利用电浆辅助化学气相沉积法在隐形眼镜上制备薄膜的方法与流程

本发明涉及一种利用电浆辅助化学气相沉积法在隐形眼镜上制备薄膜的方法，特别涉及隐形眼镜的基材表面经由电浆改质处理及电浆辅助化学气相沉积法后，可使基材表面形成薄膜，以借此薄膜使隐形眼镜具有良好的亲水性及抗沾污能力的方法。

背景技术：

随着各种电子、电气产品的研发、创新，带给人们在日常生活及工作上许多便捷，尤其是3c电子产品的大量问世，更造成在通讯及因特网的应用的普及化，以致许多人沉浸在3c电子产品的使用领域中，长时间大量应用3c电子产品，不论是上班族、学生族群或是中老年人等，涵盖的范围也相当广泛，进而衍生出低头族的现象，也因此造就许多人的眼睛视力减损、伤害等情况日趋严重，近视人口也就相对提高。

再者，目前人们为了解决近视的困扰，大多会配戴近视眼镜、配戴近视隐形镜片、角膜近视手术或配戴角膜塑型镜片矫正，然而，一般厂商会在隐形眼镜表面做电浆表面改质处理，以提升隐形眼镜的亲水性，但是，此亲水性效果大多只能维持1～2星期左右，其主要原因大致上有下列几项：

(1)镜片在电浆表面改质处理期间及电浆表面改质处理后，所产生的化学基团为了最小化表面能及回到热平衡的状态会进行重组(re－arrangement)，由此产生疏水性回复现象。

(2)当经由电浆表面改质处理后的镜片表面接触空气时，其镜片表面即会产生新的氧化及降解反应，因而产生疏水性回复现象。

(3)为了以较低的表面能达成更稳定的热平衡状态，所以低分子量的氧化分子会移向镜片内部，进而产生疏水性回复现象。

(4)未经改质的低分子量物种(species)及大分子(macromolecules)会从镜片内部移向表面，因此促进疏水性回复的程度及在表面形成低表面能的低分子层。

(5)镜片表面的极性化学基团产生重新转向(reorientation)的情形。

(6)基材表面粗糙度增加(therelaxationofthesurfaceroughness)。

由于上述的原因，隐形眼镜经由电浆表面改质处理经过一星期后，其表面的接触角便会逐渐增加，而变成疏水性表面，而在约第10～14天时，则会回复至和未经电浆处理隐形眼镜相同的接触角，而当配戴者配戴疏水性镜片时，配戴者的眼球即会感受到不适的异物感，以致于影响配戴者继续配戴隐形眼镜的意愿，且疏水性镜片亦容易供沉淀物贴附，其沉淀物不仅会影响配戴者的视力、配戴镜片的舒适度及镜片表面润湿度，又沉淀物中的蛋白质沉淀亦可做为细菌成长的温床，而当沉淀在镜片表面的蛋白质随着时间变性时，可能会诱发人体免疫反应，进而造成巨大乳突状结膜炎(giantpapillaryconjunctivitis)、急性红眼等角膜感染征象，导致配戴者无法配戴隐形眼镜，况且，由于目前沉淀物无法借助隐形眼镜清洁剂完全去除，所以时间一久，沉淀物便会与隐形眼镜本身材质结合，因此会缩短隐形眼镜的使用寿命，导致隐形眼镜损坏。

因此，要如何设法解决上述现有技术中存在的缺失与不便，即为从事此行业的相关业者所亟欲研究改善的方向所在。

技术实现要素：

发明人有鉴于上述缺失，于是搜集相关资料，经由多方评估及考虑，并以从事于此行业累积的多年经验，经由不断试验及修改，最终提出了一种利用电浆辅助化学气相沉积法在隐形眼镜上制备薄膜的方法。

本发明的主要目的在于该隐形眼镜的基材先通过电浆改质处理，再利用电浆辅助化学气相沉积制程，将气体的甲基丙烯酸聚乙二醇酯及n－乙烯基－2－吡咯酮沉积于基材表面，以使基材表面形成薄膜，进而制作出具薄膜的隐形眼镜，而该隐形眼镜借助此薄膜同时具有良好的亲水性及抗沾污能力，且因甲基丙烯酸聚乙二醇酯与n－乙烯基－2－吡咯酮彼此间会产生交联作用，所以便可使隐形眼镜亲水性的效能时间延长，进而达到增加隐形眼镜的舒适度及使用寿命的目的。

本发明的次要目的在于该隐形眼镜的基材表面经由电浆改质处理后，会使基材表面形成具亲水性功能的官能基，且该官能基会与甲基丙烯酸聚乙二醇酯及n－乙烯基－2－吡咯酮接枝为一体，所以官能基即不会为了最小化表面能及回到热平衡状态而产生重组的情形，借此达到延长亲水性时间的目的。

本发明的另一目的在于该隐形眼镜的基材表面经由电浆改质处理形成具亲水性功能的官能基后，可提升整体的亲水性效能，且亦可提升甲基丙烯酸聚乙二醇酯及n－乙烯基－2－吡咯酮结合于基材表面的贴附性，借此达到增加基材表面薄膜稳定性的目的。

本发明的再一目的在于甲基丙烯酸聚乙二醇酯及n－乙烯基－2－吡咯酮，是利用电浆辅助化学气相沉积法，使隐形眼镜的基材表面形成薄膜，便可降低甲基丙烯酸聚乙二醇酯及n－乙烯基－2－吡咯酮的使用量，进而减少后续所产生的废液，借此达到减少环境污染的目的。

本发明的又一目的在于该隐形眼镜通过电浆辅助化学气相沉积法，可轻易控制薄膜厚度及均匀度，以避免薄膜厚度及均匀度不符合出厂数值，进而达到提升产品良率的目的。

附图说明

图1是为本发明的流程图。

图2是为本发明的电浆装置使用示意图。

图3是为本发明隐形眼镜的基材形成薄膜前的侧视剖面图。

图4是为本发明隐形眼镜的基材形成薄膜后的侧视剖面图。

图5是为本发明隐形眼镜存放在瓶中的数据图。

图6是为本发明隐形眼镜细胞抑制率的柱状图。

图7是为本发明隐形眼镜抗大肠杆菌贴附能力的柱状图。

图8是为本发明隐形眼镜抗金黄色葡萄球菌贴附能力的柱状图。

图9是为本发明隐形眼镜中牛血清蛋白贴附浓度的柱状图。

图10是为本发明隐形眼镜中溶菌酶贴附浓度的柱状图。

附图标记说明：

1、电浆装置

11、腔体

111、管体

112、气阀

12、容置瓶

2、隐形眼镜

21、基材

22、薄膜

3、氩气气体

4、甲基丙烯酸聚乙二醇酯

5、n－乙烯基－2－吡咯酮

具体实施方式

为达成上述目的及功效，本发明所采用的技术手段及其构造，兹绘图就本发明的较佳实施例详加说明其特征与功能如下，俾利完全了解。

请参阅图1-4所示，是为本发明的流程图、电浆装置使用示意图、隐形眼镜的基材形成薄膜前的侧视剖面图及隐形眼镜的基材形成薄膜后的侧视剖面图，由图中可清楚看出，本发明利用电浆辅助化学气相沉积法在隐形眼镜上制备薄膜的方法按照下列步骤进行：

(a01)是可先通过电浆装置1对隐形眼镜2的基材21表面进行电浆改质处理，以使基材21表面形成具亲水性功能的官能基。

(a02)再将甲基丙烯酸聚乙二醇酯4﹝poly(ethyleneglycol)methacrylate，pegma﹞及﹝n－乙烯基－2－吡咯酮5(n－vinyl－2－pyrrolidone，nvp)﹞分别加热至默认温度，以使甲基丙烯酸聚乙二醇酯4及﹝n－乙烯基－2－吡咯酮﹞5变成气体状态。

(a03)便可再利用电浆装置1并以电浆辅助化学气相沉积法(pecvd)将气体状态的甲基丙烯酸聚乙二醇酯4及﹝n－乙烯基－2－吡咯酮﹞5沉积于已形成具有亲水性功能官能基的基材21表面上，以使基材21表面形成薄膜22，借此完成制作出本发明的隐形眼镜2。

上述隐形眼镜2的基材21较佳可为聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、氟硅丙烯酸酯(fsa)、透气性半硬镜片、聚甲基丙烯酸羟乙酯、gmma、硅水胶或其它制作隐形眼镜2的材料。

再者，上述步骤(a01)中的电浆装置1为具有可供隐形眼镜2的基材21置入的腔体11，且该腔体11为可利用管体111连通于容置瓶12，即可借助容置瓶12收容氩气气体3，并可通过氩气气体3进行氩气型式的电浆改质处理，而该电浆装置1进行电浆改质处理时的电浆功率(w)、电浆处理的时间(s)、气体进入腔体11的速度(sccm)及腔体11内的压力(mtorr)的参数设定值为分别介于70～80w、90～120s、5～10sccm及80～100mtorr之间，而较佳为80w、120s、10sccm及100mtorr，以可借助前述各项参数使基材21表面稳定形成具亲水性功能的官能基，且可使经由电浆改质处理后的基材21表面的水接触角(wca)介于38±1﹒91°之间。

且上述步骤(a02)中的甲基丙烯酸聚乙二醇酯4为加热至60～80℃之间，而该n－乙烯基－2－吡咯酮5为加热至40～60℃之间。

然而，上述步骤(a03)中为可通过电浆装置1的腔体11容置具亲水性功能官能基的基材21，且该腔体11为分别利用复数管体111连通于复数容置瓶12，并于复数容置瓶12内分别收容有气体的甲基丙烯酸聚乙二醇酯4与n－乙烯基－2－吡咯酮5，而该复数管体111上设有供控制气体流通的气阀112；而步骤(a03)中为可先将腔体11内的压力(mtorr)调整到默认值，并打开管体111上的气阀112，以使气体的甲基丙烯酸聚乙二醇酯4流过管体111而通入于腔体11中，再打开另一气阀112使气体的n－乙烯基－2－吡咯酮5流过管体111而通入于腔体11中，最后再开启电浆，并以预设电浆输出功率及预设沉积时间将甲基丙烯酸聚乙二醇酯4及n－乙烯基－2－吡咯酮5沉积于基材21表面上，由此使基材21表面沉积聚合出薄膜22；至于前述气体的甲基丙烯酸聚乙二醇酯4及n－乙烯基－2－吡咯酮5通入于腔体11内的速度为5～10sccm，且该腔体11内的压力调整至约真空状态，并可打开气阀112，以使甲基丙烯酸聚乙二醇酯4通入于腔体11中，直至腔体11内的压力提升到100～120mtorr时，静置5～10分钟使气体充满腔体11后，再打开另一气阀112，而使n－乙烯基－2－吡咯酮5通入于腔体11内，以将腔体11内的压力上升到200～240mtorr间，同样静置5～10分钟使两种气体充分混合；另外，电浆开启后为利用10～20w电浆输出功率及30～60分钟沉积时间将甲基丙烯酸聚乙二醇酯4及n－乙烯基－2－吡咯酮5沉积于基材21表面上；再者，上述沉积时间较佳为60分钟，即可使本发明隐形眼镜2具有最佳的亲水性及抗沾污能力。

本发明于实际使用时，是可先将隐形眼镜2的基材21放入至电浆装置1的腔体11中，并利用容置瓶12内收容的氩气气体3对基材21表面进行电浆改质处理，以使基材21表面形成具亲水性功能的官能基，再将复数容置瓶12内的甲基丙烯酸聚乙二醇酯4及n－乙烯基－2－吡咯酮5分别加热到60～80℃及40～60℃之间，进而使甲基丙烯酸聚乙二醇酯4及n－乙烯基－2－吡咯酮5变成气体状态，即可将腔体11内的压力调整到约略真空，以借助此气体压力顺畅带动甲基丙烯酸聚乙二醇酯4流通过管体111直到腔体11内压力上升至100～120mtorr之间，且待甲基丙烯酸聚乙二醇酯4(pegma)流入于腔体11，并静置5～10分钟使气体充满腔体11后，便可打开气阀112，以带动n－乙烯基－2－吡咯酮5(nvp)流入于电浆装置1的腔体11内，直到腔体11内的压力达到200～240mtorr后，同样静置5～10分钟使两种气体充分混合，再启动电浆功能，藉以将气体状态的甲基丙烯酸聚乙二醇酯4及n－乙烯基－2－吡咯酮5沉积于基材21表面上，进而使基材21表面上沉积聚合出一薄膜22，借此制作出隐形眼镜2，其因甲基丙烯酸聚乙二醇酯4具有减少蛋白质的贴附及提高抗生化沾污的能力，并经由生物兼容性实验证实，经沉积聚合后的隐形眼镜2无细胞毒性，又薄膜22的厚度很薄(约介于100～400nm之间，依据沉积时间而改变)，且n－乙烯基－2－吡咯酮5为具有良好的亲水性，所以此隐形眼镜2配戴于眼球上时，其配戴者即不会感觉到有不适的异物感，且可大幅减少沉淀物的贴附，进而降低角膜感染的机率。

上述的电浆装置1如何通过内部的装置、构件使氩气气体3、甲基丙烯酸聚乙二醇酯4及n－乙烯基－2－吡咯酮5形成电浆状态，以及如何将甲基丙烯酸聚乙二醇酯4及n－乙烯基－2－吡咯酮5以电浆辅助化学气相沉积方式沉积于隐形眼镜2的基材21表面上，为现有的技术，且电浆装置1内部的装置、细部构件很多，又非本案发明的重点，故不赘述，以兹了解。

再者，上述甲基丙烯酸聚乙二醇酯4及n－乙烯基－2－吡咯酮5于加热过程中较佳为可利用加热带(图中未示出)缠绕于收容有甲基丙烯酸聚乙二醇酯4及n－乙烯基－2－吡咯酮5的复数容置瓶12表面，以借助加热带将甲基丙烯酸聚乙二醇酯4及n－乙烯基－2－吡咯酮5分别加热至60～80℃及40～60℃，但于实际使用时，亦可通过其它具有加热功能的设备对复数容置瓶12加热，惟，有关加热的设备很多，故该实施例并非用以限定本发明的申请专利范围，凡其它未脱离本发明所揭示的技艺精神下所完成的均等变化与修饰变更，均应包含于本发明所涵盖的专利范围中。

再者，上述甲基丙烯酸聚乙二醇酯4及n－乙烯基－2－吡咯酮5变成气体状态后，为先将甲基丙烯酸聚乙二醇酯4通入于电浆装置1的腔体11内，再将n－乙烯基－2－吡咯酮5通入至腔体中，其因n－乙烯基－2－吡咯酮5(nvp)分子量较低，所以会先与基材21表面沉积聚合，再沉积聚合甲基丙烯酸聚乙二醇酯4(pegma)，进而使基材21表面的氮(n)、氧(o)元素的占有率提升，而基材21表面的碳(c)、氟(f)、硅(si)元素的占有率下降，且因基材21表面的氮(n)、氧(o)元素的占有率提升，即会提升隐形眼镜2的亲水性。

然而，上述甲基丙烯酸聚乙二醇酯4及n－乙烯基－2－吡咯酮5沉积聚合于隐形眼镜2的基材21表面后，该基材21表面的官能基会与甲基丙烯酸聚乙二醇酯4及n－乙烯基－2－吡咯酮5产生接枝聚合反应，且甲基丙烯酸聚乙二醇酯4与n－乙烯基－2－吡咯酮5彼此间会形成交联(cross－linking)现象，进而通过聚合反应与交联现象延长隐形眼镜2的亲水性时间。

另外，上述甲基丙烯酸聚乙二醇酯4沉积于n－乙烯基－2－吡咯酮5上后，其因沉积甲基丙烯酸聚乙二醇酯4镜片的亲水性更高，所以便可进一步接枝更多的n－乙烯基－2－吡咯酮5，进而达到辅助提升亲水性功能的效果。

再请参阅图5所示，为本发明隐形眼镜存放在瓶中的数据图，由图中可清楚看出，该隐形眼镜存放在瓶中的数据图的纵轴为水接触角、横轴为存放时间，而该实心方块曲线(原始)为一般隐形眼镜原始的对照曲线，该空心方块曲线(电浆处理)为仅经由电浆处理的隐形眼镜的实验曲线，该实心圆形曲线(p+n30)为本发明的隐形眼镜电浆沉积30分钟的实验曲线，该空心圆形曲线(p+n60)为本发明的隐形眼镜电浆沉积60分钟的实验曲线。

由上述复数曲线中可清楚看出，本发明复数具薄膜22的隐形眼镜2在存放时间于120天的时候，其水接触角为大幅低于仅经由电浆处理的隐形眼镜及一般的隐形眼镜，由此得知薄膜22可对隐形眼镜2带来良好亲水性效果，其中该空心圆形曲线(p+n60)在存放时间于120天的时候，其水接触角为复数曲线中最低(约22°)，所以即可得知电浆沉积时间在60分钟的时候，其隐形眼镜2可拥有最佳亲水性的效果。

又请参阅图6所示，是为本发明隐形眼镜细胞抑制率的柱状图，该隐形眼镜细胞抑制率的柱状图的纵轴为抑制率(％)，横轴为复数隐形眼镜2的种类，其图中是借助细胞存活率分析(mttassay)进行检测作业，由图中可清楚看出，该隐形眼镜2在电浆沉积60分钟的时候，其抑制率是最低的(约8％)，所以便可得知当隐形眼镜2表面沉积60分钟的甲基丙烯酸聚乙二醇酯4及﹝n－乙烯基－2－吡咯酮﹞5后，其细胞存活的抑制率最低，生物兼容性最高。

另请参阅图7、8所示，是为本发明隐形眼镜抗大肠杆菌贴附能力的柱状图及隐形眼镜抗金黄色葡萄球菌贴附能力的柱状图，由图中可清楚看出，图中的纵轴为光学密度，横轴为复数隐形眼镜2的种类，其不同种类的隐形眼镜2在4、8、18小时，所能检测到大肠杆菌或金黄色葡萄球菌光学密度越少，即代表隐形眼镜2上的菌数、沾污较少，而图中可得知隐形眼镜2利用电浆沉积60分钟后，其在4、8、18小时所能检测到的光学密度皆为复数种类隐形眼镜中最低，进而具有最佳抗沾污的效用。

又请参阅图9、10所示，是为本发明隐形眼镜中牛血清蛋白贴附浓度的柱状图及隐形眼镜中溶菌酶贴附浓度的柱状图，由图中可清楚看出，图9中的纵轴为牛血清蛋白(bovineserumalbumin；bsa)的浓度(mg/ml)，横轴为复数隐形眼镜2的种类，而图10中的纵轴为溶菌酶(lysozyme)的浓度(mg/ml)，横轴为复数隐形眼镜2的种类：未经任何处理的镜片(图中标示为原始)、仅经电浆处理过的镜片(图中标示为电浆处理)及经电浆沉积60分钟的隐形眼镜2(图中标示为60分钟)，镜片表面上所能检测到牛血清蛋白或溶菌酶的浓度越少，即代表隐形眼镜2上的蛋白质越少，而图中可得知隐形眼镜2利用电浆沉积60分钟后，所能检测到的蛋白质浓度是最低，进而具有最佳抗蛋白贴附、沾污的效用，而因沉淀物较少，即可降低沉淀物与隐形眼镜2本身结合的情况，借此达到延长隐形眼镜2使用寿命的效果。

本发明为具有下列的优点：

(一)该隐形眼镜2的基材21先通过电浆改质处理，再将气体的甲基丙烯酸聚乙二醇酯4及n－乙烯基－2－吡咯酮5以电浆辅助化学气相沉积制程，使基材21表面形成薄膜22，藉以制作出隐形眼镜2，而隐形眼镜2为可借助此薄膜22同时具有良好的亲水性及抗生化沾污的能力，且因甲基丙烯酸聚乙二醇酯4与n－乙烯基－2－吡咯酮5彼此间会产生交联作用，所以便可使隐形眼镜2亲水性的效能时间延长，且本发明经验证可减少蛋白质沉淀在隐形眼镜2表面上，借此便能达到增加隐形眼镜2配戴时的舒适度及使用寿命的效果。

(二)该隐形眼镜2的基材21表面经由电浆改质处理后，会使基材21表面形成具亲水性功能的官能基，且该官能基会与甲基丙烯酸聚乙二醇酯4及n－乙烯基－2－吡咯酮5接枝为一体，所以可延迟官能基为了最小化表面能及回到热平衡状态而产生重组的情形，借此达到延长亲水性时间的效用。

(三)该隐形眼镜2的基材21表面经由电浆改质处理后，会使基材21表面形成具亲水性功能的官能基，以提升整体的亲水性效能，且通过官能基亦可提升甲基丙烯酸聚乙二醇酯4及n－乙烯基－2－吡咯酮5结合于基材21表面的贴附性，借此达到增加基材21表面薄膜22稳定性的效果。

(四)该甲基丙烯酸聚乙二醇酯4及n－乙烯基－2－吡咯酮5先加热成气体，再利用电浆辅助化学气相沉积法使隐形眼镜2的基材21表面形成薄膜22，其因是利用气体型式进行电浆辅助化学气相沉积法，所以便可降低甲基丙烯酸聚乙二醇酯4及n－乙烯基－2－吡咯酮5的使用量，进而减少后续所产生的废液，借此达到减少环境污染的效用。

(五)该隐形眼镜2为利用电浆辅助化学气相沉积法使基材21表面形成薄膜22，其通过电浆辅助化学气相沉积法可轻易控制薄膜22厚度及均匀度，以避免薄膜22厚度及均匀度不符合出厂数值，进而达到提升产品良率的效果。

上述详细说明为针对本发明一种较佳的可行实施例说明而已，这些实施例并非用以限定本发明的申请专利范围，凡其它未脱离本发明所揭示的技艺精神下所完成的均等变化与修饰变更，均应包含于本发明所涵盖的专利范围中。