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CN110100202A - 具有并入组件的隐形眼镜 - Google Patents

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CN110100202A
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Abstract

本发明关于一种隐形眼镜，其包括水凝胶镜片主体及嵌入到所述水凝胶镜片主体内的非可膨胀物体。选择所述非可膨胀物体的表面能及所述水凝胶镜片主体的模量以便在所述水凝胶的水合作用期间减少变形。

Description

具有并入组件的隐形眼镜
技术领域
本发明的技术领域关于具有并入组件的水凝胶隐形眼镜的制造。
背景技术
近年来，可穿戴电子产品已受到广泛关注。其中尤其值得关注的是具有向透镜提供所需附加功能的并入电组件的所谓“电子隐形眼镜”。已提出许多针对电子隐形眼镜的申请案，例如配备可检测糖尿病病患的葡萄糖水平(参见，例如，美国专利申请公开案第2014/0200424号)或青光眼病患的眼内压(参见，例如，美国专利申请公开案第2010/234717号)的传感器的透镜。在另一实例中，隐形眼镜可包括具有可随电能的施加改变的光学性质的电活性装置(参见，例如，美国专利案第8,215,770号)。这些电子透镜具有用于校正视觉误差(例如老花眼)的潜在应用，其中就呈现降低调节能力的病患而言需要连续的焦点范围(即，从近距离到远距离)。
由硅酮水凝胶制成的市售隐形眼镜优于由其它材料制成的透镜，因为所述隐形眼镜通常更舒适并且具有较高的透氧性，其对到眼睛健康而言是重要的。因此，希望能够将电子组件并入硅酮水凝胶材料内。已报导具有连接到透镜表面的功能性单一像素显示器的硅酮水凝胶隐形眼镜的活体内测试(参见李(Lee)等人，《纳米快报》(Nano Lett.)2013,13,2814-2821)。将需要将电子组件并入透镜的本体内而非将其连接到透镜表面，以最小化装置引起对眼睛的刺激或其它非所需结果的可能性。
水凝胶隐形眼镜通常是由铸塑方法制成，其中将可聚合组合物分配到隐形眼镜模具内及经历固化条件(例如UV光或热)。将所得透镜从所述模具移除及经受水合以形成水凝胶，其通常包括从约20重量％至70重量％水。在水合过程期间，所述透镜的尺寸可明显膨胀。在固化步骤期间并入透镜内的非膨胀组件在水合时可引起硅酮材料的不均匀膨胀，从而导致不适用于其预期用途的损坏或变形的透镜。将可膨胀电子电路并入水凝胶隐形眼镜内是一种已经描述用来在隐形眼镜的水合作用期间防止变形的途径(参见PCT专利公开案第WO2016/022665号)。然而，并非所有希望并入水凝胶隐形眼镜内的组件皆具有可膨胀配置。因此，需要用于防止含有非可膨胀组件的水凝胶隐形眼镜变形的额外途径。
其它的先前公开案包括美国专利案第8,874,182号及美国专利案第9,054,079号。
发明内容
在一个方面中，本发明提供无变形隐形眼镜，其包括具有以百万帕斯卡(MPa)为单位的模量(M)的水凝胶镜片主体及嵌入到所述水凝胶镜片主体内具有以毫牛顿每米(mN/m)为单位的表面能(SE)的非可膨胀物体，其中所述水凝胶镜片主体是由0.01到1.0的结合因子X表征，其中X是使用下列等式：X＝SE/(M*100)计算。在一些实例中，所述水凝胶镜片主体是硅酮水凝胶。在一些实例中，所述水凝胶镜片主体具有至少5％到约30％的膨胀百分率。
在另一方面中，本发明提供包括水凝胶镜片主体及嵌入到所述水凝胶镜片主体内的非可膨胀物体的无变形隐形眼镜，其中所述水凝胶镜片主体包括N-乙烯基酰胺组分。在一些实例中，所述水凝胶镜片主体是通过固化包括从约25重量％到高达约75重量％的N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、或N-乙烯基吡咯烷酮、或其组合的可聚合水凝胶组合物形成。在一些实例中，所述非可膨胀物体是位于所述水凝胶镜片主体内的腔室中。
具体实施方式
本文描述包括水凝胶镜片主体及嵌入到所述镜片主体内的非可膨胀物体的隐形眼镜。当可聚合水凝胶组合物以具有嵌入式非可膨胀物体的隐形眼镜的形状固化时，所述透镜在所述水凝胶的水合作用期间可能变形。物体与透镜材料间的物理相互作用可引起不均匀的膨胀速率，其导致变形。本发明的第一方面是基于发现通过增加透镜材料的模量及/或降低嵌入式物体的表面能可防止或显著减少变形。在一个实例中，所述隐形眼镜包括具有以百万帕斯卡(MPa)为单位的模量(M)的水凝胶镜片主体及嵌入到所述镜片主体内具有以毫牛顿每米(mN/m)为单位的表面能(SE)的非可膨胀物体，其中在下式中：X＝SE/(M*100)，X是小于或等于1的值。所述值X在本文中被称为“结合因子”，其指示水凝胶镜片主体以导致变形的方式与非可膨胀物体物理相互作用的倾向。我们已发现当结合因子等于或小于1时，在水合期间嵌入式组件使水凝胶镜片主体变形的可能性将大体上减小。在各种实例中，所述结合因子为小于0.9、小于0.75或小于0.5。在一些实例中，所述结合因子为从约0.01、0.05或0.1到高达约0.5、0.75或1.0。
用于水凝胶镜片主体的模量M的值是使用实例1中描述的方法确定，其中测量切割自完全水合对照水凝胶镜片主体的样品的杨氏模量及将其作为用于计算结合因子的隐形眼镜的M值。如本文使用，“对照水凝胶镜片主体”不含有嵌入式非可膨胀物体，具有-1.00D的光功率，并且其它方面与用于计算结合因子的含有非可膨胀物体的隐形眼镜的水凝胶镜片主体相同。换言之，所述对照水凝胶镜片主体是使用与含有嵌入式物体的隐形眼镜相同的可聚合组合物、隐形眼镜模具材料及模具设计、及工艺条件制得。
水凝胶镜片主体可为常规水凝胶或硅酮水凝胶。如本文使用，“常规水凝胶”是指从包括视情况与其它单体组合的亲水性单体(例如甲基丙烯酸2-羟乙酯(HEMA)或乙烯醇)并且不含硅氧烷的可聚合组合物形成的水凝胶材料。“硅氧烷”是包括至少一个Si-O基团的分子。“硅酮水凝胶”是指从包括至少一种硅氧烷单体及至少一种亲水性单体的可聚合组合物形成的水凝胶材料。制造硅酮水凝胶隐形眼镜的方法是所属技术领域中所众所周知的(参见，例如，美国专利案第8,129,442号、美国专利案第8,614,261号及美国专利案第8,865,789号)。如本文使用，“可聚合水凝胶组合物”是包括至少一种单体(包括亲水性单体)的组合物，其中所述组合物尚未经历导致所述单体聚合的条件。“单体”是指可与相同或不同的其它含有可聚合基团的分子反应从而形成聚合物或共聚物的包括可聚合碳-碳双键(即，可聚合基团)的分子。术语单体涵盖可聚合预聚合物及巨单体，除非另有指示，否则所述单体无尺寸限制。所述单体可包括单一可聚合碳-碳双键或超过一个可聚合基团，且因此具有交联官能性。
如一般所属技术领域人员知晓，水凝胶镜片主体的模量可以取决于用以制造镜片主体的可聚合组合物。例如，增加可聚合组合物中可交联单体的量可提高所得水凝胶镜片主体的模量。水凝胶镜片主体的模量也可以取决于用于可聚合组合物中的单体的选择而变化。例如，在可聚合组合物中用乙烯基-N-甲基乙酰胺(VMA)置换二甲基丙烯酰胺(DMA)可导致具有减小模量的水凝胶镜片主体。
在各种实例中，水凝胶镜片主体的模量为至少0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa或0.6MPa。通常，所述模量为小于约5.0MPa。在具体实例中，所述水凝胶镜片主体具有至少0.3MPa、0.4MPa或0.5MPa到高达约1.0MPa、1.5MPa、2.0MPa或约2.5MPa的模量。在通篇公开中，当提供一系列下限范围及一系列上限范围时，涵盖所提供范围的所有组合如同明确列举各组合那样。例如，在上文列举的模量范围中，涵盖所有9种可能的模量范围(即，0.3MPa到1.0MPa、0.3MPa到1.5MPa…0.5MPa到1.5MPa、及0.5MPa到2.0MPa)。同样，在通篇公开中，当一系列值以在第一值前的限定语呈现时，除非上下文另有规定，否则所述限定语意欲隐含于所述系列中的各值之前。例如，就上文列举的模量值而言，限定语“至少”意欲隐含0.4MPa及0.5MPa的各者之前。
如实例2中描述，待嵌入到隐形眼镜内的物体的表面能(SE)是通过Owens-Wendt方法确定(D.Owens；R.Wendt,聚合物表面自由能的估算,J.Appl.Polym.Sci:13(1969)1741-1747)，所述方法使用PBS、甲酰胺及乙二醇作为测试溶剂及使用Kruss滴形分析仪(DSA-100)或等效分析仪。在各种实例中，嵌入式物体可具有小于约75mN/m、50mN/m或40mN/m的表面能(SE)。在各种实例中，所述物体具有约15mN/m或20mN/m到高达约30mN/m、40mN/m、50mN/m或75mN/m的表面能(SE)。
本发明的第二方面是基于发现当硅酮水凝胶镜片主体包括N-乙烯基酰胺组分时，可防止或显著减少通过将物体嵌入硅酮水凝胶隐形眼镜中所引起的变形。因此，包括硅酮水凝胶镜片主体及嵌入到所述镜片主体内的非可膨胀物体的隐形眼镜可包括N-乙烯基酰胺组分，或可由一或小于一的结合因子表征，或可由这两个特征表征(即，所述水凝胶镜片主体包括N-乙烯基酰胺组分并且由一或小于一的结合因子表征)。在通篇公开中，除非特征的具体组合是相互排斥或上下文另有指示，否则提及“实例”或“具体实例”或类似词组是意欲引入可与先前描述或随后描述的实例(即，特征)的任何组合共同组合的隐形眼镜的额外特征或其制造方法(取决于上下文)。
如本文使用，术语“N-乙烯基酰胺组分”是指从含有N-乙烯基酰胺的单体聚合形成的聚合物或共聚物。如本文使用，“含有N-乙烯基酰胺的单体”是含有单一N-乙烯基可聚合基团并且无其它可聚合基团的亲水性单体。此外，如本文使用，“亲水性单体”是如使用标准摇瓶方法以肉眼确定，至少5％可溶于水(即，在20℃下，至少50克单体完全可溶于1升水中)的单体。
在一些实例中，含有N-乙烯基酰胺的单体可选自N-乙烯基-N-甲基乙酰胺(VMA)、或N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)或N-乙烯基甲酰胺、或N-乙烯基乙酰胺或N-乙烯基-N-乙基乙酰胺、或N-乙烯基异丙基酰胺或N-乙烯基己内酰胺、或N-乙烯基-N-乙基甲酰胺、或其任何组合。在另一实例中，所述N-乙烯基酰胺组分是通过在可聚合组合物中包括含有N-乙烯基酰胺的聚合物(例如，聚VMA、聚NVP等)而提供。在这个实例中，一经固化，则在含有N-乙烯基酰胺的聚合物与通过固化所述可聚合组合物形成的聚合物之间形成互穿型聚合物网络(IPN)。
在一个实例中，可聚合组合物包括至少10重量％、15重量％、20重量％或25重量％到高达约45重量％、60重量％、或75重量％含有N-乙烯基酰胺的单体。在具体实例中，所述可聚合组合物包括从约25重量％到高达约75重量％的VMA或NVP或其组合。所述可聚合组合物可进一步包括至少10重量％、20重量％或25重量％到高达约50重量％、60重量％或70重量％的硅氧烷单体。除非另有规定，否则如本文使用，可聚合组合物的组分的给定重量百分率(重量％)是相对于可聚合组合物中所有可聚合成分及IPN聚合物的总重量。由不形成水凝胶镜片主体的一部分的组分所贡献的可聚合组合物的重量不被包括到重量％计算中。例如，稀释剂(例如水、丙醇、硅酮油或类似物)可被包括到可聚合组合物中以改善可混合性或可加工性，且在固化或聚合后处理期间移除并且因此不形成水凝胶镜片主体的一部分。如本文使用，可聚合组合物中具体类别组分(例如，亲水性单体、硅氧烷单体、含有N-乙烯基酰胺的单体等)的给定重量百分率等于组合物中落到所述类别内的各成分的重量％的总和。因此，例如，将包括25重量％NVP及10重量％VMA并且无其它含有N-乙烯基酰胺的单体的可聚合组合物称为包括35重量％含有N-乙烯基酰胺的单体。
除含有N-乙烯基酰胺的单体外，适用于隐形眼镜的可聚合水凝胶组合物中的许多其它亲水性单体是所属技术领域中已知的(参见，例如，美国专利案第8,129,442号、美国专利案第8,614,261号及美国专利案第8,865,789号)。适用于隐形眼镜调配物的亲水性单体的非限制性实例包括1,4-丁二醇乙烯基醚(BVE)、乙二醇乙烯基醚(EGVE)、二乙二醇乙烯基醚(DEGVE)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMA)、甲基丙烯酸2-羟乙酯(HEMA)、乙氧基乙基甲基丙烯酰胺(EOEMA)、乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯(EGMA)及其组合。
可聚合组合物可额外包括至少一种交联剂。如本文使用，“交联剂”是具有至少两个可相同或不同的可聚合基团的分子。因此，交联剂可与两个或更多个聚合物链上的官能基反应以便将一个聚合物桥接至另一聚合物。适用于硅酮水凝胶可聚合组合物中的各种交联剂是这项领域中已知的(参见，例如，美国专利案第8,231,218号，所述案以引用的方式并入本文中)。合适的交联剂的实例包括(但不限于)低碳数烷二醇二(甲基)丙烯酸酯，例如三乙二醇二甲基丙烯酸酯及二乙二醇二甲基丙烯酸酯；聚(低碳数伸烷基)二醇二(甲基)丙烯酸酯；低碳数伸烷基二(甲基)丙烯酸酯；二乙烯醚，例如三乙二醇二乙烯醚、二乙二醇二乙烯醚、1,4-丁二醇二乙烯醚及1,4-环己烷二甲醇二乙烯醚；二乙烯砜；二乙烯基苯及三乙烯基苯；三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯；新戊四醇四(甲基)丙烯酸酯；双酚A二(甲基)丙烯酸酯；亚甲基双(甲基)丙烯酰胺；邻苯二甲酸三烯丙酯；1,3-双(3-甲基丙烯酰氧基丙基)四甲基二硅氧烷；邻苯二甲酸二烯丙酯及其组合。如所属技术领域人员知晓，所述可聚合组合物可包括常规用于隐形眼镜调配物中的其它可聚合或非可聚合成分，例如以下中的一或更多者：聚合引发剂、UV吸收剂、着色剂、除氧剂、链转移剂或类似物。
在可聚合组合物经固化后，通常将其在水及/或有机溶剂中清洗，以在包装前从经固化材料移除未反应组分。此处理步骤被称为萃取及水合作用或“E&H”。我们已发现当水凝胶镜片主体在E&H过程期间经历显著膨胀时，本发明的减少变形的特征尤其有用。如本文使用，水凝胶镜片主体的“膨胀百分率”(％膨胀)是由下式确定：(Dw-Dd/Dw)x 100，其中Dd是干燥(未清洗)对照水凝胶镜片主体的弦直径，及Dw是对照水凝胶镜片主体在其已经清洗及完全水合后的弦直径。在各种实例中，所述水凝胶镜片主体具有至少2％、5％、10％或15％及到高达约20％、25％、30％或50％的膨胀百分率。水凝胶镜片主体的膨胀百分率可通过改变水凝胶可聚合组合物中包括的交联剂的量而改变，其中减少交联剂的量通常将提高所得水凝胶镜片主体的膨胀百分率。水凝胶镜片主体的膨胀百分率可通过在可聚合组合物中包括在E&H期间经移除及由水置换的有机稀释剂而减小。
在各种实例中，水凝胶镜片主体具有至少约10重量％、20重量％、或30重量％、及到高达约40重量％、50重量％或70重量％的平衡水含量(EWC)。为测量EWC，擦拭去除完全水合对照水凝胶镜片主体的过量表面水，及称重所述水凝胶镜片主体以获得水合重量。然后在烘箱中在80℃下真空中干燥所述水凝胶镜片主体，并称重。通过从水合水凝胶镜片主体的重量减去干燥水凝胶镜片主体的重量来确定重量差。水合水凝胶镜片主体的EWC重量％＝(重量差/水合重量)x 100。
将至少一个非可膨胀物体嵌入到水凝胶镜片主体内。如本文使用，术语“非可膨胀物体”是指当浸入水或乙醇中时(例如，在25℃下在2ml去离子水或乙醇中浸渍1小时)不明显膨胀并且其尺寸在其所嵌入的水凝胶镜片主体的正常处理条件(例如，水合作用、萃取及随之发生的膨胀)下不增加的物体。换言之，无论所述水凝胶镜片主体是处于干燥状态或水合状态，所述物体的长度、直径及厚度皆保持恒定。如本文使用，将增加或减小1％或以下的尺寸视为恒定。在一些实例中，非可膨胀物体可具有一经施加刺激(例如，电或机械刺激)即变化的尺寸，例如改变形状以改变光功率的液体透镜。为避免疑问，术语“物体”是指可见(即，宏观)并且形状稳定的任何物品。因此，例如，水凝胶调配物的分子组分并非物体。
非可膨胀物体通常相对较薄以容许其适配到隐形眼镜的尺寸中。在一些实例中，嵌入式非可膨胀物体可具有从约10μm、25μm或50μm到高达约100μm、150μm或200μm的厚度。在一些实例中，所述非可膨胀物体的厚度小于所述水凝胶镜片主体的厚度。在一些实例中，隐形眼镜的水凝胶镜片主体部分在其最厚横剖面处的厚度可为约40μm、60μm、80μm或100μm及到高达约200μm、250μm或300μm。在各种实例中，水凝胶镜片主体及非可膨胀物体在其最厚横剖面处的组合厚度可为约50μm、75μm、100μm、150μm或200μm到高达约250μm、300μm或400μm。
如本文使用，如果物体的至少一部分位于水凝胶镜片主体的表面下，则将非可膨胀物体视为“嵌入”到水凝胶镜片主体内。在一些实例中，物体表面积的至少25％、50％、75％、80％、90％、95％或99％是与水凝胶镜片主体接触或面向水凝胶镜片主体。在一些实例中，整个物体是嵌入(例如，完全嵌入或完全囊封)到水凝胶镜片主体内，使得所述物体没有任何部分暴露到镜片主体的外表面。在一些实例中，嵌入到水凝胶镜片主体内的非可膨胀物体的表面积是至少约5mm2、10mm2、25mm2或50mm2到高达约100mm2、150mm2或200mm2。在一些实例中，“嵌入式”物体是放置成与可聚合水凝胶组合物接触且当其固化时变得嵌入到所述水凝胶镜片主体内的物体。在一些实例中，所述物体是完全嵌入到所述水凝胶镜片主体内。在一些实例中，所述非可膨胀物体是完全嵌入到所述水凝胶内并且围绕所述物体的完全水合水凝胶的厚度(即，横剖面)是至少20μm、50μm、75μm、100μm或125μm及到高达约200μm、250μm或300μm。因此，例如，如果完全嵌入到水合水凝胶镜片主体中的物体在其后侧上具有50μm厚的水凝胶层及在其前侧上具有150μm厚的水凝胶层，则应了解所述物体是嵌入到具有200μm厚度的水凝胶镜片主体内。因此，在本上下文中，所述水凝胶镜片主体的厚度不包括由非可膨胀物体贡献的厚度。在一些实例中，当完全水合时，隐形眼镜的总中心厚度(CT)可以是从约50μm、75μm、100μm或125μm、到高达约200μm、250μm、300μm、350μm或400μm，其中嵌入式非可膨胀物体(如果位于光学区中)及水凝胶镜片主体均可对隐形眼镜的总厚度做出贡献。
非可膨胀物体可包括至少一个电子组件。如本文使用，术语“电子组件”涵盖可用于电子隐形眼镜中的任何组件。例如，所述电子组件可包括以下中的一或多者：电线、电容器、电感器、电阻器、二极管、发光二极管(LED)、晶体管、天线、电池、集成电路、芯片、电极、散热器或类似物。可包括到隐形眼镜中的电子组件的其它非限制性实例已描述于专利文献中(参见例如，美国专利案第8,348,422号、美国专利案第8,348,424号、美国专利案第9,176,332号及WO2016/076523)。在一个实例中，所述非可膨胀物体包括围绕隐形眼镜的光学区的环形嵌入物，例如美国专利案第9,225,375号中描述的“介质嵌入物”。在另一实例中，所述非可膨胀物体包括充当可变焦透镜的嵌入物，例如，如描述于美国专利案第8,348,424号中。在一个实例中，所述非可膨胀物体包括具有充当障碍物以保护电子组件远离水凝胶的水性环境的表面涂层的电子组件。在一个实例中，所述表面涂层包括非可膨胀聚合物，例如聚酰亚胺、聚对二甲苯、聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚苯硫醚或其它聚合物薄膜。
本发明的一方面是一种制造隐形眼镜的方法，其中所述方法包括固化可聚合水凝胶组合物及非可膨胀物体以形成具有模量(M)的水凝胶镜片主体及嵌入到所述镜片主体内具有表面能(SE)的非可膨胀物体，其中所述水凝胶镜片主体包括N-乙烯基酰胺组分，及/或通过一或小于一的结合因子X表征，其中X是使用上文等式I计算。
在一个实例中，所述方法包括铸塑，其中使可聚合水凝胶组合物及非可膨胀物体在隐形眼镜模具总成中固化，及经历固化条件以形成包括嵌入到水凝胶镜片主体内的非可膨胀物体的隐形眼镜。简言之，将所述可聚合水凝胶组合物及所述非可膨胀物体放置到界定隐形眼镜的正(即，前)表面的被称为“母模部件”的铸造“杯”中。在一些实例中，将所述可聚合水凝胶组合物分配到所述母模部件内，然后将所述非可膨胀物体放置到所述水凝胶组合物上，及将更多可聚合水凝胶组合物放置到所述物体的顶部上。在其它实例中，将所述物体放置到隐形眼镜内的预定义位置中可涉及使用隐形眼镜模具总成内的定位装置。例如，可将由已固化但仍未水合的可聚合水凝胶组合物制成的基座或其它支撑结构粘附到母模部件。可在将可聚合组合物分配到模具内之前将非可膨胀物体放置到支撑结构上。在其它实例中，可使可聚合组合物的一部分在母模部件中固化或部分固化及将非可膨胀物体定位于经固化或部分固化的水凝胶上。接着，将剩余的可聚合组合物分配到模具内。在将可聚合组合物及非可膨胀物体放置到母模部件中后，使界定隐形眼镜的背(即，后)表面的公模部件与母模部件耦合以形成隐形眼镜模具总成，所述总成具有其间夹置所述可聚合组合物及所述非可膨胀物体及经固化以形成透镜形状水凝胶镜片主体的透镜形状区域。
隐形眼镜模具总成内的可聚合水凝胶组合物是使用任何合适的固化方法聚合。通常，使可聚合组合物暴露到聚合量的热或紫外光(UV)。在UV固化(也称为光聚合)的情况下，可聚合组合物通常包括光引发剂，例如安息香甲醚、1-羟基环己基苯基酮、Darocur或Irgacur(可获自汽巴精化(Ciba Specialty Chemicals))。用于隐形眼镜的光聚合方法描述于美国专利案第5,760,100号中。在加热固化(也称为热固化)的情况下，可聚合组合物通常包括热引发剂。示例性热引发剂包括2,2'-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)(VAZO-52)、2,2'-偶氮双(2-甲基丙腈)(VAZO-64)及1,1'-偶氮双(氰基环己烷)(VAZO-88)。用于铸塑隐形眼镜的方法是所属技术领域中众所周知的(参见例如，美国专利案第8,614,261号、美国专利案第8,865,789号及美国专利案第8,979,261号)。
在固化后，分离模具总成以提供水凝胶镜片主体及嵌入到所述镜片主体内的非可膨胀物体。通常称为“脱镜”的用于从其模具移除隐形眼镜的方法是所属技术领域中众所周知的(参见例如，美国专利案第8,865,789号及美国专利案第8,979,261号)。在一些实例中，脱镜过程可涉及使用水或其它水合或部分水合透镜及从其所粘附的模具部件提起的液体(湿脱镜)。在其它实例中，脱镜过程可为干燥的。所属技术领域人员当知晓可以使用其它方法(例如车削)代替铸塑来获得其中嵌入有非可膨胀物体的透镜形状水凝胶镜片主体。用于车削水凝胶隐形眼镜的各种方法是所属技术领域中已知(参见例如，美国专利案第5,972,251号及美国专利案第5,115,553号)。
在固化后，通常清洗所述水凝胶镜片主体以从所述水凝胶萃取任何未反应或部分反应的成分并且水合所述水凝胶。清洗步骤可以包括使所述水凝胶镜片主体与有机溶剂(例如低碳醇(例如，甲醇、乙醇等))接触；使聚合镜片主体与可含有或不含有有机溶剂的水性液体接触；或其组合。适用于清洗隐形眼镜的各种方法是所属技术领域中众所周知的(参见例如，美国专利案第8,231,218号及EP专利案第2969497号)。
如上文描述，选择水凝胶镜片主体及非可膨胀物体以提供为1或小于1的结合因子可减小水凝胶在水合时将发生形状变形的可能性，借此提供无变形的隐形眼镜。如本文使用，术语“无变形”意谓如从隐形眼镜尺寸分析仪(例如，Optimec型号JCF)所观察，所述水凝胶镜片主体没有例如撕裂的缺陷，为镜片形状并且无畸形(即，所述镜片主体具有适当的镜片形状而无波浪边缘、卷曲、折叠或表面压痕)。在一些实例中，洗涤液(例如相对于使用基本上由水组成的洗涤液更快速水合水凝胶的有机溶剂)导致水凝胶镜片主体的更均匀溶胀，其可有助于产生无变形镜片。随着水凝胶镜片主体在水合步骤期间溶胀，其可从非可膨胀物体拉离，借此在物体与水凝胶之间形成空间，使得所述物体位于所述水凝胶镜片主体内的腔室中。这个腔室的尺寸可以取决于透镜材料的溶胀百分率，其中具有较高溶胀百分率的水凝胶趋于导致更多空间。在包装状态下，所述空间趋于被用以储存隐形眼镜的包装溶液填充。
在清洗及任何任选的处理步骤(例如，表面改性以附着有益剂或光滑涂层)后，将最终隐形眼镜产品放置到泡罩包装、玻璃小瓶或其它适当容器中，其在本文中全部称为“包装”。通常，也向所述容器添加包装溶液。合适的包装溶液包括磷酸盐或硼酸盐缓冲盐水以及任何任选的额外成分(例如舒适剂、药物、表面活性剂)以防止透镜粘附到其包装、或例如此类。将包装密封，及将经密封的隐形眼镜主体通过辐射、热、或蒸汽(例如，高压蒸汽灭菌法)、γ辐射、电子束辐射或类似方法灭菌。在一些实例中，所述隐形眼镜可在无菌条件下包装，使得无需包装后灭菌步骤。
下列实例阐述本发明的某些方面及优点，应了解其并非借此受限。
实例1：模量确定
杨氏模量是通过ANSI Z80.20标准使用Instron型号3342或型号3343机械测试系统(英斯特朗公司(Instron Corporation)，诺伍德，马萨诸塞州，美国)及Bluehill材料测试软件确定。在测试前，将对照硅酮水凝胶镜片主体在4mL磷酸盐缓冲盐水(PBS)中浸渍30分钟。在保持透镜凹面向上的同时，使用具有干净及锋利刀片的隐形眼镜切削模具切割透镜的中央条带以提供沿切割边缘无缺陷的宽4mm大致矩形的材料条带。所述条带的长度是约14至15mm，即约为隐形眼镜在切割前的直径。所述条带的厚度是使用经校准的测量器(例如，雷德尔(Rehder)电子厚度测量器，雷德尔开发公司，卡斯特罗谷(Castro Valley)，加州，美国)在下列角度下测量：-8°、-4°、0°、4°及8°。取5次测量的平均值而不校正用于压缩样品的值。使用镊子，将所述条带装载到经校准的Instron设备的夹钳内，其中将所述条带装配在各夹钳的夹钳表面的至少75％上；所述夹钳之间的间隙距离是5.0mm。模量是在具有至少70％的相对湿度的湿度室内在室温(约22℃)下以10.00mm/min的牵拉速率确定。模量是定义为记录曲线的开始向上斜率。
实例2：表面能确定
将待测量的表面(即，待并入隐形眼镜内的物体的表面或用以制造物体表面的材料的样品)通过用清洁溶剂(例如丙酮或70％IPA/30％H2O)擦拭来清洁。所述表面接着用低压压缩空气干燥10至20秒及经抗静电装置处理。将各液体(甲酰胺(西格玛(Sigma)，试剂>99.5％)、PBS及乙二醇(西格玛，无水，>99.8％))的3μl体积液滴分配到所述表面上且在5秒后使用Kruss滴形分析仪(DSA-100)测量固着液滴接触角。将各液体的平均(n＝5)接触角用于表面能计算。测量是在室温下(在21℃至24℃之间)进行。
Kruss滴形分析软件，1.92.1.1版(或等效软件)基于Owens-Wendt模型计算SE。针对以上液体，所述软件使用下列值：PBS：界面张力(IFT)＝73.2mN/m(分散部分(σL D)＝27.93mN/m，极性部分(σL P)＝45.28mN/m)；乙二醇：IFT＝46.8mN/m(σL D＝28.3mN/m,σL P＝18.5mN/m)；及甲酰胺：IFT＝58.2mN/m(σL D＝36.3mN/m,σL P＝21.9mN/m)。在确定各液体在固体基板上的平均接触角(θ)后，将各液体的数据点绘制到[σL(cosθ+1)]/[2(σL D)1/2]相对(σL P)1/2/(σL D)1/2的图上。绘制通过数据的最佳线性拟合。此线的截距为(σS D)1/2及斜率为(σS P)1/2。总固体表面能(σS)是极性固体表面能分量(σS P)及分散固体表面能分量(σS D)的总和。
实例3：调整模量以减少变形。
通过将以下组分一起混合而制得四种硅酮水凝胶调配物(A至D)：约9份(以重量计)具有约15,000的平均分子量的亲水性二甲基丙烯酰氧基丙基官能性硅酮烷巨单体(如描述于美国专利案第8,129,442号中)、27份具有约583的分子量的单甲基丙烯酸基官能性硅酮烷单体(Cas No.102075-57-6，描述于美国专利案第8,168,735号中)、42份VMA、6份乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯及13份甲基丙烯酸甲酯。各调配物也含有少量交联剂、链转移剂及热引发剂。向调配物B、C及D分别以约0.4份、0.7份及1.5份的量添加第二交联剂，以达成如下表1中显示，具有介于0.15MPa到高达2.2MPa的范围的模量值的硅酮水凝胶镜片主体。
将组合物个别分配到聚丙烯隐形眼镜母模半部内。将大约2mm x 2mm x 25μm的聚酰亚胺(PI)薄膜或大约2mm x 2mm x 8μm的聚对二甲苯(Par)薄膜定位于经分配的组合物内，使得一经固化，所述薄膜即完全嵌入到镜片主体内。使用实例2中描述的方法，PI及Par的表面能经确定分别为42mN/m及32mN/m。使隐形眼镜模具的公半部与母半部组合并放置到经N2净化的烘箱中以在55℃、80℃及100℃下在各升高的温度下将透镜热固化40分钟。在固化后，分离模具半部及使用镊子移除干燥镜片主体。使各镜片主体在3mL去离子水(DI H2O)中在无搅动下水合10分钟，然后使用Optimec型号JCF隐形眼镜尺寸分析仪视觉检查变形。然后使透镜在乙醇(EtOH)中膨胀，其是通过将各透镜放置到3mL EtOH中历时30分钟–交换两次，接着放置到3ml 50％EtOH(到DI H2O中)中历时30分钟，及在DI H2O中进行三次最终交换，每一交换历时10分钟。再次使用Optimec视觉检查透镜的变形。模量及变形结果显示于表1中。
表1：
图例：-无变形
±非圆形
+显著变形
++严重变形
结果证实可通过使用具有相对较高模量的镜片主体，嵌入具有相对较低表面能的物体，及/或通过使所述透镜在例如乙醇的有机溶剂中膨胀来减少或消除变形。
实例4：存在乙烯基酰胺组分以减少变形。
制得四种硅酮水凝胶调配物(名为E至H)，其包括：约38份(以重量计)单甲基丙烯酰氧基丙基官能性聚二甲基硅氧烷(名为MCS-MLL)(Gelest,Inc.,莫里斯维尔，宾夕法尼亚州，美国)、约21份甲基-二(三甲基硅氧基)-硅基丙基甘油甲基丙烯酸酯(CAS 69861-02-5)及约40份二甲基丙烯酰胺(DMA)(调配物E及F)或N-乙烯基-N-甲基乙酰胺(VMA)(调配物G及H)。调配物E、F及H也分别含有1％、2.5％及0.6％的量的交联剂，三乙二醇二甲基丙烯酸酯(TEGDMA)，以使所得透镜的模量增加到表2中显示的值。如上文实例1中描述，使所述调配物在有PI或Par薄膜嵌入到镜片主体内的情况下固化，在水中清洗，经检查及在乙醇中清洗。变形结果显示于表2中。
表2：
图例：-无变形
±非圆形
+显著变形
++严重变形
+++嵌入式物体在膨胀期间移动
结果证实以乙烯基酰胺亲水性单体(例如VMA)取代非乙烯基酰胺亲水性单体(例如DMA)可减少或消除由将非可膨胀物体并入镜片主体内所引起的变形。
本公开参照某些阐述实例，然而应了解这些实例是以实例方式呈现而非以限制方式呈现。尽管论述示例性实例，但应将前述实施方式的意图解释为涵盖如可落到如由额外公开界定的本发明的精神及范围内的所述实例的所有修改、替代及相等物。
将本公开中所有引用参考文献的全部内容在不与本公开相悖的范围内以引用的方式并入本文中。
所属技术领域人员在考虑本说明书及本文公开的本发明实务时当可显而易见本发明的其它实施例。本说明书及实例仅意欲视为示例性，本发明的真实范围及精神是由所附权利要求书范围及其相等物指示。
本发明包括呈任何顺序及/或呈任何组合的下列方面/实施例/特征：
1.一种无变形隐形眼镜，其包括：具有以百万帕斯卡(MPa)为单位的模量(M)的水凝胶镜片主体；及嵌入到所述水凝胶镜片主体内具有以毫牛顿每米(mN/m)为单位的表面能(SE)的非可膨胀物体，其中所述水凝胶镜片主体包括N-乙烯基酰胺组分，及/或通过一或小于一的结合因子X表征，其中X＝SE/(M*100)。
2.根据第1项所述的隐形眼镜，其中所述水凝胶是硅酮水凝胶。
3.根据第1项或第2项所述的隐形眼镜，其中所述水凝胶镜片主体具有至少5％到约30％的膨胀百分率。
4.根据第1项到第3项中任一项所述的隐形眼镜，其中所述水凝胶镜片主体具有约10％到70％或10％到50％或10％到40％的平衡水含量。
5.根据第1项到第4项中任一项所述的隐形眼镜，其中所述水凝胶镜片主体的模量(M)为至少0.4MPa、0.5MPa或0.6MPa。
6.根据第1项到第5项中任一项所述的隐形眼镜，其中所述非可膨胀物体的表面能(SE)为小于40mN/m。
7.根据第1项到第6项中任一项所述的隐形眼镜，其中X为0.01到1.0或0.05到0.75或0.1到0.5。
8.根据第1项到第7项中任一项所述的隐形眼镜，其中所述非可膨胀物体包括至少一个电子组件。
9.根据第1项到第7项中任一项所述的隐形眼镜，其中所述非可膨胀物体包括透镜。
10.根据第1项到第9项中任一项所述的隐形眼镜，其中所述非可膨胀物体是位于所述水凝胶镜片主体内的腔室中。
11.一种制造根据第1项到第10项中任一项所述的隐形眼镜的方法，其包括：使所述非可膨胀物体与可聚合水凝胶组合物接触；固化所述可聚合水凝胶组合物及形成具有嵌入到水凝胶镜片主体内的所述非可膨胀物体的所述水凝胶镜片主体；及用洗涤液清洗所述水凝胶镜片主体以形成包括水合水凝胶镜片主体及嵌入到所述经清洗的水凝胶镜片主体内的非可膨胀物体的隐形眼镜。
12.根据第11项所述的方法，其中所述可聚合水凝胶组合物包括N-乙烯基-N-甲基乙酰胺(VMA)、或N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、或N-乙烯基甲酰胺、或N-乙烯基乙酰胺、或N-乙烯基-N-乙基乙酰胺、或N-乙烯基异丙基酰胺、或N-乙烯基己内酰胺、或N-乙烯基-N-乙基甲酰胺、或其任何组合。
13.根据第12项所述的方法，其中所述可聚合水凝胶组合物包括从约25重量％到高达约75重量％的VMA或NVP或其组合。
14.根据第11项到第13项中任一项所述的方法，其中所述水凝胶镜片主体是通过铸塑形成。
15.根据第11项到第13项中任一项所述的方法，其中所述水凝胶镜片主体是通过车削形成。
16.根据第11项到第15项中任一项所述的方法，其中所述洗涤液包括有机溶剂。
17.根据第11项到第16项中任一项所述的方法，其中在所述清洗步骤期间，在非可膨胀物体与水凝胶镜片主体之间形成空间，使得所述非可膨胀物体位于所述水凝胶镜片主体内的腔室中。
本发明可包括如在语句及/或段落中列举的这些上文及/或下文各种特征或实施例的任何组合。将本文公开特征的任何组合视为本发明的一部分并且关于可组合特征不希望具有限制性。
申请者明确地将所有引用参考文献的全体内容并入本公开中。此外，当量、浓度或其它值或参数是以范围、优选范围或优选上限值及优选下限值的列举给出时，其应理解为明确揭示从任何范围上限或优选值及任何范围下限或优选值的任何配对形成的所有范围，而不论范围是否经个别地揭示。在文中列举数值范围的情况下，除非另有规定，否则所述范围意欲包括其端点及在所述范围内的所有整数及分数。本发明的范围不希望受限于当定义范围时所列举的具体值。
所属技术领域人员经由考虑本说明书及本文公开的本发明实务将显而易见本发明的其它实施例。本说明书及实例仅意欲被视为示例性，本发明的真实范围及精神是由所附权利要求书范围及其相等物指示。

Claims (27)

1.一种隐形眼镜，其包括：
a.具有模量(M)的水凝胶镜片主体；及
b.嵌入到所述水凝胶镜片主体内具有表面能(SE)的非可膨胀物体，
其中所述水凝胶镜片主体i)包括N-乙烯基酰胺组分，或ii)特征为0.01到1.0的结合因子X，或iii)包括N-乙烯基酰胺组分并且特征为0.01到1.0的结合因子X，
其中X是使用等式I计算：
X＝SE/(M*100) (I)
其中M是以百万帕斯卡(MPa)为单位，及SE是以毫牛顿每米(mN/m)为单位。
2.根据权利要求1所述的隐形眼镜，其中所述水凝胶镜片主体的特征为0.01到1.0的结合因子X。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的隐形眼镜，其中所述水凝胶镜片主体包括N-乙烯基酰胺组分。
4.根据任一前述权利要求所述的隐形眼镜，其中所述水凝胶是硅酮水凝胶。
5.根据任一前述权利要求所述的隐形眼镜，其中所述水凝胶镜片主体具有至少5％到约30％的溶胀百分率。
6.根据任一前述权利要求所述的隐形眼镜，其中所述水凝胶镜片主体具有约10％到约50％的平衡水含量。
7.根据任一前述权利要求所述的隐形眼镜，其中所述水凝胶镜片主体的所述模量(M)为至少0.5MPa。
8.根据任一前述权利要求所述的隐形眼镜，其中所述非可膨胀物体的所述表面能(SE)为小于40mN/m。
9.根据任一前述权利要求所述的隐形眼镜，其中公式I中的X为小于0.75。
10.根据任一前述权利要求所述的隐形眼镜，其中所述非可膨胀物体具有至少5mm2的表面积。
11.根据任一前述权利要求所述的隐形眼镜，其中所述非可膨胀物体包括至少一个电子组件。
12.根据任一前述权利要求所述的隐形眼镜，其中所述非可膨胀物体包括表面涂层。
13.根据权利要求12所述的隐形眼镜，其中所述表面涂层选自聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷及聚对二甲苯。
14.根据任一前述权利要求所述的隐形眼镜，其中所述非可膨胀物体包括镜片。
15.根据任一前述权利要求所述的隐形眼镜，其中所述非可膨胀物体位于所述水凝胶镜片主体内的腔室中。
16.一种制造隐形眼镜的方法，所述方法包括：
a.使具有表面能(SE)的非可膨胀物体与可聚合水凝胶组合物接触；
b.固化所述可聚合水凝胶组合物及形成具有模量(M)的水凝胶镜片主体，其中所述非可膨胀物体嵌入到所述水凝胶镜片主体内；及
c.用洗涤液清洗所述水凝胶镜片主体，以形成包括水合水凝胶镜片主体及嵌入到所述经清洗的水凝胶镜片主体内的非可膨胀物体的隐形眼镜，
其中所述水凝胶镜片主体i)包括N-乙烯基酰胺组分，或ii)特征为0.01到1.0的结合因子X，或iii)包括N-乙烯基酰胺组分并且特征为0.01到1.0的结合因子X，
其中X是使用等式I计算：
X＝SE/(M*100) (I)
其中M是以百万帕斯卡(MPa)为单位，及SE是以毫牛顿每米(mN/m)为单位。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述水凝胶镜片主体包括N-乙烯基酰胺组分。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其中所述水凝胶镜片主体的特征为0.01到1.0的结合因子X。
19.根据权利要求16到18中任一权利要求所述的方法，其中所述水凝胶是硅酮水凝胶。
20.根据权利要求16到19中任一权利要求所述的方法，其中所述水凝胶镜片主体是通过铸塑形成。
21.根据权利要求16到20中任一权利要求所述的方法，其中所述水凝胶镜片主体是通过车削形成。
22.根据权利要求16到21中任一权利要求所述的方法，其中所述水凝胶镜片主体具有至少5％到约30％的溶胀百分率。
23.根据权利要求16到22中任一权利要求所述的方法，其中所述洗涤液包括有机溶剂。
24.根据权利要求16到23中任一权利要求所述的方法，其中所述水凝胶镜片主体具有约10％到约50％的平衡水含量。
25.根据权利要求16到24中任一权利要求所述的方法，其中所述可聚合水凝胶组合物包括N-乙烯基-N-甲基乙酰胺(VMA)、或N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、或N-乙烯基甲酰胺、或N-乙烯基乙酰胺、或N-乙烯基-N-乙基乙酰胺、或N-乙烯基异丙基酰胺、或N-乙烯基己内酰胺、或N-乙烯基-N-乙基甲酰胺、或其任何组合。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述可聚合水凝胶组合物包括从约25重量％到高达约75重量％的VMA或NVP或其组合。
27.根据权利要求16到26中任一权利要求所述的方法，其中在所述清洗步骤期间，在所述非可膨胀物体与所述水凝胶镜片主体之间形成空间，使得所述非可膨胀物体位于所述水凝胶镜片主体内的腔室中。
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