ПОЛНЫЕ КОЛЬЦА ДЛЯ ФУНКЦИОНАЛИЗИРОВАННОЙ МНОГОСЛОЙНОЙ ВСТАВКИ В ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКОЙ ЛИНЗЕ
FULL RINGS FOR FUNCTIONALIZED MULTILAYER INSERT IN OPHTHALMIC LENS

Настоящее изобретение относится к активной многослойной вставке для офтальмологического устройства, сформированной из множества функциональных слоев, наложенных друг на друга, и к способу формирования активной многослойной вставки, более конкретно - к различным конструкциям полных колец, содержащих функциональные слои.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Традиционно офтальмологическое устройство, такое как контактная линза, интраокулярная линза или пробка для слезной точки, включало в себя биосовместимое устройство с корректирующим, косметическим или терапевтическим свойством. Контактная линза, например, может обеспечить одно или более из: коррекции зрения; косметической коррекции; и терапевтических эффектов. Каждая функция обеспечивается определенной физической характеристикой линзы. Конструкция, придающая линзе светопреломляющее свойство, позволяет обеспечить функцию коррекции зрения. Введенный в линзу пигмент позволяет обеспечить косметическую коррекцию. Введенный в линзу активный агент позволяет обеспечить терапевтическую функцию. Такие физические характеристики реализуются без запитывания линзы энергией. Традиционно пробка для слезной точки является пассивным устройством.
В последнее время высказываются предположения о возможности встраивания в контактную линзу активных компонентов. Некоторые компоненты могут включать, например, полупроводниковые устройства. Описано несколько примеров контактной линзы со встроенными полупроводниковыми устройствами, помещенной на глаза животного. Также описана возможность запитывания энергией и активации активных компонентов несколькими способами внутри структуры самой линзы. Топология и размер пространства, определяемые структурой линзы, создают новые сложные условия для реализации различных функциональных возможностей линзы. По существу, раскрытие таких изобретений включает дискретные устройства. Однако требования, предъявляемые к размеру и мощности существующих дискретных устройств, не обязательно подходят для их включения в устройство, используемое на глазу человека.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается активная вставка в линзу для офтальмологической линзы. Линза содержит: кольцевые слои подложки в форме полного круга с электрической и/или логической функциональными характеристиками; причем размер, форма и многоуровневая структура каждого из кольцевых слоев подложки зависят от толщины вокруг оптической зоны офтальмологической линзы; электрические соединения между слоями подложки. Активная вставка в линзу герметично закрыта с одним или более материалами для связывания внутри основного компонента формованной офтальмологической линзы.
Функциональные слои подложки могут быть приклеены к изолирующим слоям с формированием многослойного элемента.
Кольцевые слои подложки в форме полного круга могут быть вырезаны из полупроводниковой пластины.
Размер, форма и многоуровневая структура каждого из кольцевых слоев подложки могут дополнительно зависеть от базовой кривизны офтальмологической линзы.
Размер, форма и многоуровневая структура каждого из кольцевых слоев подложки могут дополнительно зависеть от диаметра офтальмологической линзы.
Размер, форма и многоуровневая структура каждого из кольцевых слоев подложки дополнительно зависят от параметров герметизации активной вставки в линзу.
Активная вставка в линзу может содержать герметично закрывающий ее биосовместимый полимер.
Биосовместимый полимер для герметизации может представлять собой полимер на основе полисиликона.
Герметизация активной вставки в линзу может обеспечивать минимальную толщину между краем слоя подложки и внешним краем линзы менее чем приблизительно 150 микрон.
Активная вставка в линзу может содержать три или более кольцевых слоев подложки.
Вставка подложки может иметь кольцевую форму полного кольца.
Один или более слоев подложки активной вставки в линзу могут содержать один или более индивидуально функционализированных слоев.
Один или более индивидуально функционализированных слоев могут содержать металлический слой, который функционирует как антенна.
Один или более слоев подложки активной вставки в линзу могут содержать источник энергии.
Один или более слоев вставки подложки могут содержать источник регулирования питания.
Источник регулирования питания может содержать по меньшей мере один полупроводниковый слой с электронной микросхемой, способной контролировать электрический ток от электрохимических элементов.
Электронная микросхема может быть электрически соединена с электроактивным компонентом линзы, находящимся внутри офтальмологической линзы.
Регулятор питания одного или более слоев подложки может быть выполнен с возможностью получения питания от внешних источников.
Регулятор питания одного или более слоев подложки может быть выполнен с возможностью зарядки слоя батареи.
Регулятор питания одного или более слоев подложки может быть выполнен с возможностью контролировать потребление энергии, когда офтальмологическая линза находится в условиях отсутствия заряжающей среды.
Регулятор питания одного или более слоев подложки может быть выполнен с возможностью контролировать потребление энергии, когда офтальмологическая линза находится в заряжающей среде.
Один или более слоев вставки подложки могут содержать твердотельный источник энергии.
Один или более слоев подложки могут содержать микросхему для обнаружения возбуждающих сигналов для активной вставки в линзу.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предлагается способ формирования активной вставки в линзу для офтальмологической линзы. Способ содержит: формирование кольцевых слоев подложки в форме полного круга, обладающих электрической и/или логической функциональными характеристиками; причем размер, форма и многоуровневая структура каждого из кольцевых слоев подложки зависят от толщины вокруг оптической зоны офтальмологической линзы; формирование электрических соединений между слоями подложки; герметизацию активной вставки в линзу с одним или более материалами, которые могут быть связаны внутри основного компонента формованной офтальмологической линзы.
Способ может содержать приклеивание функциональных слоев подложки к изолирующим слоям для формирования многослойного элемента.
Кольцевые слои подложки в форме полного круга могут быть вырезаны из полупроводниковой пластины.
Размер, форма и многоуровневая структура каждого из кольцевых слоев подложки могут дополнительно зависеть от базовой кривизны офтальмологической линзы.
Размер, форма и многоуровневая структура каждого из кольцевых слоев подложки могут дополнительно зависеть от диаметра офтальмологической линзы.
Размер, форма и многоуровневая структура каждого из кольцевых слоев подложки могут дополнительно зависеть от параметров герметизации активной вставки в линзу.
Активная вставка в линзу может быть герметизирована биосовместимым полимером.
Биосовместимый полимер для герметизации может представлять собой полимер на основе полисиликона.
Герметизация активной вставки в линзу может обеспечивать минимальную толщину между краем слоя подложки и внешним краем линзы менее чем приблизительно 150 микрон.
Активная вставка в линзу может содержать три или более кольцевых слоев подложки.
Вставка подложки может иметь кольцевую форму полного кольца.
Один или более слоев подложки активной вставки в линзу могут содержать один или более индивидуально функционализированных слоев.
Один или более индивидуально функционализированных слоев могут содержать металлический слой, который функционирует как антенна.
Один или более слоев подложки активной вставки в линзу могут содержать источник энергии.
Один или более слоев вставки подложки могут содержать источник регулирования питания.
Источник регулирования питания может содержать по меньшей мере один полупроводниковый слой с электронной микросхемой, способной контролировать электрический ток от электрохимических элементов.
Электронная микросхема может быть электрически соединена с электроактивным компонентом линзы, находящимся внутри офтальмологической линзы.
Регулятор питания одного или более слоев подложки может быть выполнен с возможностью получения питания от внешних источников.
Регулятор питания одного или более слоев подложки может быть выполнен с возможностью зарядки слоя батареи.
Регулятор питания одного или более слоев подложки может быть выполнен с возможностью контролировать потребление энергии, когда офтальмологическая линза находится в условиях отсутствия заряжающей среды.
Регулятор питания одного или более слоев подложки может быть выполнен с возможностью контролировать потребление энергии, когда офтальмологическая линза находится в заряжающей среде.
Один или более слоев вставки подложки могут содержать твердотельный источник энергии.
Один или более слоев подложки могут содержать микросхему для обнаружения возбуждающих сигналов для активной вставки в линзу.
В настоящем документе описывается функционализированная многослойная вставка, которую можно запитывать энергией и встраивать в офтальмологическое устройство. Вставка может быть сформирована множеством слоев, каждый из которых может иметь собственные функциональные характеристики; или, в альтернативном варианте осуществления, может иметь смешанные функциональные характеристики, но во множестве слоев. Слои могут содержать слои, предназначенные для запитывания энергией или активации изделия, или для управления функциональными компонентами внутри тела линзы.
Функционализированная многослойная вставка может содержать запитанный энергией слой, который может питать энергией компонент, способный проводить электрический ток. Компоненты могут включать в себя, например, один или более из: регулируемого элемента оптической линзы и полупроводникового устройства, которое может быть размещено либо внутри многослойной вставки, либо присоединено к ней иным способом. Некоторые примеры также могут включать в себя литые контактные линзы из силиконового гидрогеля с жесткой или формуемой вставкой с наложенными друг на друга функционализированными слоями, заключенной в офтальмологическую линзу биосовместимым способом.
Соответственно, предлагается описание офтальмологической линзы с частью из наложенных друг на друга функционализированных слоев, а также различных конструкций колец, которые содержат функциональные слои. Параметры конструкции полных колец могут включать в себя, например, толщину, форму, многоуровневую структуру и т.д. В некоторых примерах на параметры конструкции могут влиять один или более из: толщины вокруг оптической зоны линзы, базовой кривизны линзы, диаметра линзы и параметров герметизации.
Вставка может быть сформирована различными способами из множества слоев и помещена вблизи одной или обеих из первой части формы для литья и второй части формы для литья. Реакционную смесь мономера помещают между первой частью формы для литья и второй частью формы для литья. Первую часть формы для литья размещают в непосредственной близости от второй части формы для литья, тем самым формируя в линзе полость с запитанной энергией вставкой подложки и по меньшей мере частью реакционной смеси мономера; реакционную смесь мономера подвергают воздействию актиничного излучения для формирования офтальмологической линзы. Линзы могут быть сформированы путем регулирования актиничного излучения, которым облучается реакционная смесь мономера.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На ФИГ. 1 представлен трехмерный разрез вставки, сформированной наложенными друг на друга функциональными слоями и заключенной в часть формы для литья офтальмологической линзы.
На ФИГ. 2 представлены два изображения поперечного сечения вставок, сформированных наложенными друг на друга функциональными слоями и встроенных внутрь двух офтальмологических линз разной формы.
На ФИГ. 3 представлены два изображения поперечного сечения вставок, сформированных наложенными друг на друга функциональными слоями и встроенных внутрь офтальмологических линз с разными параметрами герметизации.
На ФИГ. 4 представлены два изображения поперечного сечения вставок, сформированных наложенными друг на друга функциональными слоями разной толщины и встроенных внутрь офтальмологических линз.
На ФИГ. 5A представлен вид сверху полупроводниковой пластины с расположением полного кольцевого кристалла.
На ФИГ. 5B показан увеличенный вид сверху одного полного кольцевого кристалла с вырезанным центром.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Настоящее изобретение относится к устройству - активной вставке в линзу, сформированной посредством наложения друг на друга множества функционализированных слоев. Кроме этого, предлагаются различные конструкции для полупроводниковой пластины, включая кольца, которые могут использоваться для получения функционализированных слоев во вставке с функциональными слоями для встраивания в офтальмологическую линзу.
В следующих разделах будет приведено подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения. Описание представляет только варианты осуществления, и предполагается, что специалистам в данной области будут понятны возможности создания других вариантов и модификаций настоящего изобретения. Поэтому следует учитывать, что область, охватываемая настоящим изобретением, не ограничивается указанными вариантами осуществления.
Определения
В приведенном описании и пунктах формулы, относящихся к настоящему изобретению, используется ряд терминов, для которых будут приняты следующие определения:
Активная вставка в линзу - в настоящем документе обозначает электронное или электромеханическое устройство с управлением на основе логических схем.
Сопряженные дуги (или сопряжение дуг) - в настоящем документе обозначает конструкцию кольцевого сегмента, имеющую идентичные внешний радиус и внутренний радиус, так что кривизна внешней дуги совпадает с кривизной внутренней дуги. Сопряжение дуг используется для эффективного вкладывания кольцевых сегментов друг в друга на полупроводниковой пластине с целью максимально эффективного использования пластины.
Ширина промежутков между кристаллами на пластине - в настоящем документе обозначает ширину тонкого нефункционального пространства между интегральными микросхемами на полупроводниковой пластине, на которой с помощью пилы или иного устройства или способа можно безопасно разрезать пластину на отдельные кристаллы, не повреждая схем.
Кристалл - в настоящем документе обозначает блок полупроводящего материала, на котором выполнена заданная функциональная схема. Кристалл создается на полупроводниковой пластине и вырезается из нее.
Запитанный энергией - в настоящем документе обозначает состояние, которое способно обеспечить подачу электрического тока или хранение в себе запаса электрической энергии.
Энергия - в настоящем документе обозначает способность физической системы к совершению работы. В настоящем документе указанная способность может обозначать способность выполнения электрических действий при совершении работы.
Источник энергии - в настоящем документе обозначает устройство, выполненное с возможностью поставлять энергию или приводить биомедицинское устройство в запитанное энергией состояние.
Внешняя дуга - в настоящем документе обозначает внешний или выпуклый край кольцевого сегмента, который является частью длины окружности, определяемой внешним радиусом.
Внешний радиус - в настоящем документе обозначает радиус окружности, которая образует внешний край полного кольца или кольцевого сегмента. Внешний радиус определяет кривизну внешней дуги.
Полное кольцо - в настоящем документе обозначает один слой в форме полного кольца в функционализированной многослойной вставке. Полное кольцо может содержать множество кольцевых сегментов или одно цельное кольцо.
Функционализированный - в настоящем документе обозначает создание слоя или устройства, способного выполнять некоторую функцию, включая, например, запитывание энергией, активирование или управление.
Функционализированная многослойная вставка - в настоящем документе обозначает вставку для офтальмологического устройства, сформированную из множества функциональных слоев, наложенных друг на друга. Среди этого множества слоев каждый слой может иметь собственную функциональную характеристику; или, в альтернативном варианте осуществления, может иметь смешанные функциональные характеристики, но во множестве слоев. В некоторых примерах слои представляют собой кольца.
Цельное кольцо - в настоящем документе обозначает один слой в форме полного кольца функционализированной многослойной вставки, выполненный из одного цельного кристалла.
Внутренняя дуга - в настоящем документе обозначает внутренний или вогнутый край кольцевого сегмента. Внутренняя дуга может представлять собой один сегмент дуги, кривизна которого определяется внутренним радиусом. Внутренняя дуга может содержать множество дуговых сегментов разной кривизны, определяемых разными внутренними радиусами.
Внутренний радиус - в настоящем документе обозначает радиус окружности, образующей внутренний край или часть внутреннего края полного кольца или кольцевого сегмента. Внутренний радиус определяет кривизну внутренней дуги.
Линза - в настоящем документе обозначает любое офтальмологическое устройство, находящееся внутри глаза или на нем. Такие устройства могут обеспечить возможность оптической или косметической коррекции. Например, термин «линза» может относиться к контактной линзе, интраокулярной линзе, накладной линзе, глазной вставке, оптической вставке или другому подобному устройству, посредством которого осуществляется коррекция или модификация зрения или косметическое улучшение физиологии глаза (например, цвет радужной оболочки) без ущерба для зрения. Предпочтительными являются мягкие контактные линзы, изготовленные из силиконовых эластомеров или гидрогелей, которые без ограничений включают в себя силиконовые гидрогели и фторированные гидрогели.
Форма для литья - обозначает жесткий или полужесткий предмет, который можно использовать для формирования линз из неполимеризованных составов. Некоторые предпочтительные формы для литья включают в себя две части, формирующие переднюю изогнутую часть формы для литья и заднюю изогнутую часть формы для литья.
Мощность - в настоящем документе обозначает совершенную работу или переданную энергию за единицу времени.
Кольцевой сегмент - в настоящем документе обозначает один кристалл, который может быть объединен с другим кристаллом для создания полного кольца. В рамках настоящего описания кольцевой сегмент по существу является плоским и сформирован в форме дуги.
Наложение - в настоящем документе обозначает расположение по меньшей мере двух комплектующих слоев в непосредственной близости друг к другу так, чтобы по меньшей мере часть одной поверхности одного из слоев контактировала с первой поверхностью второго слоя. Между двумя слоями может находиться пленка, обеспечивающая сцепление или выполняющая иные функции, так что слои находятся в контакте друг с другом через указанную пленку.
Вставка подложки - в настоящем документе обозначает формуемую или жесткую подложку, обеспечивающую поддержание источника энергии в офтальмологической линзе. Вставка подложки также может поддерживать один или более компонентов.
Полупроводниковая пластина - в настоящем документе обозначает тонкую пластину полупроводникового материала, такого как кремниевый кристалл, используемую для изготовления интегральных схем и других микроустройств. Полупроводниковая пластина служит подложкой для микроэлектронных устройств, встраиваемых внутрь и на поверхности полупроводниковой пластины, и проходит через много стадий микротехнологического процесса.
Устройство
На фиг. 1 под номером 100 показано трехмерное изображение варианта осуществления настоящего изобретения полностью сформированной офтальмологической линзы, в которой используется вставка подложки с наложенными друг на друга слоями, сформированная как функционализированная многослойная вставка 110. На фигуре показан частичный срез офтальмологической линзы, позволяющий понять расположение различных слоев внутри устройства. Основной компонент 120 показан в поперечном сечении через герметизирующие слои вставки подложки. Основной компонент 120 полностью располагается внутри и проходит по всей окружности офтальмологической линзы. Специалисту в данной области должно быть очевидно, что реальная функционализированная многослойная вставка 110 может составлять полное кольцо или иные формы, находящиеся в пределах ограничений по размеру для типичной офтальмологической линзы.
Слои 130, 131 и 132 демонстрируют три из многочисленных слоев, которые могут находиться в функционализированной многослойной вставке 110. Отдельный слой может включать в себя один или более из: активных и пассивных компонентов и частей со структурными, электрическими или физическими свойствами, подходящими для определенной цели.
Слой 130 может необязательно включать в себя источник энергии, такой как, например, один или более из: батареи, конденсатора и приемника, находящихся внутри слоя 130. Далее слой 131, без ограничений настоящего изобретения, может содержать микросхему, обнаруживающую возбуждающие сигналы для активной вставки в линзу 140. Также может быть включен слой регулятора питания 132, способный получать питание от внешних источников, заряжать слой батареи 130 и контролировать использование батарейного питания из слоя 130, когда линза находится вне заряжающей среды. Слой регулятора питания 132 также может контролировать сигналы, поступающие к активной вставке в линзу 140, представляющей пример осуществления настоящего изобретения, в центральном кольцевом вырезе функционализированной многослойной вставки 110.
В целом, функционализированную многослойную вставку 110 встраивают в офтальмологическую линзу с помощью автоматического устройства, которое размещает источник энергии требуемым образом относительно части формы для литья, используемой для формования линзы.
Как представлено на фиг. 2, 3 и 4, размер, форма и многоуровневая структура кристалла, который можно использовать для формирования таких слоев, как 130, 131 и 132 в функционализированной многослойной вставке 110, зависят от нескольких факторов.
На фиг. 2 показано влияние формы линзы на конструкцию функционализированной многослойной вставки. Базовая кривизна, диаметр и толщина офтальмологической линзы определяют максимальный размер и форму встроенной функционализированной многослойной вставки. На фиг. 2 в качестве примера показано влияние разной базовой кривизны. Элемент 200A изображает поперечное сечение части офтальмологической линзы 205A, имеющей большую кривизну, чем офтальмологическая линза 205B, обозначенная номером 200B, которая является более плоской. В более плоской линзе 205В можно разместить функционализированную многослойную вставку 201В большей ширины 202В, по сравнению с более узкой шириной 202А функционализированной многослойной вставки 201А, которая подходит для линзы 205А, имеющей большую базовую кривизну. Очевидно, что линза меньшего диаметра (203A обозначает диаметр линзы) будет ограничивать ширину функционализированной многослойной вставки, тогда как в линзе большего диаметра можно разместить более широкую функционализированную многослойную вставку. Аналогичным образом, линза меньшей толщины (204A обозначает толщину линзы) будет ограничивать количество слоев в функционализированной многослойной вставке, так же как и ширину функционализированной многослойной вставки, при этом более толстая линза может поддерживать большее количество слоев и слои большей ширины.
На фиг. 3 показано влияние параметров герметизации на конструкцию функционализированной многослойной вставки. Параметры герметизации, такие как, в качестве неограничивающего примера, сохраняющие минимальную толщину 100 микрон между краем кристалла и внешним краем линзы, влияют на размер и форму функционализированной многослойной вставки и, следовательно, на размер и форму отдельных слоев. Элемент 300A иллюстрирует вид в поперечном сечении части офтальмологической линзы 305A с функционализированной многослойной вставкой 301A и границей герметизации 303A. Офтальмологическая линза 305B, показанная в элементе 300B, включает в себя функционализированную многослойную вставку 301B и относительно более широкую границу герметизации 303B, по сравнению с более узкой границей 303A. Можно видеть, что более широкая граница герметизации 303B требует, чтобы функционализированная многослойная вставка 301B имела меньшую ширину 302B, чем функционализированная многослойная вставка 301A, имеющая ширину 302A.
На фиг. 4 показано влияние толщины функционального слоя на конструкцию функционализированной многослойной вставки. Элемент 400A иллюстрирует вид в поперечном сечении части офтальмологической линзы 405A с функционализированной многослойной вставкой 401A, включающей в себя три слоя с материалом, такие как, например, изолирующие слои, между функциональными слоями. Функционализированная многослойная вставка может содержать больше или меньше трех слоев. Офтальмологическая линза 405B, обозначенная номером 400B, включает в себя функционализированную многослойную вставку 401B с относительно более толстыми слоями 402B, чем слои 402A функционализированной многослойной вставки 401A, которые являются более тонкими. Кривизна линзы в этих двух примерах позволяет сохранить одинаковую ширину нижних слоев 402A и 402B. Однако можно заметить, что увеличение высоты функционализированной многослойной вставки 401B по сравнению с 401A, в сочетании с кривизной линзы, приводит к ограничению ширины верхнего слоя 402A. Толщина каждого функционального слоя влияет на другие размеры, т.е. на ширину функционального слоя, соответствующие заданной линзе, и на параметры герметизации. Более толстые слои функционализированной многослойной вставки будут более ограничены по другим размерам, в частности по ширине, с тем чтобы оставаться в пределах геометрии линзы.
Представленный пример включает в себя функционализированную многослойную вставку в форме кольца, сформированную как цельный кольцевой кристалл.
Расположение полных колец
На фиг. 5A представлен вид сверху полупроводниковой пластины 501A диаметром 20,3 см (8 дюймов), схема которой включает кристалл полного кольца 502A с центральным вырезом 503A. На фигуре показана зона, необходимая для каждого кристалла полного кольца 502A, в то время как пример центрального выреза 503A представлен только для одного кристалла полного кольца 502A. Кристаллы полного кольца 502A располагаются рядом друг с другом и отделены друг от друга по меньшей мере шириной промежутка между кольцами на пластине. Наиболее эффективным расположением является расположение кристаллов полного кольца 502A концентрическими кругами по окружности полупроводниковой пластины. При такой конструкции значимые области между отдельными кристаллами полного кольца 502А, так же как и часть центрального выреза 503А каждого кольца, остаются неиспользованными. Расположение, включающее кристаллы полного кольца 501A, приводит к неэффективному использованию полупроводниковой пластины, образуя 255 полных колец и используя только 25,9% материала полупроводниковой пластины.
На фиг. 5B показан вид сверху кристалла полного кольца 502B с центральным вырезом 503B. После удаления центрального выреза 503B кристалл полного кольца 502B определяется внешним периметром 504B и внутренним периметром 505B. Центральный вырез 503B после его удаления из каждого кристалла полного кольца 502B, созданного на полупроводниковой пластине, не используется и, следовательно, представляет собой отработанный материал.
Заключение
В вышеизложенном описании и в определении нижеизложенных пунктов формулы изобретения предлагаются различные варианты конструкции колец, образующих функционализированные слои во вставке с функциональными слоями, для включения в офтальмологическую линзу.