СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ЗАКРЕПЛЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ ЛИНЗЫ НА ЗАГОТОВКЕ ЛИНЗЫ
METHOD AND DEVICE FOR SPATIAL FIXING LENS COMPONENTS ON LENS PREFORM

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В настоящем изобретении предлагается способ и устройство для размещения и фиксации компонентов линзы на заготовке линзы, которые могут применяться при изготовлении офтальмологической линзы. В частности, компоненты линзы могут пространственно фиксироваться и/или покрываться, чтобы соответствовать определенному назначению офтальмологической линзы.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Традиционные офтальмологические линзы часто изготавливают литьевым формованием, в котором реакционный материал мономера наносят в полость, образованную между оптическими поверхностями противоположных частей формы для литья. Для получения линзы с использованием таких частей формы для литья неотвержденный состав для получения гидрогелевой линзы размещают между одноразовой пластиковой частью формы для литья передней криволинейной поверхности и одноразовой пластиковой частью формы для литья задней криволинейной поверхности.
Часть формы для литья передней криволинейной поверхности и часть формы для литья задней криволинейной поверхности обычно изготавливают с помощью технологий литья под давлением, при этом расплавленный полимер нагнетается в тщательно обработанную стальную оснастку, в которой по меньшей мере одна поверхность имеет оптическое качество.
Части формы для литья передней криволинейной поверхности и задней криволинейной поверхности сводят вместе для формирования линзы в соответствии с требуемыми параметрами линзы. Затем состав линзы отверждают под действием тепла или света, тем самым формируя линзу. После отверждения части формы для литья разделяются, и процедура изготовления отвержденной линзы по существу ограничивается ее извлечением из частей формы для литья для гидратации и упаковки. Вместе с тем особенности процессов и оборудования литьевого формования иногда могут осложнять изготовление линз, которые могут включать компоненты линзы, расположенные в определенных участках линзы и соответствующие определенному назначению, после отверждения без использования технологий тампопечати. Технологии тампопечати по существу применяют для красителей, и их применение ограничивается печатью цветного рисунка или нанесением одного или более слоев на поверхность линзы.
Исходя из вышесказанного, желательно предложить дополнительные способы изготовления офтальмологических линз, которые позволяли бы размещать и/или покрывать различные компоненты линзы.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Таким образом, настоящее изобретение включает в себя способы и устройства, которые могут применяться для нанесения и пространственной фиксации компонентов линзы, соответствующих определенному назначению, на устройстве заготовки линзы.
Упомянутое устройство заготовки линзы может обрабатываться до офтальмологической линзы, в том числе, например, электроактивной контактной линзы, косметической линзы с цветным рисунком, терапевтической линзы или их комбинации.
В патентной заявке США №13/419834, поданной 14 марта 2012 г. и озаглавленной «Способы изготовления заготовок офтальмологических линз и линз», содержание которой является основой настоящего документа и полностью включается в него путем ссылки, приводится методология, которая может быть применена для изготовления устройства заготовки линзы. Некоторые важные аспекты, связанные с настоящим изобретением, могут включать в себя изготовление линзы свободной формовкой, то есть с образованием одной или двух поверхностей линзы без необходимости прибегать к литьевому формованию, токарной обработке или иной обработке, и такое устройство заготовки линзы может обеспечивать по существу статическую текучую реакционную среду линзы в процессе формирования офтальмологической линзы.
В упомянутом выше описании приводится устройство заготовки линзы, которое может включать в себя текучую реакционную среду линзы, тогда как в настоящем изобретении рассматривается применение указанной части упомянутой текучей реакционной среды линзы для пространственного размещения и/или покрытия компонентов линзы, которые могут служить определенному назначению.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения пространственное размещение и/или покрытие компонентов линзы могут совершенствоваться за счет пространственной полимеризации частей текучей реакционной среды линзы под действием управляемого актиничного излучения на устройство заготовки линзы. Для управления актиничным излучением может, например, применяться способ растровой литографии, способ с применением цифрового микрозеркального устройства (DMD), лазер или способ с применением фотошаблона. В некоторых вариантах изобретения дополнительно предусмотрено устройство, управляемое процессором, для перемещения источника излучения относительно заготовки линзы. Пространственно полимеризованные части могут обеспечивать более точное позиционирование компонентов линзы и могут включать в себя полимеризующиеся конструктивные шаблоны, служащие определенному назначению, соответствующие включенным компонентам линзы. Например, в некоторых вариантах осуществления пространственно полимеризованные части могут включать в себя фиксацию по меньшей мере части оптической зоны до нанесения любых компонентов линзы для сохранения свойств оптической коррекции офтальмологической линзы. Альтернативно в других вариантах осуществления, где компоненты линзы могут включать в себя активный оптический компонент, может быть желательна пространственная полимеризация по меньшей мере частей периферии вокруг компонентов линзы для прецизионного размещения активных оптических компонентов линзы.
В других аспектах настоящего изобретения компоненты линзы могут включать в себя красители, активные химические вещества, например, активные лекарственные средства и витамины, и/или электрические компоненты. Некоторые компоненты линзы могут быть представлены в форме наночастиц с бактерицидным покрытием или могут быть дополнительно покрыты ими и фиксироваться или посредством химической связи, или механическим способом за счет полимеризации после размещения в определенных трехмерных положениях на поверхности или внутри офтальмологической линзы. Размещение может дополнительно управляться для образования конструктивных шаблонов, которые могут предусматривать определенную функциональность.
Пространственная полимеризация частей текучей реакционной среды линзы может проводиться в соответствии с интенсивностью актиничного излучения и/или профилями шаблона, определяемыми математически, например, с помощью параметров управления полимеризацией, включая один или более из: высоты, ширины, длины и формы; и/или итерационно для обеспечения требуемой определенной функциональности офтальмологической линзы. Определенная функциональность может, например, включать в себя одну или более из: заданных свойств оптической коррекции или электроактивных свойств изменения оптических характеристик, косметических, бактерицидных или терапевтических функций.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 представлены этапы способа, которые могут применяться для реализации некоторых аспектов настоящего изобретения.
На фиг. 2 представлен пример заготовки линзы в поперечном сечении.
На фиг. 3 представлен пример шаблонов отверждения, которые могут быть применены для цветных контактных линз.
На фиг. 4 представлен пример шаблонов отверждения, которые могут быть применены для электроактивных контактных линз.
На фиг. 5 представлен пример фиксирующего устройства, которое можно применять в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 6 представлен еще один пример фиксирующего устройства, которое можно применять в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 7 представлен пример результатов моделирования для сформированной толщины в зависимости от времени воздействия при различной интенсивности воздействия.
На фиг. 8 представлен пример автоматизированного устройства, которое может применяться для размещения и закрепления компонентов линзы в некоторых вариантах осуществления.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В настоящем изобретении приводится способ и устройство пространственной полимеризации частей текучей реакционной среды заготовки линзы для фиксации компонентов линзы внутри офтальмологической линзы или на ней, чтобы обеспечить линзе определенную функциональность.
В следующих разделах приведены подробные описания вариантов осуществления настоящего изобретения. Описания как предпочтительных, так и альтернативных вариантов осуществления, несмотря на подробности, представляют собой лишь примеры осуществления, и предполагается, что для специалиста в данной области будет понятна возможность их вариаций, модификаций и изменений. Таким образом, необходимо понимать, что указанные примеры осуществления не ограничивают широту аспектов описываемого изобретения. Этапы способа, описанные в настоящем документе, приведены в данном обсуждении в логической последовательности; при этом, если специально не указано иное, такая последовательность никоим образом не ограничивает количество этапов или порядок их возможной реализации.
СПИСОК ТЕРМИНОВ
В описании и пунктах формулы настоящего изобретения применяется ряд терминов, для которых будут приняты следующие определения:
Используемый в настоящем документе термин «бактерицидные наночастицы» относится к бактерицидным наночастицам - частицам, которые могут снижать уровень загрязнения и подавлять рост микроорганизмов, вызванные, например, загрязнением или накоплением белка на офтальмологических линзах. Наночастицы могут включать в себя различные металлы или смеси металлов с известной бактерицидной активностью, например, палладий, олово и золото, и могут иметь размеры в диапазоне от 10 нанометров до 100 нанометров, но предпочтительно могут быть от 30 нанометров до 50 нанометров. Покрытия могут применяться для нанесения на один или более пигментов, активных агентов, таких как лекарственных средств или витаминов, электрических компонентов, фотореакторов и других компонентов линзы, которые могут присутствовать в офтальмологических линзах.
Используемый в настоящем документе термин «DMD» (цифровое микрозеркальное устройство) относится к бистабильному пространственному модулятору света, состоящему из массива подвижных микрозеркал, функционально установленных на ОЗУ статического типа КМОП-технологии. Каждое зеркало управляется независимо путем загрузки данных в ячейку памяти непосредственно под зеркалом для направления отраженного света, пространственно отображая пиксель видеоданных на пиксель экрана. Данные электростатически управляют углом наклона зеркала, которое может находиться в двух состояниях: под углом +Х градусов (вкл.) или под углом -X градусов (выкл.). Для доступных в настоящий момент устройств номинальная величина X может составлять 10 градусов или 12 градусов. Затем отраженный находящимися во «включенном» состоянии зеркалами свет проходит через проецирующую линзу на экран. Свет, отраженный от зеркал, находящихся в «выключенном» состоянии, отражается таким образом, чтобы создать темное поле, и определяет черный уровень фона изображения. Сами изображения создаются модуляцией шкалы серого между включенным и выключенным состояниями с частотой, достаточно быстрой для обобщения наблюдателем. DMD (цифровое микрозеркальное устройство) может представлять собой проецирующую систему, использующую технологию цифровой оптической обработки (DLP).
Используемый в настоящем документе термин «файл DMD» относится к набору точек данных, отражающих положение зеркала DMD в двухмерном или трехмерном пространстве, и, например, требуемые значения толщины конструкции линзы или заготовки линзы в месте расположения зеркала. Файлы DMD могут иметь различные форматы, наиболее распространенными из которых являются (x, y, th) и (r, θ, th), где x и y, например, являются положениями зеркал DMD в прямоугольной системе координат, r и θ являются положениями зеркал DMD в полярной системе координат, a th представляет требуемую толщину. В одном из вариантов осуществлений файл DMD может строиться на основе времени и/или интенсивности излучения.
Используемый в настоящем документе термин «условия производственного процесса» относится к параметрам, условиям, способам, оборудованию и процессам, применяемым при изготовлении одной или более заготовки линзы, формы заготовки линзы и линзы.
Используемый в настоящем документе термин «текучая реакционная среда линзы» относится к реакционной смеси, которая способна течь в первоначальной форме, прореагировавшей форме или частично прореагировавшей форме и которая при дополнительной обработке может образовывать часть офтальмологической линзы.
Используемые в настоящем документе термины «свободной формы», «свободного формования» означают поверхность, образованную путем создания поперечных сшивок в реакционной смеси под повоксельным воздействием актиничного излучения со слоем текучей среды или без него, а не образованную путем отливки, токарной обработки или при помощи лазерной абляции. Подробное описание способов и устройства для свободного формования изложено в заявке на патент США №12/194981 (VTN5194USNP) и заявке на патент США №12/195132 (VTN5194USNP1).
Используемый в настоящем документе термин «итерационный процесс изготовления» относится к процессу проведения итерационного цикла с применением одного или более из проектирования и условий производственного процесса для изготовления линзы, формы заготовки линзы или заготовки линзы, которая может быть ближе к требуемой конструкции, чем ее предшественник.
Используемый в настоящем документе термин «линза», а также иногда применяемый термин «офтальмологическая линза» относятся к любому офтальмологическому устройству, находящемуся в глазу или на нем. Эти устройства могут применяться для оптической коррекции, улучшения зрения, а также в качестве терапевтического или косметического средства. Например, термин «линза» может относиться к контактной линзе, интраокулярной линзе, накладной линзе, офтальмологической вставке, оптической вставке или другому аналогичному устройству, которое применяется для коррекции или модификации зрения или для косметической коррекции физиологии глаза (например, изменения цвета радужной оболочки) без ущерба для зрения. В некоторых вариантах осуществления предпочтительные линзы настоящего изобретения представляют собой мягкие контактные линзы и изготовлены из силиконовых эластомеров или гидрогелей, которые включают в себя, помимо прочего, силиконовые гидрогели и фторгидрогели.
Использованный в настоящем документе термин «компоненты линзы» может, помимо прочего, включать в себя пигменты, электрические компоненты, УФ-блокаторы, тонирующие вещества, фотоинициаторы, катализаторы, оптические компоненты и/или активные агенты, подходящие для обеспечения определенной функциональности офтальмологической линзы. Функции могут включать в себя, например, одно или более из: оптической коррекции, улучшения зрения, косметических эффектов и терапевтической функции.
Использованный в настоящем документе термин «конструкция линзы» относится к форме, функции и/или внешнему виду требуемой линзы, которая после изготовления может обеспечивать функциональные характеристики, содержащие, помимо прочего, оптическую силу коррекции, цвет, терапевтические функции, износостойкость, допустимую проницаемость, форму, композицию, прилегаемость, приемлемую подгонку линзы (например, покрытие роговицы и перемещение), а также допустимую вращательную стабильность линзы.
Используемый в настоящем документе термин «заготовка линзы» относится к составному объекту, состоящему из формы заготовки линзы и текучей реакционной среды линзы, контактирующей с формой заготовки линзы, которая может быть или не быть осесимметричной. Например, в некоторых вариантах осуществления текучая реакционная среда линзы может образовываться в процессе изготовления формы заготовки линзы в объеме реакционной смеси. Отделение формы заготовки линзы и текучей реакционной среды линзы от объема реакционной смеси, применяемой для изготовления формы заготовки линзы, позволяет получить заготовку линзы. Кроме того, заготовка линзы может быть преобразована в другой объект либо путем удаления некоторого количества текучей реакционной среды линзы, либо путем превращения некоторого количества текучей реакционной среды линзы в нетекучий встроенный материал.
Используемый в настоящем документе термин «форма заготовки линзы» относится к нетекучему объекту по меньшей мере с одной поверхностью оптического качества, который при дальнейшей обработке может быть встроен в офтальмологическую линзу.
Используемый в настоящем документе термин «оптическая зона» относится к области линзы или заготовки линзы, через которую смотрит пользователь линзы после изготовления линзы.
Используемый в настоящем документе термин «изделие» относится к требуемой линзе или заготовке линзы. Изделие может быть «стандартным изделием» или «специальным изделием».
Термин «реакционная смесь» или RMM (реакционная смесь мономера) относится к мономерному или преполимерному материалу, который может быть отвержден и сшит или сшит с образованием офтальмологической линзы. Различные варианты осуществления могут включать в себя линзообразующие смеси с одной или более добавками, такими как: УФ-блокаторы, тонирующие вещества, фотоинициаторы или катализаторы и другие добавки, которые могут понадобиться в офтальмологической линзе, такой как контактные или интраокулярные линзы.
Используемый в настоящем документе термин «пространственно полимеризованный» относится к полимеризованным частям текучей реакционной смеси заготовки линзы, полимеризованным в результате одной или более процедур воздействия управляемого актиничного излучения или управляемых химических реакций.
Используемый в настоящем документе термин «пространственное размещение» относится к размещению компонентов линзы в текучей реакционной среде линзы или в местах расположения пространственно полимеризованного трехмерного пространства в заготовке линзы или на ней. Кроме того, пространственное размещение может впоследствии обеспечивать фиксацию компонентов линзы на готовом изделии линзы, например, посредством воздействия излучения после размещения.
Используемый в настоящем документе термин «подложка» относится к физическому объекту, на котором могут быть размещены или образованы другие объекты.
Используемый в настоящем документе термин «воксель», также именуемый «воксель актиничного излучения», относится к объемному элементу, представляющему значение на решетке, содержащей регулярные или нерегулярные интервалы в трехмерном пространстве. Воксель может рассматриваться как трехмерный пиксель, однако при этом пиксель представляет данные двухмерного изображения и воксель включает в себя третье измерение. Кроме того, хотя воксели часто применяются для визуализации и анализа медицинских и научных данных, в настоящем изобретении воксель применяется для задания границ дозы актиничного излучения, достигающего определенного объема реакционной смеси и тем самым управляющего скоростью поперечной сшивки или полимеризации в конкретном объеме реакционной смеси. В качестве примера, в рамках настоящего изобретения воксели считаются расположенными в один слой, прилегающими к двухмерной поверхности формы для литья, при этом актиничное излучение может быть по существу направлено к двухмерной поверхности и вдоль общей для каждого вокселя оси. В качестве примера, конкретный объем реакционной смеси может быть поперечно сшит или полимеризован в соответствии с разбиением на 768×768 вокселей.
Настоящее изобретение включает в себя способы и устройство, применяемые для обработки устройства заготовки линзы при производстве офтальмологической линзы с определенной функциональностью. Функциональность может быть связана как с возможностью фиксации компонентов линзы в требуемых позициях в трехмерном пространстве в офтальмологической линзе или на ней, так и с возможностью покрывать различные компоненты линзы при применении этапов способа, приведенных в настоящем документе.
На фиг. 1 представлены этапы способа, которые можно применять для реализации некоторых аспектов настоящего изобретения. На этапе 101 изготавливается устройство заготовки линзы. В некоторых вариантах осуществления заготовка линзы предпочтительно может изготавливаться способами растровой литографии, как описано в других предыдущих изобретениях, упомянутых в настоящем документе, но другие способы могут включать в себя, например, другие способы растровой литографии, стереолитографии и технологии литьевого формования. Заготовка линзы по определению представляет собой составной объект, содержащий нетекучую часть по меньшей мере с одной поверхностью оптического качества и текучую реакционную среду линзы, которая находится в контакте по меньшей мере с частью упомянутой нетекучей части. По существу, как показано на примере заготовки линзы 200 на фиг. 2, текучая реакционная среда линзы 215 находится в контакте по меньшей мере с частью нетекучей части 210, содержащей поверхность оптического качества 205, находящуюся на поверхности подложки 201.
На фиг. 1 на этапе 105 может происходить стабилизация части текучей реакционной среды заготовки линзы. Стабилизация может включать в себя управление количеством текучей реакционной среды линзы, например, с помощью одного или более из: отведения избыточной текучей реакционной среды линзы, управления скоростью удаления избыточной текучей реакционной среды линзы, применяемой для формирования заготовки линзы, управления условиями процесса изготовления и отстаивания в течение определенного периода времени.
На этапе 110 может быть сформирован пространственный шаблон для фиксации частей текучей реакционной среды заготовки линзы. Пространственный шаблон может включать в себя, например, файл DMD высокой точности, который в состоянии проецировать излучение с заданной интенсивностью, продолжительностью, растром, направлением и трехмерной ориентацией вокселей для полимеризации или пространственной фиксации одной или более частей части текучей реакционной среды заготовки линзы 115. Другие пространственные шаблоны могут содержать технологии фотошаблона или химическую полимеризацию текучей реакционной среды линзы.
На этапе 125 в зависимости от конфигурации линзы можно выбирать компоненты линзы. Современные конфигурации офтальмологической линзы могут включать в себя одну или более из: коррекции зрения, косметических эффектов, улучшения зрения и терапевтических функций. Соответственно, согласно определению компоненты линзы могут включать в себя пигменты, электрические компоненты, УФ-блокаторы, тонирующие вещества, фотоинициаторы, катализаторы, оптические компоненты, бактерицидные покрытия и активные агенты, подходящие для обеспечения заданных функций изделия офтальмологической линзы. На этапе 120 один или более из выбранных компонентов линзы можно наносить по меньшей мере на один участок устройства заготовки линзы. Для нанесения компонентов линзы могут применяться различные методики в зависимости от требуемой точности, размеров компонента и применяемых условий производственного процесса. Способы нанесения компонентов линзы могут включать в себя технологии краскоструйной печати, распыления, гальванопластики, осаждения из паровой фазы, погружения в жидкость и применение автоматизации.
В приведенных ниже разделах описание примеров осуществлений, показанных на фиг. 3-8, будет применяться для более подробного изложения этапов 125-145 способа на фиг. 1. На фиг. 3 приведены примеры шаблонов отверждения, которые могут применяться с применением пигментов в офтальмологических линзах. На 300А1 и 300А2 приводятся вид сверху и боковое поперечное сечение примера цветной контактной линзы соответственно. В настоящем примере осуществления пигменты можно наносить и фиксировать в материале линзы 302А с образованием кольца или цилиндра, подобно пигментированному шаблону 301А, который может определять или подчеркивать часть лимбального кольца глаза пользователя. Возможность пространственного размещения и пространственной полимеризации пигментов может обеспечивать различные косметические эффекты, отличающиеся от предлагаемых известными способами и устройствами изготовления. Известные способы и устройства, применяемые для изготовления цветных линз, по существу ограничиваются тампопечатью цветного рисунка на поверхности отвержденной линзы, а следовательно, ограничивают типы красителей, которые могут применяться, а рисунок может быть только двухмерным. Настоящее изобретение, напротив, может обеспечивать возможность пространственного закрепления компонентов линзы и в особенности частиц пигмента, обеспечивая новые цветовые эффекты, что частично связано с трехмерным размещением.
На фиг. 3 на 300В1 и 300В2 приведены соответственно вид сверху и поперечное сечение контактной линзы, которая включает в себя цветной рисунок, способный менять или усиливать цвет глаза пользователя. Шаблон 301В, включенный в материал линзы 302В, может быть выполнен с возможностью изменения цвета глаза пользователя в соответствии с измеряемыми параметрами и характеристиками глаза. Кроме того, глубина по объему и включаемые пигменты могут применяться для достижения улучшенных косметических эффектов или дополнительной функциональности, например, голограмм или маркировок защиты от подделки, которые могут потребоваться. Другая функциональность в вариантах осуществления, где окрашенная часть может включать в себя по меньшей мере часть поверхности линзы, может включать в себя, например, частицы пигмента, которые могут покрываться бактерицидными частицами, или наноструктуру поверхности для эффективного снижения загрязнения линзы.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения частицы пигмента в линзах могут включать в себя такие частицы, как тонирующие вещества, красители и контрастные вещества, которые можно пространственно размещать, тем самым выходя за рамки ограничений тампопечати и обеспечивая значительно улучшенные косметические эффекты. Пространственная фиксация пигментов в шаблоне лимбального кольца 301А или шаблонах для изменения или усиления цвета глаз может достигаться различными способами за счет приведенных ниже этапов и примеров компонентов устройства.
Производственные этапы пространственного нанесения и фиксации компонентов пигмента могут включать в себя формирование шаблона фиксации для пространственной фиксации одной или более частей части текучей реакционной среды заготовки линзы 115. В настоящем примере фиксирующее устройство может включать в себя DMD, способное проецировать достаточное актиничное излучение для полимеризации объемов текучей реакционной среды линзы в соответствии с программным файлом DMD. Программный файл DMD может содержать инструкции для DMD для полимеризации и фиксации, например, кромки линзы и оптической зоны заготовки линзы, с тем чтобы избежать изменения свойств оптической коррекции и подгонки линзы. После этого на этапе 120 выбранные частицы пигмента можно наносить на одну или более остающихся частей текучей реакционной смеси линзы. Частицы пигмента могут обеспечивать целый набор цветов и могут наноситься с применением самых разнообразных технологий. Например, более светлые пигменты можно наносить в первую очередь в определенной части линзы с последующим добавлением в участки более темных пигментов. Такой процесс позволяет соответствующим образом менять цвет и цветовые эффекты.
Пример фиксирующего устройства, в котором может применяться DMD для управления актиничным излучением, обозначен как 500 на фиг. 5. В одном аспекте существует возможность изолировать проточную систему от перемещений или энергии вибрации и по существу обеспечить ее стабильность. Для этого можно, например, применять конструкцию 550, поддерживаемую на системе изоляции от вибрации 540. Поскольку в таких вариантах осуществления также действует сила тяжести, структура 550 предпочтительно может иметь выровненную плоскую поверхность. Заготовка линзы может поддерживаться образующей оптической поверхностью 520 образующего оптического держателя 530, который может быть закреплен в удерживающем устройстве 551. В некоторых вариантах осуществления автоматизированный временной механизм может применяться для управления минимальным временем, в течение которого текучая среда достигает относительно стабильного состояния, до или после различных этапов фиксации.
В некоторых вариантах осуществления применяемое для стабилизации устройство включает в себя прикрепленные компоненты, допускающие воздействие на заготовку линзы одним или более этапами актиничного излучения для пространственной фиксации заготовки линзы с получением офтальмологической линзы. В некоторых вариантах осуществления фиксирующее излучение вызывает протекание фотохимических реакций только в текучей реакционной смеси линзы 510. В альтернативных вариантах осуществления другие части заготовки линзы, такие как, например, форма заготовки линзы, могут подвергаться одному или более химическим изменениям под воздействием фиксирующего излучения. Специалисту в данной области будут очевидны другие варианты осуществления, представляющие собой варианты с учетом природы составляющих заготовку линзы материалов, которые входят в сферу действия настоящего изобретения.
В примере фиксирующего устройства 500 на фиг. 5 представлен источник света, способный обеспечивать фиксирующее излучение, и обозначен как 560 и может предпочтительно управляться DMD. Например, в некоторых вариантах осуществления источник света AccuCure ULM-2-420 с контроллером производства компании Digital Light Lab Inc. (г. Ноксвилл, штат Теннесси, США) 560 может применяться в качестве приемлемого источника фиксирующего излучения 561. При необходимости после установки требуемых параметров стабилизации контроллер источника фиксирующего излучения 560 переводится во включенное состояние, направляя поток фиксирующего излучения 561 на заготовку линзы и пространственно фиксируя части текучей реакционной среды линзы. С точки зрения общности используемых подходов возможны многочисленные варианты осуществления, относящиеся к стабилизации или иному перемещению текучей реакционной смеси линзы по поверхности формы заготовки линзы 530 с последующим облучением ее фиксирующим излучением.
В другом аспекте некоторые варианты осуществления могут включать в себя химические или физические изменения текучей реакционной смеси линзы 510. В качестве примера альтернативный вариант осуществления может включать в себя введение материала растворителя в текучий реакционный химический продукт и вокруг него таким образом, чтобы изменить его текучие свойства. Кроме того, упомянутый добавленный материал может влиять на характеристики энергии поверхности текучей реакционной среды линзы, а также по отношению к добавленным компонентам линзы в заготовке линзы. В рамках настоящего изобретения возможны многочисленные альтернативные варианты осуществления общего характера, относящиеся к изменению свойств текучей химической системы.
На фундаментальном уровне природа реакционной смеси может взаимодействовать с различными вариантами осуществления устройства для получения различных результатов. Необходимо понимать, что природа стабилизирующего и фиксирующего устройства 500, а также различия в вариантах осуществления, связанные с изменением фундаментальных химических компонентов реакционной смеси, включают в себя варианты осуществления в рамках настоящего изобретения. В качестве примера они могут включать в себя, например, изменения выбранной для фиксирующего излучения длины волны и могут реализовываться в вариантах осуществления устройства, обеспечивающих гибкость выбора упомянутой длины волны фиксирующего излучения.
2
Например, на схеме 700 на фиг. 7 приводится пример результатов моделирования для сформированной толщины в зависимости от времени воздействия при различной интенсивности воздействия. Оценочное значение расстояния полимеризованной части от поверхности образующей оптической поверхности обозначено как 720 в зависимости от времени излучения 730. Эти значения показаны для расчета при трех различных интенсивностях падающего излучения 740. Соответственно, фиксированные шаблоны могут полимеризоваться на определенном расстоянии по толщине при заданной интенсивности и продолжительности излучения. Вернемся к приведенному выше обсуждению устройства цифровой обработки света. Поскольку данное устройство является цифровым регулятором интенсивности излучения, время воздействия относится к полному времени, которое зеркальный элемент проводит во включенном состоянии. Интенсивность фактически попадающего на конкретный воксель излучения может быть точно определена некоторыми способами, однако сильной стороной устройства может быть возможность сравнения результатов измерения характеристик линз одного или более проходов с целевыми профилями толщины, при этом полученное различие может применяться для изменения времени воздействия при конкретной интенсивности путем применения соотношения. Например, если интенсивность достигающего воксель излучения при «включенном» зеркале равна 10 мВт/см, то требуемая в описываемой модели коррекция может быть введена путем смещения вдоль кривой 710 к новой целевой толщине и определения нового параметра времени воздействия. Управляющий алгоритм может применять определенное таким образом новое время воздействия для корректировки времени воздействия в каждой из последовательности кадров формирования изображения, выбирая среднюю величину, в сумме дающую целевое время воздействия. В альтернативном варианте, он может применять максимальное время воздействия на кадр, и последний промежуточный кадр может иметь часть максимального времени воздействия на кадр, при этом в остальных кадрах соответствующий элемент может находиться в выключенном состоянии. В дальнейшем скорректированное время воздействия может быть применено для изготовления следующей линзы, после чего описанный процесс повторяется.
Как отмечалось выше, компоненты линзы, и в частности частицы пигментов, можно наносить с применением одного или более из: технологий краскоструйной печати и осаждения из паровой фазы, распыления и нанесения в жидком виде на всю поверхность заготовки линзы, например, посредством погружения заготовки линзы в емкость с жидким красителем. Возможные варианты и способы реализации могут включать в себя несколько способов нанесения пигментов на текучую реакционную среду линзы. Кроме того, на схеме 103 на разных этапах может включаться несколько видов частиц пигмента или оттеночного вещества при повторении одного или более этапов 105-125. При повторении различные варианты осуществления этапов способа настоящего изобретения могут включать в себя, например, диффундирующие частицы пигмента различных типов, распределенные на различных глубинах в зависимости от химического состава частиц пигмента, временных промежутков между излучениями и шаблонов фиксации.
Дополнительный аспект пространственного отверждения частей текучей реакционной среды линзы может стать полезным, если частицы пигмента наносятся на всю поверхность или всю заготовку линзы. Например, когда избыточные частицы могут быть удалены 135. Удаление избыточных частиц может производиться простой промывкой фиксированных частей или применением растворителя и может осуществляться до или после фиксации нанесенных частиц пигмента 140 с образованием офтальмологической линзы 145. В тех вариантах осуществления, где промывка проводится до фиксации всей текучей реакционной смеси линзы, возможно нежелательное удаление пигментов, нанесенных на текучую реакционную смесь линзы, поскольку степень отверждения указанных частей оставляет липкую поверхность или по причине химического связывания частиц пигмента.
На фиг. 4 приводится пример шаблонов отверждения, которые могут применяться для нанесения и пространственного закрепления электроактивных оптических компонентов настоящего изобретения. Таким образом, на 400А1 и 400А2 приводятся соответственно вид сверху и поперечное сечение контактной линзы с электрическими компонентами линзы. В настоящих примерах осуществления компоненты линзы могут включать в себя электрические компоненты, которые могут быть инкапсулированы материалом линзы 415А. Электрические компоненты могут, например, включать в себя вставку-среду, содержащую регулируемые оптические свойства 410А, электрический проводящий материал 405А и микропроцессор 401А. Число компонентов линзы, в том числе электрических компонентов, оптических компонентов, и их размещение не должны ограничиваться или рассматриваться как ограничиваемые настоящими примерами, представленными для описания и реализации различных этапов способа на фиг. 1. Соответственно, электрические компоненты можно помещать или наносить механическим образом на текучую реакционную среду линзы и фиксировать в частях объема заготовки линзы. Кроме того, на фиг. 6 и 8 представлен пример устройства, но на основе настоящего описания специалистам в данной области будет очевидным множество ее возможных модификаций и эквивалентов.
На фиг. 6 в 600 представлено устройство для управления актиничным излучением. Подобно примеру устройства на фиг. 5, может применяться проточная система для изоляции заготовки линзы от перемещений или энергии вибрации и по существу обеспечения ее стабильности. Например, за счет конструкции 650, поддерживаемой на системе изоляции от вибрации 640, а также за счет силы тяжести при применении ровной плоской поверхности. Заготовка линзы может поддерживаться образующей оптической поверхностью 620 образующего оптического держателя 630, который может быть закреплен в удерживающем устройстве. В некоторых вариантах осуществления могут также применяться автоматизированное устройство контроля времени и механическое роботизированное оборудование с компонентами стабилизации, которые будут находиться в логической связи с процессором. В отличие от фиг. 5, настоящий вариант осуществления может предлагать управляемое фиксирующее актиничное излучение и шаблоны пространственной полимеризации текучей реакционной смеси линзы 610 с применением лазера 610, как известно, подходящего для литографических приложений, или еще одного лазера, например, лазера на алюмоиттриевом гранате («АИГ-лазер»), применяемого для офтальмологических рефракционных процедур. Актиничное излучение 615 может направляться на текучую реакционную среду линзы по запрограммированным шаблонам и в ходе различных этапов процесса изготовления офтальмологической линзы.
При применении лазера автоматизация может применяться для управляемого отверждения и размещения компонентов линзы. В формующем и фиксирующем устройстве могут также применяться технологии краскоструйной печати. Например, так чтобы после закрепления и нанесения одного типа компонентов линзы можно было бы проецировать фиксирующее излучение на прилегающие части для фиксации компонентов линзы и создания возможности нанесения других компонентов линзы на остальную часть текучей реакционной среды линзы или на ранее нанесенных компонентах линзы, не вызывая изменения в их предпочтительной позиции в структуре изделия. Механическое размещение может также включать в себя любую автоматизированную, роботизированную или даже ручную установку компонентов линзы в одной или более контрольных точках части формы для литья, или предпочтительно формируемых за счет пространственной полимеризации текучей реакционной среды заготовки линзы, так что полимеризация реакционной смеси, находящейся в варианте части формы для литья, будет включать в себя электрический компонент в полученной офтальмологической линзе.
На фиг. 8 приводится множество частей формы для литья 814, которые могут размещаться на поддоне 813, способном поддерживать одну или более обрабатывающих частей заготовки линзы 801 и встроенном в фиксирующее устройство на фиг. 6. Варианты осуществления могут включать в себя механическое размещение автоматизированных элементов 811, каждый из которых может производить установку 815 одного или более компонентов линзы в одной или множестве форм для литья 814.
В некоторых вариантах осуществления один или более слой связующего может наноситься с помощью примеров компонентов примера устройства на фиг. 8 и 6. Слои связующего можно наносить, например, на часть формы для литья или по меньшей мере часть заготовки линзы до размещения электрического компонента. В рамках неограничивающего примера слой связующего может включать в себя пигмент, мономер или активный агент и может применяться, например, для целей адгезии. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления слой связующего может включать в себя связующий полимер, способный к образованию взаимопроникающей полимерной сетки с материалом линзы, например, так чтобы необходимость образования ковалентных связей между связующим веществом и материалом линзы для образования стабильной линзы могла быть устранена.
Полимерные связующие настоящего изобретения могут включать в себя, например, связующие на основе гомополимера или сополимера, либо их комбинаций, имеющих близкие параметры растворимости, причем полимерное связующее должно иметь параметры растворимости, близкие к параметрам растворимости материала линзы. Полимерные связующие могут содержать функциональные группы, которые обеспечивают возможность взаимодействия между полимерами и сополимерами полимерного связующего. Подобные функциональные группы могут включать в себя группы одного полимера или сополимера, которые взаимодействуют с группами другого полимера или сополимера таким образом, чтобы повысить плотность взаимодействия и тем самым уменьшить подвижность и/или фиксировать частицы, такие как частицы пигмента. Взаимодействия между функциональными группами могут быть полярной или дисперсионной природы, либо могут быть связаны с переносом заряда. Функциональные группы могут располагаться на главной цепи молекулы полимера или сополимера или ответвляться от структур главной цепи молекулы.
В качестве неограничивающего примера для приготовления полимерного связующего можно применять мономер или смесь мономеров, образующих полимер с положительным зарядом, в сочетании с мономером или мономерами, которые образуют полимер с отрицательным зарядом. В качестве более конкретного примера для приготовления полимерного связующего возможно применение метакриловой кислоты (МАА) и 2-гидроксиэтилметакрилата (НЕМА) для получения сополимера МАА/НЕМА, который затем смешивается с сополимером НЕМА/3-(NN-диметил)пропилакриламид.
В качестве другого примера полимерное связующее может состоять из гидрофобно-модифицированных мономеров, включая, помимо прочего, амиды и эфиры формулы:
СН3(СН2)x-LCOCHR=CH2, при этом L может представлять собой - NH или кислород, x может представлять собой целое число от 2 до 24, К может представлять собой С1-С6 алкил или водород, а предпочтительно представляет собой метил или водород. Примеры подобных амидов и эфиров включают в себя, помимо прочего, лаурилметакриламид и гексилметакрилат. В качестве еще одного примера для образования полимерного связующего могут применяться полимеры карбаматов и мочевин с вытянутой алифатической цепью.
Связующие полимеры, подходящие для слоя связующего, могут также включать в себя статический блок-сополимер НЕМА, МАА и лаурилметакрилат (LMA), статический блок-сополимер НЕМА и МАА или НЕМА и LMA, или гомополимер НЕМА. В таких вариантах осуществления весовой процент каждого компонента, в расчете на полный вес полимерного связующего, составляет от приблизительно 93 до приблизительно 100% вес. НЕМА, от приблизительно 0 до приблизительно 2% вес. МАА, и от приблизительно 0 до приблизительно 5% вес. LMA.
Соответственно, слой связующего полимера может быть сформирован при помощи любого подходящего способа полимеризации, включая, помимо прочего, радикальноцепную полимеризацию, ступенчатую полимеризацию, эмульсионную полимеризацию, ионноцепную полимеризацию, полимеризацию с раскрытием кольца, полимеризацию с переносом группы, полимеризацию с переносом атома и т.п. Предпочтительно применять термически инициируемую свободнорадикальную полимеризацию. Условия для проведения полимеризации хорошо известны средним специалистам в данной области.
Покрытия можно также формировать за счет применения электростатических, дисперсионных сил или водородных связей для покрытия нужной поверхности заготовки линзы или компонентов линзы.
Кроме того, активные агенты могут также содержаться в покрытиях или наноситься с применением упомянутых выше способов на текучий реакционный материал заготовки линзы. Активный агент может входить в состав любой линзы, которая совместима с активным лекарственным средством или реагентами, выделяемыми на поверхность глаза. Способы выделения, например, могут включать в себя применение микрофлюидного насоса или же растворение или распад активного агента в линзообразующем материале с последующей диффузией активного лекарственного средства из материала в процессе изнашивания. Допускается применение любых материалов, в том числе, помимо прочего, природных и синтетических полимерных материалов, а также неполимерных материалов, содержащих неорганические соединения, в том числе, помимо прочего, пористую керамику, липиды, воски, а также их отсутствие и комбинации.
Предпочтительно материал, содержащий активный агент, является полимерным материалом, в котором размещен, диспергирован или иным образом интегрирован по меньшей мере один активный агент. В зависимости от выбранного материала, содержащего активный агент, активный агент может высвобождаться из материала практически немедленно, или активный агент может высвобождаться непрерывно в течение требуемого периода времени. Например, допускается применение полимерного материала, состоящего из одного или более полимеров, по меньшей мере частично растворимых в воде. При взаимодействии с водной средой слезной жидкости такой полимерный материал предпочтительно растворяется и по мере растворения высвобождает активный агент.
Альтернативно в некоторых вариантах осуществления активный агент может подаваться с применением встроенного микрофлюидного насоса, который может подавать активный агент через каналы со встроенной электроникой и в офтальмологическую среду. Примеры активных лекарственных средств или агентов могут, в частности, включать в себя противоинфекционные агенты, в том числе, помимо прочего, тобрамицин, моксифлоксацин, офлоксацин, гатифлоксацин, ципрофлоксацин, гентамицин, сульфизоксазола диоламин, сульфацетамид натрия, неомицин, пропанидин, сульфадиазин и пириметамин.
Кроме того, или в альтернативном варианте осуществления офтальмологическое устройство может доставлять противовирусные агенты, в том числе, помимо прочего, формивирсен натрий, фоскарнетнатрий, трифлуридин, тетракаингидрохлорид, натамицин и кетоконазол. Более того, допускается применение также и анальгетиков, и они могут включать в себя, например, помимо прочего, ацетаминофен и кодеин, ибупрофен и трамадол. Наконец, в некоторых вариантах осуществления также может предусматриваться доставка активных лекарственных средств или агентов, которые дополнительно могут содержать, например, помимо прочего, витамины, антиоксиданты и нутрицевтики, в том числе витамины А, D и Е, лютеин, таурин, глутатион, зеаксантин, жирные кислоты и т.п.
Хотя настоящее изобретение может применяться для формирования твердых или мягких контактных линз из любого известного материала для линз или материала, подходящего для изготовления таких линз, предпочтительно линзы настоящего изобретения представляют собой мягкие контактные линзы с содержанием воды от приблизительно 0 до приблизительно 90 процентов. Более предпочтительно, чтобы линзы были изготовлены из мономеров, содержащих гидроксильные группы, карбоксильные группы или оба типа групп, или были изготовлены из кремнийсодержащих полимеров, таких как силоксаны, гидрогели, силикон-гидрогели, и их комбинаций. Материал, подходящий для изготовления линз настоящего изобретения, может быть получен путем взаимодействия смесей макромеров, мономеров и их комбинаций с добавками, такими как инициаторы полимеризации. Подходящие материалы включают в себя, помимо прочего, силикон-гидрогели, изготовленные из силиконовых макромеров и гидрофильных мономеров.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Описан ряд вариантов осуществления настоящего изобретения. Хотя данное описание содержит много конкретных деталей реализации, их не следует расценивать как ограничения сферы действия любых изобретений и пунктов формулы изобретения, но следует считать описаниями элементов, которые являются специфичными для конкретных вариантов осуществления устройств настоящего изобретения.
Некоторые элементы устройства и линз, изложенные в настоящем описании в контексте отдельных вариантов осуществления, также могут быть реализованы в комбинации в одном варианте осуществления. Напротив, различные элементы, описанные в контексте одного варианта осуществления, также могут быть реализованы в комбинации во множестве вариантов осуществления по отдельности или в любой подходящей подкомбинации. Более того, хотя элементы могут быть описаны выше как работающие в некоторых комбинациях или даже исходно заявляемые в таковом качестве, один или более элементов из заявленной комбинации может в некоторых случаях быть извлечен из комбинации, а заявленная комбинация может относиться к подкомбинации или варианту подкомбинации.
Аналогично, хотя этапы способа на чертежах представлены в конкретном порядке, не следует считать, что такие этапы способа должны выполняться в данном конкретном показанном порядке или в последовательном порядке, или что для достижения желаемых результатов требуется выполнить все представленные операции. В некоторых обстоятельствах преимущественной является многозадачная и параллельная обработка. Более того, разделение различных компонентов устройства в описанных выше вариантах осуществления не следует рассматривать как требование такого разделения во всех вариантах осуществления, и необходимо понимать, что описанные компоненты устройства и этапы способа могут по существу быть объединены вместе в единое устройство или способ, или применяться во множестве различных устройств или способов.
Таким образом, описаны конкретные варианты осуществления объекта изобретения. Другие варианты осуществления входят в объем приведенной ниже формулы изобретения. В некоторых случаях этапы способа, перечисленные в пунктах формулы изобретения, могут выполняться в другом порядке и при этом достигать желаемых результатов. Кроме того, для достижения желаемых результатов процессы, показанные на прилагаемых чертежах, не обязательно должны выполняться в показанном конкретном порядке или в последовательном порядке. Тем не менее будет очевидно, что возможны различные модификации без отклонения от сущности и объема заявленного изобретения.