JP2016177287A - ３次元表面上の薄型可撓性回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 空間／体積の制約付きデバイス（例えば、電動眼科用デバイス）の可撓性能動構成要素を結合するために、可撓性能動構成要素がそこで使用され得る、薄型可撓性表面領域を提供する。【解決手段】 様々な電子回路及び構成要素が高分子構造体に統合され得るため、薄型可撓性表面領域が拡張機能に関する手段を助長する。【選択図】 図１

Description

本発明は、電動眼用レンズ又は類似のデバイスのオプティカルゾーンを囲む、可撓性回路基板素子を含むデバイスを形成するための方法に関する。より具体的には、可撓性回路基板は、３次元形状の、又は可撓性の能動構成要素に結合するために変形すること又は曲げることができる。

関連技術の説明

電子デバイスの小型化が進むのに伴って、多様な用途においてウェアラブル又は埋め込み型のマイクロ電子デバイスが創出される可能性が益々高まっている。そのような用途には、体の化学反応の様子を監視すること、測定に応答して又は外部の制御信号に応答して、自動的なものを含め様々な機構によって、管理された薬用量の薬物又は治療薬を投与すること、並びに、器官又は組織の能力を増強することが挙げられる。そのようなデバイスの例には、グルコース注入ポンプ、ペースメーカー、除細動器、補助循環デバイス、及び神経刺激器が挙げられる。特に有用な新たな応用分野として、眼科用装着型レンズ及びコンタクトレンズが挙げられる。例えば、装着型レンズは、屈折異常を補正する、及び／又は目の能力を増強又は向上させるために、電子式可変焦点を有するレンズ組立体を組み込んでもよい。別の例において、可変焦点の有無にかかわらず、装着型コンタクトレンズが、前角膜（涙膜）に特定の化学物質が集中することを検知するために、電子センサーを組み込んでもよい。レンズにおける埋め込み型の電子部品の使用により、電子部品に電力供給及び／又は再励起する方法として、また、電子部品同士を相互接続するため、内部及び外部の感知及び／又は観測を行うため、並びに電子部品及びレンズの全体的機能の制御を行うために、電子部品と通信する潜在的必要性が生じる。

人間の目は、数百万の色を識別する能力、変化する光条件に容易に順応する能力、及び信号又は情報を、高速インターネット接続を超える速度で脳に伝達する能力を有する。コンタクトレンズ及び眼内レンズ等のレンズは現在、近視（近眼）、遠視（遠眼）、老眼、及び乱視等の視力障害を補正するために利用されている。しかしながら、更なる構成要素を組み込んだ、適切に設計されたレンズを使用することで、視力障害を補正するのみならず、視力の向上を図ることができる。

コンタクトレンズは、近視、遠視、乱視、並びに他の視力障害を補正するために利用され得る。コンタクトレンズはまた、着用者の目の自然な外観を向上させるために利用される場合もある。コンタクトレンズ又は「コンタクト」は、単に、目の前面に配置されるレンズである。コンタクトレンズは医療用デバイスと見なされ、視力の補正及び／又は美容若しくは他の治療上の理由で装用され得る。コンタクトレンズは、１９５０年代以降、視力を改善するために商業的に利用されてきた。初期のコンタクトレンズは、硬質材料から作製又は製造され、比較的高価で脆弱であった。加えて、これらの初期のコンタクトレンズは、結膜及び角膜にコンタクトレンズを通して十分な酸素を透過させない材料で製造されており、多くの有害な臨床作用を引き起こす可能性があった。これらのコンタクトレンズは依然として利用されているが、初期の快適性が低いため、全ての患者に適しているわけではない。当分野における後の開発によって、ハイドロゲル系のソフトコンタクトレンズが生み出され、これは現在非常に一般的となっており、広く利用されている。具体的には、今日、入手可能なシリコーンハイドロゲルのコンタクトレンズは、非常に高い酸素透過性を有するシリコーンの利点を、ハイドロゲルの実証済みの快適性及び臨床性能と組み合わせたものである。基本的に、これらのシリコンハイドロゲルに基づくコンタクトレンズは、初期の硬質な材料から作製されたコンタクトレンズと比べて、より高度な酸素透過率を有すると共に概してより着け心地がよい。

従来のコンタクトレンズは、上記に簡潔に述べた様々な視力の問題を補正するための特定の形状を有する高分子構造体である。機能性の向上を図るには、これらの高分子構造体に各種の電子回路及び構成要素を組み込む必要がある。例えば、制御回路、マイクロプロセッサ、通信デバイス、電力供給デバイス、センサー、アクチュエータ、発光ダイオード、及び小型アンテナを特別に設計された光電子部品を介してコンタクトレンズに組み込むことで、視力を補正するだけでなく、視力を向上させ、更に本明細書に述べられるような更なる機能性を与えることができる。電子及び／又は電動式コンタクトレンズは、ズームイン及びズームアウト機能により、又は単純にレンズの屈折能力を変化させることにより、視力を向上させるように設計され得る。電子及び／又は電動コンタクトレンズは、色及び解像度を向上させ、文字情報を表示し、会話をリアルタイムで字幕に翻訳し、ナビゲーションシステムからの視覚的キューを与え、画像処理及びインターネットアクセスを与えるように設計され得る。レンズは着用者が低光量条件下でも見えるように設計され得る。適切に設計された電子部品及び／又はレンズ上の電子部品の適切な配置により、網膜に画像を投影することが可能となり、例えば、可変焦点光学レンズを用いることなく、新規な画像ディスプレイを提供し、更には目覚ましアラートを提供することも可能となる。これらの機能若しくは同様の機能のいずれかに代えるか、又はこれに加えて、コンタクトレンズに着用者のバイオマーカー及び健康指標を非侵襲的に監視するための構成要素を組み込むこともできる。例えば、レンズに内蔵されたセンサーによって涙膜の成分を分析することにより、糖尿病患者が血液を採取する必要なくして、血糖値を監視することが可能となり得る。更に、適切に構成されたレンズには、コレステロール、ナトリウム、及びカリウムの濃度、並びに他の生物学的マーカーを監視するためのセンサーを組み込むことができる。これを無線データ送信器と組み合わせることにより、医師が患者の血液成分をほぼ即時に把握することが可能となり、患者が検査機関に赴いて血液を採取するために時間を浪費する必要がなくなる。更に、レンズに組み込まれたセンサーを利用して目に入射する光を検出することにより、周辺光条件を補償する、又は瞬きのパターンの判定に使用することができる。

デバイスの適切な組み合わせにより、潜在的に無制限の機能性が提供され得るが、光学等級のポリマーの小片上に余分な構成要素を組み込むには多くの困難を伴う。一般的に、こうした構成要素をレンズ上に直接製造すること、及び非平面的な表面に平面的なデバイスを実装して相互に接続することは、多くの理由により困難であり得る。一定の縮尺での製造も困難であり得る。レンズ上又はレンズ内に配置される構成要素は、目の液体環境から構成要素を保護する一方で、小型化され、わずか１．５平方センチメートル（半径７ｍｍのレンズを想定）の透明なポリマー上に集積化される必要がある。更なる構成要素によって厚みが増したコンタクトレンズを着用者にとって快適かつ安全なものとすることも困難であり得る。

より具体的には、１．５平方センチメートルの透明ポリマーは、コンタクトレンズの全面積となる。ある特定の例示の実施形態では、電子部品はレンズの周辺、かつオプティックゾーンの外側にあることが好ましい。代替の例示の実施形態も、薄膜物質又は透明なシリコンを使用して可能である。上記の例では、中心の直径８ｍｍの部分（半径４ｍｍ）がオプティックゾーンに予約され、最大で１平方センチメートルが電子部品に残される。将来の設計では、電子部品用に更に小さい面積が提供される可能性があり、例えば、可変焦点光学を含まない、約０．０１７平方センチメール（１７平方ミリメートル）の環状輪を用いた設計があり得る。換言すれば、本発明に必要であるものは、前述の無制限の機能性を開発するために必要な、全ての構成要素の組み込みを可能にする設計及び構成である。

コンタクトレンズなどの眼科用デバイスの面積及び体積の制約、並びにデバイスが使用される環境を考慮すると、デバイスを物理的に実現するためには、その大部分が光学等級プラスチックからなる非平面的な表面に多数の電子的構成要素を実装して相互接続することを含む、多くの問題を克服しなければならない。したがって、機械的かつ電気的な耐久性を有する電子コンタクトレンズを提供することが求められている。

レンズ構造により画定される空間のトポロジー及びサイズのため、眼科用デバイスの実質上無制限の機能性の調査を行うための新しく、かつ困難な環境が生じる。多くの実施形態において、眼科用デバイスの内部に構成要素を組み込むための信頼できるコンパクトでコスト効果の優れた手段を提供することは重要である。いくつかの実施形態において、電子構成要素が装着され得る、薄く可撓性のある表面を含むことが有利であり得る。その結果、いくつかの構成要素の可撓性の調節を可能にし得る、新規な方法及び形状要因的な解決策は、眼科用デバイスの製造の改善、及び非平坦な基質への電子構成要素の組み込みの一般的な進歩の両方にとって望ましいことである。これらの改善が眼科用以外の用途にも適用を見出し得ることに注意することは重要である。また、これらは３次元基板上の電子構成要素に関係しているので、眼科的及び非眼科的な要求に対処するために方法を生み出すこともまた望まれる。

本発明による薄型可撓性回路基板素子は、上で端的に述べた先行技術に付随する欠点を克服するものである。

一態様によれば、本発明は電動眼科用デバイスに関する。オプティックゾーンと、オプティックゾーンを囲む周辺ゾーンと、を有するレンズと、レンズ内に位置付けられ、かつオプティックゾーンの少なくとも一部を占有するインサートと、インサートに装着された１つ又は２つ以上の相互接続構造体と、１つ又は２つ以上の相互接続構造体に接続された１つ又は２つ以上の可撓性フラップであって、１つ又は２つ以上の電子構成要素のための装着及び支持構造体として構成されている、１つ又は２つ以上のフラップと、を含む、電動眼科用デバイス。

別の態様によれば、本発明は、電動眼科用デバイスのための相互接続構造体に関する。オプティックゾーンと、オプティックゾーンを囲む周辺ゾーンと、周辺ゾーンを囲む裾ゾーンと、を有する眼科用デバイスの周囲に沿って配備される可撓性絶縁基板であって、周辺ゾーン及び裾ゾーンの少なくとも一部を占有する、可撓性絶縁基板と、
可撓性絶縁基板上に形成される少なくとも１つの結合ポイントと、を含む、相互接続構造体。

更に別の態様によれば、本発明は、電動眼科用デバイスのフラップに関する。オプティックゾーンと、オプティックゾーンを囲む周辺ゾーンと、を有する眼科用デバイスの周囲に沿って配備される表面領域を備え、表面領域が眼科用デバイスの周辺ゾーンの少なくとも一部を占有しており、１つ又は２つ以上の相互接続構造体が表面領域に接続されており、かつ、１つ又は２つ以上の可撓性電子構成要素が表面領域の上部に装着されている、フラップ。

更に更なる別の態様によれば、本発明は、電動眼科用デバイスに関する。前側湾曲部及び後側湾曲部を有するレンズを形成する封入及び成形ハイドロゲル層であって、レンズが、オプティックゾーンと、オプティックゾーンを囲む周辺ゾーンと、周辺ゾーンを囲む裾ゾーンと、を含む、封入及び成形ハイドロゲル層と、レンズ内に位置付けられ、かつ周辺ゾーンの少なくとも一部を占有する１つ又は２つ以上のフラップと、周辺ゾーンの少なくとも一部を占有する１つ又は２つ以上のフラップに結合されている１つ又は２つ以上の相互接続構造体と、を含む、電動眼科用デバイス。

本発明は、可撓性の能動構成要素は電子及び／又は電動眼科用デバイスに結合され得る、薄型可撓性表面領域の使用に関する方法及び設計の実装について説明したものである。いくつかの例示の実施形態では、得られる表面領域は、眼科用デバイスの機能性を高めるために、組み立てられた剛性の前側光学素子に被着されるか、又は単純にレンズに埋め込まれてよい。更に、本発明は、可撓性を調節し、フラップを、空間を画定する構造体及び／又は機能性構造体に組み込むための方法を開示する。

可撓性構成要素が結合され得る可撓性表面領域を説明することができる、眼科用デバイスに使用される異なる機構は、フラップと呼ばれる形に由来する場合がある。フラップは、眼科用デバイスの全体的な表面の形に沿って配備され得る領域である。フラップは平ら／平面でも平ら／平面でなくてもよい。平らではないフラップの場合、フラップの表面トポロジーは複数の方向に変化し得るが、典型的なケースは、眼科用デバイスの半径方向及び眼科用デバイスの接線方向の両方の変化を伴って生じることになる。可撓性のデバイスは、これらのフラップの表面上に配備することができ、フラップ機構のより大きい表面上に形成される相互接続の使用による方法を含む数々の方法で相互接続することができる。目の酸素露出を高めるため、電子及び／又は電動眼科用デバイスに異なるフラップ設計が使用されてもよい。

デバイスに求められる特徴に依存して、空間を画定する構造体及びそれらの内部の領域のための多くの異なる設計が存在し得る。異なる設計は領域内部の複雑な３次元表面を結果としてもたらす可能性があり、場合によっては、デバイス構成要素のいくつか又は全てに可撓性を要求し得る。例えば、眼科用デバイス構成要素の周囲に位置付けられるようにモデル化された円筒形の設計では、可撓性の表面は、オプティックゾーンの少なくとも一部又は全周囲を取り囲み得る。いくつかの例示の実施形態では、可撓性の表面領域は切頭円錐台に成形された設計を含んでよい。円筒形の設計機構は平らな錐体の機構といくつかの類似点を共有しているが、平らな錐体機構では、曲げられた表面の上部の放射路と下部の放射路の寸法が異なる場合がある点において異なる。その他のタイプのデバイスの特徴は、可撓性デバイスが取り付けられる場合がある表面領域を支配する場合がある。いくつかの例示の実施形態では、表面領域は、トーリックコンタクトレンズの安定性のあるゾーンに類似した様式で、光学領域の周囲に位置付けられた輪状の可撓性表面を含み得る。代替の例示の実施形態は、光学領域を封入する可撓性らせん構造体を含み得る。

薄型可撓性回路基板素子を異なる３次元表面の内部に又は上に位置付けるために使用できる数々の方法及び設計は、本明細書に記載の方法及び例から当業者には明らかになるであろう。本発明のいくつかの態様では、方法及び設計は、デバイス自体の追加的な、又は改善された機能性、すなわち可撓性を調節するための方法を提供し得る。とりわけ眼科用レンズに関するいくつかの例示の実施形態では、電子及び／又は電動眼科用デバイスの剛性を軽減するために使用される方法は、切開又は密度調節方法を含む。

本発明の上記の及び他の特徴及び利点は、添付の図面に図示されるように、以下のより具体的な本発明の好ましい実施形態の記載から明らかとなるであろう。
本発明による例示の眼科用デバイスで使用され得る、例示の３次元基板の平面図である。 本発明による眼科用デバイスに組み込むための、例示のフラップウェブ構造体を示す。 本発明による眼科用デバイスに組み込むための、例示のフラップウェブ構造体を示す。 本発明による眼科用デバイスに組み込むため、結節性接続に切頭の円錐台フラップを統合する、例示の３次元基板の平面図である。 本発明による眼科用デバイスに組み込むため、結節性接続に切頭の円錐台フラップを統合する、代替の例示の３次元基板の平面図である。 本発明による眼科用インサートデバイスに組み込まれる、例示のらせん構造体を示す。 本発明による眼科用インサートデバイスに組み込まれる、例示のらせん構造体を示す。 本発明による眼科用インサートデバイスに組み込まれる、例示のらせん構造体を示す。 本発明による眼科用デバイスに組み込むための例示の輪状フラップを示す。 安定性機構を有する眼科用デバイスの正射側面図、及び本発明による安定性機構に組み込むためのフラップ設計の再現を示す。 安定性機構を有する眼科用デバイスの正射側面図、及び本発明による安定性機構に組み込むためのフラップ設計の再現を示す。 安定性機構を有する眼科用デバイスの正射側面図、及び本発明による安定性機構に組み込むためのフラップ設計の再現を示す。 安定性機構を有する眼科用デバイスの前頭面図、及び本発明に従って眼科用デバイスに組み込まれた花型のフラップ構造体を示す。

本発明は、可撓性の能動部品が電子及び／又は伝導眼科用デバイスに結合され得る、薄型可撓性表面領域の使用に関する、手法及び設計の実装について述べる。いくつかの例示の実施形態では、得られる表面領域は、眼科用デバイスの機能性を拡張するために、組み立てられた剛性光学素子に被着されるか、又は単純にレンズに埋め込まれてよい。更に、本発明は、可撓性を調節し、フラップを、空間を画定する及び／又は機能的な構造体に組み込むための方法を教示する。この方法は、光学電子及び／又は眼科用デバイスを作製するために重要であり、１０．０ミリメートル以下に制限される剛性インサートの直径を含み得る、ある特定の機械的制約を超えた電子的構成要素に対応する。

図１を参照すると、眼科用デバイスに使用される３次元デバイス１００の第１の例示の実施形態が、平面図に示されている。３次元デバイス１００は、眼科用レンズ内部の電子的構成要素を支持できる、形成性又は剛性基板インサートを指す。いくつかの実施形態では、基板インサートは、可変焦点調節素子を含むように機能させたオプティックゾーンの少なくとも一部を占有する、剛性オプティックゾーン又は剛性構造体を含み得る。１１０には、眼科用デバイスを形成するために使用することが可能なハイヒドロゲルポリマーを好ましくは含むことができる材料が示されている。剛性オプティックゾーン１２０を含むインサートを、重合されたハイドロゲル材料内に含めることができる。剛性オプティックゾーン１２０は、直径１ミリメートル〜１０ミリメートルの範囲で、オプティックゾーンの一部のみ又は全体を覆うことができる。ただし、剛性オプティックゾーン１２０の直径制限は多くの場合、剛性オプティックゾーン１２０が埋め込まれる、重合されたハイドロゲル材料１１０の全径によって示される。剛性インサートの直径が増すにつれ、特にハイドロゲルの裾直径と比較して、目からレンズを外すことがより困難になるため、剛性オプティックゾーン１２０の組み込みにより、可撓性が座屈目的の主要な懸念となる。

相互接続構造体１３０は、剛性オプティックゾーン構造体１２０の４分の１（９０度）の周りに接続され得る。いくつかの例示の実施形態では、相互接続構造体のサイズは、剛性オプティックゾーンの様々な周囲を覆うように調整してもよく、又はいくつかの小さいノードがオプティックゾーンを占有するインサートの周囲を囲んで空間的に分散されてもよい。相互接続構造体１３０は、３次元で形成される可撓性絶縁基板であってよく、そこに金属化トレース又は電子コンタクトが付着されるか、ないしは別の方法で形成されてよい。例えば、相互接続構造体１３０は、可撓性機械的相互接続部、すなわち薄い可撓性電気トレースであってよく、薄い可撓性ポリマー、可撓性ポリイミド、又は金属化ポリイミドフィルムを含むことが好ましい。相互接続構造体１３０が形成されると、示すとおり、可撓性の２７０度輪状フラップ１４０が結合又は固着され得る。フラップは、任意の好適な材料から形成されてよい。例えば、フラップ１４０は、薄い可撓性ポリマーから形成されてよい。より具体的には、フラップ１４０はポリイミドフィルムから形成されてよい。フラップは好ましくは、ＤｕＰｏｎｔのＫａｐｔｏｎ（登録商標）、ＫａｎｅｋａのＡｐｉｃａｌ（登録商標）Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ Ｆｉｌｍ、ＵＢＥＦ ＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓのＵｐｉｌｅｘ（登録商標）、Ｓａｉｎｔ−ＧｏｂａｉｎのＮｏｒｔｏｎ（登録商標）Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ Ｆｉｌｍ ＴＨ Ｓｅｒｉｅｓ、又はＤｕＰｏｎｔのＫａｐｔｒｉｘ（登録商標）Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ Ｆｉｌｍ等、可撓性の金属化ポリイミドフィルムを使用して形成される。金属化可撓性セラミックフィルム、可撓性の薄いシリコン又はシリカベースの基板、金属化高分子フィルム、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、充填材入りＰＴＦＥ、液晶ポリマー（ＬＣＰＳ）等のその他の材料が使用されてもよい。他の例示の実施形態では、設計上の制約及び機能性の要件により、他の適切な材料の使用が要求される場合がある。加えて、フラップ及び相互接続の角サイズを調節して、機械的堅牢性、電気相互接続の数、機能性、及びサイズを含む様々な設計目標を最適化することもできる。

図２Ａ及び２Ｂは、眼科用デバイスで使用する第２の３次元デバイス２００の平面の側面図を示す。異なる眼科用デバイスの実施形態は、例示の３次元基板上に形成され得る。図２の例示の眼科用デバイスでは、３次元デバイス２００は、オプティックゾーンの通例の可撓性を低下させるために増加された、好ましくはハイドロゲルポリマーのみから構成され、したがってハイブリッドオプティックゾーン２０５を形成する領域を含むことができる。能動眼科用デバイスの可撓性を低下させることは典型的ではないが、この低下は、オプティックゾーンの機能化の結果であり得ることに留意されたい。加えて、可変焦点調節素子として機能するように設計され得る、剛性オプティカル構造体と対照的に、オプティックゾーンを占有するハイブリッド又は非剛性インサートは、眼科用デバイスに追加の素子を組み込むと同時に、瞳孔径を妨害しないようにするための支持構造体又は機構として、単に使用され得る。デバイスがハイブリッドオプティカル構造体である場合、領域２０５は、領域の周囲を囲んで空間的に配置された相互接続ノードを含む、インサートデバイスの前側表面を示し得る。この領域の外には、典型的には、光学的に関係のある経路にはない眼科用デバイスの周辺領域があり得る。オプティックゾーンの外側の直径に構成要素を置くことは、複数の態様で有益であるとわかる。例えば、周辺領域に置かれたアンテナは、より大きい直径によって与えられるより大きい面積に起因して、ゲインを向上させている場合があり、補助装置間の通信、又は他の性能拡張テクノロジーとの通信を増強し得る。更に、周辺領域にセンサーを置くことで、このアイリス径の外側になる毛様体筋へのアクセスが強化される。毛様体筋は、焦点の迅速な変化、並びに眼内に適切な流体圧力を維持するための目のドレナージシステムの制御部分を担う。毛様体筋への近接は、焦点を調節するための目の機能に関する、又はどれだけ迅速に目が焦点を調節する能力を持てるかということに関する不可欠な知識を提供し、かつ、眼疾患及び全身性疾患に対する様々なバイオマーカーの非侵襲性の監視を容易にし得る。したがって、オプティックゾーンの外側に、電気的、機械的、若しくは化学的な感知、通信、又はその他の機能に関連する構成要素を置くことが適切であり得る。化学的感知は、前角膜内の特定の化学物質の濃度を検知することを含み得る。電気的感知は、毛様体筋への近接によるインピーダンス感知を含み得る。加えて、構成要素は、フラップの上部に置かれ、電気トレース又は可撓性機械的相互接続部によって互いに電気的に接続され得る。

いくつかの例示の実施形態では、所望の機能性に応じ、ある特定のレンズ機能を起動するため、又はバイオマーカー若しくは遺伝学的に素因になる健康上の問題の非侵襲性な監視を行うために、センサーがレンズに組み込まれてもよい。これらの例のいずれかに、眼科用デバイスの所望の機能性を実行するための適切な構成要素を収容する、最低限１つの小型成形フラップ２２０があってよい。具体的には、図２Ａは、ハイブリッドオプティックゾーン２０５、相互接続ノード２１５、小型成形フラップ２２０及び２２５、並びに電気トレース２３０及び２４０を含み、可撓性トレースによって接続される、衛星センサーノードを示し、これは組み立て時に、以下により詳しく説明するとおり、ハイドロゲルポリマー２１０を好ましくは含み得る材料に埋め込まれ得る。いくつかの例示の実施形態では、ソフトオプティックゾーンがハイブリッドオプティックゾーン２０５の代わりに使用されてもよいことに留意されたい。

２００では、小型成形フラップ２２０及び２２５は、ハイブリッドオプティックゾーン２０５を囲むネットワークを形成するように構造化されていることがわかる。この例示の実施形態は、グラチクルである小型成形フラップの特色をなすが、他の例示の実施形態は、ぶどう状、針状、ガセット状、長形、トローチ形、乳頭状、菱形、若しくは偏菱形等の様々な形状のトポロジー、又はネットワーク若しくは細網組織の様式で配置される自由形状の輪郭のトポロジーを含み得る。特異な設計又はトポロジーについては、所望の機能性、電気的及び機械的堅牢性、快適性、並びに軽減された剛性によって示される場合がある。小型成形フラップ２２０及び２２５は、約１平方ミクロン〜１平方ミリメートルを超える面積で変動し得る。小型成形フラップ２２０は、ネットワーク又は細網組織の基礎構造体を形成する相互接続ノード２１５に固定された、電気トレース２３０を介してハイブリッドオプティックゾーン２０５に直接結合される。例示のとおり、相互接続ノード２１５は、剛性を低減させるために多孔性の材料で構成されることが好ましく、これらが細網組織の基礎的要素となる。追加の小型成形フラップ２２５は、基礎構造体を形成し得る小型成形フラップ２２０間のブリッジを形成する、電気トレース２４０を介してネットワークに組み込まれる。ハイブリッドオプティックゾーンに直接接続されるフラップの数を制限することは、眼科用デバイスの可撓性を向上させ、レンズの除去を助けるデバイスの座屈を改善し得る。

小型成形フラップ２２０は、図２Ｂの２８０の断面にも見られ、相互接続ノード２７０を好ましくは含むハイブリッドオプティックゾーン２５０に、電気トレース２６０を介して結合される周辺ゾーンに置かれている。

図３は眼科用デバイスに使用される３次元デバイスの代替の例示の実施形態を平面図で示している。３００では、３次元デバイスは、電子構成要素を補強し得る可撓性ポリイミド基材によって、ある程度まで、封入された可変焦点調節素子を含むように機能化され得る、剛性オプティックゾーンを含む。３１０には、眼科用デバイスを構造化するために使用することが可能なハイドロゲルポリマーを好ましくは含むことができる材料が示されている。剛性インサート３２０は、眼科用デバイスを形成する、重合されたハイドロゲル材料３１０のオプティックゾーンに埋め込まれてよい。相互接続ノード３３０は、剛性インサート３２０の周囲を囲んで固着されてよい。その他のタイプのデバイスの特徴は、相互接続ノード３３０が結合され得る表面領域を支配する場合がある。相互接続ノード３３０は、３次元で形成される可撓性絶縁基板であってよく、金属化されたトレースが付着されているか、ないしは別の方法で形成されていてよい。切頭円錐台形状のフラップ３４０は、相互接続ノード３３０に付着、結合、又は付加され得る。いくつかの例示の実施形態では、フラップ３４０、相互接続ノード３３０、及び剛性インサート３２０は、任意の好適な手段（例えば、はんだ付け、電気機械接合、クリンプ、超音波接合、又は導電接着テープ）によって互いに付着又は結合され得る。一般化すると、構成要素を結合及び／又は付加する好適な方法は、１つ又は２つ以上の結合方法の使用を必要とし得ることが当業者には明らかであり得る。

様々な数の切頭円錐台形状フラップ３４０が、オプティックゾーンを囲むように、眼科用デバイスの周辺領域に位置付けられてよい。可撓性機械的相互接続部３５０は、オプティックゾーンの周辺に切頭円錐台形状フラップ３４０を同心円状に配置するために使用され得る。可撓性機械的相互接続部３５０及び切頭円錐台形状フラップ３４０の厚さは、眼科用デバイスの可撓性を増大する、厚さの著しいディスパリティーを生むように調節されてよい。可撓性は、十分な座屈を確保するように好ましくは最適化され、眼科用デバイスを目から除去するためにつまむ、着用者の能力を助ける。

図４は、眼科用デバイスに使用される構造体４００の別の３次元の例示の実施形態を平面図で示している。４２０には、眼科用デバイスを形成するために使用することが可能なハイドロゲルポリマーを好ましくは含むことができる材料が示されている。切頭円錐台形状フラップ４４０は、可撓性機械的相互接続部４５０に固着され、１．０ｍｍ〜１８．０ｍｍの範囲、好ましくは６．０〜１０．０ｍｍの範囲の直径で同心円状に配置される。この直径範囲に従うことは、輪状／環状構造体が、重合されたハイドロゲル材料４２０を好ましくは含むソフトオプティックゾーンではなく、眼科用デバイスの周辺領域に置かれることを保証する。

図５Ａ〜５Ｃを参照すると、３次元の形状を有する薄い可撓性回路基板上の電子構成要素の配置に関する、３次元の実施形態が平面図に示されている。薄い可撓性回路基板は、環状形５１０に製造され得る。５２０で、ダイシング動作により、薄い片を、例えば、渦巻き形である、平らなままだが複雑な曲線形にすることができる。次いで、渦巻き形を、５３０に見られるように、例えば、剛性／ハイブリッドインサートの３次元の表面に結合され得る。３次元に形成される表面は、らせんの形状をとり得る。渦巻き形の薄い可撓性回路基板５２０が、らせん形の支持面上に置かれると、薄い可撓性回路基板５２０がらせん形をとるように、比較的小さく弱い応力が薄い可撓性回路基板に付与され得る。らせん形によって放射状に巻かれている回路基板５２０が空中に持ち上げられる（これは、５３１と５３２との間に観察され得る縦の場所の変化によって見られる場合がある）ことはないので、得られるらせんは、眼科用レンズの典型的な形によりよく一致することができる。結果として、基材そのものに付与される応力が最低限であるらせんの３次元形をした可撓性回路基板を得ることができる。５３０の図は、眼科用デバイスに含めるために有用であり得るインサート片に適合する単一のらせん形の薄型可撓性回路基板構成要素を示す。いくつかの実施形態では、らせん形の片の積層体としての実装及びらせん形の片の組み合わせもまた可能である。

図６は眼科用デバイスに使用される３次元デバイス６００の例示の実施形態を平面図で示している。レンズの機能性に貢献し得る、剛性又はハイブリッドインサートのいずれかを好ましくは含む、インサート６２０は、輪状フラップ６４０によって周囲を囲まれている。いくつかの例示の実施形態では、輪状フラップ６４０は、インサート６２０の能動的な焦点調節機能を有効にするために必要な、電子構成要素を補強／支持することができる。輪状フラップ６４０はまた、センサーを介して着用者から医療データを収集する機構として使用されることができ、評価のために医療管理者に伝送することを可能にする。応力／張力を排除するため、同様に輪状フラップ６４０並びに眼科用デバイス全体のある程度の可撓性を維持するため、小さい切り口又は穿孔領域６６０が生成されてよい。穿孔領域６６０の量、位置、及びレイアウトは、眼科用デバイスの所望の機能性又は視覚補正機能によって決定されてよい。インサート６２０を含み得る３次元基板６００全体、及び穿孔領域６６０の必須の青写真を伴う輪状フラップ６４０は、眼科用デバイスを形成するために使用することのできる重合されたハイドロゲル材料６１０内に埋め込まれてもよい。

一部の眼科用デバイスは、眼用レンズを目の上で方向付ける能力を有する安定化機構を含み、この方向は、複数のゾーンを目の乱視特性に合わせて位置合わせすることができる。いくつかの例示の実施形態では、安定化機構は眼科用レンズに質量を付加してよく、質量は、眼用レンズをバラストで安定させるのに十分である。他の例示の実施形態では、安定化機構（１つ又は２つ以上）が、まぶた間の相互作用及びコンタクトレンズ上の安定化機構により、まぶたの瞬きでレンズの再調整を引き起こす。図７Ａを参照すると、７１０では、安定化機構を確立するために必要な、追加の質量及び／又は体積７１２を伴う眼科用デバイスの、平面の正射側面図が示されている。図７Ｂの７２０では、この追加の質量／体積７１２が周辺ゾーン７２２からレンズの裾ゾーン７２４まで分散され、眼科用デバイスの裾ゾーンに質量／体積がより多く集中していることが観察され得る。いくつかの実施形態では、眼科用デバイスが複数の機能性をもたらすことができるように、花型の様式に配置された輪状フラップのネットワーク又はクラスターが、安定化機構用に設計された追加の質量／体積の核に埋め込まれてよい。図７Ｃを参照すると、７３０には、安定化ゾーンに埋め込まれ得る輪状フラップクラスター７３２の拡大例が示されている。

図８は、安定性機構８４０及び８４５を好ましくは含む、眼科用デバイスの平面／平らな正面図を示している。８５０には、眼科用デバイスを形成するために使用することが可能なハイヒドロゲルポリマー、並びにソフトオプティックゾーン８８０を好ましくは含むことができる材料が示されている。より高い集中度の重合されたハイドロゲル材料８５０が、眼科用デバイスの周囲内で等しく１２０度の位置に置かれた安定機構８４０及び８４５を成形するために使用されてよい。ネットワーク／輪状クラスターの花型フラップ８２０の線形配置は、可撓性電気トレース８３０を介して複数のネットワークをまとめて接続することによって創出され、安定機構８４０及び８４５を形成する、重合されたハイドロゲル８５０の質量／体積の核に埋め込まれる。延長した又は長めの電気トレース８６０が、安定機構８４０及び８４５内に埋め込まれた構造体を接続するため、眼科用デバイスの周囲の約半分に延在している。いくつかの例示の実施形態では、単一の電線、多導体ケーブル、又は可撓性の金属化ポリイミドフィルムを備え得る、電気トレース８６０は、線形に配置された花型フラップ８２０間の通信を可能にするため、又は毛様体筋への近接により、ネットワークに情報を提供するために使用され得る。

図示及び説明されたものは、最も実用的かつ好ましい実施形態であると考えられるが、説明及び図示した特定の設計及び方法からの変更がそれ自体当業者にとって自明であり、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく使用できることは明らかであろう。本発明は、説明及び図示される特定の構造に限定されるものではないが、付属の特許請求の範囲に含まれ得るすべての改変例と一貫性を有するものとして解釈されるべきである。

〔実施の態様〕
（１） 電動眼科用デバイス（powered ophthalmic device）であって、
オプティックゾーンと、前記オプティックゾーンを囲む周辺ゾーンと、を有するレンズと、
前記レンズ内部に位置付けられ、前記オプティックゾーンの少なくとも一部を占有するインサートと、
前記インサートに装着された１つ又は２つ以上の相互接続構造体と、
前記１つ又は２つ以上の相互接続構造体に接続された１つ又は２つ以上の可撓性フラップであって、１つ又は２つ以上の電子構成要素のための装着構造体及び支持構造体として構成されている、前記１つ又は２つ以上の可撓性フラップと、を含む、電動眼科用デバイス。
（２） 前記周辺ゾーンを囲む裾ゾーンを更に含む、実施態様１に記載の電動眼科用デバイス。
（３） 前記周辺ゾーン及び前記裾ゾーンの少なくとも１つに位置付けられた、１つ又は２つ以上の安定機構を更に含む、実施態様２に記載の電動眼科用デバイス。
（４） 前記レンズがコンタクトレンズを含む、実施態様１に記載の電動眼科用デバイス。
（５） 前記コンタクトレンズがソフトコンタクトレンズを含む、実施態様４に記載の電動眼科用デバイス。

（６） 前記レンズが眼内レンズを含む、実施態様１に記載の電動眼科用デバイス。
（７） 前記インサートが剛性構造体である、実施態様１に記載の電動眼科用デバイス。
（８） 前記剛性インサートが可変焦点調節素子を含む、実施態様７に記載の電動眼科用デバイス。
（９） 前記インサートがハイブリッド構造体である、実施態様１に記載の電動眼科用デバイス。
（１０） 電動眼科用デバイスの相互接続構造体であって、
オプティックゾーンと、前記オプティックゾーンを囲む周辺ゾーンと、前記周辺ゾーンを囲む裾ゾーンと、を有する眼科用デバイスの周囲に沿って配備される可撓性絶縁基板であって、前記可撓性絶縁基板が前記周辺ゾーン及び前記裾ゾーンの少なくとも一部を占有する、前記可撓性絶縁基板と、
前記可撓性絶縁基板上に形成される少なくとも１つの結合ポイントと、を含む、相互接続構造体。

（１１） 前記可撓性絶縁基板が薄い可撓性ポリマーを含む、実施態様１０に記載の相互接続構造体。
（１２） 前記可撓性絶縁基板がポリイミドフィルムを含む、実施態様１０に記載の相互接続構造体。
（１３） 前記可撓性絶縁基板が可撓性金属化ポリイミドフィルムを含む、実施態様１０に記載の相互接続構造体。
（１４） 前記相互接続構造体が１つ又は２つ以上の可撓性電気トレースを更に含む、実施態様１０に記載の相互接続構造体。
（１５） 前記可撓性電気トレースが単一の電線を含む、実施態様１４に記載の相互接続構造体。

（１６） 前記可撓性電気トレースが多導体ケーブルを含む、実施態様１４に記載の相互接続構造体。
（１７） 前記可撓性電気トレースが金属化ポリイミドフィルムを含む、実施態様１４に記載の相互接続構造体。
（１８） 前記相互接続構造体が１つ又は２つ以上の可撓性機械的相互接続部を更に含む、実施態様１０に記載の相互接続構造体。
（１９） 前記相互接続構造体が１つ又は２つ以上の相互接続ノードを更に含む、実施態様１０に記載の相互接続構造体。
（２０） 電動眼科用デバイスのフラップであって、
オプティックゾーンと、前記オプティックゾーンを囲む周辺ゾーンと、を有する眼科用デバイスの周囲に沿って配備される表面領域を含み、前記表面領域が前記眼科用デバイスの前記周辺ゾーンの少なくとも一部を占有しており、
１つ又は２つ以上の相互接続構造体が前記表面領域に接続されており、かつ、
１つ又は２つ以上の可撓性電気構成要素が前記表面領域の上部に装着されている、フラップ。

（２１） 前記表面領域が可撓性絶縁基板を含む、実施態様２０に記載のフラップ。
（２２） 前記表面領域が可撓性の薄いポリマーを含む、実施態様２０に記載のフラップ。
（２３） 前記表面領域がポリイミドフィルムを含む、実施態様２０に記載のフラップ。
（２４） 前記表面領域が金属化ポリイミドフィルムを含む、実施態様２０に記載のフラップ。
（２５） 前記表面領域が平面的である、実施態様２０に記載のフラップ。

（２６） 前記表面領域が非平面的である、実施態様２０に記載のフラップ。
（２７） 前記非平面的表面領域が、前記眼科用デバイスの半径方向、及び前記眼科用デバイスの接線方向の両方の変化を伴って延在する、実施態様２６に記載のフラップ。
（２８） 前記周辺ゾーンを囲む裾ゾーンを更に含む、実施態様２０に記載のフラップ。
（２９） 前記フラップが前記裾ゾーンの少なくとも一部を占有する、実施態様２８に記載のフラップ。
（３０） １つ又は２つ以上の相互接続構造体が、１つ又は２つ以上の可撓性機械的相互接続部を更に含む、実施態様２０に記載のフラップ。

（３１） １つ又は２つ以上の相互接続構造体が、１つ又は２つ以上の薄い可撓性電気トレースを更に含む、実施態様２０に記載のフラップ。
（３２） １つ又は２つ以上の相互接続構造体が、１つ又は２つ以上の相互接続ノードを更に含む、実施態様２０に記載のフラップ。
（３３） 前記表面領域の一部が穿孔されている、実施態様２０に記載のフラップ。
（３４） 電動眼科用デバイスであって、
前側湾曲部及び後側湾曲部を有するレンズを形成する封入及び成形ハイドロゲル層であって、前記レンズが、オプティックゾーンと、前記オプティックゾーンを囲む周辺ゾーンと、前記周辺ゾーンを囲む裾ゾーンと、を含む、前記封入及び成形ハイドロゲル層と、
前記レンズ内部に位置付けられ、かつ前記周辺ゾーンの少なくとも一部を占有する、１つ又は２つ以上のフラップと、
前記周辺ゾーンの少なくとも一部を占有する１つ又は２つ以上のフラップに結合された１つ又は２つ以上の相互接続構造体と、を含む、電動眼科用デバイス。
（３５） 前記１つ又は２つ以上のフラップに結合された前記１つ又は２つ以上の相互接続構造体が同心円状に配置されている、実施態様３４に記載の電動眼科用デバイス。

（３６） 前記１つ又は２つ以上のフラップが非平面的である、実施態様３４に記載の電動眼科用デバイス。
（３７） 前記非平面的フラップが、前記眼科用デバイスの半径方向、及び前記眼科用デバイスの接線方向の両方の変化を伴って延在する、実施態様３６に記載の電動眼科用デバイス。
（３８） 前記１つ又は２つ以上のフラップが平面的である、実施態様３４に記載の電動眼科用デバイス。
（３９） １つ又は２つ以上の相互接続構造体が、１つ又は２つ以上の可撓性機械的相互接続部を更に含む、実施態様３４に記載の電動眼科用デバイス。
（４０） １つ又は２つ以上の相互接続構造体が、１つ又は２つ以上の薄い可撓性電気トレースを更に含む、実施態様３４に記載の電動眼科用デバイス。

（４１） １つ又は２つ以上の相互接続構造体が、１つ又は２つ以上の相互接続ノードを更に含む、実施態様３４に記載の電動眼科用デバイス。

Claims (41)

1. 電動眼科用デバイスであって、
   オプティックゾーンと、前記オプティックゾーンを囲む周辺ゾーンと、を有するレンズと、
   前記レンズ内部に位置付けられ、前記オプティックゾーンの少なくとも一部を占有するインサートと、
   前記インサートに装着された１つ又は２つ以上の相互接続構造体と、
   前記１つ又は２つ以上の相互接続構造体に接続された１つ又は２つ以上の可撓性フラップであって、１つ又は２つ以上の電子構成要素のための装着構造体及び支持構造体として構成されている、前記１つ又は２つ以上の可撓性フラップと、を含む、電動眼科用デバイス。
2. 前記周辺ゾーンを囲む裾ゾーンを更に含む、請求項１に記載の電動眼科用デバイス。
3. 前記周辺ゾーン及び前記裾ゾーンの少なくとも１つに位置付けられた、１つ又は２つ以上の安定機構を更に含む、請求項２に記載の電動眼科用デバイス。
4. 前記レンズがコンタクトレンズを含む、請求項１に記載の電動眼科用デバイス。
5. 前記コンタクトレンズがソフトコンタクトレンズを含む、請求項４に記載の電動眼科用デバイス。
6. 前記レンズが眼内レンズを含む、請求項１に記載の電動眼科用デバイス。
7. 前記インサートが剛性構造体である、請求項１に記載の電動眼科用デバイス。
8. 前記剛性インサートが可変焦点調節素子を含む、請求項７に記載の電動眼科用デバイス。
9. 前記インサートがハイブリッド構造体である、請求項１に記載の電動眼科用デバイス。
10. 電動眼科用デバイスの相互接続構造体であって、
    オプティックゾーンと、前記オプティックゾーンを囲む周辺ゾーンと、前記周辺ゾーンを囲む裾ゾーンと、を有する眼科用デバイスの周囲に沿って配備される可撓性絶縁基板であって、前記可撓性絶縁基板が前記周辺ゾーン及び前記裾ゾーンの少なくとも一部を占有する、前記可撓性絶縁基板と、
    前記可撓性絶縁基板上に形成される少なくとも１つの結合ポイントと、を含む、相互接続構造体。
11. 前記可撓性絶縁基板が薄い可撓性ポリマーを含む、請求項１０に記載の相互接続構造体。
12. 前記可撓性絶縁基板がポリイミドフィルムを含む、請求項１０に記載の相互接続構造体。
13. 前記可撓性絶縁基板が可撓性金属化ポリイミドフィルムを含む、請求項１０に記載の相互接続構造体。
14. 前記相互接続構造体が１つ又は２つ以上の可撓性電気トレースを更に含む、請求項１０に記載の相互接続構造体。
15. 前記可撓性電気トレースが単一の電線を含む、請求項１４に記載の相互接続構造体。
16. 前記可撓性電気トレースが多導体ケーブルを含む、請求項１４に記載の相互接続構造体。
17. 前記可撓性電気トレースが金属化ポリイミドフィルムを含む、請求項１４に記載の相互接続構造体。
18. 前記相互接続構造体が１つ又は２つ以上の可撓性機械的相互接続部を更に含む、請求項１０に記載の相互接続構造体。
19. 前記相互接続構造体が１つ又は２つ以上の相互接続ノードを更に含む、請求項１０に記載の相互接続構造体。
20. 電動眼科用デバイスのフラップであって、
    オプティックゾーンと、前記オプティックゾーンを囲む周辺ゾーンと、を有する眼科用デバイスの周囲に沿って配備される表面領域を含み、前記表面領域が前記眼科用デバイスの前記周辺ゾーンの少なくとも一部を占有しており、
    １つ又は２つ以上の相互接続構造体が前記表面領域に接続されており、かつ、
    １つ又は２つ以上の可撓性電気構成要素が前記表面領域の上部に装着されている、フラップ。
21. 前記表面領域が可撓性絶縁基板を含む、請求項２０に記載のフラップ。
22. 前記表面領域が可撓性の薄いポリマーを含む、請求項２０に記載のフラップ。
23. 前記表面領域がポリイミドフィルムを含む、請求項２０に記載のフラップ。
24. 前記表面領域が金属化ポリイミドフィルムを含む、請求項２０に記載のフラップ。
25. 前記表面領域が平面的である、請求項２０に記載のフラップ。
26. 前記表面領域が非平面的である、請求項２０に記載のフラップ。
27. 前記非平面的表面領域が、前記眼科用デバイスの半径方向、及び前記眼科用デバイスの接線方向の両方の変化を伴って延在する、請求項２６に記載のフラップ。
28. 前記周辺ゾーンを囲む裾ゾーンを更に含む、請求項２０に記載のフラップ。
29. 前記フラップが前記裾ゾーンの少なくとも一部を占有する、請求項２８に記載のフラップ。
30. １つ又は２つ以上の相互接続構造体が、１つ又は２つ以上の可撓性機械的相互接続部を更に含む、請求項２０に記載のフラップ。
31. １つ又は２つ以上の相互接続構造体が、１つ又は２つ以上の薄い可撓性電気トレースを更に含む、請求項２０に記載のフラップ。
32. １つ又は２つ以上の相互接続構造体が、１つ又は２つ以上の相互接続ノードを更に含む、請求項２０に記載のフラップ。
33. 前記表面領域の一部が穿孔されている、請求項２０に記載のフラップ。
34. 電動眼科用デバイスであって、
    前側湾曲部及び後側湾曲部を有するレンズを形成する封入及び成形ハイドロゲル層であって、前記レンズが、オプティックゾーンと、前記オプティックゾーンを囲む周辺ゾーンと、前記周辺ゾーンを囲む裾ゾーンと、を含む、前記封入及び成形ハイドロゲル層と、
    前記レンズ内部に位置付けられ、かつ前記周辺ゾーンの少なくとも一部を占有する、１つ又は２つ以上のフラップと、
    前記周辺ゾーンの少なくとも一部を占有する１つ又は２つ以上のフラップに結合された１つ又は２つ以上の相互接続構造体と、を含む、電動眼科用デバイス。
35. 前記１つ又は２つ以上のフラップに結合された前記１つ又は２つ以上の相互接続構造体が同心円状に配置されている、請求項３４に記載の電動眼科用デバイス。
36. 前記１つ又は２つ以上のフラップが非平面的である、請求項３４に記載の電動眼科用デバイス。
37. 前記非平面的フラップが、前記眼科用デバイスの半径方向、及び前記眼科用デバイスの接線方向の両方の変化を伴って延在する、請求項３６に記載の電動眼科用デバイス。
38. 前記１つ又は２つ以上のフラップが平面的である、請求項３４に記載の電動眼科用デバイス。
39. １つ又は２つ以上の相互接続構造体が、１つ又は２つ以上の可撓性機械的相互接続部を更に含む、請求項３４に記載の電動眼科用デバイス。
40. １つ又は２つ以上の相互接続構造体が、１つ又は２つ以上の薄い可撓性電気トレースを更に含む、請求項３４に記載の電動眼科用デバイス。
41. １つ又は２つ以上の相互接続構造体が、１つ又は２つ以上の相互接続ノードを更に含む、請求項３４に記載の電動眼科用デバイス。

Images