形成包含导电材料的眼科镜片的方法 相关专利申请
本专利申请是提交于 2008 年 3 月 31 日的序列号为 61/040772 的美国临时申请的 非临时性提交。
技术领域
本发明描述了用于制造通电眼科镜片的方法和设备， 更具体地讲描述了用于制造 具有包含能源的介质插入物的眼科镜片的方法和设备。 背景技术 传统上， 诸如隐形眼镜、 眼内镜片或泪点塞的眼科装置包括具有矫正、 美容或治疗 特性的生物相容性装置。例如， 隐形眼镜可以提供如下作用中的一种或多种 ： 视力矫正功 能； 增进美容 ； 和治疗作用。 每种功能由镜片的物理特性提供。 具有折射特性的镜片可提供 视力矫正功能。在镜片中掺入颜料可增进美容。掺入镜片中的活性剂可提供治疗功能。无 需使镜片处于通电状态就能实现这些物理特性。
最近， 有理论表明有源元件可结合到隐形眼镜中。 一些元件可包括半导体装置。 一 些例子示出， 在置于动物眼睛上的隐形眼镜中嵌入了半导体装置。 然而， 此类装置缺少独立 的通电机制。尽管可在镜片和电池之间连接电线以便为该半导体装置供电， 但有理论表明 该装置可通过无线方式供电， 不过目前尚没有此类无线供电机制可供利用。
因此期望有另外的有助于形成眼科镜片的方法和设备， 所述镜片通过无线方式通 电至适合给结合到生物医学装置 ( 如眼科镜片 ) 中的半导体装置供电的程度。
发明内容 因此， 本发明包括用于形成具有通电部分的眼科镜片的方法和设备， 其中通电部 分能对有源元件供电。在一些实施例中， 眼科镜片将包括具有介质插入物的铸模有机硅水 凝胶， 介质插入物包含能够无线接收能量并对电子元件供电的能量接收器。 可通过 ( 例如 ) 喷射方法或移印方法或自动放置来产生通电部分， 在自动放置中将导电材料设置在被结合 到镜片中的介质上。
另外的实施例包括形成眼科镜片的方法， 该方法包括将包含能量接收器的介质沉 积到用于制作眼科镜片的模具部件中的步骤。
可通过喷射 (ink jet)、 移印或机械放置将能量接收器沉积到介质上。 将反应性单 体混合物置于第一模具部件和第二模具部件中的一者内。 第一模具部件邻近第二模具部件 设置， 从而形成镜片腔体， 该镜片腔体内具有包含能量接收器的介质和至少一些反应性单 体混合物 ； 并使反应性单体混合物暴露于光化辐射。
通过控制反应性单体混合物所暴露的光化辐射来形成镜片。
附图说明
图 1 示出了根据本发明的一些实施例的模具装配设备和介质。 图 2A 示出了具有包含元件和能量接收器的介质的眼科镜片的俯视图。 图 2B 示出了具有包含元件和能量接收器的介质的眼科镜片的侧视图。 图 3 示出了用于将具有能量接收器的介质置入镜片模具中的设备。 图 4 示出了根据本发明的一些实施例的方法步骤。 图 5 示出了根据本发明的一些另外方面的方法步骤。 图 6 示出了可用于实现本发明的一些实施例的处理器。具体实施方式
本发明包括眼科镜片和制备眼科镜片的方法。具体地讲， 本发明包括具有无线能 量接收器和信息处理元件的眼科镜片， 无线能量接收器和信息处理元件是通过介质插入物 被施加到镜片或镜片模具部件。在一些实施例中， 本发明包括水凝胶隐形眼镜， 其包含介 质， 而介质包含通常为环形的、 围绕隐形眼镜视区的周围的能量接收器。 另外的实施例可包 括能量接收器部分， 其包括线圈图案或其他图案的导电材料， 该导电材料被结合到眼科镜 片所包含的介质中。该图案可基于可通过无线方式传递至镜片的调谐能量波长。 在一些实施例中， 导电材料的图案可以位于镜片佩戴者据以进行观看的视区之 外， 而在其他实施例中所包含的导电材料图案足够小而不会对隐形眼镜佩戴者的视觉产生 不利影响， 从而可以位于视区之内或之外。
通常， 根据本发明的一些实施例， 包含能量接收器的介质插入物被包含在眼科镜 片内。 在一些实施例中， 可通过喷印方法将能量接收器沉积到介质上， 该喷印方法将接收器 材料放置在合宜的位置。相对于用于制作镜片的模具部件， 通过机械方式将介质插入物放 置在适当的位置。在一些实施例中， 将元件放置成与介质上所包括的接收器材料成电气连 通， 使得接收器材料可提供电能为该元件供电。 在放置介质插入物后， 反应性混合物可通过 分别的模具部件成型， 并聚合形成眼科镜片。
定义
如本文所用， “能量接收器” 是指充当接收无线能量 ( 例如通过无线电波传输 ) 的 天线的媒介。
如本文所用， “能量接收部分” 是指生物医学装置 ( 例如眼科镜片 ) 中起到能量接 收器作用的部分。
如本文所用， “喷射设备” 是指将液体或熔化材料的小滴推射到介质上的设备。作 为非限制性例子， 喷射设备可以包括以下设备中的一种或多种 ： 压电式喷射设备 ； 热喷射 设备和连续喷射设备。
如本文所用， 术语 “喷射 (ink jetting)” 或 “喷出” 是指导致液体或熔化材料的小 滴被推射到介质上的操作。
如本文所用， “镜片” 是指位于眼睛内或眼睛上的任何眼科装置。这些装置可提供 光学矫正作用或可以起到美容的作用。例如， 术语镜片可以指用于矫正或改进视力或用于 眼部机体美容 ( 如虹膜颜色 ) 而不会妨碍视力的隐形眼镜、 眼内镜片、 覆盖镜片、 眼植入物、 光学植入物或其他类似的装置。在一些实施例中， 本发明的优选镜片是由有机硅弹性体或
水凝胶制成的软质隐形眼镜， 其中水凝胶包括但不限于有机硅水凝胶和含氟水凝胶。
如本文所用， 术语 “镜片形成混合物” 或 “反应性混合物” 或 “RMM” ( 反应性单体混 合物 ) 是指可被固化并交联或可被交联而形成眼科镜片的单体或预聚物材料。各个实施例 可包括具有一种或多种添加剂的镜片形成混合物， 例如 ： UV 阻挡剂、 着色剂、 光引发剂或催 化剂， 以及人们可能想在眼科镜片 ( 例如隐形眼镜或眼内镜片 ) 中加入的其他添加剂。
如本文所用， “镜片形成表面” 是指用于模制镜片的表面。在一些实施例中， 任何此 类表面 103-104 可以具有光学质量的表面光洁度， 这表示它足够光滑并被成型为使得通过 聚合与模具表面接触的镜片形成材料而制作的镜片表面在光学上是合格的。此外， 在一些 实施例中， 镜片形成表面 103-104 可以具有给镜片表面赋予期望的光学特性所必需的几何 形状， 包括但不限于球面、 非球面以及柱面度数、 波前像差矫正、 角膜形貌学校正等， 以及它 们的任何组合。
如本文所用， 术语 “介质插入物” 是指用于支承能量接收器的刚性、 半刚性或柔性 的平台。
如本文所用， 术语 “模具” 是指可用于从未固化的配方形成镜片的刚性或半刚性物 体。一些优选的模具包括构成前曲面模具部件和后曲面模具部件的两个模具部件。
如本文所用， “视区” 是指眼科镜片佩戴者据以进行观看的眼科镜片区域。
如本文所用， “从模具脱离” 表示镜片完全与模具分离， 或者只是松散地连接着， 使 得可通过轻微搅动移出或用药签推出。
模具
现在参见图 1， 图中示出了用于眼科镜片的示例性模具 100， 该镜片具有能量接收 部分 109。如本文所用， 术语模具包括具有腔体 105 的构造 100， 可将镜片形成混合物 110 分配到腔体 105 中， 使得当镜片形成混合物反应或固化后产生期望的形状的眼科镜片。本 发明的模具和模具组件 100 由不止一个 “模具部件” 或 “模具件” 101-102 构成。可将模具 部件 101-102 组合在一起， 这样在模具部件 101-102 之间形成腔体 105， 镜片可在此腔体内 形成。优选地， 模具部件 101-102 的这种组合是暂时的。镜片形成后， 可以再次分离模具部 件 101-102， 以取下镜片。
至少一个模具部件 101-102 有其表面 103-104 的至少一部分与镜片形成混合物接 触， 使得镜片形成混合物 110 反应或固化后， 表面 103-104 给与其接触的镜片部分提供期望 的形状和形式。对于至少一个其他模具部件 101-102 也是如此。
因此， 例如， 在一个优选实施例中， 模具组件 100 由两个部件 101-102 形成， 即凹形 件 ( 前件 )102 和凸形件 ( 后件 )101， 二者之间形成腔体。凹形表面 104 与镜片形成混合物 接触的部分具有要在模具组件 100 中生产的眼镜片的前曲面的曲率， 而且足够光滑并被成 型为使得通过聚合与凹形表面 104 接触的镜片形成混合物而形成的眼科镜片的表面是光 学上合格的。
在一些实施例中， 前模具件 102 还可以具有围绕圆形周围边缘 108 并与其成一整 体的环状凸缘， 且前模具件 102 在垂直于轴并从凸缘延伸的平面内从凸缘延伸 ( 未示出 )。
镜片形成表面可以包括具有光学质量表面光洁度的表面 103-104， 这表示它足够 光滑并被成型为使得通过聚合与模具表面接触的镜片形成材料而形成的镜片表面是光学 上合格的。此外， 在一些实施例中， 镜片形成表面 103-104 可具有给镜片表面赋予期望的光学特性所必需的几何形状， 包括但不限于球面、 非球面以及柱面度数、 波前像差矫正、 角膜 形貌学校正等， 以及它们的任何组合。
在 111 处， 示出了可通过 ( 例如 ) 喷射或移印将能量接收器设置到其上的介质。 介 质 111 可以是任何在其上支承导电材料的接纳材料。在一些实施例中， 介质 111 可以是在 镜片形成时可被掺入到镜片中的材料的透明涂层。透明涂层可包含 ( 例如 ) 如下所述的颜 料、 单体或其他生物相容性材料。 另外的实施例可包括包含插入物的介质， 而插入物可以为 刚性的或可成形的。在一些实施例中， 刚性插入物可包括提供光学性质 ( 例如用于视力矫 正的那些性质 ) 的光学区和非光学区部分。可将能量接收器沉积在该插入物的光学区和非 光学区中的一者或两者上。
刚性插入物可包含任何与镜片材料相容的材料， 且在各个实施例中， 可包含不透 明或非不透明的材料。
各个实施例还包括在将插入物放入用于形成镜片的模具部分之前先将能量接收 器喷射到该插入物上。插入物或其他介质 111 还可以包括一个或多个会通过能量接收器 109 接受电荷的元件。
模具部件 101-102 的材料可以包括以下一者或多者的聚烯烃 ： 聚丙烯、 聚苯乙烯、 聚乙烯、 聚甲基丙烯酸甲酯， 以及改性的聚烯烃。 优选的脂环族共聚物包含两种不同的脂环族聚合物， 由 Zeon Chemicals L.P. 以 商品名 ZEONOR 销售。存在几种不同等级的 ZEONOR。各种等级都可具有 105℃至 160℃范围 内的玻璃化转变温度。特别优选的材料为 ZEONOR 1060R。
可与一种或多种添加剂组合以形成眼科镜片模具的其他模具材料包括 ( 例如 ) Zieglar-Natta 聚丙烯树脂 ( 有时称为 znPP)。 一种示例性 Zieglar-Natta 聚丙烯树脂以商 品名 PP 9544MED 出售。 PP 9544MED 为用于按照 FDA 法规 21CFR(c)3.2 进行清洁成型 (clean molding) 的澄清无规共聚物， 由 ExxonMobile Chemical Company 提供。PP 9544MED 为具 有乙烯基的无规共聚物 (znPP)( 以下称 9544MED)。 其他示例性的 Zieglar-Natta 聚丙烯树 脂包括 ： Atofina 聚丙烯 3761 和 Atofina 聚丙烯 3620WZ。
＞在一些实施例中， 本发明的模具还可以包含诸如聚丙烯、 聚乙烯、 聚苯乙烯、 聚 甲基丙烯酸甲酯、 主链上含脂环部分的改性聚烯烃以及环状聚烯烃的聚合物。这种共混物 可用于任何一半或两半模具上， 其中优选的是将这种共混物用于后曲面， 而前曲面包含脂 环族共聚物。
在根据本发明的制备模具 100 的一些优选方法中， 按照已知的技术采用注射成 型， 然而， 各实施例也可以包括通过其他技术制作的模具， 这些技术包括 ( 例如 ) 车床加工、 金刚石车削或激光切割。
镜片通常在两个模具部件 101-102 的至少一个表面上形成。然而， 在一些实施例 中， 镜片的一个表面可由模具部件 101-102 形成， 镜片的另一个表面可以用车床加工方法 或其他方法形成。
镜片
现在参见图 2A， 其中示出了眼科镜片 201、 能量接收器 109 和元件 203。 如图所示， 能量接收器 109 可包含导电材料， 例如碳纤维、 碳纳米结构 ( 包括碳纳米管 ) 和金属材料。 合适的金属材料可包括 ( 例如 ) 金、 银和铜。碳纳米结构可包括单壁碳纳米管或多壁碳纳
米管。 能量接收器 109 可与元件 203 成电连通。元件 203 可包括能对电荷作出响应而发 生状态变化的任何装置， 例如 ： 半导体型芯片、 无源电气装置或光学装置 ( 例如水晶透镜 )。 在一些具体的实施例中， 元件 203 包括蓄电装置， 例如 ： 电容器、 超级电容器、 电池或其他蓄 电元件。蓄电元件 203 可包括 ( 例如 ) ： 位于视区之外、 眼科镜片周边中的锂离子电池， 它 可通过进入能量接收器 ( 通过喷射法沉积 ) 的射频和磁感中的一者或多者充电。其他蓄电 装置元件也可以通过能量接收器 109 接受电荷。
其他示例性实施例可包括包含射频识别芯片 (“RFID 芯片” ) 的元件。元件 203 也可包括多个装置或电路。 为了简便描述起见， 该一个或多个装置一般将以单数表示， 如元 件 203。
图 2B 进一步示出了能量接收器 109 可以图案 109A 的形式放置、 喷射或移印到介 质 111 上。图案 109A 可用于增加存在于镜片中的能量接收器的电长度。另外， 可将图案 109A 调谐到无线波长， 以促进或控制能量的高效无线传输。
如图所示， 在一些实施例中， 能量接收器部分 109 和元件 203 位于视区 202 之外， 其中视区 202 包括镜片 201 的为镜片 201 佩戴者提供视线的那部分。其他实施例可包括位 于眼科镜片的视区部分中的能量接收器 109。 例如， 此类实施例可包括由导电粒子形成的接 收器部分 109， 其中导电粒子非常小， 单凭肉眼无法看见。
在一些实施例中， 优选的镜片类型可包括具有含有机硅的组分的镜片 201。 “含有 机硅的组分” 是指在单体、 大分子单体或预聚物中至少含一个 [-Si-O-] 单元的组分。优选 地， 以含有机硅的组分的总分子量计， 所有 Si 和所连接的 O 在含有机硅的组分中的含量大 于约 20 重量％， 还更优选地大于 30 重量％。可用的含有机硅的组分优选地包含可聚合的 官能团， 例如丙烯酸酯、 甲基丙烯酸酯、 丙烯酰胺、 甲基丙烯酰胺、 乙烯基、 N- 乙烯基内酰胺、 N- 乙烯基酰胺和苯乙烯基官能团。
合适的含有机硅的组分包括由式 I 表示的化合物
其中
R1 独立地选自一价反应性基团、 一价烷基或一价芳基， 上述任何基团还可以包含 选自羟基、 氨基、 氧杂、 羧基、 烷基羧基、 烷氧基、 酰胺基、 氨基甲酸根、 碳酸根、 卤素或它们的 组合的官能团 ； 和具有 1 至 100 个 Si-O 重复单元的一价硅氧烷链， 其中重复单元还可以包 含选自烷基、 羟基、 氨基、 氧杂、 羧基、 烷基羧基、 烷氧基、 酰氨基、 氨基甲酸根、 卤素或它们的 组合的官能团 ；
其中 b ＝ 0 至 500， 其中应当理解当 b 不为 0 时， b 为众数 (mode) 等于设定值的分布 ； 1
其中至少一个 R 包含一价反应性基团， 在一些实施例中， 1 至 3 个 R1 包含一价反 应性基团。
如本文所用， “一价反应性基团” 为可经历自由基和 / 或阳离子聚合反应的基团。
自由基反应性基团的非限制性例子包括 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 苯乙烯基、 乙烯基、 乙烯基醚、 C1-6 烷基 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 ( 甲基 ) 丙烯酰胺、 C1-6 烷基 ( 甲基 ) 丙烯酰胺、 N- 乙烯基内酰 胺、 N- 乙烯基酰胺、 C2-12 烯基、 C2-12 烯基苯基、 C2-12 烯基萘基、 C2-6 烯基苯基、 C1-6 烷基、 O- 乙 烯基氨基甲酸酯以及 O- 乙烯基碳酸酯。阳离子反应性基团的非限制性例子包括乙烯基醚 或环氧基以及它们的混合物。在一个实施例中， 自由基反应性基团包括 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 丙烯酰氧基、 ( 甲基 ) 丙烯酰胺、 以及它们的混合物。
合 适 的 一 价 烷 基 和 芳 基 包 括 未 取 代 的 一 价 C1 至 C16 烷 基、 C6-C14 芳 基， 例 如 取 代 的 和 未 取 代 的 甲 基、 乙 基、 丙 基、 丁 基、 2- 羟 丙 基、 丙 氧 基 丙 基、 聚氧乙烯丙基 (polyethyleneoxypropyl)、 它们的组合等。
在一个实施例中， b 为 0， 一个 R1 为一价反应性基团， 至少 3 个 R1 选自具有 1 至 16 个碳原子的一价烷基， 在另一个实施例中， 选自具有 1 至 6 个碳原子的一价烷基。在本实施 例中， 有机硅组分的非限制性例子包括 2- 甲基 2- 羟基 -3-[3-[1， 3， 3， 3- 四甲基 -1-[( 三 甲基甲硅烷基 ) 氧基 ] 二硅氧烷基 ] 丙氧基 ] 丙酯 (“SiGMA” )、 2- 羟基 -3- 甲基丙烯酰 氧基丙氧基丙基 - 三 ( 三甲基甲硅烷氧基 ) 硅烷、 3- 甲基丙烯酰氧基丙基三 ( 三甲基甲硅 烷氧基 ) 硅烷 (“TRIS” )、 3- 甲基丙烯酰氧基丙基双 ( 三甲基甲硅烷氧基 ) 甲基硅烷以及 3- 甲基丙烯酰氧基丙基五甲基二硅氧烷。 在另一个实施例中， b 为 2 至 20、 3 至 15， 或在一些实施例中， 为 3 至 10 ； 至少一个 1 末端的 R 包含一价反应性基团， 其余的 R 选自具有 1 至 16 个碳原子的一价烷基， 在另一 个实施例中， 选自具有 1 至 6 个碳原子的一价烷基。在又另一个实施例中， b 为 3 至 15， 一 1 1 个末端的 R 包含一价反应性基团， 另一个末端的 R 包含具有 1 至 6 个碳原子的一价烷基， 1 其余的 R 包含具有 1 至 3 个碳原子的一价烷基。该实施例中有机硅组分的非限制性例子 包括 ( 单 -(2- 羟基 -3- 甲基丙烯酰氧基丙基 )- 丙基醚封端的聚二甲基硅氧烷 ( 分子量为 400-1000)(“OH-mPDMS” )、 单甲基丙烯酰氧基丙基封端的单正丁基封端的聚二甲基硅氧烷 ( 分子量为 800-1000)(“mPDMS” )。
在另一个实施例中， b 为 5 至 400 或 10 至 300， 两个末端的 R1 均包含一价反应性 基团， 其余的 R1 独立地选自具有 1 至 18 个碳原子的一价烷基， 所述一价烷基在碳原子之间 可以具有醚键并且还可以包含卤素。
在一个需要有机硅水凝胶镜片的实施例中， 本发明的镜片将由反应性混合物制 成， 其中按据以制备聚合物的反应性单体组分的总重量计， 反应性混合物包含至少约 20 重 量％的含有机硅的组分， 优选地在约 20 重量％至 70 重量％之间。
在另一个实施例中， 一至四个 R1 包含碳酸乙烯酯或如下式所示的乙烯基氨基甲酸 酯：
式 II
1
其中 ： Y 代表 O-、 S- 或 NH-， R 代表氢或甲基， d 为 1、 2、 3或4； q 为 0 或 1。 含有机硅的碳酸乙烯酯或乙烯基氨基甲酸酯单体具体包括 ： 1， 3- 双 [4-( 乙烯氧基羰基氧基 ) 丁 -1- 基 ] 四甲基 - 二硅氧烷、 3-( 乙烯氧基羰基硫基 ) 丙基 -[ 三 ( 三甲基甲 硅烷氧基 ) 硅烷 ]、 3-[ 三 ( 三甲基甲硅烷氧基 ) 甲硅烷基 ] 丙基烯丙基氨基甲酸酯、 3-[ 三 ( 三甲基甲硅烷氧基 ) 甲硅烷基 ] 丙基乙烯基氨基甲酸酯、 碳酸三甲基甲硅烷基乙基乙烯 酯、 碳酸三甲基甲硅烷基甲基乙烯酯， 并且
在期望生物医学装置的模量在约 200 以下的情况中， 只有一个 R1 应包含一价反应 性基团， 其余的 R1 基团中不超过两个将包含一价硅氧烷基团。
另一类含有机硅的组分包含如以下各式所示的聚氨酯大分子单体 ：
式 IV-VI
(*D*A*D*G)a*D*D*E1、
E(*D*G*D*A)a*D*G*D*E1 或
E(*D*A*D*G)a*D*A*D*E1
其中 ：
D 代表具有 6 至 30 个碳原子的烷基双基、 烷基环烷基双基、 环烷基双基、 芳基双基 或烷基芳基双基，
G 代表具有 1 至 40 个碳原子并且主链中可以包含醚键、 硫代键或胺键的烷基双基、 环烷基双基、 烷基环烷基双基、 芳基双基或烷基芳基双基 ；
* 代表氨基甲酸酯或脲基键 ；
a 为至少 1 ；
A 代表如下式所示的二价聚合基 ：
式 VII
R11 独立代表具有 1 至 10 个碳原子并且碳原子之间可以包含醚键的烷基或氟代烷 基； y 为至少 1， p 提供 400 至 10,000 的部分重量， 每个 E 和 E1 独立代表由如下化学式表示 的可聚合的不饱和有机基 ：
式 VIII
其中 ： R12 为氢或甲基 ； R13 为氢、 具有 1 至 6 个碳原子的烷基、 或 -CO-Y-R15 基， 其中 14 Y 为 -O-， Y-S- 或 -NH- ； R 为具有 1 至 12 个碳原子的二价基 ； X 代表 -CO- 或 -OCO- ； Z代表 -O- 或 -NH- ； Ar 代表具有 6 至 30 个碳原子的芳族基团 ； w为0至6； x为0或1； y为0或 1； z 为 0 或 1。
优选的含有机硅的组分是由如下化学式表示的聚氨酯大分子单体 ：
式 IX
其中 R16 为移除异氰酸酯基团后的二异氰酸酯的双基， 例如异佛尔酮二异氰酸酯 的双基。 其他合适的含有机硅的大分子单体为由氟醚、 羟基封端的聚二甲基硅氧烷、 异佛尔 酮二异氰酸酯和甲基丙烯酸异氰基乙酯反应形成的化学式为 X 的化合物 ( 其中 x+y 为 10 至 30 的范围内的数值 )。
式X
其他适合用于本发明的含有机硅的组分包括包含聚硅氧烷基团、 聚亚烷基醚基 团、 二异氰酸酯基团、 多氟化烃基团、 多氟化醚基团和多糖基团的大分子单体 ； 具有极性氟 化接枝或侧基、 有氢原子连接到末端二氟代碳原子的聚硅氧烷 ； 含醚键和硅氧烷键的亲水 性硅氧烷基甲基丙烯酸酯以及含聚醚基团和聚硅氧烷基团的可交联单体。 也可用任一前述 的聚硅氧烷作为本发明中的含有机硅的组分。
方法
以下方法步骤作为可以根据本发明的一些方面实施的方法的例子来提供。 应当理 解， 方法步骤的叙述顺序并不具有限制性， 也可以使用其他顺序实施本发明。此外， 并非所 有步骤都是实施本发明所必需的， 本发明的各个实施例中可以包括另外的步骤。
现在参见图 4， 流程图示出了可用于实施本发明的示例性步骤， 在步骤 401， 将可 充当能量接收器 109 的导电材料施加到介质。 介质 111 可以或可以不还含有元件 203、 电池 和电容器或其他储能装置中的一者或多者。
在步骤 402， 可将反应性单体混合物沉积到模具部件 101-102 中。
在步骤 403， 可将具有能量接收器 109 的介质 111 置入模具部件 101-102 中。在 一些优选的实施例中， 通过机械放置将介质 111 置入模具部件 101-102 中。机械放置可包 括 ( 例如 ) 机器人或其他自动装置， 例如本领域已知的用于放置表面安装元件的那些装置。 人工放置具有能量接收器 109 的介质 111 也涵盖在本发明范围内。因此， 可采用任何能有 效地将具有能量接收器 109 的介质 111 放置到铸模部件中， 使得模具部件所包含的反应性 混合物 110 的聚合反应会， 将能量接收器 109 包括到所得的眼科镜片中的机械放置方式。
在一些实施例中， 可在将能量接收器设置于模具部件 101-102 上之前， 将粘合层
111 施加到模具部件 101-102。粘合层 111 可包含 ( 以非限制性例子的方式 ) 颜料或单体。 粘合层可通过 ( 例如 ) 喷射方法或移印方法施加。 在一些实施例中， 还可将处理器装置 203 置入粘合剂 109 中， 使之与喷射的能量接收器 111 成电接触。
在步骤 404， 可将第一模具部件靠近第二模具部件设置， 以形成镜片成形腔体， 该 腔体内具有能量接收器和至少一些反应性单体混合物。 在步骤 405， 可让腔体内的反应性单 体混合物发生聚合反应。可通过 ( 例如 ) 将混合物暴露于光化辐射和热中的一者或两者来 实现聚合反应。在步骤 406， 将镜片从模具部件中取出。
在一些实施例中， 粘合层可包含能与镜片材料形成互穿聚合物网络的粘合多聚 物， 这样就不需要在粘合剂和镜片材料间形成共价键以制成稳定的镜片 110。对于在粘合 剂中置有能量接收器的镜片 110， 其稳定性是通过将能量接收器 109 截留在粘合聚合物和 镜片基体聚合物中来提供。本发明的粘合聚合物可包括例如由均聚物、 共聚物或它们的组 合 ( 具有彼此相同的溶解度参数 ) 制得的那些粘合聚合物， 并且粘合聚合物具有与镜片材 料相似的溶解度参数。 粘合聚合物可含有可使粘合聚合物中的各聚合物和各共聚物能相互 作用的官能团。 官能团可包括以如下方式与另外一种聚合物或共聚物的基团相互作用的一 种聚合物或共聚物的基团 ： 增加相互作用的密度以帮助抑制颜料颗粒的移动性和 / 或截留 颜料颗粒。官能团间的相互作用可以是极性的、 分散的、 或具有电荷转移复合物性质。官能 团可位于聚合物或共聚物主链上， 或从主链悬垂。 作为非限制性例子， 可将能形成具有正电荷的聚合物的单体或单体混合物与能形 成具有负电荷的聚合物的一种或多种单体结合使用， 以形成粘合聚合物。作为更具体的例 子， 甲基丙烯酸 (“MAA” ) 和曱基丙烯酸酯 -2- 羟乙酯 (“HEMA” ) 可用于提供 MAA/HEMA 共 聚物， 然后该共聚物与 HEMA/3-(N， N- 二甲基 ) 丙基丙烯酰胺共聚物混合以形成粘合聚合 物。
作为另一个例子， 粘合聚合物可由疏水改性单体组成， 所述单体包括但不限于下 式所示的酰胺和酯 ：
CH3(CH2)x-L-COCHR ＝ CH2
其中 L 可为 -NH 或氧， x 可为 2 至 24 的整数， R 可为 C1 至 C6 烷基或氢， 优选地为 甲基或氢。此类酰胺和酯的例子包括但不限于月桂基甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酸己酯。作 为又另一个例子， 脂肪链延长的氨基甲酸酯与脲的聚合物可用于形成粘合聚合物。
适合粘合层的粘合聚合物也可包含 HEMA、 MAA 和甲基丙烯酸月桂酯 ( “LMA” ) 的无 规嵌段共聚物， HEMA 和 MAA 或 HEMA 和 LMA 的无规嵌段共聚物， 或 HEMA 的均聚物。基于粘合 聚合物的总重量， 这些实施例中的每种成分的重量百分比为约 93 至约 100 重量％的 HEMA、 约 0 至约 2 重量％的 MAA 和约 0 至约 5 重量％的 LMA。
粘合聚合物的分子量可以使得其在镜片材料中稍微溶解并在镜片材料中溶胀。 镜 片材料扩散至粘合聚合物中， 并发生聚合和 / 或交联。然而， 同时， 粘合聚合物的分子量不 能高到影响印刷图案的质量。优选地， 粘合聚合物的分子量为约 7,000 至约 100,000M 峰， 更 优选地约 7,000 至约 40,000M 峰， 最优选地约 17,000 至约 35,000M 峰， 其中 M 峰对应于 SEC 分 1/2 析中最高峰的分子量 ( ＝ (Mn×Mw) )
出于本发明的目的， 可使用具有 90°光散射和折射率检测器的凝胶渗透色谱仪测 定分子量。还使用 PW4000 和 PW2500 两根色谱柱、 调节为含 50mM 氯化钠的甲醇 - 水洗脱液
( 重量比为 75/25) 以及具有在 325,000 至 194 范围内的确定分子量的聚乙二醇和聚环氧乙 烷分子的混合物。
本领域的普通技术人员会认识到， 通过在制备粘合聚合物时使用链转移剂， 通过 使用大量的引发剂， 通过使用活性聚合， 通过选择适当的单体和引发剂浓度， 通过选择溶剂 的量和种类， 或以上方案的组合， 可获得期望的粘合聚合物分子量。优选地， 将链转移剂与 引发剂结合使用， 或更优选地， 将链转移剂与引发剂和一种或多种溶剂结合使用， 以获得期 望的分子量。作为另外一种选择， 还可将少量的极高分子量粘合聚合物与大量的溶剂结合 使用， 以给粘合聚合物维持期望粘度。 优选地， 粘合聚合物的粘度在 23℃时为约 4,000 至约 15,000 厘泊。
可用于形成本发明所用的粘合聚合物的链转移剂其链转移常数值大于约 0.01， 优 选地大于约 7， 更优选地大于约 25,000。
可使用任何合乎需要的引发剂， 包括但不限于紫外引发剂、 可见光引发剂、 热引发 剂等以及它们的组合。优选使用热引发剂， 更优选地， 使用 2， 2- 偶氮双异丁腈和 2， 2- 偶氮 双 -2- 甲基丁腈。基于配方的总重量， 所用引发剂的量为约 0.1 至约 5 重量％。优选地， 将 2， 2- 偶氮双 -2- 甲基丁腈与十二硫醇一起使用。 粘合聚合物层或其他介质 111 可通过任何便利的聚合方法制成， 这些方法包括但 不限于自由基链聚合、 逐步聚合、 乳液聚合、 离子链聚合、 开环作用、 基团转移聚合、 原子转 移聚合等。优选使用热引发的自由基聚合反应。进行聚合反应的条件在本领域普通技术人 员的知识范围内。
可用于制备粘合聚合物的溶剂为中沸点溶剂， 其沸点介于约 120℃和 230℃之间。 根据要制备的粘合聚合物的类型及其分子量来选择要使用的溶剂。 合适的溶剂包括但不限 于双丙酮醇、 环己酮、 乳酸异丙酯、 3- 甲氧基 -1- 丁醇、 1- 乙氧基 -2- 丙醇等。
在一些实施例中， 本发明的粘合聚合物层 111 可根据在水中的膨胀系数定制成适 于将要与其一起使用的镜片材料使粘合聚合物的膨胀系数与充填溶液中的固化镜片材料 的膨胀系数匹配或大致匹配可有利于避免在镜片中产生应力， 应力会导致不良的光学性能 和镜片参数变化。 另外， 粘合聚合物可在镜片材料中具有溶胀性， 使得用本发明的着色剂印 出的图象可溶胀。 由于这样的溶胀， 图象被截留在镜片材料中， 而不会对镜片舒适度产生任 何影响。
在一些实施例中， 着色剂可包含在粘合层中。在本发明的着色剂中可与粘合聚合 物一起使用的颜料为那些适用于隐形眼镜的有机颜料或无机颜料， 或这些颜料的组合。可 通过改变所用颜料和遮光剂的浓度控制不透明度， 用量越大产生的不透明度越高。示例性 的有机颜料包括但不限于酞菁蓝、 酞菁绿、 咔唑紫、 还原橙 #1 等， 以及它们的组合。可用的 无机颜料的例子包括但不限于氧化铁黑、 氧化铁棕、 氧化铁黄、 氧化铁红、 二氧化钛等， 以及 它们的组合。 除了这些颜料外， 还可使用可溶和不可溶的染料， 它们包括但不限于二氯三嗪 和乙烯砜型染料。可用的染料和颜料均可商购获得。
用粘合聚合物涂覆或润湿颜料颗粒可使得颜料颗粒在本体粘合聚合物中具有更 好的分散性。涂覆可通过使用静电力、 分散力或氢键力来实现以覆盖颜料的表面。优选地， 使用高剪切力将颜料分散到粘合聚合物中。可通过如下方法将颜料添加到粘合聚合物中 ： 将聚合物和颜料分配到合适的搅拌器 ( 如转轴搅拌器 ) 中并混合， 直到生成均一的混合物，
通常最多约 30 分钟的时间。然后可将混合物送至高剪切研磨机 ( 如 Eiger 研磨机 ) 中， 以 将颜料分散到粘合聚合物中。根据需要重复进行研磨， 以达到完全分散。通常， 进行研磨直 到颜料大小为约 0.2 至约 3 微米。研磨可使用任何合适的市售装置进行， 市售装置包括但 不限于高剪切研磨装置或球磨装置。
除了颜料和粘合聚合物之外， 在一些实施例中， 粘合层还包含一种或多种有助于 将粘合层涂覆到模具部件 101-102 上的溶剂。本发明的另一发现是， 为了有利于在其所 施加到的模具部件 101-102 表面上不渗出或滑动的粘合层， 期望的是， 并且优选地， 粘合层 101-102 的表面张力低于约 27mN/m。这种表面张力可通过对将要施加粘合层的表面 ( 例如 模具表面 ) 进行处理而实现。可使用本领域已知的技术实现表面处理， 这些技术例如但不 限于等离子体处理和电晕处理。 作为另外一种选择， 并且优选地， 期望的表面张力可通过选 择用于着色剂的溶剂来实现。
因此， 可用于粘合层的示例性溶剂包括那些能够增加或降低粘合层粘度并帮助控 制表面张力的溶剂。合适的溶剂包括但不限于环戊酮、 4- 甲基 -2- 戊酮、 1- 甲氧基 -2- 丙 醇、 1- 乙氧基 -2- 丙醇、 乳酸异丙酯等以及它们的组合。优选使用 1- 乙氧基 -2- 丙醇和乳 酸异丙酯。
在一些优选的实施例中， 本发明的粘合层材料中使用至少三种不同的溶剂。这些 溶剂的前两种均为中沸点溶剂， 用于制备粘合聚合物。尽管在粘合聚合物形成后可将这些 溶剂从粘合聚合物除去， 但优选保留它们。优选地， 这两种溶剂为 1- 乙氧基 -2- 丙醇和乳 酸异丙酯。另外一种为低沸点溶剂， 即其沸点介于约 75℃和约 120℃之间的溶剂， 可用于根 据需要降低着色剂的粘度。合适的低沸点溶剂包括但不限于 2- 丙醇、 1- 甲氧基 -2- 丙醇、 1- 丙醇等以及它们的组合。优选使用 1- 丙醇。
所用溶剂的具体数量可取决于很多因素。例如， 用于形成粘合聚合物的溶剂量将 取决于期望的粘合聚合物分子量， 以及粘合聚合物中所用的各种成分， 例如单体和共聚物。 所用低沸点溶剂的量将取决于着色剂期望的粘度和表面张力。此外， 如果着色剂要施加于 模具并与镜片材料一起固化， 所用溶剂的量将取决于所用的镜片和模具材料， 以及模具材 料是否已经过任何表面处理以增加其可湿性。 待使用的溶剂精确数量的确定在本领域普通 技术人员技能范围内。通常， 所用溶剂的总重量将占待使用溶剂的约 40 至约 75 重量％。
除了溶剂之外， 可以且优选地将增塑剂加到粘合层以减少在干燥粘合层时的开 裂， 并增强镜片材料对粘合层的扩散和溶胀。所用增塑剂的种类和量将取决于所用粘合聚 合物的分子量， 并且， 对于放置到先储存再使用的模具上的着色剂， 则取决于期望的架藏稳 定性。可用的增塑剂包括但不限于甘油、 丙二醇、 二丙二醇、 三丙二醇、 聚乙二醇 200、 400 或 600 等以及它们的组合。优选使用甘油。基于着色剂的重量， 所用增塑剂的量通常将为 0 至 约 10 重量％。
本领域的普通技术人员会认识到， 本发明的粘合层组合物中还可包括上述添加剂 之外的添加剂。合适的添加剂包括 ( 但不限于 ) 用于有助于流动性和流平性的添加剂、 用 于防止起泡的添加剂、 用于流变学改性的添加剂等， 以及它们的组合。
在本发明的一些实施例中， 在镜片材料固化后， 粘合层嵌入镜片材料中。这样， 粘 合层可以更靠近所形成的镜片的前表面或后表面嵌入， 这取决于镜片中粘合层 11 所施加 到的模具表面。另外， 可以任何顺序施加一层或多层的粘合层 11。尽管本发明可用于提供由任何已知的镜片材料或适合制作硬质或软质隐形眼镜 的材料制得的硬质或软质隐形眼镜， 但是优选地， 本发明的镜片为水含量为约 0 至约 90％ 的软质隐形眼镜。更优选地， 镜片由含有羟基、 羧基或两者的单体制成， 或者由含有机硅的 聚合物 ( 例如硅氧烷、 水凝胶、 有机硅水凝胶以及它们的组合 ) 制成。可用于形成本发明 镜片的材料可通过使大分子单体、 单体以及它们的组合的共混物与添加剂 ( 例如聚合引发 剂 ) 反应制得。合适的材料包括但不限于由有机硅大分子单体和亲水性单体制成的有机硅 水凝胶。
现在再次参见图 4， 在步骤 403， 将介质 111 与反应性混合物一起设置在第一模具 部件和第二模具部件之间， 并使介质 111 与反应性混合物 110 接触。
在步骤 404， 将第一模具部件 101 设置成邻近第二模具部件 102， 从而形成镜片腔 体， 反应性单体混合物 110 和介质插入物 111 在该镜片腔体中。在步骤 405， 使反应性混合 物发生聚合， 例如通过暴露于光化辐射和热中的一者或两者进行聚合。在步骤 406， 将结合 了能量接收器 109 的眼科装置 201 从用于形成眼科镜片 202 的模具部件 101-102 上移取下 来。
现在参见图 5， 在本发明的另一方面， 结合到眼科装置 201 中的元件 203 可通过无 线传递的能量进行供电。在步骤 501， 将无线能量传递到包含在介质中并复合到眼科镜片 ( 例如眼科镜片 ) 中的能量接收器。 在一些实施例中， 能量可以以针对眼科镜片 201 中所包 括的能量接收器 111 而调整的频率进行传递。 在步骤 502， 能量被接收到眼科镜片中所包括 的能量接收器中。在一些实施例中， 能量接收器 111 可将能量作为电荷储存。
在步骤 503， 接收的能量被导入信息元件 203 中。能量可通过 ( 例如 ) 能够传导电 荷的电路而导入。在步骤 504， 元件 203 对信息执行一些操作。该操作包括以下一者或多 者： 对信息进行接收、 传递、 存储和操控。优选的实施例将包括将信息进行处理并存储为数 字值。
在一些实施例中， 在步骤 505， 信息可从处理装置传递。一些实施例还可包括基于 对信息执行的操作进行信息传递。
设备
现在参见图 3， 其中示出了具有一个或多个介质处理装置 311 的自动设备 310。如 图所示， 托盘 313 上可包括多个模具部件 ( 每个都具有相应的介质 314)， 这些部件被呈递到 喷射喷嘴 311。实施例可包括单个介质处理装置 311 或多个介质处理装置 311， 前者单独地 将能量接收器 109 放置在分别的介质 314 中， 后者同时地将带有能量接收器的介质放置在 分别的模具部件 314 中。
现在参见图 6， 其中示出了可用于本发明的一些实施例的控制器 600。控制器 603 包括处理器 610， 处理器可包括一个或多个与传送装置 620 连接的处理器元件。 在一些实施 例中， 控制器 600 可用于将能量传递到置于眼科镜片中的能量接收器。
控制器可包括一个或多个与传送装置连接的处理器， 该传送装置被配置为通过传 送通道传送能量。传送装置可用于对以下一者或多者进行电子控制 ： 将能量转移到眼科镜 片接收器， 以及将数字数据转入或转出眼科镜片。
传送装置 620 可用于与 ( 例如 ) 一个或多个控制器设备或制造装备元件 ( 例如用 于喷射导电材料的喷射印刷设备 ) 连通。处理器 610 还与存储装置 630 连通。存储装置 630 可包括任何合适的信息存储装 置， 信息存储装置包括以下装置的组合 ： 磁存储装置 ( 如， 磁带和硬盘驱动器 )， 光存储装置 和 / 或半导体存储装置 ( 例如随机存取存储器 (RAM) 装置和只读存储器 (ROM) 装置 )。
存储装置 630 可存储用于控制处理器 610 的程序 616。处理器 610 执行程序 616 的指令， 从而根据本发明进行操作。例如， 处理器 610 可接收有关介质的放置、 处理装置的 放置等的信息。存储装置 630 还可在一个或多个数据库中存储眼科相关的数据。数据库可 包括为喷射导电材料形成能量接收器而定制的能量接收器设计、 计量数据和具体的控制序 列。
在一些实施例中， 具有元件 ( 例如处理器装置 ) 的眼科镜片可与位于人身上的首 饰、 衬衫领、 帽子等形式的无线能源相匹配， 或可与位于一副眼镜中的无线能源相匹配。
结论
如上所述以及如以下权利要求书所进一步限定， 本发明提供了加工眼科镜片的方 法和实施这种方法的设备， 以及通过这些方法和设备形成的眼科镜片。