TWI768176B

TWI768176B - 高透氧、保濕且抗菌的隱形眼鏡材料之製法

Info

Publication number: TWI768176B
Application number: TW108101946A
Authority: TW
Inventors: 張文禮
Original assignee: 張文禮
Priority date: 2019-01-18
Filing date: 2019-01-18
Publication date: 2022-06-21
Also published as: TW202028359A; CN111458901A; CN111458901B

Abstract

本發明係一種高透氧、保濕且抗菌的隱形眼鏡材料之製法，該製法係以一聚二甲基矽氧烷材料、一二氧化矽材料、一端羥基矽油材料、一氯鉑酸催化劑及一貴金屬奈米粒子添加劑等成份，製作出該隱形眼鏡材料，本發明之特徵係在：該聚二甲基矽氧烷材料的重量百分比為60~80%；該二氧化矽材料的重量百分比為18~38%；該端羥基矽油材料及該氯鉑酸催化劑的重量百分比則為1~4%；且在該貴金屬奈米粒子添加劑中，該銀奈米粒子的重量百分比為1,000~5,000ppm，以有效增加該隱形眼鏡材料的抗菌能力及效果；黃金奈米粒子的重量百分比為30~200ppm，以有效增加該隱形眼鏡材料的透氧能力及透氧效果；及白金奈米粒子的重量百分比為50~300ppm，以有效增加該隱形眼鏡材料的保濕能力及效果。

Description

高透氧、保濕且抗菌的隱形眼鏡材料之製法

本發明係一種高透氧、保濕且抗菌的隱形眼鏡材料之製法，尤指是一種能使隱形眼鏡材料因含有黃金奈米粒子、白金奈米粒子及銀奈米粒子等貴金屬奈米粒子，而分別具備高透氧、高保濕及高抗菌的材質特性，從而令據以製成的軟式隱形眼鏡片除能充分適應現今都會區空調通風系統中的乾燥環境，使配戴者的眼球在長時間配戴隱形眼鏡片的狀態下仍能常保舒適自然的配戴感受外，更令該軟式隱形眼鏡片在沾附空氣或淚液中的雜質、污垢及灰塵後，尚能因該「高抗菌」的材質特性實現對其中細菌、病毒或黴菌等有機物的降解，有效達成絕佳的抗菌及滅菌效果，以確保配戴者眼睛的安全及健康，且有效降低配戴者未對軟式隱形眼鏡片進行徹底清潔所潛在的風險。

根據統計雖然，「將鏡片直接配戴在眼球上」的想法，早在1508年間即已被「達文西」提出，1636年間，法國著名物理學家「笛卡爾(René Descartes)」亦曾有類似的建議，但是，直到1887年，該等想法及建議始被德國科學家「Adolf Eugen Fick」予以實現，他成功地製造出全世界第一隻玻璃隱形眼鏡，由於該款玻璃隱形眼鏡的透氧率過低，極易引發角膜炎...等眼睛疾病，導致難能被社會大眾所接受，而無法被普及。然而，該款玻璃隱形眼鏡卻激起了世界各國對隱形眼鏡材料的競相研究；其中，在1938年間，科學家「Mullen」和「Obring」使用PMMA為材料(即，聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate)，又被稱為「壓克力」、「亞克力」(Acrylic)或有機玻璃(Lucite)等，具有高透明度、價格低及易於機械加工等優點，是現今經常使用到的玻璃替代材料)，製造出全世界第一副的全塑膠隱形眼鏡；在1940年間，位在美國紐約的Obring公司繼而以壓克力系的plexiglass材料，開發出另一款全塑膠隱形眼鏡；在1961年間，捷克化學家「Otto Wichterle」發明了全世界第一款軟式隱形眼鏡，他在1970年間，更推出了一款具透氣性的硬式隱形眼鏡(RGP)，該款硬式隱形眼鏡因直徑小(僅9mm左右)，又是由高透氧材料製成，自此乃成為配戴隱形眼鏡者喜好的理想選擇。

截至2004年為止，根據統計，全世界已有超過一億二千萬人配戴過隱形眼鏡，此外，隨著各式具妝容功能的隱形眼鏡(如：一次性藍色瞳片...等彩色隱形眼鏡)被相繼開發出來後，全球配戴隱形眼鏡的人數亦隨之不斷地增加。茲僅以現今美國為例，約有4,500萬人配戴隱形眼鏡，配戴隱形眼鏡的人口比例常會隨著各國風土民情的不同，而有不同的變化，現今歐洲國家配戴隱形眼鏡的人口比例約介於5%至15%之間。雖然，目前市售的隱形眼鏡種類眾多，然而，該等隱形眼鏡仍能依其製作材料、配戴時間及鏡片壽命等條件的不同，而被概分為下列數種：(1)依製作材料軟硬程度的不同，而被概分為硬式隱形眼鏡及軟式隱形眼鏡；(2)依配戴時間長短程度的不同，而被概分為長戴型隱形眼鏡及日戴型隱形眼鏡；及 (3)依鏡片壽命長短程度的不同，而被概分為一次使用即拋型與長期使用型。

其中，硬式隱形眼鏡一般均係採用PMMA聚合物材料製成，近年來，則以硬式透氧隱形眼鏡rigid gas-permeable(RGP)較為普及，其透氧率甚至較軟式隱形眼鏡為佳，其中一款適合夜間睡眠時配戴者，尚被稱之為「OK鏡片」；由於，軟式隱形眼鏡對眼球的適配性較佳，能令配戴者感覺較為舒適，故，時至今日，軟式隱形眼鏡幾乎已成為最普及的鏡片種類。一般言，軟式隱形眼鏡係採用親水性較強的塑化材料如：HEMA(聚甲基丙烯酸羥乙酯)聚合物製成，該種塑化材料容許外界氧氣透過鏡片進入眼球角膜，而令配戴者有更舒適的配戴感受。縱然如此，因為眼睛是人們的靈魂之窗，為了確保軟式隱形眼鏡不會對眼睛造成傷害，業者仍根據各該軟式隱形眼鏡的材質特性，持續不停地鑽研，而將其依配戴時間的長短，細分成日戴型、兩星期型、月戴型及傳統年戴型等類型，然而，基於較衛生、方便、健康等因素的考量，且期望能大幅減少因處理不當而導致引發眼睛感染或其它發炎...等情事，一般人都會選擇配戴時間較短的軟式隱形眼鏡；彩色隱形眼鏡則是為了能讓配戴者的瞳孔變大、變亮、變得更為有神，或能藉改變瞳孔顏色的一種具備妝容功能或裝飾性效果的隱形眼鏡(如：一次性藍色瞳片...等)，該種彩色隱形眼鏡因係美商強生公司所主打的產品，而被泛稱為「美瞳眼鏡」，另，由於該種彩色隱形眼鏡係發明自韓國，且近年來，在韓流影音節目的推波助瀾下，迅速地且廣泛地流行於東亞各都會區的年輕族群中，尤其是80後與90後的愛美女性，其主要功能及作用係能使配戴者的眼睛放大，而變得更加炯炯有神，如此，再搭配各種不同瞳孔色彩後，將能有效增添眼睛的不同美妝效果及魅力，據此，該種彩色隱形眼鏡均屬於用完即拋棄式的隱形眼鏡。

另，業界為了能更客觀地據以辨識前述各種隱形眼鏡的特性，更針對隱形眼鏡制定了下列的識別參數，以資配戴者能據以辨識其相關的特性：(1)含水量──隱形眼鏡材料吸水飽和後，水分占總重量的百分比；(2)基弧(BC)──鏡片內曲面的中心弧；基弧較長，鏡片的弧面較平；基弧較短，鏡片的弧面較彎；(3)直徑(DIA)──鏡片邊緣相對應的兩點間的直線距離；(4)光學區──鏡片基弧所及的範圍，即具有屈光力的鏡片區域；(5)中心厚度──鏡片中心點的厚度；(6)Dk值(即，透氧係數)──係用以定義氧氣通過隱形眼鏡材料的程度；其中，D表示氧氣在材料中的擴散係數，k則表示溶解係數。一般言，含水量愈高，其Dk值通常也就愈高；(7)Dk/t(氧傳導性)──係用以定義氧氣通過一定厚度隱形眼鏡片的實際速度；其中，t表示厚度；日戴型隱形眼鏡的Dk/t值宜大於24，長戴型隱形眼鏡的Dk/t值則宜大於87；意即，厚度愈薄，相對的氧傳導性就愈好；(8)EOP(等氧率)──人活體上隱形眼鏡片與角膜間的透氧百分率；其中，EOP的最大值為21%，日戴型隱形眼鏡的EOP值宜大於12%，長戴型隱形眼鏡的EOP值則宜大於18%；及(9)折射率──光在空氣中速度與光在該材料中速度的比率；材料的折射率愈高，即表示入射光發生折射的能力愈強。

查，目前市售各種軟式隱形眼鏡的製作材料，一般可概分為前述HEMA材料及非HEMA材料兩大類，其中，HEMA材料係指「聚甲基丙烯酸羥乙酯聚合材料」(Hydroxyethyl methacrylate)，該聚合材料乃是最早用於製作隱形眼鏡的親水性塑化材料(Hydrophilic plastic material)，其主要優點係材質柔軟，具吸水性，且含水量約能達38%；惟，其缺點則係只具部分透氧的效果。直到1961年由Wichter和Lim所共同開發出多聚體材質之「水膠」材料(Hydrogel)，經美商博士倫公司在1966年取得生產技術許可協定，而將該「水膠」材料廣泛地使用於製造軟式隱形眼鏡及拋棄式隱形眼鏡後，由於該「水膠」材料的親水性及適配性極佳，令配戴者的配戴反應極為良好，從而使得該「水膠」材料逐漸取代其它材料，一躍成為目前消費者接受度最高的軟式隱形眼鏡材料。按，以該「水膠」材料製成的軟式隱形眼鏡，其含水量係係介於30%~58%之間，其透氧率(Dk/t)的高低則與含水量有關，一般係介於8~33，此乃因氧氣要通過該水膠材料(即，軟式隱形眼鏡片本身)時，必需要藉助該水膠材料中所含的水分子(H2O)來攜帶，故，軟式隱形眼鏡片的含水量愈高，其透氧值也就愈高。然而，受限於該「水膠」材料本身的材質特性，縱使該「水膠」材料的含水量能被製作成達到最高值(約75%)，其透氧值亦無法高於Dk/t 35，且含水量愈高的軟式隱形眼鏡片也愈容易讓材質內的水分逸散、流失，從而最終還是需要從淚液中補充水分，以滋潤軟式隱形眼鏡片及/或眼球。另，尚需特別留意者，乃該「水膠」材料係一種以矽膠為基底材料的「矽水凝膠」(Silicone Hydrogel)或稱「矽水膠」，該「矽水膠」係一種有機高分子材料，具有極佳的親水性，約在1999年左右即已開始在市面上販售，且隨即受到軟式隱形眼鏡製造業者的關注，而據以進行後續之研發改進，其研發改進之目的係期望能在不依靠水分子的情況下，大幅且有效地提升軟式隱形眼鏡的透氧率，其作法則係藉由在該「矽水膠」材質中嵌入更多的「矽」分子，以在材質間產生天然孔隙，從而令氧氣能循著相鄰孔隙間所形成的通道或路徑，依序且自由地通過該「矽水膠」材質，進而將其透氧值大幅度地提昇至Dk/t 80以上。然而，由於矽分子本身均存在一定的硬度，且透氧值愈高的矽水膠鏡片，也意味者已嵌入大量矽分子的「矽水膠」會發生材質硬度(也稱模數Modulus)隨之變得愈硬的缺陷，從而造成配戴時常會令配戴者感覺眼中有異物的問題。此外，由於透氧值愈高的「矽水膠」鏡片，也意味者其材質表面的疏水性較佳，從而更容易在其表面上發生堆積沈澱物的問題，針對此，配戴者自然必需經常且特別注意軟式隱形眼鏡片的清潔及保養，從而確保其眼睛的舒適與健康。

查，針對前述「矽水凝膠」(Silicone Hydrogel)改良而成之一「超水膠」(Hypergel)材料的材質及其製作技術，經美國專利商標局審查後，已在2012年3月20日獲准為第US 8,138,290 B2號美國發明專利權在案，該「超水膠」是軟式隱形眼鏡材料繼「矽水膠」(Silicone Hydrogel)後所出現的新一代材質，其材質技術為採用特殊的分子鍵結技術，在無需嵌入矽分子(silicone)的狀態下，讓材質仍能達到極高的親水性及含水量，其中，尚利用了一種交聯作用(crosslinking)的技術，令水分能保持在材質內而不易逸散流失，此項高保水技術在未來亦可運用在人工水晶體及角膜植入物中，令各該植入物具有更佳的人體親和性。一般言，該「超水膠」被應用於製作軟式隱形眼鏡片時，不僅令其能成為一含水量高達78%的軟式隱形眼鏡，且藉由其專利中所述及的保水技術，尚能恆定地維持自身的含水量78 %，而不需依靠外在環境來補充水分。另，在完全未嵌入任何矽分子的狀態下，其透氧值亦能介於「水膠」及「矽水膠」材質間，而高達Dk/t 42。

綜上所述，目前製作軟式隱形眼鏡的鏡片所使用的材質，無論其材料的組合成份及配比為何？其最終目的都是為了使軟式隱形眼鏡材質具備一定柔軟度的前提下，仍能維持高含水量及高透氧值，期使軟式隱形眼鏡除不易發生乾燥、破損、龜裂、變形或有機物沉澱...等問題外，尚能有效防止及避免配戴者眼睛發生乾澀、視力下降或感染發炎...等不舒適的感覺。惟，無論軟式隱形眼鏡片所使用的材質為何？由於軟式隱形眼鏡片均必需直接配戴在使用者的眼球上及浸潤在使用者的淚液中，高含水量及高透氧值的材質特性，亦大幅增加淚液黏膜與軟式隱形眼鏡片間的相互作用，而大幅降低軟式隱形眼鏡材料的抗沉澱特性，從而增加了軟式隱形眼鏡片上形成有機沉積物的風險，使得配戴者眼球在生理上自然產生的蛋白質持續地沉積在鏡片表面，過多的蛋白質沉積物不僅會造成軟式隱形眼鏡片的透光度降低，最終甚至導致視線模糊，另，基於其高含水量及高透氧值的材質特性，尚會令鏡片上堆積的蛋白質沉積物不易清除，從而易因滋生細菌，導致眼睛遭受感染而產生嚴重的發炎症狀，或因有機沉積物滲入鏡片材質後，造成鏡片易產生變質、硬化...等缺陷，導致鏡片易出現破損、變形及捲曲...等問題，從而易令其中心硬部與周邊水凝膠部的接合區域發生撕裂，導致摘鏡困難的問題，甚至易令配戴者的眼睛發生角膜水腫的症狀。

有鑑於此，軟式隱形眼鏡片的定期檢查、清潔及保養，實乃配戴者日常生活中不容輕忽的一項重要任務；一般言，為達到徹底清潔及完善保護軟式隱形眼鏡片之目的，未被配戴的軟式隱形眼鏡片均需浸泡在一密閉性良好的護理盒內的護理液中，加以保存，浸泡時間一般為6小時以上；保存時，該護理盒內宜使用新鮮的護理液，在不開蓋、溫度適宜且避免陽光直射的情況下，至少可保存30天，但是，一旦該護理盒被打開或需要保存更長期間時，即需更換新鮮的護理液。此外，為確保軟式隱形眼鏡片的配戴舒適性及安全性，配戴者尚需定期針對軟式隱形眼鏡片執行下列之常規保養及清潔工作：

1、使用人工淚液作為眼睛與鏡片間的潤滑液：係為了使透氧性較差的軟式隱形眼鏡片，能產生親水性較佳的狀況，以保持鏡片的濕潤度，從而能令配戴者的眼球不會發生乾澀不適的感覺。

2、使用清潔液及蛋白質酵素片定期清洗鏡片：清潔液是一種界面活性劑，對於鏡片上沾附的油脂雖有較佳的清除效果，但是，通常對於蛋白質沉積物的清洗能力則略遜一籌，此乃因軟式隱形眼鏡表面皆形成有許多微小的透氣孔，該等蛋白質沉積物自然會嵌卡至各該微小的透氣孔中，從而大幅降低了鏡片的清晰度，且成為滋生細菌、病毒及有害的微生物的溫床。所以，配戴者不僅必需每天使用清潔液來清潔鏡片上的油垢，以維持鏡片的明亮度；尚必需定期使用去蛋白質酵素片，徹底清除鏡片上殘留的蛋白質沉積物，以確保鏡片的清潔度，從而有效避免滋生細菌、病毒及有害微生物。

3、消毒液：由於鏡片上沉積的油垢及蛋白質是滋生細菌、病毒及有害微生物的溫床，所以，為了確保自身眼睛的健康及安全，配戴者在每天摘下軟式隱形眼鏡片後，尚應使用消毒液，如：生理食鹽水、雙氧水...等，來清洗、消毒、清潔、浸泡及保存軟式隱形眼鏡片；其中，生理食鹽水是最普遍使用的消毒液、清洗液兼浸泡液。目前，市售生理食鹽水有含防腐劑及不含防腐劑的兩種，無論何種？為確保其在使用上的安全性，應在業者指定的使用期限內用完。

若配戴者因偷懶或一時疏忽，而未確實執行前述之保養及清潔工作，配戴者的眼睛將極易因經常配戴不潔的軟式隱形眼鏡片，而引發下列眼睛疾病：1、巨乳頭性結膜炎：係配戴軟式隱形眼鏡片者中最常見的併發症之一；其致病原因係與軟式隱形眼鏡片被長久使用後，其鏡片表面會形成一層複合的沉積物膜或機械損傷...等有關，該等沉積物膜或機械損傷尚會隨著使用時間的增加而逐漸加重，成為無法清除或逆轉的狀態，從而刺激眼窩軟組織及眼球發生奇癢及流淚...等問題，繼而引發上眼瞼結膜逐漸硬化而形成扁平的巨大乳頭，最後，造成眼睛內黏液性分泌物增多、發癢及流淚...等症狀；及2、棘阿米巴角膜炎：雖然，在各式角膜炎疾病中係屬較為罕見的感染性疾病，但是，在診斷及治療上卻頗為棘手，甚至，有可能導致失明的嚴重後果；其致病原因係由棘阿米巴原蟲所引起的角膜炎，有80%至85%配戴軟式隱形眼鏡片者，尤其是，那些未轍底執行軟式隱形眼鏡片的清潔工作、卻又喜愛戴著軟式隱形眼鏡片從事游泳、洗澡...等活動者；一旦角膜有外傷，且接觸到遭汙染的水源，就極易且極可能遭到棘阿米巴角膜炎的感染；其症狀多為單眼發病，受感染的眼睛會有異物感、畏光、流淚...等症狀，其中，約有50%的受感染眼睛尚會有劇烈的疼痛感。

據統計，目前生活在世界各地都會區中的人們，每天約有80~90%的時間是生活及工作在密閉的室內環境(包括：住家、辦公室、工廠或其他建築物內)，因此，密閉空間內空氣中的污染物對人們身體健康的影響，自然應受到極大的關注。尤其是，台灣地處亞熱帶，屬於長年潮濕高溫的氣候型態，細菌、病毒及黴菌容易孳生，因此，對於每天必需長時間配戴著軟式隱形眼鏡片生活及工作在密閉空調系統中的廣大人們而言，軟式隱形眼鏡片材料的選擇、定期地清潔、維護及保養，即成為必須格外注意且確實執行的重要事項。據此，針對每天必需長時間配戴著軟式隱形眼鏡片緊張且忙祿地生活及工作在都會區各式空調通風系統中的廣大族群，如何設計出一種嶄新的隱形眼鏡材料？使得利用該隱形眼鏡材料所製成之一嶄新軟式隱形眼鏡片，除能具備「高透氧」及「高保濕」的材質特性，而令該嶄新軟式隱形眼鏡片能充分適應空調通風系統的乾燥環境，使配戴者的眼球仍能常保舒適自然的配戴感受之外，該嶄新軟式隱形眼鏡片所額外具備的「高抗菌」材質特性，更令其在沾附空氣或淚液中的雜質、污垢及灰塵後，尚能因該「高抗菌」能力的持久性，及其在有光或無光狀態下，均能產生光觸媒作用的材質特性，從而能具體實現對其中細菌、病毒或黴菌等有機物的降解，有效達成絕佳的抗菌及滅菌效果，以確保配戴者眼睛的安全及健康，且有效降低配戴者未對軟式隱形眼鏡片進行徹底清潔保養所產生的諸多風險，即成為目前各大隱形眼鏡設計及製造業者亟欲解決之一重要議題，亦為本發明欲在後續進行深入探討之一重要課題。

有鑑於前述現今都會區空調通風系統環境中存在的諸多問題，發明人經過長久努力研究與實驗，終於開發設計出本發明之一種高透氧、保濕且抗菌的隱形眼鏡材料之製法，以期使該隱形眼鏡材料的能因含有黃金奈米粒子、白金奈米粒子及銀奈米粒子等貴金屬奈米粒子，而具備高透氧、高保濕及高抗菌的材質特性，從而令據以製成的軟式隱形眼鏡片除能充分適應空調通風系統的乾燥環境，使配戴者的眼球能常保舒適自然的配戴感受之外，該軟式隱形眼鏡片所額外具備的「高抗菌」材質特性，更令其在沾附空氣或淚液中的雜質、污垢及灰塵後，尚能因其所具備的「高抗菌」能力，實現對其中細菌、病毒或黴菌等有機物的降解，有效達成絕佳的抗菌及滅菌效果，以確保配戴者眼睛的安全及健康，且有效降低配戴者未對軟式隱形眼鏡片進行徹底清潔所潛在的風險。

本發明之主要目的，係在提供一種高透氧、保濕且抗菌的隱形眼鏡材料之製法，包括一聚二甲基矽氧烷材料、一二氧化矽材料、一端羥基矽油材料、一氯鉑酸催化劑及一貴金屬奈米粒子添加劑等成份；其中，該聚二甲基矽氧烷(Poly dimethylsiloxane，簡稱PDMS)材料，係呈油性液態狀，為一種高分子有機矽化合物；該二氧化矽(Silicon dioxide)材料，係呈油性液態狀；該端羥基矽油(Silicone oil,Hydroxyl-terminated)材料，亦係呈油性液態狀；該氯鉑酸催化劑係與該端羥基矽油相搭配，對該聚二甲基矽氧烷、該二氧化矽及該端羥基矽油等成份執行催化作用，用以在該等成份交聯熟成的過程中將其中之羥基架橋打斷，再重新架橋，而使該等成份交聯熟成為矽氧聚合物(polymerized siloxanes或polysiloxanes，俗稱矽橡膠Silicone Rubber)；該貴金屬奈米粒子添加劑，亦係呈油性液態狀，包含三酸甘油脂、黃金奈米粒子、白金奈米粒子、銀奈米粒子及分散劑等成份；其中，該三酸甘油脂係用以令該添加劑能相溶於該聚二甲基矽氧烷、該二氧化矽及該端羥基矽油等油性材料中，且令彼此能充分混合，從而令該氯鉑酸催化劑與該端羥基矽油能遂行催化作用，而使該聚二甲基矽氧烷、該二氧化矽及該端羥基矽油等成份交聯熟成為矽氧聚合物；在該添加劑中，該三酸甘油脂的重量百分比為80%；該黃金奈米粒子、該白金奈米粒子及該銀奈米粒子係統稱為貴金屬奈米粒子，該等貴金屬奈米粒子係均勻地分散在水溶液中，且其重量百分比為10%；該分散劑係用以令該添加劑能均勻地分散在該聚二甲基矽氧烷、該二氧化矽及該端羥基矽油等油性材料中，且其重量百分比為10%，其特徵係在：其中，該聚二甲基矽氧烷材料的重量百分比為60~80%；該二氧化矽材料的重量百分比為18~38%；該端羥基矽油材料及該氯鉑酸催化劑的重量百分比則為1~4%；且在該貴金屬奈米粒子添加劑中，該銀奈米粒子的重量百分比為1,000~5,000ppm，以有效增加該隱形眼鏡材料的抗菌能力及效果，該黃金奈米粒子的重量百分比為30~200ppm，以有效增加該隱形眼鏡材料的透氧能力及透氧效果；及該白金奈米粒子的重量百分比為50~300ppm，以有效增加該隱形眼鏡材料的保濕能力及效果。

如此，由於本發明之該隱形眼鏡材料具備「高透氧」、「高保濕」材質特性，從而令據以製成的軟式隱形眼鏡片除了能充分適應現今都會區空調通風系統中的乾燥環境，使配戴者的眼球仍能常保舒適自然的配戴感受之外，該軟式隱形眼鏡片所額外具備的「高抗菌」材質特性，更令其在沾附空氣或淚液中的雜質、污垢及灰塵後，尚能因該「高抗菌」能力，實現對其中細菌、病毒或黴菌等有機物的降解，有效達成絕佳的抗菌及滅菌效果，以確保配戴者眼睛的安全及健康，且有效降低配戴者未對軟式隱形眼鏡片進行徹底清潔所潛在的風險。

為便貴審查委員能對本發明的目的、技術特徵及其功效，有更進一步的認識與瞭解，茲特舉若干實施例，並配合圖式，詳細說明如下：

〔習知〕

無

〔本發明〕

1:LIM矽橡膠用成型機

10:第一進料缸

11:第二進料缸

12:第三進料缸

20:第一加壓泵

21:第二加壓泵

22:第三加壓泵

30:劑量分配裝置

40:注射裝置

50:混合裝置

60:關閉噴嘴

70:隱形眼鏡片成型模具

A:隱形眼鏡材料A劑

B:隱形眼鏡材料B劑

C:隱形眼鏡材料C劑

第1圖係本發明之隱形眼鏡材料及軟式隱形眼鏡片的製作流程示意圖；及第2圖係本發明據以製作軟式隱形眼鏡片之LIM矽橡膠用成型機的局部剖面示意圖。

按，「觸媒」是一種材料添加劑，係用以降低材料執行化學反應所需消耗的能量，且加快化學反應的速度，但卻不會因化學反應而破壞材料本身的結構，「光觸媒」顧名思義是能利用自然界存在的光能，來產生催化作用，以發揮觸媒的特性。一般言，許多奈米級的光觸媒材料在經過光的激發後，會使周遭的氧氣及水分子激發成極具氧化力的H₂‧及O₂‧等自由基，該等自由基能分解所有對人體或環境有害的有機物質及無機物質，不僅能加速反應，且不會衍生污染。另，由於該等光觸媒材料通常具有一種半導體結晶的結構，故在被UV光子或其它輻射線(如：α射線、β射線、γ射線或X射線)撞擊後，半導體結晶中的電子會跳出來，留下一個具有強大氧化能力的帶正電孔洞，該等電子與電洞在化學上稱為「電子洞對」，當電子與空氣中的氧分子(O₂)相遇時，即會生成反應性很強的超級氧分子自由基(‧O₂)，當電洞與空氣中的水氣(H₂O)相遇時，會透過光化學反應，搶奪水中氫氧基的電子，此時，失去電子的氫氧基立刻變成不安定的氫氧自由基(‧OH)，不安定的氫氧自由基一旦遇到外來的或附在該等光觸媒材料表面上的有機物時，會藉由搶奪對方電子的方式，使自己趨於穩定，如此，該等有機物即因被氧化，而變成水和二氧化碳，消散在空氣中。

茲以銀為例，在其被奈米化後，由於顆粒變細，導致整體表面積大幅增加，活性變大，使得銀奈米粒子極易釋放出活性銀離子，以吸引細菌體內酶蛋白上的硫羥基，並與其迅速地結合在一起，使含硫羥基的酵素失去活性，導致細菌死亡，尤其是，帶正電荷的銀離子在接觸到帶負電荷的微生物細胞後，便會相互吸附，且會刺穿微生物的細胞外壁，而使微生物內部變性，降低生長能力，讓微生物細胞無法代謝及繁殖，直至死亡，故具備絕佳的抗病菌及滅菌效果。此外，當細菌被銀離子殺死後，銀離子又會從死去的細菌上游離出來，持續對其它活細菌做重複的動作，直到所有細菌均被消滅為止，據此，銀奈米粒子具有長效型抗病菌、不會產生抗藥性、無毒性、無刺激過敏性、無須光照活化及不受酸鹼值影響等諸多優點，更可抑制黴菌生長，有效達成防腐的功能。此外，一般均認為，銀經奈米化後，奈米銀粒子表面所裸露的銀原子會急遽增加，且能在溶液中解離出許多銀離子，這些銀離子不僅是抗菌的主要功臣，尚能在溶液中持續地釋出銀離子，有效實現長期抗菌的功效，因此，奈米銀粒子亦被喻為「永久性的殺菌劑」。

古今中外，黃金一直被認為是高貴的象徵，金光閃閃的外表總是吸引了眾人的目光。此外，由於黃金亦是一種極安定且具抗氧化功能的材料，因此除了裝飾用途外，在日本，黃金也被當作是一種養生食材，添加在茶、酒及各種食材中；在歐美，黃金尚被使用在除皺、美白等化妝保養品中；又，因黃金具有極佳的生物相容性，在醫學上也常被據以製成假牙或心血管支架。雖然，誠如前述，黃金是一種非常安定的材料，但是，基於奈米黃金粒子所具有的獨特電位特性，令其對氧有極強的吸附力，亦因此能被當作觸媒使用，根據日本科學家的發現，奈米黃金粒子是能令一氧化碳氧化成二氧化碳的觸媒，因此，可用於製作口罩、防毒面具、熱水器等，以有效避免及防止發生一氧化碳中毒事件。此外，與工業上常用的白金觸媒相較，白金觸媒必需在高溫下進行反應，且不能有水汽，而奈米黃金觸媒在室溫下就能進行反應，且不受水汽影響。查，尚有研究指出，奈米黃金具備極佳的抗自由基能力，是維生素C的80倍，因此，奈米黃金也能被添加至生醫材料中，以增加生醫材料在體內的安定性、含氧性及透氧性。

按，白金(Platinum，又稱鉑金)與銀及黃金均屬於稀有貴金属，白金經奈米處理成粒徑平均2~3nm的奈米級顆粒，再均勻分散至膠體溶液時，就具有它獨特的功能性及電位特性；其中，奈米白金粒子所擁有的獨特電位特性具有能活化人體表皮吸收水分子的能力，從而能長時間地提高肌膚的保濕能力及效果，因此，只要奈米白金能存在體表角質層內，就會持續地發揮其保濕的能力及效果，此外，奈米白金本身並不會被吸收及囤積至人體內，而該膠體溶液中的膠體微粒亦會因奈米白金而帶有獨特的電荷特性，能吸收水分子且被水分子包圍住。據此，人體皮膚表面附著有該等膠體微粒時，體表的水份構造不僅能瞬間恢復，且在被該等膠體微粒包覆後難以被氧化，而能持續地維護良好的水份構造，從而能有效避免皮膚遭乾燥環境傷害，達成改善膚質之終極目的。此外，尤需特別一提者，乃奈米白金粒子經膠體固化後會具有與人體大致相同的負電位，而離子的平衡對體表水份的維持亦非常重要。不僅如此，奈米白金膠體尚具有的出色的負離子產生能力(約為森林浴的16倍以上)，故可據以平衡皮膚的離子，且奈米白金被該等膠體微粒包覆後，因為不會被氧化，所以能半永久性地持續產生負離子。此外，由於奈米白金也是單電子，擦在皮膚表面上會停留在角質層，而成為能迅速抓取自由基的單電子，具有中和自由基，發揮極佳的抗氧化功能及效果。

針對前述貴金屬奈米粒子的光觸媒效果，茲再以白金及黃金為例，扼要說明如下：在白金及黃金被奈米化後，由於其晶粒尺寸會變得與光波相當或更小，此一尺寸效應將會導致其導帶及價帶的間隔增加，而使得光吸收能力顯著增強，如此，在光照射下，當一個具有一定能量的光子，或具有超過半導體帶隙能量的光子，射入白金及黃金奈米粒子的半導體電子結構時，一個電子會從價帶被激發到導帶，而留下一個空穴，價帶的孔穴會把周圍環境中的羥基電子搶奪過來，而使羥基變成自由基，故能作為強氧化劑，實現對病菌和病毒等有機物的降解，以殺死病菌和病毒。

一般言，離子是帶有電荷的原子、原子團或分子，是極小的微粒，離子有兩種，帶正電的稱為「正離子」，帶負電的則是「負離子」。以水(H₂O)為例，氫(H)的原子是一個帶正電質子的核被一個帶負電的電子所環繞，若因某種力量的介入使電子離開原處，氫原子因而成為帶正電的狀態，即離子化的氫(H⁺)。對氧(O)而言，原子核中有8個帶正電的質子，周圍有8個電子圍繞，2個在內層，6個在外層，但外層能階可容納8個電子，尚有2個空位，因此，氧很容易自他處奪取電子的原子態，此一過程又稱為「氧化」。因此，亟欲獲取電子的氧原子與擁有1個電子的氫原子，很容易結合而成水分子，若利用外來能量把水分解，就會使它變成一個帶正電的氫離子(H⁺)，及一個帶負電的氫氧根離子(OH^-)。但在自然環境中，氫氧根離子是以附著於水(H₂O+OH^-=H₃O₂ ^-)的負離子方式存在，由於，水分子是自然環境中最容易離子化的分子之一，因此，當環境中有較多負離子時，即表示環境中負離子化的水分子含量十分豐富，含有較多負離子化水分子的空氣。一般認為會讓生物體感到舒適愉快，故亦將「負離子」稱為「舒適離子」、「元氣離子」或「空氣中的維他命」。

有鑑於前述稀有貴金屬材料(即，銀、黃金及白金)被奈米化成奈米粒子後所具備之「高抗菌」、「高透氧」及「高保濕」的材料特性，發明人乃思及將該等成份添加至傳統用以製作隱形眼鏡之聚二甲基矽氧烷材料及/或二氧化矽材料中，以期使所據以製成的隱形眼鏡片，能具備「高抗菌」、「高透氧」及「高保濕」的特性，從而能彌補傳統隱形眼鏡片在「抗菌」、「透氧」及「保濕」等特性上的不足及缺憾，令本發明之隱形眼鏡材料所製成的軟式隱形眼鏡片不僅能充分適應現今都會區空調通風系統中的乾燥環境，使配戴者的眼球能常保舒適自然的配戴感受之外，該軟式隱形眼鏡片所額外具備的「高抗菌」材質特性，更令其在沾附空氣或淚液中的雜質、污垢及灰塵後，尚能因該「高抗菌」能力，而實現對其中細菌、病毒或黴菌等有機物的降解，有效達成絕佳的抗菌及滅菌效果，以確保配戴者眼睛的健康及安全，且有效降低配戴者未對軟式隱形眼鏡片進行徹底清潔所潛在的風險。

本發明係一種高透氧、保濕且抗菌的隱形眼鏡材料，包括一聚二甲基矽氧烷材料、一二氧化矽材料、一端羥基矽油材料、一氯鉑酸催化劑及一貴金屬奈米粒子添加劑等成份；其中，該聚二甲基矽氧烷(Poly dimethylsiloxane，簡稱PDMS)，係呈油性液態狀，為一種高分子有機矽化合物，又被稱為有機矽，具有光學透明、惰性、無毒及不易燃等材料特性，乃目前被最廣泛使用的矽基礎有機聚合物材料；該二氧化矽(Silicon dioxide)，係呈油性液態狀；該端羥基矽油(Silicone oil,Hydroxyl-terminated)，亦係呈油性液態狀；該氯鉑酸(Chloroplatinic acid)催化劑，係與該端羥基矽油相搭配，用以對該聚二甲基矽氧烷、該二氧化矽及該端羥基矽油等成份執行催化作用，以在該等成份交聯熟成的過程中，令其中之羥基架橋被打斷，再予重新架橋，從而使該等成份交聯熟成為矽氧聚合物(polymerized siloxanes或polysiloxanes，俗稱矽橡膠Silicone Rubber)；該貴金屬奈米粒子添加劑，亦係呈油性液態狀，包含三酸甘油脂、黃金奈米粒子、白金奈米粒子、銀奈米粒子及分散劑(或乳化劑)等成份；其中，該三酸甘油脂係用以令該添加劑能相溶於該聚二甲基矽氧烷、該二氧化矽及該端羥基矽油等油性材料中，以令彼此能充分混合，且使該氯鉑酸催化劑與該端羥基矽油能遂行催化作用，從而令該聚二甲基矽氧烷、該二氧化矽及該端羥基矽油等成份能交聯熟成為該矽氧聚合物(polymerized siloxanes或polysiloxanesr)。

在本發明前述實施例之該貴金屬奈米粒子添加劑中，該三酸甘油脂的重量百分比為80%；該等貴金屬奈米粒子(即，該黃金奈米粒子、該白金奈米粒子及該銀奈米粒子等之總稱)係均勻地分散在水溶液中，且其重量百分比為10%；該分散劑(或乳化劑)係用以令該等貴金屬奈米粒子能充分且均勻地分散在該三酸甘油脂中，從而使得該貴金屬奈米粒子添加劑能均勻地分散在該聚二甲基矽氧烷、該二氧化矽及該端羥基矽油等油性材料中，且其重量百分比亦為10%。

在本發明之一較佳實施例中，請參閱第1圖所示，該軟式隱形眼鏡材料及其鏡片之製作程序係包括第1圖所示之下列步驟：(100)將該貴金屬奈米粒子添加劑及該氯鉑酸催化劑添加至該聚二甲基矽氧烷材料中；(101)以至少包含三滾筒之一滾壓混合裝置，對該貴金屬奈米粒子添加劑、該氯鉑酸催化劑與該聚二甲基矽氧烷等成份的混合液，執行至少三次的滾壓混合程序，以使該貴金屬奈米粒子添加劑、該氯鉑酸催化劑與該聚二甲基矽氧烷等成份能充分且均勻地混合，形成本發明所稱之「A劑」；(200)將該端羥基矽油添加至該二氧化矽材料中；(201)以至少包含三滾筒之一滾壓混合裝置，對該端羥基矽油與該二氧化矽等成份的混合液，執行至少三次的滾壓混合程序，以令該端羥基矽油與該二氧化矽等成份能充分且均勻地混合，形成本發明所稱之「B劑」；(300)嗣，請參閱第2圖所示，將該A劑及B劑分別填裝至一LIM(Liquid Injection Molding，簡稱LIM)矽橡膠用成型機1之一第一進料缸10及一第二進料缸11；(301)利用該LIM矽橡膠用成型機上之一第一加壓泵20及一第二加壓泵21，分別對該第一進料缸10及該第二進料缸11進行加壓，以使其中填裝之該A劑及B劑能分別被輸送至一劑量分配裝置30中，且透過該LIM矽橡膠用成型機1上之一注射裝置40調控對該劑量分配裝置30施加之注射壓力及速度，以令該劑量分配裝置30中之該A劑及B劑能依一設定的劑量比率(如：1：1)同時被輸送至一混合裝置50；(302)俟該A劑及B劑在該混合裝置50內被充分且均勻地混合及加壓後，該A劑及B劑之混合劑會通過一關閉噴嘴(shut off nozzle)60，被注入(或射出)至一隱形眼鏡片成型模具70中，該關閉噴嘴60係與一關閉機構(圖中未示)相聯結，該關閉機構能用以調控該關閉噴嘴60之噴出量，且令該A劑及B劑之混合劑不致從該關閉噴嘴60漏出，該A劑及B劑之混合劑在該隱形眼鏡片成型模具70內交聯熟成的過程中，該隱形眼鏡片成型模具70之成型溫度係被控制在攝氏110~130度間，成型期間則被控制在20~60秒間，以使該混合劑中之該氯鉑酸催化劑能與該端羥基矽油相互搭配，對該聚二甲基矽氧烷及該二氧化矽等成份充分地執行催化作用，從而使該等成份交聯熟成為該矽氧聚合物(polymerized siloxanes 或polysiloxanes，俗稱矽橡膠Silicone Rubber)，並據以製作出本發明之該高透氧、保濕且抗菌的隱形眼鏡片。

在本發明之前述較佳實施例中，其核心技術特徵係在：在該隱形眼鏡材料中，該聚二甲基矽氧烷材料的重量百分比為60~80%；該二氧化矽材料的重量百分比為18~38%；該端羥基矽油材料及該氯鉑酸催化劑的重量百分比則為1~4%；且在該貴金屬奈米粒子添加劑中，該銀奈米粒子的重量百分比為1,000~5,000ppm，以有效增加該隱形眼鏡材料的抗菌能力及效果；該黃金奈米粒子的重量百分比為30~200ppm，以有效增加該隱形眼鏡材料的透氧能力及透氧效果；及該白金奈米粒子的重量百分比為50~30000ppm，以有效增加該隱形眼鏡材料的保濕能力及效果。

茲必需特別聲明者，乃以上所述僅係本發明之一較佳實施例，惟，本發明在實際施作時，並不挶限於此，亦能視實際的需要，而對前述製程步驟及條件予以適當調整，如：將該貴金屬奈米粒子添加劑均勻地添加及混合至該聚二甲基矽氧烷材料中，或將該貴金屬奈米粒子添加劑均勻地添加及混合至該二氧化矽材料中，並將各該混合材料作為本發明所稱之A劑，且直接將該聚二甲基矽氧烷材料，或該二氧化矽材料，作為本發明所稱之B劑，並據以透過第2圖所示之該LIM矽橡膠用成型機1及第1圖所示之前述製程步驟，亦能在本發明之另一較佳實施例中，製作出本發明之該高透氧、保濕且抗菌的隱形眼鏡片，其中，復請參閱第2圖所示，在本發明之另一較佳實施例中，係將該A劑及B劑分別填裝至該LIM矽橡膠用成型機1之該第一進料缸10及該第二進料缸11，且將該端羥基矽油與該氯鉑酸催化劑填裝至該LIM矽橡膠用成型機1之一第三進料缸12後；利用該LIM矽橡膠用成型機1上之該第一加壓泵20、該第二加壓泵21及一第三加壓泵22，分別對該第一進料缸10、該第二進料缸11及該第三進料缸12進行加壓，以使其中填裝之該A劑、該B劑及該C劑能一同被輸送至該劑量分配裝置30中，且透過該注射裝置40調控對該劑量分配裝置30施加之注射壓力及速度，以令該劑量分配裝置30中之該A劑、B劑及C劑能依一設定的劑量比率同時被輸送至該混合裝置50；俟該A劑、B劑及C劑在該混合裝置50內被充分且均勻地混合及加壓後，該A劑、B劑及C劑之混合劑會通過該關閉噴嘴60，被注入至該隱形眼鏡片成型模具70中，使該混合劑中之該氯鉑酸催化劑能與該端羥基矽油相互搭配，對該聚二甲基矽氧烷、該二氧化矽及該端羥基矽油等材料充分地執行催化作用，從而使該等材料交聯熟成為該矽氧聚合物，而製作出本發明之該高透氧、保濕且抗菌的隱形眼鏡片，均不脫離本發明之技術理念，而皆應涵蓋在以下本發明申請專利範圍的保護範疇中。

按，以上所述，僅為本發明的若干較佳實施例，惟本發明的特徵並不侷限於此，任何熟悉該項技藝者在本發明領域內，可輕易思及的變化或修飾，皆應涵蓋在以下本發明的申請專利範圍中。

100、101、200、201、300、301、302‧‧‧步驟

Claims

一種高透氧、保濕且抗菌的隱形眼鏡材料及其鏡片的製法，包括：將一貴金屬奈米粒子添加劑及一氯鉑酸催化劑添加至一聚二甲基矽氧烷材料中；以至少包含三滾筒之一滾壓混合裝置，對該貴金屬奈米粒子添加劑、該氯鉑酸催化劑與該聚二甲基矽氧烷等成份的混合液，執行至少三次的滾壓混合程序，以使該貴金屬奈米粒子添加劑、該氯鉑酸催化劑與該聚二甲基矽氧烷等成份能充分且均勻地混合，形成本發明所稱之A劑；將一端羥基矽油添加至一二氧化矽材料中；以至少包含三滾筒之一滾壓混合裝置，對該端羥基矽油與該二氧化矽的混合材料，執行至少三次的滾壓混合程序，以令該端羥基矽油與該二氧化矽等材料能充分且均勻地混合，形成本發明所稱之B劑；將該A劑及B劑分別填裝至一LIM矽橡膠用成型機之一第一進料缸及一第二進料缸；利用該LIM矽橡膠用成型機上之一第一加壓泵及一第二加壓泵，分別對該第一進料缸及該第二進料缸進行加壓，以使其中填裝之該A劑及B劑能分別被輸送至一劑量分配裝置中，且透過該LIM矽橡膠用成型機上之一注射裝置調控對該劑量分配裝置施加之注射壓力及速度，以令該劑量分配裝置中之該A劑及B劑能依一設定的劑量比率同時被輸送至一混合裝置；及俟該A劑及B劑在該混合裝置內被充分且均勻地混合及加壓後，該A劑及B劑之混合劑會通過一關閉噴嘴，被注入至一隱形眼鏡片成型模具中，該A劑及B劑之混合劑在該隱形眼鏡片成型模具內交聯熟成的過程中，該隱形眼鏡片成型模具之溫度係被控制在攝氏110~130度間，成型時間則被控制在20~60秒間，以使該混合劑中之該氯鉑酸催化劑能與該端羥基矽油能相互搭配，對該聚二甲基矽氧烷及該二氧化矽等材料充分地執行催化作用，從而使該等材料交聯熟成為一矽氧聚合物且具備高透氧、高保濕且高抗菌等特性的隱形眼鏡片；其技術特徵係在；其中，該聚二甲基矽氧烷材料的重量百分比為60~80%；該二氧化矽材料的重量百分比為18~38%；該端羥基矽油材料及該氯鉑酸催化劑的重量百分比則為1~4%；且在該貴金屬奈米粒子添加劑中；該銀奈米粒子的重量百分比為1,000~5,000ppm；該黃金奈米粒子的重量百分比為30~200ppm；該白金奈米粒子的重量百分比則為50~300ppm。
如申請專利範圍第1項所述的製法，其中，該A劑係該貴金屬奈米粒子添加劑添加至該聚二甲基矽氧烷材料中，且經以該滾壓混合裝置，對該貴金屬奈米粒子添加劑與該聚二甲基矽氧烷材料的混合材料，執行至少三次的滾壓混合程序，而令該貴金屬奈米粒子添加劑與該聚二甲基矽氧烷材料充分且均勻地混合而成。
如申請專利範圍第2項所述的製法，尚包括一C劑，該C劑係由該端羥基矽油與該氯鉑酸催化劑組成，且經以該滾壓混合裝置，對該端羥基矽油與該氯鉑酸催化劑的混合材料，執行至少三次的滾壓混合程序，而令該端羥基矽油與該氯鉑酸催化劑充分且均勻地混合而成，該製作方法，尚包括下列步驟：該C劑係被填裝至該LIM矽橡膠用成型機之一第三進料缸，嗣，利用該LIM矽橡膠用成型機上之一第三加壓泵，對該第三進料缸進行加壓，以使其中填裝之該C劑能與該A劑及B劑一同被輸送至該劑量分配裝置中，且透過該注射裝置調控對該劑量分配裝置施加之注射壓力及速度，以令該劑量分配裝置中之該A劑、B劑及C劑能依一設定的劑量比率同時被輸送至該混合裝置；及俟該A劑、B劑及C劑在該混合裝置內被充分且均勻地混合及加壓後，該A劑、B劑及C劑之混合劑會通過該關閉噴嘴，被注入至該隱形眼鏡片成型模具中，使該混合劑中之該氯鉑酸催化劑能與該端羥基矽油相互搭配，對該聚二甲基矽氧烷及該二氧化矽等材料充分地執行催化作用，從而使該等材料交聯熟成為該矽氧聚合物，而製作出該高透氧、保濕且抗菌的隱形眼鏡片。