用于包含电介质和液晶聚合物网络的眼科装置的方法和设备的制造方法
【专利说明】用于包含电介质和液晶聚合物网络的眼科装置的方法和设 备
[0001] 相关专利申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2013年9月17日提交的美国临时申请61/878, 723的权益。
【背景技术】
[0003] 1.抟术领域
[0004] 本发明涉及具有可变光学能力的眼科镜片装置，并且更具体地，在一些实施例中， 涉及制造具有采用液晶元件的可变光学插入物的眼科镜片。
[0005] 2.相关领域的讨论
[0006] 传统上，诸如接触镜片或眼内镜片的眼科镜片提供预定的光学性质。例如接触镜 片可提供下列中的一种或多种：视力矫正功能性；美容增强作用；以及治疗效果，但只提供 一组视力矫正功能。每种功能由镜片的物理特性提供。基本上，将折射性质结合到镜片中 的设计提供视力矫正功能性。结合到镜片中的颜料可提供美容增强作用。结合到镜片中的 活性剂可提供治疗功能。
[0007] 目前已将眼科镜片的光学性质设计成镜片的物理特性。一般来讲，光学设计已经 确定，然后在镜片的制造中（例如，通过浇铸模塑或车床加工）将其应用于镜片中。一旦所 述镜片已经形成，所述镜片的所述光学性质就保持稳定。然而，佩戴者有时可发现有利的是 具有不止一个光焦度可供其使用以提供视力调节。与眼镜佩戴者（其可改变眼镜以改变光 学矫正）不同，接触佩戴者或具有眼内镜片的佩戴者在不进行大量努力或者用接触镜片或 眼内镜片补充眼镜的情况下无法改变其视力矫正的光学特性。
【发明内容】
[0008] 因此，本发明包括涉及具有液晶元件的可变光学插入物的创新，所述可变光学插 入物可通电并结合到眼科装置中，其能够改变装置的光学性质。此类眼科装置的例子可包 括接触镜片或眼内镜片。此外，提出了用于形成具有含液晶元件的可变光学插入物的眼科 镜片的方法和设备。一些示例性实施例还可包括具有刚性或可形成的通电插入物（其另外 包括可变光学部分）的浇铸模塑的有机硅水凝胶接触镜片，其中插入物以生物相容性方式 包括在眼科镜片内。
[0009] 因此，本发明的描述包括具有可变光学插入物的眼科镜片、用于形成具有可变光 学插入物的眼科镜片的设备及其制造方法的公开内容。可将能量源沉积于或组装到可变光 学插入物上，并且可将该插入物放置在邻近第一模具部件和第二模具部件中的一者或两者 处。将包含反应性单体混合物的组合物（在下文中称之为反应性单体混合物）放置在第一 模具部件和第二模具部件之间。第一模具部件被定位成邻近第二模具部件，从而形成镜片 腔体，该镜片腔体中具有通电的介质插入物和至少一些反应性单体混合物；该反应性单体 混合物暴露于光化辐射中以形成眼科镜片。通过控制反应性单体混合物所承受的光化辐射 来形成镜片。在一些示例性实施例中，眼科镜片裙边或插入物封装层包含标准水凝胶眼科 镜片制剂。具有可与多种插入物材料形成合格匹配特性的示例性材料可包括例如那拉菲康 族（包括那拉菲康A和那拉菲康B)、依他菲康族（包括依他菲康A)、格里菲康A和塞诺菲 康A。
[0010] 形成具有液晶元件的可变光学插入物和所得插入物的方法是本发明的各种示例 性实施例的重要方面。在一些示例性实施例中，液晶可定位于两个定向层之间，所述定向层 可设定液晶的静息取向。可通过沉积于含有可变光学部分的基底层上的电极使这两个定向 层与能量源电连通。可通过连接至能量源的中间互连件或直接通过嵌入插入物中的元件， 来对电极通电。
[0011] 电极层的通电可导致液晶从静息取向转变为通电取向。在用通或断两种通电水平 操作的实施例中，液晶可仅具有一种通电取向。在其他可供选择的示例性实施例中，在根据 能量水平的规模进行通电的情况下，液晶可具有多种通电取向。更进一步的示例性实施例 可得出其中通电过程可导致通过通电脉冲的不同状态之间的切换的情况。
[0012] 所得的分子定向和取向可影响穿过液晶层的光，从而导致可变光学插入物的变 化。例如，定向和取向可以将折射特性作用于入射光。另外，该效应可包括光的偏振的改变。 一些示例性实施例可包括可变光学插入物，其中通电改变镜片的聚焦特性。
[0013] 在一些示例性实施例中，液晶层可按某种方式形成，其中使包含液晶分子的可聚 合混合物产生聚合。用于形成聚合物基体的单体自身可包含所连接的液晶部分。通过控制 聚合反应并且包含未连接到单体化合物的液晶分子，可形成交联聚合物区域的基体，所述 交联聚合物区域涵盖单独的液晶分子定位于其中的区域。在某种术语中，交联聚合分子与 包含空隙的液晶分子的此类组合可称为网络布置。定向层可引导连接到单体的液晶分子定 向，使得聚合材料的网络定向至引导定向层。在聚合期间所连接的液晶分子被锁定到某个 取向，然而，空隙定位液晶分子可在空间中自由取向。当不存在外部影响时，自由液晶分子 将使其定向受到定向液晶分子基体的影响。
[0014] 因此，在一些示例性实施例中，可通过将包含液晶分子的可变光学插入物结合到 眼科装置内来形成眼科装置。可变插入物可包括可定位于眼科装置的光学区中的至少一部 分。可变插入物可包括前插入件和后插入件。前插入件和后插入件可使其表面中的一者或 两者以各种方式弯曲，并且在一些示例性实施例中，前插入件上的后表面的曲率半径可不 同于后插入件的前表面的曲率半径。在可供选择的描述方式中，在一些示例性实施例中，前 插入件可包括具有第一曲率的表面，并且后插入片件可包括具有第二曲率的第二表面。在 一些示例性实施例中，第一曲率可不同于第二曲率。可将能量源包括在镜片内和插入物内， 并且在一些实施例中可定位能量源，其中能量源的至少一部分位于装置的非光学区中。
[0015] 在一些示例性实施例中，可进一步限定包括空隙定位液晶材料的聚合物网络区域 的层，使得在由空隙液晶材料构成的层内，包含液晶的区域为聚合层的子集并且具有成形 外形，该外形能够产生对插入物表面的区域变化电介质厚度的效应进行补充的光学效应。
[0016] 在一些示例性实施例中，可进一步限定包括空隙定位液晶材料的聚合物网络区域 的层，使得在该层内液晶分子的密度空间性变化，使得该变化能够产生对插入物表面的区 域变化电介质厚度的效应进行补充的光学效应。
[0017] 在一些示例性实施例中，眼科装置可为接触镜片。
[0018] 在一些示例性实施例中，眼科装置的插入物可包括由各种材料制成的电极，所述 材料包括透明材料（诸如氧化铟锡（ITO))作为非限制性例子。可邻近前曲面件的后表面 定位第一电极，并且可邻近后曲面件的前表面定位第二电极。当跨第一电极和第二电极施 加电势时，可跨位于电极之间的液晶层建立电场。跨液晶层施加电场可导致层内的自由液 晶分子与电场物理定向。在一些示例性实施例中，可将自由液晶分子定位于聚合物网络内 的空隙区域中，并且在一些示例性实施例中，聚合物主链可包含化学键合的液晶分子，所述 液晶分子可在聚合期间通过定向层定向。当液晶分子与电场定向时，定向可导致光学特性 的变化，在光线横贯包含液晶分子的层时其可感知到该变化。非限制性例子可为可以通过 定向的变化改变折射率。在一些示例性实施例中，光学特性的变化可导致镜片的聚焦特性 的变化，该镜片包括包含液晶分子的层。
[0019] 在一些示例性实施例中，所述眼科装置可包括处理器。
[0020] 在一些示例性实施例中，所述眼科装置可包括电路。电路可控制或引导电流在眼 科装置内流动。电路可控制电流从能量源向第一电极元件和第二电极元件的流动。
[0021] 在一些实施例中，插入物装置可包括多于一个前插入件和后插入件。可在前插入 件和后插入件之间定位一个或多个中间件。在一个例子中，可在前插入件和中间件之间定 位包含液晶的层。可变插入物可包括可定位于眼科装置的光学区中的至少一部分。前插入 件、中间插入件和后插入件可使其表面中的一者或两者以各种方式弯曲，并且在一些示例 性实施例中，前插入件上的后表面的曲率半径可不同于中间插入件的前表面的曲率半径。 可将能量源包括在镜片内和插入物内，并且在一些示例性实施例中可定位能量源，其中能 量源的至少一部分位于装置的非光学区中。
[0022] 具有前插入件、后插入件和至少第一中间插入件的插入物可包含至少第一液晶分 子，并且一个或多个液晶分子也可存在于空隙定位液晶分子的聚合物网络区域中。
[0023] 在具有前插入件、后插入件和至少第一中间插入件的一些示例性实施例中，眼科 装置可为接触镜片。
[0024] 在一些示例性实施例中，具有前插入件、后插入件和至少第一中间插入件的眼科 装置的插入物可包括由各种材料制成的电极，包括透明材料（诸如ΙΤ0)作为非限制性例 子。可邻近前曲面件的后表面定位第一电极，并且可邻近中间件的前表面定位第二电极。当 跨第一电极和第二电极施加电势时，可跨位于电极之间的液晶层建立电场。跨液晶层施加 电场可导致层内的液晶分子与电场物理定向。在一些示例性实施例中，可将液晶分子定位 于空隙定位液晶材料的聚合物网络区域中。当液晶分子与电场定向时，定向可导致光学特 性的变化，在光线穿过包含液晶分子的层时其可感知到该变化。非限制性例子可为可以通 过定向的变化改变折射率。在一些示例性实施例中，光学特性的变化可导致镜片的聚焦特 性的变化，该镜片包括包含液晶分子的层。
[0025] 在一些示例性实施例中，中间件可包括接合在一起的多个件。
[0026] 在一些示例性实施例（其中插入物装置可由前插入件、后插入件和一个或多个中 间件构成）中，可在前插入件与中间件之间或在中间件与后插入件之间定位包含液晶的 层。此外，也可将偏振元件定位在可变插入物装置中。可变插入物可包括可定位于眼科装 置的光学区中的至少一部分。前插入件、中间插入件和后插入件可使其表面中的一者或多 者以各种方式弯曲，并且在一些示例性实施例中，前插入件上的后表面的曲率半径可不同 于中间插入件的前表面的曲率半径。可将能量源包括在镜片内和插入物内，并且在一些示 例性实施例中可定位能量源，其中能量源的至少一部分位于装置的非光学区中。
[0027] 在一些示例性实施例中，可参考可变光学插入物内的表面而非件。在一些示例性 实施例中，可形成眼科镜片装置，其中可变光学插入物可定位在眼科镜片装置内，其中可变 光学插入物的至少一部分可定位在镜片装置的光学区中。这些示例性实施例可包括弯曲的 前表面和弯曲的后表面。在一些示例性实施例中，前表面和后表面可被配置成形成至少第 一腔室。眼科镜片装置还可包括至少在包括非光学区的区域中被嵌入插入物中的能量源。 眼科镜片装置还可包括定位在腔室内的包含液晶材料的