Способ формирования среды-подложки для офтальмологической линзы и среда-подложка для офтальмологической линзы

Способ содержит формирование множества функциональных слоев с электрической функцией; сборку функциональных слоев для получения кольцевой формы или части кольцевой формы; склеивание функциональных слоев с изолирующими слоями с образованием многослойного элемента; формирование электрических соединений между функциональными слоями, инкапсуляцию многослойного элемента. Каждый из изолирующих слоев расположен между двумя функциональными слоями подложки. Линза содержит полимерную форму линзы, в которую заключена многослойная функционализированная среда-подложка, содержащая первый и второй функциональные кремниевые слои, имеющие кольцевую форму, адгезивную пленку на первой поверхности первого кремниевого слоя и изолирующий слой между адгезивной пленкой и вторым кремниевым слоем. Внешний радиус второго кремниевого слоя меньше, чем радиус первого кремниевого слоя. Технический результат - возможность встраивания среды-подложки в офтальмологическую линзу и подключения ее к источнику питания. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

СМЕЖНЫЕ ЗАЯВКИ

Настоящая заявка истребует приоритет, заявленный в патентной заявке США сер. №13/401952, поданной 22 февраля 2012 г., в предварительной патентной заявке сер. №61/447469, поданной 28 февраля 2011 г., и в предварительной заявке на патент США с серийным №61/454205 от 18 марта 2011 года, содержание каждой из которых полностью включено в настоящий документ путем ссылки.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Это изобретение описывает функционализированную вставку в офтальмологическое устройство, сформированную из множества функциональных слоев, располагающихся друг над другом, а также, в некоторых вариантах осуществления, способы и аппарат для изготовления офтальмологической линзы с функционализированной вставкой, состоящей из множества расположенных друг над другом слоев.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Традиционно офтальмологическое устройство, такое как контактная линза, интраокулярная линза или пробка для слезной точки, включало в себя биосовместимое устройство с корректирующим, косметическим или терапевтическим свойством. Контактная линза, например, может обеспечить одно или более из: коррекции зрения; косметической коррекции; и терапевтических эффектов. Каждая функция обеспечивается определенной физической характеристикой линзы. Конструкция, придающая линзе светопреломляющее свойство, позволяет обеспечить функцию коррекции зрения. Введенный в линзу пигмент позволяет обеспечить косметическую коррекцию. Введенный в линзу активный агент позволяет обеспечить терапевтическую функцию. Такие физические характеристики реализуются без запитывания линзы энергией. Традиционно пробка для слезной точки является пассивным устройством.

В последнее время высказываются предположения о возможности встраивания в контактную линзу активных компонентов. Некоторые компоненты могут включать, например, полупроводниковые устройства. Описано несколько примеров контактной линзы со встроенными полупроводниковыми устройствами, помещенной на глаза животного. Также описана возможность запитывания энергией и активации активных компонентов несколькими способами внутри структуры самой линзы. Топология и размер пространства, доступного в пределах структуры линзы, создает новые сложные условия для реализации различных функциональных возможностей линзы. По существу, раскрытие таких изобретений включает дискретные устройства. Однако требования, предъявляемые к размеру и мощности существующих дискретных устройств, не обязательно подходят для их включения в устройство, используемое на глазу человека.

ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Соответственно, настоящее изобретение включает варианты конструкции компонентов, образующих вставку, которая может быть подключена к источнику питания и встроена в офтальмологическое устройство. Вставка может состоять из нескольких слоев, каждый из которых может иметь специфичные функции; или, в альтернативном варианте осуществления, может иметь смешанные функциональные характеристики, но в множестве слоев. В некоторых вариантах осуществления слои могут быть предназначены для подачи электропитания или активации изделия, либо для контроля функциональных компонентов внутри корпуса линзы. Кроме того, представлены способы и аппарат для формовки офтальмологической линзы с вставкой, состоящей из расположенных друг над другом функциональных слоев.

В некоторых вариантах изобретения вставка может содержать запитанный энергией слой, который может питать энергией компонент, способный проводить электрический ток. Компоненты могут включать в себя, например, один или более из нижеследующих: переменную оптическую линзу и полупроводниковое устройство, которое может быть расположено либо во вставке сложенного слоя или может быть связано с ним как-либо иначе. Некоторые варианты осуществления также могут включать в себя литые контактные линзы из силиконового гидрогеля с жесткой или формуемой вставкой из расположенных друг над другом функционализированных слоев, заключенной в офтальмологическую линзу биосовместимым способом.

Соответственно, настоящее изобретение включает в себя офтальмологическую линзу с многослойной функционализированной частью, аппарат для формовки офтальмологической линзы с многослойной функционализированной частью и способы такой формовки. Вставка может быть образована из множества слоев разными способами, как обсуждается в настоящем документе, и размещена в непосредственной близости от первой или второй части формы для литья, либо от обеих частей. Реакционную смесь мономера помещают между первой частью формы для литья и второй частью формы для литья. Первая часть формы для литья располагается в непосредственной близости от второй части формы для литья, таким образом, формируя полость линзы с подложкой, подключенной к источнику питания, и по меньшей мере какой-либо реактивной смеси мономера в полости линзы; реакционную смесь мономера подвергают воздействию актиничного излучения для формирования офтальмологической линзы. Линзы могут быть сформированы путем регулирования актиничного излучения, которым облучается реакционная смесь мономера.

ОПИСАНИЕ ФИГУР

На фиг.1 показана сборка формы для литья в соответствии с ранее описанными вариантами осуществления.

На фиг.2 показан примерный вариант осуществления конструктивного решения вставки, которая может быть размещена внутри офтальмологической линзы.

На фиг.3 представлено трехмерное изображение вставки, образованной расположенными друг над другом функциональными слоями и вставленной в часть формы для литья офтальмологической линзы.

На фиг.4 показана часть формы для литья офтальмологической линзы в разрезе со вставкой.

На фиг.5 показан пример варианта осуществления вставки, состоящей из множества расположенных друг над другом слоев на поддерживающей и центрирующей структуре.

На фиг.6 показаны разные формы и варианты осуществления компонентов, использующихся для формирования слоев в многослойной функциональной вставке.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение включает устройство среды-подложки, сформированной посредством расположения множества функционализированных слоев друг над другом. Кроме того, настоящее изобретение также включает способы и аппарат для производства офтальмологической линзы с такой многослойной функциональной подложкой. Кроме того, настоящее изобретение включает офтальмологическую линзу с многослойной функционализированной подложкой, встроенной в офтальмологическую линзу.

В следующих разделах будет приведено подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения. Описания как предпочтительных, так и альтернативных примеров осуществления изобретения являются только примерами осуществления изобретения. Предполагается, что специалисту в данной области будут понятны возможности создания модификаций и других вариантов осуществления изобретения. Поэтому следует учитывать, что область, охватываемая настоящим изобретением, не ограничивается приведенными примерами реализации изобретения.

Определения

В приведенном описании и пунктах формулы, относящихся к настоящему изобретению, используется ряд терминов, для которых будут приняты следующие определения:

Запитанный энергией - в рамках настоящего документа относится к состоянию, в котором может поставлять электрический ток или аккумулировать электрическую энергию.

Энергия - в настоящем документе обозначает способность физической системы к совершению работы. В рамках настоящего изобретения упомянутая способность, как правило, может относиться к способности выполнения электрических действий при совершении работы.

Источник энергии - в настоящем документе обозначает устройство, выполненное с возможностью поставлять энергию или приводить биомедицинское устройство в запитанное энергией состояние.

Источник электроэнергии: в настоящем документе относится к устройству, способному извлекать энергию из окружающей среды и преобразовывать ее в электрическую энергию.

Функционализированный - в настоящем документе обозначает создание слоя или устройства, способного выполнять некоторую функцию, включая, например, запитывание энергией, активирование или управление.

Линза - в настоящем документе обозначает любое офтальмологическое устройство, находящееся внутри глаза или на нем. Такие устройства могут обеспечить возможность оптической или косметической коррекции. Например, термин «линза» может относиться к контактной линзе, интраокулярной линзе, накладной линзе, глазной вставке, оптической вставке или другому подобному устройству, посредством которого осуществляется коррекция или модификация зрения или косметическое улучшение физиологии глаза (например, цвет радужной оболочки) без ущерба для зрения. В некоторых осуществлениях предпочтительные линзы, составляющие предмет изобретения, представляют собой мягкие контактные линзы, изготовленные из силиконовых эластомеров или гидрогелей, в том числе, в частности, силиконгидрогелей и фторгидрогелей.

Линзообразующая смесь или «реакционно-способная смесь» или «РМС» (реакционно-способная мономерная смесь): в настоящем документе относится к мономерному или предполимерному материалу, который может быть отвержден и сшит или сшит для образования офтальмологической линзы. Различные варианты осуществления могут включать линзообразующие смеси с одной или несколькими добавками, такими как: УФ-блокаторы, красители, фотоинициаторы или катализаторы и другие добавки, которые могут понадобиться в составе офтальмологических линз, таких как контактные или интраокулярные линзы.

Линзообразующая поверхность: относится к поверхности, которую используют для отливки линзы. В ряде осуществлений настоящего изобретения любая подобная поверхность 103-104 может обладать оптическим качеством обработанной поверхности, указывая на то, что данная поверхность является достаточно гладкой и изготовлена таким образом, чтобы поверхность линзы, изготавливаемой способом полимеризации формирующей линзу смеси, находящейся в непосредственном контакте с поверхностью формы, была оптически приемлемого качества. Кроме того, в ряде осуществлений настоящего изобретения формирующая линзу поверхность 103-104 может иметь геометрию, требуемую для придания поверхности изготавливаемой линзы требуемых оптических характеристик, включая, но не ограничиваясь этим, коррекцию сферических, асферических и цилиндрических степенных аберраций волнового фронта, коррекцию топографии роговой оболочки и так далее, а также любые их сочетания.

Литий-ионный элемент: относится к электрохимическому элементу, в котором ионы лития перемещаются по элементу для образования электрической энергии. Такая электрохимическая ячейка, как правило называемая батареей, в своей типичной форме может быть возвращена в состояние с более высоким зарядом или перезаряжена.

Среда-подложка: в настоящем документе обозначает формуемую или жесткую подложку, обеспечивающую поддержание источника энергии в офтальмологической линзе. В некоторых вариантах осуществления изобретения на подложке также располагаются один или более компонентов.

Форма для литья - обозначает жесткий или полужесткий предмет, который можно использовать для получения линз из неполимеризованных составов. Некоторые предпочтительные формы для литья включают в себя две части, образующие переднюю изогнутую часть формы для литья и заднюю изогнутую часть формы для литья.

Оптическая зона - в настоящем документе относится к области офтальмологической линзы, через которую смотрит пользователь офтальмологической линзы.

Мощность - в настоящем документе обозначает совершенную работу или переданную энергию за единицу времени.

Перезаряжаемый или перезапитываемый: в настоящем документе относится к возможности быть перезаряженным или переведенным в состояние с более высокой способностью к совершению работы. В рамках настоящего изобретения упомянутая способность, как правило, может относиться к восстановлению способности испускать электрический ток определенной величины в течение определенного промежутка времени.

Перезапитывать или перезаряжать: переводить в состояние с более высокой способностью к совершению работы. В рамках настоящего изобретения упомянутая способность, как правило, может относиться к восстановлению способности устройства испускать электрический ток определенной величины в течение определенного промежутка времени.

Высвобожденный из формы для литья: значит, что линза либо полностью отделена от формы для литья, либо лишь слабо прикреплена к ней так, что она может быть удалена легким встряхиванием или вытолкнута тампоном.

Наложение - в настоящем документе обозначает расположение по меньшей мере двух комплектующих слоев в непосредственной близости друг к другу так, чтобы по меньшей мере часть одной поверхности одного из слоев контактировала с первой поверхностью второго слоя. В некоторых примерах осуществления между двумя слоями может находиться пленка, обеспечивающая сцепление или выполняющая иные функции, так что слои находятся в контакте друг с другом через указанную пленку.

Описание

Подключенная к источнику питания линза 100 со встроенной изменяемой подложкой 111 может включать источник энергии 109, такой как электрохимическая ячейка или батарея, служащая для накопления энергии; в некоторых вариантах осуществления осуществляют инкапсуляцию многослойного элемента одним материалом или несколькими материалами, которые могут быть связаны внутри тела формованной офтальмологической линзы, при этом материалы, содержащие источник энергии, инкапсулированы и изолированы от окружающей среды, в которую помещена офтальмологическая линза.

В некоторых вариантах осуществления среда-подложка также включает набор электронных устройств, компонентов и источников энергии 109. Различные варианты осуществления могут включать подложку, в которой располагается электрическая схема и компоненты источников энергии 109 на периферии оптической зоны, через которую пользователь линзы может видеть, тогда как в других вариантах осуществления входящие в указанный набор электрическая цепь, компоненты и источники энергии 109 могут иметь достаточно малые размеры и не препятствовать нормальному зрению пользователя линзы, поэтому они могут располагаться на подложке внутри или снаружи оптической зоны.

В целом, в соответствии с ранее описанными вариантами осуществления настоящего изобретения подложку 111 встраивают в офтальмологическую линзу с помощью автоматического механизма, который размещает источник энергии в соответствующем месте относительно части формы для литья.

Формы для литья

Обратимся теперь к фиг. 1, на котором схематически показан пример формы 100 для офтальмологической линзы с подложкой 111.

Используемый в настоящей заявке и определенный выше термин «форма» включает в себя форму 100 с полостью 105, в которую можно поместить линзообразующую смесь 110, чтобы после реакции или затвердевания линзообразующей смеси получалась офтальмологическая линза желаемой формы. Формы и их сборки 100, составляющие предмет данного изобретения, состоят из более чем одной «части формы» 101-102. Части формы 101-102 могут быть сближены друг с другом таким образом, что между частями формы 101-102 образуется полость 105, в которой может быть сформирована линза. Описанное сочетание частей формы 101-102 предпочтительно является временным. После формирования изготавливаемой линзы части формы 101-102 могут быть снова разъединены для извлечения готовой линзы.

По меньшей мере одна из частей формы 101-102 имеет по меньшей мере одну часть своей поверхности 103-104 в непосредственном контакте со смесью для изготовления линзы, так что при протекании химической реакции или при полимеризации смеси для изготовления линзы 110 данная поверхность 103-104 обеспечивает требуемую форму и геометрию той части изготавливаемой линзы, с которой она находится в непосредственном контакте. Вышесказанное также справедливо для по меньшей мере еще одной части формы 101-102.

Так, например, в одной из предпочтительных реализаций настоящего изобретения сборка формы 100 собирается из двух частей формы 101-102, вогнутой части-матрицы (передней части) 102 и выпуклой части-пуансона (задней части) 101, между которыми образуется полость. Часть вогнутой поверхности 104, находящаяся в контакте с линзообразующей смесью, имеет рельеф передней поверхности офтальмологической линзы, изготавливаемой в сборной форме 100, и является достаточно гладкой и имеет такую форму, чтобы поверхность офтальмологической линзы, образующейся при полимеризации линзообразующей смеси, находящейся в контакте с вогнутой поверхностью 104, обладала приемлемыми оптическими свойствами.

В некоторых осуществлениях настоящего изобретения передняя часть литьевой формы 102 может также иметь круговой буртик, выполненный вместе с краем круглого углубления 108, окружающий его и отходящий от него в плоскости, нормальной к оси и проходящей через буртик (на фигуре не показано).

Поверхность для изготовления линзы может включать поверхность 103-104 с поверхностным покрытием оптического качества, то есть достаточно гладкую и имеющую такую форму, чтобы поверхность линзы, изготавливаемой способом полимеризации смеси для изготовления линз, находящейся в контакте с поверхностью формы для литья, обладала приемлемыми оптическими свойствами. Кроме того, в ряде осуществлений настоящего изобретения формирующая линзу поверхность 103-104 может иметь геометрию, требуемую для придания поверхности изготавливаемой линзы требуемых оптических характеристик, включая, но не ограничиваясь этим, коррекцию сферических, асферических и цилиндрических степенных аберраций волнового фронта, коррекцию топографии роговой оболочки и так далее, а также любые их сочетания.

Под номером 111 показана среда-подложка, на которой может быть размещен источник энергии 109. Среда-подложка 111 может быть изготовлена из любого подходящего материала, на котором можно разместить источник энергии 109. В некоторых вариантах осуществления среда-подложка также может содержать электрические схемы, компоненты и другие полезные устройства, снабжаемые энергией. В некоторых вариантах осуществления среда-подложка 111 может быть прозрачным слоем материала, который может быть включен в конструкцию линзы на этапе ее изготовления. Прозрачный слой может включать, например, пигмент, описанный ниже, мономер или другой биосовместимый материал. Дополнительные варианты осуществления могут включать субстрат, содержащий вкладыш, который может быть жестким или формуемым. В некоторых вариантах осуществления жесткий вкладыш может включать оптическую зону, обеспечивающую то или иное оптическое свойство (например, такие как свойства, используемые для коррекции зрения), и сегмент неоптической зоны. Источник энергии может быть размещен на одном или на обоих сегментах вкладыша, то есть как в оптической зоне, так и в неоптической зоне. В других вариантах осуществления вкладыш-субстрат может содержать кольцевые вкладыши, как жесткие, так и формуемые, или вкладыши иной формы, которые окружают оптическую зону, через которую пользователь линз может видеть.

Различные варианты осуществления также включают размещение источника энергии 109 на подложке 111 перед размещением среды-подложки 11 в части формы, используемой для литья линзы. На подложке 111 могут также быть размещены один или несколько компонентов, которые будут получать электрическую энергию от источника энергии 109.

В некоторых вариантах осуществления линза с подложкой 111 может иметь конструкцию с жестким центром и мягкой периферией, в которой центральный жесткий оптический элемент находится в непосредственном контакте с атмосферой и с поверхностью роговицы глаза, соответственно, передней и задней поверхностями, а мягкая периферийная часть материала линзы (как правило, изготовленная из гидрогеля) закреплена по периметру жесткого оптического элемента, и жесткий оптический элемент также выполняет функции среды-подложки, обеспечивая энергию и возможность функционирования указанной офтальмологической линзы.

В ряде дополнительных вариантов осуществления среда-подложка 111 представляет собой жесткую вставку, полностью инкапсулированную матрицей гидрогеля. Среда-подложка 111 может быть изготовлена, например, по технологии микролитья под давлением. Варианты осуществления могут включать, например, смолу на основе сополимера поли(4-метилпент-1-ен) с диаметром от приблизительно 6 мм до 10 мм, радиусом передней поверхности от приблизительно 6 мм до 10 мм, радиусом задней поверхности от приблизительно 6 мм до 10 мм и толщиной центра от приблизительно 0,050 мм до 0,5 мм. Некоторые примеры вариантов осуществления включают вставку диаметром приблизительно 8,9 мм, радиусом передней поверхности приблизительно 7,9 мм, радиусом задней поверхности приблизительно 7,8 мм, а также толщиной центра приблизительно 0,100 мм и профиля края приблизительно 0,050 радиуса. Одним из вариантов литьевой машины является система «Microsystem 50 five-ton», поставляемая «Battenfield Inc.»

Среда-подложка может быть помещена в часть формы для литья 101-102, использующейся для формования офтальмологической линзы.

Материал частей формы для литья 101-102 может содержать, например: полиолефин одного или более из: полипропилен, полистирол, полиэтилен, полиметилметакрилат, а также модифицированные полиолефины. Иные формы для литья могут быть изготовлены из керамического или металлического материала.

Предпочтительный алициклический сополимер состоит из двух различных алициклических полимеров и предлагается компанией Zeon Chemicals L.P. под торговой маркой ZEONOR. Материал ZEONOR выпускается нескольких различных видов. Различные классы могут иметь температуры стеклования в диапазоне от 105°С до 160°С. Специфически предпочтительным материалом является ZEONOR 1060R.

Другие материалы для изготовления форм, которые могут в сочетании с одной или более добавками использоваться для изготовления форм для литья офтальмологических линз, включают, например, полипропиленовые смолы Циглера-Натта (иногда называемые znPP). Например, полипропиленовая смола Циглера-Натта выпускается под названием РР 9544 MED. Смола РР 9544 MED представляет собой очищенный сополимер с неупорядоченной структурой для чистого формования (в соответствии с требованиями Положения 21 Управления по контролю за продуктами и лекарствами США, Свод федеральных правил (с)3.2), поставляемый компанией ExxonMobile Chemical Company. Смола РР 9544 MED представляет собой сополимер неупорядоченной структуры типа znPP с этиленовой группой (далее обозначаемый 954 4 MED). Другие примеры полипропиленовых смол Циглера-Натта включают смолы: Atofina Polypropylene 3761 и Atofina Polypropylene 3620WZ.

Также в некоторых осуществлениях данного изобретения формы могут содержать такие полимеры, как полипропилен, полиэтилен, полистирол, полиметилметакрилат, модифицированные полиолефины с алициклической группой в основной цепи и циклические полиолефины. Подобная смесь может использоваться для изготовления любой половины формы для литья или обеих половин одновременно, причем данная смесь предпочтительно используется для выполнения задней криволинейной поверхности, а передняя криволинейная поверхность состоит из алициклических сополимеров.

В ряде предпочтительных способов для изготовления форм 100 для целей настоящего изобретения используется литье под давлением в соответствии с известными способами, однако приемлемые реализации также могут включать в себя формы, изготовленные с использованием иных способов, в том числе включая: токарную обработку, алмазное точение, а также лазерную резку.

Многослойные функционализированные вставки

Обратимся теперь к фиг.2, на которой показана примерная конструкция одного варианта осуществления среды-подложки 111, сформированной как многослойная функционализированная вставка. Это изобретение относится к новым способам изготовления и формовки подложек, которые могут использоваться и формоваться вместе с офтальмологическими линзами способами, описанными ранее. Для ясности описания, но не ограничивая масштаб заявленного изобретения, показан и описан пример среды-подложки 210, включающей полное кольцо с оптической областью линзы 211. Специалисту в этой области может быть очевидно, что описанный в этой спецификации вид изобретения имеет сходное применение с различными описанными формами и вариантами осуществления подложек в целом.

Обратимся теперь к фиг.3, на которой показано трехмерное изображение некоторых вариантов осуществления полностью сформированной офтальмологической линзы с многослойной подложкой; элемент 210 здесь обозначен номером 300. На фигуре показан частичный срез офтальмологической линзы, позволяющий понять расположение различных слоев внутри устройства. В элементе 320 виден материал корпуса в поперечном сечении через инкапсулирующие слои среды-подложки. Этот элемент полностью окружает периферию офтальмологической линзы, как можно представить для вставки типа, обозначенного номером 210. Специалисту в данной области будет понятно, что фактическая вставка может содержать полное кольцо или другие формы, которые могут укладываться в пределы ограничений размера типичной офтальмологической линзы.

Номерами 330, 331 и 332 обозначены три из множества слоев, из которых может состоять среда-подложка, сформированная как многослойная структура, состоящая из функциональных слоев. В некоторых вариантах осуществления один слой может включать одно или более из следующего: активных и пассивных компонентов и частей со структурными, электрическими или физическими свойствами, подходящими для определенной цели.

В некоторых вариантах осуществления слой 330 может необязательно включать в себя источник энергии, такой как, например, один или несколько из перечисленных ниже батарея, конденсатор и приемник, находящиеся внутри слоя 330. Пункт 331 в качестве неограничивающего примера может содержать микросхемы в слое, который определяет воздействующие сигналы для офтальмологической линзы. В некоторых вариантах осуществления также может быть включен слой для регулировки питания 332, способный получать питание от внешних источников, заряжать батарейный слой 330 и контролировать использование батарейного питания из слоя 330, когда линза находится вне заряжающей среды. Кроме того, регулятор питания может контролировать сигналы, поступающие к активной линзе; он показан под номером 310 в центре кругового фрагмента среды-подложки, обозначенного номером 211 на фиг.2.

На фиг.4 показано увеличенное изображение некоторых вариантов осуществления многослойной функциональной вставки 400 в сечении. В корпус офтальмологической линзы 410 заключена вставка в виде функционализированного слоя 420, которая окружает активный компонент линзы 450 и соединяется с ним в некоторых вариантах осуществления. Специалистам в этой области может быть очевидно, что в этом примере показан всего один из множества вариантов осуществления функциональной вставки, которая может быть заключена в офтальмологическую линзу.

В многослойной части вставки показано множество слоев. В некоторых вариантах осуществления слои могут включать в себя множество полупроводниковых слоев. Например, под номером 440 в нижнем слое многослойной структуры может быть обозначен тонкий кремниевый слой, на котором размещены электрические схемы для различных функций. В многослойной структуре может быть еще один тонкий кремниевый слой, обозначенный номером 441. В качестве неограничивающего примера такой слой может иметь функцию включения питания устройства. В некоторых вариантах осуществления такие кремниевые слои могут быть электрически изолированными друг от друга промежуточным изолирующим слоем, обозначенным номером 450. Части поверхностных слоев, обозначенных номерами 440, 450 и 441, перекрывающиеся друг с другом, могут быть приклеены друг к другу с помощью тонкой пленки или адгезива. Специалистам в этой области может быть очевидно, что многочисленные адгезивы могут иметь желаемые характеристики для приклеивания и пассивации тонких кремниевых слоев к изолятору, как, например, эпоксидная смола.

Множество слоев может включать дополнительные слои 442, которые, в качестве неограничивающего примера, могут включать тонкий кремниевый слой с электрической схемой, способной активировать и контролировать активный компонент линзы. Как упоминалось ранее, если последовательные слои нужно электрически изолировать друг от друга, можно включить между электропроводными слоями слои изолятора, и в настоящем примере слой, обозначенный номером 451, может представлять собой такой изолирующий слой, составляющий часть многослойной вставки. В некоторых описанных здесь примерах упоминаются слои, образованные из тонкого слоя кремния. В целом эта техника может быть расширена до разных вариантов осуществления, когда определения материалов тонких расположенных друг над другом слоев включают, без ограничений, другие полупроводники, металлы или композитные материалы. Функция тонких слоев может включать создание электрических цепей, однако возможны и другие функции, например, в качестве нескольких из примеров можно привести прием сигнала, управление энергией, хранение и прием энергии. В некоторых вариантах осуществления, содержащих разные типы материалов, может потребоваться выбор разных адгезивов, инкапсулирующих и других материалов, взаимодействующих с располагающимися друг над другом слоями. В примере осуществления изобретения тонкий слой эпоксидной смолы может склеивать три кремниевых слоя, обозначенных как 440, 441 и 442, с двумя слоями оксида кремния 450 и 451.

Как упоминалось в некоторых примерах, тонкий слой в многослойной структуре может содержать электрические цепи, встроенные в кремниевые слои. Существует множество способов изготовления таких слоев, однако стандартное современное оборудование для производства полупроводников позволяет получать электронные схемы на кремниевых пластинах с помощью универсальных стадий обработки. После формирования электронных схем в определенных местах кремниевых пластин можно использовать оборудование для обработки пластин с целью уменьшения их толщины с сотен микрон до 50 микрон и менее. После уменьшения толщины кремниевые микросхемы можно срезать или «нарезать» с пластины для придания соответствующей формы для включения в офтальмологические линзы или других целей. В следующем разделе описаны другие примерные формы многослойной структуры согласно настоящему изобретению, как показано на фиг.6. Это будет подробнее обсуждаться ниже; однако при операции «нарезки» возможно использование разных технических способов нарезки тонких слоев для получения изогнутой, круглой, прямолинейной и других более сложных форм.

Когда расположенные один над другим слои выполняют функцию, относящуюся к электрическому току, в некоторых вариантах осуществления может потребоваться электрический контакт между расположенными один над другим слоями. В целом, в области сборки полупроводниковых микросхем такое электрическое соединение между слоями может обеспечиваться универсальными способами, например, соединение проволокой, пайка, создание сквозных отверстий через кремний и осаждение с помощью нагретой проволоки. В некоторых вариантах осуществления процесса осаждения с помощью нагретой проволоки может применяться процесс печати, в котором между двумя контактными площадками наносится проводящая паста. В других вариантах осуществления проводник может быть создан физически с помощью источника энергии, например лазера, взаимодействующего с газовым, жидким или твердым химическим промежуточным продуктом, приводя к электрическому соединению там, где источник испускает энергию. Дополнительные варианты осуществления соединений могут происходить путем фотолитографической обработки до или после наложения металлических пленок различными способами.

В описанном изобретении, если для передачи электрических сигналов наружу необходим один или более слоев, может использоваться металлическая контактная площадка, не покрытая пассивирующим и изолирующим слоями. Во многих вариантах осуществления такие площадки расположены на периферии слоя, чтобы последующие располагающиеся над ним слои не закрывали эту область. В примере такого варианта осуществления, показанном на фиг.4, соединительные проводники 430 и 431 показаны как электрически соединяющие периферические зоны слоев 440, 441 и 442. Специалисту в данной области может быть очевидно, что возможно множество вариантов конструкции с разным расположением электрических контактных площадок и способами соединения различных площадок. Кроме того, очевидно, что конструкции микросхемы могут быть разными в зависимости от выбора соединительных контактных площадок и частей, к которым они подсоединены. Кроме того, функции соединительных проводников между контактными площадками могут быть разными в разных вариантах осуществления, например, функции соединения для передачи электрического сигнала, приема электрического сигнала от внешних источников, соединения для подвода питания и механической стабилизации.

В предыдущем обсуждении указывалось, что неполупроводниковые слои могут содержать один или более расположенных друг над другом слоев в соответствии с изобретением. Очевидно, что возможно огромное разнообразие примеров применения неполупроводниковых слоев. В некоторых вариантах осуществления слои могут содержать источники питания, например батареи. Слой такого типа в некоторых случаях может иметь полупроводник, действующий как поддерживающая среда-подложка для химических слоев, или в других вариантах осуществления изобретения могут использоваться металлические или изолирующие среды-подложки. Другие слои могут быть образованы из слоев, преимущественно металлических по своей природе. Эти слои могут образовывать антенны, теплопроводящие пути или выполнять другие функции. Возможны многочисленные комбинации полупроводниковых и неполупроводниковых слоев, служащих определенным целям в духе описанного изобретения.

В некоторых вариантах осуществления, если между последовательными слоями предусмотрено электрическое соединение, это соединение необходимо изолировать после его создания. Существуют многочисленные методы, которые могут применяться в данной области. Например, возможно повторное нанесение эпоксидной смолы или других адгезивных материалов, использующихся для удержания расположенных друг над другом слоев вместе, на области с электрическими соединениями. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления возможно наложение пассивирующих пленок на все устройство, чтобы инкапсулировать области, использующиеся для соединения. Специалисту в этой области может быть понятно, что в таких устройствах может использоваться множество схем инкапсуляции и герметизации с целью защиты, упрочнения и герметизации многослойного устройства, его соединений и зон соединения.

Сборка многослойных функционализированных вставок в линзу

На фиг.5, пункт 500, показано увеличенное изображение примерного аппарата для сборки многослойных функционализированных вставок. В примере показана техника получения многослойной структуры, в которой края слоев не совмещены друг с другом. Пункты 440, 441 и 442 могут обозначать кремниевые слои. В правой части фигуры можно видеть, что правые края слоев 440, 441 и 442 не совмещены друг с другом, как может быть в альтернативном варианте осуществления. Такая методология расположения слоев позволяет придать вставке трехмерную форму, сходную с общим профилем офтальмологической линзы. В некоторых вариантах осуществления такая техника расположения слоев позволяет увеличить площадь поверхности слоев в максимально возможной степени. В слоях, выполняющих функцию хранения энергии и проведения тока, такое максимальное увеличение площади поверхности может иметь важное значение.

В целом, на фиг.5 можно видеть многие свойства описанных ранее многослойных вставок, включая расположенные друг над другом функциональные слои 440, 441 и 442; расположенные друг над другом изолирующие слои 450 и 451; и соединения 430 и 431, которые могут включать сквозные отверстия через кремний. Кроме того, может использоваться поддерживающий шаблон 510 для поддержки многослойной функционализированной вставки в процессе ее сборки. Может быть очевидно, что профиль поверхности приспособления 510 может быть самой различной формы, от которой будет зависеть трехмерная форма изготавливаемой с его помощью вставки.

В целом, шаблон 510 может иметь определенную форму. Он может быть покрыт разными слоями, пункт 520, в ряде целей. В качестве неограничивающего примера покрытие может, во-первых, включать полимерный слой, позволяющий легко встраивать вставку в основной материал офтальмологической линзы, и в некоторых вариантах осуществления может быть даже сформирован из полисиликона. Затем поверхность полисиликона может быть покрыта эпоксидным покрытием для приклеивания нижней поверхности тонкого функционального слоя 440 к покрытию 520. Нижняя поверхность следующего изолирующего слоя 450 затем может быть покрыта сходным эпоксидным покрытием и помещена в соответствующее положение на шаблоне. Очевидно, что шаблон в некоторых вариантах осуществления может иметь функцию выравнивания для правильного расположения расположенных друг над другом слоев относительно друг друга по мере сборки устройства. Оставшаяся часть вставки может быть собрана путем повторения этих же действий, затем формируются соединения и вставка инкапсулируется. В некоторых вариантах осуществления инкапсулированная вставка может покрываться сверху покрытием из полисиликона. В некоторых вариантах осуществления, в которых используется полисиликоновое покрытие для 520, собранная вставка может быть отделена от шаблона 510 путем гидратации полисиликонового покрытия.

Шаблон 510 может быть сформирован из множества материалов. В некоторых вариантах осуществления шаблон может быть сформован и сделан из материалов, сходных с использующимися для производства литых изделий при получении стандартных контактных линз. Такое использование позволяет формирование разнообразных типов шаблонов для получения вставок разной формы и конструкции. В других вариантах осуществления шаблон может быть сформирован из материалов, благодаря своим свойствам или покрытию не прилипающих к химическим смесям, использующимся для склеивания разных слоев друг с другом. Очевидно, что возможны разные варианты конфигурации такого шаблона.

Другим аспектом шаблона, обозначенного номером 510, является тот факт, что его форма физически поддерживает расположенный на нем слой. В некоторых вариантах осуществления связь между слоями может быть сформирована с помощью проводов. В процессе соединения проводами к проводу прилагается значительная сила, чтобы гарантировать образование прочного соединения. Структурная поддержка слоев во время такого соединения может иметь большое значение и осуществляться с помощью поддерживающего шаблона 510.

Еще одна функция шаблона, обозначенного номером 510, заключается в том, что шаблон может иметь на своей поверхности элементы для выравнивания, позволяющие выравнивать фрагменты функционализированных слоев относительно друг друга как линейно, так и радиально вдоль поверхностей. В некоторых вариантах осуществления шаблон может позволять выравнивание азимутального угла функциональных слоев относительно друг друга вокруг центральной точки. Независимо от окончательной формы вставки очевидно, что шаблон может использоваться с целью надлежащего выравнивания фрагментов вставки для выполнения их функций и правильного соединения.

Обратимся теперь к фиг.6 для более общего обсуждения форм слоев многослойных вставок. На нем представлен пример некоторых вариантов формы как подгруппы множества форм в соответствии с областью техники. Например, под номером 610 показан вид сверху многослойной вставки, образованной из по существу круглых слоев. В некоторых вариантах осуществления область, заштрихованная сеткой 611, может представлять собой круглую область, из которой удален материал слоя. Однако в других вариантах осуществления фрагменты слоев многослойной вставки могут представлять собой диски без круглой области. Хотя применимость такой некруглой формы вставки при производстве офтальмологических линз может быть ограниченной, природа изложенного здесь изобретения не ограничивается наличием внутреннего круга.

Элемент 620 в некоторых вариантах осуществления изобретения может представлять собой другой вариант осуществления многослойной функциональной вставки. Как показано под номером 621, в некоторых вариантах осуществления изобретения фрагменты слоя могут быть дискретными не только в направлении по вертикали, но и вокруг азимутального направления, перпендикулярного вертикальному. В некоторых вариантах осуществления могут использоваться полукруглые фрагменты. Очевидно, что в формах с круглой областью возможно использование частичных форм для уменьшения количества материала для "нарезки" или вырезания после формирования материала слоя в соответствии с его функцией.

Далее, под номером 630 показана возможная некруглая, неэллиптическая и некольцевая вставка. Как показано под номером 630, возможно формирование прямолинейных форм, или, как показано под номером 640, других многоугольных форм. С помощью разных форм отдельных слоев, использующихся для формирования вставки, можно получить трехмерные перспективные пирамиды, конусы и другие геометрические формы. В более общем смысле специалистам в этой области будет понятно, что возможно получение огромного разнообразия форм для формирования разных форм и изделий, которые могут выполнять соответствующие функции, использоваться для подачи питания, активации и т.п.

Заключение

Настоящее изобретение, как описано выше и как определено ниже в пунктах патентной заявки, относится к устройствам и способам производства многослойных функциональных вставок и аппарату для производства с помощью таких способов, а также к офтальмологическим линзам, сформированным из нескольких слоев.

1. Способ формирования среды-подложки для офтальмологической линзы, содержащий:
формирование множества функциональных слоев указанной подложки с электрической функцией;
сборку функциональных слоев указанной подложки для получения одного из следующего: кольцевой формы и части кольцевой формы;
склеивание функциональных слоев указанной подложки с изолирующими слоями с образованием многослойного элемента;
формирование электрических соединений между указанными функциональными слоями подложки;
инкапсуляцию указанного многослойного элемента одним материалом или несколькими материалами, которые могут быть связаны внутри тела формованной офтальмологической линзы,
при этом каждый из изолирующих слоев расположен между двумя функциональными слоями подложки.

2. Способ по п. 1, в котором по меньшей мере один функциональный слой подложки для среды-подложки содержит твердотельный источник энергии.

3. Способ по п. 2, в котором указанная среда-подложка имеет кольцевую форму.

4. Способ по п. 2, в котором указанная среда-подложка содержит кремниевую подложку.

5. Способ по п. 2, дополнительно содержащий этап фиксации линзы с переменным фокусным расстоянием к среде-подложке.

6. Способ по п. 2, дополнительно включающий этап формирования встроенной микросхемы на один из функциональных слоев подложки.

7. Способ по п. 4, дополнительно содержащий этап формирования сквозных отверстий через кремний в по меньшей мере одном из функциональных слоев подложки.

8. Способ по п. 2, дополнительно содержащий этап наложения по меньшей мере двух функциональных слоев подложки друг на друга с образованием трехмерной формы, соответствующей общему профилю офтальмологической линзы.

9. Многослойная функционализированная среда-подложка для офтальмологической линзы, содержащая:
первый тонкий функциональный кремниевый слой, имеющий кольцевую форму;
первую адгезивную пленку, размещенную на первой поверхности первого тонкого функционального кремниевого слоя; и
второй тонкий функциональный кремниевый слой, имеющий кольцевую форму с внешним радиусом, меньшим, чем радиус первого тонкого функционального кремниевого слоя, и
изолирующий слой, расположенный между первой адгезивной пленкой на первом тонком функциональном кремниевом слое и вторым тонким функциональным кремниевым слоем.

10. Многослойная функционализированная среда-подложка по п. 9, в которой:
первый тонкий функциональный кремниевый слой содержит полупроводниковую подложку с электронной схемой в непосредственной близости от его первой поверхности.

11. Многослойная функционализированная среда-подложка по п. 9, в которой:
второй тонкий функциональный кремниевый слой содержит подложку со слоями, содержащими электрохимический компонент для снабжения энергией.

12. Многослойная функционализированная среда-подложка по п. 9, в которой:
многослойная функционализированная среда-подложка инкапсулирована в полимер на основе полисиликона.

13. Офтальмологическая линза, содержащая:
(1) многослойную функционализированную среду-подложку, содержащую:
первый тонкий функциональный кремниевый слой, имеющий кольцевую форму;
адгезивную пленку, размещенную на первой поверхности первого тонкого функционального кремниевого слоя;
второй тонкий функциональный кремниевый слой, имеющий кольцевую форму с внешним радиусом, меньшим, чем радиус первого тонкого функционального кремниевого слоя; и
изолирующий слой, расположенный между адгезивной пленкой на первом тонком функциональном кремниевом слое и вторым тонким функциональным кремниевым слоем; и
(2) полимерную форму линзы, в которую заключена многослойная функционализированная среда-подложка.

14. Офтальмологическая линза по п. 13, дополнительно содержащая по меньшей мере один слой, содержащий одну или более электрохимических ячеек.

15. Офтальмологическая линза по п. 14, дополнительно содержащая по меньшей мере один слой, содержащий полупроводниковую электронную схему, способную управлять электрическим током, протекающим от электрохимических ячеек.

16. Офтальмологическая линза по п. 15, в которой:
полупроводниковая электронная схема электрически связана с электрически активным компонентом линзы, расположенным внутри офтальмологической линзы.

17. Офтальмологическая линза по п. 16, дополнительно содержащая металлический слой, способный функционировать как антенна.