ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Эта заявка является частичным продолжением заявки на патент США № 13/835,785, поданной 13 марта 2013 г., по которой испрашивается преимущество предварительной заявки № 61/665,970, поданной 29 июня 2012 г.
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к способам и аппаратуре, которые могут применяться для формирования устройства, на котором могут быть установлены питающие элементы на электрических межсоединениях. Способы и аппаратура для формирования питающих элементов могут относиться к упомянутому формированию на электрических межсоединенных поверхностях, которые образуются на подложках, имеющих трехмерные поверхности. Область применения способов и аппаратуры может включать офтальмологические линзы, которые содержат питающие элементы.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Офтальмологическая линза, такая как контактная линза, интраокулярная линза или окклюдер слезных точек, традиционно содержит биосовместимое устройство с корректирующими, косметическими или терапевтическими свойствами. Например, контактная линза может обеспечивать одну или более функций для коррекции зрения, косметического улучшения внешнего вида и лечебного действия. Каждая функция обеспечивается определенной физической характеристикой линзы. Конфигурация, включающая в линзу светопреломляющее свойство, может обеспечить функцию коррекции зрения. Включение в линзу пигмента может обеспечить косметическое улучшение внешнего вида. Включение в линзу активного агента может обеспечить функцию лечебного воздействия. Такие физические характеристики реализуются без ввода линзы в запитанное состояние. Традиционно окклюдер слезных точек точки является пассивным устройством.
В последнее время высказываются предположения о возможности встраивания в контактную линзу активных компонентов. Некоторые компоненты могут содержать полупроводниковые устройства. Описано несколько примеров контактной линзы со встроенными полупроводниковыми устройствами, помещенной на глаз животного. Также описана возможность запитывания электроэнергией и активации активных компонентов несколькими способами внутри структуры самой линзы. Топология и размер пространства, определяемые структурой линзы, создают новые сложные условия для реализации различных функциональных возможностей линзы. Во многих вариантах осуществления важно обеспечить надежные, компактные и малозатратные средства для электропитания компонентов в офтальмологической линзе. Такие питающие элементы могут включать аккумуляторы, которые также могут быть образованы из химических структур на основе так называемых «щелочных» элементов.
В технологических вариантах осуществления, которые затрагивают такую офтальмологическую область техники, может потребоваться выработка решений, которые не только затрагивают требования в области офтальмологии, но также и охватывают новейшие варианты осуществления для расширения сферы общей технологии установки питающих элементов на межсоединениях внутри устройств, которые имеют трехмерную поверхность, или на них.
При изготовлении питающего элемента, который может также именоваться в настоящем документе «печатный аккумулятор», для включения в офтальмологическую линзу возникает ряд сложных задач, в частности, в отношении подложки, имеющей трехмерную поверхность. Настоящее раскрытие направлено на решение этих сложных задач.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Таким образом, аспект настоящего изобретения включает способы и аппаратуру для установки питающих элементов на электрические межсоединения, образованные на трехмерных поверхностях, которые могут быть включены в качестве вставок в готовые офтальмологические линзы. Также предусмотрена вставка, которая может быть запитана и встроена в офтальмологическую линзу. Такая вставка может быть изготовлена несколькими способами, позволяющими получить трехмерную поверхность, на которой могут быть сформированы электрические межсоединения. В дальнейшем могут быть сформированы питающие элементы в контакте с этими электрическими межсоединениями или на них. Например, питающие элементы могут быть сформированы путем нанесения осажденного слоя, содержащего химические вещества аккумуляторных батарей, на электрические межсоединения. Нанесение может быть выполнено, например, путем технологического процесса печати, в котором смеси химических веществ могут быть нанесены с использованием дозирующих игл или других инструментов нанесения. Новейшие устройства, сформированные таким образом, являются важным аспектом обладающей признаками изобретения области техники, раскрываемой в настоящем документе.
Офтальмологическая линза, раскрываемая в настоящем изобретении, может включать активный элемент фокусировки, такой как активные элементы фокусировки, описанные, например, в WO 2011/143554 A1
«Дугообразная жидкая менисковая линза» и WO 2012/044589 A1 «Линза с многосегментной линейной стенкой мениска», содержание которых включено в настоящий документ путем отсылки. Такой активный элемент фокусировки может функционировать с использованием энергии, хранимой в питающем элементе.
Детали конструкции питающего элемента могут стать важными аспектами конструкции для этих устройств. Склеивание различных осажденных слоев может оказаться сложной проблемой, особенно при использовании увлажненных химических электролитов. В результате, склеивание можно усилить путем изменения шероховатости поверхности используемой подложки, например, с помощью текстуры, полученной с помощью электроэрозионной обработки (ЭЭМ), на пластмассовом материале, с помощью включения структурированных токосъемников или и того, и другого. Структуры могут включать, например, различные выступы и зазоры в электродных слоях, которые могут усиливать склеивание. Различные составы осажденного слоя могут быть также актуальными для конструкции с целью обеспечения надежного функционирования.
Химический состав различных осажденных слоев охватывает дополнительную обладающую признаками изобретения область техники. Присутствие и количество различных связующих веществ и наполнителей также может оказаться актуальным. Дополнительно могут также оказаться важными уникальные микроскопические характеристики химических компонентов электродов аккумулятора. Таким образом, настоящее изобретение включает описание технической системы для формирования и установки питающих элементов на межсоединениях на трехмерной поверхности. Представлено раскрытие офтальмологической линзы со вставкой, на которую питающие компоненты прикрепляются и на которой они соединяются между собой металлическими, содержащими металл или проводящими другим образом линиями, обозначенными на поверхности вставки; и аппаратуры для формирования офтальмологической линзы с питающими элементами на электрических межсоединениях, обозначенных на трехмерных поверхностях, и способы для выполнения этого.
В аспекте настоящего изобретения представлен способ формирования запитанной вставки на трехмерной подложке для офтальмологической линзы, содержащий следующие этапы:
формирование из первого изолирующего материала трехмерной подложки подходящего размера для включения в офтальмологическую линзу;
образование проводящих дорожек на упомянутой подложке;
формирование питающих элементов на первой части проводящих дорожек, при этом упомянутые питающие элементы состоят из первой анодной дорожки и по меньшей мере первой катодной дорожки;
нанесение электролита на питающие элементы; и
герметизация упомянутых питающих элементов и электролита.
Способ может дополнительно содержать модификацию первой части первой поверхности упомянутой подложки для увеличения площади поверхности упомянутой первой части. Альтернативно или в дополнение способ может содержать модификацию первой части первой поверхности упомянутой подложки для изменения химических характеристик упомянутой первой части.
Модификация первой поверхности подложки может включать придание шероховатости поверхности для формирования текстурированных структур.
Способ может дополнительно содержать этап покрытия подложки по меньшей мере первым слоем парилена. Парилен может представлять собой парилен-C.
Трехмерная подложка формирует часть промежуточной вставки, которая может быть встроена в гидрогелевую офтальмологическую линзу.
Проводящие дорожки могут быть сформированы с использованием технологии печати. Технология печати может включать перемещение подложки относительно осаждающей насадки, используемой в технологии печати. Технология печати может включать перемещение осаждающей насадки, используемой в технологии печати, относительно подложки.
Способ может далее содержать формирование первой мостиковой дорожки между частями анодной дорожки и катодной дорожки.
Проводящие дорожки могут быть сформированы с использованием технологии аддитивной литографии. Технология литографии может далее включать способы обработки с помощью субтрактивной технологии.
Герметизирующим материалом может являться парилен, например, парилен-C.
Проводящие дорожки могут выступать через герметизирующий материал.
Электролит может быть нанесен через средства инъектирования сквозь герметизирующий материал после осуществления герметизации питающих элементов. Герметизация питающих элементов может быть проведена перед нанесением электролита, и электролит может быть нанесен на заливочный печатный компонент, сформированный в герметизирующем материале.
Способ может далее содержать этап герметизации заливочного конструктивного признака.
В дальнейшем аспекте настоящего изобретения представлена офтальмологическая линза, содержащая запитанную вставку, при этом вставка содержит:
трехмерную подложку, содержащую первый изолирующий материал;
проводящие дорожки на упомянутой подложке;
питающие элементы на первой части проводящих дорожек, при этом упомянутые питающие элементы состоят из первой анодной дорожки и по меньшей мере первой катодной дорожки;
электролит на питающих элементах; и
герметик, герметизирующий упомянутые питающие элементы и электролит.
Офтальмологическая линза, содержащая вставку, может представлять собой контактную линзу, предпочтительно мягкую контактную линзу.
Подложка вставки может содержать покрывающий слой парилена, на котором расположены проводящие дорожки. Парилен может представлять собой парилен-C.
Вставка может далее содержать первую мостиковую дорожку между частями анодной дорожки и катодной дорожки.
Герметизирующим материалом может являться парилен. Парилен может представлять собой парилен-C.
Проводящие дорожки могут выступать через герметизирующий материал.
В дальнейшем аспекте настоящего изобретения офтальмологическая линза может состоять из вставки.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеизложенные и прочие конструктивные признаки и преимущества настоящего изобретения станут понятны после следующего более подробного описания предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, изображенных на прилагаемых чертежах.
На фиг. 1 показан пример подложки с трехмерными поверхностями, на которых могут быть обозначены межсоединения.
На фиг. 2 показан пример изображения в поперечном сечении питающих элементов на межсоединениях на трехмерной подложке.
На фиг. 3 показан пример формирования питающих элементов на трехмерной подложке с помощью печатного устройства.
На фиг. 4 показано нисходящее изображение примера конструкции аккумуляторного элемента.
На фиг. 5 показан альтернативный пример структуры проводящих дорожек, используемых для формирования питающих элементов с повышенными склеивающими характеристиками.
На фиг. 6 показаны этапы примеров способов формирования питающих элементов на трехмерных поверхностях.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
В настоящем документе описаны способы и аппаратура, используемые для формирования питающих элементов на электрических межсоединениях, которые расположены на поверхностях, имеющих трехмерную топологию. В следующих разделах приведено подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения. Описания как предпочтительных, так и альтернативных вариантов осуществления являются только примерами вариантов осуществления, и подразумевается, что специалистам в данной области техники будут понятны вариации, модификации и изменения. Поэтому следует учитывать, что область, охватываемая настоящим изобретением, не ограничивается приведенными примерами осуществления изобретения.
СПИСОК ТЕРМИНОВ
В приведенном описании и пунктах формулы, относящихся к настоящему изобретению, используется ряд терминов, для которых будут приняты следующие определения:
Используемый в настоящем документе термин «анод» относится к электроду, через который электрический ток втекает в поляризованное электрическое устройство. Направление электрического тока, которое, как правило, противоположно направлению потока электронов. Иными словами, поток электронов поступает из анода, например, в электрическую схему.
Используемый в настоящем документе термин «связующее вещество» относится к полимеру, который способен проявлять упругие свойства под воздействием механической деформации и который химически совместим с другими компонентами аккумулятора. Например, оно может включать электроактивные материалы, электролиты и токосъемники.
Используемый в настоящем документе термин «катод» относится к электроду, по которому электрический ток вытекает из поляризованного электрического устройства. Направление электрического тока, которое, как правило, противоположно направлению потока электронов. В связи с этим поток электронов втекает в поляризованное электрическое устройство и вытекает, например, из подключенной электрической схемы.
Используемый в настоящем документе термин «осаждение» относится к любому нанесению материала, включая, например, покрытие или пленку.
Используемый в настоящем документе термин «электрод» может относиться к активной массе в источнике питания. Например, он может включать один или оба из анода и катода.
Используемый в настоящем документе термин «герметизация» относится к созданию барьера, окружающего модуль с целью изоляции определенных химических веществ внутри модуля и сокращения проникновения в модуль определенных веществ, таких как, например, вода. Предпочтительно создание барьера, полностью окружающего модуль с целью обеспечения изоляции определенных химических веществ внутри модуля и предотвращения проникновения в модуль определенных веществ, таких как, например, вода.
Используемый в настоящем документе термин «герметик» относится к любому веществу, композиту или смеси, которые окружают модуль с целью обеспечения изоляции определенных химических веществ внутри модуля и сокращения проникновения в модуль определенных веществ, таких как, например, вода. В предпочтительном варианте герметик полностью окружает модуль с целью обеспечения изоляции определенных химических веществ внутри модуля и предотвращения проникновения в модуль определенных веществ, таких как, например, вода.
Используемый в настоящем документе термин «запитанный» относится к состоянию, в котором устройство может снабжать электрическим током или хранить в себе электрическую энергию.
Используемый в настоящем документе термин «сборщики энергии» относится к устройствам, способным извлекать энергию из среды и превращать ее в электрическую энергию.
Используемый в настоящем документе термин «источник питания» относится к устройству или слою, который может снабжать энергией или переводить логическое или электрическое устройство в запитанное состояние.
Используемый в настоящем документе термин «энергия» относится к способности физической системы совершать работу. Многие примеры энергии, используемые в настоящем документе, могут относиться к упомянутой способности производить действия, связанные с электрическим током, при проведении работы.
Используемый в настоящем документе термин «наполнитель» относится к одному или более разделителей аккумулятора, которые не реагируют с кислотным или щелочным электролитами. В целом, наполнители могут быть по существу нерастворимыми в воде и функционирующими, включая, например, уголь, угольную пыль и графит, оксиды и гидроксиды металлов, таких как кремний, алюминий, кальций, магний, барий, титан, железо, цинк и олово; карбонаты металлов, например, кальция и магния; минералы, такие как слюда, монтмориллонит, каолинит, аттапульгит и тальк; синтетические и природные цеолиты, портланд-цемент; осажденные силикаты металлов, например, силикат кальция; полые микросферы, хлопья и волокна; полимерные микросферы; стеклянные микросферы.
Используемый в настоящем документе термин «функционализированный» относится к получению слоя или устройства, способного выполнять функцию, включая, например, энергопитание, активацию или управление.
Используемый в настоящем документе термин «линза» относится к любому устройству, расположенному в глазу или на нем. Устройство может обеспечивать оптическую коррекцию, может быть косметическим или обеспечивать некую функциональность, не связанную с качеством зрения. Например, термин «линза» может относиться к контактной линзе, интраокулярной линзе, накладной линзе, глазной вставке, оптической вставке или другому аналогичному устройству, которое используется для коррекции или модификации зрения или для косметической коррекции физиологии глаза (например, цвета радужной оболочки) без ущерба для зрения. Альтернативно термин «линза» может относиться к устройству, которое может быть помещено на глаз с целью, отличающейся от коррекции зрения, такой как, например, мониторинг компонентов слезной жидкости или в качестве средства для введения препарата. Как правило, линза представляет собой контактную линзу.Предпочтительные линзы, раскрываемые в настоящем изобретении, могут представлять собой мягкие контактные линзы, изготовленные из силиконовых эластомеров или гидрогелей, которые могут включать в себя, например, силиконовые гидрогели и фторгидрогели.
Используемый в настоящем документе термин «линзообразующая смесь» или «реакционная смесь» или «РС» относится к мономерной композиции и/или преполимерному материалу, который может быть отвержден и поперечно сшит, или поперечно сшит для формирования офтальмологической линзы. Различные примеры могут включать линзообразующие смеси с одной и более добавками, такими как УФ-блокаторы, оттеночные вещества, разбавители, фотоинициаторы или катализаторы и другие добавки, которые могут применяться в офтальмологических линзах, таких как контактные или интраокулярные линзы.
Используемый в настоящем документе термин «линзообразующая поверхность» относится к поверхности, которая может использоваться для литья линзы. Любая такая поверхность может представлять собой поверхность оптической чистоты и качества, что указывает на то, что она является достаточно гладкой и образована таким образом, что поверхность линзы, образованная при полимеризации линзообразующего материала в контакте с поверхностью формы для литья, характеризуется оптически приемлемым качеством. В дополнение к этому, в некоторых примерах осуществления линзообразующая поверхность может иметь такую геометрию, которая необходима для придания поверхности линзы желаемых оптических характеристик, включая, например, коррекцию сферических, асферических и цилиндрических аберраций, коррекцию аберраций волнового фронта и коррекцию топографии роговицы.
Используемый в настоящем документе термин «форма для литья» означает жесткий или полужесткий объект, который может быть использован для формования линз из неполимеризованных составов. Некоторые предпочтительные формы для литья включают в себя две части формы для литья, образующие часть формы для литья с передней кривизной и часть формы для литья с задней кривизной, каждая форма для литья имеет по меньшей мере одну поверхность, приемлемую для формирования линзы.
Используемый в настоящем документе термин «оптическая зона» относится к области офтальмологической линзы, через которую смотрит пользователь офтальмологической линзы.
Используемый в настоящем документе термин «мощность» относится к совершаемой работе или переданной энергии за единицу времени.
Используемый в настоящем документе термин «перезаряжаемый» или «перезапитанный» относится к способности восстанавливать состояние с более высокой способностью выполнять работу. Множество вариантов применения в рамках настоящего изобретения могут относиться к восстановлению способности обеспечивать протекание электрического тока с определенной скоростью в течение определенных, вновь установленных периодов времени.
Используемый в настоящем документе термин термин «перезаряжать» или «перезапитывать» относится к восстановлению состояния с высокой способностью к работе. Множество вариантов применения в рамках настоящего изобретения могут относиться к восстановлению способности устройства обеспечивать протекание электрического тока с определенной скоростью в течение определенных, вновь установленных периодов времени.
Используемый в настоящем документе термин «извлеченный» или «извлеченный из формы для литья» относится к линзе, которая или полностью отделена от формы для литья, или неплотно прикреплена к ней, так что она может быть удалена при легком встряхивании или сдвинута с помощью тампона.
Используемый в настоящем документе термин «устройства с многослойными интегрированными компонентами» или «МИК устройства» относятся к продуктам или технологиям упаковки, с помощью которых осуществляется сборка тонких слоев подложек, которые могут содержать электрические и электромеханические устройства, в функциональные интегрированные устройства путем наложения по меньшей мере части каждого слоя друг на друга. Слои могут содержать многокомпонентные устройства различных типов, материалов, форм и размеров. Более того, эти слои можно получить с помощью различных технологий производства устройств для получения различных контуров.
Используемый в настоящем документе термин «многоярусный» относится к размещению по меньшей мере двух слоев компонентов в непосредственной близости друг к другу таким образом, что по меньшей мере часть одной поверхности одного из слоев контактирует с первой поверхностью второго слоя. Осажденный слой, предназначенный как для склеивания, так и для выполнения других функций, может размещаться между двумя слоями, которые находятся в контакте друг с другом через упомянутый осажденный слой.
Используемый в настоящем документе термин «вставка подложки» относится к формуемому или жесткому субстрату, который способен поддерживать источник питания и который может быть помещен на офтальмологической линзе или внутри нее. Вставка подложки также может поддерживать один или более компонентов.
Используемый в настоящем документе термин «трехмерная поверхность» или «трехмерная подложка» относится к любой поверхности или подложке, сформированной в трехмерном пространстве, в котором топография выполнена для определенной цели, в отличие от плоской поверхности. Трехмерная подложка содержит трехмерную поверхность. Трехмерная поверхность не является плоской и может являться, например, изогнутой или конусообразной, или может иметь сложную, неправильную топографию. Как правило, трехмерная поверхность является изогнутой.
Используемый в настоящем документе термин «дорожка» относится к компоненту аккумулятора, способному электрически соединять компоненты схемы. Например, дорожки схемы могут включать медь или золото, когда подложка является печатной платой, и могут быть изготовлены из меди, золота или печатного осажденного слоя в устройстве органической электроники. Дорожки также могут состоять из неметаллических материалов, химических веществ или их смесей. Дорожка может функционировать как токосъемник.
Устройства с трехмерными поверхностями со встроенными питающими устройствами.
Способы и аппаратура, относящиеся по меньшей мере к части описания, представленного в настоящем документе, относятся к формированию питающих элементов внутри трехмерных подложек с электрическими межсоединениями на поверхностях трехмерной подложки или на них.
На фиг. 1 изображен пример трехмерной подложки 100 с электрическими дорожками. Офтальмологическая линза может включать активный элемент фокусировки. Такое активное устройство фокусировки может функционировать с помощью использования энергии, хранимой в питающем элементе. Дорожки 130, 140, 170 и 180 на трехмерной подложке 100 могут дополнительно обеспечивать формирование питающих элементов на подложке.
В примере офтальмологической линзы трехмерная подложка может включать, например, оптически активный участок 110. Если устройство имеет элемент фокусировки, оптически активный участок 110 может представлять переднюю поверхность устройства вставки, которое содержит элемент фокусировки, через который может проходить свет на его пути в глаз пользователя. В такой структуре может иметься периферический участок офтальмологической линзы, который может не использоваться в качестве оптически релевантного пути. Периферический участок может содержать компоненты, относящиеся к активной функции фокусировки. Такие компоненты могут быть электрически соединены друг с другом металлическими дорожками. Эти металлические дорожки могут также обеспечивать проводимость и дополнительные используемые функции, включая, например, поддержку встраивания питающих элементов в офтальмологическую линзу.
Питающий элемент может представлять собой аккумулятор, включая, например, аккумулятор с твердым электролитом или аккумулятор с жидкими элементами. Если питающий элемент представляет собой аккумулятор, по меньшей мере две электропроводящих дорожки 170 и 140 могут сделать возможным формирование разности электрических потенциалов между анодом 150 и катодом 160 аккумулятора, обеспечивающей подачу питания к активным элементам в устройстве. Для иллюстративных целей анод 150 представлен присоединением (-) потенциала питающего элемента к встроенным устройствам, и катод 160 представлен присоединением (+) потенциала питающего элемента к встроенным устройствам.
Изолированные дорожки 140 и 170 могут быть расположены в непосредственной близости к соседним дорожкам 130 и 180. Соседние дорожки 130 и 180 могут представлять собой электрод противоположной полярности или тип химической структуры, когда аккумуляторные элементы установлены на этих дорожках 130 и 180. Например, соседняя дорожка 130 может быть соединена с химическим слоем, что позволяет соседней дорожке 130 функционировать как катод аккумуляторного элемента, обозначенный компонентами на изолированной дорожке 140 и соседней дорожке 130.
Две дорожки 130 и 180 могут соединяться друг с другом через участок 120 дорожек. Участок 120 дорожек может быть покрыт активным химическим слоем, что позволяет участку 120 дорожек функционировать как электрическое межсоединение.
В этом примере показаны электрические дорожки 130, 140, 170 и 180, где две пары электрических элементов могут быть выполнены в виде последовательно соединенных аккумуляторов. Общие электрические характеристики между соединениями 150 (анод) и 160 (катод) могут являться комбинацией двух аккумуляторных элементов.
На фиг. 2 изображен пример проекции в поперечном разрезе питающих элементов на иллюстративных дорожках трехмерной подложки 200. Трехмерная подложка 200 представляет собой проекцию в поперечном разрезе изображения на фиг. 1 вдоль пунктирной линии 190. Таким образом, электрические дорожки 180 и 130, представленные на фиг. 1, включены в вид в поперечном разрезе дорожек 250 и 220, представленных на фиг. 2.
Материал 210 основания трехмерной подложки может иметь тонкий покрывающий слой 290. Трехмерная поверхность с электрическими дорожками 250 и 220 может затем сформирована в репрезентативные аккумуляторные элементы. Например, с помощью нанесения или наложения осажденного слоя анодный слой 260 может быть сформирован и осажден на электрической дорожке 250, и катодный слой 230 может быть сформирован и осажден на электрической дорожке 220. Комбинация анодного слоя 260 и катодного слоя 230 может содержать важные компоненты аккумулятора.
В некоторых примерах конструкций аккумулятора два слоя 260 и 230 могут быть размещены лежащей в одной плоскости конфигурации и разнесенной конфигурации. В альтернативном варианте мостиковый слой (также известный в настоящем документе как «мостик») 240 может соединять и по меньшей мере частично покрывать катодный слой 230 и анодный слой 260. Мостиковый слой 240 может являться пористым изолирующим слоем, через который может происходить диффузия ионов.
В аккумуляторе типа аккумулятора с жидкими элементами электролит для аккумуляторного элемента может быть сформирован путем комбинирования растворителя, такого как водный раствор, с другими химическими веществами. Водный слой или слой 240 жидкого электролита может быть загерметизирован или изолирован первичным герметиком 270, который может соединять и герметизировать слои 290 и 210 подложки. Может быть включен вторичный слой 280 герметика, такого как парилен-С, при этом комбинация этих слоев 270 и 280 при размещении поперек поверхности трехмерной подложки 200 может обозначать сформированный питающий элемент.
Специалистам в данной области техники может быть очевидно, что многочисленные варианты осуществления питающих элементов могут быть практически осуществимы, и такие устройства не выходят за пределы объема области техники, обладающей признаками изобретения. В связи этим, в то время как поперечное сечение трехмерной подложки 200 может представлять пример структуры для щелочного аккумулятора с жидкими элементами, в некоторых других вариантах осуществления могут оказаться подходящими другие типы питающих элементов, включая, например, аккумуляторы с твердым электролитом.
Формирование питающих элементов с помощью технологии печати
На фиг. 3 показано изображение формирования питающих элементов с помощью технологии печати. Использованный в настоящем документе термин «технологии печати» в целом относится к процессу осаждения или нанесения осажденного слоя материала в обозначенных местах. Хотя описания, включенные в настоящий документ, могут быть сфокусированы на «аддитивных» технологиях, в которых материал наносится в некоторых изолированных местах на топологии трехмерной поверхности, специалистам в данной области техники может оказаться вполне понятным, что «субтрактивные» технологии, в которых слой покрытия впоследствии может быть структурирован, чтобы сделать возможным удаление материала в выбранных местах, что приводит к образованию структуры изолированных местоположений, также находится в границах области техники настоящего документа.
При применении технологии 300 печати печатающее устройство 310 может взаимодействовать с электрическими дорожками 330 и 340. Печатающее устройство 310 может иметь печатающую головку 320, которая может управлять распределением материала в обозначенной локализованной области. В некоторых простых примерах печатающая головка 320 может включать иглу из нержавеющей стали, которая может иметь размер выходного отверстия от 150 микрон до 300 микрон. Некоторые иллюстративные ссылочные позиции, которые могут обеспечивать печать, включают, например, высокоточные насадки из нержавеющей стали производства компании «Nordson EFD» для катодной и анодной печати, более конкретно калибр 25, калибр 27, калибр 30 или калибр 32 на 3,56 см (1,4ʺ) длины насадки. Другие примеры могут включать конические насадки SmoothFlow™ или EFD Ultimus™ номер модели 7017041.
Печатающее устройство 310 может содержать и быть заряжено смесью различных активных и вспомогательных материалов для формирования различных компонентов питающего элемента. Такие комбинации материалов могут содержать активные материалы анодов и катодов аккумулятора в форме микроразмерного порошка. Различные соединения могут быть обработаны сортирующим образом для получения смеси, которая может иметь небольшое контролируемое распределение компонентов порошка по размеру. Например, одна анодная смесь может содержать композицию порошка цинка, содержащего исключительно компоненты порошка, достаточно малого размера для прохождения через сито с размером ячейки 25 микрон. С помощью ограничения размера компонентов с использованием различных технологий, включая, например, просеивание, возможно изготовление отверстия печатной головки очень малого размера (например, 200 микрон или 150 микрон).
В таблице 1 представлены примеры смесей компонентов для анодной композиции, пригодной для печати. В таблице 2 представлены примеры смесей для катодной композиции, пригодной для печати. В таблице 3 представлены примеры смесей для композиции мостикового элемента, пригодной для печати. В дополнение к активным компонентам смеси, представленные в этих таблицах, могут также включать разнообразные растворители, наполнители, связующие вещества и другие типы дополнительных компонентов. Специалисту в данной области техники будет очевидно, что допускаются многочисленные модификации изготовления, составляющих элементов, количества материалов, природных свойств компонентов материалов и другие изменения, все из которых не выходят за рамки объема настоящего описания.
Пример катодной смеси
Пример смеси разделителя связующего «мостика»
Когда печатающее устройство 310 загружено материалом, его печатающая головка 320 может перемещаться относительно подложки, или подложка может перемещаться относительно печатающей головки 320 для размещения печатающей головки в трехмерном положении над определенной электрической дорожкой 330 с помощью управляющих механизмов печатающего устройства 310. Например, в печатающем устройстве 310 может быть использовано устройство nScrypt, 3Dn-TABLETOp™. Когда подложка перемещается относительно печатающей головки 320 по правильной трехмерной траектории, печатающая головка 320 может быть выполнена с возможностью подачи некоторой части химической смеси из принтера.
Когда происходит процесс печати, линия или комбинация линий или точек могут быть сформированы в необходимый печатный компонент 350 на токосъемнике 330. В ходе осуществления процесса разные структуры различных химических смесей могут быть напечатаны на трехмерной подложке. В зависимости от цели печатного конструктивного признака 350 и варианта осуществления, печать может осуществляться над участками с токосъемниками и над участками без дорожек.
На фиг. 4 показан пример 400 печатного питающего элемента на трехмерной поверхности, содержащей электрические дорожки, в котором электродные слои показаны меньшими, чем соответствующие им электрические дорожки. С другой стороны, печатные слои могут полностью покрывать или даже в некоторой степени выходить за пределы дорожек. В некоторых примерах печатные компоненты могут лежать на дорожках. Например, анодный печатный компонент 410 может быть напечатан на электрической дорожке 440, и катодный печатный компонент 420 может быть напечатан на электрической дорожке 450. Может быть включен другой печатный компонент 430 на участке, который расположен по центру над частью трехмерной поверхности, на которой отсутствует электрическая дорожка. Например, другой печатный компонент 430 может представлять собой мостиковый слой между анодным компонентом 410 и катодным компонентом 420.
Печатающее устройство и питающие элементы, описанные в настоящем документе, показаны только в качестве примера, и специалисту в данной области техники будет понятно, что устройства и элементы, отличающиеся от тех, которые описаны в настоящем документе, могут быть также включены в объем этого раскрытия. Например, в некоторых альтернативных вариантах осуществления может оказаться возможным осадить анодный слой через всю трехмерную поверхность. Субтрактивные способы обработки, такие как, например, технологические процессы литографии и субтрактивного травления, могут быть использованы для удаления осажденного слоя, за исключения тех мест, где он необходим. Печатающее устройство может включать в себя комбинацию субтрактивных и аддититивных технологий, в том числе, например, таких, где анодные и катодные слои осаждаются как слои и субтрактивно удаляются, в то время как мостиковый компонент может быть сформирован в ходе процесса печати, в качестве примера.
Аспекты структуры дорожек для иллюстративных питающих элементов
Щелочные аккумуляторы с жидкими элементами представляют собой пример сложного питающего элемента, который быть использован в области техники обладающей признаками изобретения, затронутой в настоящем документе. Среди компонентов аккумуляторов этого типа электролитные композиции могут иметь характеристики основания (в противоположность к характеристикам кислоты). Склеивание различных компонентов друг с другом может быть важным требованием. В дополнение, в присутствии водных растворов оснований некоторые комбинации осажденных слоев могут иметь более высокую степень склеивания, чем другие комбинации, и некоторые структуры дорожек могут обеспечивать лучшее склеивание, чем другие структуры.
Например, первоначальная поверхность трехмерной подложки может быть покрыта осажденным слоем материала, который может изменять свойства поверхности. Например, трехмерная подложка может представлять собой поверхность, являющуюся гидрофобной по природе. Покрытие этой трехмерной подложки осажденным слоем парилена может обеспечить характеристики склеивания между подложкой и осажденным слоем парилена и также может впоследствии привести к изменению характеристики поверхности.
Там, где дорожки могут формироваться на осажденном слое парилена, который также является гидрофобным по своей природе, водный осажденный слой может быть вытолкнут от любой границы раздела. Примером композиции дорожки с такими гидрофобными свойствами могут быть дорожки, сформированные из серебряных паст, например проводящих эпоксидных составов. Эти дорожки может содержать значительное количество серебряных хлопьев, которые могут иметь относительно низкое сопротивление и, в связи с гидрофобным характером дорожек, могут формировать дорожки, которые могут способствовать обеспечению существенного склеивания с лежащими в основании осажденными слоями парилена. Специалистам в данной области техники будет вполне понятно, что эти дорожки серебряной пасты могут быть также сформированы с использованием печатающего устройства, описанного в предыдущих разделах. Структуры проводящих дорожек могут иметь физические характеристики, которые могут усиливать склеивание или за счет дополнительной площади поверхности, или за счет создания конструктивных признаков, которые захватывают осажденные дорожки, сформированные на них.
На фиг. 5 показан пример структуры 500 металлических дорожек 520, 540 и 550 на трехмерной подложке 510. Металлические дорожки 520, 540 и 550 могут быть сформированы для включения областей, на которых нет металла, например, круглых промежутков 530. Эти промежутки 530, на которых нет металла, могут быть выполнены с помощью аддитивного устройства, когда круглые промежутки 530 могут быть выделены в ходе процесса формирования дорожек 520, 540 и 550. С другой стороны, при использовании субтрактивного процесса промежутки 530 могут быть сформированы после нанесения дорожек 520, 540 и 550, когда на этапе субтрактивного удаления, такого как удаление травлением, могут быть созданы промежутки 530.
Край промежутков 530, на которых нет металла, может не быть вертикальным и может быть подтравлен или выполнен при обратном движении, например. Изотропное химическое травление, особенно если металлическая дорожка формируется из набора слоев различных металлических материалов, может привести к образованию выступа, проходящего поверх остальной части профиля края. Если материал последующей дорожки нанесен с помощью печатающего устройства, материал последующего слоя может быть налит под уступ и может стать средством более высокого склеивания. Специалисту в данной области техники будет очевидно, что многие структуры выступов и впадин могут иметь практическое применение для улучшения характеристик склеивания и не будут выходить за границы объема области техники, обладающей признаками настоящего изобретения.
Способы формирования питающих элементов на трехмерных поверхностях
На фиг. 6 представлена иллюстративная блок-схема 600 технологического процесса формирования питающих элементов на трехмерной подложке. Порядок этапов представлен исключительно для иллюстративных целей, и другие порядки тоже не выходят за пределы объема раскрытия, описанного в настоящем документе. На этапе 610 может происходить формирование трехмерной подложки. Трехмерная подложка, формируемая на этапе 610, может быть основой питающих элементов, создаваемых и добавляемых на последующих этапах.
На этапе 620, поверхности трехмерной подложки в некоторых случаях может быть придана шероховатость, например, для повышения склеивающих свойств поверхности. Примеры средств для придания шероховатости поверхности могут включать в себя, например, технологии, которые физически огрубляют поверхность. Другие средства могут включать травление в газовой или жидкой фазе. Поверхность после придания шероховатости может иметь желаемые склеивающие характеристики, благодаря одному или обоим из химической обработки измененной поверхности или увеличения физической площади поверхности. Этот этап может быть сочетаться с формированием на этапе 610, когда поверхности может быть придана шероховатость в ходе технологического процесса формования подложки с помощью инструментальной формующей обработки для получения шероховатости, когда для формирования подложки используется литье под давлением или заливка. На этапе 630 осажденный слой может быть в некоторых случаях осажден на поверхность подложки.
На этапе 640 проводящие дорожки могут быть размещены на трехмерной поверхности. Многочисленные способы могут быть использованы для образования проводящих дорожек, включая, например, осаждение металлических проводящих дорожек с помощью теневой маски, фотолитографию, субтрактивное травление металлических осажденных слоев или прямые абляционные средства для субтрактивного травления. Могут быть использованы способы осаждения проводящих дорожек с помощью печати проводящими пастами, образованными из смесей адгезивов и металлических хлопьев. Например, при использовании печатающего блока nScrypt™ и специализированной дозирующей насадки для жидкости или насадки типа EFD, на этапе 640 может быть нанесена паста на основе серебра, такая как, например, серебряный проводник Du Pont 5025, для образования проводящих дорожек.
После размещения проводящих дорожек на поверхности подложки, питающие элементы могут быть сформированы на электрических дорожках. На этапе 650 анодные дорожки могут быть размещены рядом, поверх или частично поверх одной из сформированных проводящих дорожек. На этапе 650 может использоваться тот же иллюстративный или аналогичный печатающий блок, что использовался на этапе 640, для нанесения композиции на основе цинка для обозначения анодных дорожек. В таблице 1a и таблице 1b представлены дальнейшие примеры композиции, которые могут подходить для формирования анода на этапе 650.
На этапе 660 катодные дорожки могут быть размещены рядом, поверх или частично поверх одной из сформированных проводящих дорожек. В таблице 2a и 2b представлены примеры композиций, которые могут подходить для формирования катода на этапе 660. На этапе 670 мостиковые дорожки могут быть размещены рядом, поверх или частично поверх одной из проводящих дорожек, или одной или обеих из анодной и катодной сформированных дорожек. В таблице 3a и 3b представлены примеры композиций, которые могут подходить для формирования мостика на этапе 670.
Способ формирования анодной дорожки, катодной дорожки и мостика на этапах 650-670 может включать в себя, например, аддитивные технологии, такие как технологии маскирования или напыления, субтрактивной обработки и технологии печати. Печатающее устройство и питающие элементы, описанные в настоящем документе, показаны только в качестве примера, и специалисту в данной области техники будет понятно, что устройства и элементы, отличающиеся от тех, которые описаны в настоящем документе, могут быть также включены в объем этого изобретения. Например, может оказаться возможным осадить анодный слой через всю трехмерную поверхность. С другой стороны, субтрактивные способы обработки, такие как, например, технологические процессы литографии и субтрактивного травления, могут быть использованы для удаления осажденного слоя, за исключением желаемых мест. Печатающее устройство может включать в себя комбинацию субтрактивных и аддититивных технологий, в том числе, например, таких, в которых анодные и катодные слои осаждаются как слои и субтрактивно удаляются, в то время как мостиковый компонент может быть сформирован в ходе процесса печати, в качестве примера.
Порядок этапов для добавления анодной дорожки, катодной дорожки и мостика может зависеть от конкретного варианта осуществления. Например, мостиковый слой может быть сначала осажден между и/или частично на металлических дорожках для обеспечения лучшего склеивания и изоляции анода от катода, в частности, если используемая подходящая для печати композиция имеет тенденцию к растеканию. Специалисту в данной области техники будет вполне очевидно, что композиции и химическая структура анода, отличающиеся от тех, которые описаны, могут быть также включены в объем этого раскрытия.
На этапе 680 может быть нанесен электролит, который может иметь, как правило, жидкую, желатинозную форму или в некоторых случаях полимерную форму. На этапе 690 может понадобиться герметизация сформированных питающих элементов и проводящих дорожек в изолированный элемент от других компонентов. В зависимости от природы композиции электролита, порядок этапов может быть изменен на противоположный. Герметизирующий материал может быть сформирован и герметизирован вокруг питающего элемента с проводящими дорожками, выступающими через герметизирующий материал. Когда процесс герметизации осуществляется в первый раз, может быть использовано инъектирование жидкого электролита через герметизирующий материал или через обозначенный заливочный печатный компонент, сформированный в герметизирующем материале. После заливки жидкого электролита можно также провести герметизацию зоны герметизирующего материала, через которую производилась такая заливка. Специалистам в данной области техники будет вполне очевидно, что процессы герметизации и нанесения электролита, отличающиеся от тех, что описаны, могут иметь практическое применение и могут быть рассмотрены как не выходящие за границы объема области техники, затрагиваемой в настоящем документе.
Офтальмологическая линза с питающими элементами на трехмерных поверхностях
В предыдущем описании раскрывается ряд аспектов области техники, обладающей признаками изобретения. Они могут быть иллюстративными для рассмотрения примера офтальмологической линзы с питающими элементами на трехмерных поверхностях. Для этого примера может быть рассмотрен определенный тип офтальмологической линзы, в котором контактная линза собрана из гидрогелевой «оболочки», выполненной способом литьевого формования, окружающей промежуточную вставку, и в которой вставка содержит электронику, питающий источник и элементы, способные изменять фокусные характеристики устройства контактной линзы на основании управляющего сигнала. Промежуточная вставка может быть сформирована из полужесткого полимерного материала, который может быть сформирован в двух половинах. Верхняя половина вставки может содержать переднюю поверхность, где передняя часть указана как часть вставки, которая находится дальше от поверхности глаза пользователя.
Эта половина промежуточной вставки может иметь электронные схемы, прикрепленные к ее поверхности. Электрические межсоединения, которые обеспечивают дорожки с низким сопротивлением для соединения устройств друг с другом, могут быть осаждены между передней частью промежуточной вставки и прикрепленной электронной схемой. Передняя половина промежуточной вставки может быть сформирована с получением изменяющейся трехмерной поверхности, как показано, например, на фиг. 1.
Для оптимального приклеивания электрических межсоединений к этой половине промежуточной вставки, трехмерная поверхность промежуточной вставки может быть покрыта тонким осажденным слоем парилена-С. Специалисту в данной области техники будет понятно, что другие типы и варианты парилена могут иметь практическое применение, и они могут быть рассмотрены как часть объема изобретения, описанного в настоящем документе. В дальнейшем электрические межсоединения могут быть осаждены на этот слой парилена на внутренней части этой изменяющейся трехмерной поверхности. В этом примере электрические межсоединения сначала осаждены с помощью осаждения распылением металлического осажденного слоя или набора осажденных слоев, через теневую маску и на слой парилена в конкретных местах. Процесс с использованием теневой маски может обозначать электрические дорожки, которые имеют участки, отсутствующие в структуре, имеющей в целом круглую форму, особенно на участках, где могут быть выполнены аккумуляторные дорожки.
Впоследствии может быть выполнена печать пастой, содержащей связующие вещества и растворители, в которую могут быть прибавлены серебряные хлопья, с получением конструктивных признаков на электрических межсоединениях, которые были осаждены на трехмерную подложку. Паста с серебряными хлопьями может быть нанесена с помощью печатающего аппарата для покрытия электрических межсоединений на участках, на которых могут быть сформированы аккумуляторы. Эти серебряные электрические слои на основе адгезива могут быть напечатаны с использованием печатающей головки, выполненной для печати дорожек шириной около 200-400 микрон. Эта ширина может быть выбрана для обеспечения достаточного покрытия лежащей в основании электрической дорожки адгезивной композицией.
Часть проводящих покрытых дорожкой электрических межсоединений может быть расположена на периферическом участке передней поверхности промежуточной вставки, и осажденный слой или ярусы осажденных слоев могут быть напечатаны для формирования части щелочного элемента на этом периферическом участке. Первый осажденный слой, который предполагается напечатать, может быть анодной дорожкой, перекрывающей одну из взаимосоединяющих электрических дорожек. Анодные дорожки могут быть напечатаны с помощью печатающей головки, выполненной для печати дорожек с использованием композиций, указанных в таблице 1. Анодная дорожка может быть напечатана так, что она размещается в положениях, перекрывающих дорожки 140 и 180 на фиг. 1.
На следующем этапе обработки могут быть сформированы катодные части аккумулятора. Эта катодная дорожка может быть напечатана с помощью печатающей головки, выполненной для печати дорожек с использованием композиций, указанных в таблице 2. Катодная дорожка может быть напечатана так, что она размещается в положении, перекрывающем дорожки 130 и 170 на фиг. 1. В таких конфигурациях два аккумуляторных элемента могут быть расположены в параллельной конфигурации для генерации нагрузки номинального первоначального потенциала аккумулятора.
На этапе 680 может быть напечатана мостиковая часть этого поперечно расположенного аккумуляторного элемента. Именно на этом этапе жидкий электролит может впитаться в пористые и в некоторых случаях желатинируемые структуры катода, мостика и анода. Мостиковая дорожка может быть напечатана, например, с помощью печатающей головки, выполненной для работы с композицией, представленной в таблице 3. Мостиковые дорожки могут быть напечатаны так, что перекрывают каждую из анодной и катодной дорожек и участок между катодной и анодными дорожками в местах, где анодные и катодные дорожки расположены рядом друг с другом.
На этапе 690 могут быть загерметизированы участки вокруг дорожек аккумулятора с помощью тонкого слоя полимерного материала, который может быть запечатан на месте как клеевым способом, так и способом термосварки. Этот тонкий слой предназначен для изоляции электролита аккумулятора в местах вокруг анодных, катодных и мостиковых участков. Когда вторая половина промежуточной вставки приклеивается к первой половине, может быть сформирована промежуточная вставка, содержащая аккумулятор. Второе уплотнение может обозначать и дополнительно обеспечивать второй герметизирующий слой для изоляции химической структуры аккумулятора.
Жидкая или гелевидная композиция электролита может быть добавлена к загерметизированному аккумуляторному элементу. Для выполнения этого этапа заливки через тонкий полимерный слой может проникнуть набор игл. Например, одна из игл может функционировать для заливки электролита в участок аккумулятора, и другая может обеспечить выведение эквивалентного объема окружающего газа из участка аккумулятора в ходе заливки. Участок аккумулятора может быть залит примерно на 95% этого объема гелевидным жидким электролитом. При извлечении заливающих игл зоны проникновения могут быть загерметизированы с помощью нанесения адгезивного герметика в и на участки проникновения с помощью набора совмещенных игл для распределения адгезива. Далее, после герметизации дорожек и электролита может быть также использован второй герметик, такой как парилен, например.
Интегральная схема, выполненная для управления различными функциями контактной линзы активными изменяющими фокус элементами, может быть прикреплена к электрическим соединениям 150 (анод) и 160 (катод), показанным на фиг. 1. Схема может включать в себя запускающий механизм, который может не соединяться с внутренней схемой аккумулятора, пока не происходит запускающее событие, так что имеется минимальное потребление тока аккумулятора или потребление тока аккумулятора отсутствует, пока это не станет необходимым. Элемент, который может управлять активной настройкой фокуса, может быть добавлен к половине промежуточной вставки и может быть присоединен к электрическим соединениям. Электрические соединения, к которым он прибавляется, чтобы, как правило, быть подключенным к точкам выходных соединений для интегральной схемы.
После осуществления этих соединений офтальмологический элемент может быть протестирован с помощью подачи электрических соединительных сигналов к электрическим соединениям, которые соединены с активным элементом настройки фокуса. Затем вторая половина промежуточной вставки может быть склеена с первой половиной с формированием полностью сформированной промежуточной вставки с автономным питанием. После формирования вставки внутри офтальмологической линзы может быть получена носимая контактная линза с функцией питания для настройки характеристик фокуса контактной линзы.
Трехмерная поверхность может быть изогнутой. Кривизна трехмерной поверхности может соответствовать кривизне офтальмологической линзы, в которой предполагается использовать вставку. Офтальмологическая линза может иметь различные особенности конструкции, и кривизна каждой особенности конструкции может быть различной. Мягкая гидрогелевая контактная линза может быть описана несколькими параметрами, такими как «эквивалентный радиус базовой кривизны». Контактные линзы могут, как правило, иметь базовую кривизну, составляющую около 8,0 мм. Радиус кривизны трехмерной подложки может составлять от примерно 5 мм до примерно 5000 мм, от примерно 6 мм до примерно 1000 мм, от примерно 7 мм до примерно 500 мм или от примерно 8 мм до примерно 200 мм. Трехмерная подложка может содержать множественные искривления, каждое из которых напечатано на подложке с формированием офтальмологического аккумулятора.
Трехмерная подложка предпочтительно представляет собой смачиваемую подложку. Наличие смачиваемой подложки способствует формированию и размещению напечатанных аккумуляторных компонентов, иными словами, проводящих дорожек и питающих элементов. Подложка может быть подвергнута обработке поверхности или нанесению одного или более покрывающих слоев для увеличения смачиваемости поверхности подложки. Подложка обычно представляет собой полимер, например, циклический олефиновый полимер (такой как полимер производства компании «Topas») или поли(4-метил-пент-1-эне) полимер (такой как полиметилпентен TPX® производства компании «Mitsui Chemicals»). В предпочтительном варианте подложка представляет собой циклический олефиновый полимер Topas, покрытый париленом-C.
Проводящие дорожки или «токосъемники» в предпочтительном варианте должны обладать минимальным сопротивлением потоку электронов в цепи. Проводящие дорожки должны обладать электрохимической совместимостью с химической структурой печатного аккумулятора, а также иметь достаточный уровень склеивания к подложке. Материал, выбранный для проводящих дорожек, должен быть совместим с материалами анода и катода и должен склеиваться с ними. Предпочтительный материал проводящей дорожки включает проводящие эпоксидные составы, такие как содержащий серебряные частицы эпоксидный состав.
Анод может быть сформирован из печатающей анодной композиции. В предпочтительном варианте анодная композиция содержит цинк в качестве электроактивного компонента. В аккумуляторной промышленности хорошо известны сплавы цинка, содержащие цинк высокой чистоты и снижающие коррозию добавки, такие как висмут и индиум. Однако размеры частиц этих стандартных порошков слишком велики для подачи через мелкие отверстия сопл, такие как имеющие размер около 200 микрон, как это требуется для печати анодной части питающих элементов в настоящем изобретении. Кроме того, коэффициент пропорциональности произведенных таким образом порошков сплава цинка является удлиненным, и такая удлиненная морфология частицы приводит к увеличению пористости и повышению контакта частиц между собой. Вследствие этого, анодная композиция предпочтительно содержит порошки с частицами, имеющими меньший средний размер, чем частицы в стандартных порошках. Предпочтительно избегать применения традиционных способов уменьшения размера частиц, таких как размол, в связи с риском контаминации цинка, что может создать проблемы при применении в офтальмологических устройствах. Подходящие размеры частиц могут быть получены путем сбора распределенных по размеру частиц, проходящих через сито с размером отверстий 25 микрон. Однако размер частиц не должен быть слишком малым, поскольку это может привести к потенциальному усилению побочных реакций цинка (например, разложение воды на водород), что может способствовать более высоким величинам саморазряда и преждевременному отказу устройства.
Предпочтительной является реология анодной композиции, при которой металлические частицы, такие как цинк, не оседают из раствора в ходе обработки (иными словами, в течение периода, составляющего несколько часов). Оседание может привести к повышению неоднородности в распределенном аноде и/или засорению подающего отверстия. Сокращение степени оседания может быть достигнуто путем использования полимерного раствора связующего полимера в анодной композиции. Однако одного вязкого полимерного раствора может оказаться недостаточным для контроля оседания. При использовании графита в сочетании со связующим полимерным раствором можно получить подходящую однородную дисперсию, устойчивую к оседанию в течение периода времени обработки.
Включение проводящей добавки, такой как графит, в анодную композицию может обеспечить дополнительный положительный эффект для улучшения проводимости анодной композиции. Без включения проводящей графитовой добавки отмечен более низкий процент использования цинка, что может быть связано с частицами цинка, которые отделяются от межчастичной решетки цинка.
Летучесть водных анодных композиций может создать проблему при низкой влажности окружающей среды. Вследствие этого, является предпочтительным включение в анодную композицию сорастворителей с низкой летучестью, таких как пропиленгликоль или метиловый эфир дипропиленгликоля. В альтернативном варианте или в дополнение увлажнение окружающей среды во время печати анодной композиции может уменьшить эту проблему.
Катод может быть сформирован из катодной композиции, пригодной для печати. Электроактивный компонент в катодной композиции предпочтительно является электролитическим диоксидом марганца (EMD), который хорошо известен в аккумуляторной промышленности. Как и в отношении анодных электроактивных частиц, предпочтительным является распределение катодных частиц по размерам, подходящее для включения в композицию, которую можно подавать через небольшое отверстие для печати. EMD может быть размолот или отделен во время производства для получения мелкоизмельченного EMD с желаемым размером частиц, предпочтительно составляющим в среднем около 10 микрон. Объемная доля частиц большего размера (до примерно 50 микрон) может быть включена, если это не вызывает проблем с подачей.
При использовании EMD в качестве электроактивного соединения в катодной композиции компоненты, входящие в контакт с EMD, предпочтительно выбраны так, что они являются относительно нереактивными ввиду того, что EMD является окислителем. Это может ограничить выбор связующих полимеров, растворителей и добавок, которые могут быть использованы в катодных пригодных для печати композициях или других композициях, которые могут находиться рядом с катодом, таких как материалы электролита и мостика. Когда органические материалы реагируют с EMD, могут образовываться летучие побочные продукты. Кроме того, использование EMD можно уменьшить, и полученное напряжение холостого хода завершенного элемента может быть ниже ожидаемого (например, 1,35 В вместо 1,45 В).
Мостик может функционировать как разделитель. Мостик предпочтительно представляет собой физический разделитель между анодом и катодом и, таким образом, способствует предотвращению короткого замыкания. Короткое замыкание может произойти в ходе печати, если анод и/или катод напечатаны неточно. Это может произойти в большинстве случаев в начале или окончании анодных или катодных дорожек, когда материал имеет тенденцию к образованию капель.
В другом случае или в дополнение мостик может функционировать в качестве средства направления электролита. Жидкий электролит может быть нанесен на мостик, на котором он быстро поглощается и распределяется через мостик, анод и катод. Тогда как поверхности парилена-C могут не смачиваться жидким электролитом, пористая структура мостика, покрывающего поверхности парилена-C между анодом и катодом, приводит к легкому увлажнению и распределению электролита.
В настоящем изобретении могут быть использованы разнообразные электролиты, например, жидкие электролиты и гелевые электролиты. Примером жидкого электролита является KOH. В предпочтительном варианте жидкий электролит имеет низкую вязкость, которая позволяет ему легко проникать в поры анода, катода и мостика (при наличии). Предпочтительным является полная проницаемость анода, катода и мостика для осуществления эффективного использования активных компонентов. Жидкий электролит может быть нанесен так, что он «лишь слегка насыщает», что означает, что минимальное количество наливной жидкости обнаруживается на аноде, катоде и мостике или вокруг них. В предпочтительном варианте жидким электролитом является 30-40% KOH, который является предпочтительным в связи с его проводимостью и электрохимической активностью. Пример гелевого электролита представляет собой гелевидный электролит 30-40% KOH. Гелевые электролиты могут быть использованы в сочетании с жидкими электролитами. Например, гелевидный электролит может быть напечатан на верхней части анода, мостика и катода после осаждения жидкого электролита. Гель является устойчивым к разрыву в ходе нанесения жидкого первичного герметика. Подходящим желатинирующим агентом является Carbopol 971.
Как жидкие, так и гелевые электролиты могут быть модифицированы добавками, такими как оксид цинка и поверхностно-активные вещества для повышения производительности. В предпочтительном варианте электролиты могут быть насыщены или почти насыщены оксидом цинка для замедления побочной реакции цинка с водой, которая приводит к водородной деполяризации. Поверхностно-активные вещества способствуют увлажнению и поглощению электролита.
Герметик предпочтительно представляет собой материал, который имеет низкую реактивность с анодом, катодом и компонентами электролита. Предпочтительным является хорошее склеивание материала герметика с подложкой или покрытием подложки, при наличии. Как правило, герметик представляет собой инертный полимер, который может быть залит поверх компонентов перед отверждением. В предпочтительном варианте двухкомпонентные эпоксидные составы, обладающие существенной гидрофобностью и вязкостью, могут быть непосредственно нанесены на активированные аккумулятора в качестве герметика. Если материал имеет низкую вязкость, материал герметика может смешиваться с электролитом, который тормозит и/или ограничивает отверждение. Предпочтительным является использование герметика, имеющего хороший уровень склеивания с париленом-C. Пример подходящего эпоксидного состава представляет собой Epoxy Technologies 353-ND.
Если парилен содержит или покрывает подложку, дополнительный парилен может быть нанесен в качестве вторичного герметика поверх первичного герметика, описанного выше, таким образом, что он перекрывает края на предыдущем покрытии парилена. Парилен представляет собой однородный, эффективный гидроизолирующий барьер и является биосовместимым. Предпочтительный парилен представляет собой парилен-C.
Формирование офтальмологических аккумуляторов является особенно сложным в связи с размером и формой подложки вставки. В частности, подложка для вставки офтальмологической линзы является очень тонкой, обычно около 200 микрон, и ширина, доступная для печати, составляет обычно менее около 1 мм. Более того, неровная топография подложки, которая является, как правило, изогнутой, далее усложняет печать. В связи с требованиями неровной геометрии офтальмологических печатных аккумуляторов, предпочтительным является использование специального оборудования, необходимого для точной печати желаемых конструктивных признаков. Печатающее оборудование предпочтительно представляет собой координатный стол с сервоприводом, и ось Zc сервоприводом для дозатора. Может также использоваться поворотный стол для трехмерной подложки. Траектория, по которой отверстие дозатора перемещается по трехмерной подложке, может быть запрограммировано с помощью кода G или других языков программирования. Может быть задан и выполнен сценарий сложных 3D траекторий.
Различные дозирующие насадки подходят для подачи различных печатаемых аккумуляторных композиций. Для материалов с низкой и средней вязкостью (таких как материалы для дорожек, герметик и гелевый электролит) могут быть использованы насадки с прямостенными иглами из нержавеющей стали, такие как высокоточные насадки EFD. Для материалов анодной, мостиковой и катодной композиций предпочтительными являются механически обработанные дозирующие сопла из нержавеющей стали, характеризующиеся конусообразным профилем, ведущим в короткую прямостенную секцию непосредственно перед отверстием.
Для печати компонентов может быть использован пневматический насос, для которого характерен поршневой клапан с сервоприводом. В некоторых случаях шнековый насос может обеспечить улучшенное разрешение и/или консистенцию конструктивных признаков, в частности для материалов с высокой вязкостью, таких как анодные и/или катодные композиции.
Два или более элементов могут быть напечатаны рядом друг с другом при последовательном расположении для получения аккумулятора. В этом случае следует соблюдать особую осторожность для изоляции электролита между соседними элементами. Инертный материал, такой как эпоксидный состав, может быть введен между соседними элементами в качестве электролитного барьера, что приводит к образованию изолированных, соединенных между собой элементов.
Были приведены конкретные примеры для иллюстрации аспектов области техники, обладающей признаками изобретения, относящиеся к формированию, способам формирования и аппаратуре для формирования, которые могут быть использованы для формирования питающих элементов на электрических межсоединениях на трехмерных поверхностях. Данные примеры приведены в упомянутых иллюстративных целях и не призваны каким-либо образом ограничить объем изобретения. Таким образом, настоящее описание предполагает охват всех вариантов осуществления, которые могут быть очевидны для специалистов в данной области.
Неполный перечень различных аспектов и примеров, описанных в настоящем изобретении, представлен в следующих пронумерованных пунктах:
Пункт 1. Способ формирования запитанной вставки на трехмерной подложке для офтальмологической линзы, включающий этапы:
формирование из первого изолирующего материала основы трехмерной подложки подходящего размера для включения в офтальмологическую линзу;
образование проводящих дорожек на упомянутой основе подложки;
формирование питающих элементов на первой части проводящих дорожек, при этом упомянутые питающие элементы состоят из первой анодной дорожки и по меньшей мере первой катодной дорожки;
нанесение электролита на питающие элементы; и
герметизация упомянутых питающих элементов и электролита.
Пункт 2. Способ по пункту 1, дополнительно содержащий:
модификацию первой части первой поверхности упомянутой основы подложки для увеличения площади поверхности упомянутой первой части.
Пункт 3. Способ по пункту 1, дополнительно содержащий:
i. модификацию первой части первой поверхности упомянутой основы подложки для изменения химических характеристик упомянутой первой части.
Пункт 4. Способ по пункту 2, в котором модификация первой поверхности основы подложки включает придание шероховатости поверхности для формирования текстурированных структур.
Пункт 5. Способ по пункту 1, дополнительно содержащий этап:
i. покрытия основания подложки по меньшей мере первым слоем парилена.
Пункт 6. Способ по пункту 5, в котором парилен представляет собой парилен-C.
Пункт 7. Способ по пункту 1, в котором трехмерная подложка образует часть промежуточной вставки, которая может быть встроена в гидрогелевую офтальмологическую линзу.
Пункт 8. Способ по пункту 1, в котором проводящие дорожки формируются с использованием технологии печати.
Пункт 9. Способ по пункту 8, в котором технология печати включает перемещение основы подложки относительно осаждающей насадки, используемой в технологии печати.
Пункт 10. Способ по пункту 8, в котором технология печати включает перемещение осаждающей насадки, используемой в технологии печати относительно основы подложки.
Пункт 11. Способ по пункту 1, далее содержащий:
a. формирование первой мостиковой дорожки между частями анодной дорожки и катодной дорожки.
Пункт 12. Способ по пункту 1, в котором проводящие дорожки формируются с использованием технологии аддитивной литографии.
Пункт 13. способ по пункту 12, в котором технология литографии далее включает способы субтрактивной обработки.
Пункт 14. Способ по пункту 1, в котором герметизирующий материал представляет собой парилен.
Пункт 15. Способ по пункту 14, в котором герметизирующий материал представляет собой парилен-C.
Пункт 16. Способ по пункту 1, в котором проводящие дорожки выступают через герметизирующий материал.
Пункт 17. Способ по пункту 1, в котором электролит нанесен через средства инъектирования сквозь герметизирующий материал после осуществления герметизации питающих элементов.
Пункт 18. Способ по пункту 1, в котором герметизация питающих элементов осуществляется перед нанесением электролита, и при этом электролит наносится на заливочный печатный компонент, сформированный в герметизирующем материале.
Пункт 19. Способ по пункту 18, далее содержащий этапы:
i. герметизации заливочного конструктивного признака.
Изобретение относится к способу формирования запитанной вставки на трехмерной подложке для офтальмологической линзы и к офтальмологической линзе, содержащей запитанную вставку. Способ включает этап формирования из изолирующего материала трехмерной подложки подходящего размера для включения в офтальмологическую линзу. Способ включает этап формирования проводящих дорожек на трехмерной подложке. Способ также включает формирование питающих элементов на части проводящих дорожек. Питающие элементы содержат анодную дорожку и катодную дорожку. Согласно способу наносят электролит на питающие элементы и герметизируют их. Изобретение обеспечивает повышение качества получаемых изделий. 2 н. и 25 з.п. ф-лы, 6 ил., 6 табл.
1. Способ формирования запитанной вставки на трехмерной подложке для офтальмологической линзы, содержащий этапы:
формирование из изолирующего материала трехмерной подложки подходящего размера для включения в офтальмологическую линзу;
формирование проводящих дорожек на упомянутой трехмерной подложке;
формирование питающих элементов на части проводящих дорожек, при этом упомянутые питающие элементы содержат анодную дорожку и катодную дорожку;
нанесение электролита на упомянутые питающие элементы; и
герметизация упомянутых питающих элементов и электролита герметиком.
2. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап модификации части упомянутой трехмерной подложки в месте, которое соответствуют тому, где сформированы проводящие дорожки, для увеличения площади поверхности упомянутой части.
3. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап
модификации части упомянутой трехмерной подложки в месте, которое соответствуют тому, где сформированы проводящие дорожки, для изменения химических характеристик упомянутой части.
4. Способ по п. 2, в котором модификация части трехмерной подложки включает придание шероховатости поверхности для формирования текстурированных структур.
5. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап:
покрытия подложки слоем парилена.
6. Способ по п. 5, в котором парилен представляет собой парилен-С.
7. Способ по п. 1, в котором трехмерная подложка изогнута для соответствия кривизне офтальмологической линзы.
8. Способ по п. 1, в котором проводящие дорожки формируют с использованием технологии печати.
9. Способ по п. 8, в котором технология печати включает перемещение трехмерной подложки относительно осаждающей насадки.
10. Способ по п. 8, в котором технология печати включает перемещение осаждающей насадки относительно трехмерной подложки.
11. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап
формирования мостика между частями анодной дорожки и катодной дорожки.
12. Способ по п. 1, в котором проводящие дорожки формируются с использованием технологии литографии, включающей аддитивные технологии.
13. Способ по п. 12, в котором технология литографии далее включает способы субтрактивной обработки.
14. Способ по п. 1, в котором герметик представляет собой парилен.
15. Способ по п. 14, в котором парилен представляет собой парилен-С.
16. Способ по п. 1, в котором проводящие дорожки выступают через герметик.
17. Способ по п. 1, в котором электролит инъектирован через герметик после осуществления герметизации питающих элементов.
18. Способ по п. 1, в котором герметизация питающих элементов с герметиком осуществляется перед нанесением электролита на питающие элементы, и при этом электролит наносится через заливочный печатный компонент, сформированный в герметике.
19. Способ по п. 18, дополнительно содержащий этап герметизации заливочного печатного компонента дополнительным герметиком.
20. Запитанная вставка для офтальмологической линзы, при этом запитанная вставка содержит:
трехмерную подложку, содержащую изолирующий материал;
проводящие дорожки, сформированные на упомянутой трехмерной подложке;
питающие элементы, сформированные на части проводящих дорожек, при этом упомянутые питающие элементы содержат анодную дорожку и катодную дорожку;
электролит, нанесенный на питающие элементы; и
герметик, герметизирующий упомянутые питающие элементы и электролит.
21. Запитанная вставка по п. 20, в которой трехмерная подложка содержит покрывающий слой парилена, на котором расположены проводящие дорожки.
22. Запитанная вставка по п. 21, в которой парилен представляет собой парилен-С.
23. Запитанная вставка по п. 20, далее содержащая мостик между частями анодной дорожки и катодной дорожки.
24. Запитанная вставка по п. 20, в которой герметик представляет собой парилен.
25. Запитанная вставка по п. 24, в которой парилен представляет собой парилен-С.
26. Запитанная вставка по п. 20, в которой проводящие дорожки выступают через герметик.
27. Запитанная вставка по п. 20, при этом запитанная вставка включена в офтальмологическую линзу.
| US 2010078838 A1, 01.04.2010 | |||
| US 2006024504 A1, 02.02.2006 | |||
| US 6379835 B1, 30.04.2002 | |||
| US 2006216603 A1, 28.09.2006 | |||
| US 2010078837 A1, 01.04.2010 | |||
| ОЧКИ ПРОФЕССОРА О.П.ПАНКОВА | 1997 |
|
RU2102951C1 |
