专利名称：流体填充透镜储液器系统和储液器系统的制造方法
技术领域：
本发明的实施例涉及流体填充的透镜，特别是用于存储和供应流体的储液器。
背景技术：
从约1958年开始已经知道基本的流体透镜，如美国专利2，836，101中所述的，该专利通过引用整体结合于本说明书中。最近的示例可以在Tangd等人发表在Lab Chip的2008 年第 8 卷第 395 页上的“Dynamically Reconfigurable Fluid Core Fluid CladdingLens in a Microfluidic Channel ”、以及在 WIPO 公开文本 W02008/063442 中找到，这两个文献都通过弓丨用整体结合于本说明书中。流体透镜的这些应用涉及光子学、数字电话和摄像技术、以及微电子学。还提出将流体透镜用于眼科应用(例如參见美国专利7，085, 065，该专利通过引用整体结合于本说明书中)。在所有情况下，需要对流体透镜的优点(包括宽动态范围、提供自适应校正的能力、鲁棒性、和低成本)与孔径尺寸限制、泄露倾向以及性能一致性进行权衡。例如，美国专利7，085，065公开了涉及在将用于眼科应用的流体透镜中有效容纳流体的多个改进和实施例，尽管不限于这些改进和实施例(例如，參见美国专利6，618，208，该专利通过引用整体结合于本说明书中)。通过在透镜腔中注入附加流体、通过电湿润、通过采用超声脉冲、以及通过在引入膨胀剂(例如水)之后利用交联聚合物中的膨胀力，来影响流体透镜中的光焦度(power)调整。
发明内容
在本发明的一个实施例中，通过对在一端处被密封并且在另一端处与流体填充透镜的腔相连接的流体填充储液器进行压缩来可控制地改变密封流体填充透镜的膨胀状态。在实施例中，流体填充储液器包括两个部分，较宽部分提供用于存储过量流体的空间，而较窄部分用作所述较宽部分与入口端ロ之间的连接管，该连接管穿过铰链到达密封透镜腔。储液器可以由聚合物制造，该聚合物对流体不渗透并形成为适应铰链的弯曲和不弯曲。本发明的实施例包括用于存储流体以供应一副眼镜的流体填充透镜的眼镜储液器系统。眼镜储液器系统可以包括具有腔的镜腿部分；囊状件，其定位在腔内并构造成可重复地压缩和松开，囊状件由柔性材料制成；和连接管，其连接到透镜模块的入口端ロ以及 连接到囊状件，连接管构造成在囊状件与透镜模块的流体填充透镜腔之间传输流体。眼镜储液器系统还可以包括压缩臂，其与囊状件接触并构造成将カ从致动器传送至囊状件。囊状件和连接管可以分开形成并结合在一起，或者可以是单个管的两个部分。囊状件的形状可以是圆柱形或椭圆体形，囊状件各自比连接管更宽。囊状件和连接管由柔性材料制成，例如聚偏ニ氟こ烯。连接管还可以包括构造成连接到透镜模块的入口端ロ的向外扩张端部。本发明的实施例附加地包括这样的装置，其包括柔性囊状件，其构造成可重复地压缩和松开；柔性连接管，其具有向外扩张端部和非向外扩张端部，非向外扩张端部连接到囊状件，连接管构造成变窄并延伸囊状件的通道长度，其中，连接管还构造成将流体传输进出囊状件；和压缩臂，其与囊状件接触并构造成向囊状件提供压力。附加地，本发明的实施例包括装置制造方法，其包括将第一可处理材料的第一未处理管放置在管状储液器轮廓上，第一未处理管具有第一直径以及在相反末端处的第一开口和第二开ロ，管状储液器轮廓具有圆柱形或椭圆体形横截面，使得第一未处理管的与第一开ロ相对应的一端与管状储液器轮廓的一端大致平齐。装置制造方法还包括对第一可处理材料进行处理，以使得第一经处理管形成为围绕管状储液器轮廓并在与第二开ロ关联的端部处收缩为比管状储液器轮廓更小，以产生减小直径的开ロ。装置制造方法的另ー步骤包括从第一经处理管去除管状储液器轮廓并密封第一开ロ。附加地，装置制造方法包括将第二直径的第二未处理管的第一开ロ放置在第一经处理管的减小直径的开口上，第二未处理管由第二可处理材料制成。装置制造方法的另ー步骤包括将入口轮廓放置在第二未处理管的第二开口中；以及对第二可处理材料进行处理，以使得第二经处理管形成为围绕第一管的减小直径开口和入口轮廓，以形成向外扩张开ロ。装置制造方法还包括围绕第一经处理管的第一开ロ的内边缘设置第一粘结剂；和围绕减小直径开ロ的外边缘、第二经处理管的第一开ロ的内边缘或上述两者来设置第二粘结剂。下文将參照附图详细描述本发明的其他实施例、特征和优点，以及本发明的各种实施例的结构和操作。应当注意本发明不限于这里描述的特定实施例。这些实施例在这里仅为了举例说明而进行描述。根据本文包括的教导，附加实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。
附图结合于本说明书中并形成说明书的一部分，附图与说明书一起示出本发明，附图还用于说明本发明的原理以及使得本领域技术人员可以制造和使用本发明。图I部分地示出根据本发明的实施例的一副示例性流体填充眼镜。图2根据实施例示出图I所示的流体填充眼镜的一个镜腿部分的分解示图。 图3示出根据实施例的储液器的三维示图，并示出相对宽的部分和相对窄的部分。图4A到图4D是根据本发明的实施例的储液器(例如图3所示的储液器)的尺寸图。图5根据本发明的实施例在密封透镜模块的分解图中示出储液器，并示出储液器的窄部分的连接端以及定位在密封透镜模块的刚性透镜上的入口端ロ。图6A到图6D示出根据实施例的用于制造储液器的示例性方法。图7A到图7D示出根据实施例的用于制造储液器的另ー示例性方法。图8根据本发明的实施例示出光学测试的結果，执行该光学测试以计算与压缩装置接触的储液器的宽部分的体积。给出图5所示的流体填充透镜的几何形状，该数据已经被用于计算对于光焦度的每屈光度増加需要注入到流体填充透镜腔中的流体的体积。
具体实施例方式虽然讨论特定构造和布置，但是应当理解这样做只是为了进行说明。本领域技术人员将理解，在不脱离本发明精神和范围的情况下可以使用其他构造和布置。对于本领域技术人员来说显而易见的是本发明还可以用于各种其他应用中。应当注意，说明书中的提到的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等表示所述实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是并非每个实施例都必需包括该特定特征、结构或特性。此外，这样的用语不一定指相同的实施例。此外，当结合实施例来描述特定特征、结构或特性吋，不论是否明确描述，结合其他实施例来实现该特征、结构或特性都处于本领域技术人员的理解范围内。从人体工程学和美学观点，包括流体填充透镜的一副眼镜的设计可以利用将流体填充透镜的所有组件无缝式结合在眼镜框架中，而不会损害流体填充透镜的光焦度可调节性、或框架与镜腿设计。举例而言并且非限制性地，具有流体填充透镜的一副眼镜可以包括(I)两个流体填充透镜模块；(2)两个连接管，每个连接管将透镜模块的入口端ロ连接到相应储液器以形成密封系统，并且被穿过铰链；(3)由柔性材料制成的两个流体填充储液器，其可以被压缩和可逆地松开多个循环，流体填充储液器通过连接管连接到透明模块；(4)铰链，其提供容纳连接管的通道，并允许连接管在铰链操作期间屈曲而不会引起连接管褶皱；和(5)两个致动器，举例而言并且非限制性地，致动器通过定位于每个镜腿部分侧的轮或螺杆来可逆地且可控制地压缩各个储液器。提供由佩戴者単独调节左右光学器件的能力的设计被认为在人体工程学方面优于需要联合调节光学器件的设计，因为这导致引导致动器位置的调节程度、与由流体填充透镜形成的视网膜图像的清晰度及放大率之间的直接触觉联系。图I示出根据本发明的实施例的具有流体填充透镜的示例性眼镜组件100的部分示图。眼镜100包括第一和第二镜腿部分120、透镜框架140、将镜腿部分120连接到框架140的铰链160、以及至少ー个流体填充透镜组件180。图2示出根据本发明的实施例的一个镜腿部分120的放大细节。镜腿部分120包括两个外部壳件220a和220b，当两个外部壳件220a和220b组装在一起吋，它们产生镜腿部分120主体内的腔230。储液器组件240可以经调整尺寸、成形并被放置在腔230内。在实施例中，镜腿部分120还包括压缩臂260、柔性突出部270、将突出部270保持到位的销272、以及致动器280的组合件。在一个示例中，该组合件可移动地接触储液器组件240的较宽部分。在实施例中，压缩臂260经成形，以使得在组装的镜腿部分120的腔230的封闭环境中，与储液器组件240的较宽部分的接触引起储液器组件240的压缩并推动流体离开该储液器组件。相反地，在实施例中，减轻压缩臂260与储液器组件240之间的接触会对储液器组件240减压，并使得流体被抽入到储液器组件240中。图3根据本发明的实施例从多个视角示出示例性储液器组件240。储液器组件240包括囊状件310、连接管320、接合部330、密封端340和开ロ端350。在一个实施例中，储液 器240通常由囊状构造310组成，并经成形以装入到眼镜组件的镜腿部分120内。囊状件310定位在镜腿部分120内的腔230中。在实施例中，囊状件310沿着其长度接触薄的刚性的可移动金属板(在本文中称作压缩臂260)(參见图2)。在实施例中，囊状件310可以是圆柱形或椭圆体形，以更好地适应镜腿部分120的锥形形状。在一个示例中，内径可以是
5.Omm或更小(例如,沿着长轴2. 0至4. 5mm,沿着短轴在I. Omm至3. Omm之间)。在另ー示例中，囊状件310的尺寸上限受到与眼镜100 —起使用的镜腿部分120的尺寸的控制，并且还受到由致动器(例如，图2中包括260、270、272和280的组件)的机械动作合理产生并被传送到与囊状件310接触的压缩臂260的力的最大量的控制。如果该カ太大，则会引起压缩臂260弯曲，因此消散掉ー些力。在实施例中，还存在囊状件310的壁厚、囊状件310在拉カ和剪力下的刚度、以及囊状件310的尺寸之间的直接关联。储液器组件240的囊状件310连接到较窄部分(在本文中称作连接管320)，较窄部分将流体从囊状件310运送至流体填充透镜组件180(如图I所示)。在实施例中，囊状件310和连接管320可以分开形成并连接在一起。在另ー实施例中，囊状件310和连接管 320可以由储液器材料的单个管形成。可以制定多种处理来将储液器形成为单个单元并避免形成接合部330，举例而言并且非限制性地包括如果储液器材料由热可收缩材料制成，则热收缩；例如当储液器材料是热塑性塑料时，吹塑或注射成型；或者例如对于原型制造，机械加工。在一个示例性实施例中，连接管320具有I. Omm至2. 5mm之间的内径(例如I. Omm和I. 5mm之间)。该下限控制流体穿过连接管320所需要的时间。例如，I. 2mm的连接管内径使得对致动器调节的光学响应能够在少于5秒内完成，并且在实施例中，少于2秒。因为在本实施例中连接管320的壁厚在0. Imm和0. 5mm之间，外径可以在3. 5mm和I. 2mm之间。该上限受到由不便得眼镜100体积太大和太硬的铰链部分和端部件提供的弯曲余量的最大量(如在美国专利申请12/904，769中公开的，该专利申请通过引用整体结合于本说明书中)以及连接管320可以实现而不产生出折裂或阻塞的弯曲半径的控制。图4A到图4D根据本发明的实施例提供示例性储液器组件240的详细示图和尺寸。图4A的上部示出储液器组件240的侧视图，而图4A的下部示出储液器组件240的俯视图。图4B到图4D示出储液器组件240沿着其长度的截面图。图4B示出连接管320的开ロ端350的截面图(没有向外扩张的端部)。图4C示出在接合部330处或附近囊状件310的截面图。图4D示出在接近密封端340处囊状件310的截面图。在本示例性实施例中，从密封端340到接合部330的长度是32mm，从接合部330到开ロ端350的长度是20. 5mm，接合部的长度是1mm，密封端340的长度是I. 5mm。同样在本示例性实施例中，横截面A-A的直径是I. 6mm,壁厚是0. 3mm。椭圆横截面B-B的长轴是3. 75mm,短轴是2. 5mm,壁厚0. 1mm。椭圆横截面C-C的长轴是4. 5mm,短轴是I. 12mm,壁厚0. 1mm。图5示出根据实施例利用密封透镜模块的分解示图示出储液器，并示出储液器240的连接管320的连接端(例如，向外扩展端部520)和位于密封透明模块180的刚性透镜520上的入口端ロ 530。如图5所示，连接管320的开ロ端350向外扩张以产生向外扩张端部520，然后装在流体填充透镜组件的入口端ロ 530上，以使得在进行任意填充操作之前连接管320可以被焊接到入口端ロ 530。在这些实施例的每ー者中，很重要的是选择用于储液器组件的适当材料。在实施例中，该材料是化学惰性的，对于使用的流体(例如硅油)具有最小滲透性，以使得在2-3年的使用期限内流体没有损失。在实施例中，材料是可加工且高度柔性的，因为该材料会沿着其长度经受紧绷的弯曲，特别是在铰链闭合时。在一个示例中，曲率半径可以小到3. Omm,或者低至连接管外径的2. 5倍。下表I示出对于储液器240可以考虑的示例性材料。表权利要求
1.ー种用于存储流体以供应一副眼镜的流体填充透镜的眼镜储液器系统，其包括 镜腿部分，其具有腔； 囊状件，其定位在所述腔内并构造成可重复地压缩和松开，所述囊状件由柔性材料制成；和 连接管，其连接到透镜模块的入ロ端ロ并连接到所述囊状件，所述连接管构造成在所述囊状件与所述透镜模块的流体填充透镜腔之间传输流体。
2.根据权利要求I所述的眼镜储液器系统，还包括 压缩臂，其与所述囊状件接触并构造成将カ从致动器传送至所述囊状件，以引起在所述囊状件和所述连接管之间的流体移动。
3.根据权利要求I所述的眼镜储液器系统，其中，所述囊状件和所述连接管是已经连接到一起的分开形成的部分。
4.根据权利要求I所述的眼镜储液器系统，其中，所述囊状件和所述连接管是单个连续管的两个部分。
5.根据权利要求I所述的眼镜储液器系统，其中，所述囊状件的形状是圆柱形或椭圆体形，并且所述囊状件各自比所述连接管宽。
6.根据权利要求5所述的眼镜储液器系统，其中，所述囊状件的内径是5.Omm或更小。
7.根据权利要求6所述的眼镜储液器系统，其中，所述囊状件的内径沿着长轴在2.0和4. 5mm之间，并且沿着短轴在I. 0和3. Omm之间。
8.根据权利要求I所述的眼镜储液器系统，其中，所述材料是聚偏ニ氟こ烯。
9.根据权利要求I所述的眼镜储液器系统，其中，所述连接管由聚偏ニ氟こ烯制成。
10.根据权利要求I所述的眼镜储液器系统，其中，所述连接管的内径在I.0和2. 5mm之间。
11.根据权利要求I所述的眼镜储液器系统，其中，所述连接管的外径在I.2和3. 5mm之间。
12.根据权利要求I所述的眼镜储液器系统，其中，所述连接管还包括 向外扩张端部，其构造成连接到所述透镜模块的入口端ロ。
13.根据权利要求12所述的眼镜储液器系统，其中，所述连接管的所述向外扩张端部有助于连接并永久粘附到所述透镜模块的入口端ロ。
14.ー种装置，其包括 柔性囊状件，其构造成可重复地压缩和松开； 柔性连接管，其具有向外扩张端部和非向外扩张端部，所述非向外扩张端部连接到所述囊状件，所述连接管构造成沿着所述囊状件的通道长度变窄并延伸，其中，所述连接管还构造成将流体传输进出所述囊状件；和 压缩臂，其与所述囊状件接触并构造成向所述囊状件提供压カ。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述囊状件和所述连接管是已经连接到一起的分开形成的部分。
16.根据权利要求14所述的装置，其中，所述囊状件和所述连接管是单个连续管的两个部分。
17.根据权利要求14所述的装置，其中，所述囊状件的形状是圆柱形或椭圆体形，所述囊状件各自比所述连接管宽。
18.根据权利要求14所述的装置，其中，所述囊状件和所述连接管由聚偏ニ氟こ烯制成。
19.根据权利要求14所述的装置，其中，所述连接管的所述向外扩张端部有助于连接并永久粘附到所述流体透镜模块的入口端ロ。
20.ー种装置制造方法，其包括 将第一可处理材料的第一未处理管放置在管状储液器轮廓上，所述第一未处理管具有第一直径以及在相反末端处的第一开口和第二开ロ，所述管状储液器轮廓具有圆柱形或椭圆体形横截面，使得所述第一未处理管的与所述第一开ロ相对应的一端与所述管状储液器轮廓的一端平齐； 对所述第一可处理材料进行处理，以使得第一经处理管形成为围绕所述管状储液器轮廓并在与所述第二开ロ关联的端部处收缩为比所述管状储液器轮廓更小，以产生减小直径的开ロ ； 从所述第一经处理管去除所述管状储液器轮廓； 密封所述第一开ロ； 将具有第二直径的第二未处理管的第一开ロ放置在所述第一经处理管的减小直径的开口上，所述第二未处理管由第二可处理材料制成； 将入口轮廓放置在所述第二未处理管的第二开口中；以及 对所述第二可处理材料进行处理，以使得第二经处理管形成为围绕第一管的减小直径开口和所述入口轮廓，以形成向外扩张的开ロ。
21.根据权利要求20所述的装置制造方法，其中，所述管状储液器轮廓安装在眼镜镜腿部分的腔内。
22.根据权利要求20所述的装置制造方法，其中，所述第一可处理材料和所述第二可处理材料是相同的。
23.根据权利要求20所述的装置制造方法，其中，所述第一可处理材料是聚偏ニ氟こ烯。
24.根据权利要求20所述的装置制造方法，其中，所述第一可处理材料和所述第二可处理材料是不同的。
25.根据权利要求20所述的装置制造方法，其中，所述管状储液器轮廓的横截面具有沿着长轴在2. 0和4. 5mm之间并且沿着短轴在I. 0和3. 0之间的外径。
26.根据权利要求20所述的装置制造方法，其中，利用粘结剂来密封所述第一经处理管的第一开ロ。
27.根据权利要求20所述的装置制造方法，其中，利用热来密封所述第一经处理管的第一开ロ。
28.根据权利要求20所述的装置制造方法，其中，所述第二直径小于所述第一直径，所述第二直径大于所述减小直径的开ロ的直径。
29.根据权利要求20所述的装置制造方法，还包括 围绕所述第一经处理管的第一开ロ的内边缘设置第一粘结剂；和 围绕所述减小直径的开ロ的外边缘、所述第二经处理管的第一开ロ的内边缘或上述两者来设置第二粘结剂。
30.根据权利要求29所述的装置制造方法，其中，所述第一粘结剂和所述第二粘结剂是相同的。
31.根据权利要求29所述的装置制造方法，其中，所述第一粘结剂和所述第二粘结剂是不同的。
全文摘要
公开了流体填充透镜储液器系统的装置和制造方法。眼镜储液器系统包括具有腔的镜腿部分；囊状件，其定位在腔内并构造成可重复地压缩和松开，囊状件由柔性材料制成；和连接管，其连接到透镜模块的入口端口以及连接到囊状件，连接管构造成在囊状件与透镜模块的流体填充透镜腔之间传输流体。眼镜储液器系统还包括压缩臂，其与囊状件接触并构造成将力从致动器传送至囊状件，以引起在囊状件和连接管之间的流体移动。囊状件和连接管由柔性材料制成，例如聚偏二氟乙烯。连接管还包括构造成连接到透镜模块的入口端口的向外扩张端部。
文档编号G02B3/14GK102667538SQ201080057486
公开日2012年9月12日 申请日期2010年10月15日 优先权日2009年10月15日
发明者丹尼尔·塞纳托, 卡里姆·哈罗德, 威廉·威甘, 尔本·肖纳勒, 布鲁斯·戴克尔, 帕斯卡尔·洛瑟, 莉萨·尼鲍尔, 迈克尔·圣-吉兰, 阿米塔瓦·古普塔, 马修·华莱士·彼得森 申请人:阿德伦丝必康公司