СИСТЕМА ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКОЙ ЛИНЗЫ, СПОСОБНАЯ ОБЕСПЕЧИВАТЬ СВЯЗЬ МЕЖДУ ЛИНЗАМИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВТОРИЧНОГО ВНЕШНЕГО УСТРОЙСТВА
SYSTEM FOR OPHTHALMIC LENS TO PROVIDE COMMUNICATION BETWEEN LENSES WITH USAGE OF SECONDARY EXTERNAL DEVICE

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Область применения изобретения
Настоящее изобретение относится к способам, аппарату и устройствам, связанным с системой офтальмологической линзы, причем линзы могут обеспечивать связь друг с другом с использованием вторичного электронного внешнего устройства. Более конкретно настоящее изобретение относится к системе офтальмологической линзы, которая может зависеть от вторичного электронного внешнего устройства, позволяющего снизить требования к электропитанию, связи и обработке в офтальмологических линзах.
2. Описание смежной области
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 одну или более из функциональности коррекции зрения, косметического улучшения и/или терапевтических воздействий. Каждая функция может обеспечиваться физической характеристикой линзы. Конфигурация линзы, в которой используется светопреломляющее свойство, может обеспечивать функцию коррекцию зрения. Введение в линзу пигментации может обеспечивать косметическое улучшение. Введение в линзу активного агента может обеспечивать терапевтическую функциональность. Таких физических характеристик можно достичь без ввода линзы в состояние с энергообеспечением.
Недавно в контактную линзу были включены активные компоненты, и включение в офтальмологическое устройство также включает введение элементов подачи питания. Характеристики относительно сложных компонентов для достижения данного эффекта можно улучшить путем их включения в устройства вставки, которые затем включают в стандартные или аналогичные материалы, подходящие для производства офтальмологических линз современного уровня техники.
Способность офтальмологических линз пользователя обеспечивать связь друг с другом может расширять возможные функциональности системы офтальмологической линзы с энергообеспечением. Беспроводная связь может позволять одной линзе обнаруживать относительное положение противоположной линзы, что может обеспечивать более точное определение направление взгляда пользователя. Также беспроводная связь может позволить двум линзам взаимодействовать друг с другом, например, чтобы инициировать различные конкретные действия, когда пользователь моргает или подмигивает.
3
3
Связь между двумя контактными линзами, которые носит пользователь, может быть сложна по нескольким причинам. Каждая контактная линза имеет ограниченную площадь и объем для батарей и электронных компонентов. Например, объем, доступный для батарей и электронных схем в контактной линзе, может составлять менее 20 мм, тогда как объем, доступный для всех компонентов в смартфоне, может составлять 50000 мм. Аналогичным образом, батареи контактной линзы могут иметь емкость 100 мкА-ч, тогда как смартфон может иметь емкость 1400 мА-ч. Таким образом, каждая контактная линза может быть ограничена выходной мощностью передатчика и чувствительностью приемника.
Как правило, меньшее расстояние может быть связано с пониженными требованиями к мощности передатчика и приемника. Несмотря на то что контактные линзы на глазах пользователя могут находиться на расстоянии лишь приблизительно 70 мм, между линзами может не быть линии прямой видимости, поэтому связь, основанная на линии прямой видимости, может быть невозможна без отражений от близкорасположенных объектов.
Дополнительно в случае использования радиочастотной (РЧ) системы зона антенны, доступная в контактной линзе, наряду с диэлектрическими свойствами глаза и тела, могут сделать связь неэффективной. Сложная обработка сигналов, ввод решений и данных в контактные линзы также могут быть сложны. Вышеупомянутые ограничения по площади, объему и емкости батареи могут ограничивать размер, скорость, сложность вычислений и ток потребления процессора. Например, несмотря на то что для практической реализации предпочтительным может быть включение в контактные линзы мощного микроконтроллера или центрального процессора (ЦП), современная технология может не позволять выполнять такую интеграцию.
В некоторых примерах систем для инициации изменения фокусировки взгляда система может обнаруживать конвергенцию взгляда, а в отсутствие внешнего электронного устройства две контактные линзы должны получать и передавать данные о направлении взгляда, определять конвергенцию и сигнализировать о необходимости изменения фокусировки взгляда. Это может потребовать обеспечения связи между линзами для передачи информации о направлении взгляда и изменении фокусировки. Дополнительно данной системе может потребоваться жесткая временная синхронизация между линзами. В системе, отслеживающей направление взгляда вместо одной лишь конвергенции, требования к передаче и вычислениям могут быть еще выше.
Добавление большего по размеру внешнего электронного устройства может позволить перенести части нагрузки, связанной с обеспечением связи и/или обработкой, на внешнее электронное устройство, посредством чего снижая требования к контактным линзам. Аналогичные методики применяются в сотовой связи, где мобильное устройство пользователя имеет ограниченную мощность батареи и ограниченный размер, а также, следовательно, ограниченную мощность передатчика и приемника и коэффициент усиления антенны. В таком примере гораздо больший доступный размер и ток сотовой базовой станции позволяет получить более высокие коэффициент усиления, мощность и сложность вычислений.
Можно предположить, что некоторые решения для повышения качества беспроводной связи между офтальмологическими линзами с энергообеспечением могут обеспечивать инновационные аспекты для устройств без энергообеспечения и других биомедицинских устройств. Соответственно, в данной области может существовать потребность в повышении качества беспроводной связи между линзами, а использование вторичного внешнего устройства может предлагать решение многих из актуальных проблем, связанных со связью между линзами.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Добавление внешнего электронного устройства, такого как смартфон, часы или планшет, может снижать требования к связи в системе офтальмологической линзы. Как описано ниже, такое устройство может иметь гораздо более высокую мощность батареи и возможность обеспечения связи. Таким образом, связь каждой контактной линзы с общим внешним устройством может устанавливаться значительно легче связи линз друг с другом. В связи с большей площадью, объемом и емкостью батареи, доступными во внешнем электронном устройстве, требования к электрическим параметрам контактной линзы могут быть снижены.
Например, в электронном устройстве может использоваться высокочувствительный приемник, посредством которого можно снизить требования к выходной мощности передатчика контактной линзы. Такой высокочувствительный приемник в электронном устройстве может включать усилитель с низким уровнем шума (LNA), промежуточные усилительные каскады, широкий динамический диапазон и аналого-цифровой преобразователь высокого разрешения, а также обработку сложного цифрового сигнала. В некоторых примерах осуществления вместо интеграции в контактные линзы функциональности обработки сложного сигнала и микроконтроллера данные функции могут выполняться во внешнем электронном устройстве.
Такие приложения могут быть реализованы даже в существующих компонентах электронного устройства, например в процессоре для приложений или ЦП электронного устройства. Внешнее устройство может содержать более сложную и чувствительную схему приемопередатчика, например усилитель передатчика и приемника и обработку сигнала.
В некоторых приложениях функциональность контактных линз может зависеть от связи друг с другом с или без внешнего устройства, например, в случаях, когда контактные линзы содержат часть с изменяемыми оптическими свойствами, которая может обеспечивать регулируемую оптическую силу. Другие примеры осуществления могут конкретно включать электронное устройство, например, такое, в котором контактные линзы могут применяться для управления внешним устройством. В таких примерах внешнее устройство может применяться для снижения требований к контактным линзам. Соответственно, в данной области может существовать потребность в повышении качества беспроводной связи между линзами, а использование вторичного внешнего устройства может предлагать решение многих из актуальных проблем, связанных со связью между линзами.
Соответственно, настоящее изобретение содержит систему офтальмологической линзы, которая может обеспечивать беспроводную связь путем использования внешнего устройства, причем система офтальмологической линзы содержит первую офтальмологическую линзу на первом глазу и вторую офтальмологическую линзу на втором глазу, причем линзы могут быть выполнены с возможностью беспроводной связи друг с другом путем передачи и приема данных через внешнее устройство. Более конкретно, в некоторых примерах осуществления внешнее устройство может содержать электронные компоненты с большей вычислительной мощностью и возможностями подачи питания, чем офтальмологические линзы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ
Вышеизложенные и другие элементы и преимущества настоящего изобретения будут очевидны после представленного ниже более конкретного описания предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, как представлено в приложенных рисунках.
На Фиг. 1A представлен вид в сечении примера осуществления офтальмологической линзы с энергообеспечением на глазу, причем офтальмологическая линза с энергообеспечением может обеспечивать беспроводное взаимодействие с внешним устройством.
На Фиг. 1B представлен вид спереди примера осуществления офтальмологической линзы с энергообеспечением, которая может взаимодействовать с внешним устройством беспроводным образом.
На Фиг. 2A представлен вид в сечении альтернативного примера осуществления офтальмологической линзы с энергообеспечением на глазу, причем офтальмологическая линза с энергообеспечением может обеспечивать возможность беспроводного взаимодействия с внешним устройством.
На Фиг. 2B представлен вид спереди альтернативного примера осуществления офтальмологической линзы с энергообеспечением, которая может взаимодействовать с внешним устройством беспроводным образом.
На Фиг. 3A-3D представлен вид сверху вниз различных направлений взгляда и расстояний конвергенции пары глаз, на каждый из которых надета офтальмологическая линза с энергообеспечением с механизмами обнаружения положения.
На Фиг. 4 представлен пример осуществления офтальмологической линзы с энергообеспечением с механизмом обнаружения положения.
На Фиг. 5 представлен альтернативный пример осуществления офтальмологической линзы с энергообеспечением с механизмом обнаружения положения.
На Фиг. 6A-6B представлены примеры стадий процесса беспроводной связи между двумя офтальмологическими линзами с использованием внешнего устройства.
На Фиг. 7A-7C представлены альтернативные стадии процесса беспроводной связи между двумя офтальмологическими линзами с использованием внешнего устройства.
На Фиг. 8A представлена система, в которой внешнее устройство отсутствует.
На Фиг. 8B представлена система, в которой внешнее устройство разгружает, участвует или усиливает некоторые функции обработки и/или обеспечения связи офтальмологических устройств.
На Фиг. 9 представлен пример синхронизации по времени передатчиков и приемников в офтальмологической системе, включающей внешнее устройство
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение описывает систему офтальмологической линзы, способную обеспечивать беспроводную связь между офтальмологическими линзами, причем качество возможностей беспроводной связи можно повысить за счет применения внешнего устройства, которое может обладать большим объемом для вмещения электронных компонентов. По существу, в соответствии с некоторыми примерами осуществления настоящего изобретения внешнее устройство может иметь возможность нести основную часть нагрузки по обработке и питанию, которая может быть связана со сложной беспроводной связью. Кроме того, использование внешнего устройства может расширять возможные способы беспроводной связи, поскольку внешнее устройство может обеспечивать передачу по линии прямой видимости.
В представленных ниже разделах будут даны подробные описания примеров осуществления настоящего изобретения. Описания как предпочтительных, так и альтернативных вариантов осуществления являются лишь примерами осуществления, и считается, что специалистам в данной области могут быть очевидны вариации, модификации и изменения. Таким образом, должно быть понятно, что объем представленного изобретения не ограничен примерами осуществления.
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
В данном описании и в пунктах формулы изобретения, которые относятся к настоящему изобретению, могут применяться различные термины, для которых будут применимы представленные ниже определения.
Компонент: при применении в настоящем документе относится к устройству, которое может потреблять электрический ток от источника энергии для реализации одного или более изменения логического состояния или физического состояния.
Электрическая связь: при применении в настоящем документе относится к состоянию под воздействием электрического поля. В случае использования проводящих материалов воздействие может быть результатом протекания электрического тока или может приводить к протеканию электрического тока. При использовании других материалов воздействие, такое как стремление ориентировать постоянные и наведенные дипольные молекулы вдоль линий поля, может вызываться электрическим потенциальным полем.
Инкапсуляция: при применении в настоящем документе относится к созданию барьера, отделяющего объект, например, несущую вставку, от смежной с объектом среды.
Герметизирующий материал: при применении в настоящем документе относится к слою, образованному вокруг объекта, например, несущей вставки, который создает барьер для отделения объекта от смежной с объектом среды. Например, герметизирующие материалы могут содержать силиконгидрогели, такие как этафилкон, галифилкон, нарафилкон и сенофилкон, или другой гидрогелевый материал для контактной линзы. В некоторых примерах осуществления герметизирующий материал может быть полупроницаемым, чтобы удерживать в объекте конкретные вещества и предотвращать попадание в объект конкретных веществ, например, воды.
С энергообеспечением: при применении в настоящем документе относится к состоянию, в котором устройство может подавать электрический ток или хранить в себе электрическую энергию.
Энергия: при применении в настоящем документе относится к способности физической системы совершать работу. Для различных целей в рамках настоящего изобретения термин может относиться к способности выполнять электрические действия при совершении работы.
Источник энергии: при применении в настоящем документе термин относится к любому устройству или слою, который может подавать энергию или переводить логическое или электрическое устройство в состояние с энергообеспечением.
Событие: при применении в настоящем документе термин относится к определенному набору параметров, например уровню биомаркера, уровню подачи питания, уровню рН или визуальному обнаружению конкретного объекта. Событие может быть специфическим для пользователя, например, уровень лекарственного средства, либо может быть, по существу, применимым ко всем пользователям, например, температура.
Функциональность: при применении в настоящем документе относится к основному применению или назначению офтальмологической линзы, в отличие от вспомогательных или второстепенных функций. Функциональность может содержать, например, коррекцию зрения, дозирование активного агента, косметическую функцию, взаимодействие с внешним устройством или трехмерное восприятие стереоскопической аудиовизуальной информации. Напротив, второстепенные функции могут содержать действия, необходимые для обеспечения реализации основного назначения.
Функционализированный: при применении в настоящем документе относится к получению слоя или устройства, способного выполнять функцию, включая, например, подачу питания, активацию или управление.
Интраокулярная линза: при применении в настоящем документе относится к офтальмологической линзе, которая может быть встроена в глаз.
Офтальмологическая линза, или офтальмологическое устройство, или линза: при применении в настоящем документе относится к любому устройству, расположенному в или на глазу. Устройство может обеспечивать оптическую коррекцию, может быть косметическим или обеспечивать некоторую функциональность, не связанную с оптическим свойством. Например, термин «линза» может относиться к контактной линзе, интраокулярной линзе, накладной линзе, глазной вставке, оптической вставке или другому аналогичному устройству, которое может быть использовано для коррекции или модификации зрения или для косметического улучшения физиологии глаза (например, изменения цвета радужной оболочки) без нарушения зрения. Альтернативно термин «линза» может относиться к устройству, которое может быть размещено на глазу с функцией, отличной от коррекции зрения, например, контроль компонента слезной жидкости или средство введения активного агента. В некоторых примерах осуществления предпочтительные линзы настоящего изобретения могут представлять собой мягкие контактные линзы, изготовленные из силиконовых эластомеров или гидрогелей, которые могут включать, например, силиконгидрогели и фторгидрогели.
Линзообразующая смесь, или реакционная смесь, или реакционная смесь мономера (РСМ): при применении в настоящем документе относится к мономерной композиции и/или форполимерному материалу, который можно полимеризовать и поперечно сшить или поперечно сшить с образованием офтальмологической линзы. Различные варианты осуществления могут включать линзообразующие смеси с одной и более добавками, такими как УФ-блокаторы, оттеночные добавки, разбавители, фотоинициаторы или катализаторы, а также другие добавки, которые могут быть подходящими в офтальмологических линзах, таких как контактные или интраокулярные линзы.
Жидкий кристалл: при применении в настоящем документе относится к состоянию вещества, имеющего свойства между свойствами традиционной жидкости и твердого кристалла. Жидкий кристалл невозможно охарактеризовать как твердое вещество, но его молекулы показывают некоторую степень организации. При применении в настоящем документе термин «жидкий кристалл» невозможно ограничить конкретной фазой или структурой, но жидкий кристалл может иметь конкретную ориентацию в состоянии покоя. Ориентацией и фазами жидкого кристалла можно манипулировать с помощью внешних воздействий, таких как, например, температура, магнетизм или электричество, в зависимости от класса жидкого кристалла.
Несущая вставка: при применении в настоящем документе относится к герметизированной вставке, которая будет включена в офтальмологическое устройство с энергообеспечением. В несущую вставку можно встроить элемент подачи питания и схему. Несущая вставка определяет основное назначение офтальмологического устройства с энергообеспечением. Например, в вариантах осуществления, в которых офтальмологическое устройство с энергообеспечением позволяет пользователю регулировать оптическую силу, несущая вставка может включать элементы подачи питания, управляющие частью с жидкостным мениском в оптической зоне. Альтернативно несущая вставка может быть кольцевой, так что оптическая зона может не содержать материала. В таких вариантах осуществления обусловленная энергообеспечением функция линзы может представлять собой не оптической свойство, а, например, контроль глюкозы или введение лекарственного препарата.
Оптическая зона: при применении в настоящем документе относится к области офтальмологической линзы, через которую смотрит пользователь офтальмологической линзы.
Мощность: при применении в настоящем документе относится к совершенной работе или переданной энергии за единицу времени.
Перезаряжаемый или перезапитываемый: при применении в настоящем документе относится к возможности быть восстановленным до состояния с более высокой способностью к совершению работы. Для разных целей в рамках настоящего изобретения термин может относиться к способности быть восстановленным до возможности обеспечивать протекание электрического тока определенной величины в течение определенных установленных периодов времени.
Перезапитывать или перезаряжать: при применении в настоящем документе относится к восстановлению до состояния с более высокой способностью совершать работу. Для разных целей в рамках настоящего изобретения термин может относиться к восстановлению устройства до возможности обеспечивать протекание электрического тока определенной величины в течение определенных установленных периодов времени.
Стабилизирующий элемент: при применении в настоящем документе относится к физической характеристике, которая стабилизирует офтальмологическое устройство в конкретной ориентации на глазу, когда офтальмологическое устройство может быть размещено на глазу. В некоторых вариантах осуществления стабилизирующий элемент может добавлять достаточную массу для стабилизации офтальмологического устройства. В некоторых вариантах осуществления стабилизирующий элемент может изменять переднюю криволинейную поверхность, причем веко может соприкасаться со стабилизирующим элементом, а пользователь может изменять ориентацию линзы путем моргания. Такие примеры осуществления можно улучшить путем включения стабилизирующих элементов, которые могут добавлять массу. В некоторых примерах осуществления стабилизирующие элементы могут представлять собой отдельный материал, изготовленный из герметизирующего биосовместимого материала, могут представлять собой вставку, образованную отдельно от процесса литьевого формования, или могут быть включены в жесткую вставку или вкладыш-субстрат.
Вставка субстрата: при применении в настоящем документе относится к формуемому или жесткому субстрату, который может поддерживать источник энергии и который можно разместить на или в офтальмологической линзе. В некоторых примерах осуществления вставка субстрата также поддерживает один или более компонентов.
Трехмерное восприятие или трехмерное зрение: при применении в настоящем документе относится к случаю, когда офтальмологическое устройство транслирует двухмерное изображение так, что мозг интерпретирует трехмерные характеристики на изображении.
Трехмерная поверхность или трехмерный субстрат: при применении в настоящем документе относится к любой поверхности или субстрату, которые были образованы в трех измерениях, где, в отличие от плоской поверхности, топография может быть выполнена с конкретной целью.
С изменяемыми оптическими свойствами: при применении в настоящем документе относится к способности изменять оптическое свойство, например, оптическую силу линзы или угол поляризации.
Офтальмологическая линза
В некоторых примерах осуществления функциональность офтальмологических линз с энергообеспечением может требовать обеспечения связи между линзами. Например, офтальмологические линзы могут позволять пользователю воспринимать стереоскопическую аудиовизуальную информацию как трехмерную, что может позволять пользователю смотреть «3D-фильмы», видеоигры и шоу без использования «3D-очков», которые обычно могут требоваться для работы с такой аудиовизуальной информацией. В качестве примера, не имеющего ограничительного характера, внешнее устройство, показывающее аудиовизуальную 3D-информацию, может содержать телевизор, переносное игровое устройство или планшет. Некоторые примеры осуществления могут требовать от линз поочередного блокирования зрения пользователя со скоростью, сравнимой с частотой обновления стереоскопической аудиовизуальной информации, что может потребовать сложной обработки и мощности. Устройство может быть выполнено с возможностью определения частоты обновления стереоскопической аудиовизуальной информации и может вызывать поочередное блокирование зрения офтальмологическими линзами.
Офтальмологические линзы с энергообеспечением могут использоваться для помощи при терапии зрения, при которой пользователь может выполнять конкретные упражнения для глаз. Упражнения могут усиливать способность мозга пользователя приспосабливаться к повреждению или ошибочным сигналам. В некоторых примерах осуществления для установки набора целевых параметров может использоваться калибровка. Например, офтальмологические линзы могут иметь возможность определения того, выходят ли перемещения глаза за пределы приемлемого диапазона, или моментов времени, когда это происходит, причем приемлемый диапазон может устанавливаться схемой терапии.
Такие примеры осуществления, в которых внешнее устройство используется для отслеживания взгляда и/или конвергенции, могут снижать нагрузку на офтальмологические линзы, связанную с мощностью и обработкой, что требует лишь возможности беспроводного обмена небольшими порциями данных, а в некоторых случаях подачи питания на механизм, способный управлять функциональностью в линзе. Внешнее устройство может служить основным источником обработки и источником питания для взаимодействующих механизмов, что может снижать нагрузку на офтальмологические линзы, которые по своей сути ограничены в размерах. Использование внешнего устройства может обеспечивать связь, требующую наличия линии прямой видимости, что может быть непрактичным в случаях, когда переносица препятствует связи между левой и правой офтальмологическими линзами.
На Фиг. 1A и 2A представлены примеры осуществления офтальмологической линзы с энергообеспечением 110, 260 с возможностями взаимодействия с внешним устройством, представленным на глазу 100, 250. На Фиг.1B и 2B представлен вид спереди офтальмологических линз 110, 260. Как показано на Фиг.1A и 1B, офтальмологическая линза 110 может содержать мягкую биосовместимую часть 114, процессор с приемником и/или передатчиком 112, а также проводящие дорожки 113.
Некоторые аспекты могут содержать дополнительные электронные компоненты 111, которые могут добавлять функциональность офтальмологической линзы 110. Например, электронный компонент 111 может содержать механизм оповещения, причем вызов внешнего устройства может активировать механизм оповещения о событии, например, путем применения светодиода, вибрации или звукового устройства. Механизм оповещения может быть активирован при возникновении на внешнем устройстве события, такого как телефонный звонок или входящее сообщение электронной почты; при возникновении в офтальмологической линзе события, такого как перевод в состояние с энергообеспечением; или при возникновении события между офтальмологической линзой 110 и внешним устройством, такого как успешное сопряжение. Для примера электронный компонент 111 можно описать как механизм оповещения о событии, однако практичными и желательными могут быть другие функциональности. Соответственно, такие вариации находятся в рамках объема описанного в настоящем документе уровня техники, обладающего признаками изобретения.
В некоторых примерах осуществления офтальмологическая линза 110 может не содержать источник энергии, а офтальмологическая линза 110 может получать питание с помощью беспроводной передачи энергии. Например, размещение офтальмологической линзы 110 в определенной близости к внешнему устройству может заряжать датчик и механизм оповещения 111. Альтернативно в случаях, когда вызов задействования, поступающий или от внешнего устройства, или от офтальмологической линзы 110, может инициировать взаимодействие между устройствами, внешнее устройство может беспроводным образом подавать питание на механизм оповещения 111.
Компоненты 111-113 могут не быть герметизированы в несущую вставку, а мягкая биосовместимая часть 114 может напрямую контактировать с компонентами 111-113. В таких примерах осуществления мягкая биосовместимая часть 114 может герметизировать компоненты 111-113. Инкапсуляция может удерживать компоненты 111-113 на конкретной глубине в офтальмологической линзе 110. Альтернативно компоненты 111-113 могут быть включены на вставке субстрата. Вставку субстрата можно образовать, а компоненты 111-113 можно разместить на субстрате до добавления мягкой биосовместимой части 114.
Альтернативный пример осуществления несущей вставки 255 для офтальмологического устройства с энергообеспечением 260 на глазу 250 представлен на Фиг. 2A, а соответствующее офтальмологическое устройство с энергообеспечением 260 представлено на Фиг. 2B. Несущая вставка 255 может содержать оптическую зону 265, для которой может или не может быть предусмотрена вторая функциональность, включая, например, коррекцию зрения. Когда обусловленная энергообеспечением функция офтальмологического устройства может быть не связана со зрением, оптическая зона 265 несущей вставки 255 может не содержать материала.
В некоторых примерах осуществления несущая вставка 255 может включать часть за пределами оптической зоны 265, которая содержит субстрат со встроенными элементами подачи питания, такими как источник энергии 263, а также электронными компонентами, такими как процессор 262. В некоторых примерах осуществления к субстрату могут быть прикреплены источник питания 263, включающий, например, батарею, и процессор 262, включающий, например, полупроводниковый кристалл. В некоторых таких аспектах проводящие дорожки 266 могут электрически взаимно связывать электронные компоненты 262, 261 и элементы подачи питания или источник питания 263.
В некоторых примерах осуществления несущая вставка 255 может дополнительно содержать приемник 267, который может беспроводным образом обнаруживать, передавать и получать данные о взаимодействии, поступающие на или от внешнего устройства. Приемник 267 может находиться в электрической связи, например, через проводящие дорожки 266, с процессором 262 и источником энергии 263.
В некоторых примерах осуществления процессор 262 может быть запрограммирован для установки параметров функциональности офтальмологической линзы 260. Например, если офтальмологическая линза 260 содержит в оптической зоне 265 часть с изменяемыми оптическими свойствами, процессор может быть запрограммирован на задание оптической силы в состоянии с энергообеспечением. Такой пример осуществления может допускать массовое производство несущих вставок, которые имеют ту же композицию, но включают уникальным образом запрограммированные процессоры.
Процессор 262 может быть запрограммирован до инкапсуляции электрических компонентов 261-263, 266, 267 в несущей вставке 255. Альтернативно процессор 262 может быть запрограммирован беспроводным образом после инкапсуляции. Беспроводное программирование может допускать адаптацию оборудования в соответствии с требованиями заказчика после процесса производства, например, путем программирования аппарата в кабинете врача, магазине или в домашних условиях. В некоторых примерах осуществления внешнее устройство может иметь возможность программирования офтальмологической линзы 260.
В целях иллюстрации несущая вставка 255 может быть показана в кольцеобразном варианте осуществления, который может не включать часть в оптической зоне 265, хотя может существовать несколько возможностей механической реализации функциональной вставки. Однако если функциональность несущей вставки 255 связана со зрением, несущая вставка 255 может включать элемент с энергообеспечением в оптической зоне 265. Например, несущая вставка 255 может содержать часть с изменяемыми оптическими свойствами, причем несущая вставка 255 может обеспечивать множество уровней оптической силы при коррекции зрения в зависимости от разных уровней энергообеспечения. В некоторых примерах осуществления внешнее устройство может содержать механизм управления для части с изменяемыми оптическими свойствами или другие регулируемые функциональности. Например, часть с изменяемыми оптическими свойствами можно отрегулировать в зависимости от расстояния наблюдения, например, для пользователей с пресбиопией. В таких примерах осуществления, которые описаны ниже в отношении Фиг. 3A-3D, беспроводная связь между правой и левой офтальмологическими линзами может позволить системе офтальмологической линзы обнаруживать конвергенцию.
Несущая вставка 255 может быть полностью герметизирована для защиты и вмещения элементов подачи питания 263, дорожек 266 и электронных компонентов 261, 262, 267. В некоторых вариантах осуществления герметизирующий материал может быть полупроницаемым, например, для предотвращения попадания конкретных веществ, таких как вода, в несущую вставку 255, а также для обеспечения проникновения и выхода конкретных веществ, таких как газы окружающей среды или побочные продукты реакций в элементах подачи питания, из несущей вставки 255.
В некоторых примерах осуществления несущая вставка 255 может быть включена в офтальмологическое устройство 260, которое может содержать полимерный биосовместимый материал. Офтальмологическое устройство 260 может включать конфигурацию с жестким центром и мягким краем, причем жесткий центральный оптический элемент содержит несущую вставку 255. В некоторых конкретных вариантах осуществления несущая вставка 255 может находиться в непосредственном контакте с атмосферой и поверхностью роговицы на передней и задней поверхностях соответственно или альтернативно несущая вставка 255 может быть герметизирована в офтальмологическом устройстве 260. Периферия 264 офтальмологического устройства 260 может представлять собой мягкий краевой материал, включая, например, полимеризованную реакционную смесь мономера, такую как гидрогелевый материал.
На Фиг. 3A-3D представлена пара глаз, смотрящих на объект 310 в разных направлениях и с разных расстояний, причем ось 311 дана для задания контрольной точки. Для целей иллюстрации точка за положительной частью оси у оси 311 может считаться расположенной дальше точки на оси 311, а точка перед отрицательной частью оси y может считаться расположенной ближе точки на оси 311.
Как показано на Фиг. 3A, когда объект 310 наблюдают с большого расстояния, оба глаза могут смотреть в одинаковом или в одном направлении с небольшой конвергенцией. Например, при наблюдении объекта 310 с расстояния взгляд правого глаза 305 может пересекать ось 311 в точке 304, а взгляд левого глаза 300 может пересекать ось 311 в точке 301. Как показано на Фиг. 3B, когда объект 310 наблюдается с небольшого расстояния, глаза могут конвергировать, хотя они все еще продолжают смотреть вперед. Например, при продолжении за объект к оси 311 взгляд правого глаза 305 может пересекать ось 311 в точке 322, а взгляд левого глаза 300 может пересекать ось 311 в точке 323.
Как показано на Фиг. 3C, когда объект 310 расположен слева от центра, левый глаз может смотреть вперед, а правый глаз может смещаться для взгляда влево. Например, взгляд левого глаза 300 может пересекать ось 311 в точке 341, а взгляд правого глаза 305 может пересекать ось 311 в точке 342. Как показано на Фиг. 3D, когда объект 310 расположен справа от центра, может наблюдаться ситуация, противоположная показанной на Фиг. 3C. Например, взгляд левого глаза 300 может пересекать ось 311 в точке 363, а взгляд правого глаза 305 может пересекать ось 311 в точке 364.
В некоторых аспектах, таких как представленные, взгляд правого глаза 305 может пересекать ось 311 в той же точке 322 при наблюдении близкорасположенного объекта 310 (Фиг. 3B) и при наблюдении объекта 310 слева от центра (Фиг. 3C). Аналогичным образом, как представлено, взгляд левого глаза 300 может пересекать ось 311 в той же точке 301 при наблюдении удаленного объекта 310 (Фиг. 3A) и при наблюдении объекта 310 слева от центра (Фиг. 3C). В случаях, когда правая офтальмологическая линза 316 не может связаться с левой офтальмологической линзой 315, линзы и внешнее устройство могут не различать изменения взгляда, вызванные изменением расстояния, такие как представлены на Фиг. 3A и Фиг. 3B, а также изменение направления, такое как представлено на Фиг. 3C и Фиг. 3D.
На Фиг. 4 и 5 представлены офтальмологические линзы с энергообеспечением 400, 500 с механизмами обнаружения положения 405, 505. Системы 405, 505 обнаружения положения зрачка и конвергенции, встроенные в офтальмологические линзы 400, 500, которые расположены на глазах, могут отслеживать положение зрачков, офтальмологических линз 400, 500 или обоих. Например, система обнаружения может содержать обращенные в обратную сторону фотодатчики, которые могут наблюдать за зрачками, или акселерометры, которые могут отслеживать перемещение глаз.
Как представлено на Фиг. 4, механизм обнаружения положения 405 может обнаруживать перемещение глаза позади офтальмологической линзы 400 и/или может обнаруживать положение века перед офтальмологической линзой 400. В некоторых примерах осуществления офтальмологическая линза 400 может содержать массив датчиков 405. В случаях, когда офтальмологическая линза 400 может обнаруживать положение века, массив датчиков 405 может содержать один или более фотодатчиков. Такие фотодатчики могут быть размещены в подходящих местах на офтальмологической линзе 400 для обеспечения достаточного количества мест выборки для надежного определения положения века без блокировки прозрачной оптической зоны. Например, как представлено, перпендикулярная линия датчиков может быть расположена за пределами оптической зоны 415.
Когда веко находится в открытом положении, все или большинство фотодатчиков 405 могут быть открыты для получения естественного освещения, что может создавать фототок, обнаруживаемый электронной схемой, включенной в офтальмологическую линзу 400. Изменение положения века может ограничивать воздействие естественного освещения на некоторые или на все фотодатчики. Офтальмологическая линза может иметь возможность обнаруживать положение века в зависимости от изменяющихся уровней фототока.
Устройство обнаружения века может позволить офтальмологической линзе и/или внешнему устройству обнаруживать направленные движения глаз, которые могут содержать последовательности специального моргания или подмигивания. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления обнаружение века может быть скомбинировано с обнаружением конвергенции. Такие комбинации могут позволить офтальмологической линзе отличать специальное положение века от непроизвольного изменения положения века, которое может быть вызвано, например, изменением фокусировки между объектами, находящимися на разных расстояниях.
В некоторых примерах осуществления массив фотодатчиков 405 может быть обращен назад, что позволяет отслеживать взгляд офтальмологической линзе 400. При размещении за пределами зрачка свет, идущий к массиву фотодатчиков 405, может быть заблокирован. Когда глаз изменяет взгляд, часть фотодатчиков 405 может открываться для света, отраженного через зрачок. Соответственно, офтальмологическая линза 400 может содержать стабилизирующие элементы 410, которые могут позволять глазу перемещаться позади стабилизированной офтальмологической линзы 400.
Как представлено на Фиг. 5, системы обнаружения положения зрачка и конвергенции могут содержать несколько компонентов, которые могут образовывать более сложную систему, включая, например, трехосный акселерометр 505, источник питания 510, приемопередатчик 515 и контроллер 520, содержащий схему нормирования сигнала и память. Канал связи между двумя офтальмологическими линзами может позволять системам обнаружения положения зрачков и конвергенции синхронизироваться по положению зрачков.
В некоторых примерах осуществления офтальмологическая линза 500 может перемещаться с глазом. В таких вариантах осуществления офтальмологическая линза 500 может содержать один или более механизмов обнаружения положения, таких как акселерометры 505. В некоторых таких вариантах осуществления акселерометры 505 могут содержать пьезоэлектрические, пьезорезистивные или емкостные компоненты, содержащие, например, пьезокерамику или кристалл. Акселерометры 505 могут содержать микроэлектромеханическую систему (МЭМС). В других вариантах, таких как представленные на Фиг. 4, офтальмологическая линза 400 может быть стабилизирована с помощью стабилизирующих элементов 410, причем глаз может перемещаться позади линзы 400.
Офтальмологические линзы могут быть откалиброваны через внешнее устройство, причем при калибровке могут быть установлены предпочтения и параметры пользователя. Калибровка может обеспечивать более точное отслеживание линзами перемещения глаза пользователя. Процесс калибровки может давать основные данные на внешнее устройство, офтальмологическую линзу или оба устройства. В некоторых аспектах калибровка может программировать офтальмологические линзы на обнаружение перемещения линз относительно перемещений глаз.
Калибровка может позволить внешнему устройству отличать специальное и непроизвольное перемещение глаза, например, перемещение, вызванное нистагмом. На стадии калибровки пользователю может быть предложено смотреть на объект на экране внешнего устройства в течение заданного периода времени. На протяжении этого времени внешнее устройство может регистрировать или обнаруживать данные о непроизвольном перемещении глаза, включая скорость, направление и расстояния от точки первоначальной фокусировки.
В зависимости от калибровки внешнее устройство может иметь возможность обнаруживать и игнорировать данные о непроизвольном перемещении, обрабатывая данные аналогично шуму так, как может быть общепринято в электронных устройствах. У пользователей с тяжелым или вызывающим затруднения нистагмом калибровки может быть недостаточно для различения произвольных и непроизвольных перемещений глаз. В некоторых таких примерах осуществления для надлежащего преодоления «шума» непроизвольного перемещения глаз могут потребоваться специализированные офтальмологические линзы, дополнительное программное обеспечение во внешнем устройстве или комбинация обоих. Внешнее устройство может сохранять результаты калибровки и обрабатывать данные о положении, полученные от одной линзы, на основании такой калибровки. Соответственно, данные о положении, передаваемые противоположному глазу, могут быть уже скорректированными, что позволит в некоторой степени ослабить нагрузку на офтальмологические линзы, связанную с обработкой.
Калибровка может ограничивать возможность ношения линз на неверном глазу. Например, при калибровке может быть установлено, что на правый глаз надета офтальмологическая линза с конкретной строкой идентификации, которая может передаваться с каждыми данными о положении, или она может передаваться для инициации сопряжения. В случаях, когда правая линза размещена на левом глазу, данные о положении могут выходить за пределы установленного нормального диапазона, например, когда данные о положении могут свидетельствовать о том, что глаза смотрят в противоположных направлениях. В таких аспектах механизм оповещения может активировать сигнал тревоги для пользователя, который может разместить линзу на неверном глазу.
На Фиг. 6A и 6B представлен пример осуществления стадий обеспечения связи между офтальмологическими линзами с использованием внешнего устройства 615. Для целей иллюстрации внешнее устройство 615 представлено как переносное устройство с экраном, например смартфон. На стадии 600 в некоторых примерах осуществления, представленных на Фиг. 6A, левая линза 605 и правая линза 610 могут передавать данные о положении на внешнее устройство 615. Передачи могут быть периодическими или практически непрерывными в зависимости от ограничений по питанию между внешним устройством 615 и офтальмологическими линзами 605, 610. Например, в случаях, когда внешнее устройство 615 обеспечивает питанием линзы 605, 610, частота выборки и передачи может быть выше, чем в случаях, когда офтальмологические линзы 605, 610 содержат их собственный источник питания. Левая линза 605 и правая линза 610 могут передавать данные без вызова от внешнего устройства 615 или от линзы противоположного глаза. На стадии 650 внешнее устройство 615 может передавать данные о положении на противоположную линзу (Фиг. 6B). В некоторых примерах осуществления передача от внешнего устройства 615 на правую линзу 610 может быть синхронизирована с передачей на левую линзу 605. В других примерах передачи на левую линзу 605 на стадии 650 могут выполняться в ответ на передачи от левой линзы 605 на стадии 600.
Внешнее устройство 615 и офтальмологические линзы 605, 610 могут содержать комплементарные протоколы связи, позволяющие трем устройствам обеспечивать связь беспроводным образом. В некоторых примерах осуществления протокол связи может содержать технологию, которая может зависеть от близости между устройствами, включая, например, инфракрасную связь, что может ограничивать непреднамеренную беспроводную связь с не предназначенными для этого внешними устройствами.
Некоторые альтернативные примеры осуществления могут обеспечивать сопряжение между офтальмологической линзой и внешним устройством с помощью технологии, обычно включенной в стандартное электронное устройство, такой как технология Bluetooth. По сравнению с другими способами беспроводной связи, технология Bluetooth может быть относительно широко распространена во внешних устройствах, и для синхронизации может не требоваться дополнительное оборудование.
Альтернативно протокол связи может содержать вариант осуществления с меньшим энергопотреблением, включая, например, технологию ANT или ZigBee. Это может позволить офтальмологической линзе периодически опрашивать среду в поисках передачи данных о событии от внешнего устройства, в то же время ограничивая потерю мощности от опроса. Беспроводной протокол с низким энергопотреблением может, по существу, продлевать потенциальную длительность работы офтальмологической линзы в состоянии с энергообеспечением. Дополняющие профили протокола беспроводной связи могут ограничивать прием офтальмологической линзой передач от предназначенного для этого внешнего устройства.
В некоторых примерах осуществления сопряжение может проводиться перед применением. Например, офтальмологическая линза может быть предварительно запрограммирована на взаимодействие с конкретным внешним устройством, например, путем применения программного приложения, которое может быть загружено на предназначенное для этого внешнее устройство. В других таких вариантах осуществления офтальмологическая линза может включать серийный код подтверждения подлинности или электронную регистрацию происхождения, которые могут быть уникальны для конкретной офтальмологической линзы или упаковки офтальмологической линзы. Уникальный код, идентифицирующий офтальмологическую линзу, может различаться в зависимости от способов присвоения серийных кодов, связанных с маркой или линейкой офтальмологических линз.
Внешнее устройство может быть запрограммировано на обнаружение конкретного серийного кода. В некоторых примерах осуществления пользователь может запрограммировать внешнее устройство с использованием технологии захвата на сканирование или фотографирование штрихкода артикула (SKU) или быстрочитаемого кода (QR), которые могут быть связаны с серийным номером подтверждения подлинности. В некоторых таких аспектах штрихкод SKU или QR может быть расположен на упаковке офтальмологической линзы, например, на индивидуальной блистерной упаковке или на коробке для множества блистерных упаковок, а также на других распространенных типах упаковки. Инициирование сопряжения путем взаимодействия с упаковкой может быть более предпочтительным, чем непосредственное взаимодействие с офтальмологической линзой, как средство снижения загрязнения или повреждения офтальмологической линзы или глаза.
В некоторых примерах осуществления отсканированный код может указывать на идентификационный параметр офтальмологической линзы. Идентификация может обеспечивать связь внешнего устройства конкретно с предназначенной для этого офтальмологической линзой. Например, отсканированный код может включать код подтверждения подлинности, профиль Bluetooth, длину волны инфракрасного диапазона или последовательность инфракрасного сигнала, в зависимости от технологии беспроводной связи.
Перед обеспечением связи между офтальмологической линзой и внешним устройством два устройства могут обменяться или обнаружить, например, серийный код авторизации или электронную регистрацию происхождения с применением системы радиочастотной идентификации. В некоторых примерах осуществления событие на внешнем устройстве может запускать передачу внешним устройством на офтальмологическую линзу запроса на идентификацию или авторизацию. Запрос может включать весь код или часть кода авторизации или не включать его совсем. Например, внешнее устройство может передать полный код, и, если код совпадает с серийным кодом офтальмологической линзы, линза может передать ответ, который может включать серийный код или подтверждение правильности серийного кода.
Альтернативно запрос может включать часть серийного кода, а офтальмологическая линза может ответить оставшейся частью. Правильная последовательность может в дальнейшем позволить обеспечить беспроводную связь. В других альтернативных вариантах запрос может не передавать какую-либо часть серийного кода, но может предложить офтальмологической линзе передать полный код. Когда внешнее устройство подтверждает правильность серийного кода, беспроводная связь может поддерживаться, а если серийный код не совпадает, беспроводная связь может быть прервана.
В некоторых примерах осуществления весь процесс сопряжения может полностью происходить на глазе, причем пользователь или оператор внешнего устройства могут разместить внешнее устройство поблизости от офтальмологической линзы. Используя программное приложение, включая, например, загружаемое приложение для мобильных устройств или стандартное программное обеспечение для беспроводной связи, установленное при изготовлении, пользователь может предложить внешнему устройству выполнить сканирование на наличие беспроводного профиля или протокола офтальмологической линзы. Такое первоначальное сканирование может обеспечить сопряжение внешнего устройства с офтальмологической линзой, например, при использовании инфракрасной технологии или технологии Bluetooth. Дальнейшая беспроводная связь может осуществляться, если внешнее устройство на основе сопряжения подтверждает принадлежность офтальмологической линзы.
В некоторых примерах осуществления офтальмологические линзы могут обеспечивать связь через одно указанное внешнее устройство. Альтернативно офтальмологические линзы могут быть сопряжены с множеством внешних устройств, причем близость к любому из устройств может обеспечить беспроводную связь между двумя линзами. Например, внешние устройства могут содержать настольный компьютер, телевизор, планшет и/или смартфон. Пользователь может синхронизировать офтальмологические линзы со всеми четырьмя внешними устройствами, что может обеспечивать связь между линзами, когда пользователь находится поблизости от или, более конкретно, когда пользователь задействует одно из четырех устройств. Использование множества устройств может обеспечить непрерывную связь без привязки пользователя к одному устройству.
В иллюстративном примере в качестве средства подтверждения принадлежности офтальмологической линзы может использоваться радиочастотная метка (RFID). Подтверждение через RFID может не требовать, чтобы внешнее устройство находилось на линии прямой видимости офтальмологической линзы. Такие варианты осуществления могут ограничивать беспроводную связь конкретным диапазоном, но не обязательно конкретным местоположением. Например, внешнее устройство может быть размещено в сумке или кармане, и беспроводная связь может по-прежнему функционировать, если внешнее устройство находится в пределах расстояния.
Система RFID также может позволить соблюсти требования к низкому энергопотреблению для обмена идентификаторами в зависимости от типа метки и считывателя. В некоторых примерах осуществления офтальмологическая линза может включать пассивную метку, причем офтальмологическая линза может отвечать на запросы от активного считывателя во внешнем устройстве. Такой вариант осуществления может снижать потребление энергии в офтальмологической линзе. В некоторых таких аспектах запрос может предлагать офтальмологической линзе начать опрос определенной среды на наличие данных события внешнего устройства. Офтальмологическая линза может быть неактивной до запроса, а опрос может быть деактивирован по истечении указанного периода времени для экономии энергии, например, если код подтверждения подлинности не может быть подтвержден. Альтернативно офтальмологическая линза может проводить опрос с разной частотой, которая может варьировать в зависимости от наличия и требований к взаимодействию внешнего устройства.
На Фиг. 7A-7C представлен альтернативный пример осуществления стадий 700, 730, 770 обеспечения связи между офтальмологическими линзами с использованием внешнего устройства 715. В целях иллюстрации, как и на Фиг. 6A и B, внешнее устройство 715 представлено в виде переносного устройства с экраном, например смартфон. В некоторых примерах осуществления на стадии 700 левая линза 705 может передавать данные о положении внешнему устройству 715, а на стадии 730 внешнее устройство 715 может направлять эту информацию правой линзе 710. В таких примерах на стадии 770 правая линза 710 может направлять в ответ данные о положении.
Альтернативно правая линза 710 может не передавать данные о положении на стадии 770. В некоторых таких вариантах осуществления для установления относительных положений двух глаз может быть достаточно односторонней связи. Хотя в таком варианте осуществления проблему линии прямой видимости можно решить, односторонняя связь может потребовать того, чтобы одна линза содержала больше возможностей по обработке и питанию, чем линза на противоположном глазу. Соответственно, такие аспекты могут снизить преимущества, связанные с ослаблением требований к использованию внешнего устройства.
В некоторых примерах осуществления, в особенности в тех, где только одна линза может содержать функциональный компонент с энергообеспечением, односторонняя связь может быть более практичной и эффективной. Например, офтальмологическая линза с энергообеспечением может содержать дозирующий механизм, причем линза может дозировать активный агент, например, в зависимости от концентрации биомаркера в слезной жидкости. Офтальмологические линзы могут обмениваться данными или одна линза в одностороннем порядке может направлять данные об уровне биомаркера противоположной линзе. Использование данных от обоих глаз может обеспечить более точную оценку уровней биомаркера, а также потребность пользователя в активном агенте.
В некоторых альтернативных вариантах осуществления адаптер связи или аппаратный ключ 720 может быть прикреплен к внешнему устройству 715, причем аппаратный ключ 720 может позволять внешнему устройству 715 беспроводным образом передавать и принимать данные от правой линзы 710 и левой линзы 705. Данная реализация может быть предпочтительной, например, в случаях, когда беспроводной протокол, необходимый для связи с офтальмологическими линзами 705, 710, может быть не реализован во внешнем устройстве 715. Например, ограничения конфигурации офтальмологического устройства 705, 710 могут требовать применения специально разработанного протокола связи малой мощности.
В качестве иллюстративного примера адаптер связи 720 может позволять внешнему устройству 715 передавать и принимать данные путем передачи по инфракрасному каналу на и от офтальмологических линз 705, 710. Перед применением адаптер связи 720 может быть сопряжен с конкретными офтальмологическими линзами 705, 710, например, если адаптер связи 720 может быть откалиброван на конкретные длины волн инфракрасного диапазона или импульсные последовательности. Как может быть общепринято в сфере цифровой связи, в протокол связи могут быть включены обращение к устройству, коррекция ошибок и шифрование.
В некоторых примерах осуществления адаптер связи 720 может содержать беспроводной протокол, конкретно выполненный с возможностью обеспечения асимметричной связи и обмена данными между офтальмологической линзой и внешним устройством. Такая асимметричная связь может переносить нагрузку, связанную с обработкой и питанием, с офтальмологической линзы на внешнее устройство, которое может не иметь таких ограничений по размеру.
На Фиг. 8A представлена система, в которой внешнее устройство может отсутствовать, в то время как на Фиг. 8B представлена система, в которой внешнее устройство может помогать двум офтальмологическим устройствам обеспечивать связь и/или обработку. Офтальмологические устройства 802 и 804 могут представлять собой, например, контактные линзы на правом и левом глазах пользователя. Каждая контактная линза может содержать датчики 801, например, для определения и/или получения одного или более из уровня естественного освещения, положения века, активности мышцы, направления взгляда и изображений. Для взаимодействия датчиков 801 с процессорами 805 может использоваться схема нормирования сигнала 803, например, с усилителем и аналого-цифровыми преобразователями. Процессоры 805 в каждой линзе 802, 804 могут учитывать входные данные датчика и затем активировать выходные функции в соответствии с программой, например, изменяя фокусировку элемента с изменяемыми оптическими свойствами при обнаружении последовательности моргания. Также линзы могут содержать приемопередатчики 807, обеспечивающие связь друг с другом или с внешним устройством. Канал связи может включать, без ограничений, световую, звуковую, ультразвуковую частоты и радиочастоту.
На Фиг. 8B внешнее устройство 806 может иметь связь с каждой линзой, в отличие от обеих линз 802, 804, которые связаны только друг с другом. В некоторых примерах осуществления линзы 802, 804 могут поддерживать связь друг с другом в дополнение к связи с внешним устройством 806. Внешнее устройство 806 может упрощать создание связи между двумя офтальмологическими устройствами 802, 804, а также может снижать обусловленную обработкой и связью нагрузку на офтальмологические устройства 802, 804.
Требования к применению офтальмологического устройства в отношении доступной площади, объема и емкости батареи могут быть достаточно жесткими. Например, обработка полученного сигнала для определения мышечной активности или обработка изображения для хранения может требовать наличия вычислительной мощности, которую обычно связывают с центральным процессором, сопроцессором, процессором цифровой обработки сигналов, программируемой пользователем вентильной матрицей (ППВМ) или микроконтроллером. Размер кристалла и/или потребление тока могут препятствовать интегрированию таких процессоров в офтальмологическое устройство. В случаях, когда такие функции могут передаваться на внешнее устройство, процессор в офтальмологическом устройстве может быть гораздо более простым, например, небольшим маломощным блоком со специально разработанным логическим блоком, реализованным в виде машины состояний.
Требования к связи офтальмологического устройства также могут быть очень высокими, учитывая доступный размер и ток. Без внешнего устройства потребление тока передатчиком и/или приемником в офтальмологическом устройстве может быть недопустимо высоким. Внешнее устройство 806 может содержать более мощный передатчик и приемник 809, а также процессор 811. В некоторых примерах осуществления среднее потребление тока, необходимое для обеспечения связи между двумя офтальмологическими устройствами 802, 804, может быть снижено с миллиампер до микроампер, причем ток, измеряемый в миллиамперах, может применяться в приемопередатчике 809 внешнего устройства. В некоторых таких примерах осуществления уровень сложности приемопередатчика и потребление тока офтальмологического устройства могут быть снижены, например, путем снижения выходной мощности передатчика, коэффициента усиления приемника и избыточного кодирования. Аналогичным образом, уровень сложности проще реализовать во внешнем устройстве, которое может иметь меньше ограничений по размеру и току, чем офтальмологическая линза.
На Фиг. 9 представлен пример осуществления синхронизации передачи и приема по времени для системы, включающей два офтальмологических устройства и одно внешнее устройство. На данном примере иллюстрации включенное состояние передатчика или приемника обозначено «высоким» состоянием или импульсом. Также представлен график зависимости активности от времени. На стадии 902 приемник внешнего устройства может периодически включаться для прослушивания на наличие связи с офтальмологическими устройствами.
Во время первого импульса связь с офтальмологическими устройствами может отсутствовать. Соответственно, в данный период офтальмологические передатчики 908 и 912 могут находиться в состоянии с низким уровнем. Во втором периоде внешнего приемника 902 офтальмологический передатчик 1 может передавать выходной сигнал на стадии 908. Например, данная связь может исходить от правой контактной линзы, направляющей трехмерные координаты от датчика акселерометра для указания направления взгляда.
В третьем периоде внешнего приемника офтальмологический передатчик 2 может передавать выходной сигнал на стадии 912. В некоторых примерах осуществления выходной сигнал на стадии 912 может исходить от левой контактной линзы, направляющей трехмерные координаты аналогично правой линзе на стадии 908.
В четвертом периоде внешнего приемника передача от офтальмологических устройств может отсутствовать, однако внешнее устройство может обрабатывать результаты двух последних передач. Внешнее устройство может, например, вычислять направление взгляда для каждой линзы в трехмерном пространстве перед пользователем и определять точку конвергенции взглядов обоих глаз. Дополнительно внешнее устройство может определять, что обнаруженная конвергенция взгляда связана с желанием прочитать, что может вызывать активацию линз с переменным фокусом в офтальмологическом устройстве.
На стадии 904 внешний передатчик может выводить сигнал во время межимпульсного периода внешнего приемника 902. Сигнал может содержать команду активации приводов линз в офтальмологических устройствах. Также в это время оба офтальмологических приемника прослушивают канал на стадиях 906 и 901. После приема команды офтальмологические устройства могут активировать свои линзы. В некоторых примерах осуществления связь может поддерживаться (не представлено) для обработки дополнительных входных сигналов датчика, синхронизации временной развертки и/или передачи/приема данных.
Материалы для офтальмологических линз на основе вставок
В некоторых примерах осуществления тип линзы может представлять собой линзу, которая включает силиконсодержащий компонент. «Силиконсодержащий компонент» может представлять собой любой компонент, который содержит по меньшей мере один блок [-Si-O-] в мономере, макромере или форполимере. Полное содержание Si и связанного O в настоящем силиконсодержащем компоненте предпочтительно составляет более приблизительно 20% вес., а более предпочтительно более 30% вес. полной молекулярной массы силиконсодержащего компонента. Подходящие силиконсодержащие компоненты предпочтительно содержат полимеризуемые функциональные группы, такие как акрилатная, метакрилатная, акриламидная, метакриламидная, винильная, N-виниллактамовая, N-виниламидная и стирильная функциональные группы.
В некоторых вариантах осуществления край офтальмологической линзы, также иногда называемый герметизирующим вставку слоем, который окружает вставку, может содержать стандартные составы для гидрогелевой линзы. Примеры материалов, характеристики которых могут обеспечить приемлемое соответствие с множеством материалов вставки, могут включать семейство нарафилкона; включая нарафилкон A и нарафилкон B. Альтернативно семейство этафилкона, включая этафилкон A, который может представлять собой хороший пример выбора материалов. Ниже представлено более полное с технической точки зрения описание природы материалов, соответствующих уровню техники, описанному в настоящем документе; однако следует понимать, что любой материал, который может образовывать приемлемую замкнутую полость или частичную замкнутую полость для герметичных и герметизированных вставок, соответствует настоящему документу и включен в него.
Подходящие силиконсодержащие компоненты включают соединения формулы I
,
где
1
R может быть независимо выбран из одновалентных реакционных групп, одновалентных алкильных групп или одновалентных арильных групп, причем любая из представленных выше групп может дополнительно содержать функциональные группы, выбранные из гидрокси, амино, окса, карбокси, алкилкарбокси, алкокси, амидо, карбамата, карбоната, галогена или их комбинаций; а одновалентные силоксановые цепи содержат 1-100 повторяющихся блоков Si-O, которые могут дополнительно содержать функциональные группы, выбранные из алкила, гидрокси, амино, окса, карбокси, алкилкарбокси, алкокси, амидо, карбамата, галогена или их комбинаций;
где b равно от 0 до 500, что можно понимать так, что когда b может принимать значение, отличное от 0, b может представлять собой распределение, имеющее моду, равную указанному значению;
1
1
причем по меньшей мере один R содержит одновалентную реакционную группу, а в некоторых вариантах осуществления от одного до трех R содержат одновалентные реакционные группы.
1-6
1-6
2-12
2-12
2-12
2-6
1-6
При применении в настоящем документе «одновалентные реакционные группы» представляют собой группы, способные вступать в реакции свободнорадикальной и/или катионной полимеризации. Не имеющие ограничительного характера примеры свободнорадикальных реакционных 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, Cалкенилнафтилы, C алкенилфенил, C алкилы, O-винилкарбаматы и O-винилкарбонаты. Не имеющие ограничительного характера примеры катионных реакционных групп включают винилэфирные или эпоксидные группы и их смеси. В одном варианте осуществления свободнорадикальные реакционные группы содержат (мет)акрилат, акрилокси, (мет)акриламид 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 некоторых примерах осуществления b может быть равно нулю, один Rможет представлять собой одновалентную реакционную группу, а по меньшей мере три 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 данного варианта осуществления 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 осуществления b может составлять от 2 до 20, от 3 до 15 или, в некоторых вариантах осуществления, от 3 до 10; по меньшей мере один концевой R содержит одновалентную реакционную группу, а остальные R выбраны из одновалентных алкильных групп, имеющих от 1 до 16 атомов углерода, а в другом варианте осуществления - из одновалентных алкильных групп, имеющих от 1 до 6 атомов углерода. В другом варианте осуществления b может составлять от 3 до 15, один концевой R содержит одновалентную реакционную группу, другой концевой R содержит одновалентную алкильную группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода, а остальные R содержат одновалентные алкильные группы, имеющие от 1 до 3 атомов углерода. Не имеющие ограничительного характера примеры силиконовых компонентов данного варианта осуществления включают полидиметилсилоксан (ММ 400-1000) с концевой моно-(2-гидрокси-3-метакрилоксипропил)-пропил эфирной группой (OH-mPDMS), полидиметилсилоксаны (ММ 800-1000) с концевыми моно-н-бутильными и концевыми монометакрилоксипропильными группами (mPDMS).
1
1
В другом примере осуществления b может составлять от 5 до 400 или от 10 до 300, оба концевых R содержат моновалентные реакционные группы, а остальные R независимо выбраны из моновалентных 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 осуществления, когда могут быть желательны силиконгидрогелевые линзы, линзу настоящего изобретения изготавливают из реакционной смеси, содержащей по меньшей мере приблизительно 20 и предпочтительно от 20 до 70% вес. силиконсодержащих компонентов в расчете на общую массу реакционных компонентов мономера, из которого может быть образован полимер.
1
В другом примере осуществления от одного до четырех R содержат винилкарбонат или карбамат формулы:
Формула II
,
в которой Y обозначает O-, S- или NH-;
R обозначает водород или метил; d может быть равно 1, 2, 3 или 4; и q может быть равно 0 или 1.
Силиконсодержащие винилкарбонатные или винилкарбаматные мономеры конкретно 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 реакционную 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,
в которых:
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 уреидную связь;
a
может быть равно по меньшей мере 1;
A обозначает двухвалентный полимерный радикал 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 может быть равно по меньшей мере 1; и p обеспечивает молекулярную массу фрагмента от 400 до 10 000; каждый из E и E независимо обозначает полимеризуемый ненасыщенный органический радикал, представленный формулой:
Формула VIII
,
12
13
15
14
в которой R может представлять собой водород или метил; R может представлять собой водород, алкильный радикал, имеющий от 1 до 6 атомов углерода, или радикал -CO-Y-R, в котором Y может представлять собой -O-,Y-S- или -NH-; R может представлять 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 может быть равно от 0 до 6; x может быть равно 0 или 1; y может быть равно 0 или 1; и z может быть равно 0 или 1.
Предпочтительно силиконсодержащий компонент может представлять собой полиуретановый макромер, представленный следующей формулой:
Формула IX
,
16
где R может представлять собой бирадикал диизоцианата после удаления изоцианатной группы, такой как бирадикал изофорондиизоцианата. Другим подходящим силиконсодержащим макромером может быть соединение формулы X (в которой x+y может представлять собой число в диапазоне от 10 до 30), образованное путем реакции фторэфира, полидиметилсилоксана с концевой гидроксигруппой, изофорондиизоцианата и изоцианатоэтилметакрилата.
Формула X
Другие подходящие силиконсодержащие компоненты для применения в рамках настоящего изобретения включают макромеры, содержащие полисилоксановые, полиалкиленэфирные, диизоцианатные, полифторированные углеводородные, полифторированные эфирные и полисахаридные группы; полисилоксаны с полярной фторированной привитой или боковой группой, имеющей атом водорода, присоединенный к концевому дифторзамещенному атому углерода; гидрофильные силоксанилметакрилаты, содержащие эфирные и силоксанильные связи, а также поперечносшиваемые мономеры, содержащие полиэфирные и полисилоксанильные группы. Любые из представленных выше полисилоксанов также могут применяться в качестве силиконсодержащего компонента в настоящем изобретении.
Несмотря на то что показанные и описанные варианты осуществления считаются наиболее практичными и предпочтительными, может быть очевидно, что специалистам в данной области будут понятны возможности отступления от конкретных конфигураций и способов, описанных и показанных в настоящем документе, которые можно применять без отступления от сущности и объема настоящего изобретения. Настоящее изобретение не ограничено конкретными конструкциями, описанными и представленными в настоящем документе, но должно быть реализовано на практике в соответствии со всеми модификациями, которые могут входить в рамки объема пунктов приложенной формулы изобретения.