ТОНКИЕ ГИБКИЕ ПЕЧАТНЫЕ ПЛАТЫ НА ТРЕХМЕРНОЙ ПОВЕРХНОСТИ
THINNED AND FLEXIBLE CIRCUIT BOARDS ON THREE-DIMENSIONAL SURFACES

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Область применения изобретения
Изобретение относится к способам формирования устройства, в состав которого входят элементы гибкой печатной платы, охватывающие оптическую зону электрических офтальмологических линз или схожего устройства. Гибкая печатная плата может деформироваться или изгибаться для закрепления на гибких или трехмерных активных компонентах.
2. Описание смежных областей
Поскольку электронные устройства продолжают уменьшаться в размерах, все более вероятным становится создание носимых или встраиваемых микроэлектронных устройств для различных областей применения. Примерами подобных областей применения могут быть контроль биохимических процессов в организме, введение управляемых доз лекарственных препаратов или терапевтических агентов посредством различных механизмов, в том числе автоматических, в ответ на измерения или внешние сигналы управления и усиление функциональных процессов в органах или тканях. Примеры таких устройств: инфузионные насосы для введения глюкозы, электрокардиостимуляторы, дефибрилляторы, желудочковые аппараты вспомогательного кровообращения и нейростимуляторы. Новой и особенно перспективной областью применения являются носимые и контактные линзы. Например, в носимую линзу может быть встроена линза в сборе с электронным регулированием фокусного расстояния для устранения погрешностей рефракции и/или улучшения функции глаза. В другом примере в носимую контактную линзу с электронным регулированием фокусного расстояния или без такового могут быть встроены электронные датчики для определения концентраций отдельных химических веществ в прекорнеальной (слезной) пленке. Использование встроенной электроники в линзе создает потенциальную необходимость в обмене данными с другими электронными схемами, подаче электропитания и/или перезарядке электронных схем, создании соединений между электронными схемами, наличии внутренних и внешних датчиков и/или средств контроля, а также управлении электронными схемами и общими функциями линзы.
Человеческий глаз способен различать миллионы цветов, легко приспосабливаться к изменению условий освещения и передавать сигналы или информацию в головной мозг со скоростью, превышающей высокоскоростную передачу данных через Интернет. В настоящее время линзы, такие как контактные и интраокулярные линзы, используют для коррекции таких дефектов зрения, как миопия (близорукость), гиперметропия (дальнозоркость), пресбиопия и астигматизм. Тем не менее правильно сконструированные линзы со встроенными дополнительными компонентами могут использоваться как для улучшения зрения, так и для коррекции дефектов зрения.
Контактные линзы можно использовать для коррекции миопии, гиперметропии, астигматизма, а также других дефектов остроты зрения. Контактные линзы также можно использовать для улучшения природного внешнего вида глаз. Контактные линзы - это просто линзы, которые размещают на передней поверхности глаза. Контактные линзы относятся к медицинским устройствам и могут применяться для коррекции зрения и/или из косметических или иных терапевтических соображений. Контактные линзы используются для улучшения зрения с 1950-х годов. Первые контактные линзы изготавливали из твердых материалов, и они были относительно дорогими и хрупкими. Кроме того, первые контактные линзы изготавливали из материалов, которые не обеспечивали достаточного проникновения кислорода через контактную линзу в конъюнктиву и роговицу, что могло потенциально повлечь за собой ряд неблагоприятных клинических эффектов. Хотя такие контактные линзы используются и в настоящее время, они подходят не всем пациентам из-за низкого уровня первоначального комфорта. Дальнейшие разработки в данной области привели к созданию мягких контактных линз на основе гидрогелей, которые сегодня чрезвычайно популярны и широко используются. В частности, силикон-гидрогелевые контактные линзы, доступные в настоящее время, сочетают преимущества силикона, отличающегося исключительно высокой кислородной проницаемостью, с доказанным комфортом и клиническими характеристиками гидрогелей. В сущности, такие силикон-гидрогелевые контактные линзы обладают более высокой кислородной проницаемостью и более удобны в эксплуатации, чем более ранние контактные линзы из твердых материалов.
Стандартные контактные линзы являются полимерными структурами особой формы для коррекции различных проблем со зрением, упомянутых выше. Для улучшения функциональности в такие полимерные структуры встраивают различные электрические схемы и компоненты. Например, схемы управления, микропроцессоры, устройства передачи данных, блоки питания, датчики, исполнительные механизмы, светодиоды и миниатюрные антенны могут быть встроены в контактные линзы посредством изготовленных на заказ оптоэлектронных компонентов, предназначенных не только для коррекции зрения, но и для его улучшения и обеспечения дополнительной функциональности, как объясняется в настоящем документе. Электронные и/или электрические контактные линзы могут быть разработаны для улучшения зрения посредством увеличения или уменьшения фокусного расстояния или простого изменения рефракционных свойств линз. Электронные и/или электрические контактные линзы могут быть разработаны для усиления цвета и разрешающей способности, отображения информации о текстуре, преобразования речи в субтитры в режиме реального времени, передачи визуальных ориентиров от навигационной системы и обеспечения обработки изображений и доступа к Интернету. Линзы могут быть разработаны для улучшения видимости в условиях низкой освещенности. Благодаря соответствующей конструкции электронных компонентов и/или их расположению на линзах возможно проецирование изображения на сетчатку, например, без оптической линзы с изменяемым фокусным расстоянием, что позволяет отображать рекламные изображения или даже обеспечивать предупреждающие уведомления. Альтернативно или в дополнение к любым из этих функций или схожим функциям в контактные линзы могут быть встроены компоненты неинвазивного контроля биомаркеров и показателей здоровья пользователя. Например, встроенные в линзы датчики могут позволять пациенту, страдающему сахарным диабетом, принимать таблетки в соответствии с уровнем сахара в крови путем анализа компонентов слезной пленки без необходимости забора крови. Кроме того, в соответствующим образом сконфигурированную линзу могут быть встроены датчики для контроля уровней холестерина, натрия и калия, а также других биологических маркеров. В сочетании с беспроводным передатчиком данных это может предоставить врачу практически немедленный доступ к результатам биохимического анализа крови пациента без необходимости посещения пациентом лаборатории для проведения забора крови. Кроме того, датчики, встроенные в линзы, можно использовать для обнаружения света, попадающего в глаз, для компенсации условий естественного освещения или для применения при определении особенностей моргания.
2
Правильная комбинация устройств может обладать потенциально неограниченной функциональностью, однако существует ряд трудностей, связанных с включением дополнительных компонентов в деталь из оптического полимера. Как правило, производство таких компонентов непосредственно на линзе, а также монтаж и взаимное соединение плоских устройств на неплоской поверхности являются затруднительными по ряду причин. Также затруднительно изготовить их в масштабе. Компоненты, предназначенные для размещения на линзе или в линзе, должны быть достаточно малы для встраивания в прозрачный полимер площадью 1,5 см (для линзы с радиусом 7 мм) с одновременной защитой этих компонентов от жидкой среды глаза. Также затруднительно изготовление контактной линзы с увеличенной толщиной, необходимой для размещения дополнительных компонентов, которая была бы комфортна и безопасна для пользователя.
2
2
2
2
Более конкретно, 1,5 см прозрачного полимера - это вся площадь контактной линзы. В некоторых вариантах исполнения предпочтительно размещать электронные компоненты в периферической зоне линзы за пределами ее оптической зоны. В других вариантах также возможно использование тонкопленочных материалов или прозрачного силикона. В описанном выше примере при выделении центральной части линзы диаметром 8 мм (радиусом 4 мм) под оптическую зону для размещения электронных компонентов остается максимум 1 см площади. В будущих конструкциях для электронных компонентов может остаться еще меньше места. Например, возможны конструкции с кольцами площадью приблизительно 0,17 см (17 мм) без оптического элемента с изменяемым фокусным расстоянием. Другими словами, в данном изобретении требуется конструкция и конфигурация для внедрения всех необходимых компонентов для реализации указанной выше неограниченной функциональности.
Принимая во внимание ограничения площади и объема офтальмологических устройств, таких как контактная линза, и характеристики среды эксплуатации, при физической реализации устройства необходимо преодолеть ряд проблем, включая установку и взаимное соединение электронных компонентов на неплоской поверхности, в основном являющейся оптической пластмассой. Таким образом, существует потребность в создании механически и электрически надежной электронной контактной линзы.
Топология и размер пространства, определяемые структурой линзы, создают сложные условия для исследования практически неограниченных функциональных возможностей офтальмологического устройства. Во многих вариантах исполнения необходимо предложить надежные, компактные и недорогие средства для внедрения компонентов в офтальмологическое устройство. В некоторых вариантах исполнения можно добиться улучшения при размещении электрических компонентов на тонких и гибких поверхностях. Следовательно, желательно получить новые способы и формфакторы, позволяющие создавать гибкие компоненты для совершенствования производства офтальмологических устройств, а также общего совершенствования встраивания электронных компонентов на неплоскую подложку. Важно отметить, что эти улучшения также могут применяться и в областях, не связанных с офтальмологией. Также желательно разработать способы для соответствия офтальмологическим и неофтальмологическим требованиям, которые относятся к электронным компонентам на трехмерных подложках.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Элементы тонких и гибких печатных плат по настоящему изобретению позволяют преодолеть недостатки предыдущего уровня техники, коротко описанные выше.
В соответствии с одним аспектом настоящее изобретение относится к электрическим офтальмологическим устройствам. Электрическое офтальмологическое устройство состоит из линзы с оптической зоной и расположенной вокруг нее периферической зоной, вставки, расположенной внутри линзы и занимающей, по меньшей мере, часть оптической зоны, одной или более соединительных конструкций, установленных на вставке, одного или более гибких лепестков, подсоединенных к одной или более соединительным конструкциям, одного или более лепестков, служащих монтажной и опорной конструкцией для одного или более электронных компонентов.
В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение относится к соединительным конструкциям электрического офтальмологического устройства. Соединительные конструкции состоят из гибкой подложки из изоляционного материала, расположенной по окружности офтальмологического устройства, с оптической зоной и окружающей ее периферической зоной, а также окаймляющей зоной, окружающей периферическую зону; подложка из изоляционного материала занимает, по меньшей мере, часть периферической зоны и окаймляющей зоны,
при этом на подложке формируется, по меньшей мере, одна точка крепления.
В соответствии с еще одним аспектом настоящее изобретение относится к лепесткам электрического офтальмологического устройства. Лепестки состоят из области поверхности, расположенной по окружности офтальмологического устройства с оптической зоной, окружающей ее периферической зоной, где область поверхности занимает, по меньшей мере, часть периферической зоны офтальмологического устройства; одна или более соединительных конструкций подсоединены к области поверхности, один или более гибких электрических компонентов установлены на области поверхности.
В соответствии с еще одним аспектом настоящее изобретение относится к электрическому офтальмологическому устройству. Электрическое офтальмологическое устройство состоит из герметизирующего и придающего форму слоя гидрогеля, из которого сформирована линза с выпуклостью на передней поверхности и вогнутостью на задней; линза состоит из оптической зоны, окружающей ее периферической зоны и окаймляющей зоны, окружающей периферическую; внутри линзы размещены один или более лепестков, занимающих, по меньшей мере, часть периферической зоны, а также одна или более соединительных конструкций, прикрепленных к одному или более лепесткам и занимающих, по меньшей мере, часть периферической зоны.
В данном изобретении описана техника, а также конструктивные решения, относящиеся к применению тонких гибких областей поверхности, на которых гибкие активные компоненты могут быть прикреплены к электронному или электрическому офтальмологическому устройству. В некоторых вариантах исполнения итоговая область поверхности может быть приклеена к жесткой передней оптике в сборе или просто встроена в линзу для улучшения функциональности офтальмологического устройства. Кроме того, в настоящем изобретении предлагаются способы изменения гибкости и встраивания лепестков в образующие пространство и/или функциональные конструкции.
В офтальмологическом устройстве используется гибкий элемент поверхности (к которой могут крепиться гибкие компоненты), который может являться производной от форм, именуемых лепестками. Лепестки представляют собой области, которые могут располагаться вдоль общей поверхности офтальмологического устройства. Лепестки могут быть плоскими (двумерными) и неплоскими (недвумерными). В случае неплоских лепестков топология поверхности лепестка может меняться во множестве направлений, однако типичным является изменение одновременно как в радиальном направлении офтальмологического устройства, так и в тангенциальном. Гибкие устройства могут быть установлены на поверхности этих лепестков и соединяться множественными способами, в том числе при помощи соединений, выполненных на более крупных поверхностях элементов лепестков. Для улучшения доступа кислорода к поверхности глаза могут быть использованы различные варианты конструкции электронных и/или электрических офтальмологических устройств.
В зависимости от требуемых характеристик устройства возможны различные конфигурации формообразующих конструкций и областей. В различных вариантах конструкции в этих областях могут быть сформированы сложные трехмерные поверхности, для которых может потребоваться гибкость некоторых или всех компонентов устройства. Например, в цилиндрических конфигурациях, рассчитанных на размещение вокруг какого-либо компонента офтальмологического устройства, гибкая поверхность может быть расположена, по меньшей мере, на части полной окружности оптической зоны. В некоторых вариантах исполнения к этим гибким областям поверхности могут относиться конфигурации, имеющие усеченную коническую форму. Особенности цилиндрических конструкционных элементов в некоторой степени сходны с особенностями усеченных конических элементов, однако они отличаются тем, что в усеченном коническом элементе размер верхнего радиального контура изогнутой поверхности может отличаться от размера нижнего радиального контура. Другие типы характеристик устройства могут определять, к какой области поверхности возможно прикрепление гибких устройств. В некоторых вариантах исполнения области поверхности могут включать круговые гибкие поверхности, расположенные вокруг оптической области схожим с зонами устойчивости в тороидальных контактных линзах образом. Альтернативные варианты исполнения могут включать гибкие спиралевидные конструкции, герметизирующие оптическую область.
Для размещения элементов тонких и гибких печатных плат в различных трехмерных поверхностях или на них можно применять различные способы и варианты конструкции, что будет очевидно для специалиста в данной области на основании способов и примеров, приведенных в настоящем описании. В некоторых аспектах настоящего изобретения способы и варианты конструкции могут обеспечивать дополнительную или улучшенную функциональность самого устройства, то есть способы формирования гибкости. В некоторых вариантах исполнения, в частности имеющих отношение к офтальмологическим линзам, применяется техника уменьшения жесткости электронного и/или электрического офтальмологического устройства, включающая способы рассечения или изменения плотности.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеизложенные и прочие особенности и преимущества настоящего изобретения станут понятны после следующего, более подробного описания предпочтительных вариантов исполнения настоящего изобретения, показанных на прилагаемых фигурах.
На ФИГ. 1 представлен вид сверху экземпляра трехмерной подложки, которая может быть использована в образце офтальмологического устройства согласно данному изобретению.
На ФИГ. 2А и 2B представлен пример паутинообразной конструкции лепестка для встраивания в офтальмологическое устройство в соответствии с текущим изобретением.
На ФИГ. 3 представлен вид сверху экземпляра трехмерной подложки с интегрированными лепестками в виде усеченного конуса с узловыми соединениями для встраивания в офтальмологическое устройство по данному изобретению.
На ФИГ. 4 представлен альтернативный вид трехмерной подложки с интегрированными лепестками в виде усеченного конуса с узловыми соединениями для встраивания в офтальмологическое устройство по данному изобретению.
На ФИГ. 5А, 5B и 5C представлен пример спиралевидной конструкции, встроенной в офтальмологическое вставное устройство в соответствии с текущим изобретением.
На ФИГ. 6 представлен пример кругового лепестка для встраивания в офтальмологическое устройство в соответствии с текущим изобретением.
На ФИГ. 7А, 7B и 7C представлена ортогональная проекция офтальмологического устройства с элементами устойчивости, а также конструкция лепестка для встраивания в элемент устойчивости в соответствии с текущим изобретением.
На ФИГ. 8 представлен вид спереди офтальмологического устройства с элементами устойчивости, а также конструкции лепестков в форме соцветия, встроенные в офтальмологическое устройство в соответствии с текущим изобретением.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ИСПОЛНЕНИЯ
В данном изобретении описана техника, а также конструктивные решения, относящиеся к применению тонких гибких областей поверхности, на которых гибкие активные компоненты могут быть прикреплены к электронному или электрическому офтальмологическому устройству. В некоторых вариантах исполнения полученная область поверхности может быть приклеена к жесткой оптике в сборе или просто встроена в линзу для улучшения функциональности офтальмологического устройства. Более того, в данном изобретении рассматриваются способы формирования гибкости и встраивания лепестков в формообразующие и/или функциональные конструкции, что является важным для создания оптимального электронного и/или электрического офтальмологического устройства и обеспечивает реализацию электронных компонентов без механических ограничений, что может включать диаметр жесткой вставки с ограничением размера до 10 мм или менее.
На ФИГ. 1 представлен вид сверху первого примера встраивания трехмерного устройства 100 для использования в офтальмологических устройствах. Трехмерное устройство 100 относится к формуемой или жесткой подложке, которая может являться опорной конструкцией для электронных компонентов в офтальмологической линзе. В некоторых вариантах исполнения подложка может включать жесткую оптическую зону или жесткую конструкцию, занимающую, по меньшей мере, часть оптической зоны и предназначенную для установки элемента с изменяемым фокусным расстоянием. Элемент 110 - материал, предпочтительно содержащий гидрогелевый полимер, из которого может быть изготовлено офтальмологическое устройство. Полимеризованный гидрогелевый материал может содержать вставку, включающую жесткую оптическую зону 120. Жесткая оптическая зона 120 может покрывать только часть полной оптической зоны в диапазоне диаметров от 1 до 10 мм. Однако ограничение диаметра жесткой оптической зоны 120 часто продиктовано полным диаметром полимеризованного гидрогелевого материала 110, в который встроена жесткая оптическая зона 120. В результате внедрения жесткой зоны 120 гибкость является основной проблемой при изгибе, поскольку при увеличении диаметра жесткой вставки, особенно относительно диаметра края гидрогелевого окаймления, удаление линзы из глаза становится все более затруднительным.
Соединительная конструкция 130 может быть подсоединена на четверти (90°) конструкции жесткой оптической зоны 120. В некоторых вариантах исполнения размер соединительной структуры может изменяться для соответствия различным круглым конструкциям жесткой оптической зоны или же несколько небольших узлов могут быть пространственно разнесены по окружности вставки, занимающей оптическую зону. Соединительная конструкция 130 может представлять собой гибкую подложку из изоляционного материала, формованную в трех измерениях, на которой могут быть расположены или сформированы металлизированные соединения или электрические контакты. Например, соединительная конструкция 130 может представлять собой гибкое механическое соединение или тонкие гибкие электрические соединения, в составе конструкции предпочтительны тонкий гибкий полимер, гибкий полиамид или металлизированная полиамидная пленка. После формирования соединительной конструкции 130 можно прикрепить гибкий 270-градусный круговой лепесток 140, как указано на фигуре. Лепестки могут быть изготовлены из любого подходящего материала. Например, лепесток 140 может быть выполнен из тонкого гибкого полимера, а точнее, из полиамидной пленки. Для формирования лепестков предпочтительно применение гибкой металлизированной полиамидной пленки, например Kapton (DuPont), Apical (Kaneka), Upilex (UBE Industries), Norton серии TH (Saint-Gobain), Kaptrix (DuPont). Могут использоваться прочие материалы, такие как металлизированные гибкие керамические пленки, гибкие тонкие кремниевые или на кремниевой основе подложки, металлизированные полимерные пленки, политетрафторэтилен (ПТФЭ), ПТФЭ с наполнителем, жидкокристаллический полимер (LCPS). В других вариантах исполнения могут потребоваться другие материалы согласно конструктивным ограничениям и функциональным требованиям. Также возможна регулировка углового размера лепестка и соединения для оптимизации различных конструктивных целей, включая механическую прочность, количество электрических соединений, функциональность и размер.
На ФИГ. 2А и 2В представлены виды сверху и сбоку второго трехмерного устройства 200 для использования в офтальмологических устройствах. В данном примере трехмерной подложки могут быть выполнены различные офтальмологические устройства. Трехмерное устройство 200 (см. ФИГ. 2) может включать увеличенную область для уменьшения обычной гибкости оптической зоны, предпочтительно состоящую только из гидрогелевого полимера, формирующего гибридную оптическую зону 205. Следует обратить внимание на то, что уменьшение гибкости активного офтальмологического устройства не является стандартным; уменьшение может быть следствием функциональности оптической зоны. Также в отличие от жесткой оптической конструкции, которая может быть разработана для функционирования в качестве элемента с изменяемым фокусным расстоянием, в качестве опорной конструкции или механизма, обеспечивающего отсутствие препятствий для диаметра зрачка при встраивании дополнительных элементов в офтальмологическое устройство, могут отдельно использоваться гибридные или нежесткие вставки, занимающие оптическую зону. Если устройство является гибридной оптической конструкцией, область 205 может быть передней поверхностью вставного устройства, включающей соединительные узлы, пространственно разнесенные по окружности области. За пределами этой области, как правило, может находиться периферическая область офтальмологического устройства, не расположенная на оптическом пути. Размещение компонентов за пределами диаметра оптической зоны выгодно по ряду причин. Например, усиление антенн, расположенных в периферической области, может быть улучшено в результате большего диаметра и большей площади, что позволяет улучшить передачу данных между дополнительными устройствами или прочими технологиями улучшения функциональности. Более того, размещение датчиков в периферической области улучшает доступ к ресничной мышце, расположенной за пределами диаметра радужной оболочки. Ресничная мышца ответственна за быстрое изменение фокусного расстояния, а также управление частью дренажной системы глаза для поддержания требуемого давления жидкости внутри глаза. Непосредственная близость к ресничной мышце может помочь в получении важной информации о способности глаза регулировать фокусное расстояние и скорости подобной регулировки, а также для неинвазивного контроля различных биомаркеров глазных и системных заболеваний. Соответственно, размещение электрических, механических компонентов, химических датчиков, компонентов передачи данных и так далее за пределами оптической зоны может быть целесообразным. Химические датчики могут определять концентрацию конкретных химических веществ в прекорнеальной пленке. Электрические датчики могут определять импеданс в результате близости к ресничной мышце. Кроме того, компоненты могут быть размещены на поверхности лепестков и соединены друг с другом электрическими или гибкими механическими соединениями.
В некоторых примерах исполнения в зависимости от требуемой функциональности датчики могут быть встроены в линзу для активации определенных функций линзы или выполнения неинвазивного контроля биомаркеров или генетической предрасположенности к заболеваниям. В любом из этих примеров может присутствовать, по меньшей мере, один миниатюрный лепесток сложной формы 220, в котором будут размещены соответствующие компоненты для реализации требуемой функциональности офтальмологического устройства. На ФИГ. 2А представлены «спутниковые» узлы датчика с гибкими электрическими соединениями, состоящие из гибридной оптической зоны 205, соединительных узлов 215, миниатюрных лепестков сложной формы 220 и 225, электрических соединений 230 и 240. Конструкция в сборе (детально описано ниже) может быть встроена в материал, предпочтительно состоящий из гидрогелевого полимера 210. Следует обратить внимание, что в некоторых вариантах исполнения может применяться мягкая оптическая зона взамен гибридной зоны 205.
2
2
В изделии 200 можно заметить, что миниатюрные лепестки сложной формы 220 и 225 расположены таким образом, чтобы сформировать сеть, окружающую гибридную оптическую зону 205. Структура лепестков в данном варианте исполнения выполнена в виде сетки, однако в других вариантах возможны варианты топологии с другими формами, в том числе кистеобразной, игольчатой, угловой, продолговатой, ромбовидной или свободной, с компоновкой в виде сетки. Указанная конструкция или топология может быть продиктована требуемой функциональностью, электрической и механической надежностью, комфортом и уменьшенной жесткостью. Площадь миниатюрных лепестков сложной формы 220 и 225 может составлять от 1 мкм до более 1 мм. Можно заметить, что миниатюрный лепесток сложной формы 220 напрямую подсоединен к гибридной оптической зоне 205 с помощью электрического соединения 230, прикрепленного к соединительному узлу 215, формирующему опорную структуру сетки. Как представлено на фигуре, соединительный узел 215 предпочтительно состоит из пористого материала для уменьшения жесткости и является «строительным блоком» сетки. Дополнительные миниатюрные лепестки сложной формы 225 встроены в сетку с помощью электрических соединений 240 и являются мостом между лепестками 220, которые могут формировать опорную структуру. Ограничение количества лепестков, подсоединенных непосредственно к гибридной оптической зоне, повышает гибкость офтальмологического устройства и может улучшить его изгибаемость для более простого извлечения из глаза.
Миниатюрные лепестки сложной формы 220 можно также увидеть в поперечном сечении 280 на ФИГ. 2B, они расположены в периферической зоне и подсоединены с помощью электрических соединений 260 к гибридной оптической зоне 250, предпочтительно включающей соединительные узлы 270.
На ФИГ. 3 представлен вид сверху альтернативного примера встраивания трехмерного устройства для использования в офтальмологических устройствах. В изделии 300 трехмерное устройство состоит из жесткой оптической зоны, в которую может входить элемент с изменяемым фокусным расстоянием, герметизированный в некоторой степени гибкими полиамидными подложками, что может служить каркасом для электронных компонентов. Элемент 310 - материал, предпочтительно содержащий гидрогелевый полимер, из которого может быть изготовлено офтальмологическое устройство. Жесткая вставка 320 может быть встроена в оптическую зону из полимеризованного гидрогелевого материала 310, формирующего офтальмологическое устройство. Соединительные узлы 330 могут быть закреплены по окружности жесткой вставки 320. Другие типы характеристик устройства могут определять, к какой области поверхности возможно прикрепление соединительных узлов 330. Соединительные узлы 330 могут быть гибкими подложками из изоляционного материала, сформированными в трех измерениях, на которых могут быть расположены или сформированы металлизированные электрические соединения. Лепестки в виде усеченного конуса 340 могут быть прикреплены к соединительным узлам 330. В некоторых вариантах исполнения лепестки 340, соединительные узлы 330 и жесткая вставка 320 могут быть взаимно прикреплены любым доступным способом, например пайкой, проводящей смолой, электромеханическими соединениями, зажимами, ультразвуковой сваркой или проводящей клейкой лентой. Специалисту в данной области может быть очевидно, что для крепления компонентов может потребоваться один или более способов крепления.
В периферической зоне может быть расположено различное количество лепестков в виде усеченного конуса 340, окружающих офтальмологическое устройство. Гибкие механические соединения 350 могут использоваться для концентрической компоновки лепестков 340 по периметру оптической зоны. Толщина гибких механических соединений 350 и лепестков 340 может изменяться для создания заметного перепада толщины, что улучшает гибкость офтальмологического устройства. Гибкость предпочтительно оптимизировать для достаточной изгибаемости и более простого извлечения офтальмологического устройства из глаза.
На ФИГ. 4 представлен вид сверху другого примера встраивания трехмерной конструкции 400 для использования в офтальмологических устройствах. Элемент 420 - материал, предпочтительно содержащий гидрогелевый полимер, из которого может быть изготовлено офтальмологическое устройство. Лепестки в виде усеченного конуса 440 прикреплены к гибким механическим соединениям 450 и скомпонованы концентрически с диаметром в пределах от 1 до 18 мм (предпочтительно от 6 до 10 мм). Соблюдение подобного диапазона диаметров обеспечивает расположение круговой/кольцевой конструкции в периферической области офтальмологического устройства, а не в гибкой оптической зоне, предпочтительно состоящей из полимеризованного гидрогелевого материала 420.
На ФИГ. 5А-5С представлен вид сверху трехмерного варианта исполнения для размещения электрических компонентов на тонкой гибкой печатной плате трехмерной формы. Тонкая гибкая печатная плата может быть изготовлена в виде кольца 510. При нарезании тонкому элементу может быть придана сложная криволинейная форма, которая, оставаясь плоской, может иметь форму спирали (520). Далее спиральная форма может быть прикреплена к трехмерной поверхности жесткой или гибридной вставки, например, как показано для элемента 530. Трехмерная поверхность может иметь форму спирали. При укладке тонкой гибкой печатной платы 520 на спиральную опорную поверхность печатная плата 520 может подвергаться относительно небольшой и осторожно прилагаемой нагрузке для придания формы. Поскольку печатная плата 520 в виде спирали не поднимается по мере радиального закручивания, что можно видеть по разнице вертикального положения концов 531 и 532, полученная спираль может лучше соответствовать типичной форме офтальмологической линзы. Результатом может стать гибкая печатная плата, приобретающая трехмерную спиральную форму при минимальном воздействии напряжения на саму подложку. На фигуре в качестве позиции 530 показана одиночная спиральная тонкая гибкая печатная плата в сочетании со вставной частью, которая может использоваться для внедрения в офтальмологические устройства. В некоторых вариантах исполнения возможны наложенные друг на друга спиральные фрагменты, а также комбинации спиральных фрагментов.
На ФИГ. 6 представлен вид сверху варианта исполнения трехмерного устройства 600 для использования в офтальмологических устройствах. Вставка 620, предпочтительно включающая жесткую или гибридную вставку, влияющую на функциональность линз, окружена круговым лепестком 640. В некоторых вариантах исполнения круговой лепесток 640 может быть каркасом/поддержкой для электрических компонентов, необходимых для активации функций изменения фокусного расстояния вставки 620. Круговая вставка 640 также может использоваться в качестве механизма для сбора медицинских данных пользователя с помощью датчиков и их передачи медицинскому персоналу для оценки. Для устранения сжатия/напряжения, а также сохранения определенной степени гибкости кругового лепестка 640 и всего офтальмологического устройства возможны небольшие рассечения или перфорированные области 660. Количество, положение и схема перфорированных областей 660 могут определяться желаемой функциональностью или возможностями коррекции зрения офтальмологического устройства. Полная трехмерная подложка 600, которая может включать вставку 620 и круговой лепесток 640 с необходимыми перфорированными областями 660, может быть встроена в полимеризованный гидрогелевый материал 610, из которого может быть сформировано офтальмологическое устройство.
Некоторые офтальмологические устройства могут дополнительно содержать элемент стабилизации, дающий возможность ориентирования офтальмологической линзы в глазу с целью соответствия множества зон астигматическим параметрам глаза. В некоторых вариантах исполнения стабилизирующий элемент может утяжелять офтальмологическую линзу, выполняя роль балласта для офтальмологической линзы. В прочих вариантах исполнения стабилизирующий элемент (элементы) приводит к выравниванию линзы при моргании в результате взаимодействия века и элемента стабилизации контактной линзы. На ФИГ. 7А (элемент 710) представлена ортогональная проекция офтальмологического устройства с дополнительной массой и/или объемом 712 для реализации стабилизирующего элемента. На ФИГ. 7B (элемент 720) можно заметить, что дополнительная масса или объем 712 распределяется от периферической зоны 722 к окаймляющей зоне 724 линзы с повышенной концентрацией массы или объема в окаймляющей зоне офтальмологического устройства. В некоторых вариантах исполнения сеть или кластеры круговых лепестков, скомпонованных в виде соцветия, могут быть имплантированы в ядро дополнительной массы или объема (стабилизирующего элемента), поэтому офтальмологическое устройство становится более функциональным. На ФИГ. 7С (элемент 730) изображен увеличенный пример кластера кругового лепестка 732, встраиваемого в область стабилизации.
На ФИГ. 8 представлен вид сверху офтальмологического устройства, предпочтительно включающего элементы стабилизации 840 и 845. Элемент 850 - материал, предпочтительно содержащий гидрогелевый полимер, из которого может быть изготовлено офтальмологическое устройство, а также мягкая оптическая зона 880. Повышенная концентрация полимеризованного гидрогеля 850 может использоваться для заливки элементов стабилизации 840 и 845, расположенных под одинаковым углом 120° на окружности офтальмологического устройства. Линейная компоновка сетевого/круглого кластера (лепестков 820 в виде соцветия) создается с помощью взаимного соединения нескольких сетей гибкими электрическими соединениями 830 и встроена в ядро массы/объема полимеризованного гидрогеля 850, из которого сформированы элементы стабилизации 840 и 845. Более протяженные электрические соединения 860, покрывающие приблизительно половину длины окружности офтальмологического устройства, предназначены для соединения конструкций, встроенных в элементы стабилизации 840 и 845. В некоторых вариантах исполнения электрическое соединение 860 может состоять из единственного многожильного провода или гибкой металлизированной полиамидной пленки и использоваться для обмена данными между скомпонованными линейно лепестками 820, выполненными в виде соцветия, или для передачи данных в сети благодаря близости к ресничной мышце.
Хотя настоящее изобретение было показано и описано в форме вариантов исполнения, считающихся наиболее практически важными и предпочтительными, очевидно, что специалисты в данной области смогут предложить отклонения от конкретных описанных и показанных конфигураций и способов, которые могут быть использованы без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения. Настоящее изобретение не ограничивается конкретными конструкциями, описанными и показанными в настоящем документе, но все образцы изобретения должны согласовываться со всеми модификациями в пределах объема, определенного прилагаемой формулой изобретения.