ГИБКИЙ ПРОВОДНИК ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВНУТРИ КОНТАКТНОЙ ЛИНЗЫ Российский патент 2018 года по МПК G02C7/04 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] Эта заявка испрашивает приоритет согласно 119 раздела 35 свода законов США предварительной заявки на патент США №62/012,005, поданной 13 июня 2014 г. и озаглавленной "Аккомодационная линза", и предварительной заявки на патент США №62/012,017, поданной 13 июня 2014 г. и озаглавленной "Аккомодационная линзовая оптическая система и материалы", полное содержание которых включено сюда путем ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

[0002] Настоящее изобретение, в общем, относится к области оптики и, в частности, но не исключительно, относится к контактным линзам.

Уровень техники

[0003] Аккомодация - это процесс, с помощью которого глаз регулирует свое фокусное расстояние для наведения фокуса на объекты, расположенные на разном от человека расстоянии. Аккомодация представляет собой рефлекторное воздействие, но может также представлять собой сознательное регулирование. Управление аккомодацией осуществляется за счет сокращения ресничной мышцы. Ресничная мышца окружает эластичную линзу глаза и создает усилие, прикладываемое к эластичной линзе во время сокращений мышц, которые изменяют фокальную точку эластичной линзы.

[0004] Эффективность ресничной мышцы ухудшается с возрастом человека. Пресбиопия - это возрастное явление, обусловленное постепенным снижением аккомодативной или фокусирующей функции глаза, что приводит к увеличению размытости изображения на близком расстоянии. Такое снижение аккомодативной функции с возрастом было хорошо изучено и является относительно стабильным и предсказуемым. В настоящее время пресбиопия затрагивает почти 1,7 миллиарда человек во всем мире (110 миллионов человек только в Соединенных Штатах), и это число, как ожидается, будет значительно увеличиваться в связи со старением населения мира. Существует возрастающая потребность в технологиях и устройствах, которые помогли бы людям компенсировать последствия пресбиопии.

Краткое описание чертежей

[0005] Неограничивающие и неисчерпывающие варианты осуществления настоящего изобретения описаны со ссылкой на приведенные ниже чертежи, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые части на всех различных видах, если не указано иное. Чертежи не обязательно выполнены в масштабе, вместо этого упор делается на иллюстрации описываемых принципов.

[0006] На фиг.1 показана функциональная блок-схема устройства, устанавливаемого на глаз, которое обеспечивает автоаккомодацию, и внешнего считывающего устройства, которое взаимодействует с устройством, устанавливаемым на глаз, в соответствии с вариантом осуществления;

[0007] На фиг.2А показан вид сверху устройства, устанавливаемого на глаз, в соответствии с вариантом осуществления раскрытия.

[0008] На фиг.2B показан перспективный вид устройства, устанавливаемого на глаз, в соответствии с вариантом осуществления раскрытия.

[0009] На фиг.3 показан покомпонентный перспективный вид, который иллюстрирует различные компоненты и слои устройства, устанавливаемого на глаз, в соответствии с вариантом осуществления раскрытия.

[0010] Фиг.4A-4C иллюстрируют ориентации гибких проводящих электродов внутри устройства, устанавливаемого на глаз, в соответствии с вариантом осуществления раскрытия.

[0011] На фиг.5 показан вид сбоку, который иллюстрирует соединения между кольцевой подложкой и гибкими проводящими электродами внутри устройства, устанавливаемого на глаз, в соответствии с вариантом осуществления раскрытия.

[0012] На фиг.6 показана блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая процесс изготовления устройства, устанавливаемого на глаз, с жидкокристаллическим исполнительным механизмом аккомодации, управление которым осуществляется с помощью двух гибких проводящих электродов, в соответствии с вариантом осуществления раскрытия.

Осуществление изобретения

[0013] В данном документе описаны варианты осуществления системы, устройства и способа изготовления устройства, устанавливаемого на глаз, включающего в себя один или более гибких проводящих слоев. В приведенном ниже описании многочисленные конкретные детали изложены для обеспечения полного понимания вариантов осуществления. Однако специалистам в данной области техники будет понятно, что технологии, описанные в данном документе, можно осуществить на практике без одной или более конкретных деталей или с помощью других способов, компонентов, материалов и т.д. В других случаях хорошо известные конструкции, материалы или операции не показаны или не описаны подробно во избежание излишнего усложнения некоторых аспектов.

[0014] Ссылка, используемая на всем протяжении данного описания, на "один вариант осуществления" или "вариант осуществления" означает, что конкретный признак, конструкция или характеристика, описанная в связи с вариантом осуществления, включена по меньшей мере в один вариант осуществления настоящего изобретения. Таким образом, появление фраз "в одном варианте осуществления" или "в варианте осуществления" в различных местах на всем протяжении данного описания не обязательно относится к одному и тому же варианту осуществления изобретения. Кроме того, конкретные признаки, конструкции или характеристики можно объединить любым подходящим образом в одном или нескольких вариантах осуществления.

[0015] В данном документе описана интеллектуальная контактная линза или устройство, устанавливаемое на глаз, которое включает в себя исполнительный механизм аккомодации для настройки фокусного расстояния контактной линзы. В некоторых вариантах осуществления аккомодация зрения автоматически регулируется в реальном времени на основании направления взгляда пользователя. Исполнительный механизм аккомодации расположен в центральной области интеллектуальной контактной линзы (например, прикрывая по меньшей мере фовеальное зрение). В связи с этим желательно, чтобы конструкционные и электронные компоненты исполнительного механизма аккомодации не создавали необоснованных препятствий или не ухудшали качество центрального зрения пользователя.

[0016] Исполнительный механизм аккомодации можно реализовать с помощью различных оптоэлектронных устройств, но для каждого из них требуются электроды для электрического управления исполнительным механизмом аккомодации. Соответственно, эти электроды должны быть прозрачными, а также проводящими. Высокая электропроводность и оптическая прозрачность оксида индия и олова ("ITO") позволили занять этому материалу свое место в качестве стандартного прозрачного проводящего материала в производстве оптоэлектронных устройств. Однако традиционный ITO является хрупким и поэтому не очень хорошо подходит для гибкой контактной линзы. Хрупкость ITO резко снижает его электропроводность при изгибании или складывании. Так как гибкие контактные линзы подвергаются многочисленным механическим циклам складывания и изгибания при обращении с ними, вставке и ношении пользователем, хрупкость традиционного ITO является нежелательной.

[0017] Варианты осуществления настоящего раскрытия позволяют устранить недостатки использования ITO в гибких контактных линзах с использованием прозрачного, гибкого, проводящего материала для формирования электродов для использования в оптоэлектронном исполнительном механизме аккомодации. В различных вариантах осуществления гибкий проводящий материал электродов представляет собой материал на основе неводных растворителей, и его можно наносить, используя технологии распыления через трафареты, процессы нанесения покрытий с помощью печати или т.п. Материалы, используемые для формирования материала жидкого проводника, включают в себя коллоидную суспензию проводящих частиц, которые затвердевают на месте на гибком материале оболочки интеллектуальной контактной линзы. Примерные проводящие частицы включают в себя углеродные нанотрубки и нанопроволоки металлов (например, серебряные нанопроволоки). В других вариантах осуществления материал жидкого проводника может быть проводящим полимером или проводящим кремнием.

[0018] Варианты осуществления устройства, устанавливаемого на глаз, могут включать в себя источник питания, управляющую электронику, исполнительный механизм аккомодации, систему датчиков направления взгляда и антенну, которые все вместе встроены в гибкую оболочку линзы, сформированную с возможностью нахождения в контакте при установке на глаз (например, сформированную с возможностью съемной установки на роговую оболочку глаза и с возможностью совершать движение век для открытия или закрытия глаз). В одном варианте осуществления управляющая электроника подсоединена для того, чтобы контролировать систему датчиков для идентификации направления взгляда/фокусного расстояния, манипулирования исполнительным механизмом аккомодации для управления оптической силой устройства, устанавливаемого на глаз, и обеспечения беспроводной связи с внешним считывающим устройством. В некоторых вариантах осуществления источник питания может включать в себя схему зарядки для управления индуктивной беспроводной зарядкой встроенного аккумулятора.

[0019] Гибкую оболочку линзы можно изготовить из разнообразных материалов, совместимых для прямого контакта с глазом человека, таких как полимерный материал, гидрогель, PMMA, полимеры на основе силикона (например, фтор-силикон-акрилат) или другие материалы. Электроника может располагаться на кольцевой подложке, встроенной в гибкую оболочку линзы вблизи ее периферии, во избежание интерференции падающего света, принимаемого ближе к центральной области роговой оболочки глаза. Система оптических датчиков может размещаться на подложке, обращенной наружу в направлении век для того, чтобы обнаружить направление взгляда/фокусного расстояния на основании величины и положения прикрытия век над системой оптических датчиков. Так как веки прикрывают различные участки системы датчиков, изменяется характеристика (например, их емкость), которую можно измерить для того, чтобы определить направление взгляда и/или фокусного расстояния.

[0020] В некоторых вариантах осуществления информацию о направлении взгляда/фокусном расстоянии можно затем использовать для определения величины аккомодации, которая будет использоваться прозрачным исполнительным механизмом аккомодации, расположенным в центральной части гибкой оболочки линзы. Исполнительный механизм аккомодации соединен с контроллером, который будет осуществлять электрическое управление таким образом, посредством приложения напряжения к паре гибких проводящих электродов. Например, исполнительный механизм аккомодации можно реализовать с помощью жидкокристаллической ячейки, которая изменяет свой коэффициент преломления в ответ на подачу электрического сигнала смещения на пару гибких проводящих электродов. В других вариантах осуществления исполнительный механизм аккомодации можно реализовать, используя другие типы электроактивных материалов, таких как электрооптические материалы, которые изменяют свой коэффициент преломления в присутствии приложенного электрического поля, или электромеханические структуры, которые изменяют форму деформируемой линзы. Другие примерные конструкции, которые можно использовать для реализации исполнительного механизма аккомодации, включают в себя электросмачиваемую оптику, микроэлектромеханические системы или другие системы.

[0021] На фиг.1 показана функциональная блок-схема устройства 100, устанавливаемого на глаз, с отслеживанием взгляда для автоаккомодации наряду с внешним считывающим устройством 105 в соответствии с вариантом осуществления раскрытия. Открытый участок устройства 100, устанавливаемого на глаз, представляет собой гибкую оболочку 110 линзы, сформированную с возможностью контактной установки на роговую поверхность глаза. Подложка 115 встроена в или окружена гибкой оболочкой 110 линзы для обеспечения монтажной поверхности для источника 120 питания, контроллера 125, системы 135 датчиков, антенны 140 и различных межсоединений 145 и 150. Исполнительный механизм аккомодации 130 встроен в гибкую оболочку 110 линзы и соединен с контроллером 125 для обеспечения автоаккомодации для пользователя, который носит устройство 100, устанавливаемое на глаз. Иллюстрированный вариант осуществления источника питания 120 включает в себя антенну 155 для улавливания энергии электромагнитных волн, схему 160 зарядки и аккумулятор 165. Иллюстрированный вариант осуществления контроллера 125 включает в себя логическую схему 170 управления, логическую схему 175 аккомодации и логическую схему 180 связи. Иллюстрированный вариант осуществления считывающего устройства 105 включает в себя процессор 182, антенну 184 и память 186.

[0022] Контроллер 125 подсоединяется для приема сигналов регулирования с обратной связью из системы 135 датчиков и дополнительно подсоединяется для управления исполнительным механизмом 130 аккомодации. Источник 120 питания обеспечивает подачу питания рабочих напряжений в контроллер 125 и/или исполнительный механизм 130 аккомодации. Управление антенной 140 осуществляется с помощью контроллера 125 для передачи информации в и/или из устройства 100, устанавливаемого на глаз. В одном варианте осуществления антенна 140, контроллер 125, источник 120 питания и система 135 датчиков расположены все вместе на встроенной подложке 115. В одном варианте осуществления исполнительный механизм 130 аккомодации встроен внутри центральной области гибкой оболочки 110 линзы, но не расположен на подложке 115. Так как устройство 100, устанавливаемое на глаз, включает в себя электронику и выполнено с возможностью контактной установки на глаз, в данном документе оно также упоминается как платформа для офтальмологической электроники, контактная линза или интеллектуальная контактная линза.

[0023] Для облегчения контактной установки гибкая оболочка 110 линзы может иметь вогнутую поверхность, выполненную с возможностью прилипания ("установки") к увлажненной роговой поверхности (например, за счет капиллярных сил, создаваемых слезной пленкой, покрывающей роговую поверхность). Дополнительно или альтернативно, устройство 100, устанавливаемое на глаз, может прилипать за счет силы присасывания, действующей между роговой поверхностью и гибкой оболочкой 110 линзы, из-за вогнутого искривления. При установке вогнутой поверхностью к глазу поверхность, обращенная наружу, гибкой оболочки 110 линзы может иметь выпуклое искривление, которое формируется для того, чтобы не мешать движению века при установке на глаз устройства 100, устанавливаемого на глаз. Например, гибкая оболочка 110 линзы может представлять собой по существу прозрачный изогнутый диск с формой, аналогичной контактной линзе.

[0024] Гибкая оболочка 110 линзы может включать в себя один или более биосовместимых материалов, например, которые применяются в контактных линзах или других офтальмологических приложениях, связанных с прямым контактом с роговой поверхностью. Гибкую оболочку 110 линзы можно опционально сформировать частично из таких биосовместимых материалов, или она может включать в себя наружное покрытие из таких биосовместимых материалов. Гибкая оболочка 110 линзы может включать в себя материалы, выполненные с возможностью увлажнения роговой поверхности, такие как гидрогель и т.п. Гибкая оболочка 110 линзы представляет собой деформируемый ("нежесткий") материал для повышения удобства при ношении. В некоторых случаях гибкая оболочка 110 линзы может иметь форму, обеспечивающую заданную оптическую силу для коррекции зрения, например, которую может обеспечить контактная линза. Гибкую оболочку 110 линзы можно изготовить из различных материалов, включая полимерный материал, гидрогель, PMMA, полимеры на основе силикона (например, фтор-силикон-акрилат) или другие материалы.

[0025] Подложка 115 включает в себя одну или несколько поверхностей, подходящих для монтажа системы 135 датчиков, контроллера 125, источника 120 питания, подсистемы 117 защиты от сбоев и антенны 140. Подложку 115 можно одновременно использовать в качестве монтажной платформы для схемы на основе чипов (например, с помощью монтажа методом перевернутого кристалла) и/или в качестве платформы для нанесения рисунка из проводящих материалов (таких как золото, платина, палладий, титан, медь, алюминий, серебро, металлы, другие проводящие материалы, их комбинации и т.д.) для формирования электродов, межсоединений, антенн и т.д. В некоторых вариантах осуществления на подложку 115 можно нанести рисунок по существу из прозрачных проводящих материалов (например, из оксида индия и олова или гибких проводящих материалов, обсужденных ниже) для формирования цепей, электродов и т.д. Например, антенну 140 можно сформировать путем осаждения рисунка из золота или другого проводящего материала на подложку 115. Аналогичным образом, межсоединения 145 и 150 могут быть сформированы путем осаждения подходящих рисунков из проводящих материалов на подложку 115. Для нанесения рисунка из материалов на подложку 115 можно использовать комбинацию из резистов, масок и технологий осаждения. Подложку 115 можно выполнить из относительно жесткого материала, такого как полиэтилентерефталат ("PET"), или другого материала, обеспечивающего достаточно конструктивную опору для схемы и/или электроники в пределах гибкой оболочки 110 линзы. Устройство 100, устанавливаемое на глаз, можно альтернативно разместить в виде группы несоединенных подложек, а не одной подложки. Например, контроллер 125 и источник 120 питания можно смонтировать на одной подложке, тогда как антенна 140 и система 135 датчиков монтируются на другой подложке, и эти две подложки могут быть электрически соединены посредством межсоединений.

[0026] Подложка 115 может иметь форму в виде уплощенного кольца с радиальным размером по ширине, достаточным для оснащения монтажной платформы встроенными электронными компонентами. Подложка 115 может иметь достаточно маленькую толщину, которая позволяет встроить подложку в гибкую оболочку 110 линзы без отрицательного влияния на профиль устройства 100, устанавливаемого на глаз. Подложка 115 может иметь достаточно большую толщину для того, чтобы обеспечить конструктивную стабильность, подходящую для поддержки электроники, смонтированной на ней. Например, подложка 115 может иметь форму в виде кольца с диаметром приблизительно 10 миллиметров, радиальной шириной приблизительно 1 миллиметр (например, с внешним радиусом, равным 1 миллиметру, который больше внутреннего радиуса) и толщиной приблизительно 50 микрометров. Если требуется, кривизна подложки 115 может совпадать с кривизной поверхности для установки на глаз устройства 100, устанавливаемого на глаз (например, подложка может иметь выпуклую поверхность). Например, подложка 115 может быть сформирована вдоль поверхности воображаемого конуса между двумя круговыми сегментами, которые ограничены внутренним радиусом и внешним радиусом. В таком примере поверхность подложки 115 вдоль поверхности воображаемого конуса образует наклоненную поверхность, кривизна которой приблизительно совпадает с кривизной поверхности для установки на глаз при таком радиусе.

[0027] В некоторых вариантах осуществления источник 120 питания и контроллер 125 (и подложку 115) можно расположить в стороне от центра устройства 100, устанавливаемого на глаз, и тем самым избежать интерференции при пропускании света в глаз через центр устройства 110, устанавливаемого на глаз. Для сравнения, исполнительный механизм 130 аккомодации можно расположить в центре, чтобы применить оптическую аккомодацию к свету, проходящему в глаз через центр устройства 110, устанавливаемого на глаз. Например, в том случае, когда устройство 100, устанавливаемое на глаз, имеет форму в виде вогнуто-изогнутого диска, подложку 115 можно встроить по периферии (например, вблизи внешней окружности) диска. В некоторых вариантах осуществления система 135 датчиков включает в себя один или более дискретных емкостных датчиков, которые распределены по периферии для измерения прикрытия века.

[0028] В иллюстрированном варианте осуществления источник 120 питания включает в себя аккумулятор 165 для питания различной встроенной электроники, в том числе контроллера 125. Аккумулятор 165 может заряжаться индуктивным образом с помощью схемы 160 зарядки и антенны 155, улавливающей энергию электромагнитных волн. В одном варианте осуществления антенна 140 и антенна 155, улавливающая энергию электромагнитных волн, являются независимыми антеннами, которые выполняют свои соответствующие функции по аккумулированию энергии и поддержанию связи. В другом варианте осуществления антенна 155, улавливающая энергию электромагнитных волн, и антенна 140 являются одинаковыми физическими антеннами, которые совместно используются во времени для своих соответствующих функций по индуктивной зарядке и поддержанию беспроводной связи со считывающим устройством 105. Схема 160 зарядки может включать в себя выпрямитель/регулятор для кондиционирования захваченной энергии для зарядки аккумулятора 165 или непосредственного питания контроллера 125 без аккумулятора 165. Схема 160 зарядки может также включать в себя одно или более устройств накопления энергии для того, чтобы уменьшить высокочастотные колебания, поступающие из антенны 155, улавливающей энергию электромагнитных волн. Например, одно или более устройств накопления энергии (например, конденсатор, катушку индуктивности и т.д.) можно соединить таким образом, чтобы они выполняли функцию фильтра низких частот.

[0029] Контроллер 125 содержит логическую схему для управления работой других встроенных компонентов. Логическая схема 170 управления управляет общей работой устройства 100, устанавливаемого на глаз, в том числе обеспечивая логический пользовательский интерфейс, функциональные возможности управления питанием и т.д. Логическая схема 175 аккомодации включает в себя логическую схему для контроля сигналов обратной связи, поступающих из системы 135 датчиков, определения текущего направления взгляда или фокусного расстояния пользователя и управления исполнительным механизмом 130 аккомодации в ответ на обеспечение соответствующей аккомодации. Используя обратную связь при отслеживании взгляда, можно осуществить в реальном времени автоаккомодацию, или под управлением пользователя можно осуществить выбор конкретных режимов аккомодации (например, аккомодации в ближней зоне для чтения, аккомодации в дальней зоне для обычной деятельности и т.д.). Логическая схема 180 связи предоставляет протоколы связи для беспроводной связи с помощью считывающего устройства 105 через антенну 140. В одном варианте осуществления логическая схема 180 связи обеспечивает связь за счет рассеяния назад излучения через антенну 140 при наличии электромагнитного поля 171, выходящего из считывающего устройства 105. В одном варианте осуществления логическая схема 180 связи действует как тег интеллектуальной беспроводной радиочастотной идентификации ("RFID"), который модулирует импеданс антенны 140 для беспроводной связи за счет обратного рассеяния излучения. Различные логические модули контроллера 125 можно реализовать в виде программного обеспечения/программно-аппаратного обеспечения, исполняемого микропроцессором общего назначения, в виде аппаратных средств (например, в виде специализированной интегральной микросхемы) или их комбинации.

[0030] Устройство 100, устанавливаемое на глаз, может включать в себя различные другие встроенные электронные и логические модули. Например, в него можно включить источник света или пиксельную матрицу для предоставления визуальной обратной связи пользователю. Акселерометр или гироскоп можно включить для подачи информации об обратной связи по положению, вращению, направлению или ускорению в контроллер 125.

[0031] На фиг.2А и 2B показаны два вида, иллюстрирующие устройство 200, устанавливаемое на глаз, в соответствии с вариантом осуществления раскрытия. На фиг.2А показан вид сверху устройства 200, устанавливаемого на глаз, тогда как на фиг.4B показан его перспективный вид. Устройство 200, устанавливаемое на глаз, представляет собой одну возможную реализацию устройства 100, устанавливаемого на глаз, которое проиллюстрировано на фиг.1. Проиллюстрированный вариант осуществления устройства 200, устанавливаемого на глаз, включает в себя гибкую оболочку 210 линзы, кольцевую подложку 215, источник 220 питания, контроллер 225, исполнительный механизм 230 аккомодации, систему 235 емкостных датчиков и антенну 240. Следует иметь в виду, что фиг.2А и 2B не обязательно выполнены в масштабе, но проиллюстрированы в целях объяснения только при описании размещения примерного устройства 200, устанавливаемого на глаз.

[0032] Гибкая оболочка 210 линзы устройства 200, устанавливаемого на глаз, имеет форму в виде изогнутого диска. Гибкая оболочка 210 линзы сформирована с одной стороной, имеющей вогнутую поверхность 211, которая подходит для плотного прилегания к роговой поверхности глаза. Противоположная сторона диска имеет выпуклую поверхность 212, которая не мешает движению века при установке на глаз устройства 200, устанавливаемого на глаз. В иллюстрированном варианте осуществления круглая или овальная наружная боковая кромка 213 соединяет вогнутую поверхность 211 и выпуклую поверхность 212.

[0033] Устройство 200, устанавливаемое на глаз, может иметь размеры, аналогичные размерам контактных линз для коррекции зрения и/или косметических контактных линз, например, диаметр, равный приблизительно 1 сантиметру, и толщину, равную от приблизительно 0,1 миллиметра до приблизительно 0,5 миллиметра. Однако значения диаметра и толщины представлены здесь исключительно в иллюстративных целях. В некоторых вариантах осуществления размеры устройства 200, устанавливаемого на глаз, можно выбрать в соответствии с размером и/или формой роговой поверхности глаза человека, который носит его. Гибкую оболочку 210 линзы можно сформировать с изогнутой формой разнообразными способами. Например, для формирования гибкой оболочки 210 линзы можно использовать технологии, аналогичные тем, которые используются для формирования контактных линз для коррекции зрения, например, термоформовку, литье под давлением, центробежное литье и т.д.

[0034] Кольцевая подложка 215 встроена в гибкую оболочку 210 линзы. Кольцевую подложку 215 можно встроить таким образом, чтобы она располагалась вдоль внешней периферии гибкой оболочки 210 линзы в стороне от центральной области, где располагается исполнительный механизм 230 аккомодации. В иллюстрированном варианте осуществления кольцевая подложка 215 окружает исполнительный механизм 230 аккомодации. Кольцевая подложка 215 не мешает зрению, так как она находится слишком близко к глазу, чтобы находиться в фокусе и располагаться в стороне от центральной области, где падающий световой пучок передается на светочувствительные участки глаза. В некоторых вариантах осуществления кольцевую подложку 215 можно при необходимости выполнить из прозрачного материала с целью, чтобы еще больше уменьшить эффекты, влияющие на зрительное восприятие. Кольцевая подложка 215 может иметь форму в виде плоского, круглого кольца (например, диска с отверстием в центре). Плоская поверхность кольцевой подложки 215 (например, вдоль радиальной ширины) представляет собой платформу для монтажа электроники или для нанесения рисунка из проводящих материалов с целью формирования электродов, антенны (антенн) и/или межсоединений.

[0035] Система 235 емкостных датчиков распределена вокруг устройства 200, устанавливаемого на глаз, для измерения прикрытия века способом, аналогичным емкостным сенсорным экранам. Путем контроля величины и положения прикрытия века с помощью контроллера 225 можно измерить сигналы обратной связи, поступающие из системы 235 емкостных датчиков, для того, чтобы определить приблизительное направление взгляда и/или фокусное расстояние. В иллюстрированном варианте осуществления система 235 емкостных датчиков сформирована с помощью ряда параллельно соединенных дискретных емкостных элементов. Кроме того, можно использовать и другие реализации.

[0036] Исполнительный механизм 230 аккомодации располагается по центру внутри гибкой оболочки 210 линзы для того, чтобы оказывать воздействие на оптическую силу устройства 200, устанавливаемого на глаз, в центре зрения пользователя. В различных вариантах осуществления исполнительный механизм 230 аккомодации включает в себя элемент, который изменяет свой коэффициент преломления под влиянием гибких проводящих электродов, которыми управляет контроллер 225. При изменении собственного коэффициента преломления изменяется действительная оптическая сила изогнутых поверхностей устройства 200, устанавливаемого на глаз, тем самым осуществляя управляемую аккомодацию. Исполнительный механизм 230 аккомодации можно реализовать с использованием множества различных оптикоэлектронных элементов. Например, исполнительный механизм 230 аккомодации можно реализовать, используя слой жидкого кристалла (например, жидкокристаллическую ячейку), расположенный в центре гибкой оболочки 210 линзы. В других вариантах осуществления исполнительный механизм 230 аккомодации можно реализовать, используя другие типы электроактивных оптических материалов, таких как электрооптические материалы, которые изменяют коэффициент преломления в присутствии приложенного электрического поля. Исполнительный механизм 230 аккомодации может быть отдельным устройством, встроенным в гибкую оболочку 210 линзы (например, жидкокристаллической ячейкой), или объемным материалом, имеющим регулируемый коэффициент преломления. В еще одном варианте осуществления исполнительный механизм 230 аккомодации можно реализовать, используя конструкцию деформируемой линзы, которая изменяет свою форму под действием электрического сигнала. Соответственно, управление оптической силой устройства 200, устанавливаемого на глаз, осуществляет контроллер 225 с использованием электрических сигналов, подаваемых через один или более электродов, продолжающихся от контроллера 225 до исполнительного механизма 230 аккомодации.

[0037] На фиг.3 показан покомпонентный перспективный вид, иллюстрирующий устройство 300, устанавливаемое на глаз, в соответствии с вариантом осуществления раскрытия. Устройство 300, устанавливаемое на глаз, является одной возможной реализацией устройств 100 или 200, устанавливаемых на глаз, но покомпонентная перспективная иллюстрация показывает дополнительные детали различных компонентов. Иллюстрированный вариант осуществления устройства 300, устанавливаемого на глаз, включает в себя гибкую оболочку линзы, включающую в себя передний слой 305 и задний слой 310, передний гибкий проводящий электрод (ANT) 315, задний гибкий проводящий электрод (POST) 320, жидкокристаллический ("LC") слой 325, кольцевую подложку 330, источник 335 питания, схему 340 контроллера, переднюю контактную площадку 345 и заднюю контактную площадку 350 (которая не видна на фиг.3). Все вместе ANT 315, LC-слой 325 и POST 320 образуют исполнительный механизмом аккомодации, который приводится в действие под управлением схемы 340 контроллера. Иллюстрированный вариант осуществления ANT 315 включает в себя соединительный вывод 360, и иллюстрированный вариант осуществления POST 320 включают в себя соединительный вывод 365.

[0038] ANT 315 и POST 320 представляют собой прозрачные электроды, которые оказывают электрическое воздействие на LC-слой 325 посредством прикладывания напряжения к электродам. ANT 315 и POST 320 представляет собой гибкие проводники, которые по существу сохраняют свою проводимость даже при наличии циклического механического напряжения, включая складывание и изгибание. ANT 315 и POST 320 сформированы из материала жидкого проводника, который затвердевает на и поэтому принимает форму криволинейных поверхностей переднего слоя 305 и заднего слоя 310, соответственно. Например, этот материал жидкого проводника может представлять собой коллоидную суспензию проводящих частиц. Эти проводящие частицы могут включать в себя углеродные нанотрубки, нанопроволоки металлов (например, серебряные нанопроволоки) или тому подобное. В других вариантах осуществления материал жидкого проводника может быть проводящим полимером или проводящим кремнием.

[0039] ANT 315 и POST 320 можно нанести на передний слой 305 и задний слой 310, соответственно, используя различные технологии. В одном варианте осуществления материал жидкого проводника наносится путем распыления на внутреннюю вогнутую поверхность переднего слоя 305 с использованием совпадающего по форме вогнутого трафарета, а также наносится путем распыления на внутреннюю выпуклую поверхность заднего слоя 310 с использованием совпадающего по форме выпуклого трафарета. В других вариантах осуществления нанесением покрытия путем распыления можно активным образом управлять без использования трафаретов или покрытие можно наносить после нанесения временной маски. В еще одних вариантах осуществления материал жидкого проводника наносится на штамп с помощью совпадающей по форме поверхностью, который затем прижимают к переднему слою 305 или заднему слою 310 для переноса материала жидкого проводника. Другие технологии нанесения покрытий можно также использовать для формирования и позиционирования ANT 315 и POST 320 на переднем слое 305 и заднем слое 310, соответственно.

[0040] В одном варианте осуществления ANT 315 и POST 320 формируются в рамках итеративного процесса нанесения и отверждения/отжига материала, который позволяет нарастить многочисленные слои для достижения желаемого общего удельного поверхностного сопротивления. Целевые удельные поверхностные сопротивления могут находиться в диапазоне между 100 до 2000 Ом/квадрат (например, 190 Ом/квадрат). Конечно, вне этого диапазона можно также использовать и другие целевые удельные поверхностные сопротивления. Число итераций нанесения и отверждения для достижения желаемого целевого удельного поверхностного сопротивления может находиться в диапазоне от 1-й до 10-ти итераций, но предполагается, что в основном диапазоне от 1-й до 4-х итераций.

[0041] Фиг.4A-4C иллюстрируют примерные ориентации ANT 315 и POST 320 в пределах устройства 300, устанавливаемого на глаз, в соответствии с вариантом осуществления раскрытия. Фиг.4А иллюстрирует ANT 405, сформированный на вогнутой внутренней поверхности переднего слоя 305, фиг.4B иллюстрирует POST 410, сформированный на выпуклой внутренней поверхности POST 320, и фиг.4C является иллюстрацией вида сверху полностью собранного устройства 300, устанавливаемого на глаз. На фиг.5 показана иллюстрация профиля участка кольцевой подложки 330, который образует электрическое соединение с соединительным выводом 360 ANT 315 и соединительным выводом 365 POST 320 в соответствии с вариантом осуществления раскрытия.

[0042] В иллюстрированном варианте осуществления ANT 315 включает в себя соединительный вывод 360 для электрического соединения с передней контактной площадкой 345, расположенной на передней стороне кольцевой подложки 330. Соответственно, POST 320 включает в себя соединительный вывод 365 для электрического соединения с задней контактной площадкой 350, расположенной на задней стороне кольцевой подложки 330. Фиг.5 иллюстрирует использование проводящего клейкого материала 405 для улучшения электрического соединения между соединительными выводами 360 и 365 и контактными площадками 345 и 350, соответственно. Проводящий клейкий материал 405 можно реализовать, используя множество различных материалов, таких как эпоксидные смолы с добавлением серебра, кремний или полиуретан или тому подобное. Проводящий клейкий материал 405 обеспечивает гибкое проводящее соединение, которое сохраняет способность проводить электрический ток при изгибании или складывании интеллектуальной контактной линзы, несмотря на различные характеристики гибкости различных составных частей устройства 300, устанавливаемого на глаз.

[0043] В иллюстрированном варианте осуществления соединительные выводы 360 и 365 смещены по окружности относительно друг друга для освобождения места для пропускания через подложку одной или двух контактных площадок 345, 365. Например, в иллюстрированном варианте осуществления источник 335 питания и схема 340 контроллера расположены на передней стороне кольцевой подложки 330 таким образом, что задняя контактная площадка 350 соединена со схемой 340 контроллера с использованием сквозного межсоединения через подложку.

[0044] Фиг.4C дополнительно иллюстрирует контур 410 LC-слоя 325. LC-слой 320 расположен между ANT 315 и POST 320 и приводится в действие за счет напряжений, приложенных к этим электродам с помощью схемы 340 контроллера. В иллюстрированном варианте осуществления LC-слой 320 продолжается поперек большего по размеру участка центральной области, чтобы обеспечить защиту ANT 315 и POST 320 от короткого замыкания друг с другом. В одном варианте осуществления прозрачные изолирующие слои (например, из полиимида) можно нанести для того, чтобы отделить LC-слой 325 от ANT 315 и POST 320, в то время как у других вариантов осуществления ANT 315 и POST 320 могут образовывать прямой контакт с LC-слоем 325. Кроме того, LC-слой 320 вместе с ANT 315 и POST 320 находятся в пределах внутреннего радиуса кольцевой подложки 330 и контактируют с внутренним краем кольцевой подложки 330. В одном варианте осуществления ANT 315 и POST 320 имеет диаметр приблизительно 6 мм, LC-слой 325 имеет диаметр приблизительно 7 мм, и внутренний край кольцевой подложки 330, который ограничивает центральную область, имеет диаметр 9 мм. Больший диаметр внутреннего края кольцевой подложки 330 образует промежуток между ANT 315 и POST 320 для предотвращения короткого замыкания с кольцевой подложкой 330. Конечно, можно реализовать и другие размерности.

[0045] На фиг.6 показана блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая процесс 600 изготовления устройств 100, 200 или 300, устанавливаемых на глаз, в соответствии с вариантом осуществления раскрытия. Порядок, в котором некоторые или все этапы процесса выполняются в процессе 600, не должен рассматриваться как ограничивающий. Напротив, обычному специалисту данной области техники, имеющему выгоду от настоящего раскрытия, будет понятно, что некоторые этапы процесса можно выполнять в другом неиллюстрированном порядке или даже параллельно.

[0046] На этапах 605 и 610 передний слой 305 и задний слой 310 формируются в виде отдельных слоев гибкой оболочки линзы. Передний слой 305 и задний слой 310 можно сформировать с использованием форм, в которых создают покрытие путем распыления или впрыскивания прозрачного материала. Гибкий прозрачный материал может включать в себя любой из полимерного материала, гидрогеля, PMMA, полимеров на основе силикона (например, фтор-силикон-акрилата) или других материалов.

[0047] На этапе 615 передний слой 305 и задний слой 310 подвергаются обработке с целью образования реактивных поверхностей для улучшения приклеивании к ANT 315 и POST 320. В одном варианте осуществления передний слой 305 и задний слой 310 подвергаются плазменной обработке в сильно ионизированной среде, которая делает химически активными внутренние поверхности переднего слоя 305 и заднего слоя 310.

[0048] На этапе 620 материал жидкого проводника, который образует ANT 315 и POST 320, осаждается на вогнутую внутреннюю поверхность переднего слоя 305 и осаждается на выпуклую внутреннюю поверхность заднего слоя 310. В одном варианте осуществления осаждение материала жидкого проводника может производиться путем распыления через трафареты, которые совпадают по форме с вогнутой и выпуклой поверхностями. В еще одном варианте осуществления материал жидкого проводника наносится на штампы с криволинейными поверхностями, которые совпадают по форме с вогнутой и выпуклой поверхностями переднего слоя 305 и заднего слоя 310 соответственно. Затем штампы с нанесенным покрытием прижимаются к внутренним поверхностям переднего слоя 305 и заднего слоя 310 для переноса на него печатного рисунка. После нанесения материала жидкого проводника его отверждают и/или отжигают при высокой температуре (этап 625).

[0049] В варианте осуществления, где материал жидкого проводника представляет собой коллоидный раствор проводящих частиц (например, нанотрубки или нанопроволоки), отжиг может помочь проводящим частицам укладываться или сминаться, тем самым повышая электропроводность ANT 315 и POST 320. Пример коммерчески доступных материалов для получения материала жидкого проводника включает в себя серебряные нанопроволоки, углеродные нанотрубки, PEDOT:PSS или другие материалы. В некоторых вариантах осуществления различные растворители (например, спирт), сурфактанты или растворители можно добавить в материал жидкого проводника для повышения равномерности покрытия и адгезии ANT 315 и POST 320 с передним слоем 305 и задним слоем 310, соответственно.

[0050] В некоторых вариантах осуществления наносят и отверждают несколько слоев материала жидкого проводника для наращивания толщины ANT 315 и POST 320 до тех пор, пока не будет достигнуто удельное поверхностное сопротивление (этап 630). Эти итерации могут варьироваться от одиночного нанесения до многочисленных нанесений (например, вплоть до 10 нанесений). Однако, предполагается, что во многих случаях будет достаточно от одного до четырех итерационных этапов нанесения и/или отверждения/отжига.

[0051] На этапе 635 проводящий клейкий материал 405 наносится на контактные площадки 345 и 350 на кольцевой подложке 330. Далее, кольцевая подложка 330, включающая в себя источник 335 питания и схему 340 контроллера, размещается поверх выпуклой внутренней поверхности заднего слоя 310 с задней контактной площадкой 350, совпадающей с соединительным выводом 365 на POST 320 (этап 640).

[0052] На этапе 645 жидкокристаллический материал распределяется в центральной области вогнутой внутренней поверхности переднего слоя 305 и закрывает ANT 315. В одном варианте осуществления жидкокристаллический материал распределяется поверх большей по размеру зоны таким образом, чтобы LC-слой 325 закрывал большую по размеру зону, чем ANT 315 или POST 320.

[0053] На этапе 650 две половины (передний слой 305 и задний слой 310) гибкой оболочки линзы прижимаются друг к другу и уплотняются. При совмещении двух половин следует обеспечить соблюдение крайней осторожности для обеспечения выравнивания между передним соединительным выводом 360 и передней контактной площадкой 345. В одном варианте осуществления дополнительный гибкий материал оболочки добавляется к нижнему краю или кромке переднего слоя 305 и заднего слоя 310, сопряженных друг с другом, для обеспечения герметичности. Наконец, устройство, устанавливаемое на глаз, или интеллектуальная контактная линза упаковывается в герметичный контейнер с разрешением на применение линзы для распределения.

[0054] Приведенное выше описание иллюстрированных вариантов осуществления изобретения, в том числе тех, которые описаны в реферате, не предназначено быть исчерпывающим или ограничивающим изобретение точно раскрытыми формами. Хотя конкретные варианты осуществления и примеры для изобретения описаны в данном документе в целях иллюстрации, различные модификации возможны в пределах объема настоящего изобретения так, как это будет понятно специалистам в данной области техники.

[0055] Эти модификации могут быть сделаны в изобретении в свете приведенного выше подробного описания. Термины, используемые в нижеследующей формуле изобретения, не следует рассматривать как ограничивающие изобретение конкретными вариантами осуществления, раскрытыми в данном описании. Скорее всего, объем настоящего изобретения должен определяться полностью нижеследующей формулой изобретения, которая должна быть истолкована в соответствии с установленными доктринами толкования формулы изобретения.

Изобретение относится к области оптики, в частности к контактным линзам. Линза содержит оболочку линзы, включающую в себя передний слой и задний слой, передний проводящий электрод, расположенный внутри оболочки линзы и поперек центральной области оболочки линзы, задний проводящий электрод, расположенный внутри оболочки линзы и поперек центральной области, элемент исполнительного механизма аккомодации, расположенный между первым и вторым проводящими электродами в центральной области и кольцевую подложку, расположенную вокруг центральной области. Причем передний и задний проводящие электроды являются прозрачными и осуществляют электрическое управление элементом исполнительного механизма аккомодации. Передний проводящий электрод включает в себя передний соединительный вывод, продолжающийся за пределами центральной области и контактирующий с передней контактной площадкой на кольцевой подложке. Задний проводящий электрод включает в себя задний соединительный вывод, продолжающийся за пределами центральной области и контактирующий с задней контактной площадкой на кольцевой подложке. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Контактная линза, содержащая:

оболочку линзы, включающую в себя передний слой и задний слой;

передний проводящий электрод, расположенный внутри оболочки линзы и поперек центральной области оболочки линзы;

задний проводящий электрод, расположенный внутри оболочки линзы и поперек центральной области;

элемент исполнительного механизма аккомодации, расположенный между первым и вторым проводящими электродами в центральной области; и

кольцевую подложку, расположенную вокруг центральной области,

причем передний и задний проводящие электроды являются прозрачными и осуществляют электрическое управление элементом исполнительного механизма аккомодации,

при этом передний проводящий электрод включает в себя передний соединительный вывод, продолжающийся за пределами центральной области и контактирующий с передней контактной площадкой на кольцевой подложке,

задний проводящий электрод включает в себя задний соединительный вывод, продолжающийся за пределами центральной области и контактирующий с задней контактной площадкой на кольцевой подложке.

2. Контактная линза по п.1, в которой вогнутая поверхность заднего слоя выполнена с возможностью съемной установки на роговую оболочку глаза и выпуклая поверхность переднего слоя выполнена с возможностью быть совместимой с движением века, когда вогнутая поверхность заднего слоя установлена таким образом.

3. Контактная линза по п.1, в которой передний и задний проводящие электроды принимают форму переднего слоя и заднего слоя соответственно.

4. Контактная линза по п.1, в которой передний и задний проводящие электроды, каждый из которых содержит коллоидную суспензию проводящих частиц, которая затвердевает.

5. Контактная линза по п.4, в которой проводящие частицы содержат одно из: углеродных нанотрубок или металлических нанопроволок.

6. Контактная линза по п.1, в которой передний и задний проводящие электроды содержат проводящий полимер или проводящий кремний, который затвердевает.

7. Контактная линза по п.1, дополнительно содержащая:

первый проводящий клейкий материал, расположенный между передним соединительным выводом и задней контактной площадкой для электрического соединения переднего проводящего электрода с передней контактной площадкой; и

второй проводящий клейкий материал, расположенный между задним соединительным выводом и задней контактной площадкой для электрического соединения заднего проводящего электрода с задней контактной площадкой.

8. Контактная линза по п.1, в которой передний соединительный вывод и задний соединительный вывод смещены по окружности относительно друг друга.

9. Контактная линза по п.1, в которой элемент исполнительного механизма аккомодации содержит жидкокристаллический ("LC") слой и в котором слой LC продолжается поперек большей по размеру зоны в центральной области, чем передний и задний проводящие электроды.

10. Контактная линза по п.1, в которой каждый из переднего и заднего проводящих электродов содержит многоуровневую структуру прозрачной проводящей жидкости, которая многократно наносится и затвердевает.

11. Способ изготовления контактной линзы, имеющей гибкую оболочку линзы, содержащий:

осаждение материала жидкого проводника на вогнутую внутреннюю поверхность переднего слоя гибкой оболочки линзы;

осаждение материала жидкого проводника на выпуклую внутреннюю поверхность заднего слоя гибкой оболочки линзы;

отверждение материала жидкого проводника на переднем и заднем слоях для формирования переднего гибкого проводящего электрода, расположенного на вогнутой внутренней поверхности, и заднего гибкого проводящего электрода, расположенного на выпуклой внутренней поверхности, соответственно, причем оба передний и задний гибкие проводящие электроды являются прозрачными;

распределение жидкокристаллического материала между передними и задними гибкими проводящими электродами; и

уплотнение переднего слоя с задним слоем для заключения переднего и заднего гибких проводников и жидкокристаллического материала в гибкую оболочку линзы контактной линзы.

12. Способ по п.11, в котором материал жидкого проводника содержит коллоидную суспензию проводящих частиц, которая принимает форму вогнутой внутренней поверхности и выпуклой внутренней поверхности, соответственно.

13. Способ по п.12, в котором проводящие частицы содержат одно из: углеродных нанотрубок или металлических нанопроволок.

14. Способ по п.11, в котором материал жидкого проводника содержит проводящий полимер или проводящий кремний, который принимает форму вогнутой внутренней поверхности и выпуклой внутренней поверхности соответственно.

15. Способ по п.11, дополнительно содержащий многократное осаждение и отверждение материала жидкого проводника на каждой из вогнутой внутренней поверхности и выпуклой внутренней поверхности для наращивания толщины переднего и заднего гибких проводящих электродов для достижения желаемого удельного поверхностного сопротивления.

16. Способ по п.11, в котором осаждение жидкого проводящего материала на выпуклую внутреннюю поверхность содержит:

позиционирование трафарета по выпуклой внутренней поверхности переднего слоя; и

распыление жидкого проводящего материала через трафарет на выпуклую внутреннюю поверхность переднего слоя.

17. Способ по п.11, в котором осаждение жидкого проводящего материала на выпуклую внутреннюю поверхность содержит:

нанесение жидкого проводящего материала для штампа; и

прижатие штампа к выпуклой внутренней поверхности переднего слоя для переноса жидкого проводящего материала на выпуклую внутреннюю поверхность переднего слоя.

18. Способ по п.11, в котором жидкокристаллический материал распределяется поверх большей по размеру зоны в центральной области гибкой оболочки линзы, чем передний и задний гибкие проводящие электроды.

19. Способ по п.11, дополнительно содержащий плазменную обработку переднего и заднего слоев гибкой оболочки линзы перед уплотнением переднего и заднего слоев друг с другом для образования реактивных поверхностей для соединения переднего и заднего гибких проводящих электродов с передним и задним слоями соответственно.

20. Способ по п.11, дополнительно содержащий:

обеспечение кольцевой подложки, на которой расположены аккумулятор, схема контроллера, передняя контактная площадка и задняя контактная площадка;

распределение проводящего клейкого материала на передней и задней контактных площадках;

позиционирование кольцевой подложки на заднем слое, окружающем задний гибкий проводящий электрод; и

соединение соединительных выводов, продолжающихся от переднего и заднего проводящих электродов до передней и задней контактных площадок соответственно.