Результат интеллектуальной деятельности: ДУГООБРАЗНАЯ ЖИДКОСТНАЯ МЕНИСКОВАЯ ЛИНЗА

РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Настоящая заявка испрашивает приоритет по заявке на патент США № 13/095786, поданной 27 апреля 2011 года, и предварительной заявке на патент США № 61/334780, поданной 14 мая 2010 года.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение в целом относится к дугообразной жидкостной менисковой линзе, некоторые конкретные варианты осуществления которой включают в себя жидкостные менисковые линзы с передней изогнутой дугообразной линзой и задней изогнутой дугообразной линзой.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Жидкостные менисковые линзы известны в разных отраслях промышленности. Как описывается ниже более подробно с привлечением Фиг.1A и 1B, известные жидкостные менисковые линзы изготавливали цилиндрической формы, и поверхность их периметра была образована точками, находящимися на фиксированном расстоянии от оси, представляющей собой прямую линию. Конструкция известных жидкостных менисковых линз ограничена тем, что их первая внутренняя поверхность по существу параллельна второй внутренней поверхности, и каждая из них перпендикулярна оси цилиндра. К известным примерам использования жидкостных менисковых линз относятся такие устройства, как электронные камеры и мобильные телефоны.

Традиционно офтальмологическое устройство, такое как контактная линза и интраокулярная линза, включало в себя биосовместимое устройство с корректирующими, косметическими или лечебными свойствами. Контактная линза, например, может обеспечить одну или более из следующих возможностей: коррекция характеристик зрения, улучшение косметических свойств и лечебный эффект. Каждая из этих функций обеспечивается путем использования определенной физической характеристики линзы. Конструкция линзы с использованием светопреломляющего свойства позволяет корректировать характеристики зрения. Введенный в линзу пигмент позволяет получить желаемый косметический эффект. Введение в линзу активного вещества позволяет использовать линзу в лечебных целях.

В последнее время высказываются предположения о возможности встраивания в контактную линзу электронных компонентов. Некоторые компоненты могут включать в себя полупроводниковые устройства. Однако физические ограничения жидкостной менисковой линзы, включая ее размер, форму и аспекты управления, не позволяют использовать ее в качестве офтальмологической линзы. В целом цилиндрическая форма жидкостных менисковых линз, иногда называемая формой «хоккейной шайбы», не способствует созданию изделия, способного функционировать в человеческом глазу. Другие изогнутые линзы предложены лишь теоретически и не имеют реалистичной конструкции, пригодной для офтальмологического использования.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Соответственно, в настоящем изобретении предлагается жидкостная менисковая линза с физическими свойствами, позволяющими включить ее в офтальмологическую линзу, например в контактную линзу или интраокулярную линзу.

В соответствии с настоящим изобретением первая дугообразная оптическая часть находится в непосредственной близости от второй дугообразной оптической части, при этом между ними сформирована полость. Внутри полости находятся солевой раствор и масло. Приложение электрического сигнала по периметру одной и/или обеих из первой дугообразной оптической части и второй дугообразной оптической части изменяет физическую форму мениска, образовавшегося между солевым раствором и маслом, находящимися внутри полости.

ОПИСАНИЕ ФИГУР

На Фиг.1A представлен соответствующий предшествующему уровню техники пример цилиндрической жидкостной менисковой линзы, находящейся в первом состоянии.

На Фиг.1B представлен соответствующий предшествующему уровню техники пример цилиндрической жидкостной менисковой линзы, находящейся во втором состоянии.

На Фиг.2 представлен вид сбоку в разрезе примера жидкостной менисковой линзы в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.3 представлено поперечное сечение части примера дугообразной жидкостной менисковой линзы в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.4 представлены дополнительные примеры аспектов дугообразной жидкостной менисковой линзы.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем изобретении предлагается жидкостная менисковая линза с по меньшей мере одной из передней изогнутой линзы и задней изогнутой линзы, которые образуют менисковую полость жидкостной менисковой линзы.

На Фиг.1A показан вид в разрезе линзы 100 в соответствии с предшествующим уровнем техники, где внутри цилиндра 110 находится масло 101 и водный солевой раствор 102. Цилиндр 110 включает в себя две пластины из оптического материала 106. Каждая пластина 106 имеет плоскую внутреннюю поверхность 113-114. Цилиндр 110 имеет внутреннюю поверхность, которая по существу является осесимметричной. В некоторых вариантах осуществления в соответствии с предшествующим уровнем техники одна или более поверхностей могут иметь гидрофобное покрытие. На периметре или вокруг периметра цилиндра также расположены электроды 105. В непосредственной близости от электродов 105 также может быть предусмотрен электрический изолятор.

В соответствии с предшествующим уровнем техники каждая из внутренних поверхностей 113-114 является по существу плоской или ровной. Между соленой водой 102А и маслом 101 формируется поверхность раздела 112A. Как показано на Фиг.1A, форма поверхности раздела 112A, в сочетании с характеристиками преломления соленой воды 102A и масла 101, обеспечивает вхождение падающего света 108 через первую внутреннюю поверхность 113 и выход расходящегося светового потока 109 через вторую внутреннюю поверхность 113. Форма поверхности раздела между маслом 101 и соленой водой 102 может быть изменена путем приложения электрического тока к электродам 105.

На Фиг.100A показан вид в перспективе линзы в соответствии с предшествующим уровнем техники, показанной как элемент 100.

На Фиг.1B линза 100 в соответствии с предшествующим уровнем техники показана в запитываемом энергией состоянии. Запитываемое энергией состояние достигается путем приложения напряжения 114 к электродам 105. Форма поверхности раздела 112B между маслом 101 и соленой водой 102 изменяется при приложении электрического тока к электродам 105. Как показано на Фиг.1B, падающий свет 108B, проходящий через масло 101 и соленую воду 102B, фокусируется с образованием сходящегося светового потока 111.

На Фиг.2 представлен вид в разрезе жидкостной менисковой линзы 200 с передней изогнутой линзой 201 и задней изогнутой линзой 202. Передняя изогнутая линза 201 и задняя изогнутая линза 202 расположены в непосредственной близости друг от друга и образуют между собой полость 210. Передняя изогнутая линза имеет вогнутую дугообразную внутреннюю поверхность 203 и выпуклую дугообразную внешнюю поверхность 204. На вогнутую дугообразную внутреннюю поверхность 203 может быть нанесено одно или более покрытий (не показанных на Фиг.2). Покрытия могут включать в себя, например, один или более из электропроводных материалов или электроизоляционных материалов, гидрофобных материалов или гидрофильных материалов. Дугообразная поверхность линзы 203 и/или покрытия находятся в жидкостном и оптическом контакте с маслом 208, содержащимся в полости 210.

Задняя изогнутая линза 202 имеет выпуклую дугообразную внутреннюю поверхность линзы 205 и вогнутую дугообразную внешнюю поверхность линзы 205. На выпуклую дугообразную поверхность 205 может быть нанесено одно или более покрытий (на показанных на Фиг.2). Покрытия могут включать в себя, например, один или более из электропроводных материалов или электроизоляционных материалов, гидрофобных материалов или гидрофильных материалов. По меньшей мере одна из выпуклой дугообразной поверхности линзы 205 и покрытий находится в жидкостном и оптическом контакте с солевым раствором 207, содержащимся в полости 210. Солевой раствор 207 содержит одну или более солей или других компонентов, являющихся электропроводными и поэтому способными притягиваться или отталкиваться под действием электрического сигнала.

В соответствии с настоящим изобретением электропроводное покрытие 209 располагается вдоль по меньшей мере части периферической зоны передней изогнутой линзы 201 и/или задней изогнутой линзы 202. Электропроводное покрытие 209 может включать в себя золото или серебро и предпочтительно является биосовместимым. Приложение электрического заряда к электропроводному покрытию 209 приводит либо к притягиванию, либо к отталкиванию электропроводных солей или других компонентов солевого раствора.

Передняя изогнутая линза 201 обладает оптической силой в отношении света, проходящего через вогнутую дугообразную внутреннюю поверхность линзы 203 и выпуклую дугообразную внешнюю поверхность линзы 204. Оптическая сила может быть равной нулю, положительной или отрицательной. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления оптическая сила представляет собой оптическую силу, типичную для корректирующих контактных линз, например, в качестве неограничивающего примера, от -8,0 до +8,0 диоптрий.

Задняя изогнутая линза 202 обладает оптической силой в отношении света, проходящего через выпуклую дугообразную внутреннюю поверхность линзы 205 и вогнутую дугообразную внешнюю поверхность линзы 206. Оптическая сила может быть равной нулю, положительной или отрицательной. В некоторых вариантах осуществления оптическая сила представляет собой оптическую силу, типичную для корректирующих контактных линз, например, в качестве неограничивающего примера, от -8,0 до +8,0 диоптрий.

Различные варианты осуществления также могут включать в себя изменение оптической силы, связанное с изменением формы жидкого мениска 211, образующегося между солевым раствором 207 и маслом. В некоторых вариантах осуществления изменение оптической силы может быть относительно небольшим, например, может составлять от 0 до 2,0 диоптрий. В других вариантах осуществления изменение оптической силы, связанное с изменением формы жидкого мениска, может составлять до приблизительно 30 или более диоптрий. В целом большее изменение оптической силы, связанное с изменением формы жидкого мениска 211, предполагает относительно большую толщину линзы 210.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, например, с вариантами осуществления, которые могут быть включены в офтальмологическую линзу, например контактную линзу, толщина поперечного сечения 210 дугообразной жидкостной менисковой линзы 200 будет составлять до приблизительно 1000 микрон. Примерная толщина 210 относительно более тонкой линзы 200 может составлять до приблизительно 200 микрон. Предпочтительные варианты осуществления могут включать в себя жидкостную менисковую линзу 200 с толщиной 210 приблизительно 600 микрон. В целом толщина поперечного сечения передней изогнутой линзы 201 может составлять от приблизительно 35 микрон до приблизительно 200 микрон, а толщина поперечного сечения задней изогнутой линзы 202 также может составлять приблизительно от 35 микрон до 200 микрон.

В соответствии с настоящим изобретением общая оптическая сила изделия определяется совокупностью оптических сил передней изогнутой линзы 201, задней изогнутой линзы 202 и жидкого мениска 211, образовавшегося между маслом 208 и солевым раствором 207. В некоторых вариантах осуществления оптическая сила линзы 200 также будет включать в себя разность показателей преломления, например, между одним или более из передней изогнутой линзы 201, задней изогнутой линзы 202, масла 208 и солевого раствора 207.

В тех вариантах осуществления, в которых дугообразная жидкостная менисковая линза 200 включена в контактную линзу, также является желательным, чтобы солевой раствор 207 и масло 208 сохраняли стабильные относительные положения внутри изогнутой жидкостной менисковой линзы 200 при движении пользователя контактной линзы. В целом предпочтительно не допускать плавания и смещения масла 208 относительно солевого раствора 207 при движениях пользователя, и соответственно сочетание масла 208 и солевого раствора 207 предпочтительно подбирается так, чтобы эти жидкости имели одинаковую или близкую плотность. Кроме того, масло 208 и солевой раствор 207 должны предпочтительно иметь низкую способность к смешиванию, чтобы солевой раствор 207 и масло 208 не перемешивались.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления объем содержащегося в полости солевого раствора превышает объем содержащегося в полости масла. Кроме того, в некоторых предпочтительных вариантах осуществления солевой раствор 207 контактирует с по существу всей внутренней поверхностью 205 задней изогнутой линзы 200. В некоторых вариантах осуществления объем масла 208 составляет приблизительно 66% или более от объема солевого раствора 207. Некоторые дополнительные варианты осуществления могут включать в себя дугообразную жидкостную менисковую линзу, в которой объем масла 208 составляет приблизительно 90% или менее от объема солевого раствора 207.

На Фиг.3 представлен вид в разрезе краевой части дугообразной жидкостной менисковой линзы 300. Как отмечалось выше, дугообразная жидкостная менисковая линза 300 включает в себя переднюю изогнутую линзу 301 и заднюю изогнутую линзу 302. Передняя изогнутая линза 301 и задняя изогнутая линза 302 могут быть изготовлены из одного или более материалов, являющихся по меньшей мере частично прозрачными. В некоторых вариантах осуществления передняя изогнутая линза 301 и/или задняя изогнутая линза 302 включают в себя по существу оптически прозрачный пластик, например один или более из PMMA, Zeonor и TPX.

Передняя изогнутая линза 301 и/или задняя изогнутая линза могут быть получены, например, с использованием одного или более из следующих процессов: выточка на алмазно-токарном станке; литье под давлением; свободное формование с использованием цифровых зеркальных устройств.

Передняя изогнутая линза 301 и/или задняя изогнутая линза 302 могут включать в себя электропроводное покрытие 303, которое, как показано на фигуре, проходит по периметру от положения 309 до положения 310. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления электропроводное покрытие 303 включает себя золото. Золото может быть нанесено путем напыления, вакуумного осаждения или другим известным способом. Альтернативное электропроводное покрытие 303 может включать в себя, в качестве неограничивающего примера, алюминий, никель и оксид индия и олова. Как правило, электропроводное покрытие 303 наносят на область периметра передней изогнутой линзы 301 и/или задней изогнутой линзы 302.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения электропроводное покрытие 304 нанесено на отдельные области задней изогнутой линзы 302. Например, зоны по периметру задней изогнутой линзы 302 могут иметь покрытие, нанесенное от первой границы 304-1 до второй границы 304-2. Покрытия из золота можно наносить, например, путем напыления или вакуумного осаждения. В некоторых вариантах осуществления для нанесения золота или другого электропроводного материала на одну или более областей на периметре передней изогнутой линзы 301 или задней изогнутой линзы 302 в виде заранее заданного рисунка можно применять трафарет. Альтернативные электропроводные материалы можно наносить различными способами и с покрытием различных участков задней изогнутой линзы 302.

В некоторых вариантах осуществления сквозные каналы, например, одно или более отверстий или вырезов в задней изогнутой линзе 302, могут быть заполнены электропроводным наполнителем, например электропроводной эпоксидной смолой. Электропроводный наполнитель может обеспечивать электрическое соединение с электропроводным покрытием на внутренней поверхности передней изогнутой линзы 301 и/или задней изогнутой линзы 302.

В еще одном аспекте настоящего изобретения передняя изогнутая линза 301 и/или задняя изогнутая линза 302 могут быть изготовлены из множества разных материалов, причем оптическая зона, как правило, находящаяся в центральной области передней изогнутой линзы 301 и задней изогнутой линзы 302 (не показана), может включать в себя оптически прозрачный материал, а периферическая зона может включать в себя оптически непрозрачную область, содержащую электропроводный материал. Оптически непрозрачная область также может включать в себя схему управления и/или источники энергии.

В еще одном аспекте в некоторых вариантах осуществления на переднюю изогнутую линзу 301 нанесено изоляционное покрытие 305. В не ограничивающем изобретение примере изоляционное покрытие 305 может быть нанесено на участок от первой области 305-1 до второй области 305-2. Изоляционные материалы могут включать в себя, например, Parylen C, Teflon AF или другие материалы с различными электрическими и механическими свойствами и электрическим сопротивлением.

В некоторых конкретных вариантах осуществления изоляционное покрытие 305 образует пограничную область, отделяющую электропроводное покрытие 303 от солевого раствора 306, находящегося в полости между передней изогнутой линзой 301 и задней изогнутой линзой 302. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления изоляционное покрытие 305 нанесено рисунком и располагается в одной или более областях передней изогнутой линзы 301 и/или задней изогнутой линзы 302 с целью предотвращения контакта положительно заряженного проводника 303 и отрицательно заряженного солевого раствора 306 в ситуациях, когда контакт проводника 303 и солевого раствора 306 приведет к короткому замыканию. Некоторые варианты осуществления могут включать положительно заряженный солевой раствор 306 и отрицательно заряженный проводник 303.

Другие варианты осуществления могут допускать короткое замыкание между проводником 303 и солевым раствором 306 и использовать его в качестве функции сброса схемы, связанной с управлением линзой 300. Например, короткое замыкание может прерывать связь источника питания и линзы, приводя к возврату солевого раствора 306 и масла 307 в исходное положение.

Некоторые предпочтительные варианты осуществления включают в себя проводник 303, который проходит от области 309 на внутренней поверхности полости 311 до области 310, находящейся вне полости 311. В других вариантах осуществления может быть предусмотрен канал 312, проходящий сквозь переднюю изогнутую линзу или заднюю изогнутую линзу, который может быть заполнен электропроводным материалом 313, например водостойкой электропроводной эпоксидной смолой. Электропроводный материал 313 может формировать электрический контакт, находящийся вне полости, или может быть соединен с ним. Электрический заряд может быть приложен к контакту и передаваться к покрытию по электропроводному материалу 313 в канале 312.

Толщина изоляционного покрытия 305 может быть разной и являться эксплуатационным параметром линзы. В соответствии с настоящим изобретением заряженные компоненты, включая солевой раствор 306 и проводник 303, в общем случае располагаются на разных сторонах изоляционного покрытия 305. Настоящим изобретением предусматривается косвенная связь между толщиной изоляционного покрытия 305 и электрическим полем между солевым раствором 306 и проводником 303, причем чем дальше друг от друга находятся солевой раствор 306 и проводник 303, тем слабее будет электрическое поле.

В целом в настоящем изобретении предусматривается, что напряженность электрического поля может значительно падать при увеличении толщины изоляционного покрытия 305. Чем ближе друг к другу будут находиться поля, тем в целом больше энергии будет для перемещения сферической границы мениска 308. При увеличении расстояния между солевым раствором 306 и проводником 303 электрические поля солевого раствора 306 и электропроводного покрытия 303 будут располагаться дальше друг от друга и, следовательно, будет труднее обеспечить перемещение сферической границы мениска 308. С другой стороны, чем тоньше изоляционное покрытие 305, тем более чувствительным будет перемещение сферического жидкостного мениска 308 к дефектам изоляционного покрытия 305. Как правило, даже относительно небольшое отверстие в изоляционном покрытии 305 приведет к короткому замыканию линзы 300.

В некоторых вариантах осуществления желательно использовать солевой раствор 306 с плотностью, по существу совпадающей с плотностью масла 307, также содержащегося в линзе 300. Например, солевой раствор 306 может предпочтительно иметь плотность, отличающуюся от плотности масла 307 не более чем на 10%, более предпочтительно, отличающуюся от плотности масла не более чем на 5% и, наиболее предпочтительно, отличающуюся от плотности масла не более чем приблизительно на 1%. В некоторых вариантах осуществления концентрацию солей или других компонентов в солевом растворе 306 можно изменять с целью корректировки плотности солевого раствора 306.

В соответствии с настоящим изобретением дугообразная жидкостная менисковая линза 300 будет иметь более стабильные оптические характеристики при ограничении движения масла 307 относительно передней изогнутой линзы 301 и задней изогнутой линзы 302. Одним способом стабилизации смещений масла 307 относительно дугообразной передней изогнутой линзы 301 и/или задней изогнутой линзы 302 является согласование плотностей масла 307 и солевого раствора 306. Кроме того, благодаря изогнутой форме внутренних поверхностей передней изогнутой линзы 301 и задней изогнутой линзы 302 относительная глубина или толщина слоя солевого раствора 306 уменьшается по сравнению с традиционной цилиндрической конструкцией линзы. Соответственно, возрастает важность поддержания устойчивого положения масла внутри линзы 300 для предотвращения движения масла и возможного разрыва мениска между маслом 306 и солевым раствором 307.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления солевой раствор 306 имеет низкий показатель преломления по сравнению с маслом 307, которое имеет относительно высокий показатель преломления. Однако в некоторых вариантах осуществления возможно использование солевого раствора 306 с более высоким показателем преломления, чем у масла 307, которое в данном случае будет иметь относительно более низкий показатель преломления.

Для закрепления передней изогнутой линзы 301 и задней изогнутой линзы 302 на месте в непосредственной близости друг от друга, чтобы удерживать между ними масло 307 и солевой раствор 306, можно применять клей 308. Клей 308 выполняет функцию герметика, предотвращающего утечку солевого раствора 306 или масла 307 из изогнутой жидкостной менисковой линзы 300.

На Фиг.4 показана изогнутая жидкостная менисковая линза 400 с жидкостной менисковой границей 401 между солевым раствором 406 и маслом 407. В соответствии с некоторыми предпочтительными вариантами осуществления в передней изогнутой линзе 404 предусмотрена менисковая стенка 405, образованная первым угловым изломом дугообразной стенки, проходящим между зонами 402 и 403. Граница жидкостного мениска 401 будет перемещаться вверх и вниз по менисковой стенке 405 при приложении электрического заряда к одному или более электропроводным покрытиям или материалам 408 и отведении от них.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления электропроводное покрытие 403 будет проходить от области, находящейся внутри полости 409, содержащей солевой раствор 406 и масло 407, до области, находящейся вне полости 409, содержащей солевой раствор 406 и масло 407. В таких вариантах осуществления электропроводное покрытие 403 может служить проводником электрического заряда, приложенного к электропроводному покрытию 403 в точке, находящейся вне полости 409, к области электропроводного покрытия, находящейся внутри полости и в контакте с солевым раствором 406.