Инкапсулированная электроника

Инкапсулированная электроника

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Перекрестная ссылка на родственную заявку

[0001] Эта заявка испрашивает приоритет заявки на патент США № 13/741725, поданной 15 января 2013 года, которая включена в настоящий документ посредством ссылки во всей своей полноте.

Предпосылки изобретения

[0002] Если здесь не указано иное, описанные в этом разделе материалы не являются предшествующей областью техники для формулы изобретения в этой заявке и не признаются являющимися предшествующей областью техники при включении в этот раздел.

[0003] Электрохимический амперометрический датчик измеряет концентрацию аналита при измерении тока, вырабатываемого посредством электрохимических реакций окисления или восстановления аналита на рабочем электроде датчика. Реакция восстановления происходит, когда электроны переносятся от электрода к аналиту, тогда как реакция окисления происходит, когда электроны переносятся из аналита к электроду. Направление переноса электрона зависит от электрических потенциалов, приложенных к рабочему электроду. Противоэлектрод и/или электрод сравнения используется для замыкания цепи с рабочим электродом и позволяет течь вырабатываемому току. Когда рабочий электрод должным образом электрически смещен, выходной ток может быть пропорционален скорости реакции, так что обеспечивает измерение концентрации аналита, окружающего рабочий электрод.

[0004] В некоторых примерах вблизи рабочего электрода локализован реактив, чтобы выборочно реагировать с желаемым аналитом. Например, глюкозооксидаза может быть зафиксирована около рабочего электрода для реакции с глюкозой и высвобождения перекиси водорода, которая затем электрохимически обнаруживается рабочим электродом, чтобы указать на присутствие глюкозы. Другие ферменты и/или реактивы могут использоваться для обнаружения других аналитов.

Сущность изобретения

[0005] Некоторые варианты осуществления настоящего раскрытия обеспечивают устанавливаемое на глазу устройство, включающее в себя прозрачный полимерный материал, подложку, антенну и контроллер. Прозрачный полимерный материал может иметь вогнутую поверхность и выпуклую поверхность. Вогнутая поверхность может быть выполнена с возможностью съемным образом устанавливаться на роговичной поверхности, а выпуклая поверхность может быть совместимой с движением века, когда вогнутая поверхность установлена таким образом. Подложка может быть по меньшей мере частично встроена в прозрачный полимерный материал. Подложка может включать в себя электрохимический датчик, который включает в себя рабочий электрод и электрод сравнения. Подложка также может включать в себя модуль электроники, инкапсулированный в пределах биологически совместимого материала таким образом, что слезная жидкость, проникающая через прозрачный полимерный материал, изолирована от модуля электроники биологически совместимым материалом. Модуль электроники может включать в себя антенну и контроллер. Контроллер может быть электрически соединен с электрохимическим датчиком и антенной. Контроллер может быть выполнен с возможностью управлять электрохимическим датчиком для получения измерения датчика, связанного с концентрацией аналита в жидкости, действию которой подвергается устанавливаемое на глазу устройство, и использовать антенну для указания измерения датчика.

[0006] Некоторые варианты осуществления настоящего раскрытия обеспечивают способ, включающий в себя формирование жертвенного слоя на рабочей подложке. Способ может включать в себя формирование первого слоя биологически совместимого материала на жертвенном слое. Способ может включать в себя обеспечение модуля электроники на первом слое биологически совместимого материала. Способ может включать в себя формирование второго слоя биологически совместимого материала для покрытия модуля электроники. Способ может включать в себя совместный отжиг первого и второго слоев биологически совместимого материала с формированием инкапсулированной структуры. Инкапсулированная структура может включать в себя модуль электроники, полностью заключенный в пределах биологически совместимого материала.

[0007] Некоторые варианты осуществления настоящего раскрытия обеспечивают устройство, приготовленное с помощью процесса. Процесс может включать в себя формирование жертвенного слоя на рабочей подложке. Процесс может включать в себя формирование первого слоя биологически совместимого материала на жертвенном слое. Процесс может включать в себя обеспечение модуля электроники на первом слое биологически совместимого материала. Процесс может включать в себя формирование второго слоя биологически совместимого материала для покрытия модуля электроники. Процесс может включать в себя совместный отжиг первого и второго слоев биологически совместимого материала с формированием инкапсулированной структуры. Инкапсулированная структура может включать в себя модуль электроники, полностью заключенный в пределах биологически совместимого материала.

[0008] Эти, а также другие аспекты, преимущества и альтернативы станут очевидны для средних специалистов в области техники при прочтении последующего подробного описания со ссылкой на прилагаемые чертежи в соответствующих случаях.

Краткое описание чертежей

[0009] Фиг. 1 - блок-схема иллюстративной системы, которая включает в себя устанавливаемое на глазу устройство, имеющее беспроводную связь с внешним средством считывания.

[0010] Фиг. 2A - вид снизу иллюстративного устанавливаемого на глазу устройства.

[0011] Фиг. 2B - вид сбоку иллюстративного устанавливаемого на глазу устройства, показанного на фиг. 2A.

[0012] Фиг. 2C - вид сбоку поперечного сечения иллюстративного устанавливаемого на глазу устройства, показанного на фиг. 2А и 2B, когда оно установлено на роговичной поверхности глаза.

[0013] Фиг. 2D - вид сбоку поперечного сечения, увеличенного для показа слоев слезной пленки, окружающих поверхности иллюстративного устанавливаемого на глазу устройства, когда оно установлено, как показано на фиг. 2C.

[0014] Фиг. 3 - функциональная блок-схема иллюстративной системы для электрохимического измерения концентрации аналита в слезной пленке.

[0015] Фиг. 4A - блок-схема иллюстративного процесса для управления амперометрическим датчиком в устанавливаемом на глазу устройстве для измерения концентрации аналита в слезной пленке.

[0016] Фиг. 4B - блок-схема иллюстративного процесса для работы внешнего средства считывания для опроса амперометрического датчика в устанавливаемом на глазу устройстве для измерения концентрации аналита в слезной пленке.

[0017] Фиг. 5A-5H показывают стадии изготовления иллюстративной структуры, в которую инкапсулирован модуль электроники.

[0018] Фиг. 6A - блок-схема иллюстративного процесса для изготовления инкапсулированной структуры.

[0019] Фиг. 6B - блок-схема иллюстративного процесса для встраивания инкапсулированной структуры в устанавливаемое на глазу устройство.

[0020] Фиг. 7 изображает машиночитаемый носитель, выполненный в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления.

Подробное описание

[0021] В последующем подробном описании делается ссылка на прилагаемые фигуры, которые являются его частью. На фигурах аналогичные символы обычно идентифицируют аналогичные компоненты, если контекст не предписывает иное. Иллюстративные варианты осуществления, описанные в подробном описании, на фигурах и в формуле изобретения, не предназначены для ограничения. Могут быть использованы другие варианты осуществления, и могут быть внесены другие изменения без отступления от объема представленного здесь объекта изобретения. Будет хорошо понятно, что аспекты настоящего раскрытия, в целом описанные здесь и проиллюстрированные на фигурах, могут быть размещены, заменены, объединены, разделены и разработаны в широком разнообразии различных конфигураций, все из которых явно подразумеваются здесь.

I. Обзор

[0022] Офтальмологическая сенсорная платформа или имплантируемая сенсорная платформа может включать в себя датчик, управляющую электронику и антенну, которые все расположены на подложке, встроенной в полимерный материал. Полимерный материал может быть включен в офтальмологическое устройство, такое как устанавливаемое на глазу устройство или имплантируемое медицинское устройство. Управляющая электроника может управлять датчиком для выполнения считывания показаний и может управлять антенной для беспроводной передачи считанных показаний от датчика к внешнему средству считывания через антенну.

[0023] В некоторых примерах полимерный материал может иметь форму круглой линзы с вогнутым искривлением, выполненным с возможностью установки на роговичной поверхности глаза. Подложка может быть встроена около периферии полимерного материала, чтобы избежать помех для падающего света, принимаемого ближе к центральной области роговицы. Датчик может быть размещен на подложке, обращенным внутрь к роговичной поверхности, так что формировать клинически значимые показания из области вблизи поверхности роговицы и/или из слезной жидкости, расположенной между контактной линзой и роговичной поверхностью. В некоторых примерах датчик полностью встроен в материал контактной линзы. Например, электрохимический датчик, который включает в себя рабочий электрод и электрод сравнения, может быть встроен в материал линзы и расположен таким образом, что электроды датчика отстоят менее чем на 10 микрометров от полимерной поверхности, выполненной с возможностью установки на роговице. Датчик может вырабатывать выходной сигнал, указывающий концентрацию аналита, который диффундирует через материал линзы к электродам датчика.

[0024] Офтальмологическая сенсорная платформа может снабжаться электропитанием с помощью излученной энергии, собранной на сенсорной платформе. Электропитание может быть обеспечено посредством возбуждаемых светом фотогальванических элементов, включенных в сенсорную платформу. Дополнительно или в качестве альтернативы, электропитание может быть обеспечено посредством радиочастотной энергии, собранной от антенны. Выпрямитель и/или регулятор могут быть включены в управляющую электронику для генерирования стабильного напряжения постоянного тока для обеспечения электропитанием сенсорной платформы из собранной энергии. Антенна может быть выполнена в виде рамки из проводящего материала с выводами, соединенными с управляющей электроникой. В некоторых вариантах осуществления такая рамочная антенна также может беспроводным образом передавать показания датчика внешнему средству считывания посредством изменения импеданса рамочной антенны, чтобы модифицировать обратное рассеянное излучение от антенны.

[0025] Слезная жидкость содержит множество неорганических электролитов (например, Ca²⁺, Mg²⁺, Cl^-), органические компоненты (например, глюкозу, лактат, белки, липиды и т.д.) и т.д., которые могут использоваться для диагноза состояний здоровья. Офтальмологическая сенсорная платформа, выполненная с возможностью измерения одного или более этих аналитов, таким образом, может обеспечить удобную неинвазивную платформу, полезную при диагностике и/или отслеживании состояний здоровья. Например, офтальмологическая сенсорная платформа может быть выполнена с возможностью обнаружения глюкозы и может использоваться страдающими диабетом людьми для измерения/отслеживания их уровней глюкозы.

[0026] В некоторых вариантах осуществления настоящего раскрытия модуль электроники полностью инкапсулируется в биологически совместимый материал. Тогда инкапсулированный модуль электроники может использоваться в применениях, включающих в себя контакт с биологическими текучими средами, не вызывая ответа организма. Здесь также раскрыта иллюстративная методика для производства такого инкапсулированного модуля электроники. Модуль электроники может быть инкапсулирован посредством построения многослойной структуры, в которой внешние слои сформированы из биологически совместимого материала, а внутренний слой включает в себя модуль электроники. Как только многослойная структура собрана, соответствующие внешние слои из биологически совместимого материала могут быть совместно отожжены, чтобы запечатать края вокруг модуля электроники. В некоторых примерах многослойная структура может быть собрана на рабочей подложке, такой как кремниевая пластина или другая практически плоская поверхность, подходящая для использования в качестве микрообработанной подложки. Чтобы предотвратить прилипание между рабочей подложкой и биологически совместимым материалом во время процесса отжига, между рабочей подложкой и биологически совместимым материалом может быть вставлен жертвенный слой. Затем жертвенный слой может быть смыт, растворен или удален иным образом, чтобы высвободить многослойную структуру от рабочей подложки.

[0027] Описан иллюстративный процесс для изготовления такого инкапсулированного в биологически совместимый материал модуля электроники. Первый слой биологически совместимого материала формируют посредством напыления или другой технологии микрообработки. Затем на первом слое биологически совместимого материала обеспечивается модуль электроники. Затем по всей области, занятой модулем электроники, формируется второй слой биологически совместимого материала. После осаждения второго слоя модуль электроники находится между первым и вторым слоями биологически совместимого материала. Например, верх и низ модуля электроники могут быть покрыты первым и вторым слоями биологически совместимого материала соответственно. Первый и второй слои биологически совместимого материала осаждены с занятием большей области покрытия, чем модуль электроники, так что области, где второй слой биологически совместимого материала осажден непосредственно на первый слой биологически совместимого материала, окружают боковые края модуля электроники.

[0028] Первый и второй слои совместно отжигают посредством помещения всей многослойной структуры в печь, нагретую до температуры, достаточной для отжига биологически совместимого материала. После отжига области, где два слоя биологически совместимого материала непосредственно контактируют друг с другом, в том числе боковые края модуля электроники, запечатывают вместе посредством связывания отжигом. Электронные компоненты тем самым полностью инкапсулируются в биологически совместимом материале. В примере, в котором биологически совместимым материалом является парилен C (например, дихлорди-п-ксилилен), температура отжига может составлять между 150 и 200 градусами Цельсия.

[0029] В некоторых примерах слоистая структура разрабатывается на плоской рабочей подложке, такой как кремниевая пластина, и процесс отжига выполняется, пока слоистая структура находится на рабочей подложке. Кроме того, жертвенный слой может быть нанесен на рабочую подложку до осаждения первого слоя биологически совместимого материала. Жертвенный слой отделяет биологически совместимый материал от рабочей подложки и тем самым препятствует тому, чтобы биологически совместимый материал прилипал к рабочей подложке во время процесса отжига. Жертвенный слой может представлять собой фоторезист и/или не прилипающее покрытие, такое как силан, мыло и т.д. После процесса отжига жертвенный слой может быть растворен посредством смывания с помощью подходящего раствора, чтобы тем самым высвободить инкапсулированную в биологически совместимый материал электронику от рабочей подложки. Раствор для смывания может включать в себя ацетон, изопропиловый спирт и/или воду. Обычно раствор для смывания выбирается таким образом, чтобы растворить жертвенный слой, не затрагивая биологически совместимый материал.

[0030] В некоторых примерах слоистая структура разрабатывается на рабочей подложке, которая не покрыта жертвенным слоем. Например, первый слой биологически совместимого материала может быть нанесен непосредственно на рабочую подложку, такую как чистая кремниевая пластина. Электроника, которая будет инкапсулирована, затем может быть обеспечена на первом слое биологически совместимого материала, а второй слой биологически совместимого материала может быть сформирован на электронике. После отжига инкапсулированная в биологически совместимый материал электроника может быть отслоена от рабочей подложки. В некоторых примерах биологически совместимый материал может сформировать конформное покрытие вокруг рабочей подложки, например, когда слои биологически совместимого материала сформированы посредством процесса напыления. Инкапсулированная в биологически совместимый материал электроника может быть отслоена от рабочей подложки после того, как участки биологически совместимого материала, которые обернуты вокруг рабочей подложки, срезаются (например, посредством травления отожженных слоев биологически совместимого материала для создания структуры инкапсулированной электроники с желаемой формой).

[0031] В некоторых примерах слоистая структура может быть сформирована в желаемую форму после отжига. Например, когда слоистая структура разрабатывается на рабочей подложке, для травления слоистой структуры до промывки инкапсулированного модуля электроники от рабочей подложки может использоваться кислородная плазма. Например, слоистая структура может быть протравлена для создания кольцеобразной структуры, выполненной с возможностью быть встроенной вокруг периметра устанавливаемого на глазу устройства, сделанного из подходящего полимерного материала.

[0032] Модуль электроники может включать в себя систему сбора электропитания для сбора энергии из падающего излучения (например, радиочастотную антенну для индуктивного сбора энергии из падающего радиочастотного излучения и/или фотогальванический элемент для сбора энергии из падающего видимого, инфракрасного и/или ультрафиолетового света). Тем самым инкапсулированный модуль электроники может снабжаться электропитанием беспроводным образом.

[0033] В одном иллюстративном применении инкапсулированный биоинтерактивный модуль электроники встроен в устанавливаемое на глазу устройство. Устанавливаемое на глазу устройство выполнено с возможностью опираться на роговичную поверхность глаза. Устанавливаемое на глазу устройство может быть сформировано из полимерного материала, такого как гидрогельный материал, подобный тому, который применяется для офтальмологических контактных линз. Некоторые примеры биоинтерактивной электроники, которая может быть включена в устанавливаемое на глазу устройство, включают в себя биодатчики для отслеживания концентраций аналита слезной пленки и/или окулярные дисплеи для обеспечения владельца визуальными индикаторами. Таким образом, биоинтерактивная электроника может принимать информацию от владельца (например, биодатчик, который захватывает информацию о концентрации аналита) и/или подавать информацию владельцу (например, окулярный дисплей, который передает информацию владельцу). Биоинтерактивная электроника может снабжаться электропитанием посредством собранной энергии и может не включать в себя значительный встроенный источник электропитания и/или хранения электропитания. Например, биоинтерактивная электроника может снабжаться электропитанием через интегрированную антенну, выполненную с возможностью индуктивно собирать энергию из падающего радиочастотного излучения, и/или с помощью фотогальванического элемента выполненного с возможностью собирать энергию из падающего света. Биоинтерактивный модуль электроники инкапсулирован (запечатан) в биологически совместимый материал двумя слоями биологически совместимого материала, отожженными совместно, чтобы запечатать соответствующие накладывающиеся края. Биологически совместимый материал может быть сформирован в виде сглаженного кольца, расположенного вокруг периферии устанавливаемого на глазу устройства, чтобы избежать помех для светопропускания светочувствительного зрачка около центрального участка глаза, в то время как устанавливаемое на глазу устройство устанавливается на роговичной поверхности.

[0034] Таким образом, биоинтерактивный модуль электроники может представлять собой сенсорную платформу с датчиком, управляющей электроникой и антенной, которые все инкапсулированы в биологически совместимую подложку. При работе управляющая электроника управляет датчиком для выполнения считывания показаний и управляет антенной для беспроводной передачи считанных показаний от датчика к внешнему средству считывания через антенну. В примере, в котором датчик является электрохимическим датчиком, управляющая электроника может быть выполнена с возможностью прикладывать к электродам датчика рабочее напряжение, достаточное для выработки амперометрического тока, измерения этого амперометрического тока и использования антенны для передачи измеренного амперометрического тока внешнему средству считывания.

II. Иллюстративная офтальмологическая платформа электроники

[0035] Фиг. 1 является блок-схемой системы 100, которая включает в себя устанавливаемое на глазу устройство 110, имеющее беспроводную связь с внешним средством 180 считывания. Экспонируемые области устанавливаемого на глазу устройства 110 сделаны из полимерного материала 120, выполненного с возможностью установки в контакте с роговичной поверхностью глаза. Подложка 130 встроена в полимерный материал 120 для обеспечения поверхности установки для источника 140 электропитания, контроллера 150, биоинтерактивной электроники 160 и антенны 170 связи. Биоинтерактивная электроника 160 управляется контроллером 150. Источник 140 электропитания подает рабочие напряжения контроллеру 150 и/или биоинтерактивной электронике 160. Антенна 170 управляется контроллером 150 для передачи информации устанавливаемому на глазу устройству 110 и/или от него. Антенна 170, контроллер 150, источник 140 электропитания и биоинтерактивная электроника 160 все могут быть расположены на встроенной подложке 130. Поскольку устанавливаемое на глазу устройство 110 включает в себя электронику и выполнено с возможностью установки в контакте с глазом, оно также упоминается здесь как офтальмологическая платформа электроники.

[0036] Для обеспечения возможности установки в контакте полимерный материал 120 может иметь вогнутую поверхность, выполненную с возможностью прилипать («устанавливаться») к увлажненной роговичной поверхности (например, посредством капиллярных сил со слезной пленкой, покрывающей роговичную поверхность). Дополнительно или в качестве альтернативы, устанавливаемое на глазу устройство 110 может прилипать посредством вакуумной силы между роговичной поверхностью и полимерным материалом вследствие вогнутого искривления. В то время как вогнутая поверхность устанавливается к глазу, направленная наружу поверхность полимерного материала 120 может иметь выпуклое искривление, которое сформировано, чтобы не мешать движениям века, когда устанавливаемое на глазу устройство 110 установлено на глазу. Например, полимерный материал 120 может быть практически прозрачным искривленным полимерным диском, имеющим форму, аналогичную контактной линзе.

[0037] Полимерный материал 120 может включать в себя один или более биологически совместимых материалов, таких как применяемые в контактных линзах или в других офтальмологических применениях, предусматривающих прямой контакт с роговичной поверхностью. Полимерный материал 120 необязательно может быть сформирован частично из таких биологически совместимых материалов или может включать в себя внешнее покрытие посредством таких биологически совместимых материалов. Полимерный материал 120 может включать в себя материалы, выполненные с возможностью увлажнять роговичную поверхность, такие как гидрогели и т.п. В некоторых вариантах осуществления полимерный материал 120 может быть деформируемым («нежестким») материалом для увеличения комфорта владельца. В некоторых вариантах осуществления полимерному материалу 120 может быть придана форма для обеспечения эаданной корректирующей зрение оптической силы, как может быть обеспечено посредством контактной линзы.

[0038] Подложка 130 включает в себя одну или более поверхностей, подходящих для установки биоинтерактивной электроники 160, контроллера 150, источника 140 электропитания и антенны 170. Подложка 130 может применяться как в качестве установочной платформы для схемы на основе микросхемы (например, посредством монтажа методом перевернутого кристалла на контактные площадки), так и/или в качестве платформы для формирования рисунка из проводящих материалов (например, золота, платины, палладия, титана, меди, алюминия, серебра, металлов, других проводящих материалов, их комбинаций и т.д.) для создания электродов, межсоединений, контактных площадок, антенн и т.д. В некоторых вариантах осуществления на подложке 130 может быть сформирован рисунок из практически прозрачных проводящих материалов (например, оксида олова-индия) с формированием схемы, электродов и т.д. Например, антенна 170 может быть сформирована посредством формирования рисунка из золота или другого проводящего материала на подложке 130 осаждением, фотолитографией, нанесением гальванического покрытия и т.д. Аналогичным образом межсоединения 151, 157 между контроллером 150 и биоинтерактивной электроникой 160 и между контроллером 150 и антенной 170, соответственно, могут быть сформированы осаждением подходящих рисунков из проводящих материалов на подложке 130. Комбинация технологий микрообработки, в том числе, но без ограничения, использование фоторезистов, масок, методик осаждения и/или методик нанесения покрытий, может применяться для формирования рисунка из материалов на подложке 130. Подложка 130 может представлять собой относительно жесткий материал, такой как полиэтилентерефталат (ПЭТ) или другой материал, выполненный с возможностью структурно поддерживать схему и/или микросхемную электронику в пределах полимерного материала 120. Устанавливаемое на глазу устройство 110 в качестве альтернативы может быть выполнено с помощью группы не связанных подложек, а не единственной подложки. Например, контроллер 150 и биодатчик или другой биоинтерактивный электронный компонент могут быть установлены на одной подложке, в то время как антенна 170 установлена на другой подложке, и эти две подложки могут быть электрически соединены посредством межсоединений 157.

[0039] В некоторых вариантах осуществления биоинтерактивная электроника 160 (и подложка 130) может быть помещена вне центра устанавливаемого на глазу устройства 110, и тем самым предотвращается помеха для прохождения света к центральной светочувствительной области глаза. Например, когда устанавливаемому на глазу устройству 110 придана форма вогнутого искривленного диска, подложка 130 может быть встроена вокруг периферии (например, около внешней окружности) диска. Однако в некоторых вариантах осуществления биоинтерактивная электроника 160 (и подложка 130) может быть помещена в или около центральной области устанавливаемого на глазу устройства 110. Дополнительно или в качестве альтернативы, биоинтерактивная электроника 160 и/или подложка 130 могут быть практически прозрачными для поступающего видимого света, чтобы смягчить помеху для прохождения света к глазу. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления биоинтерактивная электроника 160 может включать в себя пиксельную матрицу 164, которая испускает и/или пропускает свет, который будет принят глазом, в соответствии с командами устройства отображения. Таким образом, биоинтерактивная электроника 160 необязательно может быть помещена в центр устанавливаемого на глазу устройства, так чтобы формировать заметные визуальные индикаторы владельцу устанавливаемого на глазу устройства 110, например, отображаемой информации (например, знаков, символов, мигающих рисунков и т.д.) на пиксельной матрице 164.

[0040] Подложке 130 может быть придана форма сглаженного кольца с радиальной размерностью по ширине, достаточной для обеспечения платформы для установки встроенных компонентов электроники. Подложка 130 может иметь толщину, достаточно небольшую, чтобы позволить подложке 130 быть встроенной в полимерный материал 120, не влияя на профиль устанавливаемого на глазу устройства 110. Подложка 130 может иметь толщину, достаточно большую, чтобы обеспечить структурную устойчивость, подходящую для поддержки электроники, установленной на ней. Например, подложке 130 может быть придана форма в виде кольца с диаметром около 10 миллиметров, радиальной шириной около 1 миллиметра (например, внешний радиус на 1 миллиметр больше, чем внутренний радиус) и толщиной около 50 микрометров. Подложка 130 необязательно может быть выровнена с искривлением устанавливаемой на глазу поверхности устанавливаемого на глазу устройства 110 (например, выпуклой поверхности). Например, подложке 130 может быть придана форма вдоль поверхности воображаемого конуса между двумя круговыми сегментами, которые определяют внутренний радиус и внешний радиус. В таком примере поверхность подложки 130 вдоль поверхности воображаемого конуса определяет наклонную поверхность, которая приблизительно выровнена с искривлением устанавливаемой на глазу поверхности при этом радиусе.

[0041] Источник 140 электропитания выполнен с возможностью собирать окружающую энергию для обеспечения электропитания контроллера 150 и биоинтерактивной электроники 160. Например, радиочастотная антенна 142 сбора энергии может захватывать энергию из падающего радиочастотного излучения. Дополнительно или в качестве альтернативы, солнечный элемент(ы) 144 («фотогальванические элементы») может захватывать энергию из поступающего ультрафиолетового, видимого и/или инфракрасного излучения. Кроме того, может быть обеспечена инерционная система извлечения мощности для захвата энергии из окружающих вибраций. Антенна 142 сбора энергии необязательно может быть двухцелевой антенной, которая также используется для передачи информации внешнему средству 180 считывания. Таким образом, функции антенны 170 связи и антенны 142 сбора энергии могут быть достигнуты одной и той же физической антенной.

[0042] Выпрямитель/регулятор 146 может использоваться для преобразования захваченной энергии в стабильное напряжение 141 электропитания постоянного тока, которое подается на контроллер 150. Например, антенна 142 сбора энергии может принимать падающее радиочастотное излучение. Изменение электрических сигналов на выводах антенны 142 выдается выпрямителю/регулятору 146. Выпрямитель/регулятор 146 выпрямляет переменные электрические сигналы в напряжение постоянного тока и регулирует выпрямленное напряжение постоянного тока до уровня, подходящего для работы контроллера 150. Дополнительно или в качестве альтернативы выходное напряжение от солнечного элемента(ов) 144 может быть отрегулировано до уровня, подходящего для работы контроллера 150. Выпрямитель/регулятор 146 может включать в себя одно или более устройств накопления энергии для смягчения высокочастотных изменений в антенне 142 сбора окружающей энергии и/или в солнечном элементе(ах) 144. Например, одно или более устройств накопления энергии (например, конденсатор, катушка индуктивности и т.д.) могут быть соединены параллельно через выходы выпрямителя 146 для регулировки напряжения 141 электропитания постоянного тока и выполнены с возможностью функционировать как низкочастотный фильтр.

[0043] Контроллер 150 включается, когда напряжение 141 электропитания постоянного тока подается на контроллер 150, а логическая схема в контроллере 150 управляет биоинтерактивной электроникой 160 и антенной 170. Контроллер 150 может включать в себя логическую схему, выполненную с возможностью управлять биоинтерактивной электроникой 160 для взаимодействия с биологической средой устанавливаемого на глазу устройства 110. Взаимодействие может предусматривать использование одного или более компонентов, таких как биодатчик 162 аналита, в биоинтерактивной электронике 160 для получения входного сигнала из биологической окружающей среды. Дополнительно или в качестве альтернативы, взаимодействие может предусматривать использование одного или более компонентов, таких как пиксельная матрица 164, для обеспечения выходного сигнала для биологической окружающей среды.

[0044] В одном примере контроллер 150 включает в себя модуль 152 интерфейса датчика, который выполнен с возможностью управлять биодатчиком 162 аналита. Биодатчик 162 аналита, например, может быть амперометрическим электрохимическим датчиком, который включает в себя рабочий электрод и электрод сравнения. Напряжение может быть приложено между рабочим электродом и электродом сравнения, чтобы подвергнуть аналит электрохимической реакции (например, реакции восстановления и/или окисления) на рабочем электроде. Электрохимическая реакция может генерировать амперометрический ток, который может быть измерен с помощью рабочего электрода. Амперометрический ток может зависеть от концентрации аналита. Таким образом, величина амперометрического тока, который измерен с помощью рабочего электрода, может обеспечить показатель концентрации аналита. В некоторых вариантах осуществления модуль 152 интерфейса датчика может быть регулятором напряжения, выполненным с возможностью прикладывать разность потенциалов между рабочим электродом и электродом сравнения, одновременно измеряя ток через рабочий электрод.

[0045] В некоторых примерах также может быть обеспечен реактив, чтобы сделать электрохимический датчик чувствительным к одному или более желаемым аналитам. Например, слой глюкозооксидазы (GOD) вблизи рабочего электрода может катализировать окисление глюкозы, чтобы генерировать перекись водорода (H₂O₂). Перекись водорода затем может быть электролитически окислена на рабочем электроде, что высвобождает электроны к рабочему электроду, давая в результате амперометрический ток, который может быть измерен с помощью рабочего электрода.

глюкоза + O₂H₂O₂ + глюконолактон

H₂O₂ → 2H⁺+O₂+2e^-

[0046] Ток, cгенерированный реакциями или восстановления, или окисления, приблизительно пропорционален скорости реакции. Дополнительно, скорость реакции зависит от частоты молекул аналита, достигающих электродов электрохимического датчика, чтобы подпитывать реакции восстановления или окисления, либо непосредственно, либо каталитически с помощью реактива. В устойчивом состоянии, когда молекулы аналита диффундируют к электродам электрохимического датчика из области образца с приблизительно одинаковой частотой, эти дополнительные молекулы аналита диффундируют в область образца из окружающих областей, при этом скорость реакции приблизительно пропорциональна концентрации молекул аналита. Таким образом, ток, измеренный с помощью рабочего электрода, обеспечивает показатель концентрации аналита.

[0047] Контроллер 150 необязательно может включать в себя модуль 154 формирователя сигналов управления дисплеем для управления пиксельной матрицей 164. Пиксельная матрица 164 может быть массивом отдельно программируемых пропускающих свет, отражающих свет и/или излучающих свет пикселей, размещенных в строках и столбцах. Схемы отдельных пикселей необязательно могут включать в себя жидкокристаллические технологии, микроэлектромеханические технологии, технологии излучающих диодов и т.д., чтобы выборочно пропускать, отражать и/или излучать свет в соответствии с информацией от модуля 154 формирователя сигналов управления дисплеем. Такая пиксельная матрица 164 также может необязательно включать в себя больше чем один цвет пикселей (например, красных, зеленых и синих пикселей) для воспроизведения визуального содержания в цвете. Модуль 154 формирователя сигналов управления дисплеем может включать в себя, например, одну или более линий данных, обеспечивающих запрограммированную информацию отдельно запрограммированным пикселям в пиксельной матрице 164, и одну или более линий адресации для установки групп пикселей для приема такой запрограммированной информации. Такая п