形成通電眼科裝置的方法
2023-09-17 06:10:05
專利名稱：形成通電眼科裝置的方法
技術領域：
本發明描述了製造通電的生物醫學裝置(在一些實施例中更具體地指製造通電眼科鏡片)的方法和設備。
背景技術：
傳統上，諸如隱形鏡片、眼內鏡片或淚點塞的眼科裝置包括具有矯正、美觀或治療特性的生物相容性裝置。例如隱形鏡片可提供以下一種或多種功能視力矯正功能、增進美觀以及治療效果。每種功能由鏡片的物理特性提供。具有折射特性的鏡片可提供視力矯正功能。在鏡片中摻入顏料可增進美觀。摻入鏡片中的活性劑可提供治療功能。無需使鏡片處於通電狀態就能實現這些物理特性。最近，有理論表明有源元件可裝配到隱形鏡片中。一些元件可包括半導體裝置。一些例子示出，在置於動物眼睛上的隱形鏡片中嵌入了半導體裝置。然而，此類裝置缺少獨立的通電機制。儘管可在鏡片和電池之間連接電線以便為該半導體裝置供電，但有理論表明該裝置可通過無線方式供電，不過目前尚沒有此類無線供電機制可供利用。因此需要獲得有利於下述眼科鏡片形成的另一些方法和設備，該眼科鏡片被通電到適於在眼科鏡片中提供一種或多種功能、以及在眼科鏡片或其他生物醫學裝置的光學特性中提供受控變化的程度。
發明內容
因此，本發明包括形成生物醫學裝置(如具有通電部分的眼科鏡片)的方法和設備。在一些實施例中，通電狀態能夠為半導體裝置供電。一些實施例還可包括具有電池或其他能量源的注模成型的有機矽水凝膠隱形鏡片，該電池或其他能量源以生物相容性方式包含在眼科鏡片內。從而通過在鏡片內包含電池來形成通電部分。因此，本發明包括下列公開內容通電眼科鏡片、用於形成通電眼科鏡片的設備及其方法。能量源可被放置到第一模具部件和第二模具部件中的一者或二者上，也可將其放入插入物內，而該插入物被放置到第一模具部件和第二模具部件中的一者或二者上。將反應性單體混合物設置在第一模具部件和第二模具部件之間。將第一模具部件設置成鄰近第二模具部件，從而形成鏡片腔體，該鏡片腔體中具有能量源和至少一些反應性單體混合物； 並且將反應性單體混合物暴露於光化輻射。通過控制反應性單體混合物所面對的光化輻射來形成鏡片。
圖1示出了根據本發明的一些實施例的注模組合裝置。圖2示出了包含能量源和元件的眼科鏡片。圖3示出了用於將能量源鄰近模具部件設置以形成眼科鏡片的設備。圖4示出了根據本發明的一些實施例的方法步驟。圖5示出了根據本發明的另一方面的方法步驟。圖6示出了可用於實現本發明的一些實施例的處理器。圖7示出了能量源的一些示例性類型，按它們可提供的能量與其體積之比的估計值依次排列。圖8a_8d示出了能量源的示例性設計形狀。圖9示出了一例通電眼科鏡片，該通電眼科鏡片具有用於再加電的裝置和通電元件。
具體實施例方式本發明包括用於形成諸如眼科鏡片的生物醫學裝置的方法和設備。具體地講，本發明包括用於提供其內裝配有能量源的眼科鏡片的方法和設備。在一些實施例中，本發明包括水凝膠隱形鏡片，該水凝膠隱形鏡片包括環繞隱形鏡片光學區周邊的大致環狀的區域，其中能量源和元件設置在環繞周邊的環狀區域。以下章節將詳細說明本發明的實施例。文中描述的優選實施例和備選實施例均為示例性實施例，並且對於本領域技術人員而言，其變化、修改和更改理應是顯而易見的。因此，所述示例性實施例理應不對作為其基礎的本發明的範圍構成限制。術語表 在針對本發明的本具體實施方式
和權利要求中，可以使用以下定義所適用的各個術語元件如本文所用，是指從能量源中提取電流以執行一種或多種邏輯狀態或物理狀態變化的裝置。通電的如本文所用，是指能夠提供電流或能夠在其內存有電能的狀態。能量如本文所用，是指讓物理系統做功的能力。本發明範圍內的許多用途可涉及到能夠在做功過程中執行電作用的能力。能量源如本文所用，是指能夠供能或使生物醫學裝置處於通電狀態的裝置。能量採集器如本文所用，是指能夠從環境中提取能量並將其轉化為電能的裝置。鏡片是指位於眼睛內或眼睛上的任何眼科裝置。這些裝置可提供光學矯正作用或可以起到美觀作用。例如，術語鏡片可以指用於矯正或改進視力或用於眼部機體美容 (如虹膜顏色)而不會影響視力的隱形鏡片、眼內鏡片、覆蓋鏡片、眼植入物、光學植入物或其他類似的裝置。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質隱形鏡片，其中水凝膠包括但不限於有機矽水凝膠和含氟水凝膠。鏡片形成混合物或「反應性混合物」或「RMM」 (反應性單體混合物)如本文所用， 是指可被固化並交聯或可被交聯而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(例如隱形鏡片或眼內鏡片)可能需要的其他添加齊U。鏡片形成表面是指用於模製鏡片的表面。在一些實施例中，任何此類表面 103-104可以具有光學質量的表面光潔度，這表示它足夠光滑，並且成型為使得鏡片表面具有合格的光學特性，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103-104可以具有給鏡片表面賦予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、角膜形貌學校正等，以及它們的任何組合。鋰離子電池是指鋰離子在其中移動通過而產生電能的電化學電池。這種通常被稱為電池的電化學電池可按其獨特方式被再加電或再充電。模具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構成前曲面模具部件和後曲面模具部件的兩個模具部件。光學區如本文所用，是指眼科鏡片佩戴者可以透過而觀看的眼科鏡片區域。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。可再充電或可再加電如本文所用，是指恢復到具有更大做功本領的狀態的能力。 本發明範圍內的許多用途可與能夠在一定的恢復時間周期內使電流以一定速率流動的恢復能力相關。再加電或再充電恢復到具有更大的做功能力的狀態。本發明範圍內的許多用途可與能夠使裝置在一定的恢復時間周期內使電流以一定速率流動的恢復能力相關。從模具脫離是指鏡片或與模具完全分離，或只是鬆散地附著以使得可通過輕輕晃動移除或用藥籤推離。使用嵌入式能量源109的通電鏡片100可包括用作能量存儲裝置的電化學電池或者說電池，在一些實施例中，將構成能量源的材料密封並隔離於其內設有眼科鏡片的環境。在一些實施例中，電路圖案和能量源109可以位於鏡片佩戴者可看到的光學區之外，而在另一些實施例中所包含的導電材料可以位於光學區之內或之外，因為此導體材料足夠小，不會對隱形鏡片佩戴者的視野產生不利影響。通常，根據本發明的一些實施例，能量源通過自動化技術嵌入眼科鏡片中，該自動化技術將能量源109放置在與用於製備鏡片的模具部件相應的所需位置。在一些實施例中，能量源109被設置為與某元件電連通，該元件可按指令啟動並從包含在眼科鏡片內的能量源109中提取電流。元件108可包括(例如)半導體裝置、有源或無源電器件或電動機械，包括(例如)微機電系統(MEMS)、納機電系統(NEMS)或微機械。在一些實施例中，半導體或有源或無源電器件可包括肉眼可看到的顯示器。在設置能量源和元件之後，反應性混合物可通過模具部件進行成型並聚合形成眼科鏡片。現在參見圖1，圖中示出了具有能量源109的眼科鏡片的示例性模具裝置100。如本文所用，術語模具包括單件或多件式裝置100，該裝置具有可將鏡片形成混合物分配於其中的腔體105，使得當鏡片形成混合物反應或固化後產生所需形狀的眼科鏡片。本發明的模具和模具組件100由不止一個「模具部件」或「模具件」 101-102構成。可將模具部件101-102 組合在一起，這樣在模具部件101-102之間形成腔體105，鏡片可在此腔體內形成。優選地， 模具部件101-102的這種組合是暫時的。鏡片形成後，可以再次分離模具部件101-102，以取下鏡片。至少一個模具部件101-102使其表面103-104的至少一部分與鏡片形成混合物接觸，使得鏡片形成混合物反應或固化後，表面103-104使與其接觸的鏡片部分具有所需的形狀和形式。對於至少一個其他模具部件101-102也是如此。因此，例如，在一個優選實施例中，模具組件100由兩個部件101-102形成，即凹形件(前件)102和凸形件(後件)101，二者之間形成腔體。凹形表面104與鏡片形成混合物接觸的部分具有要在模具組件100中生產的眼科鏡片的前曲面的曲率，而且足夠光滑並被形成為使得通過聚合與凹形表面104接觸的鏡片形成混合物而形成的眼科鏡片的表面是光學上合格的。在一些實施例中，前模具部件102還可以具有圍繞圓形周圍邊緣並與其成一整體的環狀凸緣，且前模具部件102在垂直於軸並從凸緣延伸的平面內從凸緣延伸(未示出)。鏡片形成表面可以包括具有光學質量表面光潔度的表面103-104，這表示它足夠光滑並被形成為使得通過聚合與模具表面接觸的鏡片形成材料而形成的鏡片表面是光學上合格的。此外，在一些實施例中，鏡片形成表面103-104可以具有給鏡片表面賦予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、角膜形貌學校正等，以及它們的任何組合。在111處，介質被示出為其上設置有能量源109。介質111可為其上可設置能量源 109的任何接納材料，在一些實施例中還可包括電路路徑、元件108以及用於使用能量源的其他方面。在一些實施例中，介質111可以是在鏡片形成時被摻入到鏡片中的材料的透明塗層。透明塗層可包含(例如)如下所述的顏料、單體或其他生物相容性材料。另外的實施例可包括包含插入物的介質，而插入物可以為剛性的或可成形的。在一些實施例中，剛性插入物可包括提供光學性質(例如用於視力矯正的那些性質)的光學區和非光學區部分。 可將能量源設置在該插入物的光學區和非光學區中的一者或二者上。再有一些實施例可包括環狀插入物，該插入物或為剛性或為可成形、或具有圍繞使用者透過而觀看的光學區的某種形狀。各個實施例還包括在將插入物放入用於形成鏡片的模具部分之前將能量源設置在該插入物上。介質111還可以包括這樣的插入物，其具有一個或多個能通過能量源109 接受電荷的元件108。模具部件101-102的材料可包括(例如)以下一種或多種聚烯烴聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和改性聚烯烴。其他模具可包括陶瓷或金屬材料。優選的脂環烴共聚物包含兩種不同的脂環烴聚合物，由konChemicals L. P.以商品名為^ONOR銷售。存在幾種不同等級的^ONOR。各種等級可具有105°C至160°C範圍內的玻璃化轉變溫度。特別優選的材料為ZEONOR 1060R。可與一種或多種添加劑組合以形成眼科鏡片模具的其他模具材料包括(例如) Zieglar-Natta聚丙烯樹脂(有時稱為znPP)。在一些實施例中，本發明的模具還可以包含諸如聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、主鏈上含脂環部分的改性聚烯烴以及環狀聚烯烴的聚合物。這種共混物可用於任何一半或兩半模具上，其中優選的是將這種共混物用於後曲面，而前曲面包含脂環族共聚物。
在根據本發明製備模具100的一些優選的方法中，按照已知的技術進行注模，然而，實施例也可以包括用其他技術成型的模具，所述其他技術包括(例如)自由形狀成型、 車床加工、金剛石車削或雷射切割。鏡片通常在兩個模具部件101-102的至少一個表面上形成。然而，在一些實施例中，鏡片的一個表面可由模具部件101-102形成，鏡片的另一個表面可以用車床加工方法或其他方法形成。碰現在參見圖2，圖中示出了具有能量源202和元件203的眼科鏡片201。能量源202可與元件203電連通。元件203可包括電荷流過時發生狀態變化的任何裝置，例如半導體晶片、無源電器件、諸如水晶鏡片之類的光學裝置、處理器、微機電機械(MEMS)或納機電機械(NEMS)。在一些具體實施例中，元件203包括電存儲裝置，例如電容器、頂級電容器、超級電容器、或其他儲能元件。能量源202可包括(例如)鋰離子電池，其位於光學區外部的眼科鏡片的周邊上，並且該鋰離子電池可通過如下一種或多種方式充電以射頻、光伏和磁感應方式進入能量源202。結合下圖7對其他能量源202作進一步討論。如圖所示，在一些實施例中，能量源部分202和元件203位於光學區204之外，其中光學區204包括鏡片201的為鏡片201佩戴者提供可視通路的部分。其他實施例可包括位於眼科鏡片的光學區部分中的能量源202。例如，此類實施例可包括由導電粒子形成的能量源202，其中導電粒子非常小，單憑肉眼無法看見。在一些實施例中，優選的鏡片類型可包括具有含有機矽的組分的鏡片201。「含有機矽的組分」是指在單體、大分子單體或預聚物中至少含一個[-Si-O-]單元的組分。優選地，以含有機矽的組分的總分子量計，所有Si和所連接的0在含有機矽的組分中的含量大於約20重量％，還更優選地大於30重量％。可用的含有機矽的組分優選地包含可聚合的官能團，例如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、乙烯基、N-乙烯基內醯胺、 N-乙烯基醯胺和苯乙烯基官能團。合適的含有機矽的組分包括由式I表示的化合物
權利要求
1.一種形成眼科鏡片的方法，所述方法包括將能夠為元件提供電流的能量源設置成鄰近於第一模具部件； 將反應性單體混合物放置在所述第一模具部件中；將能夠為元件提供電流的所述能量源設置成與所述反應性單體混合物接觸； 將所述第一模具部件設置成靠近第二模具部件，從而形成鏡片腔體，所述鏡片腔體中具有能夠為元件提供電流的所述能量源和至少一些反應性單體混合物；並且將所述反應性單體混合物暴露於光化輻射。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述能夠為元件提供電流的能量源包括電化學電池。
3.根據權利要求2所述的方法，另外包括下列步驟將與所述能量源電連通的元件放置在所述第一模具部件和所述第二模具部件中的一者上。
4.根據權利要求2所述的方法，其中所述能量源被物理連接到介質，並且所述介質被設置為與所述第一模具部件和所述第二模具部件中的一者或二者接觸。
5.根據權利要求4所述的方法，其中所述介質包括剛性插入物，並且所述方法另外包括將所述能量源固定到所述介質插入物上的步驟。
6.根據權利要求5所述的方法，其中所述剛性插入物包括多個全然不同的部分。
7.根據權利要求1所述的方法，其中所述能量源包括薄膜電化學電池。
8.根據權利要求7所述的方法，其中所述電化學電池包括鋰離子電池。
9.根據權利要求7所述的方法，其中所述電化學電池包括可再充電材料。
10.根據權利要求7所述的方法，其中所述電化學電池包括含有納米級晶體的陰極。
11.根據權利要求10所述的方法，其中所述納米級晶體包括磷酸鐵鋰。
12.根據權利要求3所述的方法，其中所述元件包括電光鏡片。
13.根據權利要求3所述的方法，其中所述元件包括數據處理器。
14.根據權利要求3所述的方法，其中所述元件包括可視的顯示器。
15.根據權利要求3所述的方法，其中所述元件包括能夠在暴露於預定波長的光時產生電流的光伏電池。
全文摘要
本發明公開了用於提供具有能量源的眼科鏡片的方法和設備，所述能量源能夠為包含在所述眼科鏡片內的元件供電。在一些實施例中，眼科鏡片由有機矽水凝膠注模成型而成，並且在所述眼科鏡片內封裝有電池。
文檔編號B29D11/00GK102239047SQ200980139335
公開日2011年11月9日 申請日期2009年9月25日 優先權日2008年9月29日
發明者D·B·奧茨, F·A·弗利特施, R·B·皮尤 申請人:莊臣及莊臣視力保護公司