包括堆叠式集成元件的通电眼科镜片.pdf

本发明描述了用于提供具有发挥作用的堆叠式集成元件装置的眼科镜片的方法和设备。所述堆叠式集成元件装置可包括能够为结合到所述镜片中的电子元件供电的能量源。

1.   一种通电眼科镜片装置，包括：
用于驻留在人眼睛内或人眼睛上的镜片，所述镜片包括形成于镜片材料内的光学区和非光学区；
能量源，所述能量源至少部分地嵌入在包括所述非光学区的所述镜片区域中的所述镜片材料内；和
包含在堆叠式集成元件装置内的电流吸取元件，其中所述堆叠式集成元件装置至少部分地嵌入在所述镜片材料内。

2.   根据权利要求1所述的装置，还包括再通电元件。

3.   根据权利要求2所述的装置，其中所述再通电元件包括以下中的至少一者：光电装置；射频吸收装置；感应能量耦合装置；电容能量耦合装置；热电装置和压电装置。

4.   根据权利要求2或3中任一项所述的装置，其中所述再通电元件的至少一部分包含在所述堆叠式集成元件装置内。

5.   根据权利要求2、3或4中任一项所述的装置，其中所述再通电元件直接提供能量以对所述能量源再通电。

6.   根据权利要求2、3、4或5中任一项所述的装置，其中所述再通电元件提供由能量特性改变装置修改的能量以对所述能量源再通电。

7.   根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述镜片材料包括以下中的至少一种：依他菲康、塞诺菲康、加利菲康和奈拉菲康。

8.   根据权利要求6所述的装置，其中所述能量特性改变装置包含在堆叠式集成元件装置内。

9.   根据前述权利要求中任一项所述的装置，包括收发器，所述收发器能够操作以接收用以控制所述堆叠式集成元件装置中的功能元件的控制信号。

10.   一种眼科镜片，包括嵌入在其中的根据权利要求1至9中任一项所述的装置。

包括堆叠式集成元件的通电眼科镜片
本发明涉及通电生物医学装置，并且更具体地涉及通电眼科镜片。
背景技术
传统上，眼科装置(诸如接触镜片、眼内镜片或泪点塞)包括具有矫正、美容或治疗性质的生物相容性装置。例如，接触镜片可提供以下作用中的一种或多种：视力矫正功能性；美容增强作用和治疗效果。每种功能由镜片的物理特性提供。将折射性质结合到镜片中的设计可提供视力矫正功能。结合到镜片中的颜料可以提供美容增强作用。结合到镜片中的活性剂可提供治疗功能性。无需使镜片进入到通电状态中即可实现这些物理特性。
最近，有理论表明有源元件可被结合到接触镜片中。一些元件可包括半导体装置。一些例子示出了在置于动物眼睛上的接触镜片中嵌入半导体装置。然而，此类装置缺少独立的通电机制。尽管可在镜片和电池之间连接电线以便为该半导体装置供电，但有理论表明该装置可通过无线方式供电，不过目前尚没有此类无线供电机制可供利用。
因此，希望具有下述眼科镜片，所述眼科镜片被通电到适当的程度，以在眼科镜片中提供一种或多种功能并控制眼科镜片或其它生物医学装置的光学特性变化。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种通电眼科镜片装置。所述镜片包括用于驻留在人眼睛内或眼睛上的镜片，所述镜片包括形成于镜片材料内的光学区和非光学区；能量源，所述能量源至少部分地嵌入在包括非光学区的镜片区域中的镜片材料内；和电流吸取元件，所述电流吸取元件被包含在堆叠式集成元件装置内，其中堆叠式集成元件装置至少部分地嵌入在镜片材料内。
所述装置可附加包括再通电元件。
再通电元件可包括以下装置中的至少一个：光电装置；射频吸收装置；感应能量耦合装置；电容能量耦合装置；热电装置和压电装置。
再通电元件的至少一部分可包含在堆叠式集成元件装置内。
再通电元件可直接提供能量，以对能量源再通电。
再通电元件可提供由能量特性改变装置修改的能量，以对能量源再通电。
镜片材料可包括以下材料中的至少一种：依他菲康(etafilcon)、塞诺菲康(senofilcon)、加利菲康(galyfilcon)和奈拉菲康(narafilcon)。
能量特性改变装置可包含在堆叠式集成元件装置内。
该装置可包括收发器，所述收发器能够操作以接收控制堆叠式集成元件装置中的功能元件的控制信号。
根据另一方面，提供了一种包括如上文所述的装置的眼科镜片。
因此，本发明涉及一种其中结合有能量源的眼科镜片。能量源可提供能够为半导体器件供电的通电状态。还描述了一种浇铸模塑型有机硅水凝胶接触镜片，其具有以生物相容性形式包括在眼科镜片内的电池或其它能量源。因此，可通过包括在镜片内的电池来产生通电部分。
通电眼科镜片可包括与眼科镜片的反应性单体混合物接触或嵌入其中的能量源。更具体地，能量源(例如电池)包括在堆叠式集成元件装置中或与其结合。
眼科镜片可附加包括再通电元件。再通电元件还可包括功能装置，例如，光电装置、射频吸收装置、感应能量耦合装置、电容能量耦合装置、热电装置和压电装置。
可将能量源在另外包含在模塑系统内的反应性混合物聚合之前设置在浇铸模塑系统内。通过控制反应性单体混合物所暴露的光化辐射来形成镜片。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施例的通电眼科镜片。
图2示出了包括用于再通电的装置的通电眼科镜片的示例性实施例。
图3示出了通电眼科镜片的例子，其具有用于再通电的装置和通电元件。
图4示出了横截面形式的通电眼科镜片的例子。
图5示出了用于能量源的示例性设计形状。
图6示出了能量源的一些示例性类型，按它们可提供的能量与其体积之比的估计值依次排列的图示。
图7示出了可适于实现根据本发明的一些方面的处理器。
图8示出了根据本发明的实施例的堆叠式集成元件的横截面，所述堆叠式集成元件具有可用于通电眼科镜片中的通电装置。
图9示出了根据本发明的实施例的用于通电眼科镜片的堆叠式集成元件装置。
图10示出了具有用于通电眼科镜片的线型电源的可供选择的堆叠式集成元件装置。
具体实施方式
本发明涉及生物医学装置(例如，眼科镜片)，并且具体地，本发明涉及其中结合有能量源的眼科镜片。文中描述的优选实施例和替代实施例二者均仅为示例性实施例，并且应当理解，对于本领域中的技术人员而言其变化、修改和更改均可能显而易见。因此，应当了解，所述示例性实施例并不限制下面发明的范围。
术语表
在涉及本发明的该说明书和权利要求书中，所使用的各个术语定义如下：
通电的：能够提供电流或能够在其内储存电能的状态。
通电眼科镜片：通电眼科镜片是指具有添加到成型镜片上或者嵌入在成型镜片内的能量源的眼科镜片。
能量：物理系统执行工作的能力。本发明中的许多用途可涉及在做功过程中能够执行电动作的所述能力。
能量源：能够供能或使生物医学装置处于通电状态的装置。
能量采集器：能够从环境中提取能量并将其转化为电能的装置。
镜片：如本文所用，“镜片”是指驻留在眼睛内或眼睛上的任何眼科装置。这些装置可提供光学校正或可为装饰性的。例如，术语镜片可指用于矫正或改进视力或用于增强眼部生理美容(例如虹膜颜色)而不影响视力的接触镜片、眼内镜片、覆盖镜片、眼部插入物、光学插入物或其它类似装置。优选的镜片为由有机硅弹性体或水凝胶(包括但不限于有机硅水凝胶)制成的软性接触镜片。
镜片形成混合物：如本文所用，术语“镜片形成混合物”或“反应性混合物”或“RMM”(反应性单体混合物)是指可被固化并交联或可被交联而形成眼科镜片的单体或预聚物材料。各种例子可包括含有一种或多种添加剂的镜片形成混合物，所述添加剂例如：UV阻滞剂、着色剂、光引发剂或催化剂，以及人们可能想在眼科镜片例如接触镜片或眼内镜片中加入的其它添加剂。
锂离子电池：其中锂离子移动穿过电池以产生电能的电化学电池。这种通常称之为电池组(battery)的电化学电池可以其典型形式再通电或再充电。
功率：每单位时间完成的功或传送的能量。
可再充电或可再通电：能够恢复到具有较高做功能力的状态。本发明中的多种用途可与能够在特定的恢复时间周期内使电流以特定速率流动的恢复能力相关。
再通电或再充电：恢复到具有较高做功能力的状态。本发明范围内的许多用途可与能够使装置在特定的恢复时间周期内使电流以特定速率流动的恢复能力相关。
本文所用的并且有时称为“SIC装置”的“堆叠式集成元件装置”是指包装技术的产品，所述包装技术可将可包括电气和机电装置的薄基底层通过将每一层的至少一部分堆叠在彼此上而组装成可操作的集成装置。所述层可包括各种类型、材料、形状和尺寸的元件装置。此外，这些层可由各种装置制备技术制成以适配和呈现可能期望的各种轮廓。
一般来讲，在本发明中，能量源至少部分地嵌入在形成眼科镜片的材料内。眼科镜片可包括光学区，镜片的佩戴者通过所述光学区来观看。元件的图案和能量源可位于光学区的外部。其它眼科镜片可包括导电材料的图案和一个或多个能量源，所述导电材料的图案和一个或多个能量源为足 够小的，从而并未不利地影响接触镜片佩戴者的视力，因此可位于光学区的内部或外部。
一般来讲，根据本发明的一些实施例，能量源嵌入在眼科镜片内。
通电眼科镜片装置
现在参见图1，示出了具有嵌入式能量源140的通电镜片100。在此例子中，标准水凝胶形成眼科镜片示为项目110。能量源140嵌入或至少部分地嵌入在成型水凝胶材料110内。能量源140可包括用作能量储存装置的电化学电池或电池组。此类储存装置可需要其制备材料和环境的有效封装和隔离装置，如通过密封式封装层130所示。更具体地，镜片可包括锂离子电池。锂离子电池通常可再充电。锂离子电池与充电装置以及电力管理电路电连通，上述两者均嵌入在镜片内。
另外，镜片可包括充当能量源140的电池，所述能量源140由薄材料层制成。此类例子因而还可包括柔性基底，以支承薄膜材料120。许多实例镜片包括各种能量源140和各种类型，其中能量源140中的每一个为眼科镜片通电。
现在参见图6，可嵌入在通电眼科镜片100中的不同类型的能量源140可包含的一些选择的视图在图6中如项目600所示。如前所述，一组能量源140可包括电池。电池在图6中如项目620所示。图6还以可储存能量密度为序给出了各可选能量源的图解。例如，电池600包括～50至～800Whr/L的能量密度区域。
现在参见图600，可看出能量采集器(项目640)未表现出高能量密度。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，存在使嵌入在镜片内的能量采集器将具有优势的其它方式。
例如，能量采集器可包括光伏电池、温差电池或压电电池。这类采集器的有益方面在于其可以从环境中吸收能量，然后可以提供电能，而无需线连接。采集器可构成通电眼科镜片中的源。然而，能量采集器可与能够以电形式储存能量的其它源结合使用。
其它类型的能量源包括电容器型装置的使用，如图600中的项目630所示。显而易见的是，电容器构成的能量密度解决方案高于能量采集器但低于电池(项目620)。尽管如此，电容器具有一些固有优势。
电容器为以电形式储存能量的能量源类型，并且因此可为下述能量源中的一者，所述能量源与能量采集器结合使用以产生能够储存能量的无线能量源。通常，电容器优于电池之处在于，其具有通常高于电池的功率密度。可嵌入在根据本发明的有机硅镜片中的电容器包括：电薄膜电容器、聚脂薄膜电容器、电解电容器、和技术相对较新且较先进的高密度纳米级电容器或超级电容器。
另外，包括电化学电池或电池组620的能量源可限定较为理想的工作点。嵌入在有机硅或其它水凝胶内的电池具有多个有利的特性。例如，电池以直接转化为电能的形式储存能量。一些电池可为可再充电或可再通电的，因此其代表能够连接到能量采集器的另一类能量源。可用于本发明的电池将具有相对较高的能量密度，电池储存的能量可执行具有适当能量需求的功能。此外，电池可装配成柔性形式。对于要求较高功率容量的应用而言，对于本领域技术人员显而易见的是，还可将电池连接到电容器。可存在使电池成为通电眼科镜片中的能量源的至少一部分的多个例子。
另外，燃料电池可被包括在内以作为能量源610。燃料电池通过消耗化学燃料源产生电能，消耗化学燃料源后会产生电能和副产物(包括热能)。利用生物可用材料作为燃料源的燃料电池通电镜片或许是可能的。
以下对本发明实施例的讨论可能在总体上以用电池作为通电眼科镜片的主要能量源为重点。此重点讨论不应限制本发明的范围，因为许多能量源(包括前述的那些能量源)可构成通电眼科镜片的实施例。
如在本发明一些实施例中所提及的，能量源包括电化学电池或电池组。存在多种可被包括在通电眼科镜片中的不同类型的电池。例如，单次使用电池可由各种阴极和阳极材料形成。这些材料可以非限制性例子的方式包括锌、碳、银、锰、钴、锂和硅。另外，其它通电眼科镜片可源自可再充电电池的使用。此类电池可继而通过锂离子技术；银技术、镁技术、铌技术制成。对于本领域技术人员而言显而易见的是，单次使用或可再充电的电池系统的多种当前电池技术可包括通电眼科镜片中的能量源。
与其它类型相比，接触镜片环境的物理和尺寸约束可有利于某些电池类型。这种有利性的例子可出现于薄膜电池。薄膜电池可占据符合人眼科镜片的很小的空间体积。此外，薄膜电池可在柔性基底上形成，这允许眼科镜片和内置电池两者的主体随基底自由挠曲。
就薄膜电池而言，例子可包括单次充电和可再充电形式。可再充电电池具有延长可用产品寿命的能力，因此，能够维持更高的能量消耗率。虽然大量的研发活动均集中在生产具有可再充电薄膜电池的电通电眼科镜片技术上，然而，本发明并不限于此亚型。
可再充电薄膜电池可商购自例如橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)，其于二十世纪九十年代初已生产出多种可再充电薄膜电池形式。这类电池的当前商业生产厂家包括Excellatron Solid State，LLC(Atlanta，GA)、Infinite Power Solutions(Littleton，CO)和Cymbet Corporation(Elk River，MN)。该技术当前占据支配地位的是包括平薄膜电池在内的应用。使薄膜电池形成三维形状(例如具有球形曲率半径)构成本发明的期望镜片。对于本领域技术人员而言显而易见的是，此类三维电池的多种形状和形式在本发明的范围之内。
图5a、5b、5c和5d中示出了眼科镜片中的能量源可采用的不同形状的许多例子。项目500示出的是由薄膜材料制成的基准能量源，其形成为平坦形状以用作基准。当此类形状500的尺寸大约为毫米量级或更小时，其可构成用于通电眼科镜片的能量源。项目510示出了示例性的三维形式，其中柔性基底和封装电池呈完全环形形状，当其未发生柔性变形时，其与未变形眼科镜片可呈现的形状大致相同。在一些例子中，对于通电眼科镜片而言，环形的半径可为大约八毫米。具有四分之一环形530、半环形520或其它环形形状的镜片可共享相同的三维方面。对于本领域技术人员而言显而易见的是，包括其它部分环形形状在内的多种不同形状可构成本发明范围内的替代实施例。矩形、平面形状也可配合于包括在眼科镜片中的半球形外壳几何形状内。
本发明的另一组眼科镜片涉及可有利地用于通电眼科镜片中的特定的电池化学物质。由橡树岭国家实验室(Oak Ridge Laboratories)开发的例子包括锂或锂离子电池的组分。用于此类电池的阳极的通用材料包括锂金属，或者作为另外一种选择，用于锂离子电池的通用材料包括石墨。这些电池的示例性替代形式包括采用微米级硅特征来充当装配在接触镜片中的此类薄膜电池的阳极。
用于此新技术中的电池阴极所用的材料也包括多种材料选择。通用的阴极材料包括锂锰氧化物和锂钴氧化物，这些材料使得如此形成的电池具 有良好的性能指标。作为另外一种选择，磷酸铁锂阴极可具有相似的性能，然而，其可能在某些应用中具有与充电相关的改善方面。并且，这些阴极材料和其它阴极材料的尺寸可以改善充电性能；例如，通过用各种材料的纳米级晶体形成阴极，可以显著改善电池可被再充电的速率。
可被包括为能量源的组分的各种材料可优选地进行封装。可能有利的是封装能量源，以大体隔离其组分使之不会进入眼环境。作为另外一种选择，如果未通过封装来适当地隔离能量源，则眼环境的各个方面可不利地影响能量源的性能。本发明的各个实施例可源自材料的选择。
因此，镜片材料可包括含有机硅的组分。“含有机硅的组分”是指在单体、大分子单体或预聚物中含至少一个[-Si-O-]单元的组分。优选地，以含有机硅的组分的总分子量计，所有Si和所连接的O在含有机硅的组分中的含量大于约20重量％，还更优选地大于30重量％。可用的含有机硅的组分优选地包括可聚合的官能团，例如，丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、乙烯基、N-乙烯基内酰胺、N-乙烯基酰胺和苯乙烯基官能团。
合适的含有机硅的组分包含式I的化合物

其中R¹独立地选自一价反应性基团、一价烷基、或一价芳基，上述任何基团还可包括选自羟基、氨基、氧杂、羧基、烷基羧基、烷氧基、酰胺基、氨基甲酸酯基、碳酸酯基、卤素或它们的组合的官能团；并且一价硅氧烷链含有1至100个Si-O重复单元，所述重复单元还可包含选自烷基、羟基、氨基、氧杂基、羧基、烷基羧基、烷氧基、酰氨基、氨基甲酸酯基、卤素或它们的组合的官能团；
其中b＝0至500，其中应当理解，当b不为0时，b为众数等于指定值的分布；其中至少一个R¹包含一价反应性基团，并且在一些例子中，介于1和3个之间的R¹包含一价反应性基团。
如本文所用，“一价反应性基团”为可经历自由基和/或阳离子聚合的基团。自由基反应性基团的非限制性例子包括(甲基)丙烯酸酯、苯乙烯基、乙烯基、乙烯基醚、C_1-6烷基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、C_1-6烷基(甲基)丙烯酰胺、N-乙烯基内酰胺、N-乙烯基酰胺、C_2-12烯基、C_2-12烯基苯基、C_2-12烯基萘基、C_2-6烯基苯基、C_1-6烷基、O-乙烯基氨基甲酸酯以及O-乙烯基碳酸酯。阳离子反应基团的非限制性例子包括乙烯基醚或环氧基团以及它们的混合物。在一个例子中，自由基反应性基团包括(甲基)丙烯酸酯、丙烯酰氧基、(甲基)丙烯酰胺、以及它们的混合物。
合适的一价烷基和芳基包括未取代的一价C₁-C₁₆烷基、C₆-C₁₄芳基，诸如取代的和未取代的甲基、乙基、丙基、丁基、2-羟丙基、丙氧基丙基、聚乙烯氧丙基、它们的组合等。
在一个例子中，b为0，一个R¹为一价反应性基团，并且至少3个R¹选自具有1至16个碳原子的一价烷基，并且在另一个实施例中，选自具有1至6个碳原子的一价烷基。有机硅组分的非限制性例子包括2-甲基-2-羟基-3-[3-[1，3，3，3-四甲基-1-[(三甲基硅烷基)氧基]二硅氧烷基]丙氧基]丙酯(“SiGMA”)、2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙氧基丙基-三(三甲基硅氧基)硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三(三甲基硅氧基)硅烷(“TRIS”)、3-甲基丙烯酰氧基丙基双(三甲基甲硅烷氧基)甲基硅烷以及3-甲基丙烯酰氧基丙基五甲基二硅氧烷。
在另一个例子中，b为2至20、3至15、或3至10；至少一个末端R¹包含一价反应性基团，并且其余的R¹选自具有1至16个碳原子的一价烷基，并且在另一个例子中，选自具有1至6个碳原子的一价烷基。在另一个例子中，b为3至15，一个末端R¹包含一价反应性基团，另一个末端R¹包含具有1至6个碳原子的一价烷基，并且剩余的R¹包含具有1至3个碳原子的一价烷基。有机硅组分的非限制性例子包括单-(2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙基)-丙醚封端的聚二甲基硅氧烷(分子量为400-1000)(“OH-mPDMS”)、单甲基丙烯酰氧基丙基封端的单正丁基封端的聚二甲基硅氧烷(分子量为800-1000)(“mPDMS”)。
在另一个例子中，b为5至400或10至300，两个末端R¹均包含一价反应性基团并且剩余的R¹独立地选自具有1至18个碳原子的一价烷基，所述一价烷基在碳原子之间可具有醚键并且还可包含卤素。
在需要有机硅水凝胶镜片的一个示例性镜片中，镜片将由反应性混合物制成，其中反应性混合物包含基于制备聚合物的反应性单体组分的总重量计至少约20重量％并且优选地在约20重量％至70重量％之间的含有机硅的组分。
在另一个例子中，1至4个R¹包含乙烯基碳酸酯或如下式所示的乙烯基氨基甲酸酯：

其中：Y代表O-、S-或NH-；R代表氢或甲基；d为1、2、3或4；并且q为0或1。
含有机硅的乙烯基碳酸酯或乙烯基氨基甲酸酯单体具体地包括：1，3-双[4-(乙烯氧基羰基氧基)丁-1-基]四甲基-二硅氧烷；3-(乙烯氧基羰基硫基)丙基-[三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷]；3-[三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基]丙基烯丙基氨基甲酸酯；3-[三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基]丙基乙烯基氨基甲酸酯；三甲基甲硅烷基乙基乙烯基碳酸酯；三甲基甲硅烷基甲基乙烯基碳酸酯；并且

在期望生物医疗装置的模量在约200以下的情况中，只有一个R¹应包含一价反应性基团，并且剩余的R¹基团中不超过两个将包含一价硅氧烷基团。
另一类包含有机硅的组分包括下式的聚氨酯大分子单体：
式IV-VI
(*D*A*D*G)_a*D*D*E¹；
E(*D*G*D*A)_a*D*G*D*E¹；或
E(*D*A*D*G)_a*D*A*D*E¹
其中：
D代表具有6至30个碳原子的烷二基、烷基环烷二基、环烷二基、芳二基或烷基芳二基，
G代表具有1至40个碳原子并且主链中可包含醚键、硫代键或胺键的烷二基、环烷二基、烷基环烷二基、芳二基或烷基芳二基；
*代表氨基甲酸酯或脲基键；
_a为至少1；
A代表下式的二价聚合基：

R¹¹独立地代表具有1至10个碳原子并且碳原子之间可包含醚键的烷基或氟代烷基；y为至少1；并且p提供400至10,000的部分重量；E和E¹中的每一个独立地代表可聚合的不饱和有机基，其用下式表示：

其中：R¹²为氢或甲基；R¹³为氢、具有1至6个碳原子的烷基或-CO-Y-R¹⁵基，其中Y为-O-、Y-S-或-NH-；R¹⁴为具有1至12个碳原子的二价基团；X代表-CO-或-OCO-；Z代表-O-或-NH-；Ar代 表具有6至30个碳原子的芳基；w为0至6；x为0或1；y为0或1；并且z为0或1。
优选的含有机硅的组分是由下式表示的聚氨酯大分子单体：

其中R¹⁶为移除异氰酸酯基团之后的二异氰酸酯的双基，例如，异佛乐酮二异氰酸酯的双基。其它合适的含有机硅的大分子单体为由氟代醚、羟基封端的聚二甲基硅氧烷、异佛尔酮二异氰酸酯和甲基丙烯酸异氰基乙酯反应形成的式X的化合物(其中x+y为在10至30范围内的数值)。

其它适合用于本发明的含有机硅的组分包括包含聚硅氧烷基团、聚亚烷基醚基团、二异氰酸酯基团、多氟化烃基团、多氟化醚基团和多糖基团的大分子单体；具有极性氟化接枝或侧基、有氢原子连接到末端二氟代碳原子的聚硅氧烷；含醚键和硅氧烷键的亲水性硅氧烷基甲基丙烯酸酯以及含聚醚基团和聚硅氧烷基团的可交联单体。也可用任一前述的聚硅氧烷作为本发明中的含有机硅的组分。
可使用粘合层来将能量源定位在用于形成眼科镜片的模具元件内。粘合聚合物能够与镜片材料形成互穿聚合物网络，这样就不需要在粘合剂和镜片材料之间形成共价键来形成稳定的镜片。对于在粘合剂中置有能量源的镜片，其稳定性通过将能量源夹持在粘合聚合物和镜片基体聚合物中而达成。本发明的粘合聚合物可包括例如由均聚物、共聚物或它们的组合(具有彼此相同的溶解度参数)制得的那些粘合聚合物，并且粘合聚合物 具有与镜片材料相似的溶解度参数。粘合聚合物可含有可使粘合聚合物中的各聚合物和各共聚物能相互作用的官能团。官能团可包括以如下方式与另外一种聚合物或共聚物的基团相互作用的一种聚合物或共聚物的基团：增加相互作用的密度以有助于抑制颜料颗粒的移动性和/或截留颜料颗粒。官能团之间的相互作用可以是极性的、分散的、或具有电荷转移复合物性质。官能团可位于聚合物或共聚物主链上，或从主链悬垂。
作为非限制性例子，可将能形成具有正电荷的聚合物的单体或单体混合物与形成具有负电荷的聚合物的一种或多种单体结合使用，以形成粘合聚合物。作为更具体的例子，甲基丙烯酸(“MAA”)和甲基丙烯酸酯-2-羟乙酯(“HEMA”)可用于提供MAA/HEMA共聚物，然后该共聚物与HEMA/3-(N，N-二甲基)丙基丙烯酰胺共聚物混合以形成粘合聚合物。
又如，粘合聚合物可由疏水改性单体组成，所述单体包括但不限于下式的酰胺和酯：
CH₃(CH₂)_x-L-COCHR＝CH₂
其中L可为-NH或氧，x可为2至24的整数，R可为C₁至C₆烷基或氢，并且优选地为甲基或氢。这种酰胺和酯的例子包括但不限于月桂基甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酸己酯。作为另一个例子，脂肪链延伸的氨基甲酸酯和脲的聚合物可用来形成粘合聚合物。
适用于粘合层的粘合聚合物也可包含HEMA、MAA和甲基丙烯酸月桂酯(“LMA”)的无规嵌段共聚物，HEMA和MAA或HEMA和LMA的无规嵌段共聚物，或HEMA的均聚物。基于粘合聚合物的总重量，这些例子中的每种组分的重量百分比为约93至约100重量％的HEMA、约0至约2重量％的MAA、和约0至约5重量％的LMA。
粘合聚合物的分子量可以使得其在镜片材料中稍微溶解并在镜片材料中溶胀。镜片材料扩散至粘合聚合物中，并发生聚合和/或交联。然而，同时，粘合聚合物的分子量不能高到影响印刷图像的质量。优选地，粘合聚合物的分子量为约7,000至约100,000M_峰，更优选地约7,000至约40,000M_峰，最优选地约17,000至约35,000M_峰，其中M_峰对应于SEC分析中最高峰的分子量(＝(M_n×M_w)^1/2)
出于本发明的目的，可使用具有90°光散射和折射率检测器的凝胶渗透色谱仪测定分子量。还使用PW4000和PW2500两根色谱柱、调节为含50mM氯化钠的甲醇-水洗脱液(重量比为75/25)以及具有在325,000至194范围内的确定分子量的聚乙二醇和聚环氧乙烷分子的混合物。
本领域的普通技术人员会认识到，通过在制备粘合聚合物时使用链转移剂、通过使用大量的引发剂、通过使用活性聚合、通过选择适当的单体和引发剂浓度、通过选择溶剂的量和种类或以上方案的组合，可获得期望的粘合聚合物分子量。优选地，将链转移剂与引发剂结合使用，或更优选地，将链转移剂与引发剂和一种或多种溶剂结合使用，以获得期望的分子量。作为另外一种选择，还可将少量的极高分子量粘合聚合物与大量的溶剂结合使用，以为粘合聚合物维持期望粘度。优选地，粘合聚合物的粘度在23℃下将为约4,000至约15,000厘泊。
可用于形成本发明所用的粘合聚合物的链转移剂其链转移常数值大于约0.01，优选地大于约7，更优选地大于约25,000。
可使用任何合乎需要的引发剂，包括但不限于紫外引发剂、可见光引发剂、热引发剂等以及它们的组合。优选地，使用热引发剂，更优选地，使用2，2-偶氮双异丁腈和2，2-偶氮双-2-甲基丁腈。基于配方的总重量计，所用引发剂的量为约0.1至约5重量％。优选地，将2，2-偶氮双-2-甲基丁腈与十二硫醇一起使用。
粘合聚合物层或其它介质可通过任何便利的聚合方法制成，这些方法包括但不限于自由基链聚合、逐步聚合、乳液聚合、离子链聚合、开环作用、基团转移聚合、原子转移聚合等。优选地，使用热引发的自由基聚合反应。进行聚合反应的条件属于本领域普通技术人员的知识范围。
可用于制备粘合聚合物的溶剂为中沸点溶剂，其沸点介于约120℃和230℃之间。根据要制备的粘合聚合物的类型及其分子量来选择要使用的溶剂。合适的溶剂包括但不限于双丙酮醇、环己酮、乳酸异丙酯、3-甲氧基-1-丁醇、1-乙氧基-2-丙醇等。
粘合聚合物层111可根据在水中的膨胀系数来定制成适于将要与其一起使用的镜片材料。使粘合聚合物的膨胀系数与充填溶液中的固化镜片材料的膨胀系数匹配或大致匹配可有利于避免在镜片中产生应力，应力会导致不良的光学性能和镜片参数变化。另外，粘合聚合物可在镜片材料中具 有溶胀性，使得用本发明的着色剂印出的图像可溶胀。由于这样的溶胀，图像被截留在镜片材料中，而不会对镜片舒适度产生任何影响。
着色剂可包含在粘合层中。着色剂中的可与粘合聚合物一起使用的颜料为那些适用于接触镜片的有机颜料或无机颜料，或这些颜料的组合。可通过改变所用颜料和遮光剂的浓度控制不透明度，用量越大产生的不透明度越高。示例性的有机颜料包括但不限于酞菁蓝、酞菁绿、咔唑紫、还原橙#1等，以及它们的组合。可用的无机颜料的例子包括但不限于氧化铁黑、氧化铁棕、氧化铁黄、氧化铁红、二氧化钛等，以及它们的组合。除了这些颜料外，可使用可溶和不可溶染料，所述染料包括但不限于二氯三嗪和乙烯砜型染料。可用的染料和颜料为可商购获得的。
可将颜色布置成图案以隐藏存在于根据本发明的镜片中的元件。例如，不透明颜色可模拟眼睛的自然外观并且掩蔽存在于镜片内的元件。
此外，粘合层可包含有助于将粘合层涂覆到模具元件上的一种或多种溶剂。本发明的另一发现是，为了有利于在其所施加到的模具元件表面上不渗出或滑动的粘合层，期望的是，并且优选地，粘合层的表面张力低于约27mN/m。这种表面张力可通过对将要施加粘合层的表面(例如模具表面)进行处理而实现。可使用本领域已知的技术进行表面处理，这些技术例如但不限于等离子体处理和电晕处理。作为另外一种选择，并且优选地，期望的表面张力可通过选择用于着色剂的溶剂来实现。
因此，可用于粘合层的示例性溶剂包括那些能够增加或降低粘合层粘度并帮助控制表面张力的溶剂。合适的溶剂包括但不限于环戊酮、4-甲基-2-戊酮、1-甲氧基-2-丙醇、1-乙氧基-2-丙醇、乳酸异丙酯等以及它们的组合。优选地，使用1-乙氧基-2-丙醇和乳酸异丙酯。
在一些优选的例子中，粘合层材料中使用至少三种不同的溶剂。这些溶剂的前两种均为中沸点溶剂，用于制备粘合聚合物。尽管在粘合聚合物形成后可将这些溶剂从粘合聚合物除去，但优选保留它们。优选地，这两种溶剂为1-乙氧基-2-丙醇和乳酸异丙酯。另外一种为低沸点溶剂，即其沸点介于约75℃和约120℃之间的溶剂，可用于根据需要降低着色剂的粘度。合适的低沸点溶剂包括但不限于2-丙醇、1-甲氧基-2-丙醇、1-丙醇等以及它们的组合。优选地，使用1-丙醇。
所用溶剂的具体数量可取决于很多因素。例如，用于形成粘合聚合物的溶剂量将取决于期望的粘合聚合物分子量，以及粘合聚合物中所用的各种成分，例如单体和共聚物。所用低沸点溶剂的量将取决于着色剂期望的粘度和表面张力。此外，如果着色剂要施加于模具并与镜片材料一起固化，则所用溶剂的量将取决于所用的镜片和模具材料，以及模具材料是否已经过任何表面处理以增加其可湿性。要使用的溶剂精确量的确定在本领域普通技术人员技能范围内。通常，所用溶剂的总重量将占待使用溶剂的约40至约75重量％。
除了溶剂之外，可以且优选地将增塑剂加到粘合层以减少在干燥粘合层时的开裂，并增强镜片材料对粘合层的扩散和溶胀。所用增塑剂的种类和量将取决于所用粘合聚合物的分子量，并且，对于放置到先储存再使用的模具上的着色剂，则取决于期望的架藏稳定性。可用的增塑剂包括但不限于甘油、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、聚乙二醇200、400或600等以及它们的组合。优选地，使用甘油。基于着色剂的重量，所用增塑剂的量通常将为0至约10重量％。
本领域的普通技术人员会认识到，本发明的粘合层组合物中还可包括上述添加剂之外的添加剂。合适的添加剂包括但不限于用于有助于流动性和流平性的添加剂、用于防止起泡的添加剂、用于流变学改性的添加剂等，以及它们的组合。
粘合层可在镜片材料固化时嵌入在镜片材料中。这样，粘合层可以更靠近所形成的镜片的前表面或后表面嵌入，这取决于镜片中粘合层所施加到的模具表面。另外，可以任何顺序施加一层或多层粘合层。
尽管本文所述的方法可用于提供由任何已知的镜片材料或适合制作刚性或软性接触镜片的材料制得的刚性或软性接触镜片，但优选的是，所述镜片为具有约0至约90％的水含量的软性接触镜片。更优选地，镜片由含有羟基、羧基或两者的单体制成，或由含有机硅的聚合物(诸如硅氧烷、水凝胶、有机硅水凝胶以及它们的组合)制成。用于形成本发明的镜片的材料可以通过使大分子单体、单体以及它们的组合的共混物与诸如聚合引发剂的添加剂反应制得。合适的材料包括但不限于由有机硅大分子单体和亲水单体制成的有机硅水凝胶。
附加的例子可源自以下事实，其中通过封装材料来封装内部元件。可以按照涉及两个封装剂层之间的接缝的方式来涂布能量源。作为另外一种选择，可以不产生接缝的此类方式来施加封装剂，但应该指出的是，许多例子需要能量源来提供两个分立的和隔离的电触点。对于本领域技术人员而言显而易见的是，存在多种其它方法来封装可符合本文详述的技术的能量源。
如所提及的，能量源可需要提供电形式的能量，并且因此具有至少两个电隔离的触点以将能量源连接到正被通电的元件。在一些能量源中，可在封装剂内切割出或者说是形成两个导电焊盘。一些形式的电路可附连到这些焊垫，以允许电能从能量源流到有待通电的装置。现在参见图2，项目200示出了能量源210可具有两个触点240的方式。这些触点可具有两个附连到其的导电引线230以将能量从能量源210传导到另一个装置220。
电引线230可连接到触点240的方式可形成本领域内的若干例子。可通过引线结合技术(其将引线物理地擦拭成电触点)来使这些引线与可供选择的焊垫金属附连。其它例子可得自例如利用焊接技术来熔融引线230和触点240之间的接触冶金。可以将连接引线230蒸发性地沉积到触点240。导电性环氧树脂或油墨可用于限定导电元件230并且将其连接到接触垫240。对于本领域技术人员而言显而易见的是，与能量源的触点建立连接以向另一个装置或从另一个装置输送能量的若干方式可构成本发明范围内的例子。
如此前图2(项目200)中所讨论和显示的，能量源可被限定为已描述的两种或更多种类型的能量源的复合源。例如，图2中的能量源可由与光电池240结合的可再充电型锂离子薄膜电池210构成。多个光电池类型可符合本文的领域，例如，用于此类例子的光伏装置为由Clare，Inc.(Beverly，MA)制造的CPC1822，其经测量为大约2.5mm×1.8mm×0.3mm的芯片形式并且在光照条件下能够提供4伏的直流电(VDC)。光伏装置的输出可直接提供到如图2所示的电池。作为另外一种选择，电力管理装置可控制某种再通电装置对可再充电电池的充电。此具体例子以非限制性的方式来提供，因为可存在对通电眼科镜片上的本发明范围内的能量源再通电的若干例子。
就Clare光伏电池而言，外部光源可包括为另一个附接的能量源再通电的方式。在大约一个太阳或更高的光强度下，电池提供显著的充电电流。可存在若干方式来配置再通电系统构造以使其与此类光伏装置相互作用。作为非限制性例子，可以在眼科镜片在水合介质中的储存期间来提供适当强度的光。
对能量源再通电的其它例子可由可供选择的装置限定。例如，热电装置可使用整个眼科镜片主体上的热梯度来为能量源提供再通电。作为另外一种选择，可利用外部射频信号和镜片中的吸收装置；外部电压场和镜片中的电容耦合装置；或者机械能或压力以及压电装置来将外部能量耦合到眼科镜片内。对于本领域技术人员而言显而易见的是，可存在对通电眼科镜片中的能量源再通电的若干方式。
如在此前的讨论中所提及的，电池型能量源的不可再充电化学物质可提供本文所公开的具有新颖性的可供选择的能量源。尽管可能缺少一些可再充电的优势，但此类例子作为另外一种选择可具有可能的成本和具体实施优势。包括与本文已公开的可再充电能量源等效的不可再充电型封装电化学电池可视为位于本公开的范围内。
本发明的各种能量源提供了眼科镜片内的“板载”功率源，所述“板载”功率源可与电子元件、柔性电路互连基底、印刷电互连器、传感器、和/或其它定制的有源元件一起使用。可通电的这些不同元件可限定执行宽泛功能的例子。作为非限制性例子，通电眼科镜片可为电光装置，所述电光装置具有通电功能以调节眼科镜片的聚焦特性。在其它例子中，通电功能可启动眼科镜片内的泵送机构，所述泵送机构可泵送药物或其它材料。另外的通电功能可涉及眼科镜片内的感测装置和通信装置。对于本领域技术人员而言显而易见的是，存在与可在通电眼科镜片内启用的功能相关的大量例子。
通电眼科镜片内的能量源可对眼科镜片内的控制功能件通电，以提供眼科镜片或其它成型水凝胶制品内的其它通电功能件的无线、受控启动。作为非限制性例子，能量源可包括嵌入式封装薄膜微电池，所述嵌入式封装薄膜微电池可具有有限的最大电流容量。为了最小化泄漏电流或静态电流消耗以使得完全充电的薄膜微电池将在储存期间尽可能长时间地保持其电荷，可使用各种方式来启动微电池或将微电池电连接到电活性镜片内的 其它元件。光伏电池(如，芯片形式的Clare CPC1822)或光电感测装置可在预定的光照条件下启动镜片内的晶体管或其它微电子元件，这使得随后启动电池与镜片内的其它微电子元件的互连。由Allegro Microsystems，Inc.(Worcester，MA)制造的微型霍尔效应传感器/开关(例如，A1172)可用于在暴露于磁体的北极和/或南极时启动电池和/或其它微电子元件。物理接触开关、隔膜开关、RF开关、温度传感器、光电二极管、光敏电阻器、光电晶体管、或光学传感器可用于启动通电眼科镜片内的电池和/或附接电子器件。
通电眼科镜片内的能量源可与集成电路一起包括在内。这种结合硅基底上的平坦薄膜微电池的能量源可包括在半导体制造工艺内。此类方法可提供单独的功率源，以用于可结合到本发明的电活性镜片内的各个集成电路。作为另外一种选择，集成电路可作为通电镜片的分立元件而被包括在内。
参见图3，项目300示出了通电眼科镜片的图示。在此图示中，能量源310可包括薄膜、可再充电锂离子电池。电池可具有触点370以便于互连。引线可以是连接到触点370的引线接合线，并将电池连接到可用于对电池能量源310再通电的光伏电池360。另外的引线可以通过第二组触点350上的接有引线的接触件将能量源连接到柔性电路互连线。这些触点350可为柔性互连基底355的一部分。该互连基底可通过与前述能量源类似的方式成形为近似于典型镜片形式的形状。为了增加额外的柔韧性，互连基底355可包括沿其长度布置的附加形状特征，例如径向切口345。互连基底355的单个瓣片可以被连接各种如IC那样的电子元件、分立元件、无源元件以及如项目330所示的装置。这些元件通过引线或其它连接装置340互连到互连基底355内的导通路径。作为非限制性例子，各种元件可以通过可与前述的电池形成互连的各种装置连接到柔性互连基底355。各种电元件的组合可以确定项目390所示的电光装置的控制信号。该控制信号可以沿着互连线320传导。具有通电功能的该类型示例性通电眼科镜片仅出于示例性目的提供。不应将此描述解释为限制本发明技术的范围，因为对于本领域技术人员而言显而易见的是，可存在功能、设计、互连方案、通电方案以及本发明概念的总体利用的多个不同实施例。
可提供其它示例性描述目的，以考虑参照图3描述的例子在横截面图中的呈现形式。沿图3中示为项目380的线的这种横截面在图4中以项目400示出。此图重点讨论其中能量源装置可为薄膜电池装置的横截面。此横截面示出了眼科镜片的大致主体440。具有基底420的薄膜电池位于此主体440内，其中薄膜电池构建在基底上。从基底向上来看，可存在阴极层422，所述阴极层422可由电解质层423包围，所述电解质层423随后可由阳极层424来涂布。这些层可由封装层421来包围，所述封装层421密封电池层以与外部环境隔离。电子控制的光学装置可示为项目410。如上文所提及的，这些描述是以非限制性的方式来提供的，并且通电和功能性眼科镜片的多个可供选择的例子对于本领域技术人员而言可显而易见。
在一些例子中，可存在影响眼科镜片外观的方式。可通过各种方式改变薄膜微电池表面的美感，其在嵌入电活性接触镜片或成型水凝胶制品后会呈现特定的外观。薄膜微电池可采用美观的图案化和/或彩色的包装材料来制造，这种美观的图案化和/或彩色的包装材料可为薄膜微电池提供柔和的外观，或者作为另外一种选择，可提供虹膜样彩色图案、纯色和/或混色图案、反光花纹、彩虹色花纹、金属色花纹、或可能的任何其它艺术设计或图案。可使用其它元件将薄膜电池部分地遮盖在镜片内，例如将光电芯片安装到电池前表面，或者作为另外一种选择将电池设置在柔性电路的全部或一部分的后面。此外，可统筹考虑地设置薄膜电池，使得电池不是被上眼睑就是被下眼睑部分或全部地阻挡而不可见。对于本领域技术人员显而易见的是，存在多个与通电眼科装置的外观相关的例子并且存在限定这些例子的方法。
存在多个与形成已描述的各种类型的通电眼科装置相关的方法。在一组例子中，本文所述的发明可包括通过单独步骤来组装特定通电眼科镜片的子元件。结合生物相容性、惰性、保形涂层“离线”组装有利地成形的薄膜微电池、柔性电路、互连线、微电子元件、和/或其它电活性元件，从而提供全包括的嵌入式单封装，该封装可并入已知的浇铸模塑接触镜片制造工艺中。柔性电路可包括由包铜聚酰亚胺薄膜或其它类似基底制造的那些。
保形涂层可包括但不限于聚对二甲苯(等级N、C、D、HT，以及它们的任何组合)、聚(对亚二甲苯)、电解质涂层、有机硅保形涂层、聚氨酯 保形涂层、丙烯酸保形涂层、刚性可透气聚合物、或者任何其它有利的生物相容性涂层。
包括用于薄膜微电池几何形状设计的方法，所述几何形状适于嵌入在眼科镜片材料内和/或用眼科镜片材料封装。其它方法包括将薄膜微电池装配在多种材料中，所述材料例如但不限于水凝胶、有机硅水凝胶、刚性可透气“RGP”接触镜片材料、有机硅、热塑性聚合物、热塑性弹性体、热固性聚合物、保形电介质/绝缘涂层、以及不透气封闭涂层。
其它例子涉及在眼科镜片几何体内统筹地放置能量源的方法。具体地，能量源可为不透明制品。由于能量源不可阻碍光透射穿过眼科镜片，因此设计方法可确保接触镜片中心的5-8mm可不被能量源的任何不透明部分遮挡。对于本领域技术人员而言显而易见的是，可存在与各种能量源的设计有关的多个不同实施例，以使这些设计与眼科镜片的光学相关部分有利地相互配合。
能量源的质量和密度可有利于设计，使得所述能量源既可单独发挥作用，也可与其它镜片稳定区结合使用，所述稳定区被设计在眼科镜片主体内，从而当镜片佩戴在眼睛上时以旋转方式来稳定镜片。此类例子可有利于多种应用，包括但不限于散光校正、改善佩戴于眼睛上时的舒适度、或者协调/控制通电眼科镜片内的其它元件的位置。
另外，能量源可被设置为与接触镜片的外边缘相距一定距离，以允许接触镜片边缘轮廓的有利设计，从而提供良好的舒适度，同时将不良事件的发生率降至最低。此类要避免的不良事件的例子可包括上方上皮弧形侵蚀或巨乳头性结膜炎。
作为非限制性例子，嵌入式电化学电池的阴极、电解质和阳极特征可通过将合适的油墨印刷成形来限定此类阴极、电解质和阳极区域。显而易见的是，由此形成的电池包括基于例如锰氧化物和锌化物的单次使用电池，和基于锂化物(类似于上述薄膜电池化学物质)的可再充电薄电池。对于本领域技术人员而言显而易见的是，形成通电眼科镜片的各种特征和方法的多种不同实施例可涉及印刷技术的使用。
存在多个与下述设备相关的例子，所述设备可利用已讨论的各种方法来形成通电眼科镜片实施例。此处理中的基本步骤可涉及支承构成眼科镜片能量源的各个元件，同时将眼科镜片的主体模塑在这些元件周围。能量 源可附着到镜片模具中的保持点。保持点可附着有聚合材料，所述聚合材料可为将被形成到镜片主体中的同一类型。对于本领域技术人员而言显而易见的是，支承各种能量源随后将其封装到镜片主体内的多种方式在本发明的范围内。
现在参见图7，示出了根据本发明的例子的控制器700。控制器700包括处理器710，其可包括连接至通信装置720的一个或多个处理器元件。控制器700可用于将能量传输到设置在眼科镜片中的能量接收器。
控制器可包括连接到通信装置的一个或多个处理器，所述通信装置被配置成经由通信信道来传送能量。通信装置可用于对以下一者或多者进行电子控制：将能量传输到眼科镜片接收器、以及将数字数据传输到眼科镜片或从眼科镜片传输数字数据。
通信装置720可用于与例如一个或多个控制器设备或制造设备元件(例如，用于喷墨导电材料或沉积粘合剂层的喷墨印刷设备；以及用于沉积一个或多个粘合剂层的移印装置)连通。
处理器710还与存储装置730连通。存储装置730可包括任何合适的信息存储装置，包括磁存储装置(例如，磁带和硬盘驱动器)、光存储装置和/或半导体存储器装置(例如，随机存取存储器(RAM)装置和只读存储器(ROM)装置)的组合。
存储装置730可存储用于控制处理器710的程序740。处理器710执行程序740的指令，从而根据本发明进行操作。例如，处理器710可接收描述能量接收器位置、处理装置位置等的信息。存储装置730还可在一个或多个数据库中存储眼科相关的数据。数据库可包括定制的能量接收器设计、计量数据、和用于喷墨导电材料以形成能量接收器的具体控制序列。
具有诸如处理器装置之类的元件的眼科镜片可与能量源相匹配，所述能量源结合到眼科镜片内并且用于在眼科镜片内执行逻辑功能或者说是处理数据。
包括堆叠式集成元件的通电眼科镜片
以下为本文描述的例子；通电眼科镜片可包括已通过以下方式进行集成的元件：将含有各种元件和元件类型的各个层堆叠成用于结合到眼科镜片内的新型装置。类似于图3和图4所述的基本构造提供了示例性设计以示出本技术领域。
继续参见图8，示出了包含在通电眼科镜片内的堆叠式集成元件的横截面框图。如图所示，示例性装置可具有八层。这些层可为具有不同功能的层；例如，顶层(项目810)可通过连接垫880和881来用作该装置和该装置外部的元件之间的互连层。顶层下面的层(可如项目815所见)可用作装置层，其中可包括多个装置功能。沿着层叠堆向下看，项目825可限定在各个层之间和各个层内的各个装置之间传送电力和信号的互连层。继续向下看，可存在如项目830的四个层所示的多个分立电池元件层。在此例子中，底部基底层可支承其上方的层以及提供与堆叠式集成元件进行无线通信的天线功能。
对于本领域技术人员而言显而易见的是，项目800的例子可包括用以控制眼科镜片内的有源聚焦元件的功能元件。继续参见图9，例如，可看到结合到通电眼科镜片(项目900)中的堆叠装置。镜片可由如项目930所示的水凝胶镜片主体形成。电活性镜片元件(项目920)可设置在眼科镜片主体内，所述电活性镜片元件可通过在将电信号施加到该元件时改变眼科镜片的焦度来作出响应。在此例子内，堆叠式集成元件可如项目910所见，其中该装置中的一些暴露在剖视图中。基于此说明，对于本领域的普通技术人员而言显而易见的是，可存在用以形成具有堆叠式集成元件的通电眼科镜片的多个方式并且可存在可执行此类型的装置的多个功能。
返回图8(项目800)，应当谨记图9的项目900的示例性结构，堆叠式集成装置可按照至少以下方式来与其环境相互作用。在第一例子中，电活性镜片元件可通过粘合到堆叠式装置的接合垫880和881的一组引线连接到堆叠式集成元件装置。施加在这两个连接之间的直流电压信号可导致电活性镜片改变内部镜片弯月界面的形状并且因此可改变该装置的聚集能力，从而在使用者以可佩戴眼科镜片的标准方式佩戴镜片时使入射到镜片前表面上的光离开以到达使用者眼睛。
为了在输出位置880和881产生示例性DC信号，堆叠式集成元件装置可已接收到其天线(例如，层835中)上的无线启动信号。此电磁信号可沿着可具有特定频率范围的载波进行传输，所述特定频率范围匹配天线835和电过滤装置的设计组合，所述电过滤装置包括集成无源装置(项目855)的各种无源感应器、电容器和电阻器、以及在一些例子中可存在于例如项目845(RF收发器组件)中的有源电子放大装置。对于本领域技术人 员而言显而易见的是，可通过堆叠式装置将多个不同类型的电信号施加到外部连接，并且可通过堆叠式集成元件装置中的元件来检测多个启动信号以使其实现特定的操作状态。
在一些例子中，可将所接收的RF信号从输入接收和过滤台传送到RF收发器(项目845)内。此元件可包括现有技术中已知的RF收发器电路的多个例子以执行从RF载波提取信号的功能。此信号可包括数字型信号；然而在其它例子中可为模拟信号。其可基于振幅调制、频率调制、或其它信号编码方式。收发器还可处理信号并且提供传送到堆叠式集成元件装置内的其它元件的数字输出。可存在多种方式，以对信号编码并且将信号传输到通电镜片，然后对于堆叠式集成元件装置中的元件而言对这些信号解码以用于控制示例性装置的元件。
为了使通电眼科镜片接收信号、处理这些信号、并且随后将这些信号施加到外部装置，通电眼科镜片可需要通过各种装置来处理内部控制功能。在项目800的例子中，电子装置可作为控制功能处理器(项目850)而存在，所述控制功能处理器通过互连层825来接收信号和电力并且也沿着此层输出信号。可控制电活性镜片以呈现两种光焦度中的一种。这些例子中的一些控制功能可包括确定启动时信号相对电活性镜片的默认状态、对传输到镜片的信号的内容进行解码以确定其是否与用于其本身的控制信号适当相关、确定任何信号传输的内容以及处理此内容以确定电活性镜片的所需输出状态、以及多个其它控制功能。如可从图8的项目800的例子中观察到，在各个堆叠层内和之间可存在能够用于电力和信号传送的多个路径。
通电眼科镜片的整体功能可源自其进行通电的方式。继续参见图8，项目820、830、835、840和855可全部涉及眼科镜片的通电。基本方面可由构成项目830的元件示出。各个电池元件可结合在不同的层中，以形成堆叠式集成元件装置的基本能量储存功能。来自这些电池元件的电力可通过它们之间所用的互连来进行结合，或者作为另外一种选择，每个元件可具有其自身的单独连接。显而易见的是，电池元件的各种组合构成本发明范围内的技术领域。电池元件或元件组合的连接可通过互连层825传送到层815中的电力管理元件。此元件可接收各种原电池电压和电流容量输出 并且以各种方式对其进行处理，以获得可提供到集成堆叠式元件装置中的其它各个元件的一个或多个电源输出。
元件855中的无源装置可用于该装置的通电。例如，可通过电力管理装置对电容器进行充电。在一些例子中，这些电容器可执行重要的作用以缓冲堆叠式集成元件装置整体吸取的电流量的快速或显著变化。在其它情况下，这些电容器可用于如下电路中，所述电路使电池电压升高到较高电压。项目855中的无源装置的其它用途可涉及电源的滤波，从而为它们“清除”在一些情况下可存在的信号噪声。项目855的无源装置可在堆叠式集成元件装置中执行多种作用。
示为项目830的电池元件可为单次使用电池元件或不可再充电型电池元件。然而，其它例子可使用可进行充电的电池元件。在这些例子中，可存在与对电池再充电相关的通电系统的元件。外部充电信号可无线地传输到设置在层835内的天线。此天线可为单独的专用天线，以用于包括接收能量来对电池元件进行充电的目的。单个天线可接收多个类型的信号，所述信号包括与提供能量以用于对电池元件再充电相关的信号。来自天线的能量可传送穿过堆叠式集成元件装置，并且在一些例子中可首先到达电力管理装置。在这些装置内，电池充电功能可表示为项目820。可接收输入功率并且随后将其修改成适当的电压和电流以用于对项目830的电池元件中的一些或全部进行充电。
再充电可发生在该装置功能的其余部分处于休眠状态期间。其它例子可允许在执行其它功能(其从一些电池元件吸取能量)时同时对电池元件充电。
本文已进行的描述重点讨论堆叠式集成元件装置，其中电池元件被示为叠堆自身内的项目830。当电池不是堆叠式集成元件装置的一部分而是附接到其中时，也可获得电池元件的功能的类似多样性。继续参见图10，在项目1000处，提供了其中电池元件不是堆叠式集成元件装置的一部分的例子。按照与通电眼科镜片项目900类似的方式，项目1000可具有如项目1030所示的水凝胶眼科镜片主体。其还可包括如项目1020所示的电活性镜片元件。其还可具有如项目1010所示的堆叠式集成元件层；然而，其还可具有线型电池元件(项目1025)，所述线型电池元件被成形用于驻留在电活性镜片元件1020的周边。这种变型和例子被提供以用于在上下文中提出 可如何形成在外部连接到堆叠式集成元件装置的电池元件；并且在此类形式中，该功能可在许多方面等同于本文已讨论的电池元件的描述。同样，作为例子，显而易见的是，事实上，不同于线型电池或示出的特定线型电池的多个不同的外部电池元件可源自本发明范围内的技术。
可为有用的是描述示出的示例性装置可执行的一些功能，所述示例性装置使用已描述的各种元件功能。通电眼科镜片可被成型并且获得如项目900中所示的形状和形式。堆叠式集成元件装置可包括与可再充电型薄膜电池元件相关的通电功能。该装置可存在于充电环境中，其中电池元件为完全充电的。该装置的使用者可将眼科镜片放置在其眼睛上。该装置最初可具有默认状态，所述默认状态不改变与镜片相交并且进入使用者眼睛内的光的聚焦状态。使用者可具有无线传输装置，所述无线传输装置在使用者例如通过按下电子开关启动时发送具有可由通电镜片接收的适当中心频带的RF信号。通电镜片可接收信号，并且在适当载波频带上的编码的信号将该信号传送到RF收发器上。RF收发器可在接收信号时对信号进行解码并且将与输入信号相关的一系列数字信号发送到堆叠式集成元件装置中的控制功能元件。控制功能元件可处理数字信号、验证输入信号是否适于进一步处理、并且随后处理数字信号，由此导致信息被解码，以使得该装置改变光学元件的状态。基于这种处理，控制功能元件可将信号发送回RF收发器，RF收发器随后可将该信号处理成输出RF信号，所述输出RF信号被传送到天线并且随后无线地传送到使用者按下按钮“通电”的控制盒；其中这种输送在一些情况下可验证将在镜片中发生的状态变化。同时，控制功能元件也可改变施加到项目880和项目881之间的电压，由此改变电活性镜片的控制信号。控制信号的这种改变可例如通过以下方式来电子地改变电活性镜片的聚焦特性：引起界面弯月形镜片的弯月形形状变形，从而导致增加电活性镜片的放大率。此时入射在镜片上的图像可在其穿过镜片时得到放大。使用者此时可感觉到他能够看到前方具有增加的放大率的物体。尽管此例子可用于描述堆叠式集成元件和连接到通电眼科镜片内的元件可如何发挥作用，但显而易见的是，这仅为可源自本文的发明构思的一个示例性实施例，并且此例子并非意图以任何方式来限制范围。
通电眼科镜片装置的各个方面和例子描述于下文中。
描述了一种通电眼科镜片装置。所述通电眼科镜片装置包括：适于驻留在人眼睛内或人眼睛上的镜片，所述镜片包括形成于镜片材料内的光学区和非光学区；能量源，所述能量源至少部分地嵌入在包括所述非光学区的所述镜片区域中的所述镜片材料内；和电流吸取元件，所述电流吸取元件包含在堆叠式集成元件装置内，其中所述堆叠式集成元件装置也至少部分地嵌入在所述镜片材料内。
所述堆叠式集成元件装置可至少部分地嵌入在所述镜片材料中。
所述镜片形成混合物可包括有机硅水凝胶材料。
所述能量源可包含在所述堆叠式集成元件装置内。
所述堆叠式集成元件装置可与包括所述电流吸取元件的至少一部分的堆叠式集成元件装置相同。
所述装置可附加包括再通电元件。
所述再通电元件可包括以下装置中的至少一个：光电装置；射频吸收装置；感应能量耦合装置；电容能量耦合装置；热电装置和压电装置。
所述再通电元件的至少一部分可包含在所述堆叠式集成元件装置内。
所述再通电元件可直接提供能量，以对所述能量源再通电。
所述再通电元件可提供由能量特性改变装置修改的能量，以对所述能量源再通电。
所述电流吸取元件可至少部分地嵌入在所述非光学区中。
所述镜片材料可包括以下材料中的至少一种：依他菲康、塞诺菲康、加利菲康和奈拉菲康。
所述能量特性改变装置可包含在堆叠式集成元件装置内。
所述能量源可包括电池。
所述电池可为可再充电电池、单次使用电池、和/或封装电池。
所述堆叠式集成元件装置可包括多个电池元件。
所述堆叠式集成元件装置可成型为至少眼科镜片的大体形式。
所述堆叠式集成元件装置可成型为完全环形形状。
所述堆叠式集成元件装置可成型为部分环形形状。
结论
如上所述以及如下文权利要求所限定，提供了眼科镜片的加工方法和实施此类方法的设备，以及通过这些方法和设备形成的眼科镜片。