(57)【要約】  三次元表面上の電気配線上の通電素子を形成する方法及び装置が記載されている。いくつかの実施形態では、本発明は、電気配線、及び通電素子を有する三次元表面を、眼用レンズ内に取り入れるためのインサート内に組み込むことを含んでいる。いくつかの実施形態において、形成されたインサートは、眼用レンズとして直接使用し得る。
2015527607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼用レンズ用の三次元基材上に通電インサートを形成する方法であって、該方法は、
眼用レンズ内に含めるために好適なサイズの三次元基材を、第１の絶縁材料から形成する工程と、
前記基材上で導電トレースを画定する工程と、
該導電トレースの第１の部分上で通電素子を形成する工程であって、前記通電素子が、第１のアノードトレースと、少なくとも１つの第１のカソードトレースと、から構成される、工程と、
電解質を通電素子上に塗布する工程と、
前記通電素子及び前記電解質を封入する工程と、を含む、方法。
【請求項２】
前記基材の第１の表面の第１の部分を改質して、前記第１の部分の表面積を増やすことを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基材の第１の表面の第１の部分を改質して、前記第１の部分の界面化学作用を改変することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記基材の前記第１の表面の前記改質が、前記表面を粗面化してざらざらしたパターンを形成することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記基材を、パリレンの少なくとも１つの第１の層で被覆する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記パリレンが、パリレンＣである、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記三次元基材が、ヒドロゲル眼用レンズ内に組み込むことができる媒体インサートの一部を形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記導電トレースが、印刷技術を使用して形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記印刷技術が、前記印刷技術で使用される堆積チップに対して前記基材を移動させることを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記印刷技術が、前記基材に対して前記印刷技術で使用される前記堆積チップを移動させることを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記アノードトレースの一部と前記カソードトレースの一部との間に第１のブリッジトレースを形成することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記導電トレースが、加法リソグラフィー技術を使用して形成される、請求項１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記リソグラフィー技術が、減法処理方法を更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記封入材料が、パリレンである、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記封入材料が、パリレンＣである、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記導電トレースが、前記封入材料を通って突出する、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記電解質が、前記通電素子の前記封入が生じた後、前記封入材料の中を通る注入手段によって塗布される、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記通電素子の前記封入が、前記電解質の前記塗布より前に生じ、前記電解質が、前記封入材料に形成された充填機構上に塗布される、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記充填機構を封止する工程を更に含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
通電インサートを含む眼用レンズであって、該インサートが、
第１の絶縁材料を含む三次元基材と、
前記基材上の導電トレースと、
該導電トレースの第１の部分上の通電素子であって、前記通電素子が、第１のアノードトレースと、少なくとも１つの第１のカソードトレースと、から構成される、通電素子と、
前記通電素子上の電解質と、
前記通電素子及び前記電解質を封入する封入材と、を含む、眼用レンズ。
【請求項２１】
前記基材が、上に前記導電トレースが位置するパリレンの被覆層を含む、請求項２０に記載の眼用レンズ。
【請求項２２】
前記パリレンが、パリレンＣである、請求項２１に記載の眼用レンズ。
【請求項２３】
前記インサートが、前記アノードトレースの一部と前記カソードトレースの一部との間の第１のブリッジトレースを更に含む、請求項２０に記載の眼用レンズ。
【請求項２４】
前記封入材料が、パリレンである、請求項２０に記載の眼用レンズ。
【請求項２５】
前記パリレンが、パリレンＣである、請求項２４に記載の眼用レンズ。
【請求項２６】
前記導電トレースが、前記封入材料を通って突出する、請求項２０に記載の眼用レンズ。
【請求項２７】
前記レンズが、コンタクトレンズである、請求項２０に記載の眼用レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、米国特許仮出願第６１／６６５，９７０号（２０１２年６月２９日に出願）の利益を主張する、米国特許出願第１３／８３５，７８５号（２０１３年３月１３日に出願）の一部継続出願である。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、デバイス上で通電素子を電気配線上に画定し得るデバイスを形成するよう作用する方法及び装置に関する。通電素子を形成するこの方法及び装置は、三次元表面を有する基材上で生じる電気配線表面上の前記形成に関する場合もある。この方法及び装置の使用分野は、通電素子を組み込んだ眼用レンズを含み得る。
【背景技術】
【０００３】
従来、コンタクトレンズ、眼内レンズ、又は涙点プラグなどの眼用レンズには、矯正的、美容的、又は治療的性質を有する生体適合性デバイスが含まれていた。コンタクトレンズは、例えば、視力矯正機能、美容増進効果、及び治療効果のうちの１つ又は２つ以上をもたらすことができる。各機能は、レンズの物理的特性によって、もたらされる。レンズに屈折性を取り入れた設計により、視力矯正機能をもたらすことができる。レンズに色素を取り入れることにより、美容増進効果をもたらすことができる。レンズに活性剤を取り入れることにより、治療的機能をもたらすことができる。こうした物理的特性は、レンズが通電状態になることなく実現される。受動的デバイスとして、従来、涙点プラグがある。
【０００４】
更に近年では、活性成分を、コンタクトレンズに取り入れ得ることが理論化されている。いくつかの構成要素は、半導体デバイスを含み得る。動物の目に入れられるコンタクトレンズに埋め込まれた半導体デバイスを示したいくつかの例がある。こうした活性成分をレンズ構造体自体の内部で通電及び活性化する多くの方法についても、これまでに述べられている。レンズ構造体が画定する空間のトポロジー及びサイズにより、様々な機能の画定について新しく、かつ困難な環境が生じる。多くの実施形態において、眼用レンズの内部の構成要素に通電するための、信頼できるコンパクトでコスト効果の優れた手段を提供することは、重要である。これらの通電素子は、電池を含み得、電池自体は、「アルカリ」セル系化学作用から形成し得る。
【０００５】
このような眼科学的背景に対処する技術的実施形態は、眼科的要件に対処するのみならず、三次元表面を有するデバイスの内部又は上にある配線上で通電素子を画定するという、より一般的な技術空間のための新たな実施形態も包含する解決策を生み出す必要があり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
眼用レンズ内に包含するための、本明細書で「印刷電池」と称する場合もある通電素子の製作は、特に三次元表面を有する基材に対して、多くの課題を呈している。本開示は、これらの課題に対処することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
したがって、本発明の態様は、三次元表面上に形成される電気配線上に通電素子を画定する方法及び装置を含み、該通電素子を、完成品の眼用レンズ内へのインサートとして含め得る。通電され、眼用レンズ内に組み込まれ得るインサートも提供される。インサートは、多くの方法で形成され、その結果、上に電気的配線が形成され得る三次元表面をもたらすことができる。続いて、通電素子を、これらの電気配線に接触させて、又は該電気配線の上に、形成し得る。例えば、電池セル関連の化学物質を含有する堆積物を、電気配線に塗布することにより、通電素子を形成し得る。例えば、分注針又は他の塗布器具を使用して、化学物質の混合物を塗布することができる印刷プロセスによって、塗布を行い得る。このように形成された新しいデバイスは、本明細書に開示された発明技術の重要な態様である。
【０００８】
本発明の眼用レンズは、参照することにより、その内容が本明細書に援用される、例えば、国際公開第２０１１／１４３５５４（Ａ１）号のＡｒｃｕａｔｅ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｍｅｎｉｓｃｕｓ  Ｌｅｎｓ」、及び国際公開第２０１２／０４４５８９（Ａ１）号の「Ｌｅｎｓ  ｗｉｔｈ  Ｍｕｌｔｉ−Ｓｅｇｍｅｎｔｅｄ  Ｌｉｎｅａｒ  Ｍｅｎｉｓｃｕｓ  Ｗａｌｌ」に記載される、能動フォーカス素子などの、能動フォーカス素子を含み得る。このような能動フォーカス素子は、通電素子内に蓄積され得るエネルギーを使用することにより、機能し得る。
【０００９】
通電素子構造の詳細は、デバイスに対し、重要な設計の態様を提供し得る。特に湿潤性化学電解質を使用する場合、様々な堆積物の粘着性が課題であり得る。その結果、粘着性は、例えば、プラスチック上の放電加工（ＥＤＭ）目による、パターン化集電体を含めることによる、又はその両方による、使用される基材の表面の粗さの変化によって強まる場合もある。パターンとしては、例えば、粘着性を強化し得る電極層における様々な突出部と隙間が挙げられ、様々な堆積物の組成物もロバスト性能のための構造に関係し得る。
【００１０】
様々な堆積物層の化学組成物は、更なる発明技術を提供する。様々な結合剤及び充填剤の存在及び量も関係し得る。加えて、電池電極の化学組成分の特異な微視的特性も重要であり得る。したがって、本発明は、三次元表面上の配線上で通電素子を形成及び画定するための技術的構想の開示を含む。インサートの表面上に画定された金属、金属含有、あるいは他の導電線により、上に通電部品が取り付けられ相互接続されたインサートを有する眼用レンズと、三次元表面上に画定された電気配線上の通電素子により眼用レンズを形成する装置と、該装置のための方法と、が開示されている。
【００１１】
本発明の一態様において、眼用レンズ用の三次元基材上に通電インサートを形成する方法であって、該方法は、
眼用レンズ内に含めるために好適なサイズの三次元基材を、第１の絶縁材料から形成する工程と、
前記基材上で導電トレースを画定する工程と、
該導電トレースの第１の部分上で通電素子を形成する工程であって、前記通電素子が、第１のアノードトレースと、少なくとも１つの第１のカソードトレースと、から構成される、工程と、
電解質を通電素子上に塗布する工程と、
前記通電素子及び前記電解質を封入する工程と、を含む、方法が、提供されている。
【００１２】
前記方法は、前記基材の第１の表面の第１の部分を改質して、前記第１の部分の表面積を増やすことを更に含み得る。あるいは、又は加えて、前記方法は、前記基材の第１の表面の第１の部分を改質して、前記第１の部分の界面化学作用を改変することを含み得る。
【００１３】
前記基材の前記第１の表面の改質は、前記表面を粗面化してざらざらしたパターンを形成することを含み得る。
【００１４】
前記方法は、前記基材を、パリレンの少なくとも１つの第１の層で被覆する工程を更に含み得る。前記パリレンは、パリレンＣであり得る。
【００１５】
前記三次元基材は、ヒドロゲル眼用レンズ内に組み込むことができる媒体インサートの一部を形成する。
【００１６】
前記導電トレースは、印刷技術を使用して形成し得る。前記印刷技術は、前記印刷技術で使用される堆積チップに対して前記基材を移動させることを含み得る。前記印刷技術は、前記基材に対して前記印刷技術で使用される前記堆積チップを移動させることを含み得る。
【００１７】
前記方法は、前記アノードトレースの一部と前記カソードトレースの一部との間に第１のブリッジトレースを形成することを更に含み得る。
【００１８】
前記導電トレースは、加法リソグラフィー技術を使用して形成し得る。前記リソグラフィー技術は、減法処理方法を更に含み得る。
【００１９】
前記封入材料は、パリレン、例えば、パリレンＣであり得る。
【００２０】
前記導電トレースは、前記封入材料を通って突出し得る。
【００２１】
前記電解質は、前記通電素子の前記封入が生じた後、前記封入材料の中を通る注入手段によって塗布され得る。前記通電素子の前記封入は、前記電解質の前記塗布より前に生じ得、前記電解質は、前記封入材料に形成された充填機構上に塗布され得る。
【００２２】
前記方法は、前記充填機構を封止する工程を更に含み得る。
【００２３】
本発明の更なる態様において、通電インサートを含む眼用レンズであって、該インサートが、
第１の絶縁材料を含む三次元基材と、
前記基材上の導電トレースと、
該導電トレースの第１の部分上の通電素子であって、前記通電素子が、第１のアノードトレースと、少なくとも１つの第１のカソードトレースと、から構成される、通電素子と、
前記通電素子上の電解質と、
前記通電素子及び前記電解質を封入する封入材と、を含む、眼用レンズが提供されている。
【００２４】
前記インサートを含む前記眼用レンズは、コンタクトレンズであり得、好ましくは、ソフトコンタクトレンズであり得る。
【００２５】
前記インサートの前記基材は、上に前記導電トレースが位置するパリレンの被覆層を含み得る。前記パリレンは、パリレンＣであり得る。
【００２６】
前記インサートは、前記アノードトレースの一部と前記カソードトレースの一部との間の第１のブリッジトレースを更に含み得る。
【００２７】
前記封入材料は、パリレンであり得る。前記パリレンは、パリレンＣであり得る。
【００２８】
前記導電トレースは、前記封入材料を通って突出し得る。
【００２９】
本発明の更なる態様において、前記眼用レンズは、前記インサートからなり得る。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
本発明の上記並びに他の特徴及び利点は、付属の図面に示されるような以下の本発明の好ましい実施形態のより詳細な説明から明らかとなろう。
【図１】三次元表面上で配線を画定し得る三次元表面を有する例示的基材を示す図である。
【図２】三次元基材上の配線上における通電素子の例示的断面図である。
【図３】印刷手段により三次元基材に通電素子を形成する例を示す図である。
【図４】例示的な電池素子構造の上面図である。
【図５】増強された粘着特性を備える通電素子を形成するよう作用する導電トレースの代替の例示的設計を示す図である。
【図６】三次元表面上に通電素子を形成する例示的な方法工程の図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
三次元トポロジーを有する表面上にある電気配線上の通電素子の形成に有用な方法及び装置が、本明細書に記載されている。以下の各項では、本発明を実施するための形態を述べる。好ましい実施形態及び代替的実施形態の説明は、いずれも、あくまで例示的な実施形態に過ぎないものであって、当業者にとって、変形、改変、及び変更が明らかとなり得ることは、理解される。したがって、これらの例示的な実施形態が、基礎をなす発明の範囲を制限するものではない点は、理解されるはずである。
【００３２】
用語集
本発明を対象としたこの説明及び特許請求の範囲においては、以下の定義が適用される様々な用語を用いることができる。
【００３３】
本明細書で使用するとき、「アノード」は、電極を指し、電流は、この電極を通って有極電気デバイスに流れ込む。通常、電子流とは逆方向の電流の方向。換言すれば、電子は、アノードから、例えば、電気回路に流入する。
【００３４】
本明細書で使用するとき、「結合剤」は、機械的変形に対する弾性応答を示すことができ、他の電池部品と化学的に適合するポリマーを指す。例えば、結合剤は、電気活性材料と、電解質と、集電体と、を含み得る。
【００３５】
本明細書で使用するとき、「カソード」は、電極を指し、電流は、この電極を通って有極電気デバイスから流出する。通常、電子流とは逆方向の電流の方向。したがって、電子流は有極電気デバイスに流入し、例えば、接続された電気回路から流出する。
【００３６】
本明細書で使用するとき、「堆積物」とは、例えば被覆又はフィルムを含む任意の材料塗布物を指す。
【００３７】
本明細書で使用するとき、「電極」は、エネルギー源内の活物質を指し得る。例えば、電極は、アノード及びカソードの一方又は両方を含み得る。
【００３８】
本明細書で使用するとき、「封入」は、指定された化学物質を実体中に封じ込め、例えば、実体に入る（from entering the entity）水などの指定物質の量を減らす目的で、実体を囲む障壁を作ることを指す。好ましくは、「封入」は、指定された化学物質を実体中に封じ込め、例えば、水などの指定物質が実体に入るのを防ぐ目的で、実体を完全に囲む障壁を作ることを指す。
【００３９】
本明細書で使用するとき、「封入材」は、指定された化学物質を実体中に封じ込め、例えば、実体に入る水などの指定物質の量を減らす目的で、実体を囲む任意の物質、混成物、又は混合物を指す。好ましくは、封入材は、指定された化学物質を実体中に封じ込め、例えば、水などの指定物質が実体に入るのを防ぐ目的で、実体を完全に囲む。
【００４０】
本明細書で使用するとき、「通電された」は、電流を供給することができるか、又は内部に蓄積された電気エネルギーを有することができる状態であることを指す。
【００４１】
本明細書で使用するとき、「環境発電機」とは、環境からエネルギーを取り出して電気エネルギーに変換することができるデバイスを指す。
【００４２】
本明細書で使用するとき、「エネルギー源」は、エネルギーを供給することができるか、又は論理デバイス若しくは電気デバイスを通電状態にすることができる任意のデバイス又は層を指す。
【００４３】
本明細書で使用するとき、「エネルギー」は、ある物理系が仕事をする容量のことを指す。本明細書で使用されるエネルギーの多くの例は、仕事をする際に電気的作用を及ぼし得る前記容量に関連する場合もある。
【００４４】
本明細書で使用するとき、「充填剤」は、酸電解質にもアルカリ電解質にも反応しない、１つ又は２つ以上の電池隔離板を指す。概して、充填剤としては、実質的に非水溶性で使用可能であり得、例えば、カーボンブラック、炭塵及び黒鉛、シリコン、アルミニウム、カルシウム、マグネシウム、バリウム、チタン、鉄、亜鉛、及びスズなどの金属酸化物及び水酸化物；カルシウム及びマグネシウムなどの金属炭酸塩；雲母、モンモリロナイト（montmorollonite）、カオリナイト、アタパルジャイト、タルクなどの鉱物；合成ゼオライト及び天然ゼオライト、ポルトランドセメント；ケイ酸カルシウムなどの析出金属ケイ酸塩；中空微小球、並びにフレーク及び繊維；ポリマー微小球；ガラス微小球を含む。
【００４５】
本明細書で使用するとき、「機能化」は、層又はデバイスが、例えば、通電、作動、又は制御を含む機能を実行できるようにすることを指す。
【００４６】
本明細書で使用するとき、「レンズ」は、眼の内部又は眼の上に置かれる任意のデバイスのことを指す。デバイスは、視力を矯正することができ、美容のためのものであるか、又は光学的性質と関係のない何らかの機能性を提供し得る。例えば、用語「レンズ」とは、コンタクトレンズ、眼内レンズ、オーバーレイレンズ、眼内インサート、光学インサート、又はデバイスを通して視力を矯正若しくは修正するか、あるいは視覚を妨げることなく、デバイスを通して眼の生理機能を美容的に向上させる（例えば、虹彩色）その他の同様のデバイスを指すことができる。あるいは、レンズは、例えば、涙液の組成分のモニタリング又は活性剤の投与の手段などの、視覚矯正以外の機能により眼の上に配置され得るデバイスを指し得る。通常、そのレンズは、コンタクトレンズである。本発明の好ましいレンズは、例えば、シリコーンヒドロゲル類及びフルオロヒドロゲル類を含み得る、シリコーンエラストマー類又はヒドロゲル類で作られたソフトコンタクトレンズであり得る。
【００４７】
本明細書で使用するとき、「レンズ形成混合物」又は「反応性混合物」又は「ＲＭＭ」は、硬化及び架橋することができるか、又は架橋して眼用レンズを形成することができるモノマー組成物及び／又はプレポリマー材料を指す。様々な例が、１つ又は２つ以上の添加剤、例えばＵＶ遮断剤、染料、希釈剤、光開始剤、又は触媒、及びコンタクトレンズ若しくは眼内レンズのような眼用レンズにおいて有用であり得るその他の添加剤を含む、レンズ形成混合物を含み得る。
【００４８】
本明細書で使用するとき、「レンズ形成表面」とは、レンズの成形に使用される場合もある表面を指す。任意のこのような表面は、光学品質表面仕上げを有する場合もあり、光学品質表面仕上げとは、表面が十分に滑らかで、成形表面と接触しているレンズ形成材料の重合によって作られるレンズ表面が光学的に許容可能であるように形成されていることを示す。更に、レンズ形成表面は、レンズ表面に、例えば、球面、非球面及び円柱度数、波面収差補正、及び角膜トポグラフィー補正などの所望の光学特性を付与するために必要であり得る形状を有し得る。
【００４９】
本明細書で使用するとき、「成形型」は、未硬化配合物からレンズを形成するために使用し得る、剛性又は半剛性の物体を指す。いくつかの好適な成形型は、前方湾曲成形型部分と後方湾曲成形型部分とを形成する２つの成形型部分を備え、各成形型部分は、少なくとも１つの許容可能なレンズ形成表面を有する。
【００５０】
本明細書で使用するとき、「光学ゾーン」は、眼用レンズのユーザがそこを通して見る眼用レンズの領域を指す。
【００５１】
本明細書で使用するとき、「電力」は、単位時間当たりに行われる仕事又は移送されるエネルギーのことを指す。
【００５２】
本明細書で使用するとき、「再充電可能」又は「再通電可能な」とは、仕事をするための、より高い容量の状態に復元できることを指す。本発明の範囲内で用いられる場合、特定の速度で、特定の再設定された時間の間、電流を流す能力により復元できることに関して言うことが多い。
【００５３】
本明細書で使用するとき、「再通電」又は「再充電」とは、仕事をするための、より高い容量を有する状態に復元することを指す。本発明の範囲内で用いられる場合、特定の速度で、特定の再設定された時間の間、電流を流すことが可能になるまで、デバイスを復元することに関して言うことが多い。
【００５４】
本明細書で使用するとき、「離型された（Released）」又は「成形型から離型された（Released from a Mold）」とは、成形型から完全に分離されているか、又は軽く揺らして取り外せるか若しくは綿棒で押し出せるように、ごく緩く付着しているレンズを指す。
【００５５】
本明細書で使用するとき、「積層集積部品デバイス」又は「ＳＩＣデバイス」は、電気的及び電気機械的デバイスを含み得る基材の薄層を、各層の少なくとも一部を互いの上に積み重ねる手段により、動作可能な集積デバイスへと組み立てるパッケージング技術製品を指す。各層は、様々な種類、材料、形状及びサイズのコンポーネントデバイスを含み得る。更に、各層は、様々な輪郭に適合し、かつ、この輪郭を取るために、様々なデバイス製造技術により作製され得る。
【００５６】
本明細書で使用するとき、「積層された」は、少なくとも２つの成分層を、層のうちの１層の１つの表面の少なくとも一部が、第２の層の第１の表面と接触するように、互いに近接して配置することを指す。２層の間には、接着又は他の機能のための堆積物を、２層がその堆積物を介して互いに接触するように配置することができる。
【００５７】
本明細書で使用するとき、「基材インサート」は、エネルギー源を支持することができる、眼用レンズ上又は内部に配置することができる形成可能又は剛性の基材を指す。この基材インサートは、また、１つ又は２つ以上の構成要素を支持することもできる。
【００５８】
本明細書で使用するとき、「三次元表面又は三次元基材」は、平面とは対照的にトポグラフィーが特定の目的のために設計される三次元的に形成された任意の表面又は基材を指す。三次元基材は、三次元表面を含む。三次元表面は、非平面であり、例えば、曲面又は円錐形であり得るか、又は複雑で一様でないトポグラフィーを有し得る。通常、三次元表面は、曲面である。
【００５９】
本明細書で使用するとき、「トレース」とは、回路部品を電気的に接続することができる電池部品を指す。例えば、回路トレースは、基材が印刷回路基板であり、フレックス回路内の銅、金、又は印刷堆積物であり得る場合、銅又は金を含み得る。トレースは、また、非金属材料、化学物質、又はこれらの混合物で構成し得る。トレースは、集電体として機能し得る。
【００６０】
組み込まれた通電デバイスを有する三次元表面を有するデバイス。
【００６１】
本明細書に示す本開示の少なくとも一部に関する方法及び装置は、三次元基材の表面上に電気配線を有する三次元基材の内部又は上に通電素子を形成することに関する。
【００６２】
図１を参照すると、電気トレースを備える、例示的な三次元基材１００が示される。眼用レンズは、能動フォーカス素子を含み得る。このような能動フォーカスデバイスは、通電素子内に蓄積され得るエネルギーを使用することにより機能し得る。三次元基材１００上のトレース１３０、１４０、１７０、及び１８０は、基材を更に提供して、その上に通電素子を形成し得る。
【００６３】
例示的眼用レンズにおいて、三次元基材は、例えば、光学活性領域１１０を含み得る。デバイスがフォーカス素子を有する場合、光学活性領域１１０は、光がユーザの目に入る途中で通り抜けるフォーカス素子を含むインサートデバイスの前面を表し得る。このような配置構成において、光学的に関連する経路として使用し得ない眼用レンズの周辺領域があり得る。周辺領域は、能動フォーカス機能に関連する構成要素を含み得る。これらの構成要素は、金属トレースによって互いに電気的接続し得る。これらの金属トレースは、導電性と、例えば、通電素子を眼用レンズ内に組み込むのを支援することを含む、付加的で有用な機能も提供し得る。
【００６４】
通電素子は、例えば、固体電池又はウエットセル電池を含む電池であり得る。通電素子が電池である場合、少なくとも２つの導電性のトレース１７０及び１４０は、電位が電池のアノード１５０とカソード１６０との間に生じて、デバイス内の能動素子に通電することを可能にする。例示の目的で、アノード１５０は、組み込まれたデバイスへの通電素子の（−）電位接続を表し、カソード１６０は、組み込まれたデバイスへの通電素子の（＋）電位接続を表す。
【００６５】
分離したトレース１４０及び１７０を、隣接するトレース１３０及び１８０の最も近くに位置させ得る。これらのトレース１３０及び１８０上に電池素子が生成されたとき、近隣の配線１３０及び１８０は、反対の極性の電極又は化学作用型を表し得る。例えば、隣接するトレース１３０を、隣接するトレース１３０が分離したトレース１４０及び隣接するトレース１３０の上の構成要素によって画定された電池セルのカソードとして機能することを可能にする化学層に、接続し得る。
【００６６】
２つのトレース１３０及び１８０は、トレース領域１２０を介して互いに接続し得る。トレース領域１２０は、活性化学層で被覆しない場合もあり、トレース領域１２０が電気配線として機能することを可能にする。
【００６７】
本例は、２対の単電池が直列接続された電池として構成し得る電気トレース１３０、１４０、１７０、及び１８０を示す。接続１５０及び１６０にわたっての全体的な電気性能は、２つの電池セルの組み合わせであり得る。
【００６８】
次に、図２は、三次元基材２００の例示的トレース上の通電素子の断面図の例を示す。三次元基材２００は、図１の点線１９０に沿った断面図である。したがって、図１の電気トレース１８０及び１３０は、図２のトレース２５０及び２２０の断面図に含まれる。
【００６９】
三次元基材の母材２１０は、薄い被覆層２９０を有し得る。次に、電気トレース２５０及び２２０を有する三次元表面は、代表的な電池素子に形成される場合もある。例えば、堆積物層を塗布又は被覆することにより、アノード層２６０は、電気トレース２５０上に形成かつ堆積され、カソード層２３０は、電気トレース２２０上に形成かつ堆積される。アノード層２６０とカソード層２３０の組み合わせは、電池の重要な構成要素を含み得る。
【００７０】
いくつかの例示的な電池設計において、２つの素子２６０及び２３０を、同一平面及び分離した構成に配置構成し得る。あるいは、ブリッジ層（本明細書において「ブリッジ」としても知られる）２４０は、カソード層２３０とアノード層２６０とを接続し得、少なくとも部分的に被覆し得る。ブリッジ層２４０は、内部を通ってイオン拡散が起こり得る多孔質絶縁層で有り得る。
【００７１】
ウエットセル型の電池において、電池セル用の電解質は、水溶液、他の化学物質などの溶媒を組み合わせることにより形成し得る。水性又は湿潤電解質層２４０は、１次封入材２７０により封入又は封止される場合もあり、該１次封入材２７０は、基材層２９０及び２１０に対して接続かつ封止し得る。パリレンＣなどの２次封入材層２８０を含んでもよく、これらの層２７０と層２８０との組み合わせは、三次元基材２００表面の表面にわたって配置されると、形成された通電素子を画定し得る。
【００７２】
通電素子の多くの実施形態が実用的であり、このようなデバイスが発明技術の範囲内に確実に収まっていることは、当業者に明らかであろう。よって、断面三次元基材２００は、アルカリ型ウエットセル電池の例示的構造体を表し得るが、いくつかの他の実施形態において、例えば、固体電池を含む他の種類の通電素子が適切であり得る。
【００７３】
印刷技術による通電素子の形成
次に、図３は、印刷技術による通電素子の形成の図を示す。本明細書で使用するとき、「印刷技術」という語句は、画定された位置に材料を堆積させるか、又は材料の堆積物を残すプロセスによって概して表される。本明細書に含まれる記載は、材料が三次元表面トポロジー上の特定の分離した位置に置かれた「加法」技術に焦点を合わせる場合もあるが、当業者は、被覆層が続いてパターン化され、選択された位置の材料の除去を可能にして分離した位置のパターンをもたらす「減法」技術も、本明細書に記載の技術の範囲内にあることを認識し得る。
【００７４】
印刷技術３００において、印刷手段３１０は、電気トレース３３０及び３４０と相互作用し得る。印刷手段３１０は、画定された局部領域への材料の分配を制御し得る印字ヘッド３２０を有し得る。いくつかの単純な例において、印字ヘッド３２０は、出口オリフィスサイズが１５０マイクロメートルと３００マイクロメートルとの間であり得るステンレス鋼の針を含み得る。印刷を可能にし得る、いくつかの例示的な商品番号としては、例えば、カソード印刷及びアノード印刷用のＮｏｒｄｓｏｎ  ＥＦＤの精密ステンレス鋼チップ、より詳細には、２５ゲージ、２７ゲージ、３０ゲージ又は３２ゲージで、長さ３．５６ｃｍ（１．４”）のチップが挙げられる。他の例としては、ＳｍｏｏｔｈＦｌｏｗ（商標）テーパ状チップ又はＥＦＤ  Ｕｌｔｉｍｕｓ（商標）型番７０１７０４１が挙げられる。
【００７５】
印刷手段３１０は、通電素子の様々な構成要素を生じさせる多様な活性材料及び支援材料の混合物を含み（includen）、これらを装填し得る。これらの材料の組み合わせは、微細粉末状の活性電池アノード材料又は活性電池カソード材料を含有し得る。様々な化合物をふるいにかける方法で処理して、粉末組成分のサイズの小さな制御された分布を有し得る混合物をもたらすことができる。例えば、１つのアノード混合物は、２５マイクロメートルのふるいを通過するのに十分小さい粉末成分のみを含む亜鉛粉末配合物を含み得る。例えば、ふるい分けを含む様々な技術で構成要素のサイズを限定することによって、印字ヘッドのオリフィスのサイズを非常に小さくすることができる（例えば、２００マイクロメートル又は１５０マイクロメートル）。
【００７６】
表１は、印刷可能アノード配合物の成分の混合物の例を含む。表２は、印刷可能カソード配合物の例示的混合物を示す。表３は、印刷可能ブリッジ素子配合物の例示的混合物を含む。活性成分に加えて、これらの表の中の混合物は、様々な溶媒、充填剤、結合剤、及び他の種類の追加の成分も含み得る。材料の構造、組成分、量、材料の成分の性質、及び他の変更に対する多くの修正が適切であり得、かつ本開示の範囲内に確実に収まっていることは、当業者に明らかであろう。
【００７７】
【表１】
2015527607.tif 000003
【００７８】
【表２】
2015527607.tif 000004
【００７９】
【表３】
2015527607.tif 000005
【００８０】
【表４】
2015527607.tif 000006
【００８１】
【表５】
2015527607.tif 000007
【００８２】
【表６】
2015527607.tif 000008
【００８３】
印刷手段３１０に材料が装填されると、印刷手段３１０の制御メカニズムによって、該印刷手段３１０の印字ヘッド３２０が基材に対して移動するか、あるいは、基材が印字ヘッド３２０に対して移動して、印字ヘッドを、画定された電気トレース３３０の上方の三次元位置に位置させることができる。例えば、印刷手段３１０は、ｎＳｃｒｙｐｔのデバイスである、３Ｄｎ−ＴＡＢＬＥＴＯｐ（商標）を利用し得る。基材が、正確な三次元経路にわたり、印字ヘッド３２０に対して移動すると、印字ヘッド３２０は、化学混合物の一部をプリンターから分注するように構成される場合もある。
【００８４】
印刷プロセスが生じると、線又は線の組み合わせ又は点が、集電体３３０の上の適切な印刷された機構３５０に形成される場合もある。プロセスが生じると、様々なパターンの様々な化学混合物が、三次元基材上に印刷される場合もある。印刷された機構３５０及び実施形態の目的によって、印刷は、集電体を含む領域の上方、及びトレースを含まない領域の上方で行われ得る。
【００８５】
次に、図４は、電気トレースを含む三次元表面上の印刷された通電素子の例４００を示しているが、電極層を、その各電気トレースよりも小さく示している。あるいは、印刷された層は、トレースを完全に覆うか、又はある程度越えてもよい。いくつかの例において、印刷された機構は、トレースの上にあり得る。例えば、アノード機構４１０は、電気トレース４４０の上に印刷され得、カソード機構４２０は、電気トレース４５０上に印刷され得る。電気トレースが無い三次元表面の一部の上方を中心とする領域に、別の印刷された機構４３０が含まれ得る。例えば、他の印刷された機構４３０が、アノード機構４１０とカソード機構４２０との間のブリッジ層であり得る。
【００８６】
本明細書に記載の印刷手段及び通電素子は、例示のためだけに示されており、当業者は、上述されたもの以外の手段及び素子も、本開示の範囲内に含まれ得ることを認識するであろう。例えば、いくつかの選択肢において、三次元表面全体にわたってアノード層を堆積させることが可能である。例えば、リソグラフィープロセス及び減法エッチ処理などの減法処理方法を使用して、必要な場合以外で堆積物を除去することができる。印刷手段は、減法技術と加法技術との組み合わせを含み得、例えば、アノード層及びカソード層が層として堆積され、減法的に除去される一方、ブリッジ成分が、例としての印刷プロセスによって形成される場合もある。
【００８７】
例示の通電素子用トレースの設計の態様
ウエットセルアルカリ電池は、本明細書における発明技術にとって有用であり得る通電素子の複雑な例を表す。この種の電池の組成分の中で、電解質配合物が、（酸性とは反対の）塩基性の特性を有し得る。様々な組成分の互いに対する粘着性は、重要な要件であり得る。加えて、塩基性水溶液の存在下で、いくつかの堆積物の組み合わせは、他の組み合わせよりも粘着性が優れる場合もあり、いくつかのトレース設計は、他の設計よりも優れた粘着性を可能にし得る。
【００８８】
例えば、三次元基材の当初の表面を、その表面の特質を変え得る材料の堆積物で被覆してもよい。例えば、三次元基材は、本来疎水性であり得る表面であってもよい。この三次元基材をパリレン堆積物で被覆することによって、基材とパリレン堆積物との間に粘着特性をもたらし得、その後、該被覆することは、改変された表面特性も有し得る。
【００８９】
同じく疎水性であるトレースがパリレン堆積物の上に形成され得ると、水性堆積物は、あらゆる界面からはじかれる場合もある。このような疎水性を有するトレース配合物の例は、銀含浸ペーストなど導電性エポキシで形成されたトレースであり得る。これらのトレースは、かなりの量の銀フレークを有する場合もあり、該銀フレークは、比較的低い抵抗を有し得、トレースの疎水性によって、下層のパリレン堆積物を十分に粘着させる助けとなり得るトレースを形成し得る。銀含浸ペーストのこれらのトレースも、先の項で述べられた印刷手段を使用して形成し得ることは、当業者に明らかであろう。トレースの設計は、更なる表面積を準備すること、又は機構の上に形成される堆積トレースを封入する機構を作製することのいずれかによって、粘着性を増強し得る物理的特性を有し得る。
【００９０】
次に、図５は、三次元基材５１０の上の金属トレース５２０、５４０及び５５０の例示的設計５００を示す。金属トレース５２０、５４０、及び５５０を形成して、例えば、円形スペース５３０など、金属を含まないエリアを含み得る。金属を含まないこれらのスペース５３０は、加法手段により達成することができ、円形スペース５３０は、トレース５２０、５４０、及び５５０の形成プロセスの間に排除し得る。あるいは、減法プロセスにより、トレース５２０、５４０、及び５５０の塗布の後に、スペース５３０を形成することができ、除去エッチなどの減法除去工程により、スペース５３０を作製し得る。
【００９１】
金属を含まないスペース５３０の端部は、垂直でなく、例えば、逃げ溝又は逆行性であり得る。特に金属トレースが様々な冶金の積層体から形成される、等方性エッチング化学作用は、縁部輪郭から突出する突起部をもたらし得る。その次のトレース材料が印刷手段によって塗布されると、その次の層の材料が、突起部の下を流れ、より優れた粘着手段をもたらすことになり得る。多くの様々な設計の凸部及び凹部が、実用的であって、粘着特性を向上させることができ、かつ本明細書の発明技術の範囲内に確実に収まっていることは、当業者に明らかであろう。
【００９２】
三次元表面上に通電素子を形成する方法
図６に進むと、例示的フロー図６００は、三次元基材上に通電素子を形成するプロセスを示す。工程の順序は、例示のためだけに示されており、他の順序も、なお、本明細書に記載の開示の範囲内に収まっている。６１０において、三次元基材の形成が生じ得る。６１０で形成される三次元基材は、次の工程で作製され追加される通電素子の基礎であり得る。
【００９３】
６２０において、三次元基材の表面を、任意で粗面化し、例えば、表面の粘着特質を強化してもよい。表面を粗面化する例示的手段として、例えば、表面を物理的に削る技術が挙げられる。他の手段としては、気相又は液相エッチング処理が挙げられる。粗面化された表面は、改変された界面化学作用又は物理的表面積の増大の一方又は両方により、望ましい粘着特性を有し得る。この工程を、射出成形又は注型成形を使用して基材を形成する粗面化成形型ツーリングを提供することによる基材成形プロセスの間に、表面を粗面化させ得る６１０における形成と、組み合わせることができる。６３０において、堆積物を、基材の表面上に、任意で堆積させることができる。
【００９４】
６４０において、導電トレースを、三次元表面上に置いてもよい。例えば、金属導電トレースのシャドウマスク蒸着、金属堆積物のフォトリソグラフィー減法エッチ、又は減法エッチ処理のための直接切除手段を含む多くの方法を使用して、導電トレースを画定することができる。接着剤及び金属フレーク混合物から形成された導電ペーストの印刷によって導電トレースを堆積させる方法があり得る。例えば、ｎＳｃｒｙｐｔ（商標）印刷ユニット及び工業用流体分注又はＥＦＤ型チップを使用して、例えば、Ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ５０２５銀導電体などの銀系ペーストを、６４０で塗布して、導電トレースを画定し得る。
【００９５】
導電トレースが基材表面上に置かれた後、今度は、通電素子が、電気トレース上に形成され得る。６５０において、アノードトレースは、形成された導電トレースの１つの近く、その上、又は部分的にその上に置かれ得る。６５０において、６４０で使用されるものと同じ例示的な印刷ユニット、又は同様の印刷ユニットを使用し、亜鉛系配合物を塗布してアノードトレースを画定し得る。表１ａ及び表１ｂは、６５０においてアノードの形成に適切であり得る配合物の更なる例を示す。
【００９６】
６６０において、カソードトレースは、形成された導電トレースの１つの近く、その上、又は部分的にその上に置かれ得る。表２ａ及び表２ｂは、６６０においてカソードの形成に適切であり得る配合物の例を示す。６７０において、ブリッジトレースは、形成された導電トレースの１つ、又はアノードトレースとカソードトレースの一方又は両方の近く、その上、又は部分的にその上に置かれ得る。表３ａ及び表３ｂは、６７０においてブリッジの形成に適切であり得る配合物の例を示す。
【００９７】
アノードトレース、カソードトレース及びブリッジを６５０〜６７０で形成する方法としては、例えば、マスキング又はめっき技術などの加法技術、減法処理、及び印刷技術が挙げられる。本明細書に記載の印刷手段及び通電素子は、例示のためだけに示されており、当業者は、上述されたもの以外の手段及び素子も、本発明の範囲内に含まれ得ることを認識するであろう。例えば、三次元表面全体にわたってアノード層を堆積させることが可能である。あるいは、例えば、リソグラフィープロセス及び減法エッチ処理といった減法処理方法を使用して、所望の場合以外で堆積物を除去することができる。印刷手段は、減法技術と加法技術との組み合わせを含み得、例えば、アノード層及びカソード層が層として堆積され、減法的に除去される一方、ブリッジ成分が、例としての印刷プロセスによって形成される場合もある。
【００９８】
アノードトレース、カソードトレース、及びブリッジを加える工程の順序は、特定の実施形態による場合もある。例えば、ブリッジ層は、まず、金属トレースの間及び／又は金属トレースの部分的に上に堆積され、特に使用される印刷可能な組成物が伸び易い場合、接着性を良くして、アノードをカソードから分離し得る。前述したもの以外の配合物及びアノードの化学作用も、本開示の範囲内に含まれ得ることを、当業者は、認識するであろう。
【００９９】
６８０において、通常は、液体、ゲル状、又は場合によってはポリマーの形態であり得る電解質を塗布し得る。６９０において、形成された通電素子及び導電トレースは、他の成分から分離した素子の中に封止される必要があり得る。電解質組成物の性質により、工程の順序を逆にしてもよい。封入材料は、導電トレースが封入材料を通って突出する通電素子の周りで形成され封止され得る。封入プロセスが行われる場合、まず、封入材料の中へ、あるいは該封入材料に形成される画定された充填機構の中へ液体電解質を注入する方法が使用される。液体電解質の充填後に、充填が行われた封入材料内の領域も封止し得る。前述されたもの以外の封入プロセス及び電解質塗布が実用的であり得、本明細書の技術の範囲内に確実に収まっていると考えられることは、当業者に明らかであろう。
【０１００】
三次元表面上に通電素子を有する眼用レンズ
先の記述で、発明技術の多くの態様が記載された。三次元表面上に通電素子を有する眼用レンズの例を考えることは、説明に役立ち得る。この例について、通電された媒体インサートの周りの注型成形されたヒドロゲル「スキン」からコンタクトレンズを作り、インサートが、制御信号に基づき、コンタクトレンズデバイスの焦点特性を変えることができる電子装置、通電ソース、及び素子を含む、具体的な種類の眼用レンズを考え得る。媒体インサートは、半硬質ポリマー材料から形成される場合もあり、該ポリマー材料は、２等分して形成される場合もある。インサートの上半分は、ユーザの目の表面からより遠いインサートの一部として前部が示される前面を含み得る。
【０１０１】
媒体インサートのこの半分は、その表面に接着された電子回路を有し得る。デバイスを相互に接続する低抵抗経路を提供する電気配線は、媒体インサートの前部と、接着された電子回路との間に堆積し得る。媒体インサートの前半分は、例えば、図１に示す変化した三次元表面に形成される場合もある。
【０１０２】
この媒体インサートの半分に対する電気配線の最適な粘着性のために、媒体インサートの三次元表面を薄いパリレンｃ堆積物層で被覆し得る。当業者にとって、他の種類の、及び変形したパリレンは、実用的であり得、かつ本明細書に記載の発明の範囲内であると考えられる。続いて、電気配線は、この変動可能な三次元表面の内部の上のこのパリレン層上に堆積し得る。本例において、電気配線は、まず、金属堆積物又は大量の堆積物のスパッタ蒸着によって、シャドウマスクを通って、具体的な位置のパリレン層上に堆積する。シャドウマスクプロセスは、特に、電池トレースを作製し得る領域において、概して円形のパターンで欠けている領域を有する電気トレースを画定し得る。
【０１０３】
続いて、中に銀フレークが付加されたであろう結合剤及び溶媒を含有するペーストを、三次元基材上に堆積した電気配線上の機構の中に印刷し得る。銀フレークを含むペーストを印刷装置によって塗布して、電池が形成され得る領域の電気配線を覆うことができる。幅が約２００〜４００マイクロメートルのトレース用に構成された印字ヘッドを使用して、これらの接着剤系の銀電気層を印刷し得る。この幅を選んで、接着剤配合物によって、下層の電気トレースを、十分に覆うことができることを保証し得る。
【０１０４】
導電トレースで被覆した電気配線の一部を、媒体インサート前面の周辺領域に位置させることができ、堆積物、又は堆積物の層を印刷して、この周辺領域上にアルカリセルの一部を形成し得る。印刷される第１の堆積物は、電気配線トレースの１つと重なるアノードトレースであり得る。アノードトレースは、表１の配合物を使用したトレース用に構成された印字ヘッドを使用して、印刷し得る。アノードトレースを印刷して、図１の重なるトレース１４０及び１８０を適所に位置させることができる。
【０１０５】
次の処理工程において、電池のカソード部分を形成し得る。このカソードトレースは、表２の配合物を使用したトレース用に構成された印字ヘッドを使用して、印刷し得る。カソードトレースを印刷して、図１の重なるトレース１３０及び１７０を適所に位置させることができる。これらの構成において、２つの電池セルを平行の構成に位置させて、定格初期電池電位負荷を生成し得る。
【０１０６】
６８０において、この横方向に配置された電池セルのブリッジ部分を印刷し得る。ここが、カソード、ブリッジ、及びアノードの、多孔質の、任意でゲル化可能な構造体に、液体電解質が吸収され得る場所である。例えば、表３の配合物用に構成された印字ヘッドを使用して、ブリッジトレースを印刷し得る。ブリッジトレースを印刷し、アノードトレースとカソードトレースが互いに隣り合う位置において、アノードトレースとカソードトレースのそれぞれ、及びカソードトレースとアノードトレースとの間の領域を重ねることができる。
【０１０７】
６９０において、電池トレースの周りの領域を、位置に対して接着して封止し得るか、あるいは熱溶着し得る、ポリマー材料の薄い層で、封入し得る。この薄い層が機能して、アノード、カソード、及びブリッジ領域の周りに位置することになる電池電解質を含有する。媒体インサートの第２の半分が、第１の半分に対して封止されると、電池を含む媒体インサートを形成し得る。第２の封止は、電池化学作用を封じ込めるための第２の封止層を画定し、更にもたらす。
【０１０８】
液体又はゲル状の電解質配合物を、封止された電池素子に加えてもよい。この充填工程を行うために、１組の針が、薄いポリマー層を貫通し得る。例えば、針の１つは、機能して、電解質を電池領域に充填し得、他の針は、電池領域内の等しい量の周囲ガスが、充填の間に逃げることを可能にする。電池領域を、その量の約９５％まで、ゲル状の液体電解質で充填し得る。充填針の格納で、接着剤を分注する１組の配列された針で、貫通領域の中及び上に接着封止剤を塗布することによって、貫通位置を封止し得る。更に、トレース及び電解質を封入した後、例えば、パリレンなどの第２の封入材を使用してもよい。
【０１０９】
能動焦点変更素子により、コンタクトレンズの様々な機能の全てを制御する機能の集積回路は、図１の電気配線１５０及び１６０に接続され得る。回路は、トリガーイベントが起こるまで、内部回路網を電池に接続し得ない、トリガーメカニズムを含み得、これにより、電池において、必要になるまで、ドロー（draw）が最小か全くない。能動焦点調整を制御し得る素子は、媒体インサートの半分に追加し得、電気配線に接続し得る。素子が付いている電気配線は、通常、接続されて、集積回路用の接続点を出力し得る。
【０１１０】
これらの接続が行われた後、信号を、能動焦点調整素子に接続された電気配線に、電気的に接続することによって、眼用素子を試験し得る。次に、媒体インサートの第２の半分を、電源内蔵式の完全に形成された媒体インサートを形成する第１の半分に封止し得る。インサートが眼用レンズの内部に形成された後、コンタクトレンズの焦点特性を調整する通電される機能を有する装着可能なコンタクトレンズが生じ得る。
【０１１１】
三次元表面は、曲面であってもよい。三次元表面の湾曲は、インサートの使用が意図される眼用レンズの湾曲に対応し得る。眼用レンズは、多くの設計機構を有する場合もあり、各設計機構の湾曲は、異なる場合もある。ソフトヒドロゲルコンタクトレンズは、「等価ベースカーブ半径（equivalent base curve radius）」などの、いくつかのパラメータによって説明することができる。コンタクトレンズのベースカーブは、通常約８．０ｍｍであり得る。三次元基材の湾曲の半径は、約５ｍｍ〜約５０００ｍｍ、約６ｍｍ〜約１０００ｍｍ、約７ｍｍ〜約５００ｍｍ、又は約８ｍｍ〜約２００ｍｍであり得る。三次元基材は、複数の湾曲を含み得、該湾曲を、それぞれ印刷して、眼用電池を形成し得る。
【０１１２】
三次元基材は、好ましくは、可湿性基材である。可湿性基材を有することにより、印刷電池部品、すなわち、導電トレース及び通電素子の形成及び位置決めを助けることになる。基材表面の可湿性を向上させるため、基材に対して、表面処理、又は１つ又は２つ以上の被覆層の塗布を行ってもよい。基材は、通常、ポリマーであって、例えば、環状オレフィンポリマー（Ｔｏｐａｓ製のものなど）又はポリ（４−メチル−ペント−１−エン）ポリマー（Ｍｉｔｓｕｉ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ製のＴＰＸ（登録商標）ポリメチルペンテンなど）である。好ましくは、基材は、パリレンＣを被覆したＴｏｐａｓ環状オレフィンポリマーである。
【０１１３】
導電トレース又は「集電体」は、好ましくは、回路内の電子の流れに対して、最小の抵抗を与えるべきである。導電トレースは、印刷電池化学作用と電気化学的に相性が良く、また、基材に対して十分な粘着性を有するべきである。導電トレース用に選択された材料は、アノード材料及びカソード材料と相性が良く、これらに接着しなければならない。好ましい導電トレース材料としては、銀粒子を含有するエポキシなどの導電エポキシが挙げられる。
【０１１４】
アノードを、印刷可能アノード組成物から形成し得る。好ましくは、アノード組成物は、電気活性成分としての亜鉛を含む。高純度亜鉛及びビスマス及びインジウムなどの腐食低減添加剤を含む亜鉛合金は、電池産業において既知である。しかし、これらの標準的な粉末の粒度は、本発明の通電素子のアノード部分の印刷に必要な２００マイクロメートルの領域中など、小さなオリフィスノズルを通して分注するには大き過ぎる。更に、生成されたような亜鉛合金粉末のアスペクト比が伸長されると、この伸長された粒子形態により、空隙率が高くなり、粒子間接触が良くなる。結果的に、アノード組成物は、好ましくは、標準的な粉末よりも平均粒度の低い粉末を含む。粉砕など、粒度を下げる従来の方法は、眼用外用薬において問題となる亜鉛の汚染の危険性のため、避けることが好ましい。メッシュ開口が２５マイクロメートルのふるいを通過する粒度分布を収集することにより、好適な粒度を得ることができる。しかし、亜鉛の副反応が増加する可能性があり（例えば、水の水素への還元）、これにより、自己放電及び早期のデバイス故障の率が高くなるため、粒度が小さすぎてはいけない。
【０１１５】
アノード組成物のレオロジーは、亜鉛などの金属粒子が、処理の過程の間（すなわち、数時間の期間にわたって）、溶液から沈殿しないものであることが、好ましい。沈殿は、分注されたアノードの不均一性及び／又は分注オリフィスの目詰まりを引き起こし得る。沈殿の度合いを下げることは、アノード組成物中の結合剤ポリマーのポリマー溶液を使用することにより、達成し得る。しかし、粘着性のポリマー溶液のみでは、沈殿を制御するのに不十分であり得る。結合剤ポリマー溶液と併せて黒鉛を使用することにより、処理の時間尺度上の沈殿に耐える、都合よく均一な分散を達成し得る。
【０１１６】
アノード組成物中に黒鉛などの導電性添加剤を含めることは、アノード組成物の導電性を向上させる上で更に有利になり得る。導電性黒鉛添加剤を含めない場合、亜鉛の利用率の低下が認められ、これは、亜鉛の粒子間ネットワークから離れた亜鉛粒子に起因する場合もある。
【０１１７】
周囲湿度が低いとき、水性アノード組成物の揮発性は、問題になり得る。結果的に、プロピレングリコール又はジプロピレングリコールジメチルエーテルなどの揮発性がより低い共溶媒は、アノード組成物中に含まれることが好ましい。あるいは、又は加えて、アノード組成物の印刷中の周囲環境に加湿することで、この問題を緩和し得る。
【０１１８】
カソードは、印刷可能カソード組成物から形成し得る。カソード組成物中の電気活性成分は、電池産業において周知である電解二酸化マンガン（ＥＭＤ）であることが好ましい。アノード電気活性粒子について、カソード粒度分布は、印刷用の小さいオリフィスを通して分注されることが可能な組成物になり得ることが好ましい。ＥＭＤは、生成の際に粉砕又は分離され、望ましい粒度の微細なＥＭＤを生成し、平均が約１０マイクロメートルであることが好ましい。分注により問題が生じなければ、より大きい粒度（約５０マイクロメートルまで）の体積分率が含まれる場合もある。
【０１１９】
カソード組成物中の電気活性種としてＥＭＤを使用する場合、ＥＭＤに接触する構成要素は、オキシダントであるＥＭＤを考慮して比較的反応しないように選択することが好ましい。これにより、カソード印刷可能組成物、又は電解質及びブリッジ材料など、カソードの近くにあり得る他の組成物において使用し得る結合剤ポリマー、溶媒、及び添加剤の選択が制限される場合もある。有機材料がＥＭＤに反応すると、揮発性副産物を生成し得る。更に、ＥＭＤの有用性が下がり得、完成されたセルの結果として生じる開路電圧は、予想より低い場合もある（例えば、１．４５Ｖではなく、１．３５Ｖ）。
【０１２０】
ブリッジは、隔離板として機能し得る。ブリッジは、アノードとカソードとの間の物理的隔離板であり、このように短絡防止を助けることが、好ましい。アノード及び／又はカソードが、不正確に印刷された場合、短絡を印刷中に形成し得る。このことは、材料が小塊を形成する傾向にある場合、アノードトレース又はカソードトレースの開始又は停止時に、最も頻繁に発生し得る。
【０１２１】
あるいは、又は加えて、ブリッジは、電解質指示器（electrolyte director）として機能し得る。液体電解質をブリッジに塗布することができ、ブリッジ上で、液体電解質は、迅速に吸収され、ブリッジ、アノード及びカソードを通って分布する。パリレンＣ表面は、液体電解質によって可湿性になり得ない一方、アノードとカソードとの間のパリレンＣ表面を被覆するブリッジの多孔質構造体により、電解質が容易に濡れて分布することになる。
【０１２２】
例えば、液体電解質及びゲル電解質といった、様々な電解質を、本発明において使用し得る。例としての液体電解質は、ＫＯＨである。液体電解質は、粘度が低いことにより、アノード、カソード及びブリッジ（存在する場合）の細孔を容易に貫通できることが好ましい。好ましくは、活性成分の効率的利用を実現するため（in ordered to）、アノード、カソード及びブリッジの完全な浸透があるべきである。液体電解質を「ちょうど飽和する」ように塗布し得るが、このことは、アノード、カソード及びブリッジの上又は周囲に最小量のバルク液体が認められることを意味する。液体電解質は、３０〜４０％のＫＯＨであり、その導電性及び電気化学活性により好ましい。例としてのゲル電解質は、ゲル状の３０〜４０％のＫＯＨ電解質である。ゲル電解質を、液体電解質と組み合わせて使用し得る。液体電解質が堆積された後に、例えば、ゲル状電解質を、アノード、ブリッジ、及びカソードの上に印刷し得る。ゲルは、液体１次封入材の塗布中の中断に耐える。好適なゲル化剤は、Ｃａｒｂｏｐｏｌ  ９７１である。
【０１２３】
性能向上のため、液体電解質及びゲル電解質の両方を、酸化亜鉛及び界面活性剤などの添加剤により、変化させてもよい。好ましくは、電解質は、酸化亜鉛により、飽和するか、又はほぼ飽和する場合もあり、水による亜鉛の副反応を遅らせることにより、水素放出に至る。界面活性剤は、電解質を濡らすこと及び取り込むことを助ける。
【０１２４】
封入材は、アノード、カソード及び電解質成分に対して反応性の低い材料であることが、好ましい。封入材材料は、基材又は基材被覆が存在する場合、それらによく接着することが、好ましい。通常、封入材は、硬化の前に成分の上に流れ得る不活性ポリマーである。好ましくは、十分な疎水性及び粘度を有する２液型エポキシを、封入材として、活性化電池に直接塗布することができる。材料の粘度が低い場合、封入材材料は、電解質と混合する場合もあり、このことが、硬化を阻害し、かつ／又は制限する。パリレンＣに対する粘着性に優れる封入材を使用することが、好ましい。好適なエポキシの例は、Ｅｐｏｘｙ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  ３５３−ＮＤである。
【０１２５】
パリレンが基材を含むか、被覆する場合、追加のパリレンが、端部を先に被覆されたパリレンの上に重ねるように、上記の１次封入材の上に、２次封入材として被覆されてもよい。パリレンは、等角で、優れた吸湿防止材であり、かつ生体適合性である。好ましいパリレンは、パリレンＣである。
【０１２６】
インサート基材のサイズ及び形状のために、眼用電池の形成は、特に難しい。特に、眼用レンズインサートの基材は、非常に薄く、通常約２００マイクロメートルであり、印刷に利用可能な幅は、通常、約１ｍｍ未満である。更に、基材のトポグラフィーが一様でなく、通常、曲線状であることにより、印刷が更に複雑になる。眼用印刷電池の一様でない形状要件により、好ましくは、望ましい機構を正確に印刷するために特別なハードウェアが必要である。印刷ハードウェアは、ディスペンサ用の、サーボ駆動Ｘ−Ｙステージ、サーボ駆動Ｚ軸を特徴とすることが、好ましい。三次元基材用の回転ステージも存在し得る。三次元基材の上を覆って、ディスペンサオリフィスが作る経路は、Ｇコード又は他のプログラミング言語を使用してプログラムされる場合もある。複雑な３Ｄ経路を記述して実行することができる。
【０１２７】
様々な分注チップが、様々な印刷可能電池組成物を分注するのに好適である。低〜中粘度の材料（トレース、封入材、及びゲル電解質用など）について、ＥＦＤ精密チップなどの直壁ステンレス針チップを使用し得る。アノード、ブリッジ、及びカソード組成物材料、オリフィスのすぐ前の短い直壁部に至る円錐形の輪郭を特徴とする機械加工のステンレス分注ノズルが、好ましい。
【０１２８】
サーボ駆動ピストンバルブを特徴とする空気ポンプを印刷構成要素に使用し得る。いくつかの場合において、特に、アノード及び／又はカソード組成物などの高粘度材料について、オーガ駆動ポンプは、機構の解像度の向上及び／又は一貫性を与え得る。
【０１２９】
２つ以上のセルを、電池を生成する直列配置において、互いの近くに印刷し得る。この場合、隣接するセルの間の電解質を分離するために特別な注意を払わなければならない。エポキシ等の不活性材料を、電解質障壁として、隣接するセルの間に分注し得、分離して相互接続したセルをもたらす。
【０１３０】
三次元表面上の電気配線上に通電素子を形成するために有用であり得る形成、形成方法、及び形成装置に関して、発明技術の態様を例示するために具体的な例を説明してきた。これらの例は、先の例示のためであり、いかなる方法においても範囲を制限することを意図しない。したがって、本説明は、当業者には明らかであり得る全ての実施形態を抱持することを意図する。
【０１３１】
本発明の様々な態様及び例を、完全に網羅しているわけではないが、以下の番号付きの節において提示する。
節１．眼用レンズ用の三次元基材上に通電インサートを形成する方法であって、該方法は、
眼用レンズ内に含めるために好適なサイズの三次元基材ベースを、第１の絶縁材料から形成する工程と、
前記基材ベース上で導電トレースを画定する工程と、
該導電トレースの第１の部分上で通電素子を形成する工程であって、前記通電素子が、第１のアノードトレースと、少なくとも１つの第１のカソードトレースと、から構成される、工程と、
電解質を通電素子上に塗布する工程と、
前記通電素子及び前記電解質を封入する工程と、を含む、方法。
【０１３２】
節２．
前記基材ベースの第１の表面の第１の部分を改質して、前記第１の部分の表面積を増やすことを更に含む、節１に記載の方法。
【０１３３】
節３．
ｉ．前記基材ベースの第１の表面の第１の部分を改質して、前記第１の部分の界面化学作用を改変することを更に含む、節１に記載の方法。
【０１３４】
節４．前記基材ベースの前記第１の表面の前記改質が、前記表面を粗面化してざらざらしたパターンを形成することを含む、節２に記載の方法。
【０１３５】
節５．
ｉ．前記基材ベースを、パリレンの少なくとも１つの第１の層で被覆する工程を更に含む、節１に記載の方法。
【０１３６】
節６．前記パリレンが、パリレンＣである、節５に記載の方法。
【０１３７】
節７．前記三次元基材が、ヒドロゲル眼用レンズ内に組み込むことができる媒体インサートの一部を形成する、節１に記載の方法。
【０１３８】
節８．前記導電トレースが、印刷技術を使用して形成される、節１に記載の方法。
【０１３９】
節９．前記印刷技術が、前記印刷技術で使用される堆積チップに対して前記基材ベースを移動させることを含む、節８に記載の方法。
【０１４０】
節１０．前記印刷技術が、前記基材ベースに対して前記印刷技術で使用される前記堆積チップを移動させることを含む、節８に記載の方法。
【０１４１】
節１１．
ａ．前記アノードトレースの一部と前記カソードトレースの一部との間に第１のブリッジトレースを形成することを更に含む、節１に記載の方法。
【０１４２】
節１２．前記導電トレースが、加法リソグラフィー技術を使用して形成される、節１に記載の方法。
【０１４３】
節１３．前記リソグラフィー技術が、減法処理方法を更に含む、節１２に記載の方法。
【０１４４】
節１４．前記封入材料が、パリレンである、節１に記載の方法。
【０１４５】
節１５．前記封入材料が、パリレンＣである、節１４に記載の方法。
【０１４６】
節１６．前記導電トレースが、前記封入材料を通って突出する、節１に記載の方法。
【０１４７】
節１７．前記電解質が、前記通電素子の前記封入が生じた後、前記封入材料の中を通る注入手段によって塗布される、節１に記載の方法。
【０１４８】
節１８．前記通電素子の前記封入が、前記電解質の前記塗布より前に生じ、前記電解質が、前記封入材料に形成された充填機構上に塗布される、節１に記載の方法。
【０１４９】
節１９．
ｉ．前記充填機構を封止する工程を更に含む、節１８に記載の方法。
【０１５０】
〔実施の態様〕
（１）  眼用レンズ用の三次元基材上に通電インサートを形成する方法であって、該方法は、
眼用レンズ内に含めるために好適なサイズの三次元基材を、第１の絶縁材料から形成する工程と、
前記基材上で導電トレースを画定する工程と、
該導電トレースの第１の部分上で通電素子を形成する工程であって、前記通電素子が、第１のアノードトレースと、少なくとも１つの第１のカソードトレースと、から構成される、工程と、
電解質を通電素子上に塗布する工程と、
前記通電素子及び前記電解質を封入する工程と、を含む、方法。
（２）  前記基材の第１の表面の第１の部分を改質して、前記第１の部分の表面積を増やすことを更に含む、実施態様１に記載の方法。
（３）  前記基材の第１の表面の第１の部分を改質して、前記第１の部分の界面化学作用（surface chemistry）を改変することを更に含む、実施態様１に記載の方法。
（４）  前記基材の前記第１の表面の前記改質が、前記表面を粗面化してざらざらしたパターンを形成することを含む、実施態様２に記載の方法。
（５）  前記基材を、パリレンの少なくとも１つの第１の層で被覆する工程を更に含む、実施態様１に記載の方法。
【０１５１】
（６）  前記パリレンが、パリレンＣである、実施態様５に記載の方法。
（７）  前記三次元基材が、ヒドロゲル眼用レンズ内に組み込むことができる媒体インサートの一部を形成する、実施態様１に記載の方法。
（８）  前記導電トレースが、印刷技術を使用して形成される、実施態様１に記載の方法。
（９）  前記印刷技術が、前記印刷技術で使用される堆積チップに対して前記基材を移動させることを含む、実施態様８に記載の方法。
（１０）  前記印刷技術が、前記基材に対して前記印刷技術で使用される前記堆積チップを移動させることを含む、実施態様８に記載の方法。
【０１５２】
（１１）  前記アノードトレースの一部と前記カソードトレースの一部との間に第１のブリッジトレースを形成することを更に含む、実施態様１に記載の方法。
（１２）  前記導電トレースが、加法リソグラフィー技術（additive lithographic techniques）を使用して形成される、実施態様１のいずれかに記載の方法。
（１３）  前記リソグラフィー技術が、減法処理方法（subtractive processing methods）を更に含む、実施態様１２に記載の方法。
（１４）  前記封入材料が、パリレンである、実施態様１に記載の方法。
（１５）  前記封入材料が、パリレンＣである、実施態様１４に記載の方法。
【０１５３】
（１６）  前記導電トレースが、前記封入材料を通って突出する、実施態様１に記載の方法。
（１７）  前記電解質が、前記通電素子の前記封入が生じた後、前記封入材料の中を通る注入手段によって塗布される、実施態様１に記載の方法。
（１８）  前記通電素子の前記封入が、前記電解質の前記塗布より前に生じ、前記電解質が、前記封入材料に形成された充填機構上に塗布される、実施態様１に記載の方法。
（１９）  前記充填機構を封止する工程を更に含む、実施態様１８に記載の方法。
（２０）  通電インサートを含む眼用レンズであって、該インサートが、
第１の絶縁材料を含む三次元基材と、
前記基材上の導電トレースと、
該導電トレースの第１の部分上の通電素子であって、前記通電素子が、第１のアノードトレースと、少なくとも１つの第１のカソードトレースと、から構成される、通電素子と、
前記通電素子上の電解質と、
前記通電素子及び前記電解質を封入する封入材と、を含む、眼用レンズ。
【０１５４】
（２１）  前記基材が、上に前記導電トレースが位置するパリレンの被覆層を含む、実施態様２０に記載の眼用レンズ。
（２２）  前記パリレンが、パリレンＣである、実施態様２１に記載の眼用レンズ。
（２３）  前記インサートが、前記アノードトレースの一部と前記カソードトレースの一部との間の第１のブリッジトレースを更に含む、実施態様２０に記載の眼用レンズ。
（２４）  前記封入材料が、パリレンである、実施態様２０に記載の眼用レンズ。
（２５）  前記パリレンが、パリレンＣである、実施態様２４に記載の眼用レンズ。
【０１５５】
（２６）  前記導電トレースが、前記封入材料を通って突出する、実施態様２０に記載の眼用レンズ。
（２７）  前記レンズが、コンタクトレンズである、実施態様２０に記載の眼用レンズ。
【図１】
2015527607.tif 000009
【図２】
2015527607.tif 000010
【図３】
2015527607.tif 000011
【図４】
2015527607.tif 000012
【図５】
2015527607.tif 000013
【図６】
2015527607.tif 000014
【国際調査報告】
2015527607.tif 000015
2015527607.tif 000016
2015527607.tif 000017
2015527607.tif 000018
2015527607.tif 000019