BR102016005905A2 - placas de circuito delgadas e flexíveis em superfícies tridimensionais - Google Patents
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Abstract
a presente invenção refere-se a regiões de superfície flexíveis delgadas sobre as quais componentes ativos flexíveis podem ser utilizados para fixar componentes ativos em dispositivos com es-paço/volume limitado, por exemplo, um dispositivo oftálmico energizado. as regiões de superfície flexíveis delgadas proporcionam uma avenida para uma maior funcionalidade, pois vários circuitos e componentes eletrônicos podem ser integrados a estruturas poliméricas.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PLACAS DE CIRCUITO DELGADAS E FLEXÍVEIS EM SUPERFÍCIES TRIDIMENSIONAIS".
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO 1. Campo da invenção [001] A presente invenção refere-se a métodos para formar um dispositivo que inclui elementos de placas de circuito flexíveis ao redor da zona óptica de lentes oftálmicas energizadas ou dispositivo similar. Mais especificamente, a placa de circuito flexível pode ser deformada ou arqueada para se fixar aos componentes em formato tridimensional ou flexíveis ativos. 2. Discussão da técnica relacionada [002] Como os dispositivos eletrônicos continuam a ser miniaturi-zados, está se tornando cada vez mais provável criar dispositivos mi-croeletrônicos que podem ser usados ou embutidos para uma variedade de usos. Tais usos incluem o monitoramento de aspectos da química do corpo, administração de dosagens controladas de medicamentos ou agentes terapêuticos através de vários mecanismos, incluindo automaticamente em resposta a medições, ou em resposta a sinais de controle externos, e aumento do desempenho de órgãos ou tecidos. Exemplos de tais dispositivos incluem bombas de infusão de glicose, marca-passos, desfibriladores, dispositivos de auxílio ventricular e neuroestimuladores. Um novo campo de aplicação particularmente útil é em lentes e lentes de contato oftálmicas que podem ser colocadas. Por exemplo, uma lente que pode ser colocada pode incorporar um conjunto de lente que tem um foco ajustável eletronicamente para corrigir erros de refração e/ou aumentar ou melhorar o desempenho do olho. Em um outro exemplo, com ou sem foco ajustável, uma lente de contato que pode ser usada pode incorporar sensores eletrônicos para detectar concentrações de produtos químicos específicos no filme pré- corneal (lacrimal). O uso de eletrônicos integrados em uma lente introduz um requisito em potencial para comunicação com os eletrônicos, para um método de energização e/ou re-energização dos eletrônicos, para interconexão dos eletrônicos, para detecção e/ou monitoramento interno e externo e para o controle dos eletrônicos e da função geral da lente.
[003] O olho humano tem a capacidade de discernir milhões de cores, se ajustar facilmente a condições de luz variáveis e transmitir sinais ou informações ao cérebro a uma taxa que excede aquela de uma conexão de Internet de alta velocidade. Lentes, como as lentes de contato e lentes intraoculares, são atualmente utilizadas para corrigir defeitos de visão como miopia (hipometropia), hiperopia (hiperme-tropia), presbiopia e astigmatismo. Entretanto, lentes adequadamente projetadas que incorporam componentes adicionais podem ser usadas para melhorar a visão e para corrigir defeitos de visão.
[004] Lentes de contato podem ser usadas para corrigir miopia, hiperopia, astigmatismo e outros defeitos da acuidade visual. Lentes de contato podem, também, ser utilizadas para melhorar a aparência natural dos olhos do usuário. As lentes de contato ou "lentes" são simplesmente lentes colocadas sobre a superfície anterior do olho. As lentes de contato são consideradas dispositivos médicos e podem ser usadas para corrigir a visão e/ou por razões cosméticas ou outras razões terapêuticas. As lentes de contato têm sido utilizadas comercialmente para otimizar a visão desde a década de 1950. As lentes de contato antigas eram produzidas ou fabricadas a partir de materiais rígidos e eram relativamente dispendiosas e frágeis. Ademais, essas lentes de contato antigas eram fabricadas a partir de materiais que não permitiam transmissão de oxigênio suficiente através das lentes de contato para a conjuntiva e a córnea, o que poderia causar, potencialmente, vários efeitos clínicos adversos. Embora essas lentes de conta- to ainda sejam utilizadas, as mesmas não são adequadas para todos os pacientes devido ao seu conforto inicial insatisfatório. Os desenvolvimentos posteriores no campo promoveram o surgimento de lentes de contato macias, à base de hidrogéis, que são extremamente populares e amplamente utilizadas atualmente. Especificamente, as lentes de contato de hidrogel de silicone que estão disponíveis hoje combinam o benefício do silicone que tem permeabilidade ao oxigênio extremamente alta com o conforto comprovado e o desempenho clínico dos hidrogéis. Essencialmente, estas lentes de contato à base de hidrogel de silício têm uma permeabilidade a oxigênio mais alta e são, em geral, mais confortáveis de se usar que lentes de contato produzidas a partir de materiais rígidos mais primitivos.
[005] As lentes de contato convencionais são estruturas poliméri-cas com formatos específicos para corrigir vários problemas de visão, conforme resumidamente apresentado acima. Para alcançar uma funcionalidade aperfeiçoada, vários circuitos e componentes eletrônicos precisam ser integrados nestas estruturas poliméricas. Por exemplo, circuitos de controle, microprocessadores, dispositivos de comunicação, fontes de alimentação, sensores, atuadores, diodos emissores de luz e antenas em miniatura podem ser integrados a lentes de contato através de componentes optoeletrônicos customizados não apenas para corrigir a visão, mas para melhorar a visão e também fornecer funcionalidade adicional, tal como é explicado aqui. As lentes de contato eletrônicas e/ou energizadas podem ser projetadas para proporcionar visão otimizada através das capacidades de ampliação e redução, ou apenas simplesmente modificando as capacidades refrativas da lente. As lentes de contato eletrônicas e/ou energizadas podem ser projetadas para melhorar a cor e a resolução, exibir informações de textura, traduzir a fala em legendas em tempo real, oferecer indicações visuais a partir de um sistema de navegação, e fornecer processamen- to de imagens e acesso à internet. As lentes podem ser projetadas para permitir que o usuário enxergue em condições de pouca luz. Os elementos eletrônicos e/ou a disposição dos elementos eletrônicos projetados adequadamente nas lentes podem permitir a projeção de uma imagem sobre a retina, por exemplo, sem uma lente óptica de foco variável, fornecer telas de imagens inovadoras e até mesmo fornecer alertas. Alternativamente, ou em adição a qualquer uma destas funções ou funções similares, as lentes de contato podem incorporar componentes para o monitoramento não invasivo dos biomarcadores e indicadores de saúde do usuário. Por exemplo, sensores construídos nas lentes podem permitir a um paciente diabético manter indicações sobre os níveis de açúcar sanguíneo pela análise de componentes do filme lacrimal sem a necessidade de retirar sangue. Além disso, uma lente configurada adequadamente pode incorporar sensores para o monitoramento dos níveis de colesterol, sódio e potássio, bem como outros marcadores biológicos. Isto acoplado a um transmissor de dados sem fio podería permitir a um médico ter acesso quase imediato à química do sangue do paciente sem a necessidade de o paciente perder tempo para ir a um laboratório e tirar sangue. Além disso, os sensores construídos nas lentes podem ser usados para detectar luz incidente no olho para compensar condições de luz ambiente ou para uso na determinação de padrões de piscadela.
[006] A combinação adequada de dispositivos poderia fornecer funcionalidade potencialmente ilimitada; no entanto, existem inúmeras dificuldades associadas à incorporação de componentes extras em uma peça de polímero de classe óptica. Em geral, pode ser difícil fabricar tais componentes diretamente sobre a lente por várias razões, assim como instalar e interconectar dispositivos planos sobre uma superfície não plana. Também pode ser difícil fabricá-los em escala. Os componentes a serem colocados sobre ou dentro da lente precisam ser miniaturizados e integrados sobre apenas 1,5 centímetro quadrado (presumindo uma lente com um raio de 7 mm) de um polímero transparente e, ao mesmo tempo, é preciso proteger os componentes do ambiente líquido no olho. Também pode ser difícil tornar uma lente de contato confortável e segura para o usuário com a espessura adicionada dos componentes adicionais.
[007] Mais especificamente, o 1,5 centímetro quadrado de polímero transparente representa toda a área da lente de contato. Em determinadas modalidades exemplificadoras, é preferencial que os elementos eletrônicos estejam na periferia da lente e fora da zona óptica. Modalidades exemplificadoras alternativas também são possíveis usando materiais de filme fino ou silício transparente. No exemplo acima, se a porção central de oito (8) mm de diâmetro (raio de 4 mm) for reservada para a zona óptica, então, no máximo um (1) centímetro quadrado é deixado para os elementos eletrônicos. Designs futuros podem oferecer uma área até mesmo menor para os elementos eletrônicos, por exemplo, pode haver designs com anéis anulares de cerca de 0,017 centímetro quadrado (17 milímetros quadrados) não incluindo o elemento óptico de foco variável. Em outras palavras, o que se faz necessário na presente invenção é um design e uma configuração que permitam a incorporação de todos os componentes necessários à exploração da funcionalidade ilimitada supracitada.
[008] Devido à restrição de área e volume de um dispositivo of-tálmico, como uma lente de contato, e ao ambiente no qual ela deve ser utilizada, a concretização física do dispositivo deve resolver vários problemas, inclusive a instalação e a interconexão de diversos componentes eletrônicos sobre uma superfície não plana, cujo volume compreende um plástico de classe óptica. Consequentemente, existe uma necessidade de fornecer uma lente de contato eletrônica mecânica e eletricamente robusta.
[009] A topologia e o tamanho do espaço definidos pela estrutura da lente criam um ambiente inovador e desafiador para a investigação da funcionalidade virtualmente ilimitada de um dispositivo oftálmico. Em muitas modalidades, é importante fornecer meios confiáveis, compactos e de baixo custo para incorporar componentes em um dispositivo oftálmico. Em algumas modalidades, pode ser vantajoso incluir superfícies delgadas e flexíveis sobre as quais os componentes elétricos podem ser montados. Como resultado, métodos inovadores e soluções de fator de forma que podem permitir a modulação da flexibilidade de alguns componentes são desejados tanto para melhorias na produção de dispositivos oftálmicos como para o aprimoramento geral da incorporação de componentes eletrônicos em substratos não planos. É importante notar que tais aprimoramentos podem ser úteis também em aplicações não oftálmicas. É desejável, também, que sejam criados métodos para levar em conta requisitos oftál micos e não oftál -micos relacionados a componentes eletrônicos dispostos sobre substratos tridimensionais.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[0010] Os elementos de placas de circuito delgados e flexíveis de acordo com a presente invenção superam as desvantagens associadas à técnica anterior, conforme brevemente descrito acima.
[0011] De acordo com um aspecto, a presente invenção refere-se a um dispositivo oftálmico energizado. O dispositivo oftálmico energi-zado compreende uma lente com uma zona óptica e uma zona periférica em torno da zona óptica, um inserto posicionado dentro da lente e que ocupa ao menos uma porção da zona óptica, uma ou mais estruturas de interconexão montadas no inserto e uma ou mais abas flexíveis conectadas a uma ou mais estruturas de interconexão, sendo que uma ou mais abas são configuradas como estruturas de montagem e suporte para um ou mais componentes eletrônicos.
[0012] De acordo com outro aspecto, a presente invenção refere-se a estruturas de interconexão para um dispositivo oftálmico energi-zado. As estruturas de interconexão compreendem um substrato iso-lante flexível aplicado ao longo da circunferência de um dispositivo oftálmico que tem uma zona óptica, uma zona periférica em torno da zona óptica e uma zona em saia ao redor da zona periférica, sendo que o substrato isolante flexível ocupa ao menos uma porção da zona periférica e da zona em saia, e ao menos um ponto de fixação é formado no substrato isolante flexível.
[0013] De acordo com ainda outro aspecto, a presente invenção refere-se a abas para um dispositivo oftálmico energizado. As abas compreendem uma região de superfície disposta ao longo da circunferência de um dispositivo oftálmico que tem uma zona óptica, uma zona periférica ao redor da zona óptica, sendo que a região de superfície ocupa pelo menos uma porção da zona periférica do dispositivo oftálmico, uma ou mais estruturas de interconexão são conectadas à região da superfície e um ou mais componentes elétricos flexíveis são montados sobre a região de superfície.
[0014] De acordo ainda com outro aspecto, a presente invenção refere-se a um dispositivo oftálmico energizado. O dispositivo oftálmico energizado compreende uma camada de hidrogel encapsulante e es-truturante que forma uma lente com uma curva frontal e uma curva posterior, sendo que a lente compreende uma zona óptica, uma zona periférica ao redor da zona óptica, e uma zona em saia ao redor da zona periférica, uma ou mais abas posicionadas dentro da lente e que ocupam pelo menos uma porção da zona periférica, e uma ou mais estruturas de interconexão presas a uma ou mais abas ocupando pelo menos uma porção da zona periférica.
[0015] A presente invenção descreve técnicas e implementações no design relacionadas à utilização de regiões de superfície flexíveis delgadas sobre as quais componentes ativos flexíveis podem ser fixados a um dispositivo oftálmico eletrônico e/ou energizado. Em algumas modalidades exemplificadoras, a região de superfície resultante pode ser aderida a uma lente óptica frontal rígida montada ou simplesmente embutida para aprimorar a funcionalidade do dispositivo oftálmico. Além disso, a presente invenção revela métodos para modular a flexibilidade e incorporar abas em estruturas funcionais e/ou que definem espaços.
[0016] Um recurso usado em um dispositivo oftálmico que pode descrever uma região de superfície flexível à qual componentes flexíveis podem ser fixados pode derivar de formatos chamados de abas. Abas são regiões que podem ser instaladas ao longo do formato de superfície genérico do dispositivo oftálmico. As abas podem ser cha-tas/planas ou não chatas/não planas. No caso de abas não planas, a topologia de superfície da aba pode variar em diversas direções; entretanto, um caso típico ocorrería com a variação tanto em uma direção radial do dispositivo oftálmico como em uma direção tangencial do dispositivo oftálmico. Os dispositivos flexíveis podem ser instalados sobre a superfície dessas abas e interconectados de inúmeras maneiras, incluindo por meio do uso de interconexões que são formadas sobre as superfícies maiores dos elementos de aba. Designs diferentes de aba podem ser usados em um dispositivo oftálmico eletrônico e/ou energizado para aumentar a exposição dos olhos ao oxigênio.
[0017] São possíveis muitos designs diferentes para as estruturas que definem espaços e regiões em seu interior, dependendo da característica desejada do dispositivo. Os designs diferentes podem resultar em complexas superfícies tridimensionais no interior das regiões que podem, por vezes, exigir flexibilidade de alguns ou de todos os componentes do dispositivo. Por exemplo, em designs cilíndricos modelados para serem posicionados ao redor de um componente de disposi- ti vo oftálmico, uma superfície flexível pode circunscrever ao menos uma porção ou toda a circunferência da zona óptica. Em algumas modalidades exemplificadoras, as regiões de superfície flexíveis podem incluir designs em formato de base cônica truncada. A característica de design cilíndrico compartilha certa similaridade com as características do cone achatado; entretanto, elas diferem no sentido de que em um design cônico achatado as dimensões da trajetória radial superior e da trajetória radial inferior da superfície arqueada podem ser diferentes. Tipos adicionais de características de dispositivo podem indicar a região de superfície onde os dispositivos flexíveis podem ser fixados. Em algumas modalidades exemplificadoras, as regiões de superfície podem incluir superfícies flexíveis circulares posicionadas em redor da região óptica de modo semelhante às zonas de estabilidade em uma lente de contato tórica. Modalidades alternativas exemplificadoras podem incluir estruturas helicoidais flexíveis que encapsuiam a região óptica.
[0018] Inúmeras técnicas e designs que podem ser usados para posicionar elementos de placas de circuitos delgados e flexíveis no interior de ou sobre diferentes superfícies tridimensionais serão aparentes ao versado na técnica a partir das técnicas da presente invenção e dos exemplos descritos na presente invenção. Em alguns aspectos da presente invenção, as técnicas e os designs podem proporcionar funcionalidade adicional ou aprimorada do próprio dispositivo, isto é, técnicas para modular a flexibilidade. Em algumas modalidades exemplificadoras relacionadas especificamente a lentes oftálmicas, uma técnica utilizada para reduzir a rigidez do dispositivo oftálmico eletrônico e/ou energizado inclui técnicas de modulação da incisão ou densidade.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0019] Os recursos e as vantagens mencionados anteriormente, assim como outros da presente invenção, ficarão evidentes a partir da descrição mais específica a seguir referente às modalidades preferenciais da invenção, conforme ilustrado nos desenhos anexos.
[0020] A Figura 1 é uma vista plana de um substrato tridimensional exemplificador que pode ser usado em um dispositivo oftálmico exem-plificador de acordo com a presente invenção.
[0021] As Figuras 2A a 2B ilustram uma estrutura de abas em rede para incorporação em um dispositivo oftálmico de acordo com a presente invenção.
[0022] A Figura 3 é uma vista plana de um substrato tridimensional exemplificador que integra abas em formato de base cônica truncada com conexões nodais para incorporação em um dispositivo oftálmico de acordo com a presente invenção.
[0023] A Figura 4 é uma vista plana de um substrato tridimensional exemplificador alternativo que integra abas em formato de base cônica truncada com conexões nodais para incorporação em um dispositivo oftálmico de acordo com a presente invenção.
[0024] As Figuras 5A a 5C ilustram uma estrutura helicoidal exem-plificadora incorporada em um dispositivo de inserção oftálmico de acordo com a presente invenção.
[0025] A Figura 6 ilustra uma aba circular exemplificadora para incorporação em um dispositivo oftálmico de acordo com a presente invenção.
[0026] As Figuras 7A a 7C ilustram uma vista lateral ortográfica de um dispositivo oftálmico com recursos estabilizantes e uma representação de um design de aba para incorporação no recurso estabilizante de acordo com a presente invenção.
[0027] A Figura 8 ilustra uma vista plana frontal de um dispositivo oftálmico com recursos estabilizantes e estruturas de aba semelhantes a flores incorporadas no dispositivo oftálmico de acordo com a presen- te invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERENCIAIS
[0028] A presente invenção descreve técnicas e implementações no design que se relacionam à utilização de regiões de superfície flexíveis delgadas sobre as quais componentes ativos flexíveis podem ser fixados a um dispositivo oftálmico eletrônico e/ou energizado. Em algumas modalidades exemplificadoras, a região de superfície resultante pode ser aderida a uma lente óptica rígida montada ou simplesmente embutida em uma lente para aprimorar a funcionalidade do dispositivo oftálmico. Além disso, a presente invenção ensina métodos para modulação da flexibilidade e incorporação de abas em estruturas funcionais e/ou que definem espaços, o que é importante para criar o dispositivo eletrônico e/ou oftálmico ideal e permite componentes eletrônicos além de certas limitações mecânicas que podem incluir um diâmetro de inserção rígido limitado a 10,0 milímetros ou menos.
[0029] Com referência à Figura 1, ilustra-se, em uma vista plana, uma primeira modalidade exemplificadora de um dispositivo tridimensional 100 para uso em dispositivos oftálmicos. O dispositivo tridimensional 100 refere-se a um inserto de substrato modulável ou rígido capaz de suportar componentes eletrônicos dentro de uma lente oftálmi-ca. Em algumas modalidades exemplificadoras, o inserto de substrato pode incluir uma zona óptica rígida ou uma estrutura rígida que ocupa pelo menos uma porção da zona óptica e funcionalizada para incluir um elemento de foco variável. Em 110, é mostrado o material que pode compreender, de preferência, um polímero de hidrogel do qual o dispositivo oftálmico pode ser formado. Um inserto que inclui uma zona óptica rígida 120 pode estar incluído dentro do material de hidrogel polimerizado. A zona óptica rígida 120 pode se sobrepor a apenas uma porção da ou a toda a zona óptica, variando em diâmetro de 1 milímetro a 10 milímetros. Entretanto, o limite do diâmetro da zona óp- ti ca rígida 120 é frequentemente determinado pelo diâmetro global do material de hidrogel polimerizado 110 no qual a zona óptica rígida 120 está embutida. A incorporação da zona óptica rígida 120 faz com que a flexibilidade seja uma preocupação preponderante com relação a empenamento, porque conforme o diâmetro do inserto rígido aumenta, especialmente em comparação com o diâmetro da saia de hidrogel, a remoção da lente do olho fica mais difícil.
[0030] Uma estrutura de interconexão 130 pode ser conectada ao redor de um quarto (noventa graus) da estrutura de zona óptica rígida 120. Em algumas modalidades exemplificadoras, o tamanho da estrutura de interconexão pode ser modulado para cobrir várias circunferências da zona óptica rígida ou vários nós pequenos podem ser espacialmente dispersos em torno da circunferência do inserto que ocupa a zona óptica. A estrutura de interconexão 130 pode ser um substrato isolante flexível, formado em três dimensões, sobre o qual sinali-zadores metalizados ou contatos elétricos podem ser depositados ou de outro modo formados. Por exemplo, uma estrutura de interconexão 130 pode ser uma interconexão mecânica flexível, ou sinalizadores elétricos flexíveis delgados, que, de preferência, compreendem um polímero flexível delgado, poli-imida flexível ou um filme de poli-imida metalizado. Quando a estrutura de interconexão 130 é formada, uma aba circular flexível de duzentos e setenta graus 140 pode ser presa ou afixada conforme mostrado. As abas podem ser formadas a partir de qualquer material adequado. Por exemplo, a aba 140 pode ser formada a partir de um polímero flexível delgado. Mais especificamente, a aba 140 pode ser formada de um filme de poli-imida. As abas são, de preferência, formadas usando um filme de poli-imida metalizado flexível, como Kapton®, disponível junto à DuPont, filme de poli-imida Apical®, disponível junto à Kaneka, Upilex®, disponível junto à UBE Industries, filme de poli-imida Norton® série TH, disponível junto à Saint-Gobain, ou filme de poli-imida Kaptrix®, disponível junto à Du-Pont. Outros materiais, como filmes de cerâmica flexíveis metaiizados, substratos à base de silício ou sílica flexíveis delgados, filmes de polímero flexíveis, poli-tetrafluoroetileno (PTFE), PTFE preenchido, polímero de cristal líquido (LCPS), etc., também podem ser usados. Em outras modalidades exemplificadoras, as limitações no design e os requisitos de funcionalidade podem requerer o uso de outros materiais adequados. Além disso, o tamanho angular da aba e da interconexão pode ser ajustado para otimizar diversas metas de design, incluindo robustez mecânica, número de interconexões elétricas, funcionalidade e tamanho.
[0031] As Figuras 2A e 2B ilustram, em vista plana e lateral, um segundo dispositivo tridimensional 200 para uso em dispositivos oftál-micos. Modalidades diferentes do dispositivo oftálmico podem ser formadas sobre o substrato tridimensional exemplificador. No dispositivo oftálmico exemplificador da Figura 2, o dispositivo tridimensional 200 pode incluir uma região que é aumentada para diminuir a flexibilidade usual de uma zona óptica compreendida, de preferência, exclusivamente de polímero de hidrogel, formando, assim, uma zona óptica híbrida 205. Observa-se que não é comum reduzir a flexibilidade de um dispositivo oftálmico ativo, mas a redução pode ser uma consequência da funcionalização da zona óptica. Além disso, em contraste com a estrutura óptica rígida, que pode ser projetada para funcionar como um elemento de foco variável, os elementos de inserção híbridos ou não rígidos que ocupam a zona óptica podem ser usados exclusivamente como uma estrutura de suporte ou um mecanismo para garantir que não haja obstrução do diâmetro da pupila, enquanto elementos adicionais são incorporados ao dispositivo oftálmico. Se o dispositivo for uma estrutura óptica rígida, a região 205 pode representar uma superfície frontal de um dispositivo de inserção que compreende nós de in- terconexão localizados espacialmente em torno da circunferência da região. Fora dessa região, pode haver, tipicamente, uma região periférica do dispositivo oftálmico que não se encontra em uma trajetória op-ticamente relevante. A colocação de componentes a um diâmetro fora da zona ótica provou ser benéfica em diversos aspectos. Por exemplo, antenas colocadas na região periférica podem ter um ganho maior, devido à maior área proporcionada por um diâmetro maior, que pode fortalecer a comunicação entre dispositivos suplementares ou com outras tecnologias que otimizam o desempenho. Ademais, sensores localizados na região periférica aumentam o acesso ao músculo ciliar, que fica fora do diâmetro da íris. O músculo ciliar é responsável por mudanças rápidas de foco além de controlar parte do sistema de drenagem do olho para manter a pressão de líquido adequada no olho. A proximidade com o músculo ciliar pode fornecer conhecimento vital sobre a capacidade do olho de ajustar o foco ou quão rapidamente o olho é capaz de ajustar o foco, e facilitar o monitoramento não invasivo de vários marcadores de doenças oculares e sistêmicas. Consequentemente, pode ser apropriado colocar componentes relacionados à detecção elétrica, mecânica ou química, comunicação ou outras funções fora da zona óptica. A detecção química pode incluir detectar concentrações de elementos químicos específicos no filme pré-corneal. A detecção elétrica pode incluir detecção de impedância devido à proximidade com o músculo ciliar. Além disso, os componentes podem ser colocados sobre as abas e conectados eletricamente uns aos outros por sinalizadores elétricos ou interconexões mecânicas flexíveis.
[0032] Em algumas modalidades exemplificadoras, dependendo da funcionalidade desejada, sensores podem ser incorporados à lente para ativar certas funções da lente ou para conduzir o monitoramento não invasivo de biomarcadores ou preocupações médicas decorrentes de predisposições genéticas. Em cada um desses exemplos, pode ha- ver no mínimo uma aba curvilínea em miniatura 220, que abrigará os componentes adequados para executar a funcionalidade desejada do dispositivo oftálmico. Especificamente, a Figura 2A ilustra nós sensori-ais satélite conectados por sinalizadores flexíveis, que compreendem uma zona óptica híbrida 205, nós de interconexão 215, abas curvilí-neas em miniatura 220 e 225 e sinalizadores elétricos 230 e 240 que, na montagem, conforme será descrito com mais detalhes abaixo, podem ser embutidos em um material que, de preferência, compreende o polímero de hidrogel 210. Observa-se que, em algumas modalidades exemplificadoras, uma zona óptica mole pode ser utilizada ao invés da zona óptica híbrida 205.
[0033] Em 200, pode-se observar que as abas curvilíneas em miniatura 220 e 225 são estruturadas de modo a criar uma rede em torno da zona óptica híbrida 205. A presente modalidade exemplificadora abrange abas curvilíneas em miniatura que são graticuladas, mas outras modalidades exemplificadoras podem incluir topologias com formatos diferentes, incluindo botrioidal, acicular, entretela, prolato, losango, mamilado, rombo ou romboide ou contornos livres dispostos em rede ou de modo reticulado. A topologia ou o design especificado pode ser ditado pela funcionalidade desejada, pela robustez elétrica e mecânica, pelo conforto e pela rigidez reduzida. As abas curvilíneas em miniatura 220 e 225 podem variar em área de cerca de 1 mícron quadrado para mais de 1 milímetro quadrado. Pode-se observar que a aba curvilínea em miniatura 220 é fixada direta mente à zona óptica híbrida 205 através de um sinalizador elétrico 230 que é preso ao nó de interconexão 215 que forma a estrutura fundamental da rede ou retículo. Conforme ilustrado, o nó de interconexão 215 é composto, de preferência, de um material poroso para reduzir a rigidez, pois são as unidades estruturais do retículo. Abas curvilíneas em miniatura 225 adicionais são incorporadas à rede através de sinalizadores elétricos 240 que formam uma ponte entre as abas curvilíneas em miniatura 220, o que pode formar a estrutura fundamental. Limitar o número de abas conectadas diretamente à zona óptica híbrida aumenta a flexibilidade do dispositivo oftálmico e pode dobrar mais o dispositivo para ajudar na remoção da lente.
[0034] As abas curvilíneas em miniatura 220 também podem ser observadas na seção transversal em 280, na Figura 2B, repousando sobre a zona periférica, presas por sinalizadores elétricos 260 à zona óptica híbrida 250 que, de preferência, compreende nós de intercone-xão 270.
[0035] A Figura 3 ilustra, em uma vista plana, uma modalidade exemplificadora alternativa de um dispositivo tridimensional para uso em um dispositivo oftálmico. Em 300, o dispositivo tridimensional compreende uma zona óptica rígida que pode ser funcionalizada para incluir um elemento de foco variável encapsulado, até certo ponto, por substratos de poli-imida flexíveis que podem reforçar componentes eletrônicos. Em 310, é mostrado o material que pode compreender, de preferência, um polímero de hidrogel do qual o dispositivo oftálmico pode ser estruturado. O inserto rígido 320 pode ser embutido na zona óptica do material de hidrogel polimerizado 310 que forma o dispositivo oftálmico. Nós de interconexão 330 podem ser afixados em torno da circunferência do inserto rígido 320. Tipos adicionais de características de dispositivo podem indicar a região de superfície onde os nós de interconexão 330 podem ser fixados. Os nós de interconexão 330 podem ser substratos isolantes flexíveis, formados em três dimensões, sobre os quais sinalizadores metalizados podem ter sido depositados ou de outro modo formados. Abas em formato de base cônica truncada 340 podem ser afixadas, presas ou anexadas aos nós de interconexão 330. Em algumas modalidades exemplificadoras, as abas 340, os nós de interconexão 330 e o inserto rígido 320 podem ser afixados ou presos uns aos outros através de quaisquer meios adequados, por exemplo, soldagem, epóxi condutor, juntas eletromecânicas, frisos, ligação ultrassônica ou fita adesiva condutora. Por meio de generalização, pode ser óbvio para um versado na técnica que o método adequado para fixar e/ou anexar os componentes pode requerer o uso de um ou mais métodos de fixação.
[0036] Um número variável de abas em formato de base cônica truncada 340 pode ser posicionado na região periférica do dispositivo oftálmico para envolver a zona óptica. Interconexões mecânicas flexíveis 350 podem ser usadas para dispor concentricamente as abas em formato de base cônica truncada 340 em torno do perímetro da zona óptica. A espessura das interconexões mecânicas flexíveis 350 e das abas em formato de base cônica truncada 340 pode ser modulada para criar uma disparidade de espessura considerável que aumenta a flexibilidade do dispositivo oftálmico. A flexibilidade é otimizada, de preferência, para garantir o empenamento adequado que facilita ao usuário pinçar o dispositivo oftálmico para remoção do olho.
[0037] A Figura 4 ilustra, em uma vista plana, uma outra modalidade exemplificadora tridimensional de uma estrutura 400 para uso em um dispositivo oftálmico. Em 420, é mostrado o material que pode compreender, de preferência, um polímero de hidrogel do qual o dispositivo oftálmico pode ser formado. Abas em formato de base cônica truncada 440 são afixadas às interconexões mecânicas flexíveis 450 e dispostas concentricamente com um diâmetro que varia entre 1,0 mm a 18,0 mm e, de preferência, que varia de 6,0 a 10,0 mm. Manter a conformidade com esta faixa de diâmetro assegura que a estrutura circular/anular repouse na região periférica do dispositivo oftálmico, ao invés de na zona óptica mole que, de preferência, compreende material de hidrogel polimerizado 420.
[0038] Com referência às Figuras 5A a 5C, ilustra-se, em uma vis- ta plana, uma modalidade tridimensional para colocação de componentes eletrônicos em uma placa de circuito flexível, delgada com formatos tridimensionais. Uma placa de circuito flexível delgada pode ser fabricada em um formato anular 510. Uma operação de corte em cubos pode recortar as peças delgadas em um formato curvilíneo complexo que, embora ainda plano, pode ser um formato em espiral em 520. Agora, o formato em espiral pode ser fixado a uma superfície tridimensional de um inserto rígido/híbrido, por exemplo, como pode ser visto em 530. A superfície, formada em três dimensões, pode assumir a forma de uma hélice. Quando a placa de circuito flexível delgada em formato espiral 520 é disposta sobre as superfícies de suporte em formato helicoidal, uma tensão relativamente pequena e suave pode ser conferida à placa de circuito flexível delgada 520 para fazer com que a mesma assuma o formato helicoidal. Como o formato helicoidal não faz com que a placa de circuito 520 se eleve no espaço à medida que se enrola radialmente, o que pode ser visto pela alteração no local vertical que pode ser observada entre 531 e 532, a hélice resultante pode ser melhor conformada ao típico formato de uma lente oftálmica. O resultado pode ser uma placa de circuito flexível que assume um formato tridimensional de hélice com uma tensão mínima conferida ao próprio substrato. A ilustração em 530 mostra um único componente de placa de circuito flexível, delgado e helicoidal, juntamente com uma peça de inserção que pode ser útil para inclusão em dispositivos oftálmicos. Em algumas modalidades exemplificadoras, pode haver também implementações empilhadas de peças em formato helicoidal e combinações de peças helicoidais.
[0039] A Figura 6 ilustra, em uma vista plana, uma modalidade exemplificadora de um dispositivo tridimensional 600 para uso em um dispositivo oftál mico. Um inserto 620 que, de preferência, compreende um inserto rígido ou híbrido que pode contribuir para a funcionalidade da lente, é circunscrito por uma aba circular 640. Em algumas modalidades exemplificadoras, a aba circular 640 pode reforçar/dar suporte aos componentes elétricos necessários para possibilitar as habilidades de foco ativo do inserto 620. A aba circular 640 também pode ser usada como um mecanismo para coletar dados médicos do usuário através de sensores e permitir a transmissão a um administrador médico para avaliação. Em um esforço para eliminar o estresse/tensão, bem como manter um certo grau de flexibilidade na aba circular 640 e no dispositivo oftálmico como um todo, pequenos cortes ou regiões perfuradas 660 podem ser gerados. A quantidade, posição e disposição das regiões perfuradas 660 podem ser determinadas pela funcionalidade desejada ou pelas capacidades de correção da visão do dispositivo oftálmico. Todo o substrato tridimensional 600, que pode compreender o inserto 620 e a aba circular 640 com o modelo necessário de regiões perfuradas 660, pode ser embutido dentro do material de hidrogel po-limerizado 610, do qual o dispositivo oftálmico pode ser formado.
[0040] Alguns dispositivos oftálmicos compreendem um recurso estabilizador capaz de orientar a lente oftál mi ca no olho, em que a orientação é capaz de alinhar a pluralidade de zonas com as características astigmáticas do olho. Em algumas modalidades exemplificadoras, o recurso estabilizador pode adicionar massa à lente oftálmica, sendo que a massa é suficiente para funcionar como lastro na lente oftálmica. Em outras modalidades exemplificadoras, o(s) recurso(s) estabilizadores) faz(em) com que a lente se realinhe com as piscadelas da pálpebra devido a interações entre as pálpebras e os recursos estabilizadores na lente de contato. Com referência à Figura 7A, em 710, é mostrada uma vista lateral ortográfica plana do dispositivo oftálmico com a massa e/ou volume adicionais 712 necessários para estabelecer o recurso estabilizador. Na Figura 7B, em 720, pode-se observar que essa massa/volume adicional 712 é distribuída a partir da zona periférica 722 para a zona em saia 724 da lente, com uma maior concentração de massa/volume na zona em saia do dispositivo oftálmico. Em algumas modalidades exemplificadoras, uma rede ou aglomerados de abas circulares orientadas em flor podem ser implantados no núcleo da massa/volume adicional projetada para o recurso estabilizador, de modo que o dispositivo oftálmico pode fornecer diversas funcionalidades. Com referência à Figura 7C, em 730, é mostrado um exemplo ampliado do aglomerado de abas circulares 732 que pode ser embutido na zona de estabilidade.
[0041] A Figura 8 ilustra uma vista frontal plana/achatada de um dispositivo oftálmico que, de preferência, compreende os recursos de estabilidade 840 e 845. Em 850, é mostrado o material que pode compreender, de preferência, um polímero de hidrogel do qual o dispositivo oftálmico pode ser formado, bem como a zona óptica mole 880. Uma maior concentração de material de hidrogel polimerizado 850 pode ser usada para moldar os recursos estabilizadores 840 e 845 localizados em posições iguais de 120 graus dentro da circunferência do dispositivo oftálmico. Uma disposição linear do aglomerado em re-de/circular de abas semelhantes a flores 820 é criada por se conectar várias redes umas às outras através de sinalizadores elétricos flexíveis 830 e embutida no núcleo da massa/volume de hidrogel polimerizado 850 que forma os recursos estabilizadores 840 e 845. Sinalizadores elétricos alongados ou mais compridos 860 se estendem por aproximadamente metade da circunferência do dispositivo oftálmico para conectar as estruturas embutidas dentro dos recursos de estabilidade 840 e 845. Em algumas modalidades exemplificadoras, o sinalizador elétrico 860, que pode compreender um único fio, um cabo multicondu-tor ou um filme de poli-imida metalizado flexível, pode ser usado para permitir a comunicação entre abas semelhantes a flores 820 dispostas linearmente ou para fornecer informações às redes devido a sua pro- ximidade com o músculo ciliar.
[0042] Embora mostrado e descrito quanto ao que se acredita ser as modalidades mais práticas e preferenciais, é óbvio que divergências de projetos e métodos específicos descritos e mostrados serão sugeridos por aqueles versados na técnica e podem ser usados sem que se desvie do espírito e do âmbito da invenção. A presente invenção não se restringe às construções específicas descritas e ilustradas, mas deve ser interpretada de modo coeso com todas as modificações que possam se enquadrar no escopo das reivindicações.
REIVINDICAÇÕES
Claims (41)
1. Dispositivo oftálmico energizado, caracterizado pelo fato de que o dispositivo oftálmico energizado compreende: uma lente com uma zona óptica e uma zona periférica em torno da zona óptica; um ínserto posicionado dentro da lente e que ocupa ao menos uma porção da zona óptica; uma ou mais estruturas de interconexão montadas no inser- to; e uma ou mais abas flexíveis conectadas a uma ou mais estruturas de interconexão, sendo as uma ou mais abas configuradas como estruturas de montagem e suporte para um ou mais componentes eletrônicos.
2. Dispositivo oftálmico energizado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma zona em saia ao redor da zona periférica.
3. Dispositivo oftálmico energizado, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente um ou mais recursos estabilizadores posicionados em ao menos uma dentre a zona periférica e a zona em saia.
4. Dispositivo oftálmico energizado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a lente compreende uma lente de contato.
5. Dispositivo oftálmico energizado, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a lente de contato compreende uma lente de contato mole.
6. Dispositivo oftálmico energizado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a lente compreende uma lente intraocular.
7. Dispositivo oftálmico energizado, de acordo com a reivin- dicação 1, caracterizado pelo fato de que o inserto é uma estrutura rígida.
8. Dispositivo oftálmico energizado, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o inserto rígido compreende um elemento de foco variável.
9. Dispositivo oftálmico energizado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o inserto é uma estrutura híbrida.
10. Estruturas de interconexão para um dispositivo oftálmico energizado, caracterizadas pelo fato de que as estruturas de interconexão compreendem: um substrato isolante flexível aplicado ao longo da circunferência de um dispositivo oftálmico que tem uma zona óptica, uma zona periférica em torno da zona óptica e uma zona em saia ao redor da zona periférica, sendo que o substrato isolante flexível ocupa ao menos uma porção da zona periférica e da zona em saia; e ao menos um ponto de fixação formado no substrato isolante flexível.
11. Estruturas de interconexão, de acordo com a reivindicação 10, caracterizadas pelo fato de que o substrato isolante flexível compreende um polímero flexível delgado.
12. Estruturas de interconexão, de acordo com a reivindicação 10, caracterizadas pelo fato de que o substrato isolante flexível compreende um filme de poli-imida.
13. Estruturas de interconexão, de acordo com a reivindicação 10, caracterizadas pelo fato de que o substrato isolante flexível compreende um filme de poli-imida metalizado flexível.
14. Estruturas de interconexão, de acordo com a reivindicação 10, caracterizadas pelo fato de que as estruturas de interconexão compreendem ainda um ou mais sinalizadores elétricos flexíveis.
15. Estruturas de interconexão, de acordo com a reivindicação 14, caracterizadas pelo fato de que o sinalizador elétrico flexível compreende um único fio.
16. Estruturas de interconexão, de acordo com a reivindicação 14, caracterizadas pelo fato de que o sinalizador elétrico flexível compreende um cabo multicondutor.
17. Estruturas de interconexão, de acordo com a reivindicação 14, caracterizadas pelo fato de que o sinalizador elétrico flexível compreende um filme de poli-imida metalizado.
18. Estruturas de interconexão, de acordo com a reivindicação 10, caracterizadas pelo fato de que as estruturas de interconexão compreendem ainda uma ou mais interconexões mecânicas flexíveis.
19. Estruturas de interconexão, de acordo com a reivindicação 10, caracterizadas pelo fato de que as estruturas de interconexão compreendem ainda um ou mais nós de interconexão.
20. Abas para um dispositivo oftálmico energizado, caracterizadas pelo fato de que as abas compreendem: uma região de superfície aplicada ao longo da circunferência de um dispositivo oftálmico, que tem uma zona óptica, uma zona periférica em torno da zona óptica, sendo que a região de superfície ocupa pelo menos uma porção da zona periférica do dispositivo oftálmico; uma ou mais estruturas de interconexão são conectadas à região de superfície; e um ou mais componentes elétricos flexíveis são montados sobre o topo da região de superfície.
21. Abas, de acordo com a reivindicação 20, caracterizadas pelo fato de que a região de superfície compreende um substrato iso-lante flexível.
22. Abas, de acordo com a reivindicação 20, caracterizadas pelo fato de que a região de superfície compreende um polímero delgado flexível.
23. Abas, de acordo com a reivindicação 20, caracterizadas pelo fato de que a região de superfície compreende um filme de poli-imida.
24. Abas, de acordo com a reivindicação 20, caracterizadas pelo fato de que a região de superfície compreende um filme de poli-imida metalizado.
25. Abas, de acordo com a reivindicação 20, caracterizadas pelo fato de que a região de superfície é plana.
26. Abas, de acordo com a reivindicação 20, caracterizadas pelo fato de que a região de superfície é não plana.
27. Abas, de acordo com a reivindicação 26, caracterizadas pelo fato de que a região de superfície não plana se estende, com variações, em ambas a direção radial do dispositivo oftálmico e a direção tangencial do dispositivo oftálmico.
28. Abas, de acordo com a reivindicação 20, caracterizadas pelo fato de que compreendem adicionalmente uma zona em saia em torno da zona periférica.
29. Abas, de acordo com a reivindicação 28, caracterizadas pelo fato de que as abas ocupam ao menos uma porção da zona em saia.
30. Abas, de acordo com a reivindicação 20, caracterizadas pelo fato de que uma ou mais estruturas de interconexão compreendem adicionalmente uma ou mais interconexões mecânicas flexíveis.
31. Abas, de acordo com a reivindicação 20, caracterizadas pelo fato de que uma ou mais estruturas de interconexão compreendem ainda um ou mais sinalizadores elétricos flexíveis delgados.
32. Abas, de acordo com a reivindicação 20, caracterizadas pelo fato de que uma ou mais estruturas de interconexão compreen- dem adicionalmente um ou mais nós de interconexão.
33. Abas, de acordo com a reivindicação 20, caracterizadas pelo fato de que uma porção da região de superfície é perfurada.
34. Dispositivo oftálmico energizado, caracterizado pelo fato de que o dispositivo oftálmico energizado compreende: uma camada encapsulante e estruturante de hidrogel que forma uma lente com uma curva frontal e uma curva posterior, sendo que a lente compreende uma zona óptica, uma zona periférica em torno da zona óptica e uma zona em saia em torno da zona periférica; uma ou mais abas posicionadas dentro da lente e que ocupam pelo menos uma porção da zona periférica; e uma ou mais estruturas de interconexão fixadas às uma ou mais abas que ocupam pelo menos uma porção da zona periférica.
35. Dispositivo oftálmico energizado, de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que uma ou mais estruturas de interconexão fixadas às uma ou mais abas são dispostas concentri-camente.
36. Dispositivo oftálmico energizado, de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que uma ou mais abas são não planas.
37. Dispositivo oftálmico energizado, de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de que as abas não planas se estendem, com variações, em ambas a direção radial do dispositivo oftálmico e a direção tangencial do dispositivo oftálmico.
38. Dispositivo oftálmico energizado, de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que as uma ou mais abas são planas.
39. Dispositivo oftálmico energizado, de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que as uma ou mais estruturas de interconexão compreendem adicionalmente uma ou mais inter- conexões mecânicas flexíveis.
40. Dispositivo oftálmico energizado, de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que uma ou mais estruturas de interconexão compreendem adicionalmente um ou mais sinalizado-res elétricos flexíveis delgados.
41. Dispositivo oftálmico energizado, de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que as uma ou mais estruturas de interconexão compreendem adicionalmente um ou mais nós de interconexão.
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