УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАПИТАННОГО ЭНЕРГИЕЙ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ СВЕТОВОЙ ТЕРАПИИ
DEVICE AND METHOD OF MAKING POWERED OPHTHALMIC DEVICE FOR OPTICAL THERAPY

СМЕЖНЫЕ ЗАЯВКИ
Данная заявка испрашивает преимущество предварительной заявки на патент США № 61/439,535, поданной 4 февраля 2011 года; и заявки на патент США № 13/362,275, поданной 31 января 2012 года; на содержание которых данная заявка опирается, и которые включены в данную заявку в качестве справочной информации.
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Это изобретение описывает способы и устройства для изготовления запитанного энергией биомедицинского устройства и, в частности, в некоторых вариантах изготовления, запитанной энергией офтальмологической линзы для световой терапии.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Сезонная депрессия (СД) является устоявшимся расстройством настроения, при котором страдающий испытывает симптомы депрессии в определенный сезон года, чаще всего в зимние месяцы. Люди, подвергшиеся СД, часто обладают нормальным психическим здоровьем на протяжении большей части года. Симптомы СД могут включать, но не ограничиваться, чрезмерную сонливость, недостаток энергии, тягу к углеводам, трудность концентрации внимания и отказ от активной жизни. В результате эти симптомы приводят к депрессии, чувству безнадежности, пессимизма и отсутствия радости.
Считается, что сезонные изменения настроения связаны с изменением в воздействии света. Географические области, такие, как Арктика, где световой день более короткий, сниженная интенсивность солнечного света или значительные периоды пасмурной погоды вызывают более высокую частоту возникновения СД. Изменение степени распространения СД у взрослого населения очевидны в пределах Соединенных Штатов, начиная от редких случаев во Флориде и других солнечных штатах, и заканчивая гораздо более частыми случаями на Аляске, в Нью-Гемпшире и других северных областях и областях с пасмурной погодой.
Световая терапия была исследована, и было установлено, что она представляет собой важное и эффективное лечение классических или зимних сезонных депрессий. Световая терапия использует устройство, которое излучает значительно больше люменов, чем стандартные лампы накаливания. В обычных случаях она подразумевает предпочтительный яркий белый свет полного спектра в 10 000 лк, или иногда синий свет с длиной волны 480 нм при 2 500 лк или зеленый свет с длиной волны 500 нм при 350 лк. Световая терапия обычно требует, чтобы пациент сидел с открытыми глазами на заданном расстоянии от источника света в течение периода от тридцати до шестидесяти минут каждый день. Такое сезонное лечение длится в течение нескольких недель, пока пациент не испытывает частое воздействие естественного света. Большинство пациентов находят терапию неудобной, и значительный процент, в некоторых исследованиях до 19%, из-за этого прекращают лечение. Поэтому востребованы новые способы и подходы, при которых световая терапия будет проводиться в более удобном, непрерывном и разумном виде.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Соответственно, настоящее изобретение относится к способам и устройству для изготовления биомедицинского устройства, такого как запитанная энергией офтальмологическая линза с источником света для проведения световой терапии. Настоящая заявка содержит описание запитанной энергией офтальмологической линзы с источником света, устройства для изготовления запитанной энергией офтальмологической линзы с источником света, а также способы, применяемые в этих же целях. Источник энергии, источник света и другие необходимые компоненты могут быть нанесены на одну или обе из первой или второй части формы для литья или внутрь вставки, которая наносится на одну или обе из первой или второй части формы для литья. Реакционную смесь мономера помещают между первой частью формы для литья и второй частью формы для литья. Первая часть формы для литья располагается вблизи второй части формы для литья, таким образом образуя полость линзы с источником энергии и источником света и по меньшей мере некоторого количества реакционно-способной мономерной смеси в полости линзы, а реакционно-способная мономерная смесь подвергается воздействию актиничного излучения. Линзы формируются путем контроля над актиничным излучением, которому подвергается реакционно-способная мономерная смесь.
ОПИСАНИЕ ФИГУР
На Фиг.1 показано устройство сборки формы в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.
На Фиг.2 показана офтальмологическая линза с источником энергии и компонентом.
На Фиг.3 показано устройство для размещения источника энергии в непосредственной близости от части формы для литья для изготовления офтальмологической линзы.
На Фиг.4 показаны этапы способа в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.
На Фиг.5 показаны этапы способа в соответствии с некоторыми дополнительными аспектами настоящего изобретения.
На Фиг.6 показан процессор, который может использоваться для внедрения некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.
На Фиг.7 показано изображение некоторых примерных типов источников энергии, упорядоченных по количеству энергии, которую они могут обеспечить в отношении к их объему.
На Фиг. 8а-8d показаны примерные формы дизайна источников энергии.
На Фиг.9 показан пример запитанной энергией офтальмологической линзы с устройством для перезарядки и запитанный энергией компонент.
На Фиг.10 показано поперечное сечение запитанной энергией офтальмологической линзы, содержащей источник света в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение включает способы и устройство для изготовления биомедицинских устройств, таких как офтальмологические линзы. В частности, настоящее изобретение включает в себя способы и устройство для обеспечения офтальмологической линзы источником энергии и источником света, включенные в нее. В некоторых вариантах осуществления настоящее изобретение содержит гидрогелевую контактную линзу, содержащую практически кольцевую область вокруг периферии оптической зоны в контактной линзе с источником энергии и компонентом, расположенными в кольцевой области вокруг периферии.
В следующих разделах будет приведено подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения. Описания как предпочтительных, так и альтернативных примеров осуществления изобретения являются только примерами осуществления изобретения. Предполагается, что специалисту в данной области будут понятны возможности создания модификаций и других вариантов осуществления изобретения. Поэтому следует учитывать, что область, охватываемая настоящим изобретением, не ограничивается приведенными примерами реализации изобретения.
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
В приведенном описании и пунктах формулы, относящихся к настоящему изобретению, используется ряд терминов, для которых будут приняты следующие определения:
Компонент: в рамках настоящей заявки относится к устройству, которое проводит электрический ток от источника энергии для изменения одного или более из логического состояния или физического состояния.
Запитанный энергией: в рамках настоящего документа относится к состоянию, в котором может поставлять электрический ток или аккумулировать электрическую энергию.
Энергия: в настоящем документе обозначает способность физической системы к совершению работы. В рамках настоящего изобретения упомянутая способность, как правило, может относиться к способности выполнения электрических действий при совершении работы.
Источник энергии: в настоящем документе обозначает устройство, выполненное с возможностью поставлять энергию или приводить биомедицинское устройство в запитанное энергией состояние.
Источник электроэнергии: в настоящем документе относится к устройству, способному извлекать энергию из окружающей среды и преобразовывать ее в электрическую энергию.
Умная световая терапия: в настоящем документе относится к способу проведения световой терапии, в ходе которой процессор оценивает различные данные и, основываясь на анализе данных, динамически производит компенсирующую регулировку программируемого плана световой терапии. Регулируемая световая терапия, которая основывается на подверженности пользователя воздействию внешнего света, является одним из примеров умной световой терапии.
Линза: в настоящем документе обозначает любое офтальмологическое устройство, находящееся внутри глаза или на нем. Такие устройства могут обеспечить возможность оптической или косметической коррекции. 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, цвет радужной оболочки) без ущерба для зрения. В некоторых модификациях изобретения предпочтительными являются мягкие контактные линзы из силиконовых эластомеров или гидрогелей, включающие силиконовые гидрогели и фторсодержащие гидрогели, и не только.
Линзообразующая смесь или "реакционно-способная смесь" или "РМС" (реакционно-способная мономерная смесь): в настоящем документе относится к мономерному или предполимерному материалу, который может быть отвержден и сшит или сшит для образования офтальмологической линзы. Различные варианты осуществления могут включать линзообразующие смеси с одной или несколькими добавками, такими как: УФ-блокаторы, красители, фотоинициаторы или катализаторы и другие добавки, которые могут понадобиться в составе офтальмологических линз, таких как контактные или интраокулярные линзы.
Линзообразующая поверхность: относится к поверхности, которую используют для отливки линзы. В ряде осуществлений настоящего изобретения любая подобная поверхность 103-104 может обладать оптическим качеством обработки, то есть, быть достаточно гладкой и формованной таким образом, чтобы поверхность линзы, изготавливаемой способом полимеризации формовочной смеси, находящейся в непосредственном контакте с поверхностью формы, была оптически приемлемого качества. Кроме того, в ряде осуществлений настоящего изобретения формирующая линзу поверхность 103-104 может иметь геометрию, требуемую для придания поверхности изготавливаемой линзы требуемых оптических характеристик, включая, но не ограничиваясь этим, коррекцию сферических, асферических и цилиндрических степенных аберраций волнового фронта, коррекцию топографии роговой оболочки и так далее, а также любые их сочетания.
Источник света: в настоящем документе относится к устройству, способному излучать свет.
Световая терапия: в настоящем документе относится к сеансам воздействия света определенных длин волн, которое управляется различными устройствами и продолжается на протяжении определенного промежутка времени, при определенной интенсивности и, в некоторых случаях, в определенное время суток.
Литий-ионный элемент: относится к электрохимическому элементу, в котором ионы лития перемещаются по элементу для образования электрической энергии. Такая электрохимическая ячейка, как правило, называемая батареей, в своей типичной форме может быть возвращена в состояние с более высоким зарядом, или перезаряжена.
Люкс: в настоящем документе, относится к единицам измерения освещенности в Международной системе измерения (СИ). Люкс обозначает меру мощности светового потока на единицу площади. Один люкс равен количеству освещенности, которая обеспечивается при равномерном распределении одного люмена на площади в один метр квадратный. Это также эквивалентно освещенности, которая существовала бы на поверхности, все точки которой находятся на расстоянии в один метр от точечного источника с силой света, равной одному международному канделу. Один люкс равен 0,0929 фут-свечи.
Форма для литья: обозначает жесткий или полужесткий предмет, который можно использовать для получения линз из неполимеризованных составов. Некоторые предпочтительные формы для литья включают в себя две части, образующие переднюю изогнутую часть формы для литья и заднюю изогнутую часть формы для литья.
Оптическая зона: в настоящем документе относится к области офтальмологической линзы, через которую смотрит пользователь офтальмологической линзы.
Мощность: в настоящем документе обозначает совершенную работу или переданную энергию за единицу времени.
Программируемый план световой терапии: в настоящем документе относится к набору автоматизированных инструкций, которые управляют расписанием световой терапии, ее длительностью и интенсивностью на основании переменных, таких как даты, географическая область и серьезность симптомов СД пользователя. Программируемый план световой терапии может задавать врач-офтальмолог, врач общей практики или пользователь.
Перезаряжаемый или перезапитываемый: в настоящем документе относится к возможности быть перезаряженным или переведенным в состояние с более высокой способностью к совершению работы. В рамках настоящего изобретения упомянутая способность, как правило, может относиться к восстановлению способности испускать электрический ток определенной величины в течение определенного промежутка времени.
Перезапитывать или перезаряжать: переводить в состояние с более высокой способностью к совершению работы. В рамках настоящего изобретения упомянутая способность, как правило, может относиться к восстановлению способности устройства испускать электрический ток определенной величины в течение определенного промежутка времени.
Высвобожденный из формы для литья: значит, что линза либо полностью отделена от формы для литья, либо лишь слабо прикреплена к ней так, что она может быть удалена легким встряхиванием или вытолкнута тампоном.
Сезонная депрессия (СД): в настоящем документе относится к расстройству настроения, которое случается во время смены времен года, когда воздействие солнечного света ограничено, и которое характеризуется симптомами депрессии и облегчается с приходом весны или применением световой терапии. С повторяющимся состоянием депрессии обычно люди сталкиваются зимой, считается, что это связано с недостатком солнечного света.
Линза с энергопитанием 100, снабженная встроенным источником энергии 109, может содержать электрохимическую ячейку или батарею в качестве емкости для энергии, а в некоторых вариантах осуществления может содержать инкапсулированные и изолированные материалы, содержащие источник энергии, заряжающийся из окружающей среды, в которую помещена офтальмологическая линза.
В некоторых вариантах осуществления электрические схемы и источники энергии 109 могут быть расположены на внешней стороне оптической зоны, через которую может видеть пользователь линзы, в то время как другие варианты осуществления могут включать электрические схемы из проводящих материалов, достаточно маленьких для того, чтобы они не оказывали отрицательного воздействия на поле зрения пользователя контактных линз и, следовательно, могли быть расположены внутри или снаружи оптической зоны.
В целом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, источник энергии размещается внутри офтальмологической линзы с помощью автоматического оборудования, которое помещает источник энергии 109 в необходимое положение по отношению к части формы для литья, используемой для изготовления линзы.
В некоторых вариантах осуществления источник энергии 109 размещается в пределах зоны электрической связи с компонентом, который может быть активирован по команде и который использует электрический ток источника энергии 109, встроенного в офтальмологическую линзу. Компонент 108 может содержать, например, полупроводниковое устройство, активное или пассивное электрическое устройство или электрически активируемый механизм, в том числе, например: микроэлектромеханические системы (МЭМС), наноэлектромеханические системы (НЭМС) или микромеханизмы. Некоторые варианты осуществления полупроводниковых, а также активных или пассивных электрических устройств могут включать дисплей, заметный для человеческого глаза. После размещения источника энергии и компонентов реакционной смеси с помощью формы для литья придается требуемая геометрия, и смесь полимеризуется для изготовления офтальмологической линзы.
Формы для литья
Обратимся теперь к Фиг.1, на которой показана схема возможной формы для литья 100 для офтальмологической линзы, изображенной с источником энергии 109 и источником света 109a. В настоящем документе термин "форма для литья" подразумевает устройство 100, состоящее из одной или нескольких частей, имеющие полость 105, в которую может помещаться линзообразующая смесь таким образом, что при реакции или затвердевании линзообразующей смеси изготавливается офтальмологическая линза требуемой формы. Формы и их сборки 100, составляющие предмет данного изобретения, состоят из более, чем одной «части формы» 101-102. Части формы 101-102 могут быть сближены друг с другом таким образом, что между частями формы 101-102 образуется полость 105, в которой может быть сформирована линза. Описанное сочетание частей формы 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 со смесью для изготовления линзы, так что при протекании химической реакции в или при полимеризации смеси для изготовления линзы данная поверхность 103-104 обеспечивает требуемую форму и геометрию той части изготавливаемой линзы, с которой она находится в непосредственном контакте. Вышесказанное также справедливо для по меньшей мере еще одной части формы 101-102.
Так, например, в одной из предпочтительных реализаций настоящего изобретения сборка формы 100 собирается из двух частей формы 101-102, вогнутой части-матрицы (передней части) 102 и выпуклой части-пуансона (задней части) 101, между которыми образуется полость. Часть вогнутой поверхности 104, находящаяся в контакте с линзообразующей смесью, имеет рельеф передней поверхности офтальмологической линзы, изготавливаемой в сборной форме 100, и является достаточно гладкой и имеет такую форму, чтобы поверхность офтальмологической линзы, образующейся при полимеризации линзообразующей смеси, находящейся в контакте с вогнутой поверхностью 104, обладала приемлемыми оптическими свойствами.
В некоторых вариантах осуществления передняя часть формы для литья 102 может также иметь кольцевой фланец, выполненный вместе с круговым краем, окружающий его и отходящий от него в плоскости, нормальной к оси и проходящей через фланец (не показано).
Поверхность для изготовления линзы может включать поверхность 103-104 с поверхностным покрытием оптического качества, то есть достаточно гладкую и имеющую такую форму, чтобы поверхность линзы, изготавливаемой способом полимеризации смеси для изготовления линз, находящейся в контакте с поверхностью формы для литья, обладала приемлемыми оптическими свойствами. Кроме того, в ряде осуществлений настоящего изобретения формирующая линзу поверхность 103-104 может иметь геометрию, требуемую для придания поверхности изготавливаемой линзы требуемых оптических характеристик, включая, но не ограничиваясь этим, коррекцию сферических, асферических и цилиндрических степенных аберраций волнового фронта, коррекцию топографии роговой оболочки и так далее, а также любые их сочетания.
111 показывает субстрат, на котором может размещаться источник энергии 109 и источник света 109a. Субстратом 111 может быть любой приемный материал, на котором может размещаться источник энергии 109 и источник света 109a, в некоторых вариантах осуществления он может также содержать канальные тракты, компоненты 108 и другие аспекты, используемые для применения источника энергии. В некоторых вариантах осуществления, субстрат 111 может быть прозрачным слоем материала, который может быть включен в конструкцию линзы на этапе ее изготовления. Прозрачный слой может включать в себя, например, пигмент, описанный ниже, мономер или другой биосовместимый материал. Дополнительные варианты осуществления могут включать субстрат, содержащий вкладыш, который может быть жестким или формуемым. В некоторых вариантах осуществления жесткий вкладыш может включать оптическую зону, обеспечивающую то или иное оптическое свойство (например, такое как свойства, используемые для коррекции зрения) и сегмент неоптической зоны. Источник энергии 109 может размещаться на одной или нескольких из оптической и неоптической зоны вставки. В других вариантах осуществления вкладыш-субстрат может содержать кольцевые вкладыши, как жесткие, так и формуемые, или вкладыши иной формы, которые окружают оптическую зону, через которую пользователь линз может видеть.
Различные варианты осуществления также могут подразумевать размещение источника энергии 109 и источника света 109a на вставке до размещения вставки на части формы для литья, используемой для изготовления линзы. Субстрат 111 может также содержать вставку с одним или несколькими компонентами 108, которые будут получать электрический заряд от источника энергии 109.
Материал частей формы для литья 101-102 может содержать, например: полиолефин одного или более из следующего перечня: полипропилен, полистирол, полиэтилен, полиметилметакрилат, а также модифицированные полиолефины. Иные формы для литья могут быть изготовлены из керамического или металлического материала.
Предпочтительный алициклический сополимер состоит из двух различных алициклических полимеров и предлагается компанией Zeon Chemicals L.P. под торговой маркой ZEONOR. Материал ZEONOR выпускается нескольких различных видов. Различные степени могут иметь температуры стеклования в диапазоне от 105°C до 160°C. Специфически предпочтительным материалом является ZEONOR 1060R.
Другие материалы для изготовления форм, которые могут в сочетании с одной или более добавками использоваться для изготовления форм для литья офтальмологических линз, включают в себя, например, полипропиленовые смолы Циглера-Натта (иногда называемые znPP).
Также в некоторых осуществлениях данного изобретения формы могут содержать такие полимеры, как полипропилен, полиэтилен, полистирол, полиметилметакрилат, модифицированные полиолефины с алициклической группой в основной цепи и циклические полиолефины. Подобная смесь может использоваться для изготовления любой половины формы для литья или обеих половин одновременно, причем данная смесь предпочтительно используется для выполнения задней криволинейной поверхности, а передняя криволинейная поверхность состоит из алициклических сополимеров.
В ряде предпочтительных способов для изготовления форм 100 для целей настоящего изобретения используется литье под давлением в соответствии с известными способами, однако приемлемые реализации также могут включать в себя формы, изготовленные с использованием иных способов, в том числе включая: способы без применения литья, токарную обработку, алмазное точение или резку лазером.
Как правило, линзы формируются на по меньшей мере одной поверхности обеих частей формы 101-102. Тем не менее, в некоторых осуществлениях одна из поверхностей линзы может быть образована из части формы 101-102, а другая поверхность линзы может быть образована методом токарной обработки или другими методами.
Линзы
Обратимся теперь к Фиг.2, на которой показана офтальмологическая линза 201 с источником энергии 202, источником энергии 202а и компонентом 203.
Источник энергии 202 может быть электрически связан с источником света 202а и с компонентом 203. Источник света 202а может содержать светоизлучающие диоды или другие источники света, которые излучают синий свет в диапазоне длин волн от 450 до 500 нанометров, а наиболее предпочтительно, в диапазоне длин волн от 470 до 480 нанометров, при от 2000 до 3000 лк. С другой стороны, светодиоды или другие источники света могут излучать зеленый свет в диапазоне длин волн от 475 до 525 нанометров, а наиболее предпочтительно, в диапазоне длин волн от 490 до 510 нанометров, при от 30 до 400 лк. В другом варианте осуществления, единичный источник света может быть соединен с одним или несколькими местами офтальмологической линзы 201 для обеспечения освещенности, требуемой для световой терапии. В состав компонента 203 может входить любое устройство, которое реагирует на электрический заряд изменением состояния, например, такое как: полупроводниковый чип; пассивное электрическое устройство; оптическое устройство, такое как хрустальная линза; процессор, микроэлектромеханический механизм (МЭММ) или наноэлектромеханический механизм (НЭММ).
В ряде конкретных вариантов осуществления в состав компонента 203 входит электрическое запоминающее устройство, например, такое как конденсатор; ультраконденсатор; суперконденсатор; или другой компонент хранения. Источник энергии 202 может содержать, например: литий-ионную батарею, расположенную в периферической зоне офтальмологической линзы вне оптической зоны и заряжаемую посредством одной или нескольких радиочастот; фотовольтаики и магнитной индукции в источнике энергии 202. Другие источники энергии 202 описаны далее со ссылкой на Фиг.7 ниже.
Как видно, в некоторых вариантах осуществления часть источника энергии 202, источник света 202а и компонент 203 располагаются вне оптической зоны 204, при чем оптическая зона 204 содержит часть линзы 201, образующую линию взгляда для носящего линзу 201. Другие варианты осуществления могут содержать источник энергии 202, находящийся в части оптической зоны офтальмологической линзы. Например, такие варианты осуществления могут включать источник энергии 202, состоящий из проводящих компонентов, которые имеют слишком малые размеры, для того чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом.
В ряде осуществлений настоящего изобретения предпочтительный тип линзы может включать в себя линзу 201, в состав материалов которой входит содержащий силикон компонент. Под «содержащим силикон компонентом» подразумевается любой компонент, имеющий по меньшей мере один [-Si-O-] фрагмент в составе мономера, макромера или преполимера. Полное содержание Si и непосредственно связанного с ним O в рассматриваемом содержащим силикон компоненте предпочтительно составляет более, чем приблизительно 20 весовых процентов, и более предпочтительно более, чем 30 весовых процентов полного молекулярного веса содержащего силикон компонента. Полезные для целей настоящего изобретения содержащие силикон компоненты предпочтительно имеют в своем составе полимеризуемые функциональные группы, такие как акрилатную, метакрилатную, акриламидную, метакриламидную, винильную, N-виниллактамовую, N-виниламидную и стирильную функциональные группы.
Пригодные для целей настоящего изобретения содержащие силикон компоненты включают в себя соединения по Формуле I
,
где
1
R независимо выбирают из группы, включающей моновалентные реакционно-способные группы, моновалентные алкильные группы или моновалентные арильные группы, причем каждая из перечисленных химических групп может далее иметь в своем составе функциональные группы, выбираемые из следующего ряда: гидрокси, амино, окса, карбокси, алкилкарбокси, алкокси, амидо, карбамат, карбонат, галоген, а также их различные комбинации; а моновалентные силоксановые цепи имеют в своем составе 1-100 повторяющихся Si-O блоков и могут далее иметь в своем составе функциональные группы, выбираемые из следующего ряда: алкил, гидрокси, амино, окса, карбокси, алкилкарбокси, алкокси, амидо, карбамат, галоген, а также их различные комбинации;
где b = от 0 до 500, причем подразумевается, что если b отлично от нуля 0, то по b имеется распределение с модой, равной указанному значению;
1
1
причем по меньшей мере один фрагмент R представляет собой моновалентную реакционно-способную группу, а в некоторых реализациях настоящего изобретения от одного до трех фрагментов R представляют собой моновалентные реакционно-способные группы.
1-6
1-6
2-12
2-12
2-12
2-6
1-6
Используемый в настоящей заявке термин «моновалентные реакционно-способные группы» относится к группам, способным к реакциям свободнорадикальной и/или катионной полимеризации. Характерные, но не ограничивающие примеры свободнорадикальных реакционно-способных групп включают (мет)акрилаты, стирилы, винилы, виниловые эфиры, Cалкил(мет)акрилаты, (мет)акриламиды, Cалкил(мет)акриламиды, N-виниллактамы, N-виниламиды, Cалкенилы, Cалкенилфенилы, Cалкенилнафтилы, Cалкенилфенил-Cалкилы, O-винилкарбаматы и O-винилкарбонаты. Характерные, но не ограничивающие примеры катионных реакционно-способных групп, включают в себя винилэфирные или эпоксидные группы, а также их смеси. В одном из вариантов осуществления свободнорадикальные реакционно-способные группы содержат (мет)акрилаты, акрилоксигруппы, (мет)акриламиды, а также их смеси.
1
16
6
14
Соответствующие целям настоящего изобретения моновалентные алкильные и арильные группы включают незамещенные моновалентные C-Салкильные группы, C-C арильные группы, такие как замещенные и незамещенные метил, этил, пропил, бутил, 2-гидроксипропил, пропоксипропил, полиэтиленоксипропил, а также их различные комбинации и т.д.
1
1
В одной реализации настоящего изобретения b равно нулю, один фрагмент R представляет собой моновалентную реакционно-способную группу, и по меньшей мере три фрагмента R выбраны из моновалентных алкильных групп, содержащих от одного до 16 атомов углерода, и в другой реализации - из моновалентных алкильных групп, содержащих от одного до 6 атомов углерода. Характерные, но не ограничивающие примеры содержащих силикон компонентов данной реализации настоящего изобретения включают в себя 2-метил-, 2-гидрокси-3-[3-[1,3,3,3-тетраметил-1-[(триметилсилил) окси]дисилоксанил]пропокси]пропиловый эфир (“SiGMA”), 2-гидрокси-3-метакрилоксипропилоксипропил-трис(триметилсилокси)силан, 3-метакрилоксипропилтрис(триметилсилокси)силан ("TRIS"), 3-метакрилоксипропилбис(триметилсилокси)метилсилан и 3-метакрилоксипропилпентаметилдисилоксан.
1
1
1
1
1
В других вариантах осуществления b составляет от 2 до 20, от 3 до 15 или в некоторых вариантах осуществления от 3 до 10. По меньшей мере, один концевой фрагмент R представляет собой одновалентную реакционно-способную группу, а остальные группы R выбраны из одновалентных алкильных групп, содержащих от 1 до 16 атомов углерода, а в другом варианте осуществления - из одновалентных алкильных групп, содержащих от 1 до 6 атомов углерода. В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения b находится в диапазоне от 3 до 15, один концевой фрагмент R представляет собой моновалентную реакционно-способную группу, другой концевой фрагмент R представляет собой моновалентную алкильную группу, содержащую от одного до 6 атомов углерода, а остальные фрагменты R представляет собой моновалентные алкильные группы, содержащие от 1 до 3 атомов углерода. Характерные, но не ограничивающие примеры содержащих силикон компонентов такой реализации настоящего изобретения включают (полидиметилсилоксан (МВ 400-1000) с концевой моно-(2-гидрокси-3-метакрилоксипропил)-пропил эфирной группой) ("OH-mPDMS"), (полидиметилсилоксаны (МВ 800-1000) с концевыми моно-н-бутильными и концевыми монометакрилоксипропильными группами), (“mPDMS”).
1
1
В другом варианте осуществления настоящего изобретения b находится в диапазоне от 5 до 400 или от 10 до 300, оба концевых фрагмента R представляют собой моновалентные реакционно-способные группы, а остальные фрагменты R независимо выбираются из моновалентных алкильных групп, содержащих от одного до 18 атомов углерода, которые могут иметь эфирные мостиковые группы между атомами углерода и могут также включать атомы галогенов.
В одной реализации настоящего изобретения, когда требуется изготовить линзу на основе силиконового гидрогеля, линза, составляющая предмет настоящего изобретения, изготавливается из реакционной смеси, содержащей по меньшей мере приблизительно 20 и предпочтительно приблизительно от 20 до 70 вес.% содержащих силикон компонентов в расчете на полный вес содержащих реакционно-способные мономеры компонентов, из которых изготавливается искомый полимер.
1
В другом варианте осуществления настоящего изобретения от одного до четырех фрагментов R представляют собой винилкарбамат или карбонат со следующей формулой:
Формула II
,
в которой: Y означает O-, S- или NH-;
R означает водород или метил; d равно 1, 2, 3 или 4; и q равен 0 или 1.
К числу содержащих силикон-винилкарбонатных или винилкарбаматных мономеров относятся: 1,3-бис[4-(винилоксикарбонилокси)бут-1-ил]тетраметилдисилоксан; 3-(винилкарбонилтио)пропил-[трис(триметилсилокси)силан]; 3-[трис(триметилсилокси)силил]пропилаллилкарбамат; 3-[трис(триметилсилокси)силил]пропилвинилкарбамат; триметилсилилэтилвинилкарбонат; триметилсилилметилвинилкарбонат, и
.
1
1
Если необходимы биомедицинские устройства с модулем упругости менее 200, только один из фрагментов R должен представлять собой моновалентную реакционно-способную группу, и не более двух из остальных фрагментов R должны представлять собой моновалентные силоксановые группы.
Другой класс содержащих силикон компонентов включает в себя полиуретановые макромеры со следующими формулами:
Формулы IV-VI
a
1
(*D*A*D*G) *D*D*E;
a
1
E(*D*G*D*A) *D*G*D*E или;
a
1
E(*D*A*D*G) *D*A*D*E
в которой:
D обозначает алкильный бирадикал, алкилциклоалкильный бирадикал, циклоалкильный бирадикал, арильный бирадикал или алкиларильный бирадикал, содержащий от 6 до 30 атомов углерода,
G обозначает алкильный бирадикал, циклоалкильный бирадикал, алкилциклоалкильный бирадикал, арильный бирадикал или алкиларильный бирадикал, содержащий от 1 до 40 атомов углерода, который может иметь в основной цепи эфирные, тиоэфирные или аминовые мостиковые группы;
* обозначает уретановую или уреидо-мостиковую группу;
a
равен по меньшей мере 1;
A обозначает дивалентный полимерный радикал со следующей формулой:
Формула VII
.
11
1
R независимо обозначает алкильную или фторзамещенную алкильную группу, содержащую от 1 до 10 атомов углерода, которая может иметь эфирные мостиковые группы между атомами углерода; y равен по меньшей мере 1; а p означает функциональную группу с молекулярной массой от 400 до 10 000; каждый символ E и E независимо означает полимеризующийся ненасыщенный органический радикал, представленный формулой:
формула VIII
,
12
13
15
14
в которой: R представляет собой водород или метил; R представляет собой водород, алкильный радикал, содержащий от 1 до 6 атомов углерода, или радикал -CO-Y-R, где Y представляет собой -O-, Y-S- или -NH-; R означает двухвалентный радикал с количеством атомов углерода от 1 до 12; X обозначает -CO- или -OCO-; Z обозначает -O- или -NH-; Ar обозначает ароматический радикал с числом атомов углерода от 6 до 30; w - число от 0 до 6; х равно 0 или 1; y равно 0 или 1; z равно 0 или 1.
Предпочтительно содержащий силикон компонент представляет собой полиуретановый макромер, представленный следующей формулой:
формула IX
,
16
где R представляет собой бирадикал диизоцианата после удаления собственно изоцианатной группы, например, бирадикал изофоронизоцианата. Другим содержащим силикон макромером, соответствующим целям настоящего изобретения, является соединение по формуле X (где x+y представляет собой число в диапазоне от 10 до 30), получаемое при реакции фторэфира, полидиметилсилоксана с концевой гидроксильной группой, изофоронизоцианата и изоцианатоэтилметакрилата.
формула X
.
Иные, содержащие силикон компоненты, соответствующие целям настоящего изобретения, включают в себя 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 перечисленных выше полисилоксанов могут также использоваться в качестве содержащего силикон компонента в настоящем изобретении.
Процессы
Перечисленные ниже этапы приводятся как примеры процессов, которые могут быть реализованы в соответствии с некоторыми аспектами настоящего изобретения. Как должно стать понятно, порядок, в котором представлены отдельные этапы описываемых способов, ни в коей мере не является ограничивающим, и настоящее изобретение может быть реализовано и при ином их порядке. Кроме того, не все перечисленные этапы необходимы для успешной реализации настоящего изобретения, и дополнительные этапы могут вводиться в различных реализациях настоящего изобретения.
Обратимся теперь к Фиг.4, на которой изображена схема иллюстративного процесса внедрения настоящего изобретения, в 401, источник энергии и источник света размещаются на субстрате. Субстрат может также содержать или не содержать один или несколько компонентов.
На шаге 402 реакционно-способная мономерная смесь может наноситься в часть формы 101-102.
На этапе 403 субстрат помещается в часть формы для литья. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления субстрат помещается в часть формы для литья путем автоматической загрузки. Помещение механическим способом может включать, например, применение робота или других средств автоматизации, известных в отрасли в качестве применяемых для установки компонентов методом поверхностного монтажа. В рамках настоящего изобретения также предусмотрена возможность размещения вручную. Соответственно, любой способ размещения, с помощью которого возможно разместить субстрат с источником энергии и источником света в пределах части формы для литья так, чтобы после полимеризации реакционно-способной смеси, содержащейся в форме для литья, получившаяся офтальмологическая линза содержала.
В некоторых вариантах осуществления, слой связующего может быть предварительно нанесен на часть формы для литья до расположения источника энергии и источника света на часть формы для литья. Слой связующего может содержать пигмент или мономер, однако изобретение не ограничивается приведенным вариантом. Связующий слой может быть нанесен, например, с помощью струйного метода или процесса тампопечати. В некоторых вариантах осуществления процессорные устройства, МЭМС, НЭМС или другие компоненты также могут быть размещены в связующем слое таким образом, чтобы они поддерживали электрическую связь с источником энергии.
В 404, первая часть формы для литья может размещаться в непосредственной близости от второй части формы для литья для образования линзообразующей полости с по меньшей мере некоторым количеством реакционно-способной мономерной смеси, источником энергии и источником света, размещенными в полости. На шаге 405 реакционно-способная мономерная смесь в полости может быть полимеризована. Полимеризация может быть осуществлена, например, под действием актиничного излучения и тепла, либо того и другого. На шаге 406 линзу извлекают из частей формы.
В некоторых вариантах осуществления слой связующего может содержать полимерное связующее, которое способно образовывать взаимопроникающую полимерную сеть с материалом линзы, исключая необходимость образования ковалентных связей между связующим и материалом линзы для изготовления стабильной линзы. Стабильность линзы с источником энергии и источником света, помещенных в связующее, обеспечивается захватом источника энергии и источника света полимерным связующим и базовым полимером линзы. Связующие полимеры настоящего изобретения могут включать, например, полимеры, изготовленные из гомополимера или сополимера, либо их комбинации, и обладающие аналогичными параметрами растворимости, при этом связующий полимер имеет параметры растворимости, аналогичные материалу линзы. Связующие полимеры могут содержать функциональные группы, которые делают полимеры и сополимеры способными к взаимодействию друг с другом. Функциональные группы могут содержать группы одного полимера или сополимера, взаимодействующего с группами другого полимера или сополимера так, чтобы плотность взаимодействий, способствующих затормаживать подвижность и/или захватывать частицы пигментного красителя, повышалась. Взаимодействия между функциональными группами могут быть полярной или дисперсионной природы либо могут быть связаны с переносом заряда. Функциональные группы могут находиться как на главных цепях полимеров или сополимеров, так и на боковых фрагментах.
В качестве неограничивающего примера, мономер или смесь мономеров, которые образуют полимер с положительным зарядом, могут использоваться в сочетании с мономером или мономерами, которые образуют полимер с отрицательным зарядом, для образования связующего полимера. В качестве более конкретного примера, метилакриловая кислота (MAA) и 2-гидроксиэтилметакрилат (HEMA) могут использоваться для получения сополимера MAA/HEMA, который затем смешивается с сополимером HEMA/3-(N,N-диметил)пропилакриламида для образования связующего полимера.
В другом примере связующий полимер может состоять из гидрофобномодифицированных мономеров, включая, без ограничений, амиды и эфиры со следующей формулой:
3
2
x
2
CH(CH)-L-COCHR=CH,
1
6
причем L может представлять собой -NH или кислород, x может быть целым числом от 2 до 24, R может являться C-C алкилом или водородом и, предпочтительно, метилом или водородом. Примерами таких амидов и эфиров являются, кроме прочих, лаурилметакриламид и гексилметакрилат. Или как в другом примере, полимеры алифатических цепочек расширенных карбаматов и мочевина могут использоваться для изготовления полимерного связующего.
Связующие полимеры, пригодные для связующего слоя 111, могут также включать статический блок-сополимер HEMA, MAA и лаурилметакрилат (LMA), статический блок-сополимер HEMA и MAA или HEMA и LMA, или гомополимер HEMA. Весовые проценты, основанные на полном весе связующего полимера, каждого компонента в этих вариантах осуществления, составляют приблизительно от 93 до 100 весовых процентов HEMA, приблизительно от 0 до 2 весовых процентов MAA и приблизительно от 0 до 5 весовых процентов LMA.
peak
n
w
½
Молекулярный вес связующего полимера может быть таким, что он является частично растворимым в материале линзы и набухает в нем. Материал линзы диффундирует в связующий полимер и подвергается полимеризации или сшивке. Однако в то же время, молекулярный вес связующего полимера не может быть таким большим, чтобы воздействовать на качество печатаемого изображения. Молекулярный вес связующего полимера предпочтительно составляет приблизительно от 7 000 до 100 000, более предпочтительно - приблизительно от 7 000 до 40 000, и наиболее предпочтительно - приблизительно от 17 000 до 35 000 Mчтосоответствует молекулярному весу максимальногопика, полученного при анализах методом эксклюзионной хроматографии размеров (= (M × M)).
В контексте настоящего изобретения молекулярный вес можно определить с помощью гельпроникающего хроматографа с рассеиванием света под углом 90° и рефрактометрическими детекторами. Используются две колонки PW4000 и PW2500, элюент метиловый спирт-вода в весовом соотношении 75/25, регулируемом до 50 мМ хлористого натрия, и смесь молекул полиэтиленгликоля и полиэтиленоксида с хорошо определенными молекулярными весами в диапазоне от 325 000 до 194.
Специалистам в данной области ясно, что, путем использования агентов передачи цепи при получении связующего полимера, использования больших количеств инициатора, использования живой полимеризации, выбора подходящих концентраций мономера и инициатора, выбора количества и типов растворителя или их комбинаций, можно получить необходимый молекулярный вес связующего полимера. Предпочтительно для получения требуемого молекулярного веса применять переносчик кинетической цепи в сочетании с инициатором или, более предпочтительно, в сочетании с инициатором и одним или несколькими растворителями. Альтернативно, небольшие количества связующего полимера с очень большим молекулярным весом могут использоваться совместно с большими количествами растворителя для поддержания необходимой вязкости связующего полимера. Предпочтительная вязкость полимерного связующего составляет от примерно 4000 до примерно 15000 сантипауз при 23°C.
Агенты передачи цепи, способствующие образованию связующих полимеров, используемых в настоящем изобретении, обладают значениями констант передачи цепи, большими, чем приблизительно 0,01, предпочтительно большими, чем приблизительно 7, и, более предпочтительно, большими, чем приблизительно 25 000.
Для получения полимерного связующего могут использоваться любые требуемые инициаторы, включая, помимо прочего, инициаторы ультрафиолетового света, инициаторы видимого света, термические инициаторы и т.п., а также их комбинации. Предпочтительно использовать термический инициатор, более предпочтительно использовать 2,2-азобисизобутиронитрил и 2,2-азобис-2-метилбутиронитрил. Количество используемого инициатора составляет приблизительно от 0,1 до 5 весовых процентов исходя из полного веса состава. Предпочтительно, 2,2-азобис 2-метилбутиронитрил используется с додеканетиолом.
Слой связующего полимера или другой субстрат 111 может быть сформирован при помощи любого подходящего процесса полимеризации, включая, без ограничений, радикальноцепную полимеризацию, ступенчатую полимеризацию, эмульсионную полимеризацию, ионно-цепную полимеризацию, полимеризацию с раскрытием кольца, полимеризацию с переносом группы, полимеризацию с переносом атома и тому подобные процессы. Предпочтительно использовать для этих целей термически инициируемую свободнорадикальную полимеризацию. Условия для проведения необходимой полимеризации хорошо известны специалистам в данной области.
Растворители, пригодные для получения связующего полимера, представляют собой среднекипящие растворители с температурой кипения приблизительно от 120 до 230°C. Выбор используемого растворителя осуществляется исходя из типа получаемого связующего полимера и его молекулярного веса. К числу подходящих растворителей относятся, без ограничения, диацетоновый спирт, циклогексанон, изопропиллактат, 3-метокси-1-бутанол, 1-этокси-2-пропанол и тому подобные.
В некоторых вариантах осуществления слой полимерного связующего в рамках настоящего изобретения может быть специально подобран на основе коэффициента расширения в воде к материалу линзы, с которым он будет использоваться. Согласование или существенное согласование коэффициента расширения связующего полимера с коэффициентом затвердевшего материала линзы в уплотнительном растворе может содействовать предотвращению развития напряжений в линзе, которое приводит к плохим оптическим характеристикам и изменению параметров линзы. Кроме того, связующий полимер может набухать в материале линзы, допуская набухание изображения, отпечатанного с помощью красящего вещества настоящего изобретения. Благодаря набуханию изображение оказывается захваченным в материале линзы, не оказывая воздействия на удобство пользования линзой.
В некоторых вариантах осуществления красящие вещества могут быть включены в состав связующего слоя. Пигменты, используемые со связующим полимером в красящих веществах настоящего изобретения, представляют собой органические или неорганические пигменты, пригодные для использования в контактных линзах, либо комбинации таких пигментов. Помутнение может контролироваться путем изменения концентрации пигмента и используемого опалесцирующего компонента, большие количества которого вызывают большее помутнение. Типичные органические пигменты включают, помимо прочего, фталоцианиновый голубой, фталоцианиновый зеленый, карбазоловый фиолетовый, кубовый оранжевый 1 и т.п., а также их комбинации. Примеры неорганических пигментов включают, помимо прочего, оксид железа черный, оксид железа коричневый, оксид железа желтый, оксид железа красный, диоксид титана и т.п., а также их комбинации. Помимо указанных пигментов, могут также применяться растворимые и нерастворимые красители, включая, помимо прочего, красители на основе дихлортриазина и винилсульфонов. Используемые красители и пигменты выпускаются промышленностью.
Покрытие или смачивание пигментных частиц со связующим полимером обеспечивает лучшее диспергирование пигментных частиц в массе связующего полимера. Покрытие поверхности сегмента может выполняться за счет использования электростатических, дисперсионных или водородных сил связи. Для диспергирования пигмента в связующий полимер предпочтительно использование высокой скорости сдвига. Пигмент может добавляться к связующему полимеру путем налива полимера и сегмента в подходящий смеситель, такой как смеситель с вращающимся валом, и перемешиванием до образования однородной смеси, как правило, в течение приблизительно 30 минут. После этого смесь может подаваться в мельницу с высокой скоростью сдвига, такую как мельница Эйгера, для диспергирования пигмента в связующий полимер. Повторное измельчение выполняется при необходимости для достижения полного диспергирования. В общем случае измельчение производится до достижения пигментами размерами приблизительно от 0,2 до 3 микронов. Измельчение может производиться с использованием любого подходящего коммерчески доступного устройства, включая, среди прочих, мельницу с высокой скоростью сдвига или шаровую мельницу.
Помимо пигмента и полимерного связующего, в некоторых вариантах осуществления слой связующего содержит один или несколько растворителей, которые облегчают процесс нанесения слоя связующего на часть формы для литья. Еще одним открытием настоящего изобретения является то, что для предотвращения смещения связующего слоя к поверхности формы, желательно и предпочтительно, чтобы связующий слой характеризовался поверхностным натяжением, не превышающим величину около 27 мН/м. Такое поверхностное натяжение может достигаться путем обработки поверхности, например, поверхности формы, на которую будет нанесен связующий слой 111. Обработка поверхности может выполняться методами, известными специалистам, такими как плазменная обработки или обработка в коронном разряде, но не ограничиваясь ими. Альтернативно и предпочтительно, нужное поверхностное натяжение может достигаться выбором растворителей, используемых в красящем веществе.
Соответственно, примеры растворителей, пригодных для использования в связующем слое, включают растворители, способные увеличивать или уменьшать вязкость связующего слоя и помогающие управлять поверхностным натяжением. Подходящими растворителями являются, среди прочих, циклопентаноны, 4-метил-2-пентанон, 1-метокси-2-пропанол, 1-этокси-2-пропанол, изопропиллактат и тому подобные, а также их комбинации. Предпочтительно использовать 1-этокси-2-пропанол и изопропиллактат.
В некоторых предпочтительных вариантах осуществления в материале связующего слоя настоящего изобретения используются по меньшей мере три различных растворителя. Первые два из них, оба из которых являются среднекипящими растворителями, используются при получении связующего полимера. Хотя эти растворители могут быть сняты со связующего полимера после его образования, предпочтительно, чтобы они оставались. Предпочтительно, чтобы этими двумя растворителями были 1-этокси-2-пропанол и изопропиллактат. Дополнительный низкокипящий растворитель, представляющий собой растворитель с температурой кипения в диапазоне приблизительно от 75 до 120°C, может использоваться для уменьшения вязкости красящего вещества по желанию. Подходящими низкокипящими растворителями являются, без ограничений, 2-пропанол, 1-метокси-2-пропанол, 1-пропанол и тому подобные растворители, а также их комбинации. Предпочтительно использовать 1-пропанол.
Конкретное количество используемых растворителей зависит от ряда факторов. Например, количество растворителей, используемых при приготовлении полимерного связующего, будет зависеть от требуемого молекулярного веса полимерного связующего и других компонентов, таких как мономеры и сополимеры, используемых в составе полимерного связующего. Количество используемого низкокипящего растворителя зависит от вязкости и поверхностного натяжения, необходимых для данного красящего вещества. Кроме того, если красящее вещество наносится на форму и отверждается вместе с материалом линзы, количество используемого растворителя зависит от используемых материалов линзы и формы и от того, повергался ли материал формы какой-либо обработке поверхности с целью повысить его способность к смачиванию. Точное количество используемого растворителя может быть определено специалистом в данной области. В общем случае полный вес используемых растворителей составляет приблизительно от 40 до 75 весового процента растворителя, который будет использоваться.
В дополнение к растворителям, пластификатор может и, предпочтительно, добавляется к связующему слою 111 для уменьшения растрескивания в процессе сушки связующего слоя и усиления диффузии и набухания связующего слоя под действием материала линзы. Тип и количество используемого пластификатора зависит от молекулярного веса используемого связующего полимера и, для красящих веществ, помещаемых на формы, которые сохраняются перед использованием, от необходимой стабильности при хранении. Пригодные пластификаторы включают, помимо прочего, глицерин, пропиленгликоль, дипропиленгликоль, трипропиленгликоль, полиэтиленгликоль 200, 400 или 600 и т.п., а также их комбинации. Предпочтительно использовать в качестве пластификатора глицерин. Количества используемого пластификатора обычно составляют от 0 приблизительно до 10 весовых процентов веса красящего вещества.
Специалистам в данной области ясно, что добавки, отличные от уже обсуждавшихся, также могут быть включены в состав связующего слоя настоящего изобретения. Подходящими добавками являются, помимо прочего, добавки, способствующие растеканию и равномерному распределению по поверхности, добавки, предотвращающие пенообразование, добавки для реологической модификации и т.п., а также их комбинации.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения связующий слой оказывается заделанным в материал линзы после его отверждения. Таким образом, связующий слой можно заделывать ближе к передней или задней поверхности линзы, на которую он наносится, сформированной в зависимости от поверхности формы. Кроме того, один или несколько связующих слоев могут быть нанесены в любом порядке.
Хотя изобретение может использоваться для получения жестких или мягких контактных линз из любого известного материала линз или материала, подходящего для формирования таких линз, предпочтительно, чтобы линзы настоящего изобретения были мягкими контактными линзами с водосодержанием приблизительно от 0 до 90 процентов. Более предпочтительно, чтобы указанные линзы были изготовлены из мономеров, содержащих гидроксильные группы, карбоксильные группы или оба типа групп, или были изготовлены из содержащих силикон полимеров, таких как силоксаны, гидрогели, силиконовые гидрогели и их комбинации. Материал, пригодный для изготовления линз настоящего изобретения, может быть получен путем взаимодействия смесей макромеров, мономеров и их комбинаций вместе с добавками, такими, как инициаторы полимеризации. Подходящими материалами являются, среди прочих, силикон-гидрогели, выполненные из силиконовых макромеров и гидрофильных мономеров.
Обратимся теперь к Фиг.5. В другом аспекте настоящего изобретения, источник энергии и источник света, закрепленные на субстрате, помещаются внутрь полости формы для литья для изготовления офтальмологической линзы. В 501 источник энергии и источник света размещаются в части формы для литья офтальмологической линзы, как уже было описано ранее.
В 502 источник энергии связан электрически с источником света или другим компонентом, дополнительно закрепленном на субстрате и размещенном внутри части формы для литья. Электрическая связь может осуществляться, например, с помощью электронных схем, встроенных во вкладыш, или с помощью связей, созданных с применением струйной печати или иными способами непосредственно на материале линзы.
На этапе 503 реакционная смесь, помещенная в полость, полимеризуется и образует линзу. Полимеризация может быть выполнена, например, путем облучения реакционной смеси актиническим излучением.
Устройство
Обратимся теперь к Фиг.3, на которой изображено автоматизированное устройство 301 с одним или более интерфейсом передачи субстрата 311. Как показано на Фигуре, множество частей форм для литья, каждая с соответствующим субстратом 314, размещаются на пластине 313 и подаются к механизмам переноса субстрата 311. Варианты осуществления могут включать единственный интерфейс 311, отдельно размещающий источник энергии и источник света во множественном субстрате 314, или множественные интерфейсы (не показано на фигуре.) одновременно размещающие источники энергии и источники света во множественном субстрате, таком как части формы для литья 314, в некоторых вариантах осуществления в каждой части формы для литья.
Другой аспект некоторых вариантов осуществления содержит устройство для поддержки различных компонентов, содержащих источник энергии и источник света офтальмологической линз, в то время как тело офтальмологической линзы сформовано вокруг этих компонентов. В некоторых вариантах осуществления источник энергии и источник света могут крепиться к точкам удерживания в форме для литья линзы (не показано на Фигуре). Точки удерживания могут быть закреплены полимеризованным материалом того же типа, из которого изготавливается тело линзы.
Обратимся теперь к фиг. 6, на которой показан контроллер 600, который может использоваться в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения. Контроллер 600 включает процессор 610, который может содержать один или несколько процессорных компонентов, подключенных к устройству обмена данными 620. В некоторых вариантах осуществления контроллер 600 может использоваться для передачи энергии к источнику энергии и источнику света, расположенным в офтальмологической линзе.
Контроллер может включать один или несколько процессоров, подключенных к устройству обмена данными, выполненному с возможностью передачи энергии по каналу связи. Устройство связи может использоваться для электронного управления одним или несколькими из следующих процессов: размещение источника энергии в офтальмологической линзе и передача цифровых данных к и от офтальмологической линзы или управление источником света или другим компонентом, встроенным в офтальмологическую линзу.
Устройство обмена данными 620 может также использоваться для связи, например, с одним или более контроллерными устройствами или компонентами производственного оборудования.
Процессор 610 также обменивается данными с устройством хранения 630. Устройство хранения данных 630 может содержать любые соответствующие устройства хранения информации, включая сочетания магнитных устройств хранения данных (например, магнитной ленты и жестких дисков), оптических и полупроводниковых устройств хранения данных, таких как оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).
Устройство хранения данных 630 может хранить программу 640 для управления процессором 610. Процессор 610 выполняет команды программы 640, и, таким образом, работает в соответствии с настоящим изобретением. Устройство хранения 630 может также хранить офтальмологические данные в одной или нескольких базах данных. База данных может состоять из конструкций специализированных источников энергии и источников света, а также особых последовательностей управления для управления энергией, поступающей к источнику энергии и источнику света и от них.
В некоторых вариантах осуществления офтальмологическая линза с компонентом активации приспособлена для получения энергии от источника энергии, встроенного в офтальмологическое устройство.
Обратимся теперь к Фиг.7, на которой в пункте 700 показан вид некоторых опций, которые могут быть включены в различные виды источников энергии, которые могут быть встроены в запитанную энергией офтальмологическую линзу 100. Как было указано ранее, в ряде вариантов осуществления источник энергии может представлять собой батареи. Пунктом 720 на Фиг.7 показаны батареи. На Фиг.7 также показан график различных опций, упорядоченные по порядку плотности энергии, которую они могут сохранять. Батареи, например, включают диапазон плотностей энергии от ~50 до ~800 Втч/л. В общем, не учитывая других аспектов определенного источника энергии, чем выше плотность хранения энергии, тем более востребованным будет этот источник энергии.
На графике 700 видно, что устройство сбора энергии 740 является наименее предпочтительным устройством с точки зрения энергетической плотности. Однако для специалиста в данной области техники очевидно, что существуют и другие параметры, по которым устройство сбора энергии может иметь преимущества.
Например, устройства сбора энергии могут включать фотоэлектрические, термоэлектрические или пьезоэлектрические элементы энергоснабжения. Такие устройства сбора обладают тем преимуществом, что они могут поглощать энергию из окружающей среды и обеспечивать устройство электрической энергией без проводного подключения к источнику. В некоторых примерах осуществления изобретения устройства сбора могут представлять собой источник энергии для офтальмологической линзы с автономным энергоснабжением. Однако в других осуществлениях устройства сбора энергии могут использоваться в сочетании с другими источниками, способными хранить энергию в электрической форме.
Другие типы источников энергии включают устройство конденсаторного типа 730. Очевидно, что энергетическая плотность конденсаторов выше плотности устройств сбора энергии, но ниже энергетической плотности батарей 720. Конденсаторы, однако, имеют некоторые характерные преимущества.
Конденсаторы являются видом источника энергии, которые хранят энергию в форме электричества; и таким образом, может быть одним из источников энергии, который в сочетании с преобразователем энергии может беспроводной источник энергии, который может накапливать энергию. В целом конденсаторы имеют перед батареями преимущество, поскольку в целом они обеспечивают более высокую плотность мощности по сравнению с батареями. Существуют различные типы конденсаторов: от стандартных электрических тонкопленочных конденсаторов, майларовых конденсаторов, электролитических конденсаторов до относительно новых более совершенных конденсаторов высокой плотности, таких как наноразмерные конденсаторы или суперконденсаторы.
В некоторых дополнительных вариантах осуществления источники энергии, содержащие электрохимические элементы или батареи 720, могут определять предпочтительный режим работы. Батареи имеют множество характеристик, которые делают их предпочтительными источниками энергии в рамках настоящего изобретения. Например, батареи хранят энергию в форме, которая позволяет прямое преобразование в электрическую энергию. Некоторые батареи могут быть перезаряжаемыми или заряжаемыми и, следовательно, они представляют собой другую категорию источников энергии, которые могут использоваться в сочетании с устройствами сбора энергии. Учитывая, что батареи имеют относительно высокую энергетическую плотность, функции могут выполняться с умеренным расходом энергии. Кроме того, батареи могут быть изготовлены в виде гибких устройств. Для специалиста в данной области техники будет очевидно, что для сфер приложений, требующих большой мощности, батареи также можно объединять с конденсаторами. Возможны многочисленные варианты осуществления, в которых батарея представляет собой, по меньшей мере, часть источника энергии в офтальмологической линзе с автономным источником энергии.
В другом варианте осуществления в качестве источника энергии 710 может использоваться топливный элемент. Топливные элементы вырабатывают электричество при потреблении химического топлива, выдавая электрическую энергию и побочные продукты, включая тепловую энергию. Возможны варианты осуществления с топливными элементами, использующими в качестве топлива биодоступные материалы. Как правило, если не принимать во внимание подходящую энергетическую плотность, характерную для указанного источника энергии, он может представлять собой технологически сложную конструкцию, и обычно его размеры недостаточно малы для применения в офтальмологической линзе. Кроме того, если отсутствует возможность извлекать источник топлива из офтальмологической линзы, то такой топливный элемент, несмотря на его фактическую энергетическую плотность, может проигрывать в сравнении с источником энергии, который имеет возможность заряжаться.
В последующем обсуждении примеров осуществления настоящего изобретения внимание может концентрироваться в основном на вариантах использования батареи в качестве основного источника энергии для офтальмологической линзы с автономным энергоснабжением. Такое внимание не ограничивает пределы, охватываемые изобретением, поскольку в различных вариантах осуществления изобретения могут использоваться многие источники энергии, включая рассмотренные выше.
Как указывается в некоторых примерах осуществления настоящего изобретения, к источникам энергии относятся электрохимические элементы энергоснабжения или батареи. Существует множество различных типов батарей, которые могут быть использованы при изготовлении офтальмологических линз с автономным энергоснабжением. Например, могут использоваться батареи одноразового использования, созданные на основе различных катодных и анодных материалов. В качестве некоторых примеров таких материалов можно назвать цинк, углерод, серебро, марганец, кобальт, литий, кремний. В других вариантах осуществления изобретения могут использоваться перезаряжаемые батареи. Такие батареи в свою очередь могут изготавливаться по одной или нескольким из таких технологий: Литий-ионная технология; Серебряная технология; Магниевая технология; Ниобиевая технология или другая технология, применяющая другие токопроводящие материалы. Специалистам в области, к которой относится изобретение, будет ясно, что в качестве источника энергии для различных вариантов офтальмологической линзы с автономным энергоснабжением могут быть использованы различные технологии создания батарейных систем - одноразовых и перезаряжаемых.
Физические и пространственные ограничения, связанные со средой контактной линзы, могут давать определенным типам батарей преимущество перед другими типами. Примером такого предпочтительного типа могут служить тонкопленочные батареи. Тонкопленочные батареи могут занимать малый объем пространства, что соответствует условиям офтальмологических устройств, предназначенных для применения у человека. Кроме того, они могут формироваться на гибкой подложке, что обеспечивает свободу сгибания как офтальмологической линзы, так и встроенной в нее батареи на подложке.
В число примеров использования тонкопленочных батарей могут входить как варианты одноразового применения, так и перезаряжаемые формы. Перезаряжаемые батареи обеспечивают возможность длительного использования продукта и, следовательно, более высокого уровня потребления энергии. Много усилий было уделено на разработку технологии для производства запитанных энергией офтальмологических линз с перезаряжаемыми тонкопленочными батареями; однако, область изобретения не ограничивается этим подклассом.
Перезаряжаемые тонкопленочные батареи являются доступным коммерческим продуктом, например, компания Oak Ridge National Laboratory выпускает различные виды этих устройств с начала 1990-х гг. В настоящее время коммерческое производство таких батарей осуществляется компаниями Excellatron Solid State, LLC (Атланта, шт. Джорджия), Infinite Power Solutions (Литтлтон, шт. Колорадо) и Cymbet Corporation, (Элк Ривер, шт. Миннесота). Эта технология в настоящее время является доминирующей по использованию в устройствах, в которых требуются плоские тонкопленочные батареи. Применение таких батарей может быть использовано в некоторых вариантах осуществления данной области изобретения; тем не менее, изготовление тонкопленочной батареи в объемной форме, например, со сферическим радиусом кривизны, используются в желательных вариантах осуществления данной области изобретения. Предполагается, что специалистам в области, к которой относится изобретение, понятно, что в сферу действия настоящего изобретения входят различные формы таких вариантов трехмерных батарей.
На Фиг. 8a, 8b, 8c и 8d показаны разнообразные примеры различных форм, которые может принимать источник энергии офтальмологической линзы. Под номером 800 представлен пример источника энергии, изготовленного из тонкопленочных материалов, который для настоящего примера был сформирован в виде плоскости. Если размер таких батарей, как представленный под номером 800, составляет порядка одного миллиметра, они могут использоваться в офтальмологической линзе, снабженной источником энергии. Под номером 810 представлен пример источника энергии трехмерной формы, в котором гибкому субстрату и встроенной батарее придана кольцевая форма, которая в недеформированном виде имеет приблизительно такую же форму, которую может принять недеформированная офтальмологическая линза. В некоторых вариантах осуществления радиус кольцевой формы может составлять приблизительно 8 мм для одного из вариантов осуществления офтальмологической линзы, снабженной источником энергии. Такой же подход может применяться к трехмерным вариантам осуществления, которые представляют собой четверть кольца 830 или половину кольца 820. Предполагается, что специалистам в области, к которой относится изобретение, понятно, что в альтернативных примерах осуществления настоящего изобретения могут использоваться многие различные формы, включая другие формы в виде сегмента кольца.
Другое направление вариантов осуществления настоящего изобретения относится к конкретным химическим составляющим батарей, которые могут использоваться в офтальмологической линзе, снабженной источником энергии. Один из примеров осуществления изобретения, разработанный компанией Oak Ridge Laboratories, включает в себя использование литиевых или литий-ионных ячеек. Среди стандартных материалов анода таких батарей - литий, а в литий-ионных батареях анодом может быть графит. Примером альтернативных вариантов осуществления таких батарей является использование микрочастиц кремния в качестве анода для тонкопленочной батареи, встроенной в контактную линзу.
Для катода батареи в рамках настоящего описания может использоваться несколько видов материалов. Среди стандартных материалов катода - оксиды лития и марганца, а также оксиды лития и кобальта, которые имеют хорошие характеристики для использования в батареях. Альтернативой является использование катодов на основе лития железа фосфида, которые имеют сходные функциональные характеристики, однако в некоторых случаях применения могут иметь преимущества, связанные с зарядкой. Также, размер этих и других катодных материалов может улучшить характеристики зарядки; как например, изготовление катодов из нанокристаллов различных материалов может значительно увеличить скорость перезарядки батареи.
В некоторых вариантах осуществления источник света и источник энергии могут быть помещены в капсулу и, таким образом, изолированы от среды, в которой они размещаются. Может быть предпочтительным заключить источник энергии и источник света в капсулу, чтобы полностью изолировать их составные части от попадания офтальмологической среды. В другом случае, аспекты офтальмологической среды могут негативно отражаться на производительности источника энергии и источника света, если они не достаточно хорошо инкапсулированы. Различные варианты примеров осуществления настоящего изобретения могут быть связаны с выбором материалов.
Обратимся теперь к Фиг.9, на котором пункт 900 изображает возможное осуществление запитанной энергией офтальмологической линзы. Изображенный на Фигуре источник энергии 910 может включать тонкопленочную литий-ионную аккумуляторную батарею. Батареи могут иметь точки контакта 970 для обеспечения связи. Связь может обеспечиваться проводами, подключенными к точкам контакта 970, которые связывают батарею с фотогальваническим элементом 960, который в свою очередь может быть использован для зарядки батареи источника энергии 910. Дополнительные провода могут связывать источник энергии с гибкой электрической схемой, соединенной при помощи проводов, подключенных ко второму набору точек контакта 950. Эти точки контакта 950 могут быть частью гибкого соединительного субстрата 955, который также может содержать источник света 930. Этому соединительному субстрату может быть придана форма, повторяющая типичную форму линзы, аналогично описанному выше случаю для источника энергии. Однако для обеспечения дополнительной гибкости, субстрат 955 может иметь дополнительные характеристики поверхности, например, радиальные разрезы 945, по всей длине. К некоторым частям субстрата 955 могут быть подключены различные электронные компоненты, например, микросхемы, дискретные компоненты, пассивные компоненты и устройства, которые показаны под номером 990. Такие компоненты соединяются проводами или иным способом 940 с проводящими каналами в субстрате 955. Для примера, который не ограничивает настоящее изобретение, различные компоненты могут быть связаны с гибким субстратом 955 различными способами, варианты которых уже обсуждались ранее в контексте вариантов обеспечения связи с батареей. Набор различных электрических компонентов может определить контрольный сигнал для электрооптического устройства, изображенного под номером 990. Контрольный сигнал может быть передан по соединительному проводу 920. Этот тип офтальмологической линзы с автономным энергоснабжением с энергозависимыми функциями описывается только в качестве примера. Данное описание не может пониматься как ограничение сферы действия изобретения, так как специалисты в области, к которой относится настоящее изобретение, могут видеть, что возможно множество различных вариантов реализации функций, конструкции, соединительной схемы, схемы подачи энергии и общего использования принципа данного изобретения
В некоторых примерах осуществления устройство может включать в себя особенности, влияющие на внешний вид офтальмологических линз. Эстетика поверхности тонкопленочной микробатареи может быть изменена различными способами, позволяющими достичь определенного внешнего вида линзы при внедрении в электроактивную контактную линзу или формованный гидрогелевый элемент. В некоторых вариантах осуществления тонкопленочные микробатареи могут быть изготовлены с учетом эстетических потребностей с рисунком и/или цветным верхним слоем, которые могут служить либо для маскировки тонкопленочных микробатарей, либо для создания цветных узоров, подобных рисунку радужной оболочки глаза индивидуальных и/или смешанных оттенков, отражающего рисунка, радужного рисунка, металлоподобного рисунка, или, возможно, любого другого художественного оформления или рисунка. В других примерах осуществления тонкопленочная батарея может быть частично перекрыта другими компонентами линзы, например, фотоэлектрическим чипом, установленным на передней поверхности батареи, либо возможно размещение батареи целиком или частично позади гибкой интегральной схемы. В других примерах осуществления тонкопленочная батарея может быть стратегически расположена таким образом, чтобы ее частично или полностью скрывало верхнее или нижнее веко. Специалисты в области, к которой относится настоящее изобретение, могут видеть, что возможны различные варианты осуществления, касающиеся внешнего вида офтальмологического устройства с автономным энергообеспечением и способов его определения.
Возможно множество различных вариантов осуществления, касающихся способа формирования офтальмологических устройств с автономным энергоснабжением различных типов, описанных в настоящем документе. В одном наборе осуществлений в целях настоящего изобретения используется отдельная сборка отдельных компонентов конкретного осуществления офтальмологического устройства с автономным источником энергии. Собранные "вне линии" предпочтительно сформированные тонкопленочные микробатареи, мягкие электронные схемы, соединяющие элементы, микроэлектронные компоненты и/или другие электрически активные компоненты в сочетании с биосовместимым, инертным, однородным покрытием образуют полный встраиваемый, единый пакет, который может быть легко включен в процесс производства стандартной контактной линзы. Для изготовления гибких схем может использоваться полиимидная пленка с медным покрытием или иные подобные носители. Конформные покрытия могут включать, помимо прочего, парилен (типа N, C, D, HT и любые комбинации), поли(п-ксилилен), диэлектрические покрытия, силиконовые защитные покрытия или любые другие подходящие биосовместимые покрытия.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут представлять собой способы, направленные на изменение геометрической конструкции тонкопленочных микробатарей таким образом, чтобы они стали подходящими для встраивания в офтальмологическую линзу и/или для инкапсуляции с использованием материала офтальмологической линзы. Другие варианты осуществления могут включать способы встраивания тонкопленочных микробатарей в различные материалы, такие как, помимо прочего, гидрогели, силиконовые гидрогели, жесткие газопроницаемые (ЖГП) материалы контактных линз, силиконы, термопластичные полимеры, термоэластопласты, термореактивные полимеры, защитные диэлектрические/изоляционные покрытия и герметичные барьерные покрытия.
Другие варианты осуществления могут включать способы стратегического размещения источника энергии и источника света в пределах геометрии офтальмологической линзы. В особенности, в некоторых вариантах осуществления, источник энергии и источник света могут быть непрозрачными изделиями. Поскольку источник энергии и источник света не могут мешать распространению солнечных лучей через офтальмологическую линзу, способы изготовления в некоторых вариантах осуществления могут гарантировать, что центральная часть контактной линзы в 5-8 мм не будет загромождена никакими непрозрачными частями источника энергии и источника света. Специалисту в данной отрасли очевидно, что возможно много различных вариантов осуществления, относящихся к конструкции различных источников энергии и источников света, для взаимодействия предпочтительно с оптическими частями офтальмологической линзы.
В некоторых вариантах изобретения вес и плотность источника энергии могут настолько улучшать конструкции, что такие источники энергии могут функционировать либо отдельно, либо в сочетании с другими стабилизационными зонами линзы, встроенных в тело офтальмологической линзы для того, чтобы вращательно стабилизировать линзу, когда она находится в глазу. Такие варианты осуществления могут применяться в ряде сфер приложения, включая, помимо прочего, при коррекции астигматизма, улучшении зрительного комфорта или обеспечения постоянного/контролируемого местоположения других компонентов внутри офтальмологической линзы, снабженной источником энергии.
В дополнительных вариантах осуществления источник энергии и источник света могут располагаться на некотором расстоянии от внешнего края контактной линзы для образования преимущественного дизайна профиля края контактной линзы для обеспечения высокого комфорта и предотвращения побочных эффектов. Примерами таких предотвращаемых нежелательных явлений являются дуговидные повреждения верхнего слоя роговицы или гигантский папиллярный конъюнктивит.
В качестве одного из примеров, катодные, электролитные и анодные характеристики встроенного электромеханического элемента могут образовываться печатанием подходящими чернилами для определения таких катодных, электролитных и анодных областей. Очевидно, что батареи, изготовленные таким образом, могут включать как одноразовые элементы, например, на основе оксида марганца и цинка, так и тонкие аккумуляторные батареи на основе лития, аналогичные элементам, используемым в описанных выше тонкопленочных батареях. Специалисты в области, к которой относится настоящее изобретение, могут видеть, что возможны различные варианты осуществления, касающиеся различных свойств и способов формирования офтальмологических линз с автономным энергоснабжением с использованием печатных технологий.
Обратимся теперь к Фиг.10, на котором показано поперечное сечение 1000, которое содержит запитанную энергией офтальмологическую линзу 1001, также называемую контактной линзой 1001, с встроенными источниками света 1002, направляющими свет 1003 на роговицу 1004 глаза 1005. В некоторых вариантах осуществления поперечное сечение 1000 может быть отображено сверху вниз, при этом один или несколько встроенных источников света 1002 расположены вблизи сторон контактной линзы 1001. В других вариантах осуществления поперечное сечение 1000 может быть отображено сбоку, так что один или несколько встроенных источников света 1002 размещены в верхней и нижней части контактной линзы 1001. Количество источников света 1002 и расположение источников света 1002 по периметру контактной линзы 1001 могут быть различными. Источник света 1002 направляет освещение в сторону глаза владельца так, что освещение не видно наблюдателю. Контактная линза 1001 может также иметь покрытие, которое закрывает свечение световой терапии так, чтобы оно не было заметно наблюдателю, не ослабляя при этом действие световой терапии или зрение пользователя.
Встроенные источники света 1002 включают светоизлучающие диоды или другие источники света 1002, излучающие свет 1003 в целях световой терапии. Источники света 1002 могут содержать светоизлучающие диоды или другие источники света, которые излучают синий свет с длиной волны от 450 до 500 нм, наиболее предпочтительно от 470 до 480 нм, при 2000-3000 лк. Кроме того, светодиоды или другие источники света могут излучать зеленый свет с длиной волны от 475 до 525 нм, наиболее предпочтительно от 490 до 510 нм при 300-400 лк. Другой вариант осуществления предполагает единичный источник света, из которого свет передается к одному или нескольким местам в контактной линзе 1001, чтобы обеспечить освещение.
Контактная линза 1001 содержит поддерживающую электронику (не показана на Фигуре) с компонентами, такими как, например, датчики света, источник энергии, конденсаторы, память, процессор и устройство связи. Датчики света используются для обнаружения окружающего белого света, синего света или зеленого света. Источник энергии и конденсаторы подают энергию к другим компонентам запитанной энергией офтальмологической линзы. Память может использоваться, в качестве неограничивающего примера, для хранения программируемых планов световой терапии, для хранения данных, захваченных светочувствительными датчиками, для хранения фактических дат, времени, продолжительности и интенсивности световой терапии, а также для хранения данных, относящихся к источнику света и работе датчиков света для обнаружения отказов устройств. Процессор может использоваться, например, для запуска программируемых планов световой терапии, хранимых в памяти, для проведения анализа данных датчика света и определения индивидуального плана световой терапии на основе подверженности владельца воздействию окружающего света, для оценки изменений, вручную внесенных в запрограммированный план световой терапии и обеспечения компенсирующей корректировки, а также проведения анализа данных источника света и данных датчика света для выявления отказа устройств.
Устройство обмена данными может быть использовано для электронного управления одним или несколькими из следующих факторов: для передачи цифровых данных в и из запитанной энергией офтальмологической линзы и внешних устройств, а также для передачи цифровых данных между компонентами внутри запитанной энергией офтальмологической линзы. Устройство обмена данными может использоваться для беспроводной связи с одним или несколькими внешними устройствами, например, в качестве одного из примеров, брелком, персональным цифровым помощником (PDA) или приложением смартфона, применяемыми для управления запитанной энергией офтальмологической линзой. В запитанной энергией офтальмологической линзе, связь между компонентами может осуществляться через физическое соединение, например, путем непосредственно проводящего проводника, или связь может быть беспроводной. Связь между внутренними компонентами может включать, например, управление источником света от процессора и передача данных между датчиками света и памятью.
Поддерживающая электроника связана с источниками света 1002 логической и электрической связью, содержащимися в контактной линзе 1001. Связь между поддерживающей электроникой и источником света 1002 может проводиться по непосредственному проводящему проводнику или через беспроводную связь. Беспроводные режимы связи могут включать в себя, например, индуктивность, осуществляемую с помощью антенны, расположенной вблизи источника света 1002 в контактной линзе 1001, а также источник энергии, передающий энергию из другой области контактной линзы 1001 к антенне.
В некоторых вариантах осуществления, поддерживающая электроника может быть заключена в брелок, ювелирные изделия, шляпу, одежду или другие предметы, которые носит пользователь, таким образом, чтобы датчики света обнаруживали окружающий свет, который воздействует на пользователя, и поддерживающая электроника находилась вблизи контактной линзы с целью беспроводной связи. Беспроводные режимы связи могут включать, например, индуктивность. Индуктивность может быть осуществлена с помощью антенны, расположенной в контактной линзе, и источника энергии, передающего энергию от поддерживающей электроники к ювелирным изделиям, одежде или другим объектам вблизи антенны.
В некоторых вариантах пользователь может корректировать расписание, продолжительность и интенсивность световой терапии с использованием внешнего устройства, такого как брелок, персональный цифровой помощник, или приложение смартфона. Некоторые варианты осуществления предусматривают основное рабочее состояние, в котором световая терапия управляется вручную пользователем, который запускает и останавливает терапию в определенное время.
Согласно настоящему варианту осуществления, запрограммированный план световой терапии может, например, автоматически настраивать расписание световой терапии, ее продолжительность и интенсивность на основе переменных, таких как даты, географический регион и серьезность симптомов сезонной депрессии пользователя. Программируемый план световой терапии может задавать врач-офтальмолог, врач общей практики или пользователь. Во время запрограммированной световой терапии, пользователю может потребоваться отрегулировать интенсивность света в зависимости от вида деятельности, например, уменьшить интенсивность света при чтении, работе на компьютере или вождении. Наоборот, может потребоваться увеличить интенсивность света во время перерывов в работе, перерыва на обед или других промежутков времени, когда зрение используется не так активно. В некоторых вариантах осуществления умная световая терапия проводится тогда, когда процессор оценивает ручные изменения запрограммированного плана световой терапии и обеспечивает компенсирующие корректировки продолжительности и интенсивности лечения. В других вариантах осуществления, умная световая терапия проводится, когда данные от датчиков света анализируются процессором, и запрограммированный план световой терапии динамически корректируется на основе подверженности пользователя воздействию внешнего света.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения, пользователь может вручную регулировать световую терапию, основываясь на результатах анализа крови на уровень мелатонина. Мелатонин, производимый шишковидной железой, подавляется светом и увеличивается в темноте. Более высокие уровни мелатонина способствуют сонливости и вялости, симптомам сезонной депрессии. Анализ уровня мелатонина в крови пациента можно использовать в качестве подсказки для увеличения или уменьшения световой терапии.
В других вариантах, пользователь может вручную регулировать световую терапию, намеренно изменяя цикл сна. Использование светотерапии для изменения цикла сна может быть полезным для людей, работающих в ночную смену, для тех, кто путешествует в значительно отличающиеся часовые пояса, для военнослужащих, которые готовятся к ночным операциям и для других целей. Кроме того, световая терапия, инициированная пользователем после пробуждения, может быть использована для лечения нарушений циркадного ритма, таких как синдром задержки фазы сна и не-24-часового синдрома сна-бодрствования.
В некоторых вариантах осуществления источник света 1002 может направлять свет 1003 во внутреннюю часть контактной линзы 1001, в которую встроен источник света 1002. Свет 1003 может быть направлен в зону рассеяния света, не изображенную на Фигуре, в том числе дифракционные свойства, преломляющие свойства, отражающие свойства или любая комбинация дифракционных, преломляющих и отражающих свойств. Зона рассеяния света может образовывать кольцо в пределах периметра зоны контактной линзы 1001. Свет 1003, попадающий в зону рассеяния света, вызывает обычно широкую дисперсию света 1003 на роговицу 1004 глаза 1005.
В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, контактная линза 1001 может включать в себя внутренний барьер между зоной рассеяния света по периметру линзы и оптической зоной в центральной части линзы. Внутренний барьер предотвращает рассеивание света 1003, предназначенного для световой терапии, в оптической зоне контактной линзы 1001. Таким образом, свет 1003, предназначенный для световой терапии, рассеивается только по периметру роговицы 1004, минимизируя его влияние на нормальное зрение.
В других вариантах осуществления, вся контактная линза 1001 обладает светорассеивающими свойствами, такими как дифракция, преломление или отражение. Светорассеивающие свойства разработаны таким образом, что они рассеивают только свет 1003 с длинами волн света, излучаемого встроенным источником света 1002. Настоящий вариант осуществления поддерживает максимальную дисперсию длин волн света 1003, предназначенного для световой терапии внутри глаза 1005, при этом не вызывая дисперсию длин волн света, который искажает зрение.
Заключение
Настоящее изобретение, как описано выше, и как далее определено в формуле изобретения ниже, относится к способам обработки офтальмологических линз источниками света для проведения световой терапии и устройству для реализации таких способов, а также офтальмологических линз, полученных таким образом.