Микроэлектроды в офтальмическом электрохимическом датчике

Микроэлектроды в офтальмическом электрохимическом датчике

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Перекрестная ссылка на родственную заявку

[0001] В настоящей заявке испрашивается приоритет по заявке США № 13/650418, поданной 12 октября 2012 г., которая настоящим включена сюда по ссылке во всей своей полноте.

Предпосылки

[0002] Если в настоящем документе не указано иное, материалы, описанные в этом разделе, не являются уровнем техники для формулы изобретения данной заявки и не признаются уровнем техники из-за включения в этот раздел.

[0003] Электрохимический амперометрический датчик измеряет концентрацию аналита посредством измерения тока, генерируемого вследствие электрохимических реакций окисления или восстановления аналита на рабочем электроде датчика. Реакция восстановления происходит при переносе электронов от электрода к аналиту, тогда как реакция окисления происходит при переносе электронов от аналита к электроду. Направление переноса электронов зависит от электрических потенциалов, приложенных к рабочему электроду потенциостатом. Противоэлектрод и/или электрод сравнения используются для замыкания цепи с рабочим электродом и позволяют протекать генерируемому току. Когда рабочий электрод соответствующим образом электрически смещен, выходной ток пропорционален скорости реакции, что обеспечивает измерение концентрации аналита, окружающего рабочий электрод.

[0004] В некоторых примерах близко к рабочему электроду локализован реагент для избирательного реагирования с требуемым аналитом. Например, вблизи рабочего электрода может быть зафиксирована глюкозооксидаза для реагирования с глюкозой и высвобождения пероксида водорода, который затем электрохимически обнаруживается рабочим электродом для регистрации присутствия глюкозы. Для обнаружения других аналитов могут быть использованы другие ферменты и/или реагенты.

Сущность

[0005] Некоторые варианты осуществления настоящего раскрытия предлагают устанавливаемое на глазу устройство, включающее в себя прозрачный полимерный материал, подложку, антенну, двухэлектродный электрохимический датчик и контроллер. Прозрачный полимерный материал может иметь вогнутую поверхность и выпуклую поверхность. Вогнутая поверхность может быть выполнена съемно устанавливаемой поверх роговичной поверхности, а выпуклая поверхность может быть выполнена совместимой с движением век, когда вогнутая поверхность установлена таким образом. Подложка может быть по меньшей мере частично заделана (встроена) внутри полимерного материала. Антенна может быть расположена на подложке. Двухэлектродный электрохимический датчик может быть расположен на подложке. Двухэлектродный электрохимический датчик может включать в себя рабочий электрод, имеющий по меньшей мере один размер менее чем 25 микрометров, и электрод сравнения, имеющий по меньшей мере в пять раз большую площадь, чем площадь рабочего электрода. Контроллер может быть электрически соединен с электрохимическим датчиком и антенной. Контроллер может быть выполнен с возможностью: (i) прикладывания напряжения между рабочим электродом и электродом сравнения, достаточного для генерации амперометрического тока, связанного с концентрацией аналита в текучей среде, воздействию которой подвергается устанавливаемое на глазу устройство; (ii) измерения этого амперометрического тока; и (iii) использования антенны для выдачи показаний измеренного амперометрического тока. Часть прозрачного полимерного материала может окружать рабочий электрод и электрод сравнения так, что электрический ток, переносимый между рабочим электродом и электродом сравнения, проходит через эту по меньшей мере частично окружающую часть прозрачного полимерного материала.

[0006] Некоторые варианты осуществления настоящего раскрытия предлагают систему, включающую в себя устанавливаемое на глазу устройство и устройство считывания. Устанавливаемое на глазу устройство может включать в себя прозрачный полимерный материал, подложку, антенну, двухэлектродный электрохимический датчик и контроллер. Прозрачный полимерный материал может иметь вогнутую поверхность и выпуклую поверхность. Вогнутая поверхность может быть выполнена съемно устанавливаемой поверх роговичной поверхности, а выпуклая поверхность может быть выполнена совместимой с движением век, когда вогнутая поверхность установлена таким образом. Подложка может быть по меньшей мере частично заделана внутри полимерного материала. Антенна может быть расположена на подложке. Двухэлектродный электрохимический датчик может быть расположен на подложке. Двухэлектродный электрохимический датчик может включать в себя рабочий электрод, имеющий по меньшей мере один размер менее чем 25 микрометров, и электрод сравнения, имеющий по меньшей мере в пять раз большую площадь, чем площадь рабочего электрода. Контроллер может быть электрически соединен с электрохимическим датчиком и антенной. Контроллер может быть выполнен с возможностью: (i) прикладывания напряжения между рабочим электродом и электродом сравнения, достаточного для генерации амперометрического тока, связанного с концентрацией аналита в текучей среде, воздействию которой подвергается устанавливаемое на глазу устройство; (ii) измерения этого амперометрического тока; и (iii) использования антенны для выдачи показаний измеренного амперометрического тока. Часть прозрачного полимерного материала может окружать рабочий электрод и электрод сравнения так, что электрический ток, переносимый между рабочим электродом и электродом сравнения, проходит через эту по меньшей мере частично окружающую часть прозрачного полимерного материала. Устройство считывания может включать в себя одну или более антенн и систему обработки. Одна или более антенн могут быть выполнены с возможностью: передачи радиочастотного излучения для питания устанавливаемого на глазу устройства и приема показаний измеренного амперометрического тока посредством обратно рассеянного излучения, принимаемого упомянутыми одной или более антеннами. Система обработки может быть выполнена с возможностью определения значения концентрации аналита в слезной пленке на основании обратно рассеянного излучения.

[0007] Некоторые варианты осуществления настоящего раскрытия предлагают способ, включающий в себя прикладывание напряжения между рабочим электродом и электродом сравнения, измерение амперометрического тока через рабочий электрод и беспроводную выдачу показаний измеренного амперометрического тока. Напряжение, прикладываемое между рабочим электродом и электродом сравнения, может быть достаточным для того, чтобы вызывать электрохимические реакции на рабочем электроде. Рабочий электрод и электрод сравнения могут быть встроены в устанавливаемое на глазу устройство, имеющее вогнутую поверхность и выпуклую поверхность. Вогнутая поверхность может быть выполнена съемно устанавливаемой поверх роговичной поверхности, а выпуклая поверхность может быть выполнена совместимой с движением век, когда вогнутая поверхность установлена таким образом. Рабочий электрод может иметь по меньшей мере один размер менее чем 25 микрометров, а электрод сравнения может иметь по меньшей мере в пять раз большую площадь, чем площадь рабочего электрода. Рабочий электрод и электрод сравнения могут быть размещены в устанавливаемом на глазу устройстве таким образом, что электрохимические реакции связаны с концентрацией аналита в текучей среде, воздействию которой подвергается устанавливаемое на глазу устройство. Может быть измерен амперометрический ток через рабочий электрод при приложении напряжения между электродами. Устанавливаемое на глазу устройство может включать в себя полимерный материал с частью, которая по меньшей мере частично окружает рабочий электрод и электрод сравнения, так что электрический ток, переносимый между рабочим электродом и электродом сравнения, проходит через эту по меньшей мере частично окружающую часть. Способ может включать в себя беспроводную выдачу показаний измеренного амперометрического тока посредством антенны, встроенной в устанавливаемое на глазу устройство.

[0008] Эти и другие аспекты, преимущества и альтернативы будут очевидны средним специалистам в данной области техники из нижеследующего подробного описания со ссылкой, в случае необходимости, на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

[0009] Фигура 1 представляет собой блок-схему примерной системы, которая включает в себя устанавливаемое на глазу устройство, находящееся в беспроводной связи с внешним устройством считывания.

[0010] Фигура 2A представляет собой вид снизу примерного устанавливаемого на глазу устройства.

[0011] Фигура 2B представляет собой ракурс примерного устанавливаемого на глазу устройства, показанного на фигуре 2A.

[0012] Фигура 2C представляет собой вид сбоку в разрезе примерного устанавливаемого на глазу устройства, показанного на фигурах 2A и 2B, в то время как оно установлено на роговичную поверхность глаза.

[0013] Фигура 2D представляет собой вид сбоку в разрезе, увеличенный настолько, чтобы показать слои слезной пленки, окружающие поверхности примерного устанавливаемого на глазу устройства, в то время как оно вставлено, как показано на фигуре 2C.

[0014] Фигура 3 представляет собой функциональную блок-схему примерной системы для электрохимического измерения концентрации аналита в слезной пленке.

[0015] Фигура 4A представляет собой блок-схему примерного процесса работы электрохимического датчика в устанавливаемом на глазу устройстве для измерения концентрации аналита в слезной пленке.

[0016] Фигура 4B представляет собой блок-схему примерного процесса работы внешнего устройства считывания по опросу электрохимического датчика в устанавливаемом на глазу устройстве для измерения концентрации аналита в слезной пленке.

[0017] Фигура 5A показывает примерную конфигурацию, в которой электрохимический датчик обнаруживает аналит, который диффундирует из слезной пленки через полимерный материал.

[0018] Фигура 5B показывает примерную конфигурацию, в которой электрохимический датчик обнаруживает аналит в слезной пленке, который входит в контакт с датчиком через канал в полимерном материале.

[0019] Фигура 5C показывает примерную конфигурацию, в которой электрохимический датчик обнаруживает аналит, который диффундирует из слезной пленки через утонченный участок полимерного материала.

[0020] Фигура 5D показывает другую примерную конфигурацию, в которой электрохимический датчик обнаруживает аналит, который диффундирует из слоя слезной пленки через полимерный материал.

[0021] Фигура 5E показывает другую примерную конфигурацию, в которой электрохимический датчик обнаруживает аналит в слое слезной пленки, который входит в контакт с датчиком через канал в полимерном материале.

[0022] Фигура 5F показывает другую примерную конфигурацию, в которой электрохимический датчик обнаруживает аналит, который диффундирует из слоя слезной пленки через утонченный участок полимерного материала.

[0023] Фигура 6A иллюстрирует одно примерное размещение электродов в электрохимическом датчике.

[0024] Фигура 6B иллюстрирует другое примерное размещение электродов в электрохимическом датчике.

[0025] Фигура 7A иллюстрирует примерное копланарное размещение электродов в электрохимическом датчике.

[0026] Фигура 7B иллюстрирует примерное некопланарное размещение электродов в электрохимическом датчике.

Подробное описание

[0027] В нижеследующем подробном описании делается ссылка на прилагаемые фигуры, которые составляют его часть. На фигурах схожие символы, как правило, указывают на схожие компоненты, если контекст не требует иного. Иллюстративные варианты осуществления, описанные в подробном описании, фигуры и формула изобретения не предназначены для ограничения. Могут быть использованы другие варианты осуществления и могут быть проделаны другие изменения без отхода от сущности объекта изобретения, представленного в настоящем документе. Легко понять, что аспекты настоящего раскрытия, как в целом описано в настоящем документе и проиллюстрировано на фигурах, могут быть размещены, заменены, объединены, разделены и сконструированы в широком многообразии различных конфигураций, все из которых явно предусмотрены в настоящем документе.

I. Обзор

[0028] Офтальмическая чувствительная платформа может включать в себя датчик, электронные схемы управления и антенну, причем все они расположены на подложке, заделанной внутри полимерного материала, отформованного для контактной установки в глаз. Электронные схемы управления могут вынуждать датчик осуществлять выдачу показаний и могут вынуждать антенну беспроводным образом передавать эти показания от датчика на внешнее устройство считывания через антенну.

[0029] Полимерный материал может иметь форму круглой линзы с вогнутой кривизной, выполненной с возможностью установки на роговичную поверхность глаза. Подложка может быть заделана вблизи периферии полимерного материала, чтобы избежать взаимодействия с падающим светом, принимаемым поблизости от центральной области роговицы. Датчик может быть размещен на подложке обращенным внутрь, к роговичной поверхности, для того чтобы генерировать клинически значимые показания от области вблизи от поверхности роговицы и/или от слезной жидкости, расположенной между контактной линзой и роговичной поверхностью. В некоторых примерах датчик полностью заделан внутри материала контактной линзы. Например, датчик может находиться во взвешенном состоянии в материале линзы и может быть помещен так, что рабочий электрод отстоит менее чем на 10 микрометров от полимерной поверхности, выполненной с возможностью установки на роговицу. Датчик может генерировать выходной сигнал, указывающий на концентрацию аналита, который диффундирует через материал линзы к заделанному датчику.

[0030] Офтальмическая чувствительная платформа может быть запитана посредством излучаемой энергии, улавливаемой на чувствительной платформе. Питание может быть обеспечено светом, возбуждающим фотоэлектрические элементы, содержащиеся на чувствительной платформе. Дополнительно или альтернативно, питание может быть обеспечено радиочастотной энергией, улавливаемой от антенны. С электронными схемами управления может быть встроен выпрямитель и/или регулятор для генерации стабильного напряжения постоянного тока с целью питания чувствительной платформы от улавливаемой энергии. Антенна может быть выполнена в виде рамки из проводящего материала с вводами, подсоединенными к электронным схемам управления. В некоторых вариантах осуществления такая рамочная антенна может также беспроводным образом передавать показания датчика на внешнее устройство считывания посредством изменения импеданса рамочной антенны таким образом, чтобы изменять обратно рассеянное излучение от антенны.

[0031] Человеческая слезная жидкость содержит множество неорганических электролитов (например, Ca²⁺, Mg²⁺, Cl^-), органических растворенных веществ (например, глюкозу, лактат и т.д.), белков и липидов. Контактная линза с одним или более датчиками, которые могут измерять один или более из этих компонентов, обеспечивает удобную неинвазивную платформу для диагностики или мониторинга связанных со здоровьем проблем. Примером является чувствительная к глюкозе контактная линза, которая потенциально может быть использована у диабетиков для мониторинга и контроля их уровня глюкозы в крови.

[0032] Примерный электрохимический датчик установлен на чувствительной платформе, заделанной внутри контактной линзы, и включает в себя рабочий электрод и противоэлектрод сравнения (т.е. противоэлектрод, который также может служить в качестве электрода сравнения). Рабочий электрод может иметь по меньшей мере один размер, меньший, чем 25 микрометров. В некоторых примерах рабочий электрод имеет по меньшей мере один размер примерно 10 микрометров. Противоэлектрод сравнения может иметь по меньшей мере в пять раз большую площадь, чем рабочий электрод. Электроды могут быть помещены в различных геометриях, включая копланарные параллельные стержни, концентрические кольца, соосные диски и т.д. Рабочий электрод и комбинированный противоэлектрод сравнения могут быть образованы из платины, палладия, углерода, серебра, золота, других подходящих проводящих материалов и/или их сочетаний, и т.д. К этим двум электродам может быть подсоединен потенциостат для прикладывания потенциала к рабочему электроду по отношению к противоэлектроду сравнения во время измерения тока через рабочий электрод. Более конкретно, прикладываемый к рабочему электроду потенциал может быть достаточным для вызывания реакций окисления и/или восстановления целевых аналитов, и в этом случае измеренный ток обеспечивает показание концентрации аналита. Электронные схемы управления задействуют антенну для беспроводной передачи показаний тока на внешнее устройство считывания.

[0033] Применение микроэлектрода, такого как рабочий электрод с размером приблизительно 10 микрометров, приводит к токам в типичных токах сигнала, равным нескольким наноамперам. При столь низких токах и с такими размерами электродов диффузия молекул аналита к электроду достаточно эффективна для того, чтобы амперометрические токи легко достигали установившегося состояния в результате постоянного поступления молекул аналита к рабочему электроду посредством диффузии.

[0034] Кроме того, низкие токи позволяют датчику быть менее чувствительным к потере напряжения из-за сопротивления материала электролита между электродами. То есть датчики с низкими рабочими токами создают меньшую потерю напряжения между своими электродами в результате протекающего в датчике тока, даже когда материал между электродами имеет относительно высокое сопротивление. Таким образом, когда электроды заделаны в полимерный материал линзы, который имеет относительно высокое сопротивление по сравнению с типичным водным раствором, используемым в качестве электролита, работа электрохимического датчика может быть улучшена посредством выполнения рабочего электрода в виде микроэлектрода (например, с размером менее чем 25 микрометров, примерно 10 микрометров или даже менее чем 10 микрометров).

II. Примерная офтальмическая платформа с электронными схемами

[0035] Фигура 1 представляет собой блок-схему системы 100, которая включает в себя устанавливаемое на глазу устройство 110, находящееся в беспроводной связи с внешним устройством 180 считывания. Открытые участки устанавливаемого на глазу устройства 110 выполнены из полимерного материала 120, отформованного с возможностью контактной установки на роговичную поверхность глаза. Подложка 130 заделана в полимерный материал 120 для обеспечения установочной поверхности для источника 140 питания, контроллера 150, биоинтерактивных электронных схем 160 и связной антенны 170. Биоинтерактивные электронные схемы 160 работают под управлением контроллера 150. Источник 140 питания подает рабочие напряжения на контроллер 150 и/или биоинтерактивные электронные схемы 160. Антенна 170 работает под управлением контроллера 150, передавая информацию к и/или от устанавливаемого на глазу устройства 110. Антенна 170, контроллер 150, источник 140 питания и биоинтерактивные электронные схемы 160 могут быть все расположены на встроенной подложке 130. Поскольку устанавливаемое на глазу устройство 110 включает в себя электронные схемы и выполнено с возможностью контактной вставки в глаз, оно в настоящем документе также называется офтальмической платформой с электронными схемами.

[0036] Для облегчения контактной вставки полимерный материал 120 может иметь вогнутую поверхность, выполненную с возможностью прилипать ("вставляться") к увлажненной роговичной поверхности (например, посредством капиллярных сил слезной пленки, покрывающей роговичную поверхность). Дополнительно или альтернативно, устанавливаемое на глазу устройство 110 может прилипать под действием силы разрежения между роговичной поверхностью и полимерным материалом благодаря вогнутой кривизне. Будучи вставленной вогнутой поверхностью к глазу, обращенная наружу поверхность полимерного материала 120 может иметь выпуклую кривизну, которую формируют так, чтобы не мешать движению век, когда устанавливаемое на глазу устройство 110 установлено в глаз. Например, полимерный материал 120 может представлять собой практически прозрачный изогнутый полимерный диск, которому придана форма, аналогичная контактной линзе.

[0037] Полимерный материал 120 может включать в себя один или более биосовместимых материалов, таких как применяемые для использования в контактных линзах или других офтальмических применениях, при которых имеет место непосредственный контакт с роговичной поверхностью. Полимерный материал 120 может, необязательно, быть частично образован из таких биосовместимых материалов или может включать в себя внешнее покрытие с такими биосовместимыми материалами. Полимерный материал 120 может включать в себя материалы, выполненные с возможностью увлажнения роговичной поверхности, такие как гидрогели и тому подобное. В некоторых случаях полимерный материал 120 может представлять собой деформируемый ("нежесткий") материал для повышенного удобства носящего. В некоторых случаях полимерному материалу 120 может быть придана такая форма, которая обеспечивает заранее заданную корректирующую зрение оптическую силу, такую как та, которую может обеспечивать контактная линза.

[0038] Подложка 130 включает в себя одну или более поверхностей, подходящих для установки биоинтерактивных электронных схем 160, контроллера 150, источника 140 питания и антенны 170. Подложка 130 может быть использована в качестве установочной (монтажной) платформы для реализованных на основе чипа схем (например, посредством монтажа методом перевернутого кристалла) и/или в качестве площадки 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, антенн и т.д. В некоторых вариантах осуществления практически прозрачные проводящие материалы (например, оксид индия-олова) могут быть нанесены в виде рисунка на подложку 130 с образованием схем, электродов и т.д. Например, антенна 170 может быть образована посредством осаждения рисунка из золота или другого проводящего материала на подложку 130. Аналогично, межсоединения 151, 157 между контроллером 150 и биоинтерактивными электронными схемами 160 и между контроллером 150 и антенной 170, соответственно, могут быть образованы посредством осаждения подходящих рисунков из проводящих материалов на подложку 130. Для формирования рисунков из материалов на подложке 130 может быть использована комбинация резистов, масок и методов осаждения. Подложка 130 может представлять собой относительно жесткий материал, такой как полиэтилентерефталат ("PET") или другой материал, подходящий для того, чтобы служить конструктивной основой для схем и/или электронных схем внутри полимерного материала 120. Устанавливаемое на глазу устройство 110 может, альтернативно, быть выполнено с группой несвязанных подложек, а не с одной подложкой. Например, контроллер 150 и биодатчик или другой биоинтерактивный электронный компонент могут быть установлены на одну подложку, тогда как антенна 170 установлена на другую подложку, и они могут быть электрически соединены посредством межсоединений 157.

[0039] В некоторых вариантах осуществления биоинтерактивные электронные схемы 160 (и подложка 130) могут быть расположены вдали от центра устанавливаемого на глазу устройства 110 и тем самым исключать взаимодействие со светом, проходящим в глаз через центр устанавливаемого на глазу устройства 110. Например, когда устанавливаемое на глазу устройство 110 имеет форму вогнуто-изогнутого диска, подложка 130 может быть заделана по периферии (например, вблизи наружной окружности) диска. В некоторых вариантах осуществления биоинтерактивные электронные схемы 160 (и подложка 130) могут быть расположены в центральной области устанавливаемого на глазу устройства 110. Биоинтерактивные электронные схемы 160 и/или подложка 130 могут быть практически прозрачными для входящего видимого света с целью уменьшения помех при прохождении света в глаз. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления биоинтерактивные электронные схемы 160 могут включать в себя массив (матрицу) 164 пикселей, который(ая) испускает и/или пропускает воспринимаемый глазом свет в соответствии с инструкциями отображения. Таким образом, биоинтерактивные электронные схемы 160 могут, необязательно, быть расположены в центре устанавливаемого на глазу устройства с тем, чтобы генерировать воспринимаемые визуальные указания (зрительные подсказки) для носящего устанавливаемое на глазу устройство 110, например, с помощью отображения информации посредством массива 164 пикселей.

[0040] Подложка 130 может иметь форму уплощенного кольца с радиальной шириной, достаточной для обеспечения установочной платформы для встроенных электронных компонентов. Подложка 130 может иметь толщину, достаточно маленькую для того, чтобы позволять подложке 130 быть заделанной в полимерный материал 120 без влияния на профиль устанавливаемого на глазу устройства 110. Подложка 130 может иметь толщину, достаточно большую для того, чтобы обеспечивать структурную устойчивость, подходящую для обеспечения опоры установленным на ней электронным схемам. Например, подложка 130 может иметь форму кольца с диаметром примерно 10 миллиметров, радиальной шириной примерно 1 миллиметр (например, внешний радиус на 1 миллиметр больше, чем внутренний радиус), и толщину примерно 50 микрометров. Подложка 130 может, необязательно, быть выровнена по кривизне с установочной на глазу поверхностью устанавливаемого на глазу устройства 110 (например, выпуклой поверхностью). Например, подложке 130 может быть придана форма 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 по кривизне с установочной на глазу поверхностью при таком радиусе.

[0041] Источник 140 питания выполнен с возможностью улавливания энергии окружающей среды для питания контроллера 150 и биоинтерактивных электронных схем 160. Например, улавливающая радиочастотную энергию антенна 142 может улавливать энергию из падающего радиоизлучения. Дополнительно или альтернативно, солнечный(е) элемент(ы) 144 ("фотоэлектрические элементы") могут улавливать энергию из поступающего ультрафиолетового, видимого и/или инфракрасного излучения. Кроме того, может быть включена система захвата инерционной энергии для улавливания энергии из колебаний окружающей среды. Улавливающая энергию антенна 142 может, необязательно, представлять собой антенну двойного назначения, которая также используется для передачи информации на внешнее устройство 180 считывания. То есть функции связной антенны 170 и улавливающей энергию антенны 142 могут выполняться одной и той же физической антенной.

[0042] Чтобы обусловить преобразование уловленной энергии в стабильное напряжение 141 питания постоянного тока, которое подается на контроллер 150, может быть использован выпрямитель/регулятор 146. Например, улавливающая энергию антенна 142 может принимать падающее радиочастотное излучение. Переменные электрические сигналы на вводах антенны 142 выдаются на выпрямитель/регулятор 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 альтернативно, выходное напряжение от солнечного(ых) элемента(ов) 144 может быть отрегулировано до уровня, подходящего для работы контроллера 150. Выпрямитель/регулятор 146 может включать в себя одно или более устройств аккумулирования энергии для уменьшения высокочастотных вариаций в собирающих энергию окружающей среды антенне 142 и/или солнечном(ых) элементе(ах) 144. Например, одно или более устройств аккумулирования энергии (например, конденсатор, катушка индуктивности и т.д.) могут быть соединены с выходом выпрямителя 146 и выполнены с возможностью функционирования в качестве низкочастотного фильтра.

[0043] Контроллер 150 включается, когда на контроллер 150 подается напряжение 141 питания постоянного тока, и логика в контроллере 150 управляет биоинтерактивными электронными схемами 160 и антенной 170. Контроллер 150 может включать в себя логическую схему, выполненную с возможностью управления работой биоинтерактивных электронных схем 160 таким образом, чтобы они взаимодействовали с биологическим окружением устанавливаемого на глазу устройства 110. Взаимодействие может включать в себя использование одного или более компонентов, таких как биодатчик 162 аналита, в биоинтерактивных электронных схемах 160 для получения ввода (входных данных) от биологического окружения. Дополнительно или альтернативно, взаимодействие могло бы включать в себя использование одного или более компонентов, таких как массив 164 пикселей, для обеспечения вывода в биологическое окружение.

[0044] В одном примере контроллер 150 включает в себя модуль 152 интерфейса датчика, который выполнен с возможностью управления работой биодатчика 162 аналита. Биодатчик 162 аналита может представлять собой, например, амперометрический электрохимический датчик, который включает в себя рабочий электрод и электрод сравнения. Между рабочим электродом и электродом сравнения может подаваться напряжение для того, чтобы вынуждать аналит претерпевать электрохимическую реакцию (например, реакцию восстановления и/или окисления) на рабочем электроде. Электрохимическая реакция может генерировать амперометрический ток, который может быть измерен посредством рабочего электрода. Амперометрический ток может зависеть от концентрации аналита. Таким образом, величина амперометрического тока, которую измеряют посредством рабочего электрода, может предоставлять показание концентрации аналита. В некоторых вариантах осуществления модуль 152 интерфейса датчика может представлять собой потенциостат, выполненный с возможностью прикладывания разности потенциалов (напряжения) между рабочим электродом и электродом сравнения при измерении тока через рабочий электрод.

[0045] В некоторых случаях в состав также может быть включен реагент для того, чтобы сделать электрохимический датчик чувствительным к одному или более требуемым аналитам. Например, слой глюкозооксидазы ("GOD") вблизи от рабочего электрода может катализировать окисление глюкозы с образованием пероксида водорода (H₂O₂). Пероксид водорода может затем быть подвергнут электроокислению на рабочем электроде, что высвобождает электроны в рабочий электрод, давая амперометрический ток, который может быть измерен посредством рабочего электрода.

[0046] Ток, генерируемый при реакциях восстановления или окисления, приблизительно пропорционален скорости реакции. Кроме того, скорость реакции зависит от скорости достижения молекулами аналита электродов электрохимического датчика для поддержания реакций восстановления или окисления, или непосредственно, или каталитически через реагент. В установившемся состоянии, когда молекулы аналита диффундируют к электродам электрохимического датчика из исследуемой области приблизительно с той же скоростью, с которой дополнительные молекулы аналита диффундируют в исследуемую область из окружающих областей, скорость реакции приблизительно пропорциональна концентрации молекул аналита. Таким образом, ток, измеренный посредством рабочего электрода, дает показание концентрации аналита.

[0047] Контроллер 150 может, необязательно, включать в себя модуль 154 драйвера отображения для управления массивом 164 пикселей. Массив 164 пикселей может представлять собой массив отдельно программируемых светопропускающих, светоотражающих и/или светоизлучающих пикселей, упорядоченно расположенных по строкам и столбцам. Цепи отдельных пикселей могут, необязательно, включать в себя жидкокристаллические технологии, микроэлектромеханические технологии, технологии на основе излучающих диодов и т.д. для избирательных передачи, отражения и/или испускания света в соответствии с информацией от модуля 154 драйвера отображения. Такой массив 164 пикселей может также, необязательно, включать в себя пиксели более чем одного цвета (например, красные, зеленые и синие пикселы) для создания цветного визуального содержимого. Модуль 154 драйвера отображения может включать в себя, например, одну или более строк данных, предоставляющих программную информацию отдельно запрограммированным пикселам в массиве 164 пикселей, и одну или более строк адресации для настройки групп пикселей на прием такой программной информации. Такой массив 164 пикселей, помещенный на глаз, может также включать в себя одну или более линз для направления света от массива пикселей в фокальную плоскость, воспринимаемую глазом.

[0048] Контроллер 150 может также включать в себя цепь 156 связи для отправки и/или приема информации через антенну 170. Цепь 156 связи может, необязательно, включать в себя один или более осцилляторов, смесителей, частотных инжекторов и т.д. для модуляции и/или демодуляции информации на несущей частоте, передаваемой и/или принимаемой антенной 170. В некоторых примерах устанавливаемое на глазу устройство 110 выполнено с возможностью выдачи выходных данных от биодатчика посредством модулирования импеданса антенны 170 таким образом, который воспринимается внешним устройством 180 считывания. Например, цепь 156 связи может вызывать изменения амплитуды, фазы и/или частоты обратно рассеянного излучения от антенны 170, и такие изменения могут быть обнаружены устройством 180 считывания.

[0049] Контроллер 150 соединен с биоинтерактивными электронными схемами 160 посредством межсоединений 151. Например, когда контроллер 150 включает в себя логические элементы, реализованные в интегральной схеме для образования модуля 152 интерфейса датчика и/или модуля 154 драйвера отображения, нанесенный в виде рисунка проводящий материал (например, золото, платину, палладий, титан, медь, алюминий, серебро, металлы, их комбинации и т.д.) может соединять вывод на чипе с биоинтерактивными электронными схемами 160. Аналогично, контроллер 150 соединен с антенной 170 посредством межсоединений 157.

[0050] Следует отметить, что блок-схема, показанная на фигуре 1, описана в связи с функциональными модулями для удобства при описании. Тем не менее, варианты осуществления устанавливаемого на глазу устройства 110 могут быть выполнены с одним или более функциональными модулями ("подсистемами"), реализованными в одном чипе (одной микросхеме), одной интегральной схеме и/или одном физическом элементе. Например, хотя выпрямитель/регулятор 146 проиллюстрирован в блоке 140 источника питания, выпрямитель/регулятор 146 может быть реализован в чипе, который также включает в себя логические элементы контроллера 150 и/или другие элементе встроенных электронных схем в устанавливаемом на глазу устройстве 110. Таким образом, напряжение 141 питания постоянного тока, которое подается на контроллер 150 от источника 140 питания, может представлять собой напряжение питания, которое подается на чип компонентами выпрямителя и/или регулятора того же чипа. То есть функциональные блоки на фигуре 1, показанные как блок 140 источника питания и блок 150 контроллера, не обязательно должны быть реализованы в виде отдельных модулей. Кроме того, один или более из функциональных модулей, описанных на фигуре 1, могут быть реализованы с помощью размещенных по отдельности чипов, электрически соединенных друг с другом.

[0051] Дополнительно или альтернативно, улавливающая энергию антенна 142 и связная антенна 170 могут быть реализованы одной и той же физической антенной. Например, рамочная антенна может как улавливать падающее излучение для выработки энергии, так и передавать информацию с помощью об