Электронная офтальмологическая линза с датчиком конвергенции зрачков

Электронная офтальмологическая линза с датчиком конвергенции зрачков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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 распознавания конвергенции зрачков, и, более конкретно, к офтальмологической линзе с электропитанием или электронной офтальмологической линзе, содержащей датчик и связанное с ним аппаратное и программное обеспечение для распознавания положения и конвергенции зрачков 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 биохимических процессов в организме, 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 распознавания 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 функциональности 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 функциональности, 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 в процессе 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 распознавания падающего на глаз света с целью компенсации освещения окружающей среды или определения шаблонов моргания.

Надлежащая комбинация устройств может обеспечить потенциально неограниченные возможности, 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 функциональность 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. Процесс распознавания морганий также можно использовать для реализации конкретной функциональности, 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 распознавать 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 распознавания конкретных физиологических функций, таких как моргание, и их использования для активации и/или управления работой электронной офтальмологической линзы или офтальмологической линзы с электропитанием в соответствии с типом распознанной датчиком последовательности морганий. Используемый датчик должен быть выполнен по форме и размеру с возможностью использования в контактной линзе.

С другой стороны, для управления функциональностью 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 основано на 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 распознать с помощью аналогичной камеры и системы распознавания, 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.

Соответственно, существует потребность в средстве и способе распознавания конкретных физиологических функций, таких как конвергенция зрачков, и их использования для активации и/или управления работой электронной офтальмологической линзы или офтальмологической линзы с электропитанием в соответствии с конвергенцией зрачков, распознанной 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 конвергенции зрачков, составляющая предмет настоящего изобретения, как кратко описано выше, позволяет преодолеть ограничения, связанные с предшествующим уровнем техники. Датчик распознает положение и конвергенцию зрачков. Это удобный способ изменения состояния электронной офтальмологической линзы, например изменения фокуса для пациента 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 распознавания 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, а также систему распознавания положения и конвергенции зрачков, встроенную в периферийную зону контактной линзы, причем система распознавания положения и конвергенции зрачков включает датчик для определения положения зрачков, устройство обмена данными, выполненное с возможностью отправлять и принимать информацию по меньшей мере в/из второй системы распознавания положения и конвергенции зрачков, встроенной в периферийную зону второй контактной линзы, системный контроллер, присоединенный к датчику и устройству обмена данными и выполненный с возможностью определять положение и конвергенцию зрачков на основе информации, полученной от датчика и второй системы распознавания положения и конвергенции зрачков, и генерировать сигнал управления, а также по меньшей мере одно исполнительное устройство, выполненное с возможностью принимать выходной сигнал управления и выполнять 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 распознавания положения и конвергенции зрачков, встроенную в контактную линзу, причем система распознавания положения и конвергенции зрачков включает датчик для определения положения зрачков, устройство обмена данными, выполненное с возможностью отправлять и принимать информацию по меньшей мере в/из второй системы распознавания положения и конвергенции зрачков, встроенной в периферийную зону второй контактной линзы, системный контроллер, присоединенный к датчику и устройству обмена данными и выполненный с возможностью определять положение и конвергенцию зрачков на основе информации, полученной от датчика и второй системы распознавания положения и конвергенции зрачков, и генерировать сигнал управления, а также по меньшей мере одно исполнительное устройство, выполненное с возможностью принимать выходной сигнал управления и выполнять предварительно заданную функцию.

В соответствии с еще одним аспектом настоящее изобретение относится к офтальмологической линзе с электропитанием. Офтальмологическая линза с электропитанием представляет собой интраокулярную линзу и систему распознавания положения и конвергенции зрачков, встроенную в интраокулярную линзу, причем система распознавания положения и конвергенции зрачков включает датчик для определения положения зрачков, устройство обмена данными, выполненное с возможностью отправлять и принимать информацию по меньшей мере в/из второй системы распознавания положения и конвергенции зрачков, встроенной в периферийную зону второй контактной линзы, системный контроллер, присоединенный к датчику и устройству обмена данными и выполненный с возможностью определять положение и конвергенцию зрачков на основе информации, полученной от датчика и второй системы распознавания положения и конвергенции зрачков, и генерировать сигнал управления, а также по меньшей мере одно исполнительное устройство, выполненное с возможностью принимать выходной сигнал управления и выполнять предварительно заданную функцию.

Настоящее изобретение относится к офтальмологической линзе с электропитанием или электронной офтальмологической линзе, в которую встроена система распознавания положения и конвергенции зрачков. В процессе аккомодации, когда человек пытается сфокусировать зрение на близкорасположенном объекте, геометрия хрусталика изменяется под действием цилиарной мышцы с увеличением аддидации. Одновременно с аккомодацией хрусталика выполняются еще два действия, а именно каждый глаз (зрачок) перемещается немного вовнутрь, к носу, а зрачок немного уменьшается (миоз). Изменения хрусталика, конвергенцию и миоз, как правило, называют аккомодационным рефлексом. Иными словами, когда человек фокусирует зрение на близкорасположенном объекте, например во время чтения, его зрачки конвергируют, чтобы зафиксировать взгляд обоих глаз на одном месте. Это явление основано на геометрии системы, представляющей собой треугольник, образованный расстоянием между глазами и расстоянием от каждого глаза до объекта. 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.

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 распознавать 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. В качестве альтернативы или в дополнение к морганиям для изменения состояния накладной линзы с электропитанием можно использовать конвергенцию зрачков.

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 распознавания 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, основанный на некоторой точке между максимальным и минимальным уровнями интенсивности света, в соответствии с принципами настоящего изобретения.

На фигуре 3 представлен пример диаграммы изменения состояния системы распознавания морганий в соответствии с принципами настоящего изобретения.

На фигуре 4 схематически представлен путь фотодетекции, используемый для распознавания и получения данных о принимаемых световых сигналах в соответствии с принципами настоящего изобретения.

На фигуре 5 представлена блок-схема цифровой логической схемы обработки в соответствии с принципами настоящего изобретения.

На фигуре 6 представлена блок-схема цифровой логической схемы распознавания в соответствии с принципами настоящего изобретения.

На фигуре 7 представлен пример временной диаграммы в соответствии с принципами настоящего изобретения.

На фигуре 8 схематически представлен цифровой системный контроллер в соответствии с принципами настоящего изобретения.

На фигуре 9 представлен пример временной диаграммы для автоматического регулирования уровня в соответствии с принципами настоящего изобретения.

На фигуре 10 схематически представлены светонепроницаемые и светопропускающие области на примере кристалла интегральной схемы в соответствии с принципами настоящего изобретения.

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

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 принципами настоящего изобретения.

На фигуре 15A схематически представлен пример системы распознавания положения и конвергенции зрачков, встроенной в контактную линзу в соответствии с принципами настоящего изобретения.

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

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

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 функциональности 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 функциональности, 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 в процессе 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 распознавания 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 характеристик, 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 любых применимых функциональных характеристик. 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 функции, 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 функциональности 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 распознавать 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, распознавание 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, процесс распознавания морганий в офтальмологической линзе можно использовать в сочетании с камерой на компьютере, при этом камера отслеживает перемещение глаз(а) по экрану компьютера и, когда пользователь моргает в определенной последовательности, указатель мыши выполняет команду, например производит двойное нажатие на элемент, выделяет элемент или выбирает пункт меню.

Алгоритм распознавания морганий является компонентом системного контроллера, который распознает характеристики морганий, например, когда веко открыто или закрыто, продолжительность моргания, временные интервалы между морганиями и количество морганий за конкретный период времени. В алгоритме, обладающем признаками настоящего изобретения, 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 распознавания моргания может активировать операцию системного контроллера, например активацию приводного элемента линзы для изменения оптической силы линзы.

Моргание - процесс быстрого закрывания и открывания век, который 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 распознавания моргания и система, составляющая предмет настоящего изобретения, использует шаблоны морганий, которые нельзя перепутать с нормальной реакцией моргания. Иными словами, если моргание используется в качестве средства управления каким-либо действием, то конкретный шаблон, выбранный для заданной операции, не должен быть случайным, иначе возможны непредвиденные действия. Поскольку на скорость моргания может влиять множество факторов, включая усталость, повреждение глаза, прием препаратов и заболевание, в шаблонах моргания, которые используются для целей управления, предпочтительно должны быть учтены эти и любые другие переменные факторы, влияющие на процесс моргания. Средняя продолжительность непроизвольных морганий находится в диапазоне от 100 (ста) до 400 (четырехсот) миллисекунд. Средний взрослый мужчина или женщина моргает с частотой 10 (десять) непроизвольных морганий в минуту, а средний интервал между непроизвольными морганиями составляет от приблизительно 0,3 до 70 (семидесяти) секунд.

Пример осуществления алгоритма распознавания морганий можно кратко описать следующими этапами.

1. Определение «последовательности преднамеренных морганий», которая будет использоваться для положительного распознавания морганий.

2. Измерение уровня падающего света с частотой, соответствующей процессу распознавания последовательности морганий и исключения непроизвольных морганий.

3. Сравнение истории измеренных уровней света с ожидаемой «последовательностью морганий», определяемой шаблоном значений.

4. Необя