Электронная офтальмологическая линза с датчиком взгляда глаз

Электронная офтальмологическая линза с датчиком взгляда глаз

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область применения изобретения

Настоящее изобретение относится к офтальмологической линзе с электропитанием или электронной офтальмологической линзе, имеющей датчик и связанное с ним аппаратное и программное обеспечение для обнаружения направления взгляда глаз, и, более конкретно, к офтальмологической линзе с электропитанием или электронной офтальмологической линзе, содержащей датчик и связанное с ним аппаратное и программное обеспечение для обнаружения направления взгляда глаз для изменения состояния офтальмологической линзы с электропитанием или электронной офтальмологической линзы.

2. Обзор информации по теме заявки

Поскольку размеры электронных устройств продолжают уменьшаться, все более вероятным становится создание пригодных для ношения или встраивания микроэлектронных устройств для различных сфер применения. Такие сферы применения могут включать контроль биохимии организма, введение контролируемых доз лекарственных препаратов или терапевтических агентов с помощью различных механизмов, включая автоматические, в ответ на измерения или внешние сигналы управления, а также усиление работы органов или тканей. Примеры таких устройств включают инфузионные насосы для введения глюкозы, кардиостимуляторы, дефибрилляторы, вспомогательные желудочковые системы и нейростимуляторы. Новую особенно ценную сферу применения создают пригодные для ношения офтальмологические линзы и контактные линзы. Например, пригодная для ношения линза может включать узел линзы, имеющий фокус с возможностью электронного регулирования для дополнения или улучшения функции глаза. В другом примере пригодная для ношения контактная линза, с фокусом с возможностью регулирования или без него, может включать электронные датчики для обнаружения концентраций конкретных химических веществ в прекорнеальной (слезной) пленке. Применение встроенных в узел линзы электронных компонентов определяет потенциальную потребность в установлении связи с такими электронными компонентами, способе подачи питания и/или повторной зарядки электронных компонентов, взаимном соединении электронных компонентов, внутреннем и внешнем сборе информации с датчика и/или контроле, а также в управлении электронными компонентами и всей работой линзы.

Человеческий глаз способен различать миллионы цветов, легко адаптироваться к меняющимся условиям освещения и передавать сигналы или информацию в мозг со скоростью, превышающей скорость высокоскоростного Интернет-соединения. Линзы, такие как контактные линзы и интраокулярные линзы, в настоящее время применяют для коррекции таких дефектов зрения, как миопия (близорукость), гиперметропия (дальнозоркость), пресбиопия и астигматизм. Однако правильно сконструированные линзы, которые содержат дополнительные компоненты, можно использовать как для улучшения зрения, так и для коррекции дефектов зрения.

Контактные линзы можно применять для коррекции миопии, гиперметропии, астигматизма и других дефектов остроты зрения. Контактные линзы также можно использовать для улучшения естественного внешнего вида глаз пользователя. Контактные линзы - это просто линзы, которые размещают на передней поверхности глаза. Контактные линзы относятся к медицинским устройствам и могут применяться для коррекции зрения и/или в косметических или иных терапевтических целях. Контактные линзы применяют в коммерческих масштабах для улучшения зрения с 1950-х гг. Первые образцы контактных линз изготавливали или конструировали из твердых материалов. Такие линзы были относительно дорогими и хрупкими. Кроме того, такие первые контактные линзы изготавливали из материалов, которые не обеспечивали достаточной диффузии кислорода через контактную линзу в конъюнктиву и роговицу, что могло потенциально повлечь за собой ряд неблагоприятных клинических эффектов. Хотя такие контактные линзы используются и в настоящее время, они применимы не у всех пациентов вследствие низкого уровня первичного комфорта. Более поздние разработки в этой области привели к созданию мягких контактных линз на основе гидрогелей, которые сегодня чрезвычайно популярны и широко используются. В частности, доступные в настоящее время силикон-гидрогелевые контактные линзы сочетают преимущества силикона, отличающегося исключительно высокой кислородной проницаемостью, с признанным удобством при ношении и клиническими показателями гидрогелей. По существу, такие силикон-гидрогелевые контактные линзы обладают более высокой кислородной проницаемостью, и их, по существу, удобнее носить, чем контактные линзы, изготовленные из применяемых ранее твердых материалов.

Традиционные контактные линзы представляют собой полимерные структуры конкретной формы, предназначенные для коррекции различных проблем со зрением, которые были кратко описаны выше. Для обеспечения улучшенной функциональной возможности в такие полимерные структуры встраивают различные электрические схемы и компоненты. Например, схемы управления, микропроцессоры, устройства связи, блоки питания, датчики, исполнительные устройства, светоизлучающие диоды и миниатюрные антенны могут быть встроены в контактную линзу с помощью изготовленных на заказ оптоэлектронных компонентов, предназначенных не только для коррекции зрения, но и для его улучшения и обеспечения дополнительной функциональной возможности, как описано в настоящем документе. Электронные контактные линзы и/или контактные линзы с электропитанием могут быть выполнены с возможностью улучшения зрения за счет способности к увеличению или уменьшению изображения или простого изменения рефракционных свойств линз. Электронные контактные линзы и/или контактные линзы с электропитанием могут быть выполнены с возможностью улучшения цветовосприятия и разрешения, отображения текстовой информации, распознания устной речи и ее представления в виде текста в режиме реального времени, отображения визуальных подсказок навигационной системы, обеспечения обработки изображений и доступа в Интернет. Линзы могут быть выполнены таким образом, чтобы во время их ношения пользователь мог видеть в условиях низкой освещенности. Правильно сконструированные электронные компоненты и/или расположение электронных компонентов на линзах могут позволить проецировать изображение на сетчатку, например, без оптической линзы с переменным фокусом, что позволяет отображать новое изображение или даже активировать сигналы будильника. С другой стороны или в дополнение к любым из этих или аналогичных функций контактные линзы могут включать компоненты неинвазивного контроля биомаркеров и показателей здоровья пользователя. Например, встроенные в линзу датчики могут позволять пациенту, страдающему диабетом, принимать таблетки в соответствии с уровнем сахара в крови, выполняя анализ компонентов слезной пленки без забора крови. Кроме того, правильно выполненная линза может включать датчики для контроля содержания холестерина, натрия и калия, а также других биологических маркеров. В сочетании с беспроводным блоком передачи данных они могут позволить врачу получать практически немедленный доступ к результатам биохимического анализа крови пациента, при этом пациент может не тратить время на посещение лаборатории и забор крови. Кроме того, встроенные в линзы датчики можно использовать для обнаружения падающего на глаз света с целью компенсации освещения окружающей среды или определения шаблонов моргания.

Надлежащая комбинация устройств может обеспечить потенциально неограниченную функциональную возможность, однако существует ряд сложностей, связанных с встраиванием дополнительных компонентов во фрагмент полимера оптического качества. По существу, по множеству причин производство таких компонентов непосредственно на линзе, а также монтаж и взаимное соединение плоских устройств на неплоской поверхности затруднительны. Также затруднительно производство компонентов в масштабе. Компоненты, которые размещаются на или в линзе, нужно уменьшить в размере и встроить в прозрачный полимер размером 1,5 квадратных сантиметра с обеспечением защиты этих компонентов от жидкой среды глаза. Также затруднительно изготовление контактной линзы, которая будет комфортна и безопасна для пользователя при ношении с учетом дополнительной толщины дополнительных компонентов.

Учитывая ограничения площади и объема офтальмологического устройства, такого как контактная линза, и среду ее эксплуатации, при физической реализации устройства необходимо решить ряд проблем, включая монтаж и взаимное соединение ряда электронных компонентов на неплоской поверхности, в основном содержащей пластмассу оптического качества. Таким образом, существует необходимость в создании надежной электронной контактной линзы с механическими и электронными компонентами.

Поскольку такие линзы подключены к электропитанию, существует проблема с доставкой энергии или, более конкретно, тока, который приводит в действие электронные компоненты, учитывая, что технология батарей должна применяться в масштабе офтальмологической линзы. В дополнение к обычному потреблению тока устройства или системы с электропитанием такого типа, по существу, требуют запас тока в холостом режиме, точное управление напряжением и возможности переключения для обеспечения эксплуатации в потенциально широком диапазоне эксплуатационных параметров, а также при пиковом потреблении, например, до 18 (восемнадцати) часов от одной зарядки после потенциального отсутствия активности в течение нескольких лет. Соответственно, существует потребность в системе, оптимизированной для низкозатратной, продолжительной и надежной работы, обеспечивающей безопасность и размер и при этом требуемую мощность.

Кроме того, учитывая сложную функциональную возможность линзы с электропитанием и высокий уровень взаимодействия между всеми компонентами, содержащими линзу с электропитанием, существует потребность в координации и управлении всей работой электронных и оптических компонентов, составляющих офтальмологическую линзу с электропитанием. Соответственно, существует потребность в системе, управляющей работой всех других компонентов, которая является безопасной, низкозатратной и надежной, имеет низкое энергопотребление и обеспечивает масштабируемость, что позволяет встроить ее в офтальмологическую линзу.

Офтальмологические линзы с электропитанием или электронные офтальмологические линзы, возможно, должны учитывать конкретные уникальные физиологические функции человека, использующего офтальмологическую линзу с электропитанием или электронную офтальмологическую линзу. Более конкретно, линзы с электропитанием, возможно, должны учитывать моргание, включая количество морганий за конкретный период времени, продолжительность моргания, временной интервал между морганиями и любое количество возможных шаблонов моргания, например, если пользователь засыпает. Обнаружение морганий также можно использовать для реализации конкретной функциональной возможности, например, моргание можно использовать как средство контроля одного или более аспектов офтальмологической линзы с электропитанием. Дополнительно при определении морганий необходимо учитывать внешние факторы, такие как изменения уровней освещения и количества видимого света, задерживаемого веком человека. Например, если уровень освещенности комнаты находится в диапазоне от 54 (пятидесяти четырех) до 161 (ста шестидесяти одного) люкса, фотодатчик должен быть достаточно чувствительным, чтобы обнаруживать изменения интенсивности света, происходящие при моргании.

Датчики освещения окружающей среды или фотодатчики используются во многих системах и изделиях, например, в телевизорах, чтобы регулировать яркость в соответствии с освещенностью комнаты, в светильниках, чтобы они включались при сумерках, а также в телефонах, чтобы регулировать яркость экрана. Однако такие используемые в настоящее время системы датчиков являются недостаточно маленькими и/или не обеспечивают достаточно низкое энергопотребление, чтобы их можно было встраивать в контактные линзы.

Также важно отметить, что возможна реализация разных типов детекторов моргания с компьютерными видеосистемами, направленными на глаз(а) человека, например, цифровая камера, связанная с компьютером. Программное обеспечение на компьютере может распознавать зрительные шаблоны, например, то, открыт глаз или закрыт. Такие системы можно использовать в клинических офтальмологических установках для диагностических и исследовательских целей. В отличие от описанных выше детекторов и систем, такие системы предназначены для использования вне глаза, и они направлены на глаз, а не из него. Хотя такие системы недостаточно малы, чтобы их можно было встраивать в контактные линзы, используемое в них программное обеспечение может быть аналогичным тому, которое может работать с контактными линзами с электропитанием. Любая система может включать программные реализации искусственных нейронных сетей, которые обучаются на входных данных и соответствующим образом регулируют выходные данные. С другой стороны, для создания интеллектуальных систем можно использовать программные реализации небиологического типа, использующие статистическую информацию, другие адаптивные алгоритмы и/или обработку сигналов.

Соответственно, существует потребность в средстве и способе обнаружения конкретных физиологических функций, таких как моргание, и их использования для активации и/или управления электронной офтальмологической линзой или офтальмологической линзой с электропитанием в соответствии с типом обнаруженной датчиком последовательности морганий. Используемый датчик должен быть выполнен по форме и размеру с возможностью использования в контактной линзе.

С другой стороны, для управления функциональной возможностью контактной линзы в конкретных обстоятельствах вместо морганий или в дополнение к ним можно использовать конвергенцию зрачков. Когда человек фокусирует взгляд на близкорасположенном объекте, например во время чтения, его зрачки конвергируют, чтобы зафиксировать взгляд обоих глаз на одном месте. Это явление базируется на основании геометрии системы, в которой два глаза и фокусируемая область образуют треугольник, и внимание концентрируется на конкретном близкорасположенном объекте. Этот эффект используют при разработке очков, стереоскопов и аналогичных инструментов, чтобы обеспечить четкое комфортное зрение при взгляде на близкорасположенные объекты. Этот эффект также можно использовать в клинических установках, например для регистрации положений зрачков пользователя путем наблюдения за ними через камеру и выполнения функции распознавания шаблона. Конвергенцию зрачков также можно обнаружить с помощью аналогичной камеры и системы обнаружения, встроенных в линзы очков.

Учитывая корреляцию между конвергенцией зрачков и фокусировкой на близкорасположенных объектах, конвергенцию зрачков можно использовать для инициации действий в электронной офтальмологической линзе, например для изменения оптической силы в оптических элементах с переменной оптической силой, что позволит человеку с пресбиопией фокусировать взгляд на близкорасположенных объектах. Кроме конвергенции зрачков, можно отслеживать направление взгляда человека, а информацию, полученную при таком отслеживании, можно использовать для управления офтальмологической линзой с электропитанием.

Соответственно, существует потребность в средстве и способе обнаружения конкретных физиологических функций, таких как конвергенция зрачков и направление взгляда, и их использования для активации и/или управления электронной офтальмологической линзой или офтальмологической линзой с электропитанием в соответствии с конвергенцией зрачков, обнаруженной датчиком. Используемый датчик предпочтительно выполнен по форме и размеру с возможностью использования в контактной линзе с электропитанием или электронной контактной линзе.

ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Электронная офтальмологическая линза с датчиком направления взгляда в соответствии с настоящим изобретением, как кратко описано выше, позволяет преодолеть ограничения, связанные с предшествующим уровнем техники. Датчик обнаруживает и отслеживает положение зрачков. Это удобный способ изменения состояния электронного офтальмологического устройства, например изменения фокуса для пользователя с пресбиопией. Датчик встраивают в контактную линзу - для этого не требуется громоздкое внешнее оборудование для наблюдения или линзы очков. Система датчика имеет необходимое низкое энергопотребление и небольшой размер, позволяющие встраивать его в контактную линзу. Система имеет необходимую систему нормирования сигнала и частоту измерений, подходящую для удобного и естественного использования. Система имеет необходимую систему нормирования сигнала и способы связи, позволяющие предотвратить ложноположительные и ложноотрицательные результаты обнаружения конвергенции зрачков.

В соответствии с одним аспектом настоящее изобретение относится к офтальмологической линзе с электропитанием. Офтальмологическая линза с электропитанием содержит контактную линзу, включающую оптическую зону и периферийную зону, и систему отслеживания взгляда глаз, встроенную в периферийную зону контактной линзы, причем система отслеживания взгляда глаз включает датчик для определения и отслеживания положения глаз, системный контроллер, взаимосвязанный с датчиком, причем системный контроллер выполнен с возможностью определения и отслеживания направления взгляда в пространственных координатах на основании информации от датчика, генерирующего сигнал управления, и по меньшей мере одно исполнительное устройство, выполненное с возможностью принимать выходной сигнал управления и осуществлять предварительно заданную функцию.

В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение относится к офтальмологической линзе с электропитанием. Офтальмологическая линза с электропитанием содержит контактную линзу и систему отслеживания взгляда глаз, встроенную в контактную линзу, причем система отслеживания взгляда глаз включает датчик для определения и отслеживания положения глаз, системный контроллер, взаимосвязанный с датчиком, причем системный контроллер выполнен с возможностью определения и отслеживания направления взгляда в пространственных координатах на основании информации от датчика, генерирующего сигнал управления, и по меньшей мере одно исполнительное устройство, выполненное с возможностью принимать выходной сигнал управления и осуществлять предварительно заданную функцию.

В соответствии с еще одним аспектом настоящее изобретение относится к офтальмологической линзе с электропитанием. Офтальмологическая линза с электропитанием содержит интраокулярную линзу и систему отслеживания взгляда глаз, встроенную в интраокулярную линзу, причем система отслеживания взгляда глаз включает датчик для определения и отслеживания положения глаз, системный контроллер, взаимосвязанный с датчиком, причем системный контроллер выполнен с возможностью определения и отслеживания направления взгляда в пространственных координатах на основании информации от датчика, генерирующего сигнал управления, и по меньшей мере одно исполнительное устройство, выполненное с возможностью принимать выходной сигнал управления и осуществлять предварительно заданную функцию.

Отслеживание взгляда глаз представляет собой способ определения одного или обоих параметров: точки, на которую направлен взгляд человека, или движения глаза относительно головы. Направление взгляда человека определяют по ориентации головы и ориентации глаз. В частности, ориентация головы человека определяет общее направление взгляда, тогда как ориентация глаз человека определяет точное направление взгляда, которое, в свою очередь, ограничено ориентацией головы. Информация о том, куда смотрит человек, позволяет определить фокус его внимания. Эти сведения можно использовать в любых отраслях знаний или сферах применения, включая когнитивистику, психологию, человеко-машинное взаимодействие, маркетинговые и медицинские исследования. Например, направление взгляда глаз можно использовать в качестве входных данных для непосредственного введения в контроллер или компьютер для управления другим действием. Иными словами, простые движения глаза можно использовать для управления действиями других устройств, включая очень сложные функции. Простые движения глаза можно использовать аналогично «устройствам для считывания информации», которые стали обычным элементом сенсорных экранов и смартфонов, например, при считывании информации для разблокирования устройства, смене приложений, смене страниц, увеличении или уменьшении масштаба и т.п. В настоящее время системы отслеживания взгляда глаз используют для восстановления коммуникативных и функциональных возможностей парализованных людей, например, используют движения глаз для управления компьютером. Также отслеживание движения глаза или взгляда можно использовать в любых сферах коммерческого применения, например для выяснения того, на что люди обращают внимание при просмотре телевизионных передач, вебсайтов и т.п. Данные, полученные в ходе такого отслеживания, могут подвергаться статистическому анализу для доказательства существования определенных визуальных моделей. Соответственно, информацию, накопленную при обнаружении движения глаза или зрачка, можно использовать в широком спектре сфер применения.

В настоящее время существует ряд устройств для отслеживания движения глаз, включая видеоустройства отслеживания взгляда глаз, индукционные катушки и устройства для записи электроокулограмм. Индукционные катушки или индуктивные датчики представляют собой устройства, измеряющие колебания окружающих магнитных полей. По существу, ряд катушек может быть встроен в устройство типа контактной линзы, при этом полярность и амплитуда тока, генерируемого в катушках, изменяется в зависимости от направления и углового смещения глаза. Электроокулограмма генерируется устройством для обнаружения движения глаза и положения глаза, действие которого базируется на основании разницы электрических потенциалов между электродами, расположенными с каждой стороны глаза. Все данные устройства не подходят для использования с пригодной для ношения и удобной электронной офтальмологической линзой или контактной линзой с электропитанием. Таким образом, в соответствии с другим примером осуществления настоящее изобретение относится к контактной линзе с электропитанием, содержащей датчик взгляда, встроенный непосредственно в контактную линзу.

По существу, настоящее изобретение относится к контактной линзе с электропитанием, содержащей электронную систему, которая выполняет любое количество функций, включая активацию оптических элементов с переменным фокусом (при наличии). Электронная система включает одну или более батарей или других источников питания, схему управления питанием, один или более датчиков, схему тактового генератора, управляющие алгоритмы и схемы, а также схемы привода линзы.

Управление офтальмологической линзой с электропитанием можно осуществлять с помощью ручного внешнего устройства, которое сообщается с линзой беспроводным образом, например ручного блока дистанционного управления. С другой стороны, управление офтальмологической линзой с электропитанием может осуществляться с помощью схемы обратной связи или сигналов управления, поступающих непосредственно от пользователя. Например, датчики, встроенные в линзу, могут обнаруживать моргание и/или шаблоны морганий. Учитывая шаблон или последовательность морганий, офтальмологическая линза с электропитанием может изменять состояние, например, оптическую силу, для фокусировки на близкорасположенном или удаленном объекте. В качестве альтернативы или дополнения для изменения состояния накладной линзы с электропитанием можно использовать конвергенцию зрачков и/или направление взгляда.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Описанные выше и другие характеристики и преимущества настоящего изобретения станут очевидными после изучения представленного ниже более подробного описания предпочтительных вариантов осуществления изобретения, проиллюстрированных с помощью сопроводительных чертежей.

На фигуре 1 представлен пример контактной линзы, содержащей систему обнаружения морганий, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

На фигуре 2 представлен график зависимости падающего на поверхность глаза света от времени, иллюстрирующий возможный шаблон непроизвольных морганий, зарегистрированных при разных уровнях интенсивности света в зависимости от времени, и применимый пороговый уровень, определенный на основании некоторой точки между максимальным и минимальным уровнями интенсивности света, в соответствии с настоящим изобретением.

На фигуре 3 представлен пример диаграммы изменения состояния системы обнаружения морганий в соответствии с настоящим изобретением.

На фигуре 4 схематически представлен путь фотообнаружения, используемый для обнаружения и получения данных о принимаемых световых сигналах в соответствии с настоящим изобретением.

На фигуре 5 представлена блок-схема цифровой логической схемы обработки в соответствии с настоящим изобретением.

На фигуре 6 представлена блок-схема цифровой логической схемы обнаружения в соответствии с настоящим изобретением.

На фигуре 7 представлен пример временной диаграммы в соответствии с настоящим изобретением.

На фигуре 8 схематически представлен цифровой системный контроллер в соответствии с настоящим изобретением.

На фигуре 9 представлен пример временной диаграммы для автоматического регулирования уровня в соответствии с настоящим изобретением.

На фигуре 10 схематически представлены светонепроницаемые и светопропускающие области на примере кристалла интегральной схемы в соответствии с настоящим изобретением.

На фигуре 11 схематически представлен пример электронной вставки, включающей детектор морганий, для контактной линзы с электропитанием в соответствии с настоящим изобретением.

На фигуре 12A схематически представлен вид в перспективе спереди глаз человека, рассматривающего удаленный объект.

На фигуре 12B схематически представлен вид в перспективе сверху глаз, изображенных на фигуре 12A.

На фигуре 13A схематически представлен вид в перспективе спереди глаз человека, рассматривающего близкорасположенный объект.

На фигуре 13B схематически представлен вид в перспективе сверху глаз, изображенных на фигуре 13A.

На фигуре 14 схематически представлены два примера датчиков положения и конвергенции зрачков, имеющих канал связи для синхронизации работы на двух глазах в соответствии с настоящим изобретением.

На фигуре 15A схематически представлен пример системы обнаружения положения и конвергенции зрачков, встроенной в контактную линзу в соответствии с настоящим изобретением.

На фигуре 15B представлен увеличенный вид примера системы обнаружения положения и конвергенции зрачков, изображенного на фигуре 15A.

На фигуре 16 схематически представлен пример графика корреляции между конвергенцией зрачков и фокусным расстоянием.

На фигуре 17A схематически представлен вид в перспективе спереди глаз человека, смотрящего вправо.

На фигуре 17B схематически представлен вид в перспективе сверху глаз, изображенных на фигуре 17A.

На фигуре 18 схематически представлена геометрия различных направлений взгляда в двух измерениях в соответствии с настоящим изобретением.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Традиционные контактные линзы представляют собой полимерные структуры конкретной формы, предназначенные для коррекции различных проблем со зрением, которые были кратко описаны выше. Для обеспечения улучшенной функциональной возможности в такие полимерные структуры встраивают различные схемы и компоненты. Например, схемы управления, микропроцессоры, устройства связи, блоки питания, датчики, исполнительные устройства, светоизлучающие диоды и миниатюрные антенны могут быть встроены в контактную линзу с помощью изготовленных на заказ оптоэлектронных компонентов, предназначенных не только для коррекции зрения, но и для его улучшения и обеспечения дополнительной функциональной возможности, как описано в настоящем документе. Электронные контактные линзы и/или контактные линзы с электропитанием могут быть выполнены с возможностью улучшения зрения за счет способности к увеличению или уменьшению изображения или простого изменения рефракционных свойств линз. Электронные контактные линзы и/или контактные линзы с электропитанием могут быть выполнены с возможностью улучшения цветовосприятия и разрешения, отображения текстовой информации, распознания устной речи и ее представления в виде текста в режиме реального времени, отображения визуальных подсказок навигационной системы, обеспечения обработки изображений и доступа в Интернет. Линзы могут быть выполнены таким образом, чтобы во время их ношения пользователь мог видеть в условиях низкой освещенности. Правильно сконструированные электронные компоненты и/или расположение электронных компонентов на линзах могут позволить проецировать изображение на сетчатку, например, без оптической линзы с переменным фокусом, что позволяет отображать новое изображение или даже активировать сигналы будильника. С другой стороны или в дополнение к любым из этих или аналогичных функций контактные линзы могут включать компоненты неинвазивного контроля биомаркеров и показателей здоровья пользователя. Например, встроенные в линзу датчики могут позволять пациенту, страдающему диабетом, принимать таблетки в соответствии с уровнем сахара в крови, выполняя анализ компонентов слезной пленки без забора крови. Кроме того, правильно выполненная линза может включать датчики для контроля содержания холестерина, натрия и калия, а также других биологических маркеров. В сочетании с беспроводным блоком передачи данных они могут позволить врачу получать практически немедленный доступ к результатам биохимического анализа крови пациента, при этом пациент может не тратить время на посещение лаборатории и забор крови. Кроме того, встроенные в линзы датчики можно использовать для обнаружения падающего на глаз света с целью компенсации освещения окружающей среды или определения шаблонов моргания.

Контактная линза с электропитанием или электронная контактная линза, составляющая предмет настоящего изобретения, содержит элементы, которые необходимы для коррекции и/или улучшения зрения пациентов с одним или более из описанных выше дефектов зрения или выполнения полезных офтальмологических функций иным способом. Кроме того, электронную контактную линзу можно использовать просто для улучшения нормального зрения или обеспечения широкого спектра функциональных возможностей, как описано выше. Электронная контактная линза может содержать оптическую линзу с переменным фокусом, оптическое устройство в сборе, устанавливаемое на переднюю поверхность глаза и встроенное в контактную линзу, или электронные компоненты, встроенные напрямую без линзы для обеспечения любой применимой функциональной возможности. Электронная линза, составляющая предмет настоящего изобретения, может быть встроена в любое количество контактных линз, как описано выше. Кроме того, интраокулярные линзы также могут содержать различные компоненты и функциональные возможности, описанные в настоящем документе. Однако для простоты объяснения описание будет посвящено электронной контактной линзе для коррекции дефектов зрения, которая предназначена для одноразового повседневного использования.

Настоящее изобретение может применяться в офтальмологической линзе с электропитанием или в контактной линзе с электропитанием, содержащих электронную систему, которая активирует оптические элементы с переменным фокусом или любое другое устройство или устройства, выполненные с возможностью реализации любого количества из множества возможных функций. Электронная система включает одну или более батарей или других источников питания, схему управления питанием, один или более датчиков, схему тактового генератора, управляющие алгоритмы и схемы, а также схемы привода линзы. Сложность этих компонентов может быть различной в зависимости от требуемой или желаемой функциональной возможности линзы.

Управление электронной офтальмологической линзой или офтальмологической линзой с электропитанием можно осуществлять с помощью ручного внешнего устройства, которое сообщается с линзой, например ручного блока дистанционного управления. Например, брелок может сообщаться беспроводным образом с линзой с электропитанием на основании входных данных, вводимых вручную пользователем. С другой стороны, управление офтальмологической линзой с электропитанием может осуществляться с помощью схемы обратной связи или сигналов управления, поступающих непосредственно от пользователя. Например, датчики, встроенные в линзу, могут обнаруживать моргание и/или шаблоны морганий. Учитывая шаблон или последовательность морганий, офтальмологическая линза с электропитанием может изменять состояние, например, оптическую силу, для фокусировки на близком или удаленном объекте.

С другой стороны, обнаружение морганий с помощью офтальмологической линзы с электропитанием или электронной офтальмологической линзы можно использовать для различных других целей, в которых предусмотрено взаимодействие между пользователем и электронной контактной линзой, такое как активация другого электронного устройства или отправка команды на другое электронное устройство. Например, обнаружение морганий в офтальмологической линзе можно использовать в сочетании с камерой на компьютере, при этом камера отслеживает перемещение взгляда по экрану компьютера и, когда пользователь моргает в обнаруженной последовательности, указатель мыши выполняет команду, например производит двойное нажатие на элемент, выделяет элемент или выбирает пункт меню.

Алгоритм обнаружения морганий является компонентом системного контроллера, который обнаруживает характеристики морганий, например, когда веко открыто или закрыто, продолжительность моргания, временные интервалы между морганиями и количество морганий за конкретный период времени. В алгоритме в соответствии с настоящим изобретением используется регистрация характеристик падающего на глаз света при выполнении измерений с конкретной частотой. Предварительно заданные шаблоны моргания сохраняются и сравниваются с последними данными измерений падающего света. При выявлении соответствия шаблонам алгоритм обнаружения моргания может активировать операцию системного контроллера, например активацию приводного элемента линзы для изменения оптической силы линзы.

Моргание - это быстрое закрывание и открывание век, которое является важной функцией глаза. Моргание защищает глаз от чужеродных объектов, например, человек моргает, когда объекты неожиданно появляются вблизи глаза. Моргание обеспечивает смазку передней поверхности глаза путем распределения по ней слезной жидкости. Моргание также служит для удаления загрязняющих и/или раздражающих веществ из глаза. Как правило, моргание происходит автоматически, но внешние стимулы также могут играть свою роль, как в случае с раздражающими веществами. Однако моргание также может быть целенаправленным, например у людей, не способных к речевому общению или общению жестами, одно моргание может означать «да», а два моргания - «нет». Алгоритм обнаружения моргания и система, составляющая предмет настоящего изобретения, использует шабл