用于包含液晶的成形液晶聚合物网络区域的眼科装置的方法和设备的制造方法
【专利说明】用于包含液晶的成形液晶聚合物网络区域的眼科装置的方 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61/878, 723的权益。
技术领域
[0003] 本发明涉及具有可变光学能力的眼科镜片装置，并且更具体地，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。
【背景技术】
[0004] 传统上，眼科镜片（诸如接触镜片或眼内镜片）会提供预定的光学性质。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，将折射性质整合进镜片中的设 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。
[0005] 迄今为止，已经将眼科镜片中的光学性质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眼内镜片补偿眼镜的情况下，接触镜片佩 带者或具有眼内镜片的人尚不能改变他们的视力矫正的光学特性。
【发明内容】
[0006] 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性质。这样的眼科装置的例 子可以包括接触镜片或眼内镜片。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。
[0007] 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。
[0008] 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。那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 过嵌入在插入物中的部件直接供能。
[0009] 电极层的供能可以造成液晶从静止取向转换至供能取向。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。在其它替代性的示例 性实施例中，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。
[0010] 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性一起起作用。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，其中供能会改变镜 片的聚焦特性。
[0011] 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，交联聚合分子与空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，空隙定位 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。
[0012] 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至少包含可位于眼科装置的光学区中的 部分。所述可变插入物可以包含前插入件和后插入件。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，并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。在一个替代性的描述方式中，在某些示 例性实施例中，所述前插入件可以包含具有第一曲率的表面，并且所述后插入件可以包含 具有第二曲率的第二表面。在某些实施例中，所述第一曲率可以不同于所述第二曲率。可 以将能量源包含在所述镜片中和在所述插入物中，并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。
[0013] 在某些示例性实施例中，可以进一步限定包含空隙定位的液晶材料的聚合物网络 区域的层，使得在包含空隙液晶材料的层内，所述包含液晶的区域是聚合层的子集，并且具 有能够引起光学效应的成形外形，所述光学效应补充插入物表面的不同半径的效应。
[0014] 在某些示例性实施例中，可以进一步限定包含空隙定位的液晶材料的聚合物网络 区域的层，使得在所述层内，液晶分子的密度在空间上变化，使得所述变化能够引起光学效 应，所述光学效应补充插入物表面的不同半径的效应。
[0015] 在某些示例性实施例中，所述眼科装置可以是接触镜片。
[0016] 在某些实施例中，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。第一电极可以位于前曲面 件的后表面附近，并且第二电极可以位于后曲面件的前表面附近。当跨所述第一电极和第 二电极施加电势时，可以跨位于所述电极之间的液晶层建立电场。跨液晶层施加电场可以 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空隙区域中，并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。在某些示 例性实施例中，光学特性的变化可以导致镜片的聚焦特性的变化，所述镜片具有含有液晶 分子的层。
[0017] 在某些示例性实施例中，所述的眼科装置可以包括处理器。
[0018] 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。
[0019] 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件之间。所述可变插入物可以至少包含可位于眼科装 置的光学区中的部分。所述前插入件、中间插入件和后插入件之一或二者的表面以不同方 式弯曲，并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 中间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，并 且在某些实施例中，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。
[0020] 具有前插入件、后插入件和至少第一中间插入件的插入物可以至少包含第一液晶 分子，并且一个或多个液晶分子也可以存在于空隙定位的液晶分子的聚合物网络区域中。
[0021] 在某些具有前插入件、后插入件和至少第一中间插入件的示例性实施例中，所述 眼科装置可以是接触镜片。
[0022] 在某些示例性实施例中，所述具有前插入件、后插入件和至少第一中间插入件的 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ITO作为 一个非限制性实例。第一电极可以位于前曲面件的后表面附近，并且第二电极可以位于中 间件的前表面附近。在某些示例性实施例中，所述前插入件可以包含具有第一曲率的表面， 并且所述中间插入件可以包含具有第二曲率的第二表面。在某些示例性实施例中，所述第 一曲率可以不同于所述第二曲率。当跨所述第一电极和第二电极施加电势时，可以跨位于 所述电极之间的液晶层建立电场。跨液晶层施加电场可以造成在该层内的液晶分子与所述 电场物理定向。在某些示例性实施例中，所述液晶分子可以在空隙定位的液晶材料的聚合 物网络区域中。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。在某些示例性实施例中，光学特性的变化可以导致镜片的聚焦特性的变化，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，所述中间件可以包含多个连接在一起的部件。
[0024] 在某些其中插入物装置可以包含前插入件、后插入件和一个或多个中间件的示例 性实施例中，含液晶层可以位于前插入件和中间件之间或中间件和后插入件之间。另外，偏 振元件同样可以位于可变插入物装置内。所述可变插入物可以至少包含可位于眼科装置的 光学区中的部分。所述前插入件、中间插入件和后插入件之一或二者的表面以不同方式弯 曲，并且在某些示例性实施例中，所述前插入件的后表面的