Метод и аппарат для формовки офтальмических линз с встроенным микроконтроллером

Метод и аппарат для формовки офтальмических линз с встроенным микроконтроллером

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА СМЕЖНЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящая заявка на изобретение притязает на приоритет согласно предварительной заявке 61/110213 "Офтальмическое устройство с процессорным контролем", поданной 31 октября 2008 года, и патентной заявке № 12/578720 "Офтальмическое устройство с процессорным контролем", поданной 14 октября 2009 года; и патентной заявке № 12/580331 "Офтальмическое устройство с встроенным микроконтроллером", поданной 16 октября 2009 года как заявка с частичным продолжением, содержание которых включено в настоящий документ и является его основанием.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение описывает офтальмическую линзу, содержащую микроконтроллер, заключенный в ее корпус, и, конкретнее, методы производства офтальмических линз со вставкой, включающей микроконтроллер и один или несколько компонентов.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Традиционно офтальмическая линза, такая как контактная или интраокулярная линза, обладает заданными оптическими характеристиками. Например, контактная линза может выполнять одну или более из следующих функций: функциональная коррекция зрения; косметический эффект; терапевтический эффект, но только набор функций по коррекции зрения. Каждая из перечисленных функций реализуется с использованием определенной физической характеристики применяемой линзы. По существу, конструкция линзы с использованием светопреломляющих свойств позволяет корректировать характеристики зрения. Введение в материал линзы пигментов позволяет получить желаемый косметический эффект. Введение в материал линзы активного вещества позволяет использовать линзу в терапевтических целях.

На сегодняшний день оптические характеристики офтальмической линзы обусловливаются ее физическими характеристиками. Как правило, оптические свойства определяют и затем придают их линзе в процессе изготовления, например, отливкой или токарной обработкой. После того как линза изготовлена, ее оптические характеристики остаются постоянными.

Однако иногда пользователи линз предпочитают, чтобы их биомедицинское устройство для ношения в глазу выполняло более одной функции; например, желательно, чтобы офтальмическая линза могла изменять фокусное расстояние с целью аккомодации зрения. Прочие функции также могут оказаться полезными. В отличие от тех, кто пользуется очками и может менять их для изменения оптической коррекции, пользователи контактных или интраокулярных линз до сих пор не имели возможности менять оптические характеристики коррекции зрения без значительных усилий.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Соответственно, настоящее изобретение относится к офтальмической линзе с микроконтроллером, позволяющим изменять состояние одного или нескольких внутренних компонентов внутри линзы. Возможность изменения состояния компонента расширяет функциональность офтальмических линз. Кроме того, представлены методы и оборудования для формовки офтальмических линз с микроконтроллером. Некоторые модификации настоящего изобретения могут включать контактные линзы из силиконового гидрогеля, произведенные методом литья в пресс-форме и содержащие жесткую или формуемую вставку, подключаемую к источнику питания, а также микроконтроллер, при этом вставка в линзу является биосовместимой.

В целом, процессор и источник энергии могут присоединяться или быть частью вставки, и вставка размещается в непосредственной близости к, по меньшей мере, одной половине пресс-формы для литья и второй половине формы для литья. Реакционноспособная смесь мономеров заливается между первой и второй частями формы для литья. Первая часть формы для литья помещается в непосредственной близости от второй части формы для литья, формируя полость линзы со вставкой из субстрата с автономным источником энергии, а также по меньшей мере с какой-либо реакционной смесью мономера в полости линзы; на реакционную смесь мономера воздействуют актиническим излучением, формируя офтальмическую линзу. Линза формуется с помощью актиничного излучения, воздействующего на реакционную смесь мономеров. Вставка с процессором данных оказывается включенной в корпус линзы.

ОПИСАНИЕ ФИГУР

На фиг. 1 изображена сборка формы, соответствующая некоторым осуществлениям настоящего изобретения.

На фиг. 2 показана офтальмическая линза с внутренней вставкой, включающей микроконтроллер.

На фиг. 3 показан аппарат для установки вставки с микроконтроллером в половину пресс-формы для литья офтальмической линзы.

На фиг. 4 изображены этапы способов в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 5 изображены этапы способов в соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения.

На фиг. 6 изображен процессор, который можно использовать для реализации некоторых модификаций настоящего изобретения.

На фиг. 7 показано перспективное изображение некоторых вариантов офтальмических линз, включающих процессор и компоненты.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение включает методы и аппарат для производства офтальмических линз с включенным микроконтроллером. Кроме того, настоящее изобретение включает офтальмическую линзу с включенным в нее микроконтроллером.

В следующих разделах приведено подробное описание модификаций изобретения. Описание предпочтительного и альтернативных модификаций изобретения примерны, и специалисты в этой области понимают, что возможны модификации и изменения. Поэтому следует учитывать, что область, охватываемая настоящим изобретением, не ограничивается приведенными примерами осуществления изобретения.

ОПРЕДЕЛЕНИЯ

В приведенном ниже описании и пунктах формулы настоящего изобретения используется ряд терминов, для которых будут приняты следующие определения:

Микроконтроллер: (иногда также называется микроконтроллерным блоком, MCU или µC) здесь относится к встроенной схеме, состоящей из центрального процессора и схемы, обеспечивающей поддерживающую функцию, например, кристаллический осциллятор, таймеры, таймер наблюдения, последовательные и аналоговые входы/выходы и т. п., часто также включается память для хранения программ в форме постоянной памяти, НЕ флэш-ПЗУ или однократно программируемая ПЗУ, а также некоторое количество оперативной памяти (ОЗУ). Некоторые подходящие микроконтроллеры могут работать на тактовых частотах до 4 кГц, так как этого достаточно для многих типичных примеров применения, что позволяет снизить потребление (в миллиВт или мкВт). Обычно они способны сохранять функциональность во время ожидания действия, например, изменения состояния контроллера или прерывания.

С автономным источником энергии: при использовании в настоящем документе термин относится к состоянию, в котором устройство может обеспечивать себя электрическим током или хранить в себе запас электрической энергии.

Энергия: при использовании в настоящем документе термин относится к способности физической системы к совершению работы. В рамках настоящего изобретения упомянутая способность, как правило, может относиться к способности выполнения электрических действий при совершении работы.

Источник энергии: здесь - устройство, способное обеспечивать биомедицинское устройство энергией или переводить его в состояние, подключенное к источнику питания.

Устройство для сбора энергии: здесь - устройство, способное извлекать энергию из среды и превращать ее в электрическую энергию.

Линза: относится к любому офтальмическому устройству, находящемуся внутри глаза или на его поверхности. Подобные изделия могут использоваться для оптической коррекции или применяться в качестве косметического средства. Например, термин "линза" может относиться к контактной линзе, интраокулярной линзе, накладной линзе, глазной вставке, оптической вставке или иному устройству подобного назначения, служащему для коррекции или модификации зрения или для косметической коррекции физиологии глаза (например, изменения цвета радужной оболочки) без ущерба для зрения. В некоторых модификациях изобретения предпочтительными являются мягкие контактные линзы из силиконовых эластомеров или гидрогелей, включающие силиконовые гидрогели и фторсодержащие гидрогели, и не только.

Линзообразующая смесь или "реакционная мономерная смесь" (RMM): здесь относится к мономерному или преполимерному материалу, который может быть полимеризован и сшит или сшит с образованием офтальмической линзы. Различные модификации изобретения могут включать смеси для формовки линз с одной или несколькими добавками, например: УФ-блокаторы, красители, фотоинициаторы или катализаторы, а также другие добавки, которые могут использоваться в составе офтальмических линз, контактных или интраокулярных.

Поверхность для изготовления линзы: термин относится к поверхности, которая используется для литья линзы. В ряде осуществлений настоящего изобретения любая подобная поверхность 103-104 может обладать оптическим качеством обработки, то есть, быть достаточно гладкой и формованной таким образом, чтобы поверхность линзы, изготавливаемой способом полимеризации формовочной смеси, находящейся в непосредственном контакте с поверхностью формы, была оптически приемлемого качества. Кроме того, в ряде осуществлений настоящего изобретения поверхность для изготовления линзы 103-104 может иметь геометрию, требуемую для придания поверхности изготавливаемой линзы требуемых оптических характеристик, включая, помимо прочего, коррекцию сферических, асферических и цилиндрических степенных аберраций волнового фронта, коррекцию топографии роговицы и так далее, а также любые их комбинации.

Литий-ионная ячейка: термин относится к электрохимической ячейке, в которой электрическая энергия вырабатывается в результате движения ионов лития через ячейку. Такая электрохимическая ячейка, как правило называемая батареей, в своей типичной форме может быть возвращена в состояние с более высоким зарядом, или перезаряжена.

Вставка из субстрата: при использовании в настоящем документе термин относится к деформируемому или жесткому субстрату, способному удерживать источник энергии в офтальмической линзе. В некоторых модификациях вставка из субстрата также включает одну или более изменяемых оптических линз.

Форма для литья: термин относится к жесткому или полужесткому предмету, который может использоваться для изготовления линз из неполимеризованных составов. Некоторые предпочтительные формы для литья состоят из двух частей - передней криволинейной поверхности формы для литья и задней криволинейной поверхности формы для литья.

Оптическая зона: здесь - термин относится к тому участку офтальмической линзы, через который видит пользователь офтальмической линзы.

Мощность: при использовании в настоящем документе термин относится к совершаемой работе или переданной энергии за единицу времени.

Перезаряжаемый или заряжаемый: при использовании в настоящем документе термин относится к возможности восстановить состояние с более высокой способностью выполнять работу. В рамках настоящего изобретения упомянутая способность, как правило, может относиться к восстановлению способности испускать электрический ток определенной величины в течение определенного промежутка времени.

Подзарядка или перезарядка - восстановление состояния, обеспечивающего более высокую способность к совершению работы. В рамках настоящего изобретения упомянутая способность, как правило, может относиться к восстановлению способности устройства испускать электрический ток определенной величины в течение определенного промежутка времени.

Извлеченная из формы для литья: термин означает, что линза либо полностью отделена от формы для литья либо лишь слабо прикреплена и может быть отсоединена легким встряхиванием или сдвинута тампоном.

Как показано на фиг. 1, офтальмическая линза 100 с встроенным процессором данных 111 может также включать источник энергии 109, например, электрохимический элемент или батарею как устройство запасания энергии; в некоторых модификациях изобретения возможна инкапсуляция и изоляция материалов источника энергии от среды, в которую помещается офтальмическая линза. Источник энергии 109 может обеспечивать активацию процессора данных. В некоторых модификациях изобретения потребление микроконтроллера в спящем режиме (тактовая частота процессора и отключение большинства периферийных устройств) может изменяться в нановаттах.

На диаграмме показан пример сборки формы для литья офтальмических линз 100 с процессором данных 111. Форма для литья 100 включает полость 105, в которую можно поместить смесь для изготовления линзы, чтобы после реакции или затвердения смеси для изготовления линзы получалась офтальмическая линза нужной формы. Формы для литья и их сборки 100, составляющие предмет настоящего изобретения, состоят из более чем одной "части формы" 101-102. Части формы 101-102 могут быть сведены таким образом, что между частями формы 101-102 образуется полость 105, в которой может быть изготовлена линза. Описанное сочетание частей формы 101-102 предпочтительно является временным. После изготовления линзы части формы 101-102 могут быть снова разведены для извлечения готовой линзы.

По меньшей мере одна из частей формы 101-102 находится по меньшей мере одной частью своей поверхности 103-104 в непосредственном контакте со смесью для изготовления линзы, так что при протекании химической реакции в смеси для изготовления линзы или при полимеризации смеси для изготовления линзы данная поверхность 103-104 обеспечивает требуемую форму и геометрию той части изготавливаемой линзы, с которой она находится в непосредственном контакте. Вышесказанное также справедливо для по меньшей мере еще одной части формы 101-102.

Так, например, в одном из предпочтительных осуществлений настоящего изобретения сборка формы 100 состоит из двух частей формы 101-102, вогнутой части-матрицы (передней части) 102 и выпуклой части-пуансона (задней части) 101, между которыми образуется полость. Часть вогнутой поверхности 104, находящаяся в контакте со смесью для изготовления линзы, имеет кривизну передней поверхности офтальмической линзы, изготавливаемой в сборной форме 100, является достаточно гладкой и имеет такую форму, чтобы поверхность офтальмической линзы, изготавливаемой способом полимеризации смеси для изготовления линз, находящейся в контакте с вогнутой поверхностью 104, обладала приемлемыми оптическими свойствами.

Поверхность для изготовления линзы может включать поверхность 103-104 с поверхностным покрытием оптического качества, то есть достаточно гладкую и имеющую такую форму, чтобы поверхность линзы, изготавливаемой способом полимеризации смеси для изготовления линз, находящейся в контакте с поверхностью формы для литья, обладала приемлемыми оптическими свойствами. Кроме того, в ряде модификаций поверхность для изготовления линзы 103-104 может иметь геометрию, требуемую для придания поверхности линзы требуемых оптических характеристик, включая, помимо прочего, сферическую, асферическую и цилиндрическую оптическую силу, коррекцию аберраций волнового фронта, коррекцию топографии роговицы и т. д., а также любые их комбинации. В соответствии с настоящим изобретением, оптические характеристики в сочетании с микроконтроллером 111 обеспечивают общее оптическое качество.

В соответствии с настоящим изобретением, микроконтроллеры 111 включаются в офтальмическую линзу и используются для автоматического управления компонентами или устройствами, также включенными в корпус линзы. В настоящем изобретении размер системы микроконтроллера 111 уменьшен до 2 мм × 2 мм × 0,3 мм (толщина), предпочтительнее, менее 1,5 мм × 1,5 мм × 0,2 мм (толщина), и еще предпочтительнее - менее чем приблизительно 1,3 мм × 1,3 мм × 0,2 мм (толщина). Возможно использовать меньшие размеры. В некоторых модификациях изобретения возможно включение микроконтроллера смешанного сигнала для объединения аналоговых и цифровых компонентов. Микроконтроллер 111 включен в систему, заключенную в корпус линзы.

Желательно, чтобы ток покоя микроконтроллера 111 был ниже 1 мкА в режиме ожидания/спящем режиме. Предпочтительнее ток менее приблизительно 500 нА (наноампер), и наиболее предпочтителен ток менее приблизительно 250 нА. Предпочтительна низковольтная работа менее приблизительно 3,6 В. Более предпочтительна работа при более низких напряжениях, например, 0,9 В постоянного тока.

В некоторых предпочтительных модификациях настоящего изобретения микроконтроллеры 111 контролируют или отслеживают явления, происходящие в глазу или вокруг, и реагируют на них по мере возникновения. Система прерывания может подавать сигнал процессору на приостановку обработку первой последовательности инструкций и начало прерывания работы (ISR, или "программа обработки прерываний"). Программа обработки прерываний выполняет предварительно запрограммированные действия, основанные на программном коде, включенном в ISR. В некоторых модификациях изобретения процессор возвращается к первой последовательности инструкций после выполнения ISR.

Источники прерывания могут включать внутренний таймер, отсчитывающий предустановленное время, логическое изменение уровня на входе, например, от магнитного или оптического переключателя и данные, полученные через канал связи (не ограничиваясь этими примерами). Кроме того, ISR может включать логическое устройство управления мощностью, переводящее микроконтроллер из спящего режима с низким энергопотреблением в активное состояние, когда процессор готов к работе с полной нагрузкой.

В другом аспекте, некоторые модификации изобретения могут включать программирование микроконтроллера 111 перед формовкой офтальмической линзы. Исполняемые программы хранятся в памяти другого устройства хранения данных, заключенного в микропроцессор или имеющего цифровую связь с ним. В целом, в предпочтительных модификациях изобретения, если устройство памяти находится вне микроконтроллера, оно должно располагаться в непосредственной близости от него и соединяться шиной.

Коды языка программирования высокого уровня и коды языка Ассемблер могут компилироваться в компактный машинный язык для хранения в памяти микроконтроллера. Предпочтительнее, чтобы компилированный код сохранялся в памяти до помещения микроконтроллера 111 в форму для литья, использующуюся для производства офтальмических линз, однако в некоторых модификациях изобретения возможна беспроводная передача исполняемого кода на микроконтроллер, уже заключенный в корпус контактной линзы. Соответственно, различные модификации изобретения могут включать микроконтроллер с сохраненной памятью, которая является постоянной памятью ПЗУ, которую можно программировать только до заключения в офтальмическую линзу, или программную память, включающую изменяемое флэш-ПЗУ или стираемое ПЗУ.

Некоторые модификации изобретения включают микроконтроллер 111 с аналого-цифровым преобразователем. Аналого-цифровой преобразователь используется для перевода входящих в микроконтроллер данных в цифровую форму, доступную для обработки процессором. В другом аспекте может использоваться цифро-аналоговый преобразователь для отправки данных на контролируемое устройство в аналоговой форме.

Микроконтроллеры 111 могут также включать один или несколько таймеров. Таймеры могут включать, например, таймер программируемого интервала (PIT). Этот таймер отсчитывает время от какого-либо значения до нуля. После того отсчета до нуля он вызывает остановку процессора, указывая, что отсчет закончен. В некоторых модификациях изобретения таймер в микроконтроллере может использоваться для возврата электроактивных линз, например, линз с жидкостным мениском, в первоначальное состояние после команды на переход в активное состояние. Например, при активации команда от микроконтроллера будет переводить линзу с жидкостным мениском в активное состояние. Линза с жидкостным мениском будет оставаться в активном состоянии в течение предустановленного периода времени, а затем микроконтроллер вернет часть линзы с жидкостным мениском в исходное состояние. Таймер в микроконтроллере отсчитывает предустановленное время. В некоторых модификациях изобретения может также использоваться блок обработки временных данных. Он позволяет обратный отсчет времени микроконтроллером, а также обнаружение входных событий, генерацию выходных событий и выполнение других операций.

Дополнительные компоненты могут включать, например, одно или несколько из нижеперечисленного: специальный блок широтно-импульсной модуляции, позволяющий центральному процессору эффективно контролировать микроустройства без значительных затрат ресурсов в узких временных рамках; универсальный асинхронный приемник/передатчик для получения и передачи данных через последовательный канал с очень низкой загрузкой центрального процессора.

Фактически, микроконтроллер имеет преимущества в некоторых офтальмических линзах с источником питания, так как может встраиваться в одну цельную схему, включающую один или более из следующих элементов: центрального процессора, в том числе 4-, 8- 16-, 32- и 64-битного; дискретные входные и выходные сигналы, позволяющие контроль или определение логического состояния отдельного штырькового вывода; последовательный вход/выход, например, последовательные порты; прочие последовательные интерфейсы связи, например, ПК; таймеры, например, счетчики событий, генераторы широтно-импульсной модуляции; энергозависимая память (ОЗУ) для хранения данных; ПЗУ, ЭППЗУ, ЭСППЗУ или флэш-память для сохранения программ и рабочих параметров; один или более генераторов тактовых сигналов, например, осциллятор для кварцевого кристалла таймера и резонатор; цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), датчик температуры, устройство сравнения, контактный датчик, протоколы связи, например, UART, I2C, SPI, или универсальная последовательная шина. Микроконтроллер должен иметь один или несколько внутренних осцилляторов, которые могут включать часы реального времени или "точный" осциллятор. Предпочтительно, чтобы микроконтроллер включал не менее 6 вводов/выводов, предпочтительнее 10 и, предпочтительнее всего, 14 или более.

Использование устройств, программируемых в процессе эксплуатации, позволяет запрограммировать их в соответствии со специфическими потребностями конкретного пациента после формовки линз и до того, как пациент начнет их носить. Способность к программированию можно обеспечить различными способами. В некоторых модификациях изобретения программирование системы производится путем внешнего соединения с микроконтроллером с помощью гибкой платы. Дополнительные модификации изобретения включают устройства, которые можно программировать всего один раз. Другие модификации изобретения включают устройства, программируемые на уровне подложки кристалла, например, во время производства микроконтроллера.

В некоторых модификациях изобретения физический размер кристалла будет менее 2 мм × 2 мм × 0,3 мм (толщина), предпочтительнее, менее 1,5 мм × 1,5 мм × 0,2 мм (толщина), и еще предпочтительнее - менее чем приблизительно 1,3 мм × 1,3 мм × 0,2 мм (толщина). Могут использоваться и меньшие размеры. В некоторых случаях боковой размер может превышать 2 мм, например, 2,4 мм для фотоэлемента. Один конкретный вариант осуществления изобретения включает микроконтроллер с первым размером 2,4 мм и вторым размером 1,6 мм.

В некоторых модификациях изобретения система микроконтроллера для размещения внутри линзы включает бескорпусный кристалл и золотые столбиковые выводы, и/или спаянный перевернутый кристалл, или микросхему на базе подложки кристалла. Предпочтительный размер столбиковых выводов перевернутого кристалла с шариковыми выводами менее приблизительно 100 микрон (номинальный диаметр шарика), также предпочтителен размер около 65 микрон (номинальный диаметр шарика). Желательно, чтобы столбиковые выводы соединений позволяли работу автоматических манипуляторов для захвата и перемещения деталей на высокой скорости. Современный размер тонкого вывода около 0,3 мм. Возможна установка более тонких выводов, но спецификации на оборудования при этом более строгие, и производительность снижается.

Некоторые модификации изобретения включают встроенную память для хранения программ. В связи с природой офтальмических линз ограничения размера обычно ограничивают возможный объем памяти, которую можно включить в микроконтроллер 111 или вместе с ним. В целом, ограничения размера в настоящее время ограничивают объем памяти внутри микроконтроллера 111 приблизительно 2 килобайтами, чтобы свести к минимуму площадь кристалла; однако история производства подложек показывает, что повышение плотности микросхем памяти в будущем позволит включить дополнительную память.

Микроконтроллер 111 способен обрабатывать данные, находясь внутри офтальмической линзы. В некоторых модификациях изобретения обработка данных может включать генерацию одной или нескольких инструкций на основании полученных данных. В некоторых модификациях изобретения полученные данные могут указывать на состояние среды в непосредственной близости от линзы, например: количество влаги в ее окружении, температура поверхности линзы, состояние электросмачиваемого устройства в линзе и др.

Дополнительно модификации изобретения могут включать состояние компонента, включенного в линзу, например, счетчика времени снабжения компонента энергией или данных, полученных компонентом. Входящие данные могут вкачать например, магнитный импульс, световой или радиочастотный сигнал, а также другие формы передачи данных.

Некоторые дополнительные модификации изобретения могут также включать микроконтроллер, дающий команду на изменение состояния мениска жидкости на участке линзы 108 внутри офтальмической линзы; при этом изменение состояния мениска жидкости в этой части линзы изменяет оптические качества последней.

Генерируемая инструкция может включать команду контроля компонента, включенного в офтальмическую линзу, или команду передачи данных от офтальмической линзы. Команда контроля компонента, включенного в офтальмическую линзу, может включать предустановленный цикл подсчета получаемых внешних сигналов для активации одного или нескольких компонентов, включенных в офтальмическую линзу, но не ограничиваться этим. Для повышения эффективности некоторых компонентов, например переключателя с магнитным датчиком или фоторецептора, функционирующего как переключатель для активации, можно запрограммировать процессор таким образом, чтобы компонент включался через заданные интервалы. Таким образом, например, переключатель с магнитным датчиком может потреблять энергию только в течение 10 секунд (или другого интервала) из каждой минуты. В других модификациях изобретения микроконтроллер 111 может получать данные от компонента, воспринимающего температуру линзы, поверхностное натяжение линзы, давление на линзу или другие параметры, измеримые электронными, электромеханическими или микроэлектронными устройствами.

Микроконтроллер 111 может включать процессор смешанного сигнала 16 или 32 бит с сокращенным набором команд с микроконтроллером сверхнизкого энергопотребления, но не ограничиваясь им. Предпочтительнее использовать герметично закрытый микроконтроллер, например, заключенный в керамический или другой непроницаемый материал. Энергопотребление должно быть по возможности низким, например, 250 мкА при активности миллион команд в секунду. Один из примеров - микропроцессор MSP 430 производства Техас Инструментс.

В некоторых дополнительных модификациях изобретения микроконтроллер может выдавать команды управления переменным фокусным расстоянием линзы. Управление возможно за счет пропускания электрического тока через две или более прозрачных границ, обычно параллельных, ограничивающих внутренний объем, содержащий две несмешивающиеся жидкости. Две несмешивающиеся жидкости обладают разными показателями преломления. Эластичный элемент расположен так, что он деформируется в ответ на изменение давления жидкостей. Давление жидкостей изменяется в результате изменения электрического заряда одной или обеих жидкостей в ответ на инструкции, отправленные процессором данных.

В некоторых модификациях изобретения микроконтроллер 111, управляющий фокусным расстоянием линзы, может включать линзу с жидкостным мениском, имеющую ячейку, в которую заключено две или более жидкостей. Нижняя поверхность, не являющаяся плоской, включает коническое либо цилиндрическое углубление или полость по оси дельта, которое(ая) содержит каплю изолирующей жидкости. Остальная часть ячейки содержит электропроводную жидкость, не смешивающуюся с изолирующей жидкостью; жидкости имеют различный показатель преломления, и, в некоторых модификациях изобретения, близкие или равные плотности. Кольцевой электрод, обращенный к полости, расположен на задней стенке нижней пластины. Другой электрод помещают в контакт с проводящей жидкостью. Пропускание тока через электроды используется для электросмачивания и изменения кривизны поверхности между двумя жидкостями в зависимости от напряжения (B) между двумя электродами. Пучок света, проходящий через ячейку перпендикулярно верхней и нижней пластинам, в области капли фокусируется в большей или меньшей степени в зависимости от напряжения, приложенного к электродам. Проводящая жидкость, как правило, является водной жидкостью, изолирующая жидкость, как правило, - масляной жидкостью. В целом, микроконтроллер контролирует подачу напряжения на электроды в части линзы с жидкостным мениском и, следовательно, регулирует оптические характеристики офтальмических линз. Кроме того, микроконтроллер может отслеживать и контролировать переменные фрагмента линзы с жидкостным мениском, например, текущие оптические характеристики.

Вместе с микроконтроллером может использоваться устройство регулировки, контролируемое пользователем, таким образом, последний сможет регулировать фокусное расстояние линзы. Устройство регулировки может включать, но не ограничиваться, магнитные переключатели, фото/оптические переключатели электрические датчики, воспринимающие сигнал от глаза на фокус линзы, радиочастотные устройства передачи или любые другие электронные или пассивные устройства для передачи инструкций пользователя на процессор.

В некоторых модификациях изобретения линза с микроконтроллером 111 может включать жесткий центр и мягкую периферическую часть, при этом центральный жесткий оптический элемент, включающий микроконтроллер 111, непосредственно контактирует с атмосферой и поверхностью роговицы соответствующей передней и задней поверхностями, в то время как мягкий материал периферии линзы (обычно гидрогель) прикреплен к периферической части жесткого оптического элемента, и жесткий оптический элемент служит также вставкой, снабжающей офтальмическую линзу энергией и обеспечивающей ее функциональность.

Некоторые дополнительные модификации изобретения включают размещение микроконтроллера 111 внутри вставки, в частности, жесткой или формуемой вставки в линзу, полностью заключенной в капсулу из гидрогеля. Жесткие или формуемые вставки могут быть изготовлены, например, по технологии формовки методом микроинъекции.

Варианты микроинъекционного литья могут включать, например, поли(4-метилпент-1-ен) сополимер смолы с диаметром от приблизительно 6 мм до 10 мм, радиусом передней поверхности от приблизительно 6 мм до 10 мм, радиусом задней поверхности от приблизительно 6 мм до 10 мм и толщиной центра от приблизительно 0,050 мм до 0,5 мм. В качестве примера некоторых модификаций изобретения можно привести вставку с диаметром около 8,9 мм и радиусом передней поверхности около 7,9 мм, радиусом задней поверхности около 7,8 мм, толщиной центра около 0,100 мм и радиусом края около 0,050 мм. В качестве примера машины для микролитья можно привести Microsystem 50 4.54 Mg (5Т) производства Баттенфильд Инк.

Микроконтроллер 111 размещается на поверхности или внутри вставки, которую можно разместить в форме для литья ч. 101-102, используемой для производства офтальмических линз. Материалом части формы 101-102 может быть, например, полиолефин одного или более из следующего: полипропилен, полистирол, полиэтилен, полиметилметакрилат, а также модифицированные полиолефины. Иные формы для литья могут быть изготовлены из керамического или металлического материала.

Предпочтительный алициклический сополимер состоит из двух различных алициклических полимеров и предлагается компанией Zeon Chemicals L.P. под торговой маркой ZEONOR. Материал ZEONOR выпускается нескольких различных видов. Различные категории могут иметь температуру стеклования в диапазоне от 105°C до 160°C. Для целей настоящего изобретения предпочтительным является материал ZEONOR 1060R.

Другие материалы для изготовления форм, которые могут в сочетании с одной или несколькими добавками использоваться для изготовления форм для литья офтальмических линз, включают, например, полипропиленовые смолы Циглера-Натта (иногда называемые znPP). Например, полипропиленовая смола Циглера-Натта выпускается под названием PP 9544 MED. Смола PP 9544 MED представляет собой очищенный сополимер с неупорядоченной структурой для чистого формования (в соответствии с требованиями Положения 21 Управления по контролю за продуктами и лекарствами США, Свод федеральных правил (c)3.2), поставляемый компанией ExxonMobile Chemical Company. Смола PP 9544 MED представляет собой статистический сополимер типа znPP с этиленовой группой (далее обозначаемый 9544 MED). Другие примеры полимера на основе полипропилена с катализатором Циглера-Натта включают полипропилен Атофина 3761 и полипропилен Атофина 3620WZ.

Также в некоторых модификациях настоящего изобретения формы для литья могут содержать такие полимеры, как полипропилен, полиэтилен, полистирол, полиметилметакрилат, модифицированные полиолефины с алициклической группой в основной цепи и циклические полиолефины. Эта смесь может использоваться для изготовления любой половины формы для литья или обеих половин одновременно, причем она предпочтительно используется для выполнения задней криволинейной поверхности, а передняя криволинейная поверхность состоит из алициклических сополимеров.

В ряде предпочтительных способов изготовления форм для литья 100 в соответствии с настоящим изобретением используется литье под давлением согласно известным способам, однако модификации также могут включать формы для литья, изготовленные с использованием иных способов, в том числе, таких как токарная обработка, алмазная обточка либо лазерная резка.

Как правило, линзы формируются на по меньшей мере одной поверхности обеих частей формы 101-102. Тем не менее, в некоторых модификациях одна из поверхностей линзы может быть образована из части формы 101-102, а другая поверхность линзы может быть образована путем токарной обработки или другими способами.

Линзы

На фиг. 2 показаны элементы активированной офтальмической линзы 200 с вставкой 201, включающей микроконтроллер 204. Как показано на фигуре, вставка 201 заключена в гидрогелевый материал линзы 207. Активатор 205 может использоваться для осуществления одной или нескольких исполняемых программ, включенных в память микроконтроллера 204. В некоторых модификациях изобретения программа, исполняемая через микроконтроллер 204, способна вызывать изменение состояния компонента 203. Устройство памяти может включать ОЗУ на основе полупроводника, ПЗУ на основе полупроводника, статическое запоминающее устройство, стираемую программируемую постоянную память или другие компоненты, способные к сохранению данных и их выдачу по команде.

Устройство сбора энергии, например, фоторецептор 202, может использоваться для подзарядки источника энергии 208, например, литиевой батареи или конденсатора. Микроконтроллер 204 может использоваться для управления процессом подзарядки. Например, процессор может получать данные о количестве имеющегося заряда в источн