СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКОЙ ЛИНЗЫ С ПРОЦЕССОРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ Российский патент 2017 года по МПК G02C7/04 

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение по существу относится к управлению офтальмологической линзой с энергообеспечением, имеющей более одного датчика, и, более конкретно, к системе, содержащей интерактивное беспроводное устройство, применяемое для индивидуальной настройки и/или калибровки протоколов операций и активации, управляющих функцией/компонентом офтальмологической линзы с энергообеспечением.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Обычно офтальмологические устройства, такие как гидрогелевая линза, интраокулярная линза или пробка для слезной точки, включают в себя корректирующие, косметические или терапевтические качества. Контактная линза, например, может обеспечивать функциональную возможность коррекции зрения, косметическое улучшение и/или терапевтические эффекты. Каждая функция обеспечивается определенной характеристикой контактной линзы. Например, светопреломляющее свойство может обеспечивать функцию коррекции зрения, пигмент может обеспечивать косметическое улучшение, a активный агент может обеспечивать терапевтическую функциональность.

Недавно были описаны новые офтальмологические устройства на основе офтальмологических вставок с энергообеспечением. В этих устройствах может применяться функция подачи питания для снабжения электроэнергией активных оптических компонентов. Более того, поскольку электронные устройства продолжают уменьшаться в размерах, все более вероятным становится создание микроэлектронных устройств, пригодных для ношения или выполненных с возможностью встраивания, для офтальмологических линз с различными функциональными возможностями. Например, в офтальмологическую линзу может быть встроен узел линзы, имеющий фокус с возможностью электронного регулирования, для увеличения или улучшения функции глаза. В другом примере в пригодную для ношения офтальмологическую линзу с фокусом с возможностью регулирования или без него могут быть встроены электронные датчики для обнаружения концентраций конкретных химических веществ во внутриглазной жидкости пользователя. Однако применение встроенной электроники в офтальмологических линзах вносит проблемы, включая, например, возможную необходимость в соединении с электроникой, во внутреннем или внешнем детектировании и/или контроле и в управлении электроникой и всей функцией офтальмологической линзы, что должно происходить с применением относительно маломощных устройств, учитывая ограничения по объему и площади.

Системы, которые содержат множество датчиков, могут предполагать дополнительный уровень сложности, но могут также включать в себя дополнительную функциональность, удобство и другие параметры, важные для пользователей. Вместо определения выходного сигнала на основании одного входного сигнала, в системах с несколькими датчиками надежность, функциональность, безопасность и удобство можно улучшить, например, путем уменьшения определения ложноположительного и ложноотрицательного выходного сигнала. Системы, в которых анализируется множество входных сигналов датчиков перед определением необходимости в изменении состояния, распространены в других сферах. По существу, использование систем, основанных на множестве датчиков в офтальмологической линзе, может привести к созданию более энергоэффективных, безопасных, надежных и подходящих офтальмологических линз.

Следовательно, существует потребность в способах активации и управления эксплуатацией офтальмологической линзы с процессорным управлением безопасным, персонализированным и энергоэффективным образом.

ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Соответственно, вышеизложенные потребности в значительной мере удовлетворяет система и способы, применяемые для индивидуальной настройки и/или калибровки протоколов операций и активации, управляющих функцией/компонентом офтальмологической линзы с энергообеспечением. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего описания система может включать в себя офтальмологическую линзу с энергообеспечением, содержащую системный контроллер и множество датчиков в соединении с системным контроллером, который может быть выполнен с возможностью хранения протоколов операций. Также частью системы может являться интерактивное беспроводное устройство в соединении с системным контроллером офтальмологической линзы с энергообеспечением. Системный контроллер может быть выполнен с возможностью приема сигнала от интерактивного беспроводного устройства и модификации одного или более протоколов операций на основании сигнала, принятого от интерактивного беспроводного устройства. Более того, сигнал от интерактивного беспроводного устройства может быть реакцией пользователя на измерительные показания одного или более датчиков, включенных в состав офтальмологической линзы. В соответствии с некоторыми аспектами описания систему можно применять для калибровки одного или более датчиков. В некоторых вариантах осуществления способ калибровки можно использовать для получения эксплуатационных кодов ошибок и эксплуатационных пороговых значений.

В соответствии с другими аспектами описания способ индивидуальной настройки протоколов операций офтальмологической линзы с энергообеспечением в процессе ношения офтальмологической линзы пользователем может включать в себя: сохранение одного или более протоколов операций в системном контроллере офтальмологической линзы с энергообеспечением; установление беспроводного соединения между интерактивным беспроводным устройством и офтальмологической линзой с энергообеспечением; активацию одного или более датчиков с применением системного контроллера офтальмологической линзы с энергообеспечением; измерение состояния с применением одного или более датчиков офтальмологической линзы с энергообеспечением; отправку сигнала, относящегося к измеренному состоянию, на интерактивное беспроводное устройство; реагирование на принятый сигнал с применением входного сигнала от пользователя, поступившего в интерактивное беспроводное устройство; и модификацию одного или более из указанных протоколов операций в системном контроллере офтальмологической линзы с энергообеспечением в соответствии с реакцией.

Выше были кратко описаны некоторые реализации способа и системы для лучшего понимания приводимого ниже подробного описания. Конечно, существуют дополнительные реализации, которые будут описаны ниже и которые составят объект изобретения в формуле изобретения.

В этом отношении, прежде чем подробно объяснять, по меньшей мере, одну реализацию, следует понимать, что способ и система для описанной офтальмологической линзы с энергообеспечением не ограничиваются в своем применении деталями конструкции и организации компонентов, изложенными в нижеследующем описании или показанными на чертежах. Следует также понимать, что фразеология и терминология, используемые в настоящем документе, а также в реферате, служат целям описания и не должны рассматриваться как ограничивающие.

Таким образом, специалистам в данной области будет очевидно, что концепцию, на которой основано настоящее описание, можно без труда использовать в качестве основы для разработки других структур, способов и систем для выполнения нескольких целей офтальмологической линзы с энергообеспечением. Поэтому следует понимать, что формула изобретения включает в себя такие эквивалентные конструкции в той мере, в какой они не отклоняются от сущности и объема настоящего приложения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фиг. 1 представлено схематическое изображение примера офтальмологической линзы с энергообеспечением в соответствии с аспектами настоящего описания.

На Фиг. 2 представлена блок-схема системы управления и активации офтальмологического устройства с энергообеспечением, имеющего множество датчиков и беспроводное соединение с интерактивным беспроводным устройством, в соответствии с некоторыми аспектами настоящего описания.

На Фиг. 3 представлена блок-схема примера офтальмологической линзы, показанной на Фиг. 1, в соответствии с некоторыми аспектами настоящего описания.

На Фиг. 4 представлено схематическое изображение системного контроллера, который можно применять для реализации некоторых вариантов осуществления описания.

На Фиг. 5 представлена функциональная схема, иллюстрирующая этапы примерного способа, при помощи которого система может индивидуально настраивать один или более предварительно запрограммированных протоколов операций в соответствии с аспектами настоящего описания.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Описаны система и способ для офтальмологической линзы с энергообеспечением, применяемые для индивидуальной настройки и/или калибровки протоколов операций и активации, управляющих функцией/компонентом офтальмологической линзы с энергообеспечением. Система и способы, которые могут быть реализованы в процессе эксплуатации и калибровки компонентов с энергообеспечением энергоэффективным образом. Кроме того, настраиваемые протоколы инициализации можно применять для сбора более актуальных и более надежных данных, генерируемых двумя или более датчиками, для более быстрой обработки.

СПИСОК ТЕРМИНОВ

В описании и в формуле изобретения могут применяться разные термины, для которых будут приняты следующие определения.

Активная вставка в линзу - в настоящем документе может относиться к электронному или электромеханическому устройству-вставке с управлением на основании логических цепей.

С энергообеспечением - в настоящем документе может относиться к состоянию возможности подачи электрического тока или хранения электрической энергии внутри.

Энергия - в настоящем документе может относиться к способности физической системы совершать работу. В рамках настоящего описания многие способы применения могут относиться к указанной способности выполнять электрические действия в ходе работы.

Приемник энергии - в настоящем документе может относиться к носителю, который может функционировать как антенна для приема беспроводной энергии, например, посредством передачи радиоволн.

Источник энергии - в настоящем документе может относиться к устройству или слою, способному подавать энергию или переводить логическое или электрическое устройство в состояние с энергообеспечением.

Функционализированная многослойная вставка - в настоящем документе может относиться к вставке для офтальмологического устройства, образованной из множества функциональных слоев, из которых, по меньшей мере, часть из множества функциональных слоев наложены друг на друга. Множество слоев могут иметь уникальную функциональность для каждого слоя; или, альтернативно, смешанную функциональность во множестве слоев. В некоторых вариантах осуществления слои могут представлять собой кольца.

Несущая вставка - в настоящем документе может относиться к формуемой или жесткой подложке, способной поддерживать элемент подачи питания, такой как аккумулятор, в пределах офтальмологической линзы. В некоторых вариантах осуществления несущая вставка также включает в себя одну или более линз с изменяемыми оптическими свойствами и систем связи.

Поверхность глаза - в настоящем документе может относиться к области передней поверхности глаза.

Офтальмологическая линза - в настоящем документе может относиться к любому офтальмологическому устройству, которое находится в глазу или на глазу. Эти устройства могут обеспечивать оптическую коррекцию или применяться в косметических целях. Например, термин «линза» может относиться к контактной линзе, интраокулярной линзе, накладной линзе, глазной вставке, оптической вставке или иному аналогичному устройству, посредством которого осуществляется коррекция или модификация зрения либо косметическое улучшение физиологии глаза (например, цвет радужной оболочки) без ущерба для зрения. В некоторых вариантах осуществления предпочтительные линзы настоящего описания представляют собой мягкие контактные линзы, изготовленные из силиконовых эластомеров или гидрогелей, которые включают в себя, без ограничений, силикон-гидрогели и фторгидрогели.

Протокол операций - в настоящем документе этот термин, также иногда называемый «настраиваемым протоколом», может относиться к одной или более эксплуатационных процедур, применяемых для управления и/или активации электрических компонентов офтальмологической линзы с энергообеспечением. В некоторых вариантах осуществления протоколы операций могут включать в себя эксплуатационные процедуры для конкретных режимов, в которых предварительно заданные значения или функции могут быть переписаны, например, в результате новых входных сигналов, включая, например, протоколы калибровки, протокол безопасного режима, протокол сброса и т. п.

Оптическая зона - в настоящем документе может относиться к области офтальмологического устройства или линзы, через которую смотрит пользователь офтальмологической линзы после ее формирования.

Периферическая зона - в настоящем документе термин «периферическая зона» или «неоптическая зона» может относиться к области офтальмологической линзы за пределами оптической зоны офтальмологической линзы и, следовательно, за пределами участка офтальмологической линзы, через который смотрит пользователь линзы, когда офтальмологическая линза, в соответствии с обычным назначением, находится на глазу, около глаза или внутри глаза.

Стандартные офтальмологические линзы представляют собой полимерные структуры с конкретными формами для коррекции различных проблем со зрением, что кратко было изложено выше. Для достижения улучшенной функциональности в эти полимерные структуры можно встраивать различные цепи и компоненты. Например, цепи управления, микропроцессоры, устройства связи, блоки питания, датчики, исполнительные устройства, светодиоды и миниатюрные антенны можно встраивать в офтальмологические линзы посредством изготовленных на заказ оптоэлектронных компонентов, предназначенных не только для коррекции зрения, но и для улучшения зрения, а также обеспечения дополнительной функциональности. Электронные офтальмологические линзы и/или офтальмологические линзы с энергообеспечением могут быть выполнены с возможностью улучшения зрения посредством увеличения или уменьшения фокусного расстояния или простой модификации рефракционных свойств офтальмологической линзы. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления электронные офтальмологические линзы и/или офтальмологические линзы с энергообеспечением могут быть выполнены с возможностью усиления цвета и разрешающей способности, для отображения информации о текстуре, преобразования речи в субтитры в режиме реального времени, передачи визуальных ориентиров от навигационной системы, для анализа биомаркеров во внутриглазной жидкости (например, слезной жидкости) и/или для обеспечения обработки изображений и доступа к интернету.

В некоторых вариантах осуществления вышеупомянутые функциональные возможности могут работать вместе, обеспечивая конкретную функцию офтальмологической линзы. Надлежащим образом выполненные электронные компоненты и/или конструкция электронных компонентов на линзах могут позволить проецировать изображение на сетчатку, например, без оптической линзы с переменным фокусом, могут обеспечивать новое изображение или даже обеспечивать уведомления. В качестве альтернативы или дополнения к любой из этих функций или сходных функций, в офтальмологические линзы могут быть встроены датчики для отслеживания офтальмологических реакций и состояний глазной среды.

Офтальмологическая линза с энергообеспечением настоящего изобретения может содержать необходимые элементы для коррекции и/или улучшения зрения пациентов с одним или более из описанных выше дефектов зрения или выполнения подходящих офтальмологических функций иным способом. Кроме того, офтальмологическую линзу с энергообеспечением можно использовать просто для улучшения нормального зрения или обеспечения широкого спектра функциональных возможностей, как описано выше. Офтальмологическая линза с энергообеспечением может содержать оптическую линзу с переменным фокусом, переднее оптическое устройство в сборе, встроенное в контактную линзу, или электронные компоненты просто встраиваются напрямую без линзы для обеспечения любой подходящей функциональности.

В соответствии с аспектами настоящего описания офтальмологическая линза с энергообеспечением содержит системный контроллер, который может приводить в действие оптику с переменным фокусом или любое другое устройство или устройства, выполненные с возможностью реализации любого числа из многочисленных возможных функций. Системный контроллер может быть соединен с одним или более аккумуляторами или другими источниками питания, схемой управления питанием, одним или более датчиками, схемой тактового генератора, алгоритмами и схемой управления, а также схемой привода линзы. Сложность этих компонентов может варьироваться в зависимости от необходимой или желательной функциональности линзы.

В соответствии с некоторыми аспектами описания управление офтальмологической линзой с энергообеспечением может осуществляться с применением внешнего устройства с ручным управлением, которое может взаимодействовать с офтальмологической линзой, такого как ручной пульт дистанционного управления или интерактивное беспроводное устройство офтальмологической линзы. Например, брелок, смартфон, планшет, персональный компьютер и т. п. могут взаимодействовать по беспроводной связи с линзой с электропитанием в соответствии с входным сигналом от пользователя. Наряду с ручным пультом дистанционного управления, протоколы управления офтальмологической линзой с электропитанием могут быть реализованы посредством обратной связи или управляющих сигналов от пользователя через офтальмологическую среду. Например, датчики, встроенные в линзу, могут обнаруживать моргание и/или характер моргания или состояние офтальмологической среды.

Например, в одном варианте осуществления, на основании характера или последовательности моргания, офтальмологическая линза с электропитанием может изменить состояние, например свою оптическую силу, для фокусировки на близком объекте либо на удаленном объекте. С другой стороны, обнаружение моргания в офтальмологической линзе с электропитанием или электронной офтальмологической линзе можно применять для различных других целей, в которых предусмотрено взаимодействие между пользователем и офтальмологической линзой с энергообеспечением, такое как активация другого электронного устройства или отправка команды на другое электронное устройство и наоборот. Например, обнаружение моргания в офтальмологической линзе можно применять в сочетании с камерой на компьютере, причем камера отслеживает перемещение взгляда по экрану компьютера и, когда пользователь выполняет определенную последовательность моргания и она обнаруживается, указатель мыши выполняет команду, такую как двойное нажатие на элементе, выделение элемента или выбор пункта меню.

Учитывая ограничения по объему и форме, выполнение многих функциональных возможностей и сбора данных может ограничиваться емкостью источника энергии, содержащегося в офтальмологической линзе, и/или скоростью обработки данных и емкостью хранилища данных. В результате и в соответствии с аспектами настоящего описания, систему, выполненную с возможностью настройки протоколов управления для управления и калибровки различных функциональных возможностей, можно применять для преодоления вышеупомянутых ограничений. Например, в результате настройки и калибровки протоколов операций система может получать более фокусированные данные от датчиков. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления индивидуально настроенные протоколы можно использовать для калибровки и диагностики активных компонентов системы энергоэффективным образом.

На Фиг. 1 показан пример контактной линзы 1100 с несущей вставкой, содержащей систему обнаружения моргания в соответствии с аспектами настоящего описания. Офтальмологическая линза 1100 может содержать мягкий пластиковый и/или гидрогелевый участок 1102, который может поддерживать, а в некоторых вариантах осуществления инкапсулировать несущую вставку 1104. Несущая вставка 1104 может включать в себя линзу 1106 с переменным фокусом, которую можно активировать электронными компонентами, например, фокусируясь при активации на близких или удаленных объектах.

Интегральную цепь 1108 можно монтировать на поверхность несущей вставки 1104 и подключать к источнику питания 1110 (например, аккумуляторам), линзе 1106 и другим необходимым компонентам системы. Интегральная цепь 1108 может включать в себя фотодатчик 1112 и связанные с ним цепи сигнального пути фотодетектора. Фотодатчик 1112 может быть направлен через вставку для линзы наружу в направлении от глаза и, следовательно, может принимать свет окружающей среды. Фотодатчик 1112 может быть реализован на интегральной цепи 1108 (как показано), например, в виде одного фотодиода или группы фотодиодов. Фотодатчик 1112 также может быть реализован в виде отдельного устройства, смонтированного на несущей вставке 1104 и подключенного с помощью проводящих дорожек 1114.

В некоторых вариантах осуществления сигнал активации может подаваться при моргании пользователя. При закрытии века несущая вставка 1104, включая фотодатчик 1112, закрывается, в результате чего уменьшается попадание света на фотодатчик 1112. Фотодатчик 1112 может измерять свет окружающей среды и определять, когда пользователь моргает. В некоторых вариантах осуществления, включающих в себя систему обнаружения моргания, может быть реализован алгоритм, предусматривающий повышенную вариабельность продолжительности и интервалов в последовательности моргания для идентификации сигналов активации от пользователя. Например, путем расчета времени начала второго моргания на основании измеренного времени окончания первого моргания, вместо применения фиксированного шаблона, или путем расширения маски интервалов «безразличного состояния» (0 значений).

Следует понимать, что алгоритм обнаружения моргания может быть реализован в цифровых логических схемах или в виде программного обеспечения, функционирующего на процессоре системного контроллера 1210. Логическая схема алгоритма или системный контроллер 1210 могут быть реализованы в виде единой специализированной интегральной цепи (ASIC) со схемой сигнального пути фотодетекции и системным контроллером или могут быть распределены по более чем одной интегральной цепи. Важно отметить, что система обнаружения моргания настоящего описания имеет более широкую сферу применения, чем диагностика зрения, коррекция зрения и улучшение зрения. Эта более широкая сфера применения включает в себя использование обнаружения моргания как средство управления широким спектром функциональных возможностей у людей с ограниченными физическими возможностями.

В соответствии с аспектами описания обнаружение моргания можно включить как один из множества датчиков, применяемых для управления, активации и/или сбора данных. В указанных вариантах осуществления, содержащих несколько датчиков, предпочтительным является уменьшение вероятности запуска неверных действий или ложноположительного запуска с применением настраиваемых протоколов операций. Кроме того, настраиваемые протоколы операций можно применять для активации датчиков своевременно и в те периоды, когда данные измерений могут быть полезны. Данные могут стать полезными, например, для активации функции, проверки сигнала, диагностики состояния и/или калибровки офтальмологической линзы с энергообеспечением.

Дополнительно, после сбора данных от одного или более датчиков, в соответствии с протоколом операций, можно реализовать процесс принятия решений и/или схему голосования. Это может позволить использовать значимые данные от множества датчиков для существенного уменьшения возможности изменения состояния офтальмологической линзы с энергообеспечением на основе неточной, неполной или ошибочной информации, изменения физиологического состояния, а также шума и/или помех от внутренних и внешних источников. Например, при обнаружении моргания система управления не должна менять состояние оптики переменной мощности, встроенной в офтальмологическую линзу с энергообеспечением, на основе случайного характера моргания, обусловленного раздражением глаза и т. п. Вместо этого при обнаружении моргания можно активировать датчик конвергенции зрачков, чтобы проверить, не должна ли оптика переменной мощности изменить свое состояние, позволяя субъекту с пресбиопией сфокусироваться на близко расположенных объектах. Сигнал датчика конвергенции зрачков может основываться на положении одного или обоих зрачков, чтобы проверить, не было ли моргание намеренным.

В сходном варианте осуществления, содержащем датчик положения века, движение века также можно использовать как средство запуска или подтверждения активации или управления действием. Например, когда субъект направляет взгляд вниз, чтобы сфокусироваться на близко расположенном объекте, веки стремятся опуститься, и это можно использовать для изменения состояния офтальмологической линзы. Опять же, если использовать только один входной сигнал, возможно выполнение неверного действия из-за того, что человек сонный и его веки смыкаются.

То же обоснование применимо и к датчикам для обнаружения наличия и местоположения объектов, а именно пар эмиттер-детектор и датчиков расширения зрачка. Все эти показания датчиков можно использовать в качестве сигналов или значений для протокола управления, реализуемого различными системами, встроенными в электронику или офтальмологическую линзу с электропитанием.

Помимо вышеупомянутых датчиков, предназначенных для обнаружения некоторых аспектов, напрямую относящихся к запуску изменения состояния офтальмологической линзы с энергообеспечением, можно применять другие датчики для улучшения работы датчиков изменения состояния путем контроля окружающих условий, шума и помех. Например, можно отслеживать свет окружающей среды для повышения точности работы датчиков обнаружения моргания, положения век и диаметра зрачка. Такие датчики можно использовать для усиления других датчиков, например, путем вычитания синфазного шума и помех. Входные сигналы от датчиков можно применять для регистрации истории показаний, которая далее может учитываться сложным алгоритмом принятия решений, например, таким, который учитывает входные сигналы от акселерометра и сокращение глазной мышцы для определения положения зрачка. Однако индивидуальная настройка протоколов операций и, в некоторых вариантах осуществления, реализация схемы голосования и/или булевой логики позволяет, помимо устранения ложных сигналов, добиться более точных и сфокусированных измерений.

Как упоминалось ранее и в соответствии с некоторыми аспектами описания, важно также отметить, что данные измерений, в качестве альтернативы или дополнения, можно просто использовать в рамках способа индивидуальной настройки и калибровки офтальмологической линзы с применением описанной системы, а не как событие запуска. Иными словами, следует также понимать, что устройство, в котором используется такой датчик, может не изменять состояние заметным для пользователя образом, а может просто регистрировать данные для модификации или одного или более протоколов операции. Например, такой датчик можно применять для определения пороговых значений для реакции радужки пользователя на отслеживаемое состояние или изменение.

На Фиг. 2 представлена блок-схема системы управления и активации офтальмологического устройства с энергообеспечением, имеющего множество датчиков и беспроводное соединение с интерактивным беспроводным устройством 1220. В соответствии с аспектами настоящего описания интерактивное беспроводное устройство 1220 можно применять для управления/индивидуальной настройки одного или более протоколов операций и/или калибровки электрических компонентов офтальмологической линзы. Протокол управления можно индивидуально настраивать с применением реакции пользователь/врач-окулист при помощи интерактивного беспроводного устройства 1220 офтальмологической линзы на основании сигнала от входных сигналов от одного или более датчиков 1202, 1204, 1206 и 1208. Реагируя на измеренный входной сигнал, указывающий на запуск состояния или изменения, реакция может подтвердить или не подтвердить точность сигнала. Подтверждение или не подтверждение данных можно затем применить для индивидуальной настройки процедур и пороговых значений, таких как чувствительность датчика. Поскольку офтальмологическое состояние у разных пользователей будет разным, индивидуально настроенный протокол управления можно использовать для индивидуальной настройки/калибровки общих конфигурационных протоколов системного контроллера для повышения эффективности принятия решений, сбора данных и потребления питания.

Как отмечалось ранее, датчики 1202, 1204, 1206 и 1208 могут содержать любое число потенциальных входных сигналов, включая моргание, положение век, положение зрачка, действие цилиарной мышцы и т. п. Число и тип датчиков определяется областью применения и пользователем. Каждый датчик 1202, 1204, 1206 и 1208 может иметь собственную систему нормирования сигнала, содержащуюся в пределах блока датчиков, в отдельном блоке или в пределах системного контроллера 1210.

Системный контроллер 1210 может принимать входные сигналы от каждого из датчиков 1202, 1204, 1206 и 1208. Далее он может выполнять схему голосования и сравнивать данные входных сигналов. На основании этих входных сигналов системный контроллер 1210 может послать входной сигнал на интерактивное беспроводное устройство 1220 через устройство 1215 связи, чтобы определить/подтвердить, нужно ли изменять состояние исполнительного устройства 1212. Например, комбинация конвергенции зрачков, опускания век и указания от пары эмиттер-детектор на близкое отражение может запустить системный контроллер 1210 для настройки исполнительного устройства 1212 на изменение, например, оптики с переменной мощностью в офтальмологической линзе с переводом ее в состояние фокусировки на близком расстоянии. Аналогично, комбинация дивергенции зрачков, поднимания век и указания от интерактивного беспроводного устройства 1220 может запустить системный контроллер 1210 для настройки исполнительного устройства 1212 на изменение, например, оптики с переменной мощностью в офтальмологической линзе с переводом ее в состояние фокусировки на дальнем расстоянии. Кроме того, альтернативно, пользователь может отправить с интерактивного беспроводного устройства 1220 сигнал, имеющий приоритет перед выполняемым протоколом операций.

На Фиг. 3 в виде блок-схемы показан пример офтальмологической линзы 1100, показанной на Фиг. 1, в соответствии с некоторыми аспектами настоящего описания. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления интерактивное беспроводное устройство (показано на Фиг. 2) может иметь беспроводное соединение с офтальмологической линзой 1100, которая может содержать фотодатчик 1302, усилитель 1304, аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 1306, процессор цифровых сигналов 1308, источник питания 1310, исполнительное устройство 1312 и системный контроллер 1314.

При помещении офтальмологической линзы 1100 на переднюю поверхность глаза пользователя электронная схема системы обнаружения моргания может использоваться для реализации алгоритма обнаружения моргания. Соответственно, фотодатчик 1302, а также другие схемы могут быть выполнены с возможностью обнаружения моргания и/или различных характеров моргания, производимого глазом пользователя.

В данном примере осуществления фотодатчик 1302 может быть встроен в офтальмологическую линзу 1100 и принимает свет окружающей среды 1301, преобразуя падающие фотоны в электроны и, таким образом, заставляя ток, указанный стрелкой 1303, проходить через усилитель 1304. Фотодатчик, или фотодетектор, 1302 может содержать любое подходящее устройство. В одном примере осуществления фотодатчик 1302 содержит фотодиод.

В предпочтительном примере осуществления фотодиод реализован в виде комплементарной системы металл-оксид-полупроводник (технология КМОП) для повышения возможности интеграции и снижения общего размера фотодатчика 1302 и других схем. Ток 103 пропорционален величине падающего света, и он по существу уменьшается, когда веко закрывает фотодетектор 1302. Усилитель 1304 создает выходной сигнал, пропорциональный входному сигналу с коэффициентом усиления, и может функционировать как трансимпедансный усилитель, который преобразует входной ток в выходное напряжение. Усилитель 1304 может усиливать сигнал до уровня, подходящего для применения в остальной системе, например, придавая сигналу достаточное напряжение и мощность, чтобы его можно было направлять на АЦП 1306. Например, усилитель может быть необходим для работы последующих блоков, так как выходной сигнал фотодатчика 1302 может быть достаточно небольшим и может применяться в условиях низкой освещенности.

В некоторых вариантах осуществления усилитель 1304 может быть реализован в виде усилителя с переменным коэффициентом усиления, и коэффициент усиления может регулироваться системным контроллером 1314 по описанной системе обратной связи, для расширения динамического диапазона системы. Помимо системы усиления, усилитель 1304 может включать в себя другую схему нормирования аналогового сигнала, такую как схема фильтрации и иные схемы, подходящие для выходных сигналов фотодатчика 1302 и усилителя 1304. Усилитель 1304 может содержать любое подходящее устройство для усиления и нормирования выходного сигнала фотодатчика 1302. Например, усилитель 1304 может просто содержать одиночный оперативный усилитель или более сложную цепь, содержащую один или более оперативных усилителей. Как указано выше, фотодатчик 1302 и усилитель 1304 могут быть выполнены с возможностью обнаружения и выделения последовательностей моргания на основании интенсивности падающего света, принимаемого глазом, и преобразования входного тока в цифровой сигнал, который в конечном итоге применяет системный контроллер 1314. Системный контроллер 1314 предпочтительно предварительно программируют или предварительно конфигурируют, а затем калибруют для распознавания различных индивидуально настроенных последовательностей моргания и/или характеров моргания в различных условиях интенсивности освещения, а также для обеспечения подачи соответствующего выходного сигнала на исполнительное устройство 1312. Системный контроллер 1314 также может содержать связанную с ним память.

В этом примере осуществления АЦП 1306 может применяться для преобразования непрерывного аналогового выходного сигнала от усилителя 1304 в дискретизированный сигнал, подходящий для дополнительной обработки сигнала. Например, АЦП 1306 может преобразовывать аналоговый выходной сигнал от усилителя 1304 в цифровой сигнал, подходящий для применения в последующих или расположенных далее цепях, таких как система обработки цифровых сигналов или микропроцессор 1308. Систему обработки цифровых сигналов или процессор 1308 цифровых сигналов можно использовать для обработки цифровых сигналов, включая одно или более из фильтрации, обработки, обнаружения и прочие способы управления/обработки измеренных данных для обеспечения обнаружения падающего света для применения далее по цепи. Процессор 1308 цифровых сигналов можно предварительно программировать или калибровать с помощью протоколов моргания и/или характеров моргания, описанных в настоящем документе. Процессор 1308 цифровых сигналов также может содержать связанную с ним память. Процессор 1308 цифровых сигналов может быть реализован с использованием аналоговых схем, цифровых схем, программного обеспечения или их комбинации.

В показанном примере осуществления процессор 1308 цифровых сигналов реализован в виде цифровой схемы. АЦП 1306 и связанный с ним усилитель 1304 и процессор 108 цифровых сигналов можно активировать с подходящей частотой в соответствии с описанной частотой измерений, например каждые 100 (сто) мс. Источник питания 1310 может обеспечивать питанием множество компонентов, содержащих систему обнаружения моргания. Питание может подаваться от аккумулятора, устройства сбора энергии или другого подходящего средства, известного среднему специалисту в данной области. По существу, можно использовать любой тип источника питания 1310 для обеспечения надежного питания для всех других компонентов системы. Калиброванная последовательность моргания может использоваться для изменения состояния системы и/или системного контроллера.

В предпочтительных примерах осуществления системный контроллер 1314 может принимать входной сигнал от источников, включая интерактивное беспроводное устройство и один или более из детектора моргания, датчиков глазных мышц, датчиков биомаркеров, акселерометра, температурного датчика и т. п. Калибровка одного или более датчиков может включать в себя программирование пороговых значений, специфичных для пользователя, для обеспечения положительного распознавания характеров моргания субъекта и сигналов цилиарных мышц субъекта при выполнении различных действий, например при фокусировке на дальнем объекте или фокусировке на близком объекте. В некоторых примерах осуществления калибровка и индивидуальная настройка протоколов операций для активации электронной офтальмологической линзы может обеспечить способность к более точному управлению данными и созданию энергоэффективных систем. Кроме того, каждый заранее запрограммированный способ может проходить перекрестную проверку перед активацией функциональности, с тем чтобы изменение происходило безопасным образом.

Исполнительное устройство 1312 может содержать любое подходящее устройство для реализации конкретного действия на основании принятого командного сигнала. Например, при подтверждении активирующего характера моргания, как описано выше, системный контроллер 1314 может задействовать исполнительное устройство 1312, такое как электронная линза или линза с электропитанием с изменяемыми оптическими свойствами. Исполнительное устройство 1312 может содержать электрическое устройство, механическое устройство, магнитное устройство или любую их комбинацию. Исполнительное устройство 1312 может принимать сигнал от системного контроллера 1314, а также питание от источника питания 1310 и может производить некоторые действия на основании сигнала от системного контроллера 1314. Например, если сигнал системного контроллера 1314 указывает на то, что пользователь пытается сфокусироваться на близком объекте, исполнительное устройство 1312 может использоваться для изменения оптической силы электронной офтальмологической линзы, например, посредством динамической многожидкостной оптической зоны. В альтернативном примере осуществления системный контроллер 1314 может подавать сигнал, указывающий на то, что в глаз (-а) необходимо ввести терапевтическое средство. В этом примере осуществления исполнительное устройство 1312 может содержать насос и резервуар, например насос на основе микроэлектромеханической системы (МЭМС). Как было указано выше, линза с электропитанием настоящего изобретения может обеспечивать различные функциональные возможности; соответственно, одно или более исполнительных устройств могут быть выполнены по-разному с возможностью реализации функциональных возможностей.

На Фиг. 4 представлена принципиальная схема примера системного процессора 1400, который можно применять с некоторыми вариантами осуществления настоящего описания. Системный контроллер 1400 включает в себя процессор 1410, который может включать в себя один или более компонентов процессора, связанных с устройством 1420 связи. В некоторых вариантах осуществления системный контроллер 1400 можно применять для передачи энергии к источнику питания, помещенному в офтальмологическую линзу.

Системный контроллер 1400 может включать в себя один или более процессоров 1410, связанных с устройством 1420 связи, выполненным с возможностью передачи логических сигналов посредством канала связи. Устройство 1420 связи можно применять для электронного управления одним или более из: активации датчика, регистрации показаний датчика, программирования и выполнения протоколов операций и передачи команд для эксплуатации компонента.

Устройство 1420 связи также можно применять для взаимодействия, например, с одним или более из интерактивного беспроводного устройства, метрологического устройства и/или компонентов производственного оборудования. Системный процессор 1410 также находится в соединении с устройством 1430 хранения. Устройство 1430 хранения может содержать любые соответствующие устройства хранения информации, включая комбинации магнитных устройств хранения (например, накопителей на магнитной ленте и жестком диске), оптических устройств хранения и/или полупроводниковых запоминающих устройств, таких как оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).

В устройстве 1430 хранения может храниться программа 1440 для управления процессором 1410. Процессор 1410 выполняет инструкции программы 1440 и, таким образом, работает в соответствии с настоящим описанием. Например, процессор 1410 может передавать данные, включая, например, уникальный идентификатор, показания датчиков, данные калибровки, протоколы операций, пользовательскую информацию и другие данные, которые можно включить для эксплуатации офтальмологической линзы и/или, в некоторых вариантах осуществления, для генерации профиля пользователя. Соответственно, устройство 1430 хранения может также хранить офтальмологические данные в одной или более базах 1450-1460 данных.

На Фиг. 5 представлены примерные этапы способа, которые системный контроллер, например системный контроллер 1210, показанный на Фиг. 2, может выполнить для индивидуальной настройки/калибровки одного или более предварительно запрограммированных протоколов операций в соответствии с аспектами настоящего описания. В начале, на этапе 1501, один или более протоколов операций для компонентов с энергообеспечением офтальмологической линзы можно предварительно запрограммировать в системном контроллере офтальмологической линзы. Предварительное программирование протоколов операций может включать в себя, например, процедуры активации датчика экономии питания, функции обработки/хранения данных и активацию активных компонентов. На этапе 1505 можно установить беспроводное соединение между офтальмологической линзой и, по меньшей мере, одним интерактивным беспроводным устройством. В некоторых вариантах осуществления на этапе 1510 интерактивное беспроводное устройство может применяться для активации одного или более датчиков. Однако, альтернативно, активацию датчика в пределах офтальмологической линзы можно применять для инициирования беспроводного соединения с интерактивным беспроводным устройством. На этапе 1515 можно измерить состояние с применением одного или более датчиков. Состояние может включать в себя состояния офтальмологической среды, рабочие состояния (например, поиск неполадок), концентрации биомаркеров, температуру, воздействие света и т. п. На этапе 1520 можно сгенерировать реакцию на измеренное состояние с применением интерактивного беспроводного устройства. Реакция может включать в себя подтверждение того, что соответствующее действие является желательным, или аннулирование действия. Кроме того, реакция может поступать от одного интерактивного беспроводного устройства или их комбинации и включать в себя входной сигнал от пользователя, врача-окулиста и метрологического аппарата.

На этапе 1525 реакцию можно применять для модификации одного или более предварительно запрограммированных протоколов операций. Модификация может включать в себя, например, пороговые значения чувствительности для одного или более из различных датчиков, исполнительных механизмов, пользовательских предпочтений по степени изменения активного элемента, перехода в безопасный режим операций и т. п. В предпочтительных системах модификации можно выполнять в целях калибровки для создания профиля пользователя и его периодического регулирования по мере изменения состояний или при необходимости перекалибровки, например, из-за изменения рабочих характеристик в системе.

Дополнительные элементы, преимущества и аспекты описания могут быть изложены или стать понятными из рассмотрения следующего подробного описания, чертежей и формулы изобретения. Кроме того, следует понимать, что и предшествующее краткое изложение описания, и последующее подробное описание являются примером и предназначены для дополнительного разъяснения без ограничения объема описания, согласно формуле изобретения.

Изобретение относится к управлению офтальмологической линзой с энергообеспечением. Система управления и активации офтальмологической линзы с энергообеспечением, содержащая: офтальмологическую линзу с энергообеспечением, содержащую системный контроллер и множество датчиков в соединении с системным контроллером, причем системный контроллер выполнен с возможностью хранения протоколов операций, и интерактивное беспроводное устройство в соединении с системным контроллером офтальмологической линзы с энергообеспечением. Причем системный контроллер выполнен с возможностью приема сигнала от интерактивного беспроводного устройства и модификации одного или более протоколов операций на основании сигнала, принятого от интерактивного беспроводного устройства. При этом сигнал от интерактивного беспроводного устройства является реакцией пользователя на измерительные показания одного или более из множества датчиков офтальмологической линзы. Технический результат заключается в улучшении обратной связи линзы с интерактивным беспроводным устройством. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Система управления и активации офтальмологической линзы с энергообеспечением, содержащая:

офтальмологическую линзу с энергообеспечением, содержащую системный контроллер и множество датчиков в соединении с системным контроллером, причем системный контроллер выполнен с возможностью хранения протоколов операций; и

интерактивное беспроводное устройство в соединении с системным контроллером офтальмологической линзы с энергообеспечением,

причем системный контроллер выполнен с возможностью приема сигнала от интерактивного беспроводного устройства и модификации одного или более протоколов операций на основании сигнала, принятого от интерактивного беспроводного устройства, и

сигнал от интерактивного беспроводного устройства является реакцией пользователя на измерительные показания одного или более из множества датчиков офтальмологической линзы.

2. Система по п. 1, в которой:

системный контроллер дополнительно выполнен с возможностью калибровки одного или более из множества датчиков на основании реакции пользователя на измерительные показания одного или более из множества датчиков офтальмологической линзы с энергообеспечением.

3. Система по п. 2, в которой:

системный контроллер дополнительно выполнен с возможностью получения эксплуатационных кодов ошибок и эксплуатационных пороговых значений на основании калибровки указанного одного или более из множества датчиков офтальмологической линзы с энергообеспечением.

4. Система по п. 3, в которой:

системный контроллер дополнительно выполнен с возможностью выполнения протокола безопасного режима операций при обнаружении измерительного показания одного или более датчиков, которое выходит за рамки пороговых значений на основании калибровки указанного одного или более из множества датчиков офтальмологической линзы с энергообеспечением.

5. Система по п. 3, в которой:

системный контроллер дополнительно выполнен с возможностью выполнения протокола безопасного режима операций при приеме сигнала, соответствующего безопасному режиму, отправленного интерактивным беспроводным устройством в соединении с офтальмологической линзой с энергообеспечением.

6. Система по п. 1, в которой:

системный контроллер дополнительно выполнен с возможностью выбора выходного измерительного показания из измерительных показаний указанного одного или более из множества датчиков офтальмологической линзы с энергообеспечением с применением предварительно запрограммированной схемы голосования.

7. Система по п. 1, в которой:

системный контроллер дополнительно выполнен с возможностью выбора протокола операций в соответствии с булевой логикой и измерительными показаниями указанного одного или более из множества датчиков офтальмологической линзы с энергообеспечением.

8. Система по п. 1, в которой:

системный контроллер дополнительно выполнен с возможностью активации одного или более из множества датчиков в ответ на сигнал от первоначального входного сигнала, отправленного интерактивным беспроводным устройством в соединении с офтальмологической линзой с энергообеспечением.

9. Система по п. 1, в которой:

интерактивное беспроводное устройство в беспроводном соединении с офтальмологической линзой с энергообеспечением представляет собой ручной пульт дистанционного управления с частотным принципом работы.

10. Система по п. 1, в которой:

интерактивное беспроводное устройство в беспроводном соединении с офтальмологической линзой с энергообеспечением представляет собой интеллектуальное сотовое телефонное устройство.

11. Система по п. 1, в которой:

интерактивное беспроводное устройство в беспроводном соединении с офтальмологической линзой с энергообеспечением представляет собой персональный компьютер.

12. Система по п. 1, в которой:

интерактивное беспроводное устройство в беспроводном соединении с офтальмологической линзой с энергообеспечением представляет собой планшет.

13. Способ индивидуальной настройки протоколов операций офтальмологической линзы с энергообеспечением, включающий в себя:

сохранение одного или более протоколов операций в системном контроллере офтальмологической линзы с энергообеспечением;

установление беспроводного соединения между интерактивным беспроводным устройством и офтальмологической линзой с энергообеспечением;

активацию одного или более датчиков с применением системного контроллера офтальмологической линзы с энергообеспечением;

измерение состояния с применением одного или более датчиков офтальмологической линзы с энергообеспечением;

отправку сигнала, относящегося к измеренному состоянию, на интерактивное беспроводное устройство;

реагирование на принятый сигнал с применением входного сигнала от пользователя, поступившего в интерактивное беспроводное устройство; и

модификацию одного или более из указанных протоколов операций в системном контроллере офтальмологической линзы с энергообеспечением в соответствии с реакцией.

14. Способ по п. 13, в котором:

модификация одного или более протоколов операций выполняется для калибровки офтальмологической линзы при ношении офтальмологической линзы пользователем.

15. Способ по п. 14, в котором:

калибровка включает в себя хранение измеренных порогов для одного или более датчиков офтальмологической линзы.

16. Способ по п. 15, дополнительно включающий в себя:

создание профиля пользователя, включающего в себя сохраненные измеренные пороги для одного или более датчиков офтальмологической линзы.

17. Способ по п. 13, в котором:

сигнал, относящийся к измеренному состоянию, генерируется с применением измерений от одного или более датчиков, выбранных с применением предварительно запрограммированной схемы голосования в системном контроллере офтальмологической линзы.

18. Способ по п. 13, дополнительно включающий в себя:

выбор модифицированного протокола операций для изменения состояния электрического компонента офтальмологической линзы.

19. Способ по п. 18, в котором:

выбор модифицированного протокола операций осуществляют в соответствии с булевой логикой и показаниями одного или более датчиков.

20. Способ по п. 18, дополнительно включающий в себя:

активацию протокола безопасного режима операций при помощи интерактивного беспроводного устройства в беспроводном соединении с офтальмологической линзой.