СИСТЕМА ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКОЙ ЛИНЗЫ, ВЫПОЛНЕННАЯ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ВНЕШНИМ УСТРОЙСТВОМ

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область применения изобретения

Настоящее изобретение относится к способам, аппарату и устройствам, связанным с офтальмологическими линзами, которые могут взаимодействовать с внешним устройством, включая, например, смартфоны, телевизоры или портативные компьютеры. Более конкретно, настоящее изобретение относится к системе офтальмологической линзы с энергообеспечением, которая может динамически взаимодействовать с функциями внешнего устройства, имеющего экран и операционную систему.

2. Обсуждение смежной области

Традиционно офтальмологическое устройство, такое как контактная линза, интраокулярная линза или пробка для слезной точки, представляет собой биосовместимое устройство, обладающее корректирующими, косметическими или терапевтическими качествами. Например, контактная линза может выполнять одно или более из коррекции зрения, косметического улучшения и/или терапевтической функции. Каждая функция обеспечивается определенной физической характеристикой линзы. Конфигурация линзы с учетом светопреломляющего свойства позволяет проводить коррекцию зрения. Введение в линзу пигмента позволяет обеспечить косметическое улучшение. Введение в материал линзы активного агента позволяет использовать линзу в терапевтических целях. Таких физических характеристик можно добиться без подключения линзы к источнику питания.

Совсем недавно в структуру контактной линзы стали включать активные компоненты, при этом также возможно включение в офтальмологическое устройство элементов питания. Характеристики относительно сложных компонентов, предназначенных для достижения данного эффекта, можно улучшить путем включения их в устройства вставки, которые затем могут быть включены в состав стандартных или аналогичных материалов, подходящих для изготовления офтальмологических линз существующего уровня техники.

Широкая распространенность карманных электронных устройств с экранами и операционными системами, включая, например, планшеты, смартфоны и электронные книги, способствовала эволюции механизмов взаимодействия с ними. Например, некоторые ранние карманные устройства не поддерживали управление посредством взаимодействия с экраном устройства; для взаимодействия с площадкой ввода устройства часто требовалось электронное перо (стилус). Более поздние модели включали в себя полностью интерактивные экраны, позволяющие пользователям взаимодействовать с устройством при помощи пальцев или электронного пера.

Аналогичным образом, чтобы удовлетворить потребности все более разнообразной аудитории пользователей персональных компьютеров, эволюционировали и способы взаимодействия с некарманными устройствами, такими как настольный компьютер или телевизор. Например, некоторые компьютеры имели адаптивные элементы, позволяющие управлять устройством пользователям с квадриплегией, часто посредством применения камер, способных обнаруживать перемещения глаз.

Недавно в карманных устройствах стала применяться аналогичная адаптивная технология, предназначенная для удобной эксплуатации со свободными руками. Однако возможность интеграции технологии отслеживания перемещений глаз в карманное устройство очень ограничена. В технологии отслеживания перемещений глаз по существу используется встроенная в устройство камера, которая может быть причиной недостоверных сигналов о перемещении глаз, поскольку карманное устройство по сути своей является портативным. Комбинация перемещений устройства, перемещений глаз и перемещений головы может привести к противоречивым командам.

Функциональность управления на основе перемещений глаз также ограничена. В настоящее время некоторые устройства позволяют выполнять базовую операцию прокрутки, при которой устройство обнаруживает, что взгляд пользователя достиг периметра экрана устройства и что информация на странице выходит за пределы такого периметра. Некоторые устройства обнаруживают движение, когда пользователь отворачивается от экрана устройства, причем устройство приостанавливает передачу аудиовизуальной информации до тех пор, пока пользователь не вернется к просмотру экрана устройства.

Соответственно, существует необходимость в более точном и динамическом механизме отслеживания перемещений глаз, который позволит реализовать более широкие возможности взаимодействия. Механизмы отслеживания и взаимодействия могут обеспечить взаимодействие офтальмологической линзы с энергообеспечением с рядом внешних устройств, включая карманные или некарманные устройства. Соответственно, может потребоваться улучшение процесса, способов и устройств, предназначенных для взаимодействия с внешним устройством. Можно ожидать, что некоторые из решений, разработанных для эффективного взаимодействия с внешним устройством через офтальмологические линзы с энергообеспечением, способны привнести элементы новизны в устройства без энергообеспечения и другие биомедицинские устройства. По этой причине особую важность приобретают новые способы и устройства, относящиеся к коммуникации между офтальмологической линзой с энергообеспечением и внешним устройством.

ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Являющаяся предметом настоящего изобретения офтальмологическая линза с энергообеспечением, которая может быть выполнена с возможностью взаимодействия с внешним устройством, преодолевает недостатки, связанные с существующим уровнем техники и кратко описанные выше. Дополнительно настоящее изобретение позволяет воплотить более широкие возможности взаимодействия, чем те, которые соответствуют существующему уровню техники.

Настоящее изобретение относится к системе офтальмологической линзы с энергообеспечением, содержащей по меньшей мере одну офтальмологическую линзу, выполненную с возможностью взаимодействия с определенным внешним устройством, причем офтальмологическая линза может содержать электронные компоненты и часть мягкой линзы, которая может по меньшей мере частично герметизировать электронные компоненты. Такие электронные компоненты могут содержать беспроводной приемник, беспроводной передатчик, процессор, датчик и проводящие дорожки, которые могут соединять между собой электронные компоненты. Некоторые такие офтальмологические линзы могут дополнительно содержать источник энергии, выполненный с возможностью энергообеспечения электронных компонентов. В альтернативном варианте осуществления офтальмологическая линза может получать энергообеспечение беспроводным образом от внешнего устройства. Электронные компоненты могут быть герметизированы в несущую вставку.

Электронные компоненты могут обеспечить взаимодействие системы офтальмологической линзы с определенным внешним устройством. Беспроводная связь может осуществляться после сопряжения системы офтальмологической линзы с определенным внешним устройством. Взаимодействие может позволить системе офтальмологической линзы управлять внешним устройством или внешнему устройству управлять системой офтальмологической линзы, либо реализовывать оба указанных варианта. Например, взаимодействие может автоматически регулировать яркость экрана внешнего устройства на основании данных о зрачке и естественном освещении, собранных системой офтальмологической линзы, а также данных о естественном освещении, собранных внешним устройством. В другом примере система офтальмологической линзы может содержать механизм оповещения о событии, который способен уведомлять пользователя о событии, произошедшем в системе офтальмологической линзы или во внешнем устройстве, либо между ними.

Управление внешним устройством может осуществляться посредством совокупности направленных перемещений глаз, которая может содержать целенаправленное перемещение глаз или изменение положение века. В некоторых аспектах система офтальмологической линзы может содержать механизм определения положения, который может быть выполнен с возможностью определения положения века или перемещения глаза. Система офтальмологической линзы может передавать такие данные внешнему устройству. Данные о положении могут содержать информацию о направленных движениях глаз, либо управлять работой системы офтальмологической линзы или внешнего устройства другими средствами. Например, механизм определения положения может отслеживать направление взгляда пользователя, что может вызвать выполнение операции прокрутки внешним устройством.

Некоторые системы офтальмологической линзы могут содержать вторую офтальмологическую линзу, аналогичную первой офтальмологической линзе, причем вторая офтальмологическая линза может быть надета на второй глаз пользователя. В случаях, когда обе офтальмологические линзы содержат датчики положения, внешнее устройство может отслеживать конвергенцию, которая может указывать на расстояние обзора между внешним устройством и системой офтальмологической линзы. На основании данных о конвергенции внешнее устройство может увеличивать размер шрифта и изображений на экране, либо в случаях, когда система офтальмологической линзы содержит часть с изменяемыми оптическими свойствами, может регулировать оптическую силу системы офтальмологической линзы.

Система офтальмологической линзы настоящего изобретения предлагает динамические, точные и не требующие использования рук средства взаимодействия с внешним устройством. Также подобная система может переносить нагрузку, связанную с питанием и обработкой данных, с офтальмологической линзы на внешнее устройство, имеющее значительно меньше ограничений с точки зрения размера и биосовместимости.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Вышеизложенные и прочие характеристики и преимущества настоящего изобретения станут понятны после следующего более подробного описания предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированных с помощью прилагаемых чертежей.

На Фиг. 1A представлен вид в сечении примера осуществления офтальмологической линзы с энергообеспечением на глазу, где офтальмологическая линза с энергообеспечением может быть выполнена с возможностью взаимодействия с внешним устройством беспроводным образом.

На Фиг. 1B представлен вид спереди примера осуществления офтальмологической линзы с энергообеспечением, выполненной с возможностью взаимодействия с внешним устройством беспроводным образом.

На Фиг. 2A представлен вид в сечении альтернативного варианта осуществления офтальмологической линзы с энергообеспечением на глазу, где офтальмологическая линза с энергообеспечением может быть выполнена с возможностью взаимодействия с внешним устройством беспроводным образом.

На Фиг. 2B представлен вид спереди альтернативного варианта осуществления офтальмологической линзы с энергообеспечением, выполненной с возможностью взаимодействия с внешним устройством беспроводным образом.

На Фиг. 3 представлен пример осуществления беспроводной связи между внешним устройством и офтальмологической линзой с энергообеспечением на глазу.

На Фиг. 4 представлен альтернативный пример осуществления беспроводной связи между внешним устройством и офтальмологической линзой с энергообеспечением на глазу.

На Фиг. 5A изображена диаграмма, представляющая графики зависимости силы тока от напряжения («вольт-амперные характеристики») имеющихся в продаже светоизлучающих диодов (светодиодов).

На Фиг. 5B представлена система, предназначенная для запитки светодиода от низковольтной аккумуляторной батареи.

На Фиг. 6A представлен первый пример осуществления беспроводной связи и способа управления между внешним устройством и офтальмологической линзой с энергообеспечением на глазу.

На Фиг. 6B представлен второй пример осуществления беспроводной связи и способа управления между внешним устройством и офтальмологической линзой с энергообеспечением на глазу.

На Фиг. 7 представлен пример осуществления офтальмологической линзы с энергообеспечением с механизмом определения положения.

На Фиг. 8 представлен альтернативный вариант осуществления офтальмологической линзы с энергообеспечением с механизмом определения положения.

На Фиг. 9A-9D представлен вид сверху различных направлений взгляда и расстояний конвергенции пары глаз, на каждый из которых надета офтальмологическая линза с энергообеспечением с механизмами определения положения.

На Фиг. 10A-10D представлен вид сверху различных направлений взгляда и расстояний конвергенции пары глаз, где только на один глаз надета офтальмологическая линза с энергообеспечением с механизмами определения положения.

На Фиг. 11A представлена пара глаз, смотрящих на экран внешнего устройства с защитой конфиденциальности, причем на глаза пользователя не надеты офтальмологические линзы с энергообеспечением с фильтром защиты конфиденциальности.

На Фиг. 11B представлена пара глаз, смотрящих на экран внешнего устройства с защитой конфиденциальности, причем на глаза пользователя надеты офтальмологические линзы с энергообеспечением с фильтром защиты конфиденциальности.

На Фиг. 12 представлена система автоматической регулировки яркости экрана внешнего устройства.

На Фиг. 13 представлена схема принятия решений для офтальмологической линзы с энергообеспечением с изменяемой частотой выборки.

На Фиг. 14 представлены стадии взаимодействия между офтальмологической линзой с энергообеспечением и внешним устройством после активации посредством запроса о сопряжении.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем изобретении описана офтальмологическая линза с энергообеспечением, выполненная с возможностями взаимодействия, необходимыми для связи с внешним устройством. По существу, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения в офтальмологическую линзу с энергообеспечением могут быть встроены механизмы взаимодействия и/или определения положения, например, такие, которые включают в себя несущую вставку.

В следующих разделах будет приведено подробное описание примеров осуществления настоящего изобретения. Описания как предпочтительных, так и альтернативных вариантов осуществления являются только примерами осуществления, и предполагается, что специалистам в данной области будут понятны возможности использования вариаций, модификаций и внесения изменений. Поэтому должно быть понятно, что объем представленного изобретения не ограничивается приведенными примерами осуществления.

ОПРЕДЕЛЕНИЯ

В данном описании и пунктах формулы изобретения, направленных на осуществление настоящего изобретения, могут использоваться различные термины, для которых будут приняты следующие определения:

Компонент: в настоящем документе относится к устройству, которое выполнено с возможностью потреблять электрический ток от источника энергии для осуществления одного или нескольких изменений логического или физического состояния.

Электрическое взаимодействие: в настоящем документе относится к состоянию под воздействием электрического поля. В случае использования проводящих материалов воздействие происходит в результате протекания электрического тока или приводит к протеканию электрического тока. При использовании других материалов воздействие, такое как стремление ориентировать постоянные и наведенные дипольные молекулы вдоль линий поля, например, может вызываться электрическим потенциальным полем.

Инкапсуляция: в настоящем документе относится к созданию барьера, отделяющего объект, например, несущую вставку, от окружающей этот объект среды.

Герметизирующий материал: в настоящем документе относится к оболочке, окружающей единый элемент, например, несущую вставку, что приводит к созданию барьера, отделяющего единый элемент от окружающей его среды. Например, герметизирующие материалы могут содержать силиконовые гидрогели, такие как этафилкон, галифилкон, нарафилкон и сенофилкон, либо другой гидрогелевый материал для контактных линз. В некоторых примерах осуществления герметизирующий материал может быть полупроницаемым, чтобы удерживать в элементе определенные вещества, предотвращая при этом попадание в элемент других веществ, например, воды.

С энергообеспечением: в настоящем документе относится к состоянию, в котором устройство может поставлять электрический ток или аккумулировать электрическую энергию.

Энергия: в настоящем документе относится к способности физической системы к совершению работы. Как правило, в рамках настоящего изобретения способность может относиться к способности выполнять электрические действия при совершении работы.

Источник энергии: в настоящем документе относится к любому устройству или слою, выполненному с возможностью подавать энергию или переводить логическое или электрическое устройство в состояние с энергообеспечением.

Событие: в настоящем документе относится к определенному набору параметров, которые могут возникать в разнообразных местоположениях, включая, например, окружающую глаз среду, офтальмологическую линзу, среду вблизи офтальмологической линзы или внешнее устройство. Например, событие может содержать наличие биомаркера в окружающей глаз среде, уровень энергообеспечения офтальмологической линзы, визуальное обнаружение определенного объекта в окружающей офтальмологическую линзу среде, либо получение сообщения электронной почты или СМС внешним устройством. Событие может быть специфическим для данного пользователя, таким как уровень лекарственного средства, либо может быть по существу применимым ко всем пользователям, таким как телефонный звонок на внешнее устройство.

Функциональность: в настоящем документе относится к основному применению или назначению офтальмологической линзы, в отличие от вспомогательных или второстепенных функций. Функциональность может содержать, например, коррекцию зрения, дозирование активного агента, косметическую функцию, взаимодействие с внешним устройством или трехмерное восприятие стереоскопической аудиовизуальной информации. Напротив, второстепенные функции могут включать действия, необходимые для осуществления основного применения.

Функционализированный: в настоящем документе относится к созданию слоя или устройства, способного выполнять некоторую функцию, включая, например, обеспечение энергией, активирование или управление.

Интраокулярная линза: в настоящем документе относится к офтальмологической линзе, которая может быть встроена в глаз.

Офтальмологическая линза или офтальмологическое устройство или линза: в настоящем документе относится к любому устройству, расположенному в глазу или на нем. Устройство может обеспечивать оптическую коррекцию, может быть косметическим или обеспечивать некую функциональность, не связанную непосредственно со зрением. Например, термин «линза» может относиться к контактной линзе, интраокулярной линзе, накладной линзе, глазной вставке, оптической вставке или иному подобному устройству, с помощью которого корректируется или изменяется зрение или косметически улучшается физиология глаза (например, цвет радужной оболочки) без затруднения зрения. Альтернативно термин «линза» может относиться к устройству, которое может быть помещено на глаз с целью, отличной от коррекции зрения, такой как, например, контроль некоторого компонента слезной жидкости или введение лекарственного средства. В некоторых примерах вариантах осуществления предпочтительные линзы настоящего изобретения могут представлять собой мягкие контактные линзы, изготовленные из силиконовых эластомеров или гидрогелей, которые могут включать в себя, например, силиконовые гидрогели и фторгидрогели.

Линзообразующая смесь, или реакционная смесь, или реакционная смесь мономера (РСМ): в настоящем документе относится к мономерной композиции и/или форполимерному материалу, который можно полимеризовать и поперечно сшить или поперечно сшить для формирования офтальмологической линзы. Различные варианты осуществления могут включать в себя линзообразующие смеси с одной или более добавками, такими как УФ-блокаторы, оттеночные добавки, разбавители, фотоинициаторы или катализаторы, а также другие добавки, которые могут быть полезны в офтальмологических линзах, таких как контактные или интраокулярные линзы.

Жидкий кристалл: в настоящем документе относится к состоянию вещества со свойствами, промежуточными между свойствами стандартной жидкости и твердого кристалла. Жидкий кристалл нельзя рассматривать как твердое вещество, но его молекулы имеют определенную степень организации. Используемый в настоящем документе термин «жидкий кристалл» не ограничивается конкретным фазовым состоянием или структурой, но такой жидкий кристалл может иметь конкретную ориентацию в состоянии покоя. В зависимости от класса жидкого кристалла его ориентацию и фазовое состояние можно изменять с помощью внешних воздействий, таких как, например, температура, магнитное или электрическое поле.

Несущая вставка: в настоящем документе относится к герметизированной вставке, которая будет включена в офтальмологическое устройство с энергообеспечением. В несущую вставку можно поместить элементы питания и электронную схему. Несущая вставка определяет основное назначение офтальмологического устройства с энергообеспечением. Например, в вариантах осуществления, в которых офтальмологическое устройство с энергообеспечением позволяет пользователю корректировать оптическую силу, несущая вставка может включать в себя элементы питания, управляющие частью с жидкостным мениском в оптической зоне. В альтернативном варианте осуществления несущая вставка может иметь кольцевую форму, так что оптическая зона не содержит материала. В подобных вариантах осуществления функция линз будет заключаться не в коррекции зрения, а, например, в контроле уровня глюкозы или введении лекарственных средств.

Оптическая зона: в настоящем документе относится к области офтальмологической линзы, через которую смотрит пользователь офтальмологической линзы.

Мощность: в настоящем документе относится к совершенной работе или переданной энергии за единицу времени.

Перезаряжаемый или перезапитываемый: в настоящем документе относится к возможности быть восстановленным до состояния с более высокой способностью к совершению работы. Многие применения в рамках настоящего изобретения могут относиться к способности быть восстановленным до состояния с возможностью обеспечивать электрический ток определенной величины в течение определенных, заранее заданных периодов времени.

Перезапитывать или перезаряжать: в настоящем документе относится к восстановлению до состояния с более высокой способностью совершать работу. Многие применения в рамках настоящего изобретения могут относиться к восстановлению устройства до состояния с возможностью обеспечивать электрический ток определенной величины в течение определенных, заранее заданных периодов времени.

Стабилизирующий элемент: в настоящем документе относится к физическим характеристикам, стабилизирующим офтальмологическое устройство в заданной ориентации при нахождении офтальмологического устройства на глазу. В некоторых примерах осуществления стабилизирующий элемент может добавить достаточную массу, чтобы служить балластом для офтальмологического устройства. В некоторых примерах осуществления стабилизирующий элемент может изменять переднюю криволинейную поверхность, при этом веко глаза может захватить стабилизирующий элемент и пользователь тем самым может переориентировать линзу при моргании. Подобные примеры осуществления можно улучшить путем включения в них стабилизирующих элементов, утяжеляющих линзу. В некоторых примерах осуществления стабилизирующие элементы могут представлять собой отдельный материал, изготовленный из герметизирующего биосовместимого материала, могут представлять собой вставку, образованную отдельно от изготовленных литьем элементов, либо могут быть включены в несущую вставку.

Вставка подложки: в настоящем документе относится к формируемой или жесткой подложке, которая может быть выполнена с возможностью поддерживать источник энергии и которую можно разместить внутри офтальмологической линзы или на ней. В некоторых примерах осуществления вставка подложки также поддерживает один или более компонентов.

Трехмерное восприятие или трехмерное зрение: в настоящем документе относится к ситуации, когда офтальмологическое устройство транслирует двухмерное изображение таким образом, что мозг интерпретирует содержащиеся в изображении трехмерные характеристики.

Трехмерная поверхность или трехмерная подложка: в настоящем документе относится к любой поверхности или подложке, которые были образованы в трех измерениях с топографией, разработанной для конкретной цели, в отличие от плоской поверхности.

С изменяемыми оптическими свойствами: в настоящем документе относится к способности изменять оптические свойства, такие как, например, оптическую силу линзы или угол поляризации.

Офтальмологическая линза

Офтальмологическая линза с энергообеспечением может взаимодействовать с рядом внешних электронных устройств, включая, например, часы, смартфоны, телевизоры и компьютеры. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления внешнее устройство может содержать операционную систему и/или экран, позволяющие реализовать сложные возможности взаимодействия.

На Фиг. 1A и 2A представлены примеры осуществления офтальмологической линзы с энергообеспечением 110, 260, обладающей возможностями взаимодействия с внешним устройством и расположенной на глазу 100, 250. На Фиг. 1B и 2B представлен вид спереди офтальмологических линз 110, 260. Как показано на Фиг. 1A и 1B, офтальмологическая линза 110 может содержать мягкую биосовместимую часть 114, процессор с приемником и/или передатчиком 112, а также проводящие дорожки 113.

Некоторые аспекты могут содержать дополнительные электронные компоненты 111, которые могут расширять функциональность офтальмологической линзы. Например, электронный компонент 111 может содержать механизм оповещения о событии, где запрос от внешнего устройства может активировать механизм оповещения о событии, например, посредством применения светодиода, вибрации или звукового сигнального устройства. Механизм оповещения может быть активирован при возникновении на внешнем устройстве события, такого как телефонный звонок или входящее сообщение электронной почты; при возникновении в офтальмологической линзе события, такого как перевод в состояние с энергообеспечением; или при возникновении события между офтальмологической линзой и внешним устройством, такого как успешное сопряжение. В целях иллюстрации электронный компонент 111 можно описать как механизм оповещения о событии, однако практически полезными и желательными могут оказаться и другие функциональности. Соответственно, такие вариации входят в объем описанного в настоящем документе изобретения.

В некоторых примерах осуществления офтальмологическая линза 110 может не содержать источник энергии, и офтальмологическая линза 110 может получать питание при помощи механизма беспроводной передачи энергии. Например, размещение офтальмологической линзы 110 в заданной близости к внешнему устройству может обеспечивать зарядку датчика и механизма оповещения. В альтернативном варианте осуществления в случаях, когда запрос о сопряжении, поступающий от внешнего устройства или от офтальмологической линзы 110, может инициировать взаимодействие между устройствами, внешнее устройство может беспроводным образом снабжать энергией механизм оповещения.

Компоненты 111-113 могут не быть герметизированы в несущую вставку, и мягкая биосовместимая часть 114 может напрямую контактировать с компонентами 111-113. В таких примерах осуществления мягкая биосовместимая часть 114 может герметизировать компоненты 111-113. Инкапсуляция может удерживать компоненты 111-113 на заданной глубине внутри офтальмологической линзы 110. В альтернативном варианте осуществления компоненты 111-113 могут быть включены во вставку подложки. Вставка подложки можно сформировать и компоненты 111-113 можно поместить на подложку до добавления мягкой биосовместимой части 114.

Альтернативный пример осуществления несущей вставки 255 для офтальмологического устройства с энергообеспечением 260 на глазу 250 представлен на Фиг. 2A, а соответствующее офтальмологическое устройство с энергообеспечением 260 представлено на Фиг. 2B. Несущая вставка 255 может содержать оптическую зону 265, для которой может или не может быть предусмотрена вторая функция, включая, например, коррекцию зрения. Если функция офтальмологического устройства в состоянии с энергообеспечением не связана со зрением, оптическая зона 265 несущей вставки 255 может не содержать материала.

В некоторых примерах осуществления несущая вставка 255 может включать в себя часть вне оптической зоны 265, которая содержит подложку с включенными в нее элементами питания, такими как источник энергии 263, и электронными компонентами, такими как процессор 262. В некоторых примерах осуществления к подложке могут быть прикреплены источник энергии 263, включающий в себя, например, батарею, и процессор 262, включающий в себя, например, полупроводниковый кристалл. В некоторых таких аспектах проводящие дорожки 266 могут электрически соединять между собой электронные компоненты 262, 261 и элементы питания 263.

В некоторых примерах осуществления несущая вставка 255 может дополнительно содержать приемник 267, который может беспроводным образом обнаруживать, передавать и получать данные о взаимодействии, поступающие на внешнее устройство или исходящие от него. Приемник 267 может находиться в электрической связи, например через проводящие дорожки 266, с процессором 262 и источником энергии 263.

В некоторых примерах осуществления процессор 262 может быть запрограммирован на установку параметров функциональности офтальмологической линзы 260. Например, если офтальмологическая линза 260 содержит в оптической зоне 265 часть с изменяемыми оптическими свойствами, процессор может быть запрограммирован на задание оптической силы в состоянии с энергообеспечением. Такой пример осуществления может позволить массово производить несущие вставки, которые имеют тот же состав, но включают в себя по-разному запрограммированные процессоры.

Процессор может быть запрограммирован до инкапсуляции электрических компонентов 261-263, 266, 267 внутри несущей вставки 255. В альтернативном варианте осуществления процессор 262 может быть запрограммирован беспроводным образом после инкапсуляции. Беспроводное программирование может позволить адаптацию оборудования в соответствии с требованиями заказчика после изготовления, например, посредством программирования устройства в кабинете врача, магазине или в домашних условиях. В некоторых примерах осуществления внешнее устройство может быть выполнено с возможностью программирования офтальмологической линзы.

В целях иллюстрации несущая вставка 255 показана в кольцеобразном варианте осуществления, который может не включать в себя часть в оптической зоне 265, хотя может существовать несколько возможностей механического исполнения функциональной вставки. Тем не менее, если функциональность несущей вставки 255 может быть связана со зрением, несущая вставка 255 может включать в себя элемент с энергообеспечением в оптической зоне 265. Например, несущая вставка 255 может содержать часть с изменяемыми оптическими свойствами, так что несущая вставка 255 может обеспечивать несколько градаций оптической силы при коррекции зрения на основании разных уровней энергообеспечения. В некоторых примерах осуществления внешнее устройство может содержать механизм управления для части с изменяемыми оптическими свойствами или другие регулируемые функциональности.

Несущая вставка 255 может быть полностью герметизирована для защиты и вмещения элементов питания 263, дорожек 266 и электронных компонентов 261, 262 и 267. В некоторых вариантах осуществления герметизирующий материал может быть полупроницаемым, например, для предотвращения попадания определенных веществ, таких как вода, в несущую вставку 255, и обеспечения вхождения или выхода определенных веществ, таких как газы окружающей среды и побочные продукты реакций в элементах питания, в несущую вставку 255 и из нее.

В некоторых примерах осуществления несущая вставка 255 может быть включена в офтальмологическое устройство 260, которое может содержать полимерный биосовместимый материал. Офтальмологическое устройство 260 может включать в себя конструкцию из жесткой центральной части и мягкой краевой части, где центральный жесткий оптический элемент содержит несущую вставку 255. В некоторых конкретных вариантах осуществления несущая вставка 255 может иметь прямой контакт с атмосферой и с поверхностью роговицы соответственно на своей передней и задней поверхностях, или альтернативно несущая вставка 255 может быть герметизирована в офтальмологическое устройство 260. Периферия 264 офтальмологического устройства 260 может быть представлена мягким материалом краевой части, включая, например, полимеризованную реакционноспособную смесь мономеров, такую как гидрогелевый материал.

На Фиг. 3 и 4 представлены примеры осуществления беспроводной связи между внешним устройством и офтальмологической линзой с энергообеспечением на глазу. В соответствии с одним примером осуществления внешнее устройство 305 может передавать данные о взаимодействии или запросы 306 на приемник 302 офтальмологической линзы 304. В некоторых примерах осуществления переданные данные о взаимодействии 306 могут инициировать активацию механизма оповещения 301. Например, как показано, механизм оповещения может содержать источник света, причем данные о взаимодействии 306 могут вызвать его активацию. В таких примерах осуществления источник света может быть направлен в глаз. В альтернативном варианте осуществления источник света может быть направлен в офтальмологическую линзу 304, причем офтальмологическая линза 304 может отражать или рассеивать свет. Косвенно видимый свет может смягчать свет до уровня мягкого свечения, которое визуально может быть менее раздражающим.

В некоторых альтернативных примерах осуществления внешнее устройство 455 может включать в себя адаптер связи или аппаратный ключ 457, позволяющие внешнему устройству 455 беспроводным образом передавать и получать данные о взаимодействии 456 при помощи приемника 452. Такой вариант осуществления может быть предпочтительным, например, в случаях, когда беспроводной протокол, необходимый для связи с приемником 452, не реализован во внешнем устройстве 455. Например, конструкционные ограничения офтальмологического устройства 454 могут требовать применения специализированного протокола передачи данных с низким энергопотреблением.

Получение данных взаимодействия с внешним устройством 456 может активировать механизм оповещения 451. Например, механизм оповещения может содержать устройство-генератор вибрации для обеспечения механического движения, включая, например, пьезоэлектрическое устройство. Такой механизм может осуществлять воздействие за счет вибрации, а не за счет источника света.

Соответственно, вариант осуществления на основе вибрации может быть предпочтительным в случаях, когда данные о взаимодействии 456 могут запрашивать подтверждающее действие со стороны пользователя, такое как подтверждение оповещения морганием. Некоторые примеры осуществления могут включать в себя множество типов оповещений. Например, оповещением по умолчанию может быть мигающий свет; в то же время пользователь может установить оповещение посредством вибрации для определенного события, включая, например, телефонный звонок или СМС от определенного абонента, либо напоминания, причем внешнее устройство может представлять собой смартфон. Другим примером может быть световое оповещение, подтверждающее пользователю успешное сопряжение офтальмологической линзы с внешним устройством.

В дополнительных примерах осуществления механизм оповещения 451 может содержать устройство для создания звука, в котором звук может быть слышен пользователю, например, за счет его прохождения через кость. Звук может быть слышим через глазницу благодаря близкому расстоянию между глазом и черепом, при этом кости черепа могут направлять звук во внутреннее ухо. В некоторых таких аспектах устройство для создания звука может содержать преобразователь, при этом преобразователь может конвертировать полученные беспроводным образом данные в акустический выходной сигнал.

Звук может определяться механизмом оповещения, причем данные взаимодействия с внешним устройством могут инициировать появление заранее запрограммированного звука, такого как короткий звонок. В альтернативном варианте осуществления данные взаимодействия с внешним устройством могут включать в себя определенный рингтон или звук, ассоциируемый с событием на таком внешнем устройстве. В подобных примерах осуществления механизм оповещения может создавать определенный рингтон или звук, позволяющий пользователю различать звонящих или события, даже если внешнее устройство работает в беззвучном режиме. Контроллер в офтальмологическом устройстве 454 может хранить в памяти несколько способов оповещения, например, мигающий свет, вибрацию и звуковые модели, которые могут быть выбраны по каналу связи 456 вместо передачи по каналу связи 456.

В целях иллюстрации в примере осуществлении, где механизм оповещения 301 содержит источник света, элементы с энергообеспечением 301 и 302 показаны как компоненты, отдельно герметизированные в офтальмологической линзе 304. В примерах осуществления, где механизм оповещения 451 содержит сигнал вибрации, элементы с энергообеспечением 451 и 452 показаны как компоненты несущей вставки 453. Однако вариации механизма оповещения могут не ограничиваться проиллюстрированными вариантами осуществления; другие примеры осуществления также могут оказаться полезными и должны рассматриваться входящими в объем настоящего изобретения.

Внешнее устройство и офтальмологическая линза могут содержать взаимно дополняющие друг друга протоколы передачи данных, позволяющие беспроводным образом соединить два устройства. В некоторых примерах осуществления протокол передачи данных может включать в себя нетипичную технологию для внешнего устройства, в том числе инфракрасную связь, и функционирование может зависеть от непосредственной близости, которая может ограничивать непреднамеренное установление беспроводной связи с не предназначенными для этого внешними устройствами.

В таких примерах осуществления нетипичная технология может быть специально обеспечена на внешнем устройстве с помощью дополнительного оборудования, включая, например, адаптер связи или аппаратный ключ 457. В некоторых примерах осуществления адаптер связи 457 может содержать беспроводной протокол, специально разработанный для возможности асимметричной связи и обмена данными между офтальмологической линзой и внешним устройством. Такая асимметричная связь может переносить нагрузку, связанную с питанием и обработкой данных, с офтальмологической линзы на внешнее устройство, которое может не иметь столь жестких ограничений по размеру.

В качестве иллюстративного примера адаптер связи 457 может предоставлять возможность внешнему устройству 455 передавать и принимать данные взаимодействия с внешним устройством 456 посредством передачи данных по инфракрасному каналу на приемник 452. Перед использованием адаптер связи 457 может быть сопряжен с конкретной офтальмологической линзой, например, если адаптер связи калиброван на конкретную длину волны инфракрасного излучения или импульсную последовательность. Как принято в сфере передачи цифровой информации, в протокол передачи данных могут быть включены обращение к устройству, коррекция ошибок и шифрование.

Другие аспекты могут обеспечивать сопряжение офтальмологической линзы с внешним устройством при помощи технологии, которая обычно включена в стандартное внешнее устройство, например, технологии Bluetooth. В отличие от инфракрасной, технология Bluetooth относительно часто применяется во внешних устройствах, и для синхронизации может не требоваться дополнительное оборудование.

Протокол передачи данных может представлять собой вариант осуществления с низким энергопотреблением, включая, например, технологию ANT или ZigBee. Это может позволить офтальмологической линзе периодически сканировать окружающую среду в поисках передачи события внешнего устройства от внешнего устройства, в то же время ограничивая потерю мощности от такого сканирования. Беспроводной протокол с низким энергопотреблением может по существу увеличивать потенциальную длительность работы офтальмологической линзы в состоянии с энергообеспечением. Взаимно дополняющие друг друга профили протокола беспроводной передачи данных могут ограничивать получение данных офтальмологической линзой, связывая ее только со строго определенным внешним устройством.

В некоторых примерах осуществления сопряжение может возникать перед использованием. Например, офтальмологическая линза может быть предварительно запрограммирована для взаимодействия с определенным внешним устройством при помощи приложения, которое может быть загружено на предназначенное для этого внешнее устройство. В других подобных примерах осуществления офтальмологической линзы может включать в себя серийный код подтверждения подлинности или электронную регистрацию происхождения, которые могут быть уникальны для определенной офтальмологической линзы или упаковки офтальмологической линзы. Уникальный код, идентифицирующий офтальмологическую линзу, может различаться в зависимости от способов индексирования, связанных с маркой или серией офтальмологических линз.

Внешнее устройство может быть запрограммировано на обнаружение определенного серийного кода. В некоторых примерах осуществления пользователь может запрограммировать внешнее устройство с помощью технологии захвата путем сканирования или фотографирования штрих-кода артикула (SKU) или быстрочитаемого кода (QR), которые могут быть связаны с аутентификационным серийным номером. В некоторых таких аспектах штрих-код SKU или QR может быть расположен на упаковке офтальмологической линзы, например на индивидуальной блистерной упаковке, или на коробке для множества блистерных упаковок, или других популярных типах упаковки. Запуск сопряжения путем взаимодействия с упаковкой может быть предпочтительнее, чем прямое взаимодействие с офтальмологической линзой, как способ уменьшить загрязнение или повреждение офтальмологической линзы или глаза.

В некоторых примерах осуществления сканированный код может указывать на идентификационный атрибут офтальмологической линзы. Идентификация может обеспечить подключение внешнего устройства конкретно к предназначенной для этого офтальмологической линзе. Например, сканированный код может включать в себя код аутентификации, профиль Bluetooth, длину волны инфракрасного излучения или импульсную последовательность инфракрасного сигнала в зависимости от технологии беспроводного соединения.

Перед установлением связи между офтальмологической линзой и внешним устройством два устройства должны обменяться или обнаружить, например, серийный код подтверждения подлинности или электронную регистрацию происхождения при помощи системы радиочастотной идентификации. В некоторых примерах осуществления событие на внешнем устройстве может инициировать передачу внешним устройством запроса офтальмологической линзе об идентификации или авторизации. Запрос может включать весь код авторизации, его часть их или не включать его вовсе. Например, внешнее устройство может передать полный код, и, если код совпадает с серийным кодом офтальмологической линзы, линза может передать ответ, который может включать в себя серийный код или подтверждение правильного серийного кода.

В альтернативном варианте осуществления запрос может включать в себя часть серийного кода, а офтальмологическая линза может ответить с его оставшейся частью. Правильная последовательность может позволить установить беспроводное соединение. В других альтернативных вариантах осуществления запрос может не передавать часть серийного кода, но может вызвать передачу полного кода офтальмологической линзой. Когда внешнее устройство подтверждает правильность серийного кода, беспроводной контакт может сохраняться, а если серийный код не совпадает, беспроводной контакт может быть прерван.

В некоторых примерах осуществления весь процесс сопряжения может полностью происходить на глазе, причем пользователь или оператор внешнего устройства может разместить внешнее устройство вблизи от офтальмологической линзы. Используя программное приложение, включая, например, загружаемое приложение для мобильных устройств или стандартное программное обеспечение для беспроводного обмена данными, установленное при изготовлении, пользователь может запросить у внешнего устройства проверку на наличие беспроводного профиля или протокола офтальмологической линзы. Такая первоначальная проверка может вызвать сопряжение внешнего устройства с офтальмологической линзой, такое, как например, с использованием инфракрасной технологии или технологии Bluetooth. Дальнейшая беспроводная передача данных может осуществляться, если внешнее устройство на основе сопряжения подтвердит принадлежность офтальмологической линзы.

В иллюстративном примере в качестве средства проверки идентичности офтальмологической линзы может использоваться радиочастотная метка (RFID). Верификация через RFID может не требовать, чтобы внешнее устройство находилось на линии прямой видимости офтальмологической линзы. Подобные примеры осуществления могут ограничивать беспроводную связь определенным расстоянием, но не обязательно определенным положением. Например, внешнее устройство может размещаться в сумке или кармане, и беспроводная связь будет по-прежнему функционировать в случае, если внешнее устройство находится в пределах соответствующего расстояния.

Система RFID также может удовлетворить требованиям к низкому энергопотреблению для обмена идентификаторами на основании типа метки и считывателя. В некоторых примерах осуществления офтальмологическая линза может включать в себя пассивную радиочастотную метку, причем офтальмологическая линза может отвечать на запросы от активного считывателя во внешнем устройстве. Подобный вариант осуществления может снижать потребление энергии в офтальмологической линзе. В некоторых таких аспектах запрос может вызвать начало сканирования офтальмологической линзой заданной среды на наличие событий внешнего устройства. Офтальмологическая линза может быть неактивной до запроса, и сканирование может быть отключено по истечении заданного периода времени для сохранения энергии, например в том случае, если код аутентификации не был подтвержден. В альтернативном варианте осуществления офтальмологическая линза может осуществлять сканирование с разной частотой, которая может варьироваться в зависимости от наличия и требований к взаимодействию с внешним устройством.

На Фиг. 5A представлена диаграмма, показывающая графики зависимости силы тока от напряжения («вольт-амперные характеристики») имеющихся в продаже светоизлучающих диодов (светодиодов). Для иллюстрации различий прямого напряжения, ассоциируемых с различными цветами, показаны три цвета (красный, белый и инфракрасный (ИК)). Как известно специалистам в данной области, различия прямого напряжения для разных длинах вол излучения обусловлены использованием разных полупроводниковых материалов с разной шириной запрещенной зоны для получения светодиодов разных цветов. На Фиг. 5A по оси у отложена сила тока через красный, белый и ИК светодиоды в зависимости от прямого напряжения, прикладываемого к светодиодам. В заданной точке сравнения, например, 1,0 мА, для достижения требуемого тока для красного светодиода требуется определенное прямое напряжение (1,8 В). Аналогичным образом, существует корреляция между силой тока светодиода и интенсивностью испускаемого света; соответственно, следует понимать, что для достижения приемлемой яркости светодиода требуется достаточное напряжение. Аналогичным образом, напряжение включения для белого и ИК светодиодов составляет 2,8 В и 1,3 В, соответственно.

В электронном офтальмологическом устройстве требования к размеру ограничивают доступную площадь и объем аккумуляторной батареи. Подобные ограничения, наряду с другими ограничениями офтальмологических устройств, такими как требования к безопасности и биосовместимости, потенциально ограничивают напряжение аккумуляторной батареи, мгновенный ее ток, эквивалентное последовательное сопротивление и емкость. Вследствие ограниченного напряжения аккумуляторной батареи и других причин, таких как согласованность с напряжением цифровой схемы в определенных узлах производства полупроводников, может оказаться желательным применение в электронных офтальмологических устройствах низковольтных батарей. Кроме того, вместо последовательного соединения двух батарей для достижения более высокого напряжения предпочтительным может оказаться применение одного элемента, что ограничивает доступное напряжение батареи. По сравнению с двумя последовательными элементами одиночная батарея обладает преимуществами с точки зрения производства, надежности, выхода годных продуктов и допустимой нагрузки по току.

Ограниченное напряжение, обеспечиваемое одиночной батареей, может быть недостаточным для активации некоторых типов светодиодов, таких как изображенные на Фиг. 5A и применяемые в электронном офтальмологическом устройстве для индикации, связи и других целей. Например, щелочная батарея может обеспечивать напряжение от 0,8 до 1,6 вольт на один элемент в диапазоне приемлемой степени разряда батареи. Такой элемент может обладать достаточным напряжением для активации красного или ИК светодиода при полном заряде и в диапазоне, соответствующем части кривой разряда, но даже эти относительно низковольтные светодиоды могут не активироваться при малом остаточном заряде батареи. Важно отметить, что вследствие резкого увеличения силы тока светодиода с ростом прямого напряжения (см. уравнение для тока светодиода), даже в случаях, когда для получения видимости желателен малый ток, например, несколько микроампер, по-прежнему может требоваться достаточно большое напряжение. Также при рассмотрении кривых отклика светодиодов, представленных на Фиг. 5A, становится очевидно, что вследствие требуемого прямого напряжения 2,8 В белый светодиод не может быть активирован от батареи с максимальным напряжением 1,6 В.

Ввиду вышеупомянутых ограничений существует необходимость в схеме в электронном офтальмологическом устройстве для получения достаточного напряжения для излучения светодиодами света приемлемой интенсивности при питании от низковольтной батареи. Такие предпочтительные схемы могут иметь малые размеры, потреблять низкий ток и включать схему управления интенсивностью светодиода. Подобная схема может обеспечивать возможность плавного управления интенсивностью светодиода в некотором диапазоне, работы светодиода в импульсном режиме, широтно-импульсную модуляцию его работы или просто его включение и выключение.

Для увеличения напряжения, генерируемого низковольтной батареей, можно применять систему с накачкой заряда, общая форма которой широко известна в промышленности. Например, в случае использования батареи с минимальным напряжением 0,8 В при почти полном разряде, питающей белый светодиод при 2,8 В, система с накачкой заряда может увеличить напряжение батареи по меньшей мере в 3,5 раза для получения достаточно высокого выходного напряжения. Дополнительно в некоторых предпочтительных вариантах осуществления система с накачкой заряда и соответствующая схема могут регулировать ток через светодиод для управления интенсивностью светодиода. В альтернативном варианте осуществления система с накачкой заряда может поддерживать заряд в накопительном или балластном конденсаторе, и в этом случае схема управления светодиодом может использовать балластный конденсатор в качестве своего источника энергии.

На Фиг. 5B представлена система, выполненная с возможностью питания светодиода 510 от низковольтной батареи 502. В некоторых примерах осуществления, таких как представленные на изображениях, система с накачкой заряда 504 может увеличивать доступное напряжение смещения, получаемое от батареи 502, и заряжать конденсатор 506. Контроллер светодиода 508 может переключать и/или регулировать ток, поступающий к светодиоду 510. Схема накачки заряда 504, конденсатор 506 и контроллер светодиода 508 могут быть интегрированы в один функциональный блок, что позволит получить дополнительные преимущества с точки зрения эффективности и размера кристалла. Такое объединение компонентов показано пунктирной линией, образующей прямоугольник 512.

На Фиг. 6A представлены примеры осуществления беспроводного соединения и управления между внешним устройством и офтальмологической линзой с энергообеспечением на глазу. В некоторых примерах осуществления офтальмологическая линза 603 может содержать беспроводной приемник 602, выполненный с возможностью приема данных о взаимодействии 606, а также функциональный механизм 601, такой как механизм оповещения, выполненный с возможностью запроса или оповещения пользователя о событии. На стадии приема внешнее устройство 605 может беспроводным образом передавать данные о взаимодействии 606 приемнику 602.

В некоторых примерах осуществления офтальмологическая линза 653, изображенная на Фиг. 6B, может дополнительно содержать передатчик 652, который может быть размещен в том же положении в офтальмологической линзе 653, что и приемник 602, описанный выше при обсуждении Фиг. 6A. На стадии передачи данных передатчик 652 может отправлять ответные данные 657 обратно внешнему устройству 605. Ответные данные 657 могут инициировать во внешнем устройстве действие 605, включая в себя, например, отключение рингтона. В некоторых дополнительных примерах осуществления офтальмологическая линза 653 может активировать обмен данными о взаимодействии. Такая активация может быть автоматической на основе заранее установленных событий в офтальмологической линзе, либо управляемой пользователем, например, посредством моргания.

В некоторых подобных вариантах осуществления для подтверждения того, что беспроводная связь была установлена между указанной офтальмологической линзой 653 и внешним устройством 605, предпочтительно наличие стадии подтверждения, аналогичной описанной при обсуждении Фиг. 3 и 4. Стадия подтверждения может проходить непосредственно перед передачей ответных или начальных данных 657, что может ограничивать неправильно адресованные ответные сигналы. В других примерах осуществления беспроводная связь может быть непрерывной на протяжении всего обмена данными о взаимодействии после первоначальной передачи данных о взаимодействии 606. При непрерывном беспроводном соединении второй процесс подтверждения для обеспечения установки требуемого беспроводного соединения может быть не нужен.

На Фиг. 7 и 8 представлены примеры осуществления офтальмологических линз с энергообеспечением 700, 800 с механизмами определения положения 705, 805. Системы определения положения зрачка и конвергенции 705, 805, встроенные в офтальмологические линзы 700 и 800 и расположенные на глазах, могут отслеживать положение зрачков, офтальмологических линз 700 и 800, либо оба перечисленных параметра. Например, система определения может содержать обращенные назад фотодатчики, выполненные с возможностью обзора зрачков, либо акселерометры, выполненные с возможностью отслеживания перемещений глаз.

Как показано на Фиг. 7, механизм определения положения 705 может обнаруживать перемещение глаза за офтальмологической линзой 700 и/или положение века перед офтальмологической линзой 700. В некоторых примерах осуществления офтальмологическая линза 700 может содержать группу датчиков 705. В случаях, когда офтальмологическая линза 700 может определять положение века, группа датчиков 705 может содержать один или более фотодатчиков. Такие фотодатчики могут размещаться в соответствующих положениях на офтальмологической линзе 700 для обеспечения достаточного количества мест получения выборки с целью надежного определения положения века без блокирования прозрачной оптической зоны. Например, как показано, перпендикулярная линия датчиков может быть расположена за пределами оптической зоны.

Когда глаз находится в открытом положении, все или большинство фотодатчиков открыты для естественного освещения, что может создавать фототок, детектируемый включенной в офтальмологическую линзу электронной схемой. Изменение положения века может ограничивать воздействие естественного освещения на некоторые или все фотодатчики. Офтальмологическая линза может быть выполнена возможностью определения положения века на основании изменяющегося уровня фототока.

Устройство для определения положения века может позволить офтальмологической линзе обнаруживать направленные движения глаз, которые могут представлять собой специальные последовательности моргания или мигания, например, описанные при обсуждении Фиг. 6. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления определение положение века может быть объединено с определением конвергенции. Такие комбинации позволяют офтальмологической линзе отличать специально выбранное положение века от непроизвольных изменений положения, которые могут быть вызваны, например, сменой фокусировки взгляда между объектами, находящимися на разных расстояниях.

В некоторых примерах осуществления группа фотодатчиков 705 может быть обращена назад, что позволяет офтальмологической линзе 700 отслеживать направление взгляда. При размещении за пределами зрачка свет, идущий к фотодатчику, может блокироваться. Когда глаз изменяет направление взгляда, часть фотодатчиков 705 может стать открыта для света, отраженного через зрачок. Соответственно, офтальмологическая линза 700 может содержать стабилизирующие элементы 710, позволяющие глазу перемещаться под стабилизированной офтальмологической линзой 700.

Как показано на Фиг. 8, системы определения положения зрачка и конвергенции 805 могут содержать несколько компонентов, которые могут образовывать более сложную систему, включая, например, трехосный акселерометр 805, источник питания 810, приемопередатчик 815 и контроллер 820, содержащий схему нормирования сигнала и память. Канал связи между двумя офтальмологическими линзами может позволить системам определения положения и конвергенции зрачков синхронизировать данные по положению зрачков.

В некоторых примерах осуществления офтальмологическая линза 800 может перемещаться вместе с глазом. В таких вариантах осуществления офтальмологическая линза 800 может содержать один или более акселерометров 805. В некоторых таких вариантах осуществления акселерометры 805 могут содержать пьезоэлектрические, пьезорезистивные или емкостные компоненты, содержащие, например, пьезокерамику или кристалл. Акселерометры 805 могут содержать микроэлектромеханическую систему (МЭМС). В других вариантах, таких как представленные на Фиг. 7, офтальмологическая линза 700 может быть сделана более устойчивой при помощи стабилизирующих элементов 710, благодаря чему глаз может перемещаться под линзой 700.

Некоторые примеры осуществления могут содержать одну линзу с энергообеспечением, причем на втором глазу пользователь может носить пассивную линзу или, когда коррекция зрения не требуется, пользователь может не носить вторую линзу. В случаях, когда коррекция зрения необходима, линза с энергообеспечением может обеспечивать статическую оптическую силу для коррекции зрения. В альтернативном варианте осуществления взаимодействие может потребовать получения соответствующей информации от двух линз с энергообеспечением, как, например, в случае, когда устройство может отслеживать направление взгляда, конвергенцию или оба этих параметра. В таких вариантах осуществления пользователю может понадобиться носить две офтальмологические линзы с энергообеспечением.

На Фиг. 9A-9D представлен вид сверху различных направлений взгляда и расстояний конвергенции пары глаз, на каждый из которых надета офтальмологическая линза с энергообеспечением. В целях иллюстрации экран внешнего устройства показан в положении, параллельном направлению взгляда, однако, и другие углы могут иметь практическое значение и должны рассматриваться как часть описанного в настоящем документе изобретения. В случаях, когда пользователь носит набор офтальмологических линз с энергообеспечением, внешнее устройство может принимать данные о положении от обеих линз.

Как показано на Фиг. 9A, когда внешнее устройство 900 рассматривается с большого расстояния, оба глаза могут смотреть в близком или одинаковом направлении с малой конвергенцией. Как показано на Фиг. 9B, когда внешнее устройство 900 рассматривается с малого расстояния, глаза могут конвергировать, продолжая при этом смотреть вперед. Как показано на Фиг. 9C, при взгляде на левую часть экрана внешнего устройства 900 левый глаз может смотреть вперед, а правый глаз может смещаться для взгляда влево. Как показано на Фиг. 9D, при взгляде на правую часть экрана внешнего устройства 900 может возникнуть ситуация, противоположная показанной на Фиг. 4C.

На Фиг. 10A-10D представлены изображенные на Фиг. 9A-9D ситуации для вида сверху пары глаз, где линза с энергообеспечением 1002 надета только на правый глаз и экран внешнего устройства показан в положении, параллельном направлению взгляда глаз. В отличие от пары офтальмологических линз с энергообеспечением, одна офтальмологическая линза с энергообеспечением может предоставлять внешнему устройству данные о положении только одного глаза безотносительно ко второму глазу.

Как показано на Фиг. 10A, когда внешнее устройство 1000 рассматривается с большого расстояния, оба глаза могут смотреть в близком или одинаковом направлении с малой конвергенцией. Как показано на Фиг. 10B, когда внешнее устройство 1000 рассматривается с малого расстояния, глаза могут конвергировать, продолжая при этом смотреть вперед. Как показано на Фиг. 10C, при взгляде на левую часть экрана внешнего устройства 1000 левый глаз может смотреть вперед, а правый глаз может смещаться для взгляда влево. Как показано на Фиг. 10D, при взгляде на правую часть экрана внешнего устройства 1000 может возникнуть ситуация, противоположная изображенной на Фиг. 10С.

В отличие от Фиг. 9A-9D, на Фиг. 10A-10D внешнее устройство 1000 может получать данные о положении только правого глаза. Соответственно, устройство может оказаться неспособным отличить случай, показанный на Фиг. 10A, от случая, показанного на Фиг. 10D, а также случай, показанный на Фиг. 10B, от случая, показанного на Фиг. 10C, поскольку правый глаз находится в одинаковом положении, несмотря на то, что пользователь может смотреть в разных направлениях и с разных расстояний.

Отслеживание перемещений глаз может позволить устройству точно определять, куда смотрит пользователь, и увеличивать изображение на определенной части экрана, включая, например, строку текущего состояния на смартфоне или планшете. В некоторых примерах осуществления устройство может быть откалибровано в соответствии с предпочтениями и характеристиками пользователя. Калибровка может способствовать более точному установлению перемещения глаз пользователя. Процесс калибровки может предоставить основные данные внешнему устройству, офтальмологической линзе или обоим устройствам. В некоторых аспектах калибровка может запрограммировать офтальмологическую линзу на обнаружение перемещений линзы относительно перемещений глаза.

Например, устройство может предложить пользователю посмотреть на определенные точки, расположенные на разных расстояниях, как показано на Фиг. 9A-9D и 10A-10D. Устройство может предложить пользователю прочитать данные на экране в обычном режиме для определения естественной скорости чтения пользователя, что позволит устройству различать взгляды на различные точки экрана и распознавать чтение. Действия могут не требоваться при переводе пользователем взгляда на разные точки, однако устройство может прокручивать текст по мере того, как пользователь читает.

Калибровка может позволить внешнему устройству различать намеренные и непроизвольные перемещения глаз, например, перемещения, вызванные нистагмом. На стадии калибровки пользователю может быть предложено смотреть на объект на экране внешнего устройства в течение заданного времени. На протяжении этого времени внешнее устройство может регистрировать или обнаруживать данные о непроизвольных перемещениях глаз, включая скорость, направление и расстояния от точки первоначальной фокусировки.

На основе калибровки внешнее устройство может обнаруживать и игнорировать данные о непроизвольных перемещениях глаз, расценивая такие данные как шум, что является общепринятой практикой в электронных устройствах. У пользователей с тяжелым или вызывающим затруднения нистагмом калибровка может оказаться недостаточной для различения намеренных и непроизвольных перемещений глаз. В некоторых таких примерах осуществления для успешного преодоления «шума» непроизвольных перемещений глаз могут потребоваться специализированные офтальмологические линзы, дополнительное программное обеспечение для внешнего устройства или комбинация этих двух вариантов.

В некоторых аспектах внешнее устройство может быть выполнено с возможностью определения и отслеживания направления взгляда и конвергенции глаз пользователя. Конвергенция глаз может быть особенно полезной для определения близости глаз пользователя к устройству. Данные о конвергенции глаз могут вызвать ответное действие устройства, приводящее к изменению фокуса офтальмологической линзы или линз, либо к изменению внешнего вида экрана устройства. Например, устройство может обнаружить, что пользователь держит экран на расстоянии для чтения. В ответ может увеличиться шрифт на экране, офтальмологическая линза может изменить оптическую силу, либо изменятся оба параметра.

Аналогичным образом, способность отслеживать и обнаруживать различные варианты перемещения глаз и моргания может дать возможность пользователю управлять устройством посредством направленных перемещений глаз. Общий механизм управления устройств может обнаруживать заранее заданный набор направленных перемещений глаз, причем пользователь может прикасаться к экрану особым образом с целью активации какого-либо действия устройства. Например, щипок экрана может заставить устройство увеличить изображение, а проведение рукой по экрану вызовет выполнение прокрутки устройством в направлении такого жеста. В примерах осуществления, где устройство может обнаруживать перемещения глаз, моргание или оба указанных варианта, можно разработать набор направленных движений глаз, позволяющих пользователю управлять устройством посредством таких направленных движений глаз, моргания или их комбинации.

В некоторых примерах осуществления функциональность офтальмологических линз с энергообеспечением может требовать связи между линзами. Например, офтальмологические линзы могут дать возможность пользователю воспринимать стереоскопическую аудиовизуальную информацию как трехмерную, что позволит пользователю смотреть фильмы, видеоигры и представления в формате 3D без использования 3D-очков, которые обычно требуются для таких медиа-приложений. В качестве неограничивающих примеров внешнее устройство, проигрывающее 3D-приложения, может представлять телевизор, карманное игровое устройство и/или планшет. Некоторые примеры осуществления могут требовать от линз поочередного блокирования зрения пользователя со скоростью, сопоставимой со скоростью обновления стереоскопической аудиовизуальной информации, что может потребовать сложной обработки данных и определенных затрат мощности. Устройство может быть выполнено с возможностью определения скорости обновления стереоскопической аудиовизуальной информации и может вызвать поочередное блокирование зрения офтальмологическими линзами.

Такие примеры осуществления, в которых для отслеживания направления взгляда и/или конвергенции используется внешнее устройство, могут снижать нагрузку на офтальмологические линзы в отношении затрат мощности и обработки данных, требуя лишь возможности обмена небольшими количествами данных беспроводным образом и, в некоторых аспектах, обеспечения энергией механизма, способного управлять функциональностью линзы. Внешнее устройство может служить основным источником энергии и средством обработки данных для взаимодействующих механизмов, что может снижать нагрузку на офтальмологические линзы, которые по своей сути ограничены в размерах. Использование внешнего устройства может обеспечить связь, требующую наличия линии прямой видимости, что может оказаться непрактичным в случаях, когда переносица препятствует связи между левой и правой офтальмологическими линзами.

На Фиг. 11A и 11B представлены две пары глаз 1100, 1150, где на одну пару надеты пассивные офтальмологические линзы 1102, а на вторую - офтальмологические линзы с энергообеспечением 1152, причем обе пары глаз 1100, 1150 смотрят на один и тот же экран устройства 1110. В некоторых примерах осуществления внешнее устройство может включать в себя экран 1110 с функцией или слоем, обеспечивающим безопасность или защиту конфиденциальности, причем для просмотра содержания экрана 1110 может потребоваться фильтр на офтальмологической линзе 1152. Как показано на Фиг. 11A, без фильтра экран 1110 может быть зрительно заблокирован, но, как показано на Фиг. 11B, офтальмологическая линза с энергообеспечением с фильтром может позволить пользователю видеть содержание экрана 1110 через фильтр. Настройки защиты конфиденциальности могут быть постоянными, что может требовать применения лишь пассивного фильтра, расположенного в или на офтальмологической линзе.

В альтернативном варианте осуществления настройки защиты конфиденциальности могут быть регулируемыми, причем фильтр на офтальмологической линзе с энергообеспечением может быть выполнен с возможностью программирования изменяемых настроек безопасности. Изменяемые настройки безопасности могут ограничивать вероятность того, что офтальмологические линзы другого пользователя содержат такой же фильтр. Изменяемые настройки безопасности могут быть запрограммированы пользователем или могут генерироваться случайным образом.

В некоторых примерах осуществления защита конфиденциальности может содержать поляризованный или тонированный экран. В случаях, когда защита конфиденциальности содержит поляризованный экран, фильтр может содержать комплементарную поляризацию, причем поляризация фильтра может совпадать с поляризацией экрана. В случаях, когда защита конфиденциальности содержит тонирование, фильтр может блокировать поглощение определенной длины волны, соответствующей оттенку тонирования.

Фильтр в офтальмологической линзе может быть активирован при взгляде на устройство с защитой конфиденциальности, что может предотвращать помехи, создаваемые фильтром для зрения пользователя, при взгляде на устройство без защиты конфиденциальности. Такая защита конфиденциальности может быть более удобной, менее очевидной и более надежной, чем обычные способы защиты экрана, такие как съемные фильтры.

На Фиг. 12 представлена система для автоматического регулирования яркости экрана 1250 внешнего устройства 1230. Некоторые внешние устройства 1230 могут включать в себя подсветку экрана 1250 с регулируемой яркостью. Некоторые современные устройства, такие как смартфоны и планшеты, регулируют яркость автоматически в зависимости от заранее запрограммированных параметров, например, уровня естественного освещения. Однако заранее запрограммированные параметры могут ограничивать эффективность для тех пользователей, которые попадают под такие параметры. Корреляция изменений размеров зрачка 1201, яркости экрана и уровней естественного освещения 1205, 1235, 1255 могут обеспечить индивидуальную оценку предпочтений в отношении яркости.

Уровни естественного освещения 1205, 1235, 1255 могут измеряться множеством датчиков или камер 1210, 1260, 1240. Существующие устройства с элементом автоматической регулировки яркости измеряют уровень освещенности перед экраном и/или позади устройства. Уровни освещенности 1255 перед экраном 1250 могут быть искажены яркостью самого экрана, а уровни освещенности 1235 позади устройства 1230 могут быть искажены тенью от устройства 1230.

Взятый по отдельности, каждый из указанных способов может оказаться недостаточным для установления эффективного уровня естественного освещения. Благодаря учету воспринимаемого глазом естественного освещения 1205 и параметров смотрящих глаз, таких как диаметр зрачка, экран 1250 может быть настроен оптимально для пользователя, например, может быть выполнена оптимизация уровня черного и динамического диапазона, а также цветовой палитры. Определение уровня естественного освещения в разных местоположениях может обеспечить более точную оценку уровней естественного освещения. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления уровень естественного освещения можно определить путем нормирования измерений, полученных по меньшей мере от двух датчиков или камер внешнего устройства, а также датчика или камеры по меньшей мере одной офтальмологической линзы 1200. В некоторых аспектах устройство может создать профиль яркости для определенного пользователя, который может стать универсальным для множества устройств с экранами. Такие варианты осуществления могут ограничивать требования к калибровке, необходимой для установления предпочтений в отношении яркости для каждого устройства.

На Фиг. 13 представлена схема принятия решений для офтальмологической линзы с энергообеспечением с изменяемой частотой выборки. Изменяемая частота выборки может позволить офтальмологической линзе расходовать энергию более эффективно, чем в случае одной частоты выборки, которая может требоваться для полноценного взаимодействия с внешним устройством. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления офтальмологическая линза может работать с тремя разными частотами выборки или более. Офтальмологическая линза может получать выборку с самой низкой частотой для определения того, находится ли заданное внешнее устройство в рабочем диапазоне расстояний. В случаях, когда заданное внешнее устройство может быть обнаружено, частота выборки может быть увеличена для определения возможности сопряжения и взаимодействия с внешним устройством. Частота выборки может быть самой высокой, когда офтальмологическая линза активно взаимодействует с внешним устройством, что может оптимизировать пользовательский интерфейс. Изменяемая частота выборки может ограничить потери энергии.

На стадии 1300 офтальмологическая линза может сканировать окружающую среде на наличие заданного внешнего устройства с частотой, соответствующей спящему режиму, причем частота спящего режима может представлять собой самую низкую частоту выборки. Сканирование на стадии 1300 может приводить к обнаружению заданного внешнего устройства на стадии 1330 или отсутствию такого обнаружения на стадии 1320. В случаях, когда офтальмологическая линза не может обнаружить заданное внешнее устройство на стадии 1320, офтальмологическая линза может остаться в спящем режиме и продолжать сканирование с самой низкой частотой на стадии 1300. В качестве примера частота выборки в спящем режиме может содержать частоту в диапазоне от 0,3 до 10 Гц.

В альтернативном варианте осуществления в случаях, когда офтальмологическая линза может обнаружить заданное внешнее устройство на стадии 1330, офтальмологическая линза может начать сканирование для обнаружения запроса о сопряжении от заданного внешнего устройства на стадии 1335. На стадии 1335 офтальмологическая линза может сканировать с частотой, соответствующей режиму ожидания, которая может превышать частоту выборки в спящем режиме. Например, частота ожидания может содержать частоту в диапазоне от 2 до 10 Гц. Запрос о сопряжении может инициировать передачу данных между офтальмологической линзой и заданным внешним устройством.

На стадии 1350 офтальмологическая линза может не обнаружить запрос о сопряжении, причем офтальмологическая линза может проверить наличие заданного внешнего устройства, что может привести к его обнаружению на стадии 1330 или отсутствию обнаружения на стадии 1320. Альтернативно на стадии 1360 офтальмологическая линза может обнаружить запрос о сопряжении. Обнаружение запроса о сопряжении на стадии 1360 может обеспечить сопряжение офтальмологической линзы с внешним устройством на стадии 1365. В некоторых примерах осуществления между стадией обнаружения 1360 и стадией сопряжения 1365 могут иметься промежуточные стадии. Такие промежуточные стадии, включая, например, те, что будут описаны при обсуждении Фиг. 14, могут включать стадию проверки или авторизации, гарантирующую, что офтальмологическая линза поддерживает связь с заданным внешним устройством.

В результате сопряжения на стадии 1365 офтальмологическая линза может начать получение выборки с частотой, соответствующей активному режиму, которая может быть самой высокой частотой выборки. Например, активная частота может содержать частоту в диапазоне от 10 до 100 Гц, что может обеспечить осуществление взаимодействия без задержек, обусловленных низкой частотой выборки, например, в спящем режиме или в режиме ожидания. Получение выборки на стадии 1370 может приводить к обнаружению запроса о взаимодействии на стадии 1390 или к отсутствию такого обнаружения на стадии 1380. В случаях, когда офтальмологическая линза не может обнаружить запрос о взаимодействии на стадии 1380, офтальмологическая линза может продолжить получение выборки с активной частотой на стадии 1370 до тех пор, пока сопряжение не будет прервано, что, в свою очередь, может инициировать переключение на более низкую частоту выборки, такую как частоту спящего режима на стадии 1300 или частоту режима ожидания 1335.

Альтернативно на стадии 1390 офтальмологическая линза может обнаружить запрос о взаимодействии, после чего на стадии 1395 офтальмологическая линза может активно взаимодействовать с внешним устройством. На стадии 1370 офтальмологическая линза может продолжать получение выборки с активной частотой для обнаружения запроса о взаимодействии. В некоторых примерах осуществления после взаимодействия на стадии 1395 связь может быть прервана, и на стадии 1300 офтальмологическая линза может вернуться в спящий режим и возобновить сканирование на наличие заданного внешнего устройства.

Внешнее устройство может быть не так ограничено в отношении пространства и энергии, как офтальмологическая линза. Соответственно, внешнее устройство может получать выборку с постоянной и высокой частотой, причем устройство может обнаруживать передачу данных или запрос о взаимодействии от офтальмологической линзы. В некоторых примерах осуществления внешнее устройство, как и офтальмологическая линза, может сканировать с более низкой частотой для обнаружения наличия совместимой офтальмологической линзы, причем обнаружение может вызвать более высокую частоту выборки. Например, активная частота может содержать частоту в диапазоне от 10 до 100 Гц, а более низкая частота может содержать частоту в диапазоне от 0,3 до 10 Гц.

На Фиг. 14 представлена схема, иллюстрирующая стадии процесса взаимодействия между офтальмологической линзой и внешним устройством, инициированного запросом о сопряжении. На стадии 1400 офтальмологическая линза может обнаружить запрос о сопряжении, передаваемый внешним устройством. На стадии 1405 запрос о сопряжении может необязательно содержать запрос об авторизации, например, описанный при обсуждении Фиг. 4, для офтальмологической линзы, которая может передать в ответ код авторизации. В некоторых аспектах на стадии 1410 запрос о сопряжении может инициировать увеличение частоты выборки офтальмологической линзы. Например, офтальмологическая линза может перейти в режим запроса, который может содержать частоту выборки больше частоты спящего режима, но меньше частоты активного режима, либо офтальмологическая линза может перейти в активный режим.

В некоторых примерах осуществления на стадии 1420 офтальмологическая линза может передавать в ответ код отказа в авторизации или может не отвечать вообще. В случае таких событий на стадии 1425 офтальмологическая линза может вернуться к частоте выборки спящего режима. На стадии 1425 внешнее устройство может отдать команду офтальмологической линзе вернуться в спящий режим на основании некорректного ответа. Окончание отведенного для ответа промежутка времени без ответа внешнего устройства может вызвать переход офтальмологической линзы в спящий режим, такой как описан на Фиг. 13.

В случаях, когда на стадии 1430 офтальмологическая линза может ответить кодом авторизации или сопряжения, запрос может привести к сопряжению внешнего устройства с офтальмологической линзой. В некоторых примерах осуществления на стадии 1435 внешнее устройство в результате сопряжения может отдать команду офтальмологической линзе перейти к активной частоте выборки. В альтернативном варианте осуществления на стадии 1440 сопряжение само по себе может вызвать увеличение частоты выборки офтальмологической линзы до частоты, соответствующей активному режиму. Частота выборки в активном режиме может быть достаточной для обеспечения эффективного взаимодействия между устройствами, с малым временем отклика, предпочтительно воспринимаемым пользователем как почти мгновенный.

На стадии 1445 офтальмологическая линза может обнаружить запрос о взаимодействии от внешнего устройства. На стадии 1460 запрос о взаимодействии может управлять работой офтальмологической линзы, причем запрос может активировать функциональность линзы. Например, в офтальмологической линзе, содержащей часть с изменяемыми оптическими свойствами, запрос о взаимодействии может инициировать изменение оптической силы, корректирующей зрение. Аналогичным образом, запрос может инициировать активацию механизма оповещения или сигнала будильника, что может предотвращать засыпание пользователя во время вождения. В некоторых примерах осуществления на стадии 1465 офтальмологическая линза может передавать данные о завершении действия обратно внешнему устройству. Данные о завершении действия могут позволить внешнему устройству подтвердить, что запрос о взаимодействии был получен и инициировал правильную работу офтальмологической линзы.

В некоторых примерах осуществления на стадии 1470 запрос о взаимодействии может затребовать ответа офтальмологической линзы. Запрашиваемый ответ может содержать подтверждающее действие пользователя, действие со стороны офтальмологической линзы или комбинацию этих двух вариантов. Например, запрос о взаимодействии может требовать того, чтобы пользователь посмотрел на заданный объект на экране или моргнул определенным образом. Затем офтальмологическая линза может отослать данные о положении зрачка и/или века обратно внешнему устройству.

В альтернативном варианте осуществления запрос о взаимодействии может не требовать ответа пользователя, но может запрашивать текущие данные о положении от офтальмологической линзы. На стадии 1475 офтальмологическая линза может передавать ответные данные обратно внешнему устройству, а на стадии 1480 такой ответ может управлять работой внешнего устройства. В дополнительных вариантах осуществления, не показанных в настоящем документе, запрос о взаимодействии может управлять работой на стадии 1460 и запрашивать ответ на стадии 1470. Запрашиваемый ответ может быть подтверждением операции, такой как сигнал тревоги или будильника, пользователем.

Материалы для офтальмологических линз на основе вставок

В некоторых примерах осуществления тип линзы может представлять собой линзу, которая включает в себя силиконсодержащий компонент. «Силиконсодержащий компонент» представляет собой любой компонент, содержащий по меньшей мере одно звено [-Si-O-] в составе мономера, макромера или форполимера. Полное содержание Si и непосредственно связанного с ним O в рассматриваемом силиконсодержащем компоненте предпочтительно составляет более чем приблизительно 20 весовых процентов, и более предпочтительно более чем 30 весовых процентов от полного молекулярного веса силиконсодержащего компонента. Соответствующие целям настоящего изобретения силиконсодержащие компоненты предпочтительно содержат полимеризуемые функциональные группы, такие как акрилатная, метакрилатная, акриламидная, метакриламидная, винильная, N-виниллактамовая, N-виниламидная и стирильная функциональные группы.

В некоторых вариантах осуществления края офтальмологической линзы, иногда также называемые герметизирующим вставку слоем, которые окружают вставку, могут состоять из стандартных гидрогелевых композиций для офтальмологической линзы. Примеры материалов, характеристики которых могут обеспечить приемлемое соответствие с множеством материалов вставки, могут включать в себя семейство нарафилкона; включая Narafilcon A и Narafilcon B. Альтернативно семейство этафилкона, включая Etafilcon A, который может представлять собой хороший пример выбора материалов. Ниже приведено более полное с технической точки зрения описание природы материалов, которые можно применять в соответствии с целями настоящего изобретения; однако следует понимать, что любой материал, который может образовывать приемлемое ограждение или частичное ограждение герметичных и герметизированных вставок, согласуется с настоящим изобретением и включен в его состав.

Соответствующие целям настоящего изобретения силиконсодержащие компоненты включают в себя соединения формулы I

,

где

фрагмент R¹ независимо выбран из одновалентных реакционноспособных групп, одновалентных алкильных групп или одновалентных арильных групп, причем каждая из перечисленных химических групп может дополнительно содержать функциональные группы, выбираемые из гидрокси, амино, окса, карбокси, алкилкарбокси, алкокси, амидо, карбамат, карбонат, галоген, а также их различные комбинации; а одновалентные силоксановые цепи имеют в своем составе 1-100 повторяющихся Si-O звеньев и могут дополнительно содержать функциональные группы, выбираемые из алкил, гидрокси, амино, окса, карбокси, алкилкарбокси, алкокси, амидо, карбамат, галоген, а также их различные комбинации;

где b = от 0 до 500, причем подразумевается, что если b отлично от 0, то по b имеется распределение с модой, равной указанному значению;

причем по меньшей мере один R¹ содержит одновалентную реакционноспособную группу, а в некоторых вариантах осуществления от одного до трех R¹ содержат одновалентные реакционноспособные группы.

Используемый в настоящей заявке термин «одновалентные реакционноспособные группы» относится к группам, способным вступать в реакции свободнорадикальной и/или катионной полимеризации. Неограничивающие примеры свободнорадикальных реакционноспособных групп включают в себя (мет)акрилаты, стирилы, винилы, виниловые эфиры, C_1-6 алкил(мет)акрилаты, (мет)акриламиды, C_1-6 алкил(мет)акриламиды, N-виниллактамы, N-виниламиды, C_2-12 алкенилы, C_2-12 алкенилфенилы, C_2-12 алкенилнафтилы, C_2-6 алкенилфенил-C_1-6 алкилы, O-винилкарбаматы и O-винилкарбонаты. Неограничивающие примеры катионных реакционных групп включают в себя винилэфирные или эпоксидные группы и их смеси. В одном варианте осуществления свободнорадикальные реакционноспособные группы содержат (мет)акрилат, акрилокси, (мет)акриламид и их смеси.

Соответствующие целям настоящего изобретения одновалентные алкильные и арильные группы включают в себя незамещенные одновалентные C₁-C₁₆ алкильные группы, C₆-C₁₄ арильные группы, такие как замещенные и незамещенные метил, этил, пропил, бутил, 2-гидроксипропил, пропоксипропил, полиэтиленоксипропил, их комбинации и т. п.

В одном варианте осуществления b равно нулю, один R¹ представляет собой одновалентную реакционноспособную группу, и по меньшей мере три R¹ выбраны из одновалентных алкильных групп, имеющих от одного до 16 атомов углерода, и в другом варианте осуществления - из одновалентных алкильных групп, имеющих от одного до шести атомов углерода. Неограничивающие примеры силиконсодержащих компонентов в данном варианте осуществления включают в себя 2-метил-, 2-гидрокси-3-[3-[1,3,3,3-тетраметил-1-[(триметилсилил)окси]дисилоксанил]пропокси]пропиловый эфир (SiGMA),

2-гидрокси-3-метакрилоксипропилоксипропилтрис(триметилсилокси)силан,

3-метакрилоксипропилтрис(триметилсилокси)силан (TRIS),

3-метакрилоксипропилбис(триметилсилокси)метилсилан и

3-метакрилоксипропилпентаметилдисилоксан.

В другом примере осуществления b составляет от 2 до 20, от 3 до 15 или, в некоторых вариантах осуществления, от 3 до 10; по меньшей мере один концевой фрагмент R¹ представляет собой одновалентную реакционноспособную группу, а остальные группы R¹ выбраны из одновалентных алкильных групп, содержащих от 1 до 16 атомов углерода, а в другом варианте осуществления - из одновалентных алкильных групп, содержащих от 1 до 6 атомов углерода. В еще одной варианте осуществления b составляет от 3 до 15, один концевой фрагмент R¹ представляет собой одновалентную реакционноспособную группу, другой концевой фрагмент R¹ представляет собой одновалентную алкильную группу, содержащую от 1 до 6 атомов углерода, а оставшиеся фрагменты R¹ представляет собой одновалентные алкильные группы, содержащие от 1 до 3 атомов углерода. Неограничивающие примеры силиконсодержащих компонентов такого варианта осуществления включают в себя (полидиметилсилоксан (МВ 400-1000) с концевой моно-(2-гидрокси-3-метакрилоксипропил)-пропил эфирной группой) (OH-mPDMS), (полидиметилсилоксаны (МВ 800-1000) с концевыми моно-н-бутильными и концевыми монометакрилоксипропильными группами), (mPDMS).

В другом примере осуществления b составляет от 5 до 400 или от 10 до 300, оба концевых R¹ представляют собой моновалентные реакционноспособные группы, а остальные R¹ независимо выбраны из моновалентных алкильных групп, имеющих от 1 до 18 атомов углерода, которые могут иметь эфирные связи между атомами углерода и могут дополнительно содержать атомы галогенов.

В одной примере осуществления, когда желательно использовать линзы из силиконового гидрогеля, линзы настоящего изобретения изготавливают из реакционной смеси, содержащей по меньшей мере приблизительно 20 и предпочтительно от 20 до 70% вес. силиконовых компонентов в расчете на общую массу реакционных компонентов мономерной смеси, из которой образуется полимер.

В другом примере осуществления от одного до четырех R¹ представляют собой винилкарбонат или карбамат с формулой:

Формула II

,

в которой: Y обозначает O-, S- или NH-;

R обозначает водород или метил; d равен 1, 2, 3 или 4; и q равен 0 или 1.

Силиконсодержащие винилкарбонатные или винилкарбаматные мономеры конкретно включают в себя: 1,3-бис[4-(винилоксикарбонилокси)бут-1-ил]тетраметилдисилоксан; 3-(винилоксикарбонилтио)пропил-[трис(триметилсилокси)силан]; 3-[трис(триметилсилокси)силил]пропилаллилкарбамат; 3-[трис(триметилсилокси)силил]пропилвинилкарбамат; триметилсилилэтилвинилкарбонат; триметилсилилметилвинилкарбонат и

Если необходимо получить биомедицинские устройства с модулем упругости менее приблизительно 200, только один из фрагментов R¹ должен представлять собой одновалентную реакционноспособную группу, и не более двух из оставшихся фрагментов R¹ должны представлять собой одновалентные силоксановые группы.

Другой класс силиконсодержащих компонентов включает в себя полиуретановые макромеры со следующими формулами:

Формулы IV-VI

(*D*A*D*G)_a *D*D*E¹;

E(*D*G*D*A)_a *D*G*D*E¹ или;

E(*D*A*D*G)_a *D*A*D*E¹,

в которой:

D обозначает алкильный бирадикал, алкилциклоалкильный бирадикал, циклоалкильный бирадикал, арильный бирадикал или алкиларильный бирадикал, содержащий от 6 до 30 атомов углерода,

G обозначает алкильный бирадикал, циклоалкильный бирадикал, алкилциклоалкильный бирадикал, арильный бирадикал или алкиларильный бирадикал, содержащий от 1 до 40 атомов углерода, который может иметь в основной цепи эфирные, тиоэфирные или аминовые мостиковые группы;

*обозначает уретановую или уреидо-мостиковую группу;

_a равен по меньшей мере 1;

A обозначает бивалентный полимерный радикал со следующей формулой:

Формула VII

R¹¹ независимо обозначает алкильную или фторзамещенную алкильную группу, имеющую от 1 до 10 атомов углерода, которая может иметь эфирные связи между атомами углерода; y равно по меньшей мере 1; и p обеспечивает молекулярную массу фрагмента от 400 до 10 000; каждый из E и E¹ независимо обозначает полимеризуемый ненасыщенный органический радикал, представленный следующей формулой:

Формула VIII

,

в которой: R¹² представляет собой водород или метил; R¹³ представляет собой водород, алкильный радикал, имеющий от 1 до 6 атомов углерода, или радикал -CO-Y-R¹⁵, в котором Y представляет собой -O-, Y-S- или -NH-; R¹⁴ представляет собой бивалентный радикал, имеющий от 1 до 12 атомов углерода; X означает -CO- или -OCO-; Z означает -O- или -NH-; Ar означает ароматический радикал, имеющий от 6 до 30 атомов углерода; w равно от 0 до 6; x равно 0 или 1; y равно 0 или 1; и z равно 0 или 1.

Предпочтительно силиконсодержащий компонент представляет собой полиуретановый макромер, представленный следующей формулой:

Формула IX

,

где R¹⁶ представляет собой бирадикал диизоцианата после удаления собственно изоцианатной группы, например, бирадикал изофоронизоцианата. Другим силиконсодержащим макромером, соответствующим целям настоящего изобретения, является соединение по формуле X (где x+y представляет собой число в диапазоне от 10 до 30), получаемое при реакции фторэфира, полидиметилсилоксана с концевой гидроксильной группой, изофоронизоцианата и изоцианатоэтилметакрилата.

Формула X

Иные силиконсодержащие компоненты, соответствующие целям настоящего изобретения, включают в себя макромеры, содержащие полисилоксановые, полиалкиленэфирные, диизоцианатные, полифторуглеводородные, полифторэфирные и полисахаридные группы; полисилоксаны с полярной фторированной привитой или боковой группой, содержащей атом водорода, присоединенный к концевому дифторзамещенному атому углерода; гидрофильные силоксанилметакрилаты, содержащие эфирные и силоксанильные мостиковые группы, а также поперечно-сшиваемые мономеры, содержащие полиэфирные и полисилоксанильные группы. Любые из вышеуказанных полисилоксанов также могут использоваться как силиконсодержащий компонент в этом изобретении.

Хотя настоящее изобретение было показано и описано в форме считающихся наиболее практически важными и предпочтительными вариантов осуществления, должно быть понятно, что специалисты в данной области смогут предложить отклонения от конкретных описанных и показанных конструкций и способов, которые могут быть использованы без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения. Настоящее изобретение не ограничивается конкретными конструкциями, описанными и показанными в настоящем документе, но должно реализовываться на практике в согласии со всеми модификациями, которые могут входить в объем приложенной формулы изобретения.