KR20150033574A - 다수의 외부 장치와 무선 통신할 수 있는 안과용 렌즈 시스템 - Google Patents

다수의 외부 장치와 무선 통신할 수 있는 안과용 렌즈 시스템 Download PDF

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랜달 브랙스톤 퓨
아담 토너
카슨 에스. 푸트
카밀 에이. 하이엄
샤리카 스눅
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존슨 앤드 존슨 비젼 케어, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 렌즈가 다수의 외부 장치와 통신할 수 있는 안과용 렌즈 시스템과 관련된 방법, 기구 및 장치에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 2차 및 3차 장치와 통신할 수 있는 안과용 렌즈 시스템에 관한 것이며, 이 경우 2차 및 3차 전자 외부 장치와의 무선 통신은 안과용 렌즈 내에서의 전력, 통신 및 처리 요건을 감소시킬 수 있고, 안과용 렌즈 시스템의 가능한 기능성의 범위를 확장시킬 수 있다.

Description

다수의 외부 장치와 무선 통신할 수 있는 안과용 렌즈 시스템{OPHTHALMIC LENS SYSTEM CAPABLE OF WIRELESS COMMUNICATION WITH MULTIPLE EXTERNAL DEVICES}
본 발명은 렌즈가 다수의 외부 장치(external device)와 통신할 수 있는 안과용 렌즈 시스템(ophthalmic lens system)과 관련된 방법, 기구 및 장치에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 2차 및 3차 장치와 통신할 수 있는 안과용 렌즈 시스템에 관한 것이며, 이 경우 2차 및 3차 전자 외부 장치와의 무선 통신은 안과용 렌즈 내에서의 전력, 통신 및 처리 요건을 감소시킬 수 있고, 안과용 렌즈 시스템의 가능한 기능성의 범위를 확장시킬 수 있다.
전통적으로, 콘택트 렌즈(contact lens), 안내 렌즈(intraocular lens) 또는 누점 마개(punctal plug)와 같은 안과용 장치는 교정, 미용 또는 치료 특성을 갖는 생체적합성 장치를 포함하였다. 콘택트 렌즈는, 예를 들어 시력 교정 기능성, 미용 향상 및/또는 치료 효과 중 하나 이상을 제공할 수 있다. 각각의 기능은 렌즈의 물리적 특징에 의해 제공될 수 있다. 렌즈에 굴절 특성을 통합한 설계는 시력 교정 기능을 제공할 수 있다. 렌즈에 통합된 착색(pigmentation)이 미용 향상을 제공할 수 있다. 렌즈에 통합된 활성제가 치료 기능성을 제공할 수 있다. 그러한 물리적 특징은 렌즈가 동력공급된 상태(energized state)가 되지 않고서 달성될 수 있다.
더 최근에는, 능동형 구성요소(active component)가 콘택트 렌즈 내에 포함되었고, 그러한 포함은 안과용 장치 내에 동력공급 요소를 통합하는 것을 수반할 수 있다. 이러한 효과를 달성하는 상대적으로 복잡한 구성요소들은, 이 구성요소들을 삽입체 장치 내에 포함시키고, 이어서 이 삽입체 장치를 최신 안과용 렌즈의 제조에 유용한 표준 또는 유사한 재료와 함께 포함되게 함으로써 개선된 특징을 도출할 수 있다.
서로 통신하는 사용자의 안과용 렌즈들의 능력은 동력공급가능 안과용 렌즈 시스템(energizable ophthalmic lens)의 가능한 기능성들을 확장시킬 수 있다. 무선 통신은 하나의 렌즈가 반대편 렌즈의 상대적 위치를 인식하는 것을 가능하게 할 수 있고, 이는 사용자가 보는 곳에 대한 보다 정확한 결정을 제공할 수 있다. 무선 통신은 또한 2개의 렌즈가 서로 상호작용하는 것을 가능하게 하여, 예를 들어 사용자가 깜박이거나 윙크(wink)할 때 특정한 상이한 동작들을 트리거(trigger)시킬 수 있다.
사용자 상의 2개의 콘택트 렌즈들 사이의 통신은 몇 가지 이유로 어려울 수 있다. 각각의 콘택트 렌즈는 배터리 및 전자 구성요소(electronic component)를 위한 제한된 면적 및 체적을 갖는다. 예를 들어, 콘택트 렌즈 내의 배터리 및 전자 회로에 이용가능한 체적은 20 ㎣ 미만일 수 있고, 반면 스마트폰 내의 모든 구성요소에 이용가능한 체적은 50,000 ㎣일 수 있다. 마찬가지로, 콘택트 렌즈 배터리는 100 ㎂-Hr의 용량을 가질 수 있고, 반면 스마트폰은 1400 mA-Hr의 용량을 가질 수 있다. 따라서, 각각의 콘택트 렌즈는 송신기 출력 전력 및 수신기 감도에서 제한될 수 있다.
보다 가까운 거리는 전형적으로 감소된 송신기 및 수신기 전력 요건과 관련될 수 있다. 콘택트 렌즈가 사용자의 눈 상에 있을 때 단지 약 70 mm 떨어져 있을 수 있지만, 렌즈들 사이에 직접적인 가시선(direct line of sight)이 없을 수 있어서, 직사광-기반 통신(direct light-based communication)은 부근 객체들로부터의 반사에 의존하지 않고는 가능하지 않을 수 있다. 콘택트 렌즈들이 다수의 사용자에 의해 착용될 수 있는 경우, 가시선 문제는 서로를 봄으로써 극복될 수 있지만, 렌즈들 사이의 거리는 상당히 더 멀 수 있다.
또한, 무선 주파수(radio frequency, RF) 시스템이 사용될 수 있는 경우, 콘택트 렌즈 내의 이용가능한 안테나 면적은, 눈 및 신체의 유전체 특성과 함께, 통신을 비효율적이게 할 수 있다. 신호, 결정 입력 및 데이터의 복잡한 처리가 또한 콘택트 렌즈에서 어려울 수 있다. 면적, 체적 및 배터리 용량의 전술된 제한은 프로세서의 크기, 속도, 계산 복잡도 및 전류 소비를 제약할 수 있다. 예를 들어, 콘택트 렌즈 내에 강력한 마이크로컨트롤러 또는 중앙 처리 유닛(CPU)을 포함하는 것을 가능하게 하는 응용이 바람직할 수 있지만, 최신 기술은 그러한 통합을 허용하지 않을 수 있다.
일부 예시적인 시스템은 초점 변화를 트리거시키도록 시선(gaze)의 눈모음(convergence)을 검출할 수 있고, 외부 전자 장치 없이, 2개의 콘택트 렌즈는 시선 방향을 획득 및 전송하고, 눈모음을 결정하고, 초점 변화에 대한 필요성을 신호로 보내야 한다. 이는 시선 방향 및 초점 변경 정보를 전달하기 위해 렌즈들 사이의 통신을 필요로 할 수 있다. 또한, 이러한 시스템은 렌즈들 사이의 엄밀한 타이밍 동기화(timing synchronization)를 필요로 할 수 있다. 단순히 눈모음 대신에 시선 방향을 추적하는 시스템에서, 전송 및 계산 요건은 매우 까다로울 수 있다.
보다 큰 외부 전자 장치의 추가는 통신 및/또는 처리 부담의 일부를 외부 전자 장치에 두는 것을 허용할 수 있고, 이로써 콘택트 렌즈에 대한 요건을 경감시킨다. 유사한 기술이 휴대전화 통신에서 사용되는데, 여기서 사용자의 핸드셋은 제한된 배터리 전력과 제한된 크기, 및 그에 따른 제한된 송신기 및 수신기 전력과 안테나 이득을 갖는다. 그러한 예에서, 휴대전화 기지국 내의 훨씬 더 큰 이용가능한 크기 및 전류는 더 높은 이득, 전력 및 계산 복잡도를 허용한다.
동력공급가능 안과용 렌즈들 사이의 무선 통신을 증가시키기 위한 해결책들 중 일부는 비-동력공급형 장치 및 다른 생의학 장치를 위한 신규한 양태를 제공할 수 있는 것으로 예측될 수 있다. 따라서, 렌즈들 사이의 개선된 무선 통신에 대한 필요성이 당업계에 존재할 수 있고, 2차 외부 장치를 이용하는 것은 렌즈간 통신에 관한 현재의 쟁점들 중 다수에 대한 해결책을 제시할 수 있다.
다수의 외부 장치를 통해 그리고 이들과 기능할 수 있는 본 발명의 동력공급가능 안과용 렌즈 시스템은 간략히 전술된 바와 같은 종래 기술과 관련된 단점들을 극복한다. 또한, 본 발명은 그러한 종래 기술에 존재하는 것보다 폭넓은 기능성 능력을 가능하게 한다.
본 발명은 특정된 외부 장치와 인터페이싱(interfacing)할 수 있는 적어도 하나의 안과용 렌즈를 포함하는 동력공급가능 안과용 렌즈 시스템에 관한 것이며, 이 경우 안과용 렌즈는 전자 구성요소들 및 전자 구성요소들을 적어도 부분적으로 봉지할(encapsulate) 수 있는 소프트 렌즈 부분(soft lens portion)을 포함할 수 있다. 그러한 전자 구성요소들은 무선 수신기, 무선 송신기, 프로세서, 센서, 및 전자 구성요소들을 상호접속시킬 수 있는 전도성 트레이스(conductive trace)들을 포함할 수 있다.
일부 그러한 안과용 렌즈 시스템은 전자 구성요소들에 동력을 공급할 수 있는 전력 공급원을 추가로 포함할 수 있다. 대안적으로, 안과용 렌즈 시스템은 2차 또는 3차 외부 장치에 의해 무선으로 동력공급될 수 있다. 전자 구성요소들은 매체 삽입체(media insert) 내에 봉지될 수 있다. 전자 구성요소들은 안과용 렌즈 시스템이 특정된 외부 장치와 인터페이싱하는 것을 가능하게 할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 전자 구성요소들은 동적 시력 향상 또는 활성제의 분배와 같은 안과용 렌즈 시스템의 동작을 가능하게 할 수 있다.
일부 안과용 렌즈 시스템은 제1 안과용 렌즈와 유사한 다수의 안과용 렌즈를 포함할 수 있고, 이 경우 안과용 렌즈들은 사용자의 반대편 눈 상에 착용될 수 있거나 다수의 사용자에 의해 착용될 수 있다. 동일한 사용자 상의 2개의 안과용 렌즈가 위치 검출기를 포함할 수 있는 경우, 외부 장치는 외부 장치와 안과용 렌즈 시스템 사이의 관찰 거리를 지시할 수 있는 눈모음을 추적할 수 있다. 눈모음 데이터에 기초하여, 외부 장치는 스크린 상의 폰트 및 이미지의 크기를 증가시킬 수 있거나, 안과용 렌즈 시스템이 가변 광학부(variable optic portion)를 포함하는 경우 안과용 렌즈 시스템의 굴절력을 조정할 수 있다.
다수의 사용자가 안과용 렌즈 시스템의 다수의 안과용 렌즈를 착용하고 있을 수 있는 예시적인 실시예에서, 안과용 렌즈들은 유사한 유형들의 데이터를 2차 또는 3차 외부 장치로 전송할 수 있다. 예를 들어, 안과용 렌즈는 방향 및 위치 데이터를 외부 장치로 전송할 수 있고, 외부 장치는 그러한 데이터에 기초하여 공통 관찰 영역(common viewing area)을 삼각측량(triangulate)할 수 있다.
본 발명의 안과용 렌즈 시스템은 외부 장치와 인터페이싱하는 동적이고 정확한 핸즈-프리(hands-free) 수단을 제공한다. 그러한 시스템은 또한 전력 및 처리 부담을 안과용 렌즈로부터 외부 장치로 이전시킬 수 있으며, 이는 크기 또는 생체적합성에 의해 현저하게 덜 제한적일 수 있다. 3차 장치와의 무선 통신을 통합시킴으로써 이러한 부담이 추가로 감소될 수 있고 기능성이 확장될 수 있다.
본 발명의 상기 및 다른 특징들과 이점들은 첨부 도면에 예시된 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예들의 하기의 보다 구체적인 설명으로부터 명백할 것이다.
<도 1a>
도 1a는 동력공급가능 안과용 렌즈가 외부 장치와 무선으로 인터페이싱하는 것이 가능할 수 있는 상태인, 눈 상의 동력공급가능 안과용 렌즈의 예시적인 실시예의 단면도.
<도 1b>
도 1b는 외부 장치와 무선으로 인터페이싱할 수 있는 동력공급가능 안과용 렌즈의 예시적인 실시예의 정면도.
<도 2a>
도 2a는 동력공급가능 안과용 렌즈가 외부 장치와 무선으로 인터페이싱하는 것이 가능할 수 있는 상태인, 눈 상의 동력공급가능 안과용 렌즈의 대안의 예시적인 실시예의 단면도.
<도 2b>
도 2b는 외부 장치와 무선으로 인터페이싱할 수 있는 동력공급가능 안과용 렌즈의 대안의 예시적인 실시예의 정면도.
<도 3a 내지 도 3d>
도 3a 내지 도 3d는 위치 인식 메커니즘을 갖춘 동력공급가능 안과용 렌즈를 각각 착용한 한 쌍의 눈의 다양한 시선 방향 및 눈모음 거리의 하향식 도면.
<도 4>
도 4는 위치 인식 메커니즘을 갖춘 동력공급가능 안과용 렌즈의 예시적인 실시예를 예시하는 도면.
<도 5>
도 5는 위치 인식 메커니즘을 갖춘 동력공급가능 안과용 렌즈의 대안의 예시적인 실시예를 예시하는 도면.
<도 6>
도 6은 2차 장치가 주변 장치와 무선으로 통신하도록 추가로 구성될 수 있는, 2차 및 3차 장치와 무선 통신하도록 구성된 안과용 렌즈 시스템의 예시적인 실시예를 예시하는 도면.
<도 7>
도 7은 다수의 사용자가 단일 안과용 렌즈 시스템으로부터의 안과용 렌즈를 착용할 수 있는, 안과용 렌즈 시스템의 예시적인 실시예를 예시하는 도면.
<도 8a>
도 8a는 사용자가 프라이버시 가드 필터(privacy guard filter)를 갖춘 동력공급가능 안과용 렌즈를 착용하고 있지 않을 수 있는 상태에서의, 프라이버시 가드를 갖춘 2차 장치의 스크린을 관찰하는 한 쌍의 눈의 일례를 예시하는 도면.
<도 8b>
도 8b는 사용자가 프라이버시 가드 필터를 갖춘 동력공급가능 안과용 렌즈를 착용하고 있을 수 있는 상태에서의, 프라이버시 가드를 갖춘 2차 장치의 스크린을 관찰하는 한 쌍의 눈의 예시적인 실시예를 예시하는 도면.
<도 8c>
도 8c는 사용자가 스크린을 관찰하는 것을 허용하도록 구성된 3차 장치와 무선으로 통신할 수 있는 동력공급가능 안과용 렌즈를 사용자가 착용하고 있을 수 있는 상태에서의, 프라이버시 가드를 갖춘 2차 장치의 스크린을 관찰하는 한 쌍의 눈의 예시적인 실시예를 예시하는 도면.
<도 9a 내지 도 9d>
도 9a 내지 도 9d는 사용자의 한 쌍의 눈이 2차 장치의 스크린 상의 객체 또는 지점을 보도록 프롬프트될(prompted) 수 있는 예시적인 일련의 캘리브레이션(calibration) 단계가 예시된 도면.
본 발명은 외부 장치와 통신하는 인터페이싱 능력을 갖춘 동력공급가능 안과용 렌즈를 기술한다. 일반적으로, 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 인터페이싱 및/또는 위치 추적 메커니즘은 매체 삽입체를 포함할 수 있는 것들과 같은 동력공급가능 안과용 렌즈 내에 통합될 수 있다.
하기 단락에서, 본 발명의 예시적인 실시예의 상세한 설명이 제공될 것이다. 바람직한 및 대안적인 실시예 둘 모두의 설명은 단지 예시적인 실시예이며, 당업자에게는 변형, 수정 및 변경이 명백할 수 있을 것으로 이해된다. 따라서, 예시적인 실시예는 근본적인 본 발명의 범주를 제한하지 않음을 이해하여야 한다.
용어
본 발명에 관한 이러한 설명 및 특허청구범위에서, 다양한 용어가 사용될 수 있으며, 이들 용어에 대해서는 하기 정의가 적용될 것이다:
구성요소: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 논리적 상태 또는 물리적 상태의 하나 이상의 변화를 수행하기 위해 에너지 공급원으로부터 전류를 인출할 수 있는 장치를 지칭한다.
전기 통신: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 전기장에 의해 영향을 받고 있는 것을 지칭한다. 전도성 재료의 경우에, 이 영향은 전류의 흐름으로부터 야기되거나 전류의 흐름을 야기할 수 있다. 다른 재료에서, 예로서 전기력선(field line)을 따라 영구적인 그리고 유도된 분자 쌍극자를 배향시키는 경향과 같은 영향을 야기하는 것은 전위장(electrical potential field)일 수 있다.
봉지: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 엔티티(entity), 예를 들어 매체 삽입체를 그 엔티티에 인접한 환경으로부터 분리하기 위해 장벽을 생성하는 것을 지칭한다.
봉지재(Encapsulant): 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 엔티티, 예를 들어 매체 삽입체를 둘러싸면서 형성된 층을 지칭하며, 이 층은 엔티티를 그 엔티티에 인접한 환경으로부터 분리하기 위해 장벽을 생성한다. 예를 들어, 봉지재는 실리콘 하이드로겔, 예컨대 에타필콘(Etafilcon), 갈리필콘(Galyfilcon), 나라필콘(Narafilcon) 및 세노필콘(Senofilcon), 또는 다른 하이드로겔 콘택트 렌즈 재료를 포함할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 봉지재는 특정된 물질을 엔티티 내에 함유하고 특정된 물질, 예를 들어 물이 엔티티로 유입되는 것을 방지하기 위해 반투과성일 수 있다.
동력공급된: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 전류를 공급할 수 있거나 내부에 저장된 전기 에너지를 가질 수 있는 상태를 지칭한다.
에너지: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 일을 하는 물리적 시스템의 능력을 지칭한다. 본 발명에서의 많은 용도는 일을 수행함에 있어서 전기적 동작을 수행할 수 있는 능력에 관련될 수 있다.
에너지 공급원: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 에너지를 공급하는 것이 가능할 수 있거나, 논리 또는 전기 장치를 동력공급된 상태로 배치하는 것이 가능할 수 있는 임의의 장치 또는 층을 지칭한다.
이벤트: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 정의된 세트의 파라미터, 예를 들어 바이오마커(biomarker) 레벨, 동력공급 레벨, pH 레벨, 또는 특정 객체의 시각적 인식을 지칭한다. 이벤트는 투약의 레벨과 같이 착용자에게 특정될 수 있거나, 온도와 같이 모든 착용자에게 일반적으로 적용가능할 수 있다.
기능성: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 보조적인 또는 부수적인 기능과는 대조적으로, 안과용 렌즈의 기본적인 용도 또는 목적을 지칭한다. 기능성은 예를 들어 시력 교정, 활성제 분배, 미용, 외부 장치 인터페이싱, 또는 입체 미디어의 3차원 지각을 포함할 수 있다. 대조적으로, 부수적인 기능은 기본적인 목적의 동작을 가능하게 하는 데 필요한 동작을 포함할 수 있다.
기능화된: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 층 또는 장치가 예를 들어 동력공급, 활성화 또는 제어를 포함하는 기능을 수행할 수 있게 하는 것을 지칭한다.
안내 렌즈: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 눈 내에 매립될 수 있는 안과용 렌즈를 지칭한다.
안과용 렌즈 또는 안과용 장치 또는 렌즈: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 눈 내에 또는 눈 상에 체류하는 임의의 장치를 지칭한다. 이 장치는 광학 교정을 제공할 수 있거나, 미용용일 수 있거나, 광학 특성과 관련되지 않은 일부 기능성을 제공할 수 있다. 예를 들어, 용어 렌즈는 콘택트 렌즈, 안내 렌즈, 오버레이 렌즈(overlay Lens), 안구 삽입체(ocular insert), 광학 삽입체, 또는 그를 통해 시력이 교정되거나 변경되게 할 수 있는 또는 시력을 방해함이 없이 그를 통해 눈 생리학이 미용적으로 향상되게 할 수 있는(예컨대, 홍채 색상) 다른 유사한 장치를 지칭할 수 있다. 대안적으로, 렌즈는 시력 교정 외의 기능, 예를 들어 누액의 성분의 모니터링 또는 활성제를 투여하는 수단을 갖고서 눈 상에 배치될 수 있는 장치를 지칭할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 본 발명의 바람직한 렌즈는 예를 들어 실리콘 하이드로겔 및 플루오로하이드로겔을 포함할 수 있는 하이드로겔 또는 실리콘 탄성중합체로부터 제조된 소프트 콘택트 렌즈일 수 있다.
렌즈-형성 혼합물 또는 반응성 혼합물 또는 RMM: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 경화 및 가교결합되거나 가교결합되어 안과용 렌즈를 형성할 수 있는 단량체 조성물 및/또는 예비중합체(prepolymer) 재료를 지칭한다. 다양한 실시예는 UV 차단제, 틴트(tint), 희석제, 광개시제 또는 촉매, 및 콘택트 렌즈 또는 안내 렌즈와 같은 안과용 렌즈에 유용할 수 있는 다른 첨가제와 같은 하나 이상의 첨가제를 가진 렌즈-형성 혼합물을 포함할 수 있다.
액정: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 통상적인 액체와 고체 결정 사이의 특성을 갖는 물질의 상태를 지칭한다. 액정은 고체로서 특징지어지지 않을 수 있지만, 그의 분자는 일정 정도의 정렬을 나타낸다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 액정은 특정 상(phase) 또는 구조로 제한되지 않을 수 있지만, 액정은 특정 휴지 배향(resting orientation)을 가질 수 있다. 액정의 배향 및 상은 액정의 부류에 따라 외력, 예를 들어 온도, 자성 또는 전기에 의해 조작될 수 있다.
매체 삽입체: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 동력공급형 안과용 장치 내에 포함될 봉지된 삽입체를 지칭한다. 동력공급 요소 및 회로가 매체 삽입체 내에 매립될 수 있다. 매체 삽입체는 동력공급형 안과용 장치의 1차 목적을 한정한다. 예를 들어, 동력공급형 안과용 장치가 사용자가 광학 굴절력을 조정하는 것을 가능하게 하는 실시예에서, 매체 삽입체는 광학 구역 내의 액체 메니스커스(meniscus) 부분을 제어하는 동력공급 요소를 포함할 수 있다. 대안적으로, 매체 삽입체는 광학 구역에 재료가 없을 수 있도록 환상(annular)일 수 있다. 그러한 실시예에서, 렌즈의 동력공급식 기능은 광학 특성이 아닐 수 있고, 예를 들어 포도당을 모니터링하거나 약물을 투여하는 것일 수 있다.
광학 구역: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 안과용 렌즈의 사용자가 그를 통해 보는 안과용 렌즈의 영역을 지칭한다.
동력: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 단위 시간당 행해진 일 또는 전달된 에너지를 지칭한다.
재충전가능한 또는 재-동력공급가능한: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 더 높은 일 수행 능력을 가진 상태로 복원되는 능력을 지칭한다. 본 발명에서의 많은 용도는 소정의 회복 기간 동안 소정의 비율로 전류를 흐르게 하는 능력을 가진 상태로 복원되는 능력에 관련될 수 있다.
재동력공급 또는 재충전: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 더 높은 일 수행 능력을 가진 상태로 복원하는 것을 지칭한다. 본 발명에서의 많은 용도는 소정의 회복 기간 동안 소정의 비율로 전류를 흐르게 하는 능력으로 장치를 복원하는 것에 관련될 수 있다.
안정화 특징부: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 안과용 장치가 눈 상에 배치될 수 있을 때 안과용 장치를 눈 상에서 특정 배향으로 안정화시키는 물리적 특징을 지칭한다. 일부 예시적인 실시예에서, 안정화 특징부는 충분한 질량을 추가하여 안과용 장치를 안정시킬 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 안정화 특징부는 전방 곡선 표면을 변경시킬 수 있으며, 이 경우 안검이 안정화 특징부를 포획할 수 있고 사용자는 깜박임으로써 렌즈를 재배향시킬 수 있다. 그러한 예시적인 실시예는 질량을 추가할 수 있는 안정화 특징부를 포함함으로써 향상될 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 안정화 특징부는 봉지하는 생체적합성 재료와는 별개의 재료일 수 있거나, 성형 공정과는 별개로 형성된 삽입체일 수 있거나, 강성 삽입체 또는 매체 삽입체 내에 포함될 수 있다.
기재 삽입체: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 에너지 공급원을 지지하는 것이 가능할 수 있고 안과용 렌즈 상에 또는 그 내에 배치될 수 있는 성형가능한 또는 강성 기재를 지칭한다. 일부 예시적인 실시예에서, 기재 삽입체는 또한 하나 이상의 구성요소를 지지한다.
3차원 지각 또는 3차원 관찰: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 안과용 장치가 2차원 이미지를 변환시켜 뇌가 이미지 내의 3차원 특성을 해석하도록 하는 경우를 지칭한다.
3차원 표면 또는 3차원 기재: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 3차원으로 형성된 임의의 표면 또는 기재를 지칭하며, 여기서 토포그래피(topography)는 평면형 표면과는 대조적으로 특정 목적을 위해 설계될 수 있다.
가변 광학: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 광학 특성, 예를 들어 렌즈의 광학 굴절력 또는 편광 각도를 변화시키는 능력을 지칭한다.
안과용 렌즈
일부 예시적인 실시예에서, 동력공급가능 안과용 렌즈의 기능성은 렌즈들 사이의 통신을 필요로 하거나 그로부터 이득을 얻을 수 있다. 예를 들어, 단일 사용자가 각각의 눈 상에 렌즈를 착용할 수 있는 경우, 안과용 렌즈는 사용자가 입체 미디어를 3차원으로 지각하는 것을 가능하게 할 수 있고, 이는 사용자가 "3-D" 영화, 비디오 게임 및 공연을, 그러한 미디어에서 전형적으로 요구될 수 있는 바와 같은 "3-D 안경"을 필요로 하지 않고서 관람하는 것을 가능하게 할 수 있다. 비제한적인 예로서, 3-D 미디어를 보여주는 외부 장치는 텔레비전, 핸드헬드 게이밍 장치 또는 태블릿을 포함할 수 있다. 일부 예시적인 실시예는 렌즈가 입체 미디어의 리프레시 레이트(refresh rate)에 필적하는 속도로 사용자의 시야를 교번하여 차단할 것을 요구할 수 있는데, 이는 복잡한 처리 및 전력을 필요로 할 수 있다. 장치는 입체 미디어의 리프레시 레이트를 검출하는 것이 가능할 수 있고, 안과용 렌즈에서 교번하는 시야 차단을 프롬프트할 수 있다.
시선 및/또는 눈모음을 추적하기 위해 외부 장치를 이용하는 그러한 예시적인 실시예는 안과용 렌즈에 대한 전력 및 처리 부담을 감소시킬 수 있어서, 단지 적은 양의 데이터를 무선으로 교환하고 일부 경우에 렌즈 내의 기능성을 제어할 수 있는 메커니즘에 동력을 공급하는 능력을 필요로 한다. 외부 장치는 인터페이싱 메커니즘을 위한 1차 처리 및 전력 공급원으로서 역할할 수 있으며, 이는 본질적으로 크기가 제한된 안과용 렌즈에 대한 부담을 감소시킬 수 있다. 외부 장치를 이용하는 것은 가시선을 필요로 하는 통신을 가능하게 할 수 있으며, 이는 콧대가 좌측과 우측 안과용 렌즈들 사이의 통신을 방해하는 경우에는 실현가능하지 않을 수 있다.
도 1a 및 도 2a를 참조하면, 외부 장치와의 인터페이스 능력을 갖춘 동력공급가능 안과용 렌즈(110, 260)의 예시적인 실시예가 눈(100, 250) 상에 예시되어 있다. 도 1b 및 도 2b는 안과용 렌즈(110, 260)의 정면도를 예시한다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 안과용 렌즈(110)는 연성 생체적합성 부분(114), 수신기 및/또는 송신기를 갖춘 프로세서(112) 및 전도성 트레이스(113)를 포함할 수 있다.
일부 양태는 안과용 렌즈(110)의 기능성을 추가할 수 있는 추가적인 전자 구성요소(111)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 구성요소(111)는 통지 메커니즘(notification mechanism)을 포함할 수 있으며, 이 경우 외부 장치로부터의 프롬프트(prompt)는 예컨대 발광 다이오드, 진동 또는 소리 장치의 사용을 통해 이벤트 통지 메커니즘을 활성화시킬 수 있다. 통지 메커니즘은 통화 또는 이메일 수신과 같은 이벤트가 외부 장치 상에서 발생할 수 있거나; 동력공급과 같은 이벤트가 안과용 렌즈 상에서 발생할 수 있거나; 성공적인 페어링(pairing)과 같은 이벤트가 안과용 렌즈(110)와 외부 장치 사이에서 발생할 수 있을 때 활성화될 수 있다. 예시적인 목적을 위해, 전자 구성요소(111)는 이벤트 통지 메커니즘으로서 기술될 수 있지만, 다른 기능성이 실현될 수 있고 바람직할 수 있다. 따라서, 그러한 변형이 역시 본 명세서에 기술된 본 발명의 기술의 범주 내에 있다.
일부 예시적인 실시예에서, 안과용 렌즈(110)는 전력 공급원을 포함하지 않을 수 있으며, 안과용 렌즈(110)는 무선 에너지 전송을 통해 전력공급될 수 있다. 예를 들어, 안과용 렌즈(110)를 외부 장치에 대해 특정된 근접도로 배치하는 것이 센서 및 통지 메커니즘(111)을 충전할 수 있다. 대안적으로, 외부 장치 또는 안과용 렌즈(110) 중 어느 하나로부터의 결합 프롬프트(engagement prompt)가 장치들 사이의 인터페이싱을 개시시킬 수 있을 때, 외부 장치는 통지 메커니즘(111)에 무선으로 전력을 공급할 수 있다.
구성요소(111 내지 113)는 매체 삽입체 내에 봉지되지 않을 수 있으며, 연성 생체적합성 부분(114)은 구성요소(111 내지 113)와 직접 접촉할 수 있다. 그러한 예시적인 실시예에서, 연성 생체적합성 부분(114)은 구성요소(111 내지 113)를 봉지시킬 수 있다. 봉지는 구성요소(111 내지 113)를 안과용 렌즈(110) 내에서 특정 깊이에서 부유시킬 수 있다. 대안적으로, 구성요소(111 내지 113)는 기재 삽입체 상에 포함될 수 있다. 기재 삽입체가 형성될 수 있고, 구성요소(111 내지 113)는 연성 생체적합성 부분(114)의 추가 전에 기재 상에 배치될 수 있다.
눈(250) 상의 동력공급형 안과용 장치(260)를 위한 매체 삽입체(255)의 대안의 예시적인 실시예가 도 2a에 예시되어 있고, 대응하는 동력공급형 안과용 장치(260)의 정면도가 도 2b에 예시되어 있다. 매체 삽입체(255)는 예를 들어 시력 교정을 포함하는 제2 기능성을 제공하거나 제공하지 않을 수 있는 광학 구역(265)을 포함할 수 있다. 안과용 장치의 동력공급식 기능이 시력과 관련되지 않을 수 있는 경우, 매체 삽입체(255)의 광학 구역(265)에는 재료가 없을 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, 매체 삽입체(255)는 전력 공급원(263)과 같은 동력공급 요소 및 프로세서(262)와 같은 전자 구성요소와 통합된 기재를 포함하는 부분을 광학 구역(265)이 아닌 곳에 포함할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 예를 들어 배터리를 포함하는 전력 공급원(263) 및 예를 들어 반도체 다이를 포함하는 프로세서(262)가 기재에 부착될 수 있다. 일부 그러한 양태에서, 전도성 트레이스(266)는 전자 구성요소(262, 261)와 동력공급 요소 또는 전력 공급원(263)을 전기적으로 상호접속시킬 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, 매체 삽입체(255)는 수신기(267)를 추가로 포함할 수 있으며, 이는 외부 장치로 또는 그로부터 인터페이스 데이터를 무선으로 검출, 전송 및 수신할 수 있다. 수신기(267)는 예컨대 전도성 트레이스(266)를 통해 프로세서(262) 및 전력 공급원(263)과 전기 통신할 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, 프로세서(262)는 안과용 렌즈(260)의 기능성의 파라미터들을 확립하도록 프로그래밍될 수 있다. 예를 들어, 안과용 렌즈(260)가 광학 구역(265) 내에 가변 광학부를 포함하는 경우, 프로세서(262)는 동력공급식 광학 굴절력을 설정하도록 프로그래밍될 수 있다. 그러한 예시적인 실시예는 동일한 조성을 갖지만 고유하게 프로그래밍된 프로세서를 포함하는 매체 삽입체의 대량 생산을 가능하게 할 수 있다.
프로세서(262)는 매체 삽입체(255) 내에서의 전기 구성요소(261 내지 263, 266, 267)의 봉지 전에 프로그래밍될 수 있다. 대안적으로, 프로세서(262)는 봉지 후에 무선으로 프로그래밍될 수 있다. 무선 프로그래밍은 예를 들어 병원, 상점 또는 가정에서 프로그래밍 기구를 통해 제조 공정 후의 주문 제작을 가능하게 할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 외부 장치가 안과용 렌즈(260)를 프로그래밍하는 것이 가능할 수 있다.
예시적인 목적을 위해, 매체 삽입체(255)는 광학 구역(265) 내의 일부분을 포함하지 않을 수 있는 환상 실시예로 도시될 수 있지만, 기능 삽입체의 기계적 구현을 위해 몇 가지 가능성이 존재할 수 있다. 그러나, 매체 삽입체(255)의 기능성이 시력과 관련될 수 있는 경우, 매체 삽입체(255)는 광학 구역(265) 내에 동력공급가능 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 매체 삽입체(255)는 가변 광학부를 포함할 수 있으며, 이 경우 매체 삽입체(255)는 상이한 동력공급 레벨에 기초하여 다수의 굴절력의 시력 교정을 제공할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 외부 장치는 가변 광학부를 위한 제어 메커니즘 또는 다른 조정가능한 기능성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 가변 광학부는 노안을 가진 사용자의 경우와 같이, 관찰 거리에 기초하여 조정될 수 있다. 그러한 예시적인 실시예에서, 도 3a 내지 도 3d와 관련하여 이하에 기술되는 바와 같이, 좌측 및 우측 안과용 렌즈들 사이의 무선 통신은 안과용 렌즈 시스템이 눈모음을 검출하는 것을 가능하게 할 수 있다.
매체 삽입체(255)는 동력공급 요소(263), 트레이스(266) 및 전자 구성요소(261, 262, 267)를 보호하고 포함하도록 완전히 봉지될 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 봉지 재료는, 예를 들어 물과 같은 특정 물질이 매체 삽입체(255)로 유입되는 것을 방지하고, 주변 기체 또는 동력공급 요소 내에서의 반응의 부산물과 같은 특정 물질이 매체 삽입체(255)로 투과되거나 그로부터 배출되는 것을 가능하게 하기 위해 반투과성일 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, 매체 삽입체(255)는 중합체 생체적합성 재료를 포함할 수 있는 안과용 장치(260) 내에 포함될 수 있다. 안과용 장치(260)는 강성 중심, 연성 스커트(skirt) 설계를 포함할 수 있으며, 이 경우 중심 강성 광학 요소가 매체 삽입체(255)를 포함한다. 일부 특정 실시예에서, 매체 삽입체(255)는 각각의 전방 표면 및 후방 표면 상에서 대기 및 각막 표면과 직접 접촉할 수 있거나, 대안적으로 매체 삽입체(255)는 안과용 장치(260) 내에 봉지될 수 있다. 안과용 장치(260)의 주연부(264)는 예를 들어 하이드로겔 재료와 같은 중합된 반응성 단량체 혼합물을 포함하는 연성 스커트 재료일 수 있다.
이제 도 3a 내지 도 3d를 참조하면, 한 쌍의 눈이 상이한 방향 및 상이한 거리에서 객체(310)를 응시하는 것이 예시되어 있으며, 이 경우 축(311)이 기준점을 확립하기 위해 제공된다. 예시적인 목적을 위해, 축(311)의 양의 y-축 너머의 지점은 축(311) 내의 지점보다 먼 것으로 간주될 수 있으며, 음의 y-축 이전의 지점은 축(311) 내의 지점보다 가까운 것으로 간주될 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 객체(310)가 먼 거리에서 관찰될 수 있을 때, 양 눈은 약간의 눈모음을 갖고서 유사한 또는 동일한 방향을 응시할 수 있다. 예를 들어, 객체(310)를 멀리에서 볼 때, 우안(305)의 시선은 지점(304)에서 축(311)과 교차할 수 있고, 좌안(300)의 시선은 지점(301)에서 축(311)과 교차할 수 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 객체(310)가 가까운 거리에서 관찰될 수 있을 때, 눈들은 모아질 수 있지만, 여전히 전방을 응시할 수 있다. 예를 들어, 객체 너머의 축(311)까지 연장시킬 때, 우안(305)의 시선은 지점(322)에서 축(311)과 교차할 수 있고, 좌안(300)의 시선은 지점(323)에서 축(311)과 교차할 수 있다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 객체(310)가 중심의 좌측에 위치될 수 있을 때, 좌안은 전방을 볼 수 있으며, 우안은 좌측을 보도록 이동할 수 있다. 예를 들어, 좌안(300)의 시선은 지점(341)에서 축(311)과 교차할 수 있고, 우안(305)의 시선은 지점(342)에서 축(311)과 교차할 수 있다. 도 3d에 도시된 바와 같이, 도 3c와 반대의 상황이, 객체(310)가 중심의 우측에 위치될 수 있을 때 일어날 수 있다. 예를 들어, 좌안(300)의 시선은 지점(363)에서 축(311)과 교차할 수 있고, 우안(305)의 시선은 지점(364)에서 축(311)과 교차할 수 있다.
예시된 바와 같은 일부 양태에서, 우안(305)의 시선은 가까운 객체(310)를 볼 때(도 3b)와 중심의 좌측에 있는 객체(310)를 볼 때(도 3c) 동일한 지점(322)에서 축(311)과 교차할 수 있다. 유사하게, 예시된 바와 같이, 좌안(300)의 시선은 먼 객체(310)를 볼 때(도 3a)와 중심의 좌측에 있는 객체(310)를 볼 때(도 3c) 동일한 지점(301)에서 축(311)과 교차할 수 있다. 우측 안과용 렌즈(316)가 좌측 안과용 렌즈(315)와 통신하지 않을 수 있는 경우, 렌즈와 외부 장치는 도 3a와 도 3b 간에 예시된 바와 같은 거리의 변화 및 도 3c와 도 3d 간에 예시된 바와 같은 방향의 변화에 의해 프롬프트되는 시선의 변화들을 구별하는 것이 가능하지 않을 수 있다.
이제 도 4 및 도 5를 참조하면, 위치 인식 메커니즘(405, 505)을 갖춘 동력공급가능 안과용 렌즈(400, 500)가 예시되어 있다. 눈 상에 위치되는, 안과용 렌즈(400, 500) 내에 통합되는 동공 위치 및 눈모음 검출 시스템(405, 505)은 동공, 안과용 렌즈(400, 500) 또는 둘 모두의 위치를 추적할 수 있다. 예를 들어, 검출 시스템은 동공을 관측할 수 있는 후방-대향 광검출기(reverse-facing photodetector) 또는 눈의 움직임을 추적할 수 있는 가속도계(accelerometer)를 포함할 수 있다.
도 4에 예시된 바와 같이, 위치 인식 메커니즘(405)은 안과용 렌즈(400) 후방의 눈 움직임을 검출할 수 있고/있거나 안과용 렌즈(400) 전방의 안검 위치를 검출할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 안과용 렌즈(400)는 센서 어레이(405)를 포함할 수 있다. 안과용 렌즈(400)가 안검 위치를 검출할 수 있는 경우, 센서 어레이(405)는 하나 이상의 광센서를 포함할 수 있다. 그러한 광센서는 투명한 광학 구역을 방해하지 않고서 안검 위치를 신뢰성 있게 결정하기에 충분한 샘플 위치를 제공하도록 안과용 렌즈(400) 상의 적합한 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 예시된 바와 같이, 센서의 수직선은 광학 구역(415) 외측에 배열될 수 있다.
안검이 개방 위치에 있을 수 있을 때, 모든 또는 대부분의 광센서(405)는 주변광을 수광하도록 노출될 수 있으며, 이는 안과용 렌즈(400) 내에 포함된 전자 회로에 의해 검출가능한 광전류를 생성할 수 있다. 안검 위치의 변화는 광센서들 중 일부 또는 전부에 대해 주변광 노출을 제한할 수 있다. 안과용 렌즈는 광전류의 변하는 레벨에 기초하여 안검 위치를 검출하는 것이 가능할 수 있다.
안검 검출 장치는 안과용 렌즈 및/또는 외부 장치가 의도적 깜박임 또는 윙크 패턴을 포함할 수 있는 눈 제스처(gesture)를 인식하는 것을 가능하게 할 수 있다. 일부 바람직한 실시예에서, 안검 검출은 눈모음 검출과 조합될 수 있다. 그러한 조합은 안과용 렌즈가, 예를 들어 변하는 거리의 객체들 사이의 초점을 변화시킴으로써 유발될 수 있는 의도하지 않은 안검 위치 변화로부터 의도적 안검 위치를 구별하는 것을 가능하게 할 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, 광검출기 어레이(405)는 후방으로 대향할 수 있어서, 안과용 렌즈(400)가 시선을 추적하는 것을 가능하게 한다. 광검출기 어레이(405)로의 광은 동공 외측에 위치된 때 차단될 수 있다. 눈이 시선을 변화시킬 수 있을 때, 광검출기(405)의 일부분은 동공을 통해 반사되는 광에 노출될 수 있다. 따라서, 안과용 렌즈(400)는 안정화 특징부(410)를 포함할 수 있으며, 이는 눈이 안정된 안과용 렌즈(400) 후방에서 움직이는 것을 가능하게 할 수 있다.
도 5에 예시된 바와 같이, 동공 위치 및 눈모음 검출기 시스템은 예를 들어 3축 가속도계(505), 전력 공급 장치(510), 송수신기(515), 및 신호-조절 회로 및 메모리를 포함하는 제어기(520)를 포함하는, 보다 복잡한 시스템을 형성할 수 있는 몇 가지 구성요소를 포함할 수 있다. 2개의 안과용 렌즈들 사이의 통신 채널은 동공 위치 및 눈모음 검출 시스템이 동공 위치에 대해 동기화되는 것을 가능하게 할 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, 안과용 렌즈(500)는 눈과 함께 움직일 수 있다. 그러한 실시예에서, 안과용 렌즈(500)는 가속도계(505)와 같은 하나 이상의 위치 인식 메커니즘을 포함할 수 있다. 일부 그러한 실시예에서, 가속도계(505)는 예를 들어 압전세라믹 또는 결정을 포함하는 압전, 압전저항 또는 용량성 구성요소를 포함할 수 있다. 가속도계(505)는 마이크로 전기-기계 시스템(MEMS)을 포함할 수 있다. 다른 것들에서, 도 4에 예시된 바와 같이, 안과용 렌즈(400)는 안정화 특징부(410)에 의해 안정될 수 있으며, 이 경우 눈은 렌즈(400) 후방에서 움직일 수 있다.
이제 도 6을 참조하면, 2차 장치(620) 및 3차 장치(630)와 무선으로 통신하도록 구성된 안과용 렌즈(605, 610)를 포함하는 안과용 렌즈 시스템이 예시되어 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 2차 장치(620)는 안과용 렌즈 시스템(605, 610), 2차 장치(620) 및/또는 3차 장치(630)로부터 수신된 또는 이들 사이에서 교환된 데이터에 기초하여 데이터를 주변 장치(650)로 송신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 2차 장치(620)는, 당뇨병이 있는 사용자에게서 포도당 레벨이 위험하게 낮아지거나 높아지는 경우와 같이, 사용자가 응급 처치를 필요로 할 수 있음을 나타내는 데이터를 안과용 렌즈 시스템(605, 610)으로부터 수신할 수 있다. 이에 응답하여, 2차 장치(620)는 인근의 병원 또는 의료 시설에 대한 응급 시스템과 같은 제3자 컴퓨터 시스템을 포함하는 주변 장치(650)로, 병원이 사용자(600)에게 구급차를 보내도록 프롬프트할 수 있는 통지를 송신할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 안과용 렌즈 시스템(605, 610), 2차 장치(620) 및 3차 장치(630) 중 하나 이상은 위성 위치확인 시스템(global positioning) 메커니즘을 포함할 수 있고, 이 경우 사용자의 위치가 응급 정보와 함께 전송될 수 있다.
대안적인 예로서, 동력공급가능 안과용 렌즈(605, 610)는 시력 치료(vision therapy)를 보조할 수 있으며, 이 경우 사용자(600)는 특정 눈 운동(eye exercise)을 수행할 수 있다. 운동은 손상 또는 잘못된 큐(miscue)를 수용하는 사용자의 뇌의 능력을 증가시킬 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 도 9a 내지 도 9d에 대해 기술되는 바와 같은 캘리브레이션이 일 세트의 목표 파라미터를 확립할 수 있다. 예를 들어, 안과용 렌즈(605, 610), 2차 장치(620) 및/또는 3차 장치(630)는 눈 움직임이 허용가능한 범위 외측으로 벗어날 때 또는 벗어나는지의 여부를 결정할 수 있을 수 있고, 이 경우 치료 스케쥴은 허용가능한 범위를 확립할 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, 치료 스케쥴은 물리 치료실 내의 컴퓨팅 시스템과 같은 주변 장치(650)로부터 업로딩될 수 있다. 일부 그러한 예에서, 사용자(600)의 경과를 나타낼 수 있는 특정된 데이터가 치료 동안 수집될 수 있고, 이 특정된 데이터가 주변 장치(650)로 다시 전송될 수 있다. 제3자는 결과에 기초하여 치료 스케쥴에 대해 조정을 행할 수 있다.
다른 예시적인 실시예에서, 2차 장치(620)는 사전한정된 데이터를 제3자 저장 장치, 예를 들어 인터넷 "클라우드", 제3자 서버 메모리 시스템 또는 사용자의 개인용 컴퓨터로 송신함으로써 저장된 데이터를 "백업"할 수 있다.
안과용 렌즈 시스템은 2차 장치(620) 및 3차 장치(630) 중 하나 또는 둘 모두를 메모리 백업 메커니즘으로서 이용할 수 있고, 이 경우 렌즈(605, 610)를 포함하는 안과용 렌즈 시스템은 사전한정된 데이터를 외부 장치(620, 630)로 주기적으로 전송할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 데이터의 전송은 시스템 내에 저장된 데이터를 소거하도록 렌즈(605, 610)를 포함하는 안과용 렌즈 시스템을 프롬프트할 수 있고, 이는 보다 낮은 저장 용량을 허용할 수 있다.
또 다른 추가의 예에서, 2차 장치(620)는 특정된 데이터가 주변 장치(650)로 전송될 수 있도록 프로그래밍될 수 있다. 예를 들어, 렌즈(605, 610)를 포함하는 안과용 렌즈 시스템은 배란기 또는 임신을 나타낼 수 있는 바이오마커를 모니터링할 수 있고, 사용자는 배우자 또는 의사 그룹과 같은 특정 사람 또는 사람 그룹에 이벤트를 통지하도록 2차 장치(620)를 프로그래밍할 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, 3차 장치(630)는 렌즈(605, 610)를 포함하는 안과용 렌즈 시스템을 위한 1차 전력 및/또는 처리 공급원을 포함할 수 있다. 대안적으로, 3차 장치(630)는 보충적인 처리 및/또는 전력 공급원을 포함할 수 있고, 이 경우 3차 장치(630)는 안과용 렌즈(605, 610)를 포함하는 안과용 렌즈 시스템의 용량을 강화할 수 있다. 예를 들어, 3차 장치(630)는 안과용 렌즈(605, 610)를 포함하는 안과용 렌즈 시스템 내의 전력 공급원을 충전하도록 구성될 수 있고, 이는 안과용 렌즈(605, 610)를 포함하는 안과용 렌즈 시스템이 연장된 기간 동안 샘플 레이트를 증가시키도록 허용할 수 있다. 일부 그러한 예에서, 안과용 렌즈(605, 610)를 포함하는 안과용 렌즈 시스템은 3차 장치(630) 없이 동작할 수 있지만, 3차 장치(630)에 의해 최적화될 수 있다.
외부 장치(620, 630) 및 안과용 렌즈(605, 610)는 3개의 장치가 무선으로 통신하는 것을 가능하게 하는 상보적인 통신 프로토콜을 포함할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 통신 프로토콜은 예를 들어 적외선을 포함하는, 장치들 사이의 근접도에 의존할 수 있는 기술을 포함할 수 있고, 이는 의도하지 않은 외부 장치와의 우연한 무선 통신을 제한할 수 있다.
일부 대안의 예시적인 실시예는 예를 들어 블루투스(Bluetooth) 기술과 같은, 표준 외부 장치에 전형적으로 포함되는 기술을 통해 안과용 렌즈와 외부 장치 사이의 페어링을 가능하게 할 수 있다. 다른 무선 통신 방법과 비교할 때, 블루투스 기술은 외부 장치에서 비교적 통상적일 수 있으며, 동기화는 추가적인 하드웨어를 필요로 하지 않을 수 있다.
대안적으로, 통신 프로토콜은 예를 들어 ANT 또는 ZigBee 기술을 포함하는 보다 낮은 전력의 실시예를 포함할 수 있다. 이는 안과용 렌즈가 외부 장치로부터의 외부 장치 이벤트 데이터 전송을 위한 환경을 주기적으로 샘플링하는 것을 가능하게 하면서, 또한 샘플링으로부터의 전력 손실을 제한할 수 있다. 저전력 무선 프로토콜은 일반적으로 안과용 렌즈의 잠재적인 동력공급가능 지속기간을 연장시킬 수 있다. 상보적인 무선 프로토콜 프로파일은 안과용 렌즈가 의도된 외부 장치로부터의 전송을 수신하는 것을 제한할 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, 페어링은 사용 전에 이루어질 수 있다. 예를 들어, 안과용 렌즈는 예컨대 의도된 외부 장치 상으로 다운로딩될 수 있는 애플리케이션 소프트웨어의 사용을 통해 특정 외부 장치와 상호작용하도록 사전프로그래밍될 수 있다. 다른 그러한 실시예에서, 안과용 렌즈는 시리얼 인증 코드(serial authentication code) 또는 전자 계보(e-pedigree)를 포함할 수 있으며, 이는 특정 안과용 렌즈 또는 안과용 렌즈 팩에 고유할 수 있다. 안과용 렌즈를 식별하는 고유 코드는 안과용 렌즈의 브랜드 또는 라인과 관련된 시리얼화(serialization) 방법에 따라 달라질 수 있다.
외부 장치는 특정 시리얼 코드를 인식하도록 프로그래밍될 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 사용자는 인증 시리얼 번호와 관련될 수 있는 재고 관리 단위(stock keeping unit, SKU) 바코드 또는 신속 응답(quick response, QR) 바코드를 스캔하거나 촬영하도록 캡쳐 기술을 이용하여 외부 장치를 프로그래밍할 수 있다. 일부 그러한 양태에서, SKU 또는 QR 바코드는 예를 들어 개별 블리스터 패키지 상에 또는 다수의 블리스터 패키지를 위한 상자 상에 또는 다른 통상적인 패키징 기술로 안과용 렌즈의 패키징 상에 위치될 수 있다. 패키징과의 상호작용을 통해 페어링을 개시하는 것은 안과용 렌즈 또는 눈의 오염 또는 손상을 감소시키기 위한 수단으로서 안과용 렌즈와의 직접적인 상호작용에 비해 바람직할 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, 스캔된 코드는 안과용 렌즈의 식별 속성을 특정할 수 있다. 식별은 외부 장치가 의도된 안과용 렌즈와 특정하게 통신하는 것을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 스캔된 코드는 무선 통신 기술에 따라 인증 코드, 블루투스 프로파일, 적외선 파장 또는 적외선 신호 패턴을 포함할 수 있다.
안과용 렌즈와 외부 장치 사이의 통신 전에, 2개의 장치는 예를 들어 무선 주파수 식별 시스템의 사용을 통해 시리얼 인가(serial authorization) 또는 전자 계보를 주고받거나 인식할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 외부 장치 이벤트는 식별 또는 인가 질의(authorization interrogation)를 안과용 렌즈로 전송하도록 외부 장치를 트리거시킬 수 있다. 질의는 인가 코드의 전부 또는 일부를 포함하거나 전혀 포함하지 않을 수 있다. 예를 들어, 외부 장치는 전체 코드를 전송할 수 있으며, 코드가 안과용 렌즈의 시리얼 코드와 일치하는 경우, 렌즈는 응답을 전송할 수 있고, 이는 시리얼 코드 또는 정확한 시리얼 코드의 인식을 포함할 수 있다.
대안적으로, 질의는 시리얼 코드의 일부분을 포함할 수 있으며, 안과용 렌즈가 나머지 부분으로 응답할 수 있다. 성공적인 스트링(string)이 추가의 무선 통신을 허용할 수 있다. 또 다른 추가의 대안에서, 질의는 시리얼 코드의 어느 부분도 전송하지 않을 수 있고, 전체 코드를 전송하도록 안과용 렌즈를 프롬프트할 수 있다. 외부 장치가 시리얼 코드를 검증한 경우, 무선 통신이 계속될 수 있고, 시리얼 코드가 일치하지 않는 경우, 무선 통신은 종료될 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, 페어링은 전체적으로 눈 상에서 이루어질 수 있고, 이 경우 사용자 또는 외부 장치 조작자는 외부 장치를 안과용 렌즈에 근접하게 위치시킬 수 있다. 예를 들어 다운로딩가능 모바일 애플리케이션 또는 제조 동안 설치된 표준 무선 소프트웨어를 포함하는 소프트웨어 애플리케이션을 이용하여, 사용자는 안과용 렌즈의 무선 프로파일 또는 프로토콜을 스캔하도록 외부 장치를 프롬프트할 수 있다. 그러한 초기 스캔은 예를 들어 적외선 또는 블루투스 기술을 통해 외부 장치를 안과용 렌즈에 페어링시킬 수 있다. 외부 장치가 페어링에 기초하여 안과용 렌즈의 ID(identity)를 검증한 경우, 추후의 무선 통신이 이루어질 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, 안과용 렌즈는 단일의 특정된 외부 장치를 통해 통신할 수 있다. 대안적으로, 안과용 렌즈는 다수의 외부 장치와 페어링될 수 있으며, 이 경우 장치들 중 임의의 장치에 대한 근접도가 2개의 렌즈들 사이의 무선 통신을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 외부 장치는 데스크탑 컴퓨터, 텔레비전, 태블릿 및/또는 스마트폰을 포함할 수 있다. 사용자는 안과용 렌즈를 4개 모두의 외부 장치와 동기화할 수 있으며, 이는 사용자가 4개의 장치 중 임의의 장치에 근접해 있을 수 있을 때, 또는 보다 구체적으로는 사용자가 이 장치와 결합할 때, 렌즈들 사이에 통신을 가능하게 할 수 있다. 다수의 장치를 이용하는 것은 사용자를 단일 장치에 테더링(tethering)시키지 않고서 연속적인 통신을 가능하게 할 수 있다.
예시적인 예로서, 무선 주파수 식별(radio frequency identification, RFID)이 안과용 렌즈의 ID를 검증하기 위한 수단으로서 이용될 수 있다. RFID를 통한 검증은 외부 장치가 안과용 렌즈의 가시선 내에 있을 것을 필요로 하지 않을 수 있다. 그러한 실시예는 무선 통신을 특정 범위로 제한하지만 반드시 특정 위치로 제한하지는 않을 수 있다. 예를 들어, 외부 장치는 가방 또는 주머니 내에 위치될 수 있으며, 무선 통신은 외부 장치가 범위 내에 있을 수 있는 경우 여전히 이루어질 수 있다.
RFID 시스템은 또한 태그(tag) 및 판독기(reader)의 유형에 기초한 식별 교환을 위해 저전력 요건을 허용할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 안과용 렌즈는 수동형 태그(passive tag)를 포함할 수 있으며, 이 경우 안과용 렌즈는 외부 장치 내의 능동형 판독기(active reader)로부터의 질의에 응답할 수 있다. 그러한 실시예는 안과용 렌즈 내에서의 전력 사용을 절약할 수 있다. 일부 그러한 양태에서, 질의는 외부 장치 이벤트 데이터에 대해 한정된 환경을 샘플링하는 것을 시작하도록 안과용 렌즈를 프롬프트할 수 있다. 안과용 렌즈는 질의 전에 비활성 상태일 수 있고, 샘플링은 예를 들어 인증 코드가 검증되지 않을 수 있을 때 에너지를 절약하기 위해 지정된 양의 시간 후에 비활성화될 수 있다. 대안적으로, 안과용 렌즈는 외부 장치의 존재 및 인터페이싱 요구에 기초하여 달라질 수 있는 상이한 레이트로 샘플링할 수 있다.
이제 도 7을 참조하면, 안과용 렌즈(725, 730, 755, 765)가 다수의 사용자(720, 750, 760)에 의해 착용된 안과용 렌즈 시스템이 예시되어 있다. 그러한 예시적인 실시예에서, 렌즈(725, 730, 755, 765)는 동일한 2차 장치(700)를 통해 그리고 2차 장치와 통신할 수 있지만, (도시 안된) 3차 장치를 이용할 수 있거나 그렇지 않을 수 있다. 예를 들어, 제1 사용자(720) 상의 렌즈(725, 730)는 (도시 안된) 3차 장치로부터의 전력 지원을 이용할 수 있고, 제2 사용자(750) 상의 렌즈(755)는 3차 장치와 통신하지 않을 수 있거나 별개의 3차 장치와 통신할 수 있다.
예시적인 예시로서, 안과용 렌즈 시스템은 제1 사용자(720)의 눈 세트 상의 안과용 렌즈(725, 730), 제2 사용자(750) 상의 단일 안과용 렌즈(755), 및 제3 사용자(760) 상의 단일 안과용 렌즈(765)를 포함할 수 있다. 그러한 예에서, 제1 사용자(720) 상의 렌즈 세트(725, 730)는 시선 및 눈모음 데이터를 2차 장치(700)로 전송할 수 있고, 렌즈(725, 730)는 또한 예컨대 위성 위치확인 시스템을 통해 방향 및 위치 데이터를 전송할 수 있다.
단일 사용자(720)에 대한 눈 세트 상의 2개의 렌즈(725, 730)로부터의 데이터를 이용하여, 2차 장치(700)는 눈모음 및 시선 데이터에 기초한 제1 사용자(720)의 관찰 거리(735)를 확립할 수 있다. 제2 사용자(750) 및 제3 사용자(760)로부터의 위치 및 시선 데이터를 추가하는 것은 2차 장치(700)가 3명의 사용자에 의해 관찰되는 객체의 위치 범위(740)를 보다 정확하게 결정하는 것을 허용할 수 있다. 도 7에 예시된 위치 범위(740)는 단지 예시적인 목적을 위한 것이며, 제1 사용자(720), 제2 사용자(750) 및 제3 사용자(760)로부터의 예시된 방향 정보에 기초한 포괄적인 범위로 간주되어서는 안 된다.
예를 들어, 제1 사용자(720) 상의 렌즈(725, 730)는 제1 사용자(720)의 정확한 위치(즉, 위도 및 경도), 정확한 관찰 거리(735) 및 정확한 시선 방향(즉, 기본 방향(cardinal direction))을 전송할 수 있다. 따라서, 그러한 예시적인 실시예에서, 제1 사용자는 보충적인 처리 전력 및/또는 에너지를 제공할 수 있는 (도시 안된) 3차 장치를 지니거나, 착용하거나, 이용할 수 있다. 처리 및 전력 부담은 제2 및 제3 사용자(750, 760) 상의 단일 렌즈(755, 765)에 대해 상당하게 작아질 수 있고, 그러한 예에서, 제2 및 제3 사용자(750, 760)가 3차 장치를 이용할 필요가 없을 수 있다.
사용자(750, 760)가 하나의 동력공급형 안과용 렌즈(755, 765)를 착용할 수 있는 예에서, 사용자는 제2 수동형 안과용 렌즈를 착용할 수 있거나 그렇지 않을 수 있다. 사용자(760)가 시력 교정을 필요로 하는 경우, 제2 렌즈(770)가 교정 굴절력을 포함할 수 있고, 동력공급가능 렌즈(765)는 예컨대 봉지하는 하이드로겔 부분의 구조를 통해 수동형 시력-교정 양태를 포함할 수 있다. 그러나, 사용자(750)가 시력 교정을 필요로 하지 않을 수 있는 경우, 사용자(750)는 제2 렌즈를 착용하지 않을 수 있다.
그러한 예시적인 양태에서, 2차 장치(700)는 제2 사용자(750) 및 제3 사용자(760) 상의 안과용 렌즈(755, 765)로부터 시선의 기본 방향 및 좌표를 요청할 수 있다. 제1 사용자(720), 제2 사용자(750) 및 제3 사용자(760)의 상대 위치에 기초하여, 2차 장치(700)는 3명의 사용자가 관찰하고 있는 객체가 위치될 수 있는 삼각 영역을 결정할 수 있다. 각각의 렌즈에 대한 좌표 데이터를 전송하는 것은 2차 장치(700)가, 사용자(720, 750, 760)가 동일한 객체 또는 영역을 보고 있을 수 있는지의 여부를 결정하는 것을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 제2 사용자(750) 상의 렌즈(755)가 서쪽으로 대향하고 있을 수 있고 제3 사용자(760) 상의 렌즈(765)의 서쪽에 위치될 수 있으며, 제3 사용자(760) 상의 렌즈(765)가 동쪽으로 대향하고 있을 수 있는 경우, 제2 사용자(750) 및 제3 사용자(760)는 동일한 객체 또는 영역(740)을 관찰하고 있지 않을 수 있다.
일부 다른 예시적인 실시예에서, 제1 사용자는 단지 단일 안과용 렌즈를 착용할 수 있고, 각각의 사용자는 시계와 같은 2차 장치를 착용하거나 지닐 수 있다. 각각의 2차 장치는 위치 및 방향 데이터를 예를 들어 중앙 컴퓨터로 주기적으로 전송할 수 있다. 그러한 예시적인 실시예는, 인원의 상대 위치가 작전 또는 전력의 성공 및 효과에 중대할 수 있는 군사 작전 또는 게이밍에 유용할 수 있다. 예를 들어, 타겟의 크기 및 위치는 개개인으로부터의 구두 응답 또는 보고 없이 계산될 수 있으며, 이는 인적 오류의 가능성을 감소시킬 수 있다.
이제 도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 눈 세트(800)가 2차 장치의 스크린(820)을 관찰하고 있는 것으로 예시되어 있으며, 이 경우 스크린(820)은 프라이버시 가드(privacy guard)를 포함한다. 일부 예시적인 실시예에서, 외부 장치는 보안 또는 프라이버시 가드 또는 층을 갖춘 스크린(820)을 포함할 수 있으며, 이 경우 안과용 렌즈(810) 상의 필터가 스크린(820)의 콘텐츠를 관찰하기 위해 필요할 수 있다. 이제 도 8a를 참조하면, 여기서는 수동형 안과용 렌즈(805)를 착용하고 있는 것으로 도시된, 동력공급형 안과용 렌즈 시스템을 착용하고 있지 않은 한 쌍의 눈(800)에 의해 관찰될 때의 프라이버시 가드를 갖춘 외부 장치의 스크린(820)이 예시되어 있다. 사용자(800)는 프라이버시 가드를 통하여 스크린(820)을 통해 관찰할 수 없을 수 있거나, 사용자는 프라이버시 가드를 비활성화시킬 수 없을 수 있다.
이제 도 8b를 참조하면, 프라이버시 가드를 갖춘 외부 장치의 스크린(820)을 관찰할 수 있는 안과용 렌즈 시스템(810)의 예시적인 실시예가 예시되어 있다. 일부 예시적인 실시예는 (도시 안된)단일 동력공급가능 렌즈를 포함할 수 있고, 이 경우 사용자는 반대편 눈 상에 수동형 렌즈를 착용할 수 있거나, 시력 교정이 필요하지 않을 수 있는 경우, 사용자는 제2 렌즈를 착용하지 않을 수 있다. 시력 교정이 필요할 수 있는 경우, 정적 시력-교정 굴절력이 동력공급가능 렌즈에 포함될 수 있다. 대안적으로, 인터페이싱은 예를 들어 장치가 시선, 눈모음 또는 둘 모두를 추적할 수 있는 경우, 2개의 동력공급가능 렌즈(810)로부터 상대적 정보를 필요로 할 수 있다. 예시된 것과 같은, 그러한 예시적인 실시예에서, 사용자는 2개의 동력공급가능 안과용 렌즈(810)를 착용할 필요가 있을 수 있다.
이제 도 8c를 참조하면, 프라이버시 가드를 갖춘 외부 장치의 스크린(820)을 관찰할 수 있는 안과용 렌즈 시스템(810)의 다른 예시적인 실시예가 예시되어 있다. 도 8b에 예시된 실시예와는 대조적으로, 도 8c의 안과용 렌즈 시스템(810)은 사용자가 스크린을 관찰하는 것을 가능하게 하도록 스크린(820)을 비활성 또는 조정하는 시계와 같은 3차 외부 장치(830)를 이용한다. 일부 예시적인 실시예에서, 안과용 렌즈 시스템(810)이 눈 세트(800) 상에 그리고 3차 장치(830)의 사전한정된 근접도 내에 위치될 때, 3차 장치(830)의 샘플 레이트는 증가될 수 있어서, 2차 장치와 안과용 렌즈 시스템(810) 사이의 응답의 지연이 감소된다.
일부 예시적인 실시예에서, 프라이버시 가드 설정은 정적일 수 있으며, 이는 안과용 렌즈 내에 또는 그 상에 수동형 필터만을 필요로 할 수 있다. 대안적으로, 프라이버시 가드 설정은 조정가능할 수 있으며, 이 경우 동력공급가능 안과용 렌즈 상의 필터는 가변적 가드 설정을 수용하도록 프로그래밍가능할 수 있다. 가변적 가드 설정은 다른 사용자의 안과용 렌즈가 동일한 필터를 포함할 가능성을 제한할 수 있다. 가변적 가드 설정은 사용자에 의해 프로그래밍되거나 무작위적으로 생성될 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, 프라이버시 가드는 편광된 또는 틴팅된(tinted) 스크린을 포함할 수 있다. 프라이버시 가드가 편광된 스크린을 포함하는 경우, 필터는 상보적인 편광을 포함할 수 있고, 이 경우 필터의 편광은 스크린의 편광과 정렬될 수 있다. 프라이버시 가드가 틴트를 포함하는 경우, 필터는 틴트 색상의 특정 파장의 흡수를 차단할 수 있다.
안과용 렌즈 내의 필터는 프라이버시 가드를 통해 장치를 관찰할 때 활성화될 수 있으며, 이는 필터가 프라이버시 가드를 통해 관찰하지 않을 때 사용자의 시야를 방해하는 것을 방지할 수 있다. 그러한 프라이버시 가드는 제거가능한 필터 시트와 같은 통상적인 스크린 보호 방법보다 편리하고, 눈에 덜 거슬리며, 더 확실할 수 있다.
이제 도 9a 내지 도 9d를 참조하면, 안과용 렌즈 시스템을 착용하고 있는 사용자의 한 쌍의 눈(900)이 2차 장치(920)의 스크린 상의 객체 또는 지점(925)을 보도록 프롬프트될 수 있는 예시적인 일련의 캘리브레이션 단계가 예시되어 있다. 외부 장치(920)가 시선에 대해 평행한 위치로 도시된 상태로 일련의 단계가 하향식 도면으로 예시되어 있지만, 다른 각도가 실현가능할 수 있고 본 명세서에 기술된 본 발명의 기술의 일부로 고려되어야 한다. 사용자(900)가 일 세트의 동력공급가능 안과용 렌즈(930)를 착용하고 있을 수 있는 경우, 외부 장치(920)는 양 렌즈(930)로부터의 위치 입력을 수신할 수 있다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 사용자(900)가 외부 장치(920) 상의 객체(925)를 먼 거리에서 관찰할 때, 양 눈은 약간의 눈모음을 갖고서 유사한 또는 동일한 방향을 응시할 수 있다. 도 9b에 도시된 바와 같이, 사용자(900)가 외부 장치(920) 상의 객체(925)를 가까운 거리에서 관찰할 때, 눈들은 모아질 수 있지만, 여전히 전방을 응시할 수 있다. 도 9c에 도시된 바와 같이, 사용자(900)가 외부 장치(920)의 스크린의 좌측 부분의 객체(925)를 관찰할 때, 좌안은 전방을 볼 수 있고, 우안은 좌측을 보도록 이동할 수 있다. 도 9d에 도시된 바와 같이, 외부 장치(920)의 스크린의 우측 부분의 객체(925)를 볼 때 도 9c와 반대의 상황이 일어날 수 있다.
따라서, 2차 장치(920)는 도 9a 내지 도 9d에 예시된 변하는 거리 및 위치에서 객체(925)를 관찰하도록 사용자(900)를 프롬프트할 수 있고, 이 경우 일련의 프롬프트가 사용자(900)와 관련된 캘리브레이션 프로파일을 발생시킬 수 있다. 캘리브레이션은 사용자의 선호도 및 속성을 확립할 수 있다. 캘리브레이션은 렌즈가 사용자 눈 움직임을 보다 정확하게 추적하는 것을 가능하게 할 수 있다. 캘리브레이션 프로세스는 외부 장치, 안과용 렌즈 또는 둘 모두에 대해 기준 데이터를 제공할 수 있다. 일부 양태에서, 캘리브레이션은 렌즈(930)가 눈 움직임에 대해 어떻게 움직이는지를 인식하도록 안과용 렌즈를 프로그래밍할 수 있다.
캘리브레이션은 외부 장치가 의도적 눈 움직임과 불수의적(involuntary) 눈 움직임, 예를 들어 눈떨림에 의해 유발되는 움직임 간을 구별하는 것을 가능하게 할 수 있다. 캘리브레이션 단계는 사전한정된 길이의 시간 동안 외부 장치의 스크린 상의 객체를 보도록 사용자를 프롬프트할 수 있다. 그 시간 전반에 걸쳐, 외부 장치는 속도, 방향 및 초기 초점으로부터의 거리를 포함하여 불수의적 움직임 데이터를 기록 또는 인식할 수 있다.
캘리브레이션에 기초하여, 외부 장치는 불수의적 움직임 데이터를 인식 및 무시할 수 있을 수 있어서, 그 데이터를 전자 장치에서 통상적일 수 있는 것과 같이 잡음과 유사한 것으로 처리한다. 심각한 또는 문제성 눈떨림을 가진 사용자의 경우, 캘리브레이션은 수의적(voluntary) 눈 움직임과 불수의적 눈 움직임을 구별하기에 충분하지 않을 수 있다. 일부 그러한 실시예에서, 특수한 안과용 렌즈, 외부 장치 내의 추가적인 소프트웨어 또는 둘 모두의 조합이 불수의적 눈 움직임의 "잡음"을 적절하게 극복하기 위해 필요할 수 있다. 외부 장치는 캘리브레이션 결과를 저장하고 그 캘리브레이션에 기초하여 하나의 렌즈로부터의 위치 데이터를 처리할 수 있다. 따라서, 반대편 눈에 전송된 위치 데이터는 이미 조정되어 있을 수 있어서, 안과용 렌즈에 대한 처리 부담의 일부를 완화시킬 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, 캘리브레이션 데이터에 기초하여, 2차 장치는 불수의적 눈 움직임을 추적하도록 구성될 수 있다. 불수의적 눈 움직임은 피로 및 소정의 감정과 관련될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 탈진하거나 흥분할 때, 그 또는 그녀의 불수의적 눈 움직임은 속도 및 빈도 면에서 증가할 수 있고, 사용자는 그 또는 그녀가 탈진하거나 흥분한지의 여부를 알도록 프롬프트될 수 있다. 그러한 예에서, 2차 장치는 시간 경과에 따른 프로파일을 발생시킬 수 있고, 이 경우 프로파일은 특정 불수의적 눈 움직임 패턴을 사용자의 감정적 또는 물리적 상태와 관련시킬 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, 캘리브레이션은 렌즈를 부정확한 눈 상에 착용할 가능성을 제한할 수 있다. 예를 들어, 캘리브레이션은 우안이 각각의 위치 데이터와 함께 전송될 수 있거나 페어링을 개시하도록 전송될 수 있는 특정 식별 스트링(identification string)을 가진 안과용 렌즈를 착용하는 것으로 확립할 수 있다. 우측 렌즈가 좌안 상에 배치될 수 있는 경우, 위치 데이터는 확립된 정상 범위로부터 벗어날 수 있고, 예를 들어 여기서 위치 데이터는 눈이 반대 방향을 보고 있는 것을 시사할 수 있다. 그러한 양태에서, 통지 메커니즘은 사용자에게, 그가 렌즈를 부정확한 눈 상에 배치하였음을 알리도록 활성화될 수 있다.
삽입체-기반 안과용 렌즈를 위한 재료
일부 예시적인 실시예에서, 렌즈 유형은 실리콘-함유 성분을 포함하는 렌즈일 수 있다. "실리콘-함유 성분"은 단량체, 거대단량체(macromer) 또는 예비중합체 내에 적어도 하나의 [-Si-O-] 단위를 함유하는 것일 수 있다. 바람직하게는, 총 Si 및 부착된 O는 실리콘-함유 성분의 총 분자량의 약 20 중량% 초과, 더욱 바람직하게는 30 중량% 초과의 양으로 실리콘-함유 성분 내에 존재한다. 유용한 실리콘 함유 성분은 바람직하게는 중합성 작용기, 예컨대, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 비닐, N-비닐 락탐, N-비닐아미드, 및 스티릴 작용기를 포함한다.
일부 예시적인 실시예에서, 때때로 삽입체 봉지 층으로 불릴 수 있는, 삽입체를 둘러싸는 안과용 렌즈 스커트는 표준 하이드로겔 렌즈 제형을 포함할 수 있다. 다수의 삽입체 재료에 대해 허용가능한 부합을 제공할 수 있는 특징을 갖는 예시적인 재료는 나라필콘 A 및 나라필콘 B를 포함하는 나라필콘 계열을 포함할 수 있다. 대안적으로, 에타필콘 A를 포함하는 에타필콘 계열은 우수한 예시적인 재료 선택을 나타낼 수 있다. 더욱 기술적으로 포괄적인 논의가 본 명세서의 기술과 일관되는 재료의 특성에 대해 후술되지만, 밀봉 및 봉지된 삽입체의 허용가능한 인클로저(enclosure) 또는 부분적인 인클로저를 형성할 수 있는 임의의 재료가 일관되고 포함된다는 것이 명백할 수 있다.
적합한 실리콘 함유 성분은 하기 화학식 I의 화합물을 포함한다:
Figure pat00001
상기 식에서,
R1은 독립적으로 1가 반응성 기, 1가 알킬기 또는 1가 아릴기 - 전술한 기 중 임의의 것은 하이드록시, 아미노, 옥사, 카르복시, 알킬 카르복시, 알콕시, 아미도, 카르바메이트, 카르보네이트, 할로겐 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 작용기를 추가로 포함할 수 있음 -; 및 1-100개의 Si-O 반복 단위를 포함하는 1가 실록산 사슬 - 알킬, 하이드록시, 아미노, 옥사, 카르복시, 알킬 카르복시, 알콕시, 아미도, 카르바메이트, 할로겐 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 작용기를 추가로 포함할 수 있음 - 로부터 선택될 수 있고;
상기 식에서, b는 0 내지 500이며, b가 0 이외의 것일 수 있을 때, b는 명시된 값과 동일한 모드를 가진 분포일 수 있음이 이해될 수 있고;
상기 식에서, 적어도 하나의 R1은 1가 반응성 기를 포함하며, 일부 실시예에서는 1개 내지 3개의 R1이 1가 반응성 기를 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "1가 반응성 기"는 자유 라디칼 및/또는 양이온 중합을 겪을 수 있는 기이다. 자유 라디칼 반응성 기의 비제한적인 예는 (메트)아크릴레이트, 스티릴, 비닐, 비닐 에테르, C1-6알킬(메트)아크릴레이트, (메트)아크릴아미드, C1-6알킬(메트)아크릴아미드, N-비닐락탐, N-비닐아미드, C2-12알켄일, C2-12알켄일페닐, C2-12알켄일나프틸, C2-6알켄일페닐C1-6알킬, O-비닐카르바메이트 및 O-비닐카르보네이트를 포함한다. 양이온성 반응성 기의 비제한적인 예는 비닐 에테르 또는 에폭사이드기 및 이들의 혼합물을 포함한다. 일 실시예에서, 자유 라디칼 반응성 기는 (메트)아크릴레이트, 아크릴옥시, (메트)아크릴아미드, 및 이들의 혼합물을 포함한다.
적합한 1가 알킬 및 아릴기는 비치환된 1가 C1 내지 C16알킬기, C6-C14아릴기, 예컨대 치환 및 비치환 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 2-하이드록시프로필, 프로폭시프로필, 폴리에틸렌옥시프로필, 이들의 조합 등을 포함한다.
일부 예시적인 실시예에서, b는 0일 수 있고, 하나의 R1이 1가 반응성 기일 수 있으며, 적어도 3개의 R1은 1개 내지 16개의 탄소 원자를 가진 1가 알킬기로부터 선택되고, 다른 실시예에서는 1개 내지 6개의 탄소 원자를 가진 1가 알킬기로부터 선택된다. 이 실시예의 실리콘 성분의 비제한적인 예는 2-메틸-,2-하이드록시-3-[3-[1,3,3,3-테트라메틸-1-[(트라이메틸실릴)옥시]다이실록사닐]프로폭시]프로필 에스테르 ("SiGMA"), 2-하이드록시-3-메타크릴옥시프로필옥시프로필-트리스(트라이메틸실록시)실란, 3-메타크릴옥시프로필트리스(트라이메틸실록시)실란 ("TRIS"),
3-메타크릴옥시프로필비스(트라이메틸실록시)메틸실란 및 3-메타크릴옥시프로필펜타메틸 다이실록산을 포함한다.
다른 예시적인 실시예에서, b는 2 내지 20, 3 내지 15일 수 있거나, 일부 실시예에서는 3 내지 10일 수 있고; 적어도 하나의 말단 R1은 1가 반응성 기를 포함하고, 나머지 R1은 1개 내지 16개의 탄소 원자를 갖는 1가 알킬기로부터, 그리고 다른 실시예에서 1개 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 1가 알킬기로부터 선택된다. 또 다른 예시적인 실시예에서, b는 3 내지 15일 수 있고, 하나의 말단 R1은 1가 반응성 기를 포함하며, 다른 말단 R1은 1개 내지 6개의 탄소 원자를 가진 1가 알킬기를 포함하고, 나머지 R1은 1개 내지 3개의 탄소 원자를 가진 1가 알킬기를 포함한다. 이 실시예의 실리콘 성분의 비제한적인 예는 (모노-(2-하이드록시-3-메타크릴옥시프로필)-프로필 에테르 종결된 폴리다이메틸실록산 (400-1000 MW)) ("OH-mPDMS"), 모노메타크릴옥시프로필 종결된 모노-n-부틸 종결된 폴리다이메틸실록산 (800-1000 MW), ("mPDMS")을 포함한다.
다른 예시적인 실시예에서, b는 5 내지 400 또는 10 내지 300일 수 있고. 두 말단 R1은 1가 반응성 기를 포함하며, 나머지 R1은 독립적으로 1개 내지 18개의 탄소 원자를 가진 1가 알킬기 - 이들은 탄소 원자들 사이에 에테르 결합을 가질 수 있고, 추가로 할로겐을 포함할 수 있음 - 로부터 선택된다.
예시적인 일 실시예에서, 실리콘 하이드로겔 렌즈가 요구될 수 있는 경우, 본 발명의 렌즈는 중합체가 제조될 수 있는 반응성 단량체 성분의 총 중량을 기준으로 약 20 중량% 이상, 그리고 바람직하게는 약 20 내지 70 중량%의 실리콘 함유 성분을 포함하는 반응성 혼합물로부터 제조될 것이다.
다른 예시적인 실시예에서, 1개 내지 4개의 R1은 하기 화학식의 비닐 카르보네이트 또는 카르바메이트를 포함한다:
[화학식 II]
Figure pat00002
상기 식에서, Y는 O-, S- 또는 NH-를 나타내며;
R은 수소 또는 메틸을 나타내며; d는 1, 2, 3 또는 4일 수 있고; q는 0 또는 1일 수 있다.
실리콘 함유 비닐 카르보네이트 또는 비닐 카르바메이트 단량체는 구체적으로 1,3-비스[4-(비닐옥시카르보닐옥시)부트-1-일]테트라메틸-다이실록산; 3-(비닐옥시카르보닐티오) 프로필-[트리스(트라이메틸실록시)실란]; 3-[트리스(트라이메틸실록시)실릴] 프로필 알릴 카르바메이트; 3-[트리스(트라이메틸실록시)실릴] 프로필 비닐 카르바메이트; 트라이메틸실릴에틸 비닐 카르보네이트; 트라이메틸실릴메틸 비닐 카르보네이트, 및
Figure pat00003
를 포함한다. 약 200 미만의 모듈러스를 가진 생의학 장치가 요구될 경우, 단지 하나의 R1이 1가 반응성 기를 포함할 것이며, 나머지 R1기 중 2개 이하가 1가 실록산기를 포함할 것이다.
다른 부류의 실리콘-함유 성분은 하기 화학식들의 폴리우레탄 거대단량체를 포함한다:
[화학식 IV-VI]
(*D*A*D*G) a *D*D*E1;
E(*D*G*D*A) a *D*G*D*E1; 또는
E(*D*A*D*G) a *D*A*D*E1
상기 식에서,
D는 6개 내지 30개의 탄소 원자를 가진 알킬 다이라디칼(diradical), 알킬 사이클로알킬 다이라디칼, 사이클로알킬 다이라디칼, 아릴 다이라디칼 또는 알킬아릴 다이라디칼을 나타내며;
G는, 1개 내지 40개의 탄소 원자를 가지며 에테르, 티오 또는 아민 결합을 주쇄 내에 포함할 수 있는 알킬 다이라디칼, 사이클로알킬 다이라디칼, 알킬 사이클로알킬 다이라디칼, 아릴 다이라디칼 또는 알킬아릴 다이라디칼을 나타내며;
*는 우레탄 또는 우레이도 결합을 나타내며;
a 는 적어도 1일 수 있고;
A는 하기 화학식의 2가 중합체 라디칼을 나타낸다:
[화학식 VII]
Figure pat00004
R11은 독립적으로 탄소 원자들 사이에 에테르 결합을 포함할 수 있는, 1개 내지 10개의 탄소 원자를 가진 알킬 또는 플루오로-치환된 알킬기를 나타내고; y는 적어도 1일 수 있고; p는 400 내지 10,000의 모이어티 중량을 제공하고; 각각의 E 및 E1은 독립적으로 하기 화학식에 의해 나타내어지는 중합성 불포화 유기 라디칼을 나타낸다:
[화학식 VIII]
Figure pat00005
상기 식에서, R12는 수소 또는 메틸일 수 있고; R13은 수소, 1개 내지 6개의 탄소 원자를 가진 알킬 라디칼, 또는 ―CO―Y―R15 라디칼 (여기서, Y는 ―O―, Y―S― 또는 ―NH―일 수 있음)일 수 있으며; R14는 1개 내지 12개의 탄소 원자를 가진 2가 라디칼일 수 있고; X는 ―CO― 또는 ―OCO―를 나타내며; Z는 ―O― 또는 ―NH―를 나타내고; Ar은 6개 내지 30개의 탄소 원자를 가진 방향족 라디칼을 나타내며; w는 0 내지 6일 수 있고; x는 0 또는 1일 수 있으며; y는 0 또는 1일 수 있고; z는 0 또는 1일 수 있다.
바람직한 실리콘-함유 성분은 하기 화학식에 의해 나타내어지는 폴리우레탄 거대단량체일 수 있다:
[화학식 IX]
Figure pat00006
상기 식에서, R16은 아이소포론 다이아이소시아네이트의 다이라디칼과 같은, 아이소시아네이트기의 제거 후 다이아이소시아네이트의 다이라디칼일 수 있다. 다른 적합한 실리콘 함유 거대단량체는 플루오로에테르, 하이드록시-종결된 폴리다이메틸실록산, 아이소포론 다이아이소시아네이트 및 아이소시아나토에틸메타크릴레이트의 반응에 의해 형성되는 하기 화학식 X의 화합물 (여기서, x + y는 10 내지 30 범위의 수일 수 있음)일 수 있다.
[화학식 X]
Figure pat00007
본 발명에 사용하기에 적합한 다른 실리콘 함유 성분은 폴리실록산, 폴리알킬렌 에테르, 다이아이소시아네이트, 폴리플루오르화 탄화수소, 폴리플루오르화 에테르 및 다당류 기를 함유한 거대단량체; 말단 다이플루오로-치환된 탄소 원자에 부착된 수소 원자를 가진 극성 플루오르화 그래프트 또는 측쇄기를 가진 폴리실록산; 에테르 및 실록사닐 결합을 포함한 친수성 실록사닐 메타크릴레이트 및 폴리에테르 및 폴리실록사닐 기를 함유한 가교결합성 단량체를 포함한다. 전술한 폴리실록산 중 임의의 것이 또한 실리콘-함유 성분으로서 본 발명에서 사용될 수 있다.
가장 실현가능하고 바람직한 실시예로 여겨지는 것이 도시되고 기술되지만, 기술되고 도시된 특정 설계 및 방법으로부터 벗어나는 것이 당업자에게 떠오를 것이고 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 사용될 수 있다는 것은 명백할 수 있다. 본 발명은 기술되고 예시된 특정 구성으로 제한되는 것이 아니라, 첨부된 특허청구범위의 범주 내에 포함될 수 있는 모든 변형과 합쳐지도록 구성될 것이다.

Claims (21)

  1. 제1 외부 장치(external device)와 무선 통신할 수 있는 안과용 렌즈 시스템(ophthalmic lens system)으로서,
    상기 안과용 렌즈 시스템은, 상기 제1 외부 장치와 무선으로 통신하도록 구성된, 제1 눈 상의 제1 안과용 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 안과용 렌즈는,
    제1 렌즈 송신기,
    제1 렌즈 수신기,
    상기 제1 렌즈 송신기 및 상기 제1 렌즈 수신기와 전기 통신하는 제1 렌즈 프로세서, 및
    상기 제1 눈 상에 배치되도록 그리고 상기 제1 렌즈 송신기, 상기 제1 렌즈 수신기 및 상기 제1 렌즈 프로세서 중 하나 이상의 적어도 일부를 봉지하도록 구성된 제1 소프트 렌즈 부분(soft lens portion)을 포함하고,
    상기 제1 외부 장치는 제1 장치 전력 공급원, 제1 장치 송신기, 제1 장치 수신기, 및 상기 제1 장치 전력 공급원, 상기 제1 장치 송신기 및 상기 제1 장치 수신기와 전기 통신하는 제1 장치 프로세서를 포함하는, 안과용 렌즈 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안과용 렌즈 시스템은, 상기 제1 안과용 렌즈 및 상기 제1 외부 장치 중 하나 또는 둘 모두와 무선으로 통신하도록 구성된, 제2 눈 상의 제2 안과용 렌즈를 추가로 포함하고,
    상기 제2 안과용 렌즈는,
    제2 렌즈 송신기,
    제2 렌즈 수신기,
    상기 제2 렌즈 송신기 및 상기 제2 렌즈 수신기와 전기 통신하는 제2 렌즈 프로세서, 및
    상기 제2 눈 상에 배치되도록 그리고 상기 제2 렌즈 송신기, 상기 제2 렌즈 수신기 및 상기 제2 렌즈 프로세서 중 하나 이상의 적어도 일부를 봉지하도록 구성된 제2 소프트 렌즈 부분을 포함하고,
    상기 장치 프로세서는 상기 제1 렌즈 프로세서 및 상기 제2 렌즈 프로세서 중 하나 또는 둘 모두보다 높은 계산력(computational power)을 갖도록 구성된, 안과용 렌즈 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 안과용 렌즈 시스템은 제2 외부 장치와 무선으로 통신하도록 구성된, 안과용 렌즈 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 안과용 렌즈와 상기 제1 외부 장치 사이의 무선 페어링(wireless pairing)이 상기 안과용 렌즈 시스템과 상기 제1 외부 장치 사이의 무선 통신을 가능하게 할 수 있는, 안과용 렌즈 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 안과용 렌즈 시스템은, 상기 제1 눈의 누액(tear fluid), 상기 제1 눈의 안구 환경(ocular environment), 또는 상기 제1 눈 외부의 근접한 환경 중 하나 이상의 제1 사전한정된 특성(predefined property)을 모니터링하도록 구성된 제1 센서를 추가로 포함하는, 안과용 렌즈 시스템.
  6. 제2항에 있어서, 상기 안과용 렌즈 시스템은, 상기 제1 눈 또는 상기 제2 눈의 누액, 상기 제1 눈 또는 상기 제2 눈의 안구 환경, 또는 상기 제1 눈 또는 상기 제2 눈 외부의 근접한 환경 중 하나 이상의 복수의 사전한정된 특성들을 모니터링하도록 구성된 복수의 센서들을 추가로 포함하는, 안과용 렌즈 시스템.
  7. 제2항에 있어서, 상기 제1 안과용 렌즈 및 상기 제2 안과용 렌즈 중 하나 또는 둘 모두와 상기 제1 외부 장치와의 무선 페어링이, 상기 안과용 렌즈 시스템과 상기 제1 외부 장치 사이의 무선 통신을 가능하게 할 수 있는, 안과용 렌즈 시스템.
  8. 제3항에 있어서, 상기 제2 외부 장치는 상기 안과용 렌즈 시스템에 동력을 공급하도록(energize) 구성된, 안과용 렌즈 시스템.
  9. 제3항에 있어서, 상기 제2 외부 장치는 상기 안과용 렌즈 시스템의 처리 전력(processing power)을 증가시키도록 구성된, 안과용 렌즈 시스템.
  10. 제6항에 있어서, 상기 복수의 사전한정된 특성들은 상기 제1 눈 및 상기 제2 눈의 사전한정된 특성을 포함하는, 안과용 렌즈 시스템.
  11. 제6항에 있어서, 상기 복수의 사전한정된 특성들은 상기 제2 사전한정된 특성의 하나 또는 둘 모두에 대한 일 세트의 상보적인 특성들을 포함하고, 상기 상보적인 특성들은 상기 안과용 렌즈 시스템을 착용한 사용자의 사전한정된 상태를 나타내는, 안과용 렌즈 시스템.
  12. 제6항에 있어서, 상기 안과용 렌즈 시스템의 기능성의 동작이 상기 복수의 사전한정된 특성들에 기초하는, 안과용 렌즈 시스템.
  13. 제7항에 있어서, 상기 제1 외부 장치는 사용자의 우안 상의 우측 안과용 렌즈 및 상기 사용자의 좌안 상의 좌측 안과용 렌즈를 인식할 수 있는, 안과용 렌즈 시스템.
  14. 제12항에 있어서, 상기 기능성은 상기 제1 눈 또는 상기 제2 눈 중 하나 또는 둘 모두의 상기 안구 환경 상으로 활성제를 분배하는 것을 포함하는, 안과용 렌즈 시스템.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제1 외부 장치는, 상기 좌측 안과용 렌즈가 상기 우안 상에 위치되고 상기 우측 안과용 렌즈가 상기 좌안 상에 위치될 때 상기 사용자에게 경고할 수 있는, 안과용 렌즈 시스템.
  16. 제1 외부 장치와 무선 통신할 수 있는 안과용 렌즈 시스템으로서, 상기 안과용 렌즈 시스템은 복수의 사용자들의 복수의 눈들 상의 복수의 안과용 렌즈들을 포함하고, 상기 복수의 안과용 렌즈들은 상기 제1 외부 장치와 무선으로 통신하도록 구성된, 안과용 렌즈 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 상기 복수의 안과용 렌즈들은 위치 및 방향 데이터를 상기 제1 외부 장치로 전송하도록 구성된, 안과용 렌즈 시스템.
  18. 제16항에 있어서, 상기 복수의 안과용 렌즈들 중 적어도 일부는 제2 외부 장치와 무선으로 통신하도록 구성된, 안과용 렌즈 시스템.
  19. 제17항에 있어서, 상기 복수의 안과용 렌즈들 중 적어도 일부는 공통 영역을 관찰하고, 상기 제1 외부 장치는, 상기 위치 및 방향 데이터에 기초하여 상기 복수의 안과용 렌즈들에 대한 상기 공통 영역을 계산하도록 구성된, 안과용 렌즈 시스템.
  20. 제18항에 있어서, 상기 제2 외부 장치는 상기 안과용 렌즈 시스템에 동력을 공급하도록 구성된, 안과용 렌즈 시스템.
  21. 제18항에 있어서, 상기 제2 외부 장치는 상기 안과용 렌즈 시스템의 처리 전력을 증가시키도록 구성된, 안과용 렌즈 시스템.
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