用于形成热成形的眼科插入物装置的方法和设备的制作方法

用于形成热成形的眼科插入物装置的方法和设备的制作方法
【专利摘要】本发明描述了用于形成可以包括在眼科镜片中或可以包括眼科镜片的单件或多件刚性插入物的方法，其中可以通过由热成形来处理薄片材料而形成所述刚性插入物。单件环形刚性插入物可以执行以下功能：针对将包括在眼科镜片内的印刷图案提供模板。单件完整刚性插入物可以执行以下功能：基于形成插入物所用的材料特性，使光偏振或者对光进行过滤。多件刚性插入物可以结合启动元件和通电元件。本发明还包括用于实现此类方法的设备，以及形成有已经热成形的刚性插入物件的眼科镜片和插入物。
【专利说明】用于形成热成形的眼科插入物装置的方法和设备
[0001]使用领域
[0002]本发明描述了与其它眼科装置中包括的插入物件(insert piece)的热成形有关的方法、设备以及装置，并且更具体地，在一些实施例中，描述使用热成形方面制造具有其内或其上存在部件的刚性插入物的眼科镜片的方式。

【背景技术】
[0003]在传统上，诸如接触镜片、眼内镜片或者泪点塞的眼科装置包括具有矫正、美容或治疗性质的生物相容性装置。例如，接触镜片可以提供以下功能中的一种或多种:视力矫正功能性、美容增强作用以及治疗效果。每种功能由镜片的物理特性提供。将折射性质结合到镜片中的设计可提供视力矫正功能。结合到镜片中的颜料可以提供美容增强作用。结合到镜片中的活性剂可提供治疗功能性。无需使得镜片进入通电状态，即可实现这些物理特性。
[0004]最近，已将活性组分结合到接触镜片中。
[0005]一种替代解决方案可以涉及在眼科装置内装入通电元件。用于实现此效果的相对复杂部件可以通过以下方式得到经改善的特性:使得它们包括在插入物装置中，所述插入物装置随后包括可在制造现有技术眼科镜片过程中使用的标准材料或者类似材料。可能期望，改善用于实现各种类型的插入物的过程、方法以及所得装置。可能预期，通电的插入物所用解决方案中的一些可对未通电的装置以及其它生物医学装置提供新颖方面。因此，与形成有插入物的眼科和生物医学装置中的各种部件的热成形有关的相应新颖方法、装置以及设备是重要的。


【发明内容】

[0006]本发明包括与一种热成形用于眼科镜片的插入物装置的方法有关的创新。在一些实施例中，可将第一可热成形材料片对准并保持在热成形设备或夹具中。所述第一片材的第一部分可以利用第一热成形模具来热成形成三维形状。第一插入物件可从所述第一片材中切割出，其中所述第一插入物件能够包括在眼科镜片内。
[0007]在一些实施例中，所述第一片材可以包括对准特征，或者多个对准特征可添加到所述第一片材中。在一些实施例中，所述对准特征可以允许在热成形设备内对准所述第一片材。一些此类实施例可通过将所述插入物件从周围薄片材中移除的同一步骤添加所述对准特征。
[0008]插入物件还可以包括稳定特征，其中所述稳定特征能够将所述眼科镜片取向在眼睛上。在一些实施例中，当从所述片材切割出所述插入物件时，可将所述稳定特征包括在所述插入物件上。所述稳定特征可以着色或做标记，以提供视觉取向提示，其中所述稳定特征可以指示用户来如何将所述眼科镜片取向在眼睛上。
[0009]在一些实施例中，可将第二可热成形材料片对准并保持热成形设备或夹具。所述第二片材的一部分可以利用第二热成形模具来热成形成三维形状。第二插入物件可从所述第二片材中切割出。所述第一插入物件可与所述第二插入物件组合，以形成眼科插入物件。
[0010]可从所述可热成形片材切割出的所得插入物件可以移除中心圆形部分。当环形插入物件包括在眼科镜片中时，所述环形插入物件的移除部分可以位于光学区中。热成形工艺可对所述环形插入物件添加着色。作为另外一种选择，所述可热成形片材可以包括着色设计，其中在从所述片材切割出时，所述环形插入物可以包括所述设计。
[0011]一些此类实施例中，对准特征可以允许多个插入物件之间对准。所述插入物件可以通过多种方法进行附接。例如，可将密封材料或粘合材料置于所述插入物件之一或二者上。在一些实施例中，所述插入物件可以通过可发生在所述插入物件之间的重叠部分上的热或化学密封工艺进行附接。
[0012]在一些实施例中，热成形技术可以赋予所述眼科插入物件功能性。例如，活性剂可添加到所述第一插入物件的表面。当将眼科装置置于眼睛上时，活性剂可在预定速率下溶解到眼科环境中。作为另外一种选择，可将偏振元件热成形到所述薄片材或所述插入物件上。另一实例可对所述插入物件添加着色或使其着色。其它实施例中，功能性可能是所述可热成形片材中固有的。例如，所述片材可以包括偏振材料或着色材料。

【专利附图】

【附图说明】
[0013]图1示出根据本发明的一些实施例的示例性热成形设备。
[0014]图2示出用于热成形符合有源通电眼科镜片的部件的示例性处理步骤。
[0015]图3示出根据本发明的一些实施例的可热成形的示例性复合插入物件。
[0016]图4示出可以利用热成形的原理结合到插入物中的示例性对准特征以及策略。
[0017]图5示出利用热成形的原理的示例性刚性插入物实施例。
[0018]图6示出利用热成形的原理的示例性介质插入物实施例。
[0019]图7示出利用热成形的原理的示例性基于小透镜的实施例。
[0020]图8示出可以利用热成形的原理结合到插入物中的示例性功能特征以及策略。
[0021]图9示出利用热成形的原理用于眼科镜片的示例性经对准的微分偏振元件实施例。
[0022]图10示出用于形成热成形部件以及结合有所述热成形部件的眼科镜片的示例性方法中的处理流程。

【具体实施方式】
[0023]本发明包括用于制造具有刚性插入物的眼科镜片的方法和设备，其中插入物的一部分可以通过热成形的方法形成。此外，本发明会包括这样一种眼科镜片:刚性插入物结合到所述眼科镜片中。
[0024]根据本发明，眼科镜片可由嵌入的插入物形成，在一些情况中，嵌入的插入物包括能量源，诸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，刚性插入物还包括电路图案、部件以及能量源。各实施例可以包括刚性插入物，其将电路图案、部件以及能量源定位在光学区(镜片的佩戴者可以通过该区进行观看)周边周围，而其它的实施例则可以包括电路图案、部件以及能量源:足够小到不对接触镜片的佩戴者视野产生不利影响并且由此刚性插入物可将它们定位在光学区的内部或外部。单件和多件刚性插入物的插入物件可以通过热成形来形成。可以在热成形之前在薄基板片上或者在热成形之后在插入物件上进行多个步骤，从而可以实现基于插入物的眼科装置的各种部件功能。
[0025]通常，根据本发明的一些实施例，刚性插入物可以通过通过自动装置实施在眼科镜片内，所述自动装置可将插入物相对制作镜片所用模具部件置于所期望的位置。将各种部件置于眼科镜片中的实施例可以采用其中密封部件并将其粘附到适当位置或者封装部件的一个或多个步骤。
[0026]在一些实施例中，能量源可放置成与部件电连通，所述部件可按指令启动并从包括在眼科镜片内的能量源中汲取电流。部件可以包括(例如)半导体装置、有源或无源电气装置或者电动机器，包括(例如):微型机电系统(MEMS)、纳米机电系统(NEMS)或者微型机器。在放置能量源和部件之后，反应性混合物可以通过模具部件成形并且聚合形成眼科镜片。
[0027]以下部分将详细说明本发明的各实施例。文中所述优选实施例和可供选择的实施例均为示例性实施例，并且应当理解，对于本领域技术人员而言，它的变型、修改形式以及更改形式均可为显而易见的。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。
[0028]术语
[0029]在涉及本发明的此说明书和权利要求书中，所使用的各个术语定义如下:
[0030]后曲面件或后插入物件:如本文所用，是指刚性插入物中的固体元件，所述固定元件在组装到所述插入物中时将占据镜片后侧上的位置。在眼科装置中，此件将位于更靠近使用者的眼睛表面的插入物一侧。在一些实施例中，后曲面件可以包含并且包括位于眼科装置中心中的区域，光可穿过这个区域进入使用者的眼睛，这个区域可被称作光学区。其它实施例中，件可采用环形形状，在所述环形形状中，它并不包含或包括光学区中的一些或全部区域。在眼科插入物的在一些实施例中，可以存在多个后曲面件，并且它们中的一个可以包括光学区，而其它后曲面件可为环形或者环形的一部分。
[0031]部件: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。
[0032]封装:如本文所用，是指形成阻隔以将例如介质插入物的实体与实体相邻环境分开。
[0033]封装材料:如本文所用，是指环绕例如介质插入物的实体形成的层，该层形成阻隔以将实体与实体相邻环境分开。例如，封装材料可由有机硅水凝胶(诸如依他菲康、加莱菲康(Galyfilcon)、那拉菲康(Narafilcon)以及赛诺菲康(Senofilcon))或者其它水凝胶型接触镜片材料构成。在一些实施例中，封装材料可以是半可渗透的，以在实体内包含特定物质并且防止特定物质(例如像水)进入实体。
[0034]通电:如本文所用，是指能够提供电流或在其内存储电能的状态。
[0035] 能量:如本文所用，是指使物理系统做功的能力。本发明内多种用途可能涉及在做功过程中能够执行电气动作的所述能力。
[0036]能量源:如本文所用，是指能够供能或者使生物医学装置处于通电状态的装置。
[0037]能量采集装置:如本文所用，是指能够从环境中提取能量并且将其转化为电能的
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[0038]前曲面件或者前部插入物件:如本文所用，是指刚性插入物的固体元件，所述固体元件在组装到所述插入物中时将占据镜片前侧上的位置。在眼科装置中，前曲面件将位于更远离使用者的眼睛表面的插入物一侧。在一些实施例中，该件可以包含并且包括位于眼科装置中心中的区域，光可穿过这个区域进入使用者的眼睛，这个区域可被称作光学区。其它实施例中，该件可采用环形形状，在所述环形形状中，它并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，可以存在多个前曲面件，并且它们中的一个可以包括光学区，而其它前曲面件可为环形或者环形的一部分。
[0039]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，是指可被固化并交联或交联以形成眼科镜片的单体或预聚物材料。多个实施例可以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，诸如UV隔离剂、着色剂、光引发剂或催化剂以及诸如接触镜片或眼内镜片的眼科镜片中能需要的其它添加剂。
[0040]镜片形成表面:是指用于模塑镜片的表面。在一些实施例中，任何此类表面都可以具有光学质量表面光洁度，这表示它足够光滑并形成为使得镜片表面具有合格光学特性，所述镜片表面通过与模具表面接触的镜片形成材料的聚合作用而成形。此外，在一些实施例中，镜片形成表面可以具有赋予镜片表面所期望的光学特性所必需的几何形状，无限制地包括球面、非球面和柱面度数、波前像差矫正、角膜形貌校正等以及它们的任何组合。
[0041]锂离子电池:是指其中锂离子移动通过电池以产生电能的电化学电池。这种通常称为电池组(battery)的电化学电池能以其典型形式再通电或再充电。
[0042]介质插入物:如本文所用，是指将包括在通电的眼科装置中的封装插入物。可将通电元件和电路嵌在介质插入物中。介质插入物定义了通电的眼科装置的主要目的。例如，在其中通电的眼科装置允许使用者对光学功率进行调整的实施例中，介质插入物可以包括通电元件，所述通电元件控制光学区中的液体弯月面部分。作为另外一种选择，介质插入物可以是环形的，以使光学区无材料。此类实施例中，镜片的通电功能可能并非光学质量，但可(例如)监测血糖或者施用药物。
[0043]模具:是指可以用于从未固化制剂来形成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。
[0044]眼科镜片或眼科装置或镜片:如本文所用，是指驻留在眼睛中或眼睛上的任何装置。所述装置可以提供光学校正，可以美容，或可提供与光学质量无关的一些功能性。例如，术语镜片可指用于矫正或改进视力或增强眼部机体美观效果(例如，虹膜颜色)而不影响视力的接触镜片、眼内镜片、覆盖镜片、眼部插入物、光学插入物或其他类似装置。作为另外一种选择，镜片可指可以置于眼睛上并具有除了视力矫正之外的功能(例如像监测泪液组分)或具有施用活性剂的装置的装置。在一些实施例中，本发明的优选镜片可为由有机硅弹性体或水凝胶制成的软质接触镜片，其中水凝胶可以包括(例如)有机硅水凝胶和氟化水凝胶。
[0045]光学区:如本文所用，是指眼科镜片的佩戴者可以透过眼科镜片而看到的眼科镜片区域。
[0046]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。
[0047]可再充电或可再通电:能够被恢复到以较高性能进行工作的状态。本发明范围内的多种用途可与能够在特定的恢复时间周期内使电流以特定速率流动的恢复能力相关。
[0048]再加电或再充电:是指恢复到具有用以做功的较高容量状态。本发明内许多用途可能涉及装置恢复使电流在特定再设定的时间段内以某一速率流动的能力。
[0049]从模具脱离:是指镜片或与模具完全分离，或只是松散地附着以使得可通过轻微搅动来移除或用拭子推离。
[0050]刚性插入物:如本文所用，是指维持预定形貌的插入物。当包括在接触镜片中时，刚性插入物可有助于镜片的功能性。例如，刚性插入物的不同形貌或其内的密度可以限定能够通过散光校正使用者的视力的区。
[0051]稳定特征:如本文所用，是指在将眼科装置置于眼镜上时使眼科装置在眼睛上稳定至特定取向上的物理特性。在一些实施例中，稳定特征可以添加足够质量来使眼科装置稳定。在一些实施例中，稳定特征可以使前曲面表面改变，其中眼睑可以扣住稳定特征，并且使用者可以通过眨眼来对镜片进行重新取向。此类实施例可通过包括可添加质量的稳定特征来增强。一些示例性实施例中，稳定特征可为来自封装生物相容性材料中的单独材料、可为通过模塑过程单独形成的插入物，或可以包括在刚性插入物或介质插入物中。
[0052]如本文所用，堆叠的集成部件装置或SIC装置是指包装技术的产品，该技术可将可以包含电和机电装置的基底的薄层通过将每一层的至少一部分堆叠在彼此上而装配成可操作的集成装置。层可以包括各种类型、材料、形状和尺寸的部件装置。此外，层可由各种装置生产技术制成以匹配并且呈现各种轮廓。
[0053]三维表面或三维基底:如本文所用，是指已经三维成形的任何表面或基底，其中形貌设计用于特定目的，其与平表面相反。
[0054]热成形
[0055]在热成形工艺中，薄的材料片被加热到某个温度，在这个温度下，所述薄的材料片变得具有柔性或者容易弯曲。材料片随后通过模具件弯曲或热成形成预定形状。通过将片材按压到模具上并通常在模具与片材的接口处排出空气，材料变形成与模具件类似匹配的三维形状。一旦冷却，适当薄片材料可以维持其已经形成的三维形状。
[0056]转至图1，可以发现一种用于热成形成片材的示例性设备100。所示设备100是可以执行热成形的设备的示例性实施例，但执行热成形的设备的其它替代实施例也可符合本文技术。在一些实施例中，可以热成形的材料片110可以具有穿凿到片材110中的孔111，使得片材可以通过设备中的其它部分固定地保持在合适的位置中。
[0057]片材110可以由放置在顶部保持件120和底部保持件130之间保持在合适位置中。销可对准顶部保持件120上的孔121以及底部保持件130上的孔131，其中对准孔111穿凿到片材110中。一旦片材110介于顶部保持件120与底部保持件130之间，那么保持件120和130可刚性地保持在一起。在一些实施例中，例如螺杆的锁定特征可以在薄片110外的某个位置处馈送穿过顶部保持件120中的孔121。例如，螺杆可以馈送到带螺纹的孔132中，以将片材110固定地保持在合适位置中。其它实施例中，热成形设备可以将片材110保持在合适位置中，而不使用螺杆或锁定特征。
[0058]所保持并对准的片材110可以使用能够利用对准孔122和132实现所保持的片材110的对准的多种类型设备进行处理。这些过程可在热成形之前或之后发生，但在该示例性实施例中，所保持的片材110可以通过热成形的步骤进行处理。此类实施例中，突出穿过底部保持件130的销可以定位对准特征122和132。销可延伸在底部保持件130上方以对准片材110与顶部保持件120，并且延伸到底部件130下方以对准片材与热成形设备140中的模塑特征。底部保持件130下方的销可以按对准方式与热成形设备140上的对准孔141配八口 ο
[0059]在一些实施例中，模塑设备100和薄片110可加热至适当温度以使片材柔韧，并且随后可以施加压力将保持在顶部保持件120与底部保持件130之间的薄片110推压到模塑件150上。在施加压力时，可由模塑设备100通过连接点142和143在模塑件150的表面附近或表面处抽出真空。在一些实施例中，在模塑件150处可以控制温度。在替代实施例中，温度受控流体可以通过连接点142和143流过模塑设备100。在其它实施例中，诸如电流的电源可以通过连接点142和143来加热成形模具。其它实施例中，片材110和热成形设备140的整个环境可以保持在适当温度下，以便适于薄片110材料的热成形。
[0060]当移除压力和真空以防止薄片110保持到模塑件150上时，片材110可被拉离模塑件150。当片材110冷却时,可再假定通过热成形的模塑工艺赋予片材110的三维成形形状中的刚性。
[0061]转至图2，示出经处理以形成随后可热成形的插入物件的片材的示例性过程200。这种过程200仅出于示例性的目的，并且其它修改形式和序列也在本发明的范围内。
[0062]过程200可以在步骤210开始，其中可以提供可热成形材料薄片211。在一些实施例中，例如，薄片211可由聚碳酸酯构成。薄片热成形材料的另外的例子包括在表I中。在一些实施例中，在步骤220，片材211可以经过处理以在所述片材221上放置有对准标记。例如，所述对准标记221可以印刷在片材211上、穿凿到片材211中、或从片材211中切割出。一些实施例可以包括孔222，这些孔穿凿到片材211中以有利于将片材211保持在例如图1的热成形设备100中。
[0063]在一些实施例中，在步骤230，可在片材211上形成导电迹线231。这些迹线231可以通过以下方式形成:将片材211涂布有导电材料的膜，然后在导电材料区域去图案化以形成迹线231。在替代实施例中，迹线231可以通过导电油墨印刷在表面上。在平坦片材上形成导电迹线231的任何方法可符合本文中的技术。
[0064]在一些实施例中，在步骤240，导电迹线231可以至少部分涂布绝缘材料。绝缘体的沉积对于一些特定制造方法来说可能是重要的，例如用于弯月形镜片实施例的插入物的形成。在一些实施例中，在步骤250，插入物件区域可涂布有膜以改变表面的疏水性。在示例性实施例中，在步骤250，整个片材211均可进行涂布，但仅涂布片材211的一部分的实施例、例如仅涂布将变成插入物件的区域的实施例也在本发明的范围内。步骤250可符合涉及弯月面型活性镜片的形成的实施例。在步骤260，薄片211可以通过热成形的步骤进行处理，从而使得薄膜材料表面形成三维形状261。
[0065]在一些实施例中，在260后，热成形的片材211可以随后进行处理以形成单独插入物件。在步骤270，近圆形的插入物件可以通过切割出热成形的片材的特定部分271。切割方法可以包括(例如)机械剪切、穿凿，或用能量光束切割，诸如激光切割、等离子切割、化学反应切割或者高压射流切割。
[0066]下一步骤可取决于优选所得的插入物件实施例。在步骤280，可从片材211移除插入物件，其中具有中心光学部分。在替代实施例中，在步骤290，插入物件可从片材211移除，其中中心光学部分291也可移除，形成环形插入物件。在该示例性实施例中，热成形片材211从步骤270前进到步骤280或步骤290。在其它实施例中，步骤280可为介于步骤270与步骤290之间的中间步骤。这个过程的其它组合和变型形式对于本领域中普通技术人员是显而易见的，并认为是在本文中的技术范围内。利用已讨论的技术，可以形成更复杂的插入物件。
[0067]示例性的热成形材料-表1
[0068]

【权利要求】
1.一种热成形用于眼科镜片的插入物装置的方法，所述方法包括以下步骤: 提供第一可热成形材料片； 对齐第一片材并将所述第一片材保持在夹具中； 利用第一热成形模具将三维形状热成形成所述第一片材的一部分；以及 从所述第一片材切割出第一插入物件，其中所述第一插入物件能够包括在眼科镜片内。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一片材包括对准特征。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤: 将对准特征添加到所述第一插入物件中。
4.根据权利要求1所述的方法，另外包括以下步骤: 提供第二可热成形材料片； 对齐第二片材并将所述第二片材保持在夹具中； 利用第二热成形模具将三维形状热成形成所述第二片材的一部分； 从所述第二片材切割 出第二插入物件； 将所述第一插入物件与所述第二插入物件组合，以形成眼科插入物件。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括以下步骤: 将第一材料放置成在所述第一插入物件和第二插入物件之一或二者上形成第一密封。
6.根据权利要求4所述的方法，还包括以下步骤: 通过将热施加到在所述第一插入物件与所述第二插入物件之间重叠的区域将所述眼科插入物件密封。
7.根据权利要求4所述的方法，还包括以下步骤: 将第一对准特征添加到所述第一插入物件中； 将第二对准特征添加到所述第二插入物件中； 使所述第一对准特征与所述第二对准特征互锁；
8.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤: 利用第二热成形模具将三维形状热成形成所述片材的第二部分； 从所述片材切割出第二插入物件；以及 将所述第一插入物件与所述第二插入物件组合，以形成眼科插入物件。
9.根据权利要求1所述的方法，另外包括以下步骤: 将活性剂添加到所述第一插入物件的第一表面中。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一片材包括偏振元件。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤: 将偏振特征添加到所述第一插入物件的第二表面中。
12.根据权利要求1所述的方法，其中从所述片材切割出至少所述第一插入物件同时将对准特征切割成所述第一插入物件。
13.根据权利要求4所述的方法，其中从所述片材切割出所述插入物件同时将所述对准特征切割成所述第二插入物件。
14.根据权利要求7所述的方法，其中: 从所述片材切割出至少所述第一插入物件同时将对准特征切割成所述第一插入物件。
15.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤: 将着色剂施涂到所述第一插入物件的第三表面的一部分。
16.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤: 移除所述第一插入物件的中心圆形部分。
17.根据权利要求17所述的方法，其中所述中心圆形部分包括光学区。
18.根据权利要求16所述的方法，还包括以下步骤: 将着色剂施涂到所述第一插入物件的第四表面的一部分。
19.根据权利要求16所述的方法，其中所述第一插入物件还包括在第五表面的一部分上的着色设计。
20.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一插入物件还包括稳定特征，其中所述稳定特征能够将所述眼科镜片取向在眼睛上的预定取向上。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述稳定特征包括着色，其中所述着色能够提供视觉取向提示。
【文档编号】B29D11/00GK104044282SQ201410095120
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年3月14日 优先权日:2013年3月15日
【发明者】R.B.普格, K.S.普特斯, E.R.科尼克, D.里拉, F.A.弗里特施, C.希格哈姆, S.斯努克 申请人:庄臣及庄臣视力保护公司