JP6348067B2 - 眼用装置上に電子回路を形成する方法及び装置 - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、２０１２年２月２８日出願の米国特許仮出願第６１／６０４２０６号に対する優先権を主張する。

（発明の分野）
本発明は、保管モードを有する、封入された媒体インサートを備えるエネルギー印加された眼用装置、より詳細には、保管モード及び動作モードに入れることができるスイッチ機構を媒体インサートが有する場合について述べる。

従来、コンタクトレンズ、眼内レンズ、又は涙点プラグなどの眼用装置には、矯正的、美容的、又は治療的性質を有する生体適合性デバイスが含まれていた。コンタクトレンズは、例えば、視力矯正機能、美容増進効果、及び治療効果のうちの１つ以上を与えることができる。各機能は、レンズの物理的特性によって与えられる。レンズに屈折性を取り入れた設計により、視力矯正機能を与えることができる。レンズに色素を取り入れることにより、美容増進効果を与えることができる。レンズに活性薬剤を取り入れることにより、治療的機能を与えることができる。こうした物理的特性は、レンズがエネルギー印加された状態になることなく実現される。涙点プラグは、従来より受動的装置であった。

最近になって、能動構成要素がコンタクトレンズに組み込まれている。一部の構成要素は、半導体装置を含み得る。動物の目に入れられるコンタクトレンズに組み込まれた半導体装置を示した幾つかの例がある。様々な方法でこうした能動構成要素をレンズ構造自体の内部においてエネルギー印加し、作動させる方法についてもこれまでに述べられている。レンズ構造によって画定される空間のトポロジー及びサイズにより、異なる機能の定義に対する新規かつ困難な環境が生じる。眼科環境と整合する形成要素上の構成要素を相互接続して取り付ける、信頼性があり、小型で費用効率の高い手段を提供することが重要である。

眼用装置にエネルギー印加素子を取り入れることは、製造日と装置の実際の使用日との間のエネルギー印加の損失の問題を更に生じる。エネルギー印加の損失のより重要な原因の１つは、エネルギー印加素子と物理的及び電気的に接続された装置及び構造からの電流の漏れである場合がある。使い捨てコンタクトレンズなどの多くの眼用装置の一般的な保存寿命は６年であるため、漏れ電流を極めて低くすることによりエネルギー印加の損失を最小化することが求められている。したがって、組み込まれたエネルギー印加素子、及びそれらが接続する電気的構成要素が、保存期間中のエネルギー印加の損失を最小化するような極めて低い漏れ及び設計された動作モードを有するようにすることが重要となり得る。眼用装置にエネルギー印加素子を組み込むことにより、漏れに対する解決策が直接的な電気的接触によらなくなるために、電流漏れにおける更なる問題が生じる。

このような眼科学的背景における必要に応えた技術的な実施形態は、眼科的要求に応えるのみでなく、封入されたエネルギー印加素子のエネルギー節約を規定するより一般的な技術空間のための新たな実施形態をも包含する解決策を与え得るものである。

したがって、本発明は、エネルギー印加された眼用装置、幾つかの実施形態において、具体的には、コンタクトレンズに組み入れることが可能な、保管モードを有する封入された媒体インサートを含む。保管モードは、作動レベルの電流が必要とされない間、媒体インサート内部における漏れを低減させる。幾つかの実施形態では、保管モードを有するエネルギー印加された眼用装置が提供される。

したがって、本発明は、保管モード及び動作モードを有するスイッチ機構の開示を含み、このスイッチ機構は少なくとも負荷及び電源とともに回路内に組み込まれる。例えば、負荷は、光学的能力の調節、又は活性薬剤の投与といった装置の特定の機能を制御することができる。回路は、エネルギー印加された眼用装置に組み入れることが可能な封入された媒体インサートに組み入れることができる。

媒体インサートは、エネルギー印加素子、トレース、及び電子的構成要素を保護し、封じ込めるために完全に封入することができる。眼用装置は、ポリマー生体適合性材料で形成することができ、剛性の中心と軟質のスカートとからなる設計を有してよく、中心の剛性の光学素子が媒体インサートを含む。

幾つかの実施形態では、保管モードは、スイッチ機構を低い漏れ電流につながる高い抵抗を有するようにモデル化した場合に生じるようにモデル化することができる。この漏れ電流は、望ましい保管モードの電流消費の仕様を満たし得るものであり、したがって、エネルギー印加された眼用装置の長期の貯蔵寿命を可能とし得るものである。媒体インサートは完全に封入されているため、スイッチ機構は、回路と直接接触していない状態で装置の外部に起因し得る外部刺激に対して反応することができる。このため、スイッチ機構３１５は、様々な種類のセンサー部分からなるものであってもよい。例えば、これらのセンサーは、刺激として高周波放射を受信して反応するアンテナとしてもよく、又は光子に基づく外部刺激に反応する光電池とすることもできる。

眼用装置が保管モードにない場合においても更にエネルギーを節約するため、スリープモードを保管モード機能と組み合わせることができる。保管モードが、高い抵抗を負荷への電源の導電経路に導入する、スイッチ機構が関わる低エネルギー消費状態のことを一般的に指し得るのに対して、スリープモードは、回路が低い抵抗の経路を介して電源に接続されている場合の電子回路の低エネルギー消費状態のことを指し得る。

幾つかの実施形態では、パッケージングの前の検査プロセスの間、又は各構成要素自体の組み立て時に、リセット機能を作動させることができる。例えば、リセット機能は、装置が指定された時間後に保管モードに入れられた場合に回路の最適な休止状態を確立することができる。幾つかの実施形態では、電子回路のブロックによってリセット機能を行い、負荷の少なくとも一部を所定のエネルギー印加状態とすることが可能である。

エネルギー印加された眼用装置用の媒体インサートの例示的な一実施形態、及びエネルギー印加された眼用装置の例示的な一実施形態を示す。 エネルギー印加素子、電源、相互接続部、及び／又はスイッチを備える装置のエネルギー印加損失機構のモデルを示す。 封入された媒体インサートを備える眼用装置に含まれ得る、外部から起動される保管モードを有するエネルギー印加された装置の回路設計の例示的な一実施形態を示す。 封入された媒体インサートを備える眼用装置に含まれ得る、外部から起動される保管モードを有するエネルギー印加された装置の回路設計の代替的な実施形態を示す。 封入された媒体インサートを備える眼用装置に含まれ得る、保管モードの状態にとって重要なスイッチ機構が、それ自体、別の負荷及びスイッチで構成された、保管モードを有するエネルギー印加された装置の回路設計の例示的な一実施形態を示す。

本発明は、使用されていない場合に、電流漏れを低減することによりエネルギーを節約することが可能な保管モードを有する、エネルギー印加された眼用装置に関する。以下の項では、本発明の各実施形態の詳細な説明を与える。好ましい実施形態及び代替的実施形態の説明はいずれも、あくまで代表的な実施形態に過ぎないものであって、当業者にとって、変形、改変、及び変更が明らかとなり得ることは理解される。したがって、これらの代表的な実施形態は、基礎をなす発明の範囲を限定するものではない点は理解されるはずである。

組み込まれた電池は、眼用装置の使用時に動作できるだけの充分な電力を維持するための低漏電状態又は保管モードを有し得る。これにより、眼用装置の使用者は、電池及び／又は負荷回路を作動又は復帰させることが可能である。装置の使用前の漏れを最小化するための保管モードを有する電源は、電子分野において既に存在している可能性があるが、エネルギー印加された眼用装置に伴う問題は、現在入手可能なこれらの製品とは異なっている。例えば、玩具において電力を保存するための一般的な技術の１つは、コイン電池を被覆するために使用される紙で製品をパッケージングすることである。タブを引っぱると紙が剥がれ、電池と回路との間に接触が生じる。このような作動の前には、システムは貯蔵寿命の長い低漏電状態にある。こうした方法は、コンタクトレンズ内に封入された電子システムに使用することはできない。

眼用装置にエネルギー印加素子を組み込むことにより、漏れに対する解決策が直接的な電気的接触によらないものとなる可能性があるために、電流漏れにおける更なる問題が生じる。したがって、作動の方法を外部刺激によるものとすることができる一方で、保管モードから作動モードへの切り替えを行うための機構はエネルギー印加された眼用装置内に内蔵することができる。この概念は、意図的な行為（スティックを折る）により装置が作動されるまでの間、エネルギー（グロースティックの場合では、光を発生する化学反応）が放出されない「グロースティック」の概念と似ている。グロースティックと異なり、封入された媒体インサートを有するエネルギー印加された眼用装置は、複雑な電子的構成要素を含み得るものであり、生体適合性材料を含み得るものである。

眼用媒体インサート内部の空間が小さいことにより、保管モードに別の制限が加えられ得る。スイッチ機構を含むすべての回路構成要素の眼用媒体インサート内における面積は、１．５平方ｍｍである。サイズの制限のため、可能な電力供給量も制限され、回路によって使用される面積分だけ電力供給のために利用可能な面積が少なくなり得る。したがって、エネルギー印加された眼用装置が、貯蔵寿命の後の実際の使用において依然、機能し得るような許容される漏れの範囲は、極めて小さい。本発明は、このようなエネルギー節約の問題を解決するものである。

用語集
本発明を対象としたこの説明及び特許請求の範囲においては、以下の定義が適用される様々な用語が用いられ得る。
封入する：本明細書で使用するとき、障壁を作って、例えば、媒体インサートなどの実体を実体に近接する環境から分離することを指す。

エネルギー印加：本明細書で使用するとき、電流を供給することが可能であるか、又は電気エネルギーを内部に蓄積させることが可能である状態を指す。

エネルギー：本明細書で使用するとき、ある物理系が仕事をする性能のことを指す。本発明で使用される場合の多くは、動作する際に電気的作用を行うことが可能である前記能力に関連し得る。

エネルギー源：本明細書で使用するとき、エネルギー源は、エネルギーを供給し、又は論理的若しくは電気的装置をエネルギー印加された状態に置くことが可能な装置又は層を指す。

エネルギーハーベスタ：本明細書で使用するとき、環境からエネルギーを抽出することができ、それを電気的エネルギーに変換することができる装置を指す。

機能化：本明細書で使用するとき、例えばエネルギー印加、作動、又は制御を含む機能を、層又は装置が行うことを可能にすることを指す。

漏れ：本明細書で使用するとき、エネルギーの不必要な損失を指す。

レンズ又は眼用レンズ：本明細書で使用するとき、眼内又は眼上に存在する任意の眼用装置を指す。これらの装置は、光学的補正を提供すること、化粧用であること、又は眼と無関係の機能性を提供することが可能である。例えば、レンズという用語は、コンタクトレンズ、眼内レンズ、オーバーレイレンズ、眼球インサート、光学インサート、又は視力が補正若しくは変更されるか、又は視力を妨げることなく眼の生理機能が美容的に増強される（例えば、虹彩色）、他の同様の装置を指し得る。また、レンズは、例えば、血糖値を監視し、活性薬剤を投与するといった、非光学的機能を与えるものであってもよい。幾つかの実施形態では、本発明の好ましいレンズは、例えば、シリコーンヒドロゲル類、及びフルオロヒドロゲル類を含む、シリコーンエラストマー類又はヒドロゲル類から製造される、ソフトコンタクトレンズである。

レンズ形成混合物、又は反応性混合物若しくは反応性モノマー混合物（ＲＭＭ）：本明細書で使用するとき、硬化してから架橋するか、又は架橋することにより眼用装置を形成することができるモノマー材料又はプレポリマー材料のことを指す。様々な実施形態は、レンズ形成混合物を、例えばＵＶ遮断剤、染料、光開始剤、又は触媒などの１つ以上の添加剤、及びコンタクトレンズ若しくは眼内レンズなどの眼用装置において望ましい他の添加剤とともに含み得る。

レンズ形成表面：本明細書で使用するとき、レンズの成型に使用される表面を指す。幾つかの実施形態では、任意のかかる表面は、光学品質表面仕上げを有することができ、光学品質表面仕上げとは、表面が十分に滑らかで、成型表面に接触しているレンズ形成材料の重合によって作られるレンズ表面が光学的に許容可能であるように形成されることを示す。更に、幾つかの実施形態では、レンズ形成表面は、レンズ表面に所望の光学特性を付与するのに必要な幾何学形状を有することができる。所望の光学特性としては、限定することなく、球面屈折力、非球面屈折力、及び円筒屈折力、波面収差補正、角膜トポグラフィ補正などに加えて、これらの任意の組み合わせが挙げられる。

リチウムイオンセル；本明細書で使用するとき、リチウムイオンがセルを通じて移動することにより電気的エネルギーを発生する電気化学セルのことを指す。典型的には電池とよばれるこの電気化学セルは、その通常の状態に再付勢又は再充電され得る。

媒体インサート：本明細書で使用するとき、エネルギー印加眼用装置内に含まれることになる封入インサートを指す。エネルギー印加素子及び回路が媒体インサートに組み込まれ得る。媒体インサートは、エネルギー印加された眼用装置の主目的を規定する。例えば、使用者が屈折力を調節することができるエネルギー印加された眼用装置の実施形態においては、媒体インサートは、光学ゾーンにおける液体のメニスカスの部分を制御するエネルギー印加素子を含み得る。あるいは、媒体インサートは、光学ゾーンに材料を含まない環状型であり得る。このような実施形態では、エネルギー印加によるレンズの機能は、光学的性質のものではなく、例えば血糖値の監視、又は活性薬剤の投与であり得る。

鋳型：本明細書で使用するとき、レンズを未硬化配合物から形成するために用いてもよい、剛性又は半剛性の物体を指す。特定の好ましい成形型は、フロントカーブ成形型部分及びバックカーブ成形型部分を形成する２つの成形型部分を含む。

動作モード：本明細書で使用するとき、動作モードは、回路上の電流によって装置がその主要なエネルギー印加された機能を実行することが可能である、電流引き込みが高い状態を指す。

光学ゾーン：本明細書で使用するとき、眼用装置の装用者がそこを通じて見る眼用装置の領域のことを指す。

電力：本明細書で使用するとき、単位時間当たりに行われる仕事又は移送されるエネルギーのことを指す。

再エネルギー印加可能又は再充電可能な：本明細書で使用するとき、仕事をするためのより高い能力の状態に回復させることが可能な能力のことを指す。本発明内での多くの使用は、特定の速度で、かつ特定の再定義された時間にわたって電流を流すことができる能力に装置を回復させることに関連したものであり得る。

再エネルギー印加又は再充電：本明細書で使用するとき、仕事をするためのより高い能力を有する状態まで回復することを指す。本発明内での多くの使用は、特定の速度で、かつ特定の再定義された時間にわたって電流を流すことができる能力に装置を回復させることに関連したものであり得る。

基準回路：本明細書で使用するとき、他の回路での使用に適した一定かつ安定した電圧又は電流出力を生じる回路のことを指す。基準回路は、バンドギャップから導出することができ、温度、電源、及びプロセス変動を補完することができ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）に合わせて調整することができる。

成形型から離型された：本明細書で使用するとき、成形型から完全に分離されているか、又は軽く揺動することによって取り外すか若しくは綿棒によって押し出すことができるようにごく緩く付着しているレンズのことを意味する。

リセット機能：本明細書で使用するとき、リセット機能は、回路を、例えば論理的状態又はエネルギー印加状態などを含む特定の既定の状態に設定する自己起動アルゴリズムを指す。リセット機能は、例えば電源ＯＮリセット回路を含んでもよく、これはスイッチ機構とともに作動し、電源への初期接続及び保管モードからの起動の両方において、適切にチップを起動させるようにする。

スリープモード又はスタンバイモード：本明細書で使用するとき、スイッチ機構が閉じた後の、エネルギー印加された装置の、低電流引き込み状態を指し、これは動作モードが必要とされないときにエネルギー節約を可能にする。

積層された：本明細書で使用するとき、少なくとも２層の構成層を、層のうちの一方の面の少なくとも一部が、第２の層の第１の面と接触するように、互いに近接して配置することを意味する。特定の実施形態では、接着用であるか又は他の機能を行うものかに関わらず、フィルムを、フィルムを介して互いに接触する２つの層の間に配置することができる。

積層されて一体化された構成要素装置又はＳＩＣ装置：本明細書で使用するとき、電気的及び電気機械的装置を含み得る基材の薄層を、各層の少なくとも一部分を互いの上に積み重ねる手段により、動作可能な一体型装置へと組み立て得るパッケージング技術製品を指す。層は、様々な種類、材料、形状及びサイズの構成要素装置を含み得る。更に、層は、様々な輪郭に適合しかつこの輪郭を取るために、様々な装置製造技術により作製され得る。

保管モード：本明細書で使用するとき、保管モードは、電源が最小限の設計負荷電流を供給する又はそのような供給を行う電源が必要とされる電子的構成要素を含むシステムの状態を指す。この用語は、スタンバイモードと互換的に使用できる用語ではない。

基板インサート：本明細書において使用するとき、眼用装置内部のエネルギー源を支持することが可能な、成形可能又は剛性の基板のことを指す。特定の実施形態では、基板インサートは、１つ以上の要素も更に支持する。

スイッチ機構：本明細書で使用するとき、スイッチ機構は、眼用装置から独立している外的刺激に反応することができる抵抗の様々なレベルを提供する、回路と一体化された構成要素を指す。

エネルギー印加された眼用装置
図１に進むと、エネルギー印加された眼用装置及び対応するエネルギー印加された眼用装置１５０の媒体インサート１００の代表的な一実施形態が示されている。媒体インサート１００は、視力補正を提供する機能性がある場合もない場合もあり得る光学ゾーン１２０を含み得る。眼用装置のエネルギー印加による機能が視力に関連したものでない場合、媒体インサート１００の光学ゾーン１２０には材料が存在せずともよい。特定の実施形態では、媒体インサート１００は、エネルギー印加素子１１０及び電子的構成要素１０５が組み込まれた基板１１５からなる、光学ゾーン１２０内ではない部分を有し得る。

特定の実施形態では、例えば電池であってよい電源１１０及び例えば半導体ダイであってよい負荷１０５を基板１１５に取り付けることができる。導電性トレース１２５及び１３０により、電子的構成要素１０５とエネルギー印加素子１１０とを電気的に相互接続することができる。媒体インサート１００は、エネルギー印加素子１１０、トレース１２５及び１３０、並びに電子的構成要素１０５を保護し、封じ込めるために完全に封入することができる。特定の実施形態では、封入材料は、例えば、水などの特定の物質が媒体インサート１００に浸入することを防止し、周囲の気体又はエネルギー印加素子内部の反応の副生成物などの特定の物質が媒体インサート１００に浸透するか又は媒体インサート１００から逃げることを可能とするように半透性のものとすることができる。

特定の実施形態では、媒体インサート１００は、ポリマー生体適合性物質を含み得る眼用装置１５０に組み込むことができる。眼用装置１５０は、中央部分が剛性でスカートが柔らかい設計を含み得、中央の剛性の光学素子が媒体インサート１００を含んでいる。特定の具体的な実施形態では、媒体インサート１００は、大気及び角膜表面とそれぞれ前面及び後面において直接接触してもよく、あるいは、媒体インサート１００は眼用装置１５０内に封入されてもよい。眼用装置１５０の周辺１５５は、例えばヒドロゲル材料などを含む柔らかいスカート材料であり得る。

図２に進むと、エネルギー印加された眼用装置を含み得るエネルギー印加された装置において電力を節約することとの関連において重要な回路設計の側面の一般的なモデルが示されている。装置が動作モードにある場合、電源２１０は、他の経路に電流をいっさい損失することなく負荷２２０に全電流を供給できることが理想的である。しかしながら、現実的な状況では、例えば、電源自体の内部における漏れ、又は電源２１０と負荷構成要素２２０との間の相互接続に沿った漏れなどの、並列した漏れ経路が装置内で一般的に生じ得る。これらの漏れ電流の経路は、シャント抵抗器２１５として示される並列の「シャント抵抗」としてモデル化することができる。装置内の漏れ経路は可能な限り最小に抑えられるが、これは、「シャント抵抗」の値が最大となるモデルに相当する。したがって、漏れの低い好ましい実施形態は、シャント抵抗器２２５が例えば１０^９オームの極めて高い抵抗を有するようなモデルで表すことができる。

シャント抵抗が極めて高い（及び以下の考察では、シャント抵抗器が回路図に含まれていない場合、無限大と仮定される）実施形態においてもなお、電源は負荷自体からエネルギーが失われ得る。幾つかの実施形態では、スイッチ機構２０５が変化する抵抗を有するモデルにより表される場合に保管モードが生じるようにモデル化することができる。理想的な場合では、回路２２５が動作モードにある場合にはスイッチ機構２０５にわたった抵抗がゼロとなり、回路２２５が保管モードにある場合には無限大となり得る。幾つかの代表的な実施形態では、スイッチ機構は、スイッチ機構２０５が閉じられている場合には例えば１０オーム未満のような最小の抵抗を加え、スイッチ機構２０５が開かれている場合には例えば１０^９オームのような極めて高い抵抗を与える。幾つかの実施形態では、この仕様を満たすため、保管モードでは回路を停止させておくことができる。例えば、幾つかの実施形態では、負荷が例えば基準回路、振動回路、デジタル論理回路、又は幾つかの実施形態ではレンズ駆動回路を含み得る場合に負荷から電池を遮断することが可能な高遮断スイッチを含み得る。

エネルギー印加された眼用装置では、負荷２２０により、例えば光学的能力の調節、又は活性薬剤の投与といった装置の特定の機能を制御することができる。幾つかの好ましい実施形態では、負荷抵抗は公称値である。電流、電力、及び抵抗について上記に述べた例は、幾つかの例示的な実施形態に適用される公称動作境界値内とすることができる。例えば、幾つかの好ましい実施形態では、漏れ電流として分類することができる、エネルギー印加された眼用装置が保管モードにある場合の引き込み電流は、４００ｐＡ未満であり得る。

この漏れ電流は、望ましい保管モードの電流消費の仕様を満足させ得るものであり、したがって、エネルギー印加された眼用装置の長期の貯蔵寿命を可能とし得るものである。幾つかの実施形態では、例えば眼用装置が保管モードにある間の漏れのレベルは、目標レベルとなり得るため、回路の構成要素の消耗を制限するという更なる利点を与え得るものである。

幾つかの好ましい実施形態では、エネルギー印加された眼用装置が動作モードにある場合、電流は平均で３μＡ以下であり得るが、１０ｍＡ以上のピークを含み得る。Ｉ_{動作モード}を、エネルギー印加された眼用装置が保管状態から起動された後の電流とし、Ｉ _{保管モード}を、装置が保管モードにある間の非動作時の漏れ電流としてよく、装置がそのＩ_{動作モード}で動作することが可能な潜在的時間に直接影響を及ぼし得る。

保管モードを有さないエネルギー印加された眼用装置では、何年もの保存後ではエネルギー印加素子からの利用可能な電力は着実に低下し、利用可能な電力がゼロとなるエネルギー印加されていない状態にまで低下する可能性がある。構成要素又は装置設計に保管モード態様を加えることにより、得られる装置を、時間の経過にともなう電流損失を低減することが可能な、高いＲ_{スイッチ開放}を有するスイッチ機構２０５を有するものとしてモデル化することができる。能動回路が、あるＩ_{動作モード}で動作することが可能な時間は、Ｒ_{スイッチ開放}が高いほど、エネルギー印加素子上の漏れ引き込み電流が低減され、これにより装置がそのＩ_{動作モード}で動作することが可能な時間がより長くなり得る点で、モデルスイッチ機構２０５のＲ_{スイッチ開放}と直接関連し得る。別の意味では、装置が動作している場合、モデル化されたスイッチ機構を通る電流はその機構自体の内部に影響を及ぼさないことが重要となる場合があり、このため、幾つかの実施形態では、スイッチ機構２０５は、閉じられた際に長時間の動作にわたって最大でＩ_{動作モード}以下の電流に耐え得る材料で形成することができる。

特定の用途で使用されるエネルギー印加セルの種類、寸法、及び量に関連した様々な設計上のパラメータが考えられる。幾つかの実施形態では、例えば、電源２１０は、それぞれが０．８〜１．６５Ｖのセル電圧を有する直列に接続された２個の電池セルからなることにより、１．６〜３．３Ｖの電圧を与えることができる。この種類の電池をこの電圧範囲に構成するという要請は、電池がこの電位周辺の窓で動作し得ることから、電子回路に用いられる技術と関連したものとなり得る。例えば、陽極及び陰極に関与する化学反応が異なる場合のように異なる種類の電池が使用される場合、公称セル電圧は変化し得る。

特定の電池の種類の範囲内では、使用される電池のサイズは、本明細書において考察した電流現象と関連し得る。例えば、特定の用途は、特定の動作電流における目標動作寿命を有し得る。この目標値のみに基づき、セルのサイズ要求条件を、セルの固有のエネルギー密度及び動作寿命に必要とされるエネルギーから単純に推定することができる。しかしながら、本明細書において述べたように、貯蔵寿命に必要とされるエネルギーは、セルのサイズ要求条件も考慮したものとなり得るため、状況は一般的により複雑になり得る。貯蔵寿命に必要とされるエネルギーは、Ｉ _{保管モード}の有意な関数である。したがって、Ｉ _{保管モード}の最小化がなぜ望ましいかは、それによりある用途で必要とされる電池化学物質の量が低減されるか、又はその一方である用途での電池の所定の利用可能な空間のサイズについての作動寿命パラメータが増大することから、明らかとなり得る。

保管モードは、回路を通じた漏れを低減し、エネルギーの流れを制限することにより、エネルギー印加された回路により生じる反応から生じ得る副生成物を最小限に抑えることもできる。これは、眼用装置が、生成物のわずかな蓄積でさえも眼用装置の完全性を損ないかねない、例えばブリスターのような小型の密封されたパッケージで出荷されるような実施形態において特に重要となり得る。

眼用装置が保管モードにない場合においても更にエネルギーを節約するため、スリープモードを保管モード機能と組み合わせることができる。保管モードが、高い抵抗を負荷への電源の導電経路に導入する、スイッチ機構が関わる低エネルギー消費状態のことを一般的に指し得るのに対して、スリープモードは、回路が低い抵抗の経路を介して電源に接続されている場合の電子回路の低エネルギー消費状態のことを指し得る。このようなスリープモードは、接続された電子回路が例えば、所定の速度でセンサーサンプリングを行うことを待機することによってエネルギーを節約するためにその回路の大部分を基本的に「オフ」するようにそれ自体を制御する場合に生じ得る。

図３に進むと、保管モードを有する装置の回路設計の例示的な一実施形態が示されている。回路３２５は、眼用装置の特定の機能を制御することが可能な電源３１０及び負荷３２０を含み得る。上記に述べたように、電源３１０自体及び電源３１０と負荷３２０との間の接続の寄生漏れが極めて小さくなるように設計及び製造することが可能であり、そのため例えば「シャント抵抗」は示されていない。幾つかの実施形態では、保管モードを促進するため、スイッチ機構を電源３１０及び負荷３２０と直列に配置することができる。

スイッチ機構３１５は、その発生源において回路３２５と直接接触していない外部刺激３３０に反応することができる。スイッチ機構３１５は、外部刺激３３０に対する感度かつ反応性を有する装置として一般的に示されている。このため、スイッチ機構３１５は、様々な種類のセンサー部分からなるものであってもよい。例えば、これらのセンサーは、刺激として高周波放射を受信して反応するアンテナとしてもよく、又は光子に基づく外部刺激に反応する光電池とすることもできる。外部刺激に対する感度を有するスイッチに固有の多くの種類のセンサーが存在し得る。他の実施形態では、外部刺激の検出は、スイッチ内の素子の何らかの物理的変化をともない得る。例えば、スイッチ内の素子をレンズ外部からの熱刺激に曝露することで、スイッチ内部の構成要素の抵抗率を物理的に変化させ、他の述べられるセンサー素子によるものと同程度の反応を生じさせることができる。幾つかの実施形態は、音声に対する感度を有してもよい。

幾つかの実施形態では、例えば、スイッチ機構３１５の制御に、電子的手段、機械的手段、又は磁気的手段を用いることができる。例えば、電子的手段ではスイッチングにトランジスター回路を用いることができ、機械的手段ではスイッチングに金属接点を用いることができ、磁気的手段ではリードリレーを用いることができる。オフモードにある場合には高い抵抗を有し、オンモードでは低い抵抗を有する多くのスイッチが存在し得る。

幾つかの実施形態は、保管モードと動作モードとに繰り返し入れることができるスイッチ機構３１５を有してもよく、これにより、例えば製造時の検査又は眼用装置の繰り返しの使用が可能となり得る。幾つかのこのような実施形態では、負荷３２０によってスイッチ機構３１５を制御することも可能であり、負荷３２０によりスイッチ機構３１５を保管モードに戻すことができる。負荷３２０は、例えば使用者からのコマンド又は他の何らかの受動的外部刺激を受信することが可能な赤外線リンクなどの更なるセンサーを含み得る。負荷３２０は、シャットダウンコマンドを受信するとスイッチ機構を起動することができる。

幾つかの実施形態では、例えば、回路は、複数のスイッチ機構（図示されず）からなるものでよく、そのそれぞれは１回使用のために起動することができ、これにより特定の回数の使用が可能となる。このような実施形態では、非使用時の漏れを最小限に抑えて眼用装置を再び起動することができるように、１回の使用の後、負荷によって、そのスイッチ機構の１つを保管モードに入れることができる。１回の１日使用の装置における場合などの幾つかの代替的な実施形態では、スイッチ機構を１回だけ、保管モードに入れ、動作モードに起動することができる。

保管モードにより、眼用装置を既知のオフ状態に維持できることから、信頼性の高い出荷方法が可能となる。幾つかの実施形態では、出荷用の安定状態を確立するうえで保管モードのみで充分であり得る。他の代替的な実施形態では、パッケージングの前の検査プロセスの間、又は各構成要素の装置内への最初の組み付け時に、リセット機能を作動させることができる。例えば、リセット機能は、装置が指定された時間後に保管モードに入れられた場合に回路の最適な休止状態を確立することができる。幾つかの実施形態では、この指定された時間は、検査後において、使用者による起動後よりも短いため、１つは出荷のため、１つは使用のための２つのリセット機能が可能である。幾つかの実施形態では、電子回路のブロックが、リセット機能を実行し、負荷３２０の少なくとも一部を所定のエネルギー印加状態とすることが可能である。この電子回路のブロックは、例えば負荷３２０の内部を含む回路内部に組み込むことができる。

図４に進むと、保管モードを有するエネルギー印加された装置の回路設計の代替的な実施形態が示されており、このような回路を眼用装置に組み込むことができる。回路設計４００の幾つかの実施形態では、スイッチ機構４１０を電源４０５内に統合し、この電源４０５を負荷４１５と直列に回路４２０内に配置することができる。回路設計４５０の幾つかの代替的な実施形態では、スイッチ機構４６０を負荷４６５内に統合することができる。この負荷４６５を電源４５５と直列に回路４７０内に配置することができる。これらの実施形態４００及び４５０では、スイッチ機構４１０は外部刺激４５０及び４７５に対して反応することができる。

図５に進むと、主スイッチ機構５５０が別個の回路であるような実施形態が示されている。主スイッチ機構５５０は、エネルギー印加された眼用装置を動作させることが可能な制御負荷５３０とは別の負荷５４０からなるものでよい。幾つかの実施形態では、主スイッチ機構５５０は、極めて低電力で動作して外部刺激５８０を常にサンプリングすることができる。電源５１０からの電力を利用することにより、主スイッチ機構５５０は、例えば、外部刺激に対してより高い感度又は選択性を有するといった、受動的スイッチ機構と比較して利点を与えることができる。

外部刺激５８０によって起動されると、スイッチ負荷５４０は、制御負荷５３０及び電源５１０と主回路５７０内で直列に接続することができるスイッチ５２０を制御することができる。幾つかの実施形態では、主スイッチ５２０が起動されると、主回路５７０は、例えば平均３μＡ、ピーク１０ｍＡのような高い電力で動作することができる。幾つかの実施形態では、主スイッチ５２０は、スイッチ５２０を保管モードに戻すことが可能な負荷５４０によって更に制御することができる。

主スイッチ機構５５０は幾つかの実施形態では、更なるスイッチ機構５６０を有してもよい。この更なるスイッチ機構５６０は、例えば更に漏れ電流を低減し、また、電力構成要素を保護するなどの多くの機能を与えることができる。幾つかの実施形態では、更なるスイッチ機構５６０は、媒体インサートがエネルギー印加された眼用装置に組み込まれ、装置がパッケージングされる準備が整った後でのみ起動することができる。これにより、例えばヒドロゲルを硬化させるために用いられる硬化光などの後の製造手順によってもたらされるダメージから回路を保護することができる。幾つかの実施形態では、更なるスイッチ機構５６０及び主スイッチ機構５５０は、異なる種類の外部刺激５８０に対して反応することもできる。

例えば、幾つかの実施形態では、更なるスイッチ機構５６０は温度に反応するものとし、主スイッチ機構５５０は、周辺光に反応するものとすることができる。このような実施形態は、エネルギー印加された眼用装置を、保管モードの最高節約段階（第２の保管モード）にある間、冷たい又は低温下で保存することを可能とする。エネルギー印加された眼用装置がより高い温度に曝露されると、更なるスイッチ機構５６０は、主回路５７０を保管モードに維持したまま、主スイッチ機構５５０に低電力で周辺光のサンプリング（第１の保管モード）を開始させることができる。周辺光に曝露されると、主スイッチ機構５５０は主スイッチ５２０を閉じ、動作モードを作動させる。

このような温度と光との組み合わせは、あくまで例示を目的としたものに過ぎず、当業者にはスイッチシステムの他の組み合わせも実用的である点は明らかとなり得る。主スイッチ機構と更なるスイッチ機構との組み合わせは、例えば、電気的、機械的、又は磁気的システムを含み得るものであり、例えば、電磁放射、音波、温度、又は光などの刺激に依存したものであり得る。

〔実施の態様〕
（１） 蓄電モードを有する、媒体インサートを備えるエネルギー印加された眼用装置であって、
媒体インサートに組み込まれる電源であって、前記封入された媒体インサートがエネルギー印加された眼用装置に含まれる、電源と、
前記エネルギー印加された眼用装置に組み込まれる電気負荷と、
前記電気負荷を前記電源と電気的に通信させるための電気的接続媒体であって、前記電源及び前記電気負荷が回路の一部を構成する、電気的接続媒体と、
前記回路に含まれるスイッチ機構であって、前記眼用装置を所定の低エネルギー消費状態にさせ、前記スイッチ機構が抵抗を追加して前記電気負荷を通る電流の流れを制限する保管モードと、前記スイッチ機構が前記電気負荷を通る電流の流れを許容する動作モードと、を含む複数のモードを有し、前記エネルギー印加された眼用装置の外部に起因する刺激に対して感度を有する、スイッチ機構と、を含む、エネルギー印加された眼用装置。
（２） 前記スイッチ機構が前記電源内に含まれる、実施態様１に記載のエネルギー印加された眼用装置。
（３） 前記スイッチ機構が前記負荷内に含まれる、実施態様１に記載のエネルギー印加された眼用装置。
（４） 前記スイッチ機構が前記電源及び前記負荷の外部にある、実施態様１に記載のエネルギー印加された眼用装置。
（５） 前記第１のスイッチ機構と一体化され、前記第１のスイッチ機構を制御し、前記エネルギー印加された眼用装置の外部に起因する第２の刺激に対する感度を有する、第２のスイッチ機構を更に含む、実施態様１に記載のエネルギー印加された眼用装置。

（６） 前記第１の刺激及び前記第２の刺激が異なる発生源に起因する、実施態様５に記載のエネルギー印加された眼用装置。
（７） 前記第１の刺激が前記第１のスイッチ機構を前記第１の保管モードから出し、前記第２の刺激が前記第２のスイッチ機構を第２の保管モードから出す、実施態様５に記載のエネルギー印加された眼用装置。
（８） 前記第２のスイッチ機構を前記第２の保管モードから出すことにより、前記第１のスイッチ機構を前記第１の保管モードから出すよりも電流の流れを低減できる、実施態様７に記載のエネルギー印加された眼用装置。
（９） 前記第２のスイッチ機構を前記第２の保管モードから出すことにより定期的なサンプリングを行って前記第１の刺激を検出できる、実施態様８に記載のエネルギー印加された眼用装置。
（１０） 前記負荷の少なくとも一部においてリセット機能を実行できる、前記負荷内の電子回路のブロックを更に含み、前記ブロックが前記回路内に構成され、起動されると、前記負荷の前記少なくとも一部を所定のエネルギー印加された状態にする、実施態様１に記載のエネルギー印加された眼用装置。

（１１） 前記スイッチ機構を保管モードから出すと前記リセット機能が実行される、実施態様１０に記載のエネルギー印加された眼用装置。
（１２） 前記所定のエネルギー印加された状態が、前記エネルギー印加された眼用装置の眼への初回使用及び配置用に最適化される、実施態様１１に記載のエネルギー印加された眼用装置。
（１３） 前記リセット機能が、前記回路に含まれる接続が行われる組み立て中に実行される、実施態様１０に記載のエネルギー印加された眼用装置。
（１４） 前記負荷の一部において第２のリセット機能を実行できる、前記負荷内の電子回路の第２のブロックを更に含み、前記ブロックが前記回路内に構成され、起動されると、前記負荷の第２の部分を所定のエネルギー印加された状態にする、実施態様１２に記載のエネルギー印加された眼用装置。
（１５） 前記第２のリセット機能が、使用するために前記スイッチ機構を保管モードから出すと実行される、実施態様１４に記載のエネルギー印加された眼用装置。

（１６） 動作レベルが必要とされないときに前記回路を通る電流の流れを減少させることにより、エネルギーを節約するための手段としてスタンバイモードを呼び出すことができる回路のブロックを更に含む、実施態様１に記載のエネルギー印加された眼用装置。
（１７） 前記負荷が前記スイッチ機構を制御し、前記スイッチ機構を動作モードから出させ、前記スイッチ機構を保管モードにする、実施態様１に記載のエネルギー印加された眼用装置。
（１８） 前記負荷が、前記エネルギー印加された眼用装置の外部に起因する第２の刺激に対する感度を有するセンサーを更に含む、実施態様１６に記載のエネルギー印加された眼用装置。
（１９） １回使用される複数のスイッチ機構を更に含み、前記１回使用されるスイッチ機構を個別に保管モードから出すことができ、前記負荷が前記１回使用されるスイッチ機構を個別に保管モードにすることができ、第１の１回使用されるスイッチ機構を保管モードから出すことにより前記回路に電流を流すことができ、第２の１回使用されるスイッチ機構を保管モードにすることにより前記回路を通る電流の流れを減少させる、実施態様１６に記載のエネルギー印加された眼用装置。
（２０） 前記回路内に組み込まれ、前記スイッチ機構に起因する内部刺激に対する感度を有する、スイッチを更に含み、前記スイッチ機構が別個の回路である、実施態様１に記載のエネルギー印加された眼用装置。

（２１） 蓄電モードを有する封入された媒体インサートであって、
電源と、
前記電源と接続する負荷であって、前記電源及び前記負荷が回路の少なくとも一部を構成し、前記回路が封入された媒体インサートに含まれる、負荷と、
前記回路の一部に含まれる少なくとも第１のスイッチ機構であって、前記媒体インサートを所定の低エネルギー消費状態にさせ、前記スイッチ機構が抵抗を追加して前記回路を通る電流の流れを最小化する保管モードと、前記スイッチ機構が前記回路内の電流の流れを動作レベルまで増加させる動作モードと、を少なくとも含む、複数のモードを有し、前記スイッチ機構が前記エネルギー印加された媒体インサートの外部に起因する刺激に対する感度を有する、少なくとも第１のスイッチ機構と、を含む、封入された媒体インサート。

Claims (19)

1. エネルギー印加された眼用装置であって、
   媒体インサートに組み込まれる電源と、
   電気負荷と、
   前記電気負荷を前記電源と電気的に通じさせるための電気的接続媒体であって、前記電源及び前記電気負荷が回路の一部を構成する、電気的接続媒体と、
   前記回路に含まれ、第１の保管モードと動作モードとを少なくとも含む複数のモードを有する、第１のスイッチ機構と、
   を含み、
   前記第１の保管モードでは、前記エネルギー印加された眼用装置を前記動作モードよりエネルギー消費が少ない低エネルギー消費状態にさせ、
   前記エネルギー印加された眼用装置が前記第１の保管モードにあるときは、前記第１のスイッチ機構が抵抗を追加して前記電気負荷を通る電流の流れを制限し、
   前記第１のスイッチ機構は、前記エネルギー印加された眼用装置の外部に起因する第１の刺激に対して感度を有し、
   前記エネルギー印加された眼用装置は、前記第１のスイッチ機構と一体化され、前記第１のスイッチ機構を制御し、第２の保管モードにおいて前記エネルギー印加された眼用装置の外部に起因する第２の刺激に対する感度を有する、第２のスイッチ機構を更に含み、
   前記第１の刺激に反応して前記第１のスイッチ機構が前記第１の保管モードから脱出して前記動作モードに入り、前記第２の刺激に反応して前記第２のスイッチ機構が前記第２の保管モードから脱出して前記第１の保管モードに入り、
   前記第１の刺激は前記第２の刺激とは異なる刺激であり、前記第１の保管モードは前記第２の保管モードとは異なる保管モードである、エネルギー印加された眼用装置。
2. 前記第１のスイッチ機構が前記電源内に含まれる、請求項１に記載のエネルギー印加された眼用装置。
3. 前記第１のスイッチ機構が前記電気負荷内に含まれる、請求項１に記載のエネルギー印加された眼用装置。
4. 前記第１のスイッチ機構が前記電源及び前記電気負荷の外部にある、請求項１に記載のエネルギー印加された眼用装置。
5. 前記第１の刺激及び前記第２の刺激が異なる発生源に起因する、請求項１に記載のエネルギー印加された眼用装置。
6. 前記第２のスイッチ機構を前記第２の保管モードから脱出させることにより許容される電流は、前記第１のスイッチ機構を前記第１の保管モードから脱出させることにより許容される電流より小さい、請求項１に記載のエネルギー印加された眼用装置。
7. 前記第２のスイッチ機構を前記第２の保管モードから脱出させることにより定期的なサンプリングを行って前記第１の刺激を検出できる、請求項６に記載のエネルギー印加された眼用装置。
8. 前記電気負荷の少なくとも第１の部分に対して第１のリセット機能を実行できるように構成されている、前記電気負荷内の電子回路の第１のブロックを更に含み、起動されると、前記電気負荷の前記第１の部分を所定のエネルギー印加された状態にする、請求項１に記載のエネルギー印加された眼用装置。
9. 前記第１のスイッチ機構を保管モードから脱出させると前記第１のリセット機能が実行される、請求項８に記載のエネルギー印加された眼用装置。
10. 前記所定のエネルギー印加された状態は、前記エネルギー印加された眼用装置の眼への初回配置用に最適化される、請求項９に記載のエネルギー印加された眼用装置。
11. 前記第１のリセット機能は、前記回路に含まれる接続がなされた時に実行される、請求項８に記載のエネルギー印加された眼用装置。
12. 前記電気負荷の第２の部分に対して第２のリセット機能を実行できる、前記電気負荷内の電子回路の第２のブロックを更に含み、起動されると、前記電気負荷の第２の部分を所定のエネルギー印加された状態にする、請求項１０に記載のエネルギー印加された眼用装置。
13. 前記第２のリセット機能が、使用するために前記第１のスイッチ機構を前記第１の保管モードから脱出させると実行される、請求項１２に記載のエネルギー印加された眼用装置。
14. 前記動作モードが必要とされないときに前記回路を通る電流の流れを減少させることによりエネルギーを節約するためにスタンバイモードを呼び出すことができるように構成された回路のブロックを更に含む、請求項１に記載のエネルギー印加された眼用装置。
15. 前記電気負荷が、前記第１のスイッチ機構を制御し、前記動作モードから前記第１の保管モードにする、請求項１に記載のエネルギー印加された眼用装置。
16. 前記電気負荷が、前記エネルギー印加された眼用装置の外部に起因する第２の刺激に対する感度を有するセンサーを更に含む、請求項１４に記載のエネルギー印加された眼用装置。
17. １回使用の複数のスイッチ機構を更に含み、前記１回使用のスイッチ機構を個別に保管モードから脱出させることができ、前記電気負荷が前記１回使用のスイッチ機構を個別に保管モードにすることができることによって、エネルギー印加された眼用装置の特定の回数の使用が可能となる、請求項１４に記載のエネルギー印加された眼用装置。
18. 前記第１のスイッチ機構に起因する内部刺激に対する感度を有する、スイッチを更に含む、請求項１に記載のエネルギー印加された眼用装置。
19. 媒体インサートであって、
    電源と、
    前記電源と接続する電気負荷であって、前記電源及び前記電気負荷が回路の少なくとも一部を構成する、電気負荷と、
    前記回路の一部に含まれる第１のスイッチ機構であって、前記第１のスイッチ機構が、第１の保管モードと動作モードとを少なくとも含む複数のモードを有する、第１のスイッチ機構と、
    を含み、
    前記第１の保管モードでは、前記媒体インサートを前記動作モードよりエネルギー消費が少ない低エネルギー消費状態にさせ、
    前記媒体インサートが前記第１の保管モードにあるときは前記第１のスイッチ機構が抵抗を追加して前記回路を通る電流の流れを最小化し、
    前記動作モードでは、前記第１のスイッチ機構が前記回路内の電流の流れの増加を可能とし、
    前記第１のスイッチ機構が前記媒体インサートの外部に起因する第１の刺激に対する感度を有し、
    前記媒体インサートは、前記第１のスイッチ機構と一体化され、前記第１のスイッチ機構を制御し、第２の保管モードにおいて前記エネルギー印加された眼用装置の外部に起因する第２の刺激に対する感度を有する、第２のスイッチ機構を更に含み、
    前記第１の刺激に反応して前記第１のスイッチ機構が前記第１の保管モードから脱出して前記動作モードに入り、前記第２の刺激に反応して前記第２のスイッチ機構が前記第２の保管モードから脱出して前記第１の保管モードに入り、
    前記第１の刺激は前記第２の刺激とは異なる刺激であり、前記第１の保管モードは前記第２の保管モードとは異なる保管モードである、媒体インサート。

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