用于电力式眼科镜片的唤醒电路的制作方法
【专利说明】
【背景技术】1.
技术领域
[0001]本发明涉及用于电力式或电子式眼科镜片或者其他类似装置的唤醒电路，并且更具体地涉及唤醒电路，所述唤醒电路可用于从电子系统的其他部件去耦/耦接电池或其他能量源，以使从电池或其他能量源汲取的泄漏电流最小化。
[0002]2.相关领域的描述
[0003]随着电子装置持续小型化，变得越来越有可能产生用于多种用途的可佩戴的或可嵌入的微电子装置。此类用途可包括监视身体化学性质的各方面、响应于测量或者响应于外部控制信号经由多种机械装置(包括自动地)施用受控剂量的药物或治疗剂，以及增强器官或组织的性能。此类装置的示例包括葡萄糖输液栗、起搏器、去纤颤器、心室辅助装置和神经刺激器。一个新的尤其有用的应用领域是在眼科可佩戴镜片和接触镜片中。例如，可佩戴镜片可结合镜片组件，该镜片组件具有电子可调节焦距，以增强或提高眼睛的性能。在另一个示例中，无论具有还是不具有可调节焦距，可佩戴的接触镜片都可结合电子传感器，以检测角膜前(泪)膜中特定化学物质的浓度。在镜片组件中使用嵌入式电子器件引起对如下的潜在需求:需要与电子器件通信，需要一种对包括功率控制或功率管理电路的电子器件供电和/或重新供能的方法，需要将电子器件互连，需要内部和外部传感和/或监视，以及需要控制电子器件和镜片的总体功能。
[0004]人眼具有辨别上百万种颜色、易于调节以改变光状况的能力、以及以超过高速互联网连接的速率将信号或信息传输到大脑的能力。当前，镜片诸如接触镜片和眼内镜片被用来矫正视力缺陷，诸如近视(近视眼)、远视(远视眼)、老花眼和散光。然而，结合附加部件的适当地设计的镜片可用来提高视力以及矫正视力缺陷。
[0005]接触镜片可用于矫正近视、远视、散光以及其他视觉灵敏度缺陷。接触镜片也可用于增强佩戴者的眼睛的自然外观。接触镜片或“触体”仅仅是放置在眼睛的前表面上的镜片。接触镜片被视为医疗装置并且可被佩戴用于矫正视力和/或用于美容或其他治疗原因。自20世纪50年代起，接触镜片就已经商用以改善视力。早期的接触镜片由硬性材料制成或加工成，相对较为昂贵并且脆弱。此外，这些早期的接触镜片由如下材料加工成，所述材料不允许足够的氧气通过接触镜片传输到结膜和角膜，由此可潜在地引起许多不良临床效应。尽管仍使用这些接触镜片，但它们因其不良的初始舒适度而并不适用于所有患者。该领域的后续发展产生了基于水凝胶的软性接触镜片，所述软性接触镜片在当今为极其流行的且被广泛应用。具体地，当今可用的有机硅水凝胶接触镜片将具有极高透氧度的有机硅的有益效果与水凝胶的经证实的舒适度和临床性能结合在一起。基本上，与由早期硬性材料制成的接触镜片相比，这些基于有机硅水凝胶的接触镜片具有更高的透氧度并且通常具有更高的佩戴舒适度。
[0006]常规的接触镜片为具有特定形状的聚合物结构，以便如上所简述的矫正各种视力问题。为了实现增强的功能，必须将各种电路和部件集成到这些聚合物结构中。例如，控制电路、微处理器、通信装置、功率源、传感器、致动器、发光二极管和微型天线可经由定制内置的光电部件被集成到接触镜片中，以便不仅矫正视力，而且提高视力，以及提供如本文所解释的附加功能。电子式和/或电力式接触镜片可被设计成经由放大和缩小能力或者仅只是通过修改镜片的屈光力来提供提高的视力。电子式和/或电力式接触镜片可被设计成增强颜色和分辨率、显示纹理信息、将语音实时转变为字幕、提供导航系统的视觉提示，以及提供图像处理和互联网接入。镜片可被设计成允许佩戴者在低光照状况下视物。在镜片上适当设计的电子器件和/或电子器件布置可允许例如在没有可变焦光学镜片的情况下将图像投射到视网膜上，提供新型图像显示器，并且甚至提供唤醒警示。作为另一种选择或者除了这些功能或类似功能中任一种之外，接触镜片可结合用于非入侵地监视佩戴者的生物标记物的部件和健康指示器。例如，通过分析泪膜的组分，内置于镜片中的传感器可允许糖尿病患者监视血糖水平，而不需要抽血。此外，经适当地配置的镜片可结合用于监测胆固醇、钠和钾水平以及其他生物标记物的传感器。这与无线数据发送器联接可允许医师几乎立即得到患者的血液化学性质，而不需要患者浪费时间去实验室并进行抽血。此外，可利用内置于镜片中的传感器来检测入射到眼睛上的光，以补偿环境光照状况或者用于确定眨眼模式。
[0007]装置的适当组合可产生可能无限的功能；然而，存在与将额外部件结合到光学级聚合物件上相关联的多种困难。通常，由于多种原因难以在镜片上直接制造此类部件，并且难以将平面装置安装和互连在非平面表面上。还难以按比例制造。待放置在镜片上或镜片中的部件需要小型化且集成到仅1.5平方厘米的透明聚合物上，同时保护这些部件不受眼上液体环境的影响。由于附加部件的增加的厚度，还难以制造对于佩戴者而言舒适且安全的接触镜片。
[0008]考虑到眼科装置诸如接触镜片的面积和体积限制以及其使用环境，装置的物理实现必须克服多个问题，包括将多个电子部件安装和互连在非平面表面上，这些电子部件的大多数包含光学塑料。因此，需要提供机械稳固和电稳固的电子式接触镜片。
[0009]由于这些是电力式镜片，因而考虑到在眼科镜片规模上的电池技术，用于驱动电子器件的能量或更具体地电流消耗是一个关切的问题。除正常的电流消耗外，该性质的电力式装置或系统一般需要待机电流储备，需要精确的电压控制和切换能力以确保在潜在的宽范围工作参数下工作，并且需要在可能在初始制造之后及首次使用之前保持闲置多年之后进行突然的消耗(例如在单次充电后长达十八(18)个小时的消耗)。因此，需要如下的系统，所述系统在提供所需功率的同时，对于低成本、长期可靠服务、安全性和尺寸是最优化的。
[0010]此外，由于与电力式镜片相关联的功能复杂度以及包括电力式镜片的所有部件之间的高相互作用水平，需要协调和控制包括电力式眼科镜片的电子器件和光学器件的总体操作。因此，需要一种用于控制所有其他部件的操作的系统，所述系统安全、低成本且可靠，具有低的能量消耗速率并且尺寸可被缩小成用于结合到眼科镜片中。
[0011]为了优化电池或用于电力式镜片的其他功率源的尺寸和/或体积，必须使装置的有功电流消耗以及闲置或待机电流两者最小化。在制造时，装置必须完全地可操作以允许装置功能和性能的测试。一旦镜片被装配和测试，其可在首次使用之前保持在仓库或储库中的搁架上许多月或许多年。该存储时间期间的电流消耗必须被最小化以便当装置被佩戴者首次使用时，允许尽可能多的电池容量保持可用。提供电力式镜片的所需功能的电子器件，诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)器件具有泄漏电流，所述泄漏电流在存储时间期间过高以至于不能连接到电池。另外，电力式镜片可类似于其他接触镜片，所述接触镜片具有围绕内部部件的完整的平滑聚合物表面，不具有对外部可用的直接机械接触或电接触。因此，存在对于具有电子器件的电力式镜片的需要，所述电子器件在存储时消耗最小电流，并且可在没有对外部装置的直接机械接触或电接触的情况下被置于有效操作中。另外，在组装和测试之后，装置必须能够被放置回到低电流存储状态。
【发明内容】
[0012]根据本发明用于电子式眼科镜片的唤醒电路克服了以上所简述的与现有技术相关联的局限性。
[0013]根据一个方面，本发明涉及电子系统，所述电子系统包括被配置用于在身体上或身体中的至少一种情况中使用的唤醒电路。电子系统包括功能电子器件，所述功能电子器件包括数字控制器和附加电路；用于向功能电子器件供给功率的功率源；具有存储状态和有效状态的唤醒逻辑电路，所述唤醒逻辑电路被配置成当处于存储状态时使功能电子器件从功率源去耦以最小化来自功率源的泄漏电流；耦接到功率源、唤醒逻辑电路和功能电子器件的开关元件；以及耦接到唤醒逻辑电路的传感器，其中唤醒逻辑电路被配置成在激活传感器时，从存储状态切换到有效状态。
[0014]本发明涉及一种包括电子系统和/或电子器件的电力式接触镜片，所述电子系统和/或电子器件执行任何数目的功能，包括致动可变焦光学器件(如果包括的话)。电子系统包括一个或多个电池或其他功率源、功率管理电路、一个或多个传感器、时钟生成电路、控制算法和电路，以及根据需要的镜片驱动器电路。此外，根据本发明的电子系统进一步包括唤醒电路，所述唤醒电路可用于使电池或其他能量源从电子系统的部分断开或者去耦(以上描述了其中的一些)以便在存储期间最小化从电池或其他功率源/功率源汲取的泄漏电流，从而最大化电池或其他功率源的存储和操作寿命。简