МЕТОД И АППАРАТ ДЛЯ ФОРМОВКИ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКОЙ ЛИНЗЫ С ВСТРОЕННЫМ ПРОЦЕССОРОМ ДАННЫХ Российский патент 2014 года по МПК B29D11/00 

Настоящая заявка притязает на приоритет изобретения согласно предварительной заявке 61/110213, озаглавленной "Офтальмическое устройство с процессорным контролем", поданной 31 октября 2008 г., и патентной заявке № 12/578720, озаглавленной "Офтальмическое устройство с процессорным контролем", поданной 14 октября 2009 г., содержание которых включено в настоящий документ и является его основанием.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение описывает офтальмическое устройство, включающее процессор данных, и, конкретнее, методы производства офтальмических линз со вставками, включающими процессор данных и один или несколько компонентов.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Традиционно офтальмическая линза, то есть контактная или интраокулярная линза, обладает заданными оптическими характеристиками. Например, использование контактной линзы может преследовать одну или несколько из следующих целей: коррекция характеристик зрения, косметическое улучшение и терапевтические эффекты, но только набор функций по коррекции зрения. Каждая из перечисленных функций реализуется с использованием определенной физической характеристики применяемой линзы. По существу, конструкция линзы с использованием светопреломляющих свойств позволяет корректировать характеристики зрения. Введение в материал линзы пигментов позволяет получить желаемый косметический эффект. Введение в материал линзы активного вещества позволяет использовать линзу в терапевтических целях.

На сегодняшний день оптические характеристики офтальмической линзы обуславливаются ее физическими характеристиками. Как правило, оптические свойства определяют и затем придают их линзе в процессе изготовления, например отливкой или токарной обработкой. После того как линза изготовлена, ее оптические характеристики остаются постоянными. Однако пользователям может оказаться полезной возможность периодически иметь более одной доступной оптической силы для обеспечения аккомодации. В отличие от пользователей очков, которые могут сменить очки при необходимости изменения коррекции, люди, использующие контактные или интраокулярные линзы, лишены возможности изменить функциональные характеристики коррекции зрения без значительных усилий.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Соответственно, настоящее изобретение относится к офтальмической линзе с процессором данных, позволяющим изменять состояние одного или нескольких внутренних компонентов линзы. Возможность изменения состояния компонента расширяет функциональность офтальмических линз. Кроме того, представлены методы и оборудования для формовки офтальмических линз с процессором данных. Некоторые модификации настоящего изобретения могут включать контактные линзы из силиконового гидрогеля, произведенные методом литья в пресс-форме и содержащие жесткую или формуемую вставку, подключаемую к источнику питания, а также процессор данных, при этом вставка в линзу является биосовместимой.

В целом, процессор и источник энергии могут присоединяться или быть частью вставки, и вставка размещается в непосредственной близости к, по меньшей мере, одной части пресс-формы для литья и второй части формы для литья. Реакционноспособная смесь мономеров размещается между первой и второй частями формы для литья. Первая часть формы для литья помещается в непосредственной близости от второй части формы для литья, формируя полость линзы со вставкой из субстрата с автономным источником энергии, а также, по меньшей мере, с какой-либо реакционноспособной смесью мономера в полости линзы; на реакционную смесь мономера воздействуют актиническим излучением, формируя офтальмическую линзу.

Линза формуется с помощью актиничного излучения, воздействующего на реакционную смесь мономеров. Вставка с процессором данных оказывается включенной в корпус линзы.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг.1 изображена сборка формы, соответствующая некоторым осуществлениям настоящего изобретения.

На фиг.2 показана офтальмическая линза с внутренней вставкой, содержащей процессор данных.

На фиг.3 показан аппарат для установки вставки с процессором данных в часть пресс-формы для литья офтальмической линзы.

На фиг.4 изображены этапы способов в соответствии с некоторыми модификациями настоящего изобретения.

На фиг.5 изображены этапы способов в соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения.

На фиг.6 изображен процессор, который можно использовать для реализации некоторых модификаций настоящего изобретения.

На фиг.7 показано перспективное изображение некоторых вариантов офтальмических линз, включающих процессор и компоненты.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение включает методы и аппарат для производства офтальмических линз с процессором данных. Кроме того, настоящее изобретение включает офтальмическую линзу с включенным в нее процессором данных.

В следующих разделах приведено подробное описание модификаций изобретения. Описания как предпочтительных, так и альтернативных примеров модификаций являются только примерами осуществления изобретения. Предполагается, что специалисту в данной области будут понятны возможности создания модификаций и других вариантов осуществления изобретения. Поэтому следует учитывать, что область, охватываемая настоящим изобретением, не ограничивается приведенными примерами осуществления изобретения.

Определения

В приведенном ниже описании и пунктах формулы настоящего изобретения используется ряд терминов, для которых будут приняты следующие определения.

Процессор данных: здесь - схема или серия схем, способных принимать цифровые данные и выполнять вычисления на основании полученных данных.

С автономным источником энергии: при использовании в настоящем документе термин относится к состоянию, в котором устройство может обеспечивать себя электрическим током или хранить в себе запас электрической энергии.

Энергия: при использовании в настоящем документе термин относится к способности физической системы к совершению работы. В рамках настоящего изобретения упомянутая способность, как правило, может относиться к способности выполнения электрических действий при совершении работы.

Источник энергии: здесь - устройство, способное обеспечивать биомедицинское устройство энергией или переводить его в состояние, подключенное к источнику питания.

Устройство для сбора энергии: здесь - устройство, способное извлекать энергию из среды и превращать ее в электрическую энергию.

Линза: относится к любому офтальмическому устройству, находящемуся внутри глаза или на его поверхности. Подобные изделия могут использоваться для оптической коррекции или применяться в качестве косметического средства. Например, термин "линза" может относиться к контактной линзе, интраокулярной линзе, накладной линзе, глазной вставке, оптической вставке или иному устройству подобного назначения, служащему для коррекции или модификации зрения или для косметической коррекции физиологии глаза (например, изменения цвета радужной оболочки) без ущерба для зрения. В некоторых модификациях изобретения предпочтительными являются мягкие контактные линзы из силиконовых эластомеров или гидрогелей, включающие силиконовые гидрогели и фторсодержащие гидрогели, и не только.

Смесь для формовки линзы или "реакционная смесь мономера" (РСМ): здесь - мономерный или преполимерный материал, который может быть полимеризован и сшит или сшит с образованием офтальмической линзы. Различные варианты осуществления изобретения могут включать смеси для формовки линз с одной или несколькими добавками, например: УФ-блокаторы, красители, фотоинициаторы или катализаторы, а также другие добавки, которые могут использоваться в составе офтальмических линз, контактных или интраокулярных.

Поверхность для изготовления линзы: термин относится к поверхности, которая используется для литья линзы. В ряде модификаций любая подобная поверхность 103-104 может иметь оптическое качество обработки, то есть быть достаточно гладкой и формованной таким образом, чтобы поверхность линзы, изготавливаемой способом полимеризации формовочной смеси, находящейся в непосредственном контакте с поверхностью формы, была оптически приемлемого качества. Кроме того, в ряде модификаций поверхность для изготовления линзы 103-104 может иметь геометрию, требуемую для придания поверхности изготавливаемой линзы требуемых оптических характеристик, включая, помимо прочего, коррекцию сферических, асферических и цилиндрических степенных аберраций волнового фронта, коррекцию топографии роговицы и так далее, а также любые их комбинации.

Литий-ионная ячейка: термин относится к электрохимической ячейке, в которой электрическая энергия вырабатывается в результате движения ионов лития через ячейку. Такая электрохимическая ячейка, как правило, называемая батареей, в своей типичной форме может быть возвращена в состояние с более высоким зарядом или перезаряжена.

Вставка из субстрата: при использовании в настоящем документе термин относится к деформируемому или жесткому субстрату, способному удерживать источник энергии в офтальмической линзе. В некоторых модификациях вставка из субстрата также включает одну или более изменяемых оптических линз.

Форма для литья: термин относится к жесткому или полужесткому предмету, который может использоваться для изготовления линз из неполимеризованных составов. Некоторые предпочтительные формы для литья состоят из двух частей - передней криволинейной поверхности формы для литья и задней криволинейной поверхности формы для литья.

Оптическая зона: в настоящем документе - участок офтальмической линзы, через который видит ее пользователь.

Мощность: при использовании в настоящем документе термин относится к совершаемой работе или переданной энергии за единицу времени.

Перезаряжаемый или заряжаемый: при использовании в настоящем документе термин относится к возможности восстановить состояние с более высокой способностью выполнять работу. В рамках настоящего изобретения упомянутая способность, как правило, может относиться к восстановлению способности испускать электрический ток определенной величины в течение определенного промежутка времени.

Подзарядка или перезарядка: восстановление состояния, обеспечивающего более высокую способность к совершению работы. В рамках настоящего изобретения упомянутая способность, как правило, может относиться к восстановлению способности устройства испускать электрический ток определенной величины в течение определенного промежутка времени.

Извлеченная из формы для литья: термин означает, что линза либо полностью отделена от формы для литья, либо лишь слабо прикреплена и может быть отсоединена легким встряхиванием или сдвинута тампоном.

Как показано на фиг.1, офтальмическая линза 100 с встроенным процессором данных 111 может также включать источник энергии 109, например электрохимический элемент или батарею как устройство запасания энергии; в некоторых модификациях изобретения возможна инкапсуляция и изоляция материалов источника энергии от среды, в которую помещается офтальмическая линза. Источник энергии 109 может обеспечивать активацию процессора данных.

На иллюстрации показан пример сборки формы для литья офтальмических линз 100 с процессором данных 111. Форма для литья 100 в собранном виде имеет полость 105, в которую заливается линзообразующая смесь для производства офтальмической линзы нужной формы. Формы для литья и их сборки 100, составляющие предмет настоящего изобретения, состоят из более чем одной "части формы" 101-102. При сближении частей формы 101-102 между ними остается полость 105, в которой формуется линза. Описанное сочетание частей формы 101-102 предпочтительно является временным. После изготовления линзы части формы 101-102 могут быть снова разведены для извлечения готовой линзы.

По меньшей мере, одна из частей формы 101-102 непосредственно контактирует со смесью для изготовления линзы, по меньшей мере, частью своей поверхности 103-104, поэтому при протекании химической реакции в смеси для изготовления линзы или при полимеризации смеси для изготовления линзы данная поверхность 103-104 обеспечивает требуемую форму и геометрию той части изготавливаемой линзы, с которой она находится в непосредственном контакте. Вышесказанное также справедливо, по меньшей мере, еще для одной части формы 101-102.

Так, например, в одной из предпочтительных модификаций сборка формы 100 состоит из двух частей формы 101-102, вогнутой части-матрицы (передней части) 102 и выпуклой части-пуансона (задней части) 101, между которыми образуется полость. Часть вогнутой поверхности 104, находящаяся в контакте со смесью для изготовления линзы, имеет кривизну передней поверхности офтальмической линзы, изготавливаемой в сборной форме 100, является достаточно гладкой и имеет такую форму, чтобы поверхность офтальмической линзы, изготавливаемой способом полимеризации смеси для изготовления линз, находящейся в контакте с вогнутой поверхностью 104, обладала приемлемыми оптическими свойствами.

Поверхность для изготовления линзы может включать поверхность 103-104 с обработкой оптического качества, то есть достаточно гладкую и имеющую такую форму, чтобы поверхность линзы, изготавливаемой способом полимеризации линзообразующего материала, находящегося в контакте с поверхностью формы для литья, обладала приемлемыми оптическими свойствами. Кроме того, в ряде модификаций поверхность для изготовления линзы 103-104 может иметь геометрию, требуемую для придания поверхности линзы требуемых оптических характеристик, включая, помимо прочего, сферическую, асферическую и цилиндрическую оптическую силы, коррекцию аберраций волнового фронта, коррекцию топографии роговицы и т.д., а также любые их комбинации. В соответствии с настоящим изобретением оптические характеристики в сочетании с процессором данных 111 обеспечивают общее оптическое качество.

Процессор данных способен обрабатывать данные, находясь внутри офтальмической линзы. В некоторых модификациях изобретения обработка данных может включать генерацию одной или нескольких инструкций на основании полученных данных. В некоторых модификациях изобретения полученные данные могут указывать на состояние среды в непосредственной близости от линзы, например: количество влаги в ее окружении, температура поверхности линзы, состояние электросмачиваемого устройства в линзе и др.

Дополнительные модификации могут включать состояние компонента, включенного в линзу, например счетчика времени снабжения компонента энергией или данных, полученных компонентом. Входящие данные могут включать, например, магнитный импульс, световой или радиочастотный сигнал, а также другие формы передачи данных.

Некоторые дополнительные модификации изобретения могут также включать процессор данных, дающий команду на изменение состояния мениска жидкости на участке линзы 108 внутри офтальмической линзы; при этом изменение состояния мениска жидкости в этой части линзы изменяет оптические качества последней.

Генерируемая инструкция может включать команду контроля компонента, включенного в офтальмическую линзу, или команду передачи данных от офтальмической линзы. Команда контроля компонента, включенного в офтальмическую линзу, может включать: предустановленный цикл подсчета получаемых внешних сигналов для активации одного или нескольких компонентов, включенных в офтальмическую линзу, но не ограничиваться этим. Для повышения эффективности некоторых компонентов, например переключателя с магнитным датчиком или фоторецептора, функционирующего как переключатель для активации, можно запрограммировать процессор таким образом, чтобы компонент включался через заданные интервалы. Таким образом, например, переключатель с магнитным датчиком может потреблять энергию только в течение 10 секунд (или другого интервала) из каждой минуты. В других модификациях процессор данных может получать данные от компонента, воспринимающего температуру линзы, поверхностное натяжение линзы, давление на линзу или другие параметры, измеримые электронными, электромеханическими или микроэлектронными устройствами.

Процессор данных 111 может включать процессор смешанного сигнала 16 или 32 бита с сокращенным набором команд с микроконтроллером р сверхнизкого энергопотребления, но не ограничиваясь им. Предпочтительнее использовать герметично закрытый процессор данных, например, заключенный в керамический или другой непроницаемый материал. Энергопотребление должно быть по возможности низким, например 250 мкА, при активности млн команд в секунду. Один из примеров - микропроцессор MSP 430 производства Техас Инструментс.

В некоторых дополнительных модификациях процессор данных может выдавать команды управления переменным фокусным расстоянием линзы. Управление возможно за счет пропускания электрического тока через две или более прозрачных границ, обычно параллельных, ограничивающих внутренний объем, содержащий две несмешивающиеся жидкости. Две несмешивающиеся жидкости обладают разными показателями преломления. Эластичный элемент расположен так, что он деформируется в ответ на изменение давления жидкостей. Давление жидкостей изменяется в ответ на изменение электрического заряда одной или обеих жидкостей в ответ на инструкции, отправленные процессором данных.

В некоторых модификациях процессор данных 111, управляющий фокусным расстоянием линзы, может включать линзу с жидкостным мениском, имеющую ячейку, в которую заключено две или более жидкостей. Нижняя поверхность, не являющаяся плоской, включает коническое либо цилиндрическое углубление или полость по оси дельта, которое содержит каплю изолирующей жидкости. Остальная часть ячейки содержит электропроводящую жидкость, не смешивающуюся с изолирующей жидкостью; жидкости имеют различный показатель преломления и, в некоторых модификациях, близкие или равные плотности. Кольцевой электрод, обращенный к полости, расположен на задней стенке нижней пластины. Другой электрод помещают в контакт с проводящей жидкостью. Пропускание тока через электроды используется для электросмачивания и изменения кривизны поверхности между двумя жидкостями в зависимости от напряжения (В) между двумя электродами. Пучок света, проходящий через ячейку перпендикулярно верхней и нижней пластинам, в области капли фокусируется в большей или меньшей степени в зависимости от напряжения, приложенного к электродам. Проводящая жидкость, как правило, является водной жидкостью, изолирующая жидкость, как правило, - масляной жидкостью.

Вместе с процессором данных может использоваться устройство регулировки, контролируемое пользователем, таким образом, последний сможет регулировать фокусное расстояние линзы. Устройство регулировки может включать, но не ограничиваться, магнитные переключатели, фото/оптические переключатели, электрические датчики, воспринимающие сигнал от глаза на фокус линзы, радиочастотные устройства передачи или любые другие электронные или пассивные устройства для передачи инструкций пользователя на процессор.

В некоторых модификациях линза с процессором данных 111 может включать жесткий центр и мягкую периферическую часть, при этом центральный жесткий оптический элемент, включающий процессор данных 111, непосредственно контактирует с атмосферой и поверхностью роговицы соответствующей передней и задней поверхностями, в то время как мягкий материал периферии линзы (обычно гидрогель) прикреплен к периферической части жесткого оптического элемента, и жесткий оптический элемент служит также вставкой, снабжающей офтальмическую линзу энергией и обеспечивающей ее функциональность.

Некоторые дополнительные модификации включают размещение процессора данных 111 внутри вставки, в частности жесткой или формуемой вставки в линзу, полностью заключенной в капсулу из гидрогеля. Возможно производство как жестких, так и формуемых вставок в линзу, например, с помощью формовки методом микроинъекции.

Варианты микроинъекционного литья могут включать, например, смолу на основе сополимера поли(4-метилпент-1-ен) с диаметром от приблизительно 6 мм до 10 мм, радиусом передней поверхности от приблизительно 6 мм до 10 мм, радиусом задней поверхности от приблизительно 6 мм до 10 мм и толщиной центра от приблизительно 0,050 мм до 0,5 мм. В качестве примера некоторых вариантов осуществления изобретения можно привести вставку с диаметром около 8,9 мм и радиусом передней поверхности около 7,9 мм, радиусом задней поверхности около 7,8 мм, толщиной центра около 0,100 мм и радиусом края около 0,050 мм. В качестве примера машины для микролитья можно привести Microsystem 50 4.54 Mg (5Т) производства Баттенфильд Инк.

Процессор данных 111 размещается на поверхности или внутри вставки, которую можно разместить в форме для литья 101-102, используемой для производства офтальмических линз. Материалом части формы 101-102 может быть, например, полиолефин одного или более из следующего: полипропилен, полистирол, полиэтилен, полиметилметакрилат, а также модифицированные полиолефины. Иные формы для литья могут быть изготовлены из керамического или металлического материала.

Предпочтительный алициклический сополимер состоит из двух различных алициклических полимеров и предлагается компанией Zeon Chemicals L.P. под торговой маркой ZEONOR. Материал ZEONOR выпускается нескольких различных видов. Различные категории могут иметь температуру стеклования в диапазоне от 105°C до 160°C. Для целей настоящего изобретения предпочтительным является материал ZEONOR 1060R.

Другие материалы для изготовления форм, которые могут в сочетании с одной или несколькими добавками использоваться для изготовления форм для литья офтальмических линз, включают, например, полипропиленовые смолы Циглера-Натта (иногда называемые znPP). Например, полипропиленовая смола Циглера-Натта выпускается под названием PP 9544 MED. Смола PP 9544 MED представляет собой очищенный сополимер с неупорядоченной структурой для чистого формования (в соответствии с требованиями Положения 21 Управления по контролю за продуктами и лекарствами США, Свод федеральных правил (c)3.2), поставляемый компанией ExxonMobile Chemical Company. Смола PP 9544 MED представляет собой сополимер неупорядоченной структуры типа znPP с этиленовой группой (далее обозначаемый 9544 MED). Другие примеры полимера на основе полипропилена с катализатором Циглера-Натта включают полипропилен Атофина 3761 и полипропилен Атофина 3620WZ.

Также в некоторых модификациях настоящего изобретения формы для литья могут содержать такие полимеры, как полипропилен, полиэтилен, полистирол, полиметилметакрилат, модифицированные полиолефины с алициклической группой в основной цепи и циклические полиолефины. Подобная смесь может использоваться для изготовления любой части формы для литья или обеих частей одновременно, причем данная смесь предпочтительно используется для выполнения задней криволинейной поверхности, а передняя криволинейная поверхность состоит из алициклических сополимеров.

В ряде предпочтительных способов изготовления форм для литья 100 в соответствии с настоящим изобретением используется литье под давлением согласно известным способам, однако варианты осуществления также могут включать формы для литья, изготовленные с использованием иных способов, в том числе таких как токарная обработка, способ алмазной обточки либо лазерная резка.

Как правило, линзы формируются на, по меньшей мере, одной поверхности обеих частей формы 101-102. Тем не менее, в некоторых осуществлениях одна из поверхностей линзы может быть образована из части формы 101-102, а другая поверхность линзы может быть образована путем токарной обработки или другими способами.

Линзы

На фиг.2 показаны элементы активированной офтальмической линзы 200 с вставкой 201, содержащей процессор данных 204. Как показано на фигуре, вставка 201 заключена в гидрогелевый материал 207 линзы. Активатор 205 может использоваться для осуществления одной или нескольких исполняемых программ, включенных в память процессора 204. В некоторых модификациях программа, исполняемая через процессор 204, способна вызывать изменение состояния компонента 203. Устройство памяти может включать ОЗУ на основе полупроводника, ПЗУ на основе полупроводника, статическое запоминающее устройство, стираемую программируемую постоянную память или другие компоненты, способные к сохранению данных и их выдаче по команде.

Устройство сбора энергии, например фоторецептор 202, может использоваться для подзарядки источника энергии 208, например литиевой батареи или конденсатора. Процессор данных 204 может использоваться для управления процессом подзарядки. Например, процессор может получать данные об оставшемся заряде источника энергии 208 и размыкать цепь, обеспечивая ток от устройства сбора энергии к источнику энергии 208. В другом аспекте процессор можно также запрограммировать таким образом, чтобы он отслеживал способность устройства сбора энергии 202 к созданию достаточного тока для заряда источника энергии 208 и обеспечения пути для проведения тока в схеме для такого заряда. Путь проведения тока для заряда может включать, например, транзисторы, действующие как переключатели, и диоды, обеспечивающие нужное направление тока.

На фиг.7 показана схема некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения в перспективе. На этой фигуре показана модификация с устройством сбора энергии 701 и источником энергии 702, связанными проводниками 706 с процессором данных 704. Другие компоненты 707 могут быть различными полупроводниковыми, твердотельными, активными или пассивными устройствами, играющими роль в схеме, включенной во вставку. В некоторых модификациях пути 706 в схеме, компоненты 707, устройство сбора энергии 701, источник энергии 702 и процессор данных 704, датчики и другие устройства могут быть закреплены на гибкой подложке 705.

На фиг.7 дополнительно показаны части линзы с жидкостными менисками, расположенными в оптической зоне вставки 703.

В некоторых модификациях предпочтительный материал включает содержащий силикон компонент. Под "содержащим силикон компонентом" подразумевается любой компонент, имеющий, по меньшей мере, один [-Si-O-] фрагмент в составе мономера, макромера или преполимера. Полное содержание Si и непосредственно связанного с ним O в рассматриваемом содержащем силикон компоненте предпочтительно составляет более чем приблизительно 20 весовых процентов и более предпочтительно - более чем 30 весовых процентов полного молекулярного веса содержащего силикон компонента. Полезные для целей настоящего изобретения содержащие силикон компоненты предпочтительно имеют в своем составе полимеризуемые функциональные группы, такие как акрилатная, метакрилатная, акриламидная, метакриламидная, винильная, N-виниллактамовая, N-виниламидная и стирильная функциональные группы.

Пригодные для целей настоящего изобретения содержащие силикон компоненты включают соединения по Формуле I

,

где

R¹ независимо выбран из моновалентных реакционноспособных групп, моновалентных алкильных групп или моновалентных арильных групп, любой из указанных групп, которая может дополнительно содержать функциональную гидрокси-, амино-, окса-, карбокси-, алкилкарбокси-, алкокси-, амидо-, карбаматную, карбонатную группу, галоген или их сочетания, а также моновалентных силоксановых цепей, состоящих из 1-100 повторяющихся единиц Si-O, которые могут содержать дополнительные функциональные алкил-, гидрокси-, амино-, окса-, карбокси-, алкилкарбокси-, алкокси-, амидо-, карбаматную группу, галоген или их комбинации;

где b = от 0 до 500, причем подразумевается, что если b отлично от нуля, то по b имеется распределение с модой, равной указанному значению;

причем, по меньшей мере, один фрагмент R¹ представляет собой моновалентную реакционноспособную группу, а в некоторых модификациях настоящего изобретения от одного до трех фрагментов R¹ представляют собой моновалентные реакционноспособные группы.

Используемый в настоящей заявке термин "моновалентные реакционноспособные группы" относится к группам, способным к реакциям свободнорадикальной и/или катионной полимеризации. Характерные, но не ограничивающие примеры свободнорадикальных реакционноспособных групп включают (мет)акрилаты, стирилы, винилы, виниловые эфиры, C_1-6алкил(мет)акрилаты, (мет)акриламиды, C_1-6алкил(мет)акриламиды, N-виниллактамы, N-виниламиды, C_2-12алкенилы, C_2-12алкенилфенилы, C_2-12алкенилнафтилы, C_2-6алкенилфенил-C_1-6алкилы, O-винилкарбаматы и O-винилкарбонаты. Характерные, но не ограничивающие примеры катионных реакционноспособных групп включают винилэфирные или эпоксидные группы, а также их смеси. В одной из модификаций свободнорадикальные реакционноспособные группы включают (мет)акрилаты, акрилоксигруппы, (мет)акриламиды, а также их смеси.

Соответствующие целям настоящего изобретения моновалентные алкильные и арильные группы включают незамещенные моновалентные C₁-C₁₆алкильные группы, C₆-C₁₄ арильные группы, такие как замещенные и незамещенные метил, этил, пропил, бутил, 2-гидроксипропил, пропоксипропил, полиэтиленоксипропил, а также их различные комбинации и т.д.

В одной из модификаций настоящего изобретения b равно нулю, один фрагмент R¹ представляет собой моновалентную реакционноспособную группу, и, по меньшей мере, три фрагмента R¹ выбраны из моновалентных алкильных групп, содержащих от 1 до 16 атомов углерода, и в другой модификации - из моновалентных алкильных групп, содержащих от 1 до 6 атомов углерода. Характерные, но не ограничивающие примеры содержащих силикон компонентов в данной модификации включают 2-метил-,2-гидрокси-3-[3-[1,3,3,3-тетраметил-1-[(триметилсилил)окси]дисилоксанил]пропокси]пропиловый эфир (SiGMA),

2-гидрокси-3-метакрилоксипропилоксипропил-трис(триметилсилокси)силан,

3-метакрилоксипропилтрис(триметилсилокси)силан (TRIS),

3-метакрилоксипропилбис(триметилсилокси)метилсилан и

3-метакрилоксипропилпентаметилдисилоксан.

В одной из модификаций настоящего изобретения b находится в диапазоне от 2 до 20, от 3 до 15 или, в некоторых осуществлениях, от 3 до 10; по меньшей мере один концевой фрагмент R¹ представляет собой моновалентную реакционноспособную группу, а остальные фрагменты R¹ выбраны из моновалентных алкильных групп, содержащих от 1 до 16 атомов углерода, и в другой модификации - из моновалентных алкильных групп, содержащих от 1 до 6 атомов углерода. В еще одной модификации b находится в диапазоне от 3 до 15, один концевой фрагмент R¹ представляет собой моновалентную реакционноспособную группу, другой концевой фрагмент R¹ представляет собой моновалентную алкильную группу, содержащую от 1 до 6 атомов углерода, а остальные фрагменты R¹ представляют собой моновалентные алкильные группы, содержащие от 1 до 3 атомов углерода. Характерные, но не ограничивающие примеры содержащих силикон компонентов данного варианта осуществления настоящего изобретения включают (полидиметилсилоксан (МВ 400-1000) с концевой моно-(2-гидрокси-3-метакрилоксипропил)-пропил эфирной группой) (OH-mPDMS), (полидиметилсилоксаны (МВ 800-1000) с концевыми моно-н-бутильными и концевыми монометакрилоксипропильными группами), (mPDMS).

В другой модификации b находится в диапазоне от 5 до 400 или от 10 до 300, оба концевых фрагмента R¹ представляют собой моновалентные реакционноспособные группы, а остальные фрагменты R¹ независимо выбираются из моновалентных алкильных групп, содержащих от 1 до 18 атомов углерода, которые могут иметь эфирные мостиковые группы между атомами углерода и могут также включать атомы галогенов.

В одной модификации, когда желательно использовать линзы из силиконового гидрогеля, линзы настоящего изобретения производятся из реакционноспособной смеси, содержащей не менее приблизительно 20% (масс.), предпочтительно от 20 до 70% (масс.) силиконовых компонентов в расчете на общую массу реакционных компонентов мономерной смеси, из которой образуется полимер.

В другой модификации настоящего изобретения от одного до четырех фрагментов R¹ представляют собой винилкарбамат или карбонат со следующей формулой:

Формула II

,

где Y обозначает O-, S- или NH-;

R обозначает водород или метил; d равно 1, 2, 3 или 4; q равно 0 или 1.

Более конкретно, винилкарбонатные или винилкарбаматные содержащие силикон мономеры включают 1,3-бис[4-(винилоксикарбонилокси)бут-1-ил]тетраметилдисилоксан; 3-(винилоксикарбонилтио)-пропил-[трис(триметилсилокси)силан]; 3-[трис(триметилсилокси)силил] пропилаллилкарбамат; 3-[трис(триметилсилокси)силил] пропилвинилкарбамат; триметилсилилэтилвинилкарбонат; триметилсилилметилвинилкарбонат, и

.

Если необходимы биомедицинские устройства с модулем упругости менее 200, только один из фрагментов R¹ должен представлять собой моновалентную реакционноспособную группу, и не более двух из остальных фрагментов R¹ должны представлять собой моновалентные силоксановые группы.

Другой класс содержащих силикон компонентов включает полиуретановые макромеры со следующими формулами:

Формулы IV-VI

(*D*A*D*G)_a*D*D*E¹;

E(*D*G*D*A)_a*D*G*D*E¹ или;

E(*D*A*D*G)_a*D*A*D*E¹,

где:

D обозначает алкильный бирадикал, алкилциклоалкильный бирадикал, циклоалкильный бирадикал, арильный бирадикал или алкиларильный бирадикал, содержащий от 6 до 30 атомов углерода,

G обозначает алкильный бирадикал, циклоалкильный бирадикал, алкилциклоалкильный бирадикал, арильный бирадикал или алкиларильный бирадикал, содержащий от 1 до 40 атомов углерода, который может иметь в основной цепи эфирные, тиоэфирные или аминовые мостиковые группы;

* обозначает уретановую или уреидо-мостиковую группу;

_a равен, по меньшей мере, 1;

A обозначает дивалентный полимерный радикал со следующей формулой:

Формула VII

,

R¹¹ независимо обозначает алкильную или фторзамещенную алкильную группу, имеющую от 1 до 10 атомов углерода, которая может содержать простые эфирные связи между атомами углерода; y равно, по меньшей мере, 1; p обозначает массу фрагмента молекулы от 400 до 10000; каждая из групп E и E¹ независимо обозначает способный к полимеризации ненасыщенный органический радикал, представленный формулой:

Формула VIII

где R¹² представляет собой водород или метил; R¹³ представляет собой водород, алкильный радикал, имеющий от 1 до 6 атомов углерода, или радикал -CO-Y-R¹⁵, где Y представляет собой -O-,Y-S- или -NH-; R¹⁴ представляет собой дивалентный радикал, имеющий от 1 до 12 атомов углерода; X обозначает -CO- или -OCO-; Z обозначает -O- или -NH-; Ar обозначает ароматический радикал, имеющий от 6 до 30 атомов углерода; w равно от 0 до 6; x равно 0 или 1; y равно 0 или 1; и z равно 0 или 1.

Процессы

Перечисленные ниже этапы приводятся как примеры процессов, которые могут быть осуществлены в соответствии с некоторыми аспектами настоящего изобретения. Как должно стать понятно, порядок, в котором представлены отдельные этапы описываемых способов, ни в коей мере не является ограничивающим, и настоящее изобретение может быть осуществлено и при ином их порядке. Кроме того, не все перечисленные этапы необходимы для успешного осуществления настоящего изобретения, и дополнительные этапы могут вводиться в различных осуществлениях настоящего изобретения.

Обратимся теперь к фиг.4, на которой приведена последовательность возможных этапов при воплощении на практике некоторых реализаций настоящего изобретения. На этапе 401 процессор данных помещается в часть формы для литья. В некоторых модификациях изобретения процессор данных может включаться во вставку. Вставка может быть жесткой или гибкой. Вставка может содержать еще один или более компонентов, но может и не содержать их.

На этапе 402 реакционноспособная мономерная смесь может осаждаться в часть формы для литья.

На этапе 403 процессор данных 111 помещается в часть формы для литья. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления изобретения процессор данных 111 помещается в соответствующую часть формы для литья механически. Помещение механическим способом может включать, например, применение робота или других средств автоматизации, известных в отрасли в качестве применяемых для установки компонентов способом поверхностного монтажа. Ручное размещение процессора также находится в рамках настоящего изобретения. Соответственно, любой механический способ размещения процессора данных с источником энергии в соответствующей части формы для литья таким образом, чтобы после заливки реакционноспособной смеси и ее полимеризации оптические элементы оказались заключены в ней, образуя офтальмическую линзу.

В некоторых модификациях изобретения процессор, микро- или наноэлектромеханические системы или другие компоненты также могут размещаться в корпусе процессора данных и быть подключенными к источнику энергии.

На этапе 404 первая часть формы для литья может быть размещена в непосредственной близости от второй части формы для того, чтобы создать формирующую линзу полость, содержащую, по меньшей мере, некоторое количество реакционноспособной смеси мономера и источник энергии. На этапе 405 реакционная смесь мономера в полости может быть полимеризована. Полимеризация может быть осуществлена, например, под действием актинического излучения или тепла, либо того и другого. На этапе 406 линзу извлекают из частей формы для литья.

Хотя изобретение может использоваться для получения жестких или мягких контактных линз из любого известного материала линз или материала, подходящего для изготовления таких линз, предпочтительно, чтобы линзы настоящего изобретения были мягкими контактными линзами с водосодержанием приблизительно от 0 до 90 процентов. Более предпочтительно, чтобы линзы изготавливались из мономеров, содержащих гидроксильные группы, карбоксильные группы или обе эти группы, либо были изготовлены из содержащих силикон компонентов, таких как силоксаны, гидрогели, силиконовые гидрогели или их комбинации. Материал, пригодный для изготовления линз настоящего изобретения, может быть получен путем взаимодействия смесей макромеров, мономеров и их комбинаций вместе с добавками, такими как инициаторы полимеризации. Подходящие материалы включают, без ограничений, силиконовые гидрогели, выполненные из силиконовых макромеров и гидрофильных мономеров.

Теперь давайте снова обратимся к фиг.4; на этапе 403 реакционная смесь заливается между первой и второй частями формы для литья, куда уже помещен процессор данных. На этапе 404 первая часть формы сближается со второй, образуя полость для заливки реакционноспособной смеси полимеров с целью получения линзы с переменным фокусным расстоянием в полости.

На этапе 405 реакционная смесь полимеризуется, например, под действием актиничного излучения и тепла. На этапе 406 офтальмическое устройство, включающее процессор данных, извлекается из формы.

На фиг.5, на этапе 501 процессор данных расположен внутри офтальмической линзы, как обсуждалось выше. На этапе 502 процессор данных соединен с источником энергии. Подключение к источнику энергии возможно, например, с помощью цепи, включенной в процессор данных или пути, созданные краскоструйным способом, или образованные в материале линзы иными способами.

На этапе 503 электрическая энергия проходит через процессор данных, встроенный в офтальмическую линзу. Энергия может быть направлена, например, с помощью электрической схемы, способной передавать электрический заряд. На этапе 504 изменяемая оптика изменяет, по меньшей мере, одну оптическую характеристику линзы.

Устройство

На фиг.3 показан автоматический аппарат 310 с одной или несколькими поверхностями переноса 311. Как показано на фигуре, несколько частей формы для литья связаны с приемником 314, находящимся в пластине 313 и приходящим в соприкосновение с поверхностью 311. На поверхности 311 располагается процессор или вставка, содержащая процессор, которую необходимо поместить в часть формы 314 для получения офтальмической линзы. Модификации изобретения могут включать одну поверхность контакта для индивидуального размещения процессора данных в форме, или несколько поверхностей (не показано) для одновременного размещения нескольких процессоров в нескольких формах для литья, или, в некоторых модификациях изобретения, в каждой части формы.

Еще один аспект некоторых модификаций включает аппарат для удерживания вставки, содержащей процессор данных, в процессе отливки корпуса офтальмической линзы. В некоторых модификациях изобретения источник энергии может закрепляться в захватах (точках удерживания) формы для литья (не показано). Точки удерживания могут быть закреплены полимеризованным материалом того же типа, из которого изготавливается тело линзы.

Обратимся теперь к фиг.6, на которой показан контроллер 600, который может использоваться в некоторых модификациях настоящего изобретения. Контроллер 600 включает процессор 610, который может содержать один или несколько процессорных компонентов, подключенных к устройству обмена данными 620. В некоторых модификациях контроллер 600 может использоваться для передачи энергии источнику энергии, помещенному в офтальмическую линзу.

Контроллер может включать один или несколько процессоров, подключенных к устройству обмена данными, выполненному с возможностью передачи энергии по каналу связи. Устройство обмена данными может использоваться для электронного управления одной или несколькими функциями, например установка регулируемой оптической вставки в линзу или передача команд для управления регулируемым оптическим устройством.

Устройство обмена данными 620 может также использоваться для связи, например, с одним или более контроллерными устройствами или компонентами производственного оборудования.

Процессор 610 также обменивается данными с устройством хранения данных 630. Устройство хранения данных 630 может содержать любое подходящее устройство хранения информации, включая комбинации магнитных устройств хранения данных (например, магнитную ленту и накопители на жестком диске), оптические устройства хранения данных и/или полупроводниковые устройства памяти, такие как оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) и постоянные запоминающие устройства (ПЗУ).

Устройство хранения данных 630 может хранить программу 640 для управления процессором 610. Процессор 610 выполняет команды программы 640 и, таким образом, работает в соответствии с настоящим изобретением. Например, процессор 610 может получать информацию с описанием расположения изменяемой оптической вставки, расположения устройства обработки данных и так далее. Устройство хранения данных 630 может также хранить офтальмические данные в одной или нескольких базах данных. База данных может содержать информацию о специальных конструкциях вкладышей-субстратов, метрологические данные, а также управляющие последовательности для контроля за потоками энергии, направленными к вкладышу-субстрату и от него.

Вывод

Настоящее изобретение, как описано выше и как определяется подробнее в пунктах патентной заявки ниже, относится к методам снабжения линз с процессором данных энергией и оборудованию для осуществления таких методов, а также офтальмическим линзам, в которые включен процессор данных при формовке.

Изобретение относится к способу и устройству для изготовления офтольмических линз. Способ включает размещение вставки-среды, содержащей процессор данных, линзу с переменным фокусным расстоянием и источник энергии, в непосредственной близости с первой частью формы для литья, при этом линза включает две несмешивающиеся жидкости с различными показателями преломления, а процессор данных выполнен с возможностью управления переменным фокусным расстоянием посредством изменения давления жидкостей в ответ на изменение электрического заряда жидкостей, внесение реакционноспособной мономерной смеси в первую часть формы для литья, размещение вставки-среды в контакте с реакционноспособной мономерной смесью, размещение первой части формы для литья в непосредственной близости со второй частью, формируя полость для линзы со вставкой-средой и реакционноспособной мономерной смеси, воздействие актиничным излучением на реакционноспособную мономерную смесь и формирование офтальмологической линзы. Устройство содержит автоматику для размещения вставки-среды, автоматику для размещения второй части формы для литья, дозатор для внесения реакционноспособной мономерной смеси и источник актинического излучения. Изобретение обеспечивает формирование офтальмических линз с процессором данных, позволяющим изменять состояние ее внутренних компонентов, что расширяет функциональность линз. 2 н. и 12 з. п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ изготовления офтальмологической линзы, содержащий следующие этапы:
размещение вставки-среды, содержащей процессор данных, линзу с переменным фокусным расстоянием с жидкостным мениском и источник энергии в непосредственной близости с первой частью формы для литья; при этом указанная линза с жидкостным мениском включает две несмешивающиеся жидкости с различными показателями преломления, при этом процессор данных выполнен с возможностью выдавать инструкции для управления переменным фокусным расстоянием посредством изменения давления жидкостей в ответ на изменение электрического заряда одной или обеих жидкостей в ответ на инструкции от процессора данных;
внесение реакционноспособной мономерной смеси в первую часть формы для литья;
размещение указанной вставки-среды, содержащей процессор данных, линзу, с переменным фокусным расстоянием с жидкостным мениском и источник энергии, в контакте с реакционноспособной мономерной смесью;
размещение первой части формы для литья в непосредственной близости со второй частью формы для литья, таким образом формируя полость для линзы со вставкой-средой и, по меньшей мере, части реакционноспособной мономерной смеси в полости линзы; и
подвергают воздействию актиничного излучения реакционноспособную мономерную смесь;
формируют офтальмологическую линзу со вставкой-средой, включенной внутри или на поверхности офтальмологической линзы.

2. Способ по п.1, в котором процессор данных содержит часть устройства хранения данных.

3. Способ по п.2, в котором процессор данных содержит микроконтроллер, требующий около 0,1 мкА или менее электрической энергии для сохранения данных в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ).

4. Способ по п.2, в котором процессор данных содержит микроконтроллер, требующий около 0,8 мкА или менее электрической энергии для работы в режиме датчика реального времени.

5. Способ по п.1, в котором процессор данных содержит микроконтроллер, требующий около 250 мкА или менее электрической энергии при активной работе со скоростью миллион инструкций в секунду.

6. Способ по п.2, в котором процессор данных смонтирован на вставке-среде, и способ дополнительно содержит этап закрепления источника энергии на вставке-среде.

7. Способ по п.6, в котором вставка-среда содержит тонкопленочную электрохимическую ячейку, достаточную для изменения оптических характеристик вставки-среды.

8. Способ по п.7, в котором указанная электрохимическая ячейка содержит литий-ионную батарею.

9. Способ по п.7, в котором указанная электрохимическая ячейка содержит перезаряжаемый материал.

10. Способ по п.7, в котором указанная электрохимическая ячейка содержит катод с нанокристаллами.

11. Способ по п.1, в котором указанная вставка-среда имеет формуемую подложку.

12. Устройство для изготовления офтальмологической линзы, содержащее:
автоматику для размещения вставки-среды, содержащей процессор данных, линзу с переменным фокусным расстоянием с жидкостным мениском с двумя несмешивающимися жидкостями с различными показателями преломления и источник энергии, в первой части формы для литья, в контакте с ней или в непосредственной близости от нее, или оба варианта; при этом процессор данных выполнен с возможностью выдавать инструкции для управления переменным фокусным расстоянием посредством изменения давления жидкостей в ответ на изменение электрического заряда одной или обеих жидкостей в ответ на инструкции от процессора данных;
а также содержит автоматику для размещения второй части формы для литья в непосредственной близости к первой части формы для литья, создавая тем самым полость для изготовления линзы со вставкой-средой и, по меньшей мере, с частью реакционноспособной мономерной смеси в полости для изготовления линзы;
дозатор для внесения реакционноспособной мономерной смеси в первую часть формы для литья; а также
источник актинического излучения для реакционноспособной мономерной смеси.

13. Устройство для изготовления офтальмической линзы по п.12 дополнительно содержит:
палету для удерживания множества первых частей форм для литья; а также
автоматику для перемещения палеты к источнику актинического излучения.

14. Устройство для изготовления офтальмической линзы по п.12, дополнительно содержащее:
процессор для управления автоматикой;
цифровое устройство хранения данных, содержащее программное обеспечение, функционирующее с процессором, побуждающее устройство;
размещать вставку-среду, содержащую процессор данных, в первую часть формы для литья так, чтобы он контактировал с ней или находился в непосредственной близости от нее.