隐形眼镜结构及其制作方法

本申请涉及可穿戴设备技术领域，具体涉及一种隐形眼镜结构及其制作方法。

背景技术：

智能隐形眼镜是指可以穿戴在眼球上的柔性电子设备，通过其对眼睛相关的生理信息如泪液成分、眼压等进行持续的采集，可以对眼部健康的评价及治疗提供一定的帮助。此外，通过电路设计可以使智能隐形眼镜具备虚拟成像、增强视野、图像存储等功能，增强使用者的视觉体验。

目前的智能隐形眼镜通常是通过将功能电路放置在透明、柔性的高分子材料反应前驱液中，然后热固化使功能电路完全/部分嵌入镜片而得到。通过上述方法所制得的智能隐形眼镜具有以下不足：1)功能电路的存在可能会影响高分子材料聚合的聚合度以及均匀程度，对镜片的质量造成影响；2)由于制备流程中涉及镜片材料的合成，因此制备时间较长且制备条件较为苛刻；3)功能电路嵌入在水凝胶材质中还会对电路信号的传输造成一定的影响。因此，有必要提供另一种制作方法，可以保证镜片的质量和穿戴舒适度，提高功能电路的信号质量，且工艺简单。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本申请提供一种隐形眼镜结构及其制作方法，通过多巴胺仿生粘附涂层将功能电路粘贴在隐形眼镜镜片上，可以直接采用现有的隐形眼镜镜片，不涉及镜片制作过程，无需对镜片的表面进行化学/物理修饰，不影响镜片的柔性，生物相容性较好，保证了镜片的质量和穿戴舒适度，且能提高功能电路的信号质量，工艺简单。

为解决上述技术问题，本申请提供一种隐形眼镜结构，包括隐形眼镜镜片、多巴胺粘附层与功能电路，所述功能电路通过所述多巴胺粘附层粘附于所述隐形眼镜镜片的背向眼球的一侧。

可选地，所述多巴胺粘附层包括多巴胺层与表面修饰材料，所述表面修饰材料形成于所述多巴胺层的朝向所述隐形眼镜镜片的一侧，所述表面修饰材料具有与所述隐形眼镜镜片的材料形成连接的功能基团。

可选地，所述隐形眼镜镜片的材料为水凝胶或硅水凝胶，所述表面修饰材料具有与所述隐形眼镜镜片的材料形成氢键连接的功能基团，所述功能基团包括氨基、酰胺、羧基中的至少一种。

可选地，所述表面修饰材料还具有氨基，所述表面修饰材料通过氨基与所述多巴胺层的醌基发生席夫碱反应而连接在所述多巴胺层的表面；和/或，所述表面修饰材料为1,6-己二胺、1,9-二氨基壬烷、1,10-二氨基癸烷、1,5-二氨基戊烷、天冬酰胺、2-氨基丁酰胺、甘氨酰胺、n,n-双(羧甲基)-l-赖氨酸中的至少一种。

可选地，所述功能电路包括至少一环状结构，所述环状结构与所述隐形眼镜镜片同心设置，所述环状结构的内径大于瞳孔的直径。

本申请还提供一种隐形眼镜结构，包括：

s1.提供功能电路与隐形眼镜镜片；

s2.在所述功能电路的一侧形成多巴胺粘附层；

s3.通过所述多巴胺粘附层将所述功能电路贴附在所述隐形眼镜镜片的背向眼球的一侧；

s4.得到隐形眼镜结构。

可选地，步骤s2，包括：

s21.将所述功能电路转移在基板上；

s22.在所述基板上放置掩模版，所述掩模版遮挡所述基板的不具有所述功能电路的部分，并暴露出所述功能电路；

s23.在所述功能电路上制作多巴胺粘附层。

可选地，步骤s23，包括：

s231.在所述功能电路上制作多巴胺层；

s232.在所述多巴胺层的表面引入表面修饰材料，所述表面修饰材料具有用于与所述隐形眼镜镜片的材料形成连接的功能基团；

s233.得到所述多巴胺粘附层。

可选地，步骤s232，包括：

去除所述掩模版；

将所述基板、所述功能电路及所述多巴胺层的组合体放入含有所述表面修饰材料的反应液中，所述表面修饰材料具有氨基及用于与所述隐形眼镜镜片形成连接的功能基团；

通过所述表面修饰材料中的氨基与所述多巴胺层的醌基的席夫碱反应，使所述表面修饰材料连接在所述多巴胺层的表面。

可选地，所述隐形眼镜镜片的材料为水凝胶或硅水凝胶，步骤s232中，所述表面修饰材料具有用于与所述隐形眼镜镜片的材料形成氢键连接的功能基团，所述功能基团包括氨基、酰胺、羧基中的至少一种。

可选地，步骤s3，包括：

将所述基板、所述功能电路及所述多巴胺粘附层的组合体的具有所述多巴胺粘附层的一侧贴附在所述隐形眼镜镜片的背向眼球的一侧；

去除所述基板，使所述功能电路通过所述多巴胺粘附层贴附在所述隐形眼镜镜片的背向眼球的一侧。

本申请的隐形眼镜结构包括隐形眼镜镜片、多巴胺粘附层与功能电路，功能电路通过多巴胺粘附层粘附于隐形眼镜镜片的背向眼球的一侧。隐形眼镜结构，包括：提供功能电路与隐形眼镜镜片；在功能电路的一侧形成多巴胺粘附层；通过多巴胺粘附层将功能电路贴附在隐形眼镜镜片的背向眼球的一侧；得到隐形眼镜结构。通过多巴胺仿生粘附涂层将功能电路粘贴在隐形眼镜镜片上，可以直接采用现有的隐形眼镜镜片，不涉及镜片制作过程，无需对镜片的表面进行化学/物理修饰，不影响镜片的柔性，生物相容性较好，保证了镜片的质量和穿戴舒适度，且能提高功能电路的信号质量，工艺简单。

附图说明

图1是根据第一实施例示出的隐形眼镜结构的侧视图；

图2是根据第一实施例示出的隐形眼镜结构的俯视图；

图3是根据第一实施例示出的隐形眼镜结构的功能电路的示意图；

图4是根据第二实施例示出的隐形眼镜结构的流程示意图；

图5是根据第二实施例示出的隐形眼镜结构中掩模版的使用示意图；

图6是根据第二实施例示出的隐形眼镜结构中形成多巴胺粘附层的过程示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。

在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本申请的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。

虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分。

再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“a、b或c”或者“a、b和/或c”意味着“以下任一个：a；b；c；a和b；a和c；b和c；a、b和c”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

第一实施例

图1是根据第一实施例示出的隐形眼镜结构的侧视图。图2是根据第一实施例示出的隐形眼镜结构的俯视图。如图1与图2所示，本实施例的隐形眼镜结构包括隐形眼镜镜片101、多巴胺粘附层(图未示)与功能电路102，功能电路102通过多巴胺粘附层粘附于隐形眼镜镜片101的背向眼球的一侧，隐形眼镜镜片101的背向眼球的一侧也即图1中凸出的一侧。

通过多巴胺仿生粘附涂层将功能电路粘贴在隐形眼镜镜片的背向眼球的一侧，可以直接采用现有的隐形眼镜镜片，不涉及镜片制作过程，无需对镜片的表面进行化学/物理修饰，不影响镜片的柔性，生物相容性较好，保证了镜片的质量和穿戴舒适度，且工艺简单。此外，功能电路位于隐形眼镜镜片的表面，避免了隐形眼镜镜片中的水分子对信号传输的影响，提高了功能电路的信号质量。

请参考图3，功能电路102包括依次层叠设置的柔性衬底1023、中间层1022及电路层1021，多巴胺粘附层设置在功能电路102的具有柔性衬底1023的一侧。柔性衬底1023的厚度为1μm-100μm，可以是聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的至少一种柔性材料；中间层1022可以是钛或者铬的镀层，用于增加电路层1021和柔性衬底1023之间的结合力；电路层1021可以由金属导线和电子元器件组成，也可以是特定图案形状的金属导线，金属导线的厚度为10nm-1μm，可以是金、银、铜、镁、锌、钼中的至少一种金属，电子元器件包括但不限于贴片电容、电感、电阻、二极管、传感器以及微型的芯片。实际实现时，电路层1021上还可设置封装层(图未示)，封装层可以是聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、纤维素、壳聚糖中一种，厚度为1μm-100μm。

可选地，功能电路102包括至少一环状结构，环状结构与隐形眼镜镜片101同心设置，环状结构的内径大于瞳孔的直径，也即，最靠近中心的环状结构的直径最小且大于瞳孔的直径，最靠近外侧的环状结构的直径最大且小于隐形眼镜镜片101的直径。在一种可实现的方式中，功能电路102包括两个环状结构，功能电路102的电路层1021为金属导线，此时，功能电路102的两个环状的金属导线相当于天线，当眼压变化时，功能电路102的两个环状的金属导线的尺寸随着眼球曲率变化而变化，产生不同的谐振频率，通过眼球外部的天线检测该谐振频率，即可得到对应的眼压，实现对眼压的测试。

隐形眼镜镜片101的材料为水凝胶或硅水凝胶，带有羟基、酯键等氢键供体或氢键受体，多巴胺层具有可以与隐形眼镜镜片101的材料产生氢键的功能基团如酚羟基，从而可以通过氢键连接来实现功能电路102与隐形眼镜镜片101之间的粘接。为进一步调控粘接性能，多巴胺粘附层优选包括多巴胺层与表面修饰材料，表面修饰材料形成于多巴胺层的朝向隐形眼镜镜片101的一侧，表面修饰材料具有与隐形眼镜镜片101的材料形成氢键连接的功能基团，功能基团包括氨基、酰胺、羧基中的至少一种，形成氢键的能力更强，粘接效果更好，可以提高功能电路102与隐形眼镜镜片101之间的连接稳定性。

此外，为将表面修饰材料引入多巴胺层的表面，表面修饰材料还具有氨基，表面修饰材料可通过氨基与多巴胺层的醌基发生席夫碱反应而连接在多巴胺层的表面。表面修饰材料为小分子材料，包括但不限于1,6-己二胺、1,9-二氨基壬烷、1,10-二氨基癸烷、1,5-二氨基戊烷、天冬酰胺、2-氨基丁酰胺、甘氨酰胺、n,n-双(羧甲基)-l-赖氨酸中的至少一种。

以下通过第二实施例对本实施例的隐形眼镜结构的制作过程进行说明。

第二实施例

图4是根据第二实施例示出的隐形眼镜结构的流程示意图。如图4所示，本实施例的隐形眼镜结构，包括：

步骤310，提供功能电路与隐形眼镜镜片。

其中，请结合图5，功能电路102包括依次层叠设置的柔性衬底1023、中间层1022及电路层1021，在本实施例中，功能电路102包括至少一环状结构，也即柔性衬底1023、中间层1022及电路层1021均包括至少一环状结构，环状结构同心设置，环状结构的内径大于瞳孔的直径，也即，最靠近中心的环状结构的直径最小且大于瞳孔的直径。制作功能电路102时，先在一施主基板上通过旋涂法依次制作整面的牺牲层和整面的柔性衬底1023；接着，在柔性衬底1023上通过溅射/蒸镀制备整面的中间层1022，如钛或者铬的镀层；随后，通过溅射/蒸镀技术在中间层1022上整面形成金属材料层作为电路层1021；接着，在电路层1021上旋涂光刻胶进行光刻，使光刻胶暴露出下方需要去除的部分；之后，通过液态刻蚀去除电路层1021和中间层1022中没有光刻胶保护的部分，得到环形图案；接着，用丙酮洗掉光刻胶，通过反应离子刻蚀去除柔性衬底1023中未被电路层1021和中间层1022的图案遮挡的部分，得到功能电路102。需要说明的是，功能电路102的结构不限于此，可以根据所需实现的功能进行设计。

隐形眼镜镜片可采用商品化的产品如博士伦隐形眼镜等，隐形眼镜镜片的材料可以是水凝胶也可以是硅水凝胶，当然，隐形眼镜镜片也可以是根据实际使用要求预先制备得到。

步骤320，在功能电路的一侧形成多巴胺粘附层。

请结合图5，在步骤320中，先将功能电路102转移在基板103上，其中柔性衬底1023背向基板103，基板103的厚度为100μm-1mm，但不以此为限，只需可以在制程中起到支撑作用即可，基板103可以是聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种，也可以是玻璃、硅片中的一种。转移功能电路102时，用水溶胶带粘住功能电路102，腐蚀去除施主基板与功能电路102之间的牺牲层，将功能电路102从施主基板上剥离，然后，将水溶胶带的背向功能电路102一侧表面贴附在基板103上，滴加去离子水把水溶胶带溶解，烘干，使功能电路102附着在基板103上，此时，功能电路102的柔性衬底1023背向基板103，便于制作多巴胺粘附层。

接着，在基板103上放置掩模版104，掩模版104具有镂空区1041，掩模版104的非镂空区遮挡基板103的不具有功能电路102的部分，镂空区1041暴露出功能电路102，掩模版104的材料可以是聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯等柔性材料或不锈钢、铝、铜等刚性材料，镂空区1041的图案可通过激光切割、蚀刻等方式获得；最后，通过掩模版104的区域限定，在功能电路102上制作多巴胺粘附层。

制作多巴胺粘附层时，先在功能电路102上制作多巴胺层。具体地，先后用有机溶剂和去离子水清洗裸露的功能电路102的柔性衬底1023的表面并用惰性气体吹干，去除柔性衬底1023表面的污垢和杂质，其中，有机溶剂包括异丙醇、丙酮、乙醇中的至少一种，惰性气体包括氮气、氩气中的至少一种。接着，取ph值为4.5-9.5、浓度为0.1mg/ml-10mg/ml的多巴胺溶液，用tris-hcl缓冲液将多巴胺溶液的ph值调至特定值如8.5，再用移液枪取适量多巴胺溶液溶液滴在上述裸露的功能电路102的柔性衬底1023上，在一定温度下放置一定时间使溶剂挥发完全，即得到多巴胺层。用移液枪所取的多巴胺溶液的体积视功能电路102的面积与所需多巴胺层的厚度所需，为1μl-10ml，溶剂挥发过程中温度为20℃-70℃，挥发时间为1h-48h。多巴胺层的厚度可以通过多巴胺溶液的浓度、ph值、浇筑体积进行调控，浓度越大、浇筑体积越多，多巴胺层厚度越大，ph值越接近8.5，多巴胺层厚度越大，通过调控多巴胺层的厚度可以对多巴胺粘附层的柔性进行调控，多巴胺层的厚度越薄，其柔性越佳，优选地，多巴胺层的厚度为10nm-1μm。

在形成多巴胺层后，在多巴胺层的表面引入表面修饰材料，表面修饰材料具有氨基及用于与隐形眼镜镜片的材料形成氢键连接的功能基团，功能基团包括氨基、酰胺、羧基中的至少一种。具体地，先将掩模版104去除，用去离子水清洗功能电路102表面，然后用惰性气体将其吹干；接着，将功能电路102连同基板103浸入ph值为特定值的反应液中，在20℃-40℃的温度下放置3h-24h后取出，所述反应液为带氨基基团和功能基团的小分子的水溶液，分子可以是1,6-己二胺、1,9-二氨基壬烷、1,10-二氨基癸烷、1,5-二氨基戊烷、天冬酰胺、2-氨基丁酰胺、甘氨酰胺、n,n-双(羧甲基)-l-赖氨酸中的至少一种，溶液的浓度为0.1mg/ml-10mg/ml，反应液的ph值通过tris-hcl缓冲液调控至4.5-11；接着，用去离子水清洗功能电路102表面，然后用惰性气体吹干。通过该步骤在多巴胺层上进一步修饰了氨基、酰胺、羧基等易与隐形眼镜镜片的材料产生氢键的活性基团，对粘接性能进一步进行调控，基团的修饰率可以通过反应液的浓度、ph值以及反应时间和温度进行调控。

请参考图6，在上述过程中，多巴胺溶液滴在裸露的功能电路102的柔性衬底的表面后，在ph值例如为8.5的条件下，多巴胺的邻苯二酚基团氧化生成邻苯二醌结构，从而自聚合成聚多巴胺并吸附在功能电路102的柔性衬底的表面，形成吸附层。接着，将功能电路102连同基板浸入ph值为特定值的含有表面修饰材料的反应液中，表面修饰材料中的氨基与多巴胺层的醌基发生席夫碱反应，使表面修饰材料连接在多巴胺层的表面，从而在多巴胺层的表面修饰上功能基团，例如反应液中的表面修饰材料为甘氨酰胺，则修饰上的基团-r为酰胺基团(-co-nh2)，至此得到多巴胺粘附层。

步骤330，通过多巴胺粘附层将功能电路贴附在隐形眼镜镜片的背向眼球的一侧。

其中，请结合图5所示结构，将基板103、功能电路102及多巴胺粘附层的组合体的具有多巴胺粘附层的一侧贴附在隐形眼镜镜片的背向眼球的一侧，然后去除基板103，使功能电路102通过多巴胺粘附层贴附在隐形眼镜镜片的背向眼球的一侧。由于多巴胺粘附层形成在功能电路102的柔性衬底1023上，功能电路102的具有柔性衬底1023一侧与隐形眼镜镜片之间形成氢键连接，粘接力强，而功能电路102的不具有柔性衬底1023的一侧与基板103之间不具有粘附结构，粘接力弱，因而功能电路102的具有柔性衬底1023一侧与隐形眼镜镜片之间的粘接力大于功能电路102的不具有柔性衬底1023的一侧与基板103之间的粘接力，同时，基板103上不具有功能电路102的表面被掩模版104遮挡而未被修饰上多巴胺粘附层，因而基板103上不具有功能电路102的表面与基板103之间的粘接力很小，因此，基板103可以轻易地从功能电路102和隐形眼镜镜片上剥离，使功能电路102转移到隐形眼镜镜片上。贴附之前，先将隐形眼镜镜片铺平并将其表面的水擦干，然后将功能电路102迅速贴上隐形眼镜镜片，并在一定压力下维持一定的时间，使功能电路102与隐形眼镜镜片之间充分接触、粘合。压力可通过放置重物来施加，重物的质量为1g-1kg，放置的时间为1min-48h。

步骤340，得到隐形眼镜结构。

可选地，将制得的隐形眼镜结构在护理液中浸泡一段时间，如5h-3d，从而可以清洁镜片、除去残留的小分子，然后再更换护理液并在护理液中保存隐形眼镜结构。所使用的护理液是与隐形眼镜结构配套的护理液或者专业的隐形眼镜护理液产品。

通过上述步骤，可以直接采用现有的隐形眼镜镜片，不涉及镜片制作过程，无需对镜片的表面进行化学/物理修饰，不影响镜片的柔性，生物相容性较好，保证了镜片的质量和穿戴舒适度，且能提高功能电路的信号质量，工艺简单。

以下介绍通过本实施例可实现的不同工艺。

工艺1：

隐形眼镜镜片采用博士伦隐形眼镜，材质是聚(甲基丙烯酸羟乙酯-co-n-乙烯基吡咯烷酮)水凝胶，镜片表面的羟基以及羰基容易与氨基形成氢键。功能电路自下向上包括厚度为160nm的金导线层，厚度为20nm的铬层和厚度为5μm的聚酰亚胺层。基板采用厚度为0.5mm的聚二甲基硅氧烷基板，掩模版采用厚度为120μm的苯二甲酸乙二醇酯。

制作多巴胺层时，所用多巴胺溶液的浓度为1mg/ml，ph值为7.5，涂覆所取多巴胺溶液的量为50μl；将涂覆了多巴胺溶液的功能电路放置在烘箱中挥发溶剂，温度为40℃，挥发时间为3h；待溶剂挥发后，得到多巴胺层。在多巴胺层表面引入表面修饰材料时，反应液溶质为甘氨酰胺，反应液浓度为1mg/ml，ph值为7.5，在25℃下浸渍12h，在多巴胺层修饰上的基团为酰胺基团(-co-nh2)。将功能电路与隐形眼镜镜片贴合后，施压所用的重物的质量为500g，施压的时间为12h。

其余步骤参考前文描述，在此不再赘述。

工艺2：

与工艺1的不同之处在于，在多巴胺层表面引入表面修饰材料时，反应液溶质为1,6-己二胺，反应液的浓度为1mg/ml，在25℃下浸渍12h，在多巴胺层修饰上的基团为酰胺基团(-nh2)。与工艺1相比，工艺2中修饰上的基团为连接着-ch2-的氨基，该基团与镜片表面的羰基及羟基有更强的成氢键的能力，因此粘接效果相较工艺1更好。

工艺3：

与工艺1不同之处在于，制作多巴胺层时所用多巴胺溶液的ph值为8.5，在多巴胺层表面引入表面修饰材料时，反应液的ph值也为8.5，该ph值更适合多巴胺层的形成与多巴胺层的修饰，因此粘接的效果更佳。

本申请的隐形眼镜结构包括隐形眼镜镜片、多巴胺粘附层与功能电路，功能电路通过多巴胺粘附层粘附于隐形眼镜镜片的背向眼球的一侧。隐形眼镜结构，包括：提供功能电路与隐形眼镜镜片；在功能电路的一侧形成多巴胺粘附层；通过多巴胺粘附层将功能电路贴附在隐形眼镜镜片的背向眼球的一侧；得到隐形眼镜结构。通过多巴胺仿生粘附涂层将功能电路粘贴在隐形眼镜镜片上，实现含水隐形眼镜镜片与功能电路衬底的粘接，可以直接采用现有的隐形眼镜镜片，不涉及镜片制作过程，无需对镜片的表面进行化学/物理修饰，不影响镜片的柔性，生物相容性较好，保证了镜片的质量和穿戴舒适度，且能提高功能电路的信号质量，工艺简单。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。