KR20110081231A

KR20110081231A - 에너지 공급원 및 전류 인입 부품을 갖는 안과용 렌즈를 형성하는 방법

Info

Publication number: KR20110081231A
Application number: KR1020117009648A
Authority: KR
Inventors: 랜들 비. 푸; 다니엘 비. 오츠; 프레더릭 에이. 플리취
Original assignee: 존슨 앤드 존슨 비젼 케어, 인코포레이티드
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2011-07-13
Also published as: EP2328744A2; IL211257A0; CN102202874B; RU2505406C2; BRPI0919537A2; AU2009298777B2; CA2738908C; EP2328744B1; TWI580557B; WO2010039610A3; RU2011117263A; BRPI0919537B1; AR073324A1; TW201029829A; JP2012504257A; CN102202874A; US9427920B2; AU2009298777A1; WO2010039610A2; US20100078838A1

Abstract

본 발명은 에너지 공급원을 가진 매체 삽입체를 안과용 렌즈에 제공하기 위한 방법 및 장치를 개시한다. 에너지 공급원은 안과용 렌즈 내에 포함된 부품에 동력을 공급할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 안과용 렌즈는 실리콘 하이드로젤로부터 캐스트 성형되며, 부품은 전자-광학 렌즈 부분을 포함한다.

Description

에너지 공급원 및 전류 인입 부품을 갖는 안과용 렌즈를 형성하는 방법{METHOD OF FORMING AN OPHTALMIC LENS WITH AN ENERGY SOURCE AND A CURRENT DRAWING COMPONENT}

관련 출원

본 출원은, 그 내용이 신뢰되며 참고로 포함된, 2008년 9월 30일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/101282호, 및 2009년 9월 23일자로 출원된 미국 특허 출원 제12/565,407호에 대해 우선권을 주장한다.

본 발명은 안과용 장치를 위한 동력공급형 매체 삽입체(energized media insert), 더 상세하게는, 몇몇 실시예에서, 동력공급형 매체 삽입체를 가진 안과용 렌즈의 제조를 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, 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, 안과용 렌즈 내에 하나 이상의 기능성을 제공하고 안과용 렌즈 또는 다른 생의학 장치(biomedical device)의 광학적 특징의 제어된 변화를 제공하기에 적합한 정도로 동력공급되는 안과용 렌즈의 형성에 도움을 주는 부가적인 방법 및 장치를 갖는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명은, 동력공급될 수 있고 예를 들어 콘택트 렌즈 또는 누점 마개와 같은 안과용 장치 내로 통합될 수 있는 매체 삽입체를 포함한다. 또한, 동력공급형 매체 삽입체를 가진 안과용 렌즈를 형성하기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 몇몇 실시예에서, 동력공급된 상태의 매체는 전류를 인입할 수 있는 부품에 동력을 공급할 수 있다. 부품은 예를 들어 가변 광학 렌즈 요소, 반도체 소자 및 능동 또는 수동(active or passive) 전자 장치 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예는 또한 강성 또는 성형성 동력공급형 삽입체가 생체적합성 방식으로 안과용 렌즈 내에 보유되는, 캐스트 성형된 실리콘 하이드로젤 콘택트 렌즈를 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명은 동력공급형 매체 부분을 가진 안과용 렌즈, 동력공급형 매체 부분을 가진 안과용 렌즈를 형성하기 위한 장치, 및 이를 제조하기 위한 방법의 개시를 포함한다. 에너지 공급원이 매체 삽입체 상으로 적층될 수 있으며, 삽입체는 제1 금형 부분품(mold part) 및 제2 금형 부분품 중 하나 또는 둘 모두에 근접하게 배치될 수 있다. 반응성 단량체 혼합물이 제1 금형 부분품과 제2 금형 부분품 사이에 배치된다. 제1 금형 부분품은 제2 금형 부분품에 근접하게 위치되고 이로써 렌즈 공동이 형성되어, 동력공급형 매체 삽입체 및 반응성 단량체 혼합물의 적어도 일부가 렌즈 공동 내에 있게 되며; 반응성 단량체 혼합물은 화학 방사선에 노출되어 안과용 렌즈를 형성한다. 렌즈는 반응성 단량체 혼합물이 노출되는 화학 방사선의 조절을 통해 형성된다.

<도 1>
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 금형 조립체 장치를 도시하는 도면.
<도 2a 내지 도 2d>
도 2a 내지 도 2d는 안과용 렌즈 내에 배치될 수 있는 매체 삽입체의 다양한 실시예를 도시하는 도면.
<도 3>
도 3은 에너지 공급원을 안과용 렌즈 금형 부분품 내에 배치하기 위한 장치를 도시하는 도면.
<도 4>
도 4는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 방법 단계들을 도시하는 도면.
<도 5>
도 5는 본 발명의 일부 추가 태양에 따른 방법 단계들을 도시하는 도면.
<도 6>
도 6은 본 발명의 몇몇 실시예를 구현하기 위해 사용될 수 있는 프로세서(processor)를 도시하는 도면.
<도 7>
도 7은 예시적인 매체 삽입체를 도시하는 도면.
<도 8>
도 8은 예시적인 매체 삽입체의 단면을 도시하는 도면.

본 발명은 동력공급형 매체 삽입체를 가진 안과용 렌즈를 제조하기 위한 방법 및 장치를 포함한다. 또한, 본 발명은 매체 삽입체가 안과용 렌즈 내로 통합된 안과용 렌즈를 포함한다.

본 발명에 따르면, 동력공급형 렌즈(100)에는 매립된 매체 삽입체 및 에너지 공급원, 예컨대 에너지를 위한 저장 수단으로서 전기화학 전지 또는 배터리와, 몇몇 실시예에서 안과용 렌즈가 배치되는 환경으로부터 에너지 공급원을 포함하는 재료의 봉지 및 격리가 형성된다.

몇몇 실시예에서, 매체 삽입체는 또한 일 패턴의 회로, 부품 및 에너지 공급원을 포함한다. 다양한 실시예는 렌즈의 착용자가 이를 통해 보게 될 광학 구역의 외주연 둘레에 회로, 부품 및 에너지 공급원의 패턴을 위치시키는 매체 삽입체를 포함할 수 있는 반면, 다른 실시예는 콘택트 렌즈 착용자의 시야에 불리하게 영향을 주지 않도록 충분히 작은 일 패턴의 회로, 부품 및 에너지 공급원을 포함할 수 있어서 매체 삽입체가 이들을 광학 구역 내에 또는 광학 구역 외부에 위치시킬 수 있다.

일반적으로, 본 발명의 몇몇 실시예에 따르면, 매체 삽입체는 에너지 공급원을 렌즈를 형성하는 데 사용되는 금형 부분품에 대한 원하는 위치로 배치하는 자동화 장치(automation)를 통해 안과용 렌즈 내에 구현된다.

몇몇 실시예에서, 에너지 공급원은, 명령(command)에 의해 활성화될 수 있고 안과용 렌즈 내에 포함된 에너지 공급원으로부터 전류를 인입하는 부품과 전기적 통신 상태로 배치된다. 부품은 예를 들어 반도체 소자, 능동 또는 수동 전기 장치, 또는 예컨대 마이크로전기기계적 시스템(MEMS), 나노전기기계적 시스템(NEMS), 또는 마이크로기계를 포함하는 전기적으로 활성화되는 기계를 포함할 수 있다. 에너지 공급원 및 부품을 배치한 후, 반응성 혼합물이 금형 부분품에 의해 형상화되고 중합되어 안과용 렌즈를 형성할 수 있다.

하기의 단락에서, 본 발명의 실시예들의 상세한 설명이 주어질 것이다. 바람직한 및 대안적인 실시예 둘 모두의 설명은 단지 예시적인 실시예이며, 당업자에게는 변형, 수정 및 변경이 명백할 수 있을 것으로 이해된다. 따라서, 상기 예시적인 실시예는 근본적인 본 발명의 범주를 제한하지 않는다는 것이 이해되어야 한다.

용어

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

부품: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 논리적 상태 또는 물리적 상태의 하나 이상의 변화를 수행하기 위해 에너지 공급원으로부터 전류를 인입할 수 있는 장치를 지칭한다.

동력공급된: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 전류를 공급할 수 있거나 내부에 전기 에너지를 저장할 수 있는 상태를 지칭한다.

에너지: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 일을 수행하는 물리적 시스템의 능력을 지칭한다. 본 발명에서의 많은 용도는 일을 함에 있어서 전기적 작용을 수행할 수 있는 상기 능력에 관계될 수 있다.

에너지 공급원: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 에너지를 공급할 수 있거나 생의학 장치를 동력공급된 상태에 둘 수 있는 장치를 지칭한다.

에너지 하베스터(Energy Harvester): 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 환경으로부터 에너지를 추출하여 그것을 전기 에너지로 변환시킬 수 있는 장치를 지칭한다.

렌즈: 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 탄성중합체 또는 하이드로젤로부터 제조된 소프트 콘택트 렌즈이다.

렌즈 형성 혼합물 또는 "반응성 혼합물" 또는 "RMM(reactive monomer mixture)(반응성 단량체 혼합물)": 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 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.

렌즈 형성 표면: 렌즈의 성형에 사용되는 표면을 지칭한다. 몇몇 실시예에서, 임의의 그러한 표면은 광학 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, 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.

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

매체 삽입체: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 에너지 공급원을 안과용 렌즈 내에서 지지할 수 있는 성형성 또는 강성 기판을 지칭한다. 몇몇 실시예에서, 매체 삽입체는 또한 하나 이상의 부품을 지지한다.

금형: 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.

광학 구역: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 안과용 렌즈의 착용자가 이를 통해 보게 되는 안과용 렌즈의 영역을 지칭한다.

동력: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 단위 시간당 행한 일 또는 전달된 에너지를 지칭한다.

재충전가능한 또는 재동력공급가능한: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 보다 높은 일 수행 능력을 갖는 상태로 복원되는 능력을 지칭한다. 본 발명에서의 많은 용도는 소정의 회복 시간 주기 동안 소정의 비율로 전류를 흘리는 능력에 의해 복원되는 능력에 관계될 수 있다.

재동력공급 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.

금형으로부터 해제된다: 렌즈가 금형으로부터 완전히 분리되거나, 가벼운 정도의 교반에 의해 제거되거나 스웝(swab)에 의해 밀어 떼어낼 수 있도록 단지 느슨하게 부착되는 것을 의미한다.

금형

이제 도 1을 참조하면, 안과용 렌즈를 위한 예시적인 금형 장치(100)의 다이어그램이 매체 삽입체(111)와 함께 예시되어 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 금형 장치(100)라는 용어는 렌즈 형성 혼합물의 반응 또는 경화시 원하는 형상의 안과용 렌즈가 생성되도록 렌즈 형성 혼합물이 내부에 분배될 수 있는 공동(105)을 형상화하기 위해 형성된 플라스틱을 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 혼합물의 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 실시예에서, 금형 장치(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 장치(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 에지와 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) 및 부품(108)이 그 위에 장착되는 매체 삽입체가 예시되어 있다. 매체 삽입체(111)는 에너지 공급원(109)이 그 위에 배치될 수 있는 임의의 수용 재료일 수 있으며, 몇몇 실시예에서는 또한 에너지 공급원(109)을 부품(108)과의 전기적 통신 상태로 배치하고 부품이 에너지 공급원(109)으로부터 전류를 인입할 수 있게 하는 데 유용한 회로 경로, 부품 및 다른 외관을 포함할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 매체 삽입체(111)는 가요성 기판을 포함한다. 추가의 실시예는 규소 웨이퍼(silicon wafer)와 같은 강성인 매체 삽입체(111)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 강성 삽입체(rigid insert)는 광학 특성을 제공하는 광학 구역(예를 들어, 시력 교정을 위해 사용되는 것) 및 비-광학 구역 부분을 포함할 수 있다. 에너지 공급원은 삽입체의 광학 구역과 비-광학 구역 중 하나 또는 둘 모두에 배치될 수 있다. 또 다른 실시예는 강성이거나 성형성인 환상 삽입체 또는 사용자가 이를 통해 보게 하는 광학 구역을 에워싸는 소정의 형상부를 포함할 수 있다.

다른 실시예는 렌즈가 형성될 때 렌즈 내로 혼입될 수 있는 물질의 클리어 코트(clear coat)로 형성된 매체 삽입체(111)를 포함한다. 클리어 코트는, 예를 들어 후술하는 안료, 단량체 또는 기타 생체적합성 물질을 포함할 수 있다.

다양한 실시예는 렌즈를 형성하기 위해 사용되는 금형 부분 내로 매체 삽입체(111)를 배치하기 전에 매체 삽입체(111) 상으로 에너지 공급원(109)을 배치하는 것을 또한 포함한다. 매체 삽입체(111)는 에너지 공급원(109)을 통해 전하를 수용할 하나 이상의 부품을 또한 포함할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 매체 삽입체(111)를 가진 렌즈는 강성 중심부 연성 주변부(rigid center soft skirt) 디자인을 포함할 수 있는데, 중심의 강성 광학 요소는 각각 전방 표면 및 후방 표면에서 대기 및 각막 표면과 직접 접촉하며, 렌즈 물질(전형적으로, 하이드로젤 물질)의 연성 주변부는 강성 광학 요소의 외주연에 부착되고, 강성 광학 요소는 또한 생성되는 안과용 렌즈에 에너지 및 기능성을 제공하는 매체 삽입체로서 작용한다.

몇몇 추가의 실시예는 하이드로젤 매트릭스(hydrogel matrix) 내에 완전하게 봉지된 강성 렌즈 삽입체인 매체 삽입체(111)를 포함한다. 강성 렌즈 삽입체인 매체 삽입체(111)는, 예를 들어 초소형 사출 성형(microinjection molding) 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 실시예는, 예를 들어 직경이 약 6 ㎜ 내지 10 ㎜이고 전방 표면 반경이 약 6 ㎜ 내지 10 ㎜이며 후방 표면 반경이 약 6 ㎜ 내지 10 ㎜이고 중심 두께가 약 0.050 ㎜ 내지 0.5 ㎜인 폴리(4-메틸펜트-1-엔) 공중합체 수지를 포함할 수 있다. 몇몇 예시적인 실시예는 직경이 약 8.9 ㎜이고 전방 표면 반경이 약 7.9 ㎜이며 후방 표면 반경이 약 7.8 ㎜이고 중심 두께가 약 0.100 ㎜이며 에지 프로파일이 약 0.050 반경인 삽입체를 포함한다. 하나의 예시적인 초소형 성형 기계는 배튼필드 인크.(Battenfield Inc.)에 의해 제공되는 마이크로시스템(Microsystem) 50 (5-톤(five-ton)) 시스템을 포함할 수 있다.

매체 삽입체는 안과용 렌즈를 형성하는 데 이용되는 금형 부분품(101, 102) 내에 배치될 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.

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); FDA 규정 21 CFR (c) 3.2에 따른 클린 성형(clean molding)을 위한 투명한 랜덤 공중합체; 에틸렌기를 갖는 랜덤 공중합체(znPP)를 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.

렌즈

이제 도 2a 내지 도 2d를 참조하면, 매체 삽입체(211 내지 214)의 예시적인 디자인이 예시되어 있다. 도 2a는 환상 매체 삽입체(211)를 예시한다. 다른 매체 삽입체는 안과용 렌즈와의 배치에 도움을 주는 다양한 형상의 것일 수 있다. 몇몇 바람직한 형상은 안과용 렌즈의 전체 형상의 일부분과 매칭되는 아치형 디자인을 가진 형상을 포함한다. 도 2b는 전체 환상 디자인의 약 ½의 영역을 포함하고 또한 매체 삽입체(212)가 배치되는 렌즈의 광학 구역을 둘러쌀 수 있는 아치형 영역을 포함하는 매체 삽입체(212)를 예시한다. 유사하게, 도 2c는 환상 디자인의 약 1/3의 매체 삽입체(213)를 포함한다. 도 2d는 매체 삽입체(214)의 다수의 개별 부분들(215 내지 217)을 가진 환상 디자인(214)을 예시한다. 개별 부분들(215 내지 217)은 개개의 부분(215 내지 217)에 의한 다양한 기능을 격리시키는 데 유용할 수 있다. 예를 들어 하나의 개별 부분(215 내지 217)은 하나 이상의 에너지 공급원을 포함할 수 있고, 다른 개별 부분(215 내지 217)은 부품을 포함할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 매체 삽입체(211 내지 214)는 매체 삽입체(211 내지 214) 상에 위치된 에너지 공급원에 의해 동력을 공급받는 가변 광학체(variable optic)를 포함하는 광학 구역을 가질 수 있다. 매체 삽입체(211 내지 214)는 또한 광학 구역(211 내지 214) 내에 포함된 가변 광학체를 제어하기 위한 회로를 포함할 수 있다. 이러한 논의에서, 가변 광학체는 부품으로 고려될 수 있다.

에너지 공급원은 부품과 전기적 통상 상태에 있을 수 있다. 부품은, 예를 들어 반도체 유형 칩; 수동 전기 장치; 또는 광학 장치, 예컨대 수정 렌즈(crystal lens)와 같은, 상태의 변화를 갖고서 전하에 반응하는 임의의 장치를 포함할 수 있다.

몇몇 구체적인 실시예에서, 에너지 공급원은, 예를 들어 배터리 또는 다른 전기화학 전지; 커패시터; 울트라커패시터(ultracapacitor); 슈퍼커패시터(supercapacitor); 또는 다른 저장 부품을 포함한다. 몇몇 구체적인 실시예는 광학 구역 외측의 안과용 렌즈의 외주연 상에서 매체 삽입체(211 내지 214) 상에 위치되고 잉크 제팅(ink jetting)을 통해 침착된 에너지 공급원 내로 무선 주파수(radio frequency) 및 자기 인덕턴스(magnetic inductance) 중 하나 이상을 통해 충전가능한 리튬 이온 배터리를 포함할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 바람직한 렌즈 유형은 실리콘 함유 성분을 포함하는 렌즈를 포함할 수 있다. "실리콘-함유 성분"은 단량체, 거대분자(macromer) 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, C_2-12알켄일페닐, C_2-12알켄일나프틸, C_2-6알켄일페닐C_1-6알킬, 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.

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 실시예에서 추가 단계가 포함될 수 있다.

이제 도 4를 참조하면, 흐름도는 본 발명을 구현하기 위해 사용될 수 있는 예시적인 단계들을 예시하며, 단계(401)에서 에너지 공급원이 매체 삽입체 상으로 배치된다. 매체 삽입체는 하나 이상의 부품을 또한 포함하거나 포함하지 않을 수도 있다.

단계(402)에서, 반응성 단량체 혼합물이 제1 금형 부분품 내로 침착될 수 있다.

단계(403)에서, 매체 삽입체가 제1 금형 부분품에 의해 형성된 공동 내에 배치된다. 몇몇 바람직한 실시예에서, 매체 삽입체(111)는 기계적 배치를 통해 금형 부분품(101, 102) 내에 배치된다. 기계적 배치는, 예를 들어 표면 장착 부품을 배치하기 위해 산업계에 알려진 것들과 같은 로봇 또는 다른 자동화 장치를 포함할 수 있다. 매체 삽입체(111)를 사람이 배치하는 것이 또한 본 발명의 범위 내에 있다. 따라서, 에너지 공급원(109)을 가진 매체 삽입체(111)를 캐스트 금형 부분품 내에 배치하는 데 효과적인 임의의 기계적 배치는 금형 부분품에 의해 함유된 반응성 혼합물(110)의 중합에 의해 에너지 공급원(109)이 생성된 안과용 렌즈 내에 포함되게 할 것이다.

몇몇 실시예에서, 프로세서 장치, MEMS, NEMS 또는 다른 부품은 또한 매체 삽입체 상에 장착될 수 있고 에너지 공급원과 전기적 통신 상태에 있을 수 있다.

단계(404)에서, 제1 금형 부분품은 제2 금형 부분품에 근접하게 배치되어 렌즈 형성 공동이 형성되어, 에너지 공급원 및 반응성 단량체 혼합물의 적어도 일부가 공동 내에 있게 될 수 있다. 단계(405)에서, 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(406)에서, 렌즈는 금형 부분품으로부터 제거된다.

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.

이제 도 4를 다시 참조하면, 단계(402)에서 반응성 혼합물은 제1 금형 부분품과 제2 금형 부분품 사이에 배치되며, 단계(403)에서 매체 삽입체가 반응성 혼합물과 접촉하는 상태로 위치된다. 단계(404)에서, 제1 금형 부분품은 제2 금형 부분품에 근접하게 배치되어 렌즈 공동이 형성되어, 반응성 단량체 혼합물 및 매체가 렌즈 공동 내에 있게 된다.

단계(405)에서, 반응성 혼합물은, 예를 들어 화학 방사선 및 열 중의 하나 또는 둘 모두에 대한 노출을 통해 중합된다. 단계(406)에서, 매체 삽입체 및 에너지 공급원을 통합한 안과용 장치가 안과용 장치를 형성하기 위해 사용된 금형 부분품으로부터 제거된다.

이제 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 태양에서, 안과용 장치 내로 통합된 매체 삽입체는 통합된 에너지 공급원을 통해 동력을 공급받을 수 있다. 단계(501)에서, 매체 삽입체가 상기 논의된 바와 같이 안과용 렌즈 내에 배치된다. 단계(502)에서, 매체 삽입체는 매체 삽입체 내로 통합되거나 달리 안과용 렌즈(105) 내에 포함된 부품과 전기적 통신 상태로 배치된다. 전기적 통신은, 예를 들어 매체 삽입체 내로 통합된 회로를 통해, 또는 잉크 제팅되거나 달리 렌즈 물질 상에 직접 형성된 경로를 통해 이루어질 수 있다.

단계(503)에서, 에너지가 안과용 렌즈 내로 통합된 부품으로 보내진다. 에너지는, 예를 들어 전하를 전도할 수 있는 전기 회로를 통해 보내질 수 있다. 단계(504)에서, 부품은 부품으로 보내진 에너지에 기초하여 소정의 동작을 수행한다. 동작은 렌즈에 영향을 주는 기계적 동작, 또는 정보의 수신, 전송, 저장 및 조작 중 하나 이상을 포함하는 정보를 처리하는 소정 동작을 포함할 수 있다. 바람직한 실시예는 정보를 디지털 값으로 처리하여 저장하는 것을 포함할 것이다.

단계(505)에서, 몇몇 실시예에서, 정보는 렌즈 내로 통합된 부품으로부터 전송될 수 있다.

장치

이제 도 3을 참조하면, 자동화된 장치(310)가 하나의 매체 삽입체(314) 전달 인터페이스(311) 또는 전달 인터페이스들과 함께 예시되어 있다. 예시된 바와 같이, 관련 매체 삽입체(314)를 각각 갖는 다수의 금형 부분품이 팔레트(pallet)(313) 상에 보유되고 매체 전달 인터페이스(311)에 제공된다. 실시예는 매체 삽입체(314)를 개별적으로 배치하는 단일 인터페이스 또는 매체 삽입체(314)를 다수의 금형 부분품 내에 그리고 몇몇 실시예에서는 각각의 금형 내에 동시에 배치하는 다수의 인터페이스(도시 안됨)를 포함할 수 있다.

몇몇 실시예의 다른 태양은 이들 부품 주위에 안과용 렌즈의 본체가 성형되는 동안 매체 삽입체(314)를 지지하기 위한 장치를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 에너지 공급원은 (예시되지 않은) 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.

이제 도 6을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 사용될 수 있는 컨트롤러(600)가 예시되어 있다. 컨트롤러(600)는 하나 이상의 프로세서(610)를 포함하며, 이는 통신 장치(620)에 결합된 하나 이상의 프로세서 부품을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 컨트롤러(600)는 안과용 렌즈 내에 배치된 에너지 공급원에 에너지를 전송하기 위해 사용될 수 있다.

프로세서(610)는 통신 채널을 통해 에너지를 전달하도록 구성된 통신 장치에 결합된다. 통신 장치는 안과용 렌즈 금형 부분품 내로의 에너지 공급원을 가진 매체의 배치에 사용되는 자동화 장치와, 매체 상에 장착되고 안과용 렌즈 금형 부분품 내에 배치된 부품으로의 그리고 부품으로부터의 디지털 데이터의 전송, 또는 안과용 렌즈 내로 통합된 부품의 제어 중 하나 이상을 전자적으로 제어하기 위해 사용될 수 있다.

통신 장치(620)는, 예를 들어 하나 이상의 컨트롤러 장치 또는 제조 장비 부품과 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), 광 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(640)을 저장할 수 있다. 프로세서(610)는 소프트웨어 프로그램(640)의 명령을 수행하며, 따라서 본 발명에 따라 작동한다. 예를 들어, 프로세서(610)는 매체 삽입체 배치, 부품 배치 등을 설명하는 정보를 수신할 수 있다. 저장 장치(630)는 또한 하나 이상의 데이터베이스(650, 660)에 눈 관련 데이터를 저장할 수 있다. 데이터베이스는 맞춤형 매체 삽입체 디자인, 도량형 데이터, 및 매체 삽입체로의 그리고 매체 삽입체로부터의 에너지를 제어하기 위한 구체적인 제어 시퀀스(control sequence)를 포함할 수 있다.

도 7을 참조하면, 매체 삽입체(700)의 예시적인 실시예의 평면도가 도시되어 있다. 이 도면에서, 에너지 공급원(710)은 매체 삽입체(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)에 와이어 접합될 수 있으며, 배터리 에너지 공급원(710)에 재동력공급하도록 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, 매체 삽입체(700)는 가요성 기판을 포함할 수 있다. 이 가요성 기판은 앞서 논의된 유사한 방식으로 전형적인 렌즈 형태와 유사한 형상으로 형성될 수 있다. 그러나, 추가의 가요성을 부가하기 위해, 매체 삽입체(700)는 그 길이를 따라 반경방향 절제부와 같은 부가적인 형상 특징부를 포함할 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 명령에 따라 변경될 수 있는 가변 광학 부품을 가진 광학 구역을 포함한다.

이제 도 8을 참조하면, 매체 삽입체(800)의 단면이 예시되어 있다. 매체 삽입체(800)는 상기 논의된 바와 같은 광학 구역(830) 및 또한 하나 이상의 외주연 부분(810, 820)을 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 매체 삽입체 및 부품은 외주연 부분(810, 820) 내에 배치될 것이다.

몇몇 실시예에서, 안과용 렌즈의 외양에 영향을 주는 방식들이 존재할 수 있다. 박막 마이크로배터리 표면의 미적 특성은 전기활성 접촉 렌즈 또는 형상화된 하이드로젤 물품 내에 매립된 때 특정 외양을 보여주는 다양한 방식으로 변화될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 박막 마이크로배터리는, 박막 마이크로배터리의 무채색(muted) 외양을 제공하거나 대안적으로 홍채와 유사한 색상의 패턴, 단색(solid color) 및/또는 혼색(mixed color) 패턴, 반사성 디자인, 무지개 빛깔의 디자인, 금속성 디자인, 또는 가능하게는 임의의 다른 예술적 디자인 또는 패턴을 제공하는 역할을 할 수 있는 미적으로 만족스러운 패턴화된 및/또는 착색된 패키징 재료로 제조될 수 있다. 다른 실시예에서, 박막 배터리는 렌즈 내의 다른 부품, 예를 들어 배터리 전방 표면에 장착된 광기전 칩(photovoltaic chip)에 의해서, 또는 대안적으로 연성 회로의 전부 또는 일부 후방에 배터리를 배치함으로써 부분적으로 가려질 수 있다. 추가의 실시예에서, 박막 배터리는 상안검 또는 하안검이 배터리의 가시성을 부분적으로 또는 전체적으로 차단하도록 전략적으로 위치될 수 있다. 당업자에게는 동력공급형 안과용 장치의 외양에 관한 다수의 실시예 및 이들을 한정하는 방법이 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 표준 콘택트 렌즈 제조 공정 내에 간단하게 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, 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 방법일 수 있다. 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 통합시키는 방법을 포함할 수 있다.

다른 실시예는 안과용 렌즈 기하학적 구조 내에 에너지 공급원을 전략적으로 배치하기 위한 방법을 포함할 수 있다. 구체적으로, 몇몇 실시예에서, 에너지 공급원은 불투명한 물품일 수 있다. 에너지 공급원이 안과용 렌즈를 통한 광의 투과를 차단하지 않을 수 있기 때문에, 디자인 방법은 몇몇 실시예에서 콘택트 렌즈의 중앙의 5 내지 8 ㎜가 에너지 공급원의 임의의 불투명한 부분에 의해 차단되지 않을 수 있는 것을 보장할 수 있다. 당업자에게는 안과용 렌즈의 광학적으로 관련된 부분과 유리하게 상호 작용하도록 다양한 에너지 공급원을 디자인하는 것에 관한 많은 상이한 실시예가 존재할 수 있다는 것이 명백할 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(cathode), 전해질 및 애노드(anode) 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.

또한, 몇몇 실시예에서, 에너지 하베스터가 포함되어, 에너지 하베스터가 하나 이상의 에너지 공급원을 충전할 수 있는 방식으로 전기적 통신 상태로 배치될 수 있다. 에너지 하베스터는, 예를 들어 광기전 에너지 전지(photovoltaic energy cell), 열전 전지(thermoelectric cell) 또는 압전 전지(piezoelectric cell)를 포함할 수 있다. 하베스터는 이들이 환경으로부터 에너지를 흡수할 수 있고 이어서 외부 유선 연결 없이 전기 에너지를 제공할 수 있다는 점에서 긍정적인 측면을 갖는다. 몇몇 실시예에서, 하베스터는 동력공급형 안과용 렌즈 내의 에너지 공급원을 구성할 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 에너지 하베스터는 에너지를 전기적 형태로 저장할 수 있는 다른 공급원과 조합될 수 있다.

다른 유형의 에너지 공급원은 커패시터 유형 장치의 사용을 포함한다. 커패시터가 에너지 하베스터보다는 높지만 배터리의 그것보다는 작은 에너지 밀도 용액(solution)을 제공할 수 있다는 것이 명백할 수 있다.

커패시터는 에너지를 전기적 형태로 저장하는 에너지 공급원의 유형이며, 따라서 에너지를 저장할 수 있는 무선 에너지 공급원을 생성하도록 에너지 하베스터와 조합될 수 있는 에너지 공급원들 중 하나일 수 있다. 일반적으로, 커패시터는 이들이 일반적으로 배터리보다 높은 전력 밀도를 갖는다는 점에서 배터리에 비해 이점을 갖는다. 표준 전기 박막 커패시터로부터, 마일라 커패시터(Mylar capacitor), 전해 커패시터(electrolytic capacitor) 및 상대적으로 더 새롭고 더 진보된 기술의 고밀도 나노스케일 커패시터(nanoscale capacitor) 또는 슈퍼커패시터에 이르는 많은 상이한 유형의 커패시터가 있다.

몇몇 부가적인 실시예에서, 전기화학 전지 또는 배터리를 포함하는 에너지 공급원은 상대적으로 바람직한 작동 포인트(operational point)를 한정할 수 있다. 배터리는 다수의 유리한 특징을 갖는다. 예를 들어, 배터리는 전기 에너지로 직접 변환되는 형태로 에너지를 저장한다. 일부 배터리는 재충전가능하거나 재동력공급가능할 수 있어서, 에너지 하베스터에 결합될 수 있는 다른 범주의 에너지 공급원을 나타낸다. 배터리는 일반적으로 비교적 높은 에너지 밀도를 가질 수 있으며, 배터리가 저장하는 에너지는 다른 소형화된 에너지 공급원과 비교할 때 상대적으로 높은 에너지 요건을 갖는 기능을 수행할 수 있다. 또한, 배터리는 가요성인 형태로 조립될 수 있다. 높은 전력 용량을 필요로 하는 응용의 경우, 당업자에게는 배터리가 또한 커패시터에 결합될 수 있다는 것이 명백할 수 있다. 동력공급형 안과용 렌즈 내에 적어도 에너지 공급원의 일부로서 배터리를 포함하는 다수의 실시예가 존재할 수 있다.

다른 유형의 실시예는 에너지 공급원으로서 연료 전지를 포함할 수 있다. 연료 전지는 열 에너지를 포함한 부산물 및 전기를 발생시키는 화학 연료 공급원을 소비함으로써 전기를 발생시킨다. 연료 전지 실시예는 생물학적으로 이용가능한 물질을 연료 공급원으로서 사용하는 것이 가능할 수 있다.

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 및 규소 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예가 재충전가능한 배터리의 사용으로부터 유래될 수 있다. 이러한 배터리는 이어서 리튬 이온 기술, 은 기술, 마그네슘 기술, 니오븀 기술 또는 다른 전류 제공 재료 중 하나 이상으로 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.

몇몇 실시예에서, 콘택트 렌즈 환경의 물리적 및 치수적 제약으로 인해 박막 배터리가 도움이 될 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. 이러한 3차원 배터리 실시예의 다수의 형상 및 형태가 본 발명의 범주 내에 있다.

결론

전술되고 이하의 특허청구범위에 의해 추가로 한정되는 것과 같이, 본 발명은 동력공급형 매체 삽입체를 제공하는 방법 및 이러한 방법을 구현하는 장치뿐만 아니라 매체 삽입체와 함께 형성된 안과용 렌즈를 제공한다.

Claims

장착된 에너지 공급원(energy source) 및 전류 인입 부품(current drawing component)을 포함하는 매체 삽입체(media insert)를 제1 금형 부분품(mold part)에 근접하게 배치하는 단계;
상기 제1 금형 부분품 내로 반응성 단량체 혼합물을 침착시키는 단계;
상기 매체 삽입체를 상기 반응성 단량체 혼합물과 접촉하는 상태로 위치시키는 단계;
상기 제1 금형 부분품을 제2 금형 부분품에 근접하게 위치시키고 이로써 렌즈 공동을 형성하여, 상기 매체 삽입체와 상기 에너지 공급원과 상기 부품 및 상기 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.
제1항에 있어서, 상기 매체 삽입체는 전기화학 전지를 포함하는, 방법.
제2항에 있어서, 상기 매체 삽입체는 환상 형상(annular shape)을 포함하는, 방법.
제2항에 있어서, 상기 매체 삽입체는 아치형 형상(arcuate shape)을 포함하는, 방법.
제2항에 있어서, 상기 매체 삽입체는 강성 삽입체(rigid insert)를 포함하며, 상기 방법은 상기 에너지 공급원을 상기 매체 삽입체에 고정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 강성 삽입체는 다수의 별개의 부분들(disparate portions)을 포함하는, 방법.
제5항에 있어서, 상기 에너지 공급원은 박막 전기화학 전지를 포함하는, 방법.
제7항에 있어서, 상기 전기화학 전지는 리튬 이온 배터리를 포함하는, 방법.
제7항에 있어서, 상기 전기화학 전지는 재충전가능한 물질을 포함하는, 방법.
제7항에 있어서, 상기 전기화학 전지는 나노스케일 결정체(nano-scaled crystal)를 포함하는 캐소드(cathode)를 포함하는, 방법.
제10항에 있어서, 상기 나노스케일 결정체는 리튬 철 인화물을 포함하는, 방법.
제5항에 있어서, 상기 매체 삽입체를 사출 성형하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제3항에 있어서, 결합제 층이 예비중합체를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 매체 삽입체는 성형성 기판을 포함하는, 방법.
에너지 공급원을 포함하는 매체 삽입체를, 제1 금형 부분품에 근접하거나 제1 금형 부분품과 접촉하는 상태 중 하나 또는 둘 다의 상태로 배치하는 제1 자동화 장치(automation)를 작동시키는 단계;
에너지 공급원을 포함하는 상기 매체 삽입체의, 제1 금형 부분품에 근접하거나 제1 금형 부분품과 접촉하는 상태 중 하나 또는 둘 다의 상태로의 상기 배치에 이어서, 상기 제1 금형 부분품 내로 반응성 단량체 혼합물을 분배하도록 상기 제1 자동화 장치와 논리적 통신(logical communication)하는 제2 자동화 장치를 작동시키는 단계; 및
상기 제1 금형 부분품 내의 상기 반응성 단량체 혼합물을 화학 방사선에 노출시키는 제3 자동화 장치를 작동시키는 단계를 포함하는, 안과용 렌즈를 제조하는 방법.
제15항에 있어서,
제2 금형 부분품을 상기 제1 금형에 근접하게 배치하고 이로써 렌즈 형성 공동을 생성하여 상기 에너지 공급원을 포함하는 상기 매체 삽입체 및 상기 반응성 단량체 혼합물의 적어도 일부가 상기 렌즈 형성 공동 내에 있게 하는 제4 자동화 장치를 작동시키는 단계를 추가로 포함하는, 안과용 렌즈를 제조하는 방법.
제16항에 있어서,
다수의 제1 금형 부분품들을 팔레트(pallet) 내에 보유하는 단계; 및
상기 팔레트를 화학 방사선의 공급원에 근접하게 이동시키는 제5 자동화 장치를 작동시키는 단계를 추가로 포함하는, 안과용 렌즈를 제조하는 방법.
제17항에 있어서,
프로세서와 디지털 통신 상태에 있는 디지털 저장 장치에 실행가능한 소프트웨어 코드를 저장하는 단계(여기서, 상기 프로세서는 상기 자동화 장치와 또한 통신 상태에 있다); 및
상기 프로세서를 통해 상기 소프트웨어 코드를 실행해서 상기 자동화 장치를 제어하여 상기 자동화 장치가 제17항에 포함된 상기 방법 단계들을 수행하게 하는 단계를 추가로 포함하는, 안과용 렌즈를 제조하는 방법.