CN106232066A - 方法和具有活性剂释放系统的眼科装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有活性剂释放系统(105)的通电眼科装置(150)和相关方法。所述活性剂释放系统可适于通过使用所述眼科装置中所包含的通电元件(100)在一个或多个预先确定的时间分配活性剂，包括例如维生素、润滑剂、盐水、溶剂和/或药剂。所述通电元件可为电池和/或能量接收器天线。所述活性剂可根据无线接收到的信号、预先确定的时间和/或感测到的症状进行释放，这可致使激活元件将电流传导至处于应力下的金属盖的至少一部分，从而致使所述金属盖折叠，从而将所述活性剂暴露于周围环境。

Description

方法和具有活性剂释放系统的眼科装置

优先权声明

本专利申请要求2014年4月25日提交的美国临时专利申请61/984,590的优先权，其全文以引用方式并入。

技术领域

本发明提供了一种包括容纳室阵列的通电眼科装置，其中每个容纳室包括盖，该盖可由室激活元件电致动以释放每个容纳室内所包含的活性剂。

背景技术

常常将活性剂施用于眼部以治疗眼病和眼疾。用于将活性剂递送至眼部的常规方法涉及局部施用到眼部表面。在正确配制的情况下，局部施用的活性剂可提供润滑作用和/或穿透角膜并在眼部内升高至治疗浓度水平，因此眼部特别适合进行局部施用。用于眼病和眼疾的活性剂可口服或注射，但是这些给药途径在以下方面可能存在不利之处：就口服而言，到达眼部的活性剂的浓度太低以致于不能获得理想的药理效果，并且它们的使用可并发有大量全身性副作用，而注射则带来感染的风险。

大多数眼部活性剂和/或润滑剂通常使用滴眼剂局部递送，而滴眼剂虽然在一些应用中有效，但却效率低下。当一滴滴眼剂滴入眼部时，会充满结膜囊(眼部与眼睑之间的囊)，使得由于滴眼剂从眼睑边缘溢流到脸颊而损失很大一部分药水。另外，保留在眼部表面上的很大一部分滴眼剂会流入泪点，从而稀释药物浓度。

患者常常不按规定使用他们的滴眼剂，从而加剧了上述问题。通常，这种不良依从性归因于滴眼剂所引起的初始刺痛或灼热感。当然，在自己的眼中徐徐滴入滴眼剂可能是困难的，部分是因为保护眼的正常反应。因此，有时一滴或多滴未落到眼中。年长患者可因关节炎、不稳定性、和视力低减而对滴入液滴具有额外的问题。对儿科和精神病患者群体也会产生困难。

早期局部用持续释放系统包括溶液或软膏形式的缓释制剂，所述缓释制剂按照与滴眼剂相同的方式但以较低的频率施用到眼部。此类制剂公开于例如授予Abraham的美国专利3,826,258和授予Kaufman的美国专利4,923,699中。然而，这些制剂因其施用方法而产生与上文针对常规滴眼剂详细所述的相同问题中的多个。就软膏制剂而言，会遇到因厚软膏基质产生的额外问题，例如视力的模糊效应和粘性感觉的不适性。

交替性持续释放系统已被构造成放置在下眼睑和眼之间的结膜穹窿内。此类单元通常包含由控制药物扩散的疏水性共聚物膜围绕的中心含药容纳室。此类装置的示例公开于授予Ness的美国专利3,618,604、授予Zaffaroni的美国专利3,626,940、授予Theeuwes等人的美国专利3,845,770、授予Michaels的美国专利3,962,414、授予Higuchi等人的美国专利3,993,071和授予Arnold的美国专利4,014,335中。然而，这种单元可因其定位而为不舒适的，并且同样遇到不良的患者接受性。此外，使用一些活性剂时，应当防止活性剂发生渗漏。具体地讲，在施用活性剂时，当活性剂受体持续暴露于活性剂时，活性剂的有效性可能受到损害。

其他方法类似地造成活性剂例如药剂和/或润滑剂在一段时间后洗脱。然而同样，当以预先确定的剂量或按所需时间周期性地进行递送时，一些活性剂可能最为有效。在一个寻求按预先确定的时间递送活性剂的方法中，具有多层贮存器盖式结构的容纳装置在授予Uhland等人的美国专利8,211,092中有所描述。然而，通过电流生成热量，该系统使用电流使贮存器的盖子破裂，即熔化或汽化。尽管所描述的递送系统可能适合在一些环境中递送活性剂，但该系统一般不适用于敏感器官或环境，包括例如眼科环境，这是由于盖子破裂期间生成的闪光和热量可损伤周围的室。进一步地，所描述的系统可能也不适合敏感器官或环境，这是因为破裂将产生可损伤或干扰周围器官或环境的碎片。在眼科环境中，例如，碎片可能对用户的视力造成不良影响。

因此，尤其在可在大量时间段以对用户无害的方式递送离散剂量的情况下，用于将药剂递送到眼科区域的替代方法、系统和装置可能为有益的。

发明内容

在一个方面，本发明提供了一种包括活性剂释放系统的通电眼科装置。根据一些方面，活性剂释放系统可适于通过使用能够对激活元件供电的通电元件来分配活性剂，激活元件配置成向金属盖供电并且致使在应力下组装的金属盖在通电后折叠。

根据本发明的一些方面，活性剂释放系统可包括具有一个或多个容纳室的基片。一个或多个容纳室中的至少一个容纳室可包含活性剂，该活性剂由在应力下粘结到基片的表面的金属盖封闭。能量源可与激活元件电连接，该激活元件配置成在接收到激活信号后将电流传导至金属盖的至少一部分。电流和应力致使金属盖折叠，从而将活性剂暴露于周围环境。

根据本发明的其他方面，提供了一种活性剂分配数字微阵列装置。该数字微阵列可用于例如眼科装置中，并且可包括：半导体材料基片，该基片包括一个或多个容纳室，该一个或多个容纳室中的至少一个容纳室包含活性剂，该活性剂由在应力下粘结到半导体材料基片的表面的生物相容性金属盖封闭；以及微处理器，该微处理器由能量源供电并与激活元件连接。激活元件可配置成在从微处理器接收到激活信号之后，将电流传导至生物相容性金属盖的至少一部分。生物相容性金属盖的应力和所传导的电流足以致使该生物相容性金属盖折叠，从而暴露一个或多个容纳室中的至少一个容纳室所包含的活性剂。

在另外其他方面，提供了一种与使用活性剂释放系统相关联的方法。该方法包括：形成具有一个或多个容纳室的基片；将一种或多种活性剂沉积到一个或多个容纳室中的至少一个容纳室中；通过在应力下将生物相容性金属盖粘结到基片表面，在一个或多个容纳室中的至少一个容纳室的开口上方形成气密密封；以及提供激活元件，该激活元件配置成将电流从能量源传导至生物相容性金属盖的至少一部分，从而致使生物相容性金属盖折叠并且将活性剂暴露于周围环境。

活性剂释放系统可通过眼科装置中的微处理器控制，并且与能量源和天线电连接。微处理器可配置成执行与活性剂释放系统的控制和激活相关的多项功能。例如，处理器可配置成使用天线从装置无线接收一个或多个激活信号。该装置可包括例如智能手机、平板电脑、个人计算机、远程发射器和药物递送控制器装置，并且可以经由一种或多种合适的局域网和/或广域网类型无线电技术或电磁技术(优选低功率技术)与眼科装置的微处理器通信。

另外，在一些实施方案中，系统微处理器可与所述数字微阵列的一个或多个传感器电连接，并且配置成由能量源供电。一个或多个传感器可包括例如生物传感器，该生物传感器配置成测量眼内液中包含的一个或多个生物标记物的浓度，并在所测量的浓度落在预先确定的阈值之外时发送激活信号。例如，一个或多个传感器中的至少一个传感器可配置成确定眼部表面何时在舒适干燥水平以上，并且在需要时将润滑剂分配到眼科环境。此外或另选地，在一些实施方案中，计时元件可配置成向电流提供激活信号，以致使一个或多个金属盖中的至少一个金属盖变形并且允许在一个或多个预先确定的时间分配活性剂。

金属盖可在一个或多个容纳室的开口上方形成气密密封。在可递送多种剂量的优选实施方案中，可以将多个金属盖布置成使得每个金属盖覆盖一个容纳室的开口。每个金属盖可通过在生产期间的粘结性质或通过使用二元形状记忆合金而处于应力下。例如，金属盖可包括一种或多种生物相容性金属，包括：金、钛、镍、不锈钢、钴铬和镍钛诺。活性剂可包括以下中的一种或多种：润滑剂、盐水、溶剂、药物(例如，药剂)和营养制剂(例如，维生素)。

为了更好地理解本文所提供的具体实施方式以及更好地认识对本领域的贡献，因此相当宽泛地概述了本发明的某些方面。当然，还将在下文描述本发明的其他方面，这些方面将阐释本文所附权利要求的主题。

在此方面，应当理解，本发明不限于其在以下方面的应用：以下说明中所述或附图中所示的部件的构造和布置的详细说明。本发明还有除所述方面外的其他方面并且能够以多种方式实践和执行。另外，应当理解本文使用的措辞和术语以及摘要都是出于说明的目的，而不应被视为限制。

因此，本领域的技术人员将了解可轻松利用本公开所基于的概念作为设计用于实现本发明多个用途的其他结构、方法和系统的基础。因此，本权利要求被视为在不偏离本发明精神和范围的程度内包括此类等同的构造，这一点十分重要。

附图说明

通过下面关于本发明优选实施方案的更具体描述，如附图所示，本发明的上述内容及其他特征和优点将显而易见。

图1A是根据本发明多个方面的介质插入件的顶视图的图解示意图，包括光学器件和活性剂释放系统的眼科装置可包括介质插入件作为其的一部分。

图1B是根据本发明多个方面的包括图1A所示介质插入件的眼科装置的等轴视图的图解示意图，介质插入件包括光学器件和活性剂释放系统两者。

图2是根据本发明多个方面的通电容纳阵列中活性释放特征结构的近距离示意图，通电容纳阵列可包括在眼科装置中。

图3是根据本发明多个方面的实现活性剂释放系统的叠芯集成部件的示例性剖面的示意图。

图4示出了用于将供电电源与电子器件和容纳阵列组装到眼科装置中的示例性组装流程。

图5是可用于实现本发明一些方面的示例性微处理器的示意图。

图6示出了用于容纳阵列中的各个活性剂容器互连的示例性设计。

图7示出了具有通电容纳阵列的眼科装置的框图。

图8是具有可用于执行本发明多个方面的示例性步骤的流程图。

具体实施方式

现在将参考附图描述本公开，其中类似的标识号可始终表示类似的部件。

可通过描述联接、粘结、密封、附接和/或接合在一起的部件来说明所公开的眼科装置和方法的各个方面。如本文所用，术语“联接”、“粘结”、“密封”、“附接”和/或“接合”用于指示两个部件之间的直接连接或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”、“直接粘结”、“直接密封”、“直接附接”和/或“直接接合”到另一部件时，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在附图中示出的一个元件与另一元件的关系。应当理解，相对术语旨在涵盖除附图所示取向之外的不同取向。以举例的方式，如果翻转附图所示的示例性眼科装置的若干方面，则被描述为在其他元件的“底”侧上的元件将取向成在其他元件的“顶”侧上。术语“底部”因此可涵盖“底部”或“顶部”两者的取向，这取决于设备的具体取向。

具有活性剂释放系统的眼科装置的各个方面可参照一个或多个示例性实施方案来阐释。如本文所用，术语“示例性”是指“用作示例、例子或例证”，并且不应必须理解为是优选的或优于本文所公开的其他实施方案。

术语表

在涉及所公开的本发明的本说明书和权利要求书中，可使用的各个术语将定义如下：

活性剂：如本文所用，是指能够治疗、抑制或预防不适或疾病的药剂，和/或改善细胞或组织的生理指标的药剂。示例性活性剂可包括但不限于润滑剂、盐水、溶剂、药物(例如，药剂)和营养制剂(例如，维生素)。在一些实施方案中，优选的活性剂能够润滑和/或治疗、抑制或预防眼部、鼻部和喉部中的一者或多者的疾病。例如，润滑剂可用于促进或抑制细胞壁的渗透性。

通电的：如本文所用，是指能够供应电流、具有可供应电能或内部存储有电能的状态。

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者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。在一些实施方案中，层和/或装置的功能可用于提供各种任务，包括例如化学反应、表面属性变化或提供离子电荷。

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、视觉强化功能，可为美容装置，和/或可提供与眼睛无关的功能。例如，术语“镜片”可指接触镜片、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，或者通过其在美容方面改善眼部生理机能(例如虹膜颜色)。或者，镜片可提供非光学功能，诸如上述功能，包括例如生物标记物监测、信号递送和/或活性剂施用。

锂离子电池：如本文所用，是指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。介质插入件可限定通电眼科装置的主要用途。例如，在通电眼科装置允许用户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或液晶部分的通电元件。或者，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，镜片的通电功能可能不为光学性质，但可能为例如光极化、光致变色功能、颜色变化、葡萄糖监测、声音递送和/或药物施用功能。

操作模式：如本文所用，是指电路中的电流允许装置执行主要通电功能的电流汲取状态。

光功率：如本文所用，是指包括例如眼科镜片的光学元件的光学属性。

光学区：如本文所用，是指眼科镜片佩戴者可透过而观看的眼科镜片区域。

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容量状态的能力。许多用途可能涉及能够在某恢复时间段内使电流以一定速率流动的恢复能力。

如本文所用的“再通电”或“再充电”是指恢复至具有更高做功容量的状态。许多用途可能涉及恢复装置在某恢复时间段内使电流以一定速率流动的能力。

复位功能：如本文所用，是指将电路设定到具体预先确定的状态(包括例如逻辑状态或供电状态)的自触发算法机制。复位功能可包括例如上电复位电路，其可与开关机制协同工作以确保在初始连接至电源并从存储模式唤醒时芯片的正确启动。

休眠模式或待机模式：如本文所用，是指关闭开关机制后通电装置的低电流汲取状态，当不需操作模式时，该状态可节省能量。

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这两层之间。

堆叠集成部件装置(即SIC装置)：如本文所用，是指包装技术的产品，这些技术可将薄基底层通过将每层的至少一部分彼此堆叠而组装成可操作的集成装置，薄基底层可能包括电装置和机电装置。这些层可包括各种类型、材料、形状和大小的部件装置。此外，这些层可由各种装置生产技术制成以配合并呈现各种轮廓。

存储模式：如本文所用，是指包括电子部件的系统的状态，在该状态下电源正在供电或需要供应最小的设计负载电流。此术语与待机模式不可互换。

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和/或一系列容纳室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并且可响应于外部刺激的电路集成的部件，该部件与眼科装置无关。

在过去几十年中，眼科装置得到改进以协助治疗例如干眼症等。最近，它们已得到关注以作为药物递送系统来用于治疗眼疾和眼病。然而，如前所述，在以下方面存在若干挑战：配制药物以按照以可在限制不良反应的同时发挥药效的每日理想速率和/或剂量进行释放。根据本发明的一些方面，替代或补充释放策略可涉及使用通电微电子器件，以在预先确定的时间、按需和/或在感测到症状后控制并制定各个剂量的无害递送。

基于扩散的递送系统通过以取决于活性剂扩散透过惰性水不溶性膜屏障的释放速率进行表征，本发明与其不同，可实现按需递送活性剂，从而克服了基于扩散的药物递送的缺点以及渗漏问题。例如，存在两个基本扩散设计：贮存器装置和基体装置。贮存器装置是药物芯被聚合物膜围绕的装置。膜的性质决定药物从系统释放的速率，并且在整个过程中常常发生渗漏。扩散过程一般通过由菲克第一扩散定律控制的一系列方程来描述。基体装置通常包括均匀地分散在所有聚合物中的药物。通过可包括活性剂(例如药物)受体的组织表面，两者均提供恒定的暴露量。通过将组织持续暴露于活性剂，活性剂的功效将随时间推移而降低，并且在一些情况下，阻止活性剂完全发挥预期疗效。

因此，贮存器和基体药物递送系统被视为基于扩散的持续释放系统并且设定为在一段时间内(通常是较长一段时间内)不断提供药剂的任何剂型。持续释放系统的预期目标是保持药物在较长一段时间内的治疗水平，这常常通过尝试从持续释放系统获得零级释放来完成。持续释放系统通常不具备该类型的释放形式，但设法通过以缓慢的第一级方式进行释放来接近这种释放形式。然而，随时间推移，来自贮存器和基体持续释放系统的药物释放速率将下降并且变为非治疗性速率。

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用于使用嵌入式微电子器件矫正和/或改善用户视力的必要元件。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、对用户的听觉和/或视觉反馈。根据本发明的一些方面，提供了可包括活性剂释放系统的眼科装置，该释放系统能够按需、在预先确定的时间和/或在感测到症状后将活性剂释放到用户的眼科环境。释放对于用户来说一般是无害的，或在一些实施方案中允许用户简单参与释放。例如，一种或多种活性剂可包含在一个或多个容纳室中，每个容纳室优选地由金属盖封闭，金属盖在应力下粘结以密封每个容纳室直到接合激活元件。在一些实施方案中，形成性剂释放系统的一部分的处理器可与一个或多个装置无线通信并接收可用于释放活性剂的信号数据。一个或多个装置可包括例如智能手机、平板电脑、个人计算机、远程发射器(例如，锁环、MP3播放器或个人掌上电脑)和药物递送装置(例如，药泵)等。

现在参见图1A，示出了介质插入件顶视图的图解示意图，包括光学器件和活性剂释放系统的示例性眼科装置可包括介质插入件作为其的一部分。具体地讲，图1A示出了用于包括活性剂释放系统105的通电眼科装置150(图1B中示出)的示例性介质插入件100的顶视图。在一些实施方案中，介质插入件100包括可能具有或可能不具有提供视力矫正功能的光学区120。在眼科装置的通电功能与视力无关的实施方案中，介质插入件100的光学区120可能不含材料。介质插入件100可包括光学区120以外的部分，包括与通电元件110结合的基片115，通电元件通过一系列互连件(例如，125和130)连接到包括活性剂释放系统105的电子部件。在替代实施方案中，一些电子部件可包括在光学区中，而不会对眼科装置的整体预期光学属性造成不良影响。在此类实施方案中，例如，电子部件可具有半透明属性，位于中心，或足够小从而不会影响整体预期光学效果。

现在参见图1B，示出了具有介质插入件100的通电眼科装置150的图解剖面示意图，介质插入件包括光学器件和图1A的活性剂释放系统105两者。根据本发明的一些方面，眼科装置150可以是被设计成静置在患者眼部的前表面上的接触镜片。例如，眼科镜片100可包括柔软水凝胶裙边155，该裙边可包括含有机硅的组分。“含有机硅的组分”是指在单体、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，以含有机硅的组分的总分子量计，所有Si和所附接的O在含有机硅的组分中的含量大于约20重量％，更优选地大于30重量％。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。

功能化介质插入件150可部分或完全嵌入水凝胶部分155中；或在一些实施方案中，功能化介质插入件150可放置到水凝胶部分上。在一些实施方案中，介质插入件150可用于封装并且作为电子元件的基片，并且在一些实施方案中，可作为通电元件的基片。在一些实施方案中，包括例如活性剂释放系统105的电子元件可优选地位于光学区120外部，使得装置不会干扰用户的视力。可通过包含在眼科装置150中的外部装置、能量采集器和/或通电元件为活性剂递送系统105供电。例如，在一些实施方案中，可使用与活性剂释放系统105通信的RF信号接收天线(未示出)接收电力。

现在参见图2，示出了具有容纳室220的容纳阵列200的半导体装置210的表面近距离示意图，容纳室形成活性剂释放系统105的一部分。半导体装置210，例如硅件，可包括用于控制容纳室阵列200并且确保每个容纳室可通过激活元件240接合以致使活性剂进行分配的电路。每个容纳室可为由硅制成的贮存器状区，并且在组装期间可填充有活性剂，例如润滑剂、盐水、溶剂、药物和营养制剂中的一种或多种。可使用互连合金件来限定与每个容纳室的表面的至少一部分重叠的基体区。互连合金件可位于与作为电路的硅相同的一侧上。容纳室220可包括金属盖，该金属盖的粘结方式使得其处于应力下并包含活性剂。金属盖可包括一种或多种生物相容性金属，包括例如金、钛、镍、不锈钢、钴铬和镍钛诺。可使用包括二元合金的其他生物相容性渗透性金属。根据本公开的一些方面，通过将金属盖粘结到硅，利用金属盖的组装方式或二元形状材料，金属盖在粘结的同时可保持在应力下。金属盖与硅件的组装和粘结可包括例如编织、焊接和粘合等。

激活元件240可包括互连件230，其位置的配置方式使得可按需将电流导向到处于应力下的金属盖的一部分或全部。金属盖承受的电流和应力可致使金属盖折叠，从而将活性剂暴露于周围环境。折叠可实现活性剂的无害递送，这是因为与一些其他系统不同，金属不必熔化或汽化以将容纳室中的潜在内容暴露。在一些实施方案中，金属盖可制造为使得盖朝容纳室的内侧折叠。这样可进一步防止金属盖干扰周围的室，并且可能有助于确保相应地分配活性剂。在其他实施方案中，金属盖可足够小，使得折叠不对周围的室造成不良影响，并且折叠方向不影响周围的室。

现在参见图3，示出了包括光学器件和活性剂释放系统两者的另一个示例性通电眼科装置的图解示意图。具体地讲，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配置成在其层330,331和332中的一个或多个层上包括活性剂释放系统。在一些实施方案中，介质插入件320围绕眼科镜片300的光学区310的整个周边。介质插入件320可以是完整环形、部分环形或其他形状的形式，该形状仍可驻留在眼科镜片300的水凝胶部分之内或之上，并且在用户的眼科环境所提出的尺寸和几何形状的限制内。

层330,331和332示出了可能存在于包括功能化层叠堆的示例性介质插入件320中的多层中的三层。在一些实施方案中，例如，单层可包括以下中的一者或多者：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、电气特性或物理特性的部分，特定目的包括本文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，诸如层330内的电池、电容器和接收器中的一者或多者。从非限制性的示例性意义上来说，层331可包括层中的微电路，该微电路检测用于眼科镜片300的激活信号。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，对电池层330充电，并且在眼科镜片300不处于充电环境中时控制来自层330的电池功率的使用。功率调节源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附图标记310。

具有嵌入式介质插入件320的通电镜片可包括能量源，诸如电化学电池或电池组作为能量存储装置，并且在一些实施方案中，对包括来自放置眼科镜片的环境的能量源的材料进行封装和隔离。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、部件和能量源定位在光学区(镜片佩戴者将通过该区进行观看)周边的介质插入件320，而其他实施方案可包括这样的电路图案、部件和能量源：它们可足够小，从而不会对眼科镜片的佩戴者的视线产生不利影响，因此介质插入件320可将它们定位在光学区的内部或外部。

已经参考了构成包括活性剂释放系统的眼科装置元件部分的一部分的电子电路。在根据本发明一些方面的一些实施方案中，单个和/或多个离散电子装置可作为离散芯片包括在例如介质插入件内部或上面，或定位在介质插入件附近。在其他实施方案中，通电电子元件可通过堆叠的集成部件的形式包括在介质插入件中。

参照图4，附图标记400示出了实现容纳阵列顶部上各个金属盖连接的金属线路的示例性路径。各个金属盖显示为方形阵列，其一个示例为附图标记410。尽管在图4中示出为方形，但可设想其他形状。根据整个阵列的实际尺寸，可存在若干未示于此图中的附加室。附图中还示出了四条水平线420,421,422和423的组合，为了便于说明并且以类似的方式配送记忆室，该组合可归类为“字线”。还存在四条垂直线430,431,432和433，其作为阵列中“位线”的子集示出。通过将这些室布置到位线和字线能够对所有容纳室进行编址的构型中，可实现高效的方案。例如，如果希望释放位于室410下的药剂，则可允许电流流过附图标记430，随后流过金属盖410，然后流出420。如本公开的其他部分所述，该受控递送可在最需要时释放一种或多种类型的不同活性剂。

现在参见图5，示出了可用于实现本发明一些方面的示例性微处理器的示意图。微控制器可称为控制器500，其可包括一个或多个处理器510，处理器510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可用于将能量传输到放置在眼科镜片中并用于分配一种或多种活性剂的能量源。

在一些实施方案中，处理器510可联接到配置成经由通信信道传输能量的通信装置520。通信装置可用于例如与介质插入件内的部件进行电通信。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可包括任何合适的信息存储装置，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用于执行软件程序540的指令。例如，处理器510可接收关于所感测的眼睛症状、部件放置、计时器等信息。存储装置530也可在一个或多个数据库550和560中存储眼科相关数据。数据库可包括例如预先确定的周围环境状况阈值、感测数据和用于控制部件(例如，控制部件之间的能量)的特定控制序列。数据库也可包括用于控制可驻留在眼科装置中的释放系统的参数和控制算法以及可由其动作产生的数据和/或测量反馈。在一些实施方案中，此数据可最终传送到外部接收装置/从外部接收装置进行传送。

现在参见图6，示出了与各个活性剂容纳室互连的示例性设计600，包括可用于激活特定容纳室的计时电路和控制电路。在一些实施方案中，电路可包括电源630。此电源可以是碱性电池或能源受体(例如，天线)。可将功率从电源传送到接合元件620。当眼科装置放置在眼部环境中时，可将此元件设定为“打开”状态。当其设定为“打开”状态时，则可将电源通过接合元件620传送到其他电路元件。附图标记621和622可为到达振荡电路元件610的路径。附图标记623和624可为到达计数元件640的路径。附图标记625和626可为到达多路复用元件660的路径。另外，附图标记627和628可为到达功率累积元件650的路径。

一旦将电源接合到通电眼科装置中，振荡电路就可以特定频率开始振荡。元件610的输出可经由附图标记611和612传递到计数元件640。计数元件640可具有对输入线路612上的特定周期数进行计数的工作周期。从示例性意义上来说，在计数元件的输出增加1之前所需的振荡频率和计数的组合可对应于指定的时间段(例如，2小时)。因此，在此示例中，计数元件640的输出每两小时增加一个计数。可将此计数编码成八位数，将所述八位数从计数元件640通过数据总线645传送到多路复用元件660。

多路复用元件660可接收八位数并将此数解码成第一字线661和第一位线662的唯一组合。当特定字线(例如，线661)被激活时，其可打开功率晶体管670以使电流流过。位线662可打开功率晶体管680。如图5所示，位线和字线的组合可对容纳阵列400中的唯一阵列元件编址。当功率晶体管接通时，功率可从功率累积元件650通过线路651，随后通过室激活元件690从线路671传送出。当电流经过室激活元件或室激活元件通过其他方式接合时，金属盖可靠边折叠，从而将各自容纳室中包含的活性剂暴露于周围环境。

可存在可以利用这种类型的电路实现的若干变型形式。例如，可以使用与热阻元件一致的附图标记650的充电时间来确定从一个室暴露到另一个室暴露的定时，这样就无需使用振荡电路。其他可能的变型形式包括例如多路复用元件利用唯一输出线为每个容纳室编址。此外，电路可在一段特定时间内激活单个室。对于本领域技术人员而言显而易见的是，可从电子控制递送方式推导出多种变型方式；包括从非限制性意义上来说，以不同程序化速率从容纳室递送离散剂量的活性剂，并且对多个容纳室编程以在一个特定时间段内递送剂量。

现在参见图7，示出了具有通电容纳阵列的示例性眼科装置部件的框图。具体地讲，如前面段落所述，所形成的通电眼科装置可包含在700中作为如下附图标记示出的所有元件：光学区710、计时元件720、容纳室编址和验证逻辑730、通电元件740、具有药剂的容纳阵列750、互连元件760以及接合或激活元件770。可为有益的是考虑这些元件可如何在实施过程中发挥作用。

眼科装置可放置在眼部的前表面上。在将眼科装置放置到眼部内的过程中，接合元件770可设定为“打开”状态。这样可将功率从通电元件740发送到所有其他元件。计时元件720(例如，振荡器和计数元件)可开始进行计数。预程序化时间(例如两小时)过去后，计数元件可对位置编制索引。多路复用器730随后可配置单条字线和单条位线以传导电流。此组合将限定容纳阵列750内的阵列元件，并且电流流动可致使金属盖折叠，从而暴露该第一容纳室的活性剂。在一些实施方案中，容纳室的开口可使泪液进入该室并溶解可溶性活性剂。因此，活性剂可按照良好的调节方式迅速释放到眼部环境中。还可使用第二计数器，例如，以在达到某计数后脱离接合多路复用器，使得如果故障导致恒定的电流消耗，电池元件不再放电。

现在参见图8，示出了具有可用于执行本发明一些方面的示例性方法步骤的流程图。从步骤801开始，可形成具有一个或多个容纳室的基片。如前所述，基片可包括具有其中形成有一系列贮存器状容纳室的硅晶片。每个容纳室可以与例如激活元件组装在一起，该激活元件与能量源和一个或多个传感器连通。在步骤805处，活性剂可沉积到每个容纳室中。活性剂优选地为浓缩溶液的形式，该浓缩溶液可由包括例如泪膜的溶液进行稀释。可选择溶液的浓度以实现理想的剂量水平。将活性剂沉积到容纳室中后，在步骤810a处，可在应力下将盖粘结到容纳室周围表面，使得容纳室可密封。在一些实施方案中，由在应力下粘结的金属盖密封的开口可与组装期间用于沉积活性剂的开口相同。

在步骤815处，激活信号可由与激活元件连通的微处理器处理。可从一个或多个传感器、振荡元件、用户的内部或外部输入件、无线通信装置等处接收激活信号。例如，用户可输入命令，以使激活信号通过无线通信装置、通过天线、通过眼科装置的微处理器进行处理。在一些实施方案中，数据收集可发生在眼科装置的微处理器中，使用一个或多个传感器进行，并且传输至无线通信装置用于外部数据分析。装置可随后处理接收到的数据，并且有时处理来自一个或多个其他外部源和/或用户输入的其他数据，以在需要分配活性剂时确定并发送激活信号。如前所述，该装置可包括以下中的一者或多者：智能手机、平板电脑、个人计算机、远程发射器和药物递送装置等。该装置与眼科装置的微处理器之间的信息传输可例如经由任何低功率RF频率而无线发生。

在步骤820处，可对激活元件供电。供电后，在步骤825处，预先确定的范围的电流可被递送至在应力下粘结的金属盖的一部分，从而致使其折叠。相应地，在步骤830处，活性剂随后如上所述地暴露于周围环境。正如本领域技术人员从本公开中将很容易看出，电流的范围可随着金属盖的厚度、金属类型、组装方法和/或金属盖的大小的变化而变化。

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。进一步地，因为本领域技术人员将容易进行许多修改和变型，所以不希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，可采取落入本发明范围内的所有合适的修改形式和等同物。

Claims (25)

1.一种具有活性剂释放系统的眼科装置，包括：

基片，所述基片具有一个或多个容纳室，其中所述一个或多个容纳室中的至少一个容纳室包含活性剂，所述活性剂由在应力下粘结到所述基片的表面的金属盖封闭；和

能量源，所述能量源与激活元件电连接，所述激活元件配置成在接收到激活信号后将电流传导至所述金属盖的至少一部分，

其中所述电流和所述应力致使所述金属盖折叠，从而将所述活性剂暴露于用户的眼科环境。

2.根据权利要求1所述的眼科装置，还包括：

与所述能量源电连接的微处理器，和

天线，

其中所述处理器配置成使用所述天线从无线装置无线接收一个或多个激活信号。

3.根据权利要求2所述的眼科装置，其中所述无线装置包括以下中的一者或多者：智能手机、平板电脑、个人计算机、远程发射器和药物递送装置。

4.根据权利要求1所述的眼科装置，还包括：

与一个或多个传感器电连接的微处理器；

其中所述基片、所述微处理器和所述一个或多个传感器形成数字微阵列，所述数字微阵列配置成由所述能量源供电。

5.根据权利要求4所述的眼科装置，其中所述一个或多个传感器包括生物传感器，所述生物传感器配置成测量眼内液中所包含的一个或多个生物标记物的浓度，并在所测量的浓度落在预先确定的范围之外时发送激活信号。

6.根据权利要求4所述的眼科装置，其中所述微处理器包括计时元件，所述计时元件配置成提供所述激活信号，以致使所述一个或多个金属盖中的至少一个金属盖折叠，从而在预先确定的时间分配所述活性剂。

7.根据权利要求4所述的眼科装置，其中所述一个或多个传感器中的至少一个传感器配置成确定眼部表面何时在舒适干燥水平以上。

8.根据权利要求4所述的眼科装置，其中所述激活信号在所述一个或多个传感器中的至少一个传感器感测到所述眼科装置的用户自动眨眼时生成。

9.根据权利要求1所述的眼科装置，其中所述金属盖在所述一个或多个容纳室的开口上方形成气密密封。

10.根据权利要求1所述的眼科装置，其中所述活性剂能够包括以下中的一种或多种：润滑剂、盐水、溶剂、维生素和药剂。

11.根据权利要求1所述的眼科装置，其中形成所述金属盖的一部分的二元形状记忆合金配置成在组装后处于应力下。

12.根据权利要求1所述的眼科装置，其中用于在组装期间将所述金属盖粘结到所述基片的方法对所粘结的金属盖提供应力。

13.根据权利要求12所述的眼科装置，其中所述金属盖包含以下中的一种或多种：金、钛、镍、不锈钢、钴铬和镍钛诺。

14.一种活性剂分配数字微阵列装置，包括：

半导体材料基片，所述半导体材料基片包括一个或多个容纳室，所述一个或多个容纳室中的至少一个容纳室包含活性剂，所述活性剂由在应力下粘结到所述半导体材料基片的表面的生物相容性金属盖封闭；和

微处理器，所述微处理器由能量源供电并与激活元件连接，所述激活元件配置成在从所述微处理器接收到激活信号后将电流传导至所述生物相容性金属盖的至少一部分，并且

其中所述电流和所述应力足以致使所述生物相容性金属盖折叠，从而暴露所述至少一个或多个容纳室中的至少一个容纳室中所包含的活性剂。

15.根据权利要求14所述的活性剂分配数字微阵列，其中所述微处理器与天线连接，并且配置成与所述天线一起从无线装置无线接收一个或多个信号。

16.根据权利要求14所述的活性剂分配数字微阵列，其中所述活性剂能够包括以下中的一种或多种：润滑剂、盐水、溶剂、维生素和药剂。

17.根据权利要求14所述的活性剂分配数字微阵列，还包括与所述微处理器连接的一个或多个传感器，

其中所述一个或多个传感器中的至少一个传感器配置成测量一个或多个生物标记物的浓度，并在所测量的浓度在预先确定的范围之外时提供信号。

18.根据权利要求14所述的活性剂分配数字微阵列，其中所述活性剂分配数字微阵列形成眼科装置的一部分。

19.一种分配活性剂的方法，包括：

形成具有一个或多个容纳室的基片；

将一种或多种活性剂沉积到所述一个或多个容纳室中的至少一个容纳室中；

通过在应力下将生物相容性金属盖粘结到所述基片的表面来在所述一个或多个容纳室中的至少一个容纳室的开口上方形成气密密封；以及

提供激活元件，所述激活元件配置成将电流从能量源传导至所述生物相容性金属盖的至少一部分，从而致使所述生物相容性金属盖折叠，从而将所述活性剂暴露于周围环境。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括：

提供与天线和所述能量源连接的微处理器；以及

使用所述天线从无线装置接收无线信号，所述无线装置用于生成激活信号以用于对所述激活元件供电。

21.根据权利要求19所述的方法，其中所述活性剂能够包括以下中的一种或多种：润滑剂、盐水、溶剂、维生素和药剂。

22.根据权利要求19所述的方法，还包括：

将所述基片的至少一部分封装在水凝胶中。

23.根据权利要求19所述的方法，还包括：

将所述能量源封装在介质插入件中，所述介质插入件配置成定位在眼科装置中并支撑所述基片和所述激活元件。

24.根据权利要求19所述的方法，其中所述能量源是与所述激活元件电连通的能量接收器天线。

25.根据权利要求19所述的方法，还包括：

提供与一个或多个传感器和所述能量源连接的微处理器；以及

基于一个或多个所述传感器检测到预定义参数来生成激活信号以用于对所述激活元件供电。