ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНЗА С СИСТЕМОЙ КОНТРОЛЯ ИНТРАОКУЛЯРНОГО ДАВЛЕНИЯ
OPHTHALMIC LENS WITH INTRAOCULAR PRESSURE MONITORING SYSTEM

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к офтальмологическому устройству с энергообеспечением, оснащенному системой контроля интраокулярного давления, а именно системой контроля интраокулярного давления, не зависящей от формы глазного яблока или изменения со временем.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Офтальмологическое устройство, такое как контактная линза, интраокулярная линза или пробка для слезной точки, традиционно представляет собой биосовместимое устройство с корректирующими, косметическими или терапевтическими свойствами. Например, контактная линза может выполнять одно или более из коррекции зрения, косметической коррекции и терапевтической функции. Каждая функция обеспечивается определенной физической характеристикой линзы. Конфигурация линзы с учетом светопреломляющего свойства позволяет осуществлять функцию коррекции зрения. Введение в линзу пигмента может обеспечивать косметическое улучшение. Введение в линзу активного агента может обеспечивать терапевтическую функциональность. Такие физические характеристики реализуются без энергообеспечения линзы. Офтальмологическое устройство традиционно представляет собой пассивное устройство.
Недавно были описаны новые офтальмологические устройства на основе офтальмологических вставок с энергообеспечением. Данные устройства могут использовать функцию энергообеспечения для питания активных оптических компонентов. Например, пригодные для ношения линзы могут включать в себя линзовый узел, имеющий фокус с возможностью электронного регулирования для увеличения или улучшения функции глаза.
Кроме того, по мере миниатюризации электронных устройств все более вероятным становится создание микроэлектронных устройств, пригодных для ношения или встраивания, для различных применений, которые могут быть полезными при диагностике и лечении глазных заболеваний. Одним из таких заболеваний, которым в настоящее время страдает все больше людей, является глаукома. Глаукома представляет собой инвалидизирующую нейропатию зрительного нерва, связанную с интраокулярным давлением, которая вызывает постоянное повреждение зрения и может привести к слепоте, если ее не лечить. В связи с этим требуются ранняя диагностика и лечение. Однако поскольку потеря зрения, связанная с глаукомой, происходит постепенно, в течение длительного периода времени, ее симптомы трудно обнаружить без специального исследования, пока заболевание не достигнет поздней стадии.
Диагностика глаукомы выполняется в рамках проверки зрения медработниками. Исследование глаукомы включает в себя измерение интраокулярного давления в глазу пациента. Тонометрия (внутреннее давление глаза с использованием воздушного удара), офтальмоскопия (проверка зрения при расширенном зрачке с целью рассмотрения формы и цвета зрительного нерва), периметрия (исследование поля зрения), гониоскопия (исследование для определения угла глаза, где радужная оболочка встречается с роговицей), пахиметрия (определение толщины роговицы) и анализ нервных волокон (определение толщины слоя нервного волокна) представляют собой полный комплекс исследований при диагностировании пациента, страдающего глаукомой. Некоторые из вышеупомянутых исследований сложнее других и требуют специального оборудования. В результате большинство пациентов диагностируют с использованием тонометрии для измерения интраокулярного давления и проводят лечение, когда интраокулярное давление превышает нормальный уровень. Большинство видов лечения включает в себя использование лекарственных средств, которые необходимо принимать до конца жизни пациента.
Интраокулярное давление изменяется в зависимости от ряда факторов, действующих как днем, так и ночью. Суточные факторы могут влиять на интраокулярное давление пациента и тем самым на диагностику глаукомы. В некоторых случаях вследствие этих изменений пациенту могут поставить неправильный диагноз по результатам единственного исследования, после чего он/она будет вынужден(-а) принимать эти лекарственные средства до конца жизни. Факторы, которые могут повлиять на показания интраокулярного давления, включают в себя физические упражнения, прием жидкости, кофеин, общеукрепляющее лекарственное лечение, частоту дыхательных движений и сердечных сокращений, употребление глицерина и других ежедневно принимаемых лекарственных средств. В связи с этим требуются новые устройства, которые можно использовать для контроля интраокулярного давления в разные моменты времени на протяжении суток/в разных условиях.
Для того чтобы предложить устройство, которое можно использовать для контроля интраокулярного давления глаза пациента простыми способами, недавно было описано устройство с тензодатчиком, помещаемое на глаз. Хотя это устройство обеспечивает изменение формы и/или давления, его точность может быть снижена вследствие изменений устойчивости слезной пленки. Для того чтобы добиться точного измерения, которое учитывало бы изменения слезной пленки, потребовалась бы постоянная калибровка тензодатчика/устройства. Таким образом, требуется более точное, практичное и надежное устройство, позволяющее контролировать изменения интраокулярного давления у пациента без задержки и не причиняя ему вреда.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Вышеизложенные потребности в значительной мере удовлетворяются настоящим изобретением, причем в одном аспекте раскрыто офтальмологическое устройство с энергообеспечением со встроенной системой контроля интраокулярного давления. Система контроля интраокулярного давления может включать в себя микропьезоэлектрический элемент со схемой обратной связи, который можно использовать для измерения интраокулярного давления путем выдачи сигнала и анализа изменений в сигнале, который возвращается в схему обратной связи, в зависимости от интраокулярного давления в глазу пациента.
Согласно некоторым аспектам описания раскрыто офтальмологическое устройство, содержащее систему контроля интраокулярного давления. Офтальмологическое устройство, содержащее несущую вставку, содержащую переднюю криволинейную дугообразную поверхность и заднюю криволинейную дугообразную поверхность. Передняя криволинейная дугообразная поверхность и задняя криволинейная дугообразная поверхность образуют полость, способную содержать источник энергии, рассчитанный по размеру в соответствии с площадью внутри полости. Источник энергии, электрически соединенный и способный обеспечивать энергией микропьезоэлектрический элемент с электронной схемой обратной связи и контроллером, причем контроллер содержит вычислительный процессор, осуществляющий цифровую связь с цифровым устройством хранения данных, причем в цифровом устройстве хранения данных хранится программный код, и передатчик, находящийся в логической связи с процессором, а также в логической связи с сетью передачи данных. Программа выполняется по запросу и позволяет процессору: подавать выходной сигнал и обнаруживать изменения в нем при помощи микропьезоэлектрического элемента с электронной схемой обратной связи; принимать через сеть передачи данных от схемы обратной связи изменения указанного выходного сигнала; и определять интраокулярное давление глаза пользователя, используя изменение указанного выходного сигнала.
В дополнительных аспектах описания раскрыт способ контроля интраокулярного давления в глазу пациента. Способ включает: подготовку офтальмологического устройства с системой контроля интраокулярного давления, содержащей источник энергии, электрически соединенный и способный обеспечивать энергией микропьезоэлектрический элемент с электронной схемой обратной связи и контроллером, который содержит вычислительный процессор, цифровое устройство хранения данных и передатчик, находящийся в логической связи с процессором, а также в логической связи с сетью передачи данных; подачу выходного сигнала и обнаружение изменения в нем при помощи микропьезоэлектрического элемента с электронной схемой обратной связи; прием через сеть передачи данных от схемы обратной связи изменения указанного выходного сигнала; определение интраокулярного давления глаза пользователя, используя изменение указанного выходного сигнала.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеизложенные и прочие характеристики и преимущества настоящего изобретения станут понятны после следующего более подробного описания предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированных с помощью прилагаемых чертежей.
На Фиг. 1A представлено в сечении схематическое изображение первого примера офтальмологического устройства с энергообеспечением, содержащего оптические устройства и систему контроля интраокулярного давления в соответствии с аспектами настоящего описания.
На Фиг. 1B представлена увеличенная часть поперечного сечения, изображенного на Фиг. 1A, демонстрирующая различные аспекты системы контроля интраокулярного давления в соответствии с аспектами настоящего описания.
На Фиг. 2A представлен схематически вид сверху несущей вставки, которая может входить в состав офтальмологического устройства, содержащего оптические устройства и систему контроля интраокулярного давления в соответствии с аспектами настоящего описания.
На Фиг. 2B представлено схематически изометрическое изображение офтальмологического устройства, включающего в себя несущую вставку, показанную на Фиг. 2A, и содержащего оптические устройства и систему контроля интраокулярного давления в соответствии с аспектами настоящего описания.
На Фиг. 3 представлено схематическое изображение другого примера офтальмологического устройства с энергообеспечением, содержащего оптические устройства и систему контроля интраокулярного давления в соответствии с аспектами настоящего описания.
На Фиг. 4 представлена в сечении структурная схема примера наложенных друг на друга интегральных компонентов, реализующая систему контроля интраокулярного давления в соответствии с аспектами настоящего описания.
На Фиг. 5 представлена принципиальная схема процессора, который можно использовать в некоторых аспектах данного описания.
На Фиг. 6 изображены примеры стадий способа, которые можно использовать для реализации системы контроля интраокулярного давления офтальмологического устройства в соответствии с аспектами настоящего описания.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ниже изобретение будет раскрыто со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые позиционные обозначения используются для ссылки на одинаковые детали.
Различные аспекты офтальмологического устройства и способа, раскрытых в настоящем документе, могут иллюстрироваться путем описания компонентов, которые подключают, уплотняют, прикрепляют и/или объединяют. При использовании в настоящем документе термины «подключенный», «уплотненный», «прикрепленный» и/или «объединенный» используются для обозначения прямого соединения между двумя компонентами или, в соответствующих случаях, непрямого соединения компонентов друг с другом при помощи переходных или промежуточных компонентов. Напротив, когда компонент называют «непосредственно подключенным», «непосредственно уплотненным», «непосредственно прикрепленным» и/или «непосредственно объединенным» с другим компонентом, какие-либо промежуточные элементы отсутствуют.
Относительные термины, такие как «нижний» или «низ» и «верхний» или «верх», могут использоваться в настоящем документе для описания пространственного отношения одного элемента, изображенного на чертежах, к другому элементу. Следует понимать, что относительные термины включают в себя различные варианты ориентации в дополнение к ориентации, представленной на чертежах. Например, если аспекты примера офтальмологического устройства, показанные на чертежах, оказываются перевернутыми, то элементы, описанные как находящиеся на «нижней» стороне относительно других элементов, будут расположены на «верхней» стороне относительно других элементов. Поэтому термин «низ» может включать в себя как «нижнюю», так и «верхнюю» ориентацию в зависимости от конкретной ориентации устройства.
Различные аспекты офтальмологического устройства с системой контроля интраокулярного давления могут иллюстрироваться со ссылкой на один или более примеров осуществления. При использовании в настоящем документе термин «примерный» означает «служащий в качестве примера или иллюстрации» и не должен обязательно рассматриваться как предпочтительный или имеющий преимущество над другими вариантами осуществления, раскрытыми в настоящем документе.
СПИСОК ТЕРМИНОВ
В данном описании и в формуле изобретения, которые относятся к описываемому изобретению, могут встречаться различные термины, для которых будут применимы следующие определения.
С энергообеспечением - в настоящем документе относится к состоянию способности подавать электрический ток или хранить внутри электрическую энергию.
Энергия - в настоящем документе относится к способности физической системы совершать работу. В рамках настоящего описания многие способы применения могут относиться к указанной способности выполнять электрические действия в ходе работы.
Источник энергии - в настоящем документе относится к устройству или слою, способному подавать энергию или приводить логическое или электрическое устройство в состояние с энергообеспечением.
Устройство сбора энергии - в настоящем документе относится к устройству, способному извлекать энергию из окружающей среды и преобразовывать ее в электрическую энергию.
Функционализированный - в настоящем документе относится к получению слоя или устройства, способного выполнять некоторую функцию, включая, например, подачу питания, активирование или управление.
Утечка - в настоящем документе относится к нежелательной потере энергии.
Офтальмологическое устройство - в настоящем документе относится к любому устройству, расположенному в глазу или на нем. Данные устройства могут обеспечивать оптическую коррекцию, выполнять косметическую функцию или функцию, не связанную с глазом. Например, термин «линза» может относиться к контактной линзе, интраокулярной линзе, накладной линзе, глазной вставке, оптической вставке или другому аналогичному устройству, которое используется для коррекции или модификации зрения или для косметической коррекции физиологии глаза (например, цвета радужной оболочки) без ущерба для зрения. Альтернативно линза может обеспечивать неоптические функции, такие как контроль уровня глюкозы, подача звуковых сигналов и/или введение лекарственного средства. В некоторых вариантах осуществления предпочтительные линзы настоящего изобретения представляют собой мягкие контактные линзы, изготовленные из силиконовых эластомеров или гидрогелей, которые включают в себя, например, силикон-гидрогели и фтор-гидрогели.
Литий-ионный элемент - в настоящем документе относится к электрохимическому элементу, в котором электрическая энергия генерируется в результате движения ионов лития через элемент. Данный электрохимический элемент, обычно называемый батареей, в своих типичных формах может быть перезапитан или перезаряжен.
Несущая вставка - в настоящем документе относится к герметизированной вставке, которая будет включена в офтальмологическое устройство с энергообеспечением. В несущую вставку можно встроить элементы питания и электронную схему. Несущая вставка определяет основную цель офтальмологического устройства с энергообеспечением. Например, в вариантах осуществления, в которых офтальмологическое устройство с энергообеспечением позволяет пользователю корректировать оптическую силу, несущая вставка может включать в себя элементы питания, управляющие частью с жидкостным мениском в оптической зоне. В альтернативном варианте осуществления несущая вставка может иметь кольцевую форму, так что оптическая зона не содержит материала. В таких вариантах осуществления обусловленная энергопитанием функция линзы может быть не связана с оптическим качеством, а может предусматривать, например, контроль уровня глюкозы, проведение звука и/или введение лекарственного средства.
Микроакустический(-е) элемент(-ы) - в настоящем документе относится к микроакустической электромеханической системе и/или связанным компонентам, которые могут использоваться для проведения звуковых частот от глазного яблока к внутреннему уху через черепные кости. В некоторых вариантах осуществления микроакустические элементы могут содержать, например, микроэлектромеханический (МЭМС) пьезоэлектрический акустический преобразователь и/или конденсаторное акустическое устройство с энергообеспечением от источника энергии.
Рабочий режим - в настоящем документе относится к состоянию с высоким потреблением тока, в котором протекающий в схеме ток позволяет устройству выполнять свою основную обусловленную энергопитанием функцию.
Оптическая зона - в настоящем документе относится к области офтальмологической линзы, через которую смотрит пользователь офтальмологической линзы.
Мощность - в настоящем документе относится к совершенной работе или переданной энергии за единицу времени.
Перезаряжаемый или перезапитываемый - в настоящем документе относится к возможности быть приведенным в состояние с более высокой способностью к совершению работы. Многие способы применения в рамках настоящего изобретения могут относиться к восстановлению способности проводить электрический ток определенной величины и в течение определенного периода времени.
Перезапитывать или перезаряжать - в настоящем документе относится к восстановлению состояния с более высокой способностью к совершению работы. Многие способы применения в рамках настоящего изобретения могут относиться к восстановлению способности устройства испускать электрический ток определенной величины в течение определенного периода времени.
Эталон - в настоящем документе относится к схеме, в идеальном варианте создающей фиксированное и стабильное напряжение или выходное значение тока, которые подходят для применения в других схемах. Эталон может быть получен из запрещенной энергетической зоны, может иметь компенсацию температуры, подачи питания и технологических вариаций и может быть рассчитан для конкретной специализированной интегральной схемы (ASIC).
Функция сброса - в настоящем документе относится к самозапускающемуся алгоритмическому механизму для установки схемы в определенное предварительно заданное состояние, включая, например, логическое состояние или состояние подачи питания. Функция сброса может включать в себя, например, схему сброса при включении питания, которая в сочетании с механизмом переключения может обеспечивать надлежащую подачу питания на микросхему как при первоначальном подключении к источнику энергии, так и при выходе из режима сохранения энергии.
Спящий режим или режим ожидания - в настоящем документе относится к состоянию низкого потребления тока устройства с энергообеспечением после того, как механизм переключения будет перекрыт с целью энергосбережения, когда рабочий режим не требуется.
Наложенные друг на друга - в настоящем документе относится к расположению по меньшей мере двух комплектующих слоев в непосредственной близости друг к другу, так чтобы по меньшей мере часть одной поверхности одного из слоев контактировала с первой поверхностью второго слоя. В некоторых вариантах осуществления между двумя слоями может находиться пленка, обеспечивающая сцепление или выполняющая иные функции, так что слои находятся в контакте друг с другом через указанную пленку.
Наложенные друг на друга интегральные многокомпонентные устройства или SIC-устройства - в настоящем документе относится к результатам применения технологий упаковки, позволяющим собирать тонкие слои подложек, которые могут содержать электрические и электромеханические устройства, в функциональные интегральные устройства путем наложения по меньшей мере части каждого слоя друг на друга. Слои могут содержать многокомпонентные устройства различных типов, материалов, форм и размеров. Более того, эти слои можно получить с помощью различных технологий производства устройств для получения различных контуров.
Режим сохранения - в настоящем документе относится к состоянию системы, содержащей электронные компоненты, в которой источник энергии обеспечивает или должен обеспечивать минимальный проектный ток нагрузки. Данный термин не является взаимозаменяемым с режимом ожидания.
Вставка подложки - в настоящем документе относится к формуемой или жесткой подложке, способной поддерживать источник энергии внутри офтальмологической линзы. В некоторых вариантах осуществления вставка подложки также поддерживает один или более компонентов.
Механизм переключения - в настоящем документе относится к компоненту, интегрированному в схему и обеспечивающему различные уровни сопротивления, возможно, реагируя на внешний стимул, который не зависит от офтальмологического устройства.
Последние достижения в сфере офтальмологических устройств, включая, например, контактные линзы, позволяют создавать функционализированные офтальмологические устройства, которые могут быть с энергообеспечением. Офтальмологическое устройство с энергообеспечением может содержать необходимые элементы для коррекции и/или улучшения зрения пользователей при помощи встроенных микроэлектронных устройств. Дополнительные функции, получаемые за счет использования микроэлектронных устройств, могут включать в себя, например, различные типы коррекции зрения, анализ слезной жидкости, акустическую и/или визуальную обратную связь пользователю. В дополнение к обеспечению акустических и визуальных функций настоящее описание предлагает офтальмологическое устройство, содержащее систему контроля интраокулярного давления. Система контроля интраокулярного давления может содержать микропьезоэлектрический элемент с энергообеспечением, оснащенный схемой обратной связи. В некоторых вариантах осуществления офтальмологическое устройство может осуществлять беспроводную связь с одним или более беспроводным(-и) устройством(-ами) и принимать данные сигнала, которые можно использовать для определения аномального интраокулярного давления и его причины. Беспроводное(-ые) устройство(-а) может включать, например, смартфонное устройство, планшет, персональный компьютер, брелок, проигрыватель MP3, карманный ПК и т.п.
Доступные в настоящее время методы лечения глаукомы направлены на снижение интраокулярного давления с целью сохранения зрительной функции глаза. Для снижения интраокулярного давления в глазу пациента можно использовать сочетание лекарственных средств, включая аналоги простагландинов, бета-блокаторы, альфа-агонисты и ингибиторы карбоангидразы. Комбинации этих средств также доступны некоторым пациентам, которые в них нуждаются. Кроме того, комбинация или отдельный ингибитор часто заменяются/чередуются медработником в целях снижения побочных эффектов и/или обеспечения эффективности и более результативного лечения. Эти типы лечения понижают повышенное интраокулярное давление пациента, которое, если оставить его неизлеченным, может вызвать повреждение зрительного нерва, иногда приводя к слепоте.
Как упоминалось выше, обычные суточные факторы, которым могут подвергаться пациенты в своей повседневной жизни, варьируются и могут воздействовать на интраокулярное давление пациента и тем самым и на диагностику и лечение глаукомы. Согласно аспектам настоящего описания, чтобы избежать ошибочной диагностики состояния пациента, вызванной физическими упражнениями, приемом жидкости, кофеином, общеукрепляющим лекарственным лечением, частотой дыхательных движений и сердечных сокращений, употреблением глицерина и других повседневно принимаемых лекарственных средств, и обеспечить точный и эффективный контроль интраокулярного давления, пациент может носить офтальмологическое устройство с возможностью контроля интраокулярного давления.
На Фиг. 1A представлено в сечении схематическое изображение первого примера офтальмологического устройства 100 с энергообеспечением, содержащего оптические устройства и систему контроля интраокулярного давления. Согласно некоторым аспектам настоящего описания офтальмологическое устройство 100 в настоящем описании может представлять собой контактную линзу, опирающуюся на переднюю поверхность глаза 110 пациента. Контактная линза может представлять собой мягкую гидрогелевую линзу, в состав которой входит силиконсодержащий компонент. Под «силиконсодержащим компонентом» подразумевается любой компонент, содержащий по меньшей мере одно звено [-Si-O-] в составе мономера, макромера или форполимера. Полное содержание Si и непосредственно связанного с ним O в рассматриваемом силиконсодержащем компоненте предпочтительно составляет более приблизительно 20% вес. и более предпочтительно более 30% вес. полного молекулярного веса силиконсодержащего компонента. Подходящие силиконсодержащие компоненты предпочтительно содержат полимеризуемые функциональные группы, такие как акрилатная, метакрилатная, акриламидная, метакриламидная, винильная, N-виниллактамовая, N-виниламидная и стирильная функциональные группы.
В гидрогелевую часть может быть частично или полностью встроена или, в некоторых вариантах осуществления, помещена сверху функционализированная несущая вставка 150. Несущую вставку 150 можно использовать для герметизации электронных элементов 105 и, в некоторых вариантах осуществления, элементов подачи питания (показанных на Фиг. 1B). В некоторых вариантах осуществления электронные элементы 105 предпочтительно могут располагаться за пределами оптической зоны 175, чтобы устройство не перекрывало поле зрения пациента. Системные элементы 105 могут запитываться при помощи внешних средств, устройств сбора энергии и/или элементов подачи питания, содержащихся в офтальмологическом устройстве 100. Например, в некоторых вариантах осуществления питание может быть получено при помощи антенны, принимающей радиочастотные сигналы, которая связана с электронными элементами 105.
На Фиг. 1B представлена увеличенная часть 140 поперечного сечения, изображенного на Фиг. 1A, демонстрирующая различные аспекты системы контроля интраокулярного давления. В частности, увеличенная часть 140 показывает гидрогелевую часть 116 офтальмологического устройства 100, опирающегося на внутриглазную жидкость 112 на передней поверхности глаза 110. Внутриглазная жидкость 112 может включать в себя любой из следующих элементов или их комбинацию: слезная жидкость, водянистая влага глаза, стекловидное тело глаза и другие тканевые жидкости, расположенные в глазу. Гидрогелевая часть 116 герметизирует несущую вставку 150, которая в некоторых вариантах осуществления может включать в себя элементы подачи питания 118, такие как аккумуляторная батарея и нагрузка, вместе с системой 126 контроля интраокулярного давления.
Система 126 контроля интраокулярного давления может включать в себя элемент 120 беспроводной связи, такой как РЧ-антенна, связанный с контроллером 122. Контроллер 122 может использоваться для управления пьезоэлектрическим элементом 130, измерительным преобразователем 135 и электронной схемой обратной связи, содержащей усилитель 124 и полосовой фильтр, все из которых могут запитываться при помощи элементов 118 подачи питания, содержащихся внутри несущей вставки 150. Пьезоэлектрический элемент 130 и измерительный преобразователь 135 могут выдавать резонансный сигнал и измерять изменение в ответном сигнале с целью определения интраокулярного давления внутри глаза 110.
На Фиг. 2А представлен схематически вид сверху несущей вставки, которая может входить в состав другого примера офтальмологического устройства, содержащего оптические устройства и систему контроля интраокулярного давления. В частности, показан вид сверху примера несущей вставки 200 для офтальмологического устройства 250 с энергообеспечением, которое может включать в себя систему 205 контроля интраокулярного давления. Несущая вставка 200 может содержать оптическую зону 220, которая может быть или не быть функциональной в плане коррекции зрения. Если обусловленная энергопитанием функция офтальмологического устройства не связана со зрением, оптическая зона 220 несущей вставки 200 может не содержать материал. В некоторых вариантах осуществления несущая вставка 200 может включать в себя часть, не находящуюся в оптической зоне 220, содержащую подложку 215, встроенную с элементами подачи питания 210 и электронными компонентами 205, которые включают элементы системы контроля интраокулярного давления.
В некоторых вариантах осуществления источник энергии 210, который может представлять собой, например, батарею, и нагрузка 205, которая может представлять собой, например, полупроводниковый кристалл, могут быть прикреплены к подложке 215. Проводящие дорожки 225 и 230 могут обеспечивать электрическое соединение между электронными компонентами 205 и элементами подачи питания 210. В некоторых вариантах осуществления несущая вставка 200 может быть полностью герметизирована для защиты и вмещения элементов подачи питания 210, дорожек 225 и 230 и электронных компонентов 205. В некоторых вариантах осуществления герметизирующий материал может быть полупроницаемым, например, для предотвращения попадания определенных веществ, например воды, в несущую вставку 200 и обеспечения входа и/или выхода определенных веществ, таких как газы окружающей среды, образцы жидкости и/или побочные продукты реакций внутри элементов подачи питания 210, в несущую ставку 200 и из несущей ставки 200.
На Фиг. 2B представлено схематически изометрическое изображение офтальмологического устройства, включающего в себя несущую вставку показанную на Фиг. 2A, и содержащего оптические устройства и систему контроля интраокулярного давления. Несущая вставка 200 может быть включена в офтальмологическое устройство 250 или на офтальмологическое устройство 250, которое также может содержать полимерный биосовместимый материал. Офтальмологическое устройство 250 может включать в себя конфигурацию из жесткой центральной части и мягкой краевой части, где центральный жесткий оптический элемент содержит несущую вставку 200. В некоторых конкретных вариантах осуществления несущая вставка 200 может непосредственно контактировать с атмосферой и/или поверхностью роговицы на передней и задней поверхностях соответственно, или в альтернативном варианте осуществления несущую вставку 200 можно герметизировать внутри офтальмологического устройства 250. Периферия 255 офтальмологического устройства 250 может состоять из мягкого материала «юбки», в том числе, например, гидрогелевого материала. Инфраструктура несущей вставки 200 и офтальмологического устройства 250 может обеспечивать среду для контроля интраокулярного давления в соответствии с аспектами настоящего изобретения. Кроме того, в настоящем примере офтальмологического устройства 250 микроакустические элементы могут помещаться внутри или на поверхности несущей вставки 200 для передачи звуковых сигналов при помощи резонанса костной ткани через череп к улитке уха. В некоторых вариантах осуществления звуковые сигналы, передаваемые пользователю при помощи микроакустических элементов, могут передаваться в момент, когда определено, что интраокулярное давление находится вне предварительно заданного порога. Например, звуковой сигнал может представлять собой рекомендуемое действие и/или предупреждение на основе уровней измеренного интраокулярного давления.
На Фиг. 3 представлено схематическое изображение другого примера офтальмологического устройства с энергообеспечением, содержащего оптические устройства и систему контроля интраокулярного давления. В частности, показано в сечении трехмерное изображение примера офтальмологической линзы 300, содержащей функционализированную многослойную несущую вставку 320, выполненную с возможностью расположения системы контроля интраокулярного давления на одном или более слоях 330, 331, 332. В настоящем примере осуществления несущая вставка 320 охватывает всю периферическую зону офтальмологической линзы 300. Специалисту в данной области понятно, что фактическая несущая вставка 320 может образовывать полное кольцо или другие формы, по-прежнему помещаясь внутри или на поверхности гидрогелевой части офтальмологической линзы 300, и оставаться в пределах размерных и геометрических ограничений, налагаемых офтальмологическим окружением пользователя.
Слоями 330, 331 и 332 обозначены три из множества слоев, из которых может состоять несущая вставка 320, сформированная как многослойная структура функциональных слоев. В некоторых вариантах осуществления, например, один слой может включать в себя одно или более из активных и пассивных компонентов и частей, обладающих конструктивными, электрическими или физическими свойствами, служащими конкретной цели, включая функции системы связи, раскрытые в настоящем описании. Более того, в некоторых вариантах осуществления слой 330 может включать в себя источник энергии, такой как один или более из батареи, конденсатора и приемника, находящихся внутри слоя 330. Элемент 331, например, в не имеющем ограничительного характера смысле, может содержать микросхемы в слое, который обнаруживает возбуждающие сигналы для офтальмологической линзы 300. В некоторых вариантах осуществления также может быть включен слой 332 для регулирования питания, способный принимать питание от внешних источников, заряжать слой батареи 330 и контролировать использование питания батареи из слоя 330, когда офтальмологическая линза 300 находится вне заряжающей среды. Кроме того, регулятор питания может также контролировать сигналы, поступающие к примеру активной линзы; он представлен элементом 310 в центре кольцевого среза несущей вставки 320.
Линза с энергообеспечением со встроенной несущей вставкой 320 может включать в себя источник энергии, такой как электрохимический элемент или батарея, в качестве средства для накопления энергии, и в некоторых вариантах осуществления материалы, содержащие источник энергии, герметично закрыты и изолированы от окружающей среды, в которую помещена офтальмологическая линза. В ряде вариантов осуществления несущая вставка 320 может также включать в себя набор схем, компонентов и источников энергии. Различные варианты осуществления могут включать в себя несущую вставку 320, в которой набор схем, компонентов и источников энергии располагается по периферической зоне оптической зоны, через которую пользователь офтальмологической линзы может видеть, тогда как другие варианты осуществления могут включать в себя набор схем, компонентов и источников энергии, которые могут иметь достаточно малые размеры, чтобы не оказывать негативного воздействия на зрение пользователя офтальмологической линзы, поэтому они могут располагаться в несущей вставке 320 внутри или снаружи оптической зоны.
Следует упомянуть электронные схемы, составляющие часть компонентов офтальмологических устройств, содержащих систему контроля интраокулярного давления. В некоторых вариантах осуществления, в соответствии с аспектами настоящего описания, одно и/или множество отдельных электронных устройств могут быть включены в качестве гибридных интегральных схем в состав, например, офтальмологических несущих вставок. В других вариантах осуществления электронные компоненты с энергообеспечением могут быть включены в несущую вставку в виде наложенных друг на друга интегральных компонентов. В связи с этим на Фиг. 4 представлена в сечении принципиальная схема примера интегральных компонентов с многослойным размещением, реализующая систему контроля интраокулярного давления. В частности, несущая вставка может включать в себя множество слоев разного типа, которые герметизируют в контуры, соответствующие офтальмологическому окружению, в которое они будут заключены. В некоторых вариантах осуществления данные несущие вставки со слоями наложенных друг на друга интегральных компонентов могут занимать всю кольцевую форму несущей вставки. Альтернативно в некоторых случаях несущая вставка может представлять собой кольцевую зону, тогда как наложенные друг на друга интегральные компоненты могут занимать лишь часть объема внутри всей вставки.
Как показано на Фиг. 4, для подачи питания можно использовать тонкопленочные аккумуляторные батареи 430. В некоторых вариантах осуществления эти тонкопленочные аккумуляторные батареи 430 могут содержать один или более слоев, которые могут быть наложены друг на друга, со множеством компонентов, размещенных в слоях, и соединениями между ними.
В некоторых вариантах осуществления между двумя слоями, наложенными друг на друга, могут предусматриваться дополнительные соединения. В данной области техники возможно множество способов получения таких соединений, однако, как показано на фигуре, соединение между слоями может быть выполнено при помощи шариковых выводов. В некоторых вариантах осуществления могут потребоваться только эти соединения; однако в других случаях шариковые выводы могут контактировать с другими соединительными элементами, например с компонентом, имеющим сквозные отверстия через слой.
В других слоях несущей вставки с наложенными друг на друга интегральными компонентами слой 425 может быть предназначен для соединения двух или более различных компонентов в соединительных слоях. Соединительный слой 425 может содержать сквозные отверстия и проводящие линии, которые могут пропускать сигналы от одних компонентов к другим. Например, соединительный слой 425 может обеспечивать соединения различных элементов аккумуляторной батареи с блоком управления питанием 420, который может находиться в технологическом слое 415. Другие компоненты в технологическом слое 415 могут включать в себя, например, источник питания 440, приемопередатчик 445, управляющие компоненты 450 и т.п. Кроме того, соединительный слой 425 может выполнять функцию создания соединений между компонентами в технологическом слое 415, а также компонентами, находящимися вне технологического слоя 415, как, например, в интегральном пассивном устройстве (IPD) 455. Существуют различные способы распределения электрических сигналов, которые могут поддерживать специализированные соединительные слои, такие как соединительный слой 425. В некоторых вариантах осуществления технологический слой 415, подобно другим многослойным компонентам, может быть выполнен в виде множества слоев, так как выполняемые им функции представляют разнообразные технологические опции, которые могут быть включены в несущие вставки. В некоторых вариантах осуществления один из слоев может включать в себя технологические элементы на основе КМОП, биполярного КМОП, биполярной технологии или технологии памяти, тогда как другой слой может включать в себя другую технологию. В альтернативном варианте осуществления два слоя могут представлять разные технологические подсемейства в пределах общего семейства; например, один слой может включать в себя электронные элементы, произведенные по 0,5-микронной технологии КМОП, а другой слой может включать в себя элементы, произведенные с использованием 20-нанометровой технологии КМОП. Следует понимать, что в сферу действия настоящего изобретения попадают многие другие комбинации различных типов электронных технологий. В некоторых примерах осуществления несущая вставка может включать в себя места для электрических соединений с компонентами, находящимися за пределами несущей вставки. Однако в других примерах несущая вставка также может включать в себя соединение с внешними компонентами беспроводным способом. Втаких случаях использование антенн в антенном слое 435 может представлять один из примеров беспроводной связи. Во многих случаях такой антенный слой 435 может размещаться, например, внутри несущей вставки сверху или снизу от устройства с наложенными друг на друга интегральными компонентами.
В некоторых описанных в настоящем документе вариантах осуществления элементы 430 аккумуляторной батареи могут быть включены в качестве компонентов по меньшей мере в один из наложенных друг на друга слоев. Также можно отметить, что возможны другие варианты осуществления, в которых элементы 430 аккумуляторной батареи размещены за пределами слоев наложенных друг на друга интегральных компонентов. Дополнительные примеры вариантов осуществления могут опираться на наличие отдельной аккумуляторной батареи или иного компонента подачи питания внутри несущей вставки, или в альтернативном варианте осуществления данные отдельные компоненты подачи питания также могут размещаться за пределами несущей вставки.
Система 410 контроля интраокулярного давления может быть включена в архитектуру на основе наложенных друг на друга интегральных компонентов. В некоторых вариантах осуществления компоненты системы 410 контроля интраокулярного давления могут присоединяться в виде части слоя. В других вариантах осуществления вся система 410 контроля интраокулярного давления может также содержать компонент формы, аналогичной форме остальных наложенных друг на друга интегральных компонентов.
На Фиг. 5 представлена принципиальная схема процессора, который может использоваться для реализации некоторых аспектов настоящего описания. Контроллер 500 может включать в себя один или более процессоров 510, которые могут включать в себя один или более компонентов процессора, соединенных с устройством связи 520. В некоторых вариантах осуществления контроллер 500 можно использовать для передачи энергии источнику энергии, помещенному в офтальмологическую линзу.
Процессоры 510 соединены с устройством связи, выполненным с возможностью передачи энергии через канал передачи данных. Устройство связи можно использовать, например, для осуществления электронной связи с компонентами внутри несущей вставки. Устройство связи 520 также можно использовать для сообщения, например, с одним или более устройствами контроллера или компонентами устройства программирования/интерфейса.
Процессор 510 также находится в связи с устройством хранения данных 530. Устройство хранения данных 530 может содержать любое соответствующее устройство хранения данных, включая комбинации магнитных устройств хранения данных, оптических устройств хранения данных и/или полупроводниковых запоминающих устройств, таких как оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) и постоянные запоминающие устройства (ПЗУ).
В устройстве хранения данных 530 может храниться программа 540 для управления процессором 510. Процессор 510 выполняет команды программного обеспечения 540 и таким образом работает в соответствии с настоящим изобретением. Например, процессор 510 может получать информацию, характеризующую местоположение несущей вставки, местоположение компонента и т.п. Устройство хранения данных 530 также может хранить офтальмологические данные в одной или более базах данных 550 и 560. База данных может включать в себя, например, предварительно заданные пороги измерения интраокулярного давления, метрологические данные и специальные управляющие последовательности для управления энергией, поступающей к несущей вставке или от нее. База данных также может включать в себя параметры и управляющие алгоритмы для управления системой контроля интраокулярного давления, которые могут храниться в офтальмологическом устройстве, а также данные и/или измеряемые значения обратной связи, которые могут быть результатом их воздействия. В некоторых вариантах осуществления эти данные могут в конечном счете передаваться на внешнее приемное устройство/от него.
На Фиг. 6 представлены стадии способа, которые можно использовать для реализации системы контроля интраокулярного давления офтальмологического устройства. Начиная со стадии 601, для пациента предлагается офтальмологическое устройство, содержащее систему контроля интраокулярного давления. В некоторых вариантах осуществления офтальмологическое устройство может включать в себя одну или две контактные линзы с энергообеспечением, включающие в себя пьезоэлектрический преобразователь со схемой обратной связи, используемый для контроля интраокулярного давления, в дополнение к обеспечению коррекции и/или улучшения зрения.
На стадии 605 при помощи пьезоэлектрического преобразователя может быть выдан сигнал в направлении поверхности глаза. Устройство позволяет обнаруживать обратный сигнал и измерять его изменение после отражения от поверхности глаза с целью определения интраокулярного давления в глазу пациента на стадии 610. После того как на стадии 615 определено, что интраокулярное давление находится за пределами нормального диапазона значений между 10 мм рт.ст. и 20 мм рт.ст., пациенту или медработнику может быть направлен сигнал на стадии 620. В некоторых вариантах осуществления данные сигнала могут быть отправлены при помощи беспроводного устройства, связанного с офтальмологическим устройством, или при помощи звукового сигнала, использующего микроакустические элементы, входящие в состав офтальмологического устройства. В некоторых вариантах осуществления этот сигнал может представлять собой визуальный сигнал, использующий микрофотонные элементы, также входящие в состав офтальмологического устройства. Звуковой сигнал может воспроизводиться вместе с визуальным сигналом, например, как часть видеозаписи. Передача информации с использованием беспроводного устройства может происходить беспроводным образом, например при помощи РЧ-частоты, локальной вычислительной сети (ЛВС) и/или персональной сети (ПС), в зависимости от устройства связи и функций, реализованных в офтальмологическом устройстве.
На стадии 625 сигнал в некоторых случаях может быть связан с конкретным событием, вызванным пациентом при помощи интерфейса беспроводного устройства, связанного с офтальмологическим устройством. Например, выбор действий, перечисленных в меню, которые могут повлиять на интраокулярное давление. Действия/события могут включать, но не ограничиваться лишь вышеупомянутыми факторами, способными воздействовать на интраокулярное давление.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления на стадии 630 офтальмологическое устройство может включать в себя микрожидкостные элементы, выполненные с возможностью дозирования лекарственного средства/активного агента, если определено, что интраокулярное давление является аномальным. Лекарственное средство/активный агент может включать в себя, например, комбинацию лекарственных средств, таких как аналоги простагландинов, бета-блокаторы, альфа-агонисты и ингибиторы карбоангидразы, используемые для снижения интраокулярного давления в глазу пациента. В альтернативных вариантах осуществления беспроводное устройство, связанное с офтальмологическим устройством, может включать в себя внешнюю помпу для лекарственных средств, позволяющую дозировать лекарственное средство/активный агент с целью снижения интраокулярного давления.
Также, необязательно, на стадии 635 действие и/или обратная связь от стадий 615-630 могут быть зарегистрированы в целях улучшения будущего анализа; в дальнейшем медработник сможет получить доступ к сохраненной медицинской записи и адаптировать систему контроля интраокулярного давления для конкретного пациента. В некоторых вариантах осуществления эти зарегистрированные действия/записи также можно передавать/сохранять при помощи беспроводного устройства. Как упоминалось выше, беспроводное устройство может включать в себя одно или более из: смартфона, планшета, персонального компьютера, телевизора, помпы для лекарственного средства и т.д. Передача информации между ними может происходить беспроводным образом, например при помощи РЧ-частоты, локальной вычислительной сети (ЛВС) и/или персональной сети (ПС), в зависимости от устройства связи и функций, реализованных в офтальмологическом устройстве.
Многие характеристики и преимущества настоящего изобретения очевидны из детального описания, и, таким образом, прилагаемая формула изобретения распространяется на все такие характеристики и преимущества настоящего изобретения, которые соответствуют сущности и объему настоящего изобретения. Дополнительно, поскольку специалисты в данной области легко могут внести многочисленные модификации и изменения, нежелательно ограничивать настоящее изобретение точной конструкцией и эксплуатацией, раскрытыми в описании, и, соответственно, все подходящие модификации и эквиваленты могут быть отнесены к объему настоящего изобретения.