专利名称：用于激活通电眼用透镜元件的设备和方法
技术领域：
本发明涉及用于激活生物医疗器械的方法和装置。更具体地讲，本发明涉及用于控制向生物医疗器械(例如眼用透镜)所含元件应用能量的方法和装置。
背景技术：
眼用透镜已长期成功地应用于矫正视力。此外，这一技术领域的发展产生了许多可改善眼科患者所需服务的复杂实施例，其范围从(例如)透镜材料的渗透性到适应双焦矫正的设计。然而，现行的眼用透镜都为静态的。如果能够以受控的方式改变眼用透镜的特性，那么许多功能将能更好地发挥。此类应用的关键之处在于，仍然需要以某种方式为功能供电的装置。在以全文并入本说明书的相关说明书中，介绍了包括通电眼用透镜的方法、设备和装置。如果通电透镜可按需激活或取消激活，那么许多功能都可因节能而获益。此外，通过采用可由使用者激活的各种操作状态，也可获得有益效果。因此，可取的是将激活装置结合到通电眼用透镜中。
发明内容
本发明涉及用于激活通电眼用透镜的方法和设备。通常，通电眼用透镜包含能够检测在外部生成的信号并根据检测的信号控制透镜功能的元件。在一些实施例中，检出信号后，会通过操纵电能来激活通电眼用透镜中的元件。本发明的一些实施例包括可有效检测光子类信号的一种或多种检测元件。光子类信号的检测可通过(例如)使用光电二极管、光敏电阻器、光电晶体管和光电池中的一者或多者来实现。其他实施例可包括外部信号，该外部信号包括以下一种或多种电磁能、电感耦合、磁场耦合以及以电容方式检测的信号。具体的磁场耦合检测装置可包括(例如)具有基于霍尔效应的检测器的开关。本发明还涵盖外部信号的各种组合以及备选方案。在另一方面，本发明的一些实施例包括用于检测不同类型的能源的方法和设备。 因此，实施例可包括具有一个或多个对以下一者或多者敏感的装置的眼用透镜压力变化、 声音类信号、磁力、光信号和射频信号。一些实施例还涉及提供外部信号和外部信号源的方法，这些信号或信号源可有效地控制眼用透镜系统中元件的电力，从而激活或取消激活眼用透镜中的元件。外部信号的检测可导致眼用透镜系统中所含的至少一个元件改变物理状态或电状态。在一些实施例中，检测还可包括以模拟或数字方式处理信号。处理过程可对外部生成的信号中的模式加以区分，例如，被一段可接受的时间延迟分开的两个离散的信号事件。这样的信号组合可与涉及眨眼的生理特征相关。在一些实施例中，使用外部信号以电激活眼用透镜系统中的一个或多个装置并改变光学装置的聚焦特性。另外的实施例可包括改变电激活光学装置内的透射比的方法。此外，通电眼用透镜可具有多种状态，例如具有正常能耗的激活状态以及具有低能耗的睡眠状态。激活透镜可导致电路切换到睡眠状态和解除睡眠状态。在激活状态下， 透镜的功能将可以使用，并以高于睡眠状态的能耗率运行。在一些实施例中，检测到的信号还可以包含在通电眼用透镜内有用的能量。一些方法涉及使用外部信号以无线方式供能，从而激活这样的系统，该系统可将外部能量转换成能够重新为通电眼用透镜中能量源供电的能量。一些实施例可涉及具有高光子通量的外部信号，该光子通量将被吸收并转换成为能量源重新供电的电能。其他实施例涉及得自由检测事件激活的不同类装置的方法。具有这一性质的一些实施例可包括用于将识别信息存储在透镜中的识别装置。另外的实施例可涉及激活在通电眼用透镜系统中能够显示信息的装置的方法。一些实施例可涉及激活可导致从透镜系统中分泌化学物质的装置的方法。在这些实施例中的其中一些中，化学物质可包括药用化学物质。因此，实施例可包括通过接收信号来改变通电眼用透镜中所含元件或子系统状态的无线机构。可对信号进行验证，以确定信号包含用于传达命令以改变眼用透镜所含元件状态的特性。因此，可根据该信号使眼用透镜中的一个或多个元件发生状态改变。
图1示出了可激活通电眼用透镜系统的示例性图示。图2示出了因磁信号源的存在而被激活的可激活通电眼用透镜系统的示例性图
7J\ ο图3示出了被外部信号源激活的可激活通电眼用透镜系统的示例性图示。图4示出了在环境光照条件下以眨眼发出信号的可激活通电眼用透镜系统的示例性图示。图5示出了被来自指尖的外部压力信号激活的可激活通电眼用透镜系统的示例性图示。
具体实施例方式本发明提供用于形成通电眼用透镜的方法和设备，该通电眼用透镜具有可以外部方式激活的一个或多个元件。将在以下章节中给出本发明实施例的详细说明。各种实施例的说明都是示例性的，给出的实施例的示例性性质并不限制相关发明的范围。术语在与本发明相关的具体实施方式
和权利要求中，可采用各种术语，这些术语将采用以下定义激活(或启动)是指在通电眼用透镜中实现能量供应，以使得透镜中的至少一个元件发挥功能或改变功能状态。检测是指接收信号。通电是指能够向眼用透镜供能或将能量储存于其中的状态，一个具体实施例包括将电流供给眼用透镜或将电能储存在眼用透镜中。能量是指物理系统做功的能力。本发明内的许多用途可涉及所述能力在做功中能够执行电作用。状态是指多种可能限定的、离散的物理或电状态中的其中一种，其中每种状态可在通电眼用透镜所含的电子元件或电物理元件或系统中出现。激活式通电眼用诱镜中的激活系统现在参见图1，图中示出了已激活并通电的眼用透镜100的示例性实施例的基本结构。通电眼用透镜100可包括一个或多个元件130、135、140和能量源110。在一些实施例中，包括作为能量源110的可充电锂离子电池。可通过使用充电系统160对可充电电池 110充电。可将充电系统160在连接点170处连到电池能量源110上同时在连接点150处连到电子电路元件135上。电子电路元件可包括以下一者或多者安装到柔性基底145和仿形电子器件(未示出)(例如，纳米网晶体管和碳纳米管基底等)上的元件130、135、140。柔性基底可用于电连接以及固定电路元件130、135、140。激活装置140可用于改变控制装置130的状态。控制器130的输出可由电线或其他电导体120路由到视区190中的电光装置。现在转到图2，图中示出了本发明一些实施例的图示，其具有能够检测一定强度磁场的存在与否的激活装置220。激活装置220可监测其周边环境中磁场变化的存在。当使磁装置240充分靠近通电眼用透镜200时，该装置将提供具有足够强度的磁通量230，以触发检测器220中的响应。根据检测器220的响应可激活通电透镜200。此外，根据检测器 220的响应还可改变透镜内元件的状态。在一些实施例中，元件状态的变化可改变通电眼用透镜200光激活部分中电光装置210的性质。另一方面，在一些实施例中，磁激活装置220可包括霍尔效应感应开关。这类装置的具体实施例可通过使用微型霍尔效应传感器/开关(例如由Allegro Microsystems, Inc. (Worcester, MA)制造的A1172)而限定。对于本领域的技术人员而言可显而易见的是，可存在许多能够检测磁场或磁场变化的传感器装置，这些装置可限定被激活眼用透镜的多个实施例。现在参见图3，在一些另外的实施例中，外部信号发射装置340将电磁信号传输到对特定电磁信号330敏感的接收器装置320。该接收器装置可用于检测提出状态改变要求的信号330，或在更复杂的实施例中，特定电磁信号330可包括电磁信号的数据流，使得当其被装置320接收时，信号可被转化成激活命令。在一些实施例中，电磁信号可包括具有特定频带的光子源。在这些实施例中的其中一些中，恰当频带中任何信号的存在可限定用于激活眼用透镜所含元件的适当信号。在不同的实施例中，电磁信号330可包括具有特定能带的光子，其中光子强度的时间演变可被检测装置320吸收并被转化成信号。然后，该信号可激活特定眼用透镜中的各种状态。可包括各种频带(包括可见光和红外线)将其作为非限制性实例，并可将其用作电磁信号330。在其他实施例中，频带可包括基于射频的信号，其具有对于本领域的技术人员而言显而易见的许多实施例类型的信号定义。在另外的实施例中，源340可包括其电场分量包含信号信息的信号。在一些此类实施例中，电容耦合装置可限定信号检测器320。以与针对电磁信号所述的类似方式，具有相应性质的此电场的存在可构成信号。在另一方面，此类信号的时间演变可编码为检测装置320限定的合适信号。用于电场类系统的其他方法和装置也可用于激活通电眼用透镜的元件。现在参见图4，图中示出了激活实施例的其他类型。环境光源440(例如自然阳光) 可产生射到眼用透镜周围区域的环境光线430。环境光源440还可以包括人造光源，例如白炽灯、荧光灯、发光二极管或多种环境光源的变型。生理眼睑450可表示环境光源440与光源420检测器之间相对不透光的屏障；检测器处光的存在可限定可由该激活式通电眼用透镜的佩戴者控制的信号发射方面。在示例性感测中，通过有意眨眼在通电眼用透镜415所含的光检测器420中产生光信号脉冲，然后用于为通电眼用透镜415中的其他元件425提供控制信号。从而，基于眨眼的正确的光信号发射可以激活透镜。因此，可利用由模式化眨眼序列产生的信号使一个或多个元件425(例如眼用透镜系统光激活区410中的电光装置)发生状态改变。用于处理光波430的多种可供选择的实施例可得自环境光源。可结合到此类实施例中的变量包括通过眨眼实现的信号发射方案，可检测光源的检测器的类型，连接并处理接收到的信号以及激活通电透镜415中的元件425的电子元件的类型。现在参见图5，在另外的实施例中，激活信号可包括机械类信号。由机械接触产生或由声波产生的压力可限定其中压力与之前讨论的电磁信号类似的实施例。在500处，示出了眼科区域的示例性图示，其中眼睑MO围绕着透镜。在一些实施例中，眼睑所受的机械接触形式的压力可通过眼睑传递给眼用透镜中的压敏激活装置。该压力可通过用手指按压眼睑而产生。压敏装置520可包括薄膜开关； 作为另外一种选择，也可使用其他压力感测装置，包括微米或纳米级压力换能器。接触压力形成信号，在一些实施例中，接触压力由使用者通过指尖530压在眼睑上而产生。对于机械或压力信号的性质以及信号检测装置而言，相关的变型可包括在本发明的范围内。在可供选择的实施例中，可在声波中包含压力信号。在此类实施例中，可用图3类似地示出该系统的结构。然而，在此类实施例中，源340将包括一个或多个声能源。用于转变能量接收器状态的声能可以是可听音区的一部分，或者作为另外一种选择，也可在可听音区之外。如图所示，可通过麦克风装置320或其他对用于产生状态信号变化的预定声音波长敏感的接收器来检测声波330。在此类实施例中，检测到的声音信号随后可以触发眼用透镜系统中元件的激活。在一些实施例中，激活可导致电光装置310的状态发生变化。对于涉及声波性质、声波检测、声波中所含信号的类型以及信号作用于的激活类型的该实施例，存在许多变型形式。激活式通电眼用透镜装置的功能在一些实施例中，除了用于电路(其以本发明所公开的其中一种方式有效地检测激活)的相对少的能量之外，通电眼用透镜中的能量源可与通电透镜中所含的某些或所有元件断开。然后可使用此类激活信号启动眼用透镜内的一个或多个附加电路部分。这样， 附加电路的激活可凭借自身的作用激活装置中的某些功能改变。作为另外一种选择，在一些实施例中，附加电路的激活可允许透镜脱离所谓的“睡眠模式”并使得透镜准备接收附加的激活信号。在一些实施例中，激活信号将改变透镜特性的直接方面。例如，激活信号可改变电激活透镜的状态。这样一来，在一些实施例中，可改变眼用透镜的聚焦特性。在非限制性实例中，激活信号可导致电子电路向电极施加直流(DC)电压，从而改变EWOD(介质上电润湿) 电极的疏水性。所述疏水性变化可改变弯液面界面的性质，并因此改变由该界面形成的透镜的聚焦性质。可显而易见的是，作为另外一种选择，相同的信号可导致向相同的电极施加交流(AC)电压。从更广的意义而言，激活信号可导致电激活透镜系统从一种光学特性状态改变到另一种光学特性状态。在一些可供选择的实施例中，激活信号可导致眼用透镜光激活或非光激活区域中遮光的改变。另外的激活实施例可包括改变透镜光激活区的透射特性。对于本领域的技术人员而言可显而易见的是，存在许多与可如何让光线通过眼用透镜系统相关的条件。在其他实施例中，激活过程可包括信号传入眼用透镜。在这些情况下，可将信号路由到透镜中的信号处理电子器件。当在处理器件中解码时，信号可具有控制作用。作为另外一种选择，信号可具有传入透镜的数据。在一些实施例中，该数据信号可激活透镜中的显示特性。可显而易见的是，激活信号的各种组合都可在激活式通电眼用透镜中出现，其形式可以为特定信号类型的不同数据编码，也可为不同信号类型的组合。在不同类型的实施例中，激活信号可融入透镜本身的数据传输。在非限制性实例中，可将RFID元件包含在眼用透镜系统中。激活可包括使RFID能够传输其存储的信息的子集。对于本领域的技术人员而言可显而易见的是，在本领域的范围内可存在许多数据存储、传输、处理和通信的实施例。在其他实施例中，眼用透镜的激活可导致透镜系统从眼用透镜的储存部分分配以下一者或多者活性剂、化学物质和溶液。在一些实施例中，这些活性剂、化学物质和溶液可对以某种方式放入了透镜的眼科环境进行治疗。例如，分配的溶液可包含治疗干眼症的药剂或治疗眼部病症的药物。在一些实施例中，透镜中包含的传感器可用于监测眼科环境中的病症，并响应于进入或脱离阈限状态而分配溶液。基本上，传感器可用作激活装置。可显而易见的是，诱发从激活眼用透镜中分配化学物质的许多实施例可由本发明的领域得来。在其他实施例中，信号可导致透镜系统改变物理外观。以非限制性实例的方式，物理外观的变化可涉及发光器件的激活。在一些实施例中，该器件可时开时关地闪烁，而在其他实施例中，光可一直保持导通状态，直到接收到另一个激活信号。对于本领域的技术人员而言可显而易见的是，可存在许多的实施例，其中不同类型的外观变化包括在通电眼用透镜内被激活的状态的改变。Mrk如上所述以及由下文的权利要求所进一步限定，本发明提供了形成激活式通电眼用透镜的方法，以及执行此类方法的设备，同时还描述了由此形成的激活式通电眼用透镜以及激活该透镜的方法。
权利要求
1.一种用于通电眼用透镜的激活系统，包括包含能量源的通电眼用透镜；与所述能量源电气连通的激活装置，其中所述激活装置能够检测从所述眼用透镜的外部源发出的信号；以及与所述能量源电气连通的元件，所述元件根据所述激活装置对外部信号的检测足以接收来自所述能量源的能量。
2.根据权利要求1所述的激活系统，其中能够检测从所述眼用透镜的外部源发出的信号的所述激活装置包含光敏装置。
3.根据权利要求2所述的激活系统，其中所述光敏装置为以下一者或多者光电二极管、光敏电阻器、光电晶体管和PIN光电池。
4.根据权利要求1所述的激活系统，其中能够检测从所述眼用透镜的外部源发出的信号的所述激活装置包含对与光敏装置不同的光谱区内的电磁能敏感的装置。
5.根据权利要求1所述的激活系统，其中能够检测从所述眼用透镜的外部源发出的信号的所述激活装置包含能够电容耦合到外部电信号的装置。
6.根据权利要求1所述的激活系统，其中能够检测从所述眼用透镜的外部源发出的信号的所述激活装置包含能够电感耦合到外部电磁信号的装置。
7.根据权利要求1所述的激活系统，其中能够检测从所述眼用透镜的外部源发出的信号的所述激活装置包含能够磁耦合到外部磁信号的装置。
8.根据权利要求7所述的激活系统，其中能够磁耦合的所述装置包含霍尔效应开关。
9.根据权利要求1所述的激活系统，其中能够检测从所述眼用透镜的外部源发出的信号的所述激活装置包含能够感测所述通电眼用透镜装置表面上的压力变化的装置。
10.根据权利要求1所述的激活系统，其中能够检测从所述眼用透镜的外部源发出的信号的所述激活装置包含能够感测外部声音信号的装置。
11.一种激活通电眼用透镜的方法，包括提供外部信号源；通过所述通电眼用透镜包含的第一元件检测所述外部信号源；以及改变所述通电透镜包含的第二元件的状态。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括对所述外部信号的检测进行处理，以确定激活状态。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述处理包括区分由确定的时间范围分开的两个或更多个离散的检测信号。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述时间包括与有意眨眼对应的生理速率。
15.根据权利要求11所述的方法，其中被激活的元件状态包括电光装置。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述方法还包括激活所述电光装置，以改变所述眼用透镜的一种或多种聚焦特性。
17.根据权利要求11所述的方法，其中所述方法还包括激活元件状态，以调整光谱带中眼激活区的透射比。
18.根据权利要求11所述的方法，其中所述通电透镜包含的元件的状态的改变包括门电路，所述方法还包括将至少一个元件设置为与所述通电眼用透镜中的所述能量源电气连通的步骤。
19.根据权利要求11所述的方法，其中改变所述通电透镜包含的元件的状态包括检测足够强的光子通量，所述方法还包括为所述通电眼用透镜中的所述能量源充电。
20.根据权利要求11所述的方法，其中一个或多个元件包括识别装置。
21.根据权利要求11所述的方法，其中一个或多个元件包括显示装置。
22.根据权利要求11所述的方法，其中一个或多个元件包括溶液分配装置。
全文摘要
本发明提供了用于激活通电眼用透镜的设备和方法。在一些实施例中，本发明提供了通过与所述眼用透镜(200)外部的激活装置(220)进行无线通信使一个或多个元件激活和和取消激活。在一些实施例中，通电眼用透镜包含发挥以下作用的元件检测外部信号、处理所述检测到的信号、以及激活通过控制电能改变光学特性的元件。
文档编号A61F9/02GK102196789SQ200980143717
公开日2011年9月21日 申请日期2009年10月21日 优先权日2008年10月28日
发明者D·B·奥茨, F·A·弗利特施, R·B·皮尤 申请人:庄臣及庄臣视力保护公司