СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ СХЕМЫ НА ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВАХ
METHODS AND DEVICES FOR ELECTRONIC CIRCUIT FORMATION ON OPHTHALMIC DEVICES

СМЕЖНЫЕ ЗАЯВКИ
Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке на патент №61/604206, поданной 28 февраля 2012 г.
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В настоящем изобретении описано офтальмологическое устройство с энергообеспечением с герметизированной несущей вставкой, имеющей режим сохранения, более конкретно, где в несущую вставку встроен механизм переключения, который может переключаться в режим сохранения и в рабочий режим.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
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, косметического улучшения и обеспечения терапевтических эффектов. Каждая из функций обусловлена определенной физической характеристикой линзы. Конфигурация линзы с учетом светопреломляющего свойства позволяет осуществлять функцию коррекции зрения. Введение в линзу пигмента позволяет обеспечить косметическое улучшение. Введение в линзу активного агента позволяет использовать линзу в терапевтических целях. Таких физических характеристик можно добиться без переведения линзы в состояние с энергообеспечением. Пробка для слезной точки традиционно является пассивным устройством.
В последнее время в контактную линзу встраивают активные компоненты. Некоторые компоненты могут включать в себя полупроводниковые устройства. В некоторых примерах представлено внедрение полупроводниковых устройств в контактные линзы, помещенные на глаза животного. Также описана возможность подачи энергообеспечения на активные компоненты и активации множеством способов в пределах структуры самой линзы. Топология и размер пространства, определенного структурой линзы, обеспечивает инновационную и сложную среду для определения различных функций. Важно разработать надежные, компактные и экономичные средства для соединения и подключения компонентов в соответствии с форм-факторами, которые определяются офтальмологическими характеристиками.
При включении элементов питания в офтальмологическое устройство возникает проблема потери энергии с момента производства до фактического применения устройства. Одной из наиболее существенных причин потери энергии может быть утечка электрического тока через устройства и структуры, имеющие физическое и электрическое соединение с элементами питания. У многих офтальмологических устройств, таких как одноразовые контактные линзы, обычный срок хранения составляет шесть лет; следовательно, необходимо свести к минимуму потерю энергии, снизив ток утечки до максимально низких значений. Следовательно, может быть важно, чтобы утечки тока из встроенных элементов питания и соединяемых с ними электрических компонентов были минимальными и чтобы эти элементы предусматривали режимы работы, максимально снижающие потерю энергии в периоды хранения. При встраивании элементов питания в офтальмологическое устройство возникает дополнительная проблема, связанная с утечкой тока, поскольку средства устранения утечки могут не зависеть от прямого электрического контакта.
Технологические варианты осуществления, решающие такую базовую офтальмологическую задачу, могут воплощаться в решениях, не только соответствующих офтальмологическим требованиям, но также включающих новые варианты осуществления для более общего пространства технологий, описывающего энергосбережение в герметизированных элементах с энергообеспечением.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Соответственно, настоящее изобретение включает в себя герметизированную несущую вставку с режимом сохранения, которая может быть включена в офтальмологическое устройство с энергообеспечением, а в некоторых вариантах осуществления, в частности, в контактную линзу. Режим сохранения уменьшает утечку в несущей вставке, когда не требуется рабочая интенсивность тока. В некоторых вариантах осуществления предусмотрено офтальмологическое устройство с энергообеспечением, имеющее режим сохранения.
Следовательно, настоящее изобретение включает в себя описание механизма переключения с режимом сохранения и рабочим режимом, причем механизм переключения встроен в схему, содержащую по меньшей мере нагрузку и источник энергии. Например, нагрузка может контролировать определенную функцию устройства, например, такую как регулирование оптической силы или введение активного агента. Схема может быть включена в герметизированную несущую вставку, которая может быть включена в офтальмологическое устройство с энергообеспечением.
Несущую вставку можно полностью герметизировать для защиты и вмещения элементов питания, дорожек и электронных компонентов. Офтальмологическое устройство, которое может быть образовано из полимерного биосовместимого материала, может включать в себя конфигурацию с жестким центром и мягким краем, причем центральный жесткий оптический элемент содержит несущую вставку.
В некоторых вариантах осуществления режим сохранения можно смоделировать путем увеличения сопротивления механизма переключения, что приведет к уменьшению тока утечки. Данный ток утечки может удовлетворять желаемой спецификации потребления тока в режиме сохранения и, следовательно, может обеспечивать более продолжительный срок хранения офтальмологического устройства с энергообеспечением. Учитывая, что несущая вставка является полностью герметизированной, механизм переключения может реагировать на внешний стимул, исходящий за пределами устройства, без прямого контакта со схемой. Таким образом, механизм переключения 315 также может быть образован из частей датчиков различного вида. Например, данные датчики могут представлять собой антенны для приема и реагирования на радиочастотные излучения, выступающие в качестве стимула, или они могут представлять собой фотоэлементы, реагирующие на внешний стимул, имеющий фотонную основу.
Для дополнительного энергосбережения даже в ситуации, когда офтальмологическое устройство не находится в режиме сохранения, функцию режима сохранения можно сочетать со спящим режимом. Тогда как режим сохранения, как правило, представляет собой состояние с низким энергопотреблением, при котором механизм переключения вводит высокое сопротивление в проводящую дорожку от источника энергии к нагрузке, спящий режим может представлять собой состояние низкого энергопотребления электронной схемой, когда схема соединена с источником энергии через низкое сопротивление.
В некоторых вариантах осуществления в ходе процесса тестирования перед упаковкой или в процессе сборки самих компонентов можно активировать функцию сброса. Например, функция сброса может устанавливать оптимальное состояние покоя схемы, если устройство спустя установленное время переводится в режим сохранения. В некоторых вариантах осуществления блок электронной схемы может быть способен выполнять функцию сброса и переводить по меньшей мере часть нагрузки в заданное состояние с энергообеспечением.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На ФИГ. 1 представлен пример осуществления несущей вставки для офтальмологического устройства с энергообеспечением и пример осуществления офтальмологического устройства с энергообеспечением.
На ФИГ. 2 представлена модель механизмов потери энергии для устройств с элементами питания, источниками энергии, соединениями и/или переключателями.
На ФИГ. 3 представлен пример осуществления конфигурации схемы для устройства с энергообеспечением с внешней активацией режима сохранения, которую можно включить в офтальмологические устройства с герметизированными несущими вставками.
На ФИГ. 4 представлены альтернативные варианты осуществления конфигураций схем для устройств с энергообеспечением с внешней активацией режима сохранения, которые можно включить в офтальмологические устройства с герметизированными несущими вставками.
На ФИГ. 5 представлен пример осуществления конфигурации схемы для устройства с энергообеспечением с режимом сохранения энергии, в котором механизм переключения, важный для установки режима сохранения, сам по себе состоит из отдельной нагрузки и переключателя и может быть включен в офтальмологические устройства с герметизированными несущими вставками.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к офтальмологическому устройству с энергообеспечением, имеющему режим сохранения, который может экономить энергию путем уменьшения утечки тока в период, когда офтальмологическое устройство не используется. В следующих разделах представлено подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения. Представленные в описании как предпочтительные, так и альтернативные варианты осуществления являются только примерами осуществления. Предполагается, что специалисту в данной области будут очевидны возможности создания вариаций, модификаций и внесения изменений. Следовательно, предполагается, что указанные примеры осуществления не ограничивают объем настоящего изобретения.
Встроенная аккумуляторная батарея может иметь состояние с низкой утечкой или режим сохранения для сохранения достаточной энергии для работы при применении офтальмологического устройства. Тогда пользователь офтальмологического устройства может активировать или включить аккумуляторную батарею и/или нагрузочную схему. В области электроники могут существовать источники энергии с режимом сохранения, которые сводят к минимуму утечку до применения устройства, однако проблемы, связанные с офтальмологическим устройством с энергообеспечением, отличаются от тех, которые присущи существующим продуктам. Например, для экономии энергии в игрушках часто используют технологию упаковки изделия, при которой используется лист бумаг, закрывающий плоскую круглую аккумуляторную батарею. Если потянуть за язычок, бумага извлекается, и устанавливается контакт между аккумуляторной батареей и схемой. До такой активации система находится в состоянии с низкой утечкой и длительным сроком хранения. Такие способы невозможно применять в электронной системе, герметизированной в контактную линзу.
При встраивании элементов питания в офтальмологическое устройство возникают дополнительные проблемы, связанные с утечкой тока, поскольку средства устранения утечки могут не зависеть от прямого электрического контакта. Следовательно, способы активации могут быть связаны с внешним стимулом, тогда как механизм переключения из режима сохранения в активный режим может находиться внутри офтальмологического устройства с энергообеспечением. Данный принцип аналогичен принципу «химического фонаря», в котором энергия (в случае химического фонаря - химическая реакция, вызывающая свечение) высвобождается только после активации устройства целенаправленным действием (срыванием пленки). В отличие от химического фонаря офтальмологическое устройство с энергообеспечением, имеющее герметизированную несущую вставку, может содержать сложные электронные компоненты и может состоять из биосовместимого материала.
Ограничением для режима сохранения также может служить маленькое пространство внутри офтальмологической несущей вставки. Область в офтальмологической несущей вставке, где размещены все компоненты схемы, включая механизм переключения, может иметь площадь 1,5 квадратного миллиметра. Особые требования по размерам также ограничивают возможный источник энергии, и площадь, занимаемая схемой, может вычитаться из области, доступной для источника энергии. Соответственно, диапазон допустимой утечки, при котором офтальмологическое устройство с энергообеспечением может иметь практическое применение после истечения срока хранения, очень мал. В настоящем изобретении решается данная проблема энергосбережения.
СПИСОК ТЕРМИНОВ
В данном описании и формуле настоящего изобретения используются различные термины, для которых приняты следующие определения.
Герметизировать - при использовании в настоящем документе относится к созданию барьера, отделяющего объект, например, такой как несущая вставка, от смежной с объектом среды.
С энергообеспечением - при использовании в настоящем документе относится к состоянию, в котором устройство может подавать электрический ток или аккумулировать электрическую энергию.
Энергия - при использовании в настоящем документе относится к способности физической системы совершать работу. Множество сфер применения в рамках настоящего изобретения может относиться к указанной способности выполнения электрических действий при совершении работы.
Источник энергии - при использовании в настоящем документе относится к устройству или слою, способному подавать энергию или переводить логическое или электрическое устройство в состояние с энергообеспечением.
Устройство сбора энергии - при использовании в настоящем документе относится к устройству, способному извлекать энергию из окружающей среды и преобразовывать ее в электрическую энергию.
Функционализированный - при использовании в настоящем документе относится к получению слоя или устройства, способного выполнять некоторую функцию, включая, например, подачу питания, активацию или управление.
Утечка - при использовании в настоящем документе относится к нежелательной потере энергии.
Линза или офтальмологическое устройство - при использовании в настоящем документе относится к любому устройству, расположенному в глазу или на нем. Данные устройства могут обеспечивать оптическую коррекцию, выполнять косметическую функцию или могут выполнять функцию, не связанную с глазом. Например, термин может относиться к контактной линзе, интраокулярной линзе, накладной линзе, глазной вставке, оптической вставке или другому аналогичному устройству, которое используют для коррекции или модификации зрения, либо для косметического улучшения физиологии глаза (например, изменения цвета радужной оболочки) без снижения зрения. Альтернативно линза может обеспечивать неоптические функции, например, такие как мониторинг уровня глюкозы или введение активного агента. В некоторых вариантах осуществления предпочтительные линзы настоящего изобретения представляют собой мягкие контактные линзы, полученные из силиконовых эластомеров или гидрогелей, которые включают в себя, например, силикон-гидрогели и фтор-гидрогели.
Линзообразующая смесь, или реакционная смесь, или реакционная смесь мономера (РСМ) - при использовании в настоящем документе относится к мономерному или форполимерному материалу, который можно полимеризовать и поперечно сшить или поперечно сшить с образованием офтальмологического устройства. Различные варианты осуществления могут включать в себя линзообразующие смеси с одной или более добавками, такими как, например, УФ-блокаторы, тонирующие вещества, фотоинициаторы или катализаторы, а также другие желаемые добавки для офтальмологических устройств, таких как контактные или интраокулярные линзы.
Линзообразующая поверхность - при использовании в настоящем документе относится к поверхности, используемой для литья линзы. В некоторых вариантах осуществления любая такая поверхность может иметь поверхность оптической чистоты и качества, что означает, что данная поверхность является достаточно гладкой и образована с таким качеством, что поверхность линзы, сформированной при полимеризации линзообразующего материала, находящегося в контакте с поверхностью формы, будет оптического качества. Более того, в некоторых вариантах осуществления линзообразующая поверхность может иметь геометрию, которая необходима для придания поверхности линзы желаемых оптических характеристик, включая, без ограничений, оптическую силу сферической, асферической и цилиндрической линзы, коррекцию аберраций волнового фронта, коррекцию топографии роговицы и т.п., а также любых их комбинаций.
Литий-ионный элемент - при использовании в настоящем документе относится к электрохимическому элементу, в котором электрическая энергия вырабатывается в результате перемещения ионов лития через элемент. Данный электрохимический элемент, как правило, называемый аккумуляторной батареей, в своей типичной форме может быть возвращен в состояние с более высоким зарядом или перезаряжен.
Несущая вставка - при использовании в настоящем документе относится к герметизированной вставке, которая будет включена в состав офтальмологического устройства с энергообеспечением. В несущую вставку можно встроить элементы питания и 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 будет содержать материала. В таких вариантах осуществления обусловленная энергопитанием функция линзы может быть не связана с оптическим качеством, а может предусматривать, например, контроль уровня глюкозы или введение активного агента.
Форма для литья - при использовании в настоящем документе относится к жесткому или полужесткому объекту, который можно использовать для образования линз из неполимеризованных составов. Некоторые предпочтительные формы для литья включают в себя две части формы для литья - переднюю криволинейную часть формы для литья и заднюю криволинейную часть формы для литья.
Рабочий режим - при использовании в настоящем документе относится к состоянию с высоким потреблением тока, при котором протекающий в схеме ток позволяет устройству выполнять свою основную обусловленную энергопитанием функцию.
Оптическая зона - при использовании в настоящем документе относится к области офтальмологического устройства, через которую смотрит пользователь офтальмологического устройства.
Мощность - при использовании в настоящем документе обозначает выполненную работу или переданную энергию за единицу времени.
Перезаряжаемый или перезапитываемый - при использовании в настоящем документе обозначает возможность быть перезаряженным или переведенным в состояние с более высокой способностью совершать работу. Множество сфер применения в рамках настоящего изобретения могут относиться к возможности восстановления способности, при которой электрический ток определенной величины испускается в течение определенного периода времени.
Повторно подключить к источнику энергии или перезарядить - при использовании в настоящем документе обозначает восстановление состояния с более высокой способностью совершать работу. Множество сфер применения в рамках настоящего изобретения могут относиться к восстановлению способности устройства испускать электрический ток определенной величины в течение определенного периода времени.
Эталон - при использовании в настоящем документе обозначает схему, создающую фиксированное стабильное напряжение или выходное значение тока, подходящего для применения в других схемах. Эталон может быть основан на запрещенной энергетической зоне, может иметь компенсацию температуры, подачи питания и технологических вариаций и может быть специально рассчитан для конкретной специализированной интегральной схемы (ASIC).
Высвобожденный из формы для литья - при использовании в настоящем документе относится к линзе, которая либо полностью отделена от формы для литья, либо лишь слабо прикреплена к ней таким образом, что ее можно отделить легким встряхиванием или сдвинуть с помощью тампона.
Функция сброса - при использовании в настоящем документе обозначает самоактивирующийся алгоритмический механизм для установки схемы в определенное предварительно заданное состояние, включая, например, логическое состояние или состояние энергообеспечения. Функция сброса может включать в себя, например, схему сброса при включении питания, которая может в сочетании с механизмом переключения обеспечивать надлежащую подачу питания на микросхему, как при первоначальном подключении к источнику энергии, так и при выходе из режима сохранения.
Спящий режим или режим ожидания - при использовании в настоящем документе обозначает состояние 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 - при использовании в настоящем документе относится к расположению по меньшей мере двух слоев компонентов в непосредственной близости друг к другу таким образом, 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 адгезивное прикрепление или выполняющая иные функции таким образом, что слои контактируют друг с другом через указанную пленку.
Устройства с наложенными друг на друга интегрированными компонентами или SIC-устройства - при использовании в настоящем документе относится к результатам применения технологий упаковки, позволяющим собирать тонкие слои подложек, которые могут содержать электрические и электромеханические устройства, в функциональные интегрированные 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, слои можно получить с помощью различных технологий производства устройств для получения различных контуров.
Режим сохранения - при использовании в настоящем документе относится к состоянию системы, содержащей электронные компоненты, в которой источник энергии обеспечивает или должен обеспечивать минимальный проектный ток в нагрузке. Данный термин не является взаимозаменяемым с режимом ожидания.
Вставка подложки - при использовании в настоящем документе обозначает формуемую или жесткую подложку, обеспечивающую поддержание источника энергии в офтальмологическом устройстве. В некоторых вариантах осуществления вставка подложки также поддерживает один или более компонентов.
Механизм переключения - при использовании в настоящем документе обозначает компонент, интегрированный в схему и обеспечивающий различные уровни сопротивления, который может реагировать на внешний стимул, не зависящий от офтальмологического устройства.
ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО С ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕМ
На Фиг. 1 представлен пример осуществления несущей вставки 100 для офтальмологического устройства с энергообеспечением и соответствующее офтальмологическое устройство с энергообеспечением 150. Несущая вставка 100 может содержать оптическую зону 120, которая может необязательно быть функциональной в плане коррекции зрения. Если обусловленная энергопитанием функция офтальмологического устройства не связана со зрением, оптическая зона 120 несущей вставки 100 может не содержать материал. В некоторых вариантах осуществления несущая вставка 100 может включать в себя часть, находящуюся вне оптической зоны 120 и содержащую подложку 115 со встроенными элементами питания 110 и электронными компонентами 105.
В некоторых вариантах осуществления источник энергии 110, который может представлять собой, например, аккумуляторную батарею, и нагрузка 105, которая может представлять собой, например, полупроводниковый кристалл, могут быть прикреплены к подложке 115. Проводящие дорожки 125 и 130 могут обеспечивать электрическое соединение между электронными компонентами 105 и элементами питания 110. Несущая вставка 100 может быть полностью герметизирована для защиты и включения элементов питания 110, дорожек 125 и 130 и электронных компонентов 105. В некоторых вариантах осуществления герметизирующий материал может быть полупроницаемым, например, для предотвращения попадания определенных веществ, таких как вода, в несущую вставку 100 и обеспечения входа определенных веществ, таких как газы окружающей среды и побочные продукты реакций в элементах питания, в несущую вставку 100 и выхода из нее.
В некоторых вариантах осуществления несущая вставка 100 может быть встроена в офтальмологическое устройство 150, которое может содержать полимерный биосовместимый материал. Офтальмологическое устройство 150 может включать в себя жесткий центр и мягкий край, причем центральный жесткий оптический элемент содержит несущую вставку 100. В некоторых конкретных вариантах осуществления несущая вставка 100 может непосредственно контактировать с атмосферой и поверхностью роговицы на передней и задней поверхностях соответственно, или в альтернативном варианте осуществления несущую вставку 100 можно герметизировать в офтальмологическое устройство 150. Периферическая зона 155 офтальмологического устройства 150 может представлять собой мягкий край, включая, например, край из гидрогелевого материала.
9
На Фиг. 2 показана общая модель аспектов конфигурации схемы, важных с точки зрения энергосбережения в устройствах с энергообеспечением, которые могут включать в себя офтальмологические устройства с энергообеспечением. В идеале, когда устройство находится в рабочем режиме, источник энергии 210 может подавать на нагрузку 220 полный ток без потерь тока в других путях. Однако в реальных условиях, как правило, в устройствах присутствуют параллельные пути утечки, например, такие как утечки в самом источнике энергии или утечки в соединениях между источником энергии 210 и компонентами нагрузки 220. Пути данной утечки можно смоделировать в виде параллельного «шунтирующего сопротивления», показанного в виде шунтирующего резистора 215. Пути утечки в устройствах по возможности сводят к минимуму, что соответствует модели с максимальными значениями «шунтирующего сопротивления». Соответственно, предпочтительные варианты осуществления с низкой утечкой можно смоделировать так, чтобы они имели шунтирующий резистор 225 с очень высоким сопротивлением, например 10 Ом.
9
Даже в тех вариантах осуществления, в которых шунтирующее сопротивление очень высокое (в дальнейшем описании, если шунтирующий резистор не включен в иллюстрацию схемы, предполагается, что оно бесконечно), энергия источника энергии может все равно расходоваться через саму нагрузку. В некоторых вариантах осуществления режим сохранения можно смоделировать с учетом того, что механизм переключения 205 в модели имеет переменное сопротивление. В идеальных случаях сопротивление механизма переключения 205 может быть нулевым, когда схема 225 находится в рабочем режиме, и бесконечным - когда схема 225 находится в режиме сохранения. В некоторых примерах осуществления механизм переключения может иметь минимальное сопротивление, например менее 10 Ом, когда механизм переключения 205 замкнут, и может иметь очень высокое сопротивление, например 10 Ом, когда механизм переключения 205 разомкнут. В некоторых вариантах осуществления для выполнения данного требования схема в режиме сохранения может быть неактивной. Например, некоторые варианты осуществления могут включать в себя переключатель с высокой развязкой, который может отключать аккумуляторную батарею от нагрузки, причем нагрузка может включать в себя, например, эталон, осцилляторы, цифровые логические схемы или в некоторых вариантах осуществления - схему запуска линзы.
В офтальмологическом устройстве с энергообеспечением нагрузка 220 может контролировать специфическую функцию устройства, например регулирование оптической силы или введение активных агентов. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления сопротивление нагрузки может быть номинальным. В ранее описанных примерах ток, сила и сопротивление могут находиться в пределах нормального рабочего диапазона, применяемого в некоторых примерах осуществления. Например, в некоторых предпочтительных вариантах осуществления ток, потребляемый при нахождении офтальмологического устройства с энергообеспечением в режиме сохранения, который может быть классифицирован как ток утечки, может составлять менее 400 пА.
Данный ток утечки может удовлетворять желаемой спецификации потребления тока в режиме сохранения и, следовательно, может обеспечивать более продолжительный срок хранения офтальмологического устройства с энергообеспечением. В некоторых вариантах осуществления, например, утечка в период, когда офтальмологическое устройство находится в режиме сохранения энергии, может иметь целевой уровень, что может обеспечивать дополнительное преимущество в виде ограничения износа компонентов схемы.
РАБОЧЕГО РЕЖИМА
РЕЖИМА СОХРАНЕНИЯ
РАБОЧЕГО РЕЖИМА
В некоторых предпочтительных вариантах осуществления, когда офтальмологическое устройство с энергообеспечением находится в рабочем режиме, средний ток может составлять 3 мкА или менее, но возможны пики до 10 миллиампер или более. I может представлять собой ток после выведения офтальмологического устройства с энергообеспечением из режима сохранения, а I может представлять собой нерабочий ток утечки, когда устройство находится в режиме сохранения, и данный ток может непосредственно влиять на потенциальное время работы устройства при I.
НЕЗАМКНУТОГО ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ
РАБОЧЕГО РЕЖИМА
НЕЗАМКНУТОГО ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ
НЕЗАМКНУТОГО ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ
РАБОЧЕГО РЕЖИМА
РАБОЧЕГО РЕЖИМА
В офтальмологических устройствах с энергообеспечением без режима сохранения доступная мощность элементов питания после многолетнего хранения может постепенно уменьшаться, результатом чего может быть состояние без энергообеспечения с отсутствием доступной мощности. При добавлении функции режима сохранения в конфигурацию компонентов или устройства полученное устройство можно смоделировать так, чтобы оно имело механизм переключения 205 с высоким R, которое может снизить потери тока с течением времени. Время работы активной схемы при заданном I может быть непосредственно связано с R модели механизма переключения 205 в том смысле, что более высокое значение R может уменьшить утечку в элементе питания, а это может способствовать более длительной работе устройства при I. В другом смысле, при работе устройства может быть важно, чтобы ток, походящий по моделируемому механизму переключения, не вызывал эффектов в самом механизме; следовательно, в некоторых вариантах осуществления механизм переключения 205 может быть образован из материала, который при замыкании переключателя способен выдерживать в течение ожидаемого времени работы токи до I включительно.
Допустимы различные конфигурационные параметры типа, размера и качества элементов питания, используемых в конкретной сфере применения. Например, в некоторых вариантах осуществления источник энергии 210 может быть образован из двух элементов аккумуляторной батареи, соединенных последовательно, каждый из которых имеет напряжение от 0,8 до 1,65 В, обеспечивающее подачу напряжения от 1,6 до 3,3 В. Желание сформировать данный диапазон напряжений с помощью элементов данного типа может быть связано с технологией, используемой в электронной схеме, так как она может функционировать приблизительно в пределах данного электрического потенциала. Если используются аккумуляторные батареи разного типа, например, с отличающимися химическими реакциями у катодов и анодов, номинальные напряжения элементов могут сдвигаться.
РЕЖИМА СОХРАНЕНИЯ
РЕЖИМА СОХРАНЕНИЯ
В пределах определенного типа аккумуляторных батарей размер используемых аккумуляторных батарей может зависеть от описанного в настоящем документе электрического процесса. Например, для конкретной сферы применения может быть предусмотрен целевой срок службы при определенном рабочем токе. Если учитывать только данное целевое значение, то требования к размерам элементов можно оценить просто на основании присущей элементам удельной энергоемкости и энергии, необходимой для обеспечения срока службы. Однако, как было описано в настоящем документе, ситуация, как правило, может быть более сложной, поскольку энергия, необходимая для обеспечения срока хранения, также может являться фактором, влияющим на требования, предъявляемые к размерам элементов. Энергия, необходимая для обеспечения срока хранения, в существенной степени зависит от I. Таким образом, понятно, почему желательно свести к минимуму I: потому что уменьшается количество химических реагентов аккумуляторной батареи, необходимое для данной сферы применения, или, с другой стороны, увеличиваются параметры срока службы при заданном доступном пространстве размещения аккумуляторных батарей для данной сферы применения.
Благодаря уменьшению утечки и ограничению потока энергии через схему режим сохранения также может свести к минимуму объем побочных продуктов, которые могут образовываться при реакциях, связанных с энергообеспечением схемы. Это может быть особенно существенно в тех вариантах осуществления, где офтальмологическое устройство поставляется в небольших герметичных упаковках, таких как блистеры, в которых даже небольшое накопление побочных продуктов может привести к нарушению целостности офтальмологического устройства.
Для дополнительного энергосбережения даже в ситуации, когда офтальмологическое устройство не находится в режиме сохранения, функцию режима сохранения можно сочетать со спящим режимом. Тогда как режим сохранения, как правило, представляет собой состояние с низким энергопотреблением, при котором механизм переключения вводит высокое сопротивление в проводящую дорожку от источника энергии к нагрузке, спящий режим может представлять собой состояние низкого энергопотребления электронной схемой, когда схема соединена с источником энергии через низкое сопротивление. Такой спящий режим может активизироваться, когда подключенная электронная схема контролирует себя по существу для отключения большей части своей схемы, например, для экономии энергии, находясь в режиме ожидания и выполняя с помощью датчиков выборку с предварительно заданной частотой.
На Фиг. 3 представлен пример осуществления конфигурации схемы для устройства с режимом сохранения. Схема 325 может включать в себя источник энергии 310 и нагрузку 320, которая может контролировать определенную функцию офтальмологического устройства. Как указано выше, паразитические утечки в самом источнике энергии 310 и в соединениях между источником энергии 310 и нагрузкой 320 могут быть конструктивно доведены до очень низких величин, и, таким образом, «шунтирующее сопротивление», например, не отображается. В некоторых вариантах осуществления механизм переключения может быть подключен последовательно к источнику энергии 310 и нагрузке 320 для упрощения перехода в режим сохранения.
Механизм переключения 315 может реагировать на внешний стимул 330 без прямого контакта его источника со схемой 325. По существу механизм переключения 315 показан в виде устройства, чувствительного и реагирующего на внешний стимул 330. Таким образом, механизм переключения 315 также может быть образован из частей датчиков различного вида. Например, данные датчики могут представлять собой антенны для приема и реагирования на радиочастотные излучения, выступающие в качестве стимула, или они могут представлять собой фотоэлементы, реагирующие на внешний стимул, имеющий фотонную основу. Возможны различные типы датчиков, придающих переключателю чувствительность к внешнему стимулу. В других вариантах осуществления обнаружение внешнего стимула может приводить к физическим изменениям какого-либо вида в элементе переключателя. Например, воздействие на элементы переключателя теплового стимула снаружи линзы может приводить к физическому изменению сопротивления компонента в переключателе и вызывать реакцию, подобную тем, которые возможны в других описанных элементах датчиков. Некоторые варианты осуществления могут быть также чувствительны к звуку.
В некоторых вариантах осуществления, например, управление механизмом переключения 315 может осуществляться за счет применения электронных, механических или магнитных средств. Например, при применении электронных средств в переключении может участвовать транзисторная схема, при применении механических средств в переключении могут участвовать металлические контакты, а при применении магнитных средств в переключении могут участвовать контактные реле. Возможно множество переключателей, имеющих высокое сопротивление при выключенном режиме и низкое сопротивление при включенном режиме.
Некоторые варианты осуществления могут включать в себя применение механизма переключения 315 с возможностью многократного переключения между режимом сохранения и рабочим режимом, что может позволить, например, проводить тестирование при производстве или многократное применение офтальмологического устройства. В некоторых таких вариантах осуществления нагрузка 320 также может управлять механизмом переключения 315, что позволяет нагрузке 320 переводить механизм переключения 315 обратно в режим сохранения. Нагрузка 320 может содержать дополнительные датчики, например инфракрасный канал, способный принимать команды от пользователя или какого-либо другого пассивного внешнего стимула. После приема команды на отключение нагрузка 320 может активировать механизм переключения.
Например, в некоторых вариантах осуществления схема может быть образована из множества механизмов переключения (не показано), которые могут быть активированы независимо для однократного применения, что может обеспечивать конкретное количество применений. В таких вариантах осуществления после одного применения нагрузка может перевести один из механизмов переключения в режим сохранения таким образом, чтобы офтальмологическое устройство можно было снова активировать при минимальной утечке в неиспользуемом устройстве. В некоторых альтернативных вариантах осуществления, например в устройствах, рассчитанных на ежедневное одноразовое применение, механизм переключения может быть переведен в режим сохранения, а затем переведен в рабочий режим только один раз.
Режим сохранения может обеспечить надежные способы транспортировки, поскольку офтальмологическое устройство можно хранить в отключенном состоянии. В некоторых вариантах осуществления одного режима сохранения может быть достаточно для установления стабильного состояния для транспортировки. В других альтернативных вариантах осуществления в ходе процесса тестирования до упаковки или в процессе первоначальной сборки компонентов в устройство может быть активирована функция сброса. Например, функция сброса может устанавливать оптимальное состояние покоя схемы, если устройство спустя установленное время переводится в режим сохранения. В некоторых вариантах осуществления данное установленное время может быть меньше после тестирования, чем после активации пользователем, т.е. возможны две функции сброса: одна для транспортировки, другая для применения. В некоторых вариантах осуществления блок электронной схемы может предусматривать выполнение функции сброса и перевода по меньшей мере части нагрузки 320 в заданное состояние с энергообеспечением. Блок электронной схемы может быть встроен в схему, например, в нагрузку 320.
На Фиг. 4 представлены альтернативные варианты осуществления конфигурации схемы для устройства с энергообеспечением, имеющего режим сохранения, и такие схемы могут быть встроены в офтальмологические устройства. В некоторых вариантах осуществления конфигурации схемы 400 механизм переключения 410 может быть интегрирован в источник энергии 405, который затем можно подключить к схеме 420 последовательно с нагрузкой 415. В некоторых альтернативных вариантах осуществления конфигурации схемы 450 механизм переключения 460 может быть интегрирован в нагрузку 465. Нагрузка 465 может подключаться к схеме 470 последовательно с источником энергии 455. В данных вариантах осуществления 400 и 450 механизм переключения 410 может реагировать на внешний стимул 425 и 475.
На Фиг. 5 представлен вариант осуществления, в котором основной механизм переключения 550 представляет собой отдельную схему. Основной механизм переключения 550 может быть образован из нагрузки 540, отдельной от контролирующей нагрузки 530, которая может задействовать офтальмологическое устройство с энергообеспечением. В некоторых вариантах осуществления основной механизм переключения 550 может функционировать при очень низкой мощности и постоянно запрашивать внешний стимул 580. Используя энергию источника 510, основной механизм переключения 550 может обеспечивать преимущества по сравнению с пассивным механизмом переключения, например, благодаря большей чувствительности или избирательности к внешним стимулам.
При активации внешним стимулом 580 переключающая нагрузка 540 может управлять переключателем 520, который может быть подключен к главной схеме 570 последовательно с контролирующей нагрузкой 530 и источником энергии 510. В некоторых вариантах осуществления при активации главного переключателя 520 главная схема 570 может функционировать при высокой мощности, например при средней мощности 3 мкА и пиковой мощности 10 мА. В некоторых вариантах осуществления главный переключатель 520 дополнительно может управляться нагрузкой 540, которая может переводить переключатель 520 обратно в режим сохранения.
Основной механизм переключения 550 в некоторых вариантах осуществления может включать в себя дополнительный механизм переключения 560. Данный дополнительный механизм переключения 560 может выполнять много функций, например, дополнительно уменьшать утечку тока и обеспечивать защиту компонентов питания. В некоторых вариантах осуществления дополнительный механизм переключения 560 может активироваться только после встраивания несущей вставки в офтальмологическое устройство с энергообеспечением при готовности устройства к упаковке. Это позволяет защитить схему от повреждения, которое может быть вызвано дальнейшими технологическими процедурами, включая, например, ультрафиолетовое облучение, используемое для отверждения гидрогеля. В некоторых вариантах осуществления дополнительный механизм переключения 560 и основной механизм переключения 550 также могут реагировать на внешние стимулы 580 разного типа.
Например, в некоторых вариантах осуществления дополнительный механизм переключения 560 может реагировать на температуру, а основной механизм переключения 550 может реагировать на естественное освещение. Такие варианты осуществления могут позволить хранить офтальмологическое устройство с энергообеспечением в прохладных или холодных условиях на наиболее сберегающей стадии режима сохранения. После воздействия на офтальмологическое устройство с энергообеспечением более высоких температур дополнительный механизм переключения 560 может активировать основной механизм переключения 550, который начинает реагировать на естественное освещение в режиме низкого энергопотребления, по-прежнему удерживая главную схему 570 в режиме сохранения. В результате воздействия естественного освещения основной механизм переключения 550 может замкнуть главный переключатель 520 и активировать рабочий режим.
Данная комбинация температуры и света приводится только в качестве примера, и среднему специалисту в данной области будет очевидно, что с практической точки зрения возможны другие комбинации систем переключения. Комбинация основного механизма переключения и дополнительного механизма переключения может включать в себя, например, электрические, механические или магнитные системы, и они могут зависеть от таких стимулов, как, например, электромагнитные излучения, звук, температура или свет.