一种包含热致变色胆甾相液晶材料的隐形眼镜及其制备方法

1.本发明属于可穿戴传感器技术领域，尤其涉及一种包含热致变色胆甾相液晶材料的隐形眼镜制备方法和非侵入、连续眼表温度监测方法。


背景技术：

2.眼表温度(ost：ocular surface temperature)是现代医学疾病诊断的重要标志之一。研究表明，整个角膜的平均温度值在32.9～36.6℃范围内是健康的，而当眼部发生炎症病变，例如干眼病、青光眼、糖尿病性视网膜病变和视神经血管神经炎，会导致ost发生变化。
3.目前，红外(ir)热成像是测量眼表温度的黄金标准，但红外热成像设备体积笨重，不便小型化集成，无法对患者眼表温度进行全天候连续监测。此外，另一些专利也提出不同的眼表温度连续测量方法，但没有解决侵入式测量对于患者造成的痛苦。
4.近年，随着即时医疗可穿戴传感系统的兴起，隐形眼镜引起了人们特别的兴趣，也为ost测量技术的发展带来新思路。基于热致变色胆甾相液晶的连续角膜温度监测隐形眼镜具有微型化、非侵入、连续监测、直观可视化的优点，可以将受试者眼表温度以液晶表面反射光颜色变化的形式直接呈现。高精度的温度显示可使用手机摄像头采集液晶反射光线颜色，通过对应算法转换成受试者眼表温度。经验丰富的医生可根据眼表温度变化进行辅助诊断，同时隐形眼镜的采用也减少患者不适感。此外，隐形眼镜的轻量化，易操作，结果直观的特点也为远程诊疗带来新的可能性。因此，本发明基于隐形眼镜和热致变色胆甾相液晶的眼表温度测量装置具有巨大的实际应用价值


技术实现要素：

5.本发明解决的主要技术问题是提供一种包含热致变色胆甾相液晶材料的隐形眼镜及其制备方法，以及一种非侵入、连续眼表温度监测方法。该隐形眼镜主体为商用硅水凝胶隐形眼镜，以热致变色胆甾相液晶材料为核心传感原件将其封装在本发明的隐形眼镜中，进行温度读数及分析。
6.本发明的一种包含热致变色胆甾相液晶材料的隐形眼镜，包括依次设置的第一封装层、液晶材料层和第二封装层；其中，第二封装层为隐形眼镜主体，佩戴时，第二封装层朝向眼球，与被试者眼球表面直接接触；液晶材料层为热致变色胆甾相液晶，且温敏变色范围在人体体温范围内。
7.进一步的，第一封装层采用弹性体材料。用于封装液晶层以减少磨损及隔水，优选ecoflex、pdms或硅水凝胶材料；
8.进一步的，第二封装层优选商用硅水凝胶或水凝胶材质，用于封装液晶材料与眼球隔离。
9.本发明的一种包含热致变色胆甾相液晶材料的隐形眼镜的制备方法，包括如下步骤：
10.步骤1，制备第一封装层
11.在隐形眼镜外模中倒入胶状体弹性材料，通过摇摆和倾斜控流使胶体均匀的挂在隐形眼镜外模壁上，加热固化胶状体弹性材料形成第一封装层；
12.步骤2，制备液晶材料层
13.将热致变色胆甾相液晶材料加热热熔，当液晶材料处于液态时，将其均匀地涂抹在第一封装层内表面，待其冷却凝固，形成液晶材料层。
14.步骤3，制备第二封装层
15.向承载有第一封装层、液晶材料层的隐形眼镜外模中倒入隐形眼镜材料，压入隐形眼镜内模，固定隐形眼镜内外模，加热固化隐形眼镜材料后，形成隐形眼镜层，即第二封装层，并将其整体脱模取出。
16.本发明的一种眼表温度监测方法，所述方法基于本发明的一种包含热致变色胆甾相液晶材料的隐形眼镜，具体包括如下步骤：
17.步骤1，佩戴所述隐形眼镜；
18.步骤2，获取佩戴者角膜区域反射光rgb色彩；
19.步骤3，根据角膜区域反射光rgb色彩判断眼睛的温度。由于热致变色胆甾相液晶的反射光波长与温度变化存在一一对应关系，因此通过算法即可计算出受试者实时眼表温度。
20.有益效果：
21.1)隐形眼镜为载体的传感方式在实现连续眼表温度监测的同时，大大提高了传被试者的佩戴舒适度，避免传统侵入式测量方法中造成的不适感。
22.2)与红外测量装置相比，本发明便携性在很大程度上提高，仅需要额外的设备包括智能手机或其他带有相机的个人终端，获取佩戴者角膜区域反射光rgb色彩，即可对佩戴者眼表温度进行测量。
23.3)热致变色胆甾相液晶材料随温度变色范围在人体温度范围内，色彩分辨率高，温度测量精准。
24.4)整体制备工艺充分利用了当前隐形眼镜厂家生产美瞳的设备，尽可能降低了对额外设备的需求。
25.5)整体制备工艺可以较好地融入当前隐形眼镜的生产流程中，具备大规模生产的潜力。
附图说明
26.图1是本发明隐形眼镜的结构示意图。
27.图2是本发明隐形眼镜的制备流程图。
28.图3是对眼表温度测量示意图。
29.其中，1、隐形眼镜；11、第一封装层；12、液晶材料层；13、第二封装层；2、终端。
具体实施方式
30.如图1所示，一种包含热致变色胆甾相液晶材料的隐形眼镜1包括依次设置的第一封装层11、液晶材料层12和第二封装层13。其中，第二封装层13为隐形眼镜主体材料，佩戴
时，第二封装层13朝向眼球；液晶材料层12为热致变色胆甾相液晶，其热敏变色范围在人体体温范围内；第一封装层11采用弹性体材料，优选pdms、ecoflex、硅胶等。应当注意，图1各层厚度仅为示意，并不代表实际厚度，第二封装层13占据隐形眼镜1绝大部分厚度。
31.本发明的基于热致变色胆甾相液晶隐形眼镜1制备方法，如图2所示，包括以下步骤：
32.步骤1，制备第一封装层11
33.在隐形眼镜外模中倒入胶状体弹性材料，通过摇摆和倾斜控流使胶体均匀的挂在隐形眼镜外模壁上，加热固化胶状体弹性材料形成第一封装层11。所述弹性材料是聚二甲基硅氧烷pdms、ecoflex、硅胶等弹性体材料。
34.步骤2，制备液晶材料层12
35.将热致变色胆甾相液晶材料加热热熔，当液晶材料处于液态时，将其均匀地涂抹在第一封装层11内表面，待其冷却凝固，形成液晶材料层12。所述液晶材料为热致变色胆甾相液晶，在人体温度范围内，液晶分子形成胆甾相，并在温度变化时，分子层距变化导致表面反射光波长发生改变，即肉眼可见的颜色变化。
36.步骤3，制备第二封装层13
37.向承载有第一封装层11、液晶材料层12的隐形眼镜外模中倒入隐形眼镜材料，压入隐形眼镜内模，固定隐形眼镜内外模，加热固化隐形眼镜材料后，形成隐形眼镜层，即第二封装层13，并将其整体脱层取出。所述隐形眼镜材料优选为基于硅水凝胶的商用隐形眼镜材料，其他隐形眼镜材料亦属于本案保护范围。
38.本方案同时包括一种非侵入、实时眼表温度监测方法，其具体实现方式如图3所示，将制备好的，包含热致变色胆甾相液晶材料的隐形眼镜1佩戴入受试者眼睛，同时利用终端2进行温度读数。所述终端上设置有摄像头，可以是手机等，使用手机摄像头读取受试者角膜区域反射光rgb色彩，由于热致变色胆甾相液晶的反射光波长与温度变化存在一一对应关系，因此通过算法即可计算出受试者实时眼表温度。其中，使用其他带有相机功能的个人终端也在本案保护范围内。


技术特征：
1.一种包含热致变色胆甾相液晶材料的隐形眼镜，其特征在于，包括依次设置的第一封装层、液晶材料层和第二封装层；其中，第二封装层为隐形眼镜主体，液晶材料层为热致变色胆甾相液晶。2.根据权利要求1所述一种包含热致变色胆甾相液晶材料的隐形眼镜，其特征在于，第一封装层采用弹性体材料。3.根据权利要求1所述一种包含热致变色胆甾相液晶材料的隐形眼镜，其特征在于，第一封装层采用pdms、ecoflex或硅胶。4.一种如权利要求1所述包含热致变色胆甾相液晶材料的隐形眼镜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，制备第一封装层在隐形眼镜外模中倒入胶状体弹性材料，通过摇摆和倾斜控流使胶体均匀的挂在隐形眼镜外模壁上，加热固化胶状体弹性材料形成第一封装层；步骤2，制备液晶材料层将热致变色胆甾相液晶材料加热热熔，当液晶材料处于液态时，将其均匀地涂抹在第一封装层内表面，待其冷却凝固，形成液晶材料层；步骤3，制备第二封装层向承载有第一封装层、液晶材料层的隐形眼镜外模中倒入隐形眼镜材料，压入隐形眼镜内模，固定隐形眼镜内外模，加热固化隐形眼镜材料后，形成隐形眼镜层，即第二封装层，并将其整体脱模取出。5.一种眼表温度监测方法，其特征在于，所述方法基于如权利要求1所述的一种包含热致变色胆甾相液晶材料的隐形眼镜，具体包括如下步骤：步骤1，佩戴所述隐形眼镜；步骤2，获取佩戴者角膜区域反射光rgb色彩；步骤3，根据角膜区域反射光rgb色彩判断眼睛的温度。

技术总结
本发明公开了一种包含热致变色胆甾相液晶材料的隐形眼镜，包括依次设置的第一封装层、液晶材料层和第二封装层；其中，第二封装层为隐形眼镜主体，液晶材料层为热致变色胆甾相液晶，第一封装层采用弹性体材料，第一封装层采用PDMS、Ecoflex或硅胶。隐形眼镜为载体的传感方式在实现连续眼表温度监测的同时，大大提高了传被试者的佩戴舒适度，避免传统侵入式测量方法中造成的不适感。量方法中造成的不适感。量方法中造成的不适感。


技术研发人员：吴俊 刘道森 王元威 张驰 唐俊逸 向盛鑫
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2022.04.26
技术公布日：2022/7/8