用于包含杂合定向层和成形液晶层的眼科装置的方法和设备的制造方法
【专利说明】用于包含杂合定向层和成形液晶层的眼科装置的方法和设 备
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本专利申请要求2013年9月17日提交的美国临时申请号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，且更具体地，在某些实施例中，涉 及使用液晶元件制造具有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，眼科镜片（诸如接触镜片或人工晶状体）会提供预定的光学质量。例如， 接触镜片可以提供以下的一项或多项：视力矫正功能性；美容增强；和治疗效果，但是仅一 组视力矫正功能。每种功能由镜片的物理特性提供。基本上，将折射特性整合进镜片中的 设计会提供视力矫正功能性。掺入镜片中的颜料可提供美容增强作用。掺入镜片中的活性 剂可提供治疗功能。
[0007] 迄今为止，已经将眼科镜片中的光学质量设计成镜片的物理特性。通常，已经确定 光学设计，然后在镜片的制造过程中赋予给镜片，例如通过浇铸模塑或板条覆盖。一旦已经 形成镜片以后，镜片的光学性质已经保持静止。但是，佩带者有时可能发现，具有超过一个 他们可得到的焦度以便提供视力调节是有益的。不同于眼镜佩带者（其可以改变眼镜以改 变光学矫正），在没有重大努力或者用接触镜片或人工晶状体补偿眼镜的情况下，接触镜片 佩带者或具有人工晶状体的人尚不能改变他们的视力矫正的光学特性。
【发明内容】
[0008] 因此，本发明包括与具有液晶元件的可变光学插入物有关的新发明，所述液晶元 件可以被供能和掺入眼科装置中，其能够改变所述装置的光学质量。这样的眼科装置的例 子可以包括接触镜片或人工晶状体。另外，提供了用于形成眼科镜片的方法和设备，所述眼 科镜片含有具有液晶元件的可变光学插入物。一些实施例还可以包括具有刚性的或可变形 的供能插入物的、浇铸模塑的有机硅水凝胶接触镜片，所述接触镜片另外包括可变光学部 分，其中所述插入物以生物相容的方式被包含在所述眼科镜片内。
[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的公开、用于形成具有 可变光学插入物的眼科镜片的设备、和用于制造它们的方法。可以将能量源放置或装配在 可变光学插入物上，并且可以将所述插入物邻近第一模具部件和第二模具部件之一或二者 放置。将包含反应性单体混合物（在下文中被称作反应性单体混合物）的组合物放置在第 一模具部件和第二模具部件之间。将所述第一模具部件邻近所述第二模具部件定位，由此 形成镜片腔体，使得供能介质插入物和至少一些反应性单体混合物位于所述镜片腔体中； 将所述反应性单体混合物暴露于光化辐射以形成眼科镜片。通过控制反应性单体混合物所 暴露的光化辐射来形成镜片。在某些实施例中，眼科镜片套筒或插入物包封层包含标准的 水凝胶眼科镜片制剂。具有可以提供与众多插入物材料的可接受匹配的特征的示例性材料 可以包括，例如，NarafiIcon 家族（包括 NarafiIcon A 和 NarafiIcon B)、EtafiIcon 家族 (包括 Etafilcon A)、Galyfilcon A 和 Senofilcon A。
[0010] 用于形成具有液晶元件的可变光学插入物的方法和得到的插入物是本发明的不 同示例性实施例的重要方面。在某些示例性实施例中，所述液晶可以位于2个定向层之间， 所述定向层可以设置液晶的静止取向。在某些示例性实施例中，可以以不同的方式图案化 定向层。可以执行定向层的图案化，使得定向层中的分子的定向与液晶分子相互作用以形 成从镜片中央中的第一取向至镜片边缘处或附近的第二取向的流畅变化图案。
[0011] 在杂合定向构型中，在液晶层的一侧上的图案可以不同于另一侧上的图案。杂合 定向构型可以具有这样的优点：液晶分子首先受到影响以与外源场定向时的电势可以较 低，或在某些示例性实施例中，可以是在0伏特。如果在液晶层的一侧上的定向层图案被配 置成使得液晶分子处于垂面定向，其中它们的长度与表面垂直地取向，那么当将小外源场 引入层中时，邻近的液晶分子同样更容易移动成垂直定向。这可以产生可在较低供能水平 起作用的镜片装置。
[0012] 在某些杂合定向实施例中，当一侧以垂面定向取向时，另一侧可以以均匀构型取 向，其中液晶分子的长轴与表面平行地取向。在某些示例性实施例中，通过定向层排列的均 匀构型可以在与表面平行的维度具有轴偏好。例如，所述分子可以都沿着第一轴定向。在 这些情况下，均匀定向可以产生这样的有效折射率：其在光的一个线性偏振方向比正交方 向更高。在其它示例性实施例中，可以以均匀定向图案定向分子的图案，而在表面层内，它 们的轴可以图案化成确定的、但是任意指向的取向。
[0013] 在某些示例性实施例中，可以形成杂合图案，其中将垂面定向程序化在液晶层的 一侧上，且在所述液晶层的另一侧上，可以将液晶定向程序化为垂面和均匀（包括这些极 端值）之间的任何取向。通过定向层在液晶层的一侧上排列的这种变化取向可以在示例性 的镜片表面上在空间上变化。在某些示例性实施例中，通过适当定向层表面的光学、化学或 物理加工，可以将空间变化排列进定向层中。
[0014] 在某些示例性实施例中，可以使液晶层和周围层弯曲在空间中，从而建立在其中 可以发生前述效应的三维镜片表面。为了理解提及的效应，在这样的表面的小区域中，可以 将所述小区域模型化为平面表面。可替换地，可以将所述效应解释为发生在镜片表面的弯 曲空间中，其中可以将定向表征为相对于在它的整个维度中弯曲的局部表面而言垂面的或 均匀的。
[0015] 所述2个定向层可以通过电极与能量源电连通，所述电极放置在含有可变光学部 分的基底层上。所述电极可以通过与能量源互连的中间体供能，或通过嵌入插入物中的部 件直接供能。
[0016] 电极层的供能可以造成液晶从静止取向（其可以图案化成杂合图案）转换至供能 取向。在以2个供能水平（开或关）运行的示例性实施例中，所述液晶可以仅具有一个供 能取向。在其它替代实施例中，在供能沿着能量水平标尺发生的情况下，所述液晶可以具有 多个供能取向。可以导出其它示例性实施例，其中所述供能过程可以通过供能脉冲造成不 同状态之间的转换。
[0017] 得到的分子的定向和取向可以影响穿过液晶层的光，由此造成可变光学插入物的 变化。例如，所述定向和取向可以在入射光以后与折射特征一起起作用。另外，所述效应可 以包括光的偏振的改变。一些示例性实施例可以包括可变光学插入物，其中供能改变镜片 的聚焦特性。
[0018] 在某些示例性实施例中，可以以下述方式形成液晶层：其中造成包含液晶分子的 可聚合混合物发生聚合。用于形成聚合物基质的单体本身可以含有附接的液晶部分。通过 控制聚合和包括未附接到单体化合物的液晶分子，可以形成交联聚合物区域的基体，其包 括各个液晶分子所在的区域。在某些术语中，交联聚合分子与间隙包含的液晶分子的这种 组合可以被称作网络排列。定向层（其可以排列成杂合型定向的众多实例）可以引导附接 到单体的液晶分子的定向，使得聚合的材料的网络与引导性定向层定向。附接的液晶分子 在聚合过程中被锁定取向，但是，位于间隙中的液晶分子可以在空间中自由定向。当不存在 外部影响时，游离的液晶分子的定向将受定向的液晶分子的基体影响。
[0019] 因此，在某些示例性实施例中，通过将包含液晶分子的可变光学插入物掺入眼科 装置内，可以形成眼科装置。所述可变插入物可以包含可位于眼科装置的光学区中的至少 一部分。所述可变插入物可以包含前插入件和后插入件。在某些示例性实施例中，可以将 液晶分子定向成这样的图案：其中在液晶层的第一侧的分子定向被排列成不同于第二表面 处的排列。
[0020] 所述前插入件和后插入件之一或二者的表面以不同方式弯曲，且在某些示例性实 施例中，所述前插入件的后表面的曲率半径可以不同于所述后插入件的前表面的曲率半 径。可以将能量源包含在所述镜片中和在所述插入物中，且在某些示例性实施例中，可以定 位所述能量源，其中所述能量源的至少一部分是在所述装置的非光学区中。
[0021] 在某些示例性实施例中，所述眼科装置可以是接触镜片。
[0022] 在某些示例性实施例中，所述眼科装置的插入物可以包含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)作为一个非限制性实例。第一电极可以位 于邻近前曲面件的后表面，且第二电极可以位于邻近后曲面件的前表面。当在所述第一电 极和第二电极上施加电势时，可以在位于所述电极之间的液晶层上建立电场。在液晶层上 施加电场可以造成在该层内的游离液晶分子与所述电场物理定向。在某些示例性实施例 中，所述游离的液晶分子可以位于聚合物网络内的间隙区域中，且在某些示例性实施例中， 所述聚合物主链可以包含化学结合的液晶分子，所述液晶分子可以在聚合过程中通过定向 层定向。当液晶分子与电场定向时，随着光线横穿含有液晶分子的层，所述定向可以造成光 线可以感知的光学特性的变化。一个非限制性实例可以是，定向的变化可以改变折射率。在 某些实施例中，光学特性的变化可以导致镜片的聚焦特征的变化，所述镜片具有含有液晶 分子的层。
[0023] 在某些示例性实施例中，所述的眼科装置可以包括处理器。
[0024] 在某些示例性实施例中，所述的眼科装置可以包括电路。所述电路可以控制或引 导电流在眼科装置内流动。所述电路可以控制电流从能量源流向所述第一电极元件和第二 电极元件。
[0025] 在某些示例性实施例中，所述插入物装置可以不仅包含前插入件和后插入件。一 个或多个中间部件可以位于所述前插入件和所述后插入件之间。在一个实例中，一个含液 晶层可以位于所述前插入件和所述中间部件之间。所述可变插入物可以包含可位于眼科装 置