接触镜片的用法遵从指示剂 |
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| 申请号 | CN201310378444.4 | 申请日 | 2013-08-27 | 公开(公告)号 | CN103631030B | 公开(公告)日 | 2017-06-16 |
| 申请人 | 庄臣及庄臣视力保护公司; | 发明人 | R.T.斯波丁; N.V.塔比里安; | ||||
| 摘要 | 一种结合有用法遵从指示剂的眼科镜片可用于指示何时应该丢弃镜片或以其他方式处理镜片。用法遵从指示剂包括材料，所述材料在镜片从其 包装 中被取出时是透明的，而在经过与制造商所建议使用时间相对应的给定时间段之后转变成可见标记。所述材料与镜片材料相容且不会干扰光学件。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种眼科镜片，包括： |
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| 说明书全文 | 接触镜片的用法遵从指示剂背景技术[0001] 1.技术领域 [0002] 本发明涉及眼科镜片，更具体地涉及包括遵从指示剂的接触镜片，遵从指示剂包括材料。该材料在暴露于可见光时会在预定的时间段内从透明的变成可见的，从而警示用户更换接触镜片。 [0003] 2.相关领域的描述 [0004] 近视或近视眼为眼睛的光学缺陷或屈光缺陷，其中来自图像的光线在到达视网膜之前聚焦成点。近视产生的原因通常为眼球或球状体过长或角膜过陡。可利用负数或负光焦度球面镜片来矫正近视。远视或远视眼为眼睛的光学缺陷或屈光缺陷，其中来自图像的光线在其到达视网膜之后或在视网膜的后面聚焦成点。远视产生的原因通常为眼球或球状体过短或角膜过平。可利用正数或正光焦度球面镜片来矫正远视。散光为光学缺陷或屈光缺陷，其中个体的视力因眼睛不能将点目标在视网膜上聚焦成聚焦图像而变得模糊。散光由角膜的异常曲率引起。完好的角膜为球面的，而在患有散光的个体中，角膜为非球面的。换句话讲，角膜实际上在一个方向上比在另一个方向上更弯曲或更陡，从而使得图像被拉伸而不是聚焦成点。可利用柱面镜片而不是球面镜片来消除散光。 [0005] 接触镜片可用于矫正近视、远视、散光以及其它视敏度缺陷。接触镜片还可用于增强佩戴者的眼睛的自然外观。接触镜片或触体只是放置在眼睛上的镜片。接触镜片被视为医疗装置并且可被佩戴以矫正视力和/或用于美容或其它治疗原因。自20世纪50年代起，接触镜片就已被商业化利用以改善视力。早期的接触镜片由硬质材料制造或加工而成，且相对昂贵而易碎。此外，这些早期的接触镜片由如下材料加工而成，所述材料不允许足够的氧气透过接触镜片到达结膜和角膜，由此可潜在地引起许多不良临床效应。尽管这些接触镜片仍在使用，但它们因其不佳的初始舒适度而并不适用于所有患者。该领域的后续发展产生了基于水凝胶的软性接触镜片，所述软性接触镜片在当今极其流行且被广泛应用。具体地讲，当今可用的有机硅水凝胶接触镜片将具有极高透氧度的有机硅的有益效果与水凝胶的经证实的舒适度和临床性能相结合。事实上，与由早期的硬质材料制成的接触镜片相比，这些基于有机硅水凝胶的接触镜片具有较高的透氧度并且通常具有较高的佩戴舒适度。 [0006] 接触镜片可大致分为日抛型接触镜片、频繁更换型接触镜片、及传统的接触镜片。日抛型接触镜片顾名思义为佩戴一天便丢弃。此种镜片通常不使用清洁溶液。频繁更换型镜片包括根据制造商和/或医生的建议可重复使用两周至一个月、且一般需要每天清洁和消毒的镜片。甚至存在允许重复使用更长时间的接触镜片。频繁更换型镜片还可包括可持续戴在眼上达一周的长戴型接触镜片。传统的接触镜片或可重复使用的接触镜片能佩戴长得多的时间段，且通常约每六个月丢弃一次。 [0007] 接触镜片制造商以及眼科医生针对不同类型的接触镜片出于多种原因建议某一更换时间(除了日抛型)。例如，无论如何精心地清洁和护理接触镜片，最后所有接触镜片均会累积有蛋白质、钙和类脂沉积物。这些沉积物可能会使接触镜片的佩戴舒适度降低，并可能使眼睛更容易感染和发炎。因此，个体需记清镜片的佩戴时间以便遵从建议。 [0008] 目前，不存在这样一种接触镜片，其具有可视指示剂以为患者、或在儿科使用的情形中为患者提供清楚信号，所述信号表明接触镜片的使用已超过其规定的或建议的佩戴时间。因此，出于安全、健康和/或其他原因，需要开发出一种能够防止佩戴接触镜片超过其被指定的更换时间段的技术。 发明内容[0009] 本发明的用于接触镜片的用法遵从指示剂克服了以上简述的现有技术相关缺点。 [0010] 根据一个示例性实施例，本发明涉及一种眼科镜片。该眼科镜片包括由第一材料形成并具有至少光学区和周边区的接触镜片，所述接触镜片具有使用寿命期，且用法遵从指示剂埋置到接触镜片中。用法遵从指示剂包括材料，当受到外部刺激时，所述材料可在预定的时间段内在不可见状态与可见状态之间变化，预定的时间段由接触镜片的使用寿命期限定。 [0011] 根据另一示例性实施例，本发明涉及一种镜片，所述镜片包括第一材料并具有使用寿命期，并且法遵从指示剂埋置到接触镜片中。用法遵从指示剂包括材料，当受到外部刺激时，所述材料可在预定的时间段内在不可见状态与可见状态之间变化，预定的时间段由镜片的使用寿命期限定。 [0012] 根据另一个示例性实施例，本发明涉及一种眼科镜片。所述眼科镜片包括接触镜片，所述接触镜片由第一材料形成并包括至少光学区和周边区。接触镜片具有使用寿命期，且接触镜片中结合有倒置标记，所述倒置标记包括第二材料和遵从指示剂。第二材料被配置成在离开眼睛时可见且在接触眼睛时不可见。遵从指示剂包括材料，当受到外部刺激时，所述材料可在预定的时间段内在不可见状态与可见状态之间变化，预定的时间段由接触镜片的使用寿命期限定。 [0013] 本发明涉及一种用于接触镜片的用法遵从指示剂，所述用法遵从指示剂用于警示用户此种镜片的使用已超出镜片所被规定的或制造商所建议的安全使用期限。 [0014] 出于安全、健康以及其他原因，需要一种用于防止个体佩戴接触镜片超出其指定的更换时间段的技术。可优选地在接触镜片自身中嵌入有效的遵从指示剂以实际上强制接触镜片的更换。在经过特定的时间段之后，此种指示剂可以可辨别色点的形式出现在接触镜片的周边处。根据本发明的遵从指示剂优选地满足多种条件，包括初始透明度以及与接触镜片技术和材料的相容性。考虑到在储存或运输期间环境温度可能会发生大的变化，遵从指示剂优选地响应于除温度以外的任何适宜的触发机制，例如光。 [0015] 根据本发明，遵从指示剂可包含胆甾型液晶材料技术，所述胆甾型液晶材料技术可以任何数目的适宜方式(包括移印、喷墨印刷、嵌入式膜或任何其他用于在接触镜片上着色的技术)结合到接触镜片中和/或接触镜片上。胆甾型液晶材料的反射特性取决于分子取向的螺旋结构的周期。任何一种外部刺激或若干外部刺激的组合可使所述结构的周期改变。例如，这些材料可对可见光产生响应并可根据所期望的时限而在几秒钟、几分钟、或几小时内完成改变。本质上，所述材料可被设计和构造成使材料的反射最初形成于电磁光谱的紫外区域中或红外区域中，此两个区域对人眼而言均为不可见的。暴露于可见光会使所述周期改变，使得峰值反射随着时间的进行而移动到可见光谱，从而产生人眼能够清楚地看到的色表。在可见时，接触镜片可被直接丢弃或进行清洁。 [0016] 遵从指示剂的液晶材料可被设计成用于接触镜片中，使得镜片在刚从包装中取出时是透明的，但在暴露于可见光达预定的时间段之后，取决于规定的佩戴期，会出现可见的颜色斑点(例如红色的环)以指示该接触镜片已使用达规定时间段。颜色变化可为可逆的或永久性的。重要的是应注意，暴露于光仅为可引起所期望变化的多种可能刺激因素中的一者。例如，杂质的积聚也可为变化的刺激因素。 [0018] 下文是附图所示的本发明优选实施例的更为具体的说明，通过这些说明，本发明的上述及其他特征和优点将显而易见。 [0019] 图1A为接触镜片的图解示意图，该接触镜片结合了可见的示例性倒置标记。 [0020] 图1B为图1A的接触镜片的图解示意图，该接触镜片具有不可见的示例性倒置标记。 [0021] 图2A为示例性倒置标记的结构的图解示意图，该结构在聚合物基质中包含可见状态的液晶小滴。 [0022] 图2B为图2A的示例性倒置标记的结构的图解示意图，其中液晶小滴处于匹配聚合物基质折射率的各向同性状态，使得倒置标记不可见。 [0023] 图3为聚合物分散液晶膜的光学状态随温度变化的图解示意图。 [0024] 图4为用作接触镜片中倒置标记的示例性胆甾型液晶材料的反射光谱的图解示意图，该光谱的中心位于绿色波长处。 [0025] 图5为用作接触镜片中倒置标记的示例性胆甾型液晶材料随着温度升高到接近角膜温度值而发生的从反射状态到透明状态的反射变化的图解示意图。 [0026] 图6为包括两个不同胆甾型液晶层的一块标记材料的图解示意图。 [0027] 图7为聚合物分散液晶材料中的胆甾型液晶小滴的图解示意图。 [0029] 图8B为被设计成反射给定波长的光的光子带隙材料层的图解示意图。 [0030] 图9示出了胆甾型液晶材料的周期性结构。 [0031] 图10示出了偶氮苯的反式异构体和顺式异构体形式的结构。 [0032] 图11为偶氮苯分子的示意性能量图表。 [0033] 图12A和图12B以图表形式示出了异构体内容物对胆甾型液晶材料节距的影响。 [0034] 图13示出了胆甾型液晶材料在暴露于光之前和之后的反射光谱。 [0035] 图14示出了由光引发顺式异构体的空间不均匀分布所引起的空间不均匀的胆甾型液晶节距变化使胆甾型液晶材料的反射带隙变宽。 具体实施方式[0036] 接触镜片或触体仅为放置在眼睛上的镜片。接触镜片被视为医疗装置并且可被佩戴以矫正视力和/或用于美容或其它治疗原因。自20世纪50年代起，接触镜片就已被商业化利用以改善视力。早期的接触镜片由硬质材料制造或加工而成，且相对昂贵而易碎。此外，这些早期的接触镜片由如下材料加工而成，所述材料不允许足够的氧气透过接触镜片而到达结膜和角膜，由此可潜在地引起许多不良临床效应。尽管仍在使用这些接触镜片，但它们因其不佳的初始舒适度而并不适用于所有患者。该领域的后续发展产生了基于水凝胶的软性接触镜片，所述软性接触镜片在当今极其流行且被广泛应用。具体地，当今可用的有机硅水凝胶接触镜片将具有极高透氧度的有机硅的有益效果与水凝胶的经证实的舒适度和临床性能相结合。事实上，与由早期的硬质材料制成的接触镜片相比，这些基于有机硅水凝胶的接触镜片具有较高的透氧度并且通常具有较高的佩戴舒适度。 [0037] 当前可获得的接触镜片一直是用于视力矫正的高性价比装置。薄的塑料镜片贴合在眼睛的角膜之上，以矫正视力缺陷，包括近视或近视眼、远视或远视眼、散光(即角膜的非球面性)、以及老花眼(即晶状体失去调节的能力)。接触镜片可以多种形式获得并且由多种材料制成，以提供不同的功能。日戴型软性接触镜片通常由软的聚合物材料制成，其与水结合以具有透氧度。日戴型软性接触镜片可为日抛型的或长戴型的。日抛型接触镜片通常佩戴一天然后被丢弃，而长戴型接触镜片通常被佩戴至多三十天的时间。彩色软性接触镜片使用不同的材料以提供不同的功能。例如，可视性色调的接触镜片利用浅色调来帮助佩戴者找到掉落的接触镜片，增强色调的接触镜片具有半透明色调，这意在增强个体的自然的眼睛颜色，彩色色调的接触镜片包括较暗的不透明色调，这意在改变个体的眼睛颜色，且滤光色调的接触镜片用来增强某些颜色而减弱其它颜色。刚性透气的硬接触镜片由含硅氧烷的聚合物制成，但是比软性接触镜片更具刚性，从而保持它们的形状并且更加耐用。双焦点接触镜片专为远视患者设计，并且有软性和刚性品种可供使用。复曲面接触镜片专为散光患者设计，并且也有软性和刚性品种可供使用。结合上述不同方面的组合镜片也是可得的，例如混合型接触镜片。 [0038] 来自所有制造商的接触镜片均具有由制造商确定的关于何时应优选地更换接触镜片的设定时间段。此周期基于多种因素而变化，所述因素包括：镜片的形成材料的类型、接触镜片佩戴的持续时间、用于接触镜片的清洁方法以及多种其他因素。为健康、安全和舒适度起见，接触镜片佩戴者应遵从制造商所建议的时间指导准则。然而，可能由于多种原因而难以实现对指导准则的遵从。例如，生活方式活跃的繁忙的成年人可能会完全忘记其何时开始佩戴新的镜片，从而使得极难确定何时更换镜片，因此很容易导致佩戴镜片时间过长。年轻的成年人可能甚至不会试图记住何时应该更换其接触镜片。年幼的孩子可能不会意识到对其接触镜片进行护理，而且孩子的家长也可能会忘记。出于所有这些原因以及更多原因，本发明涉及一种遵从指示剂，以提供关于何时适合更换一对接触镜片的某种形式的指示。接触镜片还被设计成薄且柔性的。此种薄性和柔性使接触镜片佩戴舒适，但也容易发生倒置。换句话讲，在处理和清洁期间，接触镜片非常容易倒置或外翻。如任何佩戴者所知，以倒置状态放置在眼睛上的接触镜片不会提供最佳的视力矫正和/或舒适度。因此，根据另一方面，本发明涉及一种对接触镜片的佩戴者而言清晰可见的倒置标记。本发明的遵从指示剂和倒置标记均可由针对特定目的设计的液晶材料加工而成。如下所述，将详细阐述均利用液晶技术的根据本发明的倒置标记和遵从指示剂。 [0039] 接触镜片需要薄且有柔性以保证舒适度。此柔性可导致接触镜片在被处理时被倒置。因此，需要用一些形式的标记来标记接触镜片，使得可容易地将其正常或非倒置状态与倒置状态区分开。为了不影响接触镜片的美观和光学性能，倒置标记目前以每个接触镜片周边的小数字序列的形式制作。这使得标记几乎不可见，因此需要特别费力和/或充分照明来定位和识别标记。非常期望本发明的如下倒置标记：所述倒置标记在接触镜片被取出或离开眼睛时高度可见且容易识别、但在接触眼睛时却不可见。 [0040] 在本发明中，可以利用液晶材料中呈现的相变现象来实现此功能。液晶状态为在固态或晶态与液态或各向同性态之间观察到的独特物质相。存在如下相：向列相，其特征在于分子位置无序但往往指向同一方向；近晶相，其中分子表现出一定程度的转变顺序；胆甾相或手性向列相，其中存在相对于分子的对齐，但相对于彼此呈微小角度；以及柱状相，其特征在于分子的堆积柱形。具体地讲，利用向列相-各向同性或胆甾相-各向同性的相变过程来诱导向列型液晶材料情形下漫射光散射与透明状态之间的转变，而从反射到透明状态的转变为胆甾型液晶材料的情形。在接触镜片中利用液晶材料来制作标记能提供多种优点，包括：可利用极薄的液晶材料层来获得高对比度；液晶材料的相变温度可容易地调节以匹配角膜温度；液晶材料提供用途广泛的高对比度状态；并且液晶材料相对便宜。 [0041] 图1A示出了接触镜片100，其包含结合到接触镜片100的周边部分的倒置标记102。在该示例性实施例中，倒置标记102只包括字母A、B和C，其仅在离开眼睛时(例如在佩戴者指尖或手掌上时)可见。如果倒置标记102的字母如图所示呈现，则接触镜片100未倒置并可放置在眼睛上。图1B示出了接触镜片100在接触眼睛时的外观。换句话讲，倒置标记102(图 1A)不再可见。 [0042] 根据本发明，示例性倒置标记102(如图1A所示)包括ABC形式的聚合物分散液晶(PDLC)层；然而，也可利用任何合适的图案或标记，只要接触镜片佩戴者能识别指示接触镜片100是否倒置的图案即可。如本文所用，如上所述的ABC形式或任何其他标记应当理解为是指聚合物分散液晶和/或任何合适材料物理地成形为ABC或以ABC形式印刷到材料上。聚合物分散液晶材料包括如图2A和2B所示包封在聚合物基质中的液晶微滴202以形成倒置标记200。液晶微滴202可布置形成任何符号。在该示例性实施例中，大约十(10)μm厚的薄膜具有如图2A所示的两种不同光学状态；即强光散射状态和透光状态，该强光散射状态显示具有大约1000cm-1或更高消光常数(消光常数或摩尔消光系数为材料吸收或散射给定波长范围的光有多强的量度)的可见字母A，且该透光状态传播穿过的光没有明显衰减，如显示不可见字母A的图2B所示。强漫射光散射由不同小滴中液晶材料的光轴随机取向、聚合物与液晶材料小滴折射率之间的失配、和/或两者所致。 [0043] 图3以图表形式示出了聚合物分散液晶膜的光学状态随温度的示例性变化。更具体地，图3示出了聚合物分散液晶膜随着温度升高至接近角膜温度而发生的从低透射/高光散射到透明状态的光学状态变化。基本上，将聚合物基质中的液晶小滴加热到其各向同性状态，使材料转变成光学均匀的透明状态，如图3所示，前提是各向同性状态的液晶材料的有效折射率匹配聚合物的折射率。 [0044] 存在用于获得聚合物分散液晶材料从而提供将这些材料结合到不同接触镜片制造系统的纬度的多种不同技术/方法。根据一个示例性实施例，可利用聚合诱导相分离(PIPS)来获得聚合物分散液晶材料。当液晶与材料例如尚未进行聚合的预聚物混合时，出现聚合诱导相分离。一旦形成均相溶液，即引发聚合反应。随着反应进行，液晶分子开始形成小滴。小滴继续增大直到聚合物基料变得足够刚性，使得分子被捕获且不可再移动。在聚合诱导相分离中，许多因素影响液晶小滴的大小，包括固化温度，其影响聚合速度及聚合物中液晶的扩散速率和溶解度；固化光的强度；以及所用材料的化学组成。基本上，这些因素会极大地影响液晶小滴的大小，继而影响聚合物分散液晶的漫射光散射特征。 [0045] 根据本发明所用的示例性聚合诱导相分离过程可按如下多个步骤描述。在第一步中，制备四十五(45)重量百分比的向列型液晶E-7或E7(Merck，Poole，U.K.制造和销售)与五十五(55)重量百分比的新鲜NOA-65预聚物的混合物。Norland Optical Adhesive65或NOA-65是紫外光可固化的透明无色光致聚合物。在第二步中，将混合物连续且充分地混合直到其变得光学均匀。在第三步中，如果采用光聚合，则在小室中填充光学均匀的混合物，2 并将小室暴露于具有三百六十五(365)nm波长和大约10mW/cm光强度的紫外灯下持续介于三十(30)秒与一(1)分钟之间的时间。可通过加热或任何其他合适的方法进行聚合。作为另外一种选择，聚合物分散液晶材料可通过从液晶与聚合物的混合物中进行溶剂蒸发来获得。固化并冷却后或溶剂蒸发后，样品显得不透明，表明已发生相分离。聚合物进而可剥离为自立式膜。在替代的示例性实施例中，混合物可包含七十(70)重量百分比的5CB和三十(30)重量百分比的预聚物。5CB或4-氰基-4’-戊基联苯为另一种向列型液晶材料。 [0046] 重要的是应注意虽然对于上述示例性过程具体示出了波长、光强度和时间段，但是波长、光强度和时间段对于不同过程可以变化以获得不同结果。 [0047] 可通过改变材料参数、厚度和聚合条件来优化聚合物分散液晶材料的光学和热力学性质(包括扩散性、清亮点温度和对比度)以达到具体应用的目标。材料参数包括聚合物类型、液晶材料及其在混合物中的比率。聚合物分散液晶材料的薄膜的特征可在于清亮点温度高于标准室温并等于或小于角膜温度。重要的是应注意当温度变化不到一(1)摄氏度时聚合物分散液晶材料的光学透射状态可急剧转换，如图3所示。即使温度平稳上升，光学透射的变化也会非常快，例如在毫秒到秒的范围。出现该特征的原因是光学透射对于材料消光系数的指数相关性。 [0048] 在本发明的替代示例性实施例中，接触镜片的倒置标记可包括反射带隙处于如图4所示可见波长范围的胆甾型液晶材料。图4示出了可用作倒置标记的胆甾型液晶材料的反射光谱，该光谱的中心在绿色波长处。当加热至接近角膜温度的温度时，由于反射带隙迁移到高于八百(800)nm或低于四百(400)nm的人眼不可见的波长范围，因此胆甾型液晶材料会丧失其反射性。由于眼睛的灵敏度在绿色波长处比在蓝色和红色处更高，出于预期应用(即，倒置标记)的目的，优选的是初始低温绿色。 [0049] 在本发明的另一个替代示例性实施例中，接触镜片的倒置标记可包括胆甾型液晶材料，在将其加热到接近角膜温度的温度时，由于胆甾型液晶相变为各向同性状态，因此胆甾型液晶材料丧失其反射性。为此功能所设计的胆甾型液晶混合物可基于这些主要组分；即，向列型液晶基质、用以诱导具有可见反射的胆甾型液晶结构的手性试剂、以及用以调整清亮点温度至接近角膜温度的值的化合物。胆甾型液晶材料性质优选地选定或选择为使得材料在温度值低于角膜温度时不会表现出明显的颜色变化，但是对于接近角膜温度的微小的温度变化会变得非常敏感并经历有色到无色的转变，如图5所示。图5示出了用于倒置标记的胆甾型液晶材料随温度升高至接近角膜温度值时从具有五百(500)nm布拉格波长的反射状态到透明状态的反射变化。 [0050] 在本发明的另一个替代示例性实施例中，可将两层具有不同节距和所得反射颜色(例如，红和蓝)的胆甾型液晶材料整合到镜片上，使得一个节距的层最接近镜片内表面，并且第二节距层最接近镜片外表面，从而观察到所述表面具有不同颜色。重要的是应注意在替代示例性实施例中，胆甾型液晶材料可位于镜片的表面上。通过使用放置在两个节距层之间的同样薄且具温度响应性的聚合物分散液晶材料扩散垫片，来防止这两个节距层之间的色串扰。该系统中的各个胆甾型液晶层可为三(3)至五(5)μm之间的厚度，以有效呈现胆甾型液晶反射带隙内的环境非偏振光的光谱分量的反射，从而提供舒适可读的对比度，对比度优选地在约十(10)至约五十(50)百分比的范围内。聚合物分散液晶垫片膜的厚度可小于十(10)μm。 [0051] 现在参见图6，其中示出了标记材料602块或层。更具体地，图6示出了标记材料602上的入射光600的动作。波长长于胆甾型液晶带隙的红边的入射光600通过由短节距螺旋606表示的胆甾型液晶层604传播，并且由于聚合物分散液体材料垫片层608中的光散射而受阻挡。波长较短的入射光610被胆甾型液晶层604强烈反射。反射光用矢量或箭头612表示。胆甾型液晶的第二膜或层614具有由螺旋616表示的较长节距，从而反射较长波长的光并透射较短波长，后者受到聚合物分散液晶材料垫片层608阻挡。因此，对于观察者而言，来自胆甾层604的光会呈现蓝色，而来自胆甾液体层614的光会呈现红色。 [0052] 根据不同方面，胆甾型液晶小滴可以结合到单个聚合物基质中，其中胆甾型液晶节距和所得反射颜色从所得膜的正面到背面发生变化。图7大体示出了聚合物分散液晶材料上的胆甾型液晶小滴。椭圆702表示聚合物704中的胆甾型液晶小滴。螺旋706表示小滴702中的不同节距的胆甾型液晶。所反射的颜色与节距直接相关。节距越短或越紧密(螺旋 702a)，所反射的光的波长越短，并且节距越长(螺旋702b)，所反射的光的波长越长。此膜的正面和背面显示不同的色泽。通过在胆甾型液晶-聚合物界面处的漫射光散射和小滴中胆甾型液晶轴线的随机取向来在此膜中防止不同颜色之间的串扰。 [0053] 可获得并稳定节距渐变，例如借助网状聚合物或在胆甾型液晶组合物中加入不可逆改变其螺旋扭转力的手性掺杂剂。将此膜置于光、特别是紫外光下，由于吸收和散射引起的光衰减会导致手性掺杂剂的螺旋扭转力从膜正面到背面发生变化。颜色渐变膜的产生可伴随光聚合过程。 [0054] 上述温度响应性材料可以图案化，以显示有利于识别接触镜片正常取向的数字、图形或标识。可使用不同方法实现图案化。在优选的示例性实施例中，透明、温度不敏感的背景上的漫射光散射聚合物分散液晶材料的图案化可以用传播通过掩膜并投射到单体与液晶材料的混合物上的紫外光实现。为避免水蒸气冷凝在低温例如十五(15)摄氏度和持续的氮气流下对上述液晶材料和聚合物组合物(NOA-65中的5CB)进行聚合过程，从而形成所需强光散射图案形式的聚合物分散液晶。在第二步中，将装有混合物的小室的温度升高到例如大于二十五(25)摄氏度，移除掩膜，并使整个样品置于紫外光下。因此，在第一步未置于光下的所有材料被聚合为透明聚合物膜，该膜在独立于环境温度下冷却后仍然透明。作为另外一种选择，如在光刻法中实践的，可以冲洗掉材料的未聚合部分，使温度敏感图案完好无损。该聚合物分散液晶技术提供了制造简单且便宜并且由漫射光散射引起的广视角的优点。胆甾型液晶技术具有即使在低光条件下也可见的类似镜面的反射及不同颜色均可行的优点。 [0055] 可获得可见与不可见状态之间的类似转变，例如由于环境光对光响应液晶材料的效应。然而，与环境光不同，角膜提供受控良好的温度环境，正常人的平均值为34.2摄氏度。这比接触镜片更可能插入眼睛中的室温高出十(10)摄氏度，使得热响应性材料在大多数情形中是优选的。优选温度响应性材料的原因还在于其与环境光中发生的过程相比的速度。 [0056] 本发明涉及包括倒置标记层的接触镜片，所述倒置标记层具有当镜片离开或从眼睛中取出时可见并且当镜片在眼睛上时变得不可见的标记。倒置掩蔽层的光学性质(其可包括颜色、光散射、光衍射和光反射)可至少部分地图案化，以便轻松且清楚地识别接触镜片的正常和倒置状态。重要的是应注意可利用任何合适的图案并且以不干扰光学件的任何合适位置结合到接触镜片的倒置标记层在其相对侧可具有不同光学性质。可通过多种因素或方法，包括通过从身体到接近角膜温度的热量、通过环境光以及通过从储存溶液中取出接触镜片时改变湿度，来诱导从可见标记到不可见标记的转变。 [0057] 虽然本文说明了液晶材料和聚合物的多个例子，但重要的是应注意可利用任何数量的材料。例如，倒置标记膜可包含聚合物、液晶、染料、凝胶、聚合物分散液晶形式的聚合物与液晶的复合物、聚合物网状液晶形式的聚合物与液晶的复合物、聚合物-液晶-聚合物序列形式的聚合物与液晶的复合物、以及含纳米材料的复合物。 [0058] 此外，为实现多种功能/效应，可以控制或调节形成倒置标记层的材料的某些光学性质，包括折射率、吸收、光学各向异性和光轴取向。例如，可在三百(300)nm至一千(1000)nm的空间尺度中，以包括周期性、随机性或它们的任何组合在内的任何方式来调节这些性质。在光学性质调节中可利用如胆甾型液晶中的分子自排序过程、如聚合物分散液晶中的相分离过程、如全息聚合物分散液晶、聚合物-液晶-聚合物切片或聚合光栅中的光学记录过程、以及印刷和光刻。 [0059] 可由多种过程和/或过程的组合，包括降低倒置标记层的光学性质的调节的对比度最终得到光学均匀结构，及将倒置标记层的光学性质的调节的空间尺度改变为更短(通常低于三百(300)nm)或更大波长(通常甚至达八百(800)nm)，来促使或引起倒置标记的可见性与不可见性之间的变化。 [0060] 倒置标记层可包括本文所述的薄膜并且还包括一个或多个保护层。所述一个或多个保护层自身可为薄膜。倒置标记层还可包含功能性材料，包括光致变色材料和治疗剂。 [0061] 在经过给定的时间段之后需要更换接触镜片。此时间段可为几周到几个月。对于大多数接触镜片佩戴者而言，有时很难记得应何时更换一副新的镜片。因此，可适用于各种类型的镜片并能指示何时应优选地丢弃镜片的技术将有利于佩戴者的安全、健康和舒适度。因此，根据另一示例性实施例，可利用任何适宜的方式在接触镜片中引入胆甾型液晶材料，并将所述材料用作或可将其配置成用法遵从指示剂。根据本发明的遵从指示剂可优选地被埋置在接触镜片本身中并在需要时实际地强制其更换。根据本发明的遵从指示剂优选地满足多种条件，包括初始透明度以及与接触镜片技术和材料的相容性。遵从指示剂可呈现如下形式：在经过特定时间段之后出现在接触镜片的某一点或区域(例如周边区)处的可辨别的色斑或标记。换句话讲，当从包装中取出接触镜片时，镜片是透明的；然而，在暴露于外部刺激(例如可见光)达给定时间段之后，会出现用于提示佩戴者该更换镜片的着色标记。本质上，所述材料可被设计和构造成使材料的反射最初存在于光子谱的紫外区域中或红外区域中，此两个区域对人眼而言均为不可见的。暴露于可见光例如会使周期改变，使得峰值反射随着时间移动到光子谱的可见区域，从而产生人眼清晰可见的着色外观。在标记可见时，接触镜片正处在制造商建议的使用时间或已超出该时间，并应直接丢弃接触镜片。 [0062] 颜色通常由于光吸收而获得。材料(例如红墨水)会呈现红色，这是因为红墨水吸收除中心在红色波长处的相对窄的光谱中的光谱分量之外的所有入射光。由于分子吸收而被着色的染料和其他材料不允许对其颜色具有太多的控制机会，而且不具有适宜的无色状态。参见图8A，其中示出了材料层800，该材料层吸收来自入射光802的除例如红光外所有波长的辐射。红色透射光804透射穿过此种材料800，而且红色散射光806从材料800的表面散发。相比之下，光子带隙系统或材料是被周期性结构化的电介质，属于原子晶格的电磁类似体，但具有在周期性上相当于可见光波长的级别。这些材料的明亮颜色是由于反射而非吸收而产生。参见图8B，其中示出了光子带隙材料808层。材料808具有周期性结构，该结构的间距大约为可见光波长(0.4-0.7μm)，并反射来自入射白光812的红光810而透射所有其他波长的光814。有趣的是应注意，由于光子带隙而产生的颜色可为天然存在的，例如在蝴蝶翅膀的翅鳞上。胆甾型液晶如上所述为光子带隙系统。 [0063] 胆甾型液晶如上所述为光子带隙系统。图9中示出了所谓的胆甾型液晶的光子带隙结构。胆甾型液晶材料的棒状分子的取向在形成螺旋或螺旋结构的不同层之间的空间中旋转。换句话讲，胆甾型液晶材料900和902包括细长分子，所述细长分子的取向在材料900和902的每一平面处相互平行。此取向的方向(由箭头904和906指示)在形成螺线或螺旋908和910的空间中旋转。胆甾型液晶材料反射光的如下光谱分量：该光谱分量的波长处于以螺旋908和910的节距值为中心的带隙中。螺旋的节距是分子间力平衡的结果，螺旋的间距决定周期性，且因此决定从胆甾型液晶材料反射的光的颜色。仅周期性的小的改变即可使胆甾型液晶材料的颜色发生显著改变，且此种小的改变可借助多种外部影响或刺激中的一种或多种(例如可见光)而轻易地实现，所述多种外部影响或刺激影响构成螺旋的力的平衡。重要的是应注意，可利用任何形式的刺激，包括温度、湿度以及任何波长的电磁辐射。胆甾型液晶材料900具有由螺线或螺旋908表示的较短节距，并因此反射波长较短的光912而透射对于观看反射光的观察者而言呈现蓝色的较长波长，而液晶材料902具有由螺线或螺旋 910表示的较长节距，并因此反射波长较长的光914而透射对于观看反射光的观察者而言呈现红色的较短波长。 [0064] 根据一个示例性实施例，胆甾型液晶材料包含偶氮苯部分。然而，重要的是应注意，可利用任何与最终用途相容的适宜材料。偶氮苯分子以两种异构体存在；即热力学稳定的反式异构体和亚稳的顺式异构体。图10示出了反式异构体形式1000的结构和顺式异构体形式1002的结构。光可诱导反式异构体形式与顺式异构体形式之间的转换。通常，紫外光会诱导反式-顺式光致异构化，而可见光波长光谱中的光能够诱导顺式-反式光致异构化。根据影响顺式异构体间的能垒(如图11所示)的分子工程，顺式异构体的寿命可为几毫秒至几年不等。图11是偶氮苯分子的示意性能量图表，其示出或展示光诱导的反式-顺式-反式异构化(由双向箭头1100表示)以及自发的顺式-反式异构化(由单向箭头1102表示)的过程。反式异构体状态与顺式异构体状态间的能垒ΔU1104决定自发的顺式-反式光致异构化的速率。这两种偶氮苯分子状态在其电力学和热力学特性上截然不同。因此，异构化确实会对可具有胆甾型液晶材料的光子带隙结构的主材料的特性产生重大影响。 [0065] 通过结合在结构中包含偶氮苯组的分子，胆甾型液晶螺旋的节距可在大的光谱范围(包括紫外光波长、可见光波长和红外光波长)内有所不同。偶氮苯分子的光致异构化会影响分子秩序，从而导致胆甾型液晶材料的螺旋结构的节距发生改变，如图12A和图12B所示。如上所述，节距决定反射颜色，因此异构体含量的影响最终决定反射颜色。如图12A所示，所有异构体1202均处于反式异构体状态，从而形成聚较长节距的螺旋1204，而该螺旋又会反射具有较长波长的光。在图12B中，异构体1206的一部分处于顺式异构体状态(折叠状态)，因此产生具有较短节距的螺旋1208，而该螺旋又会反射具有较短波长的光。重要的是应注意，可在胆甾型液晶材料中添加表现出与偶氮苯相似的性质的其他适宜材料。 [0066] 材料的特定颜色是作为胆甾型液晶材料在某一时间段内暴露于紫外光的结果而获得。根据暴露于紫外光的时间，该颜色可在整个可见光谱中发生改变。根据所利用的材料，具有不同颜色的状态可在各种不同的时间段内稳定。如本文所述，根据材料的结构改性情况，此时间段可处于几毫秒至几年的范围内，或者可从几毫秒变化至几年。在胆甾型液晶材料的时间段结束之后，其恢复原始的颜色。例如，在暴露于紫外光时，这些材料可被改性以完全关闭颜色(使其不可见)。在由材料特性和曝光条件(可见光)控制的预定时间段之后，颜色会重现。与无色状态的寿命相比，颜色重现的过程可很快。 [0067] 重要的是应注意，胆甾型液晶材料系统可被开发成当暴露于紫外光和/或可见光时，其反射带隙会经历各种颜色偏移(例如蓝色和红色偏移)。参见图3，其示出了胆甾型液晶材料在暴露于光之前和之后的反射光谱。胆甾型液晶材料最初由于环境而为无色的，其反射带隙1300处于电子光谱的红外部分中。暴露于辐射中会导致手性掺杂分子(例如偶氮苯)发生反式-顺式异构化，此会使胆甾型液晶材料由于带隙1302的红色偏移而在可见光谱中为反射性的。相似地，胆甾型液晶材料最初可处于紫外光反射状态，并可由于光致异构化所引起的带隙红色偏移而转换成可见状态。异构化的动力学、感光性、以及带隙偏移的大小优选地被控制以实现所期望结果的参数。所有这些参数都基本上通过一种或多种掺杂剂的使用来控制。在一个示例性实施例中，一种或多种掺杂剂可包含偶氮苯部分，该偶氮苯部分可包括反式异构体和顺式异构体形式。 [0068] 胆甾型液晶材料带隙的宽度是由材料的光学各向异性和材料的周期性(即，胆甾型液晶材料螺旋的节距)决定。节距梯度会导致带隙变宽。在强紫外吸收性材料中，顺式异构体仅产生于该材料的前表面处，从而形成大的顺式异构体浓度梯度，并因此产生胆甾型液晶节距。因此，在电磁光谱的不可见部分中具有反射带隙1400的胆甾型液晶材料的带隙1402的宽度一旦延伸至可见光波长(如图14所示)，该材料便可反射可见光。此过程提供对过程的动力学(即，顺式异构体的扩散)的额外控制，此种控制可通过将网状聚合物结合到该系统中而实现。 [0069] 根据另一示例性实施例，可利用被光活化的命令层来形成被破坏的胆甾型液晶结构。在该示例性实施例中，单个分子命令层便可足以基本上影响胆甾型液晶结构。命令层包括偶氮苯分子，该偶氮苯分子附着至表面并在受光照时改变液晶材料的取向条件。这样，命令层将优选地缠绕或展开胆甾型液晶，而此种构型中可能不存在可测量的颜色变化，两个胆甾型液晶域之间的边界高度可见并可用作用法遵从指示剂。 [0070] 本发明的遵从指示剂可包括如上所述的多种胆甾型液晶材料，并可以上述任何适宜的方式结合至眼科镜片(例如接触镜片)中，所述方式包括滚压印刷、喷墨印刷、嵌入式膜、或任何其他用于将染色材料结合到接触镜片中的技术。在一个示例性实施例中，将包括遵从指示剂的材料埋置于适用于特定镜片的聚合物结构中。在该实施例中，可将具有所述材料的聚合物结构的小滴注射到镜片的特定部分(例如，接触镜片的除镜片光学件部分之外的周边部分)中。 [0071] 本发明的示例性用法遵从指示剂可以多种不同的实施例实现。例如，在一个示例性实施例中，用法遵从指示剂可为可复位或可逆的，而在另一示例性实施例中，用法遵从指示剂可为不可逆的。换句话讲，在用法遵从指示剂从不可见变成特定颜色之后，佩戴者可能想要或需要再继续佩戴接触镜片一段时间。因此，通过使用紫外光或完全黑暗的环境，可将用法遵从指示剂的液晶材料复位，从而允许佩戴者暂时地继续使用镜片。也可多次进行复位。作为另外一种选择，液晶材料可被设计成使得一旦其改变状态便无法变回。在其他示例性实施例中，颜色变化可为向深的和/或浓的颜色发展的缓慢改变或为突变。例如，如果镜片更换的时间段是两周，则可在暴露于可见光时立即开始改变，或者作为另外一种选择，在十四(14)天内可能不存在颜色变化，而在第十五(15)天可能出现完全的颜色变化或从不可见到可见的转变。重要的是应注意，在倒置标记的实施例中，所述标记可被设计成能够经由温度作用而迅速消失，而在用法遵从指示剂的实施例中，所述改变可有所不同以产生不同影响。在另一示例性实施例中，遵从指示剂可被布置在镜片的周边中，从而不对光学件造成干扰，或者可将遵从指示剂设计成以某种方式干扰光学件，从而迫使佩戴者更换镜片。此可根据用户需求而不同。例如，对于年幼的孩子来讲，可能需要清晰可见的标记，以使家长或其他看护人不会弄错更换镜片的时间。在优选的实施例中，不论是否处于遵从窗口中，接触镜片均应该始终提供视力矫正功能。 [0072] 重要的是应注意，尽管本发明已阐述了接触镜片，然而所述材料也可用于任何其他类型的镜片或光学窗口。遵从指示剂的材料可用于需要或期望遵从性的任何装置。此外，根据本发明，可采用替代带隙或除液晶材料之外的能够由于暴露于外部刺激而改变颜色的反射性材料，例如嵌段共聚物。同样重要的是应注意，暴露于光仅为可引起所期望颜色变化的多种可能刺激的其中一者。尤其对于接触镜片而言，杂质的积聚也可是外部刺激，这是因为杂质往往在很大程度上可预测的时间段内累积。最后，本文所述的倒置标记和遵从指示剂可作为同一结构的一部分或作为单独的结构而被结合到镜片中。 [0073] 遵从指示剂从不可见变为可见的持续时间或时间段根据使用的产品而不同。一般来讲，所述时间段对应于镜片或其他装置的使用寿命期。此使用寿命期可能但并非必需由产品的制造商设定或建议。 |
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