TWI645231B - 具有微型聲學元件的眼用鏡片及傳送一可聽訊號至一使用者之方法 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示一種具有微聲波機電元件之眼用裝置以及相關方法。在一些實施例中，該微聲波機電元件可用於將可聽警告及/或訊息提供予一使用者。該等可聽警告及/或訊息可例如包括透過該眼用裝置之一通訊元件無線傳送及/或在該眼用裝置內產生之訊息。此外，在一些實施例中，該眼用裝置可為一種賦能隱形眼鏡，其可被用於光學校正以及透過對一使用者之內耳骨共振傳送聲音。
Description
本發明說明一種賦能眼用裝置，其具有微聲波元件，更具體而言，該微聲波元件形成該眼用裝置之部分，並且能夠透過骨共振將聲音傳送至內耳。
傳統上，眼用裝置(如隱形眼鏡、人工水晶體或淚管塞)包括具矯正、美容或治療性質之生物可相容裝置。隱形眼鏡，舉例來說，可提供一或多種視力矯正功能、加強妝飾、及治療效果。每種功能係由該鏡片的物理特性提供。結合折射性能之鏡片設計可提供視力矯正功能。結合至鏡片中之色素可提供妝飾功能。結合至鏡片中之活性劑可提供治療效果。此等物理特性不需使鏡片進入賦能狀態便可達成。眼用裝置通常為被動裝置。
基於賦能眼用插件之新穎眼用裝置近來已被說明。這些裝置可使用賦能功能來供電給主動式光學組件。例如，配戴式鏡片可結合一具可電子調焦的鏡片總成以擴增或強化眼睛的功能。
再者，隨著電子裝置之微型化，越來越有可能製造出用於各種不同用途的配戴式或嵌入式的微電子裝置。例如，在一非相關領域中，已基於多樣用途，針對耳機、助聽器及水面下通訊產品，研究將聲音送至內耳之骨傳導。在那些用途中，已研究出，透過骨傳導之聲音功能，為聽力正常個體強化聲音，及/或將聲音提供給聽力受損個體。然而，這些是功能有限的獨立聲音裝置，並且為了能夠使用這些裝置，一般包括各種通常大又不實際的安裝手段。因此，希望有能夠實施透過骨傳導聲音的新裝置。
本發明非常符合前述需求，其中在一態樣中揭示一種結合微聲波元件之賦能眼用裝置。可用於傳送聲音至內耳之眼用裝置之微聲波元件使用能透過顱骨中的骨傳導之頻率。
根據本揭示內容之一些態樣，揭示一種眼用裝置，其包括一能源、一與能源通訊且藉由能源賦能之微處理器、以及一同樣藉由能源賦能且與微處理器電氣通訊之微機電換能器，其中處理器係經組態以使微機電換能器將電訊號轉換成機械振動，以對眼用裝置之使用者播放可聽訊號。在一些實施例中，眼用裝置可為經組態以提供視力矯正及/或增強以及聲音之水凝膠隱形眼鏡。此外，也可包括經組態以在眼用裝置之微處理器與無線裝置之間提供無線通訊之天線。天線係經組態以接收RF訊號，RF訊號係用於賦能眼用裝置及/或用於供下列一或多者：智慧型手機、平板電腦、個人電腦、MP3播放器、藥泵以及個人數位助理以與眼用裝置通訊。
在本揭露之其他態樣中，一種傳送可聽訊號至使用者之方法包括：使用形成眼用裝置之部分之一或多個感測器產生訊號資料，將該產生之訊號資料傳送至處理器，並且使用形成眼用裝置之部分之處理器及微機電換能器，將該傳送之訊號轉換成可聽訊號予眼用裝置之使用者。
在本揭露之其他態樣中，一種傳送可聽訊號至使用者之方法可包括：透過賦能眼用裝置之無線通訊元件接收數位資料，以及將該透過無線通訊元件傳送之訊號資料轉換成機械振動產生可聽訊號，該轉換使用形成賦能眼用裝置之部分之處理器及微機電換能器。
101‧‧‧隱形眼鏡/眼用鏡片/眼用裝置
102‧‧‧光學區
110‧‧‧微聲波元件
200‧‧‧媒介插件
205‧‧‧微聲波元件/電子組件/負載
210‧‧‧賦能元件/電源
215‧‧‧基材
220‧‧‧光學區
225‧‧‧導電跡線
230‧‧‧導電跡線
250‧‧‧眼用裝置
255‧‧‧周邊
300‧‧‧眼用鏡片
310‧‧‧項目
320‧‧‧媒介插件
330‧‧‧層
331‧‧‧層/項目
332‧‧‧層
500‧‧‧控制器
510‧‧‧處理器
520‧‧‧通訊裝置
530‧‧‧儲存裝置
540‧‧‧程式
550‧‧‧資料庫
560‧‧‧資料庫
600‧‧‧模具總成
601‧‧‧模具零件/模具部件
602‧‧‧模具零件/模具部件
603‧‧‧鏡片成形表面
604‧‧‧鏡片成形表面
605‧‧‧腔穴
608‧‧‧環狀周圍邊緣
609‧‧‧微聲波元件
610‧‧‧鏡片成形混合物
701,705,710,715,720,725‧‧‧步驟
1010‧‧‧微聲波元件
1015‧‧‧技術層
1020‧‧‧電源管理單元
1025‧‧‧互連層
1030‧‧‧薄膜電池/電池元件
1035‧‧‧天線層
1045‧‧‧收發器
1050‧‧‧控制組件
1055‧‧‧積體被動裝置
從以下的本發明較佳實施例之詳細說明中，並配合附圖所示，將更清楚明白本發明之前述及其他特徵與優勢。
圖1係根據本揭露之態樣包含光學元件及微聲波機電系統二者之第一例示性賦能眼用裝置之圖示；
圖2係根據本揭露之態樣包含光學元件及微聲波機電系統二者之第二例示性賦能眼用裝置之圖示；圖3係根據本揭露之態樣包含光學元件及微聲波機電系統二者之第三例示性賦能眼用裝置之圖示；圖4係根據本揭露之態樣實施微聲波機電系統之堆疊型晶粒積體組件之例示性截面之示意圖；圖5係可用於實施本揭露之一些態樣之處理器的示意圖；圖6係根據本揭露之一些態樣之具有微聲波元件之眼用裝置用之例示性模具的示意圖；以及圖7繪示根據本揭露之態樣之用於實施眼用裝置之微聲波元件的例示性方法步驟。
現將參照附圖說明本揭露，其中相似的參考元件符號在全文係指相似的零件。
耦接、密封、附接及/或結合在一起的組件加以說明。如本文中所使用，術語「耦接」、「密封」、「附接」及/或「結合」係用於指稱兩個組件之間的直接連接，或在適當的情況下，指稱透過中介或中間組件彼此間接連接。相比之下，若一組件係稱為「直接耦接」、「直接密封」、「直接附接」及/或「直接結合」至另一組件，則不存在中介元件。
本文可使用如「下」或「底部」以及「上」或「頂部」等相對術語，說明圖式中所繪示一元件與另一元件之關係。應理解相對術語的用意在於包含除圖式中所示位向外之不同位向。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，取決於設備之特定位向，術語「底部」可兼含「底部」以及「頂部」之位向。
可參考一或多個例示性實施例，繪示具有微聲波元件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、或例子」，並且不應該必然推斷成比本文所揭露之其他實施例較佳或有利。
在有關本發明之說明與申請專利範圍中，各式術語將應用如下定義：賦能：如本文中所使用，係指能夠供應電流至或能夠具有電能儲存於其中之狀態。
能量：如本文中所使用，係指物理系統作功之能力。本揭露內之許多用法係關於可於作功時執行電氣動作之能力。
能源：如本文中所使用，其係指能夠供應能量或將邏輯或電氣裝置置於通電狀態之一裝置或層。
能量擷取器：如本文中所使用，其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。
漏電：如本文中所使用，其係指不想要的能量損失。
眼用裝置：如本文中所使用，係意指裝置於眼睛上或眼睛內的任何裝置。這些裝置可提供光學校正、可為妝飾性或者可提供與眼睛不相關的功能性。例如，鏡片一詞可指隱形眼鏡、人工水晶體、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修正視力，或者在不妨礙視力的情況下，透過上述裝置可妝飾性改善眼睛生理(例如，虹膜顏色)。或者，鏡片可提供非光學功能，例如監測葡萄糖、遞送聲音訊號及/或投藥。在一些實施例中，本發明較佳的鏡片係由聚矽氧彈性體或水凝膠所製成的軟性隱形眼鏡，其包括例如聚矽氧水凝膠及氟水凝膠。
鋰離子電池：如本文中所使用，係指電化電池，其中鋰離子穿越過電池以產生電能。此電化電池一般稱為電池，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，其係指將被包括在賦能眼用裝置中的封裝插件。可在媒介插件中結合賦能元件及電路系統。媒介插件界定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，媒介插件可包括控制光學區中之液態彎月面部分的賦能元件。或者，媒介插件可為環形以使光學區不含材料。在此類實施例中，鏡片的賦能功能可為非光學性質，但可為例如監控葡萄糖、聲音遞送及/或投藥。
微聲波元件：如本文中所使用，可指微聲波機電系統及/或相關組件，可將其用於透過顱骨中的骨，將可聽頻率從眼睛之球面傳導至內耳。在一些實施例中，微聲波元件可例如包括藉由能源賦能之微機電(MEMS)壓電聲波換能器及/或電容器聲波裝置。
微流體分析系統：如本文中所使用，可指含有一或多個孔之低能耗系統，可從這一或多個孔收集流體樣本及在一些實施例中經由通道移動或擴散，以供特性化流體樣本之一或多種屬性。在一些實施例中，微流體分析系統可包括主動微流體組件，如微泵及微閥。替代地或另外地，在一些實施例中，可使用例如電濕潤及/或電泳技術控制液滴。
操作模式：如本文中所使用，其係指高電流消耗狀態，其中電路上的電流允許裝置執行其主要的賦能功能。
光學區：如本文中所使用，其係指眼用鏡片之區域，該眼用鏡片之配戴者係透過該區域看東西。
功率：如本文中所使用，係指每單位時間之作功或傳遞之能量。
可再充電的或可再賦能的：如本文中所使用，其係指恢復至具更高容量以作功之狀態的能力。許多上述術語於本發明內之使用可能與恢復之能力有關，該恢復之能力係指恢復電流在一特定重建之期間內以特定速率流動之能力。
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。許多上述術語於本發明內之使用可能與裝置之恢
復有關，該裝置之恢復係讓裝置恢復至具有使電流在一特定重建之期間內以特定速率流動之能力。
參考：如本文中所使用，其係指產生適用於其他電路中之理想、固定且穩定的電壓或電流輸出的電路。參考可衍生自能帶間隙，可針對溫度、供電及過程變異進行補償，並可為特殊的特定應用積體電路(ASIC)具體地量身打造。
重設功能：如本文中所使用，其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開機重設電路，其可與開關機構協作，以確保晶片於初始連接至電源以及從儲存模式喚醒時都正確啟動。
睡眠模式或備用模式：如本文中所使用，其係指在不需要操作模式時，於關閉開關機構以節省能量之後，賦能裝置的低電流消耗狀態。
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一表面至少一部分接觸一第二層之一第一表面。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，透過該薄膜使該兩層彼此接觸。
堆疊式積體組件裝置或SIC裝置：如本文中所使用，其係指封裝技術的產品，其可藉由將每一層的至少一部分彼此堆疊而將基材的薄層(可含有電子及機電裝置)組裝至可操作的積體裝置內。該等層可包含各式類型、材料、形狀、以及尺寸的組件裝置。此外，該等層可由各種裝置生產技術製成，用以符合並且呈現各式形態。
儲存模式：如本文中所使用，其係指包括電子組件之系統的狀態，其中電源持續供應，或電源必須供應最小之經設計的負載電流。此術語不可與備用模式互換。
基材插件：如本文中所使用，係指能夠支撐眼用鏡片中之能源之可形成或剛性基材。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，其係指與電路整合並提供各種位準之電阻的組件，其可響應與眼用裝置無關的外來刺激。
骨傳導裝置從80年代初期便已開發，一開始是設計成像圍巾一樣圍著頸部穿戴之聲音系統。聲音系統包括附有揚聲器的收音機，揚聲器係設計成置於使用者鎖骨上並為使用者提供從揚聲器直接傳遞到體內及內耳的聲音。最近，助聽器與收聽輔助裝置、耳機、特殊通訊產品之開發已有所增加。這些新裝置能在非常吵雜的環境中，將聲音提供予使用者，而不會阻絕外界聲音或漏電。此外，有時可將裝置用於水面下之應用。
近來在眼用裝置(例如包括隱形眼鏡)方面的發展，已出現可賦能之功能化眼用裝置。賦能眼用裝置可包含使用內嵌式微電子元件之用於矯正及/或增強使用者視力之必要元件。使用微電子元件之其他功能可例如包括可變視力矯正、淚液分析、及/或對使用者之視覺反饋。除了提供視覺功能，本揭露還提供含有微聲波元件之眼用裝置。微聲波元件包括賦能機電系統，賦能機電系統能夠將數位訊號轉換成機械振動，以便將聲音頻率遞送至內耳。在一些實施例中，眼用裝置可與一或多個無線裝置無線通訊，並且接收可透過微聲波元件播放之訊號資料。無線裝置可例如包括智慧型手機裝置、平板電腦、個人電腦、FOB、MP3播放器、PDA及類似物。
現請參照圖1，所示為根據本揭露之態樣，同時包含光學元件及微聲波機電系統之第一例示性賦能眼用裝置之圖示。根據本揭露之一些態樣，本揭露之眼用裝置可為隱形眼鏡101。隱形眼鏡101可為軟性水凝膠鏡片，並且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矽原子和接上的氧原子量，佔含聚矽氧組分總分子量超過20重量百分比，更佳為超過30重量百分比。有用的含聚矽氧組分較佳為包括可聚合的官能基，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。合適之含聚矽氧組分包括以下之化合物：
其中R1係獨立選自單價反應性基團、單價烷基基團、或單價芳基基團，前述任一者可進一步包含選自羥基、胺基、氧雜、羧基、烷基羧基、烷氧基、醯胺基、胺基甲酸酯、碳酸酯、鹵素或其組合的官能性；以及包含1至100個Si-O重複單元之單價矽氧烷鏈，其可進一步包含選自烷基、羥基、胺基、氧雜、羧基、烷基羧基、烷氧基、醯胺基、胺基甲酸酯、鹵素或其組合的官能性；其中b=0至500，此應理解為當b非為0時，b為具有等同於一所述值之模式的分布；其中至少一R1包括單價反應性基團，且在一些實施例中介於一至3個R1包括單價反應性基團。
如本文中所使用，「單價反應性基團」為能夠進行自由基及/或陽離子聚合作用的基團。自由基反應性基團之非限定性實例包括(甲基)丙烯酸酯、苯乙烯基、乙烯基、乙烯基醚、C1-6烷基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯醯胺、C1-6烷基(甲基)丙烯醯胺、N-乙烯內醯胺、N-乙烯醯胺、C2-12烯基、C2-12烯基苯基、C2-12烯基萘基、C2-6烯基苯基、C1-6烷基、O-乙烯基胺基甲酸酯與O-乙烯基碳酸酯。陽離子反應性基團之非限定性實例包括乙烯醚或環氧基團與其混合物。在一實施例中，自由基反應性基團包括(甲基)丙烯酸酯、丙烯醯氧基、(甲基)丙烯醯胺及其混合物合適單價烷基與芳基基團包括未經取代單價C1至C16烷基基團、C6-C14芳基基團，例如經取代與未經取代甲基、乙基、丙基、丁基、2-羥丙基、丙氧丙基、聚乙烯氧丙基、上述者之組合與類似者。
在一個實施例中，b為零，一個R1為一單價反應性基團，並且至少3個R1係選自具有一至16個碳原子的單價烷基基團，而在另一個實施例中係選自具有一至6個碳原子的單價烷基基團。本實施例之聚矽氧組分之非限定實例包括2-甲基-,2-羥基-3-[3-
[1,3,3,3-四甲基-1-[(三甲基矽基)氧基]雙矽氧烷基]丙氧基]丙基酯(「SiGMA」)、2-羥基-3-甲基丙烯醯氧丙基氧丙基-參(三甲基矽氧基)矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基參(三甲基矽氧基)矽烷(「TRIS」)、3-甲基丙烯醯氧基丙基雙(三甲基矽氧基)甲基矽烷、以及3-甲基丙烯醯氧丙基五甲基二矽氧烷。
在另一實施例中，b為2至20、3至15或在某些實施例中為3至10；至少一個末端R1包含單價反應性基團，而其餘R1係選自具有1至16個碳原子的單價烷基基團，而在另一個實施例中係選自具有1至6個碳原子的單價烷基基團。在又一實施例中，b為3至15，一個末端R1包含單價反應性基團，另一個末端R1則包含具有1至6個碳原子的單價烷基基團，而其餘的R1則包含具有1至3個碳原子的單價烷基基團。本實施例之聚矽氧組分的非限定實例包括(單-(2-羥基-3-甲基丙烯醯氧丙基)-丙基醚封端的聚二甲基矽氧烷(分子量為400至1000)(「OH-mPDMS」)，單甲基丙烯醯氧丙基封端之單正丁基封端的聚二甲基矽氧烷(分子量為800至1000)(「mPDMS」)。在另一實施例中，b為5至400或10至300，兩個末端R1皆包括單價反應性基團，而其餘R1係獨立選自具有1至18個碳原子的單價烷基基團，其在碳原子間可具有醚鍵聯，並且可進一步包括鹵素。
在一實施例中，若想要的是聚矽氧水凝膠鏡片時，用來製造本揭露之鏡片之反應混合物包含至少約20且較佳的是約20至70重量百分比之含矽組分，基於構成聚合物之反應性單體組分之總重量。在另一實施例中，一至四個R1包含下式的乙烯基碳酸酯或者胺基甲酸酯：
其中：Y代表O-、S-或NH-；R代表氫或甲基；d為1、2、3或4；而q為0或1。
該含聚矽氧之乙烯基碳酸酯或乙烯基胺基甲酸酯單體具體包括：1,3-雙[4-(乙烯基氧基羰基氧基)丁-1-基]四甲基-二矽氧烷(1,3-bis[4-(vinyloxycarbonyloxy)but-1-yl]tetramethyl-disiloxane)；3-(乙烯基氧基羰基硫基)丙基-[參(三甲基矽氧基)矽烷](3-(vinyloxycarbonylthio)propyl-[tris(trimethylsiloxy)silane])；3-[參(三甲基矽氧基)矽基]丙基烯丙基胺甲酸酯(3-[tris(trimethylsiloxy)silyl]propyl allyl carbamate)；3-[參(三甲基矽氧基)矽基]丙基乙烯基胺甲酸酯(3-[tris(trimethylsiloxy)silyl]propyl vinyl carbamate)；三甲基矽基乙基乙烯基碳酸酯(trimethylsilylethyl vinyl carbonate)；三甲基矽基甲基乙烯基碳酸酯，以及
若所欲者為模數低於約200的生醫裝置，則僅有一個R1應包含一單價反應性官能基，並且不超過兩個其餘R1基團將包含單價矽氧烷基團。
另一類的含聚矽氧組分包括下式聚胺甲酸酯巨分子單體：式IV-VI(*D*A*D*G)a*D*D*E1；E(*D*G*D*A)a*D*G*D*E1或；E(*D*A*D*G)a*D*A*D*E1
其中：D表示烷基雙自由基、烷基環烷基雙自由基、環烷基雙自由基、芳基雙自由基或烷芳基雙自由基，其具有6至30個碳原子，G表示烷基雙自由基、環烷基雙自由基、烷基環烷基雙自由基、芳基雙自由基或烷芳基雙自由基，其具有1至40個碳原子，且其主鏈中可含有醚、硫基或胺鍵聯；*代表胺甲酸酯或者脲基鍵聯；a至少為1；A代表下式之二價聚合性自由基：
R11獨立代表具有1至10個碳原子且碳原子間可包含醚鍵聯之烷基或經氟取代烷基基團；y至少為1；並且p提供400至10,000的分子部分重量(moiety weight)；E與E1各獨立代表一由下式表示的可聚合不飽和有機自由基：
其中：R12為氫或甲基；R13為氫、具有1至6個碳原子的烷基自由基、或-CO-Y-R15自由基，其中Y為-O-、Y-S-或-NH-；R14為一具有1至12個碳原子的二價自由基；X代表-CO-或-OCO-；Z代表-O-或-NH-；Ar代表一具有6至30個碳原子的芳族自由基；w為0至6；x為0或1；y為0或1；而z為0或1。一種較佳的含聚矽氧組分為下式所表示之聚胺甲酸酯大分子單體：
其中R16為去除異氰酸酯基團後之二異氰酸酯之雙自由基，如異佛爾酮二異氰酸酯之雙自由基。另一適用之含聚矽氧大分子單體為式X之化合物(其中x+y為一介於10至30之數字)，其形成係透過氟醚、羥基封端聚二甲基矽氧烷、異佛爾酮二異氰酸酯與異氰酸酯乙基甲基丙烯酸酯之反應。
適用於本揭露之其他含聚矽氧組分包括含聚矽氧烷、聚伸烷基醚、二異氰酸酯、多氟化烴、多氟化醚與多醣基團之巨分子單體；具有極性氟化接枝或側基之聚矽氧烷，該極性氟化接枝或側基具有一氫原子接附於一末端之經二氟取代碳原子；含醚及矽氧烷基鍵聯之親水性矽氧烷基甲基丙烯酸酯、以及含聚醚與聚矽氧烷基基團之可交聯單體。任何前述聚矽氧烷皆可作為本揭露之含聚矽氧組分。
光學區102包括為眼用裝置101配戴者提供視線的眼用鏡片101之該部分。可將微聲波元件110置於光學區102以外之周圍區域，使得裝置不干擾使用者的視線。本例示性實施例之微聲波元件110可透過外部手段供電。例如，電力可使用接收RF訊號之天線予以接收，該天線係與壓電振動來源通訊。壓電振動來源可形成例如具有積體電路之矽晶片上之MEMS聲波系統的一部分，並且可包括處理器，處理器能夠接收電訊號，並且將電訊號轉換成頻率由約20Hz至20,000Hz(20kHz)之機械振動。可藉由一或多個膜層將壓電來源封裝，該一或多個膜層例如包括用於植入式微系統MDX 42210之生醫相容封裝材料、FP 4450以及聚對二甲苯C。在一些實施例中，封裝之微聲波元件110可在水凝膠材料中進一步封裝，或被置放於眼用裝置101的水凝膠部分之表面上。雖然可將微聲波元件封裝，振動頻率仍能透過骨傳導行進至眼睛之球面以及內耳而不影響使用者之視力。
現請參照圖2，所示為根據本揭露之態樣，同時包含光學元件及微聲波機電系統之第二例示性賦能眼用裝置250之圖示。所示為用於賦能眼用裝置250的可含微聲波元件205之例示性
媒介插件200，以及含媒介插件200之等角例示性賦能眼用裝置250的俯視圖。媒介插件200可包括光學區220，其可具有或不具有提供視力矯正的功能。在眼用裝置之經賦能功能與視力無關的情況下，媒介插件200之光學區220可不含材料。在一些實施例中，媒介插件200可包括非位於光學區220之中的一部分，其包含結合有賦能元件110及電子組件205之基材215，電子組件205包括微聲波元件。
在一些實施例中，可將可為例如電池的電源210以及可為例如半導體晶粒的負載205附接至基材215。導電跡線225及230可與電子組件205及賦能元件210電氣互連。在一些實施例中，媒介插件200可被完全封裝以保護和包含賦能元件210、跡線225及230、以及電子組件205。在一些實施例中，封裝材料可以是半透性的，例如，以防止特定物質(如水)進入媒介插件100，並允許特定物質(如周圍氣體、流體樣本、及/或在賦能元件210內之反應的副產物)穿透媒介插件200及/或從媒介插件200逸出。
媒介插件200可納入於眼用裝置250之中或之上，該眼用裝置亦可包含聚合性生物可相容材料。眼用裝置250可包括剛性中心、軟裙件設計，其中中心剛性光學元件包括媒介插件200。在一些特定的實施例中，媒介插件200可與在各別前及後表面上的大氣及/或角膜表面直接接觸，或替代地，媒介插件200可以被封裝在眼用裝置250中。該眼用裝置250之周邊255可為例如包括水凝膠材料的軟裙件材料。根據本發明之態樣，媒介插件200及眼用裝置250之基礎結構可提供一環境，用以在與眼表接觸時，執行眼液分析。眼液樣本可包括下列任一者或其組合：眼睛內的淚液、前房液、玻璃狀液、以及其他組織間液。此外，在本例示性眼用裝置250中，可將微聲波元件置於媒介插件200表面之內或之上。在一些實施例中，使用微聲波元件傳送至使用者之可聽訊號可與眼液之流體分析有關。例如，可聽訊號可為建議之動作及/或警告，其係基於淚液樣本所測得之生物標記位準。
現請參照圖3，所示為根據本揭露之態樣，同時包含光學元件及微聲波機電系統之第三例示性賦能眼用裝置之圖示。特別是，繪示例示性眼用鏡片300之三維截面圖，該眼用鏡片300包括一功能性層媒介插件320，係經組態以在其一或多個層330、331、332上包括微聲波元件。在本例示性實施例中，媒介插件320環繞整個眼用鏡片300之周邊。熟悉此項技術者可了解實際的媒介插件320可包含一完整的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，並在使用者眼用環境所呈現的尺寸及幾何限制內。
層330、331及332旨在繪示可見於媒介插件320中以形成為功能性層堆疊之許多層中之三層。在一些實施例中，例如，一單層可包括下述一或多者：具有有益於一特定目的(包括本揭露中所述之通訊系統功能)之結構性、電氣性或物理屬性之主動以及被動組件及部分。此外，在一些實施例中，層330可包括一能源，如下述一或多者：在層330內之一電池、一電容器及一接收器。接著，在非限制例示性意義上，項目331可於一層中包含微電路系統，其會偵測眼用鏡片300之致動訊號。在一些實施例中，可包括一電力調節層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不在充電環境中時控制層330之電池電力之使用。該電力調節層亦可控制傳送至一例示性主動鏡片之訊號，主動鏡片係如位於媒介插件320之中央環形切除部分之項目310所示。
一內嵌有媒介插件320之經賦能鏡片，可包括一能源，如電化電池或電池做為能量儲存手段，且在一些實施例中包括對包含該能源之材料的封裝與隔離，以與該眼用鏡片所處之環境隔離。在一些實施例中，媒介插件320亦可包括電路圖案、組件及能源。多種實施例可包含將電路圖案、組件及能源定位在光學區之周邊的媒介插件320，其中眼用鏡片配戴者可透過該光學區看見，然而其他實施例可包含小到不會不利地影響眼用鏡片配戴者視線之電路
圖案、組件及能源，因此媒介插件320可將彼等定位在光學區以內或以外。
參考構成結合微聲波元件之眼用裝置的部分組件之電子電路。在根據本揭露之態樣之一些實施例中，單一及/或多個離散電子裝置可被包括在例如眼用媒介插件中作為離散晶片。在其他實施例中，賦能電子元件可以堆疊型積體組件之形式被包括在媒介插件中。因此，現請參照圖4，所示為實施結合於眼用裝置內之微聲波元件之堆疊型積體組件的一例示性截面示意圖。特別是，媒介插件可包括許多不同類型層，該等層係封裝在與其將佔據之眼用環境一致的輪廓內。在一些實施例中，這些具有堆疊型積體組件層之媒介插件可採取媒介插件之整個環狀形狀。或者，在一些情況下，媒介插件可為環形，而堆疊型積體組件可能只佔據整個形狀內的一部分體積。
如圖4顯示，可有用於提供賦能的薄膜電池1030。在一些實施例中，這些薄膜電池1030可包含相互堆疊之一或多層，層中有多個組件且層與層之間互連。
在一些實施例中，相互堆疊的兩層之間可有另外的互連。依最新技術，製作這些互連可有許多方式；然而，如圖所示，可透過層與層之間的焊球互連進行互連之製作。在一些實施例中，可僅需要這些連接；然而，在其他情況下，焊球可接觸其他互連元件，例如與具有直通層導孔之組件接觸。
在堆疊型積體組件媒介插件之其他層中，一層1025可專用於互連該等互連層中之兩個或更多個各種組件。互連層1025可含有導孔及路由線，其可將訊號從各個組件傳遞到其他組件。例如，互連層1025可將各個電池元件連接至可位於技術層1015中之電源管理單元1020。技術層1015中的其他組件可例如包括收發器1045、控制組件1050及類似者。此外，互連層1025之功用係可在技術層1015中的組件與技術層1015外的組件之間製作連接；如可在例如積體被動裝置1055中存在者。可有許多可藉由提供專用互連層(如互連層1025)而予以支持之用於路由電訊號的方式。
在一些實施例中，技術層1015(像其他層組件)可有多個層，因為這些特徵代表可被包括於媒介插件中之技術選擇的多樣性。在一些實施例中，該等層之一者可包括以CMOS、BiCMOS、雙極、或記憶體為基礎的技術，而另一層則可包括不同的技術。替代地，這兩層可代表同一總體家族中的不同技術家族；舉例而言，一層可包括使用0.5微米CMOS技術生產的電子元件，另一層則可包括使用20奈米CMOS技術生產的元件。顯然，各種電子技術類型之許多其他組合在本文所述技術領域中將有一致性。
在一些實施例中，媒介插件可包括用於對插件外部組件電氣互連之位置。然而，在其他實例中，媒介插件也可包括以無線方式對外部組件之互連。在此類情況下，在天線層1035中使用天線，可提供例示性無線通訊方式。在許多情況下，此一天線層1035可例如置於媒介插件內堆疊型積體組件裝置之頂部或底部。
在本文所述之一些實施例中，可包括電池元件1030，作為堆疊層本身至少一者中之元件。也可注意的是，將電池元件1030置於堆疊型積體組件層外的其他實施例是可行的。實施例中仍可有不同的作法，因為媒介插件中也可有單獨電池或其他賦能組件，或替代地，這些單獨賦能組件也可置於媒介插件外。
可在堆疊型積體組件架構中包括微聲波元件1010。在一些實施例中，可將微聲波元件1010組件附接成一層之一部分。在其他實施例中，整個微聲波元件1010也可包含形狀和其他堆疊型積體組件類似的組件。
現請參照圖5，所繪示的是可在本揭露之實施例中使用的控制器500。控制器500可包括一或多個處理器510，其可包括一或多個耦接至通訊裝置520之處理器組件。在一些實施例中，可使用一控制器500以傳送能量至置放於眼用鏡片內的能源。
處理器510係耦接至通訊裝置，該通訊裝置係經組態成經由通訊通道傳遞能量。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。也可將通訊裝置520用於例如與一或多個控制器設備、或程式化/介面裝置組件通訊。
處理器510亦與一儲存裝置530通訊。儲存裝置530可包含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(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可儲存一用於控制處理器510之程式540。處理器510執行軟體程式540之指令，藉以依據本發明進行操作。例如，處理器510可接收說明媒介插件置放、組件置放、及類似之資訊。儲存裝置530也可在一或多個資料庫550與560中儲存眼用相關資料。資料庫可例如包括預定的眼液樣本測量臨界值、計量學資料、預錄聲音訊號，以及用於控制送至及送自媒介插件之能量的特定控制序列。資料庫也可包括用於控制可存在於眼用裝置中之微聲波元件的參數及控制演算法，以及可因微聲波元件動作而產生的資料及/或測量反饋。在一些實施例中，最終資料可被傳送至外部接收裝置。
現請參照圖6，其係繪示一具有微聲波元件609之眼用鏡片之例示性模具圖解。如本文中所使用，術語模具一詞可包括具有一腔穴605之一模具總成600，鏡片成形混合物610可被施配於該腔穴605內，以便於鏡片成形混合物產生反應或固化時形成具有所欲形狀之眼用鏡片。在一些實施例中，模具及模具總成600可由超過一個「模具零件」或「模具部件」601至602所組成。例如，可將該等模具零件601至602結合在一起，以於模具零件601至602間形成一腔穴605，鏡片即於該腔穴中成形。模具零件601至602之此組合較佳為暫時性。在眼用鏡片成形後，模具零件601至602可被再次分開並自模具釋放眼用鏡片。
至少一模具零件601至602中之鏡片成形表面603至604的至少一部分與鏡片成形混合物接觸，以在鏡片成形混合物610發生反應或固化時，表面603至604即提供與其接觸之眼用鏡片的部分所需之形狀與形式。至少一其他模具零件601至602可能也是如此。
因此，例如，在一較佳的實施例中，模具總成600可由兩個零件601至602形成，即一母凹面部件(前部件)602與一公凸面部件(背部件)601且在兩者之間形成一腔穴。可與鏡片成形混合物610接觸之凹面604部分具有將於模具總成600內製造之眼用鏡片前曲面的曲率，且其平滑與成形程度足以使與凹面604接觸之鏡片成形混合物藉由聚合作用方式形成的眼用鏡片表面在光學上係可接受。
在一些實施例中，該前模具部件602亦可具有與環狀周圍邊緣608一體成型且環繞該環狀周圍邊緣608之一環狀凸緣，且在與軸線垂直且從該凸緣延伸之一平面中(未圖示)自其延伸。
鏡片成形表面可包括具有光學特質表面光度的表面603至604，此表示其平滑與成形程度足以使與模塑表面接觸之鏡片成形混合物藉由聚合作用所製造出之眼用鏡片表面在光學上係可接受。而且，在一些實施例中，鏡片成形表面603至604可具有賦予鏡片表面所欲光學特徵所必需之幾何性，其包括但不限於球面、非球面及圓柱屈光度、波前像差校正、角膜形貌矯正，以及相似物及其任何組合。
模具零件601至602材料可包括以下一或多者之聚烯烴：聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、以及改質聚烯烴。較佳之脂環共聚物包含兩種不同的脂環聚合物，且由Zeon Chemicals L.P.公司以ZEONOR商名販賣。ZEONOR共有數種不同的等級。各種等級之玻璃轉移溫度的範圍係自攝氏105度至160度。特定較佳之材料為ZEONOR 1060R。例如，其他可能與一種或數種添加劑組合以形成眼用鏡片模具之模具材料包括Zieglar-Natta聚丙烯樹脂(有時稱為znPP)。一種例示性Zieglar-Natta聚丙烯樹脂之販售名稱為PP 9544 MED。PP 9544 MED係由ExxonMobile Chemical Company根據FDA法規21 CFR(c)3.2製造之用於淨模塑的澄清隨機共聚物。PP 9544 MED係含乙烯基之隨機共聚物(znPP)(以下簡稱9544 MED)。其他例示性Zieglar-Natta聚丙烯樹脂包括：Atofina聚
丙烯3761及Atofina聚丙烯3620 WZ。而且，在一些實施例中，本揭露之模具可能包括如聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、在主鏈內含脂環部分之改質聚烯烴，以及環聚烯烴。此摻合物可在一個或多個模具零件上使用，例如，其中較佳的方式則是使用此摻合物於背曲面，且前曲面由脂環共聚物組成。
在某些製作模具600之較佳方法中，依據已知技術可使用射出成形，然而，實施例亦可包括以其他技術製造之模具，例如包括：車削、鑽石切削或雷射切割。通常，鏡片係被形成於模具零件601至602兩者之至少一表面上。然而，在一些實施例中，眼用鏡片之一表面可形成自模具零件601至602，且鏡片之另一表面可如其他方法所述來自由形成。
現請參照圖7，其繪示可根據本揭露之態樣，用於實施眼用裝置之微聲波元件的例示性方法步驟。從步驟701開始，將一含有微聲波元件之眼用裝置提供予一使用者。在一些實施例中，眼用裝置可包括兩個隱形眼鏡，其係經組態以包括微聲波元件，另外還提供視力矯正及/或增強。
於步驟705，在一些實施例中，還包括能夠測量淚液樣本中生物標記濃度的微流體元件，並基於眼液樣本分析結果產生可聽警訊。例如，可在特定生物標記之位準超過/低於預定臨界值時，將警告及/或警訊播放予使用者。可使用一或多個感測器監測生物標記之濃度變化。可利用預定頻率或視需要，透過眼用裝置中的使用者介面及/或啟動感測器監測生物標記。生物標記可例如包括與葡萄糖位準、抑鬱、以及血壓相關者。可聽警訊可包括指示配戴者欲行動作之訊息，例如，需要用藥或停藥。
於步驟710，可藉由眼用裝置之通訊裝置，接收與周圍環境狀況、位置、相關裝置接近程度、接收到的訊息及諸如此類有關的訊號資料。在一些實施例中，訊號資料可接收自外部處理器，例如包括無線裝置之處理器、個人電腦等，並且透過可被使用者聽見之可聽訊號傳送至使用者。可聽訊號可與視覺訊號一起播放，例如作為影片之一部分。資訊之傳送可以無線方式發生，例如
經由RF頻率、區域網路(LAN)及/或私域網路(PAN)，取決於眼用裝置中所使用的通訊裝置及功能。此外，在一些實施例中，可使用來自眼用裝置中之一或多個感測器之感測器資料產生可聽訊號。
於步驟715，可使用眼用裝置之微聲波元件，將可聽頻率傳送至使用者。可使用眼用裝置，透過骨傳導，將該頻率從眼睛的眼球面區傳導至內耳。因此，於步驟720，使用者可從傳送至使用者之可聽頻率，使用相關裝置、眼用裝置內之感測器主動提供反饋，或從鏡片內感測器擷取之不隨意反應提供反饋。例如，主動反應可包括使用相關裝置之介面將訊息消音，而不隨意反應則可包括眨眼或感測到的大腦發射頻率。於步驟725，可記錄提供予使用者的可聽頻率及/或來自使用者之反饋。可保留該等記錄作為使用者歷史記錄之一部分，用以例如防止送出重複訊息、及/或用於優先化未來的訊息。
可由本詳細說明書明顯知道本發明的許多特徵及優勢，從而所附申請專利範圍意欲涵蓋落於本發明之真實精神及範疇內之本發明的所有此類特徵及優勢。另外，由於所屬領域技術熟練者將能輕易進行許多改進及改變，無意將本發明限制於所示及所述的精準構造及操作，從而所有適當的改進及均等作為都可訴諸、落於本發明的範疇內。
Claims (20)
- 一種裝置於眼睛上或眼睛內的眼用裝置，其包含：一能源；一微處理器，其與該能源通訊，並且藉由該能源賦能；以及一微機電換能器，其亦藉由該能源賦能，並且與該微處理器電氣通訊，其中該微處理器係經組態以使該微機電換能器將電訊號轉換成機械振動，以讓該眼用裝置之一使用者得到一可聽訊號。
- 如申請專利範圍第1項之眼用裝置，其中該眼用裝置係一水凝膠隱形眼鏡。
- 如申請專利範圍第1項之眼用裝置，其另外包含：一天線，其係經組態以在該眼用裝置之該微處理器與一無線裝置之間，提供一無線通訊。
- 如申請專利範圍第3項之眼用裝置，其中該天線係經組態以接收用於賦能該眼用裝置之一RF訊號。
- 如申請專利範圍第3項之眼用裝置，其中與該眼用裝置無線通訊之該無線裝置係一智慧型手機、一平板電腦、一個人電腦、一MP3播放器、一藥泵、以及一個人數位助理中之一或多者。
- 如申請專利範圍第5項之眼用裝置，其中該可聽訊號係基於從與該眼用裝置無線通訊之該等無線裝置中之一或多者接收到的訊號資料所產生。
- 如申請專利範圍第1項之眼用裝置，其另外包含：一或多個感測器，與該眼用裝置之該微處理器通訊。
- 如申請專利範圍第7項之眼用裝置，其中該一或多個感測器係經組態以監測該使用者之一位置，且該可聽訊號包括與該使用者之該位置有關的資訊。
- 如申請專利範圍第7項之眼用裝置，其另外包含：微流體元件，係經組態以提供眼液樣本至該一或多個感測器。
- 如申請專利範圍第9項之眼用裝置，其中該等感測器係經組態以監測該眼液樣本中之生物標記濃度位準，並且該可聽訊號係根據該眼液樣本中之生物標記濃度位準產生。
- 如申請專利範圍第1項之眼用裝置，其中所產生之該可聽訊號具有自約20Hz至20,000Hz(20kHz)之一頻率。
- 如申請專利範圍第1項之眼用裝置，其中該可聽訊號係一訊息警訊，該訊息警訊通知該使用者一緊急醫療狀況。
- 如申請專利範圍第1項之眼用裝置，其中該能源、該微機電換能器以及該微處理器係經組態成堆疊型積體組件裝置。
- 一種傳送一可聽訊號至一使用者之方法，其包含：透過一賦能眼用裝置之一無線通訊元件接收訊號資料；以及轉換該透過該無線通訊元件傳送之訊號資料成機械振動產生一可聽訊號，該轉換使用形成該眼用裝置之一部分之一處理器以及一微機電換能器。
- 如申請專利範圍第14項之方法，其另外包含：傳送表示該使用者反應該可聽訊號之反饋資料至與該眼用裝置無線通訊之一無線裝置。
- 如申請專利範圍第14項之方法，其另外包含：在一資料庫中記錄該可聽訊號之一輸出。
- 如申請專利範圍第14項之方法，其中該訊號資料係接收自一無線裝置，該無線裝置係經組態以與該眼用裝置形成一無線連接。
- 一種傳送一可聽訊號至一使用者之方法，其包含：使用形成裝置於眼睛上或眼睛內的一賦能眼用裝置之一部分之一或多個感測器產生訊號資料；將該產生之訊號資料傳送至一處理器；以及使用形成該眼用裝置之一部分之該處理器及一微機電換能器，將該傳送之訊號轉換成用於該眼用裝置之該使用者之一可聽訊號。
- 如申請專利範圍第18項之方法，其另外包含：傳送表示該使用者反應該可聽訊號之反饋資料至與該眼用裝置無線通訊之一無線裝置。
- 如申請專利範圍第18項之方法，其另外包含：在一資料庫中記錄該可聽訊號之一輸出。
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