KR20160147912A - 활성제 방출 시스템에 대한 방법 및 활성제 방출 시스템을 갖는 안과용 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 활성제 방출 시스템(105)을 갖는 동력공급형 안과용 디바이스(150) 및 관련 방법을 제공한다. 활성제 방출 시스템은, 안과용 디바이스 내에 포함되는 동력공급 요소(100)의 사용을 통하여, 하나 이상의 미리 결정된 시간들에, 예를 들어, 비타민, 윤활제, 식염수, 용매, 및/또는 의약을 포함하는 활성제를 분배하기에 적합할 수 있다. 동력공급 요소는 배터리 및/또는 에너지 수용체 안테나일 수 있다. 활성제의 방출은 무선으로 수신되는 신호, 미리 결정된 시간, 및/또는 감지된 상태에 따라 행해질 수 있는데, 이는 활성화 요소가 응력 하에서 금속 캡의 적어도 일부분에 전류를 전도하게 하여, 그것이 접히게 함으로써 활성제를 주변 환경에 노출시키도록 할 수 있다.

Description

활성제 방출 시스템에 대한 방법 및 활성제 방출 시스템을 갖는 안과용 디바이스{METHOD AND OPHTHALMIC DEVICE WITH ACTIVE AGENT RELEASE SYSTEM}

우선권 주장

본 출원은, 전체적으로 참고로 포함된, 2014년 4월 25일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/984,590호에 대해 우선권을 주장한다.

기술분야

본 발명은 수용 셀(containment cell)들의 어레이를 포함하는 동력공급형 안과용 디바이스를 제공하고, 각각의 수용 셀은 수용 셀들 각각의 내부에 함유된 활성제를 방출하기 위해 셀 활성화 요소에 의해 전기적으로 작동될 수 있는 캡을 포함한다.

활성제는 종종 눈의 질병 및 질환의 치료를 위해 눈에 투여된다. 눈에 활성제를 전달하기 위한 종래의 수단은 눈 표면에의 국소 적용을 수반한다. 눈은 국소 투여에 특별히 적합한데, 그 이유는 적절하게 구성될 경우 국소 적용된 활성제가 윤활을 제공하고/하거나 각막을 통해 침투하여 눈 내부에서 치료적 농도 수준까지 상승할 수 있기 때문이다. 눈의 질병 및 질환을 위한 활성제는 경구로 또는 주사에 의해 투여될 수 있지만, 경구 투여에서 활성제가 원하는 약리학적 효과를 갖기에는 너무 낮은 농도로 눈에 도달할 수 있고 그것의 사용이 중대한 전신성 부작용으로 인해 어렵게 될 수 있으며, 주사는 감염의 위험을 내포한다는 점에서, 그러한 투여 경로는 불리할 수 있다.

대부분의 눈 활성제 및/또는 윤활제는 현재 점안제를 사용하여 국소적으로 전달되는데, 점안제는 일부 응용에 효과적이지만 비효율적일 수 있다. 점안액이 눈에 부가될 때, 이는 눈과 안검 사이의 포켓인 결막낭(conjuctival sac)을 과도하게 채워서, 볼 상으로의 안검연(lid margin)에서의 넘침으로 인해 점안제의 상당한 부분이 손실되게 한다. 또한, 눈 표면에 남아 있는 점안제의 상당 부분은 누점 내로 배출되어, 약물의 농도를 희석시킨다.

전술된 문제들을 종합하면, 환자들은 종종 처방된 그들의 점안제들을 사용하지 못한다. 종종, 이러한 열악한 규정준수는 점안제에 의해 야기되는 초기 찌르는 느낌 또는 작열감에서 기인된다. 확실히, 자신의 눈에 점안제를 한 방울씩 떨어뜨리는 것은, 부분적으로는 눈을 보호하려는 정상 반사(normal reflex) 때문에 어려울 수 있다. 따라서, 때때로 하나 이상의 방울이 눈을 빗나간다. 나이 든 환자들은 관절염, 불안정성 및 시력 감소로 인해 방울 주입에 있어서 추가적인 문제들을 겪을 수 있다. 소아과 및 정신과 환자 집단들도 어려움을 겪는다.

종래의 국소 지속 방출 시스템은 점안제와 동일한 방식으로 그러나 덜 빈번하게 눈에 적용되는, 용액 또는 연고 형태의, 점차적인 방출 제형들을 포함한다. 그러한 제형들은, 예를 들어, 아브라함(Abraham)에게 허여된 미국 특허 제3,826,258호 및 카우프만(Kaufman)에게 허여된 미국 특허 제4,923,699호에 개시되어 있다. 그러나, 그들의 적용 방법으로 인해, 이들 제형은 종래의 점안제에 대해 전술된 동일한 문제들의 대부분을 야기한다. 연고 제제의 경우, 시력을 흐리게 하는 효과 및 걸쭉한 연고 기제에 의해 야기되는 끈적거리는 느낌의 불쾌함과 같은 추가의 문제에 직면하게 된다.

대안적으로, 지속 방출 시스템들은 아래 눈꺼풀과 눈 사이의 연결 맹관 내에 배치되도록 구성되었다. 그러한 유닛은 전형적으로 약물의 확산을 제어하는 소수성 공중합체 막(membrane)에 의해 둘러싸인 코어 약물-함유 수용 셀을 포함한다. 그러한 디바이스의 예는 네스(Ness)에게 허여된 미국 특허 제3,618,604호, 자파로니(Zaffaroni)에게 허여된 미국 특허 제3,626,940호, 티우웨스(Theeuwes) 등에게 허여된 미국 특허 제3,845,770호, 마이클스(Michaels)에게 허여된 미국 특허 제3,962,414호, 히구치(Higuchi) 등에게 허여된 미국 특허 제3,993,071호, 및 아놀드(Arnold)에게 허여된 미국 특허 제4,014,335호에 개시되어 있다. 그러나, 그들의 위치설정으로 인해, 유닛들은 불편할 수 있으며, 낮은 환자의 순응에 다시 직면하게 된다. 또한, 일부 활성제들이 사용될 때 활성제의 누출이 방지되어야 한다. 구체적으로, 활성제들을 투여할 때, 활성제의 유효성은 활성제 수용체들이 그들에게 계속해서 노출될 때 양보될 수 있다.

다른 방법들이 유사하게 일정 기간에 걸쳐, 활성제, 예컨대, 의약 및/또는 윤활제의 용리를 허용한다. 또한, 그러나, 일부 활성제들은 필요 시에 또는 미리 결정된 투여량으로 주기적으로 전달될 때 가장 효과적일 수 있다. 활성제의 전달을 미리 결정된 시간들에 제공하려고 하는 하나의 접근법에서, 다층 저장부 캡 구조물을 갖는 수용 디바이스가, 울란드(Uhland) 등에게 허여된 미국 특허 제8,211,092호에 기술되어 있다. 그러나, 이러한 시스템은 전류를 이용하여, 전류에 의해 생성된 열을 이용하여 저장부의 캡을 파열, 즉, 용융 또는 증발시킨다. 기술된 전달 시스템은 일부 환경들에서 활성제의 전달에 적합할 수 있지만, 이러한 시스템은 일반적으로, 주변 셀들을 손상시킬 수 있는 캡의 파열 동안 생성되는 열 및 섬광(flash)으로 인해, 예를 들어, 안과 환경을 포함하는 감각 기관들 또는 환경들에서 사용하기에 적합하지 않을 것이다. 게다가, 기술된 시스템은 또한 감각 기관 또는 환경에 적합하지 않을 수 있는데, 이는 파열이 주변 기관 또는 환경을 손상시키거나 곤란하게 할 수 있는 잔해(debris)를 생성할 것이기 때문이다. 안과 환경에서, 예를 들어, 잔해는 사용자의 시력에 불리하게 영향을 미칠 수 있다.

따라서, 특히 사용자에게 무해한 방식으로 상당한 기간에 걸쳐 별개의 투여량들이 전달될 수 있는 경우에는, 눈 영역에 의약을 전달하기 위한 대안적인 방법들, 시스템들, 및 디바이스들이 유리할 수 있다.

일 태양에서, 본 발명은 활성제 방출 시스템을 포함하는 동력공급형 안과용 디바이스를 제공한다. 일부 태양들에 따르면, 활성제 방출 시스템은, 금속 캡에 동력공급하도록 그리고 동력공급 시에 응력 하에서 조립되는 금속 캡이 접히게 하도록 구성되는 활성화 요소에 동력공급할 수 있는 동력공급 요소의 사용을 통하여 활성제를 분배하기에 적합할 수 있다.

본 발명의 일부 태양들에 따르면, 활성제 방출 시스템은 하나 이상의 수용 셀들을 갖는 기재를 포함할 수 있다. 하나 이상의 수용 셀들 중 적어도 하나는 응력 하에서 기재의 표면에 접합되는 금속 캡에 의해 봉입되는 활성제를 함유할 수 있다. 에너지 공급원은 활성화 신호의 수신 시에 금속 캡의 적어도 일부분에 전류를 전도하도록 구성된 활성화 요소에 대해 전기 접속 상태에 있을 수 있다. 전류 및 응력은 금속 캡이 접히게 하여 활성제를 주변 환경에 노출시킨다.

본 발명의 추가 태양들에 따르면, 활성제 분배 디지털 마이크로어레이 디바이스가 제공된다. 디지털 마이크로어레이는, 예를 들어, 안과용 디바이스 내에서 사용될 수 있고, 하나 이상의 수용 셀들을 포함하는 반도체 재료 기재로서, 하나 이상의 수용 셀들 중 적어도 하나는 응력 하에서 반도체 재료 기재의 표면에 접합되는 생체적합성 금속 캡에 의해 봉입되는 활성제를 함유하는, 상기 반도체 재료 기재; 및 에너지 공급원에 의해 동력공급되고 활성화 요소와 접속 상태에 있는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 활성화 요소는 마이크로프로세서로부터의 활성화 신호의 수신 시에 생체적합성 금속 캡의 적어도 일부분에 전기를 전도하도록 구성될 수 있다. 생체적합성 금속 캡의 응력 및 전도된 전기는 생체적합성 금속 캡이 접히게 하여 하나 이상의 수용 셀들 중 적어도 하나 내에 함유된 활성제를 노출시키기에 충분하다.

또한 추가 태양들에서, 활성제 방출 시스템을 사용하는 관련 방법이 제공된다. 방법은 하나 이상의 수용 셀들을 갖는 기재를 형성하는 단계; 하나 이상의 활성제들을 하나 이상의 수용 셀들 중 적어도 하나 내에 침착시키는 단계; 응력 하에서 기재의 표면에 생체적합성 금속 캡을 접합함으로써 하나 이상의 수용 셀들 중 적어도 하나의 수용 셀의 개구 위에 기밀 밀봉부(hermetic seal)를 형성하는 단계; 및 에너지 공급원으로부터 생체적합성 금속 캡의 적어도 일부분에 전기를 전도하여, 생체적합성 금속 캡이 접히게 하여 활성제를 주변 환경에 노출시키도록 구성된 활성화 요소를 제공하는 단계를 포함한다.

활성제 방출 시스템은 안과용 디바이스 내의 마이크로프로세서에 의해 제어될 수 있고, 에너지 공급원 및 안테나와 전기 접속 상태에 있을 수 있다. 마이크로프로세서는 활성제 방출 시스템의 제어 및 활성화에 관련된 다양한 기능들을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 마이크로프로세서는 안테나를 사용하여, 디바이스로부터 하나 이상의 활성화 신호들을 무선으로 수신하도록 구성될 수 있다. 디바이스는, 예를 들어, 스마트폰, 태블릿, 개인용 컴퓨터, 원격 송신기, 및 의료 약물 전달 제어기 디바이스를 포함할 수 있고, 하나 이상의 적합한 LAN 및/또는 WAN 유형의 무선 또는 전자기 기술, 바람직하게는 저전력 기술들을 통해 안과용 디바이스의 마이크로프로세서와 통신할 수 있다.

또한, 일부 실시 형태들에서, 시스템 마이크로프로세서는 상기 디지털 마이크로어레이의 하나 이상의 센서(들)와 전기 접속 상태에 있을 수 있고, 에너지 공급원에 의해 동력공급되도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 센서(들)는, 예를 들어, 안구 유체 내에 함유되는 하나 이상의 바이오마커(biomarker)들의 농도를 측정하도록 그리고 측정된 농도가 미리 결정된 임계치 밖에 있을 때 활성화 신호를 전송하도록 구성된 바이오센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 센서들 중 적어도 하나는 안구 표면이 편안한 건조 수준을 초과하는 시기를 결정하도록 그리고 필요할 때 안과 환경에 윤활제를 분배하도록 구성될 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 일부 실시 형태들에서, 타이밍 요소가, 하나 이상의 금속 캡들 중 적어도 하나의 금속 캡이 변형되게 하여 하나 이상의 미리 결정된 시간(들)에 활성제의 분배를 허용하기 위한 전류를 위한 활성화 신호를 제공하도록 구성될 수 있다.

금속 캡은 하나 이상의 수용 셀들의 개구 위에 기밀 밀봉부를 형성할 수 있다. 다수의 투여량들을 전달할 수 있는 바람직한 실시 형태들에서, 다수의 금속 캡들은 각각의 금속 캡이 수용 셀의 개구를 덮도록 배열될 수 있다. 각각의 금속 캡은 이원 형상 기억 합금(binary shape memory alloy)의 사용을 통하여 또는 제조 동안 접합 특성에 의해 응력 하에 있을 수 있다. 예를 들어, 금속 캡은 금, 티타늄, 니켈, 스테인리스강, 코발트-크롬, 및 니티놀을 포함하는 하나 이상의 생체적합성 금속들을 포함할 수 있다. 활성제는 윤활제, 식염수(saline), 용매, 제약(예컨대, 의약), 및 기능성 식품(예컨대, 비타민) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

따라서, 본 명세서에 제공되는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용이 더 잘 이해될 수 있도록 그리고 본 기술 분야에 대한 이러한 기여가 더 잘 평가될 수 있도록 본 발명의 소정 태양들이 매우 폭넓게 서술되었다. 물론, 본 발명의 추가적인 태양들이 아래에 기술될 것이고, 여기에 첨부되는 청구범위의 주제를 예시할 것이다.

이러한 점에 있어서, 본 발명은 그의 응용에 있어서, 하기의 설명에서 기재되거나 도면에 예시되는 구조의 세부 사항 및 구성요소의 배열에 제한되지 않는다는 점이 이해될 것이다. 본 발명은 기술된 것들 이외의 태양들이 가능하며, 다양한 방식으로 실시되고 수행될 수 있다. 또한, 요약뿐만 아니라, 본 명세서에 사용된 어구 및 용어는 설명의 목적을 위한 것이고 제한적인 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 이해되어야 한다.

그와 같이, 당업자는 본 발명의 기초로 하는 개념이 본 발명의 여러 목적을 수행하기 위한 다른 구조들, 방법들 및 시스템들을 설계하기 위한 기본으로서 쉽게 활용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 청구범위는 그들이 발명의 사상 및 범주에서 벗어나지 않는 한, 그와 같은 동등한 구조를 포함하는 것으로 간주된다는 것이 중요하다.

본 발명의 상기의 그리고 다른 특징들 및 이점들은, 첨부 도면에 예시되는 바와 같이, 하기로부터, 더 구체적으로는, 본 발명의 바람직한 실시 형태들의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1a는 본 발명의 태양들에 따른, 광학계 및 활성제 방출 시스템 둘 모두를 포함하는 안과용 디바이스의 일부로서 포함될 수 있는 매체 삽입체의 개략 평면도이다.
도 1b는 본 발명의 태양들에 따른, 광학계 및 활성제 방출 시스템 둘 모두를 포함하는 도 1a에 도시된 매체 삽입체를 포함하는 안과용 디바이스의 개략 등각도이다.
도 2는 본 발명의 태양들에 따른, 안과용 디바이스 내에 포함될 수 있는 동력공급형 수용 어레이에서의 활성제 방출 특징부들의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 태양들에 따른, 활성제 방출 시스템을 구현하는 적층된 다이 집적 구성요소들의 예시적인 단면의 개략도이다.
도 4는 수용 어레이 및 전자기기를 갖는 동력공급원(energization source)을 안과용 디바이스 내에 조립하기 위한 예시적인 조립 흐름을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일부 태양들을 구현하는 데 사용될 수 있는 예시적인 마이크로프로세서의 개략도이다.
도 6은 수용 어레이 내의 개별 활성제 수용기(container)들에 대한 상호접속들을 위한 예시적인 설계를 도시한다.
도 7은 동력공급형 수용 어레이를 갖는 안과용 디바이스의 블록도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 태양들을 수행하는 데 이용될 수 있는 예시적인 단계들을 갖는 흐름도이다.

이제 본 발명이 도면을 참조하여 기술될 것이며, 도면에서 동일한 도면 부호는 전체에 걸쳐 동일한 부품을 지칭할 수 있다.

개시되는 안과용 디바이스 및 방법의 다양한 태양들이 함께 결합, 접합, 밀봉, 부착, 및/또는 합쳐진(joined) 구성요소들을 기술함으로써 예시될 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "결합된", "접합된", "밀봉된", "부착된", 및/또는 "합쳐진"은 2개의 구성요소 사이의 직접 연결, 또는, 적절한 경우, 개재되는 구성요소 또는 중간 구성요소를 통한 서로에의 간접 연결을 나타내는 데 사용된다. 대조적으로, 하나의 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 결합된", "직접 접합된", "직접 밀봉된", "직접 부착된", 및/또는 "직접 합쳐진" 것으로 지칭되는 경우, 개재되는 요소가 존재하지 않는다.

"하부" 또는 "하단부" 및 "상부" 또는 "상단부"와 같은 상대적 용어는 본 명세서에서 도면에 예시된 하나의 요소의, 다른 요소에 대한 관계를 기술하는 데 사용될 수 있다. 상대적 용어는 도면에 도시된 배향에 더하여 상이한 배향들을 포함하도록 의도됨이 이해될 것이다. 예로서, 도면에 도시된 예시적인 안과용 디바이스의 태양이 뒤집히는 경우, 다른 요소의 "하단부" 측에 있는 것으로 기술되는 요소는 그렇다면 그 다른 요소의 "상단부" 측에 배향될 것이다. 따라서, 용어 "하단부"는 장치의 특정 배향에 따라 "하단부" 및 "상단부"의 배향 둘 모두를 포함할 수 있다.

활성제 방출 시스템을 갖는 안과용 디바이스의 다양한 태양들이 하나 이상의 예시적인 실시 형태들을 참조하여 예시될 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "예시적인"은 "예, 사례, 또는 실례로서의 역할을 하는"을 의미하며, 반드시 본 명세서에 개시된 다른 실시 형태들에 비해 바람직하거나 유리한 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다.

용어 해설

개시된 발명에 관한 이러한 상세한 설명 및 청구범위에서, 하기의 정의가 적용될 다양한 용어가 사용될 수 있다.

활성제: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 질병 또는 질환을 치료하거나, 억제하거나, 또는 예방할 수 있고/있거나 세포들 또는 조직들의 생리적인 성능을 향상시킬 수 있는 약제(agent)를 지칭한다. 예시적인 활성제는 윤활제, 식염수, 용매, 제약(예컨대, 의약), 및 기능성 식품(예컨대, 비타민)을, 제한 없이, 포함한다. 일부 실시 형태들에서, 바람직한 활성제들은 윤활할 수 있고/있거나 눈, 코 및 목 중 하나 이상의 질병 또는 질환을 치료하거나, 억제하거나, 또는 예방할 수 있다. 윤활제들은, 예를 들어, 세포 벽 투과성을 용이하게 하거나 억제하는 데 사용될 수 있다.

동력공급(된): 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 전류를 공급할 수 있거나, 전기 에너지가 인가되고 있거나, 또는 전기 에너지가 내부에 저장되어 있는 상태를 지칭한다.

에너지: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 일을 수행하는 물리적 시스템의 능력을 지칭한다. 본 발명 내에서의 많은 용도는 일을 함에 있어서 전기적 작용을 수행할 수 있는 상기 능력에 관련될 수 있다.

에너지 공급원: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 에너지를 공급할 수 있거나 논리 또는 전기 디바이스를 동력공급된 상태에 둘 수 있는 디바이스 또는 층을 지칭한다.

에너지 하베스터(Energy harvester): 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 환경으로부터 에너지를 추출하고 그것을 전기 에너지로 변환시킬 수 있는 디바이스를 지칭한다.

기능화된: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 층 또는 디바이스가 예를 들어 동력공급, 활성화, 또는 제어를 포함하는 기능을 수행할 수 있게 하는 것을 지칭한다. 일부 실시 형태들에서, 층 및/또는 디바이스의 기능은, 예를 들어, 화학 반응, 표면 특성들의 변화를 포함하는 다양한 태스크들을 제공하거나, 또는 이온 전하를 제공하는 데 사용될 수 있다.

안과용 디바이스: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 눈 내에 또는 눈 상에 존재하는 임의의 디바이스를 지칭한다. 이들 디바이스들은 광학 교정, 시력 향상을 제공할 수 있거나, 미용을 위한 것일 수 있거나, 그리고/또는 눈과 관련이 없는 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 용어 "렌즈"는 콘택트 렌즈, 오버레이 렌즈(overlay Lens), 안구 삽입체(ocular insert), 광학 삽입체, 또는 시력이 교정되거나 변경되게 하는, 또는 눈 생리 기능이 미용적으로 향상되게 하는(예컨대, 홍채 색상) 다른 유사한 디바이스를 지칭할 수 있다. 대안적으로, 렌즈는, 예를 들어, 바이오마커들을 모니터링하는 것, 신호들을 전달하는 것 및/또는 활성제들을 투여하는 것을 포함하여 기술된 기능들과 같은 비광학 기능들을 제공할 수 있다.

리튬 이온 전지: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 리튬 이온이 전지를 통해 이동하여 전기 에너지를 발생시키는 전기화학 전지를 지칭한다. 전형적으로 배터리로 불리는 이러한 전기화학 전지는 그것의 전형적인 형태에서 동력이 재공급되거나 재충전될 수 있다.

매체 삽입체(Media Insert): 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 동력공급형 안과용 디바이스 내에 포함될 봉지된(encapsulated) 삽입체를 지칭한다. 동력공급 요소들 및 회로는 매체 삽입체 내에 포함될 수 있다. 매체 삽입체는 동력공급형 안과용 디바이스의 1차 목적을 한정할 수 있다. 예를 들어, 동력공급형 안과용 디바이스가 사용자가 광학 굴절력(optic power)을 조정하는 것을 허용하는 실시 형태에서, 매체 삽입체는 광학 구역 내의 액체 메니스커스 부분, 또는 액정 부분을 제어하는 동력공급 요소를 포함할 수 있다. 대안적으로, 매체 삽입체는 광학 구역에 재료가 없도록 환상일 수 있다. 그러한 실시 형태들에서, 렌즈의 동력공급된 기능은 광학 품질이 아닐 수 있고, 예를 들어 편광, 광변색 기능, 색상 변화, 포도당을 모니터링하는 것, 소리의 전달, 및/또는 약품을 투여하는 것일 수 있다.

동작 모드: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 회로를 통하는 전류가 디바이스로 하여금 그것의 주된 동력공급된 기능을 수행하도록 허용하는 전류 인출(current draw) 상태를 지칭한다.

광학 굴절력: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 예를 들어 안과용 렌즈를 포함하는 광학 요소의 광학 특성들을 지칭한다.

광학 구역: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 안과용 렌즈의 착용자가 이를 통해 보는 안과용 렌즈의 영역을 지칭한다.

일률: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 단위 시간당 행한 일 또는 전달된 에너지를 지칭하다.

재충전가능한 또는 동력 재공급가능한: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 보다 높은 일 수행 능력을 갖는 상태로 복원되는 능력을 지칭한다. 많은 용도는 소정의 레이트(rate)로 그리고 소정의 회복 기간 동안 전류를 흘릴 수 있는 능력을 갖도록 복원되는 능력에 관련될 수 있다.

동력 재공급 또는 재충전: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 보다 높은 일 수행 능력을 갖는 상태로 복원하는 것을 지칭한다. 많은 용도는 소정의 회복 기간 동안 그리고 소정의 레이트로 전류를 흘리는 능력으로 디바이스를 복원하는 것에 관련될 수 있다.

리셋 기능: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 회로를, 예를 들어 논리 상태 또는 동력공급 상태를 비롯한 특정한 미리 결정된 상태로 설정하기 위한 셀프-트리거링 알고리즘 메커니즘(self-triggering algorithmic mechanism)을 지칭한다. 리셋 기능은, 예를 들어, 전원에 대한 초기 연결 및 저장 모드로부터의 시동 둘 모두에 대한, 칩의 적절한 개시(bring-up)를 보장하도록 스위칭 메커니즘과 함께 작동할 수 있는, 전원-온 리셋 회로를 포함할 수 있다.

슬립 모드(Sleep Mode) 또는 대기 모드(Standby Mode): 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 동작 모드가 요구되지 않을 때 에너지 보전을 허용하는, 스위칭 메커니즘이 닫힌 후의 동력공급형 디바이스의 저전류 인출 상태를 지칭한다.

적층된: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 적어도 2개의 구성요소 층들을 서로 근접하게 배치하여, 층들 중 하나의 층의 일 표면의 적어도 일부분이 제2 층의 제1 표면과 접촉하게 하는 것을 의미한다. 일부 실시 형태들에서, 필름이, 접착을 위해서든지 또는 다른 기능을 위해서든지 간에, 상기 필름을 통해 서로 접촉하는 2개의 층 사이에 존재할 수 있다.

적층된 집적 구성요소 디바이스(Stacked Integrated Component Device) 또는 SIC 디바이스: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 전기 및 전기기계 디바이스를 포함할 수 있는 기재의 얇은 층들을, 각각의 층의 적어도 일부분을 서로의 위에 적층하는 것에 의해 동작식 집적 디바이스로 되도록 조립하는 패키징 기술의 제품을 지칭한다. 층들은 다양한 유형, 재료, 형상, 및 크기의 구성요소 디바이스를 포함할 수 있다. 게다가, 층들은 다양한 윤곽에 맞춰지고 이를 취하도록 다양한 디바이스 제조 기술로 제조될 수 있다.

저장 모드: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 전원이 최소의 설계 부하 전류를 공급하고 있거나 공급하는 것이 요구되는, 전자 구성요소를 포함하는 시스템의 상태를 지칭한다. 이러한 용어는 대기 모드와 상호교환가능하지 않다.

기재 삽입체(Substrate Insert): 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 안과용 렌즈 내의 일련의 수용 셀들 및/또는 에너지 공급원을 지지할 수 있는 성형가능한 또는 강성 기재를 지칭한다. 일부 실시 형태들에서, 기재 삽입체는 또한 하나 이상의 구성요소들을 지지한다.

스위칭 메커니즘: 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 안과용 디바이스와는 독립적인 외부 자극에 응답할 수 있는 다양한 수준의 저항을 제공하는 회로와 통합된 구성요소를 지칭한다.

지난 수십 년간, 안과용 렌즈는 특히, 건조한 눈의 상태를 치료하는 것을 돕기 위해 개선되어 왔다. 보다 최근에, 그들은 눈의 질병 및 상태의 치료를 위한 약물 전달 시스템으로서의 사용을 위해 주목을 받고 있다. 그러나, 이전에 언급된 바와 같이, 유해 사례를 제한하면서 효능을 제공하는 요구되는 일일 속도 및/또는 투여량으로 방출되도록 약물을 제형화하는 것과 관련해 몇 가지 문제가 존재한다. 본 발명의 일부 태양들에 따르면, 대안적인 또는 보완적인 방출 전략은 미리 결정된 시간들에, 요구 시에 그리고/또는 감지된 상태에서, 개별 투여량들의 무해한 전달을 제어하고 수행하기 위한 동력공급형 마이크로 전자기기의 사용을 수반할 수 있다.

불활성 비수용성 막 장벽을 통하여 확산하는 활성제에 의존하는 방출 속도에 의해 특징지어지는 확산 기반 전달 시스템들과 달리, 본 발명은 요구 시에 활성제의 전달을 허용하여, 확산 기반 약물 전달 및 누출의 단점을 해소할 수 있다. 예를 들어, 2개의 기본 확산 설계들, 즉, 저장부 디바이스 및 매트릭스 디바이스가 있다. 저장부 디바이스는 약물의 코어가 중합체 막에 의해 둘러싸이는 디바이스이다. 막의 특성이 시스템으로부터의 약물의 방출 속도를 결정하고, 종종 전체에 걸친 누출이 있다. 확산의 과정은 일반적으로 픽의 확산 제1 법칙(Fick's first law of diffusion)에 의해 지배되는 일련의 방정식들에 의해 설명된다. 전형적으로 매트릭스 디바이스는 중합체 전체에 걸쳐 균질하게 분산된 약물로 이루어진다. 이들 양측 모두는, 활성제, 예컨대 약물에 대해, 수용체들을 포함할 수 있는 조직 표면에 의한 계속적인 노출을 제공한다. 조직을 활성제에 계속해서 노출시킴으로써, 활성제의 효능은 시간 경과에 따라 감소될 수 있고, 일부 사례들에서, 활성제가 의도된 효과를 완전히 갖는 것을 방지할 수 있다.

따라서, 저장부 및 매트릭스 약물 전달 시스템들은 확산 기반 지속 방출 시스템들로 간주되며, 일정 기간, 종종 장기간에 걸쳐 연속적인 약물을 제공하는 임의의 투여량 형태를 구성한다. 지속 방출 시스템의 의도된 목표는 장기간 동안 약물의 치료 수준을 유지하는 것이고, 이는 보통 지속 방출 시스템으로부터의 0차 방출(zero-order release)을 얻으려고 시도함으로써 성취된다. 지속 방출 시스템은 일반적으로 이러한 유형의 방출 프로파일을 달성하지 않지만, 느린 1차 방식으로 방출함으로써 그것에 가까워지려고 노력한다. 그러나, 시간이 지남에 따라, 저장부 및 매트릭스 지속 방출 시스템으로부터의 약물 방출 속도는 감속되어 비치료적으로 될 것이다.

동력공급될 수 있는 기능화된 안과용 디바이스들을 가능하게 하는, 예를 들어, 콘택트 렌즈들을 포함하는 안과용 디바이스들에 있어서의 최근의 개발들이 이루어졌다. 동력공급형 안과용 디바이스는 매설된 마이크로 전자기기들을 사용하여 사용자들의 시력을 교정 및/또는 향상시키는 필수 요소들을 포함할 수 있다. 마이크로 전자기기들을 사용한 추가적인 기능은, 예를 들어, 가변 시력 교정, 누액(tear fluid) 분석, 사용자에 대한 청각 및/또는 시각 피드백을 포함할 수 있다. 본 발명의 일부 태양들에 따르면, 요구 시에, 미리 결정된 시간에, 그리고/또는 감지된 상태에서, 사용자의 안과 환경에 활성제를 방출할 수 있는 활성제 방출 시스템을 포함할 수 있는 안과용 디바이스가 제공된다. 방출은 일반적으로 사용자에게 무해할 수 있거나 또는 일부 실시 형태들에서 사용자에 의한 단순 참여를 허용할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 활성제(들)가 하나 이상의 수용 셀들 내에 함유될 수 있는데, 그 각각은 바람직하게는, 활성화 요소가 결합될 때까지 수용 셀들 각자를 밀봉하기 위해, 응력 하에서 접합되는 금속 캡에 의해 봉입된다. 일부 실시 형태들에서, 활성제 방출 시스템의 일부를 형성하는 프로세서는 하나 이상의 디바이스(들)와 무선 통신 상태에 있을 수 있고, 활성제의 방출을 위해 이용될 수 있는 신호 데이터를 수신할 수 있다. 디바이스(들)는, 예를 들어, 스마트폰, 태블릿, 개인용 컴퓨터, 원격 송신기(예컨대, 포브(fob), MP3 플레이어, 또는 PDA), 및 의료 약물 전달 디바이스(예컨대, 약물 펌프) 등을 포함할 수 있다.

이제 도 1a를 참조하면, 광학계 및 활성제 방출 시스템 둘 모두를 포함하는 예시적인 안과용 디바이스의 일부로서 포함될 수 있는 매체 삽입체의 개략 평면도가 도시되어 있다. 특히, 도 1a는 활성제 방출 시스템(105)을 포함할 수 있는 동력공급형 안과용 디바이스(150)(도 1b에 도시됨)를 위한 예시적인 매체 삽입체(100)의 평면도를 도시한다. 일부 실시 형태들에서, 매체 삽입체(100)는 시력 교정을 제공하도록 기능할 수 있거나 기능하지 않을 수 있는 광학 구역(120)을 포함한다. 안과용 디바이스의 동력공급된 기능이 시력과 관련이 없는 실시 형태들에서, 매체 삽입체(100)의 광학 구역(120)에는 재료가 없을 수 있다. 매체 삽입체(100)는 광학 구역(120)의 외측에, 일련의 상호접속부들, 예컨대, 상호접속부들(125, 130)에 의해, 활성제 방출 시스템(105)을 포함하는 전자 구성요소들에 연결되는 동력공급 요소들(110)과 통합된 기재(115)를 포함하는 부분을 포함할 수 있다. 대안적인 실시 형태들에서, 일부 전자 구성요소들은 안과용 디바이스의 전체적인 의도된 광학 특성들에 불리하게 영향을 미치지 않고서 광학 구역 내에 포함될 수 있다. 그러한 실시 형태들에서, 예를 들어, 전자 구성요소들은 반투명 특성들을 갖거나, 중심에 위치되거나, 또는 전체적인 의도된 광학 효과에 영향을 주지 않기에 충분히 작을 수 있다.

이제 도 1b를 참조하면, 도 1a의 광학계 및 활성제 방출 시스템(105) 둘 모두를 포함하는 매체 삽입체(100)를 갖는 동력공급형 안과용 디바이스(150)의 개략 단면도가 도시되어 있다. 본 발명의 일부 태양들에 따르면, 안과용 디바이스(150)는 환자의 눈의 전방 표면 상에 놓이도록 설계된 콘택트 렌즈일 수 있다. 예를 들어, 안과용 렌즈(100)는 실리콘-함유 구성요소를 포함할 수 있는 소프트 하이드로겔 스커트(155)를 포함할 수 있다. "실리콘-함유 성분"은 단량체, 거대단량체(macromer), 또는 예비중합체에 적어도 하나의 [-Si-O-] 단위를 함유하는 것이다. 바람직하게는, 전체 Si 및 부착된 O는, 실리콘-함유 성분의 전체 분자량의 약 20 중량% 초과, 및 보다 바람직하게는 30 중량% 초과의 양으로 실리콘-함유 성분에 존재한다. 유용한 실리콘-함유 성분은 바람직하게는 중합성 작용기, 예를 들어 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 비닐, N-비닐 락탐, N-비닐아미드, 및 스티릴 작용기를 포함한다.

기능화된 매체 삽입체(150)는 하이드로겔 부분(155) 내에 부분적으로 또는 전체적으로 매설될 수 있거나; 또는 일부 실시 형태들에서, 기능화된 매체 삽입체(150)는 하이드로겔 부분 상에 배치될 수 있다. 일부 실시 형태들에서, 매체 삽입체(150)는, 전자 요소들 및 일부 실시 형태들에서 동력공급 요소들을 위한 기재로서 작용하고 기재를 봉지하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시 형태들에서, 예를 들어 활성제 방출 시스템(105)을 포함하는 전자 요소들은 바람직하게는 광학 구역(120)의 외측에 위치될 수 있어서, 디바이스가 사용자의 시야를 방해하지 않는다. 활성제 전달 시스템(105)은 외부 수단, 에너지 하베스터, 및/또는 안과용 디바이스(150) 내에 포함되는 동력공급 요소들을 통하여 전력이 공급될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 형태들에서, 전력은 활성제 방출 시스템(105)과 통신 상태에 있는 RF 신호들을 수신하는 안테나(도시되지 않음)를 사용하여 수신될 수 있다.

이제 도 2를 참조하면, 활성제 방출 시스템(105)의 일부를 형성하는 수용 셀들(220)의 수용 어레이(200)를 갖는 반도체 디바이스(210)의 표면의 확대도가 도시되어 있다. 반도체 디바이스(210), 예컨대, 실리콘 피스는 활성제의 분배를 야기하기 위해 활성화 요소(240)에 의해 각각의 수용 셀이 결합될 수 있음을 보장하기 위해 그리고 수용 어레이(200)의 제어를 위한 회로를 포함할 수 있다. 각각의 수용 셀은 실리콘의 저장부-형상화 영역일 수 있고, 조립 동안 활성제, 예컨대, 윤활제, 식염수, 용매, 제약, 및 기능성 식품 중 하나 이상으로 충전될 수 있다. 상호접속 금속부가 각각의 수용 셀들의 표면의 적어도 일부분 위에 놓이는 영역들의 매트릭스를 한정하는 데 사용될 수 있다. 상호접속 금속부는 회로들과 동일한 실리콘 측 상에 위치될 수 있다. 수용 셀(220)은 그가 응력 하에 있고 활성제를 함유하도록 하는 방식으로 접합된 금속 캡을 포함할 수 있다. 금속 캡은, 예를 들어 금, 티타늄, 니켈, 스테인리스강, 코발트-크롬, 및 니티놀을 포함하는 하나 이상의 생체적합성 금속들을 포함할 수 있다. 이원 금속들을 포함하는 다른 생체적합성 불투과성 금속들이 사용될 수 있다. 본 발명의 일부 태양들에 따르면, 실리콘에 대한 금속 캡의 접합을 통하여, 그것이 조립되는 방식 또는 이원 형상 재료에 의해, 금속 캡은 그것이 접합된 상태에서 응력 하에서 유지될 수 있다. 실리콘 피스에 대한 금속 캡의 조립 및 접합은, 예를 들어, 브레이딩(braiding), 용접, 접착 등을 포함할 수 있다.

활성화 요소(240)는 전류 흐름이 요구에 따라 응력 하에서 금속 캡을 가로질러 또는 일부분으로 지향될 수 있는 방식으로 구성되도록 위치된 상호접속부들(230)을 포함할 수 있다. 이러한 전류 흐름 및 금속 캡에 가해지는 응력은 금속 캡이 접히게 함으로써, 활성제를 주변 환경에 노출시킬 수 있다. 이러한 접힘은 활성제의 무해한 전달을 허용할 수 있는데, 이는 일부 다른 시스템들과 달리, 금속이 수용 셀의 하부 내용물들을 노출시키기 위해 용융 또는 증발할 필요가 없기 때문이다. 일부 실시 형태들에서, 캡은 금속 캡이 수용 셀의 내부를 향해 접히도록 제조된다. 이것은 금속 캡이 주변 셀들을 방해하는 것을 추가로 방지할 수 있고, 이에 따라 활성제가 분배되는 것을 보장하는 것을 도울 수 있다. 다른 실시 형태들에서, 금속 캡은, 접힘이 주변 셀들에 악영향을 가져오지 않고 접힘의 방향이 주변 셀들에 영향을 미치지 않기에 충분히 작을 수 있다.

이제 도 3을 참조하면, 광학계 및 활성제 방출 시스템 둘 모두를 포함하는 예시적인 다른 동력공급형 안과용 디바이스의 개략도가 도시되어 있다. 특히, 층들(330, 331, 332) 중 하나 이상 상에 활성제 방출 시스템을 포함하도록 구성된 기능화된 층 매체 삽입체(320)를 포함하는 예시적인 안과용 렌즈(300)의 3차원 단면도가 도시되어 있다. 일부 실시 형태들에서, 매체 삽입체(320)는 안과용 렌즈(300)의 광학 구역(310)의 전체 주연부를 둘러싼다. 매체 삽입체(320)는 완전 환상 링, 부분 환상 링, 또는 여전히 안과용 렌즈(300)의 하이드로겔 부분 내에 또는 상에 존재하고 사용자의 안과 환경에 의해 나타나는 크기 및 기하학적 제약 내에 있을 수 있는 다른 형상의 형태로 있을 수 있다.

층들(330, 331, 332)은 기능 층들의 적층체를 포함하는 예시적인 매체 삽입체(320) 내에서 발견될 수 있는 다수의 층들 중 3개를 예시한다. 일부 실시 형태들에서, 예를 들어, 단일 층이 본 명세서에 기술된 통신 시스템 기능을 포함하는 특정 목적에 도움이 되는 구조적, 전기적 또는 물리적 특성을 갖는 능동형 및 수동형 구성요소들 및 부분들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시 형태들에서, 층(330)은 배터리, 커패시터 및 수신기 중 하나 이상과 같은 에너지 공급원을 층(330) 내에 포함할 수 있다. 이어서, 층(331)은, 비제한적인 예시적인 관점에서, 안과용 렌즈(300)를 위한 작동 신호를 검출하는 마이크로회로를 층 내에 포함할 수 있다. 일부 실시 형태들에서, 외부 공급원들로부터 전력을 수신할 수 있으며, 배터리 층(330)을 충전하고, 안과용 렌즈(300)가 충전 환경에 있지 않을 때 층(330)으로부터의 배터리 전력의 사용을 제어하는 전력 조절 층(332)이 포함될 수 있다. 전력 조절은 또한 매체 삽입체(320)의 중심 환상 절결부(cutout) 내의, 항목(310)으로 나타낸 예시적인 능동형 렌즈로의 신호들을 제어할 수 있다.

매설된 매체 삽입체(320)를 가진 동력공급형 렌즈는 에너지를 위한 저장 수단으로서 전기화학 전지 또는 배터리와 같은 에너지 공급원, 및 일부 실시 형태들에서 안과용 디바이스가 배치되는 환경으로부터 에너지 공급원을 포함하는 재료들의 봉지 및 격리를 포함할 수 있다. 일부 실시 형태들에서, 매체 삽입체(320)는 또한 회로, 구성요소들, 및 에너지 공급원들의 패턴을 포함할 수 있다. 다양한 실시 형태는 안과용 렌즈의 착용자가 이를 통해 보게 될 광학 구역의 주연부 둘레에 회로, 구성요소 및 에너지 공급원의 패턴을 위치시키는 매체 삽입체(320)를 포함할 수 있는 반면, 다른 실시 형태는 안과용 렌즈 착용자의 시야에 불리하게 영향을 주지 않도록 충분히 작을 수 있는 회로, 구성요소 및 에너지 공급원의 패턴을 포함할 수 있고 그에 따라 매체 삽입체(320)가 이들을 광학 구역 내에 또는 광학 구역 외부에 위치시킬 수 있다.

활성제 방출 시스템을 포함하는 안과용 디바이스들의 구성부분의 일부를 이루는 전자 회로들에 대해 언급되었다. 본 발명의 일부 태양들에 따른 일부 실시 형태들에서, 단일 및/또는 다수의 별개의 전자 디바이스들은, 예를 들어, 매체 삽입체 내에, 상에 또는 근처에 위치된 별개의 칩들로서 포함될 수 있다. 다른 실시 형태들에서, 동력공급형 전자 요소들은 적층된 집적 구성요소들의 형태로 매체 삽입체 내에 포함될 수 있다.

도 4를 참조하면, 항목(400)은 수용 어레이의 상부에 개별 금속 캡들의 접속을 허용하기 위한 금속 라인들의 예시적인 라우팅을 도시한다. 개별 금속 캡들은 정사각형들의 어레이로서 도시되며, 그 일례가 항목(410)이다. 도 4에 정사각형들로서 도시되었지만, 다른 형상들이 고려된다. 전체 어레이의 실제 크기에 따라, 이 도면에 도시되지 않은 많은 추가적인 셀들이 존재할 수 있다. 또한, 도면에 4개의 수평 라인들(420, 421, 422, 423)의 조합이 도시되어 있는데, 이는 예시 목적을 위해 그리고 메모리 셀들에 대한 라우팅과 유사한 방식으로 "워드 라인들"로서 분류될 수 있다. 어레이 내에 "비트 라인들"의 서브세트로서 4개의 수직 라인들(430, 431, 432, 433)이 또한 도시되어 있다. 비트 라인들 및 워드 라인들이 모든 수용 셀들을 어드레스(address)할 수 있는 구성으로 셀들을 배열함으로써, 효율적인 방식이 실현될 수 있다. 예를 들어, 셀(410) 아래에 위치된 의약을 방출하는 것이 바람직한 경우, 전류가 항목(430)을 통해, 이어서 금속 캡(410)을 통해, 이어서 420의 외부로 흐르게 될 수 있다. 본 발명의 다른 부분들에 기술된 바와 같이, 이러한 제어된 전달은 그들이 가장 필요할 때 하나 이상의 유형의 다양한 활성제들의 방출을 제공할 수 있다.

이제 도 5를 참조하면, 본 발명의 일부 태양들을 구현하는 데 사용될 수 있는 예시적인 마이크로프로세서의 개략도가 도시되어 있다. 제어기(500)로 지칭될 수 있는 마이크로프로세서는 통신 디바이스(520)에 결합된 하나 이상의 프로세서 구성요소들을 포함할 수 있는 하나 이상의 프로세서(들)(510)를 포함할 수 있다. 일부 실시 형태들에서, 제어기(500)는 하나 이상의 활성제들의 분배를 위해 그리고 안과용 렌즈 내에 배치된 에너지 공급원으로 에너지를 전송하는 데 사용될 수 있다.

일부 실시 형태들에서, 프로세서(들)(510)는 통신 채널을 통해 에너지를 통신하도록 구성된 통신 디바이스(520)에 결합될 수 있다. 통신 디바이스는, 예를 들어 매체 삽입체 내의 구성요소들과 전자적으로 통신하는 데 사용될 수 있다. 통신 디바이스(520)는 또한, 예를 들어 하나 이상의 제어기 장치 또는 프로그래밍/인터페이스 디바이스 구성요소들과 통신하는 데 사용될 수 있다.

프로세서(510)는 또한 저장 디바이스(530)와 통신한다. 저장 디바이스(530)는 자기 저장 디바이스, 광학 저장 디바이스, 및/또는 반도체 메모리 디바이스, 예컨대 랜덤 액세스 메모리(RAM) 디바이스 및 판독 전용 메모리(ROM) 디바이스의 조합을 비롯한 임의의 적절한 정보 저장 디바이스를 포함할 수 있다.

저장 디바이스(530)는 프로세서(510)를 제어하기 위한 프로그램(540)을 저장할 수 있다. 프로세서(510)는 소프트웨어 프로그램(540)의 명령어들을 수행한다. 예를 들어, 프로세서(510)는 감지된 눈의 상태, 구성요소 배치, 타이머 등을 기술하는 정보를 수신할 수 있다. 저장 디바이스(530)는 또한 하나 이상의 데이터베이스들(550, 560)에 눈 관련 데이터를 저장할 수 있다. 데이터베이스는, 예를 들어, 미리 결정된 주변 환경 상태 임계치들, 감지된 데이터, 및 구성요소들을 제어, 예컨대, 구성요소들 사이의 에너지를 제어하기 위한 특정 제어 시퀀스를 포함할 수 있다. 데이터베이스는 또한 안과용 디바이스 내에 존재할 수 있는 방출 시스템의 제어를 위한 파라미터들 및 제어 알고리즘들뿐만 아니라 그의 동작으로부터 기인할 수 있는 데이터 및/또는 측정된 피드백을 포함할 수 있다. 일부 실시 형태들에서, 그 데이터는 궁극적으로 외부 수신 디바이스로/외부 수신 디바이스로부터 통신될 수 있다.

이제 도 6을 참조하면, 특정 수용 셀을 활성화하는 데 사용될 수 있는 타이밍 및 제어 회로들을 포함하는, 개별 활성제 수용 셀들에 대한 상호접속부들을 위한 예시적인 설계(600)가 도시되어 있다. 일부 실시 형태들에서, 회로는 전원(630)을 포함할 수 있다. 이러한 전원은 알칼리 배터리 또는 에너지 수용체(예컨대, 안테나)일 수 있다. 전력은 전원으로부터 결합 요소(620)로 라우팅될 수 있다. 이 요소는 안과용 디바이스가 눈 환경 내에 배치될 때 "온" 상태로 설정될 수 있다. 이 요소가 온 상태로 설정될 때, 전원은 결합 요소(620)를 통해 그리고 다른 회로 요소들로까지 라우팅될 수 있다. 항목들(621, 622)은 발진 회로 요소(610)로의 라우팅일 수 있다. 항목들(623, 624)은 카운팅 요소(640)로의 라우팅일 수 있다. 항목들(625, 626)은 멀티플렉싱 요소(660)로의 라우팅일 수 있다. 그리고, 항목들(627, 628)은 전력 생성 요소(650)로의 라우팅일 수 있다.

일단 전력이 동력공급형 안과용 디바이스에 결합되면, 발진 회로는 특정 주파수에서 그의 발진을 시작할 수 있다. 요소(610)의 출력은 항목들(611, 612)을 통해 카운팅 요소(640)로 통과될 수 있다. 카운팅 요소(640)는 입력 라인(612) 상에서 소정 개수의 사이클들 동안 카운트하는 듀티 사이클(duty cycle)을 가질 수 있다. 예시적인 의미에서, 카운팅 요소의 출력이 1만큼 증가하기 전에 요구되는 카운트와 발진 주파수의 조합은 특정 기간(예컨대, 2 시간)에 대응할 수 있다. 따라서, 이 예에서, 2 시간마다 카운팅 요소(640)의 출력이 1 카운트만큼 증가될 것이다. 이 카운트는 8비트 수로 인코딩되고, 이는 카운팅 요소(640)로부터 데이터 버스(645)를 통해 멀티플렉싱 요소(660)로 통과된다.

멀티플렉싱 요소(660)는 8비트 수를 수신하고, 이 수를 제1 워드 라인(661)과 제1 비트 라인(662)의 고유한 조합으로 디코딩할 수 있다. 특정 워드 라인(예컨대, 라인(661))이 활성화될 때, 이 라인은 전력 트랜지스터(670)를 온 상태가 되게 하여 전류가 흐르게 할 수 있다. 비트 라인(662)은 전력 트랜지스터(680)를 온 상태가 되게 할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 비트 라인과 워드 라인의 조합은 수용 어레이(400) 내의 고유한 어레이 요소를 어드레스할 수 있다. 전력 트랜지스터들이 결합될 때, 전력은 전력 생성 요소(650)로부터 라인(651)을 통해, 이어서 셀 활성화 요소(690)를 통해 그리고 라인(671)의 외부로 라우팅될 수 있다. 전류가 셀 활성화 요소를 통해 흐르거나, 또는 셀 활성화 요소가 달리 결합될 때, 금속 캡은 밖으로 접힘으로써, 각각의 수용 셀 내에 함유된 활성제를 주변 환경에 노출시킬 수 있다.

이러한 유형의 회로에 의해 가능한 다수의 변형이 존재할 수 있다. 예를 들어, 저항성 요소와 연계하여 항목(650)의 충전 시간을 사용하여 하나의 셀 노출로부터 다른 셀 노출까지의 타이밍을 결정함으로써 발진 회로에 대한 요구를 대체하는 것이 가능할 수 있다. 가능할 수 있는 다른 변형들은, 예를 들어 멀티플렉싱 요소가 모든 수용 셀에 대한 고유 출력 라인을 어드레스하는 것을 포함한다. 게다가, 이 회로는 특정 기간에 단일 셀을 활성화시킬 수 있다. 비제한적인 의미에서 상이한 프로그래밍된 속도로 수용 셀들로부터 활성제의 별개의 투여량들을 전달하는 것, 및 특정 기간에 투여량들을 전달하도록 다수의 수용 셀들을 프로그래밍하는 것을 포함하는, 전자적으로 제어된 전달로부터 다양한 다양성이 유래할 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 수 있다.

이제 도 7을 참조하면, 동력공급형 수용 어레이를 갖는 예시적인 안과용 디바이스의 구성요소들을 나타내는 블록도가 도시되어 있다. 특히 그리고 이전 단락들에서 언급된 바와 같이, 형성된 동력공급형 안과용 디바이스는 항목들로서 700에 나타낸 모든 요소들, 즉, 광학 구역(710), 타이밍 요소들(720), 수용 셀 어드레싱 및 검증 논리(730), 동력공급 요소(740), 의약을 갖는 수용 어레이(750), 상호접속 요소들(760), 및 결합 또는 활성화 요소(770)를 포함할 수 있다. 이는 이들 요소가 실제로 어떻게 기능할 수 있는지를 고찰하는 데 유익할 수 있다.

안과용 디바이스는 눈의 전방 표면 상에 배치될 수 있다. 안과용 디바이스를 눈에 배치하는 과정에서, 결합 요소(770)는 "온" 상태로 설정될 수 있다. 이는 전력이 동력공급 요소(740)로부터 모든 다른 요소들로 전송되게 할 수 있다. 타이밍 요소들(720)(예컨대, 발진기 및 카운팅 요소들)은 카운팅을 시작할 수 있다. 미리 프로그래밍된 시간, 예컨대, 2 시간이 경과한 후에, 카운팅 요소는 위치를 인덱싱할 수 있다. 이어서, 멀티플렉서(730)는 단일 워드 라인 및 단일 비트 라인을 구성하여 전류를 전도할 수 있다. 이러한 조합은 수용 어레이(750) 내의 어레이 요소를 한정할 것이며, 전류 흐름은 금속 캡이 접히게 함으로써, 이러한 제1 수용 셀의 활성제를 노출시킬 수 있다. 일부 실시 형태들에서, 수용 셀의 개구는 누액이 셀에 들어가서 용해성 활성제를 용해시키게 할 수 있다. 따라서, 활성제는 양호하게 조절된 방식으로 눈 환경 내로 신속하게 방출될 수 있다. 소정 카운트에 도달한 후에, 예를 들어 멀티플렉서를 결합해제시키기 위해 제2 카운터가 또한 사용될 수 있어서, 고장이 일정한 전류 인출을 유발할지라도 배터리 요소는 방전되지 않게 된다.

이제 도 8을 참조하면, 본 발명의 일부 태양들을 수행하는 데 이용될 수 있는 예시적인 방법 단계들을 갖는 흐름도가 도시되어 있다. 단계(801)에서 시작하여, 하나 이상의 수용 셀들을 갖는 기재가 형성될 수 있다. 이전에 기술된 바와 같이, 기재는 일련의 저장부-형상화 수용 셀들이 내부에 형성된 실리콘 웨이퍼를 포함할 수 있다. 각각의 수용 셀은, 예를 들어, 활성화 요소가 에너지 공급원 및 하나 이상의 센서(들)와 통신 상태에 있도록 조립될 수 있다. 단계(805)에서, 수용 셀들 각각 내에 활성제가 침착될 수 있다. 활성제는 바람직하게는, 예를 들어, 누액막을 포함하는 용액에 의해 희석될 수 있는 농축 용액의 형태이다. 용액의 농도는 원하는 투여 수준을 달성하도록 선택될 수 있다. 활성제를 수용 셀 내에 침착한 후에, 단계(810)에서, 응력 하에서 수용 셀 주변 표면 상에 캡이 접합될 수 있어서, 수용 셀이 밀봉될 수 있게 한다. 일부 실시 형태들에서, 응력 하에서 접합된 금속 캡에 의해 밀봉되는 개구는 조립 동안 활성제를 침착하는 데 이용된 것과 동일한 개구일 수 있다.

단계(815)에서, 활성화 요소와 통신 상태에 있는 마이크로프로세서에 의해 활성화 신호가 프로세싱될 수 있다. 활성화 신호는 하나 이상의 센서(들), 발진 요소, 사용자로부터의 내부 또는 외부 입력, 무선 통신중인 디바이스 등으로부터 수신될 수 있다. 예를 들어, 사용자는 안과용 디바이스의 마이크로프로세서와 안테나를 통하여 무선 통신중인 디바이스를 사용하여 프로세싱될 활성화 신호에 대한 커맨드를 입력할 수 있다. 일부 실시 형태들에서, 데이터의 수집이 하나 이상의 센서들을 사용하여, 안과용 디바이스의 마이크로프로세서에서 일어날 수 있고, 외부 데이터 분석을 위해 무선 통신중인 디바이스로 송신될 수 있다. 이어서, 디바이스는 수신된 데이터, 및 때때로 하나 이상의 다른 외부 소스들 및/또는 사용자 입력들로부터의 추가 데이터를 프로세싱하여, 활성제의 분배가 필요할 때 활성화 신호를 결정하고 전송할 수 있다. 이전에 언급된 바와 같이, 디바이스는 스마트폰, 태블릿, 개인용 컴퓨터, 원격 송신기, 및 의료 약물 전달 디바이스 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 디바이스와 안과용 디바이스의 마이크로프로세서 사이의 정보의 송신은, 예를 들어 임의의 저전력 RF 주파수를 통해 무선으로 발생할 수 있다.

단계(820)에서, 활성화 요소의 동력공급이 발생할 수 있다. 동력공급 시에, 단계(825)에서, 미리 결정된 범위의 전류가 응력 하에 접합된 금속 캡의 부분으로 전달되어, 그것이 접히도록 할 수 있다. 따라서, 단계(830)에서, 활성제는 이어서, 이전에 기술된 바와 같이 주변 환경에 노출된다. 전류의 범위는, 본 개시 내용으로부터 당업자에게 명백하듯이, 금속 캡의 두께, 금속의 유형, 조립 방법, 및/또는 금속 캡의 크기에 따라 달라질 수 있다.

본 발명의 많은 특징 및 이점이 상세한 설명으로부터 명백하며, 이에 따라, 첨부된 청구범위에 의해, 본 발명의 진정한 사상 및 범주 내에 속하는 본 발명의 그러한 특징 및 이점들 모두를 포괄하도록 의도된다. 더욱이, 많은 변경들과 변형들이 당업자에게 쉽게 떠오를 것이기 때문에, 예시되고 설명된 정확한 구조와 동작으로 본 발명을 제한하는 것을 원하지 않으며, 따라서, 모든 적합한 변경들 및 등가물들은 본 발명의 범주 내에 있는 것으로 간주될 수 있다.

Claims (25)

1. 활성제 방출 시스템을 갖는 안과용 디바이스로서,
   하나 이상의 수용 셀(containment cell)들을 갖는 기재로서, 상기 하나 이상의 수용 셀들 중 적어도 하나는 응력 하에서 상기 기재의 표면에 접합되는 금속 캡에 의해 봉입되는 활성제를 함유하는, 상기 기재; 및
   활성화 신호의 수신 시에 상기 금속 캡의 적어도 일부분에 전류를 전도하도록 구성된 활성화 요소에 대해 전기 접속 상태에 있는 에너지 공급원을 포함하고,
   상기 전류 및 상기 응력은 상기 금속 캡이 접히게 함으로써 상기 활성제를 사용자의 안과 환경에 노출시키는, 안과용 디바이스.
2. 제1항에 있어서,
   상기 에너지 공급원과 전기 접속 상태에 있는 마이크로프로세서, 및
   안테나를 추가로 포함하고,
   상기 프로세서는 상기 안테나를 사용하여, 무선 디바이스로부터 하나 이상의 활성화 신호들을 무선으로 수신하도록 구성되는, 안과용 디바이스.
3. 제2항에 있어서, 상기 무선 디바이스는 스마트폰, 태블릿, 개인용 컴퓨터, 원격 송신기, 및 의료 약물 전달 디바이스 중 하나 이상을 포함하는, 안과용 디바이스.
4. 제1항에 있어서,
   하나 이상의 센서들과 전기 접속 상태에 있는 마이크로프로세서를 추가로 포함하고,
   상기 기재, 상기 마이크로프로세서, 및 상기 하나 이상의 센서들은 상기 에너지 공급원에 의해 동력공급되도록 구성된 디지털 마이크로어레이를 형성하는, 안과용 디바이스.
5. 제4항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서들은, 안구 유체 내에 함유되는 하나 이상의 바이오마커(biomarker)들의 농도를 측정하도록, 그리고 상기 측정된 농도가 미리 결정된 범위 밖에 있을 때 활성화 신호를 전송하도록 구성된 바이오센서를 포함하는, 안과용 디바이스.
6. 제4항에 있어서, 상기 마이크로프로세서는, 상기 하나 이상의 금속 캡들 중 적어도 하나의 금속 캡이 접히게 함으로써 미리 결정된 시간에 상기 활성제를 분배시키기 위해 상기 활성화 신호를 제공하도록 구성된 타이밍 요소를 포함하는, 안과용 디바이스.
7. 제4항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서들 중 적어도 하나는 안구 표면이 편안한 건조 수준을 초과하는 시기를 결정하도록 구성되는, 안과용 디바이스.
8. 제4항에 있어서, 상기 활성화 신호는 상기 하나 이상의 센서들 중 적어도 하나가 상기 안과용 디바이스의 상기 사용자에 의한 자발적인 깜박임을 감지할 때 생성되는, 안과용 디바이스.
9. 제1항에 있어서, 상기 금속 캡은 상기 하나 이상의 수용 셀들의 개구 위에 기밀 밀봉부(hermetic seal)를 형성하는, 안과용 디바이스.
10. 제1항에 있어서, 상기 활성제는 윤활제, 식염수(saline), 용매, 비타민, 및 의약 중 하나 이상을 포함할 수 있는, 안과용 디바이스.
11. 제1항에 있어서, 상기 금속 캡의 일부를 형성하는 이원 형상 기억 합금(binary shape memory alloy)이 조립 후에 응력 하에 있도록 구성되는, 안과용 디바이스.
12. 제1항에 있어서, 조립 동안 상기 금속 캡을 상기 기재에 접합하는 데 이용되는 방법은 접합되는 금속 캡에 응력을 제공하는, 안과용 디바이스.
13. 제12항에 있어서, 상기 금속 캡은 금, 티타늄, 니켈, 스테인리스강, 코발트-크롬, 및 니티놀 중 하나 이상을 포함하는, 안과용 디바이스.
14. 활성제 분배 디지털 마이크로어레이 디바이스로서,
    하나 이상의 수용 셀들을 포함하는 반도체 재료 기재로서, 상기 하나 이상의 수용 셀들 중 적어도 하나는 응력 하에서 상기 반도체 재료 기재의 표면에 접합되는 생체적합성 금속 캡에 의해 봉입되는 활성제를 함유하는, 상기 반도체 재료 기재; 및
    에너지 공급원에 의해 동력공급되고 활성화 요소와 접속 상태에 있는 마이크로프로세서로서, 상기 활성화 요소는 상기 마이크로프로세서로부터의 활성화 신호의 수신 시에 상기 생체적합성 금속 캡의 적어도 일부분에 전류를 전도하도록 구성되는, 상기 마이크로프로세서를 포함하고,
    상기 전류 및 상기 응력은 상기 생체적합성 금속 캡이 접히게 함으로써 적어도 하나 또는 상기 하나 이상의 수용 셀들 내에 함유된 상기 활성제를 노출시키기에 충분한, 활성제 분배 디지털 마이크로어레이 디바이스.
15. 제14항에 있어서, 상기 마이크로프로세서는 안테나와 접속 상태에 있고, 상기 안테나를 사용하여 무선 디바이스로부터 하나 이상의 신호들을 무선으로 수신하도록 구성되는, 활성제 분배 디지털 마이크로어레이.
16. 제14항에 있어서, 상기 활성제는 윤활제, 식염수, 용매, 비타민, 및 의약 중 하나 이상을 포함할 수 있는, 활성제 분배 디지털 마이크로어레이.
17. 제14항에 있어서, 상기 마이크로프로세서와 접속 상태에 있는 하나 이상의 센서들을 추가로 포함하고,
    상기 하나 이상의 센서들 중 적어도 하나는 하나 이상의 바이오마커들의 농도를 측정하도록 그리고 상기 측정된 농도가 미리 결정된 범위 밖에 있을 때 신호를 제공하도록 구성되는, 활성제 분배 디지털 마이크로어레이.
18. 제14항에 있어서, 상기 활성제 분배 디지털 마이크로어레이는 안과용 디바이스의 일부를 형성하는, 활성제 분배 디지털 마이크로어레이.
19. 활성제를 분배하는 방법으로서,
    하나 이상의 수용 셀들을 갖는 기재를 형성하는 단계;
    하나 이상의 활성제들을 상기 하나 이상의 수용 셀들 중 적어도 하나 내에 침착시키는 단계;
    응력 하에서 상기 기재의 표면에 생체적합성 금속 캡을 접합함으로써 상기 하나 이상의 수용 셀들 중 적어도 하나의 수용 셀의 개구 위에 기밀 밀봉부를 형성하는 단계; 및
    에너지 공급원으로부터 상기 생체적합성 금속 캡의 적어도 일부분에 전류를 전도하여, 상기 생체적합성 금속 캡이 접히게 함으로써 상기 활성제를 주변 환경에 노출시키도록 구성된 활성화 요소를 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
20. 제19항에 있어서,
    안테나 및 상기 에너지 공급원과 접속 상태에 있는 마이크로프로세서를 제공하는 단계; 및
    상기 안테나를 사용하여, 상기 활성화 요소의 동력공급을 위한 활성화 신호를 생성하는 데 사용되는 무선 디바이스로부터의 무선 신호를 수신하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
21. 제19항에 있어서, 상기 활성제는 윤활제, 식염수, 용매, 비타민, 및 의약 중 하나 이상을 포함할 수 있는, 방법.
22. 제19항에 있어서,
    상기 기재의 적어도 일부를 하이드로겔 내에 봉지하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
23. 제19항에 있어서,
    상기 기재 및 상기 활성화 요소를 지지하고 안과용 디바이스 내에 위치되도록 구성된 매체 삽입체 내에 상기 에너지 공급원을 봉지하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
24. 제19항에 있어서, 상기 에너지 공급원은 상기 활성화 요소와 전기 통신 상태에 있는 에너지 수용체 안테나인, 방법.
25. 제19항에 있어서,
    하나 이상의 센서들 및 상기 에너지 공급원과 접속 상태에 있는 마이크로프로세서를 제공하는 단계; 및
    상기 센서들 중 하나 이상이 미리 정의된 파라미터를 검출하는 것에 기초하여 상기 활성화 요소에 동력공급하기 위한 활성화 신호를 생성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.

Images