ИНВЕРСИОННАЯ МАРКИРОВКА КОНТАКТНЫХ ЛИНЗ
INVERSION MARKING OF CONTACT LENSES

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к офтальмологическим линзам, а более конкретно к контактным линзам, содержащим четко идентифицируемую, хорошо видимую инверсионную маркировку (одну или несколько), которая становится невидимой, когда линзу вставляют или располагают на поверхности глаза.
2. ОБСУЖДЕНИЕ СМЕЖНОЙ ОБЛАСТИ
Миопия, или близорукость - это оптический или рефракционный дефект глаза, при котором лучи света фокусируются в точке, расположенной перед сетчаткой глаза. Близорукость обычно возникает из-за удлиненной формы глазного яблока или чрезмерной кривизны роговицы. Минусовая линза или линза с отрицательной сферической силой может применяться для коррекции миопии. Гиперметропия, или дальнозоркость, представляет собой оптический или рефракционный дефект глаза, при котором лучи света фокусируются в точке, расположенной за сетчаткой глаза. Дальнозоркость обычно возникает из-за укороченной формы глазного яблока или недостаточной кривизны роговицы. Плюсовая линза или линза с положительной сферической силой может применяться для коррекции дальнозоркости. Астигматизм представляет собой оптический или рефракционный дефект глаза, при котором зрение становится нечетким из-за неспособности глаза фокусировать точечный объект в виде точечного фокусного изображения на сетчатке глаза. Астигматизм вызывается аномальной кривизной роговицы. Идеальная роговица имеет сферическую форму, в то время как у людей с астигматизмом ее форма отличается от сферической. Иными словами, роговица, по сути, более искривлена или выпукла в одном направлении, нежели в другом, что приводит к тому, что изображение не фокусируется в одной точке, а растягивается. Для коррекции астигматизма можно использовать скорее цилиндрические, а не сферические линзы.
Контактные линзы можно применять для коррекции миопии, гиперметропии, астигматизма, а также других дефектов остроты зрения. Контактные линзы также могут использоваться для улучшения природного внешнего вида глаз пользователя линз. Контактными линзами называют линзы, которые надевают непосредственно на глаз. Контактные линзы относятся к медицинским устройствам и могут применяться для коррекции зрения и (или) по косметическим или иным терапевтическим причинам. Контактные линзы применяют в коммерческих масштабах для улучшения зрения с 1950-х гг. Первые образцы контактных линз изготавливали или вытачивали из твердых материалов. Такие линзы были относительно дорогими и хрупкими. Кроме того, такие первые контактные линзы изготавливали из материалов, которые не обеспечивали достаточной диффузии кислорода через контактную линзу в конъюнктиву и роговицу, что могло потенциально повлечь за собой ряд неблагоприятных клинических эффектов. Хотя такие контактные линзы используются и в настоящее время, они подходят не всем пациентам из-за низкого уровня первичного комфорта. Дальнейшие разработки в данной области привели к созданию мягких контактных линз на основе гидрогелей, которые сегодня чрезвычайно популярны и широко используются. В частности, силикон-гидрогелевые контактные линзы, доступные в настоящее время, сочетают преимущества силикона, отличающегося исключительно высокой кислородной проницаемостью, с признанным удобством при ношении и клиническими показателями гидрогелей. По существу, такие силикон-гидрогелевые контактные линзы обладают более высокой кислородной проницаемостью, и их, по существу, удобнее носить, чем контактные линзы, изготовленные из применявшихся в прошлом твердых материалов.
Контактные линзы должны быть тонкими и гибкими для комфорта пользователя. Такая гибкость может привести к переворачиванию контактных линз при использовании. По существу, переворачивание контактной линзы происходит, когда задняя искривленная сторона контактной линзы или искривленная сторона контактной линзы, налагаемая на роговицу, переворачивается и становится передней искривленной стороной линзы в результате определенного обращения. Соответственно, если контактную линзу поместить на глаз в перевернутом состоянии, желаемая коррекции зрения и комфорт не достигаются. Таким образом, существует необходимость в маркировке контактных линз таким образом, чтобы их нормальное положение легко отличалось от перевернутого состояния. Для того чтобы не нарушить эстетические и оптические свойства контактной линзы, в настоящее время используется инверсионная маркировка, предпочтительно выполняемая в виде небольшой последовательности цифр, располагаемой на периферии контактной линзы. Это делает маркировку едва заметной, что требует особых усилий и адекватного освещения, чтобы найти и идентифицировать ее. Соответственно, существует необходимость в инверсионной маркировке, которая может состоять из нескольких символов и/или знаков, которые хорошо видны и легко различимы, когда контактная линза находится вне глаза, но исчезает или становится оптически невидимой при расположении на поверхности глаза.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Инверсионная маркировка контактных линз в соответствии с настоящим изобретением преодолевает недостатки, связанные с предшествующим уровнем настоящей области техники, как кратко изложено выше.
В соответствии с одним возможным вариантом осуществления, настоящее изобретение направлено на офтальмологическую линзу. Линза состоит из контактной линзы, выполненной из первого материала, а также содержит, по меньшей мере, оптическую зону и периферийную зону, а также инверсионную маркировку, включенную в контактную линзу; инверсионная маркировка содержит второй материал, устроенный так, чтобы быть видимым, когда линза находится вне глаза, и невидимым, когда линза располагается на поверхности глаза.
В соответствии с другим возможным вариантом осуществления настоящее изобретение относится к линзе. Линза содержит первый материал, а маркировка выполняется вторым материалом, встраиваемым в первый материал; второй материал выполнен с возможностью преобразовываться из видимого состояния в невидимое путем применения изменения по меньшей мере одного из условий: изменения температуры, изменения освещенности или изменения влажности.
Инверсионные маркировки контактных линз, применяемые в настоящее время, плохо видны до того, как контактные линзы становятся почти слишком сухими, для комфортного расположения на поверхности глаза, и что более важно, инверсионные маркировки слишком малы, чтобы быть замеченными людьми с проблемами зрения. Соответственно, настоящее изобретение направлено на контактную линзу, содержащую слой инверсионной маркировки, имеющий знак, который виден, когда линза находится вне глаза, и становится невидимым, когда линза располагается на поверхности глаза. Оптические свойства слоя инверсионной маркировки, которые могут состоять из цвета, рассеяния света, дифракции света и отражения света, могут быть нанесены по меньшей мере частично для удобной и однозначной идентификации нормального и перевернутого состояния контактной линзы. Важно отметить, что может быть использован любой подходящий шаблон и что слой инверсионной маркировки, который наносится на контактную линзу в любом подходящем месте, которое не мешает оптике, может иметь другие оптические свойства на его противоположных сторонах. Переход метки из видимого состояния в невидимое может быть вызвано рядом факторов или процессов, в том числе под влиянием нагрева от температуры тела до температуры, близкой к температуре роговицы, окружающим светом, а также изменением влажности, которое происходит, когда контактную линзу вынимают из раствора, в котором она хранится.
В настоящем изобретении такие функциональные возможности могут быть достигнуты за счет использования явления фазового перехода, которое может наблюдаться в жидкокристаллических материалах. Жидкокристаллическое состояние является особой фазой вещества, которое наблюдается между твердым или кристаллическим состоянием и жидким или изотропным состоянием. Существует жидкокристаллическая фаза, которая характеризуется тем, что молекулы не располагаются в определенном порядке, но стремятся быть направленными в одном направлении, фаза мезоморфного состояния, в которой молекулы показывают степень переходного порядка, холестерическая или хиральная нематическая фаза, в которой существует выравнивание по отношению к молекулам, но под небольшим углом по отношению друг к другу, а также колончатая фаза, которая характеризуется многоуровневыми столбцами молекул. В частности, процессы перехода из жидкокристаллической фазы в изотропную или из холестерической фазы в изотропную используются, чтобы вызвать преобразование из состояния диффузного рассеяния света в прозрачное состояние в случае нематических жидкокристаллических материалов, а также преобразование из состояния отражения в прозрачное состояние в случае холестерических жидкокристаллических материалов. Использование жидкокристаллических материалов в контактных линзах с целью создания маркировки имеет ряд преимуществ, включая то, что очень тонкие жидкокристаллические слои материала могут быть использованы для получения высокого контраста, то, что температура фазового перехода жидкокристаллических материалов может легко регулироваться, чтобы соответствовать температуре роговицы, то, что жидкокристаллические материалы обеспечивают широкую универсальность высокой контрастности состояний, а также то, что жидкокристаллические материалы являются относительно недорогими.
В одном возможном варианте осуществления изобретения слой инверсионной маркировки содержит слой полимерного дисперсного жидкокристаллического материала, включенного в контактную линзу. В другом возможном варианте осуществления изобретения инверсионная маркировка содержит холестерический жидкокристаллический материал, включенный в контактную линзу. Технология полимерных дисперсных жидких кристаллов обеспечивает преимущество легкого и недорогого производства, а также угла обзора за счет диффузного рассеяния света. Технология холестерических жидких кристаллов имеет преимущество зеркального отражения, которое может быть видно даже при слабом освещении, а также возможность применения различных цветов.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеизложенные и прочие характеристики и преимущества настоящего изобретения станут понятны после следующего более подробного описания предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированных с помощью прилагаемых чертежей.
На Фиг. 1А представлено схематическое изображение контактной линзы, включающей возможную инверсионную маркировку, которая является видимой, в соответствии с настоящим изобретением.
На Фиг. 1В представлено схематическое изображение контактной линзы из Фиг. 1А, с возможной инверсионной маркировкой, которая является невидимой, в соответствии с настоящим изобретением.
На Фиг. 2А представлено схематическое изображение структуры возможной инверсионной маркировки, содержащей капли жидкого кристалла в видимом состоянии в полимерной матрице, в соответствии с настоящим изобретением.
На Фиг. 2В представлено схематическое изображение структуры возможной инверсионной маркировки из Фиг. 2А с каплями жидкого кристалла в изотропном состоянии, соответствующем показателю преломления полимерной матрицы, что делает инверсионную маркировку невидимой, в соответствии с настоящим изобретением.
На Фиг. 3 представлено графическое изображение изменения оптического состояния полимерной дисперсной жидкокристаллической пленки в зависимости от температуры.
На Фиг. 4 представлено графическое изображение спектра отражения возможного холестерического жидкокристаллического материала, используемого для образования инверсионной маркировки контактной линзы с центром в зеленом волновом спектре, в соответствии с настоящим изобретением.
На Фиг. 5 представлено графическое изображение изменения отражающей способности возможного холестерического жидкокристаллического материала, используемого для образования инверсионной маркировки контактной линзы из состояния отражения в прозрачное состояние при повышении температуры до температуры, близкой к температуре роговицы, в соответствии с настоящим изобретением.
На Фиг. 6 представлено схематическое изображение холестерических жидкокристаллических капель в полимерном дисперсном жидкокристаллическом материале, в соответствии с настоящим изобретением.
На Фиг. 7 представлено схематическое изображение блока маркирующего материала, содержащего два различных слоя холестерического жидкокристаллического материала, в соответствии с настоящим изобретением.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Контактными линзами называют линзы, которые надевают непосредственно на глаз. Контактные линзы относятся к медицинским устройствами и могут применяться для коррекции зрения и (или) по косметическим или иным терапевтическим причинам. Контактные линзы применяют в коммерческих масштабах для улучшения зрения с 1950-х гг. Первые образцы контактных линз изготавливали или вытачивали из твердых материалов. Такие линзы были относительно дорогими и хрупкими. Кроме того, такие первые контактные линзы изготавливали из материалов, которые не обеспечивали достаточной диффузии кислорода через контактную линзу в конъюнктиву и роговицу, что могло потенциально повлечь за собой ряд неблагоприятных клинических эффектов. Хотя такие контактные линзы используются и в настоящее время, они подходят не всем пациентам из-за низкого уровня первичного комфорта. Дальнейшие разработки в данной области привели к созданию мягких контактных линз на основе гидрогелей, которые сегодня чрезвычайно популярны и широко используются. В частности, силикон-гидрогелевые контактные линзы, доступные в настоящее время, сочетают преимущества силикона, отличающегося исключительно высокой кислородной проницаемостью, с признанным удобством при ношении и клиническими показателями гидрогелей. По существу, такие силикон-гидрогелевые контактные линзы обладают более высокой кислородной проницаемостью, и их, по существу, удобнее носить, чем контактные линзы, изготовленные из применявшихся в прошлом твердых материалов.
Доступные в настоящее время контактные линзы остаются высокорентабельным средством коррекции зрения. Тонкие пластиковые линзы располагаются над роговицей глаза для коррекции дефектов зрения, включая миопию или близорукость, гиперметропию или дальнозоркость, астигматизм, то есть асферичность роговицы, а также пресбиопию, то есть потерю способности хрусталика к аккомодации. Доступны различные формы контактных линз, которые могут быть изготовлены из различных материалов для обеспечения разных функциональных возможностей. Мягкие контактные линзы для повседневного ношения обычно изготавливаются из мягких полимерных пластических материалов, которые соединяются с водой для обеспечения кислородной проницаемости. Мягкие контактные линзы для повседневного ношения могут представлять собой одноразовые линзы для повседневного ношения или одноразовые линзы длительного ношения. Ежедневные одноразовые контактные линзы обычно носят на протяжении одного дня и затем выбрасывают, в то время как временные контактные линзы обычно носят до 30 дней. Для обеспечения различных функциональных возможностей цветных мягких контактных линз используют разные материалы. Например, в контактных линзах с окрашиванием для повышения различимости используют светлое окрашивающее вещество для облегчения поиска пользователем выпавшей контактной линзы, контактные линзы, усиливающие цвет, содержат полупрозрачное окрашивающее вещество, которое предназначено для усиления натурального цвета глаз, цветные контактные линзы содержат более темное, непрозрачное окрашивающее вещество, предназначенное для изменения цвета глаз, а тонированные контактные со светофильтром предназначены для усиления определенных цветов с одновременным приглушением других. Жесткие газопроницаемые контактные линзы изготавливаются из силоксановых полимеров, однако они более жесткие, чем мягкие контактные линзы, что позволяет им сохранять форму и делает их более долговечными. Бифокальные контактные линзы специально разработаны для пациентов, страдающих пресбиопией, и доступны как в виде мягких, так и в виде жестких контактных линз. Торические контактные линзы специально разработаны для пациентов, страдающих астигматизмом, и также доступны как в виде мягких, так и в виде жестких контактных линз. Комбинированные линзы, сочетающие разные аспекты описанных выше линз, также доступны, например гибридные контактные линзы.
Контактные линзы должны быть тонкими и гибкими для комфорта пользователя. Такая гибкость может привести к переворачиванию контактных линз при использовании. Соответственно, существует необходимость в инверсионной маркировке, состоящей из идентификатора в той или иной некоторой форме, которая позволяет легко отличить нормальное положение контактной линзы от перевернутого. Для того чтобы не нарушить эстетические и оптические свойства контактной линзы, в настоящее время используется инверсионная маркировка, предпочтительно выполняемая в виде небольшой последовательности цифр, располагаемой на периферии каждой контактной линзы. Это делает маркировку едва заметной и требует особых усилий и адекватного освещения, чтобы расположить и идентифицировать знаки. Инверсионная маркировка в соответствии с настоящим изобретением, являющаяся хорошо видимой и легко распознаваемой, когда контактная линза находится вне глаза, но становится невидимой, когда располагается на поверхности глаза, весьма востребована.
В настоящем изобретении такие функциональные возможности могут быть достигнуты за счет использования явления фазового перехода, которое может наблюдаться в жидкокристаллических материалах. Жидкокристаллическое состояние является особой фазой вещества, которое наблюдается между твердым или кристаллическим состоянием и жидким или изотропным состоянием. Существует жидкокристаллическая фаза, которая характеризуется тем, что молекулы не располагаются в определенном порядке, но стремятся быть направленными в одном направлении, фаза мезоморфного состояния, в которой молекулы показывают степень переходного порядка, холестерическая или хиральная нематическая фаза, в которой существует выравнивание по отношению к молекулам, но под небольшим углом по отношению друг к другу, а также колончатая фаза, которая характеризуется многоуровневыми столбцами молекул. В частности, процессы перехода из жидкокристаллической фазы в изотропную или из холестерической фазы в изотропную используются, чтобы вызвать преобразование из состояния диффузного рассеяния света в прозрачное состояние в случае нематических жидкокристаллических материалов, а также преобразование из состояния отражения в прозрачное состояние в случае холестерических жидкокристаллических материалов. Использование жидкокристаллических материалов в контактных линзах с целью создания маркировки имеет ряд преимуществ, включая то, что очень тонкие жидкокристаллические слои материала могут быть использованы для получения высокой контрастности, то, что температура фазового перехода жидкокристаллических материалов может легко регулируется, чтобы соответствовать температуре роговицы, то, что жидкокристаллические материалы обеспечивают широкую универсальность высокой контрастности состояний, а также то, что жидкокристаллические материалы являются относительно недорогими.
На Фиг. 1А показана контактная линза 100, содержащая инверсионную маркировку 102, включенную в периферийную часть контактной линзы 100. В этом примерном варианте осуществления инверсионная маркировка 102 просто содержит буквы А, В и С, которые будут видны только, когда контактная линза будет находиться вне глаза, например, когда она находится на кончике пальца носящего или на его ладони. Если буквы инверсионной маркировки 102 выглядят, как показано на фигуре, контактная линза 100 не перевернута и может быть помещена на глаз. На Фиг. 1В показана контактная линза 100 так, как она будет выглядеть на глазу. Иными словами, инверсионная маркировка 102 (Фиг. 1А) уже не видна.
-1
В соответствии с настоящим изобретением, возможная инверсионная маркировка 102 содержит слой полимерного дисперсного жидкокристаллического материала (PDLC) в виде надписи ABC, однако, любой подходящий рисунок или знаки могут быть использованы при условии, что владелец контактных линз может распознать рисунок, как индикатор нормального или перевернутого положения контактной линзы 100. Используемый здесь рисунок в виде ABC или любые другие знаки, описанные выше, должны быть истолкованы в том смысле, что любой полимерный дисперсный жидкокристаллический материал и/или любой подходящий материал физически формируется в форме рисунка ABC или напечатан на материале в виде надписи ABC. Полимерные дисперсные жидкокристаллические материалы состоят из жидкокристаллических микрокапель 202, инкапсулированных в полимерную матрицу, как показано на Фиг. 2А и 2В, чтобы сформировать инверсионную маркировку 200. Жидкокристаллические микрокапли 202 могут располагаться в любом виде для образования любого символа. В этом возможном варианте осуществления тонкая пленка толщиной примерно порядка десяти (10) мкм имеет два различных оптических состояния, как показано на Фиг. 2А, а именно состояние сильного рассеяния света, которое показывает видимую букву А с постоянной экстинкции (постоянная экстинкции или коэффициент молярной экстинкции представляет собой измерение того, насколько сильно материал поглощает или рассеивает свет в определенном диапазоне длин волн) порядка 1000 см  или выше, и прозрачное состояние без заметного ослабления света, распространяющегося через него, как показано на Фиг. 2B который показывает невидимую букву А. Сильное диффузное рассеяние света вызвано случайной ориентацией оптической оси жидкокристаллического материала в различных каплях, несоответствием показателя преломления полимера и жидкокристаллического материала капель, и/или и тем, и другим.
На Фиг. 3 графически показано возможное изменение оптического состояния дисперсной полимерной жидкокристаллической пленки в зависимости от температуры. Более конкретно, на Фиг. 3 показано изменение оптического состояния полимерной дисперсной жидкокристаллической пленки из состояния низкой пропускающей способности/высокого рассеяния света в прозрачное состояние, когда температура повышается до температуры, близкой к температуре роговицы. По существу, нагревание капель жидкокристаллического материала в полимерной матрице до их изотропного состояния преобразует материала в оптически однородное прозрачное состояние, как показано на Фиг. 3, если эффективный показатель преломления жидкокристаллического материала в изотропном состоянии соответствует показателю преломления полимера.
Есть несколько различных технологий/методологий получения полимерных дисперсных жидкокристаллических материалов, что обеспечивает простор для включения этих материалов в различные системы производства контактных линз. В соответствии с одним возможным вариантом осуществления отделение фаз, вызываемое полимеризацией, может быть использовано для получения полимерных дисперсных жидкокристаллических материалов. Отделение фаз, вызываемое полимеризацией, происходит тогда, когда жидкокристаллический материал смешивают с каким-то материалом, например, предполимером, который еще не подвергся полимеризации. Когда образован однородный раствор, запускается реакция полимеризации. В процессе реакции молекулы жидкого кристалла начинают образовывать капли. Капли продолжают расти до тех пор, пока связующий компонент полимера не становится настолько твердым, что молекулы оказываются пойманными в ловушку и не могут больше двигаться. Ряд факторов влияет на размер капель жидкокристаллического материала при разделении фаз, вызванном полимеризацией, в том числе температура отверждения, которая влияет на скорость полимеризации, а также скорость диффузии и растворимость жидкокристаллического материала в полимере, интенсивность отверждающего света, а также химический состав используемого материала. По существу, эти факторы могут существенно влиять на размер капель жидкокристаллического материала, который в свою очередь влияет на свойства диффузного рассеяния света полимерного дисперсного жидкокристаллического материала.
2
Возможный процесс разделение фаз, вызванный полимеризацией, используемый в соответствии с настоящим изобретением, может быть описан рядом следующих этапов. На первом этапе, изготавливают смесь сорока пяти (45)% веса нематического жидкокристаллического материала E-7 или E7 (производимый и продаваемый компанией Merck, Пул, Великобритания), и пятидесяти пяти (55)% веса свежего предполимера NOA-65. Norland Optical Adhesive 65 или NOA-65 это прозрачный, бесцветный предполимер, который отвердевает в лучах ультрафиолета. На втором этапе смесь непрерывно и тщательно перемешивают, пока она не становится оптически однородной. На третьем этапе, клетка заполняется оптически однородной смесью и подвергается воздействию УФ-лампы с лучами длиной волны триста шестьдесят пять (365) нм и интенсивностью света около 10 мВт/см в течение от тридцати (30) секунд до одной (1) минуты, предполагая что за это время происходит фотополимеризация. Полимеризация также может происходить под воздействием температуры или посредством любого другого подходящего метода. С другой стороны, полимерные дисперсные жидкокристаллические материалы могут быть получены путем выпаривания растворителя из смеси жидкого кристалла и полимера. После отвердевания и охлаждения или после испарения растворителя, образцы становятся непрозрачными, что свидетельствует о том, что произошло разделение фаз. После этого полимер можно отделить в виде отдельной пленки. В альтернативном возможном варианте осуществления смесь может содержать семьдесят (70)% веса 5СВ и тридцать (30)% веса предполимера. 5СВ или 4-циано-4'-пентилбифенил это другой нематический жидкокристаллический материал.
Важно отметить, что специфические описанные длины волн, интенсивность света и интервал времени для описанного возможного процесса могут изменяться для различных процессов и для достижения различных результатов.
Оптические и термодинамические свойства полимерных дисперсных жидкокристаллических материалов, в том числе диффузность, температура, при которой он становится прозрачным, и контрастность, могут быть оптимизированы для достижения целей конкретного применения путем изменения параметров материала, его толщины и условий полимеризации. Параметры материала включают в себя тип полимера, жидкокристаллический материал, а также их соотношение в смеси. Тонкие пленки из полимерного дисперсного жидкокристаллического материала могут быть охарактеризованы температурой, при которой они становятся прозрачными, выше нормальной комнатной температуры и равной или меньшей, чем температура роговицы. Важно отметить, что состояния оптического пропускания полимерных дисперсных жидкокристаллических материалов может резко изменяться при изменении температуры менее чем на один (1) градус С, как показано на Фиг. 3. Даже если температура поднимается плавно, изменение оптического пропускания может быть очень быстрым, например, измеряемым миллисекундами, до второго диапазона. Эта особенность вытекает из экспоненциальной зависимости оптического пропускания от коэффициента экстинкции материала.
В альтернативном возможном варианте осуществления настоящего изобретения инверсионная маркировка контактных линз может содержать холестерический жидкокристаллический материал с запрещенной зоной отражения в видимом диапазоне длин волн, как показано на Фиг. 4. На Фиг. 4 показан спектр отражения холестерическим жидкокристаллическим материалом, который может быть использован в качестве материала инверсионной маркировки с центром в диапазоне зеленых длин волн. Холестерический жидкокристаллический материал может потерять свою отражающую способность при нагревании до температуры, близкой к температуре роговицы из-за сдвига запрещенной зоны отражения в диапазоне длин волн выше восьмисот (800) нм или ниже четырехсот (400) нм, которые являются невидимыми для человеческого глаза. Поскольку чувствительность глаза выше в зеленых длинах волн по сравнению с синими и красными, начальный, низкотемпературный зеленый цвет является предпочтительным для целей предполагаемого применения, а именно инверсионной маркировки.
В еще одном альтернативном возможном варианте осуществления настоящего изобретения инверсионная маркировка контактных линз может содержать холестерический жидкокристаллический материал, который теряет свою отражающую способность при нагревании его до температуры, близкой к температуре роговицы в результате фазового перехода холестерического жидкокристаллического материала в изотропное состояние. Смеси холестерических жидкокристаллических материалов, предназначенные для таких функциональных возможностей, могут быть основаны на следующих основных компонентах, а именно матрицы из нематического жидкокристаллического материала и хирального агента для образования структуры холестерического жидкокристаллического материала с отражением видимого света и соединения для регулировки температуры, при которой полимер становится прозрачным, до температуры, близкой к температуре роговицы. Свойства холестерических жидкокристаллических материалов предпочтительно отбирают или выбирают так, чтобы материал не демонстрировал заметного изменения цвета при значениях температуры ниже температуры роговицы, но становился очень чувствительным и переходил из цветного до бесцветного состояния при небольшом изменении температуры, близкой к температуре роговицы, как показано на Фиг. 5. На Фиг. 5 показано изменение отражающей способности холестерического жидкокристаллического материала, используемого для инверсионной маркировки из состояния отражения при брэгговской длине волны в пятьсот (500) нм в прозрачное состояние, когда температура повышается до значений, близких к температуре роговицы.
В еще одном альтернативном иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения два слоя холестерических жидкокристаллических материалов с различным шагом дифракционной решетки и в результате отражаемых цветов, например красного и синего, могут быть интегрированы в линзу, так что слой с одним шагом располагается как можно ближе к внутренней поверхности линзы, а слой со вторым шагом располагается как можно ближе к внешней поверхности линзы, и таким образом поверхности рассматриваются как имеющие разные цвета. Важно отметить, что в альтернативных вариантах осуществления холестерические жидкокристаллические материалы могут располагаться на поверхности линзы. Цветное наложение помех между слоями с двумя разными шагами дифракционной решетки предотвращается за счет использования диффузного разграничителя из такого же тонкого и термочувствительного полимерного дисперсного жидкокристаллического материала, располагаемого между двумя слоями. Индивидуальные холестерические жидкокристаллические слои в этой системе могут быть толщиной от трех (3) до пяти (5) мкм, отражать спектральные компоненты в окружающих неполяризованных лучах света в запрещенной зоне отражения жидкокристаллического материала с эффективностью, которая обеспечивает удобство прочтения контрастных знаков, предпочтительно в диапазоне от около десяти (10) до около пятидесяти (50) процентов. Разграничитель полимерной дисперсной жидкокристаллической пленки может быть по толщине меньше чем десять (10) мкм.
Обратимся теперь к Фиг. 6, на которой проиллюстрирован блок или слой или маркер материала 602. Более конкретно, Фиг. 6 показывает действие падающего света 600 на маркирующий материал 602. Падающий свет 600 с длиной волны, большей, чем красная граница запрещенной зоны холестерического жидкокристаллического материала, распространяется через холестерический жидкокристаллический слой 604, представленный спиралью 606 короткого шага, и заблокирован из-за рассеяния света в разграничителе полимерных дисперсных жидкокристаллических слоев 608. Падающий свет 610 с более короткой длиной волны сильно отражается от холестерического жидкокристаллического слоя 604. Отраженный свет изображен вектором или стрелкой 612. Вторая пленка или слой холестерического жидкокристаллического материала 614 имеет больший шаг дифракционной решетки, представленный спиралью 616, таким образом, он отражает свет с большей длиной волны и пропускает свет с короткой длиной волны, причем последние заблокированы разграничителем полимерных дисперсных жидкокристаллических слоев материала 608. Соответственно, для наблюдателя, свет от холестерического слоя 604 будет казаться синим, в то время как свет от холестерического жидкокристаллического слоя 614 будет выглядеть красным.
В соответствии с другим аспектом, капли холестерического жидкокристаллического материала могут быть включены в одну полимерную матрицу с шагом дифракционной решетки холестерического жидкокристаллического материала, и результирующим отраженным цветом, изменяющимся от передней к задней части полученной пленки. На Фиг. 7 показаны в общем виде холестерические жидкокристаллические капли на полимерном дисперсном жидкокристаллическом материале. Овалы 702 представляют собой холестерические жидкокристаллические капли в полимере 704. Спирали 706 представляют холестерический жидкокристаллический материал с другим шагом дифракционной решетки в каплях 702. Цвет отраженного света прямо зависит от шага дифракционной решетки. Чем короче или плотнее шаг дифракционной решетки, спираль 702a, тем короче длина волны отраженного света, и чем длиннее шаг дифракционной решетки, спираль 702b, тем длиннее длина волны отраженного света. Передняя и задняя стороны такой пленки имеют разную окраску. Перекрестные помехи между различными цветами предотвращаются в такой пленке диффузным рассеянием света в холестерических жидкокристаллических полимерных интерфейсах и случайной ориентацией осей холестерического жидкокристаллического материала капель.
Градиенты шагов могут быть получены и стабилизированы, например, с помощью полимерной сетки или наличием хиральных добавок в составе холестерического жидкокристаллического материала, что необратимо изменит их спиральную силу скручивания. Подвержение такой пленки воздействию, в частности, ультрафиолетового света приводит к изменению спиральной силы скручивания хиральных примесей от передней к задней части пленки за счет ослабления света, вызванного поглощением и рассеянием. Образование градиентной цветной пленки может сопровождать процесс фотополимеризации.
Термочувствительные материалы, описанные выше, могут быть нанесены в виде цифр, знаков или обозначений, которые будут способствовать определению нормальной ориентации контактной линзы. Нанесение знаков может производиться с применением различных процессов. В предпочтительном варианте осуществления, нанесение рисунка из диффузных светорассеивающих полимерных дисперсных жидкокристаллических материалов на прозрачную, температурно нечувствительную основу может быть реализовано с помощью УФ-света, прошедшего через маску и спроецированного на смесь мономера и жидкокристаллического материала. Процесс полимеризации, проводимый при низкой температуре, такой как пятнадцать (15) градусов Цельсия для композиции жидкокристаллического материала и полимера, описанной выше (5СВ в NOA-65) при постоянной подаче азота, чтобы избежать конденсации паров воды, приводит к образованию полимерного дисперсного жидкокристаллического материала в виде желаемого рисунка сильного рассеяния света. На втором этапе температура ячейки, содержащей смесь, повышается выше двадцати пяти (25) градусов, например, удалением маски, а весь образец подвергается воздействию ультрафиолетового излучения. Таким образом, весь материал, который не подвергся воздействию света на первом этапе полимеризуется в виде прозрачной полимерной пленки, которая остается прозрачной после охлаждения независимо от температуры окружающей среды. С другой стороны, как практикуется в фотолитографии, неполимеризованная часть материала может быть вымыта, оставляя чувствительный к температуре рисунок нетронутым. Такая технология производства дисперсных жидкокристаллических материалов обеспечивает преимущество легкого и недорого производства и широкий угол обзора за счет диффузного рассеяния света. Технология холестерических жидкокристаллических материалов имеет преимущество зеркального отражения, которое может быть видимым даже при слабом освещении, а также возможность использования различных цветов.
Похожие переходы из видимого в невидимое состояние могут быть получены, например, из-за влияния окружающего света на светочувствительный жидкокристаллический материал. В отличие от окружающего света, однако, роговица обеспечивает хорошо контролируемую температурную окружающую среду со средним значением в 34,2 °С для нормального человека. Это на десять (10) °С выше температуры в помещении, где контактные линзы, скорее всего, будут надеваться на глаз, что делает термочувствительные материалы предпочтительными в большинстве ситуаций. Термочувствительные материалы предпочтительны также из-за их скорости по сравнению с процессами, протекающими в условиях окружающего освещения.
Настоящее изобретение относится к контактной линзе, содержащей слой инверсионной маркировки, имеющий знак, который является видимым, когда линза находится вне глаза, и становится невидимым, когда линза располагается на поверхности глаза. Оптические свойства слоя инверсионной маркировки, которые могут состоять из цвета, света, рассеяния, дифракции и отражения света, могут быть нанесены в виде рисунка по крайней мере на часть линзы для легкого и однозначного идентифицирования нормального и перевернутого положения контактной линзы. Важно отметить, что может быть использован любой подходящий шаблон и что слой инверсионной маркировки, который наносится на контактную линзу в любом подходящем месте, которое не мешает оптике, может иметь другие оптические свойства на его противоположных сторонах. Переход метки из видимого состояния в невидимое может быть вызван рядом факторов или процессов, в том числе влиянием нагрева от температуры тела до температуры, близкой к температуре роговицы, окружающим светом, а также изменением влажности, которое происходит, когда контактную линзу вынимают из раствора, в котором она хранится.
Хотя ряд примеров жидкокристаллических материалов и полимеров описаны в данном документе, важно отметить, что может быть использовано любое количество материалов. Например, инверсионная маркировочная пленка может содержать полимер, жидкий кристалл, краситель, гель, композиционный материал из полимерных жидкокристаллических материалов в форме полимерных дисперсных жидких кристаллов, а также композиционные материалы, содержащие наноматериалы.
Кроме того, некоторые оптические свойства материала, образующего слой инверсионной маркировки, в том числе показатель преломления, поглощение, оптическая анизотропия и ориентация оптической оси, можно контролировать или модулировать для достижения различных функциональных возможностей/эффектов. Например, эти свойства могут быть модулированы в пространственном масштабе от трехсот (300) нм до тысячи (1000) нм в любом виде, в том числе периодически, случайно или при любой их комбинации. Процессы самоупорядочивания молекул, как в холестерических жидкокристаллических материалах, процессы разделения фаз, как в полимерных дисперсных жидкокристаллических материалах, оптические процессы записи, как в голографических полимерных дисперсных жидкокристаллических материалах, процессы перехода полимеров в жидкость и кристаллов в полимеры в ломтиках или решетке полимеризации, а также печать и литография могут использоваться в модуляции оптических свойств.
Изменение между видимым и невидимым состоянием инверсионной маркировки может быть побуждено или вызвано рядом процессов и/или сочетанием процессов, в том числе уменьшением контраста модуляции оптических свойств слоя инверсионной маркировки, что в конечном итоге приводит к оптически однородной структуре и изменению пространственного масштаба модуляции оптических свойств слоя инверсионной маркировки к более коротким, обычно ниже трехсот (300) нм или больших длин волн, обычно даже до восьмисот (800) нм.
Слой инверсионной маркировки может содержать тонкую пленку, как описано в настоящем описании, а также один или несколько защитных слоев. Один или несколько защитных слоев, могут сами быть тонкими пленками. Слой инверсионной маркировки может также содержать функциональные материалы, в том числе фотохромные материалы и терапевтические агенты.
Для лечения инфекций, воспаления, глаукомы и других заболеваний глаз часто приходится вводить в глаза лекарственные препараты. Традиционным методом считается введение лекарств путем местного нанесения на поверхность глаза. Глаз уникально подходит для такого способа поверхностного введения лекарств, так как при условии правильного состава лекарства способны проникать через роговицу, достигая терапевтических концентраций внутри глаза и оказывая свое благоприятное действие. На практике на глазные капли приходится более 95 процентов глазных лекарственных средств. Оральное или инъекционное введение глазных препаратов применяется редко, либо из-за того, что в глазу создается недостаточная концентрация для проявления желаемого фармакологического эффекта, либо потому, что их применение осложняется значительными системными побочными эффектами.
Глазные капли, хотя эффективны, неочищены и недостаточно действенны. Попадая в глаз, капли обычно заполняют конъюнктивальный мешок, карман между глазом и веком, поэтому значительный объем лекарства теряется, переливаясь через край века наружу. Кроме того, значительная часть капель, оставшихся на поверхности глаза, смывается слезами через слезные каналы, что приводит к разведению препарата. Сложности связаны не только с вытеканием препарата из глаза прежде, чем он проникнет через роговицу; избыток препарата также может попасть в носовую полость и горло, откуда всосаться в кровь, что иногда приводит к серьезным системным побочным явлениям. Небольшая порция лекарства в глазных каплях, все же проникшая через роговицу, создает начальный пик концентрации в ткани, превышающий требуемую концентрацию для начального фармакологического эффекта. Эта тканевая концентрация постепенно снижается, таким образом, ко времени очередного закапывания раствора в глаз тканевая концентрация и желаемый фармакологический эффект могут оказаться слишком низкими.
В дополнение к недостаткам, описанным выше, пациенты часто не используют свои глазные капли, как предписано. Часто такое неправильное применение связано с начальным жжением или чувством жжения, вызываемым глазными каплями. Определенно, закапывать лекарство в собственный глаз может оказаться сложно, частично из-за нормального защитного глазного рефлекса. У пациентов старшего возраста возможны дополнительные проблемы с закапыванием лекарств из-за артрита, нестабильности и ухудшения зрения; сложности возникают также с детьми и психиатрическими больными. Таким образом, любое количество терапевтических агентов для лечения любого количества симптомов могут быть включены в контактные линзы, в слой инверсионной маркировки или в оба из них для лечения любого из этих симптомов. Правильно включенные агенты могут выделяться из контактной линзы в течение заданного периода времени и в конкретной дозировке для лечения этих различных симптомов.
Хотя показанные и описанные варианты осуществления считаются наиболее практичными и предпочтительными, очевидно, что специалистам в данной области представляются возможности отступления от конкретных описанных и показанных конструкций и способов, и их можно использовать, не выходя за пределы 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.