用於結合超穎表面元件的眼科裝置的方法
2023-08-13 17:27:16 2
用於結合超穎表面元件的眼科裝置的方法
【專利摘要】本發明描述了具有介質插件的眼科裝置，所述介質插件在上或其內具有納米結構化的超穎表面元件。在一些實施例中，可形成各種無源眼科裝置。還可形成用於基於超穎表面結構的有源眼科裝置的方法和裝置。
【專利說明】用於結合超穎表面元件的眼科裝置的方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明描述了具有介質插件和鏡片的眼科裝置，這些介質插件和鏡片在其上或其內具有超穎表面元件。
【背景技術】
[0002]傳統上，諸如接觸鏡片、眼內鏡片或淚點塞的眼科裝置包括具有矯正、美容或治療性質的生物相容性裝置。接觸鏡片例如可提供以下一種或多種功能:視力矯正功能性、美容增強作用以及治療效果。每種功能由透鏡的物理特性提供。將折射性質結合到透鏡中的設計可提供視力矯正功能。結合到透鏡中的顏料可提供美容增強作用。結合到透鏡中的活性劑可提供治療功能性。無需使鏡片處於通電狀態即可實現此類物理特性。淚點塞傳統上為無源裝置。
[0003]最近已描述了基於通電和非通電眼科插件的新型眼科裝置。這些裝置可利用通電功能來對有源光學元件供電。
[0004]最近，已證實可通過製造表面上排列納米級金屬特徵的特定表面結構來形成獨特的平坦鏡片。可通過控制納米級特徵單位晶胞結構設計來進行各種設計。
[0005]可用於限定結合納米級結構所形成的眼科裝置。
【發明內容】
[0006]因此，本發明包括具有併入的納米級金屬特徵的介質插件，這些納米級金屬特徵具有超穎表面。超穎表面可為亞波長尺寸的特徵針對特定波長的光的重複圖案。亞波長尺寸的特徵的相互作用可與光進行相互作用並改變來自特徵的再發射光的相位特性。在這個意義上還可將特徵視為納米級天線。存在許多在插件上形成納米級金屬特徵的方法，並且這些插件可封裝在眼科材料的鏡片裙邊中以形成眼科裝置。
[0007]在一些實施例中，通過將納米級金屬特徵形成為橫跨插件裝置表面的至少一部分的周期性模式來限定插件裝置。該周期性模式的周期性長度係數大約等於或小於各種可見光波長。在一些實施例中，可基於對納米級特徵的期望相位特性建模來確定金屬特徵的形狀和尺寸係數的設計。入射到超穎表面元件上的光可以交替的相位特性射出並且可對其進行建模。設計可為從頭建模過程，在該建模過程中，將結構的性質、布局、特徵位置和其他因素以及對光的效應用於自洽模型中。作為另外一種選擇，可使用基於試驗設計的迭代建模，該試驗設計根據先前結果進行了調整。在一些實施例中，納米級金屬表面的期望鏡片特性可具有徑向對稱的聚焦鏡片特性。模型可生成具有徑向對稱性和元件集合效應的聚焦特性的期望相位特性。當將插件形成為具有與平坦表面相對的三維和彎曲表面時，存在評估方案，該評估方案可用於將具有超穎表面元件的眼科裝置的所得鏡片特性轉化成三維空間和作為等效平坦空間的超穎表面中的眼科裝置模型。可存在對超穎表面有效聚焦特性的評估，其可產生設計參數。該過程可與如上所監測的迭代建模過程一起使用。
[0008]在一些實施例中，建模過程可通過使用基於軟體的算法而發生，基於軟體的算法的參數可由使用者提供並且可在計算系統上運行。使用者提供的參數可基於理論要求。在其他情況下，眼科從業者可測量患者的眼科特性和矯正需求並將這些需求列成用於建模系統的一組參數。計算機系統可在一些實施例中提供數字輸出或提供呈設計數據點陣列形式的空間設計元素。
[0009]在一些實施例中，優選地在光的波長處於可見光譜的情況下，金屬特徵可具有小的表面積尺寸。例如，超穎表面特徵可具有10，OOOnm2或更小的表面積尺寸。在超穎表面元件放置的周期性中可存在許多多樣性。它們可以直線、極化或徑向圖案或其他周期性模式進行部署。最近的鄰近圖案的間距可與將要通過元件進行相互作用的期望的光波長有關。在一些實施例中，此間距可小於或大約等於可在可見光譜中出現的早期紅色光譜。在一些實施例中，間距或周期性可小於或大約等於700nm。
[0010]插件可包封在鏡片裙邊中。鏡片裙邊可由通常用於製備接觸鏡片的材料(例如水凝膠)的材料製成。模製成的眼科裙邊可為可用於將鏡片定向在眼睛內的穩定特徵。這些特徵可尤其用於對本身具有高階矯正方面的超穎表面鏡片元件，其中矯正方面並非徑向對稱。可使用具有各種設計的插件，這些插件可嵌入所得的眼科裝置中。上面具有超穎表面元件的插件表面的整體形狀可為實質上凸的或者為實質上凹的。可成型為眼科裝置插件的其他形狀還可包含本公開範圍內的技術。
[0011 ] 還可製備超穎表面元件的有源或非靜態實施例。在一些實施例中，金屬層可成型為可在電能的影響下使用以形成或提高超穎表面元件的活性的特徵。主動形成的結構的周期性和形狀方面與前述部分的論述相似。電介質上電潤溼(EWOD)原理可用於一些實施例中。EWOD裝置中的不混溶流體之一可含有金屬納米球或金屬納米棒。在一些實施例中，納米球或納米棒可具有表面改性以提高其對EWOD流體中其中一種或另一種的偏向性。在一些實施例中，可通過將配體分子化學連接至納米級金屬元件來進行表面改性。其中超穎表面元件將主動形成的插件的表面可具有如下區域，這些區域具有優選的表面自由能量以與EWOD流體進行不同的相互作用。在一些實施例中，EWOD區域的所得狀態可限定其中納米球、納米棒或其他形狀的金屬成分可在空間中漫射的條件。通過在EWOD裝置中施加電場，可轉換區域偏向性，從而導致含有納米級金屬成分的流體積聚成包含超穎表面元件的形狀。
[0012]可形成包含本身具有三維形狀的插件的接觸鏡片，其中插件表面的至少部分上面可具有靜態或有源超穎表面元件，超穎表面元件在這些靜態或有源超穎表面元件中具有鏡片效應。具有有源超穎表面元件的一些實施例可包含與電介質上電潤溼現象作用的元件。EWOD晶胞的流體內可為在一些情況下包含納米球或納米棒的納米級元件。流體中納米級元件的表面改性可以各種方式執行並且可包括將分子化學連接至納米級元件的表面以改變其對電介質上電潤溼流體中的一者或多者的偏向性。在其上面具有有源超穎表面元件的實施例可響應於電場，該電場可通過位於插件中或眼科裝置內的其他元件來控制。在一些實施例中，可變焦接觸鏡片可通過電控形成有源表面超穎表面元件來形成。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1示出了用於通電眼科裝置的介質插件的示例性實施例和通電眼科裝置的示例性實施例。
[0014]圖2示出了具有各種特徵的示例性接觸鏡片，這些特徵包括可用於實施本文技術的各方面的結合的單片式插件。
[0015]圖3示出了圖2中所示接觸鏡片的可供選擇的示例性實施例。
[0016]圖4示出了具有各種特徵的示例性接觸鏡片，這些特徵包括可用於實施本文技術的各方面的結合的多片式插件。
[0017]圖5示出了與基於平坦超穎表面元件的鏡片和設計將雙曲面相位分布用作鏡片的超穎表面元件有關的現有技術的方面。
[0018]圖6示出了對基於三維鏡片基片而非平坦基片的納米結構建模的改變。
[0019]圖7示出了可用於對鏡片建模的相位特性評估。
[0020]圖8示出了包含有源元件和超穎表面元件的示例性介質插件。
[0021]圖9示出了具有在激活時引入超穎表面元件的結構的示例性有源眼科裝置。
[0022]圖10示出了具有在激活時引入超穎表面元件的結構的可供選擇的示例性有源眼科裝置。
[0023]圖11示出了用於設計和形成結合有靜態超穎表面元件的眼科裝置的示例性方法。
[0024]圖12示出了用於設計和形成結合有動態超穎表面元件的眼科裝置的示例性方法。
[0025]圖13示出了用於利用結合有動態超穎表面元件的眼科裝置的示例性方法。
【具體實施方式】
[0026]本發明涉及一種具有超穎表面元件的眼科裝置，這些超穎表面元件可影響眼睛環境中電磁輻射的變化。以下部分將詳細說明本發明的實施例。對優選實施例和可供選擇的實施例的描述均僅為示例性實施例，並且應當理解，對於本領域的技術人員而言其變型、修改形式和更改均可能是顯而易見的。因此，應當理解，所述示例性實施例不對本發明的範圍構成限制。
[0027]術語
[0028]在涉及本發明的該說明書和權利要求中，所使用的各個術語定義如下:
[0029]通電的:如本文所用，是指能夠提供電流或能夠在其內儲存電能的狀態。
[0030]能量:如本文所用，是指使物理系統做功的能力。本發明中的多種用途可能涉及在做功的過程中能夠執行電動作的所述能力。
[0031 ] 能量源:如本文所用，是指能夠提供能量或使邏輯或電裝置處於通電狀態的裝置或層。
[0032]能量採集器:如本文所用，是指能夠從環境中提取能量並將提取的能量轉換成電能的裝置。
[0033]功能化的:如本文所用，是指使層或裝置能夠執行包括例如通電、激活或控制的功倉泛。
[0034]滲漏:如本文所用，是指不利的能量損耗。
[0035]鏡片或眼科裝置:如本文所用，是指位於眼睛內或眼睛上的任何裝置。這些裝置可提供光學矯正，可具有美容作用或可提供與眼睛無關的一些功能性。例如，術語鏡片可指用於矯正或改進視力或提升眼部機體美觀效果(例如虹膜顏色)而不會影響視力的接觸鏡片、眼內透鏡、覆蓋鏡片、眼部插件、光學插件或其他類似的裝置。作為另外一種選擇，鏡片可提供非光學功能，例如監測糖或服用藥物。在一些實施例中，本發明的優選鏡片是由有機矽彈性體或水凝膠製成的軟性接觸鏡片，其中水凝膠包括例如矽水凝膠和含氟水凝膠。
[0036]鏡片形成混合物或反應性混合物或反應性單體混合物(RMM):如本文所用，是指可固化並交聯、或可交聯以形成眼科鏡片的單體或預聚物材料。各種實施例可包括鏡片形成混合物，其中鏡片形成混合物具有一種或多種添加劑，例如紫外線隔離劑、著色劑、光引發劑或催化劑以及眼科鏡片(例如角膜接觸鏡片或眼內鏡片)可能需要的其他添加劑。
[0037]鏡片形成表面:如本文所用，是指用於模塑鏡片的表面。在一些實施例中，任何此類表面均可以具有光學質量表面光潔度，這表示它足夠光滑，並且成型為使得鏡片表面具有可接受的光學特性，該鏡片表面通過與模具表面接觸的鏡片形成材料的聚合作用而成型。此外，在一些實施例中，鏡片形成表面可具有賦予鏡片表面期望的光學特性所必需的幾何形狀，包括但不限於球面、非球面以及柱面度數、波前像差矯正、角膜形貌校正等，以及它們的任何組合。
[0038]鋰離子電池:如本文所用，是指鋰離子在其中移動穿過電池以產生電能的電化學電池。這種通常稱之為電池組(battery)的電化學電池可以其典型形式再通電或再充電。
[0039]介質插件:如本文所用，是指將併入通電眼科裝置中的封裝插件。通電元件和電路可結合到介質插件中。介質插件限定了通電眼科裝置的主要用途。例如，在通電眼科裝置允許使用者調整光功率的實施例中，介質插件可包括控制光學區中的液體彎月面部分的通電元件。作為另外一種選擇，介質插件可為環形的以使得光學區不含材料。在此類實施例中，鏡片的通電功能可能不為光學性質，但可能為例如監測糖或服用藥物。
[0040]超穎表面:如本文所用，是指周期性排列的納米級特徵的人工組合。這些組合產生與天然結構不同的有用特性。在本文中的實施例，特徵與特別是處於可見光譜中的光的相互作用可允許構造鏡片裝置。
[0041]模具:如本文所用，是指是指可以用於利用未固化的製劑來形成鏡片的剛性或半剛性物體。一些優選的模具包括形成前曲面模具部件和後曲面模具部件的兩個模具部件。
[0042]納米級:如本文所用，是指具有或至少具有一個尺寸小於大約I微米的一個或多個特徵的元件；因此，其針對至少一個尺寸的維數可以納米表示。
[0043]操作模式:如本文所用，是指其中流經電路的電流允許裝置進行其主要通電功能的高電流汲取狀態。
[0044]光學區:如本文所用，是指眼科鏡片的佩戴者通過其進行觀看的眼科鏡片的區域。
[0045]功率:如本文所用，是指每單位時間內所做的功或所傳遞的能量。
[0046]可再充電或可再增能:如本文所用，是指恢復到具有更大做功能力的狀態的性能。本發明範圍內的多種用途可涉及能夠在特定的恢復時間周期內使電流以特定速率流動的恢復能力。
[0047]再通電或再充電:如本文所用，是指恢復到具有更大做功能力的狀態。本發明範圍內的許多用途可涉及使裝置恢復至使電流在特定的恢復時間周期內使電流以特定速率流動的能力。
[0048]基準:如本文所用，是指產生適用於其他電路的理想、固定和穩定的電壓或電流輸出的電路。基準可源於能帶隙，可補償溫度、供給和工藝變化，並且可針對特定的專用集成電路(ASIC)進行專門設計。
[0049]從模具脫離:如本文所用，是指鏡片與模具完全分離或只是鬆散地附接使得其可通過輕輕晃動移除或用藥籤推離。
[0050]復位功能:如本文所用，是指將電路設定至特定的預定狀態(包括例如邏輯狀態或通電狀態)的自觸發算法機制。復位功能可包括例如功率打開復位電路，其可與開關機構共同工作以確保晶片在初始連接至電源和從存儲模式喚醒時的正確啟動(bring-up)。
[0051]休眠模式或待機模式:如本文所用，是指通電裝置在開關機構已關閉後的低電流汲取狀態，該狀態允許在不需要操作模式時的能量保存。
[0052]堆疊的:如本文所用，是指將至少兩個部件層緊鄰彼此放置，使得其中一層的一個表面的至少一部分接觸第二層的第一表面。在一些實施例中，不論是用於粘附還是用於其他功能的膜均可駐留在通過所述膜彼此接觸的這兩層之間。
[0053]堆疊的集成元器件或SIC器件:如本文所用，是指包裝技術的產品，其通過在彼此上堆疊每層的至少一部分而將基片的薄層組裝到有效集成器件中的，該基片的薄層可含有電子裝置和機電裝置。層可包括各種類型、材料、形狀和尺寸的元器件。此外，層可由各種裝置生產技術製成以匹配和呈現各種輪廓。
[0054]存儲模式:如本文所用，是指包括電子部件的系統的狀態，其中電源供給或被要求提供最小的設計負載電流。此術語與待機模式不可互換。
[0055]基片插件:如本文所用，是指能夠支撐眼科鏡片內能量源的可成形的基片或剛性的基片。在一些例子中，基片插件也支撐一個或多個組件。
[0056]開關機構:如本文所用，是指與電路集成的元件，其提供響應於外界刺激的各種水平的電阻，而與眼科裝置無關。
[0057]三維:如本文所用，是指實質上不是平面的形狀或表面。
[0058]通電眼科裝置
[0059]參見圖1，示出用於通電眼科裝置的介質插件100的示例性實施例以及對應的通電眼科裝置150。介質插件100可包括可具有或可能不具有提供視力矯正功能的光學區120。在眼科裝置的通電功能與視力無關的情況下，介質插件100的光學區120可不含材料。在一些實施例中，介質插件100可包括未處於光學區120中的部分，光學區120包括結合通電元件110和電子部件105的基片115。可存在將超穎表面元件併入眼科裝置中的許多實施例；然而許多可將表面部分限定在上面部署有超穎表面元件的光學區120內。
[0060]在一些實施例中，電源110 (可為例如電池)和負載105 (可為例如半導體芯)可附接到基片115。導電跡線125和130可將電子部件105和通電元件110電互連。介質插件100可被完全封裝以保護和容納通電元件、跡線和電子部件。在一些實施例中，封裝材料可為半滲透性的以例如防止特定物質(例如水)進入介質插件100，並且允許特定物質(例如環境氣體或通電元件內的反應副產物)滲透或逸出介質插件100。
[0061]在一些實施例中，介質插件100可併入眼科裝置150中，其可包含聚合物型生物相容性材料。眼科裝置150可包括剛性中心、柔性裙邊設計，在該設計中，中心剛性光學元件包括介質插件100。在一些特定的實施例中，介質插件100可與大氣環境直接接觸，並且相應前表面和後表面上的角膜表面或介質插件100可封裝在眼科裝置150中。眼科鏡片150的周邊155可為柔性裙邊材料，包括例如水凝膠材料。
[0062]介質插件100和眼科裝置150的基礎結構可為包括納米結構化元件的許多實施例提供環境以形成超穎表面。這些實施例中的一些可僅涉及眼科裝置的無源功能，其中例如超穎表面元件發揮與例如視力矯正有關的光學效應。其他實施例可涉及具有有源功能的眼科裝置，其中超穎表面元件本身同樣發揮有源功能。另外，在另外的實施例中，超穎表面元件本身可為眼科裝置的有源功能的部件。
[0063]參見圖2，項目200，可以橫截面示出對示例性單片式插件的圖示。在圖2中，眼科裝置220可具有橫截面圖230，其通過線條210所表示的位置來示出橫截面。在示例性實施例中，眼科裝置220的光學區可包括偏振元件，其可在橫截面中表示為項目235。納米結構化元件可位於項目235的表面上以形成超穎表面。在其他實施例中，項目235可單獨表示上面具有超穎表面元件的表面。項目235可表示三維形成的基片，該基片附接到其他插件形成件以形成插件。
[0064]另外，在裝置的光學區外部可存在置於單片式插件上的印刷圖案，其以項目221示出並且在橫截面中示出為項目231。在一些實施例中，插件可僅包括235處的超穎表面元件和231處的任選印刷區域
[0065]如在橫截面中所示出，單片式插件235可具有三維形狀。例如，通過對開始呈平面形式的薄片材料進行熱成形，該件可呈三維彎曲形狀。可在進行此熱成形之前或之後將超穎表面元件可添加至片材。
[0066]在一些實施例中，對眼部環境內眼科鏡片的定向存在要求。項目250和260可表示有助於對使用者的眼睛的成型眼科鏡片進行定向的穩定區特徵。另外，在一些實施例中，在單片式插件上使用穩定特徵可允許其相對於模製穩定特徵定向。定向能力可能對於實質上徑向對稱的超穎表面特徵的放置尤其重要，正如可矯正二階以及高階視力偏差的圖案的情形。
[0067]參見圖3，項目300，可以橫截面示出圖2中所示的示例性單片式插件的變型。在圖3中，眼科裝置320可具有橫截面圖330，其通過線條310所表示的位置來示出橫截面。在示例性實施例中，眼科裝置320的光學區可包括這樣的部分(在圖中未必按比例示出)，其中表面形狀對於入射輻射是凹的，這與凸取向相反。這允許這樣的實施例，其中並非調整眼科鏡片的聚焦方面，而是超穎表面元件可調整鏡片表面的發散方面。納米結構化元件可位於項目335的此凹表面上以形成超穎表面。另外，在裝置的光學區外部可存在置於單片式插件上的印刷圖案，其以項目321示出並且在橫截面中示出為項目331。在一些實施例中，插件可僅包括335處的超穎表面元件和331處的任選印刷區域就與圖2中的實施例相同的動機而言，可存在結合到眼科裝置中的對準特徵或穩定區(如以項目350和360示出)，並且可存在印刷於插件上的作為特徵331的圖案。
[0068]參見圖4，項目400，可觀察到其中多片式插件可用於形成眼科裝置的附加實施例。在項目405中，多片式插件422可包括光學區中的有源元件。該圖示出橫跨線條410的橫截面圖430。就示例性目的而言，眼科鏡片還包括作為項目431的印刷特徵，該印刷特徵和可在橫截面中以項目431表示。另外，示例性鏡片可包括穩定特徵450和460。
[0069]多片式插件還可用於具有環形形狀的實施例，其中光學區中無插件材料。由於具有超穎表面，可對環形插件的做出以下修改，其中雙片式環形形狀存在於以項目436示出的區域中，而插件的單片可位於光學區中並支撐超穎表面元件。
[0070]多片式插件的示例性實施例可包括介於兩個插件之間的項目435處的彎月面型有源鏡片元件。當電池供電電路在整個彎月形鏡片部分施加電勢時，彎月形鏡片可主動改變聚焦特性。超穎表面元件可併入多片式表面中的一者上。在一個非限制性實例中，在有源彎月形鏡片的表面上併入無源超穎表面聚焦元件可允許對鏡片高階矯正方面的光學特性進行調整。
[0071]多片式插件還可包括有源納米級超穎表面實施例。在後續章節中，討論的是關於在項目435處的兩個插件之間的區域內主動形成超穎表面元件的實施例。在一些此類實施例中，光學區可具有相對於使用者的眼睛的優選定向。用於形成包括超穎表面的眼科裝置的方法可允許鏡片的各個元件與穩定元件450和460的被檢測到的對準。這些元件然後將保持鏡片相對於眼睛的確立定向。
[0072]超穎表面鏡片元件
[0073]參見圖5的，項目500，示出基於光與納米級金屬元件的相位改變相互作用的平坦表面型鏡片裝置的現有技術實施方式的方面。在平坦表面鏡片的一些實施方式中，小金屬特徵可限定在平坦表面上，具有與平坦鏡片表面上的光進行相互作用的設計。在項目520至527中，示出功能鏡片的一組設計。510的特徵包括超穎表面元件的單位晶胞，其以形成鏡片的方式橫跨平坦表面部署。
[0074]在示例性實施例中，將鏡片優化為針對1.5微米左右的波長，該波長是可見光譜範圍之外的常見通信電磁波長。在其他實施例中，可對可見光譜內的波長進行優化。單位晶胞從項目520變化至523。元件的長度範圍可為180至85納米的長度，這可從長度範圍在大約90埃至零的線性元件之間存在一定的角度而觀察到。包含超穎表面裝置的金屬的厚度可為大約50納米，並且裝置彼此可相隔範圍從750納米低至200納米的間距。當較接近200納米時，超穎表面元件往往會彼此「通信」並改變相鄰裝置的性質。在功能裝置的展示中，可以四個分立步驟確定單位晶胞元件的數量，但在實踐中不同元件設計的數量可能明顯更多。各種參數與展示的針對某些波長範圍的操作有關。510中超穎表面元件的設計方面(包括其厚度和長度)的變型可用於將超穎表面元件調整至不同的波長範圍。
[0075]示出的元件和上述參數與用於形成平坦鏡片的方面有關，其中超穎表面天線元件的相位改變用於對形成鏡片的雙曲面徑向相位分布590建模。在550中，可存在與對置於平坦鏡片560上的元件的期望相位特性進行評估有關的重要元件。鏡片560可具有如項目561所示的半徑。模製鏡片可具有如項目581所示的焦距特性。可表示為位置(x，y)的位置570處的超穎表面元件例如524的模製相位特性使得由項目590所表示的相移特性與球形模型表面580上的位置矢量的投影成正比。這將產生具有所需聚焦特性581的期望鏡片功能。可證實對於此類參數關係而言，相移PS(x，y)的此類投影將遵循以下關係式
[0076]⑴PS (x, y) =— (V (x2 + y2) + /2 — /)
[0077]其中PS (xy)表示平坦鏡片上的點xy的期望相移，並且λ表示光的波長，f表示期望鏡片的聚焦特性。在極坐標系中，相移PS (r，Θ)為
[0078](2) PS(r, Θ) =y (Vr2 + f2 - /)
[0079]可顯而易見的是，併入此類型的平坦鏡片可形成新型眼科裝置。在眼內裝置中，可能存在平坦聚焦平面。在眼內裝置中採用此類設計對於調整靜態感測中的聚焦特性而言可能是實際的。作為另外一種選擇，在下面章節中的三維形成裝置中所討論的有源元件實施例可同樣具有對於平坦鏡片型眼內實施例的關聯性。
[0080]參見圖6，項目600，可示出其中針對表面並非平坦的鏡片條件的所得模型。對610中以項目620-627示出的超穎表面納米級元件使用類似的單位晶胞設計可能是實際的。其中元件的設計方面例如其厚度、特徵的角度和長度可與期望的焦點中心波長有關並且與期望的相移特性計算值有關。
[0081]可顯而易見的是，從平坦鏡片切換至彎曲鏡片可在裝置模製過程中帶來額外的複雜性。基於彎曲表面的入射平面波的物理相位特性可引入裝置相位方面的第一分量。另夕卜，現在超穎表面元件可駐留在全面彎曲的表面上，該表面將改變天線特徵在空間中的角取向。此外，就表面彎曲而言，納米形狀的超穎表面元件與彼此之間的直線距離不同於沿著元件之間的表面本身的距離。
[0082]可存在可允許評估的鏡片設計參數的一些合理評估。例如，對於第一階，可處理彎曲表面的相位特性，從而引入與表面的平面波相互作用的相位改變，以及獨立的超穎表面天線元件的相位改變特性。因此，要對超穎表面天線的設計參數進行建模，可充分考慮歸因於與其他相移無關的超穎表面天線的所需相位變化，方式為從三維形成的鏡片裝置的整體相移中扣除所述相移。
[0083]在評估中，由於納米級超穎表面天線很小，因此將其以點的形式建模可為良好的評估方式。雖然，平面波與傾斜的納米級超穎表面元件之間相互作用的方式存在差別，但仍可接受的是忽略由評估呈點形式的裝置所產生的影響，該點不受彎曲鏡片表面可引入的畸變的影響。
[0084]另外，在其他評估中，設計中元件之間的間距可基於非彎曲空間中元件之間的距離來評估。在實踐中，納米級元件的密度可影響聚焦裝置的效率，並且彎曲實施方式可降低納米級元件可放置的密度。然而，在彎曲空間不限制納米級元件的設計密度的評估範圍內，裝置可形成為具有第一階效應。
[0085]可在圖6的圖示(項目690)中觀察到彎曲空間的效應。球形模型表面可以項目671示出。彎曲表面可以項目691示出，其中諸如項目624的納米級超穎表面元件可位於點680的表面(x』，y』，z』)上的點處。對相位長度特性所產生的影響可以縮短的相位長度691的形式觀察到。評估相移的公式可為相依性為三維的並且由PS(x，y，z)表示或在圓柱坐標系中以PS(r，0,h)表示的公式。
[0086]施加所提及的各種評估，將期望的整體鏡片特性施加至具有超穎表面元件的彎曲鏡片表面的方法可關於圖7 (項目700)進行討論。在項目710中，可發現具有超穎表面元件的彎曲表面的圖形圖示。可示出作為項目730的鏡片形狀的組合相位特性，然後示出作為項目740的超穎表面元件。在其中超穎表面和物理彎曲表面為徑向對稱和聚焦的示例性情況下，可將組合相移的焦距的差異理解為項目750，其中項目760可表示作為項目760的所得鏡片聚焦特性。對兩種不同的獨立聚焦特性的構造角度的關注可為合理的評估方式，其中770可表示物理彎曲鏡片表面聚焦特性頂部上的超穎表面影響的聚焦特性的角度。
[0087]繼續就評估而言，在720中，可示出在將彎曲眼科鏡片裝置的相移特性從超穎表面裝置分離時的情形。如果評估具有超穎表面元件的彎曲鏡片的總體相位影響的三維影響完全來自彎曲裝置相位特性，則可評估，通過扣除整個鏡片表面上的PS鏡片(x，y，z)相位特性，可轉化期望需超穎表面模製條件以再次匹配參考圖6所述的平坦鏡片的條件。這可為具有其中高度參數_h設定為零的表示的圓柱坐標系的等同形式。如果評估通過保持焦距貢獻(該貢獻可通過保持項目771所示的焦距特性的相對角度來建模)可發生所導致的轉化，則可將轉化相空間平坦鏡片模型的新評估聚焦特性表示為項目750。然後可以關於圖6所述的相同方式以及公式1、2計算此類超穎表面元件的設計方面，在這些公式中，「f」現在為來自項目750的評估的有效焦距。在實踐中，更先進的波前建模系統可用於嚴格計算任意三維彎曲表面的期望相位特性和部署在其上的納米級超穎表面元件的期望相位特性。為了製備符合本領域技術並且具有評估的光學特性的裝置，可施加全面評估。
[0088]在評估的情形中，如果可通過扣除物理鏡片基片的三維特性將圓柱坐標壓縮為極坐標關係，則極坐標相位表示可再次為
【權利要求】
1.一種用於形成眼科裝置插件的方法，包括: 在基底上沉積納米級金屬特徵，其中所述納米級金屬特徵具有小於或大約等於10, OOOnm2的表面積； 使具有納米級金屬特徵的所述基底形成為三維形式；以及 將所述三維形成的基底附接在插件內。
2.一種用於形成眼科裝置的方法，所述方法利用根據權利要求1所述的方法並且還包括: 將所述插件放置在模具內； 用所述模具中的反應性混合物圍繞所述插件；以及 使所述反應性混合物聚合。
3.根據權利要求1所述的方法，還包括: 在包括建模軟體的計算機化系統上，設計待放置在所述基底上的納米級金屬特徵的形狀和尺寸。
4.根據權利要求3所述的方法，還包括: 將所述插件放置在模具內； 用所述模具中的反應性混合物圍繞所述插件；以及 使所述反應性混合物聚合以形成眼科裝置。
5.根據權利要求4所述的方法，還包括: 測量所述眼科裝置的光學特性。
6.根據權利要求5所述的方法，還包括: 利用由測量獲得的所述結果來調整所述設計過程。
7.根據權利要求6所述的方法，其中輸入到所述建模系統中的參數來自對患者執行的眼科測量。
8.根據權利要求1所述的方法，其中: 所述金屬特徵以周期性模式布置；並且 所述周期性模式的周期率具有小於或大約等於700nm的尺度。
9.一種用於形成眼科插件裝置的方法，包括: 在三維形成的基底上沉積納米級金屬特徵，其中所述納米級金屬特徵具有小於或大約等於10，OOOnm2的表面積； 將所述三維形成的基底附接在插件內。
10.一種用於形成眼科插件裝置的方法，包括: 在基底上沉積納米級特徵，其中所述特徵的一部分包括導電電極； 在包括導電電極的所述特徵的至少所述部分上沉積電介質塗層； 處理所述電介質塗層以建立第一流體的偏好； 將具有納米級特徵的所述基底形成為三維形式；以及 將所述三維形成的基底附接在插件內。
11.根據權利要求10所述的方法，還包括: 用至少兩種不混溶的流體的混合物填充所述基底的區域，其中所述不混溶的流體中的一種是第一流體，並且任何其他流體具有與所述經處理的電介質塗層相反的潤溼特性。
12.根據權利要求11所述的方法，其中所述第一流體包含金屬納米級組分。
13.根據權利要求12所述的方法，其中所述金屬納米級組分含有納米球和納米棒中的一種或兩種。
14.根據權利要求13所述的方法，其中用表面粘合化學物質處理所述金屬納米級組分的所述表面以建立第一流體的溶劑化偏好。
15.根據權利要求13所述的方法，其中用表面粘合化學物質處理所述金屬納米級組分的所述表面以建立遠離第一流體的溶劑化偏好。
16.利用根據權利要求10所述的方法製造的眼科裝置的方法，包括: 將所述眼科裝置定位在眼睛表面與眼瞼之間。
17.根據權利要求16所述的方法，還包括: 用激活信號激活所述插件裝置中的功能，其中所述功能對應於通過光與納米級超穎表面特徵的相互作用而調整所述插件裝置上的入射光的相位特性。
18.根據權利要求17所述的方法，其中: 通過橫跨插件內的電極施加電勢，所述納米級超穎表面特徵有源地形成在所述插件內，由此 使所述第一流體產生 對應的潤溼特性。
19.根據權利要求18所述的方法，還包括: 基於所述眼科裝置的激活，使對由使用者觀察的圖像的作用可視化。
20.根據權利要求19所述的方法，其中: 通過將電介質上電潤溼電極連接至通電元件的電路進行電勢的施加，其中所述通電元件被包括在所述眼科裝置內。
【文檔編號】G02C7/04GK104049382SQ201410096023
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月14日 優先權日:2013年3月15日
【發明者】R.B.普格, F.A.弗裡特施 申請人:莊臣及莊臣視力保護公司