CN105705983A - 具有微声学元件的眼科镜片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了具有微声学机电元件的眼科装置及相关方法。在一些实施方案中，微声学机电元件可用于向使用者提供听觉警告和/或消息的目的。听觉警告和/或消息可包括例如通过眼科装置的通信元件无线传送和/或在眼科装置内生成的消息。此外，在一些实施方案中，眼科装置可为通电接触镜片，其用于光学矫正和声音通过骨共振至使用者的内耳的传送两者。
Description
技术领域
本发明描述具有微声学元件的通电眼科装置，并且更具体地，形成眼科装置的部分并能够通过骨共振传送声音到内耳的微声学元件。
背景技术
传统上，眼科装置诸如接触镜片、眼内透镜或泪点塞包括具有矫正、美容或治疗性质的生物相容性装置。例如，接触镜片可提供以下中的一种或多种：视力矫正功能、美容增强作用和治疗效果。每种功能由镜片的物理特性提供。将折射性质结合到镜片中的设计可提供视力矫正功能。结合到镜片中的颜料可提供美容增强作用。结合到镜片中的活性剂可提供治疗功能。无需使镜片进入通电状态即可实现此类物理特性。眼科装置传统上为无源装置。
最近已描述了基于通电眼科插入件的新型眼科装置。这些装置可使用通电功能来为有源光学部件供电。例如，可佩戴镜片可结合镜片组件，该镜片组件具有电子可调节焦距，以增强或提高眼睛的性能。
此外，随着电子装置持续小型化，变得越来越有可能产生用于多种用途的可佩戴的或可嵌入的微电子装置。例如，在一个不相关的领域中，已在耳机、助听器和用于各种不同目的的水下通信产品中探索了声音到内耳的骨传导。在这些目的中，声音通过骨传导的功能已被探索以提高传到听力正常的个体的声音和/或为听力受损的个体提供声音。然而，这些为具有有限功能的独立的声音装置并且通常包括通常大且不切实际的各种安装装置来允许使用它们。因此，可通过骨传导实现声音的新装置是期望的。
发明内容
上述需要很大程度上用本发明来满足，其中，在一个方面，公开了一种结合微声学元件的通电眼科装置。眼科装置的微声学元件可用于使用频率发送声音到内耳，所述频率通过颅骨中的骨传导。
根据本公开的一些方面，公开了眼科装置，该眼科装置包括能量源、与能量源连通并通过能量源通电的微处理器，以及也通过能量源通电并与微处理器电连通的微机电换能器，其中处理器被配置成将电信号转换成用于微机电换能器的机械振动从而为眼科装置的使用者播放听觉信号。在一些实施方案中，眼科装置可为水凝胶镜片，其被配置成提供视力矫正和/或增加作用和声音。另外，还可包括天线，其被配置成在眼科装置的微处理器和无线装置之间提供无线通信。天线被配置成接收用于使眼科装置通电和/或用于以下中的一者或多者的RF信号从而与眼科装置通信：智能电话、平板计算机、个人计算机、MP3播放器、药用泵和个人数字助理。
在本公开的另外的方面，将听觉信号传送到使用者的方法包括：使用形成眼科装置的部分的一个或多个传感器生成信号数据，将所述生成的信号数据传送到处理器，并且使用形成眼科装置的部分的处理器和微机电换能器将所述传送的信号转换成用于眼科装置的使用者的听觉信号。
在本公开的另外的方面，将听觉信号传送到使用者的方法可包括：通过通电眼科装置的无线通信元件接收数字数据，并且使用形成通电眼科装置的部分的处理器和微机电换能器将通过无线通信元件传送的所述信号数据转换成产生听觉信号的机械振动。
附图说明
根据如附图所示的本发明优选实施方案的以下更具体的说明，本发明的上述及其他特征和优点将显而易见。
图1是根据本公开的方面的包括光学器件和微声学机电系统两者的第一示例性通电眼科装置的图解示意图；
图2是根据本公开的方面的包括光学器件和微声学机电系统两者的第二示例性通电眼科装置的图解示意图；
图3是根据本公开的方面的包括光学器件和微声学机电系统两者的第三示例性通电眼科装置的图解示意图；
图4是根据本公开的方面的实现微声学机电系统的叠芯集成部件的示例性横截面的示意图；
图5是可用于实现本公开的一些方面的处理器的示意图；
图6是根据本公开的一些方面的用于具有微声学元件的眼科装置的示例性模具的示意图；并且
图7示出根据本公开的方面的可用于实现眼科装置的微声学元件的示例性方法步骤。
具体实施方式
现在将参考附图来描述本公开，其中类似的参考标号始终表示类似的部件。
公开的眼科装置的各方面和方法可通过描述联接、密封、附接和/或接合在一起的部件示出。如本文所用，术语“联接”、“密封”、“附接”、和/或“接合”用于指示两个部件之间的直接连接或者适当情况下彼此之间通过居间或中间部件的间接连接。相比之下，当部件被称为“直接联接”、“直接密封”、“直接附接”、和/或“直接接合”到另一个部件时，不存在居间元件。
诸如“下部”或“底部”以及“上部”或“顶部”之类的相对术语在本文中可用于描述附图所示的一个元件与另一个元件的关系。应当理解，相对术语旨在涵盖除附图所述的取向之外的不同取向。以举例的方式，如果附图所示的示例性眼科装置的方面被翻转，被描述为在其它元件的“底”侧上的元件将被取向为在其它元件的“顶”侧上。术语“底部”因此可涵盖“底部”和“顶部”两者的取向，这取决于设备的具体取向。
可参考一个或多个示例性实施方案示出具有微声学元件的眼科装置的各个方面。如本文所用，术语“示例性”是指“用作示例、例子或例证”，并且应该不必解释为优选的或优于本文所公开的其它实施方案。
术语表
在涉及公开的本发明的该说明书和权利要求书中，所使用的各个术语将定义如下：
通电的：如本文所用，是指能够供应电流或者其内存储有电能的状态。
能量：如本文所用，是指使物理系统做功的能力。本公开内的许多用途可涉及在做功的过程中能够执行电动作的所述能力。
能量源：如本文所用，是指能够供应能量或将逻辑装置或电装置置于通电状态下的装置或层。
能量采集器：如本文所用，是指能够从环境中提取能量并将所提取的能量转换成电能的装置。
功能化的：如本文所用，是指使层或装置能够执行包括例如通电、启动或控制在内的功能。
漏电：如本文所用，是指不希望的能量损耗。
眼科装置：如本文所用，是指驻留在眼睛内或眼睛上的任何装置。这些装置可提供光学矫正，可以是美容的，或可提供与眼睛无关的功能。例如，术语镜片可指接触镜片、眼内透镜、覆盖镜片、眼部插入件、光学插入件或其他类似的装置，通过其矫正或改进视力，或通过其提升眼睛生理美观效果(例如虹膜颜色)而不会影响视力。另选地，镜片可提供非光学功能，诸如例如监测葡萄糖、传递听觉信号和/或施用药物。在一些实施方案中，本发明的优选镜片是由有机硅弹性体或水凝胶制成的软性接触镜片，水凝胶包括例如有机硅水凝胶和含氟水凝胶。
锂离子电池：如本文所用，是指其中锂离子移动穿过电池以生成电能的电化学电池。该电化学电池(通常称为蓄电池)可以其典型形式重新通电或重新充电。
介质插入件：如本文所用，是指将被包括在通电眼科装置中的封装插入件。通电元件和电路可结合在介质插入件中。介质插入件限定通电眼科装置的主要目的。例如，在通电眼科装置允许使用者调整光功率的实施方案中，介质插入件可包括控制光学区中的液体弯月面部分的通电元件。另选地，介质插入件可为环形的，使得光学区不含材料。在此类实施方案中，镜片的通电功能可不为光学性质的，但可为例如监测葡萄糖、声音传递和/或施用药物。
微声学元件：如本文所用，可指可用于将声频从眼睛的眼球通过颅骨中的骨传导到内耳的微声学机电系统和/或相关部件。在一些实施方案中，微声学元件可包括例如通过能量源通电的微机电(MEMS)压电声学换能器和/或聚光器声学装置。
微流控分析系统：如本文所用，可指包括一个或多个孔的低能耗系统，流体样品可被从该一个或多个孔收集，并且在一些实施方案中，移动穿过通道或扩散，用于流体样品的一种或多种特性的表征。在一些实施方案中，微流控分析系统可包括有源微流体部件，诸如微型泵和微型阀。另选地或除此之外，在一些实施方案中，例如可使用电润湿和/或电泳技术控制液滴。
操作模式：如本文所用，是指其中电路上的电流允许装置执行其主要通电功能的高电流汲取状态。
光学区：如本文所用，是指眼科镜片的佩戴者通过其进行观看的眼科镜片的区域。
功率：如本文所用，是指单位时间内做的功或传递的能量。
可再充电或可再通电：如本文所用，是指恢复到具有更大做功本领的状态的能力。本发明中的许多用途可涉及能够在一定的恢复周期内使电流以一定速率流动的恢复能力。
再通电或再充电：如本文所用，是指恢复到具有更大做功本领的状态。本发明中的许多用途可涉及装置在一定的恢复周期内使电流以一定速率流动的恢复能力。
参考：如本文所用，是指产生适用于其它电路中理想的、固定的和稳定的电压或电流输出的电路。参考可来源于能带隙，可补偿温度、供应，和工艺变化，并且可具体地为专用集成电路(ASIC)定制。
复位功能：如本文所用，是指用以将电路设定到特定预定状态(例如，包括逻辑状态或通电状态)的自触发算法机制。复位功能可包括例如加电重置电路，其可与开关机制相结合地工作以确保在初始连接至功率源和从存储模式唤醒时芯片的正确启动。
睡眠模式或待机模式：如本文所用，是指在关闭切换机制之后通电装置的低电流汲取状态，该状态允许在不需要操作模式时的能量节约。
堆叠的：如本文所用，意指将至少两个部件层紧邻彼此放置，使得其中一层的一个表面的至少一部分接触第二层的第一表面。在一些实施方案中，不论是用于粘附还是用于其他功能的膜均可驻留在通过所述膜彼此接触的两个层之间。
堆叠的集成部件装置或SIC装置：如本文所用，是指包装技术的产品，该包装技术将薄的基片层通过将每个层的至少一部分堆叠在彼此上而组装成可操作的集成装置，所述基片可包括电装置和机电装置。所述层可包括各种类型、材料、形状和尺寸的部件装置。此外，所述层可由各种装置生产技术制成以匹配和呈现各种轮廓。
存储模式：如本文所用，是指包括电子部件的系统的状态，在该状态下功率源正在供应或需要供应最小的设计负载电流。该术语不可与待机模式互换。
基片插入件：如本文所用，是指能够支撑眼科镜片内的能量源的可成形基片或刚性基片。在一些实施方案中，基片插入件还支撑一个或多个部件。
切换机制：如本文所用，是指与提供多个电阻水平的电路成一体的可响应于独立于眼科装置的外部刺激的部件。
自80年代早期以来，已从声音系统入手研发骨传导装置，该声音系统被设计成像围巾一样戴在颈部周围。声音系统包括具有扬声器的无线电部件，该扬声器被设计成置于使用者的锁骨上并为使用者提供从扬声器直接传输到体内并传输到内耳的声音。最近，已加大助听器和助听装置、耳机和专业通信产品的研发。这些新装置可使得能够在嘈杂的环境中为使用者提供声音而不屏蔽外部声音或泄露。此外，装置有时可用于水下应用。
包括例如接触镜片的眼科装置的近来发展表现为启用可通电的功能化眼科装置。通电眼科装置可包括使用嵌入式微电子器件矫正和/或增强使用者的视力的必要元件。使用微电子器件的附加功能可包括例如可变视力矫正、泪液分析和/或对使用者的视觉反馈。除了提供视觉功能之外，本公开提供包括微声学元件的眼科装置。包括通电机电系统的微声学元件能够将数字信号转换成机械振动以便将声频传递到内耳。在一些实施方案中，眼科装置可与一个或多个无线装置进行无线通信并且接收可通过微声学元件播放的信号数据。无线装置可包括例如智能电话装置、平板计算机、个人计算机、FOB、MP3播放器、PDA等等。
现在参见图1，描绘了根据本公开的方面的包括光学器件和微声学机电系统两者的第一示例性通电眼科装置的图解示意图；根据本公开的一些方面，本公开的眼科装置可为接触镜片101。接触镜片101可为软性水凝胶镜片并且可包括含有机硅的组分。“含有机硅的组分”是在单体、大分子单体或预聚物中包含至少一个[-Si-O-]单元的组分。优选地，按含有机硅的组分的总分子重量计，含硅有机的组分中的所有硅和所附接的氧以大于约20重量百分比，更优选地大于30重量百分比的量存在。可用的含有机硅的组分优选地包括可聚合官能团，诸如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、乙烯基、N-乙烯基内酰胺、N-乙烯基酰胺和苯乙烯基官能团。合适的含有机硅的组分包括下式的化合物：
化学式I
其中R1独立地选自一价反应性基团、一价烷基基团或一价芳基基团，上述任何基团还可包括选自羟基、氨基、氧杂、羧基、烷基羧基、烷氧基、酰胺基、氨基甲酸酯基、碳酸酯基、卤素或它们的组合的官能团；和包括1至100个Si-O重复单元的一价硅氧烷链，其中该重复单元还可包括选自烷基、羟基、氨基、氧杂、羧基、烷基羧基、烷氧基、酰氨基、氨基甲酸酯基、卤素或它们的组合的官能团；其中b＝0至500，其中应当理解当b不为0时，b为众数等于设定值的广义函数(distribution)；其中至少一个R1包括一价反应性基团，并且在一些实施方案中，在一和三个之间的R1包括一价反应性基团。
如本文所用，“一价反应性基团”为可经历自由基聚合反应和/或阳离子聚合反应的基团。自由基反应性基团的非限制性示例包括(甲基)丙烯酸酯、苯乙烯基、乙烯基、乙烯基醚、C1-6烷基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、C1-6烷基(甲基)丙烯酰胺、N乙烯基内酰胺、N-乙烯基酰胺、C2-12烯基、C2-12烯基苯基、C2-12烯基萘基、C2-6烯基苯基、C1-6烷基、O-乙烯基氨基甲酸酯和O-乙烯基碳酸酯。阳离子反应性基团的非限制性示例包括乙烯基醚或环氧基团以及它们的混合物。在一个实施方案中，自由基反应性基团包括(甲基)丙烯酸酯、丙烯酰氧基、(甲基)丙烯酰胺以及它们的混合物。合适的一价烷基基团和一价芳基基团包括未取代的一价C1至C16烷基基团、C6-C14芳基基团，诸如取代的和未取代的甲基、乙基、丙基、丁基、2-羟丙基、丙氧基丙基、聚乙烯氧丙基、它们的组合等等。
在一个实施方案中，b为零，一个R1为一价反应性基团，并且至少三个R1选自具有1至16个碳原子的一价烷基基团，并且在另一个实施方案中选自具有1至6个碳原子的一价烷基基团。该实施方案的有机硅组分的非限制性示例包括2-甲基-,2-羟基-3-[3-[1,3,3,3-四甲基-1-[(三甲基甲硅烷基)氧基]二硅氧烷基]丙氧基]丙酯(“SiGMA”)、2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙氧基丙基-三(三甲基甲硅烷基)硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三(三甲基甲硅烷基)硅烷(“TRIS”)、3-甲基丙烯酰氧基丙基双(三甲基甲硅烷基)甲基硅烷和3-甲基丙烯酰氧基丙基五甲基二硅氧烷二硅氧烷。
在另一个实施方案中，b为2至20、3至15或在一些实施方案中为3至10；至少一个末端R1包括一价活性基团，并且剩余的R1选自具有1至16个碳原子的一价烷基基团，并且在另一个实施方案中选自具有1至6个碳原子的一价烷基基团。在另一个实施方案中，b为3至15，一个末端R1包括一价反应性基团，另一个末端R1包括具有1至6个碳原子的一价烷基基团，并且剩余的R1包括具有1至3个碳原子的一价烷基基团。该实施方案的有机硅组分的非限制性示例包括(单-(2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙基)-丙基醚封端的聚二甲基硅氧烷(分子量为400-1000)(“OH-mPDMS”)、一甲基丙烯酰氧基丙基封端的单正丁基封端的聚二甲基硅氧烷(分子量为800-1000)(“mPDMS”)。在另一个实施方案中，b为5至400或10至300，两个末端R1均包括一价反应性基团，并且剩余的R1独立地选自具有1至18个碳原子的一价烷基基团，该一价烷基基团在碳原子之间可具有醚键并且还可包括卤素。
在一个需要有机硅水凝胶镜片的实施方案中，本公开的镜片将由反应性混合物制成，基于制备聚合物的反应性单体组分的总重量计，所述反应性混合物包含至少约20重量％并且优选地在约20重量％和70重量％之间的含有机硅的组分。在另一个实施方案中，一至四个R1包括下式的乙烯基碳酸酯或氨基甲酸酯：
式II
其中：Y代表O-、S-或NH-；R代表氢或甲基；d为1、2、3或4；并且q为0或1。
含有机硅的乙烯基碳酸酯或乙烯基氨基甲酸酯单体具体地包括：1,3-双[(4-(乙烯氧基羰基氧基)丁-1-基]四甲基二硅氧烷；3(乙烯氧基羰基硫基)丙基[三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷]；3[三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基]丙基烯丙基氨基甲酸酯；3[三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基]丙基乙烯基氨基甲酸酯；碳酸三甲基甲硅烷基乙基酯乙烯酯、碳酸三甲基甲硅烷基甲基酯乙烯酯，并且
在期望生物医疗装置具有小于约200的模量的情况下，仅一个R1将包括一价反应性基团，并且剩余R1基团中不超过两个将包括一价硅氧烷基团。
另一类含有机硅的组分包括下式的聚氨酯大分子单体：
式IV-VI
(*D*A*D*G)a*D*D*E1；E(*D*G*D*A)a*D*G*D*E1或E(*D*A*D*G)a*D*A*D*E1
其中：D代表具有6至30个碳原子的烷基双自由基、烷基环烷基双自由基、环烷基双自由基、芳基双自由基或烷基芳基双自由基，G代表具有1至40个碳原子的烷基双自由基、环烷基双自由基、烷基环烷基双自由基、芳基双自由基或烷基芳基双自由基并且其主链中可包含醚键、硫键或胺键；*代表氨基甲酸酯或脲基键；a至少为1；A代表由下式表示的二价聚合基：
式VII
R11独立代表具有1至10个碳原子并且在碳原子之间可包含醚键的烷基或氟代烷基基团；y至少为1；并且p提供400至10,000的部分重量；E和E1中的每一个独立地代表可聚合的不饱和有机基，其由下式表示：
式VIII
其中：R12为氢或甲基；R13为氢、具有1至6个碳原子的烷基、或—CO—Y—R15基，其中Y为—O—、Y—S—或—NH—；R14为具有1至12个碳原子的二价基团；X代表—CO—或—OCO—；Z代表—O—或—NH—；Ar代表具有6至30个碳原子的芳基；w为0至6；x为0或1；y为0或1；并且z为0或1。优选的含有机硅的组分为聚氨酯大分子单体，其由下式表示：
式IX
其中R16是二异氰酸酯在去除异氰酸酯基团后的双自由基，诸如异佛乐酮二异氰酸酯的双自由基。另一合适的含有机硅的大分子单体为由氟醚、羟基封端的聚二甲基硅氧烷、异佛乐酮二异氰酸酯和甲基丙烯酸异氰基乙酯反应形成的式X化合物(其中x+y为10至30范围内的数值)。
式X
其他适合用于本公开的含有机硅的组分包括包含聚硅氧烷、聚亚烷基醚、二异氰酸酯、聚氟代烃、聚氟醚和多糖基团的大分子单体；具有极性氟代接枝或氢原子附接到末端二氟代碳原子的侧基的聚硅氧烷；包含醚键和硅氧烷键的亲水性硅氧烷基甲基丙烯酸酯以及含聚醚和聚硅氧烷基团的可交联单体。任一前述的聚硅氧烷也可用作本公开中的含有机硅的组分。
光学区102包括为眼科装置101的佩戴者提供视线的眼科镜片101的部分。微声学元件110可位于光学区102外的周边区上，使得装置不妨碍使用者的视界。该示例性实施方案的微声学元件110可通过外部装置提供动力。例如，可使用与压电振动源通信的天线接收RF信号接收电力。压电振动源可在具有集成电路的硅片上形成例如MEMS声学系统的部分，并且可包括能够接收电信号并将它们转换成频率约为20Hz至20,000Hz(20kHz)的机械振动的处理器。压电源可由一个或多个膜层封装，该一个或多个膜层包括例如用于植入式微系统MDX42210、FP4450和聚对二甲苯-C的生物医学相容性包装材料。在一些实施方案中，包装的微声学元件110还可被封装在水凝胶材料中或置于眼科装置101的水凝胶部分的表面上。虽然可封装微声学元件，但振动频率能够通过骨传导传到眼球并传到内耳而不影响使用者的视力。
现在参见图2，描绘了根据本公开的方面的包括光学器件和微声学机电系统两者的第二示例性通电眼科装置250的图解示意图；示出了用于可包括微声学元件205的通电眼科装置250的示例性介质插入件200的顶视图和包括介质插入件200的等距示例性通电眼科装置250。介质插入件200可包括光学区220，该光学区220可提供或可不提供矫正视力的功能。在眼科装置的通电功能与视力无关的情况下，介质插入件200的光学区220可不含材料。在一些实施方案中，介质插入件200可包括不在光学区220中的一部分，该部分包括与通电元件110和电子部件205结合的基片215，该电子部件205包括微声学元件。
在一些实施方案中，功率源210(可为例如电池)和负载205(可为例如半导体芯片)可附接到基片215。导电迹线225和导电迹线230可使电子部件205和通电元件210电互连。在一些实施方案中，介质插入件200可被完全封装，以保护和容纳通电元件210、迹线225和迹线230以及电子部件205。在一些实施方案中，封装材料可为半渗透性的，例如以防止特定物质(诸如，水)进入介质插入件100并且允许特定物质(诸如，环境气体、流体样品、和/或通电元件210内的反应副产物)渗透和/或逸出介质插入件200。
介质插入件200可被包括在眼科装置250中/或上，该介质插入件还可包含聚合物生物相容性材料。眼科装置250可包括刚性中心、柔性裙边设计，在该设计中，中心刚性光学元件包括介质插入件200。在一些特定实施方案中，介质插入件200可与大气和/或相应的前表面和后表面上的角膜表面直接接触，或者另选地，介质插入件200可被封装在眼科装置250中。眼科装置250的周边255可为软性裙边材料，包括例如水凝胶材料。介质插入件200和眼科装置250的基础结构可提供根据本发明的方面执行眼部流体的分析同时与眼部表面接触的环境。眼部流体样品可包括以下中的任一种或组合：泪液、水状液、玻璃状液和眼睛内的其它间质液。此外，在本示例性眼科装置250中，微声学元件可置于介质插入件200的内部或其表面上。在一些实施方案中，使用微声学元件传送到使用者的听觉信号可与眼部流体的流体分析相关。例如，听觉信号可为基于在泪液样品上测量的生物标记水平的推荐动作和/或警告。
现在参见图3，描绘了根据本公开的方面的包括光学器件和微声学机电系统两者的第三示例性通电眼科装置的图解示意图；具体地，示出了包括功能化层介质插入件320的示例性眼科镜片300的三维剖视示意图，介质插入件320被配置成在其层330,331,332中的一个或多个上包括微声学元件。在本示例性实施方案中，介质插入件320围绕眼科镜片300的整个周边。本领域的技术人员可理解，实际的介质插入件320可包括整个环形圈或其他形状，其仍可驻留在眼科镜片300的水凝胶部分的内部或上面并且在由使用者的眼科环境所提出的尺寸和几何结构的限制内。
层330,331和332旨在示出可存在于形成为功能层叠堆的介质插入件320中的多个层中的三个层。在一些实施方案中，例如，单个层可包括以下中的一种或多种：有源部件和无源部件以及具有有利于特定目的的结构特性、电特性或物理特性的部分，所述特定目的包括本公开所述的通信系统功能。此外，在一些实施方案中，层330可包括能量源，诸如以下中的一种或多种：层330内的蓄电池、电容器和接收器。在非限制性的示例性意义上，项331可包括层中的微电路，该微电路检测用于眼科镜片300的致动信号。在一些实施方案中，可包括功率调节层332，其能够从外部源接收功率，对蓄电池层330充电并且当眼科镜片300未处于充电环境中时控制来自层330的蓄电池功率的使用。功率调节也可控制发送至示例性有源镜片的信号，该有源镜片在介质插入件320的中心环形切口中显示为项310。
具有嵌入式介质插入件320的通电镜片可包括能量源，诸如作为能量存储装置的电化学电池或蓄电池，在一些实施方案中，对材料的封装和隔离包括来自眼科镜片置于其中的环境的能量源。在一些实施方案中，介质插入件320还可包括电路图案、部件和能量源。各种实施方案可包括将电路图案、部件和能量源围绕光学区(眼科镜片佩戴者将通过该区将看到)的周边定位的介质插入件320，而其他实施方案可包括电路图案、部件和能量源，它们足够小而不会对眼科镜片的佩戴者的视界产生不利影响，并且因此介质插入件320可将它们定位在光学区内或外部。
已经参考了组成结合微声学元件的眼科装置的元件部分的部分的电子电路。在根据本公开的方面的一些实施方案中，单个和/或多个离散电子装置可被包括作为例如眼科介质插入件中的离散芯片。在其它实施方案中，通电电子元件可以堆叠的集成部件的形式被包括在介质插入件中。因此并且现在参见图4，描绘实现结合到眼镜装置内的微声学元件的堆叠的集成部件的示例性横截面的示意图。具体地，介质插入件可包括许多不同类型的层，所述层被封装成符合其将占据的眼科环境的轮廓。在一些实施方案中，具有堆叠的集成部件层的这些介质插入件可呈现介质插入件的整个环形形状。另选地，在一些情况下，介质插入件可为环孔，而堆叠的集成部件可只占据整个形状内的体积的一部分。
如图4所示，可存在用于供电的薄膜蓄电池1030。在一些实施方案中，这些薄膜蓄电池1030可包括可彼此堆叠的一个或多个层，其中多个部件在层中并且互连处于层之间。
在一些实施方案中，在彼此堆叠的两个层之间可存在附加的互连。在现有技术水平下，可存在用于建立这些互连的许多方式；然而，如所展示的，互连可通过层之间的焊料球互连来建立。在一些实施方案中，可只需要这些连接；然而，在其它情况下，焊料球可接触其它互连元件，例如如同具有透层通路的部件一样。
在堆叠的集成部件介质插入件的其它层中，层1025可专用于互连层中的各个部件中的两个或更多个部件的互连。互连层1025可包含可将信号从各个部件传递到其它部件的通路和铺设线。例如，互连层1025可提供与功率管理单元1020的各种蓄电池元件连接，功率管理单元1020可存在于技术层1015中。技术层1015中的其它部件可包括例如收发器1045、控制部件1050等。此外，互连层1025可用于形成技术层1015中的部件以及技术层1015外部的部件之间的连接；如可例如在集成无源装置1055中存在的。可存在可由专用互连层(诸如，互连层1025)的存在支持的用于电信号发送的许多方式。
在一些实施方案中，技术层1015像其它层部件一样可被包括作为多个层，因为这些特征表示可包括在介质插入件中的技术选项的多样性。在一些实施方案中，所述层中的一个层可包括CMOS、BiCMOS、双极性或基于存储器的技术，而其它层可包括不同的技术。另选地，这两个层可表示同一整体系列中的不同技术系列；如例如一个层可包括使用0.5微米CMOS技术制备的电子元件，而另一层可包括使用20纳米CMOS技术制备的元件。可显而易见的是，各种电子技术类型的许多其它组合将符合本文所述的技术。
在一些实施方案中，介质插入件可包括用于电互连到插入件外部的部件的位置。然而，在其它实施例中，介质插入件还可包括以无线方式与外部部件互连。在此类情况下，天线层1035中的天线的使用可提供无线通信的示例性方式。在许多情况下，此类天线层1035可位于例如介质插入件内的堆叠的集成部件装置的顶部或底部。
在本文所讨论的实施方案中的一些实施方案中，蓄电池元件1030可作为元件被包括在堆叠层本身中的至少一个层中。还可注意到，蓄电池元件1030位于堆叠的集成部件层外部的其它实施方案是可能的。实施方案另外的多样性可来源于如下事实：单独的蓄电池或其它通电部件也可存在于介质插入件内，或者另选地，这些单独的通电部件也可位于介质插入件外部。
微声学元件1010可被包括在堆叠的集成部件构造中。在一些实施方案中，微声学元件1010部件可被附接作为层的一部分。在其它实施方案中，整个微声学元件1010还可包括类似成型的部件作为其它堆叠的集成部件。
现在参见图5，示出可用于本公开的实施方案的控制器500。控制器500可包括一个或多个处理器510，该处理器可包括联接到通信装置520的一个或多个处理器部件。在一些实施方案中，控制器500可用于将能量传送到置于眼科镜片内的能量源。
处理器510联接到通信装置，该通信装置被配置成经由通信信道传输能量。通信装置可用于例如与介质插入件内的部件进行电子地通信。通信装置520还可用于例如与一个或多个控制器设备或编程/接口装置部件进行通信。
处理器510还与存储装置530进行通信。存储装置530可包括任何适当的信息存储装置，其包括磁存储装置、光存储装置和/或半导体存储器装置(诸如随机存取存储器(RAM)装置和只读存储器(ROM)装置)的组合。
存储装置530可存储用于控制处理器510的程序540。处理器510执行软件程序540的指令，从而根据本发明进行操作。例如，处理器510可接收描述介质插入件放置、部件放置等的信息。存储装置530还可将眼科相关的数据存储在一个或多个数据库550和560中。数据库可包括例如预定眼部流体样品测量阈值、计量学数据、预先记录的听觉信号和用于控制进出介质插入件的能量的特定控制序列。数据库还可包括用于控制可驻留在眼科装置中的微声学元件的参数和控制算法以及可由其动作产生的数据和/或测量的反馈。在一些实施方案中，该数据可最终传输到外部接收装置。
现在参见图6，示出用于具有微声学元件609的眼科镜片的示例性模具的图。如本文所用，术语模具可包括具有腔605的模具组件600，形成混合物610的镜片可被分配到腔605中，使得在镜片形成混合物反应或固化时产生所需形状的眼科镜片。在一些实施方案中，模具和模具组件600可由多于一个“模具部件”或“模具件”601-602构成。例如，可将模具部件601-602组合在一起，使得在模具部件601-602之间形成腔105，镜片可在腔105中形成。优选地，模具部件601-602的这种组合是暂时的。在形成眼科镜片时，模具部件601-602可再次分离并且眼科镜片可从模具脱离。
至少一个模具部件601-602使其镜片形成表面603-604的至少一部分与镜片形成混合物接触，使得在镜片形成混合物610反应或固化时，表面603-604为与其接触的眼科镜片部分提供所需的形状和形式。至少一个其他模具部件601-602也可如此。
因此，例如，在一个优选的实施方案中，模具组件600可由两个部件601-602形成，即凹形件(前件)602和凸形件(后件)601，两者之间形成腔。凹形表面604可与镜片形成混合物610接触的部分具有待在模具组件600中产生的眼科镜片的前曲面的曲率，并且足够光滑并被成型，使得通过聚合与凹形表面604接触的镜片形成混合物而形成的眼科镜片表面在光学上是可接受的。
在一些实施方案中，前模具件602还可具有围绕圆形周围边缘608并与其成一整体的环状凸缘，并且前模具件602在与轴正交并从凸缘延伸的平面内从其延伸(未示出)。
镜片形成表面可包括具有光学质量表面光洁度的表面603-604，这表示它足够光滑并被成型使得通过聚合与模具表面接触的镜片形成混合物而形成的眼科镜片表面在光学上是合格的。此外，在一些实施方案中，镜片形成表面603-604可具有几何结构，该几何结构对于赋予镜片表面期望的光学特性可为必要的，该光学特性包括但不限于：球镜度、非球镜度和柱镜度、波前像差校正、角膜形貌学校正等以及它们的任何组合。
模具部件601-602材料可包括以下中的一种或多种的聚烯烃：聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和改性聚烯烃。优选的脂环族共聚物包含两种不同的脂环族聚合物，并由ZeonChemicalsL.P.以商品名ZEONOR销售。ZEONOR有多种不同等级。各种等级可具有105°至160°范围内的玻璃化转变温度。特别优选的材料是ZEONOR1060R。可与一种或多种添加剂混合以形成眼科镜片模具的其他模具材料包括例如Zieglar-Natta聚丙烯树脂(有时称为znPP)。一种示例性Zieglar-Natta聚丙烯树脂可以商品名PP9544MED获得。PP9544MED为用于按照FDA法规21CFR(c)3.2进行清洁模塑的澄清无规共聚物，由ExxonMobileChemicalCompany提供。PP9544MED为具有乙烯基团的无规共聚物(znPP)(在下文中称为9544MED)。其他示例性Zieglar-Natta聚丙烯树脂包括：Atofina聚丙烯3761和Atofina聚丙烯3620WZ。另外，在一些实施方案中，本公开的模具可包含聚合物诸如聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、主链上含脂环部分的改性聚烯烃以及环状聚烯烃。这种共混物可用于任何一个或多个模具部件，例如，其中优选的是将该共混物用于后曲面上并且前曲面由脂环族共聚物组成。
在制备模具600的一些优选方法中，可根据已知的技术利用注塑，然而，实施方案也可包括用其他技术成型的模具，所述其他技术包括例如：车床加工、金刚石车削或激光切割。通常，镜片在两个模具部件601-602的至少一个表面上形成。然而，在一些实施方案中，眼科镜片的一个表面可由模具部件601-602形成，并且镜片的另一个表面可通过所述的其他方法自由形成。
现在参见图7，示出根据本公开的方面的可用于实现眼科装置的微声学元件的示例性方法步骤。从步骤701开始，向使用者提供包括微声学元件的眼科装置。在一些实施方案中，眼科装置可包括两个接触镜片，其被配置成除提供视力矫正和/或增强作用之外，包括微声学元件。
在步骤705处，在也包括微流体元件的一些实施方案中，可基于眼部流体样品分析的结果来生成听觉警报，所述微流体元件能够测量泪液样品中的生物标记浓度。例如，当具体的生物标记的水平在预定阈值以上/以下时可对使用者播放警告和/或警报。可使用一个或多个传感器来监测生物标记的浓度变化。在预定的频率下或在通过眼科装置中的使用者界面和/或激活传感器的需求时，可发生监测生物标记。生物标记可包括例如与葡萄糖水平、低压(depression)和血压相关的那些。听觉警报可包括向佩戴者指示需要动作的消息，例如，需要服用药物或暂停药物。
在步骤710处，与周围环境条件、位置、相关联装置的接近性、接收的消息等相关的信号数据可由眼科装置的通信装置接收。在一些实施方案中，信号数据可从外部处理器接收并且通过可被使用者听见的听觉信号传送到使用者，所述外部处理器包括例如无线装置、个人计算机等的处理器。听觉信号可结合视觉信号一起播放，例如，作为视频片段的一部分。信息传送可根据通信装置和眼科装置中实现的功能例如经由RF频率、局域网(LAN)和/或个域网(PAN)无线地进行。此外，在一些实施方案中，可使用来自眼科装置中的一个或多个传感器的传感器数据生成听觉信号。
在步骤715处，可使用眼科装置的微声学元件将声频传送到使用者。频率可使用眼科装置通过骨传导从眼球区域传导到内耳。因此，在步骤720处，由传送到使用者的声频，使用者可使用眼科装置内的相关联装置、传感器主动提供反馈，或由通过镜片内的传感器捕获的无意识的响应提供反馈。例如，主动响应可包括使用相关联装置的接口的消息消声，而无意识的响应可包括眨眼或感测的大脑发射频率。在步骤725处，可记录提供到使用者的声频和/或来自使用者的反馈。记录可被保存作为使用者历史的部分，以例如阻止发送复制消息，和/或用于未来消息的优化。
本发明的许多特征和优点将根据详细的说明而显而易见，并且因此，所附权利要求书旨在涵盖落入本发明的实质和范围内的本发明的所有此类特征和优点。另外，因为本领域的技术人员将容易进行许多修改和变型，所以不期望将本发明限于举例说明和描述的精确构造和操作，并且因此，可采取落入本发明的范围内的所有合适的修改形式和等同物。
Claims (20)
1.一种眼科装置，包括：
能量源；
微处理器，所述微处理器与所述能量源连通并且通过所述能量源通电；和
微机电换能器，所述微机电换能器也通过所述能量源通电并且与所述微处理器电连通，其中所述微处理器被配置成将电信号转换成用于所述微机电换能器的机械振动，以使听觉信号能够传到所述眼科装置的使用者。
2.根据权利要求1所述的眼科装置，其中所述眼科装置为水凝胶接触镜片。
3.根据权利要求1所述的眼科装置，还包括：
天线，所述天线被配置成在所述眼科装置的微处理器和无线装置之间提供无线通信。
4.根据权利要求3所述的眼科装置，其中所述天线被配置成接收用于使所述眼科装置通电的RF信号。
5.根据权利要求3所述的眼科装置，其中与所述眼科装置无线通信的所述无线装置为以下中的一者或多者：智能电话、平板计算机、个人计算机、MP3播放器、药用泵和个人数字助理。
6.根据权利要求5所述的眼科装置，其中所述听觉信号是从与所述眼科装置无线通信的一个或多个所述无线装置接收的消息。
7.根据权利要求1所述的眼科装置，还包括：
一个或多个传感器，所述一个或多个传感器与所述眼科装置的微处理器通信。
8.根据权利7所述的眼科装置，其中所述一个或多个传感器被配置成监测所述使用者的位置，并且所述听觉信号包括与所述使用者的所述位置相关的信息。
9.根据权利要求7所述的眼科装置，还包括：
微流体元件，所述微流体元件被配置成为所述一个或多个传感器提供眼部流体样品。
10.根据权利要求9所述的眼科装置，其中所述传感器被配置成监测眼部流体样品中的生物标记的浓度水平，并且根据所述眼部流体样品中的生物标记的浓度水平来生成所述听觉信号。
11.根据权利要求1所述的眼科装置，其中所述听觉信号以约20Hz至20,000Hz（20kHz）的频率生成。
12.根据权利要求1所述的眼科装置，其中所述听觉信号是通知所述使用者紧急医疗状况的消息警报。
13.根据权利要求1所述的眼科装置，其中所述能量源、所述微机电换能器和所述微处理器被配置为堆叠的集成部件装置。
14.一种将听觉信号传送到使用者的方法，包括：
通过通电眼科装置的无线通信元件来接收数字数据；以及
使用形成所述通电眼科装置的部分的处理器和微机电换能器来将通过所述无线通信元件传送的所述信号数据转换成产生听觉信号的机械振动。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：
从所述使用者对所述听觉信号的响应来生成待传送到所述无线装置的反馈数据。
16.根据权利要求14所述的方法，还包括：
将听觉信号输出记录在数据库中。
17.根据权利要求14所述的方法，其中所述数字数据从无线装置接收，所述无线装置被配置成与所述眼科装置形成无线连接。
18.一种将听觉信号传送到使用者的方法，包括：
使用形成眼科装置的部分的一个或多个传感器来生成信号数据；
将所述生成的信号数据传送到处理器；以及
使用形成所述眼科装置的部分的所述处理器和微机电换能器将所述传送的信号转换成用于所述眼科装置的使用者的听觉信号。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括：
从所述使用者对所述听觉信号的响应来生成反馈数据。
20.根据权利要求18所述的方法，还包括：
将听觉信号输出记录在数据库中。
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