TWI580557B - 用於眼膜裝置之可供給能量的媒介 - Google Patents
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Description
本申請案主張2008年9月30日提申的美國臨時專利申請案第61/101282號的優先權，本文以引用的方式將其內容併入。
本發明說明用於眼膜裝置之可供給能量的媒介插入件，更明確地說，本發明在某些實施例中說明具有可供給能量之媒介插入件的眼膜鏡片的製作。
傳統上，眼膜裝置(例如隱形鏡片、人工水晶體、或是淚管塞)皆會包含一具有修正、裝飾或是治療特性的生物相容裝置。舉例來說，隱形鏡片會提供下面一或多者：視力修正功能；裝飾強化；以及治療效果。每項功能皆由鏡片的一物理特徵來提供。將折射特性併入鏡片之中的設計會提供視力修正功能。將顏料併入鏡片之中會提供裝飾強化。將活性劑併入鏡片之中會提供治療功能。鏡片不必進入可供給能量狀態便可達成此等物理特徵。
最近，已經建立可將主動器件併入隱形鏡片中的理論。某些器件可能包含半導體裝置。某些範例已顯示出被埋入位於動物眼睛上的隱形鏡片之中的半導體裝置。不過，此等裝置缺乏任意固定的供能機構。雖然電線可從鏡片繞行至電池用以供電給此等半導體裝置；但已經建立出該等裝置可以無線方式被供電的理論，不過，市面上並沒有可用於此等無線電源的機構。
所以，本發明希望有額外的方法及設備來形成眼膜鏡片，俾使它們可被供給能量至適合在眼膜鏡片中提供一或多個功能的程度，並且希望眼膜鏡片或其它生醫裝置的光學特徵具有可控的變化。
據此，本發明包含一種可被供給能量且併入眼膜裝置(舉例來說，隱形鏡片或淚管塞)中的媒介插入件。此外，本發明還提出用於形成具有可供給能量之媒介插入件的眼膜鏡片的方法與設備。於某些實施例中，處於可供給能量狀態中的媒介會供電給能夠吸取電流的器件。舉例來說，此等器件可能包含下面一或多者：可變光學鏡片元件、半導體裝置以及主動或被動式電子裝置。某些實施例可能還包含一鑄模成型的矽水凝膠隱形鏡片，其會以生物相容的方式在該眼膜鏡片中內含一剛性或可成形之可供給能量的插入件。
所以，本發明揭示具有可供給能量之媒介部分的眼膜鏡片、用於形成具有可供給能量之媒介部分的眼膜鏡片的設備及其製造方法。一能量源會被沉積在一媒介插入件之上而該插入件會被放置在第一模件與第二模件中其中一者或兩者附近。一反應單體混合物會被放置在第一模件與第二模件之間。第一模件會被定位在第二模件附近，從而形成一鏡片腔，於該鏡片腔之中會有該可供給能量的媒介插入件及至少部分該反應單體混合物；該反應單體混合物會曝露在光化輻射中，以便形成眼膜鏡片。透過控制該反應單體混合物所曝露的光化輻射便會形成鏡片。
本發明包含用於製造具有可供給能量之媒介插入件的眼膜鏡片的方法與設備。此外，本發明還包含一種眼膜鏡片，其中併入一媒介插入件。
根據本發明，會形成一可供給能量的鏡片100，其具有一埋入式媒介插入件(Media Insert)和一作為能量之儲存構件的能量源(例如電化電池或電池)，而於某些實施例中還會囊封及隔離構成該能量源的材料及其中放置著眼膜鏡片的環境。
於某些實施例中，一媒介插入件還包含由電路系統、器件以及能量源所組成的圖樣。眾多實施例可能包含該媒介插入件，其會將由電路系統、器件以及能量源所組成的圖樣設置在鏡片配戴者會看穿的光學區的周圍；而其它實施例則可能包含一由電路系統、器件以及能量源所組成之尺寸很小不會對眼膜鏡片配戴者視力造成負面影響的圖樣，且因而該媒介插入件會將它們設置在一光學區的裡面或外面。
一般來說，根據本發明的某些實施例，會透過自動化將一能量源放置在相對於用來製作該鏡片之模
件的所希位置處而於一眼膜鏡片裡面具現一媒介插入件。
於某些實施例中，一能量源會與一器件進行電通訊，該器件可視需要被啟動並從被併入在該眼膜鏡片內的該能量源處吸取電流。舉例來說，器件可能包含半導體裝置、主動或被動式電裝置或是電啟動機，舉例來說，其包含：微電機系統(MEMS)、奈米電機系統(NEMS)、或是微機械。在放置能量源與器件之後，一反應混合物便會藉由該模件被整形且會被聚合用以形成該眼膜鏡片。
在下面的章節中會詳細說明本發明的實施例。較佳與替代實施例的說明都僅係示範性實施例，且熟習本技術的人士便會瞭解可以進行各種變化、修正以及改變。所以，應該瞭解的係，該等示範性實施例並未限制下文本發明的範疇。
在關於本發明的說明與申請專利範圍中可能會用到具有下面定義的各種詞語：器件(Component)：本文係指能夠從能量源處吸取電流用以實施邏輯狀態變化或物理狀態變化中的一或多者的裝置。
可供給能量的(Energized)：本文係指能夠供應電流或是其中儲存著電能的狀態。
能量(Energy)：本文係指用以作功的一物理系統的容量。本發明內的許多用法可能和能夠實施電作動以作功的該容量有關。
能量源(Energy Source)：本文係指能夠供應能量或是將一生醫裝置置於可供給能量狀態中的裝置。
能量擷取器(Energy Harvesters)：本文係指能夠從環境中抽出能量並將其轉換成電能的裝置。
鏡片(Lens)：係指放在眼睛之中或之上的任何眼膜裝置。該些裝置會提供光學修正或可作為裝飾品。舉例來說，鏡片一詞可能係指藉以修正或修飾視力或是藉以裝飾強化眼睛外觀而不會影響視力的隱形鏡片、人工水晶體、覆蓋鏡片、眼睛插入件、光學插入件或是其它雷同裝置。於某些實施例中，本發明的較佳鏡片為軟性鏡片並且係由矽氧彈性體或水凝膠製成。
透鏡形成混合物或“反應混合物”或“反應單體混合物(reactive monomer mixture；RMM)”：本文係指可被固化與交聯或交聯以形成眼膜鏡片的單體或預聚物材料。眾多實施例可能包含具有一或多個添加物(例如：UV隔離物、染色劑、光起始劑、或催化劑、以及在眼膜鏡片(例如隱形鏡片或人工水晶體)中所希的其它添加物)的鏡片形成混合物。
鏡片形成表面(Lens Forming Surface)：係指用於鑄造鏡片的表面。於某些實施例中，任何此類表面可能會有一光學品質拋光表面，這表示其非常光滑，並且在形成後會使得藉由一接觸該鑄造表面的鏡片形成材料的聚合作用所製成的鏡片表面具有光學可接受性。另外，於某些實施例中，鏡片形成表面103至104的幾何形狀必須賦予該鏡片表面所希的光學特徵，其包含，但是並不受限於：球形、非球形及柱狀功率；波前像差修正；角膜拓樸修正及類似修正；及其組合。
鋰離子電池(Lithium Ion Cell)：係指電化電池，其中，鋰離子會移動通過該電池胞用以產生電能。此電化電池(一般稱為電池)可以其典型的形式再供能或再充電。
媒介插入件(Media Insert)：本文係指能夠支撐眼膜鏡片內的能量源的可成形或剛性基板。於某些實施例中，該媒介插入件還會支撐一或多個器件。
模具(Mold)：係指可利用未固化的成分來形成鏡片的剛性或半剛性物體。某些較佳的模具包含兩個模件，用以行程一前彎曲模件與一後彎曲模件。
光學區(Optical Zone)：本文係指眼膜鏡片中鏡片配戴者會看穿的一個區域。
功率(Power)：本文係指每單位時間中所完成的功或轉換的能量。
可再充電或可再供能(Rechargeable or Re-energizable)：本文係指回復到較高作功容量之狀態的能力。本發明內的許多用法可能和能夠回復到在特定、重建時間週期中以特定速率來流出電流的能力有關。
再供能或再充電(Reenergize or Recharge)：回復到到較高作功容量的狀態。本發明內的許多用法可能和將一裝置回復到在特定、重建時間週期中以特定速率來流出電流的能力有關。
從模具中脫出(Released from a mold)：意指鏡片與模具完全分離，或是僅鬆弛貼附，使其能夠藉由輕微搖動來移除或是藉由拭布來脫除。
現在參考圖1，圖中所示的係具有一媒介插入件111的眼膜鏡片的示範模具裝置100。本文中使用的模具裝置100一詞包含一塑材，其會形成一凹腔105的形狀，於該凹腔中可滴塗(dispense)一鏡片形成混合物，俾使在該鏡片形成混合物反應或固化時，會產生所希形狀的眼膜鏡片。本發明的模具和模具組件100係由一個以上的「模件(mold parts)」或是「模工件(mold pieces)」101至102所製成。模件101至102可被組裝在一起，以便在該等模件101至102之間形成可於其中形成一鏡片的凹腔105。模件101至102的此組合作用較佳的係暫時性的。在形成鏡片時，模件101至102會再度分離，以移除該鏡片。
至少一模件101至102的表面103至104中的至少一部分會接觸該鏡片形成混合物，俾使在該鏡片形成混合物反應或固化時，表面103至104會提供所希的形狀並形成該鏡片中和其接觸的部分。至少另一模件101至102同樣如此。
因此，舉例來說，於一較佳實施例中，會由兩個部件101至102(一母內凹工件(前工件)102及一供外凸工件(後工件)101)來形成一模具裝置100。內凹表面104中接觸鏡片形成混合物的部分會在該模具裝置100中產生一眼膜鏡片之前曲面的曲率，而且非常光滑並且在形成後會使得藉由接觸該內凹表面104的鏡片形成材料的聚合作用所形成的眼膜鏡片具有光學可接受性。
於某些實施例中，前模具工件102還可能會有一和圓形周圍一體成形且包圍該圓形周圍的環狀凸緣，並且會從該處延伸在垂直軸線的平面中並延伸自該凸緣(未顯示)。
一鏡片形成表面可能會有一具有光學品質拋光表面的表面103至104，這表示其非常光滑，並且在形成後會使得藉由一接觸該鑄造表面的鏡片形成材料的聚合作用所製成的鏡片表面具有光學可接受性。另外，於某些實施例中，鏡片形成表面103至104的幾何形狀必須賦予該鏡片表面所希的光學特徵，其包含，但是並不受限於：球形、非球形及柱狀功率；波前像差修正；角膜拓樸修正及類似修正；及其組合。
在111處顯示一媒介插入件，其上安置著一能量源109與一器件108。媒介插入件111可為其上可放置能量源109的任何接收材料，於某些實施例中，可能還包含電路路徑、器件、及其它樣態，用以讓能量源109和器件108進行電通訊並且讓該器件從能量源109處吸取電流。
於某些實施例中，媒介插入件111包含一撓性基板。額外的實施例可能包含剛性的媒介插入件111，例如矽晶圓。於某些實施例中，剛性插入件可能包含一用以提供光學性質(例如用於視力修正的性質)的光學區以及一非光學區部分。一能量源可被放置在該插入件的光學區與非光學區中的一或兩者之上。又，其它實施例可能包含一環狀插入件，其為剛性或可成形或為包圍讓使用者看穿之光學區的特定形狀。
其它實施例包含一由在形成該鏡片時被併入該鏡片之中的材料所製成的透明塗料所構成的媒介插入件111。舉例來說，該透明塗料可能包含下面所述的顏料，單體或其它生物相容材料。
眾多實施例還包含在將媒介插入件111放入用於形成鏡片的一模據部分之前先將一能量源109放在該媒介插入件111之上。媒介插入件111可能還包含一或多個器件，它們會透過該能量源109來接收電量。
於某些實施例中，一具有媒介插入件111的鏡片可能包含一剛性中心軟裙部設計，其中，一中央剛性光學元件會直接接觸大氣以及前後表面上的角膜表面，其中，鏡片之軟裙部材料(通常為水凝膠材料)會被附接至剛性光學元件的周圍且該剛性光學元件還可充當一媒介插入件，用以為最終的眼膜鏡片提供能量與功能。
某些額外實施例所包含的媒介插入件111係一被完全囊封在水凝膠母體內的剛性鏡片插入件。舉例來說，可以利用微注射鑄造(microinjection molding)技術來製造作為剛性鏡片插入件的媒介插入件111。舉例來說，實施例可能包含聚4-甲基戊-1-烯共聚物樹脂，其直徑介於約6mm與10mm之間，前表面半徑介於約6mm與10mm之間，後表面半徑介於約6mm與10mm之間，中心厚度介於約0.050mm與0.5mm之間。某些示範性實施例包含一直徑約8.9mm，前表面半徑約7.9mm，後表面半徑約7.8mm，中心厚度約0.100mm，且邊緣輪廓約0.050個半徑的插入件。一示範性的微鑄造機可能包含Battenfield Inc.所供應的Microsystem 50五噸系統。
該媒介插入件可被放在用於形成一眼膜鏡片的模件101至102之中。
舉例來說，模件101至102材料可能包含下面一或多者中的聚烯烴：聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、以及改質聚烯烴。其它模具可能包含陶瓷或金屬材料。
舉例來說，可結合一或多個添加物以形成一眼膜鏡片模具的其它模具材料包含：Zieglar-Natta聚丙烯樹脂(有時稱為znPP)；依照FDA規章21 CFR(c)3.2用於潔淨鑄造的淨化無規共聚物；具有乙烯基團的無規共聚物(znPP)。
又，於某些實施例中，本發明的模具可能含有在主鏈之中含有脂族根的聚合物(例如：聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、以及改質聚烯烴)以及環聚烯烴。此摻配物可用在任一或兩個模具分部上，其中較佳的係，此摻配物係被用在後曲面上，而前曲面則係由脂族共聚物所組成。
於根據本發明之製造模具100的某些較佳方法中雖然根據已知的技術來運用注射鑄造；不過，實施例亦可能包含由其它技術所製成的模具，舉例來說，其包含：車床加工法、鑽石車削法、或雷射削切法。
一般來說，鏡片會形成在兩個模件101至102的至少一表面上。不過，於某些實施例中，一鏡片的其中一表面可由一模件101至102形成，而鏡片的另一表面可利用車床加工法或其它方法來形成。
現在參考圖2A至2D，圖中所示的係媒介插入件211至214的示範設計。圖2A圖解一環狀媒介插入件211。其它媒介插入件可能有各種形狀以配合眼膜鏡片來擺放。某些較佳形狀包含拱形設計的形狀，以匹配眼膜鏡片的整體形狀中的一部分。圖2B圖解
一媒介插入件212，其包含約完整環狀設計之1/2的面積且也包含一拱形區，其可能包圍鏡片中要放置該媒介插入件212的光學區。同樣地，圖2C包含一約環狀設計之1/3的媒介插入件213。圖2D圖解的係環狀設計214，該媒介插入件214有多個離散部分215至217。離散部分215至217可用於隔離個別部分215至217的各項功能。舉例來說，一離散部分215至217可能含有一或多個能量源，而另一離散部分215至217可能包含器件。
於某些實施例中，媒介插入件211至214可能有一光學區，其包含由位於該媒介插入件211至214中的能量源來供電的一可變光學元件。媒介插入件211至214可能還包含用以控制光學區211至214中所包含的可變光學元件的電路系統。在本討論中，可變光學元件可視為一器件。
一能量源會與一器件進行電通訊。該器件可能包含響應於電量來改變狀態的任何裝置，舉例來說：半導體類型晶片；被動式電裝置；或是光學裝置，例如晶體鏡片。
於某些特定實施例中，舉例來說，一能量源包含：電池或其它電化電池；超電容器；超級電容器；或其它儲存器件。某些特定實施例可能包含一鋰離子電池，其位於該光學區外面的眼膜鏡片周圍上的媒介插入件211至214之上並可透過流入透過噴墨沉積的能量源之中的射頻與磁感應中的一或多者進行充電。
於某些實施例中，較佳的鏡片類型可能包含包含一含矽氧成分的鏡片。「含矽氧成分」含有單體、大分子單體或預聚物形式的至少一[-Si-O-]。較佳的係，該含矽氧成分中所有的Si及附接O在該含矽氧成分之總分子重量中的重量百分比大於約百分之20，更佳的係，大於約百分之30。實用的含矽氧成分較佳的係包括可聚合的功能基團，例如丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、乙烯、N-乙烯內醯胺、N-乙烯醯胺、以及苯乙烯功能基團。
合宜的含矽氧成分包含化學式I的化合物
其中，R1係獨立地選自一價反應基團、一價烷基團、或一價芳基團、及前述任一者，其可能包括選自下面的功能基：羥基、胺基、氧代基、羧基、烷基羧基、烷氧基、醯胺基、胺基甲酸基、碳酸基、鹵素或是其組合；以及一價矽氧烷鏈，其包括1-100 Si-O重複鏈，其可能進一步包括選自下面的功能基：烷基、羥基、胺基、氧代基、羧基、烷基羧基、烷氧基、醯胺基、胺基甲酸基、鹵素或是其組合；其中，b=0至500，應該瞭解的係，當b非0時，b的分佈模式等於指定數值；其中，至少一R1包括一價反應基團，而於某些實施例中，1與3個之間的R1包括一價反應基團。
本文中的「一價反應基團」為可進行自由基及/或陽離子聚合作用的基。自由基反應基團的非限制性範例包含：甲基丙烯酸、苯乙烯、乙烯、乙烯醚、C1-6烷基甲基丙烯酸、甲基丙烯醯胺、C1-6烷基甲基丙烯醯胺、N-乙烯內醯胺、N-乙烯醯胺、C2-12烯烴、C2-12烯烴苯、C2-12烯烴萘、C2-6烯烴苯基C1-6烷、O-乙烯胺基甲酸以及O-乙基碳酸。陽離子反應基團的非限制性範例包含乙烯醚或環氧基團及其混合物。於其中一實施例中，自由基反應基團包括甲基丙烯酸、丙烯羰氧基、甲基丙烯醯胺、及其混合物。
合宜的一價烷基團和芳基團包含未取代一價C1至C16烷基團，C6至C14芳基團，例如取代及未取代甲基、乙基、丙基、丁基、2-羥基丙基、丙氧基丙基、聚乙烯氧基丙基、前面的組合、以及類似物。
於其中一實施例中，b為零，其中一個R1為一價反應基團，而至少3個R1會從具有1至16個碳原子的一價烷基團中選出；而於另一實施例中，則會從具有1至6個碳原子的一價烷基團中選出。本實施例中的矽氧成分的非限制性範例包含2-甲基-,2-羥基-3-[3-[1,3,3,3-四甲基-1-[(三甲矽烷基)氧基]二矽氧烷基]丙氧基]丙基酯(SiGMA)，2-羥基-3-甲基丙烯羰氧基丙基氧基丙基-參(三甲基矽氧基)矽烷，3-甲基丙烯羰氧基丙基參(三甲基矽氧基)矽烷(TRIS)，3-甲基丙烯羰氧基丙基雙(三甲基矽氧基)甲基矽烷，以及3-甲基丙烯羰氧基丙基五甲基二矽氧烷。
於另一實施例中，b為2至20，3至15，或者於某些實施例中為3至10；至少一終端R1包括一一價反應基團，而其餘的R1則選自具有1至16個碳原子的一價烷基團，而於另一實施例中，則從具有1至6個碳原子的一價烷基團中選出。於又一實施例中，b為3至15，其中一終端R1包括一一價反應基團，而另一終端R1包括具有1至6個碳原子的一價烷基團，而其餘的R1則包括具有1至3個碳原子的一價烷基團。本發明的矽氧成分的非限制性範例包含(單-(2-羥基-3-甲基丙烯羰氧基丙基)-丙基醚封端的聚二甲基矽氧烷(400-1000MW))(OH-mPDMS)，單甲基丙烯羰氧基封端的單-n-丁基封端的聚二甲基矽氧烷(800-1000MW)(mPDMS)。
於另一實施例中，b為5至400或從10至300，兩個終端R1包括一價反應基團，而其餘的R1則獨立地選自有1至18個碳原子的一價烷基團，在碳原子之間可能會有醚基鏈鍵結且可能進一步包括鹵素。
於其中一實施例中，希望使用矽水凝膠鏡片，本發明的鏡片係由反應混合物製成，在製成該聚合物的反應單體混合物的總重量中，含矽氧成分的重量百分比至少約20%且較佳的係介於約20與70%之間。
於另一實施例中，一至四個R1包括乙烯碳酸或乙烯胺基甲酸，化學式如下：
化學式II
其中：Y代表O-，S-或NH-；R代表氫或甲基；d為1、2、3或4；以及q為0或1。
該等含矽氧乙烯碳酸或乙烯胺基甲酸單體特別包含：1,3-雙[4-(乙烯氧基羰基氧基)丁-1-基]四甲基-二矽氧烷；3-(乙烯氧基羰基噻基)丙基-[参(三甲基矽氧基)矽烷]；3-[参(三甲基矽氧基)矽烷基]丙基烯丙基胺基甲酸；3-[参(三甲基矽氧基)矽烷基]丙基乙烯胺基甲酸；三甲矽烷基乙基乙烯碳酸；三甲矽烷基甲基乙烯碳酸；以及
當需要模數在約200以下的生醫裝置時，僅有一個R1會包括一價反應基團，其餘的R1基團中不超過兩個會包括一價矽氧烷基團。
另一種類的含矽氧成分包含下面化學式的聚胺酯大分子單體：
化學式IV至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代表有6至30個碳原子的烷基雙游離基、烷基環烷基雙游離基、環烷基雙游離基、芳基雙游離基或烷基芳基雙游離基，G代表有1至40個碳原子且在主鏈中可能含有醚基、噻基、胺基鏈鍵結的烷基雙游離基、環烷基雙游離基、烷基環烷基雙游離基、芳基雙游離基或烷基芳基雙游離基；*代表胺酯基或脲基鏈鍵結；a至少為1；A代表下面化學式的二價聚合游離基：
化學式VII
R11獨立地代表有1至10個碳原子的烷基或氟取代烷基團，在碳原子之間可能會有醚基鏈鍵結；y至少為1；而p則提供400至10,000根重量；E和E1每一者獨立地代表由下面化學式表示的可聚合不飽合有機游離基：
化學式VIII
其中：R12為氫或甲基；R13為氫，有1至6個碳原子的烷基游離基，或是─CO─Y─R15游離基，其中，Y為─O─，Y─S─或─NH─；R14為有1至12個碳原子二價游離基；X代表─CO─或─OCO─；Z代表─O─或─NH─；Ar代表有6至30個碳原子的芳香族游離基；w為1至6；x為0或1；y為0或1；而z為0或1。
較佳的含矽氧成分為下面化學式所表示的聚胺酯大分子單體：
化學式IX
其中，R16為移除異氰酸甲苯基團之後的二異氰酸甲苯的游離基，例如異佛爾酮二異氰酸酯的游離基。另一合宜的含矽氧大分子單體則為由氟醚、羥基封端的聚二甲基矽氧烷、異佛爾酮二異氰酸酯以及異氰酸基乙基甲基丙烯酸的反應所形成之化學式X的化合物(其中，x+y的數量在10至30的範圍中)。
適用於本發明的其它含矽氧成分包含：含有下面基團的大分子單體，聚矽氧烷、聚伸烷基醚、二異氰酸甲苯、聚氟化碳氫化物、聚氟化醚以及多醣類；具有極性氟化接枝或側基團的聚矽氧烷，一氫原子會被附接至一終端二氟取代碳原子；含有醚基及矽氧烷
基鏈鍵結的親水性矽氧烷基甲基丙烯酸；以及含有聚醚和聚矽氧烷基團的可交聯單體。任何前述聚矽氧烷亦可作為本發明中的含矽氧成分。
下面的方法步驟提供一可根據本發明某些觀點來施行的製程範例。應該瞭解的係，下文提出的方法步驟的順序不具限制性，亦可利用其它順序來施行本發明。此外，並非需要全部的步驟方能施行本發明，且在本發明的眾多實施例中亦可能會併入額外步驟。
現在參考圖4，圖中的流程圖所示的係可用來施行本發明的示範性步驟，在401處，一能量源會被放在一媒介插入件上。該媒介插入件可能還或不含有一或多個器件。
在402處，一反應單體混合物可被沉積在第一模件中。
在403處，該媒介插入件會被放入該第一模件所形成的一凹腔中。於某些較佳實施例中，媒介插入件111會透過機械擺放被放在模件101之中。舉例來說，機械擺放可能包含一機器人或其它自動化，如業界中用以擺放表面黏著器件的已知方式。人工擺放媒介插入件111亦落在本發明的範疇內。據此，以任何機械擺放方式將一具有一能量源109的媒介插入件111放進一鑄模件內俾使讓該模件所含的反應混合物110產生聚合作用皆會將該能量源109併入最終的眼膜鏡片中。
於某些實施例中，處理器裝置、MEMS、NEMS、或其它器件亦可被安置在該媒介插入件上並與該能量源進行電通訊。在404處，第一模件會被放在第二模件附近，以便形成一鏡片形成凹腔，於該凹腔中會有至少部分該反應單體混合物及該能量源。在405處，該凹腔內的反應單體混合物可被聚合。舉例來說，可透過曝露在光化輻射及熱之中的一或兩者來完成聚合。在406處，會從該等模件處移除鏡片。
雖然本發明可用來提供任何已知材料或適用於製造鏡片的材料所製成的硬式或軟性隱形鏡片；不過，較佳的係，本發明的鏡片係水含量約百分之0至90的軟性隱形鏡片。更佳的係，該等鏡片係由含有羥基團、羧基團、或兩者的單體製成，或是由含矽氧的聚合物所製成，例如矽氧烷、水凝膠、矽水凝膠、或是其組合。適用於形成本發明之鏡片的材料可藉由大分子單體、單體、及其組合和添加物(例如聚合起始劑)的反應掺配物來製成。合宜的材料包含，但並不限於由矽氧烷大分子單體和親水性單體所製成的矽水凝膠。
現在再次參考圖4，在402處，一反應混合物會被放在一第一模件與一第二模件之間，而在403處，該媒介插入件會被置放以接觸該反應混合物。在404處，該第一模件會被放在一第二模件附近，用以形成一鏡片凹腔，在該鏡片凹腔中會有該反應單體混合物和該媒介。
在405處，該反應混合物會被聚合，例如透過曝露在光化輻射及熱之中的一或兩者。在406處，會從用以形成眼膜裝置的該等模件處移除併入該媒介插入件和能量源的眼膜裝置。
現在參考圖5，在本發明的另一觀點中，被併入一眼膜裝置中的媒介插入件可透過一已併入的能量源被供電。在501處，一媒介插入件會被放在一眼膜鏡片內，如上面討論。在502處，該媒介插入件會和被併入該媒介插入件中的一器件或該眼膜鏡片105中所包含的其它器件進行電通訊。舉例來說，電通訊可透過該媒介插入件中所併入的電路系統或透過直接形成在鏡片材料上的噴墨路徑或其它來完成。
在503處，能量會被導向已併入該眼膜鏡片中的一器件。舉例來說，可透過能夠傳導電量的電路系統來引導能量。在504處，該器件會依據被導向該器件的能量來實施特定作動。該作動可能包含用以影響該鏡片的機械作動或是用以處理資訊的特定作動，其包含下面一或多者：接收、傳送、儲存、以及操縱資訊。較佳實施例所包含之要處理與儲存的資訊為數位數值。
在505處，於某些實施例中，資訊可從被併入該鏡片中的一器件處被傳出。
現在參考圖3，圖中所示的自動設備310具有一或多個媒介插入件314傳輸介面311。如圖所示，有多個模件含在一托盤313上且呈現給一媒介傳輸介面311，每一個模件皆有一相關聯的媒介插入件314。實施例可能包含單一介面，用以個別擺放媒介插入件314；或者，於某些實施例中可能包含多個介面(未顯示)，用以同時將媒介插入件314擺放在每一個模具中的多個模件之中。
某些實施例的另一觀點包含用以支撐該媒介插入件314的設備，而該眼膜鏡片的主體會被鑄造在該些器件附近。於某些實施例中，該能量源可被固定至一鏡片模具(未顯示)中的固持點。可以和要形成該鏡片主體相同類型的聚合材料來固定該等固持點。
現在參考圖6，圖中所示的控制器600可用在本發明的某些實施例中。控制器600包含一或多個處理器610，其可能包含被耦合至一通訊裝置620的一或多個處理器器件。於某些實施例中，一控制器600可用以傳送能量給被放在眼膜鏡片中的能量源。
該等處理器610會被耦合至一通訊裝置，其會被配置成用以透過一通訊通道來交換能量。該通訊裝置可用以電控制下面一或多者：用於將一具有一能量
源的媒介放入該眼膜鏡片模件之中的自動化；以及將數位資料傳輸至被安置在該媒介上且被放入該眼膜鏡片模件內的器件以及從該器件處傳輸數位資料；或是，用以控制被併入該眼膜鏡片之中的器件。
舉例來說，該通訊裝置620還可用以和一或多個控制器設備或製造儀器器件進行通訊。
處理器610還會與一儲存裝置630進行通訊。該儲存裝置630可能包括任何適當的資訊儲存裝置，其包含下面的組合：磁性儲存裝置(舉例來說，磁帶與硬碟機)；光學儲存裝置；及/或半導體記憶體裝置，例如隨機存取記憶體(RAM)裝置和唯讀記憶體(ROM)裝置。
該儲存裝置630可儲存用以控制處理器610的程式640。處理器610會實施軟體程式640的指令，且從而根據本發明來操作。舉例來說，處理器610可能會接收描述媒介插入件擺放、器件擺放、及類似作動的資訊。儲存裝置630可能還會在一或多個資料庫650和660中儲存眼膜相關的資料。該資料庫可能包含客製化媒介插入件設計、度量資料、以及用於控制流入與流出一媒介插入件之能量的特定控制序列。
現在參考圖7，圖中所示的係一媒介插入件700的示範性實施例的俯視圖。此圖中，在媒介插入件700的周圍部分711顯示一能量源710。舉例來說，能量源710可能包含一薄膜可充電鋰離子電池。能量源710可被連接至接點714，用以互連。電線可被焊接至該等接點714，並且將該能量源710連接至一光電電池胞715，其可用以再供能給該電池能量源710。額外的電線可透過焊接接點將該能量源710連接至一撓性電路互連線。
於某些實施例中，媒介插入件700可能包含一撓性基板。此撓性基板可以和前面討論雷同的方式被形成近似於典型鏡片外形的形狀。不過，為增加額外的彈性，該媒介插入件700可包含額外的形狀特徵圖樣，例如於其長度中包含放射狀切口。亦可包含各種電子器件712，例如，積體電路、離散器件、被動器件及此類裝置。
圖中還顯示一光學區713。該光學區可能為沒有任何光學變化的光學被動性；或者，其可能具有預設的光學特徵，例如，預定的光學修正。又，其它實施例包含一具有可依照命令改變之可變光學器件的光學區。
現在參考圖8，圖中顯示一媒介插入件800的剖面。媒介插入件800可能包含一上面討論的光學區830且還包含一或多個周圍部分810至820。於較佳的實施例中，該媒介插入件和該等器件會被放置在該等周圍部分810至820內。
於某些實施例中，可能會有影響眼膜鏡片之外觀的行為。薄膜微電池表面的美觀可能會因各種方式而改變，它們會因被埋入電活性隱形鏡片中或特定形狀水凝膠物件中而呈現特殊外觀。於某些實施例中，可以有美觀圖樣及/或有色封裝材料來生產薄膜微電池，其可讓該薄膜微電池有柔美的外觀，或者提供類虹膜顏色的圖樣、單一及/或混合顏色的圖樣、反射性設計、絢爛的設計、金屬性設計、或是任何其它美觀的設計或圖樣。於其它實施例中，該薄膜微電池可能會因鏡片內的其它器件而受到部分遮掩，舉例來說，安置在電池前表面的光伏特晶片，或者將電池放置在整個或一部分撓性電路後面。於另外實施例中，該薄膜電池可策略性地放置，俾使上或下眼瞼會部份或整個遮掩該電池的可視性。熟習本技術的人士便可明白和可供給能量的眼膜裝置的外觀及界定它們的方法有關的許多實施例。
可能有和形成本文已述之各種類型可供給能量的眼膜裝置的方法有關的許多實施例。於其中一組實施例中，本文中的發明可能包含在分開的步驟中來組裝一特殊可供給能量眼膜鏡片實施例的子器件。配合生物相容、惰性、保形塗料來「離線」組裝有利形狀之薄膜微電池、撓性電路、互連線、微電子器件、及/或其它電活性器件能夠提供可被併入標準隱形鏡片製程中之完整、可埋入式的獨特封裝。撓性電路可能包含由銅殼聚亞醯胺膜或其它雷同基板所製者。保形塗料可能包含，但並不限於：聚對二甲苯基聚合物(N級、C級、D級、HT級、及其任何組合)；聚對二甲苯；介電塗料；矽氧烷保形塗料；或是任何其它有利的生物相容塗料。
本發明的某些實施例可能和以適合埋入眼膜鏡片材料內及/或適合以眼膜鏡片材料進行囊封的幾何形狀來進行薄膜微電池之幾何設計有關的方法。其它實施例可能涉及將薄膜微電池併入各種材料中的方法，例如，該等材料包含，但並不受限於：矽水凝膠、水凝膠、剛性可透氣「RGP」隱形鏡片材料、矽氧烷、熱塑性聚合物、熱塑性彈性體、熱固性聚合物、保形介電/絕緣塗料、以及密封屏障塗料。
其它實施例可能涉及將一能量源策略性擺放在一眼膜鏡片幾何形狀內的方法。明確地說，於某些實施例中，該能量源可能係一不透明物件。因為能量源可能不會阻礙光穿過該眼膜鏡片，所以，某些實施例中的設計方法可確保隱形鏡片中間5至8mm不會受到該能量源的任何不透明部分阻礙。熟習本技術的人士便可明白，有許多不同的實施例和各種能量源設計有關，使其以適宜的方式來與眼膜鏡片的光學相關部分進行有利的互動。
於某些實施例中，該能量源的質量與密度可以幫助設計，俾使該能量源可獨立運作；或是配合被設計在該眼膜鏡片之主體中的其它鏡片穩定區來運作，以便於佩戴在眼睛上時以旋轉的方式來穩定該鏡片。此等實施例有利於數種應用，包含，但並不限於：散光修正、改善眼睛上的舒適性、或是和該可供給能量的眼膜鏡片內的其它器件有一致/受控的位置。
於額外的實施例中，該能量源可被放在和隱形鏡片之外緣相隔特定距離處，用以達到隱形鏡片邊緣輪廓之有利設計的目的，以便提供良好舒適性，同時最小化負面事件的發生率。此等希望避免的負面事件的範例可能包含上皮弓膜受損或巨乳突結膜炎。
以某些實施例中的非限制範例為例，藉由印刷各種形狀的合宜油墨來界定陰極區、電解質區、以及陽極區便可形成埋入式電化電池的陰極特徵圖樣、電解質特徵圖樣、以及陽極特徵圖樣。可以明白的係，因而形成的電池可能包含下面兩者：以氧化錳及鋅之化學作用為基礎的單次使用電池胞；以及以和上述薄膜電池化學作用雷同的鋰化學作用為基礎的可充電式薄電池。熟習本技術的人士便可明白，用以形成可供給能量的眼膜鏡片的各種特點與方法的各種不同實施例可能會用到印刷技術。
此外，於某些實施例中，能量擷取器可能會被併入且被放置以達到讓該能量擷取器充電一或多個能量源的方式來進行電通訊。舉例來說，能量擷取器可能包含：光伏特能量電池胞、熱電式電池胞、或壓電式電池胞。擷取器的一正面態樣在於它們能夠從環境中吸收能量並接著會提供電能量，而不需要用到外部有線式連接。於某些實施例中，在一可供給能量的眼膜鏡片中，能量擷取器可能包括一能量源。不過，於其它實施例中，該能量擷取器可結合能夠以電形式來儲存能量的其它能量源。
其它類型的能量源包含使用電容器類型裝置。可以明白的係，電容器提供的能量密度高於能量擷取器，但是低於電池。
電容器係一種以電形式來儲存能量的能量源類型，所以，可能係可結合能量擷取器來創造能夠儲存能量之無線能量源的其中一種能量源。一般來說，電容器優於電池，因為它們的功率密度通常高於電池。有許多不同類型的電容器，其範圍涵蓋：標準的電薄膜電容器、密拉電容器、電解式電容器、以及相關更新且更先進技術的高密度奈米級電容器或超級電容器。
於某些額外實施例中，包含電化電池或電池的能量源可能會界定一相對令人滿意的操作點。電池有許多有利的特徵。舉例來說，電池會以直接被轉換成電能量的形式來儲存能量。某些電池係可再充電或可再供能，所以，代表可被耦合至能量擷取器的另一種類的能量源。電池通常具有較高的能量密度，且相較於其它微型能量源，該等能量電池能夠實施有較高能量需求的功能。此外，電池還可被組裝成撓性的形式。對需要高功率能力的應用來說，熟習本技術的人士便可明白，一電池亦可被耦合至多個電容器。有許多實施例會在可供給能量的眼膜鏡片中將一電池構成一能量源的至少一部分。
另一類型實施例可能包含以燃料電池作為能量源。燃料電池會藉由消耗化學燃料源產生電力，其接著會產生電力及包含熱能在內的副產品。燃料電池實施例可以使用從生物取得的材料作為燃料源。
有許多不同類型的電池可被併入可供給能量的眼膜鏡片的實施例之中。舉例來說，單次使用電池可以各種陰極與陽極材料來形成。以非限制性範例來說，該些材料可能包含下面一或多者：鋅、碳、銀、錳、鈷、鋰以及矽。又，其它實施例可從使用可充電電池中推知。隨之，此等電池可由下面一或多者來製成：鋰離子技術；銀技術；錳技術；鈮技術或是其它電流提供材料。熟習本技術的人士便可明白，單次使用或可充電電池系統的各種目前電池技術皆可構成可供給能量的眼膜鏡片的各實施例中的能量源。
於某些實施例中，隱形鏡片環境的物理和維度限制有利於使用薄膜電池。薄膜電池可能會佔用和人類眼膜實施例相符的小體積空間。再者，它們可被形成在一撓性基板上，以達到讓具有該基板之由該眼膜鏡片及內含電池兩者所組成的主體可自由撓折。
於薄膜電池的情況中，範例可能包含單次充電和可充電形式。可充電電池具有長效可使用產生壽命，所以，有較高的能量消耗率。眾多的研發行動皆聚焦在產生具有可充電薄膜電池的電性可供給能量的眼膜鏡片的技術上；不過，此新穎技術並不限於此子類。
市面上可購得可充電薄膜電池，舉例來說，Oak Ridge National Laboratory在1990年代早期便生產出各種形式。此等電池的目前商業性生產商包含Excellatron Solid State，LLC(位於美國喬治亞州亞特蘭大市)；Infinite Power Solutions(位於美國科羅拉多州里特頓市)；以及Cymbet Corporation(位於美國明尼蘇達州麋鹿河)。該項技術目前係併入平面薄膜電池的用法為主。此等電池的用途雖然可能包括本發明的某些實施例；不過，將薄膜電池形成三維的形狀(舉例來說，具有球狀曲率半徑)亦會構成此新穎技術的所吸實施例。此三維電池實施例的各種形狀與形式皆落在本發明的範疇內。
上述及下面申請專利範圍進一步定義的本發明提供用於提供可供給能量的媒介插入件的方法和用以施行此等方法的設備，以及利用該等媒介插入件所構成的眼膜鏡片。
100‧‧‧鏡片
101‧‧‧模件
102‧‧‧模件
103‧‧‧鏡片形成表面
104‧‧‧鏡片形成表面
105‧‧‧凹腔
108‧‧‧器件
109‧‧‧能量源
111‧‧‧媒介插入件
211‧‧‧媒介插入件
212‧‧‧媒介插入件
213‧‧‧媒介插入件
214‧‧‧媒介插入件
215‧‧‧離散部分
216‧‧‧離散部分
217‧‧‧離散部分
310‧‧‧自動設備
311‧‧‧傳輸介面
313‧‧‧托盤
314．．．媒介插入件
600．．．控制器
610．．．處理器
620．．．通訊裝置
630．．．儲存裝置
640．．．程式
650．．．資料庫
660．．．資料庫
700．．．媒介插入件
710．．．能量源
711．．．周圍部分
712．．．電子器件
713．．．光學區
714．．．接點
715．．．光電電池胞
800．．．媒介插入件
810．．．周圍部分
820．．．周圍部分
830．．．光學區
圖1所示的係根據本發明某些實施例的模具組件設備。
圖2A至2D所示的係根據本發明某些實施例的模具組裝設備。
圖3所示的係用於將一能量源放置在一眼膜鏡片模件裡面的設備。
圖4所示的係根據本發明某些實施例的方法步驟。
圖5所示的係根據本發明額外觀點的方法步驟。
圖6所示的係可用於施行本發明某些實施例的處理器。
圖7所示的係一示範媒介插入件。
圖8所示的係一示範媒介插入件的剖面。
100．．．鏡片
101．．．模件
102．．．模件
103．．．鏡片形成表面
104．．．鏡片形成表面
105．．．凹腔
108．．．器件
109．．．能量源
111．．．媒介插入件
Claims (17)
- 一種形成一眼膜鏡片的方法，該方法包括：將一媒介插入件放置在一第一模件附近，使得該媒介插入件係位於該眼膜鏡片之一非光學區中，其中該媒介插入件包括安置在該媒介插入件上的一能量源與一電流吸取器件；將一反應單體混合物沉積在該第一模件中；將該媒介插入件置放於接觸該反應單體混合物處；將該第一模件置放於一第二模件附近，從而形成一鏡片腔，於該鏡片腔之中有該媒介插入件及該能量源及該器件及至少部分該反應單體混合物；以及讓該反應單體混合物曝露於光化輻射或熱中，以形成含有該媒介插入件的該眼膜鏡片。
- 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該媒介插入件包括一電化電池。
- 如申請專利範圍第2項之方法，其中，該媒介插入件包括一環狀形狀。
- 如申請專利範圍第2項之方法，其中，該媒介插入件包括一拱形形狀。
- 如申請專利範圍第2項之方法，其中，該媒介插入件包括一剛性插入件，且該方法另包括將該能量源固定至該媒介插入件的步驟。
- 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該剛性插入件包括多個不同部分。
- 如申請專利範圍第5項之方法，其中，該能量源包括一薄膜電化電池。
- 如申請專利範圍第7項之方法，其中，該電化電池包括一鋰離子電池。
- 如申請專利範圍第7項之方法，其中，該電化電池包括一可充電材料。
- 如申請專利範圍第7項之方法，其中，該電化電池包括具奈米級晶體之陰極。
- 如申請專利範圍第10項之方法，其中，該等奈米級晶體包括磷化鋰鐵。
- 如申請專利範圍第5項之方法，其額外包括注射鑄造該媒介插入件。
- 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該媒介插入件包括一可成形基板。
- 一種製造一眼膜鏡片的方法，該方法包括：操作一第一自動作業，用以將包括一能量源的一媒介插入件放置於一第一模件的附近及/或接觸該第一模件，使得該媒介插入件係位於該眼膜鏡片之一非光學區中；操作一第二自動作業，用以和該第一自動作業進行邏輯通訊，以便在該媒介插入件之放置後，將一反應單體混合物滴塗至該第一模件之內；以及 操作一第三自動作業，用以將該第一模件內的該反應單體混合物曝露於光化輻射或熱中，以形成含有該媒介插入件的該眼膜鏡片。
- 如申請專利範圍第14項之方法，其另包括下列步驟：操作一第四自動作業，用以將一第二模件置放在該第一模件附近，從而產生一鏡片形成凹腔，其中於該鏡片形成凹腔內有包括該能量源的該媒介插入件及至少部分該反應單體混合物。
- 如申請專利範圍第15項之方法，其另包括下列步驟：將多個第一模件固持在一托盤中；以及操作一第五自動作業，用以將該托盤移動至該光化輻射源附近。
- 如申請專利範圍第16項之方法，其另包括下列步驟：將可執行軟體碼儲存在和一處理器進行數位通訊的一數位儲存裝置上，其中，該處理器與該自動化作業作進一步通訊；以及透過該處理器來執行該軟體碼，用以控制該自動化作業並且讓該自動化作業執行申請專利範圍第16項中的方法步驟。
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