TW201544089A - 具活性劑釋放系統的方法及眼用裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供具有活性劑釋放系統之經賦能的眼用裝置，以及相關聯的方法。該活性劑釋放系統可適於在一或多個預定時間透過該眼用裝置內含之賦能元件的使用而施配活性劑，包括例如，維生素、潤滑劑、生理食鹽水、溶劑、及/或藥劑。該賦能元件可為電池組及/或能量接收器天線。該活性劑的釋放可根據無線接收的訊號、預定的時間、及/或感測到的狀態，其可導致啟動元件將電流傳導至處於應力下之金屬蓋體的至少一部分，導致其折起，從而使該活性劑曝露至周圍環境。

Description

具活性劑釋放系統的方法及眼用裝置 【相關申請案之交互參照】
本申請案主張對2014年4月25日提出申請之美國專利臨時申請案第61/984,590號之優先權，其全文係併入本文以供參照。
本發明提供賦能眼用裝置，其包括容置單元的陣列，其中各容置單元包括可藉由單元啟動元件以電力啟動的蓋體，以釋放各容置單元內含的活性劑。
活性劑通常給藥於眼部以用於治療眼部疾病與疾患。用以輸送活性劑予眼部的習用方法包含局部施用於眼睛表面。眼睛特別適合局部給藥，因為局部施給的活性劑在經適當組成後可提供潤滑及/或穿透角膜，並於眼睛內部達到所需之療效濃度。用於眼部疾病與疾患的活性劑可經由口服或是注射給藥，但該等給藥途徑是不佳的，就口服給藥而言，活性劑到達眼部的濃度可能太低，而無法發揮理想藥效，且其使用會因為顯著的全身性副作用而變得複雜，而注射則會造成感染的風險。
大多數的眼部活性劑及/或潤滑劑現今都使用點眼滴劑局部施用，雖然針對一些應用有效，但其可能效率不佳。當一滴藥水被添加到眼睛時，會使結膜囊(即眼睛和眼瞼之間的囊袋)滿溢，使得大部分的藥 水由眼瞼邊緣外溢至臉頰上而流失。此外，留在眼部表面的大部分藥水也會流入淚點而稀釋了藥物的濃度。
患者往往不按照處方指示使用點眼滴劑，以致更加重了上述問題。此未遵從醫囑通常起因於點眼滴劑剛滴入時造成的刺痛或灼熱感。當然，由於眼睛正常防護反應，自行將點眼滴劑緩緩滴入眼部對於患者而言實屬困難。因此，有時會有一兩滴的滴劑未能準確滴入眼部。年長患者還可能因關節炎、手部不穩及視力減退等原因而造成在滴用滴劑時更加困難。年幼及具有精神問題的患者也同樣難以正確操作點眼滴劑。
先前技術局部持續釋放系統包括溶液或軟膏形態之逐步釋放配方，其係以與點眼滴劑相同之方式施用於眼部，但使用頻率較低。例如，此種配方揭露於：核發予Abraham之美國專利第3,826,258號及核發予Kaufman之美國專利第4,923,699號。然而，上述配方由於其施用方法之故，亦難免有諸多與上述習知點眼滴劑相同之問題。以軟膏製劑而言，尚有導致視線模糊及黏稠軟膏基質所造成之黏膩感等問題。
作為另一替代方式，持續釋放系統已經被構形以被放置於下眼瞼與眼睛之間的結膜穹窿內。此種裝置通常含有包覆於疏水性共聚物膜中的核心含藥容置單元，該共聚物膜控制藥物之擴散。此等裝置之實例揭露於核發予Ness之美國專利第3,618,604號、核發予Zaffaroni之美國專利第3,626,940號、核發予Theeuwes等人之美國專利第3,845,770號、核發予Michaels之美國專利第3,962,414號、核發予Higuchi等人之美國專利第3,993,071號、以及核發予Arnold之美國專利第4,014,335號。然而，其設置位置可能造成患者不適，因此亦有患者接受度低之問題。此外，在使用一些活性劑時，應防止活性劑滲漏。具體而言，當施配活性劑時，活性劑的效力在活性劑受體連續曝露至活性劑時可能減弱。
其他方法類似地考慮到例如藥劑及/或潤滑劑之活性劑經過一段時間後的洗脫。再者，一些活性劑仍會是在以預定劑量或在需要時定期施用的情況下最為有效。在一個尋求提供於預定時間施用活性劑的方法中，具有多層貯藏器蓋體結構之容置裝置已在核發予Uhland等人之美國專利第8,211,092號中敘述。不過，此系統使用電流，其使用電流所產生的熱使貯藏器的蓋體斷裂，亦即，熔化或氣化。雖然所敘述的輸送系統可能適於在一些環境中輸送活性劑，此系統通常不適於在包括例如眼部環境等敏感的器官或環境中使用，因為在蓋體斷裂期間所產生的閃光和熱可能會損害周圍的細胞。另外，所敘述的系統亦可能不適於敏感的器官或環境，因為破裂時將產生可損害或干擾周圍器官或環境的碎片。例如，在眼部環境中，碎片可能會對使用者的視力造成有害的影響。
因此，用以輸送藥劑至眼部區域的替代方法、系統、以及裝置可能是有利的，尤其是若可以對使用者無害的方式在一段很長的時間內輸送不連續的劑量。
在一態樣中，本發明提供合併活性劑釋放系統的賦能眼用裝置。根據一些態樣，該活性劑釋放系統可適於透過賦能元件的使用來施配活性劑，該賦能元件能夠賦能啟動元件，該啟動元件經組態以賦能並導致在應力下組裝的金屬蓋體一經賦能便折起。
根據本發明的一些態樣，活性劑釋放系統可包括基材，其具有一或多個容置單元。該一或多個容置單元的至少一者可含有活性劑，該活性劑係由在應力下接合至該基材表面的金屬蓋體所包覆。能量源可電連接至啟動元件，該啟動元件經組態成一經接收啟動訊號便將電流傳導至 該金屬蓋體的至少一部分。該電流及該應力導致該金屬蓋體折起，並使該活性劑曝露至周圍環境。
根據本發明的其他態樣，提供包含活性劑施配數位微陣列裝置。該數位微陣列可例如用於眼用裝置中，並可包括半導體材料基材，該半導體材料基材包括一或多個容置單元，該一或多個容置單元之至少一者含有由生物可相容之金屬蓋體所包覆的活性劑，該生物可相容金屬蓋體係在應力下接合至該半導體材料基材的表面；以及微處理器，其係藉由能量源賦能，並與啟動元件連接。該啟動元件可經組態成一經接收來自該微處理器之啟動訊號便將電力傳導至該生物可相容金屬蓋體的至少一部分。該生物可相容金屬蓋體的該應力以及經傳導的該電力足以導致該生物可相容金屬蓋體折起，並使該一或多個容置單元之至少一者中所含的該活性劑曝露。
在另外的其他態樣中，提供使用活性劑釋放系統之相關聯的方法。該方法包括形成具有一或多個容置單元的基材；將一或多個活性劑存放至該一或多個容置單元之至少一者中；藉由在應力下將生物可相容金屬蓋體接合至該基材的表面而在該一或多個容置單元之至少一個的開口上方形成氣密密封；以及提供啟動元件，該啟動元件經組態以將電力從能量源傳導至該生物可相容金屬蓋體的至少一部分，導致該生物可相容金屬蓋體折起，並使該活性劑曝露至周圍環境。
該活性劑釋放系統可藉由該眼用裝置中的微處理器來控制，並與該能量源及天線電連接。該微處理器可經組態以執行與該活性劑釋放系統之控制及啟動相關的各種功能。例如，該微處理器可經組態以使用該天線無線接收來自裝置的一或多個啟動訊號。該裝置可包括例如智慧型手機、平板電腦、個人電腦、遙控發射器、以及醫療藥物輸送控制器裝置， 並可與該眼用裝置的該微處理器經由一或多個適當的LAN及/或WAN型無線電或電磁技術(較佳為低功率技術)進行通訊。
另外，在一些實施例中，該系統微處理器可與該數位微陣列的一或多個感測器電連接，並經組態以藉由該能量源賦能。該一或多個感測器可包括例如生物感測器，其經組態以測量眼液中所含之一或多個生物標記的濃度，以及在測量到的濃度落在預定的臨限值之外時傳送啟動訊號。例如，該一或多個感測器的至少一者可經組態以測定眼部表面何時超過舒適的乾澀感程度，並在需要時將潤滑劑施配至該眼部環境。此外或替代地，在一些實施例中，定時元件可經組態以提供啟動訊號，以使電流導致該一或多個金屬蓋體之至少一者變形，並允許在一或多個預定時間施配該活性劑。
該金屬蓋體可在該一或多個容置單元的開口上方形成氣密密封。在可輸送多次劑量的較佳實施例中，可配置多個金屬蓋體，以便各金屬蓋體覆蓋容置單元的開口。各金屬蓋體可藉由生產期間的接合性質或透過二元形狀記憶合金的使用而處於應力下。例如，該金屬蓋體可包括一或多個生物可相容金屬，包括：金、鈦、鎳、不銹鋼、鈷-鉻、以及鎳鈦合金。該活性劑可包括下列之一或多者：潤滑劑、生理食鹽水、溶劑、製藥(例如，藥劑)、以及營養製劑(例如，維生素)。
為了可以更佳理解本文提供的詳細描述，以及為了可以更佳理解對現有技術的貢獻，因而會相當廣泛地概述本發明的某些態樣。當然，本發明其他之態樣將在下文予以描述，且其將說明後附申請專利範圍之申請標的。
就此而言，應理解，本發明並不將其應用限於闡述於下列敘述或於圖式中繪示之構造的細節及組件的配置。本發明能具有所述態樣 以外之態樣且能以多種方式實施及進行。此外，也應了解本文中及發明摘要中所運用之措辭及術語係用於說明之目的，且不應被視為限制。
因此，所屬技術領域中具有通常知識者將察知本揭露之基礎概念，其係可做為設計其他結構、方法及系統之運用基準，以實現本發明之一些目的。因此，重要的是，只要不脫離本發明的精神及範圍，申請專利範圍應視為包括此等等效構造。
100‧‧‧媒介插件/眼用鏡片
105‧‧‧活性劑釋放系統/活性劑輸送系統
110‧‧‧賦能元件
115‧‧‧基材
120‧‧‧光學區
125‧‧‧互連
130‧‧‧互連
150‧‧‧經賦能的眼用裝置/眼用裝置/功能化媒介插件/媒介插件
155‧‧‧軟式水凝膠裙部
200‧‧‧容置陣列
210‧‧‧半導體裝置
220‧‧‧容置單元
230‧‧‧互連件
240‧‧‧啟動元件
300‧‧‧眼用鏡片
310‧‧‧光學區
320‧‧‧媒介插件
330‧‧‧層(電池層)
331‧‧‧層
332‧‧‧層(電力調節層)
400‧‧‧容置陣列
410‧‧‧金屬蓋體
420‧‧‧水平線
421‧‧‧水平線
422‧‧‧水平線
423‧‧‧水平線
430‧‧‧垂直線
431‧‧‧垂直線
432‧‧‧垂直線
433‧‧‧垂直線
500‧‧‧微處理器/控制器
510‧‧‧處理器
520‧‧‧通訊裝置
530‧‧‧儲存裝置
540‧‧‧程式/軟體程式
550‧‧‧資料庫
560‧‧‧資料庫
600‧‧‧例示性設計
610‧‧‧振盪電路元件
612‧‧‧輸入線
620‧‧‧接合元件
621‧‧‧走線
622‧‧‧走線
623‧‧‧走線
624‧‧‧走線
625‧‧‧走線
626‧‧‧走線
627‧‧‧走線
628‧‧‧走線
630‧‧‧電源
640‧‧‧計數元件
645‧‧‧資料匯流排
650‧‧‧電力增強元件
651‧‧‧線
660‧‧‧多工元件
661‧‧‧第一字線/線
662‧‧‧第一位元線/位元線
670‧‧‧電力電晶體
671‧‧‧線
680‧‧‧電力電晶體
690‧‧‧單元啟動元件
700‧‧‧眼用裝置
710‧‧‧光學區
720‧‧‧定時元件
730‧‧‧容置單元定址及驗證邏輯(多工器)
740‧‧‧賦能元件
750‧‧‧容置陣列
760‧‧‧互連元件
770‧‧‧接合或啟動元件/接合元件
801‧‧‧步驟
805‧‧‧步驟
810‧‧‧步驟
815‧‧‧步驟
820‧‧‧步驟
825‧‧‧步驟
830‧‧‧步驟
從以下對本發明較佳實施例之更詳細說明中，如附圖所繪示，將更清楚明白本發明之前述及其他特徵與優勢。
圖1A係媒介插件的示意俯視圖，該媒介插件可經納入作為包括光學元件和根據本發明之態樣之活性劑釋放系統兩者的眼用裝置之部分。
圖1B係包括圖1A所描繪之媒介插件之眼用裝置的示意等角視圖，其包括光學元件和根據本發明之態樣的活性劑釋放系統兩者。
圖2係根據本發明之態樣之可納入眼用裝置的賦能容置陣列中之活性劑釋放特徵的特寫代表圖。
圖3係實施根據本發明之態樣之活性劑釋放系統之堆疊型晶粒積體組件的例示性截面示意圖。
圖4繪示用以將賦能源連同電子元件以及容置陣列組裝至眼用裝置中之例示性組裝流程。
圖5係可用來實施本發明的一些態樣之例示性微處理器的示意圖。
圖6繪示用以互連至容置陣列中之個別的活性劑容器的例示性設計。
圖7繪示具有經賦能之容置陣列之眼用裝置的方塊圖。
圖8係具有可用來實行本發明之態樣之例示性步驟的流程圖。
現將參照所繪圖式說明本揭露，其中相似元件符號在全文可指稱相似部件。
藉由描述經耦合、接合、密封、附接、及/或聯結在一起的組件，可繪示所揭露的眼用裝置與方法的各種態樣。如本文中所使用，術語「耦合」、「接合」、「密封」、「附接」、及/或「聯結」係用來表示兩個組件間的直接連接，或在適當處透過中介或中間組件而與彼此之間接連接。相比之下，當組件被稱為「直接耦合」、「直接接合」、「直接密封」、「直接附接」、及/或「直接聯結」至另一組件時，則不存在中介元件。
本文可將如「下」或「底部」以及「上」或「頂部」等相對術語，用於說明圖式中所繪示之一元件與另一元件之關係。應理解相對術語旨在含括該等圖式中所描繪定向以外之不同定向。舉例來說，若將圖式中所示之例示性眼用裝置之態樣翻轉，則被描述為在其他元件「底部」側之元件，將變成在其他元件的「頂部」側。因此，取決於設備之具體定向，術語「底部」能同時含括「底部」以及「頂部」之定向。
可參照一或多個例示性實施例，繪示說明具有活性劑釋放系統之眼用裝置的各種態樣。如本文中所使用，術語「例示性」意指「當作一實例、事例、或圖解」，並且不應該必然推斷成比本文所揭露之其他實施例更佳或更有利。
名詞解釋
在有關本發明之說明與申請專利範圍中，各式用語之使用將套用如下定義： 活性劑：如本文中所使用，其係指能夠治療、抑制、或防止疾患或疾病、及/或增強細胞或組織之生理功能的劑。例示性活性劑包括，但不受限於潤滑劑、生理食鹽水、溶劑、製藥(例如，藥劑)、及營養製劑(例如，維生素)。在一些實施例中，較佳的活性劑能夠潤滑、及/或治療、抑制、或防止一或多個眼部、鼻部、及喉部的疾患或疾病。例如，潤滑劑可用來幫助或抑制細胞壁的穿透性。
賦能(經賦能)：如本文中所使用，其係指下列狀態：能夠供應電流、具有施加至其上的電能、或者具有儲存在其中的電能。
能量：如本文中所使用，係指物理系統作功之能力。本揭露內之許多用途係關於可能涉及在做功的過程中能夠執行電性動作的能力。
能量源：如本文中所使用，其係指能夠供應能量或使一邏輯或電子裝置處於經賦能狀態的裝置或層。
能量擷取器：如本文中所使用，係指能夠從環境提取能量並將之轉換為電能之裝置。
功能化：如本文中所使用，其係指使一層或裝置能夠執行一功能，包括例如賦能、啟動或控制。在一些實施例中，層及/或裝置的功能可用來提供各種任務，包括例如，化學反應、改變表面性質、或提供離子電荷。
眼用裝置：如本文中所使用，係指位於眼睛中或眼睛上的任何裝置。這些裝置可提供光學矯正、視力強化、可為妝飾用、及/或可提供與眼部無關的功能。例如，「鏡片」一詞可指隱形眼鏡、覆蓋鏡片、眼插件、光學插件或其他類似裝置，透過上述裝置來矯正或改進視力，或者透過上述裝置妝飾性地改善眼睛生理(例如，虹膜顏色)。或者，鏡片可 提供非光學功能，例如，所述功能包括例如，監控生物標記、傳遞訊號、及/或施配活性劑。
鋰離子電池：如本文中所使用，其係指電化電池，其中鋰離子穿越過電池以產生電能。此電化學電池一般稱為電池，可在其標準型態中重新賦能或充電。
媒介插件：如本文中所使用，其係指將被包括在經賦能眼用裝置中之封裝插件。賦能元件及電路可被併入媒介插件中。媒介插件可界定經賦能眼用裝置的主要用途。例如，在賦能眼用裝置允許使用者調整光功率的實施例中，該媒介插件可包括控制光學區中的液態彎月面部分或者液態晶體部分的賦能元件。替代地，媒介插件可為環形，以使光學區不含有材料。在此類實施例中，鏡片的賦能功能可為非光學性質，但可為例如光的偏光作用、光致變色功能、變色、監控葡萄糖、聲音輸送、及/或投藥。
操作模式：如本文中所使用，其係指其中電路上的電流允許裝置執行其主要的賦能功能之電流汲取狀態。
光功率：如本文中所使用，其係指包括例如眼用鏡片之光學元件的光學性質。
光學區：如本文中所使用，其係指眼用鏡片中，眼用鏡片之配戴者所透過其觀看之一區域。
功率：如本文中所使用，係指每單位時間所作之功或傳遞之能量。
可充電或可再賦能：如本文中所使用，係指恢復至具更高容量以作功之狀態的能力。許多上述術語之使用可能與恢復之能力有關， 該恢復之能力係以使電流在一特定重建之期間內以特定速率流動之能力來恢復。
再賦能或再充電：如本文中所使用，其係指回復至具有更高容量以作功的狀態。許多上述術語之使用可能與設備之恢復有關，該設備之恢復係讓設備恢復至具有使電流在特定的重建期間內以特定速率流動之能力。
重設功能：如本文中所使用，係指自觸發演算機制，以將電路設定為特定的預定狀態，包括例如，邏輯狀態或賦能狀態。重設功能可包括(例如)通電重設電路，其可與開關機構協作，以確保晶片在初始連接至電源以及在從儲存模式喚醒時都正確啟動。
睡眠模式或待命模式：如本文中所使用，係指經賦能裝置在無需操作模式時關閉開關機構以允許節能後的低電流汲取狀態。
堆疊：如本文中所使用，係指至少兩個組件層彼此相鄰置放，使得該些層之一者之表面至少一部分接觸第二層之第一表面。在一些實施例中，一薄膜(無論用於黏附或其他功能)可存在於兩層之間，該等兩層透過該薄膜彼此接觸。
堆疊式積體組件裝置或SIC裝置：如本文中所使用，係指封裝技術的產品，其可藉由將每一層的至少一部分堆疊於彼此之上而將可含有電氣及機電裝置之基材的薄層組裝為操作性積體裝置。此等層可包括各式類型、材料、形狀、以及尺寸的組件裝置。此外，此等層可由各種裝置生產技術製成，以符合並且呈現各式形態。
儲存模式：如本文中所使用，係指包括電子組件之系統處在電源正供應或必須供應最小之經設計負載電流之狀態。此術語不可與待命(Standby)模式互通使用。
基材插件：如本文中所使用，係指可成形或剛性基材，其能夠在眼用鏡片內支撐能量源及/或一系列容置單元。在一些實施例中，基材插件亦支撐一或多個組件。
開關機構：如本文中所使用，係指與電路整合並提供各種位準之電阻的組件，其可響應獨立於眼用裝置的外部激源。
在過去數十年間，眼用鏡片已經過改善，以幫助治療乾眼症的情況等。近年來亦開始使用眼用鏡片作為治療眼部疾病及症狀之藥物輸送系統。不過，如先前所提及，如何調配藥物，使其以可發揮藥效之每日理想速率及/或劑量釋放，同時限制負面影響，乃為現有之難題。根據本發明的一些態樣，替代或輔助的釋放策略可包含使用經賦能的微電子元件來控制及制定在預定時間、一經要求、及/或一經感測狀態便無害地輸送個別的劑量。
不同於以擴散為基礎的輸送系統，其特徵在於釋放速率係取決於透過惰性不溶於水之膜障壁的活性劑擴散，本發明可容許一經要求便輸送活性劑，解決以擴散為基礎之藥物輸送以及滲漏的缺點。例如，有兩個基本的擴散設計：貯藏器裝置與矩陣裝置(matrix device)。貯藏器裝置係以聚合物膜包覆藥物核心。膜的性質決定藥物從系統釋放的速率，且各處常有滲漏。擴散過程通常可由一連串在菲克第一擴散定律(Fick's first law of diffusion)規範下之等式加以表達。矩陣裝置通常由遍及聚合物而被均勻散佈的藥物組成。這兩者均提供組織表面的恆定曝露，其可包括受體對活性劑(例如，藥物)的曝露。藉由恆定地使組織曝露至活性劑，活性劑的藥效可隨時間減少，且在一些情況下，完全阻礙活性劑發揮意欲的效果。
因此，貯藏器以及矩陣藥物輸送系統被視為以擴散為基礎的持續釋放系統，並構成在一段時間(常為較長的一段時間)內提供連續 給藥的任何劑量形式。持續釋放系統之意欲目的在於將藥物的療效水準維持一段較長的時間，且這一點通常藉由試圖自持續釋放系統獲得零級(zero-order)釋放而達成。持續釋放系統通常無法達到此種釋放曲線，而是採用緩慢的一級(first-order)之釋放方式模擬。不過，貯藏器及矩陣持續釋放系統的藥物釋放速率會隨著時間逐漸降低，終至失去療效。
近來在眼用裝置(例如包括隱形眼鏡)之發展，已出現可被賦能之功能化眼用裝置。經賦能的眼用裝置可包括使用內嵌式微電子元件以矯正及/或增強使用者視力的必要元件。使用微電子元件的其他功能可例如包括可變視力矯正、淚液分析、音訊、及/或對使用者之視覺反饋。根據本發明的一些態樣，提供眼用裝置，其可包括活性劑釋放系統，該活性劑釋放系統能夠在一經要求、在預定時間、及/或在一經感測狀態後便將活性劑釋放至使用者的眼部環境。釋放通常對使用者無害，或者在一些實施例中，容許由使用者簡單地參與。例如，一或多個活性劑可內含在一或多個容置單元中，各自較佳地由金屬蓋體包覆，該金屬蓋體係在應力下接合，以密封各個容置單元直到接合啟動元件為止。在一些實施例中，活性劑釋放系統之處理器組成部分可與一或多個裝置無線通訊，並接收可用於釋放活性劑的訊號資料。該等裝置可包括例如智慧型手機、平板電腦、個人電腦、遙控發射器(例如，fob遙控器、MP3播放器或PDA)、以及醫療藥物輸送裝置(例如，藥物泵)及類似者。
現請參照圖1A，其描繪媒介插件的示意俯視圖，該媒介插件可經納入作為包括光學元件和活性劑釋放系統兩者之例示性眼用裝置之部分。具體來說，圖1A顯示例示性媒介插件100的俯視圖，媒介插件100係用於包括活性劑釋放系統105之經賦能的眼用裝置150(示於圖1B)。在一些實施例中，媒介插件100包括光學區120，其可或可不提供視力矯 正的功能。在眼用裝置的賦能功能與視力無關的實施例中，媒介插件100之光學區120可為材料空隙。媒介插件100可包括光學區120外側的一部分，其包括與賦能元件110結合之基材115，賦能元件110係藉由一系列互連(例如，125及130)連接至包括活性劑釋放系統105的電子組件。在替代實施例中，一些電子組件可在不會有害地影響眼用裝置之總體意欲的光學性質的情況下納入光學區中。在此類實施例中，例如，電子組件可具有半透明性質、位於中心處、或者足夠小而不會影響總體意欲的光學效果。
現參照圖1B，其描繪具有媒介插件100之包括光學元件及圖1A之活性劑釋放系統105兩者之經賦能的眼用裝置150的橫剖面示意圖。根據本發明的一些態樣，眼用裝置150可為被設計成置放在患者的眼睛前表面的隱形眼鏡。例如，眼用鏡片150可包括軟式水凝膠裙部155，其可包括含聚矽氧組分。一「含聚矽氧組分」是在單體、大分子單體或預聚物中含有至少一[-Si-O-]單元者。較佳為，在含聚矽氧組分中存在的總Si和接上的O，其量相較於含聚矽氧組分之總分子量超過約20重量百分比，且更佳為超過30重量百分比。有用的含聚矽氧組分較佳地包括可聚合官能基，例如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、乙烯基、N-乙烯基內醯胺、N-乙烯醯胺、以及苯乙烯基官能基。
功能化媒介插件100可部分或完全地嵌入水凝膠部分155；或者在一些實施例中，可將功能化媒介插件100放置在水凝膠部分上。在一些實施例中，媒介插件100可用來封裝電子元件並充當用於電子元件的基材，且在一些實施例中亦可用於賦能元件。在一些實施例中，電子元件(包括例如活性劑釋放系統105)可較佳地位於光學區120的外側，使得裝置不會干擾使用者的視線。活性劑釋放系統105可透過外部裝置、能量 擷取器、及/或眼用裝置150內含的賦能元件來供電。例如，在一些實施例中，可使用天線(未顯示)接收功率，該天線接收與活性劑釋放系統105通訊之RF訊號。
現參照圖2，其描繪具有活性劑釋放系統105之容置單元220組成部分之容置陣列200之半導體裝置210之表面的特寫圖。半導體裝置210(例如，矽片)可包括用於控制容置陣列200，以及用以確保各容置單元可與啟動元件240接合導致活性劑施配的電路系統。各容置單元可為矽的貯藏器形區域，並可在組裝期間以活性劑(例如，潤滑劑、生理食鹽水、溶劑、製藥、以及營養製劑之一或多者)填充。可使用互連冶金法界定出上覆在各容置單元表面的至少一部分上的區域矩陣。該互連冶金可與電路一樣位於矽的同一側上。容置單元220可包括金屬蓋體，其係以致使其處於應力下並含有活性劑的方式接合。金屬蓋體可包括一或多種生物可相容金屬，包括例如，金、鈦、鎳、不銹鋼、鈷-鉻、以及鎳鈦合金。可使用其他包括二元金屬之生物可相容不滲透金屬。根據本揭露的一些態樣，透過金屬蓋體至矽的接合，憑藉其組裝的方式或二元形狀材料，金屬蓋體可在接合後保持處於應力下。金屬蓋體至矽片的組裝及接合可包括例如編結、熔接、膠合及類似者。
啟動元件240可包括互連件230，該等係經安置以一方式組態成使電流流動可經要求在應力下被導向一部分的金屬蓋體或整個金屬蓋體。此電流流動以及金屬蓋體所處的應力可導致金屬蓋體折起，從而使活性劑曝露至周圍環境。折起時可無害地輸送活性劑，因為，不同於一些其他的系統，金屬不須經熔化或蒸發即可曝露容置單元下方的內容物。在一些實施例中，蓋體係製造成便於金屬蓋體朝容置單元的內側折起。此可進一步防止金屬蓋體免於干擾周圍單元，並可協助確保活性劑係相應地施 配。在其他實施例中，金屬蓋體可足夠小，以致折起不會對周圍單元產生不良影響，且折起的方向不會影響周圍單元。
現請參照圖3，其描繪包括光學元件和活性劑釋放系統兩者之另一例示性經賦能眼用裝置的示意圖。具體來說，其繪示例示性眼用鏡片300之三維橫剖面圖，眼用鏡片300包括功能化層媒介插件320，其經組態以在其層330、331、332之一或多者上包括活性劑釋放系統。在一些實施例中，媒介插件320包圍眼用鏡片300之光學區310的整個周邊。媒介插件320可為完整的環形或部分環形，或其他可能仍存在於眼用鏡片300之水凝膠部分之內或之上的形狀，並在使用者眼部環境所呈現的尺寸及幾何限制內。
層330、331、以及332繪示若干層的其中三個，該等層可在包括功能層堆疊之例示性媒介插件320中找到。在一些實施例中，舉例而言，單一層可包括下列的一或多者：具有益於特定目的(包括本文所述之通訊系統功能)之結構性、電氣性或物理屬性之主動和被動組件及部分。此外，在一些實施例中，層330可包括一能量源，如下列之一或多者：在層330內之電池、電容器、及接收器。接著，層331於非限定之例示性意義下，可於一層中包括微電路系統，其會偵測針對眼用鏡片300之致動訊號。在一些實施例中，可包括電力調節層332，其能夠從外部來源接收電力、對電池層330充電，並當眼用鏡片300不在充電環境時從層330控制電池電力的使用。該電力調節亦可控制至一例示性主動鏡片之訊號，該主動鏡片如媒介插件320之中央環形切除部分的元件編號310所展示。
內嵌有媒介插件320之經賦能鏡片可包括能量源，如電化電池或電池作為能量儲存裝置，且在一些實施例中包括對包含該能量源之材料的封裝與隔離，以與該眼用裝置所處之環境隔離。在一些實施例中， 媒介插件320亦可包括電路圖案、組件及能量源。各項實施例可包括媒介插件320，其將電路圖案、組件及能量源定位在光學區之周邊，眼用鏡片配戴者可透過光學區觀看，而其他實施例可包括足夠小而不會不利地影響眼用鏡片配戴者視線並且因此媒介插件320可將其等定位在光學區內或外部之電路圖案、組件及能量源。
已參考的是構成眼用裝置組件部分之一部分的電子電路，該眼用裝置結合活性劑釋放系統。在根據本發明之一些態樣的一些實施例中，可包括單一及/或多個分立的電子裝置作為例如位於媒介插件內側、位於媒介插件上、或者放置為接近媒介插件之分立的晶片。在其他實施例中，媒介插件中可包括型態為堆疊式積體組件的經賦能電子元件。
參照圖4，元件編號400描繪用以容許位於容置單元頂部上之個別金屬蓋體連接之金屬線的例示性走線。個別的金屬蓋體係顯示為正方形的陣列，其中一個實例係元件編號410。雖然在圖4中係描繪為正方形，其他形狀亦被考慮。依據整個陣列的實際尺寸，可能有若干個額外單元未繪示在此圖中。圖中亦顯示四個水平線(420、421、422、及423)的組合，其係用於說明目的，且以類似於針對記憶體單元之走線的方式可將之分類為「字線」。亦有4個垂直線(430、431、432、及433)，該等係描繪為陣列中之「位元線」的子集。藉由將該等單元配置成其中位元線及字線能夠定址所有容置單元的組態，可實現有效率的方案。例如，若需要釋放位於單元410下方的藥劑，則可允許電流流過元件編號430，之後流過金屬蓋體410，接著流出420。如本揭露之其他部分中所述，此受控的輸送可在最需要一或多種各式活性劑時提供用於其釋放。
現請參照圖5，其繪示可用來實施本發明之一些態樣的例示性微處理器的示意圖。可稱為控制器500的微處理器可包括一或多個處 理器510，一或多個處理器510可包括一或多個耦合至通訊裝置520的處理器組件。在一些實施例中，控制器500可用來傳輸能量至放置於眼用鏡片中的能量源，並用於一或多個活性劑的施配。
在一些實施例中，處理器510可耦合至通訊裝置520，其經組態以經由通訊通道傳送能量。例如，可將通訊裝置用於以電子方式與媒介插件內之組件通訊。通訊裝置520亦可用於(例如)與一或多個控制器設備或程式化/介面裝置組件進行通訊。
處理器510亦與儲存裝置530連通。儲存裝置530可包括任何適當之資訊儲存裝置，包括磁性儲存裝置、光學儲存裝置及/或半導體記憶體裝置(例如，隨機存取記憶體(RAM)裝置及唯讀記憶體(ROM)裝置)之組合。
儲存裝置530可存放用以控制處理器510之程式540。處理器510執行軟體程式540的指令。例如，處理器510可接收經感測之眼部狀態、組件配置、定時器及類似者的描述性資訊。儲存裝置530亦可於一或多個資料庫550及560儲存眼部相關資料。資料庫可包括例如預定的周圍環境狀態臨限值、感測資料、以及用以控制組件之特定控制順序(例如，控制組件間的能量)。資料庫亦可包括用以控制可存在於眼用裝置中之釋放系統的參數及控制演算法、以及從它們的動作而產生的資料及/或所測得之反饋。在一些實施例中，該資料可最終傳達至/自一外部接收裝置。
現參照圖6，其繪示用以互連至個別的活性劑容置單元的例示性設計600，包括可用來啟動特定容置單元之定時及控制電路。在一些實施例中，電路可包括電源630。此電源可為鹼性電池或者能量接收器(例如天線)。電力可自電源走線至接合元件620。當眼用裝置被放入眼部環境時，此元件可設定為「開(on)」狀態。在將其設定為開狀態時，電 源可接著走線通過接合元件620並往外至其他電路元件。元件編號621及622可為至振盪電路元件610的走線。元件編號623及624可為至計數元件640的走線。元件編號625及626可為至多工元件660的走線。且元件編號627及628可為至電力增強元件650的走線。
一旦在經賦能的眼用裝置中接入電力，振盪電路可開始以特定頻率振盪。元件610的輸出可經由元件編號611及612傳遞至計數元件640。計數元件640可具有在輸入線612上計數達特定數目個循環之任務循環。在例示性的意義上，在計數元件之輸出加一之前所需的振盪頻率與計數之組合可對應於指定的時間週期(例如，2小時)。因此，在此實例中，每隔兩小時，計數元件640的輸出將增加一個計數。此計數可編碼為八位元的數，其係自計數元件640通過資料匯流排645傳遞至多工元件660。
多工元件660可接收八位元的數，並將此數解碼為第一字線661和第一位元線662之獨特組合。當特定的字線(例如線661)被啟動時，其可接通電力電晶體670讓電流流動。位元線662可接通電力電晶體680。如圖4所示，位元線和字線的組合可定址容置陣列400中獨特的陣列元件。當電力電晶體被接合時，電力可自電力增強元件650走線通過線651，接著通過單元啟動元件690，並自線671離開。當電流通過單元啟動元件，或者單元啟動元件以其他方式接合時，金屬蓋體可折起，從而使個別的容置單元中所含的活性劑曝露至周圍環境。
此類型的電路可能具有若干變體。例如，可使用元件編號650的充電時間配合電阻性元件來決定曝露下一個單元之時序，其取代對振盪電路的需求。可能的其他變體包括例如多工元件針對每一容置單元定址獨特的輸出線。此外，電路可在特定的時間週期啟動單一單元。所屬技 術領域中具有通常知識者當可明白以電子方式控制的輸送可衍生各種多樣變化；包括在非限定意義上以不同的經程式化的速率自容置單元輸送分立的活性劑劑量，以及程式化多個容置單元在特定的時間週期輸送劑量。
現參照圖7，其描繪顯示具有經賦能的容置陣列之例示性眼用裝置之組件的方塊圖。具體來說，以及如先前段落中所提及的，所形成之經賦能的眼用裝置可含有700所示的所有元件，如元件編號光學區710、定時元件720、容置單元定址及驗證邏輯730、賦能元件740、具有藥劑的容置陣列750、互連元件760、以及接合或啟動元件770。考慮這些元件實際上可以何種方式起作用可有助於理解。
眼用裝置可被放置在眼睛前表面。在眼內放置眼用裝置的程序中，接合元件770可設定為「開」狀態。此可容許電力自賦能元件740傳送至所有其他元件。定時元件720(例如振盪器及計數元件)可開始計數。在經過預先程式化的時間(例如，兩個小時)之後，計數元件可指示位置。多工器730接著可將單一的字線和單一的位元線組態以傳導電流。此組合將界定容置陣列750內的一個陣列元件，且電流流動可導致金屬蓋體折起，從而使此第一容置單元的活性劑暴露。在一些實施例中，容置單元的開口可容許淚液進入單元，並溶去可溶解的活性劑。因此，該活性劑可以經良好調節的方式迅速釋放至眼部環境內。亦可使用第二計數器來，例如，在達到特定計數後與多工器脫離接合，以便若故障導致恆定的電流消耗，電池元件不會放電。
現參照圖8，其描繪可用來實行本發明之一些態樣的例示性方法步驟流程圖。從步驟801開始，可形成具有一或多個容置單元的基材。如先前所述，該基材可包括具有一系列形成在其中之貯藏器形之容置單元的矽晶圓。例如，各容置單元可以和與能量源以及一或多個感測器連 通之啟動元件一起組裝。在步驟805，活性劑可存放至各容置單元中。活性劑較佳的是濃縮溶液的形式，其可藉由包括例如淚膜之溶液來稀釋。溶液的濃度可經選擇，以達成所需的劑量位準。在將活性劑存放至容置單元中之後，於步驟810，可在應力下將蓋體接合至容置單元的周圍表面上，使得容置單元可被密封。在一些實施例中，藉由在應力下接合的金屬蓋體予以密封的開口可為與組裝期間用來存放活性劑的開口相同。
在步驟815，可藉由與啟動元件連通的微處理器來處理啟動訊號。可從一或多個感測器、振盪元件、來自使用者的內部或外部輸入、無線連通的裝置及類似者接收啟動訊號。例如，使用者可輸入一指令以使用透過天線與眼用裝置之微處理器無線連通之裝置來處理啟動訊號。在一些實施例中，可在眼用裝置的微處理器中使用一或多個感測器收集資料，並傳輸至無線連通的裝置以用於外部資料分析。裝置可接著處理所接收到的資料以及有時亦處理來自一或多個其他外部源及/或使用者輸入的資料，以在需要施配活性劑時決定並傳送啟動訊號。如前述，裝置可包括下列之一或多者：智慧型手機、平板電腦、個人電腦、遙控發射器、以及醫療藥物輸送裝置及類似者。該裝置與眼用裝置之微處理器間的資料傳輸可例如經由任何低功率RF頻率以無線的方式發生。
啟動元件的賦能可在步驟820發生。一經賦能，在步驟825，具有預定範圍的電流即可輸送至在應力下接合之金屬蓋體的一部分，導致其折起。因此，在步驟830，活性劑接著便如先前所述般地曝露至周圍環境。如所屬技術領域中具有通常知識者當可從本揭露明瞭的，電流的範圍可依據金屬蓋體的厚度、金屬類型、組裝方法、及/或金屬蓋體的大小而改變。
可由本詳細說明明顯了解本發明的許多特徵及優勢，且因此，後附申請專利範圍意欲涵蓋本發明中落於本發明真實精神及範疇內的所有此等特徵及優勢。另外，由於所屬技術領域中具有通常知識者將能輕易進行許多修改及變更，因此無意將本發明限制於所繪示及所敘述的精準構造及操作，且因此，所有適當的修改及均等物都可訴諸、落於本發明的範疇內。
200‧‧‧容置陣列
210‧‧‧半導體裝置
220‧‧‧容置單元
230‧‧‧互連件
240‧‧‧啟動元件

Claims (25)

  1. 一種眼用裝置，其具有活性劑釋放系統，該眼用裝置包含：一基材，其具有一或多個容置單元，其中該一或多個容置單元的至少一者含有活性劑，該活性劑係由在一應力下接合至該基材的表面之一金屬蓋體所包覆；以及一能量源，其係電連接至一啟動元件，該啟動元件經組態成經接收一啟動訊號便將一電流傳導至該金屬蓋體的至少一部分，其中該電流及該應力導致該金屬蓋體折起，從而使該活性劑曝露至一使用者的眼部環境。
  2. 如申請專利範圍第1項之眼用裝置，其另外包含：一微處理器，其係與該能量源電連接；及一天線，其中該微處理器經組態以使用該天線以無線方式接收來自一無線裝置之一或多個啟動訊號。
  3. 如申請專利範圍第2項之眼用裝置，其中該無線裝置包括下列之一或多者：智慧型手機、平板電腦、個人電腦、遙控發射器、以及醫療藥物輸送裝置。
  4. 如申請專利範圍第1項之眼用裝置，其另外包含：一微處理器，其係與一或多個感測器電連接；其中該基材、該微處理器、以及該一或多個感測器形成數位微陣列，該數位微陣列經組態以藉由該能量源賦能。
  5. 如申請專利範圍第4項之眼用裝置，其中該一或多個感測器包括生物感測器，該生物感測器經組態以測量眼液中所含之一或多個生物標記的濃度，並在測量到的濃度落在預定的範圍之外時傳送該啟動訊號。
  6. 如申請專利範圍第4項之眼用裝置，其中該微處理器包括一定時元件，該定時元件經組態以提供該啟動訊號，以導致該一或多個金屬蓋體之至少一者折起，從而在預定時間施配該活性劑。
  7. 如申請專利範圍第4項之眼用裝置，其中該一或多個感測器之至少一者經組態以測定眼部表面何時超過舒適的乾澀感程度。
  8. 如申請專利範圍第4項之眼用裝置，其中該啟動訊號係在該一或多個感測器之至少一者感測到該眼用裝置之該使用者自發性眨眼時產生。
  9. 如申請專利範圍第1項之眼用裝置，其中該金屬蓋體在該一或多個容置單元的開口上方形成氣密密封。
  10. 如申請專利範圍第1項之眼用裝置，其中該活性劑可包括下列之一或多者：潤滑劑、生理食鹽水、溶劑、維生素、以及藥劑(medicament)。
  11. 如申請專利範圍第1項之眼用裝置，其中該金屬蓋體之一二元形狀記憶合金組成部分經組態以在組裝後處於該應力下。
  12. 如申請專利範圍第1項之眼用裝置，其中在組裝期間用來將該金屬蓋體接合至該基材的方法係提供該應力至經接合的該金屬蓋體。
  13. 如申請專利範圍第12項之眼用裝置，其中該金屬蓋體包含下列之一或多者：金、鈦、鎳、不銹鋼、鈷-鉻、以及鎳鈦合金。
  14. 一種活性劑施配數位微陣列裝置，其包含：一半導體材料基材，其包括一或多個容置單元，該一或多個容置單元之至少一者含有由一生物可相容金屬蓋體所包覆之活性劑，該生物可相容金屬蓋體係在一應力下接合至該半導體材料基材的表面；以及 一微處理器，其係藉由一能量源賦能，並與一啟動元件連接，該啟動元件經組態成一經接收來自該微處理器的一啟動訊號，便將一電流傳導至該生物可相容金屬蓋體的至少一部分，且其中該電流及該應力足以導致該生物可相容金屬蓋體折起，從而使該一或多個容置單元之至少一者所含的該活性劑曝露。
  15. 如申請專利範圍第14項之活性劑施配數位微陣列，其中該微處理器係與一天線連接，且經組態成以該天線以無線方式接收來自一無線裝置的一或多個訊號。
  16. 如申請專利範圍第14項之活性劑施配數位微陣列，其中該活性劑可包括下列之一或多者：潤滑劑、生理食鹽水、溶劑、維生素、以及藥劑。
  17. 如申請專利範圍第14項之活性劑施配數位微陣列，其另外包含一或多個感測器，該一或多個感測器係與該微處理器連接，其中該一或多個感測器之至少一者經組態以測量一或多個生物標記的濃度，並在測量到的濃度位於預定範圍之外時提供訊號。
  18. 如申請專利範圍第14項之活性劑施配數位微陣列，其中該活性劑施配數位微陣列構成部分的眼用裝置。
  19. 一種施配活性劑的方法，其包含：形成具有一或多個容置單元的一基材；將一或多個活性劑存放至該一或多個容置單元之至少一者中；藉由在一應力下將一生物可相容金屬蓋體接合至該基材的表面而在該一或多個容置單元之至少一者的開口上方形成氣密密封；以及提供一啟動元件，該啟動元件經組態以將一電流從一能量源傳導至該生物可相容金屬蓋體的至少一部分，導致該生物可相容金屬蓋體折起，從而使該活性劑曝露至周圍環境。
  20. 如申請專利範圍第19項之方法，其另外包含：提供與該天線及該能量源連接的一微處理器；以及使用該天線接收來自一無線裝置的無線訊號，該無線裝置係用來產生用以賦能該啟動元件的啟動訊號。
  21. 如申請專利範圍第19項之方法，其中該活性劑可包括下列之一或多者：潤滑劑、生理食鹽水、溶劑、維生素、以及藥劑。
  22. 如申請專利範圍第19項之方法，其另外包含：將至少部分的該基材封裝入水凝膠中。
  23. 如申請專利範圍第19項之方法，其另外包含：將該能量源封裝入一媒介插件中，該媒介插件經組態成置於眼用裝置內，並支撐該基材及該啟動元件。
  24. 如申請專利範圍第19項之方法，其中該一能量源為能量接收器天線，該能量接收器天線係與該啟動元件電氣連通。
  25. 如申請專利範圍第19項之方法，其另外包含：提供與一或多個感測器及該能量源連接的一微處理器；以及基於該等感測器之一或多者偵測到預先定義的參數，產生用以賦能該啟動元件的啟動訊號。
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