用于电子隐形眼镜的充电盒的制作方法

用于电子隐形眼镜的充电盒
1.相关申请
2.本技术要求于2020年2月21日提交的且题目为“charging case for electronic contact lens”的第62/979,994号美国临时申请的利益，该美国临时申请的公开内容通过此引用以其整体被并入。
3.背景
4.电子隐形眼镜(“ecl”)已被提出用于许多用途，例如监测血糖水平、生成视觉显示、用于增强现实应用、治疗疾病(例如近视和黄斑变性)、以及无创监测生命体征和医疗参数。电子隐形眼镜可能依赖于由可充电电源(例如电池)供电的电路。在某些情况下，能够以高效和方便的方式对电子隐形眼镜的电源充电将是有帮助的。
5.与本公开有关的工作表明，至少在某些情况下，对电子隐形眼镜充电的现有方法可能不太理想。例如，对于将隐形眼镜放置在隐形眼镜被充电的容器中，现有的方法可能比理想的方法更敏感。此外，现有方法可能比理想的方法对隐形眼镜充电容器的定向稍微更敏感。现有ecl可以包括用于给ecl中的电池充电的感应天线线圈，并且至少在某些情况下，ecl的感应天线线圈和充电电路之间的耦合可能不理想。这可能导致，相比于理想情况，ecl的充电效率较低，并且使用更多的功率来对ecl充电。
6.鉴于上述，需要用于给电子隐形眼镜充电的改进的方法和装置。
7.概述
8.本公开的实施例涉及一种电子隐形眼镜(ecl)充电盒，其包括具有适于接纳ecl的大小和形状的容器和能够感应地耦合到ecl的线圈的充电线圈。充电线圈可以以降低充电过程对容器中ecl的位置和定向的敏感性的方式进行配置。在一些实施例中，充电线圈以在ecl线圈处针对容器内ecl线圈的任何定向生成电压的方式进行配置。在一些实施例中，充电电路的天线线圈包括比ecl的线圈的直径大的直径，以便降低对容器中的ecl的位置和定向的敏感性并改进感应耦合。在一些实施例中，充电线圈的尺寸被确定为至少部分地围绕接纳ecl的容器延伸。
9.尽管本公开内容的隐形眼镜充电盒可以以多种方式配置，但在一些实施例中，充电盒包括具有适于接纳用于ecl的容器的大小和形状的孔，该孔允许容器插入充电盒和从充电盒移除。在一些实施例中，ecl包括无菌ecl，并且容器包括无菌内部，无菌内部具有粘附到容器的可移除屏障，例如箔。当ecl和容器被替换为新的ecl和容器时，可移除容器允许隐形眼镜充电盒重复使用。
10.通过引用并入
11.本文中引用和标识的所有专利、申请、和公开物在此通过引用以其整体并入，并且即使在本技术的其他地方引用，也应被视为通过引用完全并入。
12.附图简述
13.通过参考以下对说明性实施例加以阐述的详细描述及其附图，将会获得对本公开的特征、优势和原理的更好的理解，在附图中：
14.图1根据一些实施例示出了适于与电子隐形眼镜充电盒一起使用的电子隐形眼镜
(“ecl”)；
15.图1a和图1b根据一些实施例示出了具有水密外壳的电子隐形眼镜(ecl)盒；
16.图1c1和图1c2根据一些实施例示出了多个塑料隐形眼镜容器和相关联的部件；
17.图2a根据一些实施例示出了电池激活条带的移除；
18.图2b根据一些实施例示出了将包括隔室的ecl容器放置在包括充电器的ecl盒中；
19.图2c根据一些实施例示出了ecl充电，其中该ecl在充电盒中；
20.图2d根据一些实施例示出了盖和保护箔的移除；
21.图2e根据一些实施例示出了盖被移除了的ecl盒以及准备移除并放置在眼睛上的被充电了的ecl；
22.图3a根据一些实施例示出了ecl充电；
23.图3b根据一些实施例示出了盖的移除和准备移除并放置在眼睛上的ecl；
24.图3c根据一些实施例示出了从盒中移除的将佩戴在眼睛上的ecl；
25.图3d根据一些实施例示出了用隐形眼镜溶液进行冲洗的容器；
26.图3e根据一些实施例示出了被放置在正确隔室中的ecl；
27.图4a根据一些实施例示出了如图1b中所示的ecl充电盒和相关联的部件的分解视图；
28.图4b根据一些实施例示出了如图1a中所示的ecl充电盒和相关联的部件的分解视图；
29.图5a根据一些实施例示出了如在图1b和图4a中所示的ecl无线耦合充电器的部件的分解底视图；
30.图5b根据一些实施例示出了如在图1a和图4b中所示的ecl无线耦合充电器的部件的分解底视图；
31.图6a根据一些实施例示出了位于ecl容器下方的充电器线圈，其中充电器线圈的直径大于ecl线圈的直径；
32.图6b根据一些实施例示出了围绕ecl容器的充电器线圈，其中充电器线圈的直径大于ecl容器和ecl线圈的直径；
33.图6c根据一些实施例示出了充电线圈和ecl线圈之间的耦合参数随着改变充电器线圈半径(r
t
)和线圈分离距离dz的comsol(基于物理的有限元)模拟；
34.图6d根据一些实施例示出了用于图6c的模拟的ecl线圈和充电器线圈的布置以及相关联的参数dz和r
t
；
35.图7a根据一些实施例示出了ecl充电盒的尺寸，以确定线圈的定位和定向敏感性；
36.图7b根据一些实施例示出了如图6a中的在ecl容器下方的充电线圈，其中充电线圈的中心和ecl线圈的中心之间具有平移偏移δa，以及充电线圈的中心和ecl线圈的中心之间具有分离距离δd；
37.图7c根据一些实施例示出了与图7b相比不同的平移和偏移以及在充电线圈的轴线和ecl线圈的轴线之间的旋转角δθ；
38.图7d根据一些实施例示出了如图6b中的围绕ecl容器的充电线圈，其中充电线圈的中心和ecl线圈的中心之间具有平移偏移δa，以及充电线圈的中心和ecl线圈的中心之间具有分离距离δd；
39.图7e根据一些实施例示出了与图7d相比不同的平移和偏移以及在充电线圈的轴线与ecl线圈的轴线之间的旋转角δθ；
40.图8a根据一些实施例示出了盒的概念编号1和3d视图；
41.图8b根据一些实施例示出了用于两个aaa电池和如图8a中的充电线圈的集成方法；
42.图8c根据一些实施例示出了充电盒的尺寸；
43.图9a至图9u根据一些实施例示出了关于概念1、2、3a、3b、4、5和6的所考虑部件(即电池和pcb(充电线圈))的集成选项的不同的盒形状；
44.图10a、图10b和图10c根据一些实施例示出了概念2；
45.图11a、图11b和图11c根据一些实施例示出了概念6；
46.图12根据一些实施例示出了ecl充电盒的电路的系统体系结构；
47.图13根据一些实施例示出了天线驱动器设计i；
48.图14根据一些实施例示出了天线驱动器设计ii；
49.图15根据一些实施例示出了具有两个线圈和两个孔的pcb线圈；
50.图16根据一些实施例示出了镜片检测电路；
51.图17a至图17d根据一些实施例示出了关于具有轴向线圈位移的虚拟镜片测试的一组几何扫描；
52.图17e至图17h根据一些实施例示出了关于具有横向线圈位移的虚拟镜片测试的一组几何扫描；
53.图18a和图18b根据一些实施例示出了关于具有轴向线圈位移的虚拟镜片测试的一组几何扫描；
54.图18c和图18d显示了关于具有轴向位移且镜片线圈倾斜45度的虚拟镜片测试的一组几何扫描；
55.图18e和图18f根据一些实施例示出了关于具有横向位移的虚拟镜片测试的一组几何扫描；
56.图18g根据一些实施例示出了包括对应于虚拟镜片的线圈的测试探针，该对应于虚拟镜片的线圈扫过测试充电线圈；
57.图19根据一些实施例示出了ecl充电盒，其中充电线圈位于被放置在容器中的镜片的线圈上方；
58.图20根据一些实施例示出了可用于实现电子隐形眼镜充电盒的无线充电器主状态机；
59.图21根据一些实施例示出了可用于实现电子隐形眼镜充电盒的目标检测状态机；
60.图22a和图22b根据一些实施例示出了功率状态；
61.图23根据一些实施例示出了固件抽象层；
62.图24根据一些实施例示出了其中未发现ecl线圈目标的序列图情况；和
63.图25根据一些实施例示出了其中发现目标的序列图情况。
64.详细描述
65.下面的详细描述提供了对根据本文公开的实施例的本公开内容中描述的本发明的特征和优势的更好理解。尽管详细描述包括许多具体实施例，但这些具体实施例仅作为
示例提供，并且不应被解释为限制在本文中公开的本发明的范围。
66.如本文所述的充电盒非常适合与许多类型的ecl一起使用，这些类型的ecl包括但不限于用于葡萄糖监测、生成视觉显示、作为增强现实应用的一部分、以及治疗屈光不正(例如近视和黄斑变性)的ecl。
67.图1示出了适于与电子隐形眼镜充电盒一起使用的电子隐形眼镜10。隐形眼镜10包括用于ecl的基座或衬底，其中基座或衬底包括嵌入式电子电路和/或光学元件。在一些实施例中，基座可以包括柔软的生物相容性材料，例如水凝胶或硅酮水凝胶聚合物，其被设计用于舒适地持久佩戴。在一些实施例中，隐形眼镜10具有直径在6mm至9mm范围内(例如在7.0mm至8.0mm范围内)的中心光学区14。中心光学区14被外部环形区(例如宽度在2.5mm至3.0mm范围内的外围区16)限定。外部环形区被宽度在0.5mm至1.0mm范围内的最外缘区域18包围。中心光学区14被配置成提供屈光校正，并且在设计上例如可以是球形、环面或多焦点。在光学区14外围的外部环形区16被配置成适配角膜曲率，并且可以包括旋转稳定区，用于平移和旋转稳定，同时允许隐形眼镜10随着眨眼在眼睛(未示出)上移动。边缘区18可以包括在0.05mm至0.15mm范围内的厚度，并且可以形成为楔形。软隐形眼镜10的总直径可以在12.5mm至15.0mm的范围内，例如在13.5mm至14.8mm的范围内。
68.嵌入式光源30和电子电路优选地位于隐形眼镜10的外部环形区16中，其中外部环形区典型地位于中心光学区的外部，如图1所示。根据一些实施例，中心光学区14优选地没有电子器件和光源30，以便不损害中心凹或黄斑视觉质量。在一些实施例中，边缘区18不包括电路，以便保持与角膜表面的接触并为佩戴者提供更好的舒适度。
69.光源30可以以多种方式布置在隐形眼镜上。例如，光源可以围绕中心光学区布置成基本连续的环。在一些实施例中，多个光源和多个光学元件(例如，透镜、反射镜或光导)耦合在一起以形成连续的照明环。
70.示例性电子隐形眼镜
71.在一些实施例中，图1的隐形眼镜10包括主体，主体由具有高透氧性的软生物相容性聚合物组成，该主体嵌入有填充有用于ecl的电子电路和光学部件的透明膜。在一些实施例中，主体包括基座或衬底，电子电路和光学部件位于并被支撑在基座或衬底上。在一些实施例中，该透明膜可包括透明印刷电路板(“pcb”)衬底。pcb的厚度可以在大约5微米到50微米的范围内，并且可以包括多层膜，以便将pcb衬底的两个表面用于电子电路。pcb衬底可以弯曲以符合基座隐形眼镜10的几何结构，例如，pcb衬底的曲率在约7.5mm至约10.0mm的范围内，例如在约8.0mm至约9.5mm的范围内。pcb衬底可以以提供合适的氧渗透率的方式配置或构造。在一些实施例中，pcb被穿孔以提高其对氧气、泪液、营养物、或二氧化碳中的一种或更多种的渗透率。在一些实施例中，pcb具有低拉伸模量，例如在约1mpa至约50mpa的范围内，但是也可以使用较硬的膜。在一些实施例中，用于透明柔性pcb衬底的优选材料包括由液体或溶液浇铸的聚酰亚胺，并且当旋转浇铸在平坦衬底上时，聚酰亚胺可以是聚酰胺酸的形式，随后热固化以形成聚酰亚胺，例如kapton
tm
。
72.隐形眼镜10可以包括图1所示的一个或更多个部件。在图1所示的实施例中，电子系统的元件或部件包括安装在总线上的多个光源30、包括功率和数据管理系统的微控制器38(或其他适当形式的处理器或处理元件)、板载存储器和rfid模块、被设计成检测物理或生理触发并发出打开或关断光源30的信号的传感器(未示出)、用于无线交换数据的天线41
(该天线还用作无线功率接收器，并且能够在单个或多个频带上工作以用于传输和接收数据和功率)、以及可充电固态锂离子电池20。在一些实施例中，天线41可以包括例如包括一匝或更多匝的线圈。在一些实施例中，微控制器38包括专用集成电路(“asic”)。多个光源30可以包括如本文所述的微型光源30。
73.光源30可以相对于中心沿着直径在1.5mm至5.0mm范围内的圆周来定位。
74.如将进一步详细描述的，微控制器38可被配置成执行用于实现ecl的状态机的操作。该ecl状态机可使ecl处于多个状态或工作模式中的一个。在一些实施例中，这些ecl状态可以包括“充电”、“休息”或“空闲”、“治疗”、或“错误”中的一个或更多个。作为该操作的一个示例，一旦ecl检测到来自ecl充电盒的电压，ecl状态机将进入充电状态。
75.充电盒
76.本文所公开的ecl充电盒适合于与许多类型的ecl一起使用。在一些实施例中，ecl盒被配置成存储浸没在隐形眼镜溶液中的ecl，并对ecl的电源，例如ecl的电池20进行再充电。
77.根据本文所述的各种实施例，可以以多种方式配置ecl充电盒。该盒可包括任何合适的机械配置的元件或部件。在一些实施例中，充电盒包括集成的机械部件、ecl充电电子器件、以及耦合到充电电子器件以控制充电功能的固件。在一些实施例中，ecl充电盒的电路被配置成检测充电盒中ecl的存在，以及响应于检测到充电盒中的ecl而对ecl充电。充电、检测、或其他电路可以被配置成在未检测到隐形眼镜时使用减小的功率量，例如，进入被动休眠模式。该电路可以被配置成周期性地激活以检测隐形眼镜的存在或不存在，并且如果没有检测到隐形眼镜，则返回到被动模式，或者响应于检测到隐形眼镜而对隐形眼镜充电。例如，ecl充电盒可以被配置成基于由电池(例如两个aaa电池)提供的功率运行。充电盒电池可以是一次性的或可充电的种类。
78.在一些实施例中，被包含在ecl充电盒中的电路包括以下一个或更多个：印刷电路板、天线、天线驱动器电路、镜片检测电路、和诸如微控制器单元(“mcu”)的处理器，其中这些部件中的每一个可以位于印刷电路板(“pcb”)上。例如，pcb可以包括柔性pcb。
79.在一些实施例中，ecl充电盒可以配置有适当的人体工程学和集成部件。根据本公开内容的实施例，描述了具有不同集成概念并具有不同外部形状的多种机械配置。本发明人进行了实验，并制备了如本文所公开的隐形眼镜充电盒的3d打印模型，以评估实用性、人体工程学和有益的形状。本发明人还进行了实验和模拟，以确定根据本文公开的实施例的ecl充电盒的适当特性和特征。
80.尽管参考了优选和有益的设计概念，但这些设计概念是作为根据一些实施例的示例来描述和提供的。
81.图1a和图1b示出了ecl盒102和104，其具有水密外壳和放置在其上的盖。每个ecl盒可以包括具有标签“r”111的第一容器110和具有标签“l”113的第二容器112，该标签“r”111指示将被放置到用户的右眼中的ecl，该标签“l”113指示将被放置到用户的左眼中的ecl，每个容器具有适于接纳ecl的大小和形状。可移除盖120可放置在每个容器上方，例如螺纹盖。
82.图1c1和图1c2示出了多个塑料(或其他合适材料)隐形眼镜容器和相关联的部件。如图1a和图1b所示，多个隐形眼镜容器可以被配置为是可移除的并且能够插入到ecl充电
盒的外壳中的孔或其他开口中。
83.再次参考图1c2的分解图，多个容器132和134中的每一个包括盖140、保护屏障150(例如箔或其他薄膜)、ecl 160、和用于接纳ecl的隔室170。可以提供保护屏障150以保持每个容器132和134内的隐形眼镜160的无菌性。在一些实施例中，每个无菌容器包括被包含在其中的无菌隐形眼镜和无菌溶液，且保护屏障覆盖容器的开口。隔室170中的每一个可以包括配合件或其他耦合件180，例如卡扣配合的耦合件，其在容器的下部通过外壳中的孔插入之后将容器可逆地耦合到充电盒外壳。可移除容器允许ecl充电器的其他部件在更换镜片(例如更换为无菌隐形眼镜)时被重复使用。
84.容器132和134可以包括隐形眼镜溶液，并且可以以具有无菌屏障150(例如在隐形眼镜隔室的开口上方的箔)的无菌配置提供给患者。隔室170内的隐形眼镜160可以包括无菌隐形眼镜并浸入无菌隐形眼镜溶液中。当第一次使用ecl 160时，可以移除保护性无菌屏障150(例如箔)。容器132和134可以与具有ecl的容器中的无菌隐形眼镜溶液一起运送。一旦容器被插入孔中并被放置在充电盒的外壳中，盖就可以被移除，无菌屏障材料被移除，并且ecl被移除并被放置在患者的眼睛上。在一些实施例中，在从容器中取出之前对无菌ecl(再)充电。
85.一旦ecl已经被佩戴过，如本文所述，ecl可以被放置在容器中并再充电。ecl可以使用一段合适的时间，并且然后根据情况用新的容器和ecl替换。
86.ecl充电盒可以被配置为易于使用。该盒可以包括合适的外部尺寸和形状，使得该盒可以准备好使用，并且可以容易地携带于口袋、钱包、或袋子中，以便方便地准备好使用。
87.在一些实施例中，整个盒被配置成能够浸没在水中，并且可以包括具有ip67级别的进入保护(“ip”)代码，即，该单元可以在高达一米深度的水体中放置半小时，而不会对内部电子器件造成损害。外壳可以包括具有ip67级别的材料，并且当容器已经被放置在外壳孔中时，可以使用一个或多个合适的垫片来提供提供具有ip67级别的ecl充电盒。该ecl盒包括任何合适数量的容器，例如两个ecl隔室，每个ecl隔室被配置成接纳单片隐形眼镜。
88.多个容器中的每一个可以包括标准尺寸的塑料容器。在一些实施例中，多个容器中的每一个可以放置在ecl充电盒的右眼接纳器或左眼接纳器中，其中每个接纳器包括孔和耦合件(例如卡扣耦合件或其他合适的耦合件)，以将容器保持在盒中，如本文所述。替代地或组合地，具有用于右眼的隐形眼镜的容器可以被配置为仅能够放置在相对应的右接纳器和孔中，以及具有用于左眼的隐形眼镜的容器可以被配置为仅能够放置在相对应的左接纳器和孔中。
89.一组两片隐形眼镜可以被单独地一起放置在盒中，并且盒中的每个ecl可以被配置成校正相对应的眼睛(例如左眼或右眼)的屈光不正。
90.ecl充电盒可以配置有任何适当数目的天线，例如线圈，以提供对相应的一个或多个ecl镜片充电的能力。ecl充电器通常将包括两个充电线圈，其中一个充电线圈用于给用于每只眼睛的隐形眼镜充电。包含镜片的隔室和充电线圈可以以本文所述的许多方式布置，例如充电线圈可以被放置在隔室下方，或者隔室可以被插入以至少部分地穿过充电线圈。
91.ecl充电盒可以配置有适当的电源和电路，以提供使用适当电池的大约1个月的自主性，使得该盒可以在不需要更换盒电池或不需要再充电的情况下对隐形眼镜再充电至少
大约1个月。电池可以包括一次性电池或可充电电池。ecl充电盒可以包括适当的电路，例如固件和/或用于微控制器的相对应的处理器指令，以响应于将ecl放置在隔室中而对ecl充电，如本文所述。
92.图2a至图2e示出了ecl充电盒202的初始准备。所示的每个步骤可以由患者或眼睛护理专业人员或他们的适当组合来执行。
93.图2a示出了电池激活条带210的移除。电池激活条带可以包括介电材料，该介电材料被配置为防止ecl充电盒202在预期使用之前(例如当ecl充电盒在使用之前被存储或运送时)工作。电池激活条带210的移除允许电源(例如电池)向ecl电路提供功率，如本文所述。
94.图2b示出了将ecl隔室220和222放置到包括充电器的ecl盒202上或放置到盒202中，其中充电器包括实现对ecl进行无线充电的电路。隔室或容器220容纳用于左眼的ecl，而相对应的隔室或容器222容纳用于右眼的ecl。例如，ecl隔室/容器可以包括如本文所述的无菌容器，例如参考图1c2。
95.图2c示出了当ecl在充电盒202中时进行的ecl充电。
96.图2a至图2c中所示的步骤可由眼睛护理专业人员和/或患者执行。
97.图2d示出了用户可以如何移除盖230和保护性无菌屏障材料(例如箔)232以便访问ecl从而从充电盒202移除。在一些实施例中，可以通过将盖从隔室的螺纹部分旋开来移除盖。
98.图2e示出了盖被移除的ecl盒202以及准备进行移除并放置在眼睛上的经充电的ecl 240。
99.在典型使用期间，根据一些实施例，患者将执行图2c至图2e中所示的步骤。
100.图3a至图3e示出了ecl的示例使用，并且根据一些实施例，这些步骤可以由患者每天执行，以便对ecl充电。
101.图3a示出了放置在充电盒302中用于充电的ecl。这可能发生在晚上，例如在患者睡觉时。
102.图3b示出了盖310的移除和准备进行移除并放置在眼睛上的ecl 312。如所提到的，在一些实施例中，可以通过旋开盖来移除盖。
103.图3c示出了从充电盒中移除并准备好佩戴在眼睛上的ecl 312。
104.图3d示出了在移除ecl之后并且能够用隐形眼镜溶液冲洗和填充的ecl容器320。
105.图3e示出了放置在正确隔室330(即，对应于适当ecl的左隔室或右隔室)中的ecl 312。在将镜片放置到隔室后，可以将盖放置在隔室上方，并对ecl充电。
106.上述步骤可以每天重复，如连接图3e到图3a的箭头所建议的那样。
107.图4a示出了图1b的ecl充电盒402(对应于图9的集成概念2)和相关联的部件的分解视图。在一些实施例中，ecl盒402可以包括围绕盒中的每个孔的垫片410，以便密封外壳412并提供适当的防水性和防水保护，例如，以满足如本文所述的ip67标准。
108.图4b示出了图1a的ecl充电盒404(对应于图9的集成概念6)和相关联的部件的分解视图。在一些实施例中，ecl盒404可包括围绕盒中的每个孔的垫片410，以便密封外壳412并提供适当的防水性和防水保护，例如，以满足如本文所述的ip67标准。
109.如图4a和图4b所示，在一些实施例中，充电盒402和404可以包括用于每个隔室450
的盖420、用于每个隔室的保护箔或其他合适的材料430、用于放置到每个隔室中用于充电和储存的ecl 440、以及卡扣配合件460或将隔室可逆地连接到盒的其他装置。一些实施例可以包括条带470，条带470可以被移除以允许激活和使用被包含在盒中的一个或更多个电池。
110.图5a示出了图1b和图4a的ecl无线耦合充电器502的部件的分解底视图。根据图5a中所示的集成概念2的实施例，电池510位于隔室/容器520的一侧。具有充电天线(例如线圈)的印刷电路板(“pcb”)530包括多个孔，这些孔具有适于接纳隔室520的大小和形状，使得线圈可以至少部分地围绕其中放置ecl的隔室延伸。盒外壳的顶部540被配置有用于接纳隔室520的孔。外壳的底部542被配置成与外壳的上部540接合，垫片550在它们之间延伸，以提供防水性，例如，以达到本文所述的至少ip67标准。外壳的底部542可包括用于接纳和接合每个隔室520的配合件(例如，形成在每个隔室上或附接到每个隔室的卡扣配合件)的配合件。电池激活条带552被示出为在电池和电池保持器端子之间延伸，以便使电池与该端子绝缘接触。
111.图5b示出了图1a和图4b的ecl无线耦合充电器504的部件的分解底视图。根据图5b所示的集成概念6的实施例，电池510位于隔室/容器下方。带有充电天线(例如线圈)的印刷电路板(“pcb”)530位于多个隔室的下方和电池510的上方，以便在电池和多个隔室之间延伸。外壳的顶部540被配置有用于接纳隔室的孔。外壳的底部542被配置成与外壳的顶部540接合，垫片550在它们之间延伸，以提供防水性，例如，以达到本文所述的至少ip67标准。外壳的底部542可以包括用于接纳和接合每个容器的配合件560(例如，每个容器的卡扣配合件)的配合件。电池激活条带552被示出在电池和电池保持器端子之间延伸，以便使电池与该端子绝缘接触。
112.图6a示出了如图5b所示的，被定位在ecl隔室/容器610下方的充电线圈602，其中充电线圈602包括大于ecl线圈604的最大横截面尺寸(例如，直径)的最大横截面尺寸(例如，直径)。在一些实施例中，充电线圈602包括大于ecl线圈604且不超过隔室610的直径的直径。在一些实施例中，ecl隔室610下方的充电线圈602包括比ecl隔室610大的直径。
113.图6b示出了如图5a所示的，被定位成围绕ecl隔室/容器630的充电线圈622，其中充电线圈622包括大于ecl隔室630的最大横截面尺寸和ecl线圈624的最大横截面尺寸的最大横截面尺寸(例如，直径)。在一些实施例中，充电线圈622位于pcb(例如柔性pcb)上，并且pcb包括孔，孔具有适于接纳保持ecl的隔室630的大小。
114.虽然图6a和图6b涉及充电线圈和ecl线圈的相对直径，但是在一些实施例中，线圈可以包括非圆形形状。充电线圈的最大横截面尺寸可以包括直径、横截面面积、或椭圆的长轴中的一个或更多个，并且ecl线圈的最大横截面尺寸可以包括直径、横截面面积、或椭圆的长轴中的一个或更多个。
115.图6c示出了充电线圈和ecl线圈之间的耦合参数k(以百分比表示)，根据沿水平轴以mm计变化的充电器线圈半径(r
t
)和沿竖直轴以mm计变化的轴向线圈分离距离(dz)的comsol模拟结果。模拟是使用从美国马萨诸塞州伯灵顿市的comsol公司购买的有限元建模软件执行的。图6c中所示的模拟假设没有轴向失调。这些模拟示出了，当根据充电线圈半径扫描(改变)在隐形眼镜和充电线圈(可称为tx线圈)之间的轴向距离时的耦合参数k，并且假设没有轴向失调。如参考图6c将理解的，线圈越近(即，轴向分离越小)，耦合越好，且因
而，能量传输越有效。例如，充电线圈半径r
t
约为8mm，当轴向位移dz为约7mm时(如箭头640所标识区域所示)，耦合系数k约为10.000，而当轴向位移dz为约1mm时，耦合系数约为35.000。替代地，充电线圈半径r
t
约为14.5mm，当轴向位移dz约为1mm时(如箭头642所标识的区域所示)，耦合系数k约为10.000。在图中，由曲线650指示产生相等k值的参数组合。
116.图6d示出了ecl线圈660和充电线圈662的布置以及用于图6c的模拟的相关联的参数d
z 670和r
t 672。
117.图7a至图7e示出了在隔室/容器中的ecl相对于充电线圈的示例定位。
118.图7a示出了可用于确定充电线圈和ecl线圈710的定位和定向敏感性的ecl充电盒隔室702的实施例的示例变量和尺寸。在一些实施例中，隔室702包括在15mm至大约30mm的范围内(例如24mm)的直径dc。隔室的高度hc可在约5mm至约20mm的范围内(例如约13.3mm)。ecl 720可以包括在约10mm至约17mm的范围内(例如13.5mm)的直径d
l
。隐形眼镜的凹陷高度(sag height)hs可以包括隐形眼镜的顶点和隐形眼镜的外周界之间的垂直距离。隐形眼镜顶点与ecl线圈710之间的凹陷高度可以在约2mm至约5mm的范围内，例如约3.3mm。
119.图7b示出了如图6a中那样位于ecl隔室702下方的充电线圈730，其中在充电线圈的中心和ecl线圈的中心之间具有平移偏移δa，以及在充电线圈的中心和ecl线圈710的中心之间具有分离距离δd。
120.图7c示出了与图7b相比不同的平移偏移δa和分离距离δd，以及在充电线圈730的轴线与ecl线圈710的轴线之间的旋转角δθ。
121.图7d示出了如图6b中那样围绕ecl隔室702的充电线圈730，其中在充电线圈730的中心与ecl线圈710的中心之间具有平移偏移δa，以及在充电线圈730的中心与ecl线圈710的中心之间具有为零的分离距离δd。
122.图7e示出了与图7d相比不同的平移偏移δa和分离距离δd，以及在充电线圈730的轴线与ecl线圈710的轴线之间的旋转角δθ。
123.基于针对图7a至图7e描述的参数，发明人进行了模拟，建议ecl可以用针对所指示的变量或参数的以下值进行充电：
124.对于被定位在ecl隔室下方的充电线圈，可以使用以下参数范围：
125.δa：从0到大约5mm，最大值为6mm；
126.δd：从大约2mm到最大值8mm；和
127.δθ：角度最好不超过45
°
。
128.对于被定位在ecl隔室周围的充电线圈，可以使用以下参数范围：
129.δa：从0到大约8mm；
130.δd：从0mm到6mm；和
131.δθ：角度最好不超过45
°
。
132.本领域普通技术人员可以进行实验以确定附加的和/或替代的配置和参数。
133.本发明人已经评估了根据本文描述的实施例的几个概念设计。图8a示出了关于概念1的充电盒800的概念编号和3d视图。该图示出了盒外壳802，包括用于左(l)镜片的隔室806和用于右(r)镜片的隔室804，以及用于每个隔室的盖。
134.图8b示出了用于两个aaa电池810、镜片隔室804和806以及充电线圈820的集成方法，如在图8a中所示。
135.图8c示出了图8a和图8b的示例充电盒800的尺寸。在一些实施例中，充电盒800包括在约60mm至约90mm范围内(例如约75mm)的长度lc、在约45mm到约75mm的范围内(例如约60mm)的宽度wc、以及在约20mm到约40mm的范围内(例如约30mm)的包括盖830的总体高度hc。在一些实施例中，没有可移除盖的盒的高度h
1c
在约10mm至约30mm的范围内，例如约20mm。
136.电源可以以多种方式配置，并且可以包括可充电的或一次性的电源。例如，尽管本文参考了电池，但电源可以包括插入到诸如110v插座或220v插座的插座中的充电器。替代地或组合地，充电器可以插入低电压电能源，诸如5v电源(例如通用串行总线(usb))，或诸如12v电源(例如汽车电池)。
137.由于诸如两个aaa电池的电源可能包括较大的部件，因此ecl充电盒和外壳的配置可以在大小和形状方面考虑两个电池在充电盒内的定位。另外，充电线圈可以被配置为靠近ecl(如本文所述，在ecl隔室下方或周围)。
138.图9a到图9u示出了关于概念1、2、3a、3b、4、5和6所考虑的部件(即电池和pcb(包括充电线圈))的集成选项的盒形状。这些图中的每一个都示出了概念编号、盒的3d视图、两个aaa电池和充电线圈的集成方法、镜片隔室、隔室盖、pcb中的孔(隔室通过该孔进行配合)、以及盒的主要尺寸。每个选项的尺寸包括盒长度lc、盒宽度wc、在盖放置在适当位置的情况下的盒高度hc和在考虑没有盖的情况下的盒高度h
1c
。概念5还包括用来容纳一个电池的特征的高度hf。每个概念还指示右(r)标签和左(l)标签，该右(r)标签和左(l)标签指示哪个镜片适配于被标记的隔室。
139.图9a、图9h和图9o示出了概念1 900，其具有两个电池902，其中电池设置在隔室904的相对侧上，以及隔室至少部分地延伸穿过pcb 906中的孔并穿过两个充电线圈的平面。对于概念1，盒901长度lc在约60mm至约90mm的范围内(例如约75mm)，盒宽度wc在约50mm至约70mm的范围内(例如约60mm)，在盖908放置在适当位置的情况下的盒高度hc在约25mm至约35mm的范围内(例如约30mm)，以及在没有考虑盖的情况下的盒高度h
1c
在约15mm至约25mm的范围内(例如约20mm)。
140.图9b、图9i和图9p示出了概念2 910，其具有两个电池912，其中电池设置在隔室914的同一侧，并且隔室至少部分地延伸穿过pcb 916中的孔并穿过两个充电线圈的平面。对于概念2，盒长度lc在约60mm至约90mm的范围内(例如约75mm)，盒宽度wc在约50mm至约70mm的范围内(例如约60mm)，在盖918放置在适当位置的情况下的盒高度hc在约25mm至约35mm的范围内(例如约30mm)，以及在考虑没有盖的情况下的盒高度h
1c
在约15mm至约25mm的范围内(例如约20mm)。
141.图9c、图9j和图9q示出了概念3a 920，其具有两个电池922，其中电池设置在隔室924之间，并且隔室至少部分地延伸穿过pcb 926中的孔并穿过两个充电线圈的平面。从图9q的俯视图，可以看到，外壳包括近似三角形的形状。对于概念3a，盒长度lc在约80mm至约105mm的范围内(例如约93mm)，盒宽度wc在约45mm至约65mm的范围内(例如约53mm)，在盖928放置在适当位置的情况下的盒高度hc在约25mm至约35mm的范围内(例如约30mm)，以及在考虑没有盖的情况下的盒高度h
1c
在约15mm至约25mm的范围内(例如约20mm)。
142.图9d、图9k和图9r示出了概念3b 930，其具有两个电池932，其中电池设置在隔室934之间，并且隔室至少部分地延伸穿过pcb 936中的孔并穿过两个充电线圈的平面。从图9q的俯视图，可以看到，外壳包括近似矩形的形状。对于概念3b，盒长度lc在约80mm至约
105mm的范围内(例如约95mm)，盒宽度wc在约45mm至约65mm的范围内(例如约53mm)，在盖938放置在适当位置的情况下的盒高度hc在约25mm至约35mm的范围内(例如约30mm)，以及在考虑没有盖的情况下的盒高度h
1c
在约15mm至约25mm的范围内(例如约20mm)。
143.图9e、图9l和图9s示出了概念4 940，其具有两个电池942，其中电池彼此横向布置，例如彼此垂直布置。其中一个电池在隔室944之间延伸。隔室至少部分地延伸穿过pcb 946中的孔并穿过两个充电线圈的平面。对于概念4，盒长度lc在约70mm至约90mm的范围内(例如约83mm)，盒宽度wc在约55mm至约75mm的范围内(例如约63mm)，在盖948放置在适当位置的情况下的盒高度hc在约25mm至约35mm的范围内(例如约30mm)，以及在考虑没有盖的情况下的盒高度h
1c
在约15mm至约25mm的范围内(例如约20mm)。
144.图9f、图9m和图9t示出了概念5 950，其具有两个电池952，其中电池在容器954之间设置在彼此之上，并且容器至少部分地延伸穿过pcb 956中的孔并穿过两个充电线圈的平面。对于概念5，盒长度lc在约80mm至约100mm的范围内(例如约90mm)，盒宽度wc在约50mm至约70mm的范围内(例如约57mm)，在盖958放置在适当位置的情况下的盒高度hc在约25mm至约35mm的范围内(例如约30mm)，在考虑没有盖的情况下的盒高度h
1c
在约15mm至约25mm的范围内(例如约20mm)，以及用于容纳其中一个电池的特征的高度hf在约25mm至约40mm的范围内(例如约32mm)。
145.图9g、图9n和图9u示出了概念6 960，其具有两个电池962，其中电池设置在隔室964下方，并且隔室位于pcb 966之上并靠近pcb。对于概念6，盒长度lc在约65mm至约85mm的范围内(例如约73mm)，盒宽度wc在约30mm至约50mm的范围内(例如约39mm)，在盖968放置在适当位置的情况下的盒高度hc在约30mm至约50mm的范围内(例如约39mm)，以及在考虑没有盖的情况下的盒高度h
1c
在约20mm至约40mm的范围内(例如约29mm)。
146.图10a、图10b和图10c示出了概念2的ecl充电盒和相关联的尺寸的示例。在一些实施例中，充电盒1000包括在约60mm至约90mm的范围内(例如约71mm)的长度lc、在约45mm至约75mm的范围内(例如约59mm)的宽度wc、以及在约20mm至约40mm的范围内(例如约29mm)的包括盖的总高度hc。用于接纳隔室的多个孔位于相对于彼此的中心到中心距离d
中心
处，该中心到中心距离d
中心
在约20mm到约40mm的范围内(例如约33mm)。
147.图11a、图11b和图11c示出了概念6的ecl充电盒和相关联的尺寸的示例。在一些实施例中，充电盒1100包括在约60mm至约90mm的范围内(例如约73mm)的长度lc、在约35mm至约75mm的范围内(例如约39mm)的宽度wc、以及在约20mm至约40mm的范围内(例如约29mm)的包括盖的总高度hc。用于接纳隔室的多个孔位于相对于彼此的中心到中心距离d
中心
处，该中心到中心距离d
中心
在约20mm到约40mm的范围内(例如约33mm)。
148.关于图10a至图10c示出的实施例包括以下特征中的一个或更多个：基本上平坦、可放入裤袋中、能够容易地打开以及具有弯曲的不对称形状。与关于图11a至图11c所示的实施例相比，这些实施例可包括更大的占用面积。
149.关于图11a至图11c示出的实施例包括以下特征中的一个或更多个：紧凑、更时尚的外观、便携、能够容易地打开以及具有弯曲的不对称形状。
150.在一些实施例中，根据从隐形眼镜佩戴者接收到的反馈和偏好，如本文所述的隐形眼镜充电盒可以包括以下特征中的一个或更多个：
151.左侧/右侧容易识别，例如通过不对称的形状/颜色/不同的表面纹理和/或标签识
别；
152.液体应该容易流出，并且不积聚，例如为了避免细菌生长且出于方便的原因；
153.平底，这允许ecl盒容易定位在平坦的表面上；
154.侧壁紧贴盖，以便为手指和拇指抓取盖和移除盖提供足够的空间；和/或
155.隐形眼镜隔室内的凹槽使硬质隐形眼镜能够更容易地移除。
156.基于本文提供的教导和公开内容，本领域普通技术人员能够进行测试和/或模拟，以在ecl被放置在隔室内部不同位置的情况下确定充电线圈和ecl线圈之间的耦合效率，并确定感应的磁场对隐形眼镜溶液的影响。
157.在一些实施例中，ecl充电盒可包括以下特征中的一个或更多个：
158.能够过夜充电；
159.1小时的充电周期可将2
×
5uah隐形眼镜充电盒电池充满；
160.能够执行快速再充电，例如在大约10分钟内，以保持充电盒的电池被充分(再)充电，以用于为日常使用对ecl充电；
161.用于检测容器/盒中隐形眼镜存在的电路；
162.在13.56mhz ism波段工作；和
163.在所有itu(国际电信联盟)地区安全工作而不引起干扰。
164.根据实施例，ecl充电盒可以配置有适当的功率消耗(功率“预算”)，以允许ecl充电盒由标准尺寸的aaa碱性电池(例如，2
×
1200mah)供电。
165.功率预算可以包括以下特征中的一个或更多个：在充电期间：最大100mw；或在空闲模式期间：最大1mw。
166.在一些实施例中，镜片隔室包括无菌镜片隔室，并且充电盒的其他部分可以是非无菌的。例如，如本文所述，在移除保护性无菌屏障之前，可以对镜片的主要包装进行无菌处理。
167.图12示出了根据一些实施例的用于ecl充电盒的电路的系统体系结构或设计1200。在该示例电路中，诸如电池1210(例如两个aaa单元)的电源耦合到诸如微控制器单元(mcu)的处理器1220。mcu 1220耦合到放大器电路1230、ecl检测电路(例如，在附图中示出为与rc网络结合的二极管)1240、以及时钟信号发生器，例如外部晶体1250或其他振荡器。在一些实施例中，mcu耦合到状态led 1260。处理器(mcu)1220被配置为将时钟信号(例如，13.56mhz的信号)1270作为输入传输到放大器电路1230。放大器电路1230放大时钟信号1270。放大器电路的输出端耦合到匹配网络(例如，串联布置的一对电容器)1280，匹配网络1280可操作地耦合到如本文所述的充电线圈1290。处理器(mcu)1220可以被配置为执行逻辑功能，例如从镜片检测电路1240的输出中检测镜片在充电盒的隔室内的放置。如本领域技术人员将理解的，在不偏离本文描述的概念的情况下，可在构造电路时使用其他部件和所示部件的其他值。
168.图13是用于第一驱动器设计1300的天线放大器和驱动器电路的电路图，第一驱动器设计1300被配置为接收时钟信号并驱动充电线圈，如本文参考图12所述。如图所示，放大器从mcu接收时钟信号，例如13.566mhz的时钟信号，但是可以使用任何合适的频率。放大器电路的栅极驱动器1310接收时钟信号。栅极驱动器1310可以由耦合到整流器网络a1、a3、a5、a6、a7、a8、a9、和a10的逻辑门a2和a4组成，如图所示。栅极驱动器耦合到半桥拓扑电路
1320，该半桥拓扑电路1320包括互补p/n-mosfet对(图中的m1和m2)。半桥电路1320将信号输出到由电容器c1和c3组成的匹配网络1330，该匹配网络1330耦合到充电线圈1340。如本文所述，充电线圈耦合到ecl线圈1350。在一些实施例中，栅极驱动器可以配置有死区时间生成(dead-time generation)并具有分立逻辑部件，以及对mosfet的栅极充电的缓冲器。在一个示例中，充电线圈1340可以包括围绕16mm直径的芯的24个合适的导线绕组。在一个示例中，ecl线圈1350可以包括围绕12mm直径的芯的6个合适的导线绕组。ecl电路还可以包括所示的其他部件，其中一些部件可以形成rc网络。如本领域技术人员将理解的，在不偏离本文描述的概念的情况下，可在构造电路时使用其他部件和所示部件的其他值。
169.图14是第二设计1400的天线驱动器的电路图。在该实施例中，天线驱动器放大器可包括市售缓冲器集成电路(“ic”)。输入时钟信号1410耦合到缓冲器集成电路的输入端。缓冲器集成电路可以包括最大电流为32ma的市售缓冲器ic；例如，零件编号nl27wz14dft2g或类似的一个零件可从on semiconductor市售获得。在一些实施例中，并行的两个缓冲器1420和1422(如图中所示)可以被配置为传递足够的电流以驱动充电线圈(未示出)。缓冲器ic的输出端1424可以耦合到由耦合到充电线圈的两个电容器1430和1432组成的匹配网络。充电线圈可以以本文所述的方式之一耦合到充电盒隔室中的ecl的天线线圈。如本领域技术人员将理解的，在不偏离本文描述的概念的情况下，可在构造电路时使用其他部件或所示部件的其他值。
170.天线线圈可以以不同的方式配置，并且可以包括任何合适的直径、匝数、耦合参数k、和沿着线圈的迹线的截面厚度。
171.充电线圈和ecl的天线线圈的两个相关参数是线圈直径和线圈电感。线圈直径对耦合参数k有直接影响。耦合参数k越高，充电线圈和ecl线圈之间的功率链接/传输就越有效。耦合参数k受线圈之间的距离以及隐形眼镜线圈半径(7mm)与充电线圈半径之差的影响。
172.线圈电感与线圈的匝数有关。在电感和对频率匹配网络的部件的约束之间有一个折衷。线圈的电感越高，相同电流电平下的磁场越强，并且耦合的效率越好。然而，线圈的电感越高，匹配电容器越小，并且匹配电容器的准确度/精度变得更加相关。
173.在一些实施例中，匹配电容器在约50pf到约100pf的范围内。
174.线圈的电感可以用以下公式计算：
[0175][0176]
其中，l
ant
是充电线圈或ecl天线线圈的电感，ω2是频率的平方，以及c是匹配电容器的电容。
[0177]
在一些实施例中，在匹配电容器为100pf的情况下，线圈包括1.4uh的电感，而在电容为50pf的情况下，电感包括2.8uh。
[0178]
一个具有32mm直径(围绕存储容器)和4匝的天线线圈包括大约1.2uh的电感。
[0179]
一个具有32mm直径(围绕存储容器)和6匝的天线线圈包括大约2.3uh的电感。
[0180]
图15示出了具有位于其上的两个线圈1510和两个孔1520的pcb1500，孔1520具有适于接纳如本文所述的隐形眼镜隔室的大小。pcb 1500可以具有适配在充电盒外壳中的大小和形状，并且可以包括如本文所述的一个或多个电路部件。
[0181]
线圈的电感可以包括任何合适的电感，例如在从大约0.5uh到大约6uh的范围内，并且该范围可以从例如1uh到大约3uh。线圈的匝数可以在从1匝到大约10匝的范围内，例如在从4匝到8匝的范围内。
[0182]
图16是用于检测在隔室中是否存在ecl线圈的电路1600的图。电路1600可以被配置为当次级线圈(在这种情况下是ecl线圈)被插入到主天线线圈的磁场中时检测主(充电)天线线圈中的电压变化。该电路可以耦合到线圈驱动器1602和处理器或控制器，例如mcu。电路1600可以包括整流二极管1610，例如高频hf肖特基二极管(schottky diode)，以整流来自线圈驱动器1602的电压。线圈电压被整流，并且所得到的dc电压被向下转移(shift)到处理器的输入模数转换(“adc”)范围，例如，mcu adc输入范围，其中分压器(具有输出“v_feedback”1640)包括一对电阻器1630和1632，电阻值分别为1.5m欧姆和220k欧姆。分压器(电阻器1630和1632)可以耦合到电容器1650以提供信号的低通滤波。如本领域技术人员将理解的，在不偏离本文描述的概念的情况下，可在构造电路时使用其他部件或所示部件的其他值。
[0183]
在一些实施例中，可以由mcu测量v_feedback并将其与阈值电压v_thr进行比较，以便确定ecl是否存在于隔室中：
[0184]
作为示例，处理器可以配置为实现以下逻辑：
[0185]
v_feedback》v_thr：存在镜片；
[0186]
v_feedback《v_thr：不存在镜片。
[0187]
由发明人进行的实验室测试已经证明了当在具有测试天线/线圈的面包板(bread board)上测试时这种反馈电路的可行性。
[0188]
包括mcu的处理器可以以多种方式配置，并且可以包括小形状因子、振荡器、或外部振荡器中的一个或更多个，以降低mcu的功耗。
[0189]
充电天线线圈可以被配置为匹配ecl线圈的谐振频率。例如，充电天线线圈电路可以包括并联配置的电容器和微调电容器。
[0190]
充电天线线圈可以顺序地或基本上同时地工作(通电)。
[0191]
图17a到图17d示出了关于具有轴向线圈位移的虚拟镜片测试的一组几何扫描。关于虚拟ecl镜片测量几何扫描(使用天线线圈设计，其中线圈半径r＝16mm，且r
l
＝10mω)。虚拟镜片包括线圈和电路，该线圈和电路被配置为对应于ecl的线圈和电路。
[0192]
图17a在竖直轴线上示出了根据充电线圈和ecl线圈之间的轴向距离dz(以mm计)的测试线圈中的感应电压v
感应
(以伏特计)。如图所示，感应电压随轴向距离的增加而减小。轴向位移0mm处的感应电压约为6v，并且轴向位移10mm处的感应电压约为3v。
[0193]
图17b示出了用于图17a的扫描的ecl线圈1702和充电线圈1704的布置，其中标识了轴向距离或分离dz。
[0194]
图17c示出了在镜片线圈的轴线相对于充电线圈倾斜45
°
且横向位移距离d
x
＝7mm的情况下，根据轴向距离dz(以mm计)的感应电压v
感应
(以伏特计)。如图所示，感应电压从-10mm处的大约3v变化到-3mm处的大约5v的峰值，以及然后在轴向位移dz为10mm处下降到大约2v。
[0195]
图17d示出了用于图17c的扫描的ecl线圈1702和充电线圈1704的布置，其中标识了轴向距离或分离dz和横向位移距离d
x
。
[0196]
图17e到图17h示出了关于具有横向线圈位移的虚拟镜片测试的一组几何扫描。图17e示出了根据横向距离或偏移d
x
且轴向位移dz＝0mm的感应电压v
感应
(以伏特计)。图中的虚线指示ecl线圈接触充电线圈的位置。图17f示出了用于图17e的扫描的隐形眼镜线圈1702和充电线圈1704的布置，其中标识了横向位移距离d
x
。
[0197]
图17g示出了根据横向距离或偏移d
x
且轴向位移dz＝5mm的感应电压v
感应
(以伏特计)。图中虚线指示充电线圈的边界。图17h示出了用于图17g的扫描的隐形眼镜线圈1702和充电线圈1704的布置，其中标识了轴向距离或分离dz和横向位移距离d
x
。
[0198]
图18a和图18b示出了关于具有轴向线圈位移的虚拟ecl镜片测试的一组几何扫描。在这些示例中，天线线圈或充电线圈的半径为7.5mm并且r
l
＝10mω。图18a示出了感应电压v
感应
(以伏特计)随轴向距离dz从2mm到10mm的变化。图18b示出了该示例的充电线圈1804和隐形眼镜线圈1802的几何形状，其中标识了轴向距离或分离dz。
[0199]
图18c和图18d示出了关于具有轴向线圈位移且镜片线圈倾斜45度的虚拟镜片测试的一组几何扫描。图18c示出了当轴向距离dz从6mm变为14mm，针对横向位移或偏移d
x
被设置为-7mm(上图)和7mm(下图)的感应电压v
感应
(以伏特计)。图18d示出了用于该示例的充电线圈1804和隐形眼镜线圈1802的布置，其中标识了轴向距离或分离dz和横向位移距离d
x
。
[0200]
图18e和图18f示出了关于具有横向线圈位移的虚拟镜片测试的一组几何扫描。图18e示出了感应电压v
感应
(以伏特计)，其中轴向距离dz被设置为5mm，并且横向位移从0mm变化到14mm。图中虚线指示充电线圈的半径。图18f示出了关于该示例的充电线圈1804和隐形眼镜线圈1802的布置，其中标识了轴向距离或分离dz和横向位移距离d
x
。
[0201]
图18g根据参考图17a至图18f描述的测试/实验和测量示出了包括对应于虚拟镜片的线圈1812的测试探针1810，线圈1812扫过测试充电线圈1814。
[0202]
用半径为16mm的充电线圈测量图17a至图17h的扫描。用半径为7.5mm的充电线圈测量图18a至图18h的扫描。
[0203]
图17a到图18h的扫描表明，较小的线圈效率略高，但较大的线圈对隐形眼镜线圈位移的敏感性降低(0.4％vs 0.3％@3.0v和10m欧姆)。
[0204]
与本公开内容有关的工作表明，将充电线圈放置在ecl镜片上方一点以处于最佳位置可能是有利的；认为这将导致系统对镜片的位错不那么敏感。
[0205]
与本公开内容有关的工作表明，直径或最大尺寸范围为从约25mm到约35mm(例如从约26mm到约32mm)的充电线圈将提供对位移的降低的敏感性和对ecl线圈足够有效的充电。
[0206]
在一些实施例中，可以适当地确定一个或多个线圈的截面厚度的尺寸，以减小ecl线圈电阻。例如，将厚度(和横截面积)增加一倍，可以将线圈电阻减小二分之一。
[0207]
在一些实施例中，通过增加电压倍增级来降低负载输入阻抗可以提高功率传输效率。
[0208]
图19示出了ecl充电盒容器1902，其中充电线圈1910位于放置在容器或隔室中的镜片1920的线圈1922上方。隐形眼镜1920被示出在隔室1902中，其中隐形眼镜搁置在隔室的内表面上。当隐形眼镜1920的顶点被隔室的下内表面支撑时，充电线圈1910可以位于ecl线圈1922位置的上方。充电线圈1910可以从隔室的下内表面向隔室的开口1904轴向移位。在一些实施例中，与靠近隐形眼镜1920的线圈1922相比，充电线圈1910被定位成在轴向上
更靠近隔室1902的开口1904。ecl可以包括在隐形眼镜1920的顶点和ecl的线圈1922之间延伸的轴向凹陷距离ds。在一些实施例中，从隔室的下内表面到充电线圈1910线圈的轴向距离da大于在ecl的顶点和ecl的线圈之间的轴向凹陷距离ds。在一些实施例中，在隔室的下内表面和充电线圈之间的轴向距离da包括至少3mm，并且可以在例如大约3mm到大约9mm的范围内。
[0209]
图20示出了可用于实现本公开内容的电子隐形眼镜充电盒的充电器状态机2000的实施例。
[0210]
在一些实施例中，充电器状态机的工作流程在广义上是从初始点2002开始：
[0211]
空闲状态2010：ecl充电器固件(“fw”)启动目标(设备)检测，如果检测到目标，则切换到充电状态，否则切换到空闲状态。空闲状态2010可以通过检测到设备2012操作转变到充电状态2030。空闲状态可以通过未检测到设备2014操作转变到休眠状态2020。
[0212]
休眠状态2020：休眠一个预定的时间段，并在唤醒时改变为空闲状态。当未检测到目标时，可以从空闲状态进入休眠状态。休眠状态2020可以通过唤醒操作2022转变到空闲状态2010。
[0213]
充电状态2030：当检测到目标时，对目标设备充电，定期检查目标是否仍然可用，如果不可用，则改变为空闲状态，否则保持充电状态。如果发生充电超时，则切换到休眠模式并改变周期性目标检测超时。如图所示，如果检测到设备2012，则状态机2000从空闲状态2010转变到充电状态2030，其中状态机继续检查设备2032。如果没有检测到设备2034，则状态改变到空闲状态2010。
[0214]
错误状态2040：如果在空闲状态2010期间发生了错误，例如启动错误2042，则进入此状态。通常，可以通过复位充电电路/再给充电电路供电来离开错误状态。
[0215]
图21示出了目标(设备)检测状态机2100的实施例，目标(设备)检测状态机2100可用于实现本公开内容的电子隐形眼镜充电盒。
[0216]
在一些实施例中，检测状态机的工作流程在广义上是从初始点2102开始：
[0217]
未知状态2110：未初始化的状态。一旦初始化2112，状态机2100移动到空闲状态2120。
[0218]
空闲状态2120：状态机2100准备执行目标(设备)检测。开始启动目标检测操作2122。
[0219]
chargerclockenable状态2130：在此状态下，时钟被启用，等待电路稳定。一旦时钟被启用并且稳定或延迟时间段已经过去2132，则状态机2100转变到搜索目标状态。
[0220]
searchtarget状态2140：在此状态下，电路在稳定延迟或超时期满后从反馈adc读取(获取)数据。在获取反馈数据之后，将数据提供2142到预处理状态。
[0221]
预处理状态2150：在该状态下，检查所提供的数据，并且可以对其进行平均或以其他方式进行处理。如果发现数据中的错误2152，则状态机2100转换到错误状态。
[0222]
错误状态2160：例如，如果数据被损坏，诸如类型或大小无效，则进入此状态。如果数据没有生成错误并且预处理完成(例如通过对读取的数据进行平均)，则状态机2100从预处理状态2150转变2154到评估状态。
[0223]
评估状态2170：在该状态下，评估预处理的数据以确定目标(设备)的存在或不存在。在对数据进行评估之后，状态机2100将从评估状态转变2172到空闲状态2120。
[0224]
图22a和图22b示出了对于不同状态的作为时间(t)(沿水平轴线)的函数的功率电平(沿竖直轴线)。
[0225]
图22a示出了休眠状态2210和空闲状态2220；注意，休眠状态可能持续几秒钟并具有较低的功率电平(例如8秒)，而空闲状态可能短得多(例如15毫秒)但具有较高的功率电平。
[0226]
图22b示出充电状态2230；注意，充电状态可能持续几十秒(例如，一分钟)，并且具有近似恒定的功率电平。
[0227]
在一些实施例中，在充电之后，休眠时间可以增加到定义的值。在此阶段，如果目标可用，则状态机不会从空闲状态切换到充电状态。然而，如果目标(例如，ecl线圈)在充电后在空闲状态下未被识别，并且后来被识别，则状态机转变到充电状态。
[0228]
已经参考了一个或多个充电盒状态机，例如图20和图21中所示的状态机。然而，如参考图1所述，ecl可以包括微控制器(图1的元件38)，并且在一些实施例中，微控制器(或其他形式的处理器或处理元件)可被配置为实现ecl状态机。ecl状态机可以被配置为实现以下中的一个或更多个状态：(1)充电状态；(2)休息或者空闲状态；(3)治疗或使用状态；(4)错误状态。充电状态是指ecl正被充电盒充电的状态。休息或空闲状态是指ecl不被充电和不被使用的状态。治疗或使用状态是这样一种状态，其中ecl正在被主动地使用以便它可以是对用户的治疗或从用户收集数据的一部分。错误状态是在充电过程或ecl的操作中发生错误的状态。
[0229]
图23示出了可用于实现实施例的固件抽象层体系结构2300。固件提取层包括：硬件层2310(例如，具有mcu或其他形式的控制器或处理器)；第三方硬件抽象层(hal)2320，包括运行时间2322(例如，iar c运行时间)和外围库2324(例如，st外围库)；硬件抽象层(hal)2330，包括系统控制进程2332和一组功能能力；递进阵列逻辑(pal)层2340，包括充电器进程/功能2342、系统进程/功能2344、视觉进程/功能2346和日志进程/功能2348；以及应用(app)层2350，包括充电盒的主要功能，包括充电器功能2352和状态机功能2354。该体系结构还可以包括一组服务或服务层2360，以允许访问或监视由层及其相应进程、模块、或特征执行的功能。
[0230]
图23中所示的一个或更多个层可以包括操作以提供本文所述的功能和特征的进程。例如，在pal层2340中，充电器进程2343可以包括：palclockgenerator进程和paltargetdetector进程；系统进程2345可以包括palsys进程；视觉进程2347可以包括palled进程；以及日志进程2349可以包括pallog进程。
[0231]
在hal层2330中，系统控制进程可以包括：haluart和haltimer进程2333；halgpio和hallptimer进程2334；haladc和halpwm进程2335；halsystick和haldma进程2336；以及halsys和halclock进程2337。
[0232]
服务层2360可以包括srvqueue、srvevent、srvtimer、和srvswversion进程2361。
[0233]
关于参考图23描述的任何功能、层、或进程，本领域普通技术人员将基于本文的描述和附图理解这些功能、层、或进程以及如何实现它们。
[0234]
图24示出了关于未发现ecl线圈(目标)的情况的序列图2400。如图所示，starttargetdetection()信号或指令2412可由状态机2410生成并由目标检测功能2420接收。之后是由时钟功能2430接收的startclockgeneration()信号2422和startclock()操
作2414。在指定时间段或超时之后，stopclockgeneration()信号2424引起stopclock()操作2416。如果在该时间段内没有检测到目标，则生成targetnotdetected()2426信号，随后充电设备进入sleep()模式或状态2440。
[0235]
图25示出了关于发现ecl线圈或目标的情况的序列图2500。如图所示，starttargetdetection()信号或指令2512可由状态机2510生成并由目标检测功能2520接收。之后是由时钟功能2530接收的startclockgeneration()信号2522和startclock()操作2514。在指定时间段或超时之后，stopclockgeneration()信号2524引起stopclock()操作2516。如果在该时间段内检测到了目标，则生成targetdetected()信号2526，之后充电设备进入charging()模式或状态2540。接着是starttargetdetcention()信号或指令2512、startclockgendation()信号2522和stopclockgendation()信号2524、以及targetdetected()信号2526的循环，以便只要检测到目标，就保持在charging()模式或状态2540。
[0236]
处理器，例如mcu，固件和软件可以被配置为实现如本文所述的系统状态和阈值。在一些实施例中，mcu或其他处理器包括与ecl线圈的检测、使用ecl线圈的充电过程、以及休眠时间、空闲时间和其他参数的设置相关的可配置参数，如本文所述。
[0237]
在一些实施例中，可配置参数可以包括以下参数中的一个或更多个：
[0238]
进入“被充电了的状态”前要应用的休眠时间和休眠周期数：
[0239]
a.count_of_sleeps_no_target
[0240]
b.sleep_time_no_target_sec
[0241]“被充电了的状态”达到后的休眠时间：
[0242]
a.count_of_sleeps_charged
[0243]
b.sleep_time_target_charged_sec
[0244]
充电时间：
[0245]
a.charging_timeout_sec
[0246]
充电状态期间的周期性目标检测检查或确认：
[0247]
a.period_target_detector_sec
[0248]
启用时钟与启动反馈数据采集之间的延迟：
[0249]
a.charger_clock_enable_delay_msec
[0250]
用于目标检测的阈值电压：
[0251]
a.target_detector_threshold
[0252]
如本文所述，在本文中描述和/或示出的计算设备和系统广泛地表示能够执行计算机可读指令的任何类型或形式的计算设备或系统，诸如在本文描述的模块和元件中包含的那些。在它们的最基本配置中，这些计算设备(一个或更多个)可以各自包括至少一个存储器设备和至少一个物理处理器。
[0253]
如本文中使用的术语“存储器”或“存储器设备”通常表示能够存储数据和/或计算机可读指令的任何类型或形式的易失性或非易失性存储设备或介质。在一个示例中，存储器设备可以存储、加载和/或维护本文中描述的一个或更多个模块。存储器设备的示例包括但不限于随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、闪存、硬盘驱动器(hdd)、固态驱动器(ssd)、光盘驱动器、缓存、一个或更多个等同物的变体或组合、或任何其他合适的存储存储
器。
[0254]
此外，如本文中使用的术语“处理器”或“物理处理器”通常指能够解释和/或执行计算机可读指令的任何类型或形式的硬件实现的处理单元。在一个示例中，物理处理器可以访问和/或修改存储在上述存储器设备中的一个或更多个模块。物理处理器的示例包括但不限于微处理器、微控制器、中央处理单元(cpu)、实现软核处理器的现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、一个或更多个等同物的部分、一个或更多个等同物的变体或组合、或任何其他合适的物理处理器。该处理器可以包括分布式处理器系统(例如并行运行的处理器)，或者远程处理器(例如服务器)，以及它们的组合。
[0255]
尽管作为分立的元件示出，但本文描述和/或示出的方法步骤可以表示单个应用的部分。此外，在一些实施例中，这些步骤中的一个或更多个可以表示或对应于一个或更多个软件应用或程序，当由计算设备执行时，这些软件应用或程序可以使计算设备执行一个或更多个任务，例如方法步骤。
[0256]
此外，本文中描述的一个或更多个设备可以将数据、物理设备和/或物理设备的表示从一种形式变换为另一种形式。附加地或替代地，本文中所述的一个或更多个模块可通过在计算设备上执行、在计算设备上存储数据和/或以其他方式与计算设备交互，将处理器、易失性存储器、非易失性存储器和/或物理计算设备的任何其他部分从一种形式的计算设备变换为另一种形式的计算设备。
[0257]
本文中使用的术语“计算机可读介质”通常指能够存储或携带计算机可读指令的任何形式的设备、载体或介质。计算机可读介质的示例包括但不限于，传输型介质：诸如载波，以及非瞬时型介质：诸如磁存储介质(例如，硬盘驱动器、磁带驱动器和软盘)、光存储介质(例如，光盘(cd)、数字视频盘(dvd)和蓝光盘)、电子存储介质(例如，固态驱动器和闪存介质)和其他分发系统。
[0258]
本领域普通技术人员将认识到，本文公开的任何过程或方法可以以多种方式修改。本文中描述和/或示出的步骤的过程参数和顺序仅作为示例给出，并且可以根据需要改变。例如，虽然本文中示出和/或描述的步骤可以以特定顺序示出或讨论，但这些步骤不一定需要以所示或讨论的顺序执行。
[0259]
本文中描述和/或示出的各种示例性方法还可以省略在本文中描述或示出的步骤中的一个或更多个，或者包括除了所公开的步骤之外的附加步骤。此外，如本文所公开的任何方法的步骤可以与如本文所公开的任何其他方法的任何一个或更多个步骤组合。
[0260]
如本文所述的处理器可以被配置为执行本文所公开的任何方法的一个或更多个步骤。替代地或结合地，处理器可以被配置成组合如本文所公开的一个或更多个方法的一个或更多个步骤。
[0261]
除非另有说明，在说明书和权利要求中使用的术语“连接到”和“耦合到”(及其派生词)应被解释为允许直接连接和间接(即，通过其他元素或部件)连接两者。此外，在说明书和权利要求书中使用的术语“一”或“一个”应解释为含义为“...中的至少一个”。最后，为了便于使用，在说明书和权利要求书中使用的术语“包括(including)”和“具有(having)”(及其派生词)可与“包含(comprising)”一词互换，并应具有与“包含”一词相同的含义。
[0262]
如本文所公开的处理器可以配置有指令以执行如本文所公开的任何方法的任何一个或更多个步骤。
[0263]
将理解，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等在本文中可以用于描述各种层、元素、部件、区域或部分，而不涉及任何特定的事件顺序或序列。这些术语仅用于将一个层、元素、部件、区域或部分与另一层、元素、部件、区域或部分区分开来。如本文所描述的第一层、第一元素、第一部件、第一区域或第一部分可以被称为第二层、第二元素、第二部件、第二区域或第二部分，而不脱离本公开的教导。
[0264]
如本文所用，术语“或”被包含地用于指代替代和组合中的项目。
[0265]
如本文所使用的，诸如数字的符号指的是类似的元素。
[0266]
如本文所用，术语“容器”和“隔室”是可互换的。
[0267]
本公开包括以下编号的项目：
[0268]
项目1.一种用于电子隐形眼镜(ecl)的充电盒，包括：
[0269]
电源；
[0270]
容器，该容器具有适于接纳ecl的大小和形状；和
[0271]
充电线圈，该充电线圈耦合到电源，该充电线圈的最大横截面尺寸大于ecl的线圈的最大横截面尺寸。
[0272]
项目2.根据项目1所述的充电盒，其中，充电线圈被配置成感应地耦合到ecl的线圈以对ecl充电。
[0273]
项目3.根据项目1所述的充电盒，其中，充电线圈限定了充电线圈轴线，该充电线圈轴线延伸穿过充电线圈的中心并基本上垂直于充电线圈延伸，并且ecl线圈限定了ecl线圈轴线，该ecl线圈轴线延伸穿过ecl线圈的中心延伸并基本上垂直于ecl线圈延伸。
[0274]
项目4.根据项目3所述的充电盒，其中，充电线圈被配置成对ecl充电，其中：充电线圈的中心与ecl线圈的中心之间的分离距离δd在0mm到约20mm的范围内，充电线圈的中心与ecl线圈的中心之间的横向偏移δa在约0mm至约9mm的范围内，并且充电线圈轴线与ecl线圈轴线之间的差角δθ在约0度至约45度的范围内，并且可选地，其中δd在0mm至约10mm的范围内，以及δa在约0mm至约5mm的范围内。
[0275]
项目5.根据项目1所述的充电盒，其中，充电线圈被配置成对电源充电，其中ecl线圈轴线与充电线圈轴线之间的角度在从约0度到约20度的范围内。
[0276]
项目6.根据项目1所述的充电盒，其中，充电线圈包括具有适于接纳隐形眼镜的大小的孔，充电线圈围绕容器的至少一部分延伸。
[0277]
项目7.根据项目6所述的充电盒，其中，容器包括轴线，并且充电线圈沿容器轴线朝向容器的开口并远离支撑隐形眼镜的容器的底端轴向地定位，并且可选地，其中，当隐形眼镜的顶点搁置在容器的底端上时，该充电线圈被轴向定位得比隐形眼镜的充电线圈更靠近开口。
[0278]
项目8.根据项目1所述的充电盒，其中，充电线圈位于印刷电路板(pcb)上，并且其中，该pcb包括具有适于接纳容器的大小的孔，充电线圈围绕容器的被接纳在线圈中的至少一部分延伸。
[0279]
项目9.根据项目1所述的充电盒，还包括在容器中的盐溶液，并且其中，充电线圈被配置成当ecl被放置在盐溶液中时对ecl充电。
[0280]
项目10.根据项目1所述的充电盒，还包括在容器上的可移除盖，以及在容器中的包括生理盐水的无菌隐形眼镜溶液，并且其中，充电线圈被配置成通过无菌隐形眼镜溶液
对ecl充电。
[0281]
项目11.根据项目1所述的充电盒，其中，电源包括一个或更多个可充电电池，并且可选地，其中，充电盒包括连接器，该连接器用于耦合到电力源以对该一个或更多个可充电电池充电。
[0282]
项目12.根据项目1所述的充电盒，其中，电源包括一个或更多个一次性电池。
[0283]
项目13.根据项目1所述的充电盒，还包括：
[0284]
电源管理电路，该电源管理电路可操作地耦合到电源和充电线圈，以提供电压在3.0至5伏范围内且可选地在3.5至4.0伏范围内的稳定电流。
[0285]
项目14.根据项目13所述的充电盒，还包括充电线圈电路，该充电线圈电路耦合到电源管理电路和充电线圈，以将电功率感应地传输到ecl的线圈。
[0286]
项目15.根据项目1所述的充电盒，其中，充电线圈的最大横截面尺寸包括直径、横截面面积、或椭圆的长轴中的一个或更多个，以及ecl线圈的最大横截面尺寸包括直径、横截面面积、或椭圆的长轴中的一个或更多个。
[0287]
项目16.根据项目1所述的充电盒，还包括：
[0288]
外壳，该外壳包括具有适于接纳容器的大小的孔，其中容器的盖位于外壳周围。
[0289]
项目17.根据项目16所述的充电盒，其中，外壳包括顶部和底部，顶部包括孔。
[0290]
项目18.根据项目17所述的充电盒，其中，充电线圈位于顶部和底部之间，并且具有适于接纳容器的至少一部分的大小。
[0291]
项目19.根据项目16所述的充电盒，其中，容器包括配合件，该配合件用于接合外壳的内部结构并保持通过孔插入的容器，容器具有延伸到外壳外部的盖，并且可选地，其中，配合件包括卡扣配合件。
[0292]
项目20.根据项目16所述的充电盒，其中，容器包括密封的无菌隔室，该密封的无菌隔室包括在无菌隐形眼镜溶液中的无菌隐形眼镜，并且其中，容器用第一可移除盖和第二可移除盖密封，该第一可移除盖被配置成在第二可移除盖已被移除之后被移除，并且可选地，其中，第一可移除盖包括箔或塑料薄膜中的一个或更多个，并且可选地，其中，第二可移除盖螺纹连接到容器的上部。
[0293]
项目21.根据项目16所述的充电盒，其中，外壳被配置成在孔中接纳第一容器，以便在多天后能够从孔中移除第一容器，以及在多天后将第二容器插入孔中，以便允许充电盒与第二容器一起使用。
[0294]
项目22.根据项目1所述的充电盒，还包括：
[0295]
处理器，该处理器可操作地耦合到电源和充电线圈；
[0296]
充电线圈驱动电路，该充电线圈驱动电路耦合到处理器和充电线圈；和
[0297]
ecl检测电路，该ecl检测电路耦合到充电线圈和处理器，以检测ecl在容器中的放置；
[0298]
其中，处理器被配置有指令，以响应于来自ecl检测电路的信号而用时钟信号驱动充电线圈驱动电路。
[0299]
项目23.根据项目22所述的充电盒，其中，处理器被配置成实现充电盒状态机。
[0300]
项目24.根据项目22所述的充电盒，其中，充电盒状态机包括空闲状态、休眠状态、充电状态、和错误状态。
[0301]
项目25.根据项目1所述的充电盒，其中，ecl包括处理器或处理元件。
[0302]
项目26.根据项目25所述的充电盒，其中，处理器或处理元件被配置成实现ecl状态机。
[0303]
项目27.根据项目26所述的充电盒，其中，ecl状态机包括充电状态、休息状态、治疗状态、和错误状态。
[0304]
项目28.根据项目25所述的充电盒，其中，ecl包括照明源。
[0305]
项目29.根据项目25所述的充电盒，其中，ecl包括电池。
[0306]
项目30.根据前述项目中任一项所述的充电盒，其中，ecl包括具有第一ecl线圈的第一ecl和具有第二ecl线圈的第二ecl，并且容器包括第一容器和第二容器，该第一容器和第二容器分别具有适于接纳第一ecl和第二ecl的大小和形状，并且其中，充电线圈包括第一充电线圈和第二充电线圈，以分别对第一ecl和第二ecl充电，并且其中，第一充电线圈和第二充电线圈各自包括分别大于第一ecl线圈和第二ecl线圈的最大跨越距离。
[0307]
本公开的实施例已经如本文所述示出和描述，并且仅作为示例提供。本领域的普通技术人员将在不脱离本公开的范围的情况下认识到许多适配、改变、变化和替换。在不脱离本公开和本文公开的发明的范围的情况下，可以使用本文公开的实施例的若干备选方案和组合。因此，本公开发明的范围仅由所附权利要求及其等同物的范围来定义。