用于眼科装置的具有锁定密封件的多件式插入物装置制造方法

用于眼科装置的具有锁定密封件的多件式插入物装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了用于将元件密封和封装在多件式插入物之上和之内的方法和设备。在一些实施例中，眼科镜片由有机硅水凝胶浇铸模塑，并且所述元件包括密封和封装的多件式插入物部分。
【专利说明】用于眼科装置的具有锁定密封件的多件式插入物装置
【技术领域】
[0001]本发明描述了涉及眼科装置的密封和封装方面有关的方法、设备和装置，并且更具体地讲，在一些实施例中，描述了其内或其上具有多件式插入物元件的眼科镜片的制造过程中的密封和封装方面。
【背景技术】
[0002]传统上，眼科装置例如接触镜片或眼内透镜包括具有矫正、美观、或治疗性质的生物相容性装置。例如接触镜片可提供以下功能中的一种或多种:视力矫正功能、美容增强作用以及治疗作用。每种功能由眼科镜片的物理特性提供。将折射性质结合到眼科镜片中的设计可提供视力矫正功能。结合到眼科镜片中的颜料可提供美容增强作用。结合到眼科镜片中的活性剂可提供治疗功能性。无需使眼科镜片处于通电状态即可实现这些物理特性。
[0003]最近，有理论表明有源元件可被结合到接触镜片中。一些元件可包括半导体器件。一些例子示出了在置于动物眼睛上的接触镜片中嵌入半导体器件。然而，此类装置缺少独立的通电机构。虽然可将导线从眼科镜片延伸至电池组以为此类半导体器件供电，并且有理论表明该装置可通过无线方式供电，但尚未有此类无线供电机构可供利用。
[0004]因此，希望存在有利于下述眼科镜片形成的其他方法和设备，该眼科镜片被通电到适当的程度，以在眼科镜片中提供一种或多种功能并控制眼科镜片或其他生物医学装置的光学特性变化。在制造此类眼科和生物医学装置的过程中，可能存在许多如下的元件，该元件的物理和化学隔离性质或缺乏此类性质均可能是重要的。因此，与通电的眼科和生物医学装置中各种元件的密封和封装相关的新型方法、装置和设备是重要的。

【发明内容】

[0005]因此，本发明包括与各种元件的密封和封装相关的创新，所述各种元件包括例如可被通电并且结合到眼科装置中的插入物。此类眼科装置的例子可包括例如接触镜片或眼内透镜。从更普遍的角度来看，许多其他可能相关的通电的生物医学装置在本发明的范围之内。此外，提供了方法和设备，其用于形成具有密封或封装的多件式插入物的眼科镜片。在一些实施例中，处于通电状态的介质能够为能传导电流的元件供电。元件可包括但不限于可变光学透镜元件、半导体器件和有源或无源电子装置。这些元件还可包括通过各种类型的外部信号被激活的能力。一些实施例还可包括浇铸模塑的有机硅水凝胶接触镜片，其中刚性或可成形的通电插入物以生物相容性方式包含在眼科镜片中。
[0006]因此，本发明包括通过密封至少一个前曲面件和后曲面件来形成插入物的方法。该方法可包括用于限定电互连器和将装置附接到互连器和/或曲面件的步骤。还包括使用这些方法加工所获得的装置。
[0007]在一些可供选择的实施例中，可能存在添加到前述两件式插入物中的第二后曲面件。在这种情况下，各种密封件可形成多个腔体。用于将其他离散件包含在顺序处理或平行处理步骤中的插入物内的方法步骤与本文中本发明领域的性质一致。[0008]在一些实施例中，插入物可包括电子元件。这些元件中的一些或全部可包括在插入物内密封腔体的内部的空间中。其他实施例可通过将电子元件设置在成形腔体的外部的位置中而获得。在具有外部元件的实施例中，可能有用的是用其自身的封装材料来封装元件。
[0009]由各种实施例形成的腔体还可容纳各种类型的流体。例如，在液体弯月面型实施例中，至少部分地位于眼科插入物的光学区的中心腔体可容纳与眼科镜片的形成相关的液体。在一些实施例中，可在限定了腔体的密封过程之前或期间将液体放置在限定腔体的区域内。在其他情况下，可在密封腔体形成之后添加液体，例如通过灌装针注射穿过后曲面件或前曲面件中的一个或多个区域，然后密封后曲面件或前曲面件中产生的渗漏部位。
[0010]形成密封件的方法和所得的密封装置是各种实施例的重要方面。在一些实施例中，密封件可包括预形成材料，该预形成材料被成形为与随后形成的密封区域一致的形状。在其他实施例中，密封件可通过在后曲面件和前曲面件中的一者或两者的表面上施加密封剂而在适当的位置形成。在这些实施例的一些中，可允许在组装多个件之前固化施加的密封剂；在其他情况下，将进一步处理未固化的密封材料以组装多个件。
[0011]在具有预固化密封材料或未固化密封材料的实施例中，用这些材料彼此密封的两个件可保持就位或压在一起以形成密封件。在一些实施例中，被压在一起以形成密封件的物理接触的表面随后可通过以下方式保持就位:横跨两个件放置粘合剂材料，该粘合剂材料在固化后将两个表面永久性地粘附就位，并将密封材料的密封方面保持在两个件之间。
[0012]在一些可供选择的实施例中，被压在一起的表面可启用自密封机构。自密封机构可将两个或更多个件锁定或自锁定在一起并保持密封材料上的压力，继而保持物理接触以形成密封完整性。其他机构可在密封区域中包括附加结构，例如用于放置密封材料的沟槽和表面形貌特征中的刃形边缘以更好地增强密封区域的性能。
[0013]连接到前曲面件和后曲面件中的一者或两者上的结构还可具有与其密封或封装相关的实施例。导电迹线、通电元件和/或电子元件可具有以这种方式沉积以跨越整个迹线、通电元件或电子元件的密封或封装材料，从而允许任一端上的封装和密封材料与前曲面件或后曲面件材料之间的接触。
[0014]可进一步处理所得的多件式插入物装置，以形成与这些眼科装置形成的方法相关的眼科装置和新型方法。在一些实施例中，可将插入物放置在其中可发现少量眼科镜片主体形成材料的第一模具部件内。在其他实施例中，该镜片形成混合物可以包括(例如)水凝胶形成材料。可在第二模具部件移动到接近第一模具部件之前、期间或之后添加额外的镜片形成混合物。第二模具部件移动接近第一模具部件可形成腔体，在此腔体中，插入物和镜片形成混合物可模塑成具有高质量光学表面的复合眼科镜片。嵌入该所得眼科装置的插入物可具有封装的元件和/或位于密封区域中的元件。另外，在一些实施例中可围绕插入物的模塑的镜片形成混合物可被视为插入物封装层。插入物之内或之上的元件可包括电子迹线、通电装置、电子装置(包括例如集成电路)和有源光学元件(包括例如液体的弯月面型眼科镜片)。
【专利附图】

【附图说明】
[0015]图1示出了可用于实施本发明的一些实施例的示例性模具组件设备元件。[0016]图2示出了具有多件式插入物实施例的示例性通电眼科镜片。
[0017]图3示出了用于多件式插入物的示例性密封实施例的横截面图示。
[0018]图4A示出了多件式插入物的示例性两件式插入物实施例的俯视图示。
[0019]图4B示出了多件式插入物的示例性两件式插入物实施例的横截面图示。
[0020]图5示出了图4B中示例性装置的多件式插入物密封区域的可供选择的实施例。
[0021]图6示出了图4B中示例性装置的多件式插入物密封区域的可供选择的实施例。
[0022]图7示出了图3中示例性装置中密封区域的可供选择的实施例。
[0023]图8示出了图3中示例性装置中密封区域的可供选择的实施例。
[0024]图9示出了图3中示例性装置中密封区域的可供选择的实施例。
【具体实施方式】
[0025]本发明包括用于制造具有多件式插入物的眼科镜片的方法和设备，其中插入物的多个部分以及包括该插入物的元件可包括密封和封装方面。此外，本发明包括具有结合到眼科镜片内的多件式插入物的眼科镜片，该多件式插入物包括密封和封装方面。
[0026]根据本发明，通电眼科镜片由嵌入式插入物和能量源形成，所述能量源例如用作能量存储装置的电化学电池或电池组。在一些实施例中，构成能量源的材料被封装并与放置眼科镜片的环境隔离。
[0027]在一些实施例中，多件式插入物还包括电路图案、元件和能量源。各种实施例可包括围绕光学区周边定位电路图案、元件和能量源的多件式插入物，佩戴者可通过该光学区观看。其他实施例可包括如下电路图案、元件和能量源:所述电路图案、元件和能量源足够小而不会对接触镜片佩戴者的视野产生不利影响，从而多件式插入物可将其定位在光学区的内部或外部。
[0028]通常，根据本发明的一些实施例，多件式插入物通过自动化技术结合到眼科镜片中，该自动化技术将能量源放置在相对于用于形成眼科镜片的模具部件的所需位置。将各种元件放入眼科镜片中的实施例可采用一个或多个步骤，在所述一个或多个步骤中，元件被密封并粘附到位，或元件被封装。
[0029]在一些实施例中，能量源放置成与元件电连通,该元件可按指令启动并从包含在眼科镜片内的能量源中汲取电流。元件可包括但不限于半导体器件、有源或无源电子装置或电动机械，包括例如微机电系统(MEMS)、纳机电系统或微机械。在放置能量源和元件之后，可通过模具部件形成并聚合反应性混合物以形成眼科镜片。
[0030]以下部分将详细说明本发明的实施例。文中描述的优选实施例和可供选择的实施例均仅为示例性实施例，并且应当理解，对于本领域技术人员而言其变型形式、修正形式和更改均可能是显而易见的。因此，应当了解，所述示例性实施例不对作为其基础的本发明的范围构成限制。
[0031]术语表
[0032]在涉及本发明的该说明书和权利要求中，所使用的各个术语定义如下:
[0033]后曲面件:如本文所用，是指多件式插入物的固体元件，当将其组装到所述插入物中时，将占据位于背面的眼科镜片的一侧的位置。在眼科装置中，此类件将位于更靠近佩戴者眼睛表面的插入物的侧面。在一些实施例中，后曲面件可包含和包括眼科装置中心内的区域，光可穿过该区域进入佩戴者的眼睛。该区域可被称为光学区。在其他实施例中，所述件可采用环形形状，在该环形形状中所述件不包含或包括光学区中的一些或全部区域。在眼科插入物的一些实施例中，可存在多个后曲面件，并且多个后曲面件中的一个可包括光学区，同时其他后曲面件可为环形或环面的多个部分。
[0034]元件:如本文所用，是指能够从能量源中汲取电流以执行一种或多种逻辑状态或物理状态变化的装置。
[0035]通电的:如本文所用，是指能够提供电流或能够在其内储存电能的状态。
[0036]能量:如本文所用，是指使物理系统做功的能力。本发明中的多种用途可能涉及在做功的过程中能够执行电动作的所述能力。
[0037]能量源:如本文所用，是指能够供能或使生物医学装置处于通电状态的装置。
[0038]能量采集器:如本文所用，是指能够从环境中提取能量并将其转化为电能的装置。
[0039]前曲面件:如本文所用，是指多件式插入物的固体元件，当将其组装到所述插入物中时，将占据位于正面的眼科镜片的一侧的位置。在眼科装置中，此类件将位于更远离佩戴者眼睛表面的插入物的一侧上。在一些实施例中，所述件可包含和包括眼科装置中心中的区域，光可穿过该区域进入佩戴者的眼睛。该区域可被称为光学区。在其他实施例中，所述件可采用环形形状，在该环形形状中所述件不包含或包括光学区中的一些或全部区域。在眼科插入物的一些实施例中，可存在多个前曲面件，并且多个前曲面件中的一个可包括光学区，同时其他前曲面件可为环形或环面的一部分。
[0040]镜片形成混合物或反应性混合物或反应性单体混合物(RMM):如本文所用，是指可固化并交联、或可交联以形成眼科镜片的单体或预聚物材料。各种实施例可包括镜片形成混合物，其中镜片形成混合物具有一种或多种添加剂，例如紫外线阻滞剂、着色剂、光引发剂或催化剂以及眼科镜片(例如接触镜片或眼内透镜)中可用的其他添加剂。
[0041]镜片形成表面:如本文所用，是指用于模塑眼科镜片的表面。在一些实施例中，任何此类表面可具有光学质量的表面光洁度，这表明所述表面足够光滑并且被形成为使得如下眼科镜片表面是光学合格的:该表面由与模塑表面接触的眼科镜片形成材料的聚合反应而形成。此外，在一些实施例中，镜片形成表面可具有赋予眼科镜片表面期望的光学特性所必需的几何形状，包括但不限于球面、非球面以及柱面度数、波前像差矫正、角膜形貌特征校正或它们的组合。
[0042]锂离子电池:如本文所用，是指锂离子在其中移动穿过电池以产生电能的电化学电池。这种通常称之为电池组(battery)的电化学电池可以其典型形式再通电或再充电。
[0043]多件式插入物:如本文所用，是指能够支撑眼科镜片内能量源的可成形的基片或刚性的基片。在一些实施例中，多件式插入物也支撑一个或多个元件。
[0044]模具:如本文所用，是指可用于由未固化制剂来形成眼科镜片的刚性或半刚性物体。一些优选的模具包括形成前曲面模具部件和后曲面模具部件的两个模具部件。
[0045]眼科镜片:如本文所用，是指位于眼睛内或眼睛上的任何眼科装置。这些装置可提供光学矫正或可为装饰品。例如，术语眼科镜片可指用于矫正或改进视力或用于增强眼部机体美容(更改虹膜颜色的外观)而不会影响视力的接触镜片、眼内透镜、覆盖镜片、眼部插入物、光学插入物或其他类似的装置。在一些实施例中，本发明优选的眼科镜片为由有机硅弹性体或水凝胶制成的软性接触镜片。[0046]光学区:如本文所用，是指眼科镜片的佩戴者通过其进行观看的眼科镜片的区域。
[0047]功率:如本文所用，是指每单位时间内所做的功或所传递的能量。
[0048]可再充电或可再通电:如本文所用，是指恢复到具有更大做功能力的状态的性能。本发明范围内的多种用途可涉及恢复到某个状态的能力，该能力能够在特定的恢复时间周期内使电流以特定速率流动。
[0049]再充电或再通电:如本文所用，是指恢复到具有更大做功能力的状态。本发明范围内的多种用途可与能够使装置在特定的恢复时间周期内使电流以特定速率流动的恢复到某个状态能力相关。
[0050]从模具脱离:如本文所用，是指眼科镜片与模具完全分离或只是松散地附着，使得可通过轻轻晃动移除或用药签推离。
[0051]堆叠的集成元器件(SIC器件):如本文所用，是指包装技术的产品，其可通过在彼此上堆叠每层的至少一部分而将基片的薄层组装到有效集成器件中的，该基片的薄层可包含电气和机电装置。层可包括各种类型、材料、形状和尺寸的元器件。此外，层可由各种装置-生产技术制成以匹配和呈现各种轮廓。
[0052]眼科镜片
[0053]参见图1，示出了形成包括密封和封装插入物的眼科装置的设备100。设备包括示例性的前曲面模具102和匹配的后曲面模具101。插入物104和眼科装置的主体103可位于前曲面模具102和后曲面模具101的内部。在一些实施例中，主体103的材料可为水凝胶材料，并且插入物104可被该材料包围在所有表面上。
[0054]插入物104可为许多不同类型插入物中的一种。在图1中，插入物104中存在至少一个密封表面105。其他实施例可包括不同类型的密封件和封装件，其中一些在以下部分中进行讨论。设备100可用于形成新型眼科装置，该新型眼科装置由具有多个密封区域的元件的组合构成。
[0055]参见图2，以横截面示出了所述新型眼科装置的示例性实施例200。眼科装置壳体230可围绕实施例200。壳体230可通过图1中示出的模具实施例100形成，并且可由多种材料(包括例如水凝胶化合物)构成。
[0056]该实施例200还可包括插入物240。在一些实施例中，插入物240可由多个件构成，并且可利用各种密封件来组装插入物240。
[0057]该实施例200可包括元器件层210，该元器件层可包括例如启动元件、处理元件、通电元件和感测元件。多种封装方案可与元器件层210的内容物相关。在一些实施例中，层210可粘附到其他元件，例如有源光学装置220，然后将所得插入物固定到眼科装置中，如图1所示。有源光学装置220可以是用两种不同的不混溶流体填充然后进行密封的液体弯月面型眼科镜片。
[0058]密封件和封装结构-胶槽
[0059]参见图3，示出了示例性光学装置220的边缘300的放大横截面。例如，水相360和非水相350可表示弯月面型眼科镜片中两种不混溶的流体。有源装置的前表面310可为模塑的独立件，各种电极金属层可沉积在该模塑的独立件上。模塑前曲面件310可具有胶槽、凹槽或狭槽320，然后其将与模塑的且独立的后曲面件340相交。例如，该胶槽320可用作粘合剂、密封剂或胶合物的容器。在使前曲面件310和后曲面件340彼此接近之后，在流体350和360对两个件310和340形成的腔体进行填充之前或之后，后曲面件340可被推进至牢固地进入320。然后，可将粘合剂330沉积到胶槽320的剩余空间中以形成密封区域330。在一些实施例中，该胶槽320可位于眼科镜片装置自身的整个周边的周围。
[0060]多种方法可有效地将粘合剂涂覆到胶槽320中。与例如印刷设备一样，一些实施例可包括通过喷嘴的应用，或其他实施例可在胶槽320内沉积预成形的粘合剂，然后该预成形的粘合剂通过加热光照、压力或形成密封件和粘结件的其他标准方法进行流动和粘结。可使用多种类型的粘合剂来形成密封区域330。表1列出了可用于该密封应用和可行的各个实施例中材料类型的一些例子。表1还描述了每种类型中一些材料的一些代表性特性。本领域的普通技术人员将认识到，除了讨论的那些材料之外的材料也可包括在权利要求书的范围之内。
[0061]表1-示例性的密封材料、封装材料和涂层材料的部分列表
[0062]
【权利要求】
1.一种用于眼科镜片的多件式插入物装置，包括: 至少第一插入物后曲面件； 至少第一插入物前曲面件； 位于所述第一插入物前曲面件和第一插入物后曲面件中的一者或两者上的导电材料； 附接至所述第一插入物前曲面件和第一插入物后曲面件中的一者或两者的电子元件，其中所述电子元件至少部分地附接到所述导电材料； 第一自锁定结构，所述第一自锁定结构将所述第一插入物后曲面件牢固地保持在所述第一插入物前曲面件的相对位置处，其中组合使得所述第一自锁定结构密封位于所述第一插入物后曲面件和所述第一插入物前曲面件的所述组合内部的第一腔体，从而得到第一眼科插入物件。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括: 至少第二插入物后曲面件； 第二自锁定结构，所述第二自锁结构固定地保持所述第一插入物前曲面件和所述第二插入物后曲面件中的任一者或两者，其中组合使得第二自锁定结构密封位于所述第一眼科插入物件和所述第二插 物后曲面件的所述组合内部的第二腔体。
3.根据权利要求1所述的装置，还包括: 在所述第一插入物前曲面件和所述第一插入物后曲面件中的任一者或两者的表面上的第一密封材料，其中组合使得所述第一密封材料密封位于所述第一后曲面件和所述第一前曲面件的所述组合内部的所述第一腔体。
4.根据权利要求1所述的装置，其中: 所述第一腔体包括所述电子元件。
5.根据权利要求1所述的装置，其中: 所述电子元件位于所述密封的第一腔体的外部。
6.根据权利要求1所述的装置，其中: 所述第一密封材料预成形为一定的形状以形成密封件。
7.根据权利要求3所述的装置，其中: 所述第一密封材料通过使所述第一插入物后曲面件和所述第一插入物前曲面件中的任一者或两者的至少一部分与所述第一密封材料物理接触而形成密封件。
8.根据权利要求7所述的装置，还包括: 第二密封材料，所述第二密封材料在所述第一插入物前曲面件和第一插入物后曲面件两者的至少一部分之间形成第二材料粘合密封件；其中所述第二材料粘合密封件保持所述第一插入物后曲面件和所述第一插入物前曲面件中的任一者或两者的至少一部分与所述第一密封材料的物理接触。
9.根据权利要求1所述的装置，还包括: 密封剂，在将所述电子元件附接到所述导电材料之后，将所述密封剂施加到所述电子元件的至少一部分上。
10.根据权利要求1所述的装置，还包括: 施加到所述导电材料的至少一部分上的密封剂。
11.根据权利要求2所述的装置，还包括: 施加到所述导电材料的至少一部分上的密封剂。
12.一种包括根据权利要求1所述的插入物装置的眼科镜片装置，还包括: 插入物封装层，其中所述插入物封装层由两个模具部件之间的反应性混合物的聚合反应形成，同时根据权利要求1所述的插入物装置位于所述两个模具部件之间。
13.—种包括根据权利要求2所述的插入物装置的眼科镜片装置，还包括: 插入物封装层，其中所述插入物封装层由两个模具部件之间的反应性混合物的聚合反应形成，同时根据权利要求1所述的插入物装置位于所述两个模具部件之间。
14.根据权利要求12所述的装置，其中: 所述反应性混合物包含或形成水凝胶。
15.根据权利 要求13所述的装置，还包括: 通电元件。
16.根据权利要求15所述的装置，还包括: 液体弯月面眼科镜片元件。
17.根据权利要求1所述的装置，还包括: 在所述第一腔体内的至少第一液体。
18.根据权利要求3所述的装置，其中: 所述第一密封材料为环氧树脂粘合剂。
19.根据权利要求12所述的装置，还包括: 液体弯月面眼科镜片元件。
【文档编号】G02C7/04GK103909610SQ201410010278
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年1月9日 优先权日:2013年1月9日
【发明者】R.B.普格, J.D.里亚尔, A.托纳, D.B.奥特斯, F.A.弗里特施 申请人:庄臣及庄臣视力保护公司