Офтальмологическая линза с микрожидкостной аналитической системой

Офтальмологическая линза с микрожидкостной аналитической системой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В этом изобретении описан способ и система для офтальмологических устройств с микрожидкостными компонентами и, более конкретно, микрожидкостные компоненты, которые способны производить анализ глазной жидкости.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Офтальмологическое устройство, такое как контактная линза, интраокулярная линза или пробка для слезной точки, традиционно включало в себя биосовместимое устройство с корректирующими, косметическими или терапевтическими свойствами. Например, контактная линза может обеспечивать одну или более из функциональных возможностей коррекции зрения, косметического улучшения и терапевтического воздействия. Каждая функция обеспечивается физической характеристикой линзы. Конфигурация линзы с включением светопреломляющего свойства может обеспечить функцию коррекции зрения. Включение в материал линзы пигмента может обеспечить косметическое улучшение. Включение в линзу активного агента может обеспечить функциональные возможности лечебного воздействия. Такие физические характеристики реализуются без энергообеспечения линзы. Офтальмологическое устройство традиционно представляло собой пассивное устройство.

Недавно были описаны новые офтальмологические устройства на основе офтальмологических вставок с энергообеспечением. В этих устройствах может использоваться функция подачи питания для обеспечения электроэнергией активных оптических компонентов. Например, в пригодную для ношения линзу может быть встроен узел линзы, имеющий фокус с возможностью электронного регулирования для увеличения или улучшения функции глаза.

Более того, поскольку электронные устройства продолжают уменьшаться в размерах, все более вероятным становится создание микроэлектронных устройств, пригодных для ношения или выполненных с возможностью встраивания, для различных областей применения. Например, в одной из несвязанных областей применения компоненты, включающие в себя микрожидкостные области, стали подходящими инструментами для различных целей. Среди этих целей возможно применение функции выполнения анализа аналита в пробе текучей среды.

Тестирование проб глазной жидкости показало, что она содержит различные химические компоненты, которые могут подходить для выявления в ней биомаркеров. Однако при отборе проб и тестировании глазной жидкости необходимо выполнение пациенту абразивных процедур и наличие сложного оборудования. В связи с этим в офтальмологическое устройство могут быть встроены микрожидкостные элементы для выполнения аналитических процедур глазной жидкости удобными и подходящими способами, которые должны быть безвредными для пользователя.

ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таким образом, указанные выше потребности в значительной мере обеспечиваются способами и системами настоящего описания. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления офтальмологическое устройство может включать в себя несущую вставку с микрожидкостными аналитическими системами, позволяющими выполнять контроль пробы текучей среды небольшого объема.

В соответствии с некоторыми аспектами описания настоящего изобретения система анализа глазной жидкости для офтальмологического устройства может включать в себя источник энергии, способный обеспечивать энергией офтальмологическое устройство. Офтальмологическое устройство с энергообеспечением может подходить для ношения при размещении в контакте с глазной жидкостью глаза пользователя и включать в себя микрожидкостную аналитическую систему, находящуюся в электрическом соединении с источником энергии. Дополнительно, микрожидкостная аналитическая система при функционировании может быть выполнена с возможностью измерять одно или несколько свойств пробы глазной жидкости с помощью процессора, способного выполнять программу. Эта программа может включать в себя предварительно запрограммированные пороговые значения для одного или нескольких свойств глазной жидкости и осуществлять вывод сигнала, когда принятые измерения находятся за пределами соответствующих предварительно запрограммированных пороговых значений.

В соответствии с дополнительными аспектами настоящего изобретения описан способ лечения ненормальных уровней глюкозы. Этот способ может включать в себя этапы, на которых: программируют пороговые значения уровня нормальных концентраций биомаркеров глюкозы, помещают офтальмологическое устройство в контакт с передней поверхностью глаза, получают пробу глазной жидкости с помощью микрожидкостного элемента офтальмологического устройства, измеряют одно или более свойств глазной жидкости с помощью одного или нескольких компонентов датчика офтальмологического устройства, обрабатывают результаты измерений одного или более свойств глазной жидкости для определения, находится ли концентрация биомаркеров глюкозы в пределах предварительно запрограммированных пороговых значений, выводят сигнал на устройство выдачи лекарственного средства на основании измерений. В некоторых вариантах осуществления способ может включать в себя этап, на котором применяют алгоритм, способный компенсировать временную задержку в изменении измеряемых свойств в состоянии, вызвавшем ненормальный уровень.

ОПИСАНИЕ ФИГУР

На Фиг. 1A изображен вид сверху иллюстративной несущей вставки 100 для офтальмологического устройства с энергообеспечением.

На Фиг. 1B изображен изометрический вид иллюстративного офтальмологического устройства 150 с энергообеспечением с двумя частичными поперечными сечениями.

На Фиг. 2A изображен вид сверху иллюстративной многоэлементной вставки 200 кольцевой формы.

На Фиг. 2B изображен первый увеличенный частичный вид 290 в поперечном сечении иллюстративной многоэлементной вставки 200 кольцевой формы, показанной на Фиг. 2A.

На Фиг. 2С изображен второй увеличенный частичный вид 290 в поперечном сечении иллюстративной многоэлементной вставки 200 кольцевой формы, показанной на Фиг. 2A.

На Фиг. 3 изображен вид сверху иллюстративной микрожидкостной аналитической системы 300 офтальмологического устройства.

На Фиг. 4 изображен увеличенный вид сверху частичного сечения микрожидкостной аналитической системы 300, показанной на Фиг. 3, с иллюстративным механизмом 400 накачки, а также областями отбора проб и управляющими компонентами.

На Фиг. 5 изображен вид сверху частичного сечения иллюстративной микрожидкостной аналитической системы 500 с пробой текучей среды, протекающей через микрожидкостный аналитический компонент.

На Фиг. 6 изображен вид сверху сечения компонента 600 микрожидкостной аналитической системы с элементом 630 для хранения отходов.

На Фиг. 7 изображен вид сверху сечения иллюстративного механизма 700 накачки для микрожидкостной аналитической системы с использованием лаборатории, встроенной в микрочипы.

На Фиг. 8 изображена схематическая конфигурация иллюстративной системы 800 накачки, которая может подходить для реализации аспектов настоящего описания.

На Фиг. 9 изображена схематическая конфигурация иллюстративной искусственной поры 900 для офтальмологического устройства с энергообеспечением, способной получать пробу текучей среды в микрожидкостной аналитической системе.

На Фиг. 10 изображена принципиальная схема иллюстративного поперечного сечения многослойных кристаллических интегрированных компонентов, обеспечивающих функционирование микрожидкостных элементов, встроенных внутрь офтальмологических устройств.

На Фиг. 11 изображена принципиальная схема процессора, который можно использовать для осуществления некоторых аспектов настоящего описания.

На Фиг. 12 изображены иллюстративные этапы способа, которые можно использовать для отслеживания уровней глюкозы пользователя, носящего офтальмологическую линзу, в соответствии с аспектами настоящего описания.

На Фиг. 13 изображены иллюстративные этапы способа, которые можно использовать для терапии уровней глюкозы пользователя, носящего офтальмологическую линзу, в соответствии с аспектами настоящего описания.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к офтальмологическому устройству, содержащему микрожидкостные элементы, и системе, которую можно использовать для выполнения анализа глазной жидкости при ее контакте с поверхностью глаза. В следующих далее разделах приведено подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения. Описания как предпочтительных, так и альтернативных вариантов осуществления являются только примерами осуществления, и следует понимать, что специалисту в данной области будут понятны возможности внесения изменений, модификаций и создания альтернатив. Поэтому следует понимать, что объем настоящего изобретения не ограничен указанными примерами осуществления.

СПИСОК ТЕРМИНОВ

В этом описании и пунктах формулы, которые относятся к настоящему изобретению, могут использоваться различные термины, к которым будут применены приведенные ниже определения.

Электросмачивание на диэлектрике (или EWOD) - при использовании в настоящем документе термин относится к классу устройств или классу частей устройств с комбинацией несмешивающихся текучих сред или жидкостей, участком поверхности с заданной свободной энергией поверхности и электрическим полем, создаваемым приложением потенциала. Как правило, электрическое поле, создаваемое приложением потенциала, изменяет свободную энергию поверхности области поверхности, что может привести к изменению взаимодействия несмешивающихся текучих сред с областью поверхности.

С энергообеспечением - при использовании в настоящем документе термин относится к состоянию возможности подачи электрического тока или хранения электрической энергии внутри.

Энергия - при использовании в настоящем документе термин относится к способности физической системы совершать работу. Многие способы применения в пределах настоящего изобретения могут относиться к упомянутой способности выполнять электрические действия при совершении работы.

Источник питания - при использовании в настоящем документе термин относится к устройству или слою, способному снабжать энергией или переводить логическое или электрическое устройство в состояние с энергообеспечением.

Устройство сбора энергии - при использовании в настоящем документе термин относится к устройству, способному извлекать энергию из среды и превращать ее в электрическую энергию.

Функционализированный - при использовании в настоящем документе термин относится к получению слоя или устройства, способного выполнять функцию, включающую в себя, например, подачу питания, активацию или управление.

Утечка - при использовании в настоящем документе термин относится к нежелательной потере энергии.

Линза или офтальмологическое устройство - при использовании в настоящем документе термины относятся к любому устройству, расположенному в глазу или на нем. Данные устройства могут обеспечивать оптическую коррекцию, выполнять косметическую функцию или обеспечивать функциональные возможности, не связанные с глазом. Например, термин «линза» может относиться к контактной линзе, интраокулярной линзе, накладной линзе, глазной вставке, оптической вставке или иному подобному устройству, которое используется для коррекции или модификации зрения или для косметического улучшения физиологии глаза (например, цвета радужной оболочки) без ущерба для зрения. В альтернативном варианте осуществления линза может обеспечивать неоптические функции, такие как, например, контроль уровня глюкозы или введение лекарственного средства. В некоторых вариантах осуществления предпочтительные линзы настоящего изобретения представляют собой мягкие контактные линзы, изготовленные из силиконовых эластомеров или гидрогелей, которые включают в себя, например, силикон-гидрогели и фтор-гидрогели.

Литий-ионный элемент - при использовании в настоящем документе термин относится к электрохимическому элементу, в котором электрическая энергия генерируется в результате движения ионов лития через элемент. Такой электрохимический элемент, как правило, называемый аккумулятором, в своих типичных формах может быть подзаряжен или перезаряжен.

Несущая вставка - при использовании в настоящем документе термин относится к герметизированной вставке, которая будет включена в офтальмологическое устройство с энергообеспечением. В несущую вставку можно встроить элементы подачи питания и схему. Несущая вставка определяет основное назначение офтальмологического устройства с энергообеспечением. Например, в вариантах осуществления, в которых офтальмологическое устройство с энергообеспечением позволяет пользователю регулировать оптическую силу, несущая вставка может включать в себя элементы подачи питания, управляющие частью жидкостного мениска в оптической зоне. В альтернативном варианте осуществления несущая вставка может иметь кольцевую форму, так что оптическая зона не будет содержать материал. В таких вариантах осуществления обусловленная энергопитанием функция линзы может быть не связана с оптическим качеством, но может, например, обеспечивать контроль уровня глюкозы или введение лекарственного средства.

Микрожидкостные аналитические системы - при использовании в настоящем документе термин может относиться к системе с низким энергопотреблением, включающей в себя одну или более пор, из которых может быть отобрана проба текучей среды, а в некоторых вариантах осуществления перемещен через канал или диффундирован, для определения характеристик одного или более свойств пробы текучей среды. В некоторых вариантах осуществления микрожидкостные аналитические системы могут включать в себя активные микрожидкостные компоненты, например, микронасосы и микроклапаны. Альтернативно или дополнительно, в некоторых вариантах осуществления каплями можно управлять, например, с помощью способов электросмачивания и/или электрофореза.

Рабочий режим - при использовании в настоящем документе термин относится к состоянию с высоким потреблением тока, в котором протекающий в схеме ток позволяет устройству выполнять свою основную обусловленную энергопитанием функцию.

Оптическая зона - при использовании в настоящем документе термин относится к области офтальмологической линзы, через которую видит пользователь офтальмологической линзы.

Мощность - при использовании в настоящем документе термин относится к выполняемой работе или энергии, передаваемой за единицу времени.

Перезаряжаемый или подзаряжаемый - при использовании в настоящем документе термин относится к возможности возврата в состояние с более высокой способностью совершения работы. Многие способы применения в пределах настоящего изобретения могут относиться к способности восстановления с возможностью проводить электрический ток с определенной скоростью и в течение определенного восстановленного периода времени.

Подзаряжать или перезаряжать - при использовании в настоящем документе термины относятся к восстановлению состояния с высокой способностью выполнения работы. Многие способы применения в пределах настоящего изобретения могут относиться к восстановлению способности устройства проводить электрический ток с определенной скоростью и в течение определенного восстановленного периода времени.

Эталон - при использовании в настоящем документе относится к схеме, в идеальном варианте создающей фиксированное и стабильное напряжение или выходное значение тока, которые подходят для применения в других схемах. Эталон может быть получен из запрещенной энергетической зоны, может иметь компенсацию температуры, подачи питания и технологических вариаций и может быть рассчитан для конкретной специализированной интегральной схемы (ASIC).

Функция сброса - при использовании в настоящем документе термин относится к самозапускающемуся алгоритмическому механизму для установки схемы в определенное предварительно заданное состояние, включающее в себя, например, логическое состояние или состояние подачи питания. Функция сброса может включать в себя, например, схему сброса при включении питания, которая в сочетании с механизмом переключения может обеспечивать надлежащую подачу питания на микрочип, как при первоначальном подключении к источнику энергии, так и при выходе из режима сохранения энергии.

Спящий режим или режим ожидания - при использовании в настоящем документе термины относятся к состоянию низкого потребления тока устройства с энергообеспечением после того, как механизм переключения будет перекрыт с целью энергосбережения, когда рабочий режим не требуется.

Многослойный - при использовании в настоящем документе термин относится к размещению, по меньшей мере, двух слоев компонентов вблизи друг друга таким образом, что, по меньшей мере, часть одной поверхности одного из слоев контактирует с первой поверхностью второго слоя. В некоторых вариантах осуществления между двумя слоями может находиться пленка, обеспечивающая адгезивное прикрепление или выполняющая иные функции таким образом, что слои контактируют друг с другом через упомянутую пленку.

Многослойное интегрированное многокомпонентное устройство или SIC-устройство - при использовании в настоящем документе термины относятся к продуктам технологий, формирующим тонкие слои подложек, которые могут содержать электрические и электромеханические устройства, в функциональные интегрированные устройства путем наложения, по меньшей мере, части каждого слоя друг на друга. Такие слои могут содержать компоненты устройств различных типов, форм и размеров, а также изготовленных из различных материалов. Кроме того, эти слои можно получить с помощью различных технологий производства устройств для получения различных контуров.

Режим сохранения энергии - при использовании в настоящем документе термин относится к состоянию системы, содержащей электронные компоненты, в которой источник энергии обеспечивает или должен обеспечивать минимальный проектный ток нагрузки. Данный термин не является взаимозаменяемым с термином «режимом ожидания».

Вставка подложки - при использовании в настоящем документе термин относится к формуемой или жесткой подложке, способной поддерживать источник энергии внутри офтальмологической линзы. В некоторых вариантах осуществления вставка подложки также поддерживает один или более компонентов.

Механизм переключения - при использовании в настоящем документе термин относится к компоненту, интегрированному в схему и обеспечивающему различные уровни сопротивления, который может реагировать на внешний раздражитель, независимый от офтальмологического устройства.

ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО С ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕМ

На Фиг. 1A изображен вид сверху иллюстративной несущей вставки 100 для офтальмологического устройства с энергообеспечением. Несущая вставка 100 может содержать оптическую зону 120, которая может быть или не быть функционализированной для обеспечения коррекции зрения. Если обусловленная энергопитанием функция офтальмологического устройства не связана со зрением, оптическая зона 120 несущей вставки 100 может не содержать материал. В некоторых вариантах осуществления несущая вставка 100 может включать в себя часть, находящуюся вне оптической зоны 120, содержащую подложку 115 со встроенными элементами 110 подачи питания и электронными компонентами 105.

В некоторых вариантах осуществления источник 110 энергии, который может представлять собой, например, аккумулятор, и нагрузка 105, которая может представлять собой, например, полупроводниковый кристалл, могут быть прикреплены к подложке 115. Проводящие дорожки 125 и 130 могут электрически соединять электронные компоненты 105 и элементы 110 подачи питания. В некоторых вариантах осуществления несущая вставка 100 может быть полностью герметизирована для защиты и вмещения элементов 110 подачи питания, дорожек 125 и 130 и электронных компонентов 105. В некоторых вариантах осуществления герметизирующий материал может быть полупроницаемым, например, для предотвращения попадания определенных веществ, таких как вода, в несущую вставку 100 и обеспечения входа определенных веществ, таких как газы среды, пробы текучей среды и/или побочные продукты реакций внутрь элементов 110 подачи питания и/или выхода из них, входа в несущую ставку 100 и/или выхода из нее.

На Фиг. 1B изображен изометрический вид иллюстративного офтальмологического устройства 150 с энергообеспечением с двумя частичными поперечными сечениями. В некоторых вариантах осуществления несущая вставка 100 может быть включена в офтальмологическое устройство 150, которое может содержать полимерный биосовместимый материал. Офтальмологическое устройство 150 может включать в себя конструкцию из жесткой центральной части и мягкой «юбки», причем центральный жесткий оптический элемент содержит несущую вставку 100. В некоторых конкретных вариантах осуществления несущая вставка 100 может непосредственно контактировать с атмосферой и поверхностью роговицы на передней и задней поверхностях соответственно, или в альтернативном варианте осуществления несущую вставку 100 можно герметизировать в офтальмологическом устройстве 150. Периферическая зона 155 офтальмологического устройства 150 может состоять из мягкого материала «юбки», включающего в себя, например, гидрогелевый материал. Инфраструктура несущей вставки 100 и офтальмологического устройства 150 может обеспечивать среду для выполнения анализа глазной жидкости при контакте с поверхностью глаза в соответствии с аспектами настоящего изобретения. Пробы глазной жидкости могут включать в себя любое одно или комбинацию из слезной жидкости, водянистой влаги, жидкой части стекловидного тела и других тканевых жидкостей, расположенных в глазу.

На Фиг. 2A изображен вид сверху иллюстративной многоэлементной кольцевой вставки 200. Как показано на фигуре, иллюстративная многоэлементная кольцевая вставка 200 может быть кольцом из материала вокруг центральной оптической зоны, которая не содержит материал. Более того, кольцевая вставка 200 может быть сформирована наружной границей 220 и краем 230 внутренней кольцевой зоны. В промежутке между наружной границей 220 и краем 230 внутренней кольцевой зоны могут располагаться элементы 240 подачи питания, соединительные элементы 245 различных типов и/или элемент 250 электронной схемы.

На Фиг. 2B изображен первый увеличенный частичный вид 290 в поперечном сечении иллюстративной многоэлементной вставки 200 кольцевой формы, показанной на Фиг. 2A. Поперечное сечение 290 показывает кольцевую вставку 200 как комбинацию переднего элемента 291 вставки и заднего элемента 292 вставки. Как показано на фигуре, в некоторых вариантах осуществления передний элемент 291 вставки и задний элемент 292 вставки могут быть соединены и вместе герметизированы. В различных вариантах осуществления для соединения обеих частей вместе могут быть реализованы другие структурные элементы и средства. В герметизированном пространстве также может находиться интегрированный в схему элемент 293, соединенный с соединительными элементами.

На Фиг. 2С изображен второй увеличенный частичный вид 290 в поперечном сечении иллюстративной многоэлементной вставки 200 кольцевой формы, показанной на Фиг. 2A. В частности, в других разделах/вариантах осуществления приводится другой тип структуры, показанный на поперечном сечении 295. Из показанного можно заметить, что может быть образован зазор или пора 296 для возможности открытия некоторой части внутреннего пространства кольцевой вставки 200 во внешнюю среду. Там могут находиться многочисленные компоненты 298, которые могут соединяться с этим отверстием и сами по себе могут быть герметизированы внутри кольцевой вставки 200. Соответственно, это свойство управляемого взаимодействия компонента (-ов) 298, расположенного (-ых) внутри кольцевой вставки 200, с текучими средами и/или газами во внешней среде в некоторых вариантах осуществления может позволить встраивать микрожидкостные элементы внутрь офтальмологических устройства.

Микрожидкостные элементы для анализа АНАЛИТА

На Фиг. 3 изображен вид сверху иллюстративной микрожидкостной аналитической системы 300 офтальмологического устройства на офтальмологической несущей вставке. В дополнение к элементам 320 подачи питания, схеме 310 управления и соединительным элементам 340, в некоторых вариантах осуществления несущая вставка может включать в себя микрожидкостную аналитическую систему 300, включающую в себя компонент 335 для задерживания жидких отходов. Микрожидкостная аналитическая система 300 может быть способна определять аналит/биомаркер (наличие или концентрацию) в пробе текучей среды.

На Фиг. 4 изображен увеличенный вид сверху частичного сечения микрожидкостной аналитической системы 300, показанной на Фиг. 3, с иллюстративным механизмом 400 накачки, а также областями отбора проб и управляющими компонентами. Как показано, в некоторых вариантах осуществления схема 440 управления может быть электрически подключена к компонентам микрожидкостной аналитической системы посредством соединения (-ий) 420. Может быть включен элемент 450 управления порой (не показан), и он может подходить для соединения микрожидкостной аналитической системы 300 с текучей средой (не показана) за пределами вставки. Иллюстративные аспекты различных конфигураций пор приведены в последующих разделах; однако пора может позволять пробам текучей среды проходить из среды за пределами вставки в элемент 460 накачки.

В некоторых вариантах осуществления элемент 460 накачки может содержать активирующий, или приводной, компонент 430, который может быть способен взаимодействовать с насосом 460. В одном из примеров элемент 460 накачки может содержать гибкую и сминающуюся мембрану и может быть активирован приложением давления к мембране. Существует множество способов управления приложением давления к мембране. Например, текучая среда может заполнять полость 431 и протекать через трубку 435, соединенную с полостью 431, в элемент 460 накачки. Соответственно, полость 431 может включать в себя элементы, позволяющие прилагать давление к содержащейся внутри текучей среде. Например, пьезоэлектрические компоненты могут использоваться для увеличения объема при приложении напряжения и, таким образом, для оказания давления на содержащуюся текучую среду. В других вариантах осуществления термосжимаемые материалы могут реагировать на изменение температуры, которым можно управлять путем приложения электрической энергии к нагревательному элементу. В еще одном варианте осуществления компонент электросмачивания на диэлектрике (EWOD) может оказывать давление на текучую среду за счет изменения смачивающих характеристик поверхности в полости 431 при приложении напряжения. Также могут применяться другие средства управления механизмом накачки, которые также могут непосредственно взаимодействовать на самом элементе 460 накачки. Дополнительное отличие может происходить от применения компонентов EWOD для воздействия на поток самих текучих сред вместо применения механических средств накачки.

Элемент 460 накачки может нагнетать текучую среду для ее протекания через канал 470 и затем в камеру 405 для анализа микрожидкостной аналитической системы 400. Дополнительные подробности в отношении компонентов в таких камерах 405 будут описаны в последующих разделах, но если изложить это коротко, текучая среда может протекать через камеру 405 для анализа и оказывать влияние на электрод (-ы) 410, который (которые) может (могут) быть частью этих компонентов.

На Фиг. 5 изображен вид сверху частичного сечения иллюстративной микрожидкостной аналитической системы 500 с пробой текучей среды, протекающей через микрожидкостный аналитический компонент. Из-за природы кольцевой системы можно наблюдать размещение компонентов в криволинейном виде, поскольку многие детали могут изменяться в криволинейной системе, включая, например, точные формы электродов и поперечные сечения камеры. В других вариантах осуществления, однако, могут быть образованы линейные аналитические системы, которые имеют размеры, позволяющие устанавливать их в среду глаза. Кроме того, в дополнительных вариантах осуществления, независимо от природы системы, наряду с камерой для анализа вся подложка, на которую опирается камера, может быть изогнута, что позволяет опираться на приблизительно сферическую поверхность глаза. Подробная информация о трехмерной природе камеры для анализа может учитываться в моделях, связанных с эффективностью системы. Для целей иллюстрации, однако, в этом описании заявлены указанные нюансы, но будет показан пример осуществления с искривлением элементов линейной микрожидкостной аналитической системы 500.

На части микрожидкостной аналитической системы 500 показан микроканал 550 для получения и транспортировки проб текучей среды. Эти пробы текучей среды могут быть перекачаны из наружного местоположения, например, с помощью ранее упомянутой системы накачки (например, 460 на Фиг. 4). Например, пробы текучей среды могут быть отобраны из глазной жидкости, которая может окружать контактную линзу, содержащую микрожидкостную аналитическую систему 500. Аналитический датчик 570 может быть установлен, например, вдоль микроканала. Этот аналитический датчик 570 может быть способен выполнять один или более из этапа электрохимического анализа, этапа фотометрического анализа или других этапов анализа проб текучей среды. В одном иллюстративном варианте осуществления стадия анализа может быть связана с фотометрической регистрацией концентрации глюкозы на основе типологии флуоресцентного датчика, использующего один или более компонентов. В другом примере датчик может обнаруживать наличие продуктов реакции от взаимодействия глюкооксидазы с частями аналитического датчика 570 и пробой текучей среды. Может применяться множество электрических соединений 520, с помощью которых подключается чувствительный элемент 570 для управления электронными компонентами.

Текучая среда может протекать в микроканал 550 из канала 540 накачки. Поскольку текучая среда протекает в микроканал, она может вытеснять другую текучую среду в конкретную область или при первоначальном применении может вытеснять в канал окружающий газ. По мере протекания текучей среды она может восприниматься частью микроканала, находящейся перед датчиком, содержащей электроды 560 и 561, а также частью, находящейся после датчика, содержащей электроды 562 и 563. В некоторых вариантах осуществления измерение импеданса между электродами, например, 560 и 561, можно применять для регистрации потока материала. В других вариантах осуществления сопротивление цепи электродов 562 и 563 может изменяться при наличии текучей среды внутри микроканала 550 или при наличии фронта между двумя текучими средами с различными характеристиками, находящимися в микроканале 550. Текучая среда 580 может протекать по микроканалу из пустой области микроканала 590 для отбора пробы. В альтернативном варианте осуществления часть микроканала 590 может представлять другой раствор текучей среды, которая, например, может иметь другую концентрацию электролитов, и в связи с этим иметь проводимость, отличную от проводимости типичной слезной жидкости.

Как правило, измерение импеданса, или активного сопротивления, между позиционными электродами 560–563 в вариантах осуществления настоящего изобретения может быть достигнуто путем приложения между ними напряжения и измерения результирующего тока. Между позиционными электродами 560–563 может быть приложено постоянное напряжение или переменное напряжение и, соответственно, может быть измерен результирующий постоянный ток или переменный ток. Результирующий постоянный или переменный ток может затем применяться для расчета импеданса, или активного сопротивления. Кроме того, для специалиста в данной области техники будет очевидно, что измерение импеданса может включать как измерение активного падения напряжения (т. е. сопротивления [R] в омах или напряжения/тока), так и измерение емкости (т. е. емкости в фарадах или кулонах на вольт). На практике импеданс может быть измерен, например, путем приложения переменного тока к позиционному электроду (позиционным электродам) 560–563 и измерения результирующего тока. При разных частотах переменного тока в определении измеряемого импеданса преобладает или резистивное, или емкостное влияние. Чистый резистивный компонент может преобладать при более низких частотах, в то время как чистый емкостный компонент может преобладать при более высоких частотах. Для того чтобы отличить резистивные и емкостные компоненты, можно определить разность фаз между прилагаемым переменным током и измеряемым результирующим током. Если фазовый сдвиг нулевой, преобладает чистый резистивный компонент. Если фазовый сдвиг указывает на то, что ток отстает от напряжения, это указывает на значительный емкостный компонент. Таким образом, в зависимости от частоты прилагаемого переменного тока и конфигурации позиционного электрода может быть целесообразным измерить сопротивление или комбинацию сопротивления и емкости.

Как показано в конкретном примере, представленном на Фиг. 5, измерения импеданса могут выполняться, например, путем приложения переменного напряжения между первым позиционным электродом 530 и соединением 510 последнего позиционного электрода и измерения результирующего переменного тока. Поскольку цепь, включающая в себя электроды 560, 561, 562 и 563, может быть частью конденсатора (как и любое вещество [например, воздух или проба жидкости] внутри микроканала 550 между последовательными позиционными электродами и любыми слоями, которые могут отделять позиционные электроды от прямого контакта с текучей средой в микроканале 550), измеряемый ток может быть использован для вычисления импеданса. Наличие или отсутствие пробы жидкости в микроканале 550, 590 между электродами будет влиять на измеряемый ток и импеданс. Частота и амплитуда переменного напряжения, прилагаемого между первым и вторым позиционными электродами 560–563, может быть задана таким образом, что наличие пробы жидкости между первым и вторым позиционными электродами 560–563 может быть обнаружено по значительному увеличению измеряемого тока.

Что касается измерения импеданса, или сопротивления, величина прилагаемого напряжения может находиться, например, в диапазоне от приблизительно 10 мВ до приблизительно 2 вольт для случая офтальмологической пробы слезной жидкости и позиционных электродов на основе углерода или серебра с красителем. Нижний и верхний пределы диапазона прилагаемого напряжения зависят от начала электролиза или электрохимического разложения пробы жидкости. В тех случаях, когда применяется переменное напряжение, переменное напряжение может прилагаться, например, при частоте, которая приводит к незначительному чистому изменению свойств пробы жидкости в связи с протеканием одной или более электрохимических реакций. Такой диапазон частот может составлять, например, от приблизительно 10 Гц до приблизительно 100 кГц с симметричной формой кривой напряжения около 0 вольт (т. е. среднеквадратичное значение переменного напряжения приблизительно равно нулю).

Как показано на фигуре, аналитический датчик 570 и позиционные электроды 560–563 могут находиться в функциональном соединении с микроканалом 550. Следует отметить, что позиционные электроды 560–563, применяемые в вариантах осуществления настоящего изобретения, могут быть образованы из любого подходящего проводящего материала, известного специалистам в данной области, включающего в себя проводящие материалы, обычно применяемые в качестве материалов аналитического электрода и, в частности, проводящие материалы, известные как подходящие для использования в гибких схемах, способах фотолитографического производства, способах трафаретной печати и способах флексографической печати. Подходящие проводящие материалы включают в себя, например, углерод, благородные металлы (например, золот