制造像差校正梯度折射率透镜的系统和方法_3

文档序号:9239379阅读:来源:国知局
体颗粒的位置和运动方向。也就是说,光学图样的某些部分,如果充分聚焦,能够吸引或排斥细胞、纳米颗粒、碳纳米管等,并在液体层内将这些固体颗粒排列成具体样式。如果该液体层随后因受热或光固化而凝固,这一排列就将永久存在。个别的材料能包括不止一个的上述属性,例如光聚合性液体具有扩散单体或悬浮纳米颗粒。
[0048]材料递送系统130递送液体材料,该材料可通过微流体技术控制,包括:(I)基础平台160的移动包括从该平台简单移开但也包括更复杂的移进/移出轨迹;(2)更复杂的基础平台160的移动包括旋转;(3)将材料抽入或抽出曝光室120 ; (4) —个或多个材料的层流以在单一曝光室内生成多材料颗粒;(5)通过直接混合或通道维度的选择进行的非层流。该平台的高度可以被改变,以控制雷诺数,并进一步控制穿过该部件的流动属性。
[0049]图2按照本发明的某些实施例给出了加工环境的简化实体布局的块状图200。按照某些实施例,光学窗口 110形成了模具的上表面。通过图样生成系统140生成的光学图样可通过光学窗口 110到达透镜和/或其它部件之上。在一个或多个实施例中,光学窗口110允许光学图样无扰动地进入曝光室120,保持和/或使透镜毛胚成形,并能放出曝光过的透镜毛胚。
[0050]光学窗口的材料110可由玻璃或聚二甲硅氧烷(PDMS)和多种氟化材料组成。此夕卜,玻璃或其它材料可与“不粘”表层一同使用,其中这些表层通常由聚二甲硅氧烷或氟化基团一同组成。窗口 /模具材料的其它例子可包括注入了液体的固体。在这样的配置中,该固体提供力学支持和形状保持,而该液体提供可补充的释放层。在目前的窗口技术中,在模具中接触树脂的表面的粘性最终增加(通常伴随着每一周期)。当自由基聚合被用于固化模具内的树脂时,这种粘性的增加特别成问题。粘性在开始时通常非常轻微,但随着周期次数指数型增长。目前,人们认为树脂材料嫁接到窗口 /模具材料上是导致模具粘性增加的原因。进入到窗口 /模具材料中的树脂的膨胀增强了这一机制,从而引起模具粘性增加得要比如果树脂在模具材料内具有很低的溶解度时快得多。
[0051]对于注入了液体的固体,如果该液体组成了该材料的大部分(大于25%,更好的是大于50%,最好的是大于75%—一把模具的满足需要的力学属性当做限制材料中液体数量的因素),那么可以预料的是相似比例的液体会出现在模具和树脂的界面处。任何发生在液体分子上的主链转移不增加粘性,因为液体分子现在会粘在固化的树脂上,并会被从模具和树脂的界面处拉下来。
[0052]随着均衡的恢复,新的液体会取代任何以这种方式移除的液体。因此,模具表面恢复到未嫁接状态,并随后阻止粘性的增加与没有可补充表面时一样快。模具粘性的增加随着液体数量的增加而减小。落入这一类型材料的例子有水凝胶、具有低分子重量的交联聚二甲硅氧烷(PDMS)(液体)、作为塑化剂的聚二甲硅氧烷、以及具有大量塑化剂的热塑性材料(更适合用于不需要维持三维形状的平的窗口材料)。应当选择树脂和模具的组合,这样树脂和模具材料是不相容的(意味着树脂不会使模具材料大体上膨胀一一模具膨胀小于5%,更好的是小于1%,最好的是小于0.25% )。模具材料内的液体也应具有相同的与树脂的不相容性(现在用两种液体之间相互的溶解度来测量)。
[0053]注入液体的窗口材料可以通过固化模具材料(例如聚二甲硅氧烷)然后允许需要的液体扩散到模具材料内得到(引起模具材料的膨胀)。优先地,为了防止模具形状的改变,模具材料能用已经存在的液体固化。其它更复杂的实现将液体注入模具材料的方式(例如选择性地分开位于模具材料的聚合物主链上的侧链侧基以在原位形成液体)是可预期的,并正如给出的性能上相同的结果一样,被本公开的内容所涵盖。这些注入了液体的固体潜在地增加了模具的寿命,并增加了能用该模具制成的部件的数量。
[0054]单体扩散穿过(例如,横贯表面)L=大约4毫米的瞳孔区的时间是非常长的。通常扩散系数是D = I微米~2/s,因此扩散时间是L~2/D的倍数=0.5年。通过将显影的透镜毛胚放在炉中以增加D的方式能够减少时间。温度的上限通常通过诸如光引发剂的制剂的一些成分的热降解来设定。典型的有将60到80摄氏度作为上限。本发明的多种实施例通过使扩散能垂直于透镜表面来避免这一非常长的显影时间。因为透镜的厚度通常是t=大约100微米,所以相对于乘以系数(L/t)~2后的扩散宽度,这减少了扩散时间,在室温时将典型的扩散时间减少到3个小时。通过将曝光透镜放在液态或固态的富含单体的环境中,这一垂直扩散将可能实现。其可在曝光室内完成或作为分开的步骤实现。该富含单体的环境可以同在毛胚的两边(减少一倍的显影速率)或仅在一边。
[0055]最后,统一光学曝光可用来聚合所有剩余的单体,留下具有光学惰性的透镜并将所有小分子重量类型的东西都结合成聚合物基体。可以使用两阶段的聚合方案,其中通过额外的交联,泛光固化能改变该聚合物基体的力学性能。这提高了该聚合物的玻璃态转化温度,使其具有更大的力学刚性。在多种实施例中,例如在人工晶体中,就能利用这一化学过程,这样插入期间的透镜模量很低,使得其能够变形以适应小的切口。在外科医生的手术插入和手动放置之后,最后的泛光固化可以在体内发生,引起模量按照长期使用的需要而增加。
[0056]其它化学反应/机制,除了泛光固化,例如简单的用液体的化学方法之外,也能够在插入眼内后增加透镜材料的模量。例如,对于某些水凝胶而言,水的吸收能引起模量的增加。这可让更小的人工晶体插入眼内,并使其膨胀到恰当的大小和模量一一人工晶体的光学图样能存在于插入之前、插入之后膨胀之前(膨胀能延迟)、或者甚至是人工晶体的插入和膨胀之后。另一可能是注射引起人工晶体材料交联的催化剂(例如,PH值的变化或铋基催化剂在体内会是安全的)。又一可能是将交联剂注入人工晶体腔(例如用于磷酸盐聚合物的钙离子)。最后,体温通过在人工晶体材料内开始热反应的方式能作为增加材料模量的催化剂也是值得考虑的。所有这些模量增加反应应当在插入的一天内,小于I个小时,或小于5分钟进行。
[0057]图3A-3B按照本发明的一个或多个实施例表示了透镜的解释。图3A和3B所示的实施例表示了带有被曝光在光学强度图样330中的透镜毛胚320的模具310。该过程开始于从初始为液态的制剂铸造透镜毛胚320,该初始为液态的制剂包含单体和引发剂再加其它成分的到控制成品透镜的生物学、光学或力学性能。可以制造出一个或多个这样带有不同光功率或机械尺寸的毛坯。或者在原始模具310中,或者在第二曝光室中,透镜毛坯320接着曝光在二维光学强度图样330中,该图样将微小的移动单体340局部聚合,使其固定。替代单体的扩散增加了密度和区域的折射率,大致与光学强度图样成比例。
[0058]图4是一组关于制造定制透镜操作400的流程图,按照本发明的至少一个实施例所作。在接收操作410期间,一组像差测量值(或像差数据)可被接收。生成操作420处理这组像差测量值以生成相反映射,从而补偿该像差测量值或其它像差数据。例如,在某些实施例中,生成操作420可包括反转像差测量值,然后计算强度图样,该图样会引起材料记录反转的像差测量值。为了计算需要的强度图样,可能要用到光聚合物反应的知识。
[0059]例如,在某些实施例中,需要的折射率可来源于像差测量值(或映射),或者更加普遍地,来源于透镜所需的功能。材料对光的反应体现在折射率的变化,但其之间的关系并非理想的线性,因此可选择强度分布来提供需要的折射率曲线。材料对光的反应可能是亚线性的,以其彻底的光化学反应闻名。类似的,材料对光的反应可能像光引发剂被消耗一样充满了特别种类的东西。最后,由于经由扩散的不同区域的耦合,反应可能不在局部。通常,任何材料对光的反应可以被校准,并且当为了生成需要的折射率分布而设计光刺激时,该反应也可以考虑。
[0060]投影操作430将对应于相反映射的强度图样投影到透镜毛坯上。接着在显影操作440期间透镜能在富含单体的环境中得到显影。在某些实施例中,模具可用来为透镜毛坯提供结构支持。在那些实施例中,投影操作430之后可出现分叉进入到移除操作450,以在开始显影操作440之前将透镜从模具移除。
[0061]图5是一组关于制造定制透镜操作500的流程图,按照本发明的多种实施例所作。如图5所示,在插入操作510期间,光敏液体能被插入到模结构和光学窗口之间。在某些实施例中,插入操作510能分成多个附加操作。例如,
当前第3页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1