СПОСОБЫ ФОРМИРОВАНИЯ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКОЙ ЛИНЗЫ С ВСТАВКОЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДИК ВОКСЕЛЬНОЙ ЛИТОГРАФИИ
METHODS OF FORMING OPHTHALMIC LENS WITH INSERT USING VOXEL LITHOGRAPHY TECHNIQUES

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к устройствам, системам и способам для изготовления офтальмологических линз и, более конкретно, для изготовления линзы со встроенной вставкой, причем по меньшей мере часть линзы может формироваться как изделие произвольной формы. Еще более конкретно, настоящее изобретение относится к обработке изделий произвольной формы с использованием воксельной литографии.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Традиционно офтальмологические линзы могут изготавливаться при помощи литья, при котором мономерный материал может быть помещен в полость, образованную противоложными частями формы для литья с поверхностями оптической степени качества. Многоразъемные формы для литья, используемые для придания гидрогелям формы полезного изделия, например офтальмологической линзы, могут содержать первую часть формы для литья с выпуклой частью, которая совпадает с задней кривизной офтальмологической линзы, и вторую часть формы для литья с вогнутой частью, которая совпадает с передней кривизной офтальмологической линзы.
Для изготовления линзы с использованием таких частей формы для литья неполимеризованный состав для получения линзы из гидрогеля помещается между одноразовой пластиковой частью, образующей переднюю кривизну, и одноразовой пластиковой частью, образующей заднюю кривизну.
Часть формы для литья, образующая переднюю кривизну, и часть формы для литья, образующая заднюю кривизну, обычно могут изготавливаться методом литья под давлением, в котором расплавленный пластик под давлением может направляться в стальную оснастку точной механической обработки, по меньшей мере одна из поверхностей которой соответствует оптической степени качества. Части формы для литья, образующие переднюю и заднюю кривизну, могут сводить вместе для формирования линзы с требуемыми параметрами. Состав линзы затем могут отверждать, например, под воздействием тепла и света, тем самым образуя линзу. После отверждения части формы для литья могут быть разделены, и линза может быть извлечена из частей формы для литья.
Метод литья офтальмологических линз был особенно успешным для потоков больших объемов ограниченного количества размеров и мощностей линзы. Тем не менее, характер оборудования и процессов способа литья под давлением затрудняет изготовление специфических линз на заказ, подходящих для глаза определенного пациента или для особого применения. Поэтому были изучены другие методики, такие как токарная обработка кнопок линзы и стереолитографические методики. Тем не менее, для токарной обработки может требоваться высокомодульный материал линзы, она может занимать много времени и ограничиваться объемом доступной поверхности, а стереолитография не позволяет получить линзу, пригодную для использования человеком.
В последнее время были предложены новые виды офтальмологических линз, которые могут содержать вставки, причем вставки могут быть встроены в стандартные материалы для офтальмологических линз, такие как гидрогели. Общепринятые методики литья могут не подходить для производства подобных примерных офтальмологических линз, и проблемы, связанные с токарной обработкой и стереолитографией, могут лишь усугубляться при добавлении вставки. Например, токарная обработка, которая воздействует на поверхность офтальмологической линзы слишком глубоко, может привести к повреждению герметизированной вставки.
В отличие от стандартной офтальмологической линзы дополнительные этапы производства могут быть необходимы для обеспечения закрепления или инкапсуляции вставки в материале стандартной офтальмологической линзы. Как и в случае обычных методик литья, напряжение от вытягивания части формы для литья, образующей переднюю кривизну, из части формы для литья, образующей заднюю кривизну, может отделить материал линзы от вставки. Соответственно, может существовать необходимость в разработке альтернативных методик формирования офтальмологических линз со вставками.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с настоящим изобретением способ изготовления изделий произвольной формы и соответствующий аппарат, приспособленный к осуществлению подобных способов производства, позволяют преодолеть недостатки, связанные с предыдущим уровнем техники, которые были кратко описаны выше. Кроме того, в настоящем изобретении описаны способы производства офтальмологической линзы со вставкой при помощи методик воксельной литографии, в которых по меньшей мере часть одной поверхности может быть изготовлена из реакционной смеси как изделие произвольной формы. В некоторых вариантах осуществления предшественник офтальмологической линзы может быть сформирован на подложке с изогнутой поверхностью оптической степени качества при помощи регулируемого источника актинического излучения для отверждения определенной части объема реакционной смеси.
В примерных вариантах осуществления формирование офтальмологической линзы на части формы для литья, образующей переднюю кривизну, или части формы для литья, образующей заднюю кривизну, может ограничить напряжение, действующее на офтальмологическую линзу со вставкой при ее извлечении из аппарата для изготовления изделий произвольной формы. Аналогичным образом, в других примерных вариантах осуществления методики изготовления изделий произвольной формы могут быть совмещены с традиционными способами литья, поскольку методики изготовления изделий произвольной формы могут обеспечить уменьшение давления, требуемого для формирования линзы между двумя частями формы для литья.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР
Вышеизложенные и прочие характеристики и преимущества настоящего изобретения станут понятны после следующего более подробного описания предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированных с помощью прилагаемых рисунков.
На ФИГ. 1 представлен примерный вариант осуществления аппарата для получения изделий произвольной формы, который может использоваться для выполнения некоторых примерных вариантов осуществления настоящего изобретения.
На ФИГ. 2 представлен вариант осуществления линзы произвольной формы или предшественника линзы произвольной формы в выпуклой форме оправки, которая может использоваться для выполнения некоторых примерных вариантов осуществления настоящего изобретения.
На ФИГ. 3A представлен вид в сечении примерного варианта осуществления офтальмологической линзы с энергообеспечением на глазу.
На ФИГ. 3B представлен вид спереди примерного варианта осуществления офтальмологической линзы с энергообеспечением.
На ФИГ. 4 представлен вид спереди примерного варианта осуществления вставки-носителя, в котором офтальмологическая линза с энергообеспечением может содержать вставку-носитель.
На ФИГ. 5A-5F представлен примерный вариант осуществления схемы обработки для инкапсуляции вставки-носителя в биосовместимом полимеризуемом материале при помощи способов изготовления изделий произвольной формы.
На ФИГ. 6A-6D представлен альтернативный примерный вариант осуществления схемы обработки для инкапсуляции вставки-носителя в биосовместимом полимеризуемом материале при помощи способов изготовления изделий произвольной формы.
На ФИГ. 7 представлен примерный вариант осуществления линзы со вставкой, в котором вставка может удерживаться деталями, изготовленными как изделие произвольной формы из биосовместимого полимеризуемого материала и сформированными в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.
На ФИГ. 8 представлена примерная дополнительная обработка устройства, представленного на ФИГ. 7, где на устройство добавлены дополнительные удерживающие детали.
На ФИГ. 9 представлен примерный вариант осуществления аппарата для обработки изделий произвольной формы для инкапсуляции вставки, помещенной на биосовместимый полимеризуемый материал.
На ФИГ. 10 представлен примерный вариант осуществления аппарата, с которым используются кольцевые вставки, в которых оптическая зона может изготавливаться при помощи способов получения изделий произвольной формы.
На ФИГ. 11 представлен примерный вариант осуществления аппарата для формирования оптического устройства с углублением для вставки, образованным деталями, которые могут быть полезны для выполнения некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.
На ФИГ. 12A-12F представлен примерный вариант осуществления схемы обработки, использующейся для формирования оптического устройства с углублением для вставки, образованным деталями, которые могут быть полезны для выполнения некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.
На ФИГ. 13A-13F представлен примерный способ формирования вставки, содержащей офтальмологические устройства, которые могут быть полезны для выполнения некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение предусматривает способы, устройства и системы для формирования линзы со встроенной или частично встроенной вставкой. В следующих разделах приведено подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения. Приведенные описания как предпочтительных, так и альтернативных вариантов осуществления, несмотря на детальность, представляют собой лишь примеры возможных вариантов осуществления, и подразумевается, что для специалиста в данной области будут очевидны возможности вариаций, модификаций и изменений. Поэтому необходимо понимать, что приведенные примеры возможных вариантов осуществления не ограничивают широту аспектов описываемого изобретения.
СПИСОК ТЕРМИНОВ
В приведенном описании и пунктах формулы, относящихся к настоящему изобретению, используется ряд терминов, для которых будут приняты следующие определения:
актиническое излучение: в данном документе этот термин означает излучение, способное инициировать химическую реакцию.
Изогнутый: в данном документе этот термин означает кривую или изгиб, подобный согнутому луку.
0
0
Закон Бера или закон Ламберта-Бера: в данном документе этот термин обозначает I(x)/I=exp (-αcx), где I(x) может быть интенсивностью, являющейся функцией расстояния x от облученной поверхности, I может быть интенсивность падающего излучения у поверхности, α может быть коэффициентом поглощения поглощающего компонента, а c может быть концентрацией поглощающего компонента.
Коллимировать: в данном документе этот термин означает ограничение угла расходимости излучения, такого как свет, который поступает в качестве выходного сигнала из устройства, получающего излучение в качестве входного потока. В некоторых примерах вариантов осуществления угол расходимости может быть ограничен таким образом, что исходящие лучи света становятся параллельными. Таким образом, термин «коллиматор» обозначает аппарат, выполняющий эту функцию, а термин «коллимированный» описывает его воздействие на излучение.
Дистальный: в данном документе этот термин означает поверхность, находящуюся в отдалении от формирующегося оптического устройства. Например, дистальный конец предшественника линзы может быть поверхностью, отдаленной от формирующегося оптического устройства, в отличие от поверхности, соприкасающейся с формирующимся оптическим устройством.
ЦМУ: в данном документе этот термин обозначает цифровое микрозеркальное устройство, которое может быть бистабильным пространственным модулятором света, состоящим из совокупности подвижных микрозеркал, установленных на чип КМОП-памяти и функционально сопряженных с ним. Каждое зеркало может по отдельности управляться путем загрузки данных в ячейку памяти под зеркалом для направления отраженного света, позволяя пространственно отображать пиксель видеоданных на пиксель экрана. Загружаемые данные электростатически управляют углом наклона зеркала, которое может находиться в двух состояниях: под углом +X градусов (вкл.) и под углом -X градусов (выкл.). Для данных устройств Х может принимать значение 10 или 12 градусов (номинальные значения). Затем свет, отраженный зеркалами, находящимися во «включенном» состоянии, проходит через проецирующую линзу на экран. Находящиеся в «выключенном» состоянии зеркала могут отражать свет так, чтобы создавалось темное поле, тем самым задавая фоновый уровень черного для изображения. Сами изображения создаются модуляцией уровня серого путем быстрого переключения зеркал между двумя состояниями с частотой, достаточной для усредненного восприятия наблюдателем. ЦМУ (цифровое микрозеркальное устройство) может представлять собой цифровую проекционную систему DLP.
ЦЗУ-скрипт: в данном документе этот термин означает протокол управления пространственным модулятором света, а также сигналы управления для любого компонента системы, например источника света или барабана с фильтрами, каждый из которых может содержать упорядоченные по времени последовательности команд. Использование сокращения ЦМУ не предполагает ограничение использования данного термина для обозначения конкретного типа или размера пространственного модулятора света.
Этафилкон: в данном документе этот термин относится к примерному материалу, который может использоваться в качестве реакционной смеси и может содержать приблизительно 95% HEMA (2-гидроксиэтилметакрилата), 1,97% MAA (метакриловой кислоты), 0,78% EGDMA (этиленгликольдиметакрилата) и 0,10% TMPTMA (триметилолпропантриметакрилата) - сшивающего агента, приблизительно 1% NORBLOC 7966 (УФ-блокатор бензотриазольного типа) и приблизительно 1% фотоинициатора CGI 1700 и разбавителя - BAGE (глицеринового эфира борной кислоты) (патент США № 4495313) в отношении реакционноспособный компонент: разбавитель 52:48.
Фиксирующее излучение: в данном документе этот термин обозначает актиническое излучение, достаточное для одного или нескольких из следующих процессов: полимеризации и поперечной сшивки по существу всей реакционной смеси, входящей в состав линзы или заготовкам линзы.
Текучая линзообразующая реакционная среда: в данном документе этот термин относится к реакционной смеси, которая может быть текучей в своей исходной форме, прореагировавшей форме или частично прореагировавшей форме, и которая при дополнительной обработке может преобразовываться в часть офтальмологической линзы.
Произвольная форма или изделие произвольной формы: в данном документе этот термин относится к поверхности, которая может быть сформирована путем поперечной сшивки реакционной смеси и может не принимать форму, соответствующую форме для литья.
Точка гелеобразования: в данном документе этот термин относится к точке, в которой впервые появляется гель или нерастворимая фракция. Точка гелеобразования может представлять собой степень превращения, при которой жидкая полимеризуемая смесь становится твердой. Точка гелеобразования может быть определена в эксперименте Сокслета: реакцию полимеризации можно остановить в разные моменты времени и полученную смесь можно проанализировать для определения массовой доли оставшегося нерастворимого полимера. Данные могут быть экстраполированы на точку, в которой не может происходить гелеообразование, но которая может быть точкой гелеобразования. Точку гелеобразования также можно определить путем анализа вязкости реакционной смеси в процессе реакции. Вязкость может быть измерена с помощью реометра с плоскопараллельным зазором, между пластинами которого помещается реакционная смесь. По меньшей мере одна пластина должна быть прозрачной для излучения с длиной волны, используемой для полимеризации. Точка, в которой вязкость стремится к бесконечности, и может быть точкой гелеобразования. Для заданной полимерной системы и указанных условий проведения реакции точка гелеобразования находится в одной степени превращения.
Линза или офтальмологическая линза: в настоящем документе относится к любому офтальмологическому устройству, расположенному в глазу или на глазу. Данные устройства могут обеспечивать оптическую коррекцию или могут иметь косметическую функцию. Например, термин «линза» может обозначать контактную линзу, интраокулярную линзу, накладную линзу, глазную вставку, оптическую вставку или другое аналогичное устройство, которое используется для коррекции или модификации зрения или для косметической коррекции физиологии глаза (например, изменения цвета радужной оболочки) без ущерба для зрения. В некоторых примерах вариантов осуществления предпочтительные линзы, составляющие предмет настоящего изобретения, представляют собой мягкие контактные линзы, изготовленные из силиконовых эластомеров или гидрогелей, которые неограниченно представляют собой силиконовые гидрогели и фторгидрогели.
Предшественник линзы: в данном документе этот термин обозначает составной объект, состоящий из формы предшественника линзы и текучей линзообразующей реакционной смеси, соприкасающейся с формой предшественника линзы. Например, в некоторых примерах вариантов осуществления текучая линзообразующая реакционная смесь может формироваться в процессе изготовления формы предшественника линзы в объеме реакционной смеси. Отделяя форму предшественника линзы и приклеевшуюся текучую линзообразующую реакционную среду от объема реакционной смеси, используемого для образования формы предшественника линзы, можно получить предшественник линзы. Кроме того, предшественник линзы может быть преобразован в другой объект либо путем удаления некоторого количества текучей линзообразующей реакционной среды, либо путем превращения некоторого количества текучей линзообразующей реакционной среды в нетекучий материал линзы.
Форма предшественника линзы: в данном документе этот термин обозначает нетекучий объект по меньшей мере с одной поверхностью оптической степени качества, который при дальнейшей обработке может стать частью офтальмологической линзы.
Линзообразующая смесь, или реакционная смесь, или реакционная смесь мономера (РСМ): в данном документе этот термин обозначает мономерный или форполимерный материал, который можно отвердить и поперечно сшить или поперечно сшить для формирования офтальмологической линзы. Различные варианты осуществления могут представлять собой линзообразующие смеси с одной или более добавками, такими как, например, УФ-блокаторы, тонирующие вещества, фотоинициаторы или катализаторы, а также другие желаемые добавки для офтальмологических линз, таких как контактные или интраокулярные линзы.
Несущая вставка - при использовании в настоящем документе относится к герметизированной вставке, которая будет включена в офтальмологическое устройство с энергообеспечением. Питающие элементы и электрическая схема могут быть помещены во вставку-носитель. Несущая вставка определяет основную цель офтальмологического устройства с энергообеспечением. Например, в примерах вариантов осуществления, в которых офтальмологическое устройство с энергообеспечением позволяет пользователю регулировать оптическую силу, вставка-носитель может содержать питающие элементы, контролирующие часть жидкого мениска оптической зоны. Альтернативно несущая вставка может быть кольцевой, так что оптическая зона может не содержать материала. В таких вариантах осуществления, приведенных для примера, запитываемой функцией линзы может быть не оптическое качество, а, например, мониторинг глюкозы или введение препарата.
Форма для литья - в настоящем документе относится к жесткому или полужесткому объекту, который можно применять для образования 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.
Компонент, поглощающий излучение: в данном документе этот термин обозначает компонент, поглощающий излучение, который может входить в состав реакционной смеси мономера и поглощать излучение в определенном диапазоне длины волн.
Отделенная от формы для литья: в данном документе этот термин обозначает линзу, которая либо полностью отделена от формы для литья, либо лишь слабо прикреплена на ней таким образом, что она может быть удалена легким встряхиванием или сдвинута с помощью тампона.
Жесткая вставка или вставка: при использовании в настоящем документе термин относится к вставке с заранее заданной топографией. В некоторых примерах вариантов осуществления при встраивании в офтальмологическую линзу жесткая вставка может увеличивать функциональность и/или упругость линзы. Например, изменяя топографию или плотность жесткой вставки, можно получить зоны, которые будут корректировать остроту зрения у пациентов с астигматизмом. Жесткая вставка может быть достаточно гибкой, чтобы обеспечивать размещение офтальмологической линзы на глазу и ее извлечение оттуда.
Воксельный литографический предшественник линзы: в данном документе этот термин обозначает предшественник линзы, форма которого была создана с использованием литографии с разбиением рабочего пространства на воксели.
В данном документе термин «подложка» означает физическую структуру, на которой размещаются или формируются другие структуры.
Промежуточная линзообразующая реакционная среда: в данном документе этот термин означает реакционную смесь, которая может оставаться текучей или нетекучей на форме предшественника линзы. Однако промежуточную линзообразующую реакционную среду можно в значительной степени удалить одним или более из: очистки, сольватирования и гидратации. Таким образом, проясним, что соединение формы предшественника линзы и промежуточной линзообразующей реакционной среды не будет считаться предшественником линзы.
Воксел или воксел актинического излучения: в данном документе этот термин означает элемент трехмерного изображения, обозначающий объем на регулярной сетке в трехмерном пространстве. Воксел может быть представлен в виде трехмерного пикселя; однако если пиксель содержит данные о двухмерном изображении, то воксел включает данные о третьем измерении. Кроме того, хотя вокселы часто используются для визуализации и анализа медицинских и научных данных, в настоящем изобретении воксел применяется для задания границ дозы актинического излучения, попадающего в некоторый объем реакционной смеси, и тем самым контролируя скорость поперечной сшивки или полимеризации конкретного объема реакционной смеси. В качестве примера в рамках настоящего изобретения вокселы считаются расположенными в один слой, прилегающими к двухмерной поверхности формы для литья, при этом используемое актиническое излучение может быть направлено по нормали к данной двухмерной поверхности и вдоль общей для всех вокселов оси. В качестве примера определенный объем реакционной смеси может быть сшит или полимеризован в соответствии с разбиением на 768×768 вокселов.
Воксельный предшественник линзы: в данном документе этот термин обозначает предшественник линзы, форма которого была создана с использованием литографии с разбиением рабочего пространства на вокселы.
Xgel: в данном документе этот термин означает степень химического превращения поперечно сшиваемой реакционной смеси, при которой доля геля в смеси становится больше нуля.
АППАРАТ
Оптический аппарат для воксельной литографии (создания изделий произвольной формы)
Оптический аппарат для воксельной литографии может быть компонентом, в котором для создания форм предшественников линзы и предшественников линзы используется актиническое излучение. В настоящем изобретении аппарат использует излучение с высокой равномерностью интенсивности и управляет экспозицией поверхности формирующего оптического элемента во множестве дискретных точек на поверхности формирующего оптического элемента, работая по существу при помощи вокселов по растровому принципу. Это направление может обеспечивать регуляцию этим компонентом степени реактивности, которая может возникать в реакционной смеси на пути света в определенном положении воксела. Подобные степени реактивности могут определять объем реагирующего материала в определенном положении и, соответственно, форму формируемого из него предшественника линзы.
Как представлено на ФИГ.1, компоненты оптического формирующего аппарата для воксельной литографии 100 могут взаимодействовать с лучом излучения в конечной целевой области реакционной смеси. В некоторых вариантах осуществления данное излучение или свет могут быть сфокусированы на формирующем оптическом элементе 130 или оправке в нормальной ориентации относительно углов поверхности 140. В некоторых примерах вариантов осуществления формирующего аппарата 100 излучение или свет могут падать почти вертикально на поверхность 140 формирующего оптического элемента 130. Формирующий оптический элемент 130 может удерживаться в определенном положении крепежным кольцом 121 или иным фиксирующим устройством, которое может поддерживать правильную ориентацию оптической системы по отношению к формирующему оптическому элементу 130. Могут быть очевидны другие пути света, проходящего через вокселы по растровому принципу вдоль всей длины оптической поверхности 140, что также входит в объем изобретения на данном уровне техники.
В примерных вариантах осуществления, в которых ориентация емкости 150, содержащей реакционную смесь мономера, и формирующего оптического элемента 130 относительно луча света может быть существенной, могут предусматриваться дополнительные механизмы совместной установки, например удерживающий элемент для формирующего оптического элемента 170 со связанными с ним взаимозацепляющимися элементами 180 и 122. Выравнивание между удерживающим элементом 170 и взаимозацепляющимися элементами 180 и 122 также может быть предусмотрено для позиционного регулирования центрирования емкости 150 относительно поверхности формирующего оптического элемента 140. В некоторых примерах вариантов осуществления позиционное регулирование может быть улучшено за счет регулировочного кольца 151, которое также может регулировать объем реакционной смеси мономера, добавленной в емкость 150.
В некоторых примерах вариантов осуществления присутствие кислорода может изменять фотохимические свойства мономеров и действовать как поглотитель фотоинициированных свободных радикалов. Соответственно, для обеспечения протекания однотипных реакций в реакционной смеси мономера 145 могут потребоваться средства для контроля газов из окружающей среды, окружающими реакционную смесь мономера 145. Например, в некоторых примерах вариантов осуществления емкость 150 может быть загерметизирована в защитной оболочке 190, которая может вытеснять газы из окружающей среды, такие как кислород. Вытеснение может быть усилено притоком инертного газа, такого как азот, через трубку или канал 160, находящиеся в защитной оболочке 190. В других примерных вариантах осуществления уровень кислорода может регулироваться разведением кислорода в смеси газов, подающейся через канал 160, содержащийся в защитной оболочке 190.
Емкость 150 может быть заполнена достаточным объемом реакционной смеси мономера 145, что может обеспечить надлежащее формирование офтальмологической линзы. В некоторых примерах вариантов осуществления данное заполнение может происходить до установки формирующего оптического элемента 130 в определенном положении относительно емкости 150. В других примерных вариантах осуществления формирующий оптический элемент 130 и емкость 150 могут быть помещены внутрь защитной оболочки 190 и продуты потоком газа через канал 160. В качестве альтернативы реакционная смесь мономера 145 может быть дегазирована или профильтрована до помещения в емкость 150. После этого объем реакционной смеси мономера 145 может количественно заполнить емкость 150, где реакционная смесь мономера 145 может взаимодействовать по меньшей мере с частью поверхности 140 формирующего оптического элемента 130.
Может существовать множество средств для переноса реакционной смеси мономера 145 в емкость 150, включая заполнение вручную, количественный перенос жидкости при помощи автоматических приспособлений, например автоматической системы регулирования с обратной связью, или заполнение до момента, когда датчик измерит достаточный уровень реакционной смеси 145 в емкости 150. Другие методики заполнения могут применяться и входить в объем настоящего изобретения.
В примерных вариантах осуществления, в которых уровень кислорода может быть критичным для протекания фотохимических реакций, может быть очевидно, что кислород может присутствовать в виде газа, растворенного в реакционной смеси мономера 145. В подобных вариантах осуществления необходимо использовать средства для установления определенной концентрации кислорода в реакционной смеси мономера 145. Для достижения этой цели некоторые из подобных вариантов осуществления подразумевают выдерживание смеси в газовой рабочей среде, через которую проходит поток продувочного газа 160. В альтернативных вариантах осуществления можно использовать вакуумную продувку растворенных газов в подающем сосуде с реакционной смесью мономера и восстановление желательного количества кислорода во время дозирования смеси путем газового обмена с дозируемой жидкостью через соответствующую мембрану.
Следует понимать, что в рамках настоящего изобретения любые средства достижения определенных концентраций растворенного газа на подходящем уровне могут быть приемлемыми. Более того, в более общем смысле другие материалы также могут выступать в качестве ингибиторов в присутствии или в отсутствии растворенного кислорода. С более общей точки зрения настоящее изобретение охватывает все примерные варианты осуществления с использованием аппарата для достижения и поддержания соответствующего уровня ингибитора.
В некоторых примерах вариантов осуществления актиническое излучение 110 может регулироваться или изменяться в соответствии с пространственной сеткой 111, причем актиническое излучение 110 может превращать части реакционной смеси мономера 145 в гель определенной трехмерной формы. В некоторых подобных вариантах осуществления в результате воздействия актинического излучения 110 на РСМ 145 можно получить предшественник линзы, который может иметь и гелеобразную часть, и область из текучей реакционной среды. Текучая реакционная среда может быть важна для формирования поверхности оптической степени качества из гелеобразной поверхности, а также может участвовать в процессе прикрепления частей предшественника линзы к другим поверхностям, таким как, например, поверхности вставки или другие подложки.
Некоторые примерные варианты осуществления аппаратов для создания изделий произвольной формы 100 могут предусматривать другие способы получения изделий произвольной формы, в которых по меньшей мере одна поверхность не должна быть сформирована в процессе литья. Например, различные способы пространственного распределения интенсивности света могут предусматривать использование ЦМУ и модификаторов пространственного распределения света. В качестве альтернативы воксельная литография может применяться для формирования частей офтальмологической линзы из биосовместимого полимеризуемого материала, на которые или в которые могут быть помещены вставки.
Примерный формирующий оптический аппарат
На ФИГ. 2 изображен подробный пример формирующего оптического элемента 210. Формирующий оптический элемент 210 может быть изготовлен из множества оптически прозрачных материалов, причем луч света 250, такой как актиническое излучение, может проходить через формирующий оптический элемент 210 и воздействовать на поверхность формирующего оптического элемента 210. Лучи света 250 из регулируемого источника излучения 240, который может быть частью формирующего оптического элемента 210, могут создавать гелеобразный материал офтальмологической линзы 220, форму которому может придать оптический аппарат 210 в сочетании со светом 250 из регулируемого источника излучения 240. В некоторых примерах вариантов осуществления, например, формирующий оптический элемент 210 может содержать плавленый кварц или прозрачные полимерные материалы. Поверхность формирующего оптического элемента 210 может быть сформирована или подвергнута механической обработке для создания деталей, которые могут быть полезны при формировании офтальмологической линзы и/или для выравнивания вставки в офтальмологической линзе. Например, край 230 может быть полезен для придания итоговому краю предшественника линзы соответствующей формы деталей для офтальмологической линзы. В качестве другого примера формирующий оптический элемент 210 может содержать опорные точки или метки для установления ориентации или нахождения внутри-снаружи.
Линзы, содержащие вставки, и примеры видов вкладок с примерными материалами для биосовместимого полимеризуемого материала
Одна из целей на описанном в данном документе уровне техники может предусматривать формирование офтальмологических линз, которые могут содержать вставки, встроенные в их корпусы. Линзы могут содержать мягкий биосовместимый участок, который может герметизировать или окружать вставку. В некоторых примерах вариантов осуществления предпочтительный материал для линзы может представлять собой кремнийсодержащий компонент. Подробное описание приведено ниже.
Под кремнийсодержащим компонентом подразумевается любой компонент, имеющий по меньшей мере один [-Si-O-] фрагмент в составе мономера, макромера или форполимера. Полное содержание Si и непосредственно связанного с ним O в рассматриваемом кремнийсодержащем компоненте предпочтительно составляет более чем приблизительно 20% вес. и более предпочтительно более чем 30% вес. от полного молекулярного веса кремнийсодержащего компонента. Подходящие для целей настоящего изобретения кремнийсодержащие компоненты предпочтительно содержат полимеризуемые функциональные группы, такие как акрилатная, метакрилатная, акриламидная, метакриламидная, виниловая, N-виниллактамовая, N-виниламидная и стириловая функциональные группы.
В некоторых примерах вариантов осуществления мягкая биосовместимая полимеризуемая часть или герметизирующий вставку слой, который окружает вставку, может быть образован из стандартных гидрогелевых составов для офтальмологической линзы. Примеры материалов с характеристиками, которые могут обеспечивать приемлемое сочетание с множеством материалов вставки, могут включать в себя материалы семейства нарафилкона (включая нарафилкон A и нарафилкон B) и семейства этафилкона (включая этафилкон A). Ниже приведено более полное с технической точки зрения описание характера материалов, которые могут применяться в области, представленной в настоящем документе. Специалисту в данной области будет понятно, что другие материалы, отличные от описанных ниже, также позволяют сформировать приемлемую оболочку или частичную оболочку для загерметизированных вставок и должны рассматриваться в соответствии с объемом формулы изобретения и в рамках данного объема.
Подходящие содержащие кремнийсодержащие компоненты включают соединения формулы I
1
1
1
где R может быть независимо выбран из одновалентных реакционных групп, одновалентных алкильных групп или одновалентных арильных групп, причем любая из представленных выше групп может дополнительно содержать функциональные группы, выбранные из гидрокси, амино, окса, карбокси, алкилкарбокси, алкокси, амидо, карбамата, карбоната, галогена или их комбинаций; а одновалентные силоксановые цепи имеют в своем составе 1-100 повторяющихся Si-O блоков и могут дополнительно содержать функциональные группы, выбираемые из следующего ряда: алкил, гидрокси, амино, окса, карбокси, алкилкарбокси, алкокси, амидо, карбамат, галоген, а также их различные комбинации; где b равно от 0 до 500, что можно понимать так, что когда b может принимать значение, отличное от 0, b может представлять собой распределение, имеющее моду, равную указанному значению; причем по меньшей мере один R содержит одновалентную реакционноспособную группу, а в некоторых примерах осуществления от одного до 3 R содержат одновалентные реакционноспособные группы.
1-6
1-6
2-12
2-12
2-12
2-6
1-6
Используемый в настоящем документе термин «одновалентные реакционные группы» может относиться к группам, способным к реакциям свободнорадикальной и/или катионной полимеризации. Неограничивающие примеры свободнорадикальных реакционных групп представляют собой метакрилаты, стирилы, винилы, виниловые эфиры, C-алкилметакрилаты, метакриламиды, C-алкилметакриламиды, Nвиниллактамы, N-виниламиды, C-алкенилы, C-алкенилфенилы, C-алкенилнафтилы, C-алкенилфенил, C-алкилы, O-винилкарбаматы и O-винилкарбонаты. Неограничивающие примеры катионных реакционных групп включают в себя винилэфирные или эпоксидные группы и их смеси. В одном примерном варианте осуществления свободнорадикальные реакционноспособные группы представляют собой метакрилаты, акрилокси, метакриламиды и их смеси.
1-16
6-14
Подходящие одновалентные алкильные и арильные группы представляют собой незамещенные одновалентные C алкильные группы, C арильные группы, такие как замещенные и незамещенные метил, этил, пропил, бутил, 2-гидроксипропил, пропоксипропил, полиэтиленоксипропил, а также их комбинации и т. п.
1
1
В некоторых примерах вариантов осуществления b может быть равно нулю, один Rможет представлять собой одновалентную реакционную группу, а по меньшей мере три R выбраны из одновалентных алкильных групп, имеющих от одного до 16 атомов углерода, а в другом варианте осуществления - из одновалентных алкильных групп, имеющих от одного до 6 атомов углерода. Неограничивающие примеры силиконовых компонентов, упомянутых в данном варианте осуществления, представляют собой 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 примерных вариантах осуществления b может составлять 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 реакционноспособную группу, а остальные фрагменты R выбраны из одновалентных алкильных групп, содержащих от 1 до 16 атомов углерода, и в другом примерном варианте осуществления - из моновалентных алкильных групп, содержащих от 1 до 6 атомов углерода. В другом примерном варианте осуществления b может составлять от 3 до 15, один концевой фрагмент R содержит одновалентную реакционную группу, другой концевой фрагмент R содержит одновалентную алкильную группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода, а остальные фрагменты R содержат одновалентные алкильные группы, имеющие от 1 до 3 атомов углерода. Неограничивающие примеры силиконовых компонентов в данном примерном варианте осуществления представляют собой полидиметилсилоксан (ММ 400-1000) с концевой моно-(2-гидрокси-3-метакрилоксипропил)-пропил эфирной группой (OH-mPDMS), полидиметилсилоксаны (ММ 800-1000) с концевыми моно-н-бутильными и концевыми монометакрилоксипропильными группами (mPDMS).
1
1
В других примерных вариантах осуществления b может составлять от 5 до 400 или от 10 до 300, оба концевых фрагмента R содержат одновалентные реакционные группы, а остальные фрагменты R независимо выбраны из одновалентных алкильных групп, имеющих от 1 до 18 атомов углерода, которые могут иметь эфирные связи между атомами углерода и могут дополнительно содержать галоген.
В некоторых примерах вариантов осуществления, когда необходимо изготовить линзу на основе силиконового гидрогеля, линзу, составляющую предмет настоящего изобретения, изготавливают из реакционной смеси, содержащей по меньшей мере приблизительно 20 и предпочтительно приблизительно от 20 до 70% вес. кремнийсодержащих компонентов в расчете на общий вес компонентов, содержащих реакционноспособный мономер, из которых изготавливают полимер.
В других примерных вариантах осуществления от одного от четырех фрагментов R1 могут содержать винилкарбонат или карбамат формулы:
Формула II
в которой: Y обозначает O-, S- или NH-; R обозначает водород или метил; d может быть равно 1, 2, 3 или 4; и q может быть равно 0 или 1.
1
1
Кремнийсодержащие винилкарбонатные или винилкарбаматные мономеры конкретно включают: 1,3-бис[4-(винилоксикарбонилокси)бут-1-ил]тетраметилдисилоксан; 3-(винилоксикарбонилтио)пропил-[трис(триметилсилокси)силан]; 3-[трис(триметилсилокси)силил]пропилаллилкарбамат; 3-[трис(триметилсилокси)силил]пропилвинилкарбамат; триметилсилилэтилвинилкарбонат; триметилсилилметилвинилкарбонат, и если желательны устройства биомедицинского назначения с модулем упругости менее приблизительно 200, только один фрагмент R должен содержать одновалентную реакционную группу и не более двух из остальных фрагментов R должны содержать одновалентные силоксановые группы.
Другой класс кремнийсодержащих компонентов включает полиуретановые макромеры представленных ниже формул:
Формулы IV-VI
(*D*A*D*G)a *D*D*E1;
E(*D*G*D*A)a *D*G*D*E1 или;
E(*D*A*D*G)a *D*A*D*E1
в которой:
D обозначает алкильный бирадикал, алкилциклоалкильный бирадикал, циклоалкильный бирадикал, арильный бирадикал или алкиларильный бирадикал, 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 может быть равно по меньшей мере 1;
A обозначает дивалентный полимерный радикал со следующей формулой:
Формула VII
11
R независимо обозначает алкильную или фторзамещенную алкильную группу, имеющую от 1 до 10 атомов углерода, которая может иметь эфирные связи между атомами углерода; y может быть равно по меньшей мере 1; и p обеспечивает молекулярную массу фрагмента от 400 до 10 000; каждый из E и E1 независимо обозначает полимеризуемый ненасыщенный органический радикал, представленный следующей формулой:
Формула VIII
12
13
15
14
в которой: R может представлять собой водород или метил; R может представлять собой водород, алкильный радикал, имеющий от 1 до 6 атомов углерода, или радикал -CO-Y-R, в котором Y может представлять собой -O-,Y-S- или -NH-; R может представлять собой двухвалентный радикал, имеющий от 1 до 12 атомов углерода; X означает -CO- или -OCO-; Z означает -O- или -NH-; Ar означает ароматический радикал, имеющий от 6 до 30 атомов углерода; w может быть равно от 0 до 6; x может быть равно 0 или 1; y может быть равно 0 или 1; и z может быть равно 0 или 1.
Предпочтительно кремнийсодержащий компонент может представлять собой полиуретановый макромер, представленный следующей формулой:
Формула IX (полную структуру можно понять, присоединив соответствующие участки со звездочками: * к *, ** к **).
16
где фрагмент R может представлять собой бирадикал диизоцианата после удаления изоцианатной группы, такой как бирадикал изофорондиизоцианата. Другой подходящий кремнийсодержащий макромер может представлять собой соединение формулы X (в которой x+y представляет собой число в диапазоне от 10 до 30), образованное при реакции фторэфира, полидиметилсилоксана с концевой гидроксильной группой, изофорондиизоцианата и изоцианатоэтилметакрилата.
Формула X (полная структура может быть стать понятной при присоединении соответствующих участков, отмеченных «звездочкой», от * до *)
Другие кремнийсодержащие компоненты, пригодные для применения в настоящем изобретении, представляют собой макромеры, содержащие полисилоксан, полиалкиленэфир, диизоцианат, полифторированный углеводород, полифторированный эфир 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. Для целей настоящего изобретения любой из перечисленных выше силоксанов можно также использовать в качестве кремнийсодержащего компонента.
На ФИГ. 3A, 3B и 4 представлен примерный вариант осуществления вставки-носителя 355 для офтальмологического устройства с энергообеспечением 360 на глазу 350, причем его вид сбоку представлен на ФИГ. 3A, вид спереди соответствующего офтальмологического устройства с энергообеспечением 360 представлен на ФИГ. 3B, а вид спереди вставки-носителя 455 представлен на ФИГ. 4. Вставка-носитель 355, представленная на ФИГ. 3A и 3B, может содержать оптическую зону 365, которая может обеспечивать или не обеспечивать вторую функцию, такую как, например, коррекция зрения. Если обусловленная энергопитанием функция офтальмологического устройства может быть не связана со зрением, оптическая зона 365 вставки-ностеля 355 может не содержать материал.
В некоторых примерах вариантов осуществления вставка-носитель 355 может содержать часть вне оптической зоны 365, которая содержит подложку с включенными в нее элементами питания, такими как источник энергии 363, и электронными компонентами, такими как процессор 362. В некоторых примерах вариантов осуществления к подложке могут быть прикреплены источник питания 363, представляющий собой, например, аккумулятор, и процессор 362, представляющий собой, например, полупроводниковый кристалл. В некоторых подобных аспектах проводящие дорожки 366 могут электрически связывать между собой электронные компоненты 362 и 361 и питающие элементы, или источник энергии, 363.
В некоторых примерах вариантов осуществления вставка-носитель 355 может дополнительно содержать приемник 367, который может беспроводным образом обнаруживать, передавать и получать данные о взаимодействии, поступающие на внешнее устройство или исходящие от него. Приемник 367 может находиться в электрической связи, например через проводящие дорожки 366, с процессором 362 и источником энергии 363.
В некоторых примерах вариантов осуществления процессор 362 может быть запрограммирован на установку параметров функциональности офтальмологической линзы 360. Например, если офтальмологическая линза 360 содержит в оптической зоне 365 часть с изменяемыми оптическими свойствами, процессор 362 может быть запрограммирован для установки оптической силы в состоянии энергообеспечения. Такой пример осуществления может позволить массово производить несущие вставки, которые имеют тот же состав, но включают в себя по-разному запрограммированные процессоры.
Процессор 362 может быть запрограммирован до инкапсуляции электрических компонентов 361-363, 366, 367 во вставке-носителе 355. В альтернативном варианте осуществления процессор 362 может быть запрограммирован беспроводным образом после инкапсуляции. Беспроводное программирование может позволить адаптацию оборудования в соответствии с требованиями заказчика после изготовления, например, посредством программирования устройства в кабинете врача, магазине или в домашних условиях. В некоторых примерах вариантов осуществления внешнее устройство может иметь возможность программирования офтальмологической линзы 360.
Для наглядности примерная вставка-носитель 355 может быть показана в кольцевой форме или конфигурации, которые могут не содержать часть в оптической зоне 365, хотя может существовать несколько возможностей механической реализации функциональной вставки. Тем не менее, если функциональность вставки-носителя 355 может быть связана со зрением, вставка-носитель 355 может содержать элемент с энергообеспечением в оптической зоне 365. Например, вставка-носитель 355 может содержать часть с изменяемыми оптическими свойствами, так что вставка-носитель 355 может обеспечивать несколько градаций оптической силы при коррекции зрения на основании разных уровней энергообеспечения. Важно отметить, что элемент с энергообеспечением может также обладать силой сферы, силой цилиндра и/или обеспечивать коррекцию аберраций высшего порядка. Кроме того, важно отметить, что линза может быть кольцевой, некольцевой, плоской, неплоской и/или представлять собой комбинацию любых из этих форм.
Например, жидкостная менисковая линза может представлять собой оптическое устройство с переменными фокусными свойствами, что более подробно поясняется ниже.
В некоторых примерах вариантов осуществления описанное выше внешнее устройство может содержать механизм управления для части с изменяемыми оптическими свойствами или другие регулируемые функции. Например, часть с изменяемыми оптическими свойствами можно отрегулировать в зависимости от расстояния наблюдения, например, для пользователей с пресбиопией. В некоторых примерах вариантов осуществления часть с изменяемыми оптическими свойствами может содержать жидкостный мениск, в котором две различные несмешиваемые жидкости наслаиваются друг на друга. Жидкостный мениск может изменять форму при подаче энергии, за счет чего жидкостный мениск обеспечивает линзу оптической силой при подаче электропитания и оптической силой без подачи энергопитания. Аналогичным образом, в других примерных вариантах осуществления часть с изменяемыми оптическими свойствами может содержать жидкий кристалл, причем выравнивание в жидком кристалле может изменяться при подаче энергии, тем самым обеспечивая линзу множеством оптических сил.
В дополнительных примерных вариантах осуществления, которые не показаны, вставка может не содержать питающие элементы. В некоторых подобных аспектах вставка может обеспечивать офтальмологическую линзу пассивной функцией. Например, жесткая вставка может иметь поляризационные особенности, пассивную индикаторную активность для биомаркеров или пассивные косметические особенности, такие как окраска радужной оболочки.
Вставка-носитель 355 может быть полностью герметизирована для защиты и вмещения питающих элементов 363, дорожек 366 и электронных компонентов 361, 362, 367.В некоторых примерах вариантов осуществления герметизирующий материал может быть, например, полупроницаемым для предотвращения попадания конкретных веществ, таких как вода, во вставку-носитель 355, а также для обеспечения проникновения и выхода конкретных веществ, таких как газы окружающей среды или побочные продукты реакций в питающих элементах, из вставки-носителя 355.
В некоторых примерах вариантов осуществления жесткая вставка (не показана) или вставка-носитель 355 может быть встроена в офтальмологическое устройство 160, которое может содержать полимерный биосовместимый материал. Офтальмологическое устройство 360 может содержать конструкцию из жесткой центральной части и мягкой краевой части, причем центральный жесткий оптический элемент содержит вставку-носитель 355. В некоторых конкретных вариантах осуществления вставка-носитель 355 может непосредственно контактировать с атмосферой и/или поверхностью роговицы на передней и задней поверхностях соответственно, или, в альтернативном варианте, вставку-носитель 355 можно загерметизировать внутри офтальмологического устройства 360. Периферическая зона 364 офтальмологического устройства 360 может быть изготовлена из мягкого биосовместимого материала, представляющего собой, например, полимеризованную реакционную смесь мономера, такую как гидрогелевый материал.
Как представлено на ФИГ.4, примерный вариант осуществления вставки 455 с участком вне оптической зоны и участком с оптической зоной 465 представлен в виде сверху вниз. Некоторые подобные варианты осуществления могут содержать элементы, удерживающие питающие элементы аккумуляторного типа, такие как электроды 475, 480, 485, 490, над которыми могут находиться и герметизироваться химические вещества из аккумулятора.
Например, вокруг периферической зоны может быть установлено последовательное соединение двух пар щелочных аккумуляторов, электрически соединенных при помощи соединительного элемента 466. Эти элементы могут быть расположены на участке вне оптической зоны, поскольку их материалы могут поглощать или рассеивать свет. Участок вне оптической зоны также может содержать электронные компоненты, такие как компоненты схемы, которые могут быть герметизированы в корпусе вставки и подключены к питающим элементам 462. В различных вариантах осуществления могут присутствовать другие соединения и электроды, изготовленные для подключения к элементам схемы.
Способы получения изделий произвольной формы при изготовлении офтальмологических линз, содержащих вставку
На ФИГ. 5A-5F представлены примерные этапы обработки для формирования офтальмологической линзы, содержащей вставку, за счет использования аспектов способа воксельной литографии для получения изделий произвольной формы. В данном примерном варианте осуществления на этапе 510 может быть сформирована специальная лунка 511. Специальная лунка 511 может быть сформирована при помощи различных процессов, таких как горячее формование, литье или трехмерная печать. Специальная лунка 511 может содержать выступающие удерживающие детали 512, которые могут быть предназначены для удержания и размещения вставной части, которая может быть загерметизирована в офтальмологической линзе. Другие примерные варианты осуществления могут содержать дополнительные детали 512 на поверхности формы для литья, однако по меньшей мере три выступа 512, два из каких показаны, могут быть полезны для определения рабочего положения вставной части.
На этапе 520 вставная часть может быть размещена над выступающими удерживающими деталями 512. В некоторых примерах вариантов осуществления удерживающие детали 512 могут быть относительно острыми деталями, сконструированными для сочленения с деталями, предварительно сформированными в корпусе вставки, для обеспечения предпочтительной ориентации. Когда части находятся в обозначенном положении, емкость может быть заполнена реакционной смесью, как представлено на этапе 530. В некоторых альтернативных примерных вариантах осуществления сочленение может не требоваться, и удерживающие детали 512 могут выполнять функцию механизма выравнивания, причем удерживающие детали 512 могут обеспечивать точное центрирование вставки 521 относительно формирующего оптического элемента 541. Например, удерживающие детали 512 могут соприкасаться со вставкой 521 по периметру края и удерживать ее в специальной лунке 511. В другом примере удерживающие детали (не показаны) могут образовывать одно целое с формирующим оптическим элементом.
В альтернативных примерных вариантах осуществления емкость может уже содержать реакционную смесь до размещения вставной части или до того, как вставная часть и удерживающие элементы могут быть опущены в емкость. На этапе 530 при помощи одного из различных упомянутых способов вставка может быть установлена в определенном положении в ванне с реакционной смесью мономера, которая может использоваться в методиках воксельной литографии для инкапсуляции вставки.
Как представлено на ФИГ. 5D и этапе 540, формирующий оптический элемент 541 может быть установлен в определенном положении в непосредственной близости от вставной части. Когда свет из оптической системы 542 может быть показан через формирующий оптический элемент, реакционная смесь мономера может быть полимеризована. За счет разнообразных возможностей, предоставляемых системой воксельной литографии, толщина полимеризуемых слоев может точно контролироваться. В некоторых примерах вариантов осуществления весь участок между формирующим оптическим элементом и вставкой может быть полимеризован. Во многих примерных вариантах осуществления участки вокруг периферической зоны вставки также могут подвергаться регулируемой полимеризации. После обеспечения полимеризации участка между формирующим оптическим элементом и вставной частью вставная часть остается прикрепленной к формирующему оптическому элементу.
Поскольку это может быть существенным для извлечения полимеризованного материала из формирующего оптического элемента на дальнейшем этапе, может использоваться множество подготовительных этапов, проводимых на поверхности формирующего оптического элемента до его погружения в реакционную смесь мономера, таких как покрытие поверхности разделительными составами, которые могут облегчать извлечение полимеризованного материала за счет термической, фотохимической, химической/сольватирующей активности. Например, водорастворимое клеящее вещество может быть нанесено на формирующий оптический элемент до его использования для полимеризации реакционной смеси мономера. На последующем этапе гидратации приклеенная готовая линза может быть извлечена за счет сольватации клеящего вещества в среде, заполненной водой или паром. Важно отметить, что может использоваться любой подходящий материал.
Воздействие света из оптической системы 542 может продолжать обеспечивать облучение реакционной смеси после полимеризации мономера между поверхностью формирующего оптического элемента и вставкой. Тем не менее, в некоторых участках вставки свет может проходить через вставку. В некоторых участках, например, как представлено на ФИГ. 3B, в оптической зоне 365 свет может легко проходить через вставку лишь с небольшими помехами. Эффект наличия вставки в этих участках может быть воспроизведен как на одном образце вставки, так и на следующем образце, причем системы регулирования оптической системы могут быть запрограммированы для коррекции этих эффектов. Например, настройки полимеризации могут быть отрегулированы для всей поверхности для устранения помех, вызванных наличием вставки. В качестве альтернативы настройки полимеризации могут быть отрегулированы для определенного участка, в котором свет должен проходить через вставку. На других участках, например на участке с электронными компонентами 361, 362, 367, представленном на ФИГ. 3, поступление света может быть полностью заблокировано. Таким образом, над некоторыми непрозрачными участками поверхности вставки может содержаться минимально полимеризованный материал. Кроме того, система воксельной литографии может быть запрограммирована с учетом отсутствия воздействия на некоторые участки поверхности вставки, которые также могут содержать минимально полимеризованный материал.
Как представлено на этапе 550, формирующий оптический элемент и прикрепленная и по меньшей мере частично загерметизированная вставка могут быть извлечены из реакционной смеси мономера и размещены таким образом, чтобы дистальный участок, содержащий комбинацию формирующего оптического элемента, вставки и полимеризованного материала, мог быть направлен вверх таким образом, чтобы сила тяжести вызывала отток текучей среды вдоль поверхности полимеризованного материала вниз. Данный этап и способ обычно могут использоваться в методиках воксельной литографии для изготовления предшественников линз.
В некоторых случаях количество текучего материала над поверхностью 551 может быть достаточным для затекания в различные пустоты 552 в поверхности, если они имеются. Пустоты могут быть пустотами в полимеризуемых деталях, возникшими в связи с блокированием света компонентами вставки. На других участках 553 могут быть пустоты, намеренно сформированные при помощи программируемого поступления света, за счет которых, например, удерживающие детали могут быть отсоединены от вставки в определенных участках. В некоторых случаях количество материала, необходимого для заполнения пустот 552, 553 на поверхности линзы, может превышать реальное количество текучего материала, остающегося во время извлечения линзы из реакционной смеси мономера. В некоторых подобных вариантах осуществления на области с пустотами при помощи различных методик, таких как распыление, просачивание или заливка, может быть нанесено дополнительное количество реакционной смеси мономера.
После того как при помощи текучего материала было обеспечено придание поверхности желаемой формы, и после добавления на поверхность любого количества дополнительного материала в некоторых вариантах осуществления итоговая поверхность и весь сформированный биосовместимый полимеризованный материал могут быть подвержены воздействию фиксирующего излучения для полимеризации любого материала, который был не полностью полимеризован. Данный этап фиксации может быть осуществлен, как представлено на этапе 560, при помощи излучения из источника 561. Офтальмологическая линза с герметизированной вставкой может быть получена, когда итоговый продукт может быть извлечен из формирующего оптического элемента.
На ФИГ. 6A-6D представлен альтернативный примерный вариант осуществления схемы обработки для формирования офтальмологической линзы со вставкой 622. На этапе 610 формирующий оптический элемент 611 может находиться в емкости 612, содержащей реакционную смесь мономера. За счет использования обработки изделий произвольной формы итоговый продукт 621 может быть создан из полимеризуемой смеси мономера. Продукт 621 может содержать углубление 623, в которое может быть помещена вставка 622. В некоторых примерах вариантов осуществления после извлечения из емкости для изготовления изделия произвольной формы 612 формирующее оптическое устройство 611 и продукт 621 могут содержать текучую реакционную среду, находящуюся на их поверхности. В это время на продукте также могут находиться остатки текучей линзообразующей реакционной среды. На этапе 620 вставка 622 может быть перемещена до соприкосновения с углублением 623.
В некоторых примерах вариантов осуществления на этапе 630 комбинация из вставки 622 и продукта из биосовместимого полимеризуемого материала 621 может содержать слой реакционной смеси мономера, нанесенной на ее поверхность 631. Смесь может быть нанесена при помощи различных методик, представленных распылением, просачиванием, заливкой или способами печати. В некоторых примерах вариантов осуществления период остановки позволяет нанесенной смеси растечься по поверхности 631 и образовать однородную пленку.
На этапе 640 воздействие фиксирующего излучения, такого как излучение из источника 641, может привести к полной полимеризации непрореагировавших и частично прореагировавших частиц мономера, присутствующих на формирующем оптическом элементе 611. В некоторых примерах вариантов осуществления облучение может происходить как с верхней стороны, как показано, так и через корпус формирующего оптического элемента 611. В некоторых примерах вариантов осуществления текучая линзообразующая реакционная среда 642 может растекаться по поверхности 631.
На ФИГ. 7 представлен альтернативный примерный вариант осуществления готовой линзы. Продукт может быть получен, например, вследствие осуществления начальных этапов 610 схемы обработки, представленной на ФИГ. 6A-6D, и итоговых этапов 620. Если после периода остановки фиксирующее излучение может воздействовать на линзу как сверху, так и через формирующий оптический элемент, готовая линза 700 может быть получена, когда вставка в линзу будет удерживаться на ее сторонах 740 и вдоль нижней поверхности при помощи биосовместимого полимеризуемого материала.
На ФИГ. 8 может быть представлена другая вариация схемы обработки 800, представленной на ФИГ. 6A-6D. В некоторых подобных вариациях на этапе 630 добавленный реакционный мономер может быть нанесен по краю 820 вставки. После этого, когда фиксирующее излучение будет воздействовать на линзу из оптического устройства 810, может быть получен частично загерметизированный продукт.
На ФИГ. 9 может быть представлена еще одна дополнительная вариация 900 схемы обработки. В некоторых подобных вариациях продукт, полученный на этапе 630 и представленный на ФИГ. 6A-6D, может быть повторно помещен в емкость, содержащую реакционную смесь мономера. Дополнительное облучение через формирующий оптический элемент может привести к нанесению покрытия 910 на поверхность вставки. В некоторых примерах вариантов осуществления продукт, полученный на этапе 630, может быть погружен в емкость и сразу после извлечения из нее отвержден с выпуклой стороны этой части.
Как обсуждалось ранее, участки, в которых свет может проходить через вставку, могут содержать на себе полимеризованную смесь мономера, в то время как другие участки могут иметь покрытие из неполимеризованной или частично полимеризованной смеси мономера. Использование текучей среды для обтекания поверхности предшественника линзы вместе с возможностью нанесения на поверхность смеси мономера в качестве текучей среды может привести к получению продукта с полностью загерметизированной вставкой.
На ФИГ. 10 может быть представлен пример варианта осуществления 1000, который может содержать кольцевую вставку. В некоторых подобных вариантах осуществления внутренняя оптическая зона может быть свободной от материала, а функциональная вставка кольцевой формы 1020 может быть загерметизирована в материале. Вставка кольцевой формы может не содержать в оптической зоне материал, который может блокировать, отражать или поглощать свет из источника излучения. Соответственно, этапы, требуемые для обработки оптической зоны 1010 для аспектов, связанных с коррекцией зрения, могут быть аналогичны обработке офтальмологической линзы без вставок.
На ФИГ. 11 представлен альтернативный примерный вариант осуществления аппарата для формирования предшественника линзы 1100 для формирования герметизированных вставок в линзах с использованием принципов обработки изделий произвольной формы. Видоизмененный формирующий оптический элемент 1110 может иметь на своей поверхности деталь 1111, которая может создавать углубление в формируемом на его поверхности офтальмологическом устройстве. Удлиненная деталь 1121 может содержать на своей поверхности, которая может формировать углубление, полимеризуемый материал 1122. Поскольку полимеризованное устройство может быть сформировано перед размещением вставки в полимеризуемом материале или на нем, характеристики из офтальмологического назначения или оптические параметры сформированного устройства могут быть приданы полимеризуемому материалу по аналогии с изготовлением линз без вставок с аналогичными оптическими характеристиками в ходе процесса получения изделия произвольной формы.
На ФИГ. 12A-12F представлена схема обработки 1200 для формирования линзы со вставкой в ходе процесса изготовления изделия произвольной формы, который может происходить при помощи в примерного варианта осуществления формирующего оптического элемента 1110, 1211, представленного на ФИГ. 11. На этапе 1210 формирующий оптический элемент 1211 может быть помещен в емкость 1212, заполненную реакционным мономером. В некоторых примерах вариантов осуществления предшественник линзы может формироваться на формирующем оптическом элементе 1211, и формирующий оптический элемент 1211 с прикрепленным к нему предшественником линзы может быть извлечен из емкости 1212. На этапе 1220 предшественник линзы может быть запрессован в зажимное приспособление 1221. В целях наглядности этапы на ФИГ. 12A-12F относятся к предшественнику линзы, но в других примерных вариантах осуществления также может быть эффективна форма для предшественника линзы.
В некоторых аспектах зажимное приспособление 1221 может быть установлено таким образом, чтобы предшественник линзы соприкасался с ним только по краю. За счет облучения предшественника линзы через формирующий оптический элемент фиксирующим излучением предшественник линзы может быть зафиксирован, причем периферическая зона может быть прикреплена к зажимному приспособлению 1221, а участок с оптической зоной может образовывать свободную поверхность линзы 1222. На этапе 1230 формирующий оптический элемент 1211 может быть извлечен из полимеризуемого материала. Извлечение может быть облегчено за счет использования разделительных составов на поверхности формирующего оптического элемента 1211. В качестве альтернативы извлечение линзы из формирующего оптического элемента 1211 может обеспечиваться механической нагрузкой.
На этапе 1240 вставка 1241 может быть помещена в углубление, сформированное в устройстве из биосовместимого полимеризуемого материала. Реакционная смесь мономера может быть добавлена на вставку 1241 в устройстве при помощи различных способов, например путем впрыска. В некоторых примерах вариантов осуществления на этапе 1250 добавленная смесь мономера может быть сформована элементом задней кривизны 1251. На этапе 1260 форма для литья 1221, 1251 и смесь мономера могут подвергаться облучению для полимеризации мономера в герметизирующем биосовместимом полимеризуемом материале 1262 линзы вокруг вставки в линзу 1241. В примерных вариантах осуществления элемент задней кривизны 1251 может быть отделен от формы для литья 1221. Офтальмологическая линза 1262, 1241 может быть извлечена из формы для литья 1221 и гидратирована.
В некоторых вариантах осуществления отделение элемента задней кривизны 1251 от формы для литья 1221 может происходить путем механического разделения двух частей 1251, 1221. Сразу после отделения офтальмологическая линза 1262, 1241 может быть высвобождена из формы для литья 1221 от элемента задней кривизны 1251, например, при помощи механической нагрузки. В качестве альтернативы один или оба из элемента задней кривизны 1251 и формы для литья 1221 могут быть растворимыми. В подобных примерах может быть снижена нагрузка на офтальмологическую линзу 1262, 1241 в процессе извлечения из формы, в связи с чем может быть снижен риск повреждения офтальмологической линзы 1241, 1262.
В некоторых примерах вариантов осуществления площадь контакта между частью мягкой линзы 1262 и формой для литья 1221 может быть несоразмерной с площадью контакта между частью мягкой линзы 1262 и элементом задней кривизны 1251. Во время извлечения из формы офтальмологическая линза 1262, 1241 может оставаться прикрепленной к формующей части с наибольшей площадью контакта, тем самым обеспечивая отделение офтальмологической линзы 1262, 1241 от формующей части с меньшей площадью контакта. Подобный вариант осуществления может обеспечить получение офтальмологической линзы 1262, 1241, которая остается прикрепленной к растворимой формующей части.
Офтальмологическая линза 1262, 1241 и растворимая формующая часть могут быть помещены в раствор, причем формующая часть может растворяться вдали от офтальмологической линзы 1262, 1241. В некоторых примерах вариантов осуществления формующая часть может быть растворена в водном растворе, который также может обеспечивать гидратацию офтальмологической линзы 1262, 1241.
В других примерных вариантах осуществления и форма для литья 1221, и элемент задней кривизны 1251 могут быть растворимыми, из-за чего отсутствует потребность в процессе механического извлечения из формы для литья. После этапа полимеризации 1260 формующие части 1221, 1251 и сформованная офтальмологическая линза 1241, 1262 могут быть помещены в раствор, обеспечивающий растворение формы для литья 1221 и элемента задней кривизны 1251 вдали от офтальмологической линзы 1241, 1262. В некоторых примерах этап растворения может происходить отдельно от этапа гидратации, причем офтальмологическая линза 1241, 1262 может переносить воздействие растворяющего раствора. В качестве альтернативы растворяющий раствор может быть водным раствором, и этап растворения может быть объединен с процессом гидратации.
На ФИГ. 13A-13F представлен альтернативный примерный вариант осуществления схемы обработки 1300. В некоторых подобных вариантах осуществления на этапе 1310 формирующий оптический элемент 1311 может быть помещен в емкость 1312, содержащую реакционный мономер. На формирующем оптическом элементе 1311 может быть сформирован предшественник линзы, и формирующий оптический элемент 1311 может быть извлечен из емкости вместе с прикрепленным к нему предшественником линзы. На этапе 1320 предшественник линзы может быть запрессован в зажимное приспособление 1321. Зажимное приспособление 1321 может быть установлено таким образом, чтобы предшественник линзы мог соприкасаться с зажимным приспособлением 1321 только по краю предшественника линзы.
За счет облучения предшественника линзы через формирующий оптический элемент 1311 фиксирующим излучением предшественник линзы может быть временно зафиксирован в зажимном приспособлении 1321, причем периферическая зона предшественника линзы может быть прикрепленной, а участок с оптической зоной может образовывать свободную поверхность линзы 1322. В некоторых примерах вариантов осуществления на этапе 1330 формирующий оптический элемент 1311 может быть высвобожден из полимеризуемого материала. Высвобождение может быть облегчено за счет использования разделительных составов на поверхности формирующего оптического элемента. В качестве альтернативы предшественник линзы может быть извлечен из формирующего оптического элемента 1311 за счет механической нагрузки.
На этапе 1340 вставка 1341 может быть помещена в углубление, сформированное в устройстве из биосовместимого полимеризуемого материала. В некоторых подобных вариантах осуществления на этапе 1350 реакционная смесь мономера 1351 может быть добавлена в емкость, которая может содержать зажимное приспособление 1321 и прикрепленный предшественник линзы. Зажимное приспособление 1321 и реакционная смесь мономера 1351 могут подвергаться облучению через зажимное приспособление 1321 для полимеризации мономера 1351 с образованием герметизирующего биосовместимого материала вокруг вставки в линзе 1341. На этапе 1360 реакционная смесь мономера 1351 может быть удалена, и в некоторых примерах вариантов осуществления готовый продукт может быть перевернут для обеспечения растекания текучего материала по поверхности перед дальнейшим облучением линзы. Затем текучий материал может быть полимеризован за счет воздействия актинического излучения, которое может не действовать на вокселы по растровому принципу.
В некоторых примерах вариантов осуществления актиническое излучение не может эффективно проникать через вставку 1341. Это может быть особенно справедливо в случае, если вставка 1341 представляет собой вставку-носитель, причем вставка 1341 содержит электронные компоненты. В некоторых подобных вариантах осуществления вставка-носитель может быть сконструирована для обеспечения проникновения актинического излучения в заранее заданную область. На этапе 1360 может быть существенным формирование офтальмологической линзы в подобных аспектах.
В качестве альтернативы на этапе 1350 актиническое излучение может не быть направлено через зажимное приспособление. В подобных примерных вариантах осуществления второй формирующий оптический элемент может быть размещен в непосредственной близости от вставки в положении, которое может обеспечить заключение вставки в углубление при помощи реакционной смеси мономера. В некоторых аспектах реакционная смесь мономера может полимеризоваться по вокселам по растворому принципу при помощи методики изготовления изделий произвольной формы. В подобных аспектах текучая неполимеризованная часть может быть частью возле формирующего оптического элемента, который может обеспечивать вытекание текучей части на поверхность, которая может соприкасаться с глазом. Дальнейшее воздействие актинического излучения, такое как этап 1360, может полимеризовать текучую среду с образованием офтальмологической линзы с вставкой.
В качестве альтернативы формирующий оптический элемент может выполнять ту же функцию, что и часть формы для литья, образующая заднюю кривизну, причем положение формирующего оптического элемента относительно предшественника линзы и вставки может определять форму и размеры задней кривизны офтальмологической линзы. В подобных примерных вариантах осуществления для контроля полимеризации по вокселам по растровому принципу может не требоваться прохождение актинического излучения через формирующий оптический элемент. Соответственно, может не требоваться дополнительный этап, такой как этап 1360, на котором текучая среда может течь по вокселам полимеризованной реакционной смеси мономера.
Несмотря на то что показанные и описанные варианты осуществления считаются наиболее практичными и предпочтительными, может быть очевидно, что специалистам в данной области будут понятны возможности отступления от конкретных конфигураций и способов, описанных и показанных в настоящем документе, которые можно применять без отступления от сущности и объема настоящего изобретения. Настоящее изобретение не ограничивается отдельными конструкциями, описанными и показанными в настоящем документе, но все его конструкции должны быть согласованы со всеми модификациями, которые могут входить в объем приложенной формулы изобретения.