用于包含電介質和液晶聚合物網絡的眼科裝置的方法和設備的制造方法
【專利說明】用于包含電介質和液晶聚合物網絡的眼科裝置的方法和設 備
[0001] 相關專利申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2013年9月17日提交的美國臨時申請61/878, 723的權益。
【背景技術】
[0003] 1.摶術領域
[0004] 本發明涉及具有可變光學能力的眼科鏡片裝置，并且更具體地，在一些實施例中， 涉及制造具有采用液晶元件的可變光學插入物的眼科鏡片。
[0005] 2.相關領域的討論
[0006] 傳統上，諸如接觸鏡片或眼內鏡片的眼科鏡片提供預定的光學性質。例如接觸鏡 片可提供下列中的一種或多種：視力矯正功能性；美容增強作用；以及治療效果，但只提供 一組視力矯正功能。每種功能由鏡片的物理特性提供。基本上，將折射性質結合到鏡片中 的設計提供視力矯正功能性。結合到鏡片中的顏料可提供美容增強作用。結合到鏡片中的 活性劑可提供治療功能。
[0007] 目前已將眼科鏡片的光學性質設計成鏡片的物理特性。一般來講，光學設計已經 確定，然后在鏡片的制造中（例如，通過澆鑄模塑或車床加工）將其應用于鏡片中。一旦所 述鏡片已經形成，所述鏡片的所述光學性質就保持穩定。然而，佩戴者有時可發現有利的是 具有不止一個光焦度可供其使用以提供視力調節。與眼鏡佩戴者（其可改變眼鏡以改變光 學矯正）不同，接觸佩戴者或具有眼內鏡片的佩戴者在不進行大量努力或者用接觸鏡片或 眼內鏡片補充眼鏡的情況下無法改變其視力矯正的光學特性。
【發明內容】
[0008] 因此，本發明包括涉及具有液晶元件的可變光學插入物的創新，所述可變光學插 入物可通電并結合到眼科裝置中，其能夠改變裝置的光學性質。此類眼科裝置的例子可包 括接觸鏡片或眼內鏡片。此外，提出了用于形成具有含液晶元件的可變光學插入物的眼科 鏡片的方法和設備。一些示例性實施例還可包括具有剛性或可形成的通電插入物（其另外 包括可變光學部分）的澆鑄模塑的有機硅水凝膠接觸鏡片，其中插入物以生物相容性方式 包括在眼科鏡片內。
[0009] 因此，本發明的描述包括具有可變光學插入物的眼科鏡片、用于形成具有可變光 學插入物的眼科鏡片的設備及其制造方法的公開內容。可將能量源沉積于或組裝到可變光 學插入物上，并且可將該插入物放置在鄰近第一模具部件和第二模具部件中的一者或兩者 處。將包含反應性單體混合物的組合物（在下文中稱之為反應性單體混合物）放置在第一 模具部件和第二模具部件之間。第一模具部件被定位成鄰近第二模具部件，從而形成鏡片 腔體，該鏡片腔體中具有通電的介質插入物和至少一些反應性單體混合物；該反應性單體 混合物暴露于光化輻射中以形成眼科鏡片。通過控制反應性單體混合物所承受的光化輻射 來形成鏡片。在一些示例性實施例中，眼科鏡片裙邊或插入物封裝層包含標準水凝膠眼科 鏡片制劑。具有可與多種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和塞諾菲 康A。
[0010] 形成具有液晶元件的可變光學插入物和所得插入物的方法是本發明的各種示例 性實施例的重要方面。在一些示例性實施例中，液晶可定位于兩個定向層之間，所述定向層 可設定液晶的靜息取向。可通過沉積于含有可變光學部分的基底層上的電極使這兩個定向 層與能量源電連通。可通過連接至能量源的中間互連件或直接通過嵌入插入物中的元件， 來對電極通電。
[0011] 電極層的通電可導致液晶從靜息取向轉變為通電取向。在用通或斷兩種通電水平 操作的實施例中，液晶可僅具有一種通電取向。在其他可供選擇的示例性實施例中，在根據 能量水平的規模進行通電的情況下，液晶可具有多種通電取向。更進一步的示例性實施例 可得出其中通電過程可導致通過通電脈沖的不同狀態之間的切換的情況。
[0012] 所得的分子定向和取向可影響穿過液晶層的光，從而導致可變光學插入物的變 化。例如，定向和取向可以將折射特性作用于入射光。另外，該效應可包括光的偏振的改變。 一些示例性實施例可包括可變光學插入物，其中通電改變鏡片的聚焦特性。
[0013] 在一些示例性實施例中，液晶層可按某種方式形成，其中使包含液晶分子的可聚 合混合物產生聚合。用于形成聚合物基體的單體自身可包含所連接的液晶部分。通過控制 聚合反應并且包含未連接到單體化合物的液晶分子，可形成交聯聚合物區域的基體，所述 交聯聚合物區域涵蓋單獨的液晶分子定位于其中的區域。在某種術語中，交聯聚合分子與 包含空隙的液晶分子的此類組合可稱為網絡布置。定向層可引導連接到單體的液晶分子定 向，使得聚合材料的網絡定向至引導定向層。在聚合期間所連接的液晶分子被鎖定到某個 取向，然而，空隙定位液晶分子可在空間中自由取向。當不存在外部影響時，自由液晶分子 將使其定向受到定向液晶分子基體的影響。
[0014] 因此，在一些示例性實施例中，可通過將包含液晶分子的可變光學插入物結合到 眼科裝置內來形成眼科裝置。可變插入物可包括可定位于眼科裝置的光學區中的至少一部 分。可變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 兩者以各種方式彎曲，并且在一些示例性實施例中，前插入件上的后表面的曲率半徑可不 同于后插入件的前表面的曲率半徑。在可供選擇的描述方式中，在一些示例性實施例中，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 一些示例性實施例中，第一曲率可不同于第二曲率。可將能量源包括在鏡片內和插入物內， 并且在一些實施例中可定位能量源，其中能量源的至少一部分位于裝置的非光學區中。
[0015] 在一些示例性實施例中，可進一步限定包括空隙定位液晶材料的聚合物網絡區域 的層，使得在由空隙液晶材料構成的層內，包含液晶的區域為聚合層的子集并且具有成形 外形，該外形能夠產生對插入物表面的區域變化電介質厚度的效應進行補充的光學效應。
[0016] 在一些示例性實施例中，可進一步限定包括空隙定位液晶材料的聚合物網絡區域 的層，使得在該層內液晶分子的密度空間性變化，使得該變化能夠產生對插入物表面的區 域變化電介質厚度的效應進行補充的光學效應。
[0017] 在一些示例性實施例中，眼科裝置可為接觸鏡片。
[0018] 在一些示例性實施例中，眼科裝置的插入物可包括由各種材料制成的電極，所述 材料包括透明材料（諸如氧化銦錫（ITO))作為非限制性例子。可鄰近前曲面件的后表面 定位第一電極，并且可鄰近后曲面件的前表面定位第二電極。當跨第一電極和第二電極施 加電勢時，可跨位于電極之間的液晶層建立電場。跨液晶層施加電場可導致層內的自由液 晶分子與電場物理定向。在一些示例性實施例中，可將自由液晶分子定位于聚合物網絡內 的空隙區域中，并且在一些示例性實施例中，聚合物主鏈可包含化學鍵合的液晶分子，所述 液晶分子可在聚合期間通過定向層定向。當液晶分子與電場定向時，定向可導致光學特性 的變化，在光線橫貫包含液晶分子的層時其可感知到該變化。非限制性例子可為可以通過 定向的變化改變折射率。在一些示例性實施例中，光學特性的變化可導致鏡片的聚焦特性 的變化，該鏡片包括包含液晶分子的層。
[0019] 在一些示例性實施例中，所述眼科裝置可包括處理器。
[0020] 在一些示例性實施例中，所述眼科裝置可包括電路。電路可控制或引導電流在眼 科裝置內流動。電路可控制電流從能量源向第一電極元件和第二電極元件的流動。
[0021] 在一些實施例中，插入物裝置可包括多于一個前插入件和后插入件。可在前插入 件和后插入件之間定位一個或多個中間件。在一個例子中，可在前插入件和中間件之間定 位包含液晶的層。可變插入物可包括可定位于眼科裝置的光學區中的至少一部分。前插入 件、中間插入件和后插入件可使其表面中的一者或兩者以各種方式彎曲，并且在一些示例 性實施例中，前插入件上的后表面的曲率半徑可不同于中間插入件的前表面的曲率半徑。 可將能量源包括在鏡片內和插入物內，并且在一些示例性實施例中可定位能量源，其中能 量源的至少一部分位于裝置的非光學區中。
[0022] 具有前插入件、后插入件和至少第一中間插入件的插入物可包含至少第一液晶分 子，并且一個或多個液晶分子也可存在于空隙定位液晶分子的聚合物網絡區域中。
[0023] 在具有前插入件、后插入件和至少第一中間插入件的一些示例性實施例中，眼科 裝置可為接觸鏡片。
[0024] 在一些示例性實施例中，具有前插入件、后插入件和至少第一中間插入件的眼科 裝置的插入物可包括由各種材料制成的電極，包括透明材料（諸如ΙΤ0)作為非限制性例 子。可鄰近前曲面件的后表面定位第一電極，并且可鄰近中間件的前表面定位第二電極。當 跨第一電極和第二電極施加電勢時，可跨位于電極之間的液晶層建立電場。跨液晶層施加 電場可導致層內的液晶分子與電場物理定向。在一些示例性實施例中，可將液晶分子定位 于空隙定位液晶材料的聚合物網絡區域中。當液晶分子與電場定向時，定向可導致光學特 性的變化，在光線穿過包含液晶分子的層時其可感知到該變化。非限制性例子可為可以通 過定向的變化改變折射率。在一些示例性實施例中，光學特性的變化可導致鏡片的聚焦特 性的變化，該鏡片包括包含液晶分子的層。
[0025] 在一些示例性實施例中，中間件可包括接合在一起的多個件。
[0026] 在一些示例性實施例（其中插入物裝置可由前插入件、后插入件和一個或多個中 間件構成）中，可在前插入件與中間件之間或在中間件與后插入件之間定位包含液晶的 層。此外，也可將偏振元件定位在可變插入物裝置中。可變插入物可包括可定位于眼科裝 置的光學區中的至少一部分。前插入件、中間插入件和后插入件可使其表面中的一者或多 者以各種方式彎曲，并且在一些示例性實施例中，前插入件上的后表面的曲率半徑可不同 于中間插入件的前表面的曲率半徑。可將能量源包括在鏡片內和插入物內，并且在一些示 例性實施例中可定位能量源，其中能量源的至少一部分位于裝置的非光學區中。
[0027] 在一些示例性實施例中，可參考可變光學插入物內的表面而非件。在一些示例性 實施例中，可形成眼科鏡片裝置，其中可變光學插入物可定位在眼科鏡片裝置內，其中可變 光學插入物的至少一部分可定位在鏡片裝置的光學區中。這些示例性實施例可包括彎曲的 前表面和彎曲的后表面。在一些示例性實施例中，前表面和后表面可被配置成形成至少第 一腔室。眼科鏡片裝置還可包括至少在包括非光學區的區域中被嵌入插入物中的能量源。 眼科鏡片裝置還可包括定位在腔室內的包含液晶材料的