(57)【要約】      （修正有）【課題】コンタクトレンズの容積及び面積における機能性及び性能のために要件を満たす機械的に堅牢な外部アンテナアセンブリを提供する。【解決手段】アンテナ１４０及びアンテナマンドレル、又は、アセンブリは、コンタクトレンズを含む眼科デバイス１００などの機械式装置で片方向又は双方向通信及び／又は電力伝達の１つを可能にするように設計及び構成され得る。これらのアンテナ１４０及びアンテナマンドレル、又は、アセンブリは、送信機からデータを受信して、及び／又は機械式装置に組み込まれた電気機械セルなどを誘導充電させるために機械式装置からデータを送信するために利用され得る。【選択図】図１Ａ
2017097337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物医学装置内に埋め込まれた少なくとも１つのサブミリサイズのアンテナと電気的に結合するアンテナアレイであって、
基部と、
前記基部により支持された第１の基板であって、前記第１の基板は、１つ又は２つ以上の形状を有する生物医学装置とインターフェースするように構成された第１の形状を有し、該形状の１つは前記第１の形状を補完している、第１の基板と、
１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナであって、前記アレイ内の前記孤立したサブミリサイズのアンテナの少なくとも１つと前記生物医学装置内の少なくとも１つのサブミリサイズのアンテナとの間で最適化された近視野結合を提供するように構成され、前記孤立したサブミリサイズのアンテナのアレイの少なくとも１つ及び前記生物医学装置は、互いに対して移動可能である、１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナと、を備える、アンテナアレイ。
【請求項２】
前記生物医学装置は、眼科デバイスを含む、請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項３】
前記眼科デバイスは、コンタクトレンズを含む、請求項２に記載のアンテナアレイ。
【請求項４】
前記コンタクトレンズは、光学部と、前記光学部を囲む周辺部と、前記周辺部を囲むスカート部と、を更に含む、請求項３に記載のアンテナアレイ。
【請求項５】
前記コンタクトレンズは、ソフトコンタクトレンズを含む、請求項３に記載のアンテナアレイ。
【請求項６】
前記眼科デバイスは、眼内レンズを含む、請求項２に記載のアンテナアレイ。
【請求項７】
前記眼科デバイスは、光学部と、前記光学部を囲む周辺部と、を更に含む、請求項２に記載のアンテナアレイ。
【請求項８】
前記基部は、３次元空間内の１つ又は２つ以上の平面上での機械的移動のために構成されている、請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項９】
前記基部は、３次元空間内の１つ又は２つ以上の平面上での移動のために電気的に操縦可能であるように構成されている、請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項１０】
前記基部は、固定されるように構成されている、請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項１１】
前記基部は、ロボット視覚システムに接続するように構成されている、請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項１２】
前記ロボット視覚システムは、前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナを、前記生物医学装置内の前記１つ又は２つ以上の孤立したサブミリサイズのアンテナと粗整合させるように構成されている、請求項１１に記載のアンテナアレイ。
【請求項１３】
前記ロボット視覚システムは、前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナの内の少なくとも１つのアンテナを、前記生物医学装置内の前記１つ又は２つ以上の孤立したサブミリサイズのアンテナと精密整合させるように構成されている、請求項１１に記載のアンテナアレイ。
【請求項１４】
前記ロボット視覚システムは、３次元空間内の１つ又は２つ以上の平面上での移動のために電気的に操縦可能であるように構成されている、請求項１１に記載のアンテナアレイ。
【請求項１５】
前記第１の基板は、３次元空間内の１つ又は２つ以上の平面周りに回転するように構成されている、請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項１６】
前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナは、前記第１の基板内に埋め込まれている、請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項１７】
前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナは、前記周辺部に対応する領域まで延在するように前記第１の基板上に埋め込まれている、請求項１６に記載のアンテナアレイ。
【請求項１８】
前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナは、前記眼科デバイスの前記スカート部に対応する領域まで延在するように前記第１の基板上に埋め込まれている、請求項１６に記載のアンテナアレイ。
【請求項１９】
前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナは、前記眼科デバイスの前記光学部に対応する領域まで延在するように前記第１の基板上に埋め込まれている、請求項１６に記載のアンテナアレイ。
【請求項２０】
前記アレイの孤立したサブミリサイズのアンテナは、実質的に環状の配置を形成するように前記第１の基板上に埋め込まれている、請求項１６に記載のアンテナアレイ。
【請求項２１】
前記第１の基板は、ポリマーを含む、請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項２２】
前記第１の基板は、ポリイミドフィルムを含む、請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項２３】
前記第１の基板は、シリコン系基板を含む、請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項２４】
前記第１の基板は、シリカ系基板を含む、請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項２５】
前記第１の基板は、ポリテトラフルオロエチレンを含む、請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項２６】
前記第１の基板は、液晶ポリマーを含む、請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項２７】
前記アンテナアレイは、棚部を更に備える、請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項２８】
前記棚部は、１つ又は２つ以上の機械式アクチュエータを更に含む、請求項２７に記載のアンテナアレイ。
【請求項２９】
前記１つ又は２つ以上の機械式アクチュエータは、３次元空間内の１つ又は２つ以上の平面周りに回転するように構成されている、請求項２８に記載のアンテナアレイ。
【請求項３０】
前記１つ又は２つ以上の機械式アクチュエータは、３次元空間内の１つ又は２つ以上の平面上での移動のために構成されている、請求項２８に記載のアンテナアレイ。
【請求項３１】
前記アンテナアレイは、第２の基板を更に備える、請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項３２】
前記第２の基板は、前記１つ又は２つ以上の機械式アクチュエータの少なくとも１つに固着されている、請求項３１に記載のアンテナアレイ。
【請求項３３】
前記第２の基板に固着された前記１つ又は２つ以上の機械式アクチュエータは、３次元空間内の１つ又は２つ以上の平面周りに回転するように構成されている、請求項３２に記載のアンテナアレイ。
【請求項３４】
前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナは、前記第２の基板内に埋め込まれている、請求項３１に記載のアンテナアレイ。
【請求項３５】
前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナは、前記周辺部に対応する領域まで延在するように前記第２の基板上に埋め込まれている、請求項３４に記載のアンテナアレイ。
【請求項３６】
前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナは、前記眼科デバイスの前記スカート部に対応する領域まで延在するように前記第２の基板上に埋め込まれている、請求項３４に記載のアンテナアレイ。
【請求項３７】
前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナは、前記眼科デバイスの前記光学部に対応する領域まで延在するように前記第２の基板上に埋め込まれている、請求項３４に記載のアンテナアレイ。
【請求項３８】
前記アレイの孤立したサブミリサイズのアンテナは、実質的に環状の配置を形成するように前記第２の基板上に埋め込まれている、請求項３４に記載のアンテナアレイ。
【請求項３９】
前記第２の基部は、３次元空間内の１つ又は２つ以上の平面上での移動のために構成されている、請求項３１に記載のアンテナアレイ。
【請求項４０】
前記第２の基板は、ポリマーを含む、請求項３１に記載のアンテナアレイ。
【請求項４１】
前記第２の基板は、ポリイミドフィルムを含む、請求項３１に記載のアンテナアレイ。
【請求項４２】
前記第２の基板は、シリコン系基板を含む、請求項３１に記載のアンテナアレイ。
【請求項４３】
前記第２の基板は、シリカ系基板を含む、請求項３１に記載のアンテナアレイ。
【請求項４４】
前記第２の基板は、ポリテトラフルオロエチレンを含む、請求項３１に記載のアンテナアレイ。
【請求項４５】
前記第２の基板は、液晶ポリマーを含む、請求項３１に記載のアンテナアレイ。
【請求項４６】
前記アンテナアレイは、１つ又は２つ以上の層になって分岐された接続ケーブルを更に備える、請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項４７】
前記１つ又は２つ以上の層になって分岐された接続ケーブルは、電気的に操縦可能であるように構成されている、請求項４６に記載のアンテナアレイ。
【請求項４８】
前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナは、前記１つ又は２つ以上の層になって分岐された接続ケーブルに接続されている、請求項４６に記載のアンテナアレイ。
【請求項４９】
前記１つ又は２つ以上の層になって分岐された接続ケーブルは、前記棚部内に封入されている、請求項４６に記載のアンテナアレイ。
【請求項５０】
前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナは、１つ又は２つ以上のアレイの孤立した単巻のサブミリサイズのループアンテナを含む、請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項５１】
前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナは、導電コイルワイヤを含む、請求項５０に記載のアンテナアレイ。
【請求項５２】
前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナは、１つ又は２つ以上のアレイの孤立した複数巻のサブミリサイズのループアンテナを含む、請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項５３】
前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立した複数巻のサブミリサイズのアンテナは、導電ワイヤコイルを含む、請求項５２に記載のアンテナアレイ。
【請求項５４】
前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナは、１つ又は２つ以上のアレイの孤立した螺旋のサブミリサイズのアンテナを含む、請求項１に記載のアンテナアレイ。
【請求項５５】
前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立した螺旋のサブミリサイズのアンテナは、導電ワイヤコイルを含む、請求項５４に記載のアンテナアレイ。
【請求項５６】
前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナは、１つ又は２つ以上の電気的相互接続部を更に含む、請求項１に記載のアンテナアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生物医学装置とインターフェースすることができるマンドレル上の小さいアンテナのアレイを含むデバイス、更に詳しくは、コンタクトレンズ、眼内レンズ（ＩＯＬ）を含む体内植込み型レンズ、及び、１つ又は２つ以上の電子コンポーネント及び／又は電力伝達装置との片方向又は双方向通信の１つを可能にする電子回路及び関連のアンテナ／アンテナアセンブリを組み込む光学コンポーネントを含む任意の他の形式のデバイスを含むウェアラブルレンズなど、眼科デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスの小型化が進むのに伴って、多様な用途においてウェアラブル又は埋め込み型のマイクロ電子デバイスが創出される可能性が益々高まっている。そのような用途には、体の化学反応の様子を監視すること、測定に応答して又は外部の制御信号に応答して、自動的なものを含め様々な機構によって、管理された薬用量の薬物又は治療薬を投与すること、並びに、器官又は組織の能力を増強することが挙げられる。そのようなデバイスの例には、グルコース注入ポンプ、ペースメーカー、除細動器、補助循環デバイス、及び神経刺激器が挙げられる。特に有用な新たな応用分野として、眼科用装着型レンズ及びコンタクトレンズが挙げられる。例えば、装着型レンズは、屈折異常を補正する、及び／又は目の能力を増強又は向上させるために、電子式可変焦点を有するレンズ組立体を組み込んでもよい。別の例において、可変焦点の有無にかかわらず、装着型コンタクトレンズが、前角膜（涙膜）に特定の化学物質が集中することを検知するために、電子センサを組み込んでもよい。
【０００３】
レンズ内での埋込み型電子部品の用途では、電子部品との通信、電子部品に給電及び／又は再通電する方法及びデバイス、電子部品の相互接続、内部及び外部感知及び／又はモニタリング、及び、電子部品及びレンズの全体的機能の制御の潜在的な要件が導入される。
【０００４】
多くの場合、制御及び／又はデータ収集の目的で、埋込み型の電子機器との間の通信に備えることが望ましい。この種の通信は、電子機器が完全に封止され得るように、またレンズが使用されている間の通信を容易にするために、好ましくはレンズの電子機器と直接、物理的に接触することなく実施されるべきである。それゆえに、近視野通信技術を用いて信号をレンズ電子工学に結合することが望ましい。したがって、短距離無線通信に適切であり、かつ、ソフトコンタクトレンズなどのアンテナを含む光学レンズアセンブリと連絡することができるアンテナ構造体に対する必要性が存在する。
【０００５】
近視野通信（ＮＦＣ）は、電子コンポーネント間でセキュアな双方向相互作用を伝える短距離無線接続性を供給する。ＮＦＣは、誘導結合又は容量結合を介して短距離にわたる通信を可能にする。これは、振動する電場及び磁場は別個のものであり、電力は金属電極間の容量結合（静電誘導）により電場を介して、又は、ワイヤのコイル間の誘導結合により磁場を介して伝達され得るということを意味する。容量結合において、電力は、金属板などの電極間で電場により伝達される。送信電極及び受信電極は、介在する空間を誘電体としてコンデンサを形成する。送信機により生成された交流電圧は、送信プレートに印加され、振動する電場は、受信プレート上で交番電位を誘発し、これにより、電力を伝達することができる。容量結合は、本発明などの低出力用途においては従来使用されておらず、有意な電源を伝達するために必要とされる電極上の高電圧は、潜在的に危険であり得るからである。更に、電場は、人体を含み、大部分の材料と強力に相互作用し、かつ、過剰な電磁場暴露を引き起こし得る。誘導結合において、電力は、磁場によりワイヤのコイル間で伝達される。送信コイル及び受信コイルが一体で変圧器を形成する。磁場は、受信コイルを通過し、これにより、２つの回路間の相互誘導を介して回路間のエネルギー伝達が促進される。伝達される電力は、２つのコイル間の周波数及び相互誘導とともに増大し、これは、該コイルの外形形状及び該コイル間の距離に左右される。
【０００６】
身体上のアンテナ効率は、大部分が電場又は「Ｅフィールド」のアンテナの場合は低下する。したがって、身体上で通信してバッテリを再充電する最も問題のない方法は、誘導結合を介したものであり、これによって、外部アンテナのコイルは、眼科デバイス内に埋め込まれたアンテナに磁気結合される。アンテナ、アンテナアセンブリ、及び／又は、光学アセンブリ内での使用に適切なコイルなどの誘導構造体の存在とともに、効率的な近接場結合のためにコイル構造体を誘導コイル構造体と整合させる簡便な方法を利用するデバイスを提供することが望ましい。
【０００７】
コンタクトレンズに電子部品及び通信能力を埋め込むのは、いくつかの一般的な課題がある。一般的に、こうした要素をレンズ上に直接製造すること、及び非平面状の表面に平面状の装置を実装して相互に接続することは、多くの理由により困難である。一定の縮尺での製造も困難である。レンズ上に又はレンズ内に設置されるべきコンポーネントは、小型化され、かつ、コンポーネントを眼の液体環境から保護しながらレンズを形成する、わずか１．５平方センチメートル（半径７ｍｍのレンズを想定）の透明ポリマー上に一体化される必要がある。更なるコンポーネントの肉厚化でコンタクトレンズを装用者に違和感なくかつ安全にすることも、困難であり得る。
【０００８】
通信デバイスに関して、特定の課題として、アンテナ効率の限界が挙げられ、これは、コイルアンテナのサイズつまり面積、及び、コイル巻数に直接に関係する。電子機器の小型化の限界は未解決であるが、電子部品内の一部の素子のサイズは、物理的特性のルールにより制約されていることに変わりはなく、回路素子により明示される小型化に適合することができない。情報を発するために必要とされるアンテナは、塩粒の大きさの電子部品に対して相対的に大きいことに変わりはない。アンテナの寸法は、デバイスに伝達され得る達成可能な最大インダクタンス及び最大電圧又は電流に関係し、異なる寸法決定は、通信リンクを開始するためにアンテナを粗整合及び微調整整合する能力を先延ばし又は悪化させる可能性がある。第１の問題は、何らかのアンテナが眼科デバイス内に埋め込まれた回路上に含むほど十小さい場合、該アンテナは、十分な電力レベルを提供し得ないということである。アンテナでの受信電力は、外部デバイスから妥当な電力レベルにより励起されたときに、眼科デバイスの内側の回路の適当な供給電圧レベルへの変換を可能にするほどの強度でなければならない。眼科デバイスの内側のアンテナコイルと外部アンテナと間の電力伝達効率は、動作周波数、巻き回数、互いに対する２つのコイルの角度及びサイズ、及び、２つのコイル間の距離に比例する。場合によっては、外部アンテナに印加される電力を単に増大させるか、又は、サイズ又は巻数に変えることは望ましくない場合がある。２つのアンテナ間のサイズ比率が大きくなると、結果として、予測不可能な又は性能を劣化する特性が発生する可能性がある。等しくサイズ設定された、低電力外部アンテナを密接に結合するほうが良い場合がある。しかしながら、内部アンテナの基本的なサイズ制約を考慮すると、アンテナが等しくサイズ設定されれば、アンテナコイルは、整合の影響を極めて受けることになろう。コイルのどんなにわずかな不整合でさえ、結果として不十分な電力になる恐れがある。更に、この問題点は、ミクロンサイズのアンテナを利用するときに大幅に増大し、１つのアンテナは、眼科デバイスに埋め込まれ、これにより、直接接触結合方法の可能性が排除される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、コンタクトレンズの容積及び面積における機能性及び性能のために要件を満たす機械的に堅牢な外部アンテナアセンブリを提供する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のアンテナ及び／又はアンテナ組立体は、簡潔に上述した欠点を克服するものである。
【００１１】
本発明は、放射線素子を含む眼用レンズアセンブリと対象物との間の通信を可能にするデバイスに関する。デバイスは、データ読み取り及びプログラミング、シリアルナンバー識別、電力伝達、トラッキング及び管理のために無線周波数を可能にするように利用され得る。より具体的に言えば、本発明は、電波を伝搬するように眼科デバイスの内部アンテナ配列を外部放射線素子に無線で接続する方法及び手段に関する。デバイスは、医療データを収集するか、又は、情報又はデータを医療管理者又はメーカに評価のために送信する機構として使用することができるように、回路素子からの電磁エネルギーを眼用レンズ、例えば、コンタクトレンズ内に埋め込まれた内蔵アンテナで結合する素早くて簡便な方法、より一般的に言えば、近接場通信技術を利用する方法を提供することが好ましい。
【００１２】
本発明は、誘導結合を利用して、変圧器そっくりに、電気信号及び／又はエネルギーを１つの基板上の回路から別の基板上にアンテナに伝達する。変圧器の２次側は、眼科デバイスの内側に回路担体上に位置し、１次側は、アンテナマンドレル／アンテナアセンブリ上に位置する。
【００１３】
第１の態様によれば、本発明は、眼科用レンズ組立体に関するものである。眼用レンズアセンブリは、眼の内側及び眼の表面近傍の少なくとも１つでの設置のために構成されたレンズを含み、レンズは、視力矯正及び視力増強の少なくとも１つのために構成可能な光学部、及び、１つ又は２つ以上の電子コンポーネントとの片方向又は双方向通信の少なくとも１つ及び電力伝達を提供する１つ又は２つ以上の電子コンポーネントに作動上関連した少なくとも１つのアンテナ配列を含む。眼科デバイスなどの機械式装置に組み込まれたアンテナ、又は、アンテナアセンブリは、変圧器の２次側とそっくり機能し得、該デバイスは、片方向及び／又は双方向通信の手段及び電子部品に給電するか又は電力貯蔵デバイスを再充電する手段を生成する。本発明のアンテナマンドレル／アンテナアセンブリは、電気信号及びエネルギーを伝達するために眼科デバイス内に埋め込まれたアンテナにデバイス上でのアンテナを誘導結合するために利用され得る。
【００１４】
本発明による例示的なアンテナマンドレル／アンテナアレイは、１つ又は２つ以上のサブミリサイズ（submillimeter-sized）のアンテナ構造体、３次元基板、回路基板、電子回路、能動スイッチ、及び支持構造体を含み得る。アンテナは、約０．５ｍｍ〜約３ｍｍの範囲であり得るコイル径を有するアンテナを作成するワイヤの１つ又は２つ以上のループを含むコイルを含み得る。アンテナアレイは、レンズ構造体の周辺部及び／又はスカート部と整合する異なる角度位置及び半径方向の位置を有する孤立したサブミリサイズのアンテナのマトリックスを含み得る。一部の例示的な実施形態において、アンテナ構造体は、肉薄屈曲性高分子、可撓性の金属被覆されたポリイミドフィルム、金属被覆された可撓性セラミックフィルム、可撓性の肉薄シリコン又はシリカ系基板、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、液晶ポリマー（ＬＣＰＳ）又は、眼科デバイスに影響を与えることなくアンテナのマトリックスを収納するのに好適な任意の他の収容材料などの３次元基板内に埋め込まれていることができる。代替例示的な実施形態において、アンテナ又はアンテナ構造体は、電線に付着又は固着され得る。電子回路は、回路基板上に取り付けられたいくつかの電子コンポーネントを含み得、回路基板は、電子コンポーネントを相互接続するために配線細線を設置し得る。能動スイッチング機構が、アンテナ構造体内で個々のアンテナを起動させ、かつ、較正モードと、受信モードと、充電モードとの間で交番するために利用され得る。
【００１５】
本発明においてなど、誘導システム内で使用されるアンテナ及びアンテナマンドレル／アセンブリは、コイルが共通の磁束により磁気により併せて結び付けられるように相互誘導を利用することが好ましい。コイル同士を結び付ける相互誘導の量は、２つのコイルの相対位置に大きく左右される。物理的距離が非常に小さく、かつ、軸方向に整合されるように一方のコイルが他方のコイルの隣りに位置決めされた場合、第１のコイルにより生成された磁束のほぼ全ては、相対的に大きな電磁場（「ｅｍｆ」）を誘発する第２のコイルのコイル巻数と相互作用することになり、したがって、大きい相互誘導値を生成することになる。先述したように、伝達される電力は、２つのコイル間の相互誘導とともに増大し、その値は、コイル間の距離に左右される。例えば、２つのコイルが互いから遠く離れているか、又は、異なる角度にある場合、第１のコイルから第２のコイルへの誘発磁束量は弱くなり、生成される誘発ｅｍｆは非常に小さくなり、相互誘導値は、非常に小さくなる。
【００１６】
漏れ及び位置のためにある程度の損失が常にあるものであるという事実のために、２つのコイル間の磁気結合は、１００パーセントに決して到達したり、又は、超えたりすることができない。全磁束の一部が２つのコイルに連結する場合、鎖交磁束量は、コイル間の可能な全鎖交磁束の少量と定義することができる。この小数値は、結合係数（ｋ）と呼ばれ、百分率の代わりに０と１の間の十進数として一般的に表される。結合係数は、コイルの外形形状及び相対位置に左右される。明らかに、コイルを分離する大きい距離ではｋ＝０であり、磁束が両方のコイルを完全に結び付ける例外的に強力な結合については１の限界値に近づく可能性がある。
【００１７】
コンポーネントの小型化のためにｋの予想範囲が０≦ｋ≦０．００２であるが、ｋは、以下の関係を利用して最大化され得る。
ｋ≦（ｒｓｍａｌｌ／ｒｌａｒｇｅ）＾２              （１）
式中、ｒｓｍａｌｌ及びｒｌａｒｇｅはアンテナコイルの半径を表し、ｋの上限は、中心辺りで整合された２つの同一平面上螺旋導体の面積比に基づく。更に、眼科デバイス内の限られた空間により、両方の半径が、結合係数を最大化するためにサブミリサイズの範囲を超えるのが制限される。したがって、コイルの相対的に小さな不整合により、結合係数が変化する。コイルの０．２ｍｍの不整合でさえ、２次コイルへの電力が不十分となる可能性があり、第１のコイルからの磁場が多いほど、第２のコイルに届かない。高効率化は、コイルが共に接近して近づき、かつ、コイルの軸線が整合された場合には達成され得る。この限界事項を克服してより高い電力伝達を可能にするために、本発明は、アンテナが接近し合って容易に粗整合することができるようにレンズ構造体の形状を模倣する。アンテナは、ほぼ４０平方ミリメートルの領域を占有する。この領域は、内径が７ミリメートル、外径が１０ミリメートルであり、レンズの凹側又は凸側とでインターフェースするように構成される。幾何学的にアンテナ構造体レンズに適合させて、アンテナを基板上で上述した領域内に集中させると、結合を開始するためにミクロンサイズのアンテナを粗整合させようとする複雑性が低減され得る。アンテナマンドレルは、マンドレル上の複数のアンテナを眼科デバイス内に埋め込まれたアンテナと同じ領域に密着して位置決めすることができるようにレンズ構造体と粗整合させ得る。一部の実施形態において、本発明は、粗整合及び微調整整合プロセスを容易にして迅速に処理するロボット視覚システムを含み得る。例えば、ロボット視覚システムは、眼科デバイス内に埋め込まれたサブミリサイズのアンテナの場所を特定するために３次元空間内の平面の１つ又は２つ以上を移動させるか、又は、該平面周りに回転するように構成され得る。別の実施形態において、ロボット視覚システムは、視覚システムがサブミリサイズのアンテナについて眼科デバイスを完全にスキャンすることを可能にするために３次元空間内の１つ又は２つ以上の平面周りに回転又は移動する移動可能な基部に固定及び接続され得る。アンテナが粗整合されると、微調整つまり最終的な整合が、３次元空間内の１つ又は２つ以上の平面周りの電気的又は機械的移動又は回転を介してマンドレルの配向の小さい調整を行うことにより素早く完了され得る。コントローラを介してアンテナマンドレル上のアンテナのマトリックスに対する電子的な問い合わせ、眼科デバイスのサブミリサイズのアンテナを探査する能力により、通信プロセスが迅速に処理され得る。
【００１８】
眼のデバイスなどの医療機器のための設計されたアンテナ及びアンテナマンドレル／組立体は、多種多様な用途に利用又は構成され得る。用途としては、眼科デバイスを起点・終点としたデータ送／受信、眼科デバイスが設置される環境からの情報感知、バッテリ又は眼科デバイス及び他のデバイスの作動又は起動に関連した他の電源の充電が挙げられる。眼科デバイスを起点、終点としたデータフローとしては、キーフォブ、スマートフォン、又は、他のハンドヘルドデバイス及び無線ネットワークとの通信、眼科デバイスを保持する事例、例えば、薬剤又はＵＶ対応消毒システム、並びに、テキスト情報、映像情報、測定情報を受信することができる任意の他の形式のデバイス、ＲＦ又は誘導無線リンクを介してなどプログラム変更又は更新のためのグラフィックス、ソフトウェア、又は、コードを利用するコンタクトレンズのクリーニング事例を挙げることができる。送信又は受信されるデータ又は情報としては、裂け目フィルム分析、眼圧、心拍数、血圧などを挙げることができる。眼科デバイスは、装置の用途に基づいて、種々のパラメータ、例えば遠近調節レンズに対する毛様筋収縮を検知するために利用され得る。反復的に、アンテナ又はアンテナシステムからの出力は、デバイスの光学部品を交換する２次デバイスを作動又は起動させ及び／又は薬剤及び／又は治療薬を分注するために利用され得る。アンテナ及びアンテナ組立体は、上述のように、電池を充電するために、あるいは遠隔の電源から絶えず給電するために利用され得る。これは、充電ではなく非接触式の給電の形態をなし得る。アンテナはまた、レンズなどの眼科デバイスとの間で通信するために、読書中の眼の輻輳を検知するために、あるいは、３次元ホログラフィック認識に対する動作を同期させるために利用され得る。
【００１９】
アンテナ及びアンテナマンドレル／アセンブリは、任意の数の方法で物理的に実現され得る。アンテナ及びアンテナマンドレル／アセンブリは、任意の数の方法で物理的に実現され得る。物理的実現としては、デバイス内に組み込まれた回路の導電細線、及び／又は、デバイス上に及び／又は積層ダイアセンブリ内の層としてプリントされた３次元基板導電細線内に埋め込まれた巻数又はワイヤが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
本発明の前述並びに他の特徴及び利点は、付随する図面に示される本発明の好ましい実施形態の、以下のより詳細な説明から明らかとなるであろう。
【図１Ａ】内蔵アンテナ付きの小型化された回路素子を含む眼科デバイスの平面図である。
【図１Ｂ】眼科デバイス内の回路素子の寸法上の制約を例示する。
【図１Ｃ】眼科デバイス内に埋め込まれた回路素子上のアンテナコイルを例示する。
【図２Ａ】送信機アンテナコイルと受信機アンテナコイル間の磁場の分布を例示する。
【図２Ｂ】送信機アンテナコイルと受信機アンテナコイル間の磁場の分布を例示する。
【図２Ｃ】送信機アンテナコイルと受信機アンテナコイル間の磁場の分布を例示する。
【図３Ａ】アンテナ構造体の例示的なアンテナ及び平面図を例示する。
【図３Ｂ】アンテナ構造体の例示的なアンテナ及び平面図を例示する。
【図４】本発明による、通信及び電力伝達について利用され得るアンテナ構造体を組み込む無線送信機システムの図である。
【図５】レンズの凸側に対向するアンテナとインターフェースするように実装される例示的な３次元アンテナマンドレルの平面図である。
【図６】レンズの凹側に対向するアンテナとインターフェースするように実装される例示的な３次元アンテナマンドレルの平面図である。
【図７】代替の例示的な３次元アンテナマンドレルの平面図を例示する。
【図８】レンズの凹側に対向するアンテナとインターフェースするように実装される代替の例示的な３次元アンテナマンドレルの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１Ａを参照すると、眼科デバイス１００の第１の例示的な実施形態が例示されている。コンタクトレンズとして示されているが、留意すべき重要なこととして、本発明は、医療及び眼科の用途を有する種々の装置、並びに、カメラ、双眼鏡、及び顕微鏡など、レンズを組み込んだ任意の装置と共に利用され得る。例示的な眼科デバイス１００は、サブミリサイズの内蔵アンテナ１４０が周辺部１３０における光学部１２０の外側に位置決めされた回路素子１３５を含む。本明細書で利用されるように、回路素子１３５は、絶縁物上の酸化ケイ素又は窒化シリコン、又は、他の導体上のポリイミド、アルミニウム、又は、銅上の銅製細線を含む、任意の適切な基板、上に埋め込まれた１つ又は２つ以上の電気コンポーネントを含み得る。回路素子１３５は、眼科デバイスのために任意の数のアプリケーションを実行する必要な電気コンポーネントで構成され得る。アンテナ１４０は、任意の数の好適な導電材料で形成して任意の数の技術を利用して構築され得る。他の例示的な実施形態において、アンテナ細線は、コンタクトレンズ、又は、視覚挿入体内に直接に作製され得る。レンズ成形プロセスにより、アンテナの挿入又はコンタクトレンズのポリマー内へのアンテナの堆積が可能となる。アンテナは、製造の間にプリント硬化性トレースとして堆積され得る。アンテナを具備するインサートが、成形の間にコンタクトレンズに加えられ得る。アンテナは、金属を選択的に堆積させ、金属を広範囲に堆積させ、次いで選択的に除去し、液状の硬化性導体を堆積させるか、あるいは他の手段によって、光学インサート上に製作され得る。
【００２２】
図１Ｂは、眼科デバイス１００の周辺部１３０内の好適な領域１４５の更なる詳細を例示し、該好適な領域は、内蔵アンテナ１５０（以下「サブミリサイズの内部アンテナ」）を有するＩＣ又は回路素子は占有し得る。サブミリサイズの内部アンテナ１４０は、７ｍｍ内径１６０を有する領域と１０ｍｍ外径１５５を有する領域間にちょうど４０平方ミリメートルで設置されるべきである。先述したように、レンズ内に設置されるコンポーネントは、小型化され、かつ、わずか１．５平方センチメートルの透明なポリマー（７ミリメートル半径を有するレンズと想定）上へ一体化されなければならない。
【００２３】
図１Ｃは、アンテナ１４０の例示的な実施形態のより詳細な図を例示する。例示的なアンテナ１４０は、基板１７５上の１つ又は２つ以上のインタコネクト１９０及び配線細線１８０を含む。アンテナ１４０は、図１Ａにおいて例示される小型化された回路素子１３５上の配線又は導電細線１８０の１つ又は２つ以上の巻きにより形成され得る。基板１７５上に埋め込まれると、アンテナ１４０は、体内に又は眼の中に、又は、別の誘導体との磁気結合用の誘導体として装用されたときに、指向性、効率、及び／又は、利得など、アンテナとしての動作の所定の特性を有する電磁構造体を形成するように配置される。一部の例示的な実施形態において、アンテナは、一方又は両方通信及び電力伝達に利用され得るマルチターンループアンテナ、螺旋アンテナ、コイルアンテナ、又は、単一のアンテナを含み得る。アンテナは、電子回路に電気的に結合され得る。一部の例示的な実施形態において、は、送信信号で発信電磁信号ボードを送信するためにアンテナに送信信号を提供し得、一方、代替例示的な実施形態において、アンテナは、発信電磁信号を受信して、何らかの受信信号を電子回路に提供する。それに代わる更に別の例示的な実施形態において、アンテナは、信号を送信及び受信するために利用されてもよい。更に別の例示的な実施形態において、アンテナは、蓄電素子又はバッテリを誘導充電するために利用され得ることができる。一部の例示的な実施形態において、単一のアンテナが、また、通信及び電力伝達の両方に利用され得る。上述したように、アンテナは、銅、アルミニウム、銀、金、ニッケル、酸化インジウムスズ、グラフェン及び白金を含む、任意の数の好適な導電材料及び合金で製作され得る。アンテナは、非反応性材料で製作されることが好ましい。基板は、シリコン、二酸化シリコン、窒化シリコン、肉薄ポリマー、ポリイミドフィルム、セラミック、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、液晶ポリマー（ＬＣＰＳ）又は、眼科デバイスに影響を与えることなくアンテナを収納するのに好適な任意の他の収容材料などの任意の好適な絶縁材で形成され得る。
【００２４】
図２Ａ〜２Ｃは、２つのアンテナコイル間で可能な磁場分布を例示する。送信機コイル及び受信機コイルが変圧器を形成するとき、送信機コイルを通る交流は、受信コイルを通る振動磁界を発生させる。磁場は、交流ＥＭＦを誘発し、これにより、受信機においてＡＣ電流が発生する。コイル間で伝達された電力は、コイル間の周波数及び相互誘導係数とともに増大し、これは、外形形状及びコイル間距離に左右される。例示する磁力線は、磁場の分布状況を明示しており、実線は、磁場の磁束の多くがどのように受信機により取り囲まれるかを示し、高密度の磁力線が受信機を介して放出された場合にはより高い。一般的に、２つのアンテナコイルの間に存在する誘導結合の量は、０と１との間の十進数として表され、０は、ゼロ、つまり、誘導結合なしを示し、１は、完全、つまり、最大誘導結合を示す。したがって、大量の磁力線が受信機から分岐したとき、破線の磁力線により例示するように、２つのコイル間の結合は低減され、結合定数値の減少が発生する。しかしながら、目的は、２つのコイル間の結合定数を増大させることであり、これは、電力を伝達する能力及び電力伝達効率に影響を与えるからである。
【００２５】
図２Ａをここで参照すると、受信機コイルアンテナ（Ｒｒ）２１０とより大きい送信機コイルアンテナ（Ｒｔ）２１５との間の磁場２００の分布が例示される。受信機を介して放出された実線の磁力線２２５の数により例証されるように、２つのコイル（Ｒｒ＜＜Ｒｔ）の半径の比率は、コイルを粗結合させることであり得る。送信機コイルが大きいほど高い電力伝達効率が発生し得るが、電力の伝達は低く、受信機の所望の経路に抑制される量磁束は最小であり、その結果、破線の磁力線２２０により例示するように、多大な損失つまり磁場の漏れが発生するからである。したがって、送信機アンテナにより大きいコイル半径を利用しても、一定の距離での結合係数は向上し得ない。
【００２６】
図２Ｂにおいて、受信機コイルアンテナ（Ｒｒ）２３５と等しくサイズ設定された送信機コイルアンテナ（Ｒｔ）２４０との間の磁場２３０の分布が例示されている。実線の磁力線２４７の数は、結合係数の弱さを例示する。半径が幾何学的に同等であるが、コイルは空間的に整合状態ではなく、２次コイルから１次コイルへの反射インピーダンスは、破線の磁力線２４５により例示するように、結合係数の低減のために１次コイルの初期インピーダンスを下回る。したがって、伝達効率及び伝達電力の両方が減少することになる。
【００２７】
図２Ｃをここで参照すると、受信機コイルアンテナ（Ｒｒ）２５５とアンテナ構造体送信機２９０との間の磁場２５０の分布が例示されている。アンテナ構造体２９０は、レンズ構造体と同心状に整合された等しくサイズのアンテナ２６０、２６５及び２７０（Ｒｔ）のマトリックスを含み得る。したがって、送信機アンテナ構造体２９０上のアンテナのコイルと受信機アンテナコイル２５５の半径の比率は、同等である（Ｒｒ＝Ｒｔ）。磁力線２７５、２８０、及び２８５は、磁場２５０の分布が２つのコイルの空間整合によって変わり得ることを示す。先述したように、コイルの相対的に小さな不整合により、結合係数は変化する。受信機コイルアンテナ２５５及び送信機コイルアンテナ２６０は、強力に結合されており、これは、２次コイルから１次コイルへの反射インピーダンスが１次コイルの初期インピーダンスと全く同じであることを示す。受信機を介して直接に放出される実線２７５の数により例証されるように、伝達電力は最大値に到着し得、伝達効率は、おそらく５０％に到達し得る。受信機アンテナコイル２５５と送信機コイルアンテナ２６５との間の磁力線の分布は、均一に分布しておらず、実線と破線の磁力線２８５間の比率は、磁気磁束密度のより強力な集中が受信機コイルに最も近いコイル（実線の磁力線２８１により示す）の縁部近傍でのみ発生することを示す。送信機アンテナコイル２７０は、破線の磁力線２８５により例示するように、受信機アンテナコイルによる粗結合される。
【００２８】
図２Ａ、２Ｂ、及び２Ｃを見ると、磁場分布にある程度の明確な違いがある。予想されるように、結合係数は、２つの状態、即ち、（１）受信機アンテナコイルの半径及び送信機アンテナコイルの半径の比率は、１に近づき、かつ、（２）１次コイル及び２次コイルは、軸方向に整合される、で増加し得る。当業者に知られているように、増加の１つの潜在的な説明は、磁束分布は巻線の一番奥の半径に関連しているとあり得る。送信機コイルの磁場強度は、半径が小さいほど高い結合係数を有し得、磁力線は、受信機を介して直接に放射されるからである。ところが、コイルの磁場分布は、半径が相対的に大きいと、周辺部から中心に均一に及びゆっくり減少し、磁束漏れが増大し、結合係数が減少する。
【００２９】
図３Ａは、例示的な送信機アンテナコイル３００を例示する。送信機アンテナコイル３００は、例示するように、１つ又は２つ以上の電気的相互接続部３２０、及び、３次元基板３１０上に形成された１つ又は２つ以上の巻数のワイヤ又は導電細線３３０を含む。図３Ｂに、無線送信機又は無線送信機回路とともに利用され得るアンテナ構造体３４０の例示的な平面図が例示されている。アンテナ構造体３４０は、例示するように、レンズ構造体の光学部３６０と同心状に整合されるように３次元基板３５０上に埋め込まれた送信機アンテナコイル３７０のマトリックスを含む。
【００３０】
３次元基板３１０及び３５０上には、それぞれ、送信機アンテナコイル３００及び３７０が埋め込まれ、体内に又は眼の中に装用されたときに、又は、別の誘導体との磁気結合の誘導体として、指向性、効率及び／又は利得など、アンテナとしての動作の所定の特性を有する電磁構造体を形成するように配置される。上述したように、アンテナ３００及び３７０は、銅、アルミニウム、銀、金、ニッケル、酸化インジウムスズ及び白金を含み、任意の数の好適な導電材料及び合金で製作され得る。それぞれのアンテナは、非反応性材料で製作されることが好ましい。３次元基板３１０及び３５０は、シリコン、二酸化シリコン、窒化シリコン、肉薄ポリマー、ポリイミドフィルム、セラミック、ガラス、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、液晶ポリマー（ＬＣＰＳ）、又は、眼科デバイスに影響を与えることなくアンテナを収納するのに好適な任意の他の収容材料などの任意の適切な絶縁材を含み得る。
【００３１】
図３Ａ及び３Ｂそれぞれに例示するアンテナ３００及びアンテナ構造体３４０は、任意の数の好適な用途に利用され得る。アンテナ又はアンテナ構造体は、信号を受信する手段として、信号を送信する手段として誘導結合手段、又は、その任意の組み合わせの役目を務め得る。アンテナの機能により、デザイン、並びに、支持回路が決まる。例えば、アンテナは、受信機回路、送信機回路、誘導充電回路に、又は、その任意の組み合わせに結合され得る。基本的に、アンテナは、電磁波形を電気信号に、電気信号を電磁波形に、あるいは電気信号を異なる電気信号に変換する電気装置である。以下で論じる内容では、アンテナ及びその関連の回路の異なる使用法を重点的に取り扱う。
【００３２】
図４は、アンテナ構造体を組み込む無線送信機システム４００を例示する。無線送信機システム４００は、無線送信機回路４１０、１つ又は２つ以上の制御ライン４１５、１つ又は２つ以上の無線周波送信ライン４２０、スイッチ４２５、及び、アンテナ構造体４４０を含む。当業者に知られているように、無線送信機システム４００は、無線通信技術を利用する様々なアプリケーションを実行するために必要な１つ又は２つ以上の好適な電気コンポーネントを含み得る。無線送信機回路４１０は、眼科デバイスに無線でデータ又は電力を伝達するように設計され得る。例えば、無線送信機システム４００がデータを伝達するように構成される場合、無線送信機回路４１０は、アンテナマッチ回路、送信機回路、コントローラ、バッテリ、電力管理回路、及び、センサを含み得る。この例示的な実施形態において、スイッチ４２５は、最適アンテナを選択して較正と受信モード間で交番するように利用され得る。更に、アンテナ構造体４４０は、適合した送信電気信号を受信し、かつ、送信電気信号に基づいて送信電磁信号をブロードキャスト又は放射するように適合され得る。別の例示的な実施形態において、無線送信機システム４００は、眼科デバイスに給電するように構成され得、無線送信機回路４１０は、当技術分野で公知であるような全ての標準素子を含むことができる。この例示的な実施形態については、スイッチ４２５は、最適アンテナを選択し、かつ、較正と充電モード間で交番するように利用され得、アンテナ構造体４４０は、システムの電流から磁場を創出するように利用され得る。
【００３３】
無線送信機回路４１０は、特定のアプリケーションに必要とされることに応じて１つ又は２つ以上の複雑電気回路を含み得る。スイッチ４２５は、制御ライン４１５及び無線周波数ライン４２０を介して無線送信機回路４１０に接続される。スイッチ４２５は１つ又は２つ以上の選択的スイッチ４３０を含み、該選択的スイッチは、所望のアプリケーションのために、かつ、モード（例えば、較正及び充電）間で交番するようにアンテナ構造体４４０上のアンテナ４５０を選択的に起動させるために利用され得る。スイッチは、電導ケーブル伝又は電線４３５を介してアンテナ構造体４４０上でそれぞれのアンテナ４５０を制御する。アンテナ４５０は、電導ケーブル又は電線４３５を介して選択的なスイッチ４３０に接続する１つ又は２つ以上の電気的相互接続部４６０を含む。
【００３４】
例えば、無線送信機システム４００は、埋込み型アンテナで眼科デバイスにデータを伝達するように設計され得る。アンテナ構造体４４０は、眼科デバイスの凸面又は凹面を覆うように設置され得る。アンテナ構造体は、レンズ上でのアンテナに対してどのアンテナが最高結合係数を有するか確かめるために無線送信機回路により電気的に問い合わせされ得る。選択したアンテナは、その後、レンズと通信するために使用され得る。
【００３５】
図４に例示する無線送信機システムは、図５〜図８に例示するデバイスの例示的な実施形態を含むいくつかの好適なデバイスに組み込まれ得る。述べたように、光学アセンブリ内での使用に適切なアンテナ、アンテナアセンブリ及び／又はコイルなどの誘導構造体の存在、効率的な近接場結合のためにコイル構造体を誘導コイル構造体と整合させる簡便な方法提供することが望ましい。図５及び図６は、レンズの凹側又は凸側に対向してアンテナとインターフェースするために実装されるアンテナマンドレルの例示的な実施形態を例示する。図５は、レンズの凹側に対向してアンテナとインターフェースするために実装されるアンテナマンドレルの例示的な実施形態を例示し、一方、図６は、レンズの凸側に対向してアンテナとインターフェースするために実装されるアンテナマンドレルの例示的な実施形態を例示する。図７は、アンテナマンドレルの例示的な代替実施形態を例示する。
【００３６】
図５をここで参照すると、図４に例示するような無線送信機システムを含む例示的な３次元アンテナマンドレルデバイスの側面図が例示されている。例示するように、アンテナマンドレルデバイス５００は、１つ又は２つ以上の基部支持５２０により基部５４０に対して所定の位置に保持されるアンテナ構造体５１０を含む。基部５４０、支持部５２０、及び機械式アクチュエータ５５０は、所望の機能性と干渉することなく構造体を収容するのに適切な任意の好適な金属、セラミック、又はプラスチックで形成され得る。より具体的に言えば、好適な無線周波数透過材料は、Ｔｕｆｆ  Ｓｐａｎ  Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ、Ｌｅｘａｎ  ＸＬ−１、ポリカーボネートプラスチック、ポリスチレン基板及び／又は機能的にされたグラフェンナノリボンフィルムが挙げられ得る。この例示的な実施形態に示すように、アンテナ構造体５１０は、コンタクトレンズの形状を取るように形成され、かつ、レンズの凹側に対向してアンテナとインターフェースするように配向される。しかしながら、アンテナ、又は、アンテナアセンブリは、アンテナコイルがレンズの凹側又は凸側に対向し得る眼科デバイス内に埋め込まれ得る。したがって、アンテナマンドレルは、図６に例示するように、１つ又は２つ以上の機械式アクチュエータ５５０を介して眼科デバイスの凸側に対向してアンテナとインターフェースするように配向され得る。
【００３７】
図５に例示するように、個々のアンテナ５６０は、どのアンテナがレンズの凹側で眼科デバイスにおいてアンテナと空間的に整合されるか判定するために、接続ケーブル５９０を介してアンテナマンドレルに接続された無線送信機システムにより電子的に問い合わせされ得る。
【００３８】
図５は、レンズの凹側に対向してアンテナとインターフェースするために実装されるアンテナマンドレルの例示的な実施形態を例示するが、図６は、レンズの凸側に対向してアンテナとインターフェースするために実装されるアンテナマンドレルの例示的な実施形態を例示する。例示するように、アンテナマンドレルデバイス６００は、１つ又は２つ以上の基部支持６２０により基部６４０に対して所定の位置に保持されるアンテナ構造体６１０を含む。基部６４０、基部支持部６２０、及び、機械式アクチュエータ６５０は、所望の機能性と干渉することなく構造体を収容するのに適切な任意の好適な金属、セラミック、又はプラスチックで形成され得る。より具体的に言えば、好適な無線周波数透過材料は、Ｔｕｆｆ  Ｓｐａｎ  Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ、Ｌｅｘａｎ  ＸＬ−１、ポリカーボネートプラスチック、ポリスチレン基板及び／又は機能的にされたグラフェンナノリボンフィルムが挙げられ得る。個々のアンテナ６６０は、どのアンテナがレンズの凸側で眼科デバイスにおいてアンテナと空間的に整合されるか判定するために、接続ケーブル６９０を介してアンテナマンドレルに接続された無線送信機システムにより電子的に問い合わせされ得る。
【００３９】
当業者に知られているように、アンテナは、内部アンテナ（眼科デバイス内に埋め込まれたアンテナ）及び外部アンテナ（アンテナマンドレル上のアンテナ）が互いと空間的に整合されたときに通信を開始する。アンテナ間のこの構成は、１つのアンテナコイルからの全ての磁力線が他方のアンテナコイルの磁力線に入ることを可能にする。眼科デバイスの内側に埋め込まれたアンテナは、３０ミクロン未満〜１０ミリメートルの範囲であり、これは、空間整合が発生し得る困難さ及び効率を増大させ得ることに注意することが重要である。しかしながら，アンテナ構造体５１０，６１０上のアンテナ５６０、６６０のマトリックスは、眼科デバイス内に埋め込まれたアンテナに向けて規定された同じ地理的地域内のアンテナの集中のためにこのプロセスを促進し得る。先述したように、アンテナ構造体は、レンズ構造体の光学部と同心状に整合されるように３次元基板上に埋め込まれた送信機アンテナコイルのマトリックスを含む。一部の実施形態において、アンテナ構造体は、屈曲性高分子、可撓性ポリイミドフィルム、セラミックフィルム、可撓性シリコン系基板、又は、シリカ系基板、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、液晶ポリマー（ＬＣＰＳ）、又は、眼科デバイスに影響を与えることなくアンテナのマトリックスを収納するのに好適な任意の他の収容材料などの３次元次元の基板内に埋め込まれ得る。
【００４０】
図４に例示する無線送信機システムは、図７の側面図に例示するように、例示的な代替３次元アンテナマンドレルデバイスに組み込まれ得る。例示的なアンテナマンドレルデバイス７００は、１つ又は２つ以上の層になって分岐された接続ケーブル７８０、１つ又は２つ以上のアンテナ７９０、及び、無線送信機システム接続ケーブル７１５を有する基部及び／又はフレーム７６０を含む。層になって分岐された接続ケーブル７８０は、それぞれ、１つ又は２つ以上のアンテナ７９０としての役割を果たす複数の導体で形成され得る１つ又は２つ以上の分岐部を含む。好適な実施形態において、層になって分岐された接続ケーブル７８０は、アンテナ７９０が基部及び／又はフレーム７６０と平行であることを可能にする静止点まで延在する基部及び／又はフレーム７６０は、眼科デバイス内に埋め込まれたアンテナについて規定された地理的地域をスキャンするために１つ又は２つ以上の接続ケーブル７８０が、回転して３次元空間において１つ又は２つ以上の平面周りに移動することを可能にするように設計され得る。一部の実施形態において、アンテナマンドレルデバイス７００は、粗整合を支援又は容易にするために接続ケーブル７４０を介してロボット視覚システム７３５に接続するように構成され得る。アンテナ７９０は、どのアンテナが眼科デバイスにおいてアンテナと空間的に整合されるか判定するために、接続ケーブル７１５を介してアンテナマンドレルに接続された無線送信機システムにより電子的に問い合わせされ得る。
【００４１】
図４に例示する無線送信機システムは、図８の側面図に例示するように、例示的な代替アンテナマンドレルデバイスに組み込まれ得、該デバイスは、レンズの凹側に対向してアンテナとインターフェースするために実行される。アンテナマンドレルデバイス８００は凹側に対向してアンテナとインターフェースすると例示されるが、デバイスは、レンズの凸側に対向してアンテナとインターフェースするように構成され得る。例示的なアンテナマンドレルデバイス８００は、基部８１０、棚部（ledger）８１５、第１の基板８４０、及び第２の基板８３０を含む。棚部８１５は、１つ又は２つ以上の機械式アクチュエータ８２０を更に含み、第２の基板８３０は、第１の基板８４０に対して３次元空間内の１つ又は２つ以上の平面上での移動又は該平面周りの回転のために構成される。基部８４０、棚部８１５、及び１つ又は２つ以上の機械式アクチュエータ８２０は、所望の機能性と干渉することなく構造体を収容するのに適切な任意の好適な金属、セラミック、又はプラスチックで形成され得る。より具体的に言えば、好適な無線周波数透過材料は、Ｔｕｆｆ  Ｓｐａｎ  Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ、Ｌｅｘａｎ  ＸＬ−１、ポリカーボネートプラスチック、ポリスチレン基板及び／又は機能的にされたグラフェンナノリボンフィルムが挙げられ得る。この例示的な実施形態に示すように、第１の基板８４０は、眼科デバイスの形状を取るように形成され、かつ、レンズの凹側又は凸側に対向してアンテナとインターフェースするように配向される。他の例示的な形態において、第１の基板８４０は、眼科デバイス８８０を定位置に保持するか、又は、第２の基板８３０に対して３次元空間内の平面の１つ又は２つ以上の上での移動、又は、該平面周りの回転を可能にするように形成され得る。第１の基板８４０及び第２の基板８３０は、屈曲性高分子、可撓性ポリイミドフィルム、セラミックフィルム、可撓性シリコン系又はシリカ系の基板、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、液晶ポリマー（ＬＣＰＳ）、又は、眼科デバイスに影響を与えることなくアンテナのマトリックスを収納するのに好適な任意の他の収容材料などの材料で形成され得る。
【００４２】
図８に示すように、第１の基板８３０及び第２の基板８４０は、実質的に環状の装置内に埋め込まれた１つ又は２つ以上のアレイのサブミリサイズのアンテナ８６０を有し得る。他の例示的な実施形態において、第１の基板８３０又は第２の基板８４０は、眼科デバイス８８０内に埋め込まれたアンテナ８９０について規定された同じ空間領域内に埋め込まれた１つ又は２つ以上のアレイのサブミリサイズのアンテナ８６０を有することになり、かつ、図７に例示するように、ロボット視覚システムを更に含む。ロボット視覚システム７３５は、粗整合及び微調整整合プロセスを容易にして迅速に処理するために接続ケーブル８７５を介して接続され得る。例えば、ロボット視覚システムは、眼科デバイス内に埋め込まれたサブミリサイズのアンテナの場所を特定するために３次元空間内の平面の１つ又は２つ以上を移動させるか、又は、該平面周りに回転するように構成され得る。更なる実施形態において、ロボット視覚システムは、視覚システムがサブミリサイズのアンテナについて眼科デバイスを完全にスキャンすることを可能にするために３次元空間内の１つ又は２つ以上の平面周りに回転又は移動する移動可能な基部に固定及び接続され得る。
【００４３】
本明細書で説明するように、アンテナは、回路基板上の細線、レンズ内に埋め込まれ、回路基板に印刷されたワイヤの巻数、レンズ内に埋め込まれたワイヤの巻数を含み、任意の数の形態を取り得る。アンテナに、アンテナ関連の回路が結び付けられる。
【００４４】
好ましく設計された任意のアンテナが、身体上で稼働し、利用可能な面積及び容積が限られた塩性の環境に埋め込まれるように設計される。したがって、モノポール及びダイポール並びに同様のアンテナは身体上又は塩水中では好ましくないので、小さな磁気ループ装置が好ましい。
【００４５】
本明細書で定めるアンテナ、並びに、任意の他のアンテナの設計は、サイズ、効率、入力インピーダンス、帯域幅、及び多帯域使用を含み、性能を最適化するために、関連の技術において知られているように、フラクタル設計を使用して実現され得る。本質的に、フラクタルアンテナとは、フラクタル自己相似設計を用いて、所与の全表面積又は容積内で電磁放射線を送信及び／又は受信できる材料の長さ又は周囲長を最大化する任意のアンテナ構造である。
【００４６】
フラクタルアンテナは帯域幅が広く、複合共振するため、アンテナ同調ユニットは、フラクタルアンテナで使用する場合には一般に必要とされない。本明細書に記載するように、また当該技術分野で知られているように、アンテナは、電磁波を送信及び／又は受信することによって機能する。いかなるアンテナ設計でも対処されなければならない種々の基本要因があり、それらの基本要因には、ゲイン、効率、インピーダンス、帯域幅、分極、指向性、及び放射パターンが含まれる。これらの要因はすべて重要であり、用途に応じて異なり得る。例えば、アンテナがコンタクトレンズにて利用される場合、アンテナは好ましくは、放射電力の大部分が眼の外に、そして頭部から離れて移動する指向性アンテナとして設計される。望ましい周波数及び帯域幅は、稼働率及び所望の機能性に応じて選択又は選定され得る。インピーダンス、すなわちアンテナの入力における電圧と電流の比もまた、特定の設計によって決定され得る。
【００４７】
ここで図示及び説明した実施形態は、最も実用的で好適な実施形態と考えられるが、当業者であれば、ここに図示及び開示した特定の設計及び方法からの変更はそれ自体当業者にとって自明であり、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく使用できることは明らかであろう。本発明は、説明及び図示される特定の構造に限定されるものではないが、添付の特許請求の範囲に含まれ得るすべての改変例と一貫性を有するものとして解釈されるべきである。
【００４８】
〔実施の態様〕
（１）  生物医学装置内に埋め込まれた少なくとも１つのサブミリサイズのアンテナと電気的に結合するアンテナアレイであって、
基部と、
前記基部により支持された第１の基板であって、前記第１の基板は、１つ又は２つ以上の形状を有する生物医学装置とインターフェースするように構成された第１の形状を有し、該形状の１つは前記第１の形状を補完している、第１の基板と、
１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナであって、前記アレイ内の前記孤立したサブミリサイズのアンテナの少なくとも１つと前記生物医学装置内の少なくとも１つのサブミリサイズのアンテナとの間で最適化された近視野結合を提供するように構成され、前記孤立したサブミリサイズのアンテナのアレイの少なくとも１つ及び前記生物医学装置は、互いに対して移動可能である、１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナと、を備える、アンテナアレイ。
（２）  前記生物医学装置は、眼科デバイスを含む、実施態様１に記載のアンテナアレイ。
（３）  前記眼科デバイスは、コンタクトレンズを含む、実施態様２に記載のアンテナアレイ。
（４）  前記コンタクトレンズは、光学部と、前記光学部を囲む周辺部と、前記周辺部を囲むスカート部と、を更に含む、実施態様３に記載のアンテナアレイ。
（５）  前記コンタクトレンズは、ソフトコンタクトレンズを含む、実施態様３に記載のアンテナアレイ。
【００４９】
（６）  前記眼科デバイスは、眼内レンズを含む、実施態様２に記載のアンテナアレイ。
（７）  前記眼科デバイスは、光学部と、前記光学部を囲む周辺部と、を更に含む、実施態様２に記載のアンテナアレイ。
（８）  前記基部は、３次元空間内の１つ又は２つ以上の平面上での機械的移動のために構成されている、実施態様１に記載のアンテナアレイ。
（９）  前記基部は、３次元空間内の１つ又は２つ以上の平面上での移動のために電気的に操縦可能であるように構成されている、実施態様１に記載のアンテナアレイ。
（１０）  前記基部は、固定されるように構成されている、実施態様１に記載のアンテナアレイ。
【００５０】
（１１）  前記基部は、ロボット視覚システムに接続するように構成されている、実施態様１に記載のアンテナアレイ。
（１２）  前記ロボット視覚システムは、前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナを、前記生物医学装置内の前記１つ又は２つ以上の孤立したサブミリサイズのアンテナと粗整合させるように構成されている、実施態様１１に記載のアンテナアレイ。
（１３）  前記ロボット視覚システムは、前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナの内の少なくとも１つのアンテナを、前記生物医学装置内の前記１つ又は２つ以上の孤立したサブミリサイズのアンテナと精密整合させるように構成されている、実施態様１１に記載のアンテナアレイ。
（１４）  前記ロボット視覚システムは、３次元空間内の１つ又は２つ以上の平面上での移動のために電気的に操縦可能であるように構成されている、実施態様１１に記載のアンテナアレイ。
（１５）  前記第１の基板は、３次元空間内の１つ又は２つ以上の平面周りに回転するように構成されている、実施態様１に記載のアンテナアレイ。
【００５１】
（１６）  前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナは、前記第１の基板内に埋め込まれている、実施態様１に記載のアンテナアレイ。
（１７）  前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナは、前記周辺部に対応する領域まで延在するように前記第１の基板上に埋め込まれている、実施態様１６に記載のアンテナアレイ。
（１８）  前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナは、前記眼科デバイスの前記スカート部に対応する領域まで延在するように前記第１の基板上に埋め込まれている、実施態様１６に記載のアンテナアレイ。
（１９）  前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナは、前記眼科デバイスの前記光学部に対応する領域まで延在するように前記第１の基板上に埋め込まれている、実施態様１６に記載のアンテナアレイ。
（２０）  前記アレイの孤立したサブミリサイズのアンテナは、実質的に環状の配置を形成するように前記第１の基板上に埋め込まれている、実施態様１６に記載のアンテナアレイ。
【００５２】
（２１）  前記第１の基板は、ポリマーを含む、実施態様１に記載のアンテナアレイ。
（２２）  前記第１の基板は、ポリイミドフィルムを含む、実施態様１に記載のアンテナアレイ。
（２３）  前記第１の基板は、シリコン系基板を含む、実施態様１に記載のアンテナアレイ。
（２４）  前記第１の基板は、シリカ系基板を含む、実施態様１に記載のアンテナアレイ。
（２５）  前記第１の基板は、ポリテトラフルオロエチレンを含む、実施態様１に記載のアンテナアレイ。
【００５３】
（２６）  前記第１の基板は、液晶ポリマーを含む、実施態様１に記載のアンテナアレイ。
（２７）  前記アンテナアレイは、棚部（ledger）を更に備える、実施態様１に記載のアンテナアレイ。
（２８）  前記棚部は、１つ又は２つ以上の機械式アクチュエータを更に含む、実施態様２７に記載のアンテナアレイ。
（２９）  前記１つ又は２つ以上の機械式アクチュエータは、３次元空間内の１つ又は２つ以上の平面周りに回転するように構成されている、実施態様２８に記載のアンテナアレイ。
（３０）  前記１つ又は２つ以上の機械式アクチュエータは、３次元空間内の１つ又は２つ以上の平面上での移動のために構成されている、実施態様２８に記載のアンテナアレイ。
【００５４】
（３１）  前記アンテナアレイは、第２の基板を更に備える、実施態様１に記載のアンテナアレイ。
（３２）  前記第２の基板は、前記１つ又は２つ以上の機械式アクチュエータの少なくとも１つに固着されている、実施態様３１に記載のアンテナアレイ。
（３３）  前記第２の基板に固着された前記１つ又は２つ以上の機械式アクチュエータは、３次元空間内の１つ又は２つ以上の平面周りに回転するように構成されている、実施態様３２に記載のアンテナアレイ。
（３４）  前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナは、前記第２の基板内に埋め込まれている、実施態様３１に記載のアンテナアレイ。
（３５）  前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナは、前記周辺部に対応する領域まで延在するように前記第２の基板上に埋め込まれている、実施態様３４に記載のアンテナアレイ。
【００５５】
（３６）  前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナは、前記眼科デバイスの前記スカート部に対応する領域まで延在するように前記第２の基板上に埋め込まれている、実施態様３４に記載のアンテナアレイ。
（３７）  前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナは、前記眼科デバイスの前記光学部に対応する領域まで延在するように前記第２の基板上に埋め込まれている、実施態様３４に記載のアンテナアレイ。
（３８）  前記アレイの孤立したサブミリサイズのアンテナは、実質的に環状の配置を形成するように前記第２の基板上に埋め込まれている、実施態様３４に記載のアンテナアレイ。
（３９）  前記第２の基部は、３次元空間内の１つ又は２つ以上の平面上での移動のために構成されている、実施態様３１に記載のアンテナアレイ。
（４０）  前記第２の基板は、ポリマーを含む、実施態様３１に記載のアンテナアレイ。
【００５６】
（４１）  前記第２の基板は、ポリイミドフィルムを含む、実施態様３１に記載のアンテナアレイ。
（４２）  前記第２の基板は、シリコン系基板を含む、実施態様３１に記載のアンテナアレイ。
（４３）  前記第２の基板は、シリカ系基板を含む、実施態様３１に記載のアンテナアレイ。
（４４）  前記第２の基板は、ポリテトラフルオロエチレンを含む、実施態様３１に記載のアンテナアレイ。
（４５）  前記第２の基板は、液晶ポリマーを含む、実施態様３１に記載のアンテナアレイ。
【００５７】
（４６）  前記アンテナアレイは、１つ又は２つ以上の層になって分岐された接続ケーブルを更に備える、実施態様１に記載のアンテナアレイ。
（４７）  前記１つ又は２つ以上の層になって分岐された接続ケーブルは、電気的に操縦可能であるように構成されている、実施態様４６に記載のアンテナアレイ。
（４８）  前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナは、前記１つ又は２つ以上の層になって分岐された接続ケーブルに接続されている、実施態様４６に記載のアンテナアレイ。
（４９）  前記１つ又は２つ以上の層になって分岐された接続ケーブルは、前記棚部内に封入されている、実施態様４６に記載のアンテナアレイ。
（５０）  前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナは、１つ又は２つ以上のアレイの孤立した単巻のサブミリサイズのループアンテナを含む、実施態様１に記載のアンテナアレイ。
【００５８】
（５１）  前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナは、導電コイルワイヤを含む、実施態様５０に記載のアンテナアレイ。
（５２）  前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナは、１つ又は２つ以上のアレイの孤立した複数巻のサブミリサイズのループアンテナを含む、実施態様１に記載のアンテナアレイ。
（５３）  前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立した複数巻のサブミリサイズのアンテナは、導電ワイヤコイルを含む、実施態様５２に記載のアンテナアレイ。
（５４）  前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナは、１つ又は２つ以上のアレイの孤立した螺旋のサブミリサイズのアンテナを含む、実施態様１に記載のアンテナアレイ。
（５５）  前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立した螺旋のサブミリサイズのアンテナは、導電ワイヤコイルを含む、実施態様５４に記載のアンテナアレイ。
【００５９】
（５６）  前記１つ又は２つ以上のアレイの孤立したサブミリサイズのアンテナは、１つ又は２つ以上の電気的相互接続部を更に含む、実施態様１に記載のアンテナアレイ。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
2017097337000001.pdf