의 하나의 표면이 금형 부분품(101, 102)으로부터 형성될 수 있고 다른 렌즈 표면이 선반가공 방법 또는 다른 방법을 사용하여 형성될 수 있다.

이제 도 2를 참조하면, 몇몇 실시예에서, 동력공급형 렌즈(200)는 2개의 접점(240)을 가진 에너지 공급원(210)을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 접점(240)은 에너지를 에너지 공급원(210)으로부터 다른 장치(220)로 전도하기 위해 이들에 부착되는 2개의 전기 전도성 와이어(230)를 포함한다.

전기 와이어(230)가 접점(240)에 연결될 수 있게 하는 방식은 본 기술 내에서 다수의 실시예를 형성할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 이들 와이어는 와이어를 대안적인 접합 패드(bond pad) 금속과 전기 접촉하게 물리적으로 문지르는(scrub) 와이어 접합 기술에 의해 부착될 수 있다. 또 다른 실시예는 와이어(230)와 접점(240) 사이의 접촉 금속(contacting metallurgy)을 예를 들어 납땜 기술로 용융시키는 것으로부터 유래될 수 있다. 다른 실시예에서 연결 와이어(230)를 접점(240)에 증착시키는 것이 가능할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 전도성 요소(230)를 형성하고 이것을 접점(240)에 연결시키는 데 전도성 에폭시 또는 잉크가 사용될 수 있다. 당업자에게는 에너지를 다른 장치로 또는 다른 장치로부터 운반하기 위해 에너지 공급원의 접점에 연결하는 다수의 수단이 본 발명의 범주 내의 실시예들을 구성할 수 있다는 것이 명백할 수 있다.

앞서 논의된 바와 같이, 에너지 공급원(200)은 기술된 2가지 이상의 유형의 에너지 공급원의 복합체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2의 에너지 공급원은 광전지(photocell)와 같이 장치(220)와 조합되는 재충전가능한 리튬 이온 박막 배터리(210)로 구성될 수 있다. 다수의 광전지 유형이 본 발명의 기술과 양립할 수 있으며, 그러한 실시예를 위해 사용될 수 있는 광기전 소자(photovoltaic device)의 일례는 다이 형태로 치수가 대략 2.5 ㎜ x 1.8 ㎜ x 0.3 ㎜이고 밝은 상태에서 4 볼트의 직류 전기(VDC)를 제공할 수 있는, 클레어, 인크.(Clare, Inc.)(미국 매사추세츠주 비벌리)에 의해 제조된 CPC1822이다. 몇몇 실시예에서, 광기전 소자의 출력은 도 2에서 설명된 바와 같이 배터리에 직접 제공될 수 있다. 대안적으로, 전력 관리 장치가 소정 종류의 동력재공급 장치에 의한 재충전가능 배터리의 충전을 제어할 수 있다. 이러한 특정 예는 동력공급형 안과용 렌즈에 대한 본 발명의 기술의 범주 내에서 에너지 공급원에 동력을 재공급하는 다수의 실시예가 존재할 수 있기 때문에 비제한적인 의미로 제공된다.

클레어 광기전 전지의 경우에, 외부 광원이 다른 부착된 에너지 공급원에 동력을 재공급하는 방식을 포함할 수 있다. 대략 하나의 태양(sun) 이상 정도의 광 세기(light intensity)에서, 전지는 상당한 충전 전류를 제공한다. 이러한 광기전 소자와 상호 작용하도록 동력재공급 시스템을 구성하는 다수의 방식이 존재할 수 있다. 비제한적인 예로서, 안과용 렌즈를 수화 매체 내에 보관하는 동안 적절한 세기의 광을 제공하는 것이 가능할 수 있다.

에너지 공급원에 동력을 재공급하는 다른 실시예는 대안적인 장치에 의해 한정될 수 있다. 예를 들어, 안과용 렌즈 본체를 가로지른 열 구배가 에너지 공급원에 동력재공급을 제공하기 위해 열전 소자에 의해 사용될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 외부 에너지가 외부 무선주파수 신호(radiofrequency signal) 및 렌즈 내의 흡수 소자(absorbing device); 외부 전압장(voltage field) 및 렌즈 내의 용량 결합 소자(capacitive coupling device); 또는 기계적 에너지 또는 압력 및 압전 소자(piezoelectric device)의 사용에 의해 안과용 렌즈 내에 결합될 수 있다. 당업자에게는 동력공급형 안과용 렌즈 내의 에너지 공급원에 동력을 재공급하는 다수의 방식이 존재할 수 있는 것이 명백할 수 있다.

앞선 논의에서 언급된 바와 같이, 배터리 유형 에너지 공급원의 재충전 불가능한 화학적 작용은 본 명세서에 개시된 신규성의 대안적인 실시예를 제공할 수 있다. 재충전 가능성의 이점 중 일부가 잠재적으로 결여되지만, 그러한 실시예는 대안적으로 잠재적인 비용 및 구현 이점을 가질 수 있다. 본 발명의 범주 내에서, 본 명세서에 개시된 재충전가능한 에너지 공급원과 동등한 방식으로 재충전 불가능한 봉지된 전기화학 전지를 포함하는 것이 고려될 수 있다.

본 발명의 다양한 에너지 공급원은 전자 부품, 연성 회로 상호접속 기판, 인쇄 전기 상호접속체, 센서, 및/또는 다른 맞춤형 능동 부품과 함께 사용될 수 있는 안과용 렌즈 내에 "온 보드(on board)" 전원을 제공한다. 동력공급될 수 있는 이들 다양한 부품은 넓은 범위의 기능을 수행하는 실시예를 한정할 수 있다. 비제한적인 예로서, 동력공급형 안과용 렌즈는 안과용 렌즈의 초점 특성을 조절하기 위한 전자-광학 장치 동력공급 기능성을 갖는 것일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 동력공급식 기능은 약제 또는 다른 물질을 펌핑할 수 있는 안과용 렌즈 내의 펌핑 메커니즘을 활성화시킬 수 있다. 또 다른 동력공급식 기능은 안과용 렌즈 내의 감지 장치 및 통신 장치를 포함할 수 있다. 당업자에게는 동력공급형 안과용 렌즈 내에서 가능해질 수 있는 기능에 관한 넓은 범위의 실시예가 존재한다는 것이 명백할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 동력공급형 안과용 렌즈 내의 에너지 공급원은 안과용 렌즈 또는 다른 형상화된 하이드로젤 물품 내의 또 다른 동력공급식 기능의 무선의, 제어된 활성화를 제공하기 위해 안과용 렌즈 내의 제어 기능에 동력공급할 수 있다. 비제한적인 예로서, 에너지 공급원은 유한의, 제한된 최대 전류 용량을 가질 수 있는 매립된 봉지된 박막 마이크로배터리를 포함할 수 있다. 완전 충전된 박막 마이크로배터리가 보관 중 그 충전을 가능한 한 오래 유지하도록 누설 전류를 최소화하거나 전류 소모를 정지시키기 위해, 마이크로배터리를 활성화시키거나 전기활성 렌즈 내의 다른 부품에 전기적으로 연결시키기 위한 다양한 수단이 이용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 광기전 전지(예컨대, 다이 형태의 클레어 CPC1822) 또는 광전 감지 장치가 규정된 조명 조건 하에서 렌즈 내의 트랜지스터 또는 다른 마이크로전자 부품을 활성화시킬 수 있고, 이러한 트랜지스터 또는 다른 마이크로전자 부품은 이어서 배터리와 렌즈 내의 다른 마이크로전자 부품과의 상호접속을 활성화시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 알레그로 마이크로시스템즈, 인크.(Allegro Microsystems, Inc.)(미국 매사추세츠주 우스터)에 의해 제조된 A1172와 같은 마이크로-크기의 홀-효과 센서/스위치(micro-sized hall-effect sensor/switch)가 자석의 북극 및/또는 남극에 노출된 때 렌즈 내의 배터리 및/또는 다른 마이크로전자 부품을 활성화시키도록 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 물리적 접촉 스위치, 멤브레인 스위치, RF 스위치, 온도 센서, 포토다이오드, 포토레지스터, 포토트랜지스터, 또는 광 센서가 동력공급형 안과용 렌즈 내의 배터리 및/또는 부착된 전자장치를 활성화시키도록 사용될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 동력공급형 안과용 렌즈 내의 에너지 공급원은 집적 회로와 함께 통합될 수 있다. 이러한 유형의 예시적인 실시예에서, 규소 기판 상으로의 평탄한 박막 마이크로배터리의 통합은 반도체 제조 공정과 관련하여 고려될 수 있다. 이러한 접근법은 유리하게는 본 발명의 전기활성 렌즈 내에 통합될 수 있는 다양한 집적 회로를 위한 별도의 전원을 제공하도록 사용될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 집적 회로는 동력공급형 렌즈의 별개의 부품으로서 통합될 수 있다.

도 3을 참조하면, 동력공급형 안과용 렌즈의 예시적인 실시예의 도면인 항목(300)이 도시되어 있다. 이 도면에서, 에너지 공급원(310)은 박막의, 재충전가능한 리튬 이온 배터리를 포함할 수 있다. 배터리는 상호접속을 가능하게 하기 위해 접점(370)을 구비할 수 있다. 와이어는 접점(370)으로의 와이어 접합 와이어일 수 있으며, 배터리 에너지 공급원(310)에 동력을 재공급하도록 사용될 수 있는 광전지(360)에 배터리를 연결시킬 수 있다. 부가적인 와이어가 에너지 공급원을 제2 세트의 접점(350) 상의 와이어 접합된 접촉부를 통해 연성 회로 상호접속체에 연결시킬 수 있다. 이들 접점(350)은 연성 상호접속 기판(355)의 일부분일 수 있다. 이 상호접속 기판은 앞서 논의된 에너지 공급원과 유사한 방식으로 전형적인 렌즈 형태와 유사한 형상으로 형성될 수 있다. 추가의 가요성을 부가하기 위해, 상호접속 기판(355)은 그 길이를 따라 반경방향 절제부(345)와 같은 부가적인 형상 특징부를 포함할 수 있다. 상호접속 기판(355)의 개별 플랩 상에, IC, 개별 부품, 수동 부품 및 항목(330)으로서 도시된 그러한 장치와 같은 다양한 전자 부품이 연결될 수 있다. 이들 부품은 와이어 또는 다른 연결 수단(340)에 의해 상호접속 기판(355) 내의 전도 경로에 상호접속된다. 비제한적인 예로서, 다양한 부품은 이미 논의된 배터리로의 상호접속이 이루어질 수 있게 하는 다양한 수단에 의해 연성 상호접속 기판(355)에 연결될 수 있다. 다양한 전기 부품들의 조합은 항목(390)으로서 도시된 전자-광학 장치를 위한 제어 신호를 한정할 수 있다. 이 제어 신호는 상호접속체(320)를 따라 전도될 수 있다. 동력공급식 기능을 갖는 이러한 유형의 예시적인 동력공급형 안과용 렌즈는 단지 예의 목적으로만 제공된다. 기능, 디자인, 상호접속 계획, 동력공급 계획 및 본 발명의 개념의 전체적인 이용에 대한 많은 상이한 실시예가 존재할 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 수 있기 때문에, 결코 이러한 설명을 본 발명의 기술의 범주를 제한하는 것으로 해석하여서는 안 된다.

이제 도 5를 참조하면, 도 5a, 도 5b, 도 5c 및 도 5d에, 안과용 렌즈 내의 에너지 공급원이 취할 수 있는 상이한 형상의 다수의 예가 있다. 항목(500)은 참조를 위해 평평한 형상으로서 형성되는, 박막 재료로 제조된 기준 에너지 공급원을 도시한다. 이러한 형상(500)의 치수가 대략 1 밀리미터 이하일 때, 그것은 동력공급형 안과용 렌즈를 위한 에너지 공급원을 구성할 수 있다. 항목(510)은, 가요성 있게 뒤틀리지 않은 때 뒤틀리지 않은 안과용 렌즈가 취할 수 있는 형상과 대략 동일한 형상인, 가요성 기판 및 봉지된 배터리가 완전한 환상 형상을 취하는 예시적인 3차원 형태를 도시한다. 몇몇 실시예에서, 환상 형상의 반경은 동력공급형 안과용 렌즈 실시예에 대해 대략 8 밀리미터일 수 있다. 동일한 3차원 외관이 1/4 환체(annulus)(530), 1/2 환체(520) 또는 다른 아치형 형상인 실시예들에 의해 공유될 수 있다. 당업자에게는 다른 부분 환상 형상을 포함한 많은 상이한 형상이 본 발명의 범주 내에서 대안적인 실시예들을 구성할 수 있다는 것이 명백할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 직사각형의 평면형 형상이 또한 안과용 렌즈에 포함된 반구형 쉘 기하학적 형상으로 맞추어질 수 있다.

본 발명의 다른 군의 실시예들은 유리하게는 동력공급형 안과용 렌즈에 이용될 수 있는 특정 배터리 화학적 작용(chemistry)에 관한 것이다. 오크 리지 연구소에 의해 개발된 예시적인 실시예는 리튬 또는 리튬-이온 전지의 성분을 포함한다. 이러한 전지의 애노드를 위한 통상의 재료는 리튬 금속을 포함하거나, 대안적으로 리튬 이온 전지의 경우 흑연을 포함한다. 이들 전지의 예시적인 대안적 실시예는 콘택트 렌즈 내에 포함된 그러한 박막 배터리의 애노드로서 작용하기 위한 마이크로스케일의 규소 특징부의 통합일 것이다.

배터리의 캐소드를 위해 사용되는 재료는 형성된 배터리에 대한 우수한 성능 지표(performance metric)를 갖는 리튬 망간 산화물 및 리튬 코발트 산화물을 포함할 수 있다. 대안적으로, 리튬 철 인화물 캐소드가 유사한 성능을 가질 수 있지만, 몇몇 응용에서, 충전에 관한 개선된 측면을 가질 수 있다. 또한, 이들 및 기타 캐소드 재료의 치수는 충전 성능을 개선시킬 수 있으며; 예를 들어, 다양한 재료의 나노스케일의 결정체로부터 캐소드를 형성하는 것은 배터리가 재충전될 수 있는 비율을 현저히 개선시킬 수 있다.

에너지 공급원의 성분으로서 포함될 수 있는 다양한 재료는 바람직하게는 봉지될 수 있다. 대체적으로 에너지 공급원의 성분을 눈 환경으로 진입하지 못하게 격리시키기 위해 에너지 공급원을 봉지시키는 것이 바람직할 수 있다. 대안적으로, 눈 환경의 여러 양상들은 이들이 봉지 실시에 의해 적절하게 격리되지 않으면 에너지 공급원의 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 본 발명의 기술의 다양한 실시예가 재료의 선택으로부터 유래될 수 있다.

따라서, 몇몇 실시예에서, 렌즈 물질은 실리콘 함유 성분을 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]

여기서,

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 사슬 - 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, 몇몇 실시예에서는 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, C_1-6알킬(메트)아크릴레이트, (메트)아크릴아미드, C_1-6알킬(메트)아크릴아미드, N-비닐락탐, N-비닐아미드, C_2-12알켄일, 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 실시예에서, 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, 및 이들의 조합 등을 포함한다.

일 실시예에서, b는 0이며, 하나의 R¹이 1가 반응성 기이며, 적어도 3개의 R¹은 1개 내지 16개의 탄소 원자를 가진 1가 알킬기로부터 선택되며, 다른 실시예에서는 1개 내지 6개의 탄소 원자를 가진 1가 알킬기로부터 선택된다. 이 실시예의 실리콘 성분의 비제한적인 예는 2-메틸-,2-하이드록시-3-[3-[1,3,3,3-테트라메틸-1-[(트라이메틸실릴)옥시]다이실록사닐]프로폭시]프로필 에스테르 ("SiGMA"), 2-하이드록시-3-메타크릴옥시프로필옥시프로필-트리스(트라이메틸실록시)실란, 3-메타크릴옥시프로필트리스(트라이메틸실록시)실란 ("TRIS"), 3-메타크릴옥시프로필비스(트라이메틸실록시)메틸실란 및 3-메타크릴옥시프로필펜타메틸 다이실록산을 포함한다.

다른 실시예에서, b는 2 내지 20, 3 내지 15이거나 또는 몇몇 실시예에서는 3 내지 10이며; 적어도 하나의 말단 R¹은 1가 반응성 기를 포함하며, 나머지 R¹은 1개 내지 16개의 탄소 원자를 가진 1가 알킬기로부터 선택되며, 다른 실시예에서는 1개 내지 6개의 탄소 원자를 가진 1가 알킬기로부터 선택된다. 또 다른 실시예에서, b는 3 내지 15이며, 하나의 말단 R¹은 1가 반응성 기를 포함하며, 다른 말단 R¹은 1개 내지 6개의 탄소 원자를 가진 1가 알킬기를 포함하며 나머지 R¹은 1개 내지 3개의 탄소 원자를 가진 1가 알킬기를 포함한다. 이 실시예의 실리콘 성분의 비제한적인 예는 (모노-(2-하이드록시-3-메타크릴옥시프로필)-프로필 에테르 종결된 폴리다이메틸실록산 (400-1000 MW)) ("OH-mPDMS"), 모노메타크릴옥시프로필 종결된 모노-n-부틸 종결된 폴리다이메틸실록산 (800-1000 MW), ("mPDMS")을 포함한다.

다른 실시예에서, 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 원자들 사이에 에테르 결합을 가질 수 있으며 추가로 할로겐을 포함할 수 있음 - 로부터 선택된다.

일 실시예에서, 실리콘 하이드로젤 렌즈가 요구되는 경우, 본 발명의 렌즈는 중합체가 제조되는 반응성 단량체 성분의 총 중량을 기준으로 적어도 약 20 중량% 그리고 바람직하게는 약 20 내지 70 중량%의 실리콘 함유 성분을 포함하는 반응성 혼합물로부터 제조될 것이다.

다른 실시예에서, 1개 내지 4개의 R¹은 하기 화학식 II의 비닐 카르보네이트 또는 카르바메이트를 포함한다:

[화학식 II]

여기서, 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-다이실록산; 3-(비닐옥시카르보닐티오) 프로필-[트리스 (트라이메틸실록시)실란]; 3-[트리스(트라이메틸실록시)실릴] 프로필 알릴 카르바메이트; 3-[트리스(트라이메틸실록시)실릴] 프로필 비닐 카르바메이트; 트라이메틸실릴에틸 비닐 카르보네이트; 트라이메틸실릴메틸 비닐 카르보네이트, 및

약 200 미만의 모듈러스를 가진 생의학 장치가 요구될 경우, 단지 하나의 R¹이 1가 반응성 기를 포함해야 하며 나머지 R¹ 기 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 또는;

[화학식 VI]

E(*D*A*D*G) _a *D*A*D*E¹

여기서,

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 주쇄 내에 함유할 수 있는 알킬 다이라디칼, 사이클로알킬 다이라디칼, 알킬 사이클로알킬 다이라디칼, 아릴 다이라디칼 또는 알킬아릴 다이라디칼을 나타내며;

*는 우레탄 또는 우레이도 결합을 나타내며;

_a 는 적어도 1이며;

A는 하기 화학식:

[화학식 VII]

[R¹¹은 독립적으로 탄소 원자들 사이에 에테르 결합을 함유할 수 있는, 1개 내지 10개 탄소 원자를 가진 알킬 또는 플루오로-치환된 알킬기를 나타내며; y는 적어도 1 이며; p는 400 내지 10,000의 모이어티 중량(moiety weight)을 제공함]의 2가 중합체성 라디칼을 나타내며; 각각의 E 및 E¹은 독립적으로 하기 화학식:

[화학식 VIII]

[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-임)이며; R¹⁴는 1개 내지 12개 탄소 원자를 가진 2가 라디칼이며; X는 -CO- 또는 -OCO-이며; Z는 -O- 또는 -NH-를 나타내며; Ar은 6개 내지 30개 탄소 원자를 가진 방향족 라디칼을 나타내며; w는 0 내지 6이며; x는 0 또는 1이며; y는 0 또는 1이며; z는 0 또는 1임]로 나타내어지는 중합성 불포화 유기 라디칼을 나타낸다.

바람직한 실리콘-함유 성분은 하기 화학식:

[화학식 IX]

(여기서, R¹⁶은 아이소포론 다이아이소시아네이트의 다이라디칼과 같은, 아이소시아네이트기의 제거 후 다이아이소시아네이트의 다이라디칼임)에 의해 나타내어지는 폴리우레탄 거대분자이다. 다른 적합한 실리콘 함유 거대분자는 플루오로에테르, 하이드록시-종결된 폴리다이메틸실록산, 아이소포론 다이아이소시아네이트 및 아이소시아나토에틸메타크릴레이트의 반응에 의해 형성되는 하기 화학식 X의 화합물(여기서, x + y는 10 내지 30 범위의 수임)이다:

[화학식 X]

본 발명에 사용하기에 적합한 다른 실리콘 함유 성분은 폴리실록산, 폴리알킬렌 에테르, 다이아이소시아네이트, 폴리플루오르화 탄화수소, 폴리플루오르화 에테르 및 다당류 기를 함유한 거대분자; 말단 다이플루오로치환된 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.

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, 실리콘-함유 중합체, 예를 들어 실록산, 하이드로젤, 실리콘 하이드로젤, 및 이들의 조합으로부터 제조된다. 본 발명의 렌즈 형성에 유용한 물질은 거대분자, 단량체 및 이들의 조합의 블렌드를 중합 개시제와 같은 첨가제와 함께 반응시킴으로써 제조될 수 있다. 적합한 물질은 제한 없이 실리콘 거대분자 및 친수성 단량체로부터 제조된 실리콘 하이드로젤을 포함한다.

부가적인 실시예는 내부 부품이 봉지 재료에 의해 봉지되는 특성에 관계된다. 봉지재의 두 층 사이에 봉합선을 포함하는 방식으로 에너지 공급원을 코팅하는 것이 가능할 수 있다. 대안적으로, 봉지재는 봉합선을 생성하지 않는 방식으로 적용될 수 있지만, 많은 실시예는 에너지 공급원이 2개의 별개의 그리고 격리된 전기 접점을 제공할 것을 필요로 할 것임에 유의하여야 한다. 당업자에게는 본 명세서에 상술된 기술과 양립할 수 있는 에너지 공급원을 봉지하기 위한 다양한 다른 수단이 존재한다는 것이 명백할 수 있다.

기술된 다양한 유형의 동력공급형 안과용 장치를 형성하는 방법에 관한 다수의 실시예가 존재할 수 있다. 일 군의 실시예에서, 본 명세서의 발명의 기술은 특정 동력공급형 안과용 렌즈 실시예의 하위 부품들을 별도의 단계로 조립하는 것을 포함할 수 있다. 생체적합성의, 불활성 컨포멀 코팅(conformal coating)과 함께 유리하게 형상화된 박막 마이크로배터리, 연성 회로, 상호접속체, 마이크로전자 부품, 및/또는 다른 전기활성 부품의 "오프-라인(off-line)" 조립은 공지된 캐스트 성형 콘택트 렌즈 제조 공정 내에 통합될 수 있는 포괄적인(all-inclusive), 매립가능한 단일 패키지(singular package)를 제공한다. 연성 회로는 동박(copper clad) 폴리이미드 필름 또는 다른 유사한 기판으로부터 제조되는 것을 포함할 수 있다.

컨포멀 코팅은 파릴렌(등급 N, C, D, HT, 및 이들의 임의의 조합), 폴리(p-크실렌), 유전체 코팅, 실리콘 컨포멀 코팅, 폴리우레탄 컨포멀 코팅, 아크릴 컨포멀 코팅, 강성 기체 투과성 중합체, 또는 임의의 다른 유리한 생체적합성 코팅을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 몇몇 실시예는 안과용 렌즈 물질 내에 매립되고/되거나 그에 의해 봉지될 수 있는 기하학적 형상에 있어서 박막 마이크로배터리의 기하학적 형상 디자인에 관한 방법을 포함한다. 다른 실시예는 박막 마이크로배터리를, 하이드로젤, 실리콘 하이드로젤, 강성 기체-투과성 "RGP" 콘택트 렌즈 물질, 실리콘, 열가소성 중합체, 열가소성 탄성중합체, 열경화성 중합체, 컨포멀 유전체/절연 코팅, 및 기밀 장벽 코팅(hermetic barrier coating)과 같은, 하지만 이에 제한되지 않는 다양한 물질 내에 통합시키기 위한 방법을 포함한다.

또 다른 실시예는 안과용 렌즈 기하학적 구조 내에 에너지 공급원을 전략적으로 배치하기 위한 방법을 포함한다. 구체적으로, 몇몇 실시예에서, 에너지 공급원은 불투명한 물품일 수 있다. 에너지 공급원이 안과용 렌즈의 광학 구역을 통한 광의 투과를 차단하지 않는 것이 바람직할 수 있기 때문에, 디자인 방법은 몇몇 실시예에서 콘택트 렌즈의 중앙의 5 내지 8 ㎜를 포함하는 광학 구역이 에너지 공급원 또는 지지 회로 또는 다른 부품의 임의의 불투명한 부분에 의해 차단되지 않는 것을 보장할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 에너지 공급원의 질량 및 밀도는 상기 에너지 공급원이 또한 단독으로 또는 렌즈를 안구 상에 있는 동안 회전적으로 안정시키기 위해 안과용 렌즈의 본체 내에 계획된 다른 렌즈 안정화 구역과 함께 기능할 수 있도록 디자인을 용이하게 할 수 있다. 이러한 실시예는 난시의 교정, 개선된 안구상의 편안함, 또는 동력공급형 안과용 렌즈 내에서의 다른 부품의 일관된/제어된 위치를 포함하지만 이에 제한되지 않는 다수의 응용에 유리할 수 있다.

부가적인 실시예에서, 에너지 공급원은 우수한 편안함을 제공하는 동시에 불리한 상황의 발생을 최소화하도록 콘택트 렌즈 에지 프로파일의 유리한 디자인을 가능하게 하기 위해 콘택트 렌즈의 외부 에지로부터 소정 거리에 배치될 수 있다. 회피되어야 할 이러한 불리한 상황의 예는 상부 상피 아치형 손상(superior epithelial arcuate lesions) 또는 거대 유두 결막염(giant papillary conjunctivitis)을 포함할 수 있다.

몇몇 실시예에서 비-제한적인 예로서, 매립된 전기화학 전지의 캐소드, 전해질 및 애노드 특징부는 인쇄된 적절한 잉크에 의해 이러한 캐소드, 전해질 및 애노드 영역을 형성하는 형상으로 형성될 수 있다. 이렇게 형성된 배터리가 예를 들어 산화망간 및 아연의 화학적 작용에 기초한 일회용 전지 및 상기 언급된 박막 배터리의 화학적 작용과 유사한 리튬의 화학적 작용에 기초한 재충전가능한 얇은 배터리 둘 모두를 포함할 수 있다는 것이 명백할 수 있다. 당업자에게는 동력공급형 안과용 렌즈를 형성하는 다양한 특징 및 방법의 다양한 상이한 실시예들이 인쇄 기술의 사용을 수반할 수 있다는 것이 명백할 수 있다.

동력공급형 안과용 렌즈 실시예들을 논의된 다양한 방법으로 형성하도록 사용될 수 있는 장치에 관한 다수의 실시예가 있을 수 있다. 처리의 기본적인 단계는 안과용 렌즈 에너지 공급원을 포함하는 다양한 부품 주위에 안과용 렌즈의 본체가 성형되는 동안 이들 부품을 지지하는 것에 관계될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 에너지 공급원은 렌즈 금형 내의 홀딩 포인트(holding point)에 부착될 수 있다. 이 홀딩 포인트에는 렌즈 본체 내에 형성될 동일한 유형의 중합된 물질이 부착될 수 있다. 당업자에게는 다양한 에너지 공급원이 렌즈 본체 내로 봉지되기 전에 그들을 지지하는 다수의 방식이 본 발명의 범주 내의 실시예를 구성한다는 것이 명백할 수 있다.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 언급된 바와 같이, 에너지 공급원은 전기화학 전지 또는 배터리를 포함한다. 동력공급형 안과용 렌즈의 실시예에 포함될 수 있는 많은 상이한 유형의 배터리가 있다. 예를 들어, 일회용 배터리가 다양한 캐소드 및 애노드 재료로부터 형성될 수 있다. 비제한적인 예로서, 이들 재료는 아연, 탄소, 은, 망간, 코발트, 리튬, 규소를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예가 재충전가능한 배터리의 사용으로부터 유래될 수 있다. 이러한 배터리는 이어서 리튬 이온 기술, 은 기술, 마그네슘 기술, 니오븀 기술로 제조될 수 있다. 당업자에게는 일회용 또는 재충전가능한 배터리 시스템을 위한 다양한 현재의 배터리 기술이 동력공급형 안과용 렌즈의 다양한 실시예에서 에너지 공급원을 구성할 수 있다는 것이 명백할 수 있다.

콘택트 렌즈 환경의 물리적 및 치수적 제약으로 인해 다른 것에 비해 소정의 배터리 유형이 유리할 수 있다. 이러한 유리함의 일례는 박막 배터리의 경우에 일어날 수 있다. 박막 배터리는 사람 눈에서의 실시와 양립하는 작은 체적의 공간을 점유할 수 있다. 또한, 이들은 가요성인 기판 상에 형성될 수 있어서, 안과용 렌즈 및 포함된 배터리 둘 모두의 본체가 기판과 함께 자유롭게 휘어지도록 한다.

박막 배터리의 경우에, 예는 일회 충전 및 재충전가능한 형태를 포함할 수 있다. 재충전가능한 배터리는 연장된 가용 제품 수명 및 이에 따른 보다 높은 에너지 소비율의 능력을 제공한다. 많은 개발 활동이 재충전가능한 박막 배터리를 구비한 전기적으로 동력공급되는 안과용 렌즈를 제조하기 위한 기술에 중점을 두었지만, 본 발명의 기술은 이러한 하위부류(subclass)에 제한되지 않는다.

재충전가능한 박막 배터리는 구매가능하며, 예를 들어 오크 리지 국립 연구소(Oak Ridge National Laboratory)는 1990년대 초부터 다양한 형태를 제조하였다. 이러한 배터리의 현재 상용 제조업체는 엑셀라트론 솔리드 스테이트, 엘엘씨(Excellatron Solid State, LLC)(미국 조지아주 애틀랜타), 인피니트 파워 솔루션즈(Infinite Power Solutions)(미국 콜로라도주 리틀턴), 및 심벳 코포레이션(Cymbet Corporation)(미국 미네소타주 엘크 리버)을 포함한다. 이 기술은 현재 평평한 박막 배터리를 포함하는 사용에 의해 주도된다. 이러한 배터리의 사용은 본 발명의 기술의 몇몇 실시예를 구성할 수 있지만, 박막 배터리를 예를 들어 구면 곡률 반경을 갖는 3차원 형상으로 형성하는 것이 본 발명의 기술의 바람직한 실시예를 구성한다. 당업자에게는 이러한 3차원 배터리 실시예의 다수의 형상 및 형태가 본 발명의 범주 내에 있는 것이 명확할 수 있다.

이제 도 6을 참조하면, 결합제 층을 금형 부분품에 적용하기 위한 장치가 예시되어 있다. 장치는 결합제 코트 어플리케이터(binder coat applicator)(611, 612)를 하나 이상의 금형 부분품(614)에 근접하게 위치시켜서 결합제 코트를 하나 이상의 금형 부분품 내로 적용할 수 있는 제1 자동화 장치(automation)(610)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 결합제 코트 어플리케이터(611, 612)는 수직 방향으로 이동하여 하나 이상의 금형 부분품(614)에 근접하게 될 것이다. 결합제 층 어플리케이터는 예를 들어 패드 인쇄 장치 및 잉크젯 메커니즘 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 콘택트 렌즈 내로의 착색제의 적용 또는 콘택트 렌즈의 다른 미용적 틴팅(cosmetic tinting)을 위해 사용되는 것과 같은 코팅의 적용은 잘 알려져 있다. 본 발명에서, 콘택트 렌즈 내로의 착색제의 적용을 위한 방법 및 장치는 또한 에너지 공급원 또는 다른 부품을 금형 부분품에 부착시킬 수 있는 결합제 층을 금형 부분품 내로 도입하도록 구성될 수 있다.

에너지 공급원 및 다른 부품 중 하나 이상을 금형 부분품 내로 배치하기 위한 제2 자동화 장치(615)가 또한 금형 부분품(614)에 근접할 수 있다.

이제 도 7을 참조하면, 에너지 공급원(710) 및 부품(712, 714, 715)을 구비한 안과용 렌즈(700)의 예시적인 실시예의 평면도가 도시되어 있다. 이 도면에서, 에너지 공급원(710)은 안과용 렌즈(700)의 외주연 부분(711)에 있는 것으로 도시되어 있다. 에너지 공급원(710)은 예를 들어 박막의, 재충전가능한 리튬 이온 배터리를 포함할 수 있다. 에너지 공급원(710)은 접점(714)에 연결되어 상호접속을 가능하게 할 수 있다. 와이어는 접점(714)으로의 와이어 접합 와이어일 수 있으며, 배터리 에너지 공급원(710)에 동력을 재공급하도록 사용될 수 있는 광전지(715)에 에너지 공급원(710)을 연결시킬 수 있다. 부가적인 와이어가 에너지 공급원(710)을 와이어 접합된 접촉부를 통해 연성 회로 상호접속체에 연결시킬 수 있다.

몇몇 실시예에서, 안과용 렌즈(700)는 또한 에너지 공급원(710) 및 부품(712, 714, 715)이 그 위에 장착된 가요성 기판을 포함할 수 있다. 이 가요성 기판은 앞서 논의된 유사한 방식으로 전형적인 렌즈 형태와 유사한 형상으로 형성될 수 있다. 집적 회로, 개별 부품, 수동 부품 및 그러한 장치와 같은 다양한 전자 부품(712)이 또한 포함될 수 있다.

광학 구역(713)이 또한 예시되어 있다. 광학 구역은 광학적 변화가 없는 광학적으로 수동적(optically passive)일 수 있거나, 미리한정된 광학적 교정과 같은 미리설정된 광학적 특징을 가질 수 있다. 또 다른 실시예는 명령(command)에 따라 변경될 수 있는 가변 광학 부품을 가진 광학 구역을 포함한다.

몇몇 실시예에서, 프로세서 장치와 같은 부품을 구비한 안과용 렌즈는 안과용 렌즈 내에 통합된 에너지 공급원(710)과 매칭될 수 있고, 논리 함수를 수행하거나 안과용 렌즈 내의 데이터를 달리 처리하도록 사용될 수 있다.

이제 도 8을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 구현될 수 있는 일부 방법 단계들이 열거되어 있다. 방법 단계들은 예시적이며, 전부 또는 일부가 청구된 발명에서 구현될 수 있다는 점에서 본 발명의 범주를 제한하지 않아야 한다. 단계(801)에서, 결합제 층이 제1 금형 부분품에 적용된다. 단계(802)에서, 결합제 층이 예비-중합되어 결합제 층에 대한 점착성을 생성할 수 있다. 점착성은 결합제 층이 에너지 공급원을 수용하여 이를 결합제 층에 결합하는 데 더욱 도움을 주게 할 수 있다. 단계(803)에서, 에너지 공급원은 일반적으로 제1 금형 부분품의 파라미터 내에서 결합제 층과 접촉하는 상태로 위치된다. 이로써, 금형 부분품은 결합제 층을 통해 제1 금형 부분품에 부착된다. 단계(804)에서, 반응성 혼합물이 제1 금형 부분품 내로 침착된다.

단계(805)에서, 제2 금형 부분품이 제1 금형 부분품에 근접하게 배치되고 이로써 렌즈 형성 공동이 형성되어, 에너지 공급원 및 결합제 층이 공동 내에 포함되고 반응성 혼합물이 대체로 안과용 렌즈의 형상으로 공동을 채우게 된다. 단계(806)에서, 반응성 혼합물이 공동에 의해 한정된 안과용 렌즈의 형상으로 중합된다. 중합은 예를 들어 화학 방사선에의 노출을 통해 달성된다. 이제 에너지 공급원이 중합된 렌즈 물질 내에 통합된다. 단계(807)에서, 에너지 공급원을 구비한 안과용 렌즈가 금형 부분품으로부터 제거된다.

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

결합제 층을 제1 금형 부분품(mold part)에 적용하는 단계;
상기 제1 금형 부분품에 적용된 상기 결합제 층 상으로 에너지 공급원(energy source)을 배치하는 단계;
반응성 혼합물을 상기 제1 금형 부분품 내로 침착시키는 단계; 및
중합된 렌즈 물질을 포함하는 안과용 렌즈를 형성하도록 상기 반응성 혼합물을 중합하는 단계를 포함하는, 동력공급형 안과용 렌즈(energized ophthalmic lens)를 형성하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 결합제 층을 예비-중합하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 결합 층은 상기 중합된 렌즈 물질과 상호 침투성 중합체 네트워크(interpenetrating polymer network)를 형성할 수 있는 중합체를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 에너지 공급원은 가요성 기판에 부착되며, 상기 가요성 기판은 상기 결합제 층과 물리적 연결(physical communication) 상태로 배치되는, 방법.
제1항에 있어서, 광학 구역을 포함하는 영역 및 상기 광학 구역 외측의 영역을 한정(defining)하고 상기 광학 구역 외측의 상기 영역에 상기 에너지 공급원을 배치하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 결합제 층은 단일중합체 및 공중합체 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 결합제 층은 작용기들을 갖는 중합체들 및 공중합체들을 포함하는 결합 중합체를 포함하고, 상기 작용기들은 상기 결합 중합체의 상기 중합체들 및 공중합체들이 서로 상호 작용할 수 있게 하는, 방법.
제1항에 있어서, 하나 이상의 전류 인입 부품(electrical current drawing component)을 위치시키는 단계를 추가로 포함하며, 상기 에너지 공급원은 상기 에너지 공급원을 상기 하나 이상의 전류 인입 부품에 연결시키는 부착 영역을 포함하는, 방법.
제8항에 있어서, 동력재공급 부품(reenergizing component)을 추가로 포함하는, 방법.
제9항에 있어서, 상기 동력재공급 부품은 광전 소자(photoelectric device), 무선 주파수 흡수 소자(radio frequency absorbing device), 유도 에너지 결합 소자(inductive energy coupling device), 용량 에너지 결합 소자(capacitive energy coupling device), 열전 소자(thermoelectric device) 또는 압전 소자(piezeoelectric device) 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
제10항에 있어서, 상기 동력재공급 부품은 상기 에너지 장치에 동력을 재공급하기 위해 에너지를 직접 제공하는, 방법.
제10항에 있어서, 상기 동력공급 부품은 상기 에너지 장치에 동력을 재공급하기 위해 에너지 특성 변환 장치(energy characteristic altering device)에 의해 변화되는 에너지를 제공하는, 장치.
제12항에 있어서, 동력공급 장치가 광전 소자를 포함하며 또한 외부 광원을 포함하는, 장치.
제1항에 있어서, 상기 에너지 공급원은 리튬 이온 배터리인, 장치.
제14항에 있어서, 상기 배터리는 재충전가능한, 장치.
제14항에 있어서, 상기 배터리는 일회용 배터리인, 장치.
제1항에 있어서, 상기 에너지 공급원은 연료 전지(fuel cell), 커패시터(capacitor), 압전재(piezoelectrics) 또는 광전재(photoelectrics) 중 적어도 하나를 포함하는, 장치.
제14항에 있어서, 상기 배터리는 봉지되는(encapsulated), 장치.
제14항에 있어서, 상기 배터리는 완전한 환상(full annular shape)으로 형상화되는, 장치.
제14항에 있어서, 상기 배터리는 부분적인 환상으로 형상화되는, 장치.
제14항에 있어서, 상기 배터리는 두께가 500 마이크로미터 미만인, 장치.
제1항에 있어서, 상기 에너지 공급원은 반도체 재료를 포함하는, 방법.
제8항에 있어서, 상기 전류 인입 부품은 인쇄된 성분을 포함하는, 방법.