TWI565582B - 製備用於眼用鏡片之成形透鏡之方法 - Google Patents

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Description

製備用於眼用鏡片之成形透鏡之方法
本發明描述一種預處理成形透鏡的方法，該成形透鏡用於自由成形的眼用鏡片之製造，更具體而言，所揭示以改變成形透鏡組成物與清潔之性質的前處理。
已知經由成型技術製作眼用鏡片，其中讓一單體材料沉積於兩個或兩個以上相對模具部件之光學面間所界定的腔穴中。用於將水凝膠製成有用物品(例如，眼用鏡片)的多部件模具可包括例如：具凸部的第一模具部件以及具凹部的第二模具部件，該凸部對應眼用鏡片的後曲面，該凹部對應眼用鏡片前曲面。
欲使用該等模具部件以鏡片，一未硬化的水凝膠鏡片配方係置於塑膠拋棄式前曲面模具部件及塑膠拋棄式後曲面模具部件之間，並使其聚合。然而，由此衍生出之眼用鏡片的設計局限於所利用的模具設計。由於上述內容，該程序適於數量有限的鏡片大小和形狀之大量運用，每個大小和形狀與庫存管理的商品代號有關。
因此，最理想的是具有助於聚合眼用鏡片之形成的附加裝置和方法，該聚合眼用鏡片可做成不依賴於 眼用鏡片模具的形狀，例如滿足特殊病患或目的之一或二者鏡片。
本發明係關於清潔以及預處理成形透鏡的方法，該成形透鏡用於以至少一眼用鏡片的自由成形製造方式之眼用鏡片的製造。更具體而言，清潔可用來改變光學品質成形表面的界面能特性且亦可用於單層的應用。
成形透鏡可包括一組合件，該組合件包含一具光學品質表面的心軸，該光學品質表面用於以自由成形方式客製化眼用鏡片的製造。根據本發明，一心軸的成形光學品質表面可包括一或多種曲率的、成形光學品質表面的半徑/形狀。該成形透鏡品質表面之每個各自的半徑可與用於所選擇的曲率半徑及/或形狀之心軸的傾斜度角相對應。
一定位人工製品，例如溝、壓痕、定位梢或其他機械或機電裝置或黏著劑可環繞成形透鏡而被包括。例如：在一些成形透鏡組合件中，心軸可包括一或多個定位人工製品，該(等)定位人工製品環繞心軸外側部分的圓周。該定位人工製品可用於一成形透鏡心軸的安裝以及相對於一光化輻射源之精密調整。
在另一態樣中，成形透鏡的組成物亦被教示。熟悉此項技藝者將理解所揭示的例示性組成物的性質， 因它們可對以自由成形方式之眼用鏡片的製造有用。例如：該等性質可供給用於如一矽烷單層的一單層黏合，該單層可用來提供更可接受界面能特性以及透射性質以提供對客製化鏡片的製造有用之鏡片預形物的自由成形形成。
本發明供給一種用來以自由成形方式製造眼用鏡片的裝置以及方法。例如：如在美國專利申請案第12/396019號中，以本發明相同發明實體所提申，標題是「眼用鏡片預形物以及鏡片」所描述的，其可在客製化自由成形的眼用鏡片之製造中被實施。在以下的章節中將會有實施例和方法的詳細敘述。較佳與替代性實施例之詳盡敘述皆僅做為例示性實施例，且應瞭解對熟習該領域之技藝者而言，其變異、修飾和修改可為顯而易見。因此，可理解例示性之實施例並不限制由申請專利範圍所定義之發明態樣的範圍。
名詞解釋
如本文中所使用，「光化輻射(Actinic Radiation)」指的是能夠啟動一化學反應的輻射。
如本文中所使用，「準直(Collimate)」意指限制輻射的圓錐角，例如以輸出形式發自一裝置的光，該裝置接收以一輸入形式的輻射；圓錐角可被限制，使得 進行光線為平行的。於是，「準直器(Collimator)」包含執行該功能之裝置，而「準直的(Collimated)」描述其對輻射的影響。
如本文中所使用，「客製產品」指的是一產品，該產品包括一或多種可在除習用或標準產品以外之中得到的參數及/或設定。客製產品參數可便於比標準產品更精準地針對特定對象的球面屈光度、圓柱屈光度以及圓柱軸(e.g.,-3.125D/-0.47D×18°)。客製化設定亦可與基於特定產品出售以及產品的預定使用之基弧、直徑、穩定外形以及厚度剖面有關。
如本文中所指，「膨脹因數」為一比例係數，其中該客製化眼用鏡片的水合和穩定化之後，鏡片預形物可在大小方面改變。
如本文中所指，「配適規範」指的是由包括眼科醫師以及驗光師之眼科專業人士所實施的習用最佳眼用鏡片配適規範。
如本文中所使用，「自由形式」以及「自由成型」指的是一表面，該表面係藉由具或不具流動性媒介層，經曝露在光化輻射之下，反應混合物的交聯所形成且不按鑄模、車床或雷射剝蝕所成形。例示性自由形式製造方法以及裝置的詳細敘述係被揭示於本發明相同發明實體之美國專利申請序號12/194,981與美國專利申請序號12/195,132中。
如本文中所指，「灰階光罩」為一空間可變的中性密度濾光器。例如：其可為一光微影薄膜，該光微影薄膜可具有局部性陰影鍍銀的區域。
如本文中所指，「人眼生理學」包括患者眼睛前部分(眼前房)的特有形狀，眼用鏡片可為其所製出/為最佳配適所客製。
如本文中所使用，「鏡片預形物」意指一複合物件，由鏡片預形物形式和流動性鏡片反應混合物(亦稱為「流動性鏡片反應媒介)所組成，該流動性鏡片反應混合物和鏡片預形物形式接觸。例如：流動性鏡片反應媒介可在反應混合物的體積內產生一鏡片預形物形式之過程中所形成。從用來製造鏡片預形物形式的大量反應混合物分離鏡片預形物形式與黏附的流動性鏡片反應媒介可產生一鏡片預形物。另外，一鏡片預形物可藉由或顯著量的流動性鏡片反應混合物之移除或是變成非流動性摻合材料之顯著量的流動性鏡片反應媒介之轉化而被轉換成不同的實體，因此，後者稱為未水化眼用鏡片。在尺寸上，一鏡片預形物只不過是在把流動性媒介轉變成非流動性媒介的光化輻射之前，與未水化眼用鏡片等效。
如本文中所使用，「鏡片」指的是任何放至於眼睛之內或之上的眼用裝置。這些裝置可提供視力矯正或妝飾作用。例如：鏡片一詞可指隱形眼鏡、人工水晶體、覆蓋鏡片、眼嵌入物、光學嵌入物或其他類似裝 置，透過上述裝置來矯正或修正視力，或者在不妨礙視力的情況下，透過上述裝置使眼睛生理在美容方面有所提升(例如，虹膜顏色)。較佳的是，本發明鏡片係由聚矽氧彈性體或水凝膠所製成的軟性隱形眼鏡，其包含但不限於聚矽氧水凝膠及氟水凝膠。
如在此所指，「單層」為一用黏合至透鏡表面的方法匯合之原子或分子的塗層，其中塗層具有所使用底材之一層分子的厚度。
如本文中所使用，「食人魚溶液」為一用來將殘留物自底材清除的混合物。可起強氧化劑作用且可移除有機物質之該混合物可氫氧基化大部分表面使其等親水的，亦即，減少與水之接觸角。例如：一包含三份硫酸以及一份過氧化氫的混合物。
如在此所指，「前處理」為使成形透鏡表面置於一些試劑或作用之下，以特定的方式或型式產生特定的結果。
如本文中所使用，「反應混合物」係可與「鏡片成形混合物」互換使用且可包括一鏡片成形單體，該鏡片成形單體指的是一可被硬化及/或交聯以形成眼用鏡片或部分眼用鏡片之單體或預聚合物材料。鏡片成形混合物可包括一或多種添加劑，例如：紫外線阻斷劑、染劑、光起始劑或催化劑以及其他添加劑，其可能欲加入例如隱形眼鏡或人工水晶體的眼用鏡片中。
最佳眼用鏡片透鏡設計倒推法可容許一成形透鏡之特殊形狀/大小的確定。因素包含人眼生理學、眼科專業人士的一般配適規範、角膜地圖儀量測以及材料膨脹因數可用來設計自由成形的眼用鏡片。眼用鏡片的基弧半徑可為後中央光學切斷面的曲率半徑，稱為眼睛眼前房的中央光學半徑。
人眼的生理學可指示的曲率半徑以及是否鏡片的後曲度應為單弧、雙弧或非球形。通常，正常眼睛的曲率頂點半徑可大約為從7.2-8.7 mm。然而，在錐形角膜病患中，個體的角膜可呈現各式各樣的地圖儀形狀，該等形狀已經被分為「乳頭形」、「卵形」以及「球」類。這些分類歸因於眼睛曲率的形狀以及頂點半徑，其結果形成顯著地更陡的基弧以及變異形狀。例如：在一乳頭形形狀中，基弧半徑可為和5.0 mm一樣低且需要具相應的形狀變異之鏡片以及更陡的基弧。結果，重要的是鏡片的形狀以及曲率半徑係經設計，以致其符合眼睛，讓眼睛繼續履行正常功能，且從而矯正視力不良。例如：對於一些病患，若角膜為非球形，且從中心到周緣具有平坦性，用來使鏡片與周圍角膜輪部或鞏膜一致的單弧鏡片將很可能在周緣太陡，且不允許對眼淚交換重要的氧氣交換及碎屑移除發生。
在測量眼睛之後，當設計眼用鏡片之時，按照眼科專業人士的一般配適規範亦為重要的。一般就軟性隱形眼鏡來說，希望鏡片的基弧半徑比角膜前表面更 平約0.8 mm。如所欲的，此給予鏡片更大的直徑，其可讓鏡片覆蓋從基弧至最外弧的平坦處上。
一些自由成形製造方法包括形成一鏡片預形物，其可被加工成未水化眼用鏡片，且可在水合以及平衡化之後膨脹。在自由成形的鏡片預形物大小上之經水化與平衡眼用鏡片的膨脹係與膨脹因數成正比。膨脹因數可取決於用來聚合鏡片的方法與環境，以及單體的固有性質而變化。所以，若膨脹因數為已知的，則成形透鏡的大小可不受限制。
對於本發明而言，在自由形式製造方法中，一成形透鏡通常可包括一第一光學品質表面，該第一光學品質表面基於所欲製成物件的形狀。成形透鏡為用於光化輻射的部分投射通道之處，可有將代表立體像素用立體像素影像存在於眼用鏡片的成形平面之中的必要。據此，較佳的是，成形透鏡可為一如在圖1A中所敘述的。平凸形成形光學心軸。另一方面，取決於在自由成形成形裝置中投影透鏡的設計，其可為凸-凸、平-凹、凹-凸或任何其等之組合，只要1)若鏡片係從後曲面到前曲面所形成，成形透鏡心軸表面具有凸形，或2)若鏡片係從前曲面到後曲面所形成，成形透鏡心軸表面具有一凹形。
現在參照圖1A，描述一包括一例示性成形透鏡心軸之成形透鏡的側視圖，該成形透鏡心軸具一自7.4 mm-8.0 mm之曲率半徑的凸面光學品質表面。光學 品質表面設計的半徑，在自由成形的眼用鏡片形成中，可為實用的。在101A，顯示一成形光學品質表面。該表面可具有用於所敘述的設計之從7.4 mm至8.0 mm的不同半徑。藉由改變曲率半徑，所形成之鏡片的後曲面部分半徑可被改變。在鏡片之後曲面部分中的變化可為一由在成形光學品質表面中所使用之曲率半徑的量測所決定之等比例變化，且可為一膨脹因數X，其可視所使用的鏡片材料配方而定。膨脹因數並不受限，只要在所使用的方法中夠恆定。例如：通常已知鏡片材料愛他非爾康(Etafilcon)-A所使用之處，膨脹因數，X，為大約1.11(1.09至1.12)，其在整個眼用成品鏡片形成製程期間經常地出現。
在102A，顯示從成形表面的頂部至透鏡心軸的底部之距離。對鏡片製造裝置(在同時提申的申請案中所描述的)的距離可為12.7 mm +/-0.01；此可供給足夠的空隙，以致儲存器的表面並不與成形透鏡以及反應混合物的聚合作用相干擾。在103A，敘述從透鏡表面的基底到環繞心軸下側邊的圓周之溝的中間之距離。較佳的距離為1.88 mm。如在本說明的其它部分中所進一步描述的，此距離可便於安裝板之成形透鏡心軸的精密定位以及調整。在104A，顯示側溝的曲率半徑。所使用較佳的半徑為1.5 mm。藉由讓在選定點的金屬配件固定且作用如在本說明的其它部分中所描述的，，該較佳的半徑亦可便於透鏡表面的精密定位以 及調整。另外，如在105A中所敘述的，側溝水平部分為較佳的具有一14.00 mm +0.10/-.00的長度。
在106A，顯示中間部分。該中間部分可包括一至成形光學品質表面的線性光徑接線。該接線可導致106A.1之90°的傾斜度角，其與成形光學品質表面的曲率半徑相對應。對在此特定範圍內的曲率半徑，透鏡心軸邊部分之90°的傾斜度角可讓光化輻射充分透射。最後，在107A，敘述在實施本發明中可為實用的心軸直徑。該直徑為，例如：14.6 mm以容許在透鏡組合件的其它部分中定位。
現在參照圖1B，敘述具成形光學品質表面曲率半徑之成形透鏡心軸的設計，該曲率半徑係自6.6 mm-7.2 mm。顯示於圖1B中之例示性成形光學品質表面設計的半徑可用於，例如：對具陡峭角膜過渡的病患之自由成形的眼用鏡片之形成。在101B，顯示一成形透鏡表面。在所敘述的設計方面，該表面可具有從6.6 mm至7.2 mm之不同的半徑。藉由改變曲率半徑而與用於成形表面之較大的曲率半徑平行，所形成之鏡片的後曲面部分半徑可被按比例改變。
在102B，顯示從成形表面的頂部至透鏡心軸的底部之距離。對鏡片製造裝置(在此所引用申請案中所描述的)的距離可為12.7 mm +/-0.01；又，此提供空隙，以致所使用之儲存器的表面並不與反應混合物的自由成形聚合作用相干擾。在103B，敘述從透鏡表面的基 底到環繞心軸下側邊的圓周之溝的中間之距離。該距離可為1.88 mm，此距離可便於在本發明其它部分中之成形透鏡心軸的精密定位以及調整。在104B，顯示側溝的曲率半徑。所使用的半徑可為1.5 mm。藉由讓在選定點的金屬配件，如在此所描述的，固定且作用，該半徑亦可便於透鏡表面的精密定位以及調整。另外，如在105B中所敘述的，側溝水平部分為較佳的具有一14.00 mm +0.10/-.00的長度。
在106B，顯示中間部分。該中間部分可包括一具半徑Y的弧形表面，其具一傾斜度角106B.2或一線形接線，然而傾斜度角106B.1與106B.2可互為相關。可使用任何一者，只要其讓具所正使用的曲率半徑之成形表面101B供給明晰光學孔徑用於光化輻射從而穿過。所使用的可與成形光學品質表面的曲率角成正比以提供一在Y與Z之間的切點，確保光化輻射的期望透射可按用於鏡片的成形或用於易於製造之較佳的方式穿過心軸。例如：為了提供一在Y與Z之間的切點，一具半徑6.60 mm之傾斜度角的成形表面，可具有一具由半徑12.7 mm而產生之角度的中間部分，圓周的中心點為離心軸的基底側11.71 mm且高為9.45 mm之處。在另一個實施例的實例中，一具半徑7.0 mm之傾斜度角的成形表面可具有一具由半徑12.7 mm而產生之角度的中間部分，圓周的中心點為離心軸的基底側12.12 mm且高為9.02 mm之處。最後，在107B， 敘述在本發明中可為實用的心軸直徑。該直徑亦為14.6 mm以便於如在本發明其它部分中所描述的定位以及調整。
額外的眼用鏡片特徵可使用在成形透鏡中的其它形狀或特徵加以達成。舉例而言，光學品質表面可具有鏡片邊緣成形幾何特徵，其中鏡片邊緣與病患的眼睛互相配合之方式說明。舉例而言，對一些人眼生理學而言，修改十分靠近鏡片邊緣的後曲面半徑或外形以提供一更舒適的鏡片或對功能面是理想的。為達成此，反作用的形狀可用於成形透鏡的光學品質表面。此外，形狀特徵可在客製輪廓上或在對鏡片非為圓形情況的特定周長中所製成，以致該等特徵在鏡片不同的半徑/部分之處變化。所以，靠近鏡片邊緣的半徑可變平或變陡峭取決於所欲成品鏡片效應。
參照圖1C，敘述一具成形表面特徵之例示性成形透鏡的設計之側視圖，該等成形表面特徵也許能形成進一步自由成形的眼用鏡片。在101C，成形透鏡的基弧可提供一環繞周長以誘發鏡片邊緣的捲曲形狀之形狀特徵。(在圖中的特徵為了清楚地描述而加以誇大。)在101C.1以及102C.1，顯示在成形透鏡表面和鏡片預形物的流動性媒介之間的接觸角。接觸角取決於成形透鏡的光學品質成形表面性質以及所使用之反應混合物的材料而變化。既然是這樣，反應混合物可為一未經反應與局部性經反應的鏡片成形混合物之混合物。 產生的眼用鏡片以及鏡片邊緣輪廓的形狀可歸因於接觸角而受影響，因為接觸角可對存在於表面上的鏡片預形物之流動性媒介的最低能態產生界限條件作用。可期望心軸之光學品質成形表面的前處理以防止流動性媒介下垂或潛變，因此可導致一不希望的鏡片邊緣輪廓形狀。
此外，表面特徵的幾何結構可在空間上隨意地改變以對所得到自由成形的眼用鏡片提供額外的優勢。例如：在102C.1，在鏡片成形邊緣的平坦化形狀可起因於變化。此可導致一鏡片，其中正如在一些過度敏感的病患中為不希望的，鏡片的邊緣並不在眼睛上，而對這些病患提供改進的舒適度。在103 C，敘述光化輻射源。舉例而言，該所使用的源可為一DMD裝置，該DMD裝置也許能產生用於在程式化波長之處製造鏡片的光化輻射之向量。再者，在形狀中更多的不同亦可提供客製化眼用鏡片，該等客製化眼用鏡片對錐形角膜病患為多分區的以適應眼睛角膜以及鞏膜區域的特有形狀。
客製化眼用鏡片可自其之前曲面側所形成。參照圖1D，敘述在本發明中可為實用的一凹面成形透鏡心軸表面。此形狀可便於自前曲面側之客製化眼用鏡片的形成。另外，在一些方法中，可期望過量液體聚合物的移除。然而，使用此成形透鏡設計形狀可使成形透鏡可以起儲存器的作用。在101D，顯示凹面成形光 學品質成形表面。如在102D所敘述的，該光學品質成形表面亦可包括形狀特徵如所欲地適應特有形狀以及條件。
一恆定光源可用作一與用立體像素方法之較佳的DMD立體像素不同之光化輻射源，該用立體像素方法描述於所引用的申請案中。在其他方法中，一使用恆定光化輻射源之處，一灰階光罩亦可被加到成形透鏡裡。舉例而言，在心軸中，灰階光罩之局部性鍍銀的區域與較暗區域比較，可產生鏡片較厚的區域，該較暗區域可在鏡片中導致較薄的區域，由於遮光而由較緻密部分硬化較慢而產生。
用於眼用鏡片之形成的透鏡表面心軸組成物，特別是客製化鏡片可由玻璃、石英、紅寶石以及藍寶石或由各種各樣熱塑性聚合物所製成。通常，玻璃和石英表面可為符合成本效益、防止化學變化、更耐久且提供更高的透明度以及更高的尺寸穩定性。另外，所使用的組成物便於光化輻射的透射且以所使用的鏡片成形混合物抗化學交互作用是重要的。
硼矽玻璃可用於成形透鏡。硼矽玻璃係廣泛用於實驗室用玻璃器皿且可為或大量生產的或是定製的。此外，可在光學級中得到的，例如：硼矽玻璃的(「N-BK7」)。N-BK7硼矽玻璃可具有熱性質，該等熱性質具低膨脹係數以及高軟化點。其亦呈現高位準之抗來自下列的侵蝕性：水、酸類、鹽溶液、有機溶 劑、鹵素以及其他可能希望在眼用鏡片的製造中使用的添加劑。再者，抗鹼性溶液性為中度的且其等之組成物性質可包括透射性質，正如對該等客製化鏡片製造所預期的，該等透射性質使光化輻射穿過。
現在參照圖2，為具硼矽玻璃的(「N-BK7」)性質之表格。在201，給予N-BK7玻璃的光學性質。在整個該客製化鏡片的形成期間，所使用的波長一般可為λ365以及λ420。如在圖3中所顯示，在這些頻率之處，N-BK7便於90%以上的光化輻射待被透射。一種在這些可用作光化輻射量之波長至少30%光化輻射透射的材料可被按比例增加。然而，如由N-BK7所形成的，重要的是透射並不隨著時間推移改變製造重現性。
回去參照圖2，另一個可為重要的光學性質為折射率。一折射率nd，其從1.458(石英的nd)到1.77(藍寶石的nd)，可適用於成形透鏡。N-BK7的折射率為nd 1.5168，因此是可接受的。此外，因形成程序對波長為敏感的，其可為理想的具有一低色散。因此，所使用反應混合物的折射率接近心軸組成之一者以防止在形成程序的期間影像的失真亦為理想的。
一阿貝數亦在201被敘述。阿貝數亦稱為V-數或透明材料的收斂係數且為一相對於折射率之材料的色散(就波長來說，折射率的變動)之測定。低色散(低色像差)材料具有高的V值。使用低色像差材料可為重要。較佳的是，成形透鏡心軸的組成物之阿貝數可為 從63.96(N-BK7)到106.18(MgF2)。在N-BK7中，阿貝數或νd等於64.17。
在202，給予N-BK7的機械性質。所使用組成物的密度以及硬度可為重要。密度提供心軸如何可通透的且可限制用於鏡片的聚合物。例如：N-BK7具有一2.51 g/g/cm3的密度。一合格範圍可從2.20 g/g/cm3(紫外線熔融矽石)至5.27 g/g/cm3(ZnSe)。硬度可供給心軸如何可抗外力且，在定位的期間，對防止心軸的斷裂可為重要的。N-BK7具有一HK0,1/20的羅普硬度：610。一合格範圍為105 kg/mm2(ZnSe)至多740 kg/mm2(晶體石英)以承受該等自由成形的鏡片的形成製程。
一安裝框架可用來安裝且對準一成形透鏡之心軸。夾持所使用透鏡心軸之安裝框架材料的熱係數可限制可用於成形透鏡心軸的熱係數。然而，若相同的材料用於框架以及成形透鏡心軸，可不具有由其而產生的限制。在203，給予N-BK7的熱性質。較佳的是，夾持透鏡成形心軸的框架由不銹鋼製成。因為熱膨脹係數低於不銹鋼的係數，可在本發明中使用N-BK7。反之，將擠壓透鏡而可能地壓裂心軸。
最後，在204中，給予N-BK7的化學抗性。通常，鏡片成形混合物以及前處理可有成形透鏡心軸為抗化學制品的必要，該等化學制品將用於混合物以及光化輻射中。N-BK7便於此以一恆定方式使其適合於在本發明中使用。
如在圖4A、4B以及5中所描述的，一成形透鏡可包括一成形心軸，其可坐落於一安裝框架上。該框架可由金屬製成，例如，不銹鋼、鋁、一光學材料等等。成形透鏡組合件可包括一動態安裝裝置以將成形透鏡組合件固定就位。對那些熟悉此項技術者而言，動態裝配可被定義為用於將一物件安裝在相對另一者為一固定位置之一機構。動態裝配以及動態安裝技術的使用，使成形透鏡組合件可以每一次在其所安置的X、Y和Z位置中具有小於1次微米的偏差。此可為重要的三個理由：1)當形成鏡片之時，其每一次精確地形成在成形透鏡上相同的地方中；2)當測量不具鏡片的成形透鏡之時，該成形透鏡係在相同的確切位置中；3)當測量在成形透鏡上的鏡片之時，該成形透鏡係在相對於位移感測器之相同的確切位置中，此處，對量測作出參考點；以及4)鏡片的可重複性定位便於所測量的厚度在所製出眼用鏡片的量測與心軸的量測之間具有點對點差異。
現在參照圖4A，可用於本發明之一例示性動態安裝裝置組合件的側視圖。在孔中之動態裝配板的頂部中，具有三個鋼製的或碳化鎢定位插塞(只顯示其之二者)，且各個插塞的位置可用螺釘所調整，直到球頭在單一點接觸成形透鏡組合件，藉此將成形透鏡心軸定位在成形透鏡組合件的的基底上。另一方面，插塞可用球頭來替換，其亦可包括一球頭-插塞-推動器-螺釘 組合或其之容許在其中所描述之相同功能性的任何組合。在401A，敘述三個插塞之一者。該球頭可用螺釘以及彈簧操作，亦即，球頭柱塞。在402B，敘述剩餘兩個插塞的系統。該等插塞可在兩個地方用兩個固定螺釘而在系統中操作。此系統可為在本發明的一些實施例中所希望的，該系統可提供用於在相對於另一個位置的固定位置中之成形透鏡心軸的安裝以及調整的機構。
現在參照圖4B，成形透鏡心軸可被固定到該板以形成成形透鏡。以把成形透鏡心軸固定到夾持板上的一種途徑可為使用紫外線硬化環氧樹脂，該紫外線硬化環氧樹脂對高的熱膨脹差具有補償的能力。紫外線硬化環氧樹脂可用作用於成形透鏡心軸的密封劑以及封裝材料。可為合格穩定性、強度以及化學抗性紫外線硬化環氧樹脂的實例為那些如同Master Bond,Inc.的UV15-7SP4、UV15X-2、UV15X-2GT或Supreme 3HT。另外，心軸材料的熱係數係低於所使用板的熱係數之處，任何黏著劑的使用可足以滿足定位以及從而調整。
在401B，敘述一橡皮墊圈，該橡皮墊圈可在紫外線硬化環氧樹脂被注入校準位置的期間而被暫時用於成形透鏡心軸的定位。在402B，顯示用於紫外線硬化環氧樹脂的進出填充部件係被插入。此可允許注入且環繞成形透鏡心軸分布。在403B，敘述成形透鏡心軸 的凹面聯鎖特徵；成形透鏡心軸可藉由外部裝置所調整，而環氧樹脂並非完全硬化，在就定位後，紫外光可將施加至鎖定位置。另一方面，可使用一或二份環氧樹脂，使得具有足夠的工作時間以進行調整。
現在參照圖5，敘述實施用於成形透鏡的動態安裝裝置組合件之例示性實施例的頂視圖。例示性動態裝配可藉由兩個調整器球頭銷，501以及502，以及柱塞503加以固定就位。柱塞503安放在一溝中，其在後具有彈簧，其中彈簧可藉由彈簧銷組合件所吸引住，螺旋表示彈簧銷組合件。柱塞503可自由地進出移動並且銜接成形透鏡。可裝有一刻痕以避免心軸的轉動。彈簧銷組合件經由柱塞將成形透鏡組合件向左推動(在圖5中)，接著其邊緣同調整器球頭銷501以及502相抵觸。整器球頭銷501以及502之任何一個的調整可充足地調整在安裝板505之內的成形透鏡心軸504之全體X、Y以及Z的位置。
如本文中先前所解釋且在第2圖中所描述的，通常BK7玻璃和石英表面為更耐久、提供更高的透明度以及更高的尺寸穩定性，且可便於塗層以加強用於該客製化眼用鏡片之成形與硬化的形狀特徵。使用如BK7玻璃或石英之組成物之處，眼用鏡片的形狀特徵可藉由光學品質成形表面以及施加一塗層或一單層而加強，該單層能提供較低的界面能特性。舉例而言， 施加塗層或單層可供給所欲之眼用鏡片的邊緣形狀，該塗層或單層增加由成形表面所形成的接觸角。
可使用增加/減少表面的界面能或產生一更好的光學品質表面的塗層。塗層可為永久性的或暫時性的且可以多種方式加以施加。舉例而言，塗層可為一合成疏水性表面施加的產品之應用，其使用擦拭或噴霧形成水珠，藉此增加接觸角。該等塗層的厚度會有明顯差別。然而，重要的是塗層並不以一非預期途徑和反應混合物一起作用且其以恆定方式在所使用的方法中作用。
塗層可包括一提供特殊性質的特定單層，該等特殊性質對成形透鏡的光學品質成形表面可為有利的。一單層可包括 (十三氟-1,1,2,2-四氫辛基)三乙氧基矽烷(「氟化矽烷」)單層。另外，氟化矽烷單層可使用為了清潔且將單層施加至透鏡表面的程序而被施加至一潔淨透鏡表面。該單層可為耐久且可提供一更疏水性的表面、增加接觸角，結果形成對該等自由成形的鏡片之眼科用途的 合格邊緣性質。此外，可使用十八烷基三甲氧基矽烷(「十八烷基矽烷」) 單層。十八烷基矽烷單層可使用相同適合清潔以及單層黏合處理而被施加。
十八烷基矽烷單層亦可導致較低的界面能特性以及該等特性之任何一個可與所選的玻璃、石英黏合。特殊熱塑性聚合物與固有低界面能特性使用之處，可不需要單層。
在BK7玻璃或石英中，因為其中的化學性，將氟矽烷與由和SiO2形成一共價鍵的表面聚合是可能的，其為玻璃的基本性質。一旦此發生，可提供一單層，該單層提供更低的界面能。該單層本質上是很強的，與一些用來使表面平滑的塗層不同，該等塗層可能斷成碎片。另外，這些單層將幾乎無法偵測且將不能用於使成形的鏡片之釋放的表面平滑。
降低成形透鏡的界面能至成形透鏡表面的黏合可增加接觸角θ。接觸角為一藉由液體之固體潤濕的定量測量。當角度係藉由液體在三相邊界而被形成之時，將幾何定義液體、氣體以及固體在三相邊界相交。低值接觸角(θ)表示所使用的凝膠將分散或徹底地濕潤，而一高接觸角表示潤濕不良。接觸角普通用作潤濕最直接的度量方法。其他實驗參數可直接地從接觸角及表面張力結果中導出。例如：分散功為與固體表面上之液體的分散有關之負的自由能。表面張力產量數據的量測可直接地反映經測試反應性單體的熱力學特徵且，因此，若欲賦與特殊的液體/固體對的潤濕行為特性，僅需要告之接觸角。
現在參照圖6以及圖7，敘述例示性成形透鏡的側視圖。圖6描述一具眼用鏡片之例示性成形透鏡心 軸表面，其具由成形表面的前處理產生之邊緣特徵。在602，單層已經被施加至心軸的成形表面。在601，敘述由單層的較高接觸角而產生之鏡片邊緣，與圖7相反，圖7描述另一個具眼用鏡片之例示性成形透鏡心軸表面，其具由成形表面702的缺乏前處理而產生之邊緣特徵。在701，成形表面將使鏡片邊緣蓋住表面下垂且向鏡片提供對日常使用所造成的破損之不合格的邊緣特徵。
現在參照圖8，描述又另一個例示性成形透鏡的等角視圖，其包含多個機械式校準裝置以及識別符號特徵，其在本發明中可為實用的。在801，敘述多種機械式校準特徵。本發明例示性成形透鏡實施例可藉由額外的動態裝配所定位，其可只需要一次性中心調整。舉例而言，此成形透鏡可使用已知的玻璃模造技術加以製造。造模成形透鏡可被準確地製造至次微米位準。另外，成形透鏡可便於易於為了清潔的移除，再施加一塗層而不改變所使用在自由成形製程中的收歛值。機械特徵801只可供給一自由度，其並不受制於溫度變化。
在802，一成形透鏡識別符號可被模製於成形透鏡表面803外部上的成形透鏡的表面上，且以致其不影響對使輻射通過的光徑。
現在參照圖9為一描述提供透鏡表面的清潔以及前處理之例示性方法的流程圖，其可被使用於本發明 中。在901，成形透鏡係對變形或可見的缺陷所觀察。在902，若已決定透鏡的確具有變形或可見的缺陷，透鏡應可被置換直到符合者被發現於進行步驟903。在903，將成形透鏡曝露於食人魚溶液。如本文中所使用，食人魚溶液包括一硫酸(H2SO4)以及過氧化氫(H2O2)的混合物。食人魚溶液可用來清潔成形透鏡且特別是用來清潔殘留有機物。清潔步驟亦可包括把可氫氧基化應用於成形透鏡之表面。於是，食人魚溶液可將羥基添加至透鏡的表面，其增加透鏡的親水性質。
如本文中所指，食人魚溶液可為一包括濃硫酸對30%過氧化氫溶液為3：1的混合物；其他的實驗室指南可使用一4：1或甚至7：1的混合物。另一方面，該方法可使用一種以「食人魚」聞名的溶液，其包括一氫氧化銨(NH4OH)與過氧化氫3：1的混合物。
清潔可包括在透鏡之曝露至食人魚溶液約1至40分鐘之間。食人魚溶液可在應用之前被混合或直接地被施加至透鏡，先施加硫酸，隨後過氧化物。由於過氧化氫的自行分解，食人魚溶液，較佳地，可在應用的時間或接近於對透鏡之應用的時間被製備。清潔可包括對透鏡之食人魚溶液的應用或將透鏡浸入食人魚溶液之中。
在904，甲醇可經過濾。例如：甲醇可以頗爾生命科學(Pall Lifesciences)1微米針筒過濾器而經過濾。在905，將透鏡浸在濾過甲醇中清洗，歷時3-5 分鐘。在906，將透鏡以潔淨乾燥空氣乾燥。在907，將透鏡置於一具氟化矽烷溶液的潔淨鐵氟龍管中。在908，將一鐵氟龍容器加以清潔於909之前。在909，計量出0.3 g的(十三氟-1,1,2,2-四氫辛基)三乙氧基矽烷，且置於一經清潔的鐵氟龍容器中的小玻璃瓶內。在910，可在管外對個別透鏡位置作標記，以保持透鏡辨識度。
在911，使用濾過乾燥空氣或氮氣，以5磅每平方吋方式吹洗鐵氟龍容器，歷時3分鐘。在912，將烘箱預熱至120℃(攝氏溫度一百二十度)。在913，將鐵氟龍容器密封且置於在約120℃溫度的烘箱中(攝氏溫度一百二十度)。一旦在烘箱內，在914，蒸氣沉積可在約4(四)小時發生。在915，將鐵氟龍容器取出且打開(在通風櫥中，以避免曝露在矽烷煙霧之下)。在916，其在異丙醇中歷經5(五)分鐘的音波振動處理，接著在917加以乾燥、重新包裝於一有記號的容器中。
為確保對該等單層產生的常數量測與試驗耐久性，接觸角可在單層的應用之後，透過模擬試驗程序而加以測量。接觸角在各個試樣上經9滴水測量。取9滴的平均值作為接觸角。觀察到在試樣上位置之接觸角上沒有差異。
耐久性試驗1
1.將試樣浸於90℃下500 ppm的妥文(Tween)和去離子水的溶液中，歷時15分鐘。
2.以異丙醇噴試樣，接著以拭鏡紙用力地擦拭乾淨。將程序重複10次。
耐久性試驗2
1.將試樣浸於90℃下500 ppm的妥文(Tween)和去離子水的溶液中，歷時5分鐘。
2.以異丙醇噴試樣，接著以拭鏡紙用力地擦拭乾淨。將程序重複5次。
3.將程序1和2重複10次。
對在¼波BK7視窗上(括號內標準偏差)單層產生的水接觸角。清潔的底材指的是以硫酸/過氧化氫混合物清潔的。用於愛他非爾康(Etafilcon)A在¼波BK7視窗上的接觸角以及由維司達康(Vistakon)所形成的BK7透鏡鏡片係被顯示於表1中。
在愛他非爾康(Etafilcon)A單體、¼波BK7視窗以及維司達康(Vistakon)BK7透鏡鏡片之間的接觸角(標準偏差在括號內)。清潔的底材指的是以溶劑清潔的。
101A‧‧‧成形光學品質表面
102A‧‧‧從成形表面的頂部至透鏡心軸的底部之距離
103A‧‧‧從透鏡表面的基底到環繞心軸下側邊的圓周之溝的中間之距離
104A‧‧‧側溝的曲率半徑
105A‧‧‧側溝水平部分
106A‧‧‧中間部分
106A.1‧‧‧90°的傾斜度角
106B‧‧‧中間部分
107A‧‧‧心軸直徑
101B‧‧‧成形透鏡表面/成形表面
102B‧‧‧從成形表面的頂部至透鏡心軸的底部之距離
103B‧‧‧從透鏡表面的基底到環繞心軸下側邊的圓周之溝的中間之距離
104B‧‧‧側溝的曲率半徑
105B‧‧‧側溝水平部分
106B.1‧‧‧傾斜度角
106B.2‧‧‧傾斜度角
107B‧‧‧心軸直徑
101C‧‧‧成形透鏡的基弧
101C.1‧‧‧接觸角
102C.1‧‧‧在鏡片成形邊緣的平坦化形狀/接觸角
103C‧‧‧光化輻射源
101D‧‧‧凹面成形光學品質成形表面
102D‧‧‧光學品質成形表面
201‧‧‧光學性質
202‧‧‧機械性質
203‧‧‧熱性質
204‧‧‧化學抗性
401A‧‧‧三個插塞之一者
401B‧‧‧橡皮墊圈
402B‧‧‧用於紫外線硬化環氧樹脂的進出填充部件/剩餘两個插塞的系統
403B‧‧‧成形透鏡心軸的凹面聯鎖特徵
501‧‧‧調整器球頭銷
502‧‧‧調整器球頭銷
503‧‧‧柱塞
504‧‧‧成形透鏡心軸
505‧‧‧安裝板
601‧‧‧鏡片邊緣
602‧‧‧單層
701‧‧‧邊緣特徵
702‧‧‧成形表面
801‧‧‧機械特徵/機械式校準特徵
802‧‧‧成形透鏡識別符號
803‧‧‧成形透鏡表面
圖1A描述一具曲率角之例示性成形透鏡心軸，其可在眼用鏡片的自由成形製造中加以實施。
圖1B描述另一個例示性成形透鏡心軸，該成形透鏡心軸具陡峭的曲率角，其可在眼用鏡片的自由成形製造中加以實施。
圖1C描述一例示性成形透鏡心軸，該成形透鏡心軸具表面特徵，其可在眼用鏡片的自由成形製造中加以實施。
圖1D描述另一個例示性成形透鏡心軸，該成形透鏡心軸具一凹面，其可在眼用鏡片的自由成形製造中加以實施。
圖2為一用於成形透鏡的性質表，其可在眼用鏡片的自由成形製造中加以實施。
圖3為一圖表，該圖表描述用於心軸的例示性組成物按頻率之透射，其可在眼用鏡片的自由成形製造中加以實施。
圖4A描述一例示性成形透鏡組合件的側視橫剖面，該成形透鏡組合件包含成形透鏡心軸以及安裝板，其可在眼用鏡片的自由成形製造加以實施。
圖4B描述一另一個例示性成形透鏡組合件的側視橫剖面，該成形透鏡組合件包含成形透鏡心軸以及安裝板，其可在眼用鏡片的自由成形製造中加以實施。
圖5描述一在圖4中所描述之例示性成形透鏡的頂視圖，該成形透鏡具在本發明中可為實用的一例示性安裝/調整機構。
圖6描述一具自由成形的眼用鏡片之例示性成形光學品質表面，其具由成形光學品質表面的前處理而產生之邊緣特徵。
圖7描述另一個具自由成形的眼用鏡片之例示性成形光學品質表面，其具由未經處理的成形光學品質表面而產生之邊緣特徵。
圖8描述又另一個例示性成形透鏡的等角視圖，其包含在本發明中可為實用的機械式校準裝置。
圖9描述例示性方法步驟，該等步驟可被實施以清潔且預處理至少一成形透鏡之光學品質成形表面部分。

Claims (17)

  1. 一種用於製備成形透鏡的方法，該成形透鏡係用於一眼用鏡片的製造，該方法包含以下步驟：施加一溶液，該溶液包含硫酸(H2SO4)以及過氧化氫(H2O2)；以甲醇清洗該成形透鏡；將該成形透鏡在無微粒大氣中乾燥；以及將該透鏡置於第一容器中，該第一容器能對一具氟化矽烷的環境大氣提供一障壁。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一容器為一鐵氟龍容器。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，另外包含將(十三氟-1,1,2,2-四氫辛基)三乙氧基矽烷包括在該第一容器之內的步驟。
  4. 如申請專利範圍第3項之方法，其中被包括在該容器之內的(十三氟-1,1,2,2-四氫辛基)三乙氧基矽烷之量為約0.3g，且其係被置於第二容器之內。
  5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中該第二容器的尺寸為足以被置於該第一容器之內。
  6. 如申請專利範圍第4項之方法，其中該第二容器為2mL小 玻璃瓶。
  7. 如申請專利範圍第4項之方法，另外包含將該第二容器置於該第一容器裡面之步驟。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，另外包含以氣體吹洗該第一容器之步驟。
  9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中該氣體為惰性氣體。
  10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中該惰性氣體包含氮氣。
  11. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，另外包含密封該第一容器以隔絕環境大氣之步驟。
  12. 如申請專利範圍第11項之方法，另外包含將該第一容器加熱至110℃至130℃之間的溫度之步驟。
  13. 如申請專利範圍第12項之方法，另外包含在一包含異丙醇的溶液中，音波振動處理該成形透鏡之步驟。
  14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該在一包含異丙醇的溶液中，音波振動處理該成形透鏡之步驟係進行歷時約5分鐘或更久。
  15. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，另外包含施加一塗層至該成形透鏡之步驟。
  16. 如申請專利範圍第15項之方法，其中該塗層為單層。
  17. 如申請專利範圍第16項之方法，其中該單層為矽烷單層。
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