ЭЛЕКТРОАКТИВНЫЙ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИЙ ПРИБОР С ИЗМЕНЯЕМЫМ ФОКУСНЫМ РАССТОЯНИЕМ Российский патент 2017 года по МПК G02C7/08 G02B3/14 

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к офтальмологическому прибору с несколькими состояниями фокусировки и, более конкретно, к созданию офтальмологической линзы с вставкой с изменяемым фокусным расстоянием. Кроме того, в офтальмологический прибор включено затенение света, использующее идею изобретения.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Традиционно офтальмологическая линза, такая как контактная или интраокулярная линза, обладает предварительно заданными оптическими характеристиками. Контактная линза, например, может обеспечивать одно или более из: коррекции зрения; косметического улучшения; и терапевтического воздействия, но только в виде набора функций коррекции зрения. Каждая функция обеспечивается определенной физической характеристикой линзы. По существу, конструкция линзы с использованием светопреломляющих свойств позволяет корректировать характеристики зрения. Введение в материал линзы пигмента позволяет получить косметический эффект. Введение в материал линзы активного агента позволяет использовать линзу в терапевтических целях.

На сегодняшний день оптические характеристики офтальмологической линзы обусловлены ее физическими характеристиками. В целом, оптические свойства линзы определяют и затем получают в процессе ее изготовления, например, отливкой или токарной обработкой. После изготовления линзы ее оптические характеристики остаются неизменными. Однако для обеспечения аккомодации зрения иногда целесообразно наличие нескольких оптических сил. В отличие от тех, кто пользуется очками и может менять очки для оптической коррекции зрения, пользователи контактных либо интраокулярных линз до сих пор не имели возможности без значительных усилий менять оптические характеристики при таких способах коррекции зрения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно настоящему изобретению, в данном документе описана офтальмологическая линза с изменяемой оптической частью, способной изменять оптические характеристики линзы дискретным способом. Также представлены способы и устройство изготовления офтальмологической линзы с изменяемой оптической частью в этой форме. Некоторые варианты могут также содержать отлитую гидрогелевую контактную линзу с жесткой или формуемой, подключенной к источнику питания вставкой, которая включает изменяемый оптический элемент. Указанная вставка может быть установлена, например, внутри офтальмологической линзы биосовместимым способом.

Офтальмологическое устройство с изменяемым фокусным расстоянием включает переднюю искривленную оптическую часть офтальмологического устройства с изменяемым фокусным расстоянием, содержащего переднюю искривленную верхнюю оптическую поверхность и переднюю искривленную нижнюю оптическую поверхность, и заднюю искривленную оптическую часть офтальмологического устройства с изменяемым фокусным расстоянием, содержащего заднюю искривленную верхнюю оптическую поверхность и заднюю искривленную нижнюю оптическую поверхность. Полость образована таким образом, что может содержать диэлектрическую пленку и один или несколько электродов, способных распространять или формировать электрическое поле, и при этом по меньшей мере часть вышеупомянутой диэлектрической пленки находится в контакте с одной или несколькими жидкостями, которые могут быть включены в одну или несколько емкостей, находящихся в жидкостном соединении с вышеупомянутой образованной полостью. Вышеупомянутое жидкостное соединение может быть реализовано через один или несколько каналов, обеспечивающих поток одной или нескольких включенных жидкостей. Кроме того, жидкостью или жидкостями можно управлять с помощью клапана. Например, с помощью контрольного клапана или микроэлектромеханического клапана.

Объем емкости и объем образованной полости в целом могут быть равными. Электрод и диэлектрическая пленка могут быть расположены по меньшей мере на части поверхностей, образующих полость, каналы и емкость.

В зависимости от требуемого оптического эффекта, первая и/или вторая жидкость могут дополнительно содержать различные компоненты, являющиеся светопоглощающими красителями, компоненты, являющиеся светозатеняющими красителями, и/или жидкости с энантиомерными свойствами.

В другом аспекте настоящего изобретения офтальмологическое устройство с изменяемым фокусным расстоянием может содержать источник питания, электрически соединенный с одним или несколькими включенными электродами. Источник питания можно использовать для генерирования электрического тока или в некоторых вариантах для генерирования электрического поля, которые могут быть использованы для изменения формы электроактивного полимера, применяемого для перемещения жидкости.

Описаны устройство офтальмологической линзы с дискретно изменяемой оптической частью для формирования офтальмологической линзы с дискретно изменяемой оптической частью и способы их изготовления. Источник питания может быть установлен на вкладыш-субстрат, который может быть размещен вблизи от одной или от обеих частей формы для литья. Реакционную смесь мономера помещают между первой частью формы для литья и второй частью формы для литья. Первая часть формы для литья расположена в непосредственной близости ко второй части формы для литья, тем самым формируя полость для линзы, причем в полости для линзы находится вкладыш-субстрат, подключенный к источнику питания, и, по меньшей мере, часть реакционной смеси мономера. Реакционную смесь мономера подвергают воздействию актиничного излучения для формирования офтальмологической линзы. Линзы формируют путем управления потоком актиничного излучения, которым облучают реакционную смесь мономера.

Кроме того, жесткая или формуемая вставка, подключенная к источнику питания, может использоваться как офтальмологическое устройство без полного заключения внутрь корпуса отлитой контактной линзы. В некоторых из этих случаев вставка может работать как часть линзы в устройстве линзы или в офтальмологическом устройстве другого типа; включая, помимо прочего, очки и интраокулярные устройства.

В аспекте настоящего изобретения предлагается офтальмологическое устройство с изменяемым фокусным расстоянием, содержащее: переднюю искривленную оптическую часть офтальмологического устройства с изменяемым фокусным расстоянием, содержащую переднюю искривленную верхнюю оптическую поверхность и переднюю искривленную нижнюю оптическую поверхность; заднюю искривленную оптическую часть офтальмологического устройства с изменяемым фокусным расстоянием, содержащую заднюю искривленную верхнюю оптическую поверхность и заднюю искривленную нижнюю оптическую поверхность; полость, образованную передней искривленной нижней оптической поверхностью передней искривленной оптической части офтальмологического устройства с изменяемым фокусным расстоянием и задней искривленной верхней оптической поверхностью задней искривленной оптической части офтальмологического устройства с изменяемым фокусным расстоянием; первую жидкость с первым показателем преломления и вторую жидкость с вторым показателем преломления, при этом первый показатель преломления и второй показатель преломления отличаются, и две жидкости не смешиваются; диэлектрическую пленку, образующую контакт по меньшей мере с частью одной или более из первых или вторых жидкостей и покрывающую электрод, способный формировать электрическое поле; и один или несколько участков емкости для удерживания объема жидкости, равного или почти равного объему первой жидкости, и при этом указанная емкость находится в жидкостном соединении с вышеупомянутой образованной полостью.

Офтальмологическое устройство с изменяемым фокусным расстоянием может содержать источник питания, электрически соединенный с вышеупомянутым электродом, при этом вышеупомянутый источник питания может обеспечивать протекание электрического тока, способного формировать электрическое поле.

Диэлектрическая пленка может покрывать несколько электродов.

Жидкостное соединение между емкостью и образованной полостью может осуществляться через один или несколько каналов, которые обеспечивают протекание первой и второй жидкостей.

Офтальмологическое устройство с изменяемым фокусным расстоянием может содержать клапан управления потоками жидкостей для управления потоками первой жидкости, второй жидкости или обеих жидкостей.

Устройство управления потоками жидкостей может содержать один или несколько контрольных клапанов.

Устройство управления потоками жидкостей может содержать один или несколько микроэлектромеханических клапанов.

Объем емкости и объем образованной полости в целом могут быть равными.

Электрод и диэлектрическая пленка могут быть расположены по меньшей мере на части одной или обеих из поверхностей, образующих полость и емкость.

Диэлектрическая пленка может быть расположена по меньшей мере на части одного или более из: одного или более каналов между полостью и емкостью, поверхностей, образующих полость и емкость.

Одна или обе из жидкостей могут дополнительно содержать компонент, являющийся светопоглощающим красителем.

Одна или обе из жидкостей могут дополнительно содержать компонент, являющийся светозатеняющим красителем.

Одна или обе из жидкостей могут содержать компонент с энантиомерными свойствами.

Офтальмологическое устройство с изменяемым фокусным расстоянием может содержать заключенную в корпус офтальмологическую линзу.

Заключенная в корпус офтальмологическая линза может быть изготовлена из биосовместимого гидрогеля.

Нижняя оптическая поверхность заднего искривленного элемента может быть расположена на передней искривленной части офтальмологической линзы.

Верхняя оптическая поверхность заднего искривленного элемента может быть расположена на задней искривленной части офтальмологической линзы.

Одна или несколько емкостей, образованная полость или каналы могут быть образованы с помощью деформируемого в широком смысле материала, изменяющего свою форму под воздействием электрического тока.

Одна или несколько емкостей, образованная полость или каналы могут быть образованы с помощью деформируемого в широком смысле материала, изменяющего свою форму под воздействием электрического поля.

По меньшей мере часть вышеупомянутого деформируемого материала, способного изменять свою форму под воздействием электрического тока, содержит электроактивный полимерный материал.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Вышеизложенные и другие характеристики и преимущества настоящего изобретения станут понятны после следующего более подробного описания предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированных с помощью прилагаемых чертежей.

ФИГ. 1 иллюстрирует устройство узла формы для литья в соответствии с аспектом настоящего изобретения.

ФИГ. 2 иллюстрирует аспекты офтальмологической линзы с дискретно изменяемой оптической частью.

ФИГ. 3 иллюстрирует устройство для размещения дискретно изменяемой оптической части внутри части формы для литья офтальмологической линзы.

Фиг. 4 иллюстрирует стадии способа в соответствии с аспектом настоящего изобретения.

ФИГ. 5 иллюстрирует стадии способа в соответствии с аспектом настоящего изобретения.

ФИГ. 6 иллюстрирует процессор, который может быть использован для внедрения аспекта настоящего изобретения.

ФИГ. 7 иллюстрирует примерный офтальмологический элемент в одном из своих дискретных оптических состояний.

ФИГ. 8 иллюстрирует примерный офтальмологический элемент в другом из своих дискретных оптических состояний.

ФИГ. 9 иллюстрирует вид сбоку примерного офтальмологического элемента, на котором были определены различные активные участки элемента.

ФИГ. 10 иллюстрирует вид сбоку примерного офтальмологического элемента в одном из своих дискретных оптических состояний.

ФИГ. 11 иллюстрирует вид сбоку примерного офтальмологического элемента в другом из своих дискретных оптических состояний.

ФИГ. 12 иллюстрирует примерный офтальмологический элемент, при этом в одном из своих дискретных оптических состояний он фильтрует или затеняет падающий свет.

ФИГ. 13 иллюстрирует примерное офтальмологическое устройство, образованное из смеси элементов, имеющих дискретные оптические состояния.

ФИГ. 14 иллюстрирует примерный механизм генерирования изменения состояния дискретно изменяемой оптической линзы.

ФИГ. 15 иллюстрирует примерный тип электроактивного механизма перекачивания.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Описаны способы и устройство изготовления офтальмологической линзы с дискретно изменяемыми оптическими частями. Кроме того, описана офтальмологическая линза с дискретно изменяемыми оптическими частями, встроенными в офтальмологическую линзу.

В следующих разделах будет приведено подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения. Описания как предпочтительных, так и альтернативных вариантов осуществления являются только примерами осуществления. Предполагается, что специалистам 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.

СПИСОК ТЕРМИНОВ

В данном описании и в формуле изобретения, которые относятся к настоящему изобретению, могут встречаться различные термины, для которых будут применимы представленные ниже определения.

В настоящем документе «дугообразный» означает кривую линию или изгиб, имеющие форму согнутого лука.

В настоящем документе «концентрические кольцевые секции» означают одну или несколько образованных кольцевых или спиральных оптических структур, имеющих общий центр. Примером может служить последовательность секций кольцевой формы в оптической зоне офтальмологической линзы, которая может образовывать дифракционную линзу, изменяющую оптическую силу и аберрации офтальмологической линзы.

В настоящем документе «краевой угол смачивания» означает угол, под которым граница раздела масло/физиологический раствор, называемая также границей жидкостного мениска, контактирует со стенкой мениска. В случае, если стенка мениска является линейной, краевой угол смачивания определяют как угол между стенкой мениска и касательной к границе жидкостного мениска в точке соприкосновения границы жидкостного мениска со стенкой мениска. В случае, если стенка мениска является изогнутой, краевой угол самчивания определяют как угол между касательной к стенке мениска и касательной к границе жидкостного мениска в точке их соприкосновения.

В настоящем документе «дискретно изменяемый» означает способность изменять оптические характеристики, такие как, например, оптическую структуру линзы, ступенчато из первого состояния в по меньшей мере во второе отличающееся состояние.

В настоящем документе «линза с электросмачиваемой микрожидкостью» означает офтальмологическую линзу, которая использует относительно слабое приложенное электрическое поле для приведения в движение или управления движением малых объемов одного или более солевых растворов, которые могут обозначаться как солевые диэлектрические жидкости, путем изменения поверхностного натяжения жидкости на границе раздела фаз и, следовательно, изменения краевого угла смачивания, или путем перемещения жидкости с помощью прямого электрического управления электрическим полем. Вышеупомянутое приведение в движение или управление движением может быть обратимым, и поэтому может использоваться для изменения оптической силы линзы без применения механических компонентов. Более конкретно, вышеупомянутые солевые диэлектрические жидкости обладают оптическими свойствами, такими как специальный требуемый показатель преломления, который может использоваться для изменения оптического действия линзы в соответствии с запланированной конфигурацией. Оптическое действие линзы может включать, например, оптическую силу, поглощение света и рассеяние света. Специалисту в данной области техники будет понятно, что солевая диэлектрическая жидкость является примером электросмачиваемой жидкости. Электросмачиваемые жидкости могут содержать, например, водный соляной компонент или смесь неполярных жидкостей.

В настоящем документе «запитанный энергией» означает состояние, в котором устройство может обеспечивать себя электрическим током или хранить в себе запас электрической энергии.

В настоящем документе «энергия» означает способность физической системы выполнять работу. Многие примеры энергии, используемые в настоящем документе, могут относиться к вышеупомянутой способности производить электрическое воздействие посредством выполнения работы.

В настоящем документе «устройство для сбора энергии» означает устройство, способное извлекать энергию из среды и преобразовывать ее в электрическую энергию.

В настоящем документе «источник питания» означает устройство, способное обеспечивать биомедицинское устройство энергией или переводить его в запитанное состояние.

В настоящем документе «линза» означает изделие с передней поверхностью и задней поверхностью, оптически прозрачное для электромагнитного излучения заданного диапазона длин волн, такого как, например, видимый свет. Линза может содержать одну или обе из передней поверхности и задней поверхности, которые являются по существу плоскими, или одну или обе из передней поверхности и задней поверхности, которые имеют дугообразную форму. Например, термин «линза» может относиться к контактной линзе, интраокулярной линзе, накладной линзе, глазной вставке, оптической вставке или другому подобному устройству, посредством которого осуществляется коррекция или модификация зрения или косметическое улучшение физиологии глаза (например, цвета радужной оболочки) без ущерба для зрения.

В настоящем документе «полость линзы» означает пространство между передней поверхностью офтальмологической линзы, задающей кривизну, и задней поверхностью офтальмологической линзы, задающей кривизну. В некоторых офтальмологических линзах, таких как линзах с дугообразным жидкостным мениском, масло и физиологический раствор могут находиться внутри полости линзы.

В настоящем документе «линзообразующая смесь», или «реакционная смесь», или «РСМ» (реакционная смесь мономера) означают мономерный или преполимерный материал, который может подвергаться полимеризации со сшивкой или сшивке с формированием офтальмологической линзы. Различные примеры могут содержать линзообразующие смеси с одной или несколькими добавками, такими как: УФ-блокаторы, красители, фотоинициаторы, катализаторы и другие добавки, использование которых в офтальмологических линзах, таких как контактные или интраокулярные линзы, может оказатся желательным.

В настоящем документе «линзообразующая поверхность» означает поверхность, которая используется 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. Кроме того, линзообразующая поверхность может иметь геометрию, необходимую для придания поверхности линзы требуемых оптических характеристик, включая, помимо прочего, сферическую, асферическую и цилиндрическую оптическую силу, коррекцию аберрации волнового фронта, коррекцию топографии роговицы и т.д., а также любые их комбинации. Наконец, линзообразующая поверхность может дополнительно содержать особые нейтрализующие формы, поскольку они могут понадобиться для конкретной конструкции линзы.

В настоящем документе «граница жидкостного мениска» означает одну или несколько дугообразных границ раздела между физиологическим раствором и маслом. Например, поверхность может образовывать одну или более линз, вогнутых с одной стороны и выпуклых с другой стороны.

В настоящем документе «литий-ионный элемент» означает электрохимический элемент, в котором электрическая энергия вырабатывается в результате движения ионов лития через элемент. Данный электрохимический элемент, обычно называемый аккумуляторной батареей, в своих типичных формах может быть повторно запитан или перезаряжен.

В настоящем документе «вкладыш-субстрат» означает формуемую или жесткую подложку, способную нести источник питания в офтальмологической линзе. Вкладыш-субстрат может также содержать одну или несколько линз с оптическим элементом с изменяемыми свойствами.

В настоящем документе «стенка мениска» означает конкретную область на внутренней стороне передней изогнутой линзы, которая находится в полости мениска, и вдоль которой перемещается граница жидкостного мениска.

В настоящем документе «форма для литья» означает жесткий или полужесткий предмет, которому может быть придана форма для использования в качестве устройства задания физических характеристик дифракционных структур и/или конструктивной формы линзы. Форма для литья также может выполнять функцию одной или обеих передней изогнутой и задней изогнутой образующих поверхностей линзы.

В настоящем документе «оптическая зона» означает область линзы, через которую смотрит пользователь линзы. Например, это участок офтальмологической линзы, через который смотрит пользователь офтальмологической линзы.

В настоящем документе «мощность» означает совершаемую работу или переданную энергию за единицу времени.

В настоящем документе «перезаряжаемый» или «подзаряжаемый» означают возможность восстановить состояние с более высокой способностью выполнять работу. Различные способы применения, описанные в настоящем документе, связаны с возможностью восстановления способности обеспечивать прохождение электрического тока на протяжении заданного периода времени.

В настоящем документе «перезаряжать» или «подзаряжать» означают возвращение в состояние с более высокой способностью выполнять работу. Различные способы применения, описанные в настоящем документе, связаны с восстановлением способности устройства обеспечивать прохождение электрического тока определенной величины на протяжении заданного периода времени.

В настоящем документе «складка» означает геометрический признак внутренней поверхности части передней изогнутой или задней изогнутой обозначающей линзу поверхности, достаточный для содержания места линии контакта двух заданных жидкостей на оптической части. Складка обычно представляет собой наружный, а не внутренний угол. Со стороны части, заполненной жидкостью, это может быть угол более 180 градусов.

В настоящем документе «подложка» означает физическую структуру, на которой размещаются или образуются другие структуры.

В настоящем документе «оптический элемент с изменяемыми свойствами» означает способность изменять оптические характеристики элемента, такие как, например, оптическая структура линзы.

Как показано на ФИГ. 1, офтальмологическая линза 100 с встроенной дискретно изменяемой оптической частью 111 может также содержать источник 108, 109 энергии, такой как электрохимический элемент или аккумуляторную батарею, как устройство накопления и хранения энергии, и в некоторых примерах инкапсуляцию и изоляцию материалов, содержащих источник питания, от среды, в которую помещается офтальмологическая линза. Источник 108, 109 энергии может обеспечивать энергию для активации изменяемой оптической части.

На пояснительном чертеже образца формы 100 для литья для офтальмологической линзы изображена дискретно изменяемая оптическая часть 111. Форма для литья может содержать форму 100, имеющую полость 105, в которую можно поместить линзообразующую смесь, чтобы после реакции или затвердевания линзообразующей смеси образовывалась офтальмологическая линза требуемой формы. Формы для литья и узлы формы 100 некоторых частей могут состоять из нескольких «частей формы для литья» или «деталей формы для литья» 101-102. Части формы для литья 101-102 могут быть сведены вместе таким образом, что между частями формы 101-102 образуется полость 105, в которой может быть сформирована линза. Описанное сочетание частей формы для литья 101-102 предпочтительно является временным. После формирования изготавливаемой линзы части формы 101-102 могут быть снова разъединены для извлечения готовой линзы.

По меньшей мере одна из частей формы 101-102 имеет по меньшей мере одну часть своей поверхности 103-104 в непосредственном контакте с линзообразующей смесью так, что во время химической реакции в линзообразующей смеси или ее затвердевания данная поверхность 103-104 обеспечивает требуемую форму и геометрию той части изготавливаемой линзы, с которой она находится в непосредственном контакте. Вышесказанное также справедливо для по меньшей мере еще одной части формы 101-102.

Таким образом, например, узел формы для литья 100 может быть выполнен из двух частей формы для литья 101-102: охватывающей вогнутой части (передней части) 102 и охватываемой выпуклой части (задней части) 101, между которыми формируется полость. Часть вогнутой поверхности 104, находящаяся в контакте с линзообразующей смесью, имеет кривизну передней поверхности офтальмологической линзы, изготавливаемой в сборной форме 100, и является достаточно гладкой и имеет такую форму, что поверхность офтальмологической линзы, образующейся при полимеризации линзообразующей смеси, находящейся в контакте с вогнутой поверхностью 104, обладает приемлемыми оптическими свойствами.

Передняя часть формы для литья 102 может также иметь кольцевой фланец, выполненный как одно целое с окружающим его круговым краем, который продолжается от него в плоскости, перпендикулярной оси и выступающей от фланца (не показано).

Линзообразующая поверхность может содержать поверхность 103-104 с поверхностным покрытием оптического качества, что означает, что данная поверхность достаточно гладкая и изготовлена так, что поверхность линзы, изготовленной способом полимеризации линзообразующей смеси, находящейся в непосредственном контакте с поверхностью формы для литья, имеет оптическое качество. Кроме того, линзообразующая поверхность 103-104 может иметь геометрию, необходимую для придания поверхности линзы требуемых оптических характеристик, включая, в числе прочих, сферическую, асферическую и цилиндрическую оптическую силу, коррекцию аберрации волнового фронта, коррекцию топографии роговицы и т.д., а также любые их комбинации. В соответствии с аспектом настоящего изобретения, оптические характеристики могут согласованно изменяться с дискретно изменяемой оптической частью 111, обеспечивая полное оптическое качество.

Дискретно изменяемая оптическая часть может обеспечивать изменение одной или нескольких оптических характеристик линзы. Некоторые варианты также могут содержать перемещение жидкости внутри линзы для изменения оптических характеристик линзы. В качестве неограничивающих примеров: предпочтительно, чтобы оптическая сила дискретно изменяемой оптической части 111 была способна ступенчато изменяться в пределах от 0,1 до 25 диоптрий. Другие варианты могут содержать изменение меньшей оптической силы, когда, например, такая меньшая оптическая сила выбирается для того, чтобы получить более тонкую дискретно изменяемую оптическую часть 111. Поэтому некоторые предпочтительные варианты могут содержать дискретно изменяемую оптическую часть 111, которая может быть способна обеспечивать дискретные изменения, например, изменение оптической силы в пределах от 1 до 4 диоптрий.

Дискретно изменяемая оптическая часть 111 может содержать, как неограничивающий пример, электросмачивание на диэлектрике («ЭСНД»), при этом ЭСНД может содержать любые пленки, стойкие к диэлектрическому пробою при внесении в электрическое поле. Например, пленки могут иметь толщину в пределах от 100 нанометров до 50 микрон. Более конкретно, в предпочтительные варианты включены толстые пленки с толщиной, например, от 10 до 30 микрон, и тонкие пленки с толщиной, например, от 10 до 30 нанометров. Тонкие пленки могут также иметь отношение к электросмачиванию на наноразмерном диэлектрике («ЭСННД»).

Линза с дискретно изменяемым фокусным расстоянием может содержать, например, две прозрачные границы 112A и 112B, обычно параллельные друг другу, и разграничивающий их, по меньшей мере частично, внутренний объем, содержащий две несмешивающиеся жидкости, имеющие различные показатели преломления. Упругий/гибкий элемент может быть установлен таким образом, что он будет деформироваться в результате изменения давления жидкостей. Давление жидкостей может изменяться под воздействием электрического поля, направленного на одну или на обе жидкости.

Дискретно изменяемая линза может содержать дискретно изменяемую электросмачиваемую микрожидкостную линзу, включающую ячейку, содержащую жидкость, предназначенную для сохранения объема одной или нескольких жидкостей. Одна или несколько жидкостей могут быть электропроводящими, и одна или несколько жидкостей могут быть электроизоляционными. Электропроводящая жидкость обычно является водосодержащей жидкостью, а электроизоляционная жидкость обычно является маслосодержащей жидкостью или смесью неполярных жидкостей.

Для фокусировки линзы может быть использовано юстировочное устройство, контролируемое пользователем. Юстировочное устройство, как неограничивающий пример, может содержать любое электронное устройство или пассивное устройство, способное посылать сигналы увеличения или уменьшения выходного напряжения. Некоторые варианты могут также содержать автоматическое юстировочное устройство для фокусировки линзы с помощью автоматизированного устройства в соответствии с измеряемым параметром или данными, вводимыми пользователем. Данные могут вводиться пользователем, например, с помощью переключателя, управляемого беспроводным устройством. Беспроводное устройство может содержать одно или более из: радиочастотного управления, магнитного переключения и индуктивного переключения. Ввод пользователем данных может также осуществляться, например, с помощью датчика давления, мигающего датчика, светочувствительного датчика, регулятора освещенности и т.д.

Линза с дискретно изменяемой оптической частью 111 может содержать вставку, установленную в линзе, при этом вставка может содержать жесткий центр с мягкой каймой, в которой центральный жесткий оптический элемент, включающий дискретно изменяемую оптическую часть 111, может непосредственно контактировать с атмосферой, а также с поверхностью роговицы соответствующими передними и задними поверхностями, при этом мягкая кайма вещества линзы (как правило из гидрогелевых материалов) закреплена в периферийной зоне жесткого оптического элемента, и жесткий оптический элемент также может выступать в качестве вкладыша-субстрата, обеспечивающего активность и функциональные возможности офтальмологической линзы.

Некоторые дополнительные варианты могут содержать дискретно изменяемую оптическую часть 111, которая является вставкой из жесткой линзы или деформируемой линзы, полностью инкапсулированной в гидрогелевой матрице. Дискретно изменяемая оптическая часть 111, которая может быть вставкой из жесткой линзы, может быть изготовлена, например, с использованием технологии микролитья под давлением.

Микролитье под давлением может содержать, 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 модификаций 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 Один из вариантов машины для микролитья может содержать систему «Microsystem 50 4536-kg (five-ton)», поставляемую компанией «Battenfield Inc.».

Вставка дискретно изменяемой оптической части 111 может быть установлена на часть формы для литья 101-102, которая используется для изготовления офтальмологической линзы. Материал части формы для литья 101-102 может содержать, например: полиолефин одного или нескольких из: полипропилен, полистирол, полиэтилен, полиметилметакрилат, а также модифицированные полиолефины. Материалы других форм для литья могут содержать керамику, стекло, кварц, пластмассу и металлы.

Предпочтительный алициклический сополимер содержит два разных алициклических полимера. Различные типы алициклических сополимеров могут иметь температуру стеклования в диапазоне от 105°C до 160°C.

В некоторых вариантах формы для литья могут содержать полимеры, такие как полипропилен, полиэтилен, полистирол, полиметилметакрилат, модифицированные полиолефины, содержащие алициклический фрагмент в основной цепи, и циклические полиолефины. Эту смесь можно использовать в любой из двух или в обеих половинах формы для литья, причем предпочтительным является использование данной смеси для выполнения задней криволинейной поверхности, а передняя криволинейная поверхность будет состоять из алициклических сополимеров.

В некоторых предпочтительных способах получения форм для литья 100 используется литье под давлением в соответствии с известными технологиями, однако способы также могут содержать в себя формы для литья, изготовленные с использованием других технологий, включая, например: токарную обработку, алмазную обточку или лазерную резку.

Как правило, линзы формируются по меньшей мере на одной поверхности обеих частей формы для литья 101-102. Тем не менее, одна поверхность линзы может быть образована из части формы для литья 101-102, и другая поверхность линзы может быть образована способом токарной обработки или другими способами

Линзы

На ФИГ. 2 показаны элементы офтальмологической линзы, включая части дискретно изменяемой оптической линзы (позиция 200). Первая прозрачная граница 201 и вторая прозрачная граница 202 обозначаются процессом формования. Внутри корпуса офтальмологической линзы дискретно изменяемый оптический компонент может быть расположен как обозначенный компонентом 203. Компонент 203 может также принимать форму вставного устройства.

Предпочтительный материал линзы включает силиконсодержащий компонент. Под «силиконсодержащим компонентом» понимается любой компонент, включающий по меньшей мере один [-Si-O-] фрагмент в составе мономера, макромера или преполимера. Полное содержание Si и непосредственно связанного с ним O в рассматриваемом силиконсодержащем компоненте предпочтительно составляет более приблизительно 20 масс. %. и более предпочтительно более 30 масс. % полной молекулярной массы силиконсодержащего компонента. Подходящие силиконсодержащие компоненты предпочтительно содержат полимеризуемые функциональные группы, такие как акрилатная, метакрилатная, акриламидная, метакриламидная, виниловая, N-виниллактамовая, N-виниламидная и стириловая функциональные группы.

Подходящие для целей настоящего изобретения силиконсодержащие компоненты содержат соединения формулы I

,

где R¹ независимо выбирают из группы, содержащей моновалентные реакционноспособные группы, моновалентные алкильные группы или моновалентные арильные группы, при этом каждая из перечисленных групп может дополнительно содержать функциональные группы, выбранные из: гидрокси, амино, окса, карбокси, алкилкарбокси, алкокси, амидо, карбамат, карбонат, галоидной группы, или их комбинации; а одновалентные силоксановые цепи содержат 1-100 повторяющихся звеньев Si-O и могут дополнительно содержать функциональные группы, выбранные из алкила, гидрокси, амино, окса, карбокси, алкилкарбокси, алкокси, амидо, карбамат, галоидной группы, или их комбинации;

где b=от 0 до 500, при этом подразумевается, что при значении b, отличном от 0, b является распределением, вершина которого равна заявленному значению;

при этом по меньшей мере один R¹ содержит одновалентную реакционно-способную группу, и в некоторых примерах от одного до 3 R¹ содержат одновалентные реакционно-способные группы.

В настоящем документе термин «моновалентные реакционно-способные группы» относится к группам, способным к реакциям свободнорадикальной и/или катионной полимеризации. Не имеющие ограничительного характера примеры свободнорадикальных реакционно-способных 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. Не имеющие ограничительного характера примеры катионных реакционных групп содержат винилэфирные или эпоксидные группы и их смеси. В одном примере свободнорадикальные реакционно-способные группы содержат (мет)акрилат, акрилокси, (мет)акриламид и их смеси.

Подходящие 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 одном примере b равно нулю, один R¹ представляет собой одновалентную реакционноспособную группу, и по меньшей мере 3 R¹ выбирают из одновалентных алкильных групп, имеющих от 1 до 16 атомов углерода, а в другом примере - из одновалентных алкильных групп, имеющих от 1 до 6 атомов углерода. Не имеющие ограничительного характера примеры силиконовых компонентов в этом варианте включают 2-метил-,2-гидрокси-3-[3-[1,3,3,3-тетраметил-1-[(триметилсилил)оксу]дисилоксан]пропокси]пропил эфир («SiGMA»),

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

3-метакрилоксипропилтрис(триметилсилокси)силан («TRIS»),

3-метакрилоксипропилбис(триметилсилокси)метилсилан и

3-метакрилоксипропилпентаметилдисилоксан.

В другом примере b равно от 2 до 20, от 3 до 15 или в некоторых примерах от 3 до 10; по меньшей мере один концевой R¹ содержит одновалентную реакционно-способную группу, а остальные R¹ выбраны из одновалентных алкильных групп, имеющих от 1 до 16 атомов углерода, а в другом примере - из одновалентных алкильных групп, имеющих от 1 до 6 атомов углерода. В другом примере b находится в диапазоне от 3 до 15, один концевой R¹ содержит одновалентную реакционно-способную группу, другой концевой R¹ содержит одновалентную алкильную группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода, а остальные R¹ содержат одновалентную алкильную группу, имеющую от 1 до 3 атомов углерода. Не имеющие ограничительного характера примеры силиконовых компонентов в этом варианте 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 другом варианте b равно от 5 до 400 или от 10 до 300, оба концевых R¹ содержат одновалентные реакционно-способные группы, а остальные R¹ независимо выбраны из одновалентных алкильных групп, имеющих от 1 до 18 атомов углерода, которые могут иметь эфирные связи между атомами углерода и могут дополнительно содержать галоген.

В одном примере, когда необходимо получить линзу на основе силикон-гидрогеля, ее получают из реакционной смеси, содержащей по меньшей мере приблизительно 20 и предпочтительно приблизительно от 20 до 70 масс. % силиконсодержащих компонентов относительно общей массы содержащих реакционный мономер компонентов, из которых получают полимер.

В другом примере от одного до четырех R¹ содержат винилкарбонат или карбамат следующей формулы:

Формула II

,

где: Y обозначает O-, S- или NH-;

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

Силиконсодержащие винилкарбонатные или винилкарбаматные мономеры конкретно 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 приблизительно 200, только один R¹ должен содержать моновалентную реакционноспособную группу, и не более двух из остальных R¹ должны содержать моновалентные силоксановые группы.

Другой класс силиконсодержащих 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,

в которой:

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

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

* обозначает уретановую или уреидо связывающую группу;

_a равно по меньшей мере 1;

A обозначает бивалентный полимерный радикал следующей формулы:

Формула VII

R¹¹ независимо означает алкильную или фтор-замещенную алкильную группу имеющую от 1 до 10 атомов углерода, которая может содержать эфирные связи между атомами углерода; y равно по меньшей мере 1; и p обеспечивает молекулярную массу фрагмента от 400 до 10 000; каждое из E и E¹ независимо обозначает полимеризуемый ненасыщенный органический радикал, представленный следующей 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, в котором Y представляет собой -O-, Y-S- или -NH-; R¹⁴ представляет собой бивалентный 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; z равно 0 или 1.

Предпочтительный силиконсодержащий компонент представляет собой полиуретановый макромер, представленный следующей формулой:

Формула IX

,

где R¹⁶ представляет собой бирадикал диизоцианата после удаления собственно изоцианатной группы, например, бирадикал изофорондиизоцианата. Другим подходящим силиконсодержащим макромером является соединение формулы X (где x + y представляет собой число в диапазоне от 10 до 30), получаемое при реакции фторэфира, полидиметилсилоксана с концевой гидроксильной группой, изофорондиизоцианата и изоцианатэтилметакрилата.

Формула X

Другие подходящие силиконсодержащие компоненты включают макромеры, содержащие полисилоксановые, полиалкиленэфирные, диизоцианатные, полифторуглеводородные, полифторэфирные и полисахаридные группы; полисилоксаны с полярной фторированной привитой или боковой группой, содержащей атом водорода, присоединенный к концевому дифторзамещенному атому углерода; гидрофильные силоксанилметакрилаты, содержащие эфирные и силоксанильные мостиковые группы, а также поперечно-сшиваемые мономеры, содержащие полиэфирные и полисилоксанильные группы. Любые из представленных выше полисилоксанов также могут применяться в качестве силиконсодержащего компонента.

Технологический процесс

Следующие стадии способа предложены как примеры технологического процесса, которые можно реализовать в соответствии с аспектами настоящего изобретения. Следует понимать, что порядок представления этапов способа не является ограничивающим, и можно использовать и другие последовательности. Кроме того, не все этапы могут потребоваться, и могут быть включены дополнительные этапы.

На ФИГ. 4 представлена последовательность возможных этапов, используемых для осуществления аспекта настоящего изобретения. На этапе 401 дискретно изменяемая оптическая часть устанавливается внутри части формы для литья. Дискретно изменяемая оптическая часть может содержать один или несколько компонентов.

Дискретно изменяемая оптическая часть может устанавливаться внутри части формы для литья посредством размещения механическим способом. Размещение механическим способом может содержать, например, применение робота или других средств автоматизации, известных в отрасли в качестве применяемых для установки компонентов методом поверхностного монтажа. Размещение дискретно изменяемой оптической части человеком также предусмотрено. Таким образом, могут быть использованы любые механические или автоматизированные способы установки, обеспечивающие эффективное размещение дискретно изменяемой оптической части с источником энергии внутри части формы для литья, так что полимеризация реакционной смеси мономера, содержащейся в части формы для литья приведет к включению дискретно изменяемой оптической части в офтальмологическую линзу.

Дискретно изменяемая оптическая часть может быть установлена в части формы для литья или на подложке. Таким образом, источник питания и один или более компонентов также могут быть прикреплены к подложке/части формы для литья и могут быть электрически соединены с дискретно изменяемой оптической частью. Указанные компоненты могут содержать, например, цепи управления электропитанием дискретно изменяемой оптической части. Кроме того, такой компонент может содержать один или несколько механизмов управления, приводящих в действие дискретно изменяемую оптическую часть с целью изменения одной или нескольких оптических характеристик, например, для перехода из состояния первой оптической силы в состояние второй оптической силы и наоборот.

Внутри дискретно изменяемой оптической части также могут быть установлены процессор, микроэлектромеханическая система, наноэлектромеханическая система или другой компонент, которые могут быть электрически соединены с источником питания. Подложка может содержать гибкий материал, жесткий материал или оба материала.

На этапе 402 реакционная смесь мономера вносится в часть формы для литья.

На этапе 403 устанавливается контакт между дискретно изменяемой оптической частью и реакционной смесью внутри первой части формы для литья.

На этапе 404 первая часть формы для литья устанавливается в непосредственной близости от второй части формы для литья с целью образования полости для изготовления линзы по меньшей мере с частью реакционной смеси мономера и дискретно изменяемой оптической частью внутри полости. Как отмечалось выше, предпочтительные варианты включают размещение источника питания и одного или более компонентов также внутри полости и их электрическое соединение с дискретно изменяемой оптической частью, и в некоторых вариантах все указанные компоненты могут также содержаться внутри самого дискретно изменяемого оптического компонента.

На этапе 405 реакционная смесь мономера полимеризуется внутри полости. Полимеризацию можно провести, например, путем воздействия актиничного излучения и/или тепла. На этапе 406 офтальмологическая линза может быть извлечена из частей формы для литья вместе с дискретно изменяемой оптической частью, которая удерживается и/или находится внутри полимеризованного материала, из которого выполнена офтальмологическая линза.

Хотя настоящее изобретение можно использовать для получения жестких или мягких контактных линз из любого известного материала для изготовления линз или материала, подходящего для производства таких линз, линзы представляют собой преимущественно мягкие контактные линзы с содержанием воды от приблизительно 0 до приблизительно 90 процентов. Более предпочтительным является вариант, когда линзы изготовлены из мономеров, содержащих гидроксильные группы, карбоксильные группы или оба типа групп, или изготовлены из кремнийсодержащих полимеров, таких как силоксаны, гидрогели, силикон-гидрогели и их комбинации. Материал, используемый для образования линз, может быть изготовлен путем взаимодействия смесей макромеров, мономеров и их комбинаций в сочетании с добавками, такими как инициаторы полимеризации. Подходящие материалы включают, помимо прочего, силикон-гидрогели, изготовленные из силиконовых макромеров и гидрофильных мономеров.

На ФИГ. 5 показано, что на этапе 501 дискретно изменяемая оптическая часть может быть размещена внутри офтальмологической линзы, как было отмечено выше. На этапе 502 устанавливается электрическое соединение между дискретно изменяемой оптической частью и источником энергии. Электрическое соединение может быть установлено, например, с помощью электрической схемы, встроенной в дискретно изменяемую оптическую часть, с помощью контактных дорожек, образованных с использованием струйной печати, или другим способом непосредственно на материале линзы.

На этапе 503 электрическая энергия может быть направлена через дискретно изменяемую оптическую часть, встроенную в офтальмологическую линзу. Энергия может направляться, например, с помощью электрической схемы, способной прикладывать электрическое напряжение по меньшей мере к части диэлектрической пленки. В примере, не имеющего ограничительного характера, при включении устройства ЭСНД через него будет протекать электрический ток, и величина dI/dt (скорость изменения тока) будет, в целом, изменяться в зависимости от сечения зарядного конденсатора. При сдвиге уровня напряжения на одной из сторон (например, при подаче питания) конденсатор может эффективно заряжаться. Зарядка конденсатора может содержать начальный «высокий» ток, который экспоненциально спадает во времени. Кроме того, конденсатор может никогда не заряжаться полностью, и поэтому, в общем случае, будет всегда протекать бесконечно малый (неизмеряемый) ток, который не сможет привести к существенным изменениям в изменяемой оптической части.

И наоборот, при подаче питания дискретно изменяемая оптическая часть может изменять по меньшей мере одну оптическую характеристику линзы 504.

Устройство

На ФИГ. 3 показано автоматическое устройство 310 с одной или более границами раздела 311 переноса. Составные части формы, каждая из которых связана с дискретно изменяемой оптической вставкой 314, удерживаются на пластине 313 и передаются к перемещаемым границам раздела 311. Устройство может содержать, например, одну границу раздела для отдельного размещения дискретно изменяемой оптической вставки 314 или несколько границ раздела (не показаны) для одновременного размещения дискретно изменяемых оптических вставок 314 в несколько частей формы для литья, а в отдельных примерах - в каждую часть формы для литья. Размещение может выполняться посредством вертикального движения 315 перемещаемых границ раздела 311.

Другой аспект настоящего изобретения включает устройство для поддержки дискретно изменяемой оптической вставки 314 во время формования вокруг этих компонентов корпуса офтальмологической линзы. Дискретно изменяемая оптическая вставка 314 и источник питания могут быть прикреплены к точкам фиксации на форме для литья линзы (не показаны). Точки фиксации можно закреплять полимеризованным материалом того же типа, из которого формируют корпус линзы. Другие примеры включают слой преполимера в той части формы для литья, к которой могут быть прикреплены дискретно изменяемая оптическая вставка 314 и источник питания.

На ФИГ. 6 представлен контроллер 600, который может быть использован в некоторых аспектах настоящего изобретения. Контроллер 600 включает процессор 610, который может содержать один или несколько процессорных компонентов, подключенных к устройству 620 обмена данными. Контроллер 600 может быть использован для передачи энергии источнику питания, установленному в офтальмологической линзе.

Контроллер может содержать один или более процессоров, соединенных с устройством обмена данными, конфигурированным для передачи энергии через канал связи. Устройство обмена данными может использоваться для электронного управления одним или более из: размещения дискретно изменяемой оптической вставки в офтальмологической линзе и передачи команды управления дискретно управляемому оптическому устройству.

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

Процессор 610 также обменивается данными с устройством 630 хранения данных. Устройство 630 хранения данных может содержать любое соответствующее устройство хранения данных, включая комбинации магнитных устройств хранения данных, оптических устройств хранения данных и/или полупроводниковых запоминающих устройств, таких как оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) и постоянные запоминающие устройства (ПЗУ).

В устройстве 630 хранения данных может храниться программа 640 для управления процессором 610. Процессор 610 выполняет команды программы 640 и, благодаря этому, работает в соответствии с аспектом настоящего изобретения. Например, процессор 610 может обмениваться данными с одним или несколькими датчиками и может получать информацию, описывающую установку дискретно изменяемой оптической вставки, установку процессорного устройства и т.д. Устройство 630 хранения данных может также хранить офтальмологические данные в одной или нескольких базах данных 650, 660. База данных 650, 660 может содержать специальную логическую схему для управления подачей энергии к дискретно управляемой оптической линзе и отводом энергии от линзы.

Электросмачивание диэлектрических дискретно управляемых оптических линз

На ФИГ. 7 показан иллюстративный пример дискретно изменяемой линзы 700. Линза может содержать две разных жидкости, которые имеют разные, предпочтительно противоположные смачивающие способности. Например, первый раствор может содержать жидкость на водной основе, которая может быть водным раствором соли. В некоторых вариантах жидкость на водной основе будет преимущественно высокоэффективным электросмачивающим раствором. Высокоэффективный электросмачивающий раствор или жидкость на водной основе могут иметь показатель преломления, почти совпадающий с показателем преломления воды, воздуха или материала, включенных в качестве параметров в оптические режимы в зависимости от конструкции продукта и используемых материалов. Такой коэффициент преломления может быть принят отличным от коэффициента преломления материала, составляющего твердые части устройства линзы.

Также на ФИГ. 7 видно, что твердые части устройства линзы могут обозначать границы различных аспектов линзы. Емкости 710 и 770 могут содержать жидкости на внешней части оптической зоны линзы. Компоненты линзы 720 и 750 могут содержать активные оптические поверхности и также работать таким образом, что жидкости содержатся внутри линзы. Между передней деталью линзы 720 и задней деталью линзы 750 может находиться полость 740.

Деталь линзы 720, у которой приблизительно одинаковые формы передней и задней поверхностей, может послужить причиной небольшого изменения оптического пути проходящего через нее пучка света, например, 730. Однако, существенная разница между ее передней поверхностью и задней поверхностью 750 может привести к большему изменению оптического пути света; его отражением в некоторых случаях может быть изменение оптической силы, как видно по линиям 760 и 730.

В случае, если емкость 710 заполнена жидкостью и эта жидкость содержит жидкость на водной основе, показатель преломления которой значительно отличается от показателя преломления материалов, которые составляют элементы 720 и 750, тогда поверхности полости 740 и две детали линзы становятся оптически значимыми для прохождения света через полость 740.

Вторая емкость 770 может содержать вторую жидкость. В качестве примера, характеристики этой жидкости могут отличаться от характеристик жидкостей на водной основе, отображенных элементами 710 и 740. Указанная вторая жидкость может быть маслообразной жидкостью и может выбираться таким образом, чтобы приблизительно совпадали показатели преломления в видимом диапазоне длин волн этой жидкости и деталей 720 и 750.

Дискретно изменяемый оптический элемент может иметь электрические соединения 780 и 785, которые могут быть подсоединены проводящими межсоединениями. Кроме того, может быть включен компонент 790, который должен подавать электропитание, управлять и распределять электрический заряд так, что к компонентам дискретно управляемого оптического элемента может быть приложено напряжение (V1). В случае, показанном на ФИГ. 7, напряжение (V1) может отображать соответствующее условие, когда устойчивое положение жидкостей может содержать иллюстративную жидкость на водной основе, находящуюся в емкости 710 и полости 740.

На ФИГ. 8 отображено второе состояние дискретно изменяемого оптического элемента 800, показанного на ФИГ. 7. В этом случае жидкость, показанная в нижней емкости, которая на ФИГ. 8 является емкостью 870, указана как маслосодержащее вещество, у которого показатель преломления совпадает или достаточно близок к показателям преломления оптических деталей 850 и 820. Вследствие изменения напряжения, приложенного элементом 890, которое может быть представлено как второе состояние напряжения (V2) с напряжением, приложенным к дискретно изменяемому оптическому элементу через соединения 880 и 885, жидкость, которая может в настоящий момент оставаться в полости 840, может быть той же жидкостью, что и в емкости 870, и отличаться от жидкости, находящейся в емкости 810. Следовательно, направление пучка света 830, падающего на устройство, и направление пучка света 860, прошедшего через оптический элемент 820, полость 840, оптический элемент 850 и вышедшего из устройства, могут существенно не отличаться. Было представлено некоторое иллюстративное описание характеристик жидкостей, и отдельные жидкости были определены как жидкости на водной основе, маслосодержащие жидкости или жидкости с другими характеристиками. Эти характеристики описаны только с иллюстративной целью, и для специалиста в данной области техники будет очевидно, что в рамках настоящего изобретения могут быть выбраны много других видов жидкостей.

На ФИГ. 9 показан вид сверху в разрезе элементов 700 и 800. Компоненты, определяющие оптическую силу линзы, могут содержать один или нескольких материалов, используемых для того, чтобы герметично заключить внутри себя другие компоненты. На внешних участках компонента такой герметизирующий материал может присутствовать один, как в случае участка вокруг элемента 910. Переходя к оптически активной части компоненты линзы на ФИГ. 9, можно увидеть ряд компонентов различных типов.

В иллюстративном кольце, содержащемся в элементе 900, может быть четыре различных участка, показанных как два участка 920 и участки 950 и 960. В этом примере участок 960 может представлять собой верхнюю емкость из предыдущего обсуждения, в то время как участок 950 может представлять нижнюю емкость. Предполагается, что эти емкости и участки 920 фактически могут быть открыты для обеспечения прохождения потока между участками; однако, поверхности участков 950 и 960 могут подвергнуться обработке различного типа, включая обработку поверхностно-активными веществами, очистку поверхности или поверхностную обработку, которая будет способствовать адгезии жидкости определенного типа на одном или нескольких участках. С другой стороны, участки 920 представляют собой участки, на которых могут находиться электроды, позволяющие прикладывать описанное выше напряжение или магнитное поле перпендикулярно поверхностям этих участков. Таким образом, при приложении перпендикулярно поверхности электрического потенциала на диэлектрике может наблюдаться эффект электросмачивания. При приложении одного потенциала поверхность может быть склонной к смачиванию одной жидкостью, а при приложении другого потенциала - к смачиванию другой жидкостью.

Если создать объем участков емкости 920, приблизительно равный объему полости между верхней и нижней поверхностями линзы, и если состояние участков 920 можно изменять с помощью изменения электростатического потенциала, тогда одна из жидкостей может притягиваться к участкам 920, а вторая - отталкиваться от них. Если появляются эти силы, и жидкости являются несмешиваемыми, жидкости могут последовательно поменяться местами. Элементы 930 и 940 представляют собой каналы, благодаря которым обеспечивается поток жидкости из участков емкости 950 и 960 в полость линзы. Хотя и показаны два канала для каждой емкости, очевидно, что возможны их различные варианты в соответствии с областью техники настоящего патента.

В показанном на ФИГ. 10 элементе 1000 состояние приложенного электрического потенциала, показанного на ФИГ. 7, может быть рабочим. Компоненты, определяющие оптическую силу линзы, могут содержать один или нескольких материалов, используемых для того, чтобы герметично заключить внутри себя другие компоненты. На внешних участках компонента такой герметизирующий материал может присутствовать один, как в случае участка вокруг элемента 1010. В этом случае приложенный электрический потенциал может изменять области электрода 1020 так, чтобы их характеристики электросмачивания соответствовали жидкости в емкости 1050, смачивающей поверхность и предпочтительной для занятия объема участков 1020. Благодаря этому жидкость может быть вытянута из полости линзы на участок 1050 и затем на участки 1020. Одновременно те же самые силы могут заставить жидкость, которая обычно занимает участок 1060, перетечь на участок полости. Элементы 1030 и 1040 представляют собой каналы, благодаря которым обеспечивается поток жидкости из участков емкости 1050 и 1060 в полость линзы. Как упомянуто в описании ФИГ. 7, это может вызвать переход дискретно изменяемого оптического элемента в первое оптическое состояние.

На ФИГ. 11 элемент 1100 может отображать второе оптическое состояние дискретно изменяемого оптического элемента. Компоненты, определяющие оптическую силу линзы, могут содержать один или нескольких материалов, используемых для того, чтобы герметично заключить внутри себя другие компоненты. На внешних участках компоненты такой герметизирующий материал может присутствовать один, как в случае участка вокруг элемента 1110. В этом случае, как показано на ФИГ. 8, в линзе может установиться второе состояние электрического потенциала. В этом примере указанное второе состояние вызовет изменение жидкости, которая будет предпочтительна для занятия объема участков 1120. При таком изменении состояния электрического потенциала жидкость из участка полости может быть удалена по каналам, показанным как элементы 1130, и может продолжать перетекать, чтобы занять участки 1120 и 1160. Аналогичным образом, с помощью таких же сил, которые обсуждались для ФИГ. 10, можно заставить жидкость вытечь из участков 1120 и переместиться на участок емкости 1150 и затем с участка емкости 1150 через каналы потока 1140 попасть в полость. Таким образом, жидкость, занимающая полость, может иметь отличающийся показатель преломления, что теперь приведет к принятию дискретно изменяемым оптическим элементом второго оптического состояния, как описано в обсуждении для ФИГ. 8.

Были подготовлены многочисленные варианты способов электросмачивания на диэлектриках, которые могли бы использоваться для управления оптическим состоянием оптического элемента, описанного в данном документе; тем не менее, специалисту в данной области техники будет очевидно, что многочисленные изменения могут привести к схожим результатам, согласующимся с настоящим изобретением.

Офтальмологические устройства с несколькими состояниями, в которых изменением состояния является фильтрация

На ФИГ. 12 показан элемент 1200 с оптическим эффектом другого типа. В этом примере аспекты способов и устройства, вызывающие изменения в дискретно изменяемом оптическом элементе, которые уже обсуждались, могут иметь аналогичный эффект. Однако, вместо изменения оптической силы или в дополнение к изменению оптической силы можно получить затенение или фильтрацию света. В иллюстративном смысле две поверхности 1230 и 1250 линзы могут быть упрощенно показаны не имеющими значительных отличительных аспектов; так, что направление пучка света при прохождении через оптическое устройство существенно не изменяется. В тех вариантах, где отдельный светопоглощающий компонент присутствует в жидкости одного из двух типов, такой компонент может представлять собой фильтрованное состояние относительно другого компонента. В иллюстративном смысле жидкость, находящаяся в емкости 1210, может представлять собой окрашенную жидкость, в то время как жидкость, находящаяся в емкости 1220, может быть неокрашеной. При приложении соответствующего электрического потенциала, например, при воздействии элемента 1290 через электрические контакты 1280 и 1285 окрашенная жидкость может быть перемещена в полость 1240, обеспечивая вследствие этого фильтрованное или затененное состояние относительно другого состояния, которое можно задать с помощью второго состояния электрического потенциала.

Природа фильтрации этого типа предоставляет различные варианты. Например, можно подобрать краситель для рассеяния, поглощения или какого-либо другого способа препятствования прохождению света в видимом диапазоне света. Это может привести к снижению интенсивности проходящего через линзу света в значительной части видимого и невидимого диапазона длин волн. В других вариантах краситель может поглощать свет, проходящий через устройство линзы, на отдельной полосе частот видимого диапазона. В некоторых вариантах красители могут использоваться в жидкостях в линзе, типы которых также обсуждались в при описании ФИГ. 7-11. В других вариантах используемые красители могут иметь энантиомерные свойства. Имеет место большое количество вариантов, проистекающее из различного вида материалов, присутствующих в одной или нескольких жидкостях в линзах, описанных в данном документе.

Перейдем теперь к элементу 1300, изображенному на ФИГ. 13. Как здесь показано, существует возможность создания комбинаций линз. Как видно, оптический элемент может иметь тип, показанный на ФИГ. 12, в котором внутренние и внешние поверхности могут иметь форму, не изменяющую оптическую силу пучка света, проходящего через элемент, и оптический элемент может иметь тип, описанный в связи с ФИГ. 7 и 8. Кроме того, в другом варианте конструкции оптический элемент может выполнять требуемую функцию и при этом быть соединенным со второй частью, которая может изменять оптическую силу линзы.

Показаны дискретно изменяемый оптический элемент и оптический элемент с затенением света или фильтрацией, составляющий элемент 1300. В этом варианте показаны две емкости 1320 и 1310 для жидкости, которые используются, соответственно, для изменяемого оптического элемента и светозатеняющего оптического элемента. Как указано выше, они могут работать благодаря изменению напряжения, приложенного к элементам 1360 и 1340. Однако, можно по желанию изменять оптические характеристики обоих оптических элементов как одновременно, так и в разное время. В тех вариантах, где требуется, чтобы напряжения, приложенные к двум оптическим элементам, изменялись в разное время или под воздействием разных сигналов, могут использоваться разные контакты, показанные как 1350, 1355, 1330 и 1335. Однако, может возникнуть необходимость в том, чтобы они действовали согласованно, и тогда потребуется только один набор контактов.

Электроактивное перекачивание жидкостей в дискретно изменяемых оптических линзах

На ФИГ. 14 (элемент 1400) показан отдельный иллюстративный механизм создания изменения состояний дискретно изменяемой оптической линзы. В механизме этого типа жидкости могут частично или полностью выкачиваться из области хранения или закачиваться в область хранения с помощью эффекта электросмачивания диэлектрика. Электросмачивающие поверхности с деталями могут быть включены по периметру участка хранения 920. Когда на электросмачивающей поверхности изменяется потенциал, капля жидкости, обозначенная как элемент 1440, которая лежит на подложке 1420, может расплющиться (показано как элемент 1442). Капля жидкости (элемент 1442) становится плоской и может растягиваться вертикально и, вследствие этого, взаимодействовать с подложкой 1410 и притягиваться к ней. Поскольку контроллер электропотенциала, который приложен к подложкам, изменяет по периодическому закону потенциал на подушках, капли жидкости можно транспортировать или перекачивать с одного участка на другой. Если жидкость закачивается в полость линзы, это может изменить оптические характеристики дискретно изменяемой линзы способом, который обсуждался в предыдущих разделах.

Вторую каплю (элемент 1441) на подложке 1430 можно аналогичным образом перемещать с помощью периодически изменяющегося электропотенциала на подложках. С течением времени каплю жидкости можно сначала переместить с подложки 1430 на подложку 1420 и затем на подложку 1410. Отдельная жидкость может использоваться таким образом, что отсутствие жидкости может определять показатель преломления, отличающийся от показателей преломления элементов линзы. Соответственно, если вышеупомянутый механизм перекачивания используется для закачивания жидкости в емкость, тогда показатель преломления жидкости может совпасть с показателями преломления элементов линзы, и поэтому может измениться оптическое действие линзы. Например, благодаря показателю преломления газа, который заполняет оптический элемент, когда в емкости(-ях) содержится жидкость.

Аналогичным образом могут использоваться две жидкости. В этом случае механизмы перекачивания могут действовать согласованно, когда одна жидкость закачивается в место хранения, а вторая оттуда выкачивается. В этих примерах один из двух участков, обозначенных как 920, могут использоваться для хранения первой жидкости, в то время, как второй участок, обозначенный как 920, может использоваться для хранения второй жидкости. В этом случае внутренняя геометрия устройства линзы, например, если устройство линзы является элементом 900, может задаваться дополнительно. Например, на одном из концов каждого из участков 920 может быть установлено пластмассовое устройство для создания полости такого типа, который позволит хранить конкретную жидкость, связанную с этим участком.

Поскольку для создания механизма перекачивания используется эффект электросмачивания на диэлектрике, это может иметь положительный эффект в отношении энергии, потребляемой для формирования изменяемого (в нашем случае 2 состояния) устройства линзы. Поскольку можно создать используемые для перекачивания подложки способными отталкивать жидкость на своем участке, пока к ним не приложено напряжение, то если устройство линзы 900 установить в одно из его состояний, будет иметься по меньшей мере один из двух участков хранения, где подложками будет создан барьер для перемещения жидкости в непосредственной близости от себя. Таким образом, в отличие от некоторых других вариантов изменяемой линзы, в этом случае возможно очень ограниченное потребление энергии от источника питания, когда устройство линзы не переходит из одного состояния в другое.

Электроактивный механизм перекачивания другого типа показан на ФИГ. 15 (элемент 1500). В механизме этого типа по меньшей мере часть участка 920, показанного на ФИГ. 15, состоит из перегородки или материала, изготовленного из электроактивного полимера. В некоторых механизмах материал электроактивного полимера 1530 может быть изготовлен таким образом, что при приложении электропотенциала он расширяется и принимает новую форму (элемент 1531). Это вызовет перемещение слоя перегородки 1520 в другое положение, например, как показано для 1521. Тогда объем жидкости, составляющий пространство 1510, можно уменьшить, как видно из уменьшения размера поперечного сечения 1511. Для удобства пояснения деформация была описана как простое искривление формы материала для заполнения вертикального пространства в поперечном сечении. Другим примером является перемещение слоя перегородки 1520, 1521, вызванное деформацией кручения или деформацией изгиба электроактивного слоя полимера при изменении приложенного напряжения. Воздействие на слой перегородки и изменение объема области хранения в таком примере могут быть подобными или одинаковыми.

Когда происходит расширение, оно может стать причиной перетекания жидкости второго типа в оптически активную полость устройства линзы и, таким образом, вызвать перетекание жидкости первого типа в место хранения второй жидкости 920. Если этот участок сформирован с поверхностью, которая отталкивает жидкость второго типа, тогда давление расширяющегося электроактивного полимерного материала 1530, 1531 на перегородку 1520, 1521 может все-таки заставить первую жидкость занять место хранения. Когда искривление перегородки 1520, 1521 исчезнет (то есть произойдет возврат в недеформированное состояние), тогда жидкости вернутся в свои начальные положения.

Специалисту в данной области техники будет очевидно, что результатом использования двух областей 920 может быть другой тип линз с двумя состояниями, если оба участка имеют одинаковое электроактивное сочетание электроактивного материала 1530, 1531 и перегородки 1520, 1521. Если два участка изготовлены таким образом, что они действуют противоположным способом, будет выполняться одинаковое переключение активного типа жидкости. Кроме того, очевидно, что можно сформировать большое количество разных линз посредством комбинирования устройств этого типа и покрытий, которые взаимодействуют с двумя различными жидкостями или с одной жидкостью, скомпонованной с газовым или вакуумированным эквивалентом второй жидкости. В указанных двух жидкостях или у жидкости и нежидкого состояния может также быть отмечено ранее упомянутое изменение показателя преломления или роли в фильтрации. Как описано в данном документе, можно сформировать большое количество разных линз посредством комбинирования устройств, описанных выше, и покрытий, которые взаимодействуют с двумя различными жидкостями или с одной жидкостью, скомпонованной с газовым или вакуумированным эквивалентом второй жидкости. Неограничивающие примеры газовой среды включают аргон, азот, кислород, гелий и неон, а также их комбинации. Кроме того, комбинации таких газовых сред содержат, в качестве неограничивающего примера, комбинации газов, включая азот, кислород и другие газы. Для газовой фазы могут подходить и другие газы, содержащиеся во внешней среде.

Электроактивный полимер и электроактивные полимерные материалы описаны в данном документе, и неограничивающие примеры такого электроактивного полимера и таких электроактивных полимерных материалов включают одну или более пленок содержащих поливинилиденфторид, электроактивные гидрогелевые пленки на основе поли(акриловой кислоты) или полипиррола, а также пленки, содержащие углеродные нанотрубки, соединенные с электродами.

Диэлектрические пленки и диэлектрики, описанные в данном документе. В качестве примеров, не имеющих ограничительного характера, диэлектрические пленки или диэлектрики, используемые в дискретно изменяемой оптической части, обладают характеристиками, соответствующими изобретению, описанному в настоящем документе. Диэлектрик может содержать один или более слоев материала, функционирующих по отдельности или вместе в качестве диэлектрика. Для достижения диэлектрических характеристик, превосходящих характеристики одиночного диэлектрика, могут использоваться несколько слоев диэлектриков.

Диэлектрик может обеспечивать наличие бездефектного изолирующего слоя с толщиной, требуемой для дискретно изменяемой оптической части, например, в пределах от 0,1 до 10 мкм. Как известно специалистам в данной области техники, дефект может быть точечным, то есть представлять собой отверстие в диэлектрике, допускающее электрический и/или химический контакт через диэлектрик. Диэлектрик при заданной толщине может отвечать требованиям по напряжению пробоя, согласно которым, например, диэлектрик должен выдерживать напряжение 100 вольт или более.

Диэлектрик можно изготавливать на искривленных, конических, сферических и сложных трехмерных поверхностях (например, на искривленных поверхностях или неплоских поверхностях). Можно использовать стандартные способы покрытия методом погружения и центрифугирования или применять другие способы.

Диэлектрик может быть стойким к агрессивному воздействию химических веществ в изменяемой оптической части, например, со стороны солей, масел, растворителей, кислот или оснований. Диэлектрик может быть стойким к действию инфракрасного, ультрафиолетового и видимого света. Нежелательный дефект может включать ухудшение параметров, описанных в настоящем документе, например, поверхностной энергии и светопропускания. Диэлектрик может быть стойким к проникновению ионов. Для работы с жидкостями в системе электросмачивания диэлектрик может иметь поверхностную энергию в заданных пределах. Диэлектрик можно прикреплять к нижележащему электроду и/или подложке, например, с помощью слоя, повышающего адгезию. Диэлектрик может изготавливаться с использованием способа, обеспечивающего низкий уровень загрязнения, низкую концентрацию поверхностных дефектов, однородное покрытие и низкую шероховатость поверхности.

Диэлектрик может обладать относительной диэлектрической проницаемостью или диэлектрической постоянной, совместимой с работой электрической части системы. Например, низкая относительная диэлектрическая проницаемость приблизительно 2,0-3,0, которая является стандартной для некоторых изолирующих полимеров, может использоваться в качестве подходящего компромиссного варианта между снижением емкости заданного участка электрода и уменьшением напряжения активации электросмачивания. Для изменения указанных емкости и напряжения активации можно использовать диэлектрики, соответственно, с более высокой или более низкой относительной диэлектрической проницаемостью.

Диэлектрик может обладать высоким удельным электрическим сопротивлением, например, больше 10¹⁶ Ом⋅м, и вследствие этого даже при высоком приложенном напряжении через диэлектрик будет протекать очень малый ток. После создания электрода сопротивление диэлектрика может быть намного больше 1 гигаОм, например, около 100 гигаОм. При таком сопротивлении через диэлектрик обычно протекает ток не более 500 пА, если к нему приложено напряжение 50 В.

Диэлектрик может обладать качествами, необходимыми для оптического устройства, например, высоким пропусканием света (>99%), низким окрашиванием и низкой матовостью в видимом диапазоне света, низкой дисперсией (число Аббе от 34 до 57) и показателем преломления в заданном диапазоне (от 1,4 до 1,7).

В качестве примера, не имеющего ограничительного характера, диэлектрические материалы включают один или несколько таких материалов, как парилен-C, парилен-HT, диоксид кремния, нитрид кремния и тефлон AF.

В данном документе описаны электроды или подложки для приложения электрического напряжения с целью получения эффекта электросмачивания на диэлектрике. По существу, электрод содержит один или несколько слоев материала, функционирующих по отдельности или вместе в качестве электрода.

Электрод может прикрепляться к нижележащей подложке, диэлектрическому покрытию или другим объектам в системе, возможно, с применением усилителя адгезии (например, метакрилоксипропилтриметоксилана). Электрод может образовывать естественный оксид с полезными свойствами или подвергаться обработке для создания оксидного слоя с полезными свойствами. Электрод может быть прозрачным, почти прозрачным или непрозрачным, обладать высоким светопропусканием и слабым отражением. Электрод можно подвергать структурированию или травлению с помощью известных способов обработки. Например, электроды можно напылять, распылять или наносить гальваническим способом с помощью фотолитографического способа формирования рисунка и/или взрывной литографии.

С помощью конструкции электрода можно подобрать такую электропроводность электрода, которая будет подходить для использования в электрической системе, описанной в настоящем документе, например, обеспечивать требования по сопротивлению данной геометрической конструкции. Например, золотой электрод может иметь удельное сопротивление около 2,44×10^-8 Ом⋅м, что дает сопротивление электрода намного меньше одного Ома. Можно задавать намного большее сопротивление электрода, например, порядка мегаом или даже гигаОм, если оно будет обеспечивать ток, достаточный для зарядки электрической емкости в системе.

Электроды и подложки могут состоять из одного или нескольких слоев оксида индия и олова, золота, нержавеющей стали, хрома и алюминия. Следует понимать, что данный список не является исчерпывающим.

Дискретно изменяемой оптической частью можно управлять с помощью приложенного напряжения, например, напряжение может быть приложено к электродам, описанным в настоящем документе, вследствие чего создается электрическое поле через диэлектрик, также описанный в настоящем документе. Напряжение может быть приложено через компоненты 790, 890, 1290 1360 и 1340, показанные, соответственно, на ФИГ. 7, 8, 12 и 13. В одном варианте может быть приложено напряжение смещения постоянного тока. Напряжение, которое используется для создания требуемого оптического отклика, зависит от нескольких параметров. Например, в одном варианте может потребоваться напряжение 50 В для изменения оптической силы на уровне 2-х диоптрий при заданных относительной диэлектрической проницаемости и толщине диэлектрика. В другом варианте для получения изменения оптической силы в 2 диоптрии может потребоваться напряжение 20 В при предполагаемом изменении относительной диэлектрической проницаемости и толщины диэлектрика. Таким образом, стандартные напряжения, используемые в системе, могут составлять от 20 до 50 В, но могут содержать намного больший диапазон целочисленных значений - от напряжения 1 В до напряжений свыше 100 В.

В одном варианте может прикладываться напряжение переменного тока. Для управления электродами может использоваться переменное импульсное напряжение и переменное напряжение с другой формой колебаний. Специалисту в данной области техники будет понятно, что форма колебаний управляющего напряжения может зависеть от времени оптического отклика, тока потребления, динамики движения жидкости, напряжения пробоя диэлектрика и других факторов. Для переменного импульсного напряжения могут использоваться напряжения, аналогичные напряжениям смещения постоянного тока.

В данном документе вторая жидкость описана как дополнительная маслообразная жидкость, которая может содержать смесь неполярных жидкостей или жидкость, подобную растворителю. Масло может использоваться в офтальмологических устройствах, в которых применяется эффект электросмачивания. Масло или маслообразная жидкость может содержать несколько компонентов, то есть смесь масляных компонентов. Масло или маслообразная жидкость может иметь низкую вязкость, например, менее 2 мПз при температуре 25°C, предпочтительно 1 мПз или ниже при температуре 25°C. Масло или маслообразная жидкость может иметь низкую полярность, то есть, по существу, не содержит полярные компоненты или инородные вещества. Кроме того, это означает, что масло или маслообразная жидкость заметно не содержит следовые количества растворенной воды, что является предпочтительным для электросмачивания в режиме постоянного тока. Для электросмачивания в режиме переменного тока это требование является не таким строгим.

Масло или маслообразная жидкость должна обладать способностью смачивать электросмачиваемый диэлектрик (вблизи солевой фазы) с очень малым краевым углом смачивания между маслом и диэлектриком, например, 10 градусов или менее. Улучшенное смачивание (то есть, меньший краевой угол смачивания) может привести к меньшему гистерезису угла смачивания и более предсказуемой и надежной работе устройства.

Масло или маслообразная жидкость могут иметь показатель преломления, существенно отличающийся от показателя преломления солевого раствора, используемого в устройстве; например, такая разница может составлять 0,010 (безразмерная величина) и выше. Разница между показателями преломления указана для длины волны D-линии натрия 589,29 нм (то есть, «n_sub_D»). Масло имеет преимущественно больший показатель преломления, чем солевой раствор.

Масло или маслообразная жидкость может иметь по существу такой же удельный вес, как и солевая фаза. Например, разница в удельном весе для указанных веществ может составлять 0,003 (без единиц) или ниже в предпочительном варианте. Удельный вес можно изменять путем подбора и смешивания более плотных и менее плотных масляных компонентов. Предпочтительные составы масла имеют удельный вес немного выше 1,00.

Компоненты масла или маслообразной жидкости являются в целом биосовместимыми, и предпочтительные масла являются слабыми раздражителями для глаз или вообще не являются раздражителями. Масло или маслообразная жидкость может дополнительно содержать добавки, если указанные добавки по существу не влияют отрицательно на работу устройства. Конкретные добавки могут содержать: красители, УФ-блокаторы, светостабилизаторы на основе пространственно-затрудненных аминов, противомикробные вещества, антиоксиданты, реологические модификаторы, поверхностно-активные вещества, разбавители, понизители температуры замерзания и т.д.

Ниже представлены некоторые примеры масляных составов, не имеющие ограничительного характера:

Пример 1: Фенилтриметилгерман 48,0% (по массе), SIP.6827 (Gelest) 51,5% и 1-пентанол 0,5%; и

Пример 2: 1-бромпентан 52,4% (по массе) и декаметилтетрасилоксан 47,6% (по массе).

Солевой раствор, описанный в данном документе.

Солевой раствор можно использовать в офтальмологических устройствах с эффектом электросмачивания. Солевой раствор может содержать несколько компонентов, например, смесь компонентов. Главным компонентом солевого раствора преимущественно является очищенная (то есть деионизованная или обратноосмотическая) вода. Вторым компонентом солевого раствора является способный к ионизации компонент, способный повышать электропроводность раствора, например, минеральная соль.

Солевой раствор может иметь низкую вязкость, например, менее 2 мПз при 25°C, предпочтительно 1 мПз или ниже при температуре 25°C. Соляной раствор может иметь высокую степень чистоты, то есть он по существу не будет содержать полярные компоненты, которые могли бы мигрировать в масляную фазу. Это может быть важным для электросмачивания в режиме постоянного тока. Для электросмачивания в режиме переменного тока требование к солевому раствору иметь высокую степень чистоты является не таким строгим.

Солевой раствор может иметь показатель преломления, существенно отличающийся от показателя преломления другой жидкости, используемой в устройстве; например, такая разница может составлять 0,010 (безразмерная величина) и выше. Разница между показателями преломления указана для длины волны D-линии натрия 589,29 нм (то есть, «n_sub_D»). В предпочтительном варианте солевой раствор имеет более низкий показатель преломления, чем масляная жидкость, если она используется.

Солевой раствор может иметь удельный вес, по существу такой же, как и масляная фаза, описанная в настоящем документе. Например, разница в удельном весе для указанных веществ может составлять 0,003 (без единиц) или ниже в предпочтитетльном варианте. Удельный вес можно изменять путем точного подбора и смешивания воды и ионных компонентов. Предпочтительные составы солевого раствора имеют удельный вес немного выше 1,00.

В предпочтительном варианте компоненты солевого раствора должны быть максимально биосовместимыми. Предпочтительный солевой раствор является слабым раздражителем для глаз или вообще не является раздражителем. Предпочтительный солевой раствор имеет приблизительно такую же осмоляльность, как и человеческая слеза, например, 300-500 мосм/кг. Кроме того, солевой раствор может дополнительно содержать добавки, если указанные добавки по существу не влияют отрицательно на работу устройства. Конкретные добавки могут содержать: красители, УФ-блокаторы, светостабилизаторы на основе пространственно-затрудненных аминов, противомикробные вещества, антиоксиданты, реологические модификаторы, поверхностно-активные вещества, разбавители, понизители температуры замерзания и т.д.

Ниже представлены некоторые примеры солевых растворов, не имеющие ограничительного характера:

Пример 1: Хлорид калия 0,1% (по массе) и деионизированная вода 99,9%;

Пример 2: Хлорид кальция 1,0% (по массе), деионизированная вода 98,5% и 1-пентанол 0,5%; и

Пример 3: Хлорид натрия 0,9% (по массе) и деиониирзованная вода 99,1%.

Настоящее изобретение относится к способам и устройству для оснащения офтальмологической линзы вставкой с изменяемыми оптическими свойствами. Более конкретно, источник питания способен питать вставку с изменяемыми оптическими свойствами, включенную в офтальмологическую линзу. В некоторых вариантах осуществления офтальмологические линзы отлиты из силиконового гидрогеля.

Различные аспекты и варианты настоящего изобретения изложены в следующих пронумерованных пунктах неполного перечня:

Пункт 1: Офтальмологическое устройство с изменяемым фокусным расстоянием, содержащее:

переднюю искривленную оптическую часть офтальмологического устройства с изменяемым фокусным расстоянием, содержащую переднюю искривленную верхнюю оптическую поверхность и переднюю искривленную нижнюю оптическую поверхность;

заднюю искривленную оптическую часть офтальмологического устройства с изменяемым фокусным расстоянием, содержащую заднюю искривленную верхнюю оптическую поверхность и заднюю искривленную нижнюю оптическую поверхность;

полость, образованную передней искривленной нижней оптической поверхностью передней искривленной оптической части офтальмологического устройства с изменяемым фокусным расстоянием и задней искривленной верхней оптической поверхностью задней искривленной оптической части офтальмологического устройства с изменяемым фокусным расстоянием;

диэлектрическую пленку, образующую контакт по меньшей мере с частью одной или более жидкостей и покрывающую электрод, способный распространять электрическое поле;

первую жидкость с первым показателем преломления и вторую жидкость с вторым показателем преломления, при этом первый показатель преломления и второй показатель преломления отличаются, и две жидкости не смешиваются; и

один или более участков емкости для удерживания объема жидкости, равного или почти равного объему первой жидкости, и при этом указанная емкость находится в жидкостном соединении с вышеупомянутой образованной полостью.

Пункт 2: Офтальмологическое устройство с изменяемым фокусным расстоянием по пункту 1, дополнительно содержащее источник питания, электрически соединенный с вышеупомянутым электродом, отличающееся тем, что вышеупомянутый источник питания может обеспечивать электрический ток, способный возбуждать электрическое поле.

Пункт 3: Офтальмологическое устройство с изменяемым фокусным расстоянием по пункту 1, отличающееся тем, что диэлектрическая пленка покрывает несколько электродов.

Пункт 4: Офтальмологическое устройство с изменяемым фокусным расстоянием по пункту 1, отличающееся тем, что жидкостное соединение между емкостью и образованной полостью осуществляется через один или более каналов, которые обеспечивают протекание первой и второй жидкостей.

Пункт 5: Офтальмологическое устройство с изменяемым фокусным расстоянием по пункту 4, дополнительно содержащее клапан управления потоками жидкостей для управления потоками первой жидкости, второй жидкости или обеих жидкостей.

Пункт 6: Офтальмологическое устройство с изменяемым фокусным расстоянием по пункту 4, отличающееся тем, что устройство управления потоками жидкостей содержит один или более контрольных клапанов.

Пункт 7: Офтальмологическое устройство с изменяемым фокусным расстоянием по пункту 4, отличающееся тем, что устройство управления потоками жидкостей содержит один или более микроэлектромеханических клапанов.

Пункт 8: Офтальмологическое устройство с изменяемым фокусным расстоянием по пункту 1, отличающееся тем, что объем емкости и объем образованной полости в основном равны.

Пункт 9: Офтальмологическое устройство с изменяемым фокусным расстоянием по пункту 1, отличающееся тем, что электрод и диэлектрическая пленка расположены по меньшей мере на части одной или обеих поверхностей, образующих полость и емкость.

Пункт 10: Офтальмологическое устройство с изменяемым фокусным расстоянием по пункту 4, отличающееся тем, что диэлектрическая пленка расположена по меньшей мере на части одного или более из: одного или более каналов между полостью и емкостью, поверхностей, образующих полость и емкость.

Пункт 11: Офтальмологическое устройство с изменяемым фокусным расстоянием по пункту 1, отличающееся тем, что одна или обе из двух жидкостей дополнительно содержат компонент, являющийся светопоглощающим красителем.

Пункт 12: Офтальмологическое устройство с изменяемым фокусным расстоянием по пункту 1, отличающееся тем, что одна или обе из двух жидкостей дополнительно содержат компонент, являющийся светозатеняющим красителем.

Пункт 13: Офтальмологическое устройство с изменяемым фокусным расстоянием по пункту 1, отличающееся тем, что одна или обе из двух жидкостей дополнительно содержат компонент с энантиомерными свойствами.

Пункт 14: Офтальмологическое устройство с изменяемым фокусным расстоянием по пункту 1, дополнительно содержащее заключенную в оболочку офтальмологическую линзу.

Пункт 15: Офтальмологическое устройство с изменяемым фокусным расстоянием по пункту 14, отличающееся тем, что заключенная в оболочку офтальмологическая линза изготовлена из биосовместимого гидрогеля.

Пункт 16: Офтальмологическое устройство с изменяемым фокусным расстоянием по пункту 1, отличающееся тем, что нижняя оптическая поверхность заднего искривленного элемента расположена на передней искривленной части офтальмологической линзы.

Пункт 17: Офтальмологическое устройство с изменяемым фокусным расстоянием по пункту 1, отличающееся тем, что верхняя оптическая поверхность заднего искривленного элемента расположена на задней искривленной части офтальмологической линзы.

Пункт 18: Офтальмологическое устройство с изменяемым фокусным расстоянием по пункту 4, отличающееся тем, что одно или более из емкости, образованной полости или каналов могут быть образованы с помощью деформируемого в широком смысле материала, изменяющего свою форму под воздействием электрического тока.

Пункт 19: Офтальмологическое устройство с изменяемым фокусным расстоянием по пункту 4, отличающееся тем, что одно или более из емкости, образованной полости или каналов могут быть образованы с помощью деформируемого в широком смысле материала, изменяющего свою форму под воздействием электрического поля.

Пункт 20: Офтальмологическое устройство с изменяемым фокусным расстоянием по пункту 18, отличающееся тем, что по меньшей мере часть вышеупомянутого деформируемого материала, способного изменять свою форму под воздействием электрического тока, содержит электроактивный полимерный материал.

Офтальмологическая линза с изменяемым фокусным расстоянием содержит переднюю и заднюю искривленные оптические части, полость, образованную искривленной нижней поверхностью передней части и искривленной верхней поверхностью задней части; первую и вторую несмешиваемые жидкости; электроды, выполненные с возможностью формировать электрическое поле; диэлектрическую пленку, контактирующую с первой и/или второй жидкостями и покрывающую электроды; и емкость для удерживания объема жидкости, равного или почти равного объему первой жидкости, соединенную каналами с полостью. Когда первая жидкость заполняет полость, вторая жидкость заполняет емкость. Технический результат – обеспечение модификации зрения или улучшение физиологии глаза пользователя. 18 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Офтальмологическая линза с изменяемым фокусным расстоянием, содержащая:

переднюю искривленную оптическую часть офтальмологического устройства с изменяемым фокусным расстоянием, содержащую переднюю искривленную верхнюю оптическую поверхность и переднюю искривленную нижнюю оптическую поверхность;

заднюю искривленную оптическую часть офтальмологического устройства с изменяемым фокусным расстоянием, содержащую заднюю искривленную верхнюю оптическую поверхность и заднюю искривленную нижнюю оптическую поверхность;

полость, образованную передней искривленной нижней оптической поверхностью передней искривленной оптической части офтальмологического устройства с изменяемым фокусным расстоянием и задней искривленной верхней оптической поверхностью задней искривленной оптической части офтальмологического устройства с изменяемым фокусным расстоянием;

первую жидкость с первым показателем преломления и вторую жидкость с вторым показателем преломления, при этом первый показатель преломления и второй показатель преломления отличаются, и две жидкости являются несмешиваемыми;

один или более электродов, выполненных с возможностью формировать электрическое поле;

диэлектрическую пленку, образующую контакт по меньшей мере с частью одной или более из первой или второй жидкостей и покрывающую один или более указанных электродов; и

один или более участков емкости для удерживания объема жидкости, равного или почти равного объему первой жидкости, и при этом указанная емкость находится в жидкостном соединении с вышеуказанной образованной полостью; и

один или более каналов между емкостью и полостью;

при этом указанные полость и емкость выполнены таким образом, что указанная первая жидкость заполняет полость, а указанная вторая жидкость заполняет емкость; и

при этом указанная линза обеспечивает модификацию зрения или улучшение физиологии глаза пользователя.

2. Офтальмологическая линза с изменяемым фокусным расстоянием по п. 1, дополнительно содержащая источник питания, электрически соединенный с вышеуказанным электродом, при этом вышеуказанный источник питания может обеспечивать электрический ток, способный формировать электрическое поле.

3. Офтальмологическая линза с изменяемым фокусным расстоянием по п. 1, в которой диэлектрическая пленка покрывает более одного электрода.

4. Офтальмологическая линза с изменяемым фокусным расстоянием по п. 1, дополнительно содержащая устройство управления потоками жидкостей для управления потоками одной из первой жидкости, или второй жидкости, или обеих жидкостей.

5. Офтальмологическая линза с изменяемым фокусным расстоянием по п. 4, в которой устройство управления потоками жидкостей содержит один или более контрольных клапанов.

6. Офтальмологическая линза с изменяемым фокусным расстоянием по п. 4, в которой устройство управления потоками жидкостей содержит один или более микроэлектромеханических клапанов.

7. Офтальмологическая линза с изменяемым фокусным расстоянием по п. 1, в которой объем емкости и объем образованной полости по существу равны.

8. Офтальмологическая линза с изменяемым фокусным расстоянием по п. 1, в которой электрод и диэлектрическая пленка расположены на по меньшей мере части одной или обеих из поверхностей, образующих полость и емкость.

9. Офтальмологическая линза с изменяемым фокусным расстоянием по п. 1, в которой диэлектрическая пленка расположена на по меньшей мере части одного или более из указанных одного или более каналов между полостью и емкостью поверхностей, образующих полость и емкость.

10. Офтальмологическая линза с изменяемым фокусным расстоянием по п. 1, в которой одна или обе из первой и второй жидкостей дополнительно содержат компонент, являющийся светопоглощающим красителем.

11. Офтальмологическая линза с изменяемым фокусным расстоянием по п. 1, в которой одна или более из первой и второй жидкостей дополнительно содержат компонент, являющийся светозатеняющим красителем.

12. Офтальмологическая линза с изменяемым фокусным расстоянием по п. 1, в которой одна или обе из первой и второй жидкостей дополнительно содержат компонент с энантиомерными свойствами.

13. Офтальмологическая линза с изменяемым фокусным расстоянием по п. 1, дополнительно содержащая заключенную в оболочку офтальмологическую линзу.

14. Офтальмологическая линза с изменяемым фокусным расстоянием по п. 13, в которой заключенная в оболочку офтальмологическая линза изготовлена из биосовместимого гидрогеля.

15. Офтальмологическая линза с изменяемым фокусным расстоянием по п. 1, в которой нижняя оптическая поверхность заднего искривленного элемента расположена на передней искривленной части офтальмологической линзы.

16. Офтальмологическая линза с изменяемым фокусным расстоянием по п. 1, в которой верхняя оптическая поверхность заднего искривленного элемента расположена на задней искривленной части офтальмологической линзы.

17. Офтальмологическая линза с изменяемым фокусным расстоянием по п. 1, в которой одно или более из емкости, образованной полости или каналов могут быть образованы с помощью по существу деформируемого материала, изменяющего свою форму под воздействием электрического тока.

18. Офтальмологическая линза с изменяемым фокусным расстоянием по п. 1, в которой одно или более из емкости, образованной полости или каналов могут быть образованы с помощью по существу деформируемого материала, изменяющего свою форму под воздействием электрического поля.

19. Офтальмологическая линза с изменяемым фокусным расстоянием по п. 17, в которой по меньшей мере часть вышеуказанного деформируемого материала, способного изменять свою форму под воздействием электрического тока, содержит электроактивный полимерный материал.