一种无线电子调色角膜接触镜

1.本发明涉及隐形眼镜技术领域，具体涉及一种无线电子调色角膜接触镜。


背景技术：

2.美瞳是一种用于美容、装饰功能的角膜接触镜。有别于传统的屈光、药物释放等角膜接触镜，美瞳具有特殊的色彩，这种色彩可以使配戴者改变自身的虹膜外观色彩。但是目前销售的角膜接触镜在制造后就无法改变色彩，这种单一的色彩使配戴者改变虹膜外观色彩的愿望受到时间、空间的限制。
3.目前有数项涉及变色角膜接触镜的发明专利及实用新型专利。例如中国专利cn217932356u公开了一种电致变色隐形眼镜，将无机电致变色材料与角膜接触镜集成实现色彩调节，但突出于角膜接触镜本体外的导电层和供电模块会破坏角膜接触镜的基弧曲率，影响角膜上皮层的生物安全性。
4.如中国专利cn108369354a公开了一种电致变色隐形眼镜，其通过无线电能调控含染料液晶模块实现色彩调节，但操控液晶模块需要金属-液晶-金属的立体结构，而角膜接触镜集成这种立体结构以及液晶的封装材料会导致角膜接触镜的厚度变厚，这将限制角膜接触镜的透氧率不利于角膜的新陈代谢。
5.此外，将光子晶体和光致或热致变色材料集成在角膜接触镜中可制备出变色角膜接触镜，但是变色只能依赖环境光、温度，难以满足灵活调控色彩的个性化需求。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种无线电子调色角膜接触镜。
7.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种无线电子调色角膜接触镜，其包括角膜接触镜及与其无线连接的外部能量输送模块，所述角膜接触镜利用能量输送模块输送的无线信号获取可控的电能，并利用获取的电能致物理变化、化学变化或生理变化，进而可控地改变角膜接触镜内相变阵列的晶面间距，调控其反射光线的波长，进而改变角膜接触镜外观色彩的变化，所述角膜接触镜包括：角膜接触镜前基；色彩变化模块，与角膜接触镜前基的后表面叠合配置，其由周期性排列的相变材料阵列构成，可在无线传输的电能作用下改变相变材料阵列的晶面间距，反射特定的波长的单色光波；能量接收模块，与色彩变化模块的后表面叠合配置，根据获取的无线信号产生可控的电能，并利用电能实现电能致物理变化、化学变化或生理变化；角膜接触镜后基，与能量接收模块的后表面叠合配置。
8.所述无线信号为电磁波、光、磁场或电场。
9.所述能量输送模块为功率或能量传输效率可控的无线发射装置。
10.所述相变材料阵列为温敏性相变材料阵列，通过能量接收模块获取的电能产生的热量，实现相变材料阵列的晶面间距的可控变化。
11.所述相变材料阵列为离子响应型、酸碱度响应型、生化分子响应型相变材料阵列，通过能量接收模块的正负电极引发对应范围内的离子浓度、酸碱度、生化分子浓度的变化，实现相变材料阵列的晶面间距的可控变化。
12.所述色彩变化模块包括沿瞳孔区域周向由内至外依次设置的若干环状相变材料阵列。
13.所述能量接收模块包括接收电路及与接收电路连接的若干用于使得相变材料阵列的晶面间距产生变化的致变电路，且所述致变电路分别与环状相变材料阵列对应设置。
14.所述角膜接触镜前基的边沿与角膜接触镜后基的边沿固定连接，并使得两者之间形成容纳色彩变化模块及能量接收模块的空间。
15.本发明的有益效果：根据配戴者的需要，可以通过外部无线信号使能量接收模块获取电能，利用获取的电能使角膜接触镜内局部范围内发生电-物理、电-化学、电-生理变化，而电能诱导出的物理、化学、生理变化能够控制色彩变化模块内的材料发生相变，导致周期性相变阵列的结构参数d发生变化，进而实现不同波长的光线的反射，实现颜色变化，而通过控制无线信号的功率或能量输送效率，实现对颜色的可控调节。
附图说明
16.图1为本发明的结构示意图。
17.图2为本发明的原理示意图。
18.图3为本发明的实施例1的原理示意图。
19.图4为本发明的实施例2的原理示意图。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
22.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
23.如图所示，本发明公开了一种无线电子调色角膜接触镜，其包括角膜接触镜及与其无线连接的能量输送模块，其中能量输送模块与角膜接触镜之间通过无线连接的方式实
现能量输送，而且能量输送模块的输出功率或能量输送效率是可控的，即使用者可以人为的调整能量输送模块的输出功率或能量输送效率，该功率范围为1微瓦至5瓦，保证调节的安全可靠性。
24.所述角膜接触镜利用能量输送模块输送的无线信号获取可控的电能，并利用获取的电能致物理变化、化学变化或生理变化，进而可控的改变角膜接触镜内的相变阵列的晶面间距d，反射需要的波长的单色光波，根据布拉格方程2dsinθ=nλ，此角膜接触镜被自然光照射时，柔性相变阵列的晶面间距d决定仅有特定波长λ的单色光波会被反射，进而实现不同颜色的显示。
25.所述角膜接触镜包括：角膜接触镜前基，其厚度小于100微米，采用透明的材质，以进一步减轻对视觉感知的影响，成形为弯曲的盘，该弯曲的盘形成有具有用于安装色彩变化模块及能量接收模块的凹表面的一侧，即色彩变化模块及能量接收模块围绕角膜接触镜前基的瞳孔区域分布，且依次贴合在角膜接触器前基的凹表面一侧，其中瞳孔区域为直径0 .5mm～8mm的圆形区域；色彩变化模块，其厚度小于100微米，与角膜接触镜前基的后表面叠合配置，其由周期性排列的相变材料阵列构成，可根据电能改变相变材料阵列的晶面间距，反射特定的波长的单色光波；其中周期性排列如下，同一行内，相变材料格点之间间距相等，不同行之间的行距相等。
26.能量接收模块，厚度小于100微米，与色彩变化模块的后表面叠合配置，根据获取的无线信号产生可控的电能，即其通过接受能量输送模块发送的无线信号，产生电流或电压，进而使得其自身能够通过电能实现电致物理变化、电致化学变化或电致生理变化；色彩变化模块和能量接收模块的厚度十分轻薄且均集成在角膜接触镜内，不影响角膜接触镜本身的基弧、厚度、直径、透氧效果、表面亲水性和柔性，因此可最大程度地确保此类调色角膜接触镜的佩戴舒适性和生物安全性。
27.能量接收模块是沉积在聚酰亚胺薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚氨酯薄膜或聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜上的无线电能接收电路，其中导电材料为金属材料、导电合金材料或导电的纳米线、纳米纤维、二维导电纳米材料、导电高分子材料。
28.其采用微纳米加工（包括光刻薄膜沉积、丝网印刷、喷墨打印）技术在聚酰亚胺薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚氨酯薄膜或聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜的正反两面沉积电路（一面为无线电能接收电路，另一面为相变聚合物阵列的致变电路），并通过机械或激光打出通孔，使用导电材料通过通孔使正反两面的电路形成导电线路连接，制备出柔性的能量接收模块。
29.色彩变化模块基于聚甲基丙烯酸羟乙酯薄膜、聚二甲基硅氧烷薄膜或其他柔性且透明薄膜中周期性排列的微纳米孔洞设计，其空洞内部填充相变材料。
30.通过激光、机械加工或半导体微纳加工工艺制备出具有周期性孔洞阵列的柔性透明薄膜（例如聚甲基丙烯酸羟乙酯薄膜、聚二甲基硅氧烷薄膜、聚乙烯醇等），在将这些薄膜贴合在柔性无线电路的致变电路表面。随后将有机相变材料（例如聚n-异丙基丙烯酰胺等相变温度在25℃至35℃的温敏性有机相变材料及其混合了掺杂剂的复合材料）通过刮涂工艺填充在阵列化的微纳米孔洞内，形成环形周期性排列的相变阵列。
31.其中温敏性有机相变材料可以采用聚n-异丙基丙烯酰胺及其混合了掺杂剂的复合材料、琼脂及其混合了掺杂剂的复合材料、磷酸十二水二钠或其他混合了掺杂剂的复合材料。
32.所述相变材料阵列为离子响应型、酸碱度响应型、生化分子）响应型相变材料阵列，通过能量接收模块的正负电极引发对应范围内的离子浓度、酸碱度、生化分子浓度的变化，实现相变材料阵列的晶面间距的可控变化。
33.离子敏感性有机相变材料可以采用ph 响应性凝胶、钙离子响应性凝胶、钠离子响应性凝胶、钾离子响应性凝胶以或其他离子所能够导致溶胀或收缩形变的材料生化敏感性。
34.角膜接触镜后基，采用透明的材质，厚度小于100微米，以进一步减轻对视觉感知的影响，与能量接收模块的后表面叠合配置，成形为弯曲的盘，该弯曲的盘形成有具有适于配合在眼睛的角膜表面上的凹表面的一侧，其在安装到眼睛时不干扰眼睑运动，其凸表面的周向与角膜接触镜前基的凹表面的周向贴合，并将色彩变化模块及能量接收模块包覆在两者构成的密封空间内。
35.将色彩变化模块贴附在无线能量接收模块上，然后它们和液态的聚合物单体置于角膜接触镜模具中，经过压铸成型后，即可将色彩变化模块、无线能量接收模块集成在角膜接触镜中。
36.所述能量输送模块为功率或能量传输效率可控的无线发射装置。所述无线信号为电磁波、光线或磁场或其他无线能量传输方式，直接通过无线发射装置调节功率或能量传输效率的大小，来改变能量接收模块获取的电流或电压值，实现角膜接触镜的颜色可控调节。
37.所述能量接收模块可根据能量输送模块输送的无线信号产生电致物理变化、电致化学变化或电致生理变化。
38.电致物理变化如电-温度转化、电-光转化、电-力学转化，电-温度转化：通过设置电阻，通过电流作用于电阻实现热量的产生，对温敏性相变材料阵列进行相变触发，通过能量接收模块获取的电能产生的热量，实现相变材料阵列的晶面间距的可控变化。
39.电致化学变化，如电化学反应、电泳吸引离子聚集，电泳吸引离子聚集通过在阳极、阴极附近分别通过吸引阴离子、阳离子，导致局部范围内离子浓度升高，引发离子响应型相变材料发生相变转换，通过能量接收模块的正负电极引发对应范围内的离子浓度变化，实现相变材料阵列的晶面间距的可控变化。
40.电致生理变化，通过电泳在电极附近吸引或转化生成的带电生化分子（例如多肽、蛋白、抗坏血酸、葡萄糖酸），导致局部范围内生化分子浓度升高，引发相变材料阵列的晶面间距的可控变化。
41.所述色彩变化模块包括沿瞳孔区域周向由内至外依次设置的若干环状相变材料阵列，采用多组独立的环状相变材料阵列，进而逐层颜色的不同设计，使得美瞳更加独特。
42.所述能量接收模块包括接收电路及与接收电路连接的若干用于使得相变材料阵列的晶面间距产生变化的致变电路，且所述致变电路分别与环状相变材料阵列对应设置。
43.无线能量接收模块包括感应线圈或光电转换器，接收电路通过电极将无线传输的电能输送给发热电阻或电泳电极或电化学电极。发热电阻或电泳电极或电化学电极与相变
阵列密切接触。
44.同时色彩变化模块及能量接收模块均分布于瞳孔以外的角膜接触镜区域内，以确保佩戴者拥有不被阻挡视野。
45.实施例1通过外部光源、变化的电磁场或电磁波使柔性无线能量接收模块获取电能，能量接收模块的致变电路根据获得的电能调控温度变化，导致温敏性相变材料发生相变转换，调节相变聚合物阵列的晶面间距d，进而使相变聚合物阵列仅反射出特定波长的单色光波（图3），从而实现无线调控角膜接触镜瞳孔以外区域的色彩变化。
46.实施例2通过外部光源、变化的电磁场或电磁波使柔性无线能量接收模块获取电能，所获得的电能通过电泳的方式在阳极、阴极附近分别通过吸引阴离子、阳离子，导致局部范围内离子浓度升高，引发离子响应型相变材料发生相变转换（图4），调节相变聚合物阵列的晶面间距d，进而使相变聚合物阵列仅反射出单色光波，从而实现无线调控角膜接触镜瞳孔以外区域的色彩。
47.实施例不应视为对本发明的限制，但任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种无线电子调色角膜接触镜，其特征在于：其包括角膜接触镜及与其无线连接的外部能量输送模块，所述角膜接触镜利用能量输送模块输送的无线信号获取可控的电能，并利用获取的电能致物理变化、化学变化或生理变化，进而可控地改变角膜接触镜内相变阵列的晶面间距，调控其反射光线的波长，进而改变角膜接触镜外观色彩的变化，所述角膜接触镜包括：角膜接触镜前基；色彩变化模块，与角膜接触镜前基的后表面叠合配置，其由周期性排列的相变材料阵列构成，可在无线传输的电能作用下改变相变材料阵列的晶面间距，反射特定的波长的单色光波；能量接收模块，与色彩变化模块的后表面叠合配置，根据获取的无线信号产生可控的电能，并利用电能实现电能致物理变化、化学变化或生理变化；角膜接触镜后基，与能量接收模块的后表面叠合配置。2.根据权利要求1所述的一种无线电子调色角膜接触镜，其特征在于：所述无线信号为电磁波、光、磁场或电场。3.根据权利要求1或2所述的一种无线电子调色角膜接触镜，其特征在于：所述外部能量输送模块为功率或能量传输效率可控的无线发射装置。4.根据权利要求1所述的一种无线电子调色角膜接触镜，其特征在于：所述相变材料阵列为温敏性相变材料阵列，通过能量接收模块获取的电能产生的热量，实现相变材料阵列的晶面间距的可控变化。5.根据权利要求1所述的一种无线电子调色角膜接触镜，其特征在于：所述相变材料阵列为离子响应型、酸碱度响应型、生化分子响应型相变材料阵列，通过能量接收模块的正负电极引发对应范围内的离子浓度、酸碱度、生化分子浓度的变化，实现相变材料阵列的晶面间距的可控变化。6.根据权利要求1所述的一种无线电子调色角膜接触镜，其特征在于：所述色彩变化模块包括沿瞳孔区域周向由内至外依次设置的若干环状相变材料阵列。7.根据权利要求6所述的一种无线电子调色角膜接触镜，其特征在于：所述能量接收模块包括接收电路及与接收电路连接的若干用于使得相变材料阵列的晶面间距产生变化的致变电路，且所述致变电路分别与环状相变材料阵列对应设置。8.根据权利要求1所述的一种无线电子调色角膜接触镜，其特征在于：所述角膜接触镜前基的边沿与角膜接触镜后基的边沿固定连接，并使得两者之间形成容纳色彩变化模块及能量接收模块的空间。

技术总结
本发明公开了一种无线电子调色角膜接触镜，其包括角膜接触镜和外部无线能量输送模块。角膜接触镜包括：角膜接触镜前基；色彩变化模块，与角膜接触镜前基的后表面叠合配置，其由周期性排列的相变材料阵列构成，可改变相变材料阵列的晶面间距，反射特定的波长的单色光波；无线能量接收模块，与色彩变化模块的后表面叠合配置，此模块可接收外部无线传输的能量而产生电能；角膜接触镜后基，与能量接收模块的后表面叠合配置。通过无线传输的电能所诱导出的物理、化学、生理变化，能够控制色彩变化模块内的材料发生相变，导致周期性相变阵列的结构参数d发生变化，进而调控周期性相变阵列反射出不同波长的光线，从而改变角膜接触镜的外观色彩。观色彩。观色彩。


技术研发人员：陈浩 杨成
受保护的技术使用者：温州医科大学附属眼视光医院
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/9/23