ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНЗА С ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕМ, ВКЛЮЧАЮЩАЯ МНОГОСЛОЙНЫЕ ИНТЕГРИРОВАННЫЕ КОМПОНЕНТЫ
OPHTHALMIC LENS WITH ENERGY SUPPLY, INCLUDING MULTILAYER INTEGRATED COMPONENTS

Настоящее изобретение относится к биомедицинскому устройству с энергообеспечением, а более конкретно к офтальмологической линзе с энергообеспечением.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Традиционно офтальмологическое устройство, такое как контактная линза, интраокулярная линза или пробка для слезной точки, включало биосовместимое устройство с корректирующим, косметическим или терапевтическим свойством. Например, контактная линза может обеспечивать одно или более из коррекции зрения, косметического улучшения и терапевтических эффектов. Каждая функция обеспечивается физической характеристикой линзы. Конфигурация, позволяющая использовать светопреломляющее свойство линзы, может обеспечивать функцию коррекции зрения. Введение в линзу пигмента может обеспечивать косметическое улучшение. Введение в линзу активного агента может обеспечивать терапевтические функции. Такие физические характеристики достигаются без ввода линзы в состояние с энергообеспечением.
В последнее время высказываются предположения о возможности встраивания активных компонентов в контактную линзу. Некоторые компоненты могут включать полупроводниковые устройства. Показаны некоторые примеры полупроводниковых устройств, внедренных в контактную линзу, помещенную на глаза животного. Однако для таких устройств пока не предложено механизма автономной подачи питания. Несмотря на то что для питания таких полупроводниковых устройств можно использовать проволоки, соединяющие их с батареей, были высказаны предложения о беспроводном электропитании устройств, однако до сих пор не предложено механизма обеспечения такого беспроводного питания.
Таким образом, желательно иметь офтальмологические линзы, которые имеют энергообеспечение в степени, подходящей для обеспечения одной или более функций в офтальмологической линзе и управляемого изменения оптической характеристики офтальмологической линзы или другого биомедицинского устройства.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с аспектом настоящего изобретения обеспечено устройство офтальмологической линзы с энергообеспечением. Линза содержит линзу для размещения в глазу человека или на глазу человека, причем линза содержит оптическую зону и неоптическую зону, образованные внутри материала линзы; источник энергии, по меньшей мере частично внедренный в материал линзы в области линзы, содержащей неоптическую зону; и потребляющий электрический ток компонент, содержащийся внутри многослойного интегрированного многокомпонентного устройства, причем многослойное интегрированное многокомпонентное устройство по меньшей мере частично внедрено внутрь материала линзы.
Устройство может дополнительно содержать компонент для подзарядки.
Компонент для подзарядки может содержать по меньшей мере одно из фотоэлектрического устройства; устройства для поглощения радиочастотных волн; индуктивного передатчика энергии; емкостного передатчика энергии; термоэлектрического устройства и пьезоэлектрического устройства.
По меньшей мере часть компонента для подзарядки может содержаться внутри многослойного интегрированного многокомпонентного устройства.
Компонент для подзарядки может непосредственно обеспечивать энергию для подзарядки источника энергии.
Компонент для подзарядки может обеспечивать энергию, которая модифицирована устройством для изменения характеристики энергии для подзарядки источника энергии.
Материал линзы может содержать по меньшей мере один из этафилкона, сенофилкона, галифилкона и нарафилкона.
Устройство для изменения характеристики энергии может содержаться внутри многослойного интегрированного многокомпонентного устройства.
Устройство может содержать приемопередатчик, выполненный с возможностью принимать управляющий сигнал для управления функциональным компонентом в многослойном интегрированном многокомпонентном устройстве.
В соответствии с дополнительным аспектом обеспечена офтальмологическая линза, содержащая устройство, как описано выше.
Соответственно настоящее изобретение относится к офтальмологической линзе со встроенным в нее источником энергии. Источник энергии может обеспечивать состояние с энергообеспечением, которое может подавать питание на полупроводниковое устройство. Также описана полученная литьевым формованием силикон-гидрогелевая контактная линза, в которой биологически совместимым способом содержится батарея или другой источник энергии. Посредством этого часть устройства с энергообеспечением может быть создана путем включения батареи в линзу.
Офтальмологическая линза с энергообеспечением может включать источник энергии, находящийся в контакте с или внедренный в реакционную смесь мономера офтальмологической линзы. Более конкретно, когда источник энергии, например, батарея, содержится или соединен с многослойным интегрированным многокомпонентным устройством.
Офтальмологическая линза может дополнительно включать компонент для подзарядки. Компонент для подзарядки может дополнительно включать функциональное устройство, такое как, например, фотоэлектрическое устройство, устройство для поглощения радиочастотных волн, индуктивный передатчик энергии, емкостной передатчик энергии, термоэлектрическое устройство и пьезоэлектрическое устройство.
Источник энергии можно разместить внутрь системы для литьевого формования линзы для полимеризации реакционной смеси, также содержащейся внутри системы формы для литья. Линзы образуются путем управления актиничным излучением, воздействию которого подвергают реакционную смесь мономера.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 представлена офтальмологическая линза с энергообеспечением в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 2 представлен пример осуществления офтальмологической линзы с энергообеспечением, включающей устройство для подзарядки.
На фиг. 3 представлен пример офтальмологической линзы с энергообеспечением с устройством для подзарядки и компонентом с энергообеспечением.
На фиг. 4 представлен пример офтальмологической линзы с энергообеспечением в сечении.
На фиг. 5 представлены примеры форм конфигураций для источников энергии.
На фиг. 6 схематически представлены некоторые типы источников энергии, упорядоченные в соответствии с оценками количества энергии, которую они могут обеспечивать, в соотношении с их объемом.
На фиг. 7 представлен процессор, который может подходить для реализации некоторых аспектов настоящего изобретения.
На фиг. 8 представлено сечение многослойного интегрированного многокомпонентного устройства с энергообеспечением, которое можно применять в офтальмологической линзе с энергообеспечением в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 9 представлено многослойное интегрированное многокомпонентное устройство для офтальмологической линзы с энергообеспечением в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 10 представлено альтернативное многослойное интегрированное многокомпонентное устройство с источником энергообеспечения на основе проволоки для офтальмологических линз с энергообеспечением.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к биомедицинским устройствам, таким как офтальмологические линзы, а в частности настоящее изобретение относится к офтальмологической линзе со встроенным в нее источником энергии. Описания как предпочтительных, так и альтернативных вариантов осуществления являются только примерами осуществления, и считается, что специалистам в данной области будут очевидны изменения, модификации и альтернативы. Таким образом, следует учитывать, что объем, охватываемый настоящим изобретением, не ограничен указанными примерами осуществления.
СПИСОК ТЕРМИНОВ
В данном описании и пунктах формулы изобретения, относящихся к настоящему изобретению, могут применяться различные термины, для которых будут приняты следующие определения.
С энергообеспечением - состояние способности подавать электрический ток или хранить внутри электрическую энергию.
Офтальмологическая линза с энергообеспечением - офтальмологическая линза с энергообеспечением относится к офтальмологической линзе с источником энергии, добавленным на или внедренным внутрь образованной линзы.
Энергия - способность физической системы совершать работу. В рамках данного изобретения указанные применения, как правило, могут относиться к способности выполнять электрические действия при совершении работы.
Источник энергии - устройство, способное подавать энергию или переводить биомедицинское устройство в состояние с энергообеспечением.
Устройства сбора энергии - устройство, способное извлекать энергию из внешней среды и преобразовывать ее в электрическую энергию.
Линза - при применении в настоящем документе термин «линза» относится к любому офтальмологическому устройству, находящемуся в глазу или на нем. Данные устройства могут обеспечивать оптическую коррекцию или могут быть косметическими. Например, термин «линза» может относиться к контактной линзе, интраокулярной линзе, накладной линзе, глазной вставке, оптической вставке или другому аналогичному устройству, с помощью которого корректируется или модифицируется зрение или с помощью которого косметически улучшается физиология глаза (например, цвет радужной оболочки), не затрудняя зрение. Предпочтительными линзами являются мягкие контактные линзы, изготовленные из силиконовых эластомеров или гидрогелей, которые, без ограничений, включают силикон-гидрогели.
Линзообразующая смесь - при применении в настоящем документе термин «линзообразующая смесь», или «реакционная смесь мономера» (РСМ), относится к мономерному или форполимерному материалу, который можно полимеризовать и поперечно сшить или поперечно сшить с образованием офтальмологической линзы. Различные примеры могут включать линзообразующие смеси с одной или более добавками, такими как УФ-блокаторы, красители, фотоинициаторы или катализаторы, а также другие желаемые добавки для офтальмологических линз, таких как контактные или интраокулярные линзы.
Литий-ионный элемент - электрохимический элемент, в котором электрическая энергия генерируется в результате движения ионов лития через элемент. Данный электрохимический элемент, обычно называемый батареей, в своих типичных формах может быть подзаряжен или перезаряжен.
Мощность - выполненная работа или переданная энергия за единицу времени.
Перезаряжаемый или подзаряжаемый - способный к восстановлению в состояние с более высокой способностью совершать работу. Множество применений в рамках данного изобретения могут относиться к способности восстановления возможности протекания электрического тока с определенной скоростью в течение определенного восстановленного периода времени.
Перезаряжать или подзаряжать - возвращать в состояние с большей способностью совершать работу. Множество применений в рамках данного изобретения могут относиться к восстановлению способности устройства обеспечивать поток электрического тока с определенной скоростью в течение определенного восстановленного периода времени.
При применении в настоящем документе термин «многослойные интегрированные многокомпонентные устройства», иногда называемые «SIC-устройствами», относится к результату технологий упаковки, позволяющих собирать тонкие слои подложек, которые могут содержать электрические и электромеханические устройства, в функциональные интегрированные устройства путем наложения по меньшей мере частей каждого слоя друг на друга. Слои могут содержать многокомпонентные устройства разных типов, материалов, форм и размеров. Более того, слои могут быть изготовлены по разным технологиям изготовления устройства для соответствия и получения различных желаемых профилей.
По существу в настоящем изобретении источник энергии по меньшей мере частично внедрен внутрь материала, образованного в офтальмологическую линзу. Офтальмологическая линза может включать оптическую зону, через которую смотрит пользователь офтальмологической линзы. Схема компонентов и источник энергии могут быть размещены вовне оптической зоны. Другие офтальмологические линзы могут включать схему из проводящего материала и одного или более источников энергии, которые достаточно малы, чтобы не воздействовать негативно на зрение пользователя контактной линзы, и, таким образом, могут быть размещены внутри или вовне оптической зоны.
По существу в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения источник энергии реализован внутри офтальмологической линзы.
Устройство офтальмологической линзы с энергообеспечением
На фиг. 1 представлена линза с энергообеспечением 100 с внедренным источником энергии 140. В данном примере элементом 110 показана стандартная офтальмологическая линза, образованная из гидрогеля. Внутрь образованного гидрогелевого материала 110 внедрен или по меньшей мере частично внедрен источник энергии 140. Источник энергии 140 может включать электрохимический элемент или батарею в качестве средства хранения энергии. Такое средство хранения может требовать эффективного средства инкапсуляции и изоляции материалов, из которых оно изготовлено, от внешней среды, как представлено с помощью герметичного инкапсулирующего слоя 130. Более конкретно линза может включать литий-ионную батарею. Литий-ионные батареи являются по существу перезаряжаемыми. Литий-ионная батарея находится в электрической связи с зарядным устройством, а также схемой управления питанием, причем оба элемента внедрены внутрь линзы.
Дополнительно линза может включать батарею, действующую как источник энергии 140, изготовленный из тонких слоев материалов. Таким образом, такие примеры также могут включать гибкую подложку для обеспечения поддержки для тонкопленочного материала 120. Множество примеров линз включают различные источники энергии 140 и типы, причем каждый из источников энергии 140 подает энергию для офтальмологической линзы.
На фиг. 6 как элемент 600 представлен вид некоторых вариантов, которые могут быть включены в различные типы источников энергии 140, которые могут быть внедрены в офтальмологическую линзу с энергообеспечением 100. Как было упомянуто ранее, набор источников энергии 140 может включать батареи. Батареи представлены на фиг. 6 как элемент 620. На фиг. 6 также представлен график разных вариантов, упорядоченных по плотности энергии, которую они могут хранить. Например, батареи 600 включают область плотности энергии от ~50 до ~800 Вт⋅ч/л.
На графике 600 видно, что устройства сбора энергии, элемент 640, не демонстрируют высокой плотности энергии. Однако специалистам в данной области будет очевидно, что существуют другие способы внедрения устройств сбора энергии внутрь линзы, которые могут иметь преимущества.
Например, устройства сбора энергии могут включать фотогальванические энергетические элементы, термоэлектрические элементы или пьезоэлектрические элементы. Такие устройства сбора имеют положительный аспект, который заключается в том, что они могут поглощать энергию из внешней среды, а затем обеспечивать электрической энергией без проводного соединения. Устройства сбора могут содержать источник в офтальмологической линзе с энергообеспечением. Однако устройство сбора энергии может комбинироваться с другими источниками, способными хранить энергию в электрической форме.
Другие типы источника энергии включают применение устройств конденсаторного типа, как показано на графике 600 как элемент 630. Может быть очевидно, что конденсаторы содержат решение в отношении плотности энергии, которое больше плотности устройств сбора энергии, но меньше плотности батареи, элемент 620. Тем не менее у конденсаторов имеются некоторые неотъемлемые преимущества.
Конденсаторы представляют собой тип источника энергии, который хранит энергию в электрической форме, поэтому могут быть одним из источников энергии, скомбинированных с устройствами сбора энергии для создания беспроводного источника энергии, способного хранить энергию. По существу конденсаторы имеют перед батареями преимущество, которое заключается в том, что они по существу обеспечивают более высокую плотность мощности, чем батареи. К конденсаторам, которые могут быть внедрены в силиконовую линзу в соответствии с настоящим изобретением, относятся электрические тонкопленочные конденсаторы, майларовые конденсаторы, электролитические конденсаторы и наномасштабные конденсаторы высокой плотности на основе относительно новых и более совершенных технологий или суперконденсаторы.
Дополнительно источники энергии, включающие электрохимические элементы или батареи 620, могут определять относительно желаемую точку работы. Батареи, внедренные внутрь силиконового или другого гидрогеля, имеют множество преимущественных характеристик. Например, батареи хранят энергию в форме, непосредственно преобразуемой в электрическую энергию. Некоторые батареи могут быть подзаряжены или перезаряжены и, таким образом, представляют собой другую категорию источника энергии, который можно соединять с устройствами сбора энергии. Батареи, которые можно использовать для настоящего изобретения, будут иметь относительно высокую плотность энергии, и хранящаяся в батареях энергия может выполнять функции с целесообразными требованиями к энергии. Кроме того, батареи могут быть собраны в гибких формах. Специалистам в данной области может быть очевидно, что в сферах применения, требующих более высоких характеристик к мощности энергии, батарея также может соединяться с конденсаторами. Может быть множество примеров, которые содержат батарею по меньшей мере в виде части источника энергии в офтальмологической линзе с энергообеспечением.
Дополнительно в качестве источника энергии 610 может быть включен топливный элемент. Топливные элементы генерируют электричество путем потребления химического источника топлива, который затем генерирует электричество и побочные продукты, включая тепловую энергию. Возможны линзы с энергообеспечением за счет топливного элемента с применением в качестве источника топлива биологически доступных материалов.
Представленные ниже описания вариантов осуществления настоящего изобретения могут концентрироваться по существу на применении батареи в качестве основного источника энергии для офтальмологической линзы с энергообеспечением. Данная концентрация не должна ограничивать объем настоящего изобретения, так как множество источников энергии, включая описанные, могут содержать варианты осуществления офтальмологической линзы с энергообеспечением.
Как упомянуто в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, источник энергии включает электрохимический элемент или батарею. Существует множество разных типов батарей, которые могут быть включены в офтальмологические линзы с энергообеспечением. Например, батареи однократного применения могут быть образованы из разных материалов катода и анода. В качестве примеров, не имеющих ограничительного характера, данные материалы могут включать цинк, углерод, серебро, марганец, кобальт, литий и кремний. Другие офтальмологические линзы с энергообеспечением могут быть основаны на применении перезаряжаемых батарей. Такие батареи, в свою очередь, могут быть изготовлены по литий-ионной технологии, технологии на основе серебра, технологии на основе марганца, технологии на основе ниобия. Специалистам в данной области может быть очевидно, что в качестве источника энергии для офтальмологической линзы с энергообеспечением можно применять разные текущие технологии батареи для получения систем батарей однократного применения или перезаряжаемых систем батарей.
Физические и габаритные ограничения внешней среды контактной линзы могут определять предпочтительность определенных типов батареи по сравнению с другими. Примером такой предпочтительности могут быть тонкопленочные батареи. Тонкопленочные батареи могут занимать небольшой объем пространства, соответствующий офтальмологическим линзам для человека. Более того, они могут быть образованы на гибкой подложке, которая является гибкой и позволяет свободно изгибаться как телу офтальмологической линзы, так и включенной батареи с подложкой.
В случае тонкопленочных батарей примеры могут включать одинарные заряжаемые и перезаряжаемые формы. Перезаряжаемые батареи позволяют получить продукт с более продолжительным сроком применения и, таким образом, с более высокими уровнями потребления энергии. Значительные действия были сконцентрированы на разработке технологии для получения офтальмологических линз с электрическим энергообеспечением с перезаряжаемыми тонкопленочными батареями, однако настоящее изобретение не ограничено только данным подклассом.
Перезаряжаемые тонкопленочные батареи доступны в продаже - например, компания Oak Ridge National Laboratory изготавливает разные формы с начала 1990-х годов. В настоящее время к коммерческими производителям таких батарей относятся компании Excellatron Solid State, LLC (г. Атланта, штат Джорджия, США), Infinite Power Solutions (г. Литлтон, штат Колорадо, США) и Cymbet Corporation (г. Элк Ривер, штат Миннесота, США). В настоящее время доминирующим направлением применения технологии являются плоские тонкопленочные батареи. Образование тонкопленочной батареи в трехмерную форму, например, со сферическим радиусом кривизны, содержит желаемые линзы настоящего изобретения. Специалистам в данной области может быть понятно, что множество форм и фигур такой трехмерной батареи находится в рамках объема настоящего изобретения.
На фиг. 5a, 5b, 5c и 5d представлено множество примеров различных форм, которые может принимать источник энергии в офтальмологической линзе. Элемент 500 показывает эталонный источник энергии, изготовленный из тонкопленочных материалов, которые в качестве эталона образованы в плоской форме. При размерах такой формы 500 приблизительно миллиметр или менее он может содержать источник энергии для офтальмологической линзы с энергообеспечением. Элемент 510 показывает пример трехмерной формы, в которой гибкая подложка и инкапсулированная батарея имеют форму полного кольца, которое в отсутствие гибкой деформации имеет приблизительно такую же форму, которую может иметь недеформированная офтальмологическая линза. В некоторых примерах радиус кольцевой формы для офтальмологической линзы с энергообеспечением может составлять приблизительно восемь миллиметров. Аналогичный трехмерный аспект может относиться к линзам, представляющим собой четверть кольца 530, половину кольца 520 или имеющим другую дугообразную форму. Специалистам в данной области может быть очевидно, что источники питания различных форм, включая другие частичные кольцевые формы, могут содержать альтернативные варианты осуществления в пределах объема настоящего изобретения. Прямоугольные планарные формы также могут входить в капсулы полусферической геометрии для включения в офтальмологическую линзу.
Другой набор офтальмологических линз настоящего изобретения относится к конкретным химическим соединениям батареи, которые можно с преимуществом использовать в офтальмологической линзе с энергообеспечением. Пример, который был разработан компанией Oak Ridge Laboratories, содержит компоненты литиевого или литий-ионного элемента. Обычные материалы анода в таких элементах включают металлический литий или альтернативно для литий-ионного элемента включают графит. Пример альтернативы данных элементов включает встраивание микромасштабных кремниевых элементов, действующих в качестве анода такой тонкопленочной батареи, встроенной в контактную линзу.
Материалы, применяемые для катода батарей, применяемых на данном инновационном уровне техники, также включают множество вариантов материалов. Распространенные материалы катода включают оксид лития-марганца и оксид лития-кобальта, которые имеют хорошие показатели работы образованных таким образом батарей. Альтернативно катоды на основе фосфида железа-лития могут иметь аналогичные характеристики, однако в некоторых сферах применения имеют улучшенные аспекты, связанные с зарядкой. Также размеры этих и других материалов катода могут повышать характеристики процесса зарядки, например, образование катода из наномасштабных кристаллов разных материалов может значительно повышать скорость перезаряда батареи.
Разные материалы, которые могут быть включены в качестве компонентов источника энергии, могут быть предпочтительно инкапсулированы. Может быть желательно инкапсулировать источник энергии, чтобы по существу изолировать его компоненты от введения в офтальмологическую внешнюю среду. Альтернативно аспекты офтальмологической внешней среды могут отрицательно влиять на характеристики источников энергии, если они не изолированы надлежащим образом путем инкапсулирования. Разные варианты осуществления настоящего изобретения могут быть результатом выбора материалов.
Соответственно материал линзы может включать силиконсодержащий компонент. Под «силиконсодержащим компонентом» подразумевается компонент, содержащий по меньшей мере одно звено [-Si-O-] в мономере, макромере или форполимере. Предпочтительно общее содержание Si и связанного O в силиконсодержащем компоненте составляет более приблизительно 20% вес., а более предпочтительно более 30% вес. общей молекулярной массы силиконсодержащего компонента. Силиконсодержащие компоненты, которые можно использовать в настоящем изобретении, предпочтительно содержат полимеризуемые функциональные группы, такие как акрилатная, метакрилатная, акриламидная, метакриламидная, виниловая, N-виниллактамовая, N-виниламидная и стириловая функциональные группы.
Подходящие силиконсодержащие компоненты включают соединения формулы I
,
1
где R независимо выбран из одновалентных реакционноспособных групп, одновалентных алкильных групп или одновалентных арильных групп, любая из которых может дополнительно содержать функциональную группу, выбранную из гидрокси, амино, окса, карбокси, алкилкарбокси, алкокси, амидо, карбаматной, карбонатной группы, галогена или их комбинаций; и одновалентных силоксановых цепей, содержащих 1-100 повторяющихся звеньев Si-O, которые могут дополнительно содержать функциональные группы, выбранные из алкил, гидрокси, амино, окса, карбокси, алкилкарбокси, алкокси, амидо, карбаматную группу, галоген или их комбинации;
1
1
где b равно от 0 до 500, причем считается, что когда b отлично от 0, b представляет собой распределение, имеющее моду, равную указанному значению; причем по меньшей мере один R содержит одновалентную реакционноспособную группу, а в некоторых примерах от одного до 3 R содержат одновалентные реакционноспособные группы.
1-6
1-6
2-12
2-12
2-12
2-6
1-6
При применении в настоящем документе термин «одновалентные реакционноспособные группы» представляет собой группы, способные к реакциям свободнорадикальной и/или катионной полимеризации. Не имеющие ограничительного характера примеры свободнорадикальных реакционноспособных групп включают (мет)акрилаты, стирилы, винилы, виниловые эфиры, C-алкил(мет)акрилаты, (мет)акриламиды, C-алкил(мет)акриламиды, N-виниллактамы, N-виниламиды, C-алкенилы, C-алкенилфенилы, C-алкенилнафтилы, C-алкенилфенил-C-алкилы, O-винилкарбаматы и O-винилкарбонаты. Не имеющие ограничительного характера примеры катионных реакционноспособных групп включают винилэфирные или эпоксидные группы и их смеси. В одном примере свободнорадикальные реакционноспособные группы содержат (мет)акрилаты, акрилокси, (мет)акриламиды и их смеси.
1
16
6
14
Подходящие одновалентные алкильные и арильные группы включают незамещенные одновалентные C-C-алкильные группы, C-C-арильные группы, такие как замещенные и незамещенные метил, этил, пропил, бутил, 2-гидроксипропил, пропоксипропил, полиэтиленоксипропил, их комбинации и т.п.
1
1
В одном примере b равно нулю, один R представляет собой одновалентную реакционноспособную группу, а по меньшей мере 3 R выбраны из одновалентных алкильных групп, имеющих от одного до 16 атомов углерода, а в другом варианте осуществления - из одновалентных алкильных групп, имеющих от одного до 6 атомов углерода. Не имеющие ограничительного характера примеры силиконовых компонентов включают 2-метил-, 2-гидрокси-3-[3-[1,3,3,3-тетраметил-1-[(триметилсилил)окси]дисилоксанил]пропокси]пропиловый эфир (SiGMA), 2-гидрокси-3-метакрилоксипропилоксипропилтрис(триметилсилокси)силан, 3-метакрилоксипропилтрис(триметилсилокси)силан (TRIS), 3-метакрилоксипропилбис(триметилсилокси)метилсилан и 3-метакрилоксипропилпентаметилдисилоксан.
1
1
1
1
1
В другом примере b находится в диапазоне от 2 до 20, от 3 до 15 или от 3 до 10; по меньшей мере один концевой R содержит одновалентную реакционноспособную группу, а остальные R выбраны из одновалентных алкильных групп, имеющих от 1 до 16 атомов углерода, и в другом примере - из одновалентных алкильных групп, имеющих от 1 до 6 атомов углерода. В другом примере b находится в диапазоне от 3 до 15, один концевой R содержит одновалентную реакционноспособную группу, другой концевой R содержит одновалентную алкильную группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода, а остальные R содержат одновалентную алкильную группу, имеющую от 1 до 3 атомов углерода. Не имеющие ограничительного характера примеры силиконовых компонентов включают полидиметилсилоксан (МВ 400-1000) с концевой (моно-(2-гидрокси-3-метакрилоксипропил)-пропилэфирной группой) (OH-mPDMS), полидиметилсилоксаны (МВ 800-1000) с концевыми моно-н-бутильными и концевыми монометакрилоксипропильными группами (mPDMS).
1
1
В другом примере b находится в диапазоне от 5 до 400 или от 10 до 300, оба концевых R содержат одновалентные реакционноспособные группы, а остальные R независимо выбраны из одновалентных алкильных групп, имеющих от 1 до 18 атомов углерода, которые могут иметь эфирные связи между атомами углерода и могут дополнительно содержать галоген.
В одном примере, когда желательна линза на основе силикон-гидрогеля, линзу изготавливают из реакционной смеси, содержащей по меньшей мере приблизительно 20 и предпочтительно приблизительно от 20 до 70% вес. силиконсодержащих компонентов в расчете на общую массу компонентов реакционноспособного мономера, из которых изготавливают полимер.
1
В другом примере от одного до четырех R содержат винилкарбонат или карбамат следующей формулы:
Формула II
,
причем Y обозначает O-, S- или NH-; R обозначает водород или метил; d равно 1, 2, 3 или 4; а q равно 0 или 1.
Конкретно винилкарбонатные или винилкарбаматные силиконсодержащие мономеры включают 1,3-бис[4-(винилоксикарбонилокси)бут-1-ил]тетраметилдисилоксан; 3-(винилоксикарбонилтио)-пропил-[трис(триметилсилокси)силан]; 3-[трис(триметилсилокси)силил] пропилаллилкарбамат; 3-[трис(триметилсилокси)силил] пропилвинилкарбамат; триметилсилилэтилвинилкарбонат; триметилсилилметилвинилкарбонат и
.
1
1
Если желательны биомедицинские устройства с модулем упругости менее приблизительно 200, только один R должен содержать одновалентную реакционноспособную группу и не более двух из остальных R должны содержать одновалентные силоксановые группы.
Другой класс силиконсодержащих компонентов включает полиуретановые макромеры следующих формул:
Формулы IV-VI
a
1
(*D*A*D*G)*D*D*E;
a
1
E(*D*G*D*A) *D*G*D*E или;
a
1
E(*D*A*D*G) *D*A*D*E
где:
D обозначает алкильный бирадикал, алкилциклоалкильный бирадикал, циклоалкильный бирадикал, арильный бирадикал или алкиларильный бирадикал, имеющий от 6 до 30 атомов углерода,
G обозначает алкильный бирадикал, циклоалкильный бирадикал, алкилциклоалкильный бирадикал, арильный бирадикал или алкиларильный бирадикал, имеющий от 1 до 40 атомов углерода, который может содержать в основной цепи эфирные, тио или аминовые связи;
* обозначает уретановую или уреидо связь;
a
равно по меньшей мере 1;
A обозначает двухвалентный полимерный радикал следующей формулы:
Формула VII
.
11
1
R независимо обозначает алкильную или фторзамещенную алкильную группу, имеющую от 1 до 10 атомов углерода, которая может содержать эфирные связи между атомами углерода; y равно по меньшей мере 1; а p обеспечивает массу фрагмента от 400 до 10 000; каждый из E и E независимо обозначает способный к полимеризации ненасыщенный органический радикал, представленный формулой:
Формула VIII
12
13
15
14
где R представляет собой водород или метил; R представляет собой водород, алкильный радикал, имеющий от 1 до 6 атомов углерода, или радикал -CO-Y-R, где Y представляет собой -O-, Y-S- или -NH-; R представляет собой двухвалентный радикал, имеющий от 1 до 12 атомов углерода; X обозначает -CO- или -OCO-; Z обозначает -O- или -NH-; Ar обозначает ароматический радикал, имеющий от 6 до 30 атомов углерода; w представляет от 0 до 6; x равно 0 или 1; y равно 0 или 1; а z равно 0 или 1.
Предпочтительно силиконсодержащий компонент представляет собой полиуретановый макромер, представленный следующей формулой:
Формула IX
,
16
где R представляет собой бирадикал диизоцианата после удаления изоцианатной группы, такой как бирадикал изофорондиизоцианата. Другим подходящим силиконсодержащим макромером является соединение формулы X (в которой x + y представляет собой число в диапазоне от 10 до 30), образованное путем реакции фторэфира, полидиметилсилоксана с концевой гидроксильной группой, изофорондиизоцианата и изоцианатоэтилметакрилата.
Формула X
.
Другие силиконсодержащие компоненты, подходящие для применения в настоящем изобретении, включают макромеры, содержащие полисилоксан, полиалкиленовый эфир, диизоцианат, полифторированный углеводород, полифторированный эфир и полисахаридные группы, полисилоксаны с полярным фторированным привитым компонентом или боковой группой, имеющей атом водорода, присоединенный к концевому дифторзамещенному атому углерода; гидрофильные силоксанилметакрилаты, содержащие эфирные и силоксаниловые связи, а также поперечно сшиваемые мономеры, содержащие полиэфирные и полисилоксанильные группы. Любые из перечисленных выше полисилоксанов также могут применяться в качестве силиконсодержащего компонента в настоящем изобретении.
Для размещения источника энергии внутри части формы для литья, применяемой для образования офтальмологической линзы, может использоваться связующий слой. Полимерное связующее может быть способно к образованию взаимопроникающей полимерной сети с материалом линзы, причем устраняется необходимость в образовании ковалентных связей между связующим веществом и материалом линзы с образованием стабильной линзы. Стабильность линзы с источником энергии, размещенным в связующем веществе, обеспечивается путем захвата источника энергии в полимерном связующем и в базовом полимере линзы. Полимерные связующие настоящего изобретения могут включать в себя, например, полученные на основе гомополимера или сополимера, или их комбинации, имеющие аналогичные друг другу параметры растворимости, причем полимерное связующее имеет параметры растворимости, аналогичные параметрам материала линзы. Полимерные связующие могут содержать функциональные группы, которые обеспечивают возможность взаимодействия полимеров и сополимеров полимерного связующего друг с другом. Функциональные группы могут включать группы одного полимера или сополимера, которые взаимодействуют с группами другого полимера или сополимера так, что повышается плотность взаимодействий, помогая снижать подвижность и/или захватывать частицы пигмента. Взаимодействия между функциональными группами могут быть полярными, дисперсионными или могут быть связаны с переносом заряда. Функциональные группы могут быть размещены на главных цепях полимера или сополимера или на их боковых фрагментах.
В не имеющем ограничительного характера примере для образования полимерного связующего можно применять мономер или смесь мономеров, образующих положительно заряженный полимер в сочетании с мономером или мономерами, образующими отрицательно заряженный полимер. В качестве более конкретного примера для образования полимерного связующего можно применять метакриловую кислоту (MAA) и 2-гидроксиэтилметакрилат (ГЭМА) с обеспечением сополимера MAA/ГЭМА, который затем смешивается с сополимером ГЭМА/3-(N,N-диметил)пропилакриламид.
В качестве другого примера полимерное связующее может состоять из гидрофобно-модифицированных мономеров, включая, без ограничений, амиды и эфиры следующей формулы:
3
2
x
2
CH(CH)-L-COCHR=CH,
1
6
где L может представлять собой -NH или кислород, x может быть целым числом в диапазоне от 2 до 24, R может представлять собой C-C-алкил или водород и предпочтительно является метилом или водородом. Примеры таких амидов и эфиров включают в себя, без ограничений, лаурилметакриламид и гексилметакрилат. В качестве другого примера для образования полимерного связующего могут применяться полимеры карбаматов и мочевин с вытянутой алифатической цепью.
Полимерные связующие, подходящие для связующего слоя, также могут включать статистический блок-сополимер ГЭМА, MAA и лаурилметакрилата (LMA), статистический блок-сополимер ГЭМА и MAA или ГЭМА и LMA или гомополимер ГЭМА. В данных примерах массовые доли каждого компонента в расчете на общую массу полимерного связующего составляют от приблизительно 93 до приблизительно 100% вес. ГЭМА, от приблизительно 0 до приблизительно 2% вес. MAA и от приблизительно 0 до приблизительно 5% вес. LMA.
пик
n
w
½
Молекулярная масса полимерного связующего может быть такой, чтобы оно было несколько растворимым в материале линзы и разбухало в нем. Материал линзы диффундирует в полимерное связующее и полимеризуется и/или поперечно сшивается. Однако в то же время молекулярная масса полимерного связующего не может быть столь большой, чтобы повлиять на качество печатного изображения. Предпочтительно молекулярная масса полимерного связующего находится в диапазоне от приблизительно 7000 до приблизительно 100 000, более предпочтительно в диапазоне от приблизительно 7000 до приблизительно 40000, наиболее предпочтительно в диапазоне от приблизительно 17000 до приблизительно 35000 М, которая соответствует молекулярной массе наиболее высокого пика в анализах эксклюзионной хроматографии (= (M x M)).
Для целей настоящего изобретения молекулярную массу можно определить с применением гельпроникающего хроматографа с рассеиванием света под 90° и рефрактометрическими детекторами. Применяются две колонки PW4000 и PW2500, элюент метанол-вода в соотношении 75/25 вес./вес., скорректированный до 50 мМ хлорида натрия, и смесь молекул полиэтиленгликоля и полиэтиленоксида с хорошо определенными молекулярными массами в диапазоне от 325 000 до 194.
Специалисты в данной области определят, что желаемая молекулярная масса полимерного связующего может быть получена путем применения переносчиков кинетической цепи при производстве полимерного связующего, применения больших количеств инициатора, применения живой полимеризации, выбора соответствующих концентраций мономера и инициатора, выбора количеств и типов растворителя, а также их комбинаций. Предпочтительно для достижения желаемой молекулярной массы применяют переносчик кинетической цепи в сочетании с инициатором или более предпочтительно с инициатором и одним или более растворителями. Альтернативно для поддержания желаемой вязкости полимерного связующего можно применять малые количества очень высокомолекулярного полимерного связующего в сочетании с большими количествами растворителя. Предпочтительно вязкость полимерного связующего будет составлять от приблизительно 4000 до приблизительно 15000 сантипуаз при 23°C.
Переносчики кинетической цепи, которые можно использовать для образования полимерных связующих, применяемых в настоящем изобретении, имеют константы переноса цепи более приблизительно 0,01, предпочтительно более приблизительно 7 и более предпочтительно более приблизительно 25000.
Можно применять любые желаемые инициаторы, включая, без ограничений, инициаторы ультрафиолетового света, инициаторы видимого света, термические инициаторы и т.п., а также их комбинации. Предпочтительно применяют термический инициатор, более предпочтительно 2,2-азобисизобутиронитрил и 2,2-азобис-2-метилбутиронитрил. Количество применяемого инициатора составляет от приблизительно 0,1 до приблизительно 5% вес. в расчете на общую массу состава. Предпочтительно применяют 2,2-азобис-2-метилбутиронитрил с додекантиолом.
Слой полимерного связующего или другая среда могут быть изготовлены при помощи любого удобного процесса полимеризации, включая, без ограничений, радикальноцепную полимеризацию, ступенчатую полимеризацию, эмульсионную полимеризацию, ионно-цепную полимеризацию, полимеризацию с раскрытием кольца, полимеризацию с переносом группы, полимеризацию с переносом атома и т.п. Предпочтительно применяют термически инициируемую свободнорадикальную полимеризацию. Условия для проведения полимеризации известны специалистам в данной области.
Растворители, которые можно использовать для получения полимерного связующего, представляют собой среднекипящие растворители, имеющие точки кипения в диапазоне приблизительно от 120 до 230°C. Выбор применяемого растворителя будет основан на типе формируемого полимерного связующего и его молекулярной массы. Подходящие растворители, без ограничений, включают диацетоновый спирт, циклогексанон, изопропиллактат, 3-метокси-1-бутанол, 1-этокси-2-пропанол и т.п.
Слой полимерного связующего 111 может быть подобран по коэффициенту расширения в воде к материалу линзы, с которым он будет применяться. Согласование или по существу согласование коэффициента расширения полимерного связующего и материала полимеризованной линзы в упаковочном растворе может способствовать предотвращению развития напряжений внутри линзы, что приводит к ухудшению оптических свойств и смещению параметров линзы. Дополнительно полимерное связующее может разбухать в материале линзы, позволяя разбухать изображению, отпечатанному с применением красителя настоящего изобретения. Благодаря данному разбуханию изображение становится захваченным внутри материала линзы без ущерба для удобства линзы.
В связующий слой могут быть включены красители. В красителях с полимерным связующим можно использовать органические или неорганические пигменты, подходящие для применения в контактных линзах, а также комбинации таких пигментов. Прозрачностью можно управлять путем варьирования концентрации применяемого пигмента и опалесцирующего агента, причем с повышением их количества степень непрозрачности повышается. Иллюстративные органические пигменты, без ограничений, включают фталоцианиновый голубой, фталоцианиновый зеленый, карбазоловый фиолетовый, кубовый оранжевый № 1 и т.п., а также их комбинации. Примеры неорганических пигментов, которые можно использовать, без ограничений, включают оксид железа черный, оксид железа коричневый, оксид железа желтый, оксид железа красный, диоксид титана и т.п., а также их комбинации. В дополнение к данным пигментам также могут применяться растворимые и нерастворимые краски, включая, без ограничений, краски на основе дихлортриазина и винилсульфона. Пигменты и краски, которые можно использовать, доступны в продаже.
Цвета могут быть размещены, например, по такой схеме, чтобы замаскировать компоненты, присутствующие в линзе в соответствии с настоящим изобретением. Например, непрозрачные цвета могут имитировать естественный внешний вид глаза и скрывать наличие компонентов внутри линзы.
Кроме того, связующий слой может содержать один или более растворителей, которые способствуют нанесению покрытия связующего слоя на часть формы для литья. Другим открытием настоящего изобретения является то, что для облегчения нанесения связующего слоя, который не течет по поверхности части формы для литья, на которую он наносится, желательно и предпочтительно, чтобы поверхностное натяжение связующего слоя было менее приблизительно 27 мН/м. Данное поверхностное натяжение может быть достигнуто путем обработки поверхности, например, поверхности формы для литья, на которую будет нанесен связующий слой. Для обработок поверхности можно использовать известные в данной области способы, такие как, без ограничений, плазменная обработка и обработка коронным разрядом. Альтернативно и предпочтительно желаемое поверхностное натяжение может быть достигнуто путем выбора растворителей, применяемых в красителе.
Соответственно примеры растворителей, которые можно использовать в связующем слое, включают растворители, способные увеличивать или уменьшать вязкость связующего слоя и помогающие управлять поверхностным натяжением. Подходящие растворители, без ограничений, включают циклопентаноны, 4-метил-2-пентанон, 1-метокси-2-пропанол, 1-этокси-2-пропанол, изопропиллактат и т.п., а также их комбинации. Предпочтительно применяют 1-этокси-2-пропанол и изопропиллактат.
В некоторых предпочтительных примерах в материале связующего слоя применяют по меньшей мере три разных растворителя. Первые два из данных растворителей, оба представляющие собой среднекипящие растворители, применяются для получения полимерного связующего. Хотя данные растворители могут быть извлечены из полимерного связующего после его образования, предпочтительно они удерживаются. Предпочтительно двумя растворителями являются 1-этокси-2-пропанол и изопропиллактат. Дополнительный низкокипящий растворитель, представляющий собой растворитель с точкой кипения в диапазоне от приблизительно 75 до приблизительно 120°C, можно по желанию применять для уменьшения вязкости красителя. Подходящие низкокипящие растворители, без ограничений, включают 2- пропанол, 1-метокси-2-пропанол, 1-пропанол и т.п., а также их комбинации. Предпочтительно применяют 1-пропанол.
Конкретное количество применяемых растворителей может зависеть от ряда факторов. Например, количество растворителей, применяемых при образовании полимерного связующего, будет зависеть от желаемой молекулярной массы полимерного связующего и компонентов, таких как мономеры и сополимеры, применяемые в полимерном связующем. Количество применяемого низкокипящего растворителя будет зависеть от желаемой вязкости и поверхностного натяжения красителя. Дополнительно если краситель должны нанести на форму для литья и полимеризовать с материалом линзы, количество применяемого растворителя будет зависеть от материалов линзы и формы для литья,а также от того, выполнялась ли какая-либо поверхностная обработка форма для литья для улучшения ее смачиваемости. Определение точного количества применяемого растворителя является частью навыка обычных специалистов в данной области. По существу общая масса применяемых растворителей составит от приблизительно 40 до приблизительно 75% вес. растворителя, который будет применяться.
В дополнение к растворителям к связующему слою может быть добавлен и предпочтительно добавляется пластификатор для уменьшения растрескивания во время сушки связующего слоя и усиления диффузии и набухания связующего слоя под действием материала линзы. Тип и количество применяемого пластификатора зависит от молекулярной массы применяемого полимерного связующего, а при нанесении на формы для литья красителей, которые хранятся до использования, от желаемого срока стабильности слоя при хранении. Пластификаторы, которые можно использовать, без ограничений, включают глицерин, пропиленгликоль, дипропиленгликоль, трипропиленгликоль, полиэтиленгликоль 200, 400 или 600 и т.п., а также их комбинации. Предпочтительно применяют глицерин. Количества применяемого пластификатора по существу находятся в диапазоне от 0 до приблизительно 10% вес. в расчете на общую массу красителя.
Специалистам в данной области будет понятно, что в композицию связующего слоя настоящего изобретения также могут быть включены добавки, отличные от описанных. Подходящие добавки, без ограничений, включают добавки, способствующие потоку и распределению, добавки, предотвращающие пенообразование, добавки для реологической модификации и т.п., а также их комбинации.
Связующий слой может оказаться внедренным в материал линзы при полимеризации материала линзы. Таким образом, связующий слой можно внедрить ближе к передней или задней поверхности линзы, образованной в зависимости от поверхности формы для литья, на которую наносят связующий слой. Дополнительно один или более связующих слоев могут быть нанесены в любом порядке.
Хотя способы, описанные в настоящем изобретении, можно применять для обеспечения жестких или мягких контактных линз, изготовленных из любого известного материала линзы или материала, подходящего для производства таких линз, предпочтительно линзы являются мягкими контактными линзами, имеющими содержание воды от приблизительно 0 до приблизительно 90 процентов. Более предпочтительно линзы изготовлены из мономеров, содержащих гидроксильные группы, карбоксильные группы или обе группы или изготовлены из силиконсодержащих полимеров, таких как силоксаны, гидрогели, силикон-гидрогели и их комбинации. Материал, который можно использовать для образования линз настоящего изобретения, можно изготовить путем взаимодействия смесей макромеров, мономеров и их комбинаций вместе с добавками, такими как инициаторы полимеризации. Подходящие материалы, без ограничений, включают силикон-гидрогели, изготовленные из силиконовых макромеров и гидрофильных мономеров.
Дополнительные примеры могут быть связаны со способом, которым внутренние компоненты инкапсулируются с помощью инкапсулирующего материала. Может быть возможным нанесение покрытия на источник энергии способом, который включает образование шва между двумя слоями инкапсулирующего материала. Альтернативно инкапсулирующий материал может быть нанесен таким способом, который не образует швы, хотя следует отметить, что для многих примеров требуется источник энергии для обеспечения двух отдельных изолированных точек электрического контакта. Специалистам в данной области может быть очевидно, что существуют разные другие средства инкапсулирования источника энергии, которые могут соответствовать уровню техники, подробно описанному в настоящем изобретении.
Как указано, от источника энергии может потребоваться обеспечить энергию в электрической форме и, таким образом, он имеет по меньшей мере две электрически изолированные точки контакта для соединения источника энергии с элементом, для которого осуществляется энергообеспечение. В инкапсулирующем материале некоторых источников энергии могут быть прорезаны или иным способом образованы две электропроводные связующие площадки. К данным связующим площадкам могут быть присоединены электрические проводники некоторой формы, обеспечивающие поток электрической энергии от источника к устройству, для которого осуществляется энергообеспечение. На фиг. 2 элемент 200 демонстрирует то, что источник энергии 210 может иметь две контактные точки 240. Данные контактные точки могут иметь две электропроводные проволоки 230, прикрепленные к ним для передачи энергии от источника энергии 210 к другом устройству 220.
Электрические проволоки 230 могут соединяться с контактными точками 240 способом, который может образовывать множество примеров в рамках данного уровня техники. Данные проволоки могут прикрепляться методикой проволочного соединения с физическим втиранием проволоки в электрический контакт с альтернативным металлом связующей площадки. Другие примеры могут быть основаны на плавке контактирующих металлических элементов между проволокой 230 и контактной точкой 240, например, с использованием методики пайки. Возможно использование испарительного депонирования соединительных проволок 230 на контактную точку 240. Для образования проводящего элемента 230 и его соединения с контактной площадкой 240 можно применять проводящие эпоксидные смолы или чернила. Специалистам в данной области будет очевидно, что возможно множество средств получения соединения с контактной точкой источника энергии для передачи энергии к или от другого устройства, которые могут содержать примеры в рамках объема настоящего изобретения.
Как было описано ранее и продемонстрировано на фиг. 2 в виде элемента 200, источник энергии может быть образован в виде композита из двух или более типов источников энергии, которые были описаны. Например, источник энергии на фиг. 2 может быть образован из перезаряжаемой литий-ионной тонкопленочной батареи 210 в комбинации с фотоэлементом 240. Уровню техники, описанному в настоящем документе, соответствует множество типов фотоэлементов, например, в качестве примера применяется фотоэлектрическое устройство CPC1822 производства компании Clare, Inc. (г. Беверли, штат Массачусетс, США), имеющее размеры приблизительно 2,5 мм × 1,8 мм × 0,3 мм в бескорпусном исполнении и способное обеспечивать напряжение 4 вольта электричества постоянного тока (VDC) в условиях освещения. Выход фотоэлектрического устройства может непосредственно передаваться к батарее, как продемонстрировано на фиг. 2. Альтернативно для управления зарядкой перезаряжаемой батареи от устройства подзарядки того или иного типа может применяться устройство управления электропитанием. Данный конкретный пример обеспечен в не имеющем ограничительного характера смысле, поскольку возможно множество примеров подзарядки источника энергии в рамках объема настоящего изобретения на офтальмологических линзах с энергообеспечением.
В случае фотоэлектрического элемента Clare внешний источник света может содержать способ перезарядки другого присоединенного источника энергии. При интенсивности света порядка солнечного света или более элемент обеспечивает значительный ток зарядки. Возможно множество способов конфигурирования системы подзарядки для взаимодействия с таким фотоэлектрическим устройством. В качестве неограничивающего примера можно обеспечить свет соответствующей интенсивности во время хранения офтальмологической линзы в гидратационной среде.
Возможны другие примеры подзарядки источника энергии с использованием альтернативных устройств. Например, термоэлектрическое устройство может обеспечивать температурный градиент по телу офтальмологической линзы для подзарядки источника энергии. Альтернативно внешняя энергия может быть соединена с офтальмологической линзой с применением внешнего радиочастотного сигнала и поглощающего устройства в линзе; внешнего поля напряжения и емкостного передатчика в линзе; или механической энергии или давления и пьезоэлектрического устройства. Специалистам в данной области может быть очевидно, что возможно множество способов подзарядки источника энергии в офтальмологической линзе с энергообеспечением.
Как упомянуто выше в предыдущем описании, могут быть обеспечены альтернативные инновационные неперезаряжаемые химические источники энергии типа батарей, описанные в настоящем документе. Несмотря на возможное отсутствие некоторых преимуществ, связанных с возможностью перезарядки, такие примеры могут альтернативно иметь потенциальные преимущества, связанные с затратами и реализацией. В рамках объема настоящего описания можно рассмотреть включение неперезаряжаемых инкапсулированных электрохимических элементов, эквивалентных способам перезаряжаемых источников энергии, которые были описаны в настоящем документе.
Различные источники энергии настоящего изобретения обеспечивают наличие «бортового» источника питания внутри офтальмологической линзы, которые могут применяться в сочетании с электронными компонентами, гибкими соединительными подложками со схемой, печатными электрическими соединениями, сенсорами и/или другими специализированными активными компонентами. Данные различные компоненты, которые могут иметь энергообеспечение, могут определять примеры выполнения широкого диапазона функций. Не имеющими ограничительного характера примерами могут быть офтальмологические линзы с энергообеспечением и электрооптическим устройством с функцией обеспечения энергией, предназначенным для регулировки фокальных характеристик офтальмологической линзы. В других примерах устройство с функцией энергообеспечения может активировать насосный механизм внутри офтальмологической линзы, который может подавать фармацевтические средства или другие материалы. Дополнительная функция энергообеспечения может включать чувствительные устройства и устройства связи внутри офтальмологической линзы. Специалистам в данной области может быть очевидно, что возможен диапазон примеров, относящихся к функции, которая может быть активирована внутри офтальмологической линзы с энергообеспечением.
Источник энергии внутри офтальмологической линзы с энергообеспечением может подавать питание для функции управления внутри офтальмологической линзы, обеспечивая беспроводную контролируемую активацию дополнительной функции энергообеспечения внутри офтальмологической линзы или другого формованного гидрогелевого изделия. В качестве не имеющего ограничительного характера примера источник энергии может содержать внедренную инкапсулированную тонкопленочную микробатарею, которая может иметь конечную, ограниченную максимальную величину тока. Для сведения к минимуму токов утечки или потребления тока покоя так, чтобы полностью заряженная тонкопленочная микробатарея могла сохранять свой заряд максимально возможное время при хранении, можно использовать различные средства активации или электрического соединения микробатареи с другими компонентами внутри электроактивной линзы. Фотогальванический элемент (например, Clare CPC1822 в бескорпусном исполнении) или фотоэлектрическое сенсорное устройство могут активировать транзисторы или другие микроэлектронные компоненты внутри линзы в установленных условиях освещения, которые затем активируют соединение батареи с другими микроэлектронными компонентами внутри линзы. Микроразмерный датчик/переключатель на эффекте Холла, такой как A1172 производства компании Allegro Microsystems, Inc. (г. Вустер, штат Массачусетс, США), можно использовать для активации батареи и/или других микроэлектронных компонентов внутри линзы при воздействии северного и/или южного полюса магнита. Физические контактные переключатели, мембранные переключатели, РЧ-переключатели, температурные сенсоры, фотодиоды, фоторезисторы, фототранзисторы или оптические сенсоры могут применяться для активации батареи и/или присоединенной электроники внутри офтальмологической линзы с энергообеспечением.
Источник энергии внутри офтальмологической линзы с энергообеспечением может быть встроен вместе с интегральными схемами. Источником энергии данного типа является устройство, в котором встраивание планарных тонкопленочных микробатарей на кремниевых подложках осуществляется в процессе производства полупроводников. Такие подходы могут обеспечить отдельные источники питания для разных интегральных схем, которые могут быть встроены в электроактивную линзу настоящего изобретения. Альтернативно интегральная схема может быть встроена в качестве отдельного компонента линзы с энергообеспечением.
На фиг. 3 под элементом 300 показана офтальмологическая линза с энергообеспечением. На данном изображении источник энергии 310 может включать тонкопленочную перезаряжаемую литий-ионную батарею. Батарея может иметь контактные точки 370 для обеспечения соединения. Проволоки могут представлять собой проволоки для проволочного соединения с контактными точками 370 и соединения батареи с фотоэлектрическим элементом 360, который можно применять для перезарядки батареи источника энергии 310. Дополнительные проволоки могут соединять источник энергии с гибким соединением схемы через контакты с проволочным соединением второго набора контактных точек 350. Данные контактные точки 350 могут быть частью гибкой соединительной подложки 355. Данная соединительная подложка может быть образована в форме, приближенной к типичной форме линзы способом, аналогичным источнику энергии, описанному ранее. Для придания дополнительной гибкости соединительная подложка 355 может включать дополнительные элементы формы, такие как радиальные надрезы 345, вдоль ее длины. На отдельных лоскутах соединительной подложки 355 могут быть соединены разные электронные компоненты, такие как ИС, отдельные компоненты, пассивные компоненты и такие устройства, которые показаны как элемент 330. Данные компоненты соединяются проволоками или другими соединительными средствами 340 с проводящими дорожками внутри соединительной подложки 355. В качестве не имеющего ограничительного характера примера разные компоненты могут быть соединены с гибкой соединительной подложкой 355 разными средствами, которые уже были описаны при рассмотрении соединений с батареей. Комбинация разных электрических компонентов может определять управляющий сигнал для электрооптического устройства, показанного на рисунке как элемент 390. Данный управляющий сигнал может проводиться вдоль соединения 320. Данный тип примера офтальмологической линзы с энергообеспечением с функцией энергообеспечения представлен только для целей примера. Данное описание не должно ограничивать объем настоящего изобретения, и специалистам в данной области может быть очевидно, что существует много различных вариантов осуществления функции, конфигурации, схемы связи, схемы подачи питания и общего использования принципов настоящего изобретения.
Для целей дополнительного примерного описания рассмотрим, как пример, описанный в отношении фиг. 3, показан в представлении в сечении. Такое сечение вдоль линии, показанной на фиг. 3 как элемент 380, показан на фиг. 4 как элемент 400. Данное описание сконцентрировано на сечении, в котором устройство источника энергии может быть устройством тонкопленочной батареи. На сечении показано общее тело офтальмологической линзы 440. Внутри такого тела 440 находится тонкопленочная батарея с подложкой, на которой она расположена, элемент 420. Поверх подложки может быть катодный слой 422, который может быть окружен слоем электролита 423, а затем покрыт анодным слоем 424. Данные слои могут быть окружены инкапсулирующим слоем 421, который герметизирует слои батареи от внешней среды. Электронно-управляемое оптическое устройство может быть показано как элемент 410. Как упомянуто выше, данные описания не имеют ограничительного характера, и возможно множество альтернативных примеров функциональных офтальмологических линз с энергообеспечением, как может быть очевидно специалистам в данной области.
В некоторых примерах могут быть способы воздействия на внешний вид офтальмологической линзы. Эстетика поверхности тонкопленочной микробатареи может быть изменена различными способами, которые демонстрируют конкретный внешний вид при внедрении в электроактивную контактную линзу или гидрогелевое изделие с приданной формой. Тонкопленочная микробатарея может быть получена с эстетически приятными узорчатыми и/или окрашенными упаковочными материалами, которые служат для того, чтобы либо придать тонкопленочной батарее менее заметный внешний вид, либо альтернативно придать ей окраску, имитирующую окраску радужной оболочки, одно- и/или многоцветные узоры, отражающие конфигурации, радужные конфигурации, металлические конфигурации или потенциально любую другую художественную конфигурацию или узор. Тонкопленочная микробатарея может быть частично закрыта другими компонентами внутри линзы, например фотогальваническим кристаллом, установленным на передней поверхности батареи, или альтернативно батарея может быть полностью или частично размещена позади всей или части гибкой схемы. Дополнительно тонкопленочная микробатарея может быть стратегически размещена так, чтобы либо верхнее, либо нижнее веко частично или полностью скрывало видимость батареи. Специалистам в данной области может быть очевидно, что существует множество примеров, относящихся к внешнему виду офтальмологического устройства с энергообеспечением, и способов их определения.
Существует множество способов, относящихся к образованию офтальмологического устройства с энергообеспечением разных описанных типов. В одном наборе примеров описанное в настоящем документе изобретение может включать сборку подкомпонентов конкретной офтальмологической линзы с энергообеспечением в последовательности стадий. «Автономная» сборка имеющих преимущественную форму тонкопленочных микробатарей, гибких схем, соединений, микроэлектронных компонентов и/или других электроактивных компонентов в сочетании с биосовместимым инертным конформным покрытием обеспечивает единый содержащий все элементы блок с возможностью внедрения, который может быть встроен в контактную линзу при использовании известных производственных процессов. Для изготовления гибких схем может использоваться полиимидная пленка с медным покрытием или другие аналогичные подложки.
В качестве конформных покрытий, без ограничений, можно использовать парилен (сортов N, C, D, HT, а также любой их комбинации), поли(п-ксилилен), диэлектрические покрытия, силиконовые конформные покрытия, полиуретановые конформные покрытия, акриловые конформные покрытия, жесткие газопроницаемые полимеры либо любые другие предпочтительные биосовместимые покрытия.
Включены способы, направленные на геометрическую конфигурацию тонкопленочных микробатарей для придания геометрии, пригодной для внедрения внутрь и/или инкапсуляции в материалы офтальмологической линзы. Другие способы включают встраивание тонкопленочных микробатарей в разные материалы, такие как, без ограничений, гидрогели, силикон-гидрогели, жесткие газопроницаемые материалы (RGP) для контактной линзы, силиконы, термопластичные полимеры, термопластичные эластомеры, термореактивные полимеры, конформные диэлектрические/изолирующие покрытия и герметичные барьерные покрытия.
Другие примеры включают способы стратегического размещения источника энергии внутри геометрии офтальмологической линзы. Более конкретно источник энергии может представлять собой непрозрачное изделие. Поскольку источник энергии не может препятствовать передаче света через офтальмологическую линзу, способы конфигурации могут обеспечивать, что 5-8 мм центральной части контактной линзы не перекрываются какими-либо непрозрачными частями источника энергии. Специалистам в данной области может быть очевидно, что возможно множество различных вариантов осуществления, относящихся к конфигурации разных источников энергии, которые благоприятным образом взаимодействуют с оптически важными частями офтальмологической линзы.
Масса и плотность источника энергии могут упрощать конфигурации, так что указанный источник энергии также может функционировать либо отдельно, либо в сочетании с другими встроенными в тело офтальмологической линзы зонами стабилизации линзы, чтобы вращательно стабилизировать линзу при нахождении на глазу. Такие примеры являются преимущественными в отношении ряда сфер применения, включая, без ограничений, коррекцию астигматизма, повышение комфорта ношения линзы на глазу или устойчивое/контролируемое размещение других компонентов внутри офтальмологической линзы с энергообеспечением.
Дополнительно источник энергии может быть размещен на определенном расстоянии от внешнего края контактной линзы для обеспечения преимущественной конфигурации профиля края контактной линзы для обеспечения комфортности при сведению к минимуму проявления отрицательных явлений. Примеры таких отрицательных явлений, которых необходимо избежать, могут включать дугообразные поражения внешнего эпителия или гигантский папиллярный конъюнктивит.
В качестве не имеющего ограничительного характера примера элементы электролита и анода внедренных электрохимических элементов могут быть образованы путем печати соответствующими чернилами с формами для определения таких областей катода, электролита и анода. Может быть очевидно, что образованные таким образом батареи включают как элементы для однократного применения на основе, например, оксида марганца и соединений цинка, так и перезаряжаемые тонкопленочные батареи на основе соединений лития, аналогичных описанным выше тонкопленочным химическим батареям. Специалистам в данной области может быть очевидно, что многообразие различных вариантов осуществления разных элементов и способов образования офтальмологических линз с энергообеспечением может включать применение методик печати.
Возможно множество примеров, относящихся к устройству, которое может применяться для образования офтальмологической линзы с энергообеспечением вариантами осуществления с разными описанными способами. Основная стадия обработки может относиться к поддержке разных компонентов, содержащих источник энергии офтальмологической линзы, в то время как тело офтальмологической линзы отливается формованием вокруг данных компонентов. Источник энергии может быть закреплен в крепежных точках в форме для литья линзы. Крепежные точки могут быть закреплены полимеризованным материалом того же типа, из которого будет образовано тело линзы. Специалистам в данной области может быть очевидно, что множество способов поддержки разных источников энергии до их инкапсулирования в теле линзы находится в рамках объема настоящего изобретения.
На фиг. 7 представлен контроллер 700 в соответствии с примером настоящего изобретения. Контроллер 700 включает процессор 710, который может включать один или более компонентов процессора, соединенных с устройством связи 720. Для передачи энергии приемнику энергии, помещенному в офтальмологическую линзу, может применяться контроллер 700.
Контроллер может включать один или более процессоров, связанных с устройством связи, выполненным с возможностью передачи энергии через канал связи. Устройство связи может применяться для электронного управления одним или более из передачи энергии на приемник офтальмологической линзы и передачи цифровых данных на офтальмологическую линзу или от нее.
Устройство связи 720 может применяться для связи, например, с одним или более контроллерными устройствами или компонентами производственного оборудования, такими как, например, струйное печатающее устройство для струйной печати проводящего материала или депонирования связующего слоя; а также устройство для тампопечати для депонирования одного или более связующих слоев.
Процессор 710 также находится в связи с устройством хранения данных 730. Устройство хранения данных 730 может содержать любые соответствующие устройства хранения информации, включая комбинации магнитных устройств хранения данных (например, накопители на магнитных лентах и жестких магнитных дисках), оптических устройств хранения данных и/или полупроводниковых запоминающих устройств, таких как оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).
Устройство хранения данных 740 может хранить программу 730 для управления процессором 710. Процессор 710 выполняет инструкции программы 740 и посредством этого функционирует в соответствии с настоящим изобретением. Например, процессор 710 может принимать информацию с описанием расположения приемника энергии, расположения устройства обработки данных и т.п. Устройство хранения данных 730 также может хранить офтальмологические данные в одной или более базах данных. База данных может включать специализированные конфигурации приемника энергии, метрологические данные и специальные управляющие последовательности для струйного чернильного нанесения проводящего материала для образования приемника энергии.
Офтальмологическая линза с компонентом, таким как процессорное устройство, может соответствовать источнику подачи энергии, встроенному в офтальмологическую линзу, и применяться для выполнения логических функций или обработки данных другим образом внутри офтальмологической линзы.
Офтальмологическая линза с энергообеспечением, включающая многослойные интегрированные компоненты
Следуя описанным в настоящем документе примерам, офтальмологическая линза с энергообеспечением может включать компоненты, которые были интегрированы путем наложения друг на друга отдельных слоев, содержащих разные компоненты и типы компонентов, с получением инновационного устройства для встраивания в офтальмологическую линзу. Базовая архитектура, аналогичная описанной для фиг. 3 и 4, обеспечивает пример конфигурации для иллюстрации уровня техники.
На фиг. 8 показана блок-схема многослойного интегрированного компонента в сечении для включения в офтальмологическую линзу с энергообеспечением. Пример устройства может иметь восемь слоев, как показано. Слои могут иметь различные разные функции, например, верхний слой, элемент 810, может функционировать как соединительный слой между устройством и внешними для устройства компонентами через соединительные площадки 880 и 881. Слой под верхним слоем, показанный как элемент 815, может функционировать как слой устройства, в которое может быть встроено множество функций устройства. Переходя вниз по стеку слоев, элемент 825 может определять соединительный слой, который направляет энергию и сигналы между разными слоями и разными устройствами внутри слоев. Дополнительно может быть множество слоев отдельных элементов батареи, как показано четырьмя слоями элемента 830. В данном примере нижний слой подложки может поддерживать слои выше него, а также обеспечивать функцию антенны для беспроводной связи с многослойным интегрированным компонентом.
Как может быть очевидно специалистам в данной области, пример элемента 800 может включать функциональные элементы для управления активным фокусирующим элементом внутри офтальмологической линзы. Например, на фиг. 9 показано встраивание многослойного устройства в офтальмологическую линзу с энергообеспечением, элемент 900. Линза может быть образована из гидрогелевого тела линзы, показанного как элемент 930. Внутри тела офтальмологической линзы может быть размещен электроактивный элемент линзы, элемент 920, который может отвечать на приложение к элементу электрических сигналов путем изменения фокальной оптической силы офтальмологической линзы. В данном примере многослойный интегрированный компонент показан как элемент 910, причем на виде в сечении открыта некоторая часть устройства. Из данного описания специалистам в данной области будет очевидно, что возможно множество способов образования офтальмологической линзы с энергообеспечением с многослойными интегрированными компонентами и что устройства данного типа могут выполнять множество функций.
Как показано на фиг. 8, как элемент 800, учитывая пример структуры элемента 900 на фиг. 9, многослойное интегрированное устройство может взаимодействовать со своей внешней средой по меньшей мере следующими способами. В первом примере электроактивный элемент линзы может быть соединен с многослойным интегрированным многокомпонентным устройством с помощью набора проволок, связанных с интерфейсными площадками 880 и 881 многослойного устройства. Приложение сигнала постоянного тока между данными двумя соединениями может вызывать изменение формы внутреннего мениска электроактивной линзы и таким образом может изменять фокусирующую оптическую силу устройства для света, падающего на переднюю поверхность линзы, который выходит к глазу пользователей при ношении образом, стандартным для ношения офтальмологических линз.
Для генерирования примера сигнала постоянного тока на выходные местоположения 880 и 881 многослойное интегрированное многокомпонентное устройство могло бы получать беспроводной сигнал активации через свою антенну, например, в слое 835. Данный электромагнитный сигнал может быть передан вдоль несущей волны, которая может иметь конкретный диапазон частот, согласующийся с комбинацией конфигурации антенны 835 и электрических фильтрующих устройств, включая различные пассивные катушки индуктивности, конденсаторы и резисторы интегрированного пассивного устройства (IPD), элемент 855, и в некоторых примерах активных электрических усилительных устройств, которые могут присутствовать, например, в элементе 845, компоненте РЧ-приемопередатчика. Специалистам в данной области может быть очевидно, что к многослойному устройству может быть приложено множество разных типов электрических сигналов на внешние контакты и что компоненты в многослойном интегрированном многокомпонентном устройстве могут обнаруживать множество сигналов активации для его перевода в конкретное рабочее состояние.
В некоторых примерах полученный РЧ-сигнал может передаваться от входных приемных и фильтрующих звеньев в РЧ-приемопередатчик, элемент 845. Данный компонент может включать множество известных специалистам в данной области примеров РЧ-приемопередатчиков для выполнения функции выделения сигнала из несущей РЧ-волны. Данный сигнал может содержать сигнал на цифровой основе, тогда как в других примерах он может представлять собой аналоговый сигнал. Он может быть основан на амплитудной модуляции, частотной модуляции или других способах кодирования сигнала. Приемопередатчик может дополнительно обрабатывать сигнал и обеспечивать цифровой выходной сигнал на другие компоненты внутри многослойного интегрированного многокомпонентного устройства. Может быть множество способов кодирования и передачи сигнала на линзу с энергообеспечением, а затем декодирования этих сигналов для компонентов в многослойном интегрированном многокомпонентном устройстве для их применения при управлении компонентами примера устройства.
Чтобы офтальмологическая линза с энергообеспечением могла принимать сигналы, обрабатывать их и затем прикладывать сигналы к внешнему устройству, офтальмологическая линза с энергообеспечением должна иметь возможность обрабатывать внутренние функции управления разными устройствами. В примере элемента 800 может существовать электронное устройство, выполняющее функцию управления процессором, элемент 850, который принимает сигналы и питание через соединительный слой 825 и также передает выходные сигналы вдоль данного слоя. Электроактивная линза может управляться для перевода в состояние с одной из двух оптических сил. Некоторые из функций управления в данных примерах могут включать определение состояния по умолчанию сигнала электроактивной линзы при активации, декодирование содержания передаваемого на линзу сигнала для определения того, насколько верно она соответствует передаваемому для нее управляющему сигналу, определение содержания любой передачи сигнала и обработка содержания с целью определения желаемого выходного состояния электроактивной линзы, а также множество других функций управления. Как можно видеть в примере элемента 800 на фиг. 8, возможно множество путей распределения питания и сигналов внутри и между различными наложенными друг на друга слоями.
Интегральная функция офтальмологической линзы с энергообеспечением может быть обусловлена способом ее энергообеспечения. На фиг. 8 все из элементов 820, 830, 835, 840 и 855 могут относиться к энергообеспечению офтальмологической линзы. Фундаментальный аспект можно проиллюстрировать компонентами, входящими в состав элемента 830. Отдельные компоненты батареи можно комбинировать в разных слоях для образования базовой функции хранения энергии многослойного интегрированного многокомпонентного устройства. Питание от этих элементов батареи можно комбинировать с помощью применяемых между ними соединений или альтернативно каждый элемент может иметь собственные отдельные соединения. Может быть очевидно, что разные комбинации элементов батареи содержат уровень техники в рамках объема настоящего изобретения. Соединения элементов батареи или комбинаций элементов могут быть направлены через соединительный слой, элемент 825, к компоненту управления питанием в слое 815. Данный компонент может получать разные выходные сигналы от батареи с различными выходными токами и напряжениями и обрабатывать их разными способами с получением одного или более выходных напряжений источника питания, которые можно обеспечивать для других различных компонентов в интегрированном многослойном многокомпонентном устройстве.
Для энергообеспечения устройства могут быть использованы пассивные устройства в элементе 855. Например, устройство управления питанием может заряжать конденсаторы. В некоторых примерах данные конденсаторы могут выполнять важную роль в быстрой буферизации или значительных изменениях в величине тока, потребляемого многослойным интегрированным многокомпонентным устройством как единым целом. В других случаях данные конденсаторы можно использовать в схемах, обеспечивающих повышение напряжения от напряжения батареи до более высоких напряжений. Дополнительные применения пассивных устройств в элементе 855 могут относиться к фильтрации напряжения источника питания для их «очистки» от шумового сигнала, который может присутствовать в некоторых случаях. Возможно множество ролей, которые пассивные устройства элемента 855 могут выполнять в многослойном интегрированном многокомпонентном устройстве.
Элементы батареи, показанные как элемент 830, могут представлять собой элементы батареи однократного применения или неперезаряжаемые элементы батареи. Однако в других примерах можно использовать элементы батареи, которые могут быть заряжены. В данных примерах могут быть компоненты системы энергообеспечения, которые относятся к перезарядке батарей. Внешний сигнал зарядки можно беспроводным образом передать на антенну, размещенную в слое 835. Данная антенна может представлять собой отдельную специальную антенну для целей, содержащих получение энергии для зарядки элементов батареи. Одинарная антенна может принимать множество типов сигналов, включая те сигналы, которые относятся к обеспечению энергии для перезарядки элементов батареи. Энергия с антенны может направляться через многослойное интегрированное многокомпонентное устройство и в некоторых примерах может сначала поступать на устройства управления питанием. Внутри данных устройств может быть представлена функция заряда батареи, показанная как элемент 820. Входная мощность может приниматься и затем модифицироваться до соответствующего уровня напряжения и тока для зарядки некоторых или всех элементов батареи элемента 830.
Перезарядка может производиться, когда остальные функции устройства неактивны. В других примерах может быть предусмотрена зарядка элементов батареи одновременно с выполнением других функций, потребляющих энергию от некоторых из элементов батареи.
Представленные в настоящем документе описания сконцентрировались на многослойном интегрированном многокомпонентном устройстве, в котором элементы батареи показаны как элемент 830 и входят в сам стек. Аналогичное многообразие функций элемента батареи также можно получить, когда батарея не является частью многослойного интегрированного многокомпонентного устройства, но присоединена к нему. На фиг. 10 как элемент 1000 показан пример, в котором элемент батареи не является частью многослойного интегрированного многокомпонентного устройства. Аналогично элементу офтальмологической линзы с энергообеспечением 900 элемент 1000 может иметь тело гидрогелевой офтальмологической линзы, как показано в виде элемента 1030. Он также может содержать компонент электроактивной линзы, показанный как элемент 1020. Он также может иметь слой многослойного интегрированного компонента, как показано элементом 1010, однако он также может иметь элемент батареи проволочного типа, элемент 1025, форма которого позволяет разместить его в периферической зоне электроактивного элемента линзы 1020. Данные варианты и примеры представлены для рассмотрения в контексте способов образования соединения внешнего элемента батареи с многослойным интегрированным многокомпонентным устройством, и в таком формате функция может по многим параметрам быть эквивалентна описанию элементов батареи, которые были описаны в настоящем документе. А также в качестве примера может быть очевидно, что фактически множество различных внешних компонентов батареи, отличных от батареи проволочного типа или конкретной показанной батареи проволочного типа, может быть основано на уровне техники в пределах настоящего изобретения.
Ее можно использовать для описания части функции, которую могут выполнять показанные примеры устройств с применением разных функций компонента, описанных выше. Офтальмологическую линзу с энергообеспечением можно образовать и придать форму, как показано элементом 900. Многослойное интегрированное многокомпонентное устройство может содержать функции подачи питания, относящиеся к элементам перезаряжаемой тонкопленочной батареи. Устройство может присутствовать в заряжающей внешней среде, где элементы батареи полностью заряжены. Пользователь устройства может установить офтальмологическую линзу на свой глаз. Устройство может исходно иметь состояние по умолчанию, которое не изменяет фокальных характеристик света, пересекающего линзу и проходящего в глаз пользователя. У пользователя может иметься беспроводное передающее устройство, которое при активации, например, путем нажатия на электрический переключатель, направляет РЧ-сигнал в соответствующей центральной полосе частот для приема линзой с энергообеспечением. Линза с энергообеспечением может принять сигнал и передать отфильтрованный полосовым фильтром сигнал, закодированный на соответствующей несущей частоте, на компонент РЧ-приемопередатчика. РЧ-приемопередатчик может при принятии сигнала декодировать сигнал и направить последовательность цифровых сигналов, связанных с входным сигналом, на функциональный управляющий компонент в многослойном интегрированном многокомпонентном устройстве. Функциональный управляющим компонент может обработать цифровой сигнал, проверить, что входной сигнал пригоден для дополнительной обработки, а затем обработать цифровой сигнал, получив декодируемую информацию для активации смены состояния оптического элемента устройства. При данной обработке функциональный управляющий компонент может направить сигнал обратно на РЧ-приемопередатчик, который затем РЧ-приемопередатчик может обработать с получением выходного РЧ-сигнала, который можно направить на антенну и затем беспроводным образом передать на блок управления, на котором пользователь нажал кнопку, причем в некоторых случаях такая передача может проверять изменение состояния, которое происходит в линзе. В то же время функциональный управляющий компонент также может изменить напряжение, прикладываемое им между элементами 880 и 881, посредством чего изменяя управляющий сигнал на электроактивной линзе. Данное изменение управляющего сигнала может электрически изменять фокальные свойства электроактивной линзы, например, вызывая искажение формы поверхности мениска, что приведет к увеличению оптической силы электроактивной линзы. В этот момент изображения, падающие на линзу, по мере прохождения через линзу могут быть увеличены. В этот момент пользователь может воспринимать, что он может видеть находящийся перед ним объект с большим увеличением. Хотя данный пример можно использовать для описания того, как могут функционировать многослойные интегрированные компоненты и соединенные с ними элементы внутри офтальмологической линзы с энергообеспечением, может быть очевидно, что это лишь один пример осуществления концепций изобретения, описанного в настоящем документе, и пример ни в коей мере не ограничивает объем настоящего изобретения.
Ниже описаны разные аспекты и примеры устройства офтальмологической линзы с энергообеспечением.
Описано устройство офтальмологической линзы с энергообеспечением. Устройство офтальмологической линзы с энергообеспечением содержит линзу, подходящую для размещения в глазу человека или на глазу человека, причем линза содержит оптическую зону и неоптическую зону, образованную внутри материала линзы; источник энергии, по меньшей мере частично внедренный в материал линзы в области линзы, содержащей неоптическую зону; и потребляющий электрический ток компонент, содержащийся внутри многослойного интегрированного многокомпонентного устройства, причем многослойное интегрированное многокомпонентное устройство также по меньшей мере частично внедрено внутрь материала линзы.
Многослойное интегрированное многокомпонентное устройство может быть по меньшей мере частично внедрено в материал линзы.
Линзообразующая смесь может содержать силикон-гидрогелевый материал.
Источник энергии может содержаться внутри многослойного интегрированного многокомпонентного устройства.
Многослойное интегрированное многокомпонентное устройство может представлять собой такое же многослойное интегрированное многокомпонентное устройство, которое содержит по меньшей мере часть потребляющего электрический ток компонента.
Устройство может дополнительно содержать компонент для подзарядки.
Компонент для подзарядки может содержать по меньшей мере одно из фотоэлектрического устройства; устройства для поглощения радиочастотных волн; индуктивного передатчика энергии; емкостного передатчика энергии; термоэлектрического устройства и пьезоэлектрического устройства.
По меньшей мере часть компонента для подзарядки может содержаться внутри многослойного интегрированного многокомпонентного устройства.
Компонент для подзарядки может непосредственно обеспечивать энергию для подзарядки источника энергии.
Компонент для подзарядки может обеспечивать энергию, которая модифицирована с помощью устройства для изменения характеристики энергии для подзарядки источника энергии.
Потребляющий ток компонент может быть по меньшей мере частично внедрен в неоптическую зону.
Материал линзы может содержать по меньшей мере один из этафилкона, сенофилкона, галифилкона и нарафилкона.
Устройство для изменения характеристики энергии может содержаться внутри многослойного интегрированного многокомпонентного устройства.
Источник энергии может содержать батарею.
Батарея может быть перезаряжаемой, батареей однократного применения и/или инкапсулированной.
Многослойное интегрированное многокомпонентное устройство может содержать множество элементов батареи.
Многослойное интегрированное многокомпонентное устройство может иметь форму в виде общей формы по меньшей мере офтальмологической линзы.
Многослойное интегрированное многокомпонентное устройство может иметь форму полного кольца.
Многослойное интегрированное многокомпонентное устройство может иметь форму в виде части кольца.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Как описано выше и как дополнительно определено в приведенных ниже пунктах формулы изобретения, обеспечены способы обработки офтальмологических линз и устройства для реализации таких способов, а также образованные посредством этого офтальмологические линзы.