用于形成包括眼科器件在内的生物医学器件的浇注模具的制作方法

专利名称：用于形成包括眼科器件在内的生物医学器件的浇注模具的制作方法
技术领域：
本发明涉及生物医学器件的形成，尤其涉及一种用于形成具有光学表面的眼科器 件的模具组件。一种具有前成型模部件和后成型模部件的浇注模具被提供，其中，成型模部 件可通过一个成型模部件上的肋与第二成型模部件上的环形台肩之间的干涉配合而被操 作性地接合。
背景技术：
一种用于制作包括眼科器件例如接触镜在内的生物医学器件的方法是浇注成型 (cast molding)。浇注成型接触镜涉及在由至少两个组装的浇注成型模部件形成的浇注模 腔中沉积可固化的可聚合透镜材料例如单体的混合物，固化该混合物，分开浇注成型模部 件，并且取出模制的透镜。成型后加工步骤，例如，在水凝胶透镜的情况下的水合作用，也可 以被采用。代表性浇注成型方法被公开于美国专利No. 5，271，875 (Appleton等)；美国专利 No. 4，197，266(Clark 等)；美国专利 No. 4，208, 364 (Shepherd)美国专利 No. 4，865，779 (Ihn 等)；美国专利 No. 4，955，580 (Seden 等)；美国专利 No. 5，466，147 (Appleton 等)；以及美 国专利 No. 5，143，660 (Hamilton 等)。因此，模具的配置，特别是模具光学表面，至少部分地决定了所产生的透镜表面。 虽然相当多的光学缺陷可通过模制的生物医学器件而被校正，因为许多眼科器件要求有两 个模具半体，但仍需要最优化浇注模具的配置。

发明内容
本发明的用于保持一定体积的可固化液体以形成生物医学器件的浇注模具包括: 第一成型模部件，具有第一光学表面和径向延伸的第一凸缘；第二成型模部件，具有第二光 学表面和径向延伸的第二凸缘，第一成型模部件和第二成型模部件的尺寸被设置成协作接 合以便在它们之间限定模腔，模腔具有光学轴线和密封的外周边缘，模腔沿着光学轴线占 据指定的长度；第一和第二凸缘中的一个包括多个径向延伸的肋，每个肋具有与光学轴线 相隔的终止外端；第一和第二凸缘中的另一个包括轴向延伸的台肩，其尺寸被设置成接合 所述多个肋。在一种配置中，肋在相应的多个接触部位接触台肩，从而肋的一部分发生塑性 变形。本发明的浇注模具可保持一定体积的可固化液体以形成生物医学器件，并且以下 述方式被使用，将一定剂量的可固化液体布置在第一成型模部件中，第一成型模部件具有 包括光学轴线的光学表面，光学表面接触可固化液体，第一成型模部件包括径向突出的凸缘，凸缘具有沿着光学轴线与光学表面相隔的台肩；以及使第二成型模部件与第一成型模 部件接触，以将可固化液体的至少一部分保持在模腔中，第二成型模部件具有多个相对于 光学轴线径向延伸的肋，肋的外端接合台肩而被变形。 一种方法被提供，用于由浇注模具中保持的一定量的可固化液体形成生物医学器 件，其中，提供第一成型模部件，其具有外凸的第一光学表面、径向延伸的第一凸缘和从第 一凸缘的一侧轴向延伸并且径向延伸而终止于自由端的多个肋；提供第二成型模部件，其 具有内凹的第二光学表面和径向延伸的第二凸缘，第二光学表面包括正圆柱形壁和从第二 凸缘轴向延伸的台肩；在第二光学表面上沉积一定体积的可固化液体；以及通过所述多个 肋中的每个的自由端与台肩接触而使第一成型模部件和第二成型模部件接合，以在第一光 学表面和第二光学表面之间限定密封的模腔，其中正圆柱形壁的一部分接触第一光学表另一种方法也被提供，用于由浇注模具中保持的一定量的可固化液体形成生物医 学器件，其中，注射成型第一成型模部件，第一成型模部件具有外凸的第一光学表面和第一 非光学表面上的倒锥部；注射成型第二成型模部件，第二成型模部件具有内凹的第二光学 表面和第二非光学表面上的倒锥部；在第二光学表面上沉积一定体积的可固化液体；以及 使第一成型模部件和第二成型模部件接合，以在第一成型模部件和第二成型模部件之间限 定保持可固化液体的密封的模腔。还有一种方法被构想出来，用于由浇注模具中保持的一定量的可固化液体形成生 物医学器件，其中，提供第一成型模部件，其具有外凸的第一光学表面和径向延伸的第一凸 缘，多个从第一凸缘的一侧轴向延伸且径向延伸而终止于自由端的肋；提供第二成型模部 件，其具有内凹的第二光学表面、径向延伸的第二凸缘和从第二凸缘轴向延伸的台肩；以及 利用接合部使第一成型模部件和第二成型模部件接合，以形成模腔，所述接合部由下述部 分构成(i)第一光学表面和第二光学表面之间的密封边缘，和(ii)所述多个肋的自由端 和台肩之间的多个接触部位。附图被提供使得本发明被进一步理解，并且被包含在本申请文件中而构成其一部 分。附图并不是必须按比例绘制的，并且各个元件的尺寸可能被改变以便清楚。附图描绘 了本发明的一或多个实施方式，并且与说明书一起用来解释本发明的原理和操作。





图1是组装好的用于形成眼科器件的浇注模具的透视图。 图2是图1中的浇注模具的分解透视图。
图3是由图1中的浇注模具形成的眼科器件例如接触镜的剖视图。 图4是图1中的浇注模具的前成型模部件的透视图。 图5是图4中的前成型模部件的剖视图。 图6是图1中的浇注模具的后成型模部件的透视图。 图7是图6中的后成型模部件的剖视图。 图8是图6中的后成型模部件的另一剖视图。 图9是组装好的图1中的浇注模具的剖视图。 图10是图9的剖视图中的局部放大图。
图11是图10的剖视图中的局部放大图。
图12是后成型模部件的替代性配置的俯视图。
图13示出了用于形成眼科器件的浇注模具的进一步配置。
图14是图13中的浇注模具在组装状态的剖视图。
图15是图13中的浇注模具的前成型模部件的透视图。
图16是图13中的浇注模具的后成型模部件的透视图。
图17是组装好的图13中的浇注模具的透视图。
图18是具有多个直立部的后成型模部件的透视图。
图19是多个组装的浇铸模具处在由直立部分开的叠加配置时的透视图。
图20是前成型模部件的光学侧的透视图，示出了用于运输接触的平台区。
图21是前成型模部件的非光学侧的透视图，示出了用于运输接触的平台区。
图22是后成型模部件的光学侧的透视图，示出了用于运输接触的平台区。
图23是后成型模部件的非光学侧的透视图，示出了用于运输接触的平台区。
图24是浇注模具的侧向剖视图，示出了平台区。
图25是浇注模具的侧视图，示出了通向前成型模部件和后成型模部件之间连续
圆形开模间隙的入口，该开模间隙可沿光学轴线的横向进入。图26是透视图，示出了平行于光学轴线施加开模力，该开模力是通过成型模部件 的外周入口施加的。图27是浇注模具的侧向剖视图，示出了施加中心敲击开模力。图28是后成型模部件的一部分的放大侧视图。图29是侧视图，示出了前成型模部件和后成型模部件的光学表面与加工模具推 料侧之间的关系。
具体实施例方式参看图1、2、13和14，一种代表性浇注模具10被示出。浇注模具10可被构造成用 于形成各种生物医学器件中的任何器件，包括眼科器件在内，其中包含但不局限于，人工晶 状体(IOL)植入物，接触镜，人工角膜，角膜环，角膜嵌体，和类似物。为了便于描述，所提出 的浇注模具10适于形成示于图3的接触镜(隐形眼镜)20。尽管借助于接触镜20来描述 浇注模具10，但接触镜可以是各种结构中的任何一种，包括，但不局限于球面、复曲面或多 焦点透镜。接触镜20包括外凸光学前表面22和内凹光学后表面24，其中，每个表面被构造成 适合于与人体相接触。在示于图1、2、13和14的配置中，浇注模具10包括前成型模部件30和后成型模 部件70。前成型模部件30常被称作前透镜曲面板或模板，后成型模部件70常被称作后透 镜曲面板或模板。如见于图9和14，在组装后，前成型模部件30和后成型模部件70形成具有光学轴 线OA的模腔13。前成型模部件30形成所产生的接触镜20的前外凸光学表面22。具体的例子为， 前成型模部件30包括中心弯曲区域，其具有内凹光学表面32和相反的非光学表面34。
这里使用的术语"光学质量"或"光学表面"表示成型表面，其足够平滑而可以 用于形成光学表面，该光学表面最终成形出眼科器件例如接触镜20的表面，例如，所制成 的透镜适合于安置在眼中，而不需要机加工或抛光所形成的透镜表面。也就是说，不需要进 一步的表面精整，就能够使得所提供的器件适合于与眼睛接触。内凹光学质量表面32具有在浇注模具10中制成的尺寸，优选接触镜20的前表面 22的度数。内凹光学表面32可以大致上相对于光学轴线OA限定。内凹光学表面32终止 于外周顶沿或边缘36，例如大致平行于光学轴线OA的正圆柱形(柱状)壁。前成型模部件30包括从内凹光学质量表面32的外周顶沿36延伸的径向突出凸 缘40。在一种构造中，凸缘40从内凹光学表面32的正圆柱形壁36垂直延伸(并且因此大 致垂直于光学轴线)而终止于外周边缘42。尽管凸缘40被示出为与光学轴线OA同心，但 可以理解，凸缘可以相对于光学轴线不对称。凸缘40可包括径向突出凸片58，其中，凸片被 配置成用于相对于光学轴线OA定向前成型模部件30。另外，凸片58可以被构造成用于在 形成接触镜20之后进行开模或分开成型模部件。在一种配置中，凸缘40包括位于内凹光学质量表面32的正圆柱形壁36和外周边 缘42径向中间的环形台肩(或台阶)44。台肩44因此将凸缘40分为环形平面底部搁板 46和环形平面顶部搁板48。凸缘40的底部搁板46在与正圆柱形壁36相交处垂直于正圆 柱形壁，并且垂直于光学轴线OA延伸。顶部搁板48垂直于光学轴线OA延伸。参看图9-11，台肩44沿着光学轴线OA背离内凹光学表面32延伸。也就是说，台 肩44和内凹光学表面32不是沿着光学轴线OA的共同部分安置。台肩44大致平行于光学 轴线OA延伸。然而，在可选的配置中，台肩44相对于光学轴线倾斜，以使得靠近底部搁板 46的台肩部分A比靠近顶部搁板48的台肩部分距光学轴线0更近。因此，台肩44可以相 对于光学轴线OA倾斜一角度θ。尽管台肩44可具有各种纵向尺寸(沿着光学轴线)，但小于内凹光学质量表面32 的纵向尺寸的高度被发现是令人满意的。台肩44和凸缘40的靠近部分具有共同厚度。然 而，可以理解，台肩44和相邻底部搁板46和顶部搁板48中的至少一个可具有增大的厚度 以增加台肩的刚度。然而，为了减少材料需求，前成型模部件30具有大致恒定的厚度。如示于图13-15，前成型模部件30也可以包括多个悬垂腿50。腿50可以围绕外 周边缘42布置并且在内凹光学质量表面32的方向上沿着光学轴线OA延伸。腿50可沿着 光学轴线OA延伸足够的距离以使得前成型模部件30可以自我支撑或站立在腿上。也就是 说，腿50沿着光学轴线OA具有比内凹光学表面32更大的纵向尺寸。腿50可以围绕外周边缘42对称布置。作为替代，腿50可以围绕外周边缘42不 对称布置，从而提供有关前成型模部件30并且因此而内凹光学质量表面的定向的指示。腿50并不具有重要的或光学质量的尺寸，并且因此可在前成型模部件30的形成 过程中被用作浇道或浇口。此外，单一或多重腿50可在前成型模部件30的形成过程中被 使用。腿50的数量至少部分地由腿的预期用途决定。也就是说，对于提供自我支撑结构的 腿50，预期可以采用最少三个腿。虽然两个腿50与相结合非光学表面34可以用来提供自 我支撑结构，但使得靠近内凹光学质量表面32并且因此非光学表面34的潜在扭曲接触最 小化是有利的。如见于图2、4、5和9-11，在前成型模部件30中，台肩44可限定环形棱边52的内表面。在这种结构中，台肩44同样沿着光学轴线OA延伸，棱边52的顶表面54径向向外延 伸，并且棱边的外壁56沿着光学轴线OA延伸以基本上罩住台肩。通过在这种结构中包含 腿50，腿从棱边50的外壁56沿着光学轴线OA延伸得比内凹光学质量表面32具有更大的 纵向尺寸。环形棱边52增加了前成型模部件30的刚度。因此，增大的刚性有助于前成型模 部件30承受各种干式透镜脱模方法。例如，当在棱边52的顶表面54上施加脱模压力时， 竖直壁将偏转，从而引起所形成的透镜从前成型模部件30分离。至少在一些可选的结构中，底部搁板46的径向尺寸小于内凹光学质量表面32的 径向尺寸。也就是说，台肩44与正圆柱形壁36之间的距离小于正圆柱形壁与光学轴线OA 之间的距离。凸缘40的外周边缘42可包括不对称结构，例如凸片58，其中，凸片可以用于前成 型模部件30的对正目的。如下面所述，还可以构想，通过注射成型形成前成型模部件30时 可以将浇口设在凸片58上。凸片58可以具有大致平面形态，其相对于光学轴线OA垂直、 平行或倾斜。可以理解，前成型模部件30的外周边缘42可以是大致圆形的。还可以构想， 外周边缘42可以相对于光学轴线OA对称或不对称。例如，外周边缘42可限定大致三角形 或椭圆形状。后成型模部件70形成接触镜20的后内凹光学表面24。后成型模部件70包括外 凸光学质量表面72和相反的非光学表面74，其中，外凸光学表面限定接触镜20的与眼接触 的表面，并且因此具有将被浇注模具10制造的接触镜后表面的尺寸。外凸光学表面72可 以大致相对于光学轴线OA限定。外凸光学表面72的尺寸被设置成在操作性组装前成型模 部件30和后成型模部件70时接合前成型模部件30的顶沿或正圆柱形壁36。因此，考虑到 许用公差和制造中的各种因素，外凸光学质量表面72的尺寸被设置成略微超出与前成型 模部件30的正圆柱形壁36之间的环形接合线延伸。后成型模部件70包括径向突出凸缘80，其大致从外凸光学质量表面72延伸。在 一种构造中，凸缘80从外凸光学质量表面72延伸而终止于外周边缘82。凸缘80垂直于光 学轴线OA延伸，并且大致限定出平面顶部和底部表面。尽管凸缘80被示出为与光学轴线 OA同心，可以理解，外周边缘82可以相对于光学轴线不对称。凸缘80是大致平面结构，具 有与光学轴线OA同心的圆形外周。在进一步的构造中，凸缘80，如见于图1和7-12，可包 括向外突出的凸片88。如下面所述，还可以构想，凸缘80的外周可包括凹陷或扇形段95， 如示于图12，从而当成型模部件被操作性地接合时暴露前成型模部件30的凸缘40。凸缘80的外周边缘82可包括不对称结构，例如凸片88，其中，凸片可以用于后成 型模部件70的对正目的。如下面所述，还可以构想，在注射成型形成后成型模部件70时可 以将浇口设在凸片88上。凸片88可以具有大致平面形态，其相对于光学轴线OA垂直、平 行或倾斜。在后成型模部件70中，外凸光学质量表面72可延伸至与凸缘80相交。作为替代， 如见于图10和11，非光学带76可以形成在外凸光学质量表面72和凸缘80中间。非光学 带76可维持外凸光学质量表面72的总体曲线。作为替代，非光学带76可以是大致圆柱形 表面。后成型模部件70的与非光学表面协作的外表面包括倒锥部78，其大致靠近或组合于外凸光学质量表面72的非光学内凹后表面74。倒锥部78是这样的成形表面，即它相 对于脱模方向成斜度地倾斜面对或竖直覆盖成型模部件的其余部位。例如，与脱模锥度相 反的倒锥部是这样限定的，即对于平行于光学轴线或脱模方向的一条直线而言，它先与成 型模部件的一部位相交，然后离开成型模部件，然后又会与成型模部件相交并因此而与倒 锥部78相交。倒锥部78使得脱模方向的直线与成型模部件相交两次。作为替代，对于平 面形的第一凸缘和/或第二凸缘，平行于相应凸缘法线的直线穿过相应成型模部件的两个 彼此分隔部位。倒锥部78不是有助于模具组件10的组装，而是如后面描述，有助于后成型 模部件70的形成。在一种配置中，如见于图10和11，倒锥部78设在非光学表面74和凸 缘80的过渡处。一般而言，成型模部件的全部结构性特征沿相同方向成锥度或倾斜，从而 允许从加工模具设备取出。然而，本发明的成型模部件包括至少一个倒锥部表面。倒锥部 对成型模部件从加工模具的一部分中的取出有阻碍作用，从而可将成型模部件有预见性地 相对于加工模具定位。参看图2、6_11、13、14和16，后成型模部件70包括多个平行于光学轴线OA并且沿 着外凸光学质量表面72的方向从凸缘80突出的径向肋90。肋90具有内端92和径向相隔 的外端94。肋90的内端92可以与外凸光学质量表面72、非光学带76或二者相连续。作 为替代，肋90的内端92可以与外凸光学质量表面72和非光学带76相隔。也就是说，可以 靠近肋90的内端92形成间隙93。肋90沿着半径方向延伸，而大致从光学轴线OA延伸出来。肋90具有由沿着光学 轴线OA从凸缘80至相隔的自由边缘96的尺寸限定的高度。在一种构造中，肋90沿着肋 的高度成楔形(渐缩)。也就是说，肋90在凸缘80处的圆周方向尺寸大于在自由边缘96 处。此外，肋90的外端94具有楔度。外端94相对于光学轴线OA倾斜。外端94的楔 度使得靠近自由边缘96的外端部分比靠近凸缘80的外端部分距光学轴线OA更近。因此， 肋90的外端94相对于光学轴线OA倾斜一角度β。在一种配置中，肋90的外端94的倾斜 角度β小于前成型模部件30的台肩44的倾斜角度θ。在替代性构造中，肋90的外端94 的倾斜角度β与台肩44的倾斜角度基本相等。在台肩平行于光学轴线OA的情况下，令人 满意的锥度(倾斜角度β)被发现为大约2度。肋90被构造成允许响应于施加在外端上的径向向内压缩力而在外端94附近变 形。然而，对于特定的操作参数，肋90的变形不会被传递到外凸光学质量表面72。因此，在 其肋90的内端92与外凸光学质量表面72相连续的后成型模部件70的结构中，肋在外端 94的变形不会有害地引起相应的肋内端或外凸光学质量表面的变形。在采用非光学带76 的结构中，肋90的外端94的变形不会有害地导致外凸光学质量表面72变形。阻挡变形的传递可以通过多种机构实现，包括将肋90的径向尺寸设置成将变形 吸收在肋的长度范围内；将肋的内端92与外凸光学质量表面72分开；靠近内端以足够的 材料形成肋；或在肋中形成坍塌、顺应或吸收区，以吸纳压缩力(变形)而不径向向内传递 力。肋90的数量至少部分地由浇注模具10的预期的操作参数以及构成成型模部件 30、70的材料决定。典型地，后成型模部件70包括3至30个肋90。如见于图10和11，肋 90的外端94和台肩44之间延伸接触部位的法线N大致平行于凸缘。可以理解，法线N可以从水平方向(或从垂直于光学轴线的方向)倾斜大约<10度，优选的配置为大约<5度， 令人满意的配置为大约< 2度。法线N表示施加由台肩44在肋90上并且由肋反向施加在 台肩上的力的方向。力沿着法线N产生绕模腔13的外周密封边缘的杠杆臂LA。参看图10， 杠杆臂LA垂直于法线N并且在壁36处与密封的外周边缘相交。因此，杠杆臂LA具有从密 封边缘延伸至与法线N垂直相交处的长度。尽管杠杆臂LA可以由所述成型模部件30、70之一的相应的实体部分限定，但可以 理解，杠杆臂是这样的距离，其中，该距离的至少一部分可以位于前成型模部件30和后成 型模部件70的物理结构之外。也就是说，杠杆可以与所述成型模部件之一的物理部分重 叠，或者可以是一段测量距离，独立于支撑结构。由所述力沿着接触部位法线N绕杠杆臂LA 所产生的力矩向光学表面32、72中的至少一个施加扭转力。对于沿着法线N的指定的力， 杠杆臂LA的长度越大，扭矩越大，并且所产生的扭转力越大。因此，浇注模具10被构造成 减小杠杆臂的长度。此外，单一尺寸的杠杆臂LA存在单一力矩，这不同于多个不同长度的 杠杆臂不同。模腔13的直径(或长轴)与杠杆臂LA的长度之比优选大于6，在可选的配置 中大于9，并且可以大于15至18。所述比低于大约5时，成型模部件的厚度必须增加以避 免光学表面有害变形。也就是说，通过采用相对大的光学直径与杠杆臂LA的长度之比，浇 注模具10的配置趋向于减小沿着接触部位法线施加在密封边缘周围的力所产生的变形扭 矩。具体的例子为，通过减小杠杆臂LA的长度，施加在光学表面上的扭转力可以减小。在 可选的配置中，杠杆臂LA的长度小于形成光学表面的成型模部件的厚度。因此，成型模部 件可以具有减小的厚度，这能实现在成型模部件制造中的加工周期时间减少以及成型模部 件的材料成本降低。如见于图10和11，杠杆臂LA的长度小于形成光学表面32、72中的至 少一个的成型模部件的厚度。参看图18和19，后成型模部件70可在成型模部件的非光学侧进一步包括多个直 立部或突起86。可以理解，直立部86可被用在前成型模部件30和后成型模部件70中的任 何一个或二者。例如，凸缘80的与肋90相反的侧面可包括多个沿着光学轴线OA延伸的直 立部86。直立部86的尺寸被设置成，在堆叠后成型模部件70时，一个成型模部件的光学质 量表面72不接触相邻堆叠的成型模部件。因此，例如，直立部86的尺寸被设置成接触相邻 堆叠后成型模部件70的凸缘80或肋90。参看图18和19，直立部86的尺寸可以被设置成允许堆叠组装好的浇注模具10。 后成型模部件70的直立部86接触堆叠的浇注模具中的前成型模部件30的非光学表面，具 体的例子为，凸缘40的非光学侧。直立部86的尺寸被设置成在相邻堆叠的类似成型模部 件或组装的浇注模具之间提供足够的间隙，以至少基本上避免在相应成型模部件或模具的 功能重要区发生有害的成型模部件变形。作为附加或替代，后成型模部件70还包括多个突出腿100。腿100可以围绕外周 边缘82布置，并且沿着背离外凸光学质量表面72的方向和沿着光学轴线OA延伸。腿100可以围绕外周边缘82对称布置。作为替代，腿100可以围绕外周边缘不对 称布置，从而提供有关后成型模部件70并且因此而外凸光学质量表面72的定向的指示。腿 100的不对称性可以对应于前成型模部件30上腿50的不对称性，从而提供成型模部件的对 正。腿100并不具有重要的或光学质量的尺寸，并且因此可在后成型模部件70的形成道或浇口。此外，在前成型模部件70的形成过程中单一或多重腿100可被 使用。腿100的数量至少部分地由腿的预期用途决定。也就是说，对于提供自我支撑结构 的腿100，预期可以采用最少三个腿。虽然两个腿100与凸缘80的一部分相结合可以用来 提供自我支撑结构，但使得靠近外凸光学质量表面72的潜在扭曲接触最小化是有利的。在前成型模部件30和后成型模部件70 二者中，腿50、100的尺寸被设置成稳定相 应的成型模部件，从而成型模部件可以在平坦表面上叠置或输送，同时维持成型模部件或 组装的浇注模具10的平展定向。与采用圆周裙边的现有技术不同，本发明的腿50、100要 求更少的材料，从而更低的材料成本，并且对夹持结构的要求更低，因为本发明的各个元件 是自我稳定型的。前成型模部件30和后成型模部件70之一的凸缘可包括沿着相应的外周的至少一 个、优选多个扇形部或凹陷95。扇形部95的尺寸被设置成暴露前成型模部件和后成型模部 件中的另一个的凸缘。在一种构造中，各扇形部95沿外周边缘相隔，具体的例子为，沿后成 型模部件70上的凸缘80的外周边缘82相隔，从而暴露前成型模部件30的凸缘40的相隔 区域。扇形部95提供了通向组装好的成型模部件30、70之间的界面的入口，从而有助于分 开成型模部件。可以预期，多个扇形部95可以围绕凸缘80的外周边缘82布置，从而允许 在成型模部件之间施加相对均勻或一致的分开力。作为凹陷95的替代或组合，在操作性组装模具10后，前成型模部件30的外周边 缘42可以从后成型模部件70的外周边缘82偏置。因此，外周边缘42、82，或至少是相应外 周边缘的部分，位于不同的径向位置。
081]前后成型模部件30、70的厚度大致在大约0. 2mm和1. Omm之间，在一种可选的配 置中厚度为大约0. 6mm或以下。然而，可以理解，这些尺寸对于获得本发明的益处而言并非 必要的。前后成型模部件30、70可以由各种可注射成型的热塑性材料中的任何一种形成， 例如聚苯乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯(PVC)，环烯烃，和类似物。如见于图20-24，每个前成型模部件30和后成型模部件70包括平坦区(平台)用 于安置于或接触夹具、托板、轨或其它输送或夹持机构。平台被提供于棱边52的顶表面54、 凸缘40的非光学侧以及后成型模部件70的光学和非光学侧的凸缘80的暴露部分上。平 台是局部平坦连续表面，与相应的光学表面充分相隔，其中，平台具有足够的尺寸以适合于 输送和夹持机构的许用公差。当成型模部件30和70被组装后，成型模部件的光学表面32、72限定出模腔13， 在其中生物医学器件，例如眼科器件，包括接触镜20，被形成，例如通过浇注成型。一般 而言，接触镜20是如下形成的沉积可固化液体例如可聚合单体和/或大分子单体到模 腔13中，将液体固化为固态，打开模腔，和取出透镜。可聚合或可固化液体可以是本领 域公知的各种材料中的任何一种，如下面的美国专利中所提及，每个下述专利均以引用 的方式着重地并入本申请7，297，160，名称为=High refractive-index, hydrophilic, arylsiloxy-containing macromonomers and polymers, and ophthalmic devices comprising such polymers ；7,279,538,名 禾尔为Aromatic-based polysiloxane prepolymers and ophthalmic devices produced therefrom ；7,198,639,名禾尔为 Polysilsesquioxane containing polymeric compositions ；7,176,268, 名 禾尔为 Prepolymers for improved surface modification of contact lenses ；7,169,874,
11名禾尔为:High refractive index polymeric siloxysilane compositions ；7，138,440， 名禾尔为:High refractive index polymeric siloxysilane compositions ；7，132,494， 名禾尔为:High refractive index aromatic-based silyl monomers ；7，132，493，名禾尔 为:High refractive index aromatic-based prepolymer precursors ；7，132，492，名禾尔 为:High refractive index aromatic-based prepolymer precursors ；7，101，949，名禾尔 为:High refractive index polymeric siloxysilane compositions ；7，091，299，名禾尔 为:High refractive index polymeric siloxysilane compositions ；7，009，024，名禾尔 为:High refractive index aromatic-based siloxane difunctional macromonomers ； 7，009，023，名禾尔为:High refractive index aromatic-based siloxane difunctional macromonomers ;7，005，494， 名 禾尔为High refractive index aromatic-based siloxane monofunctional macromonomers ；6,992,162， 名 禾尔为High refractive index aromatic-based siloxane monofunctional macromonomers ；6，989，430，名禾尔为 High refractive index aromatic-based siloxane monofunctional macromonomers ； 6，956，087，名禾尔为:High refractive index polysiloxane prepolymers ；6，951，914，名 禾尔为:High refractive index aromatic-based prepolymer precursors ;6，908，978，名 禾尔为High refractive index polymeric siloxysilane compositions ;6，906，162，名禾尔 为:High refractive index aromatic-based siloxane monofunctional macromonomers ； 6,891,010, 名 禾尔 为Silicone hydrogels based on vinyl carbonate endcapped fluorinated side chain polysiloxanes ；6，881，809， 名 禾尔为High refractive index aromatic-based silyl monomers ；6，881，808，名禾尔为High refractive index aromatic-based siloxane difunctional macromonomers ;6，864，342，名禾尔为High refractive index aromatic-based prepolymers and 6，864，341， 名 禾尔 为High refractive index aromatic-based prepolymer precursors。术语“可固化液体，，应被认 为涵盖任何可形成后续固体眼科器件的液体生物相容性聚合物材料，例如通过在模具中交 联或聚合反应。材料然后在模腔中固化，以形成预定的眼科器件。可以理解，器件或接触镜20的 其它后续加工步骤，例如水合作用，可随后被执行。一定剂量的或计量出的一定量的液体材料在前成型模部件30中沉积在内凹光学 表面32上。浇注模具10的组装要求前成型模部件30和后成型模部件70之间接合，这可以如 下实现，即肋90的外端94与台肩44接触，并同时使内凹光学质量表面32 (具体的例子为 顶沿36)与外凸光学质量表面72接触。内凹光学质量表面32和外凸光学质量表面72沿着大致圆形接触线接合。典型 地，光学表面沿着圆形接触线略微变形，从而有效地密封模腔13，以便保持可固化液体。具 体的例子为，前成型模部件30的光学表面32的正圆柱形壁36压靠在后成型模部件70的 相对平坦光学表面72上以形成压缩的或圆形密封线。在前成型模部件30和后成型模部件 70结合时，后成型模部件上的肋90的外端94接合前成型模部件的台肩44。肋90的自由 边缘96与搁板46相隔，并且不接触凸缘40的该部分。随着浇注模具10被组装，来自内凹光学表面32的多余的可固化材料被从模腔13挤出并且流到凸缘40上。凸缘40上的材料也接触到肋90。随着可固化材料在模腔13中 固化，凸缘90上的多余可固化材料也至少部分地固化并且粘附或结合到肋90上。在台肩44的倾斜角度大于肋90的外端94的倾斜角度的配置中，圆形接合线被形 成(其中，制造许用公差典型地导致出现接触区)。这种配置提供了前成型模部件30和后 成型模部件70之间增大的接触力/接触面积。在具有相等倾斜角度的配置中，成型模部件30、70大致相对于光学轴线OA对中， 其中，成型模部件之间的接合力分布在相对大的接触面积上。具体的例子为，如见于图10 和11，在成型模部件30、70操作性接合后，肋90的外端94发生变形。由于相应的表面被构 造成使得肋90的外端94可以在组装过程中变形或压溃，因此肋被构造成防止光学质量表 面32、72的相应变形。如见于图10和11，肋90的外端94和台肩44被构造成限定出干涉 距离。也就是说，干涉配合由肋90和台肩44的除此之外相互重叠的部分限定出来。肋90的外端94的变形至少为弹性变形，并且在可选的配置中，为塑性变形。外端 94的弹性变形至少导致外端的形状出现可见的变化，从而在将后成型模部件70从前成型 模部件30开模(移除)后，肋90返回初始形状。当外端94的变形是塑性变形时，外端形 状同样会出现可见的变化。然而，在开模后，肋90中残留至少一部分的形状变化。尽管弹 性和塑性变形被描述为发生在肋90的外端94，但可以理解，这些元件的尺寸可以被设置成 向台肩44施加显著量的变形。在任何一种构造中，肋90的自由边缘96不接触前成型模部件30的底部搁板42。 然而，取决于凸缘40上的多余材料的量，自由边缘96接触多余的可固化材料。此外，台肩 44的顶部或棱边52的顶表面54与后成型模部件70的凸缘80相隔以限定出开模间隙89。 处在组装状态的成型模部件30、70之间的开模间隙89可以用来有助于在形成了眼科器件 例如接触镜20后分开成型模部件即开模。如见于图1、9、14和25，开模间隙89可从任何方 向进入。因此，浇注模具10不是必须要求有优选的开模角方位。开模间隙89可以从浇注 模具10的外周的大约270度至大约360度进入。如见于图25，组装的浇注模具10提供了通向前成型模部件30和后成型模部件70 之间的开模间隙89的不间断的入口。也就是说，成型模部件分型线被限定在凸缘40和凸 缘80之间，从而沿着成型模部件分型线的插入是垂直于光学轴线OA的。参看图26，沿着相 应的外周边缘42、82设置的相应的凹陷(扇形部)95允许沿着平行于光学轴线OA的直线 方向将开模力施加至暴露的成型模部件。如见于图27，浇注模具10还允许沿着光学轴线抵 靠着后成型模部件70的非光学表面74施加中心敲击力。可以预期，这些开模过程的任何 组合可以用来在模腔13内形成了眼科器件后将成型模部件分开。关于位于模腔13之外的附着或结合到肋90上的多余的非固化材料，通过开模 (将前后成型模部件30、70彼此分开)，多余的至少部分地固化的材料在肋90上以及肋之 间保持附连于后成型模部件。通过便于保持多余的固化材料，浇注模具10在分开成型模部 件30、70时提供了可重复的和可预见的多余固化材料的处理。在进一步的构造中，通过使前成型模部件30的台肩44上的环形卡扣环与肋90的 外端94上的径向突出块接合，前成型模部件30和后成型模部件70可以协作结合。环形卡 扣环从台肩44径向向内突伸，从而当所述块被强制移过台肩时，台肩和肋90被略微挠曲。在另一构造中，后成型模部件70的凸缘80可包括朝向光学表面72敞开的圆形凹槽，其中，凹槽的尺寸被设置成接收前成型模部件30的凸缘40上的棱边52。凹槽的尺寸被 设置成在光学表面32、72接合时与棱边52形成干涉配合，以形成模腔13的外周密封。进一步可以构想出来，后成型模部件70的凸缘80可包括沿着光学表面72的方向 延伸的悬垂裙板或壁，其中，悬垂壁的尺寸被设置成在光学表面32、72接合时与台肩44形 成干涉配合，以便密封模腔13。前成型模部件30和后成型模部件70的接合也可以如下实现，即在光学表面32、 72形成模腔13的外周密封时，所述成型模部件之一上的定位槽与另一成型模部件上的定 位钩协作接合。一般而言，浇注模具10是通过将树脂在限定出加工模腔的加工模具组件中注射 成型而形成的。加工模具组件安装在注射成型设备中，用于形成前后成型模部件30、70。典 型地，加工模具组件被安装于注射成型设备的模板上和/或配合在所述模板中。下面每个 美国专利申请公开文献以引用的方式着重地并入本申请2006/0145369，公开于2006年7 月6日(美国申请号11/026，620，2004年12月30日递交)；2006/0145370，公开于2006年 7月6日(美国申请号11/027，380，2004年12月30日递交)；2006/0145371，公开于2006 年7月6日(美国申请号11/027，381，2004年12月30日递交)和2006/0145372，公开于 2006年7月6日(美国申请号11/027，406，2004年12月30日递交)。根据上述公布的专利申请，在注射成型相应的成型模部件30、70的过程中，熔融 塑料被注入金属加工模腔中，在此塑料冷却成固态形状，获得了加工模腔的表面形状。加工 模腔具有模腔推料侧和型芯侧。塑料由成型机通过一系列流道输送到加工模腔，并且通过 被称作浇口的小孔进入加工模腔。如图中所示，浇口可以与相应的前成型模部件30和后成 型模部件70上的腿50、100之一交界。在注射的塑料已经至少部分地冷却后，加工模腔在 被称作分型线的预定分离部位分开。倒锥部使得所形成的塑料件(成型模部件)保持在加 工模腔的推料侧或型芯侧中的预定的一个上。一旦加工模腔被打开，推料系统将成型模部 件从加工模腔推出。典型地，所形成的部件(成型模部件)通过机械臂机构移出。随着成 型模部件被推出，自动系统从加工模具拾取一或多个成型模部件并将其传送至加工过程中 的下一工位。在所形成的成型模部件被移出后，加工模腔闭合，并且上述过程被重复进行。 参看图28，在肋90的结构中，倾斜角度β (锥角或脱模角)有助于从金属加工型腔转移和 脱出，从而在打开加工模腔的过程中成型模部件70初始保留在推料侧上。此外，通过将加工模腔的光学加工侧布置在加工模具基部的推料侧，以使得所形 成的成型模部件30、70的非光学表面暴露给拾取和放置机构或启动传送机构，可实现更简 单的自动化。通过限制所形成的成型模部件30、70的光学表面的暴露，光学表面在运送过 程中的受损可能行被降低。保持特征例如后成型模部件70上的倒锥部78被用于确保在打 开金属模具的过程中成型模部件由基部的推料侧传输。一般而言，倒锥部的一些部分被提 供为垂直于脱模方向或所形成的部件从加工模腔排出的方向。所形成部件的材料的倒锥部 分必须略微变形以克服固实材料的内挖作用。这种变形力对所形成的塑料件产生了限位作 用，以确保塑料件在加工模腔的打开过程中保持正确定向。在形成前成型模部件30时，可以预期，台肩44或56形成倒锥部78，并且在前成 型模部件在加工模具中的冷却过程中收缩略微且趋向于将成型模部件保持在加工模具基 部的推料侧上。在后成型模部件中，倒锥部78将所形成的成型模部件相对于加工模腔的一部分保持。参看图29，成型模部件30、70将其推料侧保持在加工模腔上，从而防止光学表 面32、72露出，直至相应的成型模部件被从加工模腔的推料侧取下。因此，每个成型模部件 30,70可包括附连于加工模腔的表面上的倒锥部78，从而产生所形成的成型模部件在加工 模具的相应部分例如推料侧上的保持力。因此，前成型模部件30和后成型模部件70都可以由注射成型加工模具形成，其 中，加工模具一般沿着模具移动方向具有锥度或脱模角，以允许从模具推出或取出成型模 部件。由于塑料在被冷却时会收缩，脱模角(侧壁的锥度)典型地被选择为允许模制的成 型模部件从金属加工模具移除。然而，如前面所指出，每个前成型模部件30和后成型模部 件70可以形成有脱模倒锥部78，从而确保将指定的成型模部件限制在相应的加工模具上。 倒锥部78因此是位于成型模部件侧面上的锥角，其垂直于加工模具的分型面，需要将成型 模部件弹性变形才能从加工模具取下。前成型模部件30的尺寸被设置成使得凸缘80在外周边缘42处具有足够的径向 尺寸，从而各种光学表面直径可在凸缘的直径范围内被使用，而不需要改变外周边缘的径 向尺寸。也就是说，具有共同占据面积的前成型模部件30可以被使用，其中，各种透镜直径 可以在该占据面积内被形成。此外，外部不对称结构，例如由凸片58形成或由腿50的定位 形成，允许实现直观的轴线对正，以及检验。还可以构想，前成型模部件30的外周边缘42 可以小于后成型模部件70的外周边缘82，从而便于触及成型模部件之间的界面并因此而 分开成型模部件(开模)。作为替代，前成型模部件30的外周边缘42可以大于后成型模部 件70的外周边缘82，从而便于触及成型模部件之间的界面并因此而分开成型模部件(开 模)。虽然外周边缘42和82的尺寸可以被设置成提供用于开模的入口，但还可以构想， 外周边缘之一或二者可以限定大致三角形轮廓，从而成型模部件操作性接合后，会暴露每 个成型模部件的一部分以便独立于另一成型模部件施加开模力。相对于后成型模部件70，肋90的径向尺寸允许外端94相对恒定地定位(形成)， 而内端92的位置可以改变以适合于不同尺寸的眼科器件，例如接触镜20。与前成型模部 件30的外周边缘42的尺寸设置相结合，后成型模部件70的外周边缘82较大径向尺寸便 于成型模部件开模。使肋90的外端94与外凸光学表面72的定义半径(以及SAG，即从非 球面透镜表面上的与光学轴线OA相隔距离Y的点到非球面表面顶沿的切平面的线段的长 度(单位mm))彼此无关，允许前成型模部件70的规格适合于各种透镜尺寸，而不必修改于 前成型模部件30之间的界面或采用任何加工设备。也就是说，光学表面72的定义尺寸独 立于肋90的外端94的确切直径。此外，外凸曲面后部的倒锥部78可将所形成的成型模部 件保持在加工模具基部的推料侧上。虽然这里公开的特征是针对前成型模部件30或后成型模部件70提出的，但可以 理解，这些特征可在前成型模部件或后成型模部件之间互换地设置，并且因此并不局限于 详细描述的实施例。也就是说，可以预期，每种配置或实施方式可包括任何这里描述的特 征。虽然这里结合特定的代表性实施方式描述了本发明，但显然，本领域技术人员在 前面描述的原理的启示下容易做出多种替换、修改和变化。因此，本发明只在涵盖所有落在 权利要求限定的精神和宽广范围内的替换、修改和变化。
权利要求
一种浇注模具，用于保持一定体积的可固化液体以形成生物医学器件，所述浇注模具包括(a)第一成型模部件，具有第一光学表面和径向延伸的第一凸缘；(b)第二成型模部件，具有第二光学表面和径向延伸的第二凸缘，第一成型模部件和第二成型模部件的尺寸被设置成适于通过接合而限定出具有密封边缘的模腔；(c)第一和第二凸缘中的一个包括多个径向延伸的肋；(d)第一和第二凸缘中的另一个包括轴向延伸的台肩，所述台肩的尺寸被设置成在相应的多个接触部位处接合所述多个肋；以及(e)杠杆臂，其从密封边缘延伸而与指定的接触部位的法线垂直相交，模腔的直径与杠杆臂的长度之比大于6。
2.如权利要求1所述的浇注模具，其中，模腔的直径与杠杆臂的长度之比大于10。
3.如权利要求1所述的浇注模具，其中，第一光学表面是外凸的，并且第一凸缘包括所 述多个肋，每个肋从第一凸缘的一侧轴向延伸并且径向终止于自由端，所述第二凸缘包括 所述台肩，第二光学表面是内凹的并且包括限定第二光学表面外周的正圆柱形壁。
4.如权利要求1所述的浇注模具，其中，每个肋的自由端在相应接触部位发生塑性变形。
5.如权利要求1所述的浇注模具，其中，所述肋的径向尺寸为第一光学表面和第二光 学表面之一的直径的至少5%。
6.如权利要求1所述的浇注模具，其中，每个第一成型模部件和第二成型模部件包括 倒锥部。
7.—种浇注模具，用于保持一定体积的可固化液体以形成生物医学器件，所述浇注模 具包括(a)第一成型模部件，具有外凸的第一光学表面和径向延伸的第一凸缘，多个肋从第一 凸缘的一侧轴向延伸，并且径向延伸而终止于自由端；(b)第二成型模部件，具有内凹的第二光学表面、径向延伸的第二凸缘和从第二凸缘轴 向延伸的台肩，以及(c)第一成型模部件和第二成型模部件的接合部，所述接合部由下述部分构成(i)第 一光学表面和第二光学表面之间的密封边缘，和(ii)所述多个肋的自由端与台肩之间的 多个接触部位；通过所述接合部在第一成型模部件和第二成型模部件之间形成模腔。
8.如权利要求7所述的浇注模具，其中，所述接触部位围绕模腔的光学轴线上的共同 纵向位置沿圆周方向分布。
9.如权利要求7所述的浇注模具，其中，所述接触部位在模腔的光学轴线的方向上与 模腔分隔。
10.如权利要求7所述的浇注模具，其中，每个肋的自由端在相应的接触部位发生塑性 变形。
11.如权利要求7所述的浇注模具，其中，肋的径向尺寸为第一光学表面和第二光学表 面之一的直径的至少5%。
12.如权利要求7所述的浇注模具，其中，每个第一成型模部件和第二成型模部件包括 倒锥部。2
13.如权利要求7所述的浇注模具，其中，所述杠杆臂从密封边缘延伸而与指定的接触 部位的法线垂直相交，模腔的直径与杠杆臂的长度之比大于6。
14.如权利要求13所述的浇注模具，其中，所述比大于10。
15.一种浇注模具，用于保持一定体积的可固化液体以形成生物医学器件，所述浇注模 具包括(a)第一成型模部件，具有外凸的第一光学表面、径向延伸的第一凸缘和多个肋，每个 肋从第一凸缘的一侧轴向延伸，并且径向延伸而终止于自由端；以及(b)第二成型模部件，具有内凹的第二光学表面、限定第二光学表面的外周的正圆柱形 壁和径向延伸的第二凸缘，第二凸缘具有轴向延伸的台肩，第二成型模部件接合第一成型 模部件以在台肩上的相应的多个接触部位接触所述多个肋中的每个的自由端，并且在第一 光学表面和第二光学表面之间限定出模腔，所述模腔具有光学轴线和由正圆柱形壁的一部 分与第一光学表面形成的密封的外周边缘。
16.如权利要求15所述的浇注模具，其中，每个肋的自由端在与台肩之间的相应接触 部位发生塑性变形。
17.如权利要求15所述的浇注模具，其中，杠杆臂从正圆柱形壁的一部分延伸而与指 定的接触部位的法线垂直相交，模腔的直径与杠杆臂的长度之比大于6。
18.如权利要求17所述的浇注模具，其中，所述比大于10。
全文摘要
提供了一种浇注模具(30，70)，用于形成包括眼科器件例如接触镜在内的生物医学器件。所述浇注模具包括前成型模部件(30)和后成型模部件(70)，其中，所述成型模部件之一包括多个径向延伸的肋(90)，另一成型模部件包括环形台肩(44)，用于接合肋(90)的外端(94)，以限定出模腔(13)。
文档编号B29C33/20GK101909864SQ200880123633
公开日2010年12月8日 申请日期2008年12月19日 优先权日2007年12月31日
发明者B·E·劳顿, C·A·约瑟夫森, D·P·巴罗斯, E·A·加布里尔, J·A·皮尔斯, L·C·霍维, M·H·多布纳, R·威廉姆斯, S·P·潘迪特 申请人:博士伦公司