TW202212924A - 光學裝置及其製造方法 - Google Patents

Abstract

一種光學裝置，包括奈米金屬層、電子電路層以及包覆層。奈米金屬層包括基材以及多數個奈米金屬粒子，基材與多數個奈米金屬粒子均勻地混合。電子電路層配置於奈米金屬層的其中一側。包覆層包覆奈米金屬層以及電子電路層。本發明更包括一種光學裝置的製造方法。

Description

光學裝置及其製造方法

本發明係有關一種光學裝置及其製造方法，尤指包覆有奈米金屬粒子以及電子電路層的一種光學裝置及其製造方法。

早期一般的隱形眼鏡為硬式的玻璃材質，然而硬式的隱形眼鏡容易造成配戴上的不舒適。因此後來發展出了以矽水膠為基底的軟式隱形眼鏡，以改善佩戴上不舒服的問題。在軟式隱形眼鏡中，依其組成材料又可區分為水膠隱形眼鏡(hydrogel contact lenses)以及矽水膠隱形眼鏡(silicone hydrogel contact lenses)。其中的水膠隱形眼鏡，即是指水膠(hydrogel)材質所製成的隱形眼鏡，如聚甲基丙烯酸2-羥基乙酯。水膠鏡片主要由鏡片中的水分子傳遞氧氣，由於水膠隱形眼鏡的材料特性限制，即使鏡片保濕程度再怎麼高，其透氧率(oxygen permeability，單位Dk)仍不會超過理論值約40 Dk。矽水膠鏡片雖然也含有水，但其傳遞氧氣的機制是由矽分子所鍵結的聚合物所主導，因此矽水膠鏡片的理論透氧率遠高於只依賴水分子的水膠鏡片。然而，一般傳統的矽水膠隱形眼鏡因為不同使用者以及不同環境等條件之下，對於生物角膜依然存在有透氧率不足、保濕程度不佳、無法阻擋紫外光(ultraviolet, UV)以及容易滋生細菌與病毒等的技術問題。

為此，如何設計出一種光學裝置及其製造方法，特別是解決現有技術之前述技術問題，乃為本案發明人所研究的重要課題。

本發明之一目的在於提供一種光學裝置，解決現有技術對於生物角膜存在有透氧率不足、保濕程度不佳、無法阻擋紫外光以及容易滋生細菌與病毒的技術問題，達到長時間使用安全且舒適方便之目的。

為了達到前述目的，本發明所提出的光學裝置應用於生物角膜，所述光學裝置包括：奈米金屬層、電子電路層以及包覆層。其中，奈米金屬層包括基材以及多數個奈米金屬粒子，基材與多數個奈米金屬粒子均勻地混合，且多數個奈米金屬粒子在奈米金屬層佔有的重量百分比介於0.1wt%至10wt%。電子電路層配置於奈米金屬層的其中一側。包覆層包覆奈米金屬層以及電子電路層。其中，各奈米金屬粒子的粒徑小於10奈米。

進一步而言，基材包括高分子材料，多數個奈米金屬粒子包括金、銀、釕、鉑、鈀、氧化鋅以及白金的其中至少一者。

進一步而言，高分子材料包括聚二甲基矽氧烷、矽水膠聚合物、聚甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、N,N-二甲基丙烯醯胺、N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯醯胺、甲基丙烯酸二乙氨乙酯、N-丙烯醯嗎咻、碳酸亞乙烯酯以及胺基甲酸乙烯酯的其中至少一者。

進一步而言，奈米金屬層更包括界面添加劑，界面添加劑使多數個奈米金屬粒子均勻地分散於基材中。

進一步而言，奈米金屬層用以將包括基材以及多數個奈米金屬粒子的混合溶液塗佈至包覆層的內表面上，且對混合溶液進行固化程序而形成奈米金屬層。

進一步而言，固化程序包括照射紫外光、硫化以及加熱的其中至少一者。

本發明之另一目的在於提供一種光學裝置的製造方法，解決現有技術對於生物角膜存在有透氧率不足、保濕程度不佳、無法阻擋紫外光以及容易滋生細菌與病毒的技術問題，達到長時間使用安全且舒適方便之目的。

為了達到前述目的，本發明所提出的光學裝置的製造方法，光學裝置應用於生物角膜，所述製造方法包括：將基材與多數個奈米金屬粒子均勻地混合為混合溶液，且多數個奈米金屬粒子在奈米金屬層佔有的重量百分比介於0.1wt%至10wt%。對混合溶液進行固化程序而形成奈米金屬層。將電子電路層配置於奈米金屬層的其中一側。將包覆層完全地包覆奈米金屬層以及電子電路層。其中，各奈米金屬粒子的粒徑小於10奈米。

進一步而言，基材包括高分子材料，多數個奈米金屬粒子包括金、銀、釕、鉑、鈀、氧化鋅以及白金的其中至少一者。

進一步而言，高分子材料包括聚二甲基矽氧烷、矽水膠聚合物、聚甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、N,N-二甲基丙烯醯胺、N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯醯胺、甲基丙烯酸二乙氨乙酯、N-丙烯醯嗎咻、碳酸亞乙烯酯以及胺基甲酸乙烯酯的其中至少一者。

進一步而言，固化程序包括照射紫外光、硫化以及加熱的其中至少一者。

進一步而言，混合溶液更包括界面添加劑，界面添加劑使多數個奈米金屬粒子均勻地分散於基材中。

進一步而言，包覆層包括第一包覆層以及第二包覆層，所述製造方法更包括：將混合溶液塗佈於第一包覆層的內表面上。將電子電路層配置於奈米金屬層的其中一表面上。使第一包覆層以及第二包覆層完全地包覆奈米金屬層以及電子電路層。

進一步而言，包覆層通過塗佈、灌注、模壓或射出成型而形成。

在使用本發明所述光學裝置及其製造方法時，由於各奈米金屬粒子的粒徑小於10奈米，比起一般市售使用於抗菌功效的金屬粒子(例如粒徑分布在20nm~60nm)還要更小，因此能夠使得金屬本身材料於奈米尺寸的抗菌與抗病毒特性得以充分發揮。進一步而言，紫外光為波長在10nm至400nm之間的電磁波，而本發明所採用的奈米金屬粒子的粒徑小於10奈米。由於奈米金屬粒子的粒徑小於紫外光的波長範圍最小值，因此奈米金屬層能夠有效地阻擋紫外光，以避免光學裝置應用於生物角膜時讓紫外光進入生物角膜中，避免生物角膜遭受紫外光照射而產生蛋白質異變。再者，奈米金屬粒子若均勻地混合至作為基材的矽水膠中，可更增加以矽水膠為基底的包覆層的保濕特性。並且，使用奈米金屬層搭配電子電路層可讓所述光學裝置更增添額外功能。

為此，光學裝置的製造方法，解決現有技術對於生物角膜存在有透氧率不足、保濕程度不佳、無法阻擋紫外光以及容易滋生細菌與病毒的技術問題，達到長時間使用安全且舒適方便之目的。

為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

茲有關本發明之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下。

請參閱圖1至圖3所示。其中，圖1為本發明光學裝置之第一實施例的側視示意圖。圖2為本發明光學裝置之第一實施例的俯視示意圖。圖3為本發明光學裝置的製造方法之第一實施例的流程圖。

在本發明之第一實施例中，所述光學裝置可應用於生物角膜，且光學裝置可包括：奈米金屬層10、電子電路層20以及包覆層30。其中，奈米金屬層10包括基材11以及多數個奈米金屬粒子12，基材11與多數個奈米金屬粒子12均勻地混合，且多數個奈米金屬粒子12在奈米金屬層10佔有的重量百分比介於0.1wt%至10wt%。其中，基材11可包括高分子材料，所述基材11可以包括聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane, PDMS)、矽水膠聚合物、聚甲基丙烯酸羥乙酯(Poly-hydroxyethyl methacrylate, p-HEMA)、甲基丙烯酸(Methacrylic acid)、丙烯酸(Acrylic acid)、N,N-二甲基丙烯醯胺(N,N-Dimethylacrylamide, DMAAm)、N-乙烯基吡咯烷酮(N-Vinylpyrrolidone, NVP)、甲基丙烯酸縮水甘油酯(Glycidyl Methacrylate, GMA)、甲基丙烯醯胺(Methacrylamide)、甲基丙烯酸二乙氨乙酯(N,N-Diethylamino ethyl methacrylate, DEAEMA)、N-丙烯醯嗎咻(4-Acryloylmorpholine, ACMO)、碳酸亞乙烯酯(Vinylene carbonate, VC)以及胺基甲酸乙烯酯的其中至少一者。

進一步而言，多數個奈米金屬粒子12可包括金、銀、釕、鉑、鈀、氧化鋅以及白金的其中至少一者，且各奈米金屬粒子12的粒徑可小於10奈米。在本發明之第一實施例中，所述奈米金屬層10更包括水以及界面添加劑。所述水可以是純水(或稱逆滲透水, RO water)或超純水(或稱去離子水, DI water)。所述界面添加劑可以使多數個奈米金屬粒子12均勻地分散於基材11中。在本發明之第一實施例中，所述奈米金屬層10可更包括耦合劑、分散劑或交聯劑，其中耦合劑與分散劑的作用在於其溶解於水中後，能使多數個奈米金屬粒子12均勻地懸浮且分散在混合溶液中。在本發明之第一實施例中，奈米金屬層10用以將包括基材11以及多數個奈米金屬粒子12的混合溶液塗佈至包覆層30的內表面上，且對混合溶液進行固化程序而形成奈米金屬層10。其中，所述固化程序包括照射紫外光(UV)、硫化(例如二次硫化)以及加熱(例如熱阻絲加熱或紅外線加熱等)的其中至少一者。交聯劑則可用於穩定混合溶液的化學特性或對混合溶液進行改質。進一步而言，所述界面添加劑亦具有去除所述混合溶液之表面張力的作用，使得混合溶液在被塗佈至隱形眼鏡之內側表面之後，能夠使所述混合溶液的塗佈厚度均勻一致。所述交聯劑可包括二甲基丙烯酸乙二醇酯(Ethylene glycol dimethacrylate, EGDMA)、四乙二醇二甲基丙烯酸酯(Triethylene Glycol Dimethacrylate , TEGDMA)、三乙二醇二甲基丙烯酸酯(Ethylene glycol dimethacrylate , TrEGDMA)、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(Poly-ethyleneglycol dimethacrylate)、三甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(Trimethylolpropane triacrylate)、甲基丙烯酸乙烯酯(Ethyl Methacrylate)、乙二胺二甲基丙烯醯胺、二甲基丙烯酸甘油酯、異氰尿酸三烯丙基酯、三聚氰酸三烯丙基酯(triallyl cyanurate)等之其中至少一者。

電子電路層20配置於奈米金屬層10的其中一側。所述電子電路層20可以用於感測眼球表面溫度、淚液滲透壓或蒸發速度等，用以評估乾眼症狀況，或可結合擴增實境(augmented reality, AR)以及視覺校正等功能。然而本發明不受此限制。在本發明之第一實施例中，電子電路層20可以是貼覆於奈米金屬層10的其中一表面上，如圖1所示。

包覆層30包覆奈米金屬層10以及電子電路層20。用以防止生物角膜直接接觸奈米金屬層10或電子電路層20。尤其是奈米金屬層10中所包括的多數個奈米金屬粒子12，可能會對生物造成不良影響，或甚至具有生物毒性。因此所述包覆層30必須選用具高生物相容性且具有適當隔絕性的材質。在本發明之第一實施例中，包覆層30的材質可以與前述基材11類似，即包覆層30可包括聚二甲基矽氧烷(PDMS)、矽水膠聚合物、聚甲基丙烯酸羥乙酯(p-HEMA)、甲基丙烯酸(Methacrylic acid)、丙烯酸(Acrylic acid)、N,N-二甲基丙烯醯胺(DMAAm)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)、甲基丙烯醯胺(Methacrylamide)、甲基丙烯酸二乙氨乙酯(DEAEMA)、N-丙烯醯嗎咻(ACMO)、碳酸亞乙烯酯(VC)以及胺基甲酸乙烯酯的其中至少一者。

如圖3所示，在製造前述本發明之第一實施例的光學裝置時，可包括下列步驟：將基材11與多數個奈米金屬粒子12均勻地混合為混合溶液(步驟S1)。其中，多數個奈米金屬粒子12在奈米金屬層10佔有的重量百分比介於0.1wt%至10wt%。接著，對混合溶液進行固化程序而形成奈米金屬層10(步驟S2)。繼而，將電子電路層20配置於奈米金屬層10的其中一側(步驟S3)。最後，將包覆層30完全地包覆奈米金屬層10以及電子電路層20。其中，各奈米金屬粒子12的粒徑小於10奈米。在本發明之第一實施例中，奈米金屬層10用以將包括基材11以及多數個奈米金屬粒子12的混合溶液塗佈至包覆層30的內表面上，且對混合溶液進行固化程序而形成奈米金屬層10。

請參閱圖4至圖5所示。其中圖4為本發明光學裝置之第二實施例的側視示意圖。圖5為本發明光學裝置的製造方法之第二實施例的流程圖。

本發明之第二實施例與前述第一實施例大致相同，惟所述包覆層30包括第一包覆層31以及第二包覆層32，其中，第一包覆層31可以是預先成形的隱形眼鏡，而第二包覆層32可以是塗佈、灌注、模壓或射出成型的。在本發明之第二實施例中，所述製造方法更包括如圖5所示之：將混合溶液塗佈於第一包覆層31的內表面上(步驟S21)，將電子電路層20配置於奈米金屬層10的其中一表面上(步驟S22)，以及使第一包覆層31以及第二包覆層32完全地包覆奈米金屬層10以及電子電路層20(步驟S31)。

請參閱圖6所示，為本發明光學裝置之第三實施例的側視示意圖。

在本發明之第三實施例中，其與前述第一實施例大致相同，惟所述電子電路層20可配置於奈米金屬層10的其中一側，而不接觸於奈米金屬層10的其中一表面上。讓製造者可依據電子電路層20之無線射頻的輻射場型進行位置調整，用以達到較佳的無線傳輸效率。然而本發明不受所述此限制。

在使用本發明所述光學裝置及其製造方法時，由於各奈米金屬粒子12的粒徑小於10奈米，比起一般市售使用於抗菌功效的金屬粒子(例如粒徑分布在20nm~60nm)還要更小，因此能夠使得金屬本身材料於奈米尺寸的抗菌與抗病毒特性得以充分發揮。進一步而言，紫外光為波長在10nm至400nm之間的電磁波，而本發明所採用的奈米金屬粒子12的粒徑小於10奈米。由於奈米金屬粒子12的粒徑小於紫外光的波長範圍最小值，因此奈米金屬層10能夠有效地阻擋紫外光，以避免光學裝置應用於生物角膜時讓紫外光進入生物角膜中，避免生物角膜遭受紫外光照射而產生蛋白質異變。再者，奈米金屬粒子12若均勻地混合至作為基材11的矽水膠中，可更增加以矽水膠為基底的包覆層30的保濕特性。並且，使用奈米金屬層10搭配電子電路層20可讓所述光學裝置更增添額外功能。

為此，光學裝置的製造方法，解決現有技術對於生物角膜存在有透氧率不足、保濕程度不佳、無法阻擋紫外光以及容易滋生細菌與病毒的技術問題，達到長時間使用安全且舒適方便之目的。

以上所述，僅為本發明較佳具體實施例之詳細說明與圖式，惟本發明之特徵並不侷限於此，並非用以限制本發明，本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本發明申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例，皆應包括於本發明之範疇中，任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本發明之專利範圍。

本說明書所附圖式繪示之結構、比例、大小、元件數量等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技術之人士瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。

10:奈米金屬層

11:基材

12:奈米金屬粒子

20:電子電路層

30:包覆層

31:第一包覆層

32:第二包覆層

S1~S4:步驟

S21、S22、S31:步驟

圖1為本發明光學裝置之第一實施例的側視示意圖；

圖2為本發明光學裝置之第一實施例的俯視示意圖；

圖3為本發明光學裝置的製造方法之第一實施例的流程圖；

圖4為本發明光學裝置之第二實施例的側視示意圖；

圖5為本發明光學裝置的製造方法之第二實施例的流程圖；以及

圖6為本發明光學裝置之第三實施例的側視示意圖。

10:奈米金屬層

11:基材

12:奈米金屬粒子

20:電子電路層

30:包覆層

Claims (13)

1. 一種光學裝置，應用於生物角膜，該光學裝置包括： 一奈米金屬層，包括一基材以及多數個奈米金屬粒子，該基材與該多數個奈米金屬粒子均勻地混合，且該多數個奈米金屬粒子在該奈米金屬層佔有的重量百分比介於0.1wt%至10wt%； 一電子電路層，配置於該奈米金屬層的其中一側；以及 一包覆層，包覆該奈米金屬層以及該電子電路層； 其中，各該奈米金屬粒子的粒徑小於10奈米。
2. 如請求項1所述之光學裝置，其中，該基材包括一高分子材料，該多數個奈米金屬粒子包括金、銀、釕、鉑、鈀、氧化鋅以及白金的其中至少一者。
3. 如請求項2所述之光學裝置，其中，該高分子材料包括聚二甲基矽氧烷、矽水膠聚合物、聚甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、N,N-二甲基丙烯醯胺、N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯醯胺、甲基丙烯酸二乙氨乙酯、N-丙烯醯嗎咻、碳酸亞乙烯酯以及胺基甲酸乙烯酯的其中至少一者。
4. 如請求項1所述之光學裝置，其中，該奈米金屬層更包括一界面添加劑，該界面添加劑使該多數個奈米金屬粒子均勻地分散於該基材中。
5. 如請求項1所述之光學裝置，其中，該奈米金屬層用以將包括該基材以及該多數個奈米金屬粒子的一混合溶液塗佈至該包覆層的一內表面上，且對該混合溶液進行一固化程序而形成該奈米金屬層。
6. 如請求項5所述之光學裝置，其中，該固化程序包括照射紫外光、硫化以及加熱的其中至少一者。
7. 一種光學裝置的製造方法，該光學裝置應用於生物角膜，所述製造方法包括： 將一基材與多數個奈米金屬粒子均勻地混合為一混合溶液，且該多數個奈米金屬粒子在該奈米金屬層佔有的重量百分比介於0.1wt%至10wt%； 對該混合溶液進行一固化程序而形成一奈米金屬層； 將一電子電路層配置於該奈米金屬層的其中一側；以及 將一包覆層完全地包覆該奈米金屬層以及該電子電路層； 其中，各該奈米金屬粒子的粒徑小於10奈米。
8. 如請求項7所述之光學裝置的製造方法，其中，該基材包括一高分子材料，該多數個奈米金屬粒子包括金、銀、釕、鉑、鈀、氧化鋅以及白金的其中至少一者。
9. 如請求項8所述之光學裝置的製造方法，其中，該高分子材料包括聚二甲基矽氧烷、矽水膠聚合物、聚甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、N,N-二甲基丙烯醯胺、N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯醯胺、甲基丙烯酸二乙氨乙酯、N-丙烯醯嗎咻、碳酸亞乙烯酯以及胺基甲酸乙烯酯的其中至少一者。
10. 如請求項7所述之光學裝置的製造方法，所述固化程序包括照射紫外光、硫化以及加熱的其中至少一者。
11. 如請求項7所述之光學裝置的製造方法，其中，該混合溶液更包括一界面添加劑，該界面添加劑使該多數個奈米金屬粒子均勻地分散於該基材中。
12. 如請求項7所述之光學裝置的製造方法，其中，該包覆層包括一第一包覆層以及一第二包覆層，所述製造方法更包括： 將該混合溶液塗佈於該第一包覆層的一內表面上； 將該電子電路層配置於該奈米金屬層的其中一表面上；以及 使該第一包覆層以及該第二包覆層完全地包覆該奈米金屬層以及該電子電路層。
13. 如請求項7所述之光學裝置的製造方法，其中，該包覆層通過塗佈、灌注、模壓或射出成型而形成。

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