JP2016507074A - 眼部装着可能型デバイスにおける環状構造の位置決めの方法 - Google Patents

Abstract

眼部装着可能型デバイスと、眼部装着可能型デバイスを製造するための方法の例が記載される。方法は、第一の量の重合性材料を環状構造に配置することを含んでもよく、環状構造は分析物を検出するように構成された少なくとも１つのセンサを含んでもよい。方法はまた、配置された第一の量の重合性材料の環状構造を金型に配置することを含んでもよく、金型は眼部装着可能型デバイスを形成するように構成されている。さらに方法は、第一の量の重合性材料を硬化させながら、金型内の環状構造に圧力を印加することを含んでもよい。またさらに方法は、中に環状構造を有する金型に重合性材料の第二の量を加えることと、環状構造が少なくとも部分的に眼部装着可能型デバイスに封入されるようにオーバーモールドされたポリマー層を形成するために、第二の量の重合性材料を硬化させることとを含んでもよい。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１３年１月１７日出願の米国特許出願第１３／７４３，４４３に基づく優先権を主張し、その全体を本明細書に参照によって援用する。

背景
眼部装着可能型デバイスは、眼部装着可能型デバイスを装着したユーザの眼から検出された少なくとも１つの分析物に基づいた健康関連情報を監視するように構成され得る。このような眼部装着可能型デバイスは、少なくとも一つの分析物（例えば、グルコース）を検出するセンサ装置を含み得る。たとえば、眼部装着可能型デバイスは、少なくとも一つの分析物を検出するように構成されたセンサ装置を含むコンタクトレンズの形態であってもよい。センサ装置は、ユーザのグルコースレベルといった、眼部装着可能型デバイスのユーザの健康に関する情報を監視し得る。さらに、センサ装置は、様々な他の種類の健康関連情報を監視し得る。

概要
本出願は、眼部装着可能型デバイスにおける環状構造の位置決めの方法に関する実施形態を開示する。１つの態様において、本出願は、１つの方法を記載する。この方法は、第１の量の重合性材料を環状構造に塗布することを含んでもよく、環状構造は分析物を検出するように構成された少なくとも１つのセンサを備えてもよい。この方法はまた、第１の量の重合性材料が塗布された環状構造を金型に位置決めすることを含み、金型は眼部装着可能型デバイスを形成するように構成される。この方法はまた、第１の量の重合性材料を硬化させながら、金型内の環状構造に圧力を印加することを含んでもよい。この方法はさらに、中に環状構造を有する金型に第２の量の重合性材料を加えることと、環状構造が少なくとも部分的に眼部装着可能型デバイスに封入されるようにオーバーモールドされたポリマー層を形成するために、第２の量の重合性材料を硬化させることとを含んでもよい。

別の態様において、本出願は一つの方法を記載する。この方法は、第１の量の重合性材料を環状構造に塗布することを含んでもよく、環状構造は分析物を検出するように構成された少なくとも１つのセンサを備える。この方法はまた、第１の量の重合性材料が塗布された環状構造を金型内の予め形成されたポリマー層上に位置決めすることを含んでもよく、金型は眼部装着可能型デバイスを形成するように構成されている。この方法はまた、弾性材を備えるプランジャを介して、金型内の環状構造へ圧力を印加することを含んでもよい。この方法はさらに、中に環状構造を有する金型に第２の量の重合性材料を加え、環状構造が眼部装着可能型デバイス内に完全に封入されるようにオーバーモールドされたポリマー層を形成するために、第２の量の重合性材料を硬化させることとを含んでよい。

さらに別の態様では、本出願は、一つの方法を記載する。この方法は、環状構造にある量の接着材を塗布することを含んでもよく、環状構造は分析物を検出するように構成された少なくとも１つのセンサを含む。この方法はまた、ある量の接着材が塗布された環状構造を金型に位置決めすることを含んでもよく、金型は眼部装着可能型デバイスを形成するように構成されている。この方法は、またある量の接着材を硬化させながら、金型内の環状構造に圧力を印加することを含んでもよい。この方法はさらに、中に環状構造を有する金型にそれぞれの量の重合性材料を加え、環状構造が少なくとも部分的に眼部装着可能型デバイスに封入されるようにオーバーモールドされたポリマー層を形成するために、それぞれの量の重合性材料を硬化することを含んでよい。

前述の概要は例示であり、限定的であることを意図するものではない。上述の例示的な態様と実施形態と特徴とに加え、さらなる態様と実施形態と特徴とが、図面を参照し、以下の詳細な説明によって明らかになるであろう。

例示的実施形態による、眼部装着可能型デバイスに環状構造を位置決めする方法を示すフローチャートである。 例示的実施形態による、眼部装着可能型デバイスの製造工程を示す図である。 例示的実施形態による、眼部装着可能型デバイスの別の製造工程を示す図である。 例示的実施形態による、第１のポリマー層の形成を示す図である。 例示的実施形態による、第１のポリマー層上の環状構造の位置決めを示す図である。 例示的実施形態による、環状構造全体への圧力の印加を示す図である。 例示的実施形態による、環状構造上の別個の位置への圧力の印加を示す図である。 例示的実施形態による、環状構造上の複数の別個の位置への圧力の印加を示す図である。 例示的実施形態による、第１のポリマー層と環状構造上への第２のポリマー層の形成を示す図である。 例示的実施形態による、眼部装着可能型デバイスの例を示す図である。 例示的実施形態による、外部リーダと無線通信を行う眼部装着可能型デバイスを有するシステムのブロック図である。 例示的な実施形態による、眼部装着可能型デバイスの例の平面図である。 図５Ａに示す眼部装着可能型デバイスの例の側面図である。 例示的実施形態による、眼の角膜表面に装着された状態の図５Ａおよび５Ｂの眼部装着可能型デバイスの例の側面断面図である。 例示的実施形態による、図５Ｃに示すように装着された眼部装着可能型デバイスの例の表面を囲む涙液膜層を示す側面断面図である。

詳細な説明
以下の詳細な説明は、添付の図面を参照し、開示されたシステムおよび方法の様々な特徴および機能について説明する。文脈が他に指示しない限り、図面において、同様の符号は、同様の構成要素を特定する。本明細書に記載の例示的なシステムおよび方法の実施形態は、限定するものではない。開示されたシステムおよび方法の特定の態様は、本明細書において企図される異なる多種多様な構成で配置され、組み合わされることができることが容易に理解されるだろう。

１．概要
眼部装着可能型デバイス（例えば、コンタクトレンズ）は、眼部装着可能型デバイスを装着したユーザの眼から検出された少なくとも１つの分析物に基づいて、グルコースレベルまたは角膜の酸素濃度といった健康関連情報を監視するように構成されてもよい。このような眼部装着可能型デバイスは、少なくとも一つの分析物を検出するように構成された少なくとも１つのセンサを備える環状構造を含んでいてもよい。本発明は、環状構造を所望の位置に位置決めし、環状構造に圧力を適用して環状構造または環状構造の一部を眼部装着可能型デバイスの金型または予め形成されたポリマー層に固定するための方法を記載する。

一例では、少量の重合性材料が環状構造上に供給可能であり、その後、環状構造は、金型上の所望の位置に位置決めされてもよい。プランジャは、環全体に圧力を適用するために使用することができ、圧力が印加されている間、重合性材料を硬化させることができる。プランジャは、その後除去することができ、眼部装着可能型デバイスの残りの部分は、重合性材料を加えてさらに硬化させることによって成形してもよい。本実施形態では、環状構造は、少なくとも部分的に、眼部装着可能型デバイス材によって封入されてもよい。

別の例では、少量の重合性材料は、環状構造上に別個の位置に供給されてもよい。環状構造は、眼装着型デバイスの金型上の所望の位置に位置決めすることができ、プランジャは、その後別個の位置に圧力を加えるために使用されてもよい。圧力が印加されている間、重合性材料を硬化させてもよい。プランジャは、その後除去することができ、眼部装着可能型デバイスの残りの部分は、重合性材料をさらに追加して硬化させることによって成形することができる。

さらに別の例では、少量の重合性材料は環状構造上に供給されてもよく、環状構造は、規定された厚さの眼部装着可能型デバイスの予備成形または予め形成された部分の上に所望の位置に位置決めすることができる。プランジャは、環状構造上全体にまたは環の別個の位置に圧力を適用するために使用することができ、圧力が印加されている間に重合性材料を硬化させることができる。プランジャは、その後除去することができ、眼部装着可能型デバイスの残りの部分は、重合性材料を追加してさらに硬化することによって成形することができる。

圧力が環状構造全体に印加されて所定の位置に環状構造が接着されるとき、プランジャをマクロプランジャ（ｍａｃｒｏｐｌｕｎｇｅｒ）と呼ぶことができる。圧力が環状構造の別個の位置に適用されるとき、プランジャをマイクロプランジャ（ｍｉｃｒｏｐｌｕｎｇｅｒ）と呼ぶことができる。プランジャは、プランジャが環状構造上のコンポーネントを損傷しないように、シリコーンエラストマーのような柔軟な材料、またはその他の弾性材料で作ることができる。

環状構造を固定するための接着剤として少量の重合性材料を使用する代わりにまたは加えて、他の方法を用いることができる。たとえば、ポリマーまたは他の化合物が利用可能であり、ポリマーは溶融された後、圧力が印加されるとともに冷却して硬化する。ポリマーが硬化するときに環状構造は、所定の位置に固定される。熱硬化性材料も、接着剤として使用されてもよい。熱硬化性材料は、高温で溶融状態にあってもよく、より低い温度では固体または硬化状態でもよい。

環状構造を眼部装着可能型デバイスの予備成形または予め形成された部分上に位置決めする例では、本方法は、ツーショット成形プロセスを含んでもよい。第１のショットは、眼部装着可能型デバイスの前方（外向き）側を規定する第１のポリマー層を形成することを伴ってもよい。第１のポリマー層は、第１の成形キャビティに重合性材料の第１のショットを注入することにより形成し得る。第１のポリマー層を形成した後、環状構造は、第１のポリマー層上に位置決めし得る。環状構造が第１のポリマー層上に位置決めされて圧力が印加された後、第２のポリマー層は、第１のポリマー層と環状構造上に形成されてもよい。第２のポリマー層を形成した後、環状構造が完全に重合性材料によって封入されるように、環状構造の両面に重合性材料が存在することになる。第２のポリマー層は、第２の成形キャビティに重合性材料の第２のショットを注入することによって形成されてもよい。第２のポリマー層が眼部装着可能型デバイスの後方（内向き）側を規定する。しかし、別の例では、第１のポリマー層を形成することは、第１のポリマー層が眼部装着可能型デバイスの後方側を規定するように第１のポリマー層を形成することを伴ってもよく、第２のポリマー層を形成することは、第２のポリマー層が眼部装着可能型デバイスの前方側を規定するように第２のポリマー層を形成することを伴ってもよい。たとえば、眼部装着可能型デバイスの製造方法の一例は、（ｉ）第１のポリマー層が、眼部装着可能型デバイスの後方側を規定する第１のポリマー層を形成することと、（ｉｉ）第１のポリマー層上に環状構造を位置決めすることと、および（ｉｉｉ）第２のポリマー層が眼部装着可能型デバイスの前方側を規定して分析物がそこを通って拡散するように構成され、環状構造が完全に第１のポリマー層および第２のポリマー層によって封入されるように、第１のポリマー層と環状構造上に第２のポリマー層を形成することとを伴ってもよい。この例では、少なくとも１つのセンサは、第２のポリマー層を通る拡散を介して分析物を受け取るために第２のポリマー層に対して配向されてもよい。

本開示全体を通して使用されるように、眼部装着可能型デバイスの前方側が外向きの面側を指すのに対し、眼部装着可能型デバイスの後方側が内向きの面側を指す。特に、眼部装着可能型デバイスがユーザの眼に装着されたとき、前方側は、外側を向いておりそのためユーザの目に触れていない眼部装着可能型デバイスの側に対応する。さらに、眼部装着可能型デバイスがユーザの眼に装着されたとき、後方側は、内側を向いておりそのためユーザの目に触れている眼部装着可能型デバイスの側に対応する。

２．方法の例
図１は、例示的実施形態による、眼部装着可能型デバイスに環状構造を位置決めする方法１００を示すフローチャートである。方法１００は、ブロック１０２から１０８のうちの１つまたは複数によって示される１つまたは複数の操作、機能、または動作を含んでもよい。ブロックが順に示されているが、これらのブロックは、いくつかの例では並列に、および／または本明細書に記載のものとは異なる順序で実行されてもよい。また、各ブロックは、より少数のブロックに合わせたり、追加のブロックに分割したり、および／または所望の実装に基づいて除去してもよい。

説明のために、方法１００は、キャストまたは圧縮成形を使用する製造装置によって行われるものとして以下に説明する。しかし、方法１００はポリマー層を形成するための他の方法を利用した製造装置によって行われてもよいことが理解されるべきである。

ブロック１０２において、方法１００は、環状構造に第１の量の重合性材料を塗布することを含み、環状構造は、少なくとも１つのセンサを備える。いくつかの例では、環状構造（または環状の基板）は、完全な環状の形態をとることができる。他の例では、環状の環は、部分的な環、環のセグメント、輪、または他の形状をとることができる。例では、少量（例えば、液滴）の重合性材料（例えば、モノマーまたは任意種類の接着材）は、実質的に環状構造全体に供給されてもよい。別の例では、少量の重合性材料は、環状構造の特定の別個の位置に供給されてもよい。いくつかの例では、重合性材料の代わりに、他の接着材を使用し得る。たとえば、熱硬化性ポリマーを使用し得る。熱硬化性ポリマーは、高温で溶融状態となることができ、冷却時に硬化させてもよい。

ブロック１０４において、方法１００は、眼部装着可能型デバイスを形成するように構成されている金型に、第１の量の重合性材料が塗布された環状構造を位置決めすることを含む。一例では、第１の量の重合性材料（または塗布された任意の他の接着材）を有する環状構造は、金型の上に直接位置決めされてもよい。別の例では、第１の量の重合性材料を有する環状構造は、金型内で予め形成されたポリマー層上に位置決めされてもよい。第１の量の重合性材料または接着剤は、環状構造を金型の形状に適合させてもよい。例では、環状構造は平坦であり、金型の曲率半径と一致するようにされる必要があってもよい。

図２Ａは例示的実施形態による、眼部装着可能型デバイスの製造工程を示す図である。図２Ｂは例示的実施形態による、眼部装着可能型デバイスの別の製造工程を示す図である。図２Ａでは、環状構造２０２は、方法１００を実現するために使用可能である製造装置の前方金型２０４に直接接着される。図２Ｂでは、重合性材料の第１のまたは予め形成されたポリマー層２０６は、前方金型２０４に位置決めされ、環状構造２０２は、予め形成されたポリマー層２０６の層上に位置決めされるか、接着される。

図３Ａは、例示的実施形態による、製造装置３００と第１の（予め形成された）層２０６の形成を示す。前方金型２０４の第１の成形キャビティに重合性材料を充填してもよく、重合性材料は、金型３０２の第２の成形キャビティによりポリマー層（すなわち、予め形成されたポリマー層２０６）に圧縮されてもよい。予め形成されたポリマー層２０６は、眼部装着可能型デバイスの前方側を規定し得る。前方側は、眼部装着可能型デバイスのユーザの目に触れない側を規定する。

第１のまたは予め形成されたポリマー層２０６は、分析物がそこを通って拡散することを可能にする厚さで形成し得る。第１および第２の成形キャビティは、予め形成されたポリマー層２０６の所与の所望の厚さを達成するように構成し得る。たとえば、予め形成されたポリマー層２０６は、５０マイクロメートル未満の厚さを有し得る。典型的に、ポリマー層がより厚くなると、ポリマー層は、層を介してより少ない拡散を可能とする。一例として、所与の分析物の拡散は、典型的には２５マイクロメートルのポリマー層を通る方が、１００マイクロメートルまたはより厚いポリマー層を通るよりも大きい。少なくともいくつかの種の分析物に対し、５０マイクロメートル未満の厚さを有するポリマー層は、眼部装着可能型デバイスが健康関連の測定を行うための十分な量の分析物を通過させ拡散可能とできる。しかし一般に、分析物が測定のためのセンサに到達するために通過して拡散するポリマー層の厚さは、分析物の種類、ポリマーの種類、センサの種類、および／または他の考慮事項に基づいて選択し得る。例では、予め形成されたポリマー層２０６の厚さは、眼部装着可能型デバイスが検出するように構成されている特定の分析物（複数可）に基づいて選択されてもよい。たとえば、第１の分析物のための最適な厚さは、１０マイクロメートルであり得るが、第２の分析物のための最適な厚さは、２５マイクロメートルであり得る。他の例も同様に可能である。

この例では、予め形成されたポリマー層２０６のポリマーは、眼に適合可能なポリマー層を形成可能な任意の材料であってもよい。たとえば、予め形成されたポリマー層２０６のポリマーは、ヒドロゲル、シリコーンヒドロゲル、シリコーンエラストマー、硬質気体透過性の材料を形成することが知られている重合性モノマーを含有する組成であってもよい。さらに、ポリマーは、透明または実質的に透明なポリマー層を形成し得る。このように、予め形成されたポリマー層２０６におけるこのようなポリマーの使用は、着用者の眼に装着されたときに、着用者がそれを通して視覚できる眼部装着可能型デバイスをもたらすことができる。この例では、ポリマーは、シリコーンヒドロゲルといったヒドロゲル材料である。他の材料も同様に可能である。環状構造２０２は、眼部装着可能型デバイスを形成するために使用される重合性材料よりも硬くてもよい。

図３Ａは、キャスト成形を介する、予め形成されたポリマー層２０６の形成を示しているが、予め形成されたポリマー層２０６を形成するための他の方法も可能である。たとえば、予め形成されたポリマー層２０６は、射出成形を介して形成されてもよい。射出成形では、成形キャビティの間で高分子材料が圧縮されるのではなく、１つの成形キャビティまたは複数の成形キャビティへと成形材料が加熱されて射出されるか、そうでなければ押し込まれてもよい。射出された成形材料は、その後冷却して１つの成形キャビティまたは複数の成形キャビティの形状に硬化し得る。

別の例としては、予め形成されたポリマー層２０６は、スピン成形を介して形成し得る。スピン成形技術により、それぞれの製造装置は、正確な厚さのポリマー層を形成し得る。例では、スピン成形金型は、設定された速度でその中心軸に沿って回転してもよく、ポリマーは、予め形成されたポリマー層２０６を形成するために金型が回転している際に金型に導入されてもよい。予め形成されたポリマー層２０６の最終の厚さは、様々な要因に影響され得る。要因は、スピン成形金型、スピン成形金型に導入されるポリマーの量、たとえば粘度などのポリマーの性質および／またはスピン成形金型の回転速度、を含むが、これに限定されるものではない。これらの要因は、良好に規定された厚さのポリマー層をもたらすために変えることができる。

図３Ｂは、例示的実施形態による、第１のポリマー層２０６上の環状構造２０２の位置決めの例を示している。図３Ｂは、図２Ｂに示すような予め形成されたポリマー層２０６の上の環状構造２０２の位置決めを示しているが、図２Ａに示したものと同様のプロセスを使用して、前方金型２０４に直接環状構造２０２を位置決めし得る。図３Ｂに示すように、製造装置３００は、位置決め装置３０４を含み、予め形成されたポリマー層２０６上の所望の位置に環状構造を位置決めするように構成し得る。

ある例では、位置決め装置３０４は、予め形成されたポリマー層２０６上の規定された位置３０６で環状構造２０２を位置決めするように構成されたロボットシステムであってもよい。たとえば、ロボットシステムは、（ｉ）環状構造２０２を（たとえばサクションを介して）持ち上げ、（ｉｉ）予め形成されたポリマー層２０６の上方で環状構造２０２を位置決めし、その後、（ｉｉｉ）予め形成されたポリマー層２０６に向かって、矢印３０８で示すように、環状構造２０２を下げてもよい。環状構造２０２が予め形成されたポリマー層２０６上の所望の位置３０６に位置決めされた後、位置決め装置３０４は（たとえばサクションをリリースして）環状構造２０２を放し得る。

ある例では、位置決め装置３０４は、環状構造２０２の位置決めを支援するように構成されたビジョンシステムを含んでもよい。このようなビジョンシステムは、前方金型２０４または予め形成されたポリマー層２０６の正確な位置に環状構造２０２を案内するのを容易にし得る。例では、ビジョンシステムは、眼部装着可能型デバイスの製造仕様が眼部装着可能型デバイス内の環状構造２０２の位置決めに関連して低い許容誤差の要件を持つ状況のために適切であるかもしれない。

図１に戻って参照すると、ブロック１０６で、方法１００は、第１の量の重合性材料を硬化しながら金型内の環状構造に圧力を印加することを含む。図２Ａ〜図２Ｂを参照すると、環状構造２０２とそこに塗布された第１の量の重合性材料（接着材）とは、前方金型２０４内に直接位置決めされるかまたは予め形成されたポリマー層２０６の上に位置決めされる。圧力が環状構造２０２上に、第１の量の重合性材料を硬化させながら、印加可能である。第１の量の重合性材料を硬化させながら圧力を印加することは、環状構造２０２が所定の位置に接着または固定されるのを容易にする。ブロック１０２で上述したように、第１の量の重合性材料、または任意の接着材は、実質的に少量であってもよく、環状構造２０２の全体に供給されるか、環状構造２０２上の別個の位置に供給される。

一例では、接着材は、環状構造２０２に射出された液滴として分配されることができる。他の例では、ブラシが接着材中に浸漬された（ｄｉｐｐｅｄ）後、環状構造２０２に塗布されてもよい。さらに別の例では、エアスプレー噴霧器が使用可能であり、これにより接着剤を霧化して環状構造２０２に接着材の均一な層を塗布し得る。他の方法も可能である。

第１の量の重合性材料を全体の環状構造２０２に塗布した例では、プランジャは、環状構造２０２全体に圧力を印加するために使用されてもよい。図３Ｃは、例示的実施形態による、環状構造２０２全体への圧力の印加を示す図である。圧力が、環状構造２０２を所定の位置に接着させるために環状構造２０２の全体に印加されると、プランジャはマクロプランジャと呼ぶことができる。図３Ｃは、前方金型２０４または予め形成されたポリマー層２０６に環状構造２０２を接着するために、環状構造２０２全体に圧力を加えるマクロプランジャの例である。例では、プランジャ３１０またはプランジャ３１０の端部は、プランジャが環状構造上の部品を損傷し得ないように、シリコーンエラストマーやコンプライアント材料（柔軟材）３１２（たとえば、柔らかい、柔軟な、または弾性）他の弾性材料で作製し得る。

代替的に、第１の量の重合性材料が環状構造２０２上の別個の位置に塗布された例では、プランジャは別個の位置で圧力を印加するために使用されてもよい。図３Ｄおよび３Ｅは、例示的実施形態による、環状構造２０２上の別個の位置への圧力の印加を示す図である。圧力が環状構造２０２のちょうど別個の位置に適用されると、プランジャはマイクロプランジャと呼ぶことができる。図３Ｄは、環状構造２０２上の別個の位置で圧力を印加するマイクロプランジャ３１４を示す。マイクロプランジャ３１４は、環状構造２０２上の異なる別個の位置で再び持ち上げられおよび下げられることができ、これにより異なる別個の位置で順次圧力が印加されてもよい。代替的に、図３Ｅは、実質的に同時に別個の位置での圧力を適用するために使用されてもよい、プランジャ３１４Ａおよび３１４Ｂといった複数のプランジャを示す。

いくつかの例では、環状構造２０２への圧力の印加は、前方金型２０４または予め形成されたポリマー層２０６の上に環状構造２０２を位置決めした後、図３Ｂに示す位置決め装置３０４を用いて達成し得る。

圧力が印加されている間に、第１の量の重合性材料（または任意の種の接着材）を硬化させることができる。硬化は、ポリマー鎖の架橋による重合性材料の硬化を含む。また硬化は、たとえば、化学的添加剤、紫外線放射、電子ビーム、および／または熱によってもたらされ得る。例では、重合性材料は、紫外線（ＵＶ）光または可視光を使用して硬化可能な光硬化性重合性材料からなってもよい。光硬化に加えて、化学添加剤および／または熱といった他の方法の硬化も可能である。

環状構造２０２が予め形成されたポリマー層２０６上に位置決めされる例では、予め形成されたポリマー層２０６は、環状構造２０２の位置決めの前に、部分的硬化状態に硬化させることができる。部分的硬化状態とは、たとえば、完全に硬化した状態の約５０％〜７５％であってもよい。他の部分的硬化状態も可能である。部分的硬化状態へと予め形成されたポリマー層２０６を部分的に硬化させることにより、予め形成されたポリマー層２０６は、その上への接着を促進する粘着性を有し得る。このような粘着性は、予め形成されたポリマー層２０６上に位置決めされた環状構造２０２が、眼部装着可能型デバイスの形成を通じて所定の位置にしっかりと固定されたままであることを保証し得る。

環状構造２０２を所定の位置に固定する接着剤として第１の量の重合性材料（例えば、少量または液滴）を使用することに代えてまたは加えて、他の方法を用いることができる。たとえば、熱硬化性ポリマーまたは他の材料を溶融させることができ、そして、溶融材料が冷却して硬化しながら、圧力が印加される。材料が硬化した後、環状構造２０２は、所定の位置に固定される。

図１に戻って参照し、ブロック１０８において、方法１００は、中に環状構造を有する金型に第２の量の重合性材料を追加することと、環状構造が少なくとも部分的に眼部装着可能型デバイス内に封入されるようオーバーモールドされたポリマー層を形成するために、第２の量の重合性材料を硬化させることとを含む。第１の量の重合性材料あるいは任意の接着剤は、固定されたジオメトリに環状構造を維持し、一方、第２の量の重合性材料は、環状構造周囲で硬化されてもよい。図２Ａを参照すると、環状構造２０２が前方金型２０４上に直接位置決めされる場合、第２の量の重合性材料は、ポリマー層２０７を形成するために環状構造２０２の上方に追加することができる。ポリマー層２０７は、環状構造２０２がポリマー層２０７に接着されるように、硬化されて固くなることができる。そして、ポリマー層２０７と環状構造２０２とは、眼部装着可能型デバイス２０９を得るための金型２０４から除去されることができ、環状構造２０２は、少なくとも部分的に、眼部装着可能型デバイス２０９に封入される。たとえば、環状構造の一部が眼部装着可能型デバイスの前方側および／または後方側で露出し得る。

代替的に、図２Ｂでは、第２の量の重合性材料は、ポリマー層２０８を形成するために、環状構造２０２が予め形成されたポリマー層２０６上に位置決めされた後に追加される。この場合、予め形成されたポリマー層２０６は、第１のポリマー層と呼ぶことができ、ポリマー層２０８は、第２のポリマー層と呼ぶことができる。予め形成された（第１の）ポリマー層２０６と、第２のポリマー層２０８と、中に埋め込まれた環状構造２０２とは、眼部装着可能型デバイス２１０を得るために、金型２０４から除去することができる。この例では、環状構造２０２は、完全に眼部装着可能型デバイス２１０に封入されてもよい。

図３Ｆは、例示的実施形態による、予め形成されたポリマー層２０６および環状構造２０２上への第２のポリマー層２０８の形成を示す。図３Ｆは、後方金型３１６の第３の成形キャビティの例を示す。第３成形キャビティは、眼部装着可能型デバイスの後方側を規定することができる。具体的には、後方側の曲率は、後方金型３１６の第３の成形キャビティによって規定されることができる。さらに、前方金型２０４および後方金型３１６の成形キャビティは、２つのキャビティ間に形成された層の厚さを制御するように構成することができる。

図３Ｆを参照して、環状構造２０２が接着された予め形成されたポリマー層２０６をすでに保持している前方金型２０４の第１の成形キャビティに、第２の量の重合性材料３１８が充填されることができる。この重合性材料３１８は、前方金型２０４の第１の成形キャビティ及び後方金型３１６の第３の成形キャビティの間での圧縮により、第２のポリマー層２０８に形成されてもよい。その結果、第２のポリマー層２０８は、環状構造２０２が予め形成されたポリマー層２０６と第２のポリマー層２０８とによって完全に封入されるように、環状構造２０２をオーバーモールドし得る。

例では、第２のポリマー層２０８を形成した後、第２の量の重合性材料３１８を硬化させることができる。図３Ｇは、例示的実施形態による、眼部装着可能型デバイス２１０を示している。図３Ｇは、眼部装着可能型デバイス２１０が製造装置３００から除去された後の、眼部装着可能型デバイス２１０の斜視断面図を示す。

図３Ｇは、予め形成されたポリマー層２０６によって薄い層として規定された前方側を示している。一方で、第２のポリマー層２０８は、より厚い層である。例では、最終的なデバイスの最大厚は１００〜５００マイクロメートルの範囲であり得る。さらに、このような例では、薄い予め形成されたポリマー層２０６は、５０マイクロメートル未満であってもよく、一方、厚い第２のポリマー層２０８は、１００〜５００マイクロメートルの最大厚を有し得る。他の例では、予め形成されたポリマー層２０６と第２のポリマー層２０８とはそれぞれ、より大きなまたはより小さな厚さを有し得る。

例では、第２のポリマー層２０８は、予め形成されたポリマー層２０６と同じ重合性材料で構成することができる。しかし他の例では、第２のポリマー層２０８は、予め形成されたポリマー層２０６とは異なる重合性材料で構成することができる。

３．システムとデバイスの例
上述したように、眼部装着可能型デバイスは、上記の例示的な方法を用いて製造することができる。さらに、この眼部装着可能型デバイスは、眼部装着可能型デバイスを装着したユーザの眼から検出された少なくとも１つの分析物に基づいて、健康関連の情報を監視するように構成し得る。ユーザの目から検出された少なくとも１つの分析物に基づいて健康関連の情報を監視するように構成された眼部装着可能型デバイスの例は、図４および図５Ａ〜５Ｄを参照して以下に詳細に説明する。

例示的実施形態による環状構造は、センサと制御電子回路とアンテナとを含むことができ、これらのすべてが１つの基板上に位置し得る。制御電子回路は、センサを動作させて読み取りを実行し、アンテナを動作させてその読み取りをセンサから外部リーダへアンテナを介して無線通信することができる。センサは、外側に向くようにユーザの角膜表面から離れて基板上に位置決めされてもよく、これにより眼部装着可能型デバイスの前方側を通って拡散するユーザの涙液から臨床的に関連する読み取り値を生成する。たとえば、環状構造は、レンズ材料中に浮遊することができ、センサが眼部装着可能型デバイスの前縁から１０マイクロメートル未満であるように位置決めされることができる。さらに別の例では、環状構造は、レンズ材料に部分的に封入され、これにより環状構造の一部はレンズ材料内にカプセル化されず、直接涙液に露出されてもよい。さらに別の例では、センサは、角膜表面に対向し、内側に向かって基板上で位置決めすることができ、これにより角膜表面近傍からのおよび／またはコンタクトレンズと角膜表面との間に介在する涙液からの臨床的に関連する読み取り値を生成する。センサは、レンズ材料を通って埋め込まれたセンサへと拡散する分析物の濃度を示す出力信号を生成してもよい。

図４は、外部リーダ４８０の無線通信を行う眼部装着可能型デバイス４１０を有するシステム４００のブロック図である。眼部装着可能型デバイス４１０の露出した領域は、眼の角膜表面への接触装着するために形成された重合性材料４２０から製造される。例示的な方法によれば、重合性材料４２０は、第１のポリマー層および第２のポリマー層を含んでもよい。

環状構造は基板４３０といった基板を備えてもよく、基板４３０は重合性材料４２０に埋め込まれて、電源４４０とコントローラ４５０とバイオインタラクティブ電子機器４６０と通信アンテナ４７０とのための取付面を提供し得る。バイオインタラクティブ電子機器４６０は、コントローラ４５０によって動作される。電源４４０は、コントローラ４５０および／またはバイオインタラクティブ電子機器４６０の動作電圧を供給する。アンテナ４７０は、コントローラ４５０によって操作され、眼部装着可能型デバイス４１０からおよび／または眼部装着可能型デバイス４１０へと情報を通信する。アンテナ４７０とコントローラ４５０と電源４４０とバイオインタラクティブ電子機器４６０とは、すべて埋め込まれた基板４３０上に位置することができる。眼部装着可能型デバイス４１０が電子回路を含んでおり眼に対して接触装着されるように構成されているため、それは眼部電子プラットフォームとも呼ばれてもよい。

接触装着を容易にするために、重合性材料４２０は、（たとえば、角膜表面を被覆する涙液膜との毛細管力によって）湿った角膜表面に接着（「装着」）するように構成された凹面を持つことができる。追加的または代替的に、眼部装着可能型デバイス４１０は、凹形の湾曲に起因する角膜表面と重合性材料４２０との間の真空力によって接着されてもよい。眼に対する凹面を用いて装着されているが、重合性材料４２０の前方または外向きの面は、眼部装着可能型デバイス４１０が眼に装着されている間、まぶたの動きを妨害しないように形成された凸状の湾曲を有することができる。たとえば、重合性材料４２０は、コンタクトレンズと同様の形状の実質的に透明な重合体の湾曲したディスクであることができる。

重合性材料４２０は、コンタクトレンズまたは角膜表面との直接接触を伴う他の眼部用途に使用するために用いられるものなどの、１つまたは複数の生体適合性材料を含むことができる。重合性材料４２０は、任意に、そのような生体適合性材料から部分的に形成してもよく、またはそのような生体適合性材料を有する外側のコーティングを含むことができる。重合性材料４２０は、ヒドロゲルなどの、角膜表面に潤いを与えるように構成された材料を含むことができる。いくつかの例では、重合性材料４２０は、着用者の快適性を高めるために変形可能な（「非硬質」）材料であることができる。いくつかの例では、重合性材料４２０は、コンタクトレンズによって提供され得るような、所定の視力補正光学能力を提供するように成形し得る。

基板４３０は、バイオインタラクティブ電子機器４６０と、コントローラ４５０と、電源４４０と、およびアンテナ４７０とを取り付けるのに適した１つまたは複数の表面を含んでもよい。基板４３０は、（たとえば、フリップチップ実装することにより）、チップを用いた回路のための取付プラットフォームおよび／または電極、配線、アンテナ等を作成するための導電性材料（例えば、金、白金、パラジウム、チタン、銅、アルミニウム、銀などの金属、他の導電性材料、これらの組み合わせ）をパターニングするためのプラットフォームの両方として、用いられることができる。いくつかの実施形態では実質的に透明な導電性材料（例えば、インジウムスズ酸化物）は、回路、電極などを形成するために、基板４３０上にパターニングすることができる。たとえば、アンテナ４７０は、金または他の導電性材料のパターンを堆積させることによって形成されることができる。同様に、コントローラ４５０とバイオインタラクティブ電子機器４６０との間およびコントローラ４５０とアンテナ４７０との間の配線４５１、４５７はそれぞれ、基板４３０上への適切な導電性材料のパターンの堆積によって形成し得る。レジスト、マスク、堆積技術の組み合わせは、基板４３０上に材料をパターンするために用いられることができる。

基板４３０は、ポリエチレンテレフタレート（「ＰＥＴ」）または、重合性材料４２０内の回路および／または電子機器を構造的に支持するのに十分である他の材料といった、比較的硬い材料であることができる。眼部装着可能型デバイス４１０は代替的に、単一の基板ではなく、未接続の複数の基板を用いて構成されることができる。たとえば、コントローラ４５０とバイオセンサまたは他のバイオインタラクティブ電子部品は、１つの基板に取り付けられることができ、一方アンテナ４７０は他の基板に取り付けられ、これら２つは配線部４５７を介して電気的に接続し得る。

いくつかの実施形態では、バイオインタラクティブ電子機器４６０（および基板４３０）は眼部装着可能型デバイス４１０の中心から離れて位置決めされることができ、それにより眼部装着可能型デバイス４１０の中心を通る目への光透過との干渉を回避できる。たとえば、眼部装着可能型デバイス４１０が、凹曲ディスクとして成形される場合、基板４３０は、ディスクの周囲（外周近くなど）に埋め込むことができる。いくつかの実施形態では、バイオインタラクティブ電子機器４６０（および基板４３０）は、眼部装着可能型デバイス４１０の中心領域に位置決めすることができ、バイオインタラクティブ電子機器４６０および／または基板４３０は、入射可視光に対して実質的に透明であることができ、目への光透過との干渉を緩和する。さらに、いくつかの実施形態では、バイオインタラクティブ電子機器４６０は、ディスプレイドライバの指示に応じて目によって知覚されるべき光を発するおよび／または送る画素配列４６４を含むことができる。このように、画素配列４６４を介して情報を表示するなどによって眼部装着可能型デバイス４１０の着用者に知覚可能な視覚的な手がかりを生成するように、バイオインタラクティブ電子機器４６０は、任意に、眼部装着可能型デバイスの中央に位置決めされてもよい。

基板４３０は、埋め込まれた電子部品の取付プラットフォームを提供するのに十分な半径方向の幅寸法の扁平環として成形されることができる。基板４３０は、眼部装着可能型デバイス４１０の外形に影響を与えることなく、基板４３０が重合性材料４２０内に埋め込まれることを可能にするのに十分に小さい厚さを有することができる。基板４３０は、取り付けられた電子機器を支持するのに適した構造的安定性を提供するのに十分に大きい厚さを有することができる。たとえば、基板４３０は、直径約１０ミリメートル、半径幅約１ミリメートル（たとえば、内側の半径よりも外側の半径が１ミリメートル大きい）、および厚さ約５０マイクロメートルの環状構造として形成し得る。基板４３０は、任意に眼部装着可能型デバイスの前方側の曲率に合わせることができる。

電源４４０は、コントローラ４５０とバイオインタラクティブ電子機器４６０とに電力を供給するために、周囲のエネルギーを取り入れるように構成される。たとえば、無線周波数エネルギーハーベストアンテナ４４２は、入射電波放射からのエネルギーを取り込むことができる。追加的または代替的に、太陽電池４４４（複数可、「光電池」）は、到来する紫外線と可視光とおよび／または赤外線放射とからのエネルギーを捕捉することができる。さらに、慣性力捕捉システムは、周囲の振動からのエネルギーを捕捉するために含まれることができる。エネルギーハーベストアンテナ４４２は任意に、外部リーダ４８０に情報を通信するためにも使用される、二重目的のアンテナとすることができる。すなわち、通信アンテナ４７０とエネルギーハーベストアンテナ４４２との機能は、同じ物理的アンテナを用いて達成されることができる。

整流器／調整器４４６は、コントローラ４５０に供給される安定的なＤＣ電源電圧４４１に捕捉されたエネルギーを調整するために使用することができる。たとえば、エネルギーハーベストアンテナ４４２は、入射無線周波数放射を受け取ることができる。アンテナ４４２のリード線で変化する電気信号は、整流器／調整器４４６に出力される。整流器／調整器４４６は、変化する電気信号をＤＣ電圧に整流し、整流されたＤＣ電圧をコントローラ４５０を動作させるのに適したレベルに調整する。追加的または代替的に、太陽電池４４４（複数可）からの出力電圧は、コントローラ４５０を動作させるのに適したレベルに調整されることができる。整流器／調整器４４６は、周辺エネルギー収集アンテナ４４２および／または太陽電池４４４（複数可）の高周波変動を緩和するために位置決めされた１つまたは複数のエネルギー蓄電装置を含むことができる。たとえば、エネルギー蓄電装置（例えば、コンデンサ、インダクタ、等）は、ローパスフィルタとして機能するように、整流器４４６の出力に接続することができる。

コントローラ４５０は、ＤＣ電源電圧４４１がコントローラ４５０に提供されるとオンされる。コントローラ４５０内のロジックは、バイオインタラクティブ電子機器４６０およびアンテナ４７０を動作させる。コントローラ４５０は、眼部装着可能型デバイス４１０の生物環境と相互に作用するようバイオインタラクティブ電子機器４６０を動作させるように構成された論理回路を含むことができる。そのような相互作用は、バイオインタラクティブ電子機器４６０において生物環境からの入力を取得するための１つまたは複数のコンポーネント、たとえば分析物バイオセンサ４６２、の使用を伴うことができる。代替的にまたは付加的に、相互作用は、生物環境への出力を提供するために、１つまたは複数のコンポーネント、たとえば画素配列４６４、の使用を伴うことができる。

１つの例では、センサインターフェースモジュール４５２は、分析物バイオセンサ４６２を作動させるために含められることができ、分析物バイオセンサ４６２は、たとえば、作用電極および参照電極を含むアンペロメトリック電気化学センサであることができる。作用電極と参照電極間に適切な電圧を印加することにより、分析物がアンペロメトリー電流を発生させる作用電極での電気化学反応（例えば、還元および／または酸化反応）を起こすことができる。アンペロメトリック電流は、分析物濃度に依存することができ、したがって、アンペロメトリック電流の量は、分析対象物濃度の指標を提供することができる。いくつかの実施形態では、センサインターフェースモジュール４５２は、作用電極を流れる電流を測定しながら作用電極と参照電極との間に電圧差を印加するように構成されたポテンショスタットであることができる。

いくつかの例では、試薬は、所望の分析物に電気化学センサを感作させるために含まれことができる。たとえば、グルコースオキシダーゼ（「ＧＯＤ」）の層は、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）へのグルコースを触媒する作用電極の周りに配置してもよい。過酸化水素は、次に、作用電極に電子を放出し、作用電極で酸化して、電流を生成することができる。

還元または酸化反応のいずれかにより生成される電流は、反応速度にほぼ比例する。さらに、反応速度は、直接的または試薬を介して触媒作用的に還元または酸化反応を進めるための電気化学センサの電極に到達する分析物分子の量に依存する。定常状態では、追加の分析物分子が採取領域に周囲の領域から拡散するのとほぼ同じ速度で、採取領域にから電気化学センサの電極へと分析物分子が拡散する。反応速度は、分析物分子の濃度にほぼ比例する。電流は、したがって被分析物の濃度の指標を提供する。

コントローラ４５０は、任意に、画素配列４６４を動作させるためのディスプレイドライバモジュール４５４を含むことができる。画素配列４６４は、行と列に位置決めされた別個のプログラム可能な光透過、光反射、および／または発光画素の配列とされることができる。個々の画素回路は、任意に、液晶技術、微小電気機械技術、発光ダイオード技術を含むことができ、ディスプレイドライバモジュール４５４からの情報に応じて選択的に光を送信、反射、および／または放射する。このような画素配列４６４は、さらに任意にカラーのビジュアルコンテンツをレンダリングする複数色（例えば、赤、緑、および青の画素）の画素を含むことができる。ディスプレイドライバモジュール４５４は、たとえば、画素配列４６４内の別個にプログラムされた画素にプログラミング情報を提供する１つまたは複数のデータ行と、そのようなプログラミング情報を受信するために画素のグループを設定するための１つまたは複数のアドレス行とを含むことができる。眼上に位置するような画素配列４６４は、眼によって知覚可能な焦点面に画素配列４６４からの光を導くために１つまたは複数のレンズを含むことができる。

コントローラ４５０はまた、アンテナ４７０を介して情報を送信および／または受信するための通信回路４５６を含むこともできる。通信回路４５６は任意に、アンテナ４７０によって送信および／または受信されるべき搬送周波数の情報を変調および／または復調するために、１つまたは複数の発振器、ミキサ、周波数インジェクタなどを含むことができる。いくつかの例では、眼部装着可能型デバイス４１０は、アンテナ４７０のインピーダンスを外部リーダ４８０が感知できるような方法で変調することによって、バイオセンサからの出力を示すように構成されている。たとえば、通信回路４５６は、アンテナ４７０からの後方散乱放射の振幅、位相、および／または周波数の変動を引き起こす可能性がある。そのような変動は、リーダ４８０によって検出し得る。

コントローラ４５０は、配線４５１を介してバイオインタラクティブ電子機器４６０に接続されている。たとえば、コントローラ４５０がセンサインターフェースモジュール４５２および／またはディスプレイドライバモジュール４５４を形成するために、集積回路に実現された論理要素を含む場合、パターン化された導電材料（たとえば、金、白金、パラジウム、チタン、銅、アルミニウム、銀、金属、これらの組み合わせ）は、バイオインタラクティブ電子機器４６０にチップの端子を接続することができる。同様に、コントローラ４５０は、配線４５７を介してアンテナ４７０に接続されている。

なお、図４に示すブロック図は、説明の便宜上のための機能モジュールに関連して説明されることに留意されたい。しかし、眼部装着可能型デバイス４１０の実施形態では、単一のチップ、集積回路、および／または物理的な特徴内に実装された１つまたは複数の機能モジュール（「サブシステム」）が位置決めされてもよい。たとえば、整流器／調整器４４６は電源ブロック４４０内に示されているが、整流器／調整器４４６は、眼部装着可能型デバイス４１０に埋め込まれた電子装置のコントローラ４５０および／または他の機能の論理素子も含むチップに実装してもよい。したがって、電源４４０からコントローラ４５０に供給されるＤＣ電源電圧４４１は、同じチップの整流および／または調整コンポーネントによってチップ上に提供される電源電圧であることができる。すなわち、電源ブロック４４０およびコントローラブロック４５０として示される図４の機能ブロックは、分離されたモジュールとして実現される必要はない。また、図４で説明した１つまたは複数の機能モジュールは、互いに電気的に接続された別々のパッケージチップで実現し得る。

追加的または代替的に、エネルギーハーベストアンテナ４４２および通信アンテナ４７０は、同一の物理アンテナで実現することができる。たとえば、ループアンテナは、発電用に入射放射波を取り込むことと後方散乱放射を介して情報を通信することの両方を行うことができる。

外部リーダ４８０は、眼部装着可能型デバイス４１０からまたは眼部装着可能型デバイス４１０へ無線信号４７１を送受信するアンテナ４８８（または複数のアンテナのグループ）を含む。外部リーダ４８０は、プロセッサ４８６がメモリ４８２と通信するコンピューティングシステムを含む。メモリ４８２は、磁気ディスク、光ディスク、有機メモリ、および／またはプロセッサ４８６によって読み取り可能な任意の他の揮発性（例えばＲＡＭ）または不揮発性（例えばＲＯＭ）ストレージシステム含むことができる非一時的なコンピュータ可読媒体であってもよいが、これに限定されない。メモリ４８２は、センサの読み取り値（たとえば、バイオセンサ４６２からの分析物）、プログラム設定（たとえば、眼部装着可能型デバイスおよび／または外部リーダ４８０の動作を調整するための設定）といった、データ構造の表示を格納するデータストレージ４８３を含むことができる。メモリは、命令４８４によって指定された処理を外部リーダに行わせるためにプロセッサ４８６によって実行されるプログラム命令４８４を含むことができる。たとえば、プログラム命令４８４は、外部リーダ４８０に、眼部装着可能型デバイス４１０から通信された情報（たとえば、分析物バイオセンサ４６２からのセンサ出力）を取得可能とするユーザインターフェースを提供させてもよい。外部リーダ４８０はまた、眼部装着可能型デバイス４１０へとまたは眼部装着可能型デバイス４１０から無線信号４７１を送受信するためのアンテナ４８８を作動させる、１つまたは複数のハードウェアコンポーネントを含むことができる。たとえば、発振器、周波数インジェクタ、エンコーダ、デコーダ、増幅器、フィルタなどは、プロセッサ４８６からの指示に従って、アンテナ４８８を駆動することができる。

外部リーダ４８０は、スマートフォン、デジタルアシスタント、または無線通信リンク４７１を提供するのに十分な無線接続性を有する他のポータブルコンピューティングデバイスとすることができる。外部リーダ４８０はまた、通信リンク４７１がポータブルコンピューティングデバイスでは一般的に使用されないキャリア周波数で動作するようなポータブルコンピューティングデバイスに接続されてもよいアンテナモジュールとして実現することができる。いくつかの例では、外部リーダ４８０は、低電力量で動作する無線通信リンク４７１を可能にするために、着用者の目の比較的近くに着用されるように構成された専用の装置である。たとえば、外部リーダ４８０は、ネックレス、イアリングといった、宝石類の一部に統合されることができ、あるいは帽子、ヘッドバンドなどのように頭の近くに着用する衣料品に統合されることができる。

眼部装着可能型デバイス４１０が分析対象物のバイオセンサ４６２を含む例では、システム４００は、眼の表面の涙液層中の分析物濃度を監視するために動作されることができる。したがって、眼部装着可能型デバイス４１０は、眼部分析物バイオセンサのためのプラットフォームとして構成されることができる。涙液膜は、眼をコーティングするために涙腺から分泌される水層である。涙液層は眼の構造における毛細血管を介して血液供給と接触しており、人の健康状態（複数可）を特徴づけるために分析される血液中に見出される多数のバイオマーカーを含む。たとえば、涙液膜は、グルコース、カルシウム、ナトリウム、コレステロール、カリウム、他のバイオマーカーなどを含む。涙液膜中のバイオマーカーの濃度が、血液中のバイオマーカーの対応する濃度より系統的に異なり得るが、両者の濃度レベルの関係は、血中濃度レベルに涙液膜のバイオマーカーの濃度値をマッピングするために確立されることができる。たとえば、グルコースの涙液層の濃度は、対応する血糖濃度の１０分の１程度であると確立（例えば、経験的に決定）されてもよい。したがって、涙液層の分析物濃度レベルを測定することは、人の身体の外部で分析されるべき血液の量を採血することによって行われる採血技術と比較して、バイオマーカーのレベルをモニタするための非侵襲的な技術を提供する。また、ここに開示された眼部分析物バイオセンサプラットフォームは、被分析物濃度のリアルタイムの監視を可能にするために、実質的に連続的に動作させることができる。

涙液膜の分析物モニタとして構成されたシステム４００を用いて読み取りを行うために、外部リーダ４８０は、電源４４０を介して眼部装着可能型デバイス４１０に電力を供給するために取り入れられた無線周波数放射４７１を放射することができる。エネルギーハーベストアンテナ４４２（および／あるいは通信アンテナ４７０）によって捕捉された無線周波数電気信号は、整流器／調整器４４６内で整流および／または調整される。調整されたＤＣ電圧４４７はコントローラ４５０に提供される。無線周波数放射４７１は、このように眼部装着可能型デバイス４１０内の電子部品をオンにする。一旦オンにされると、コントローラ４５０は、分析物の濃度レベルを測定するための分析物バイオセンサ４６２を動作させる。たとえば、センサインターフェースモジュール４５２は、バイオセンサ４６２において作用電極と参照電極との間に、分析物が作用電極において電気化学反応を生じさせるのに十分な電圧を印加することができる。作用電極を流れる電流は、分析物の濃度を示すセンサ出力を提供するように測定することができる。コントローラ４５０は、（たとえば、通信回路４５６を介して）外部リーダ４８０へセンサの結果を返すよう通信するために、アンテナ４７０を動作させてもよい。センサの結果は、たとえば、通信アンテナ４７０のインピーダンスの変調によって通信されることができ、これによりインピーダンスの変調は、外部リーダ４８０によって検出される。アンテナのインピーダンスの変調はたとえば、アンテナ４７０からの後方散乱放射によって、検出されることができる。

いくつかの実施形態では、システム４００は、オンボードコントローラ４５０および電子機器４６０にエネルギーを供給するために、眼部装着可能型デバイス４１０に非連続的（「断続的に」）に電力を供給するために動作することができる。たとえば、無線周波数放射４７１は、涙液層の分析物濃度の測定を行い、結果を伝達するのに十分長く眼部装着可能型デバイス４１０に電力を与えるために、供給されてもよい。たとえば、供給された無線周波数放射は、電気化学的反応を誘導するのに十分な電位に２つの電極を充電し、得られたアンペロメトリック電流を測定し、測定された電流を示すように後方散乱放射を調整するためにアンテナインピーダンスを変調するのに十分な電力を供給することができる。そのような例では、供給された無線周波数放射４７１は、測定を要求するための外部リーダ４８０からの眼部装着可能型デバイス４１０への問合信号とみなすことができる。定期的に眼部装着可能型デバイス４１０を問い合わせて（たとえば、一時的にデバイスをターンオンする無線周波数放射４７１を供給することによって）、センサ結果を格納（例えば、データストレージ４８３を介して）することによって、外部リーダ４８０は、眼部装着可能型デバイス４１０に連続的に電力を供給することなく、ある時間に及ぶ分析物濃度測定値の組を蓄積することができる。

図５Ａは、例示的な眼部装着可能型デバイス５１０の上面図である。図５Ｂは、図５Ａに示した例示的な眼部装着可能型デバイス５１０の斜視図である。図５Ａおよび図５Ｂにおける相対的な寸法は必ずしも縮尺通りではないが、例示的眼部装着可能型デバイス５１０の構成の説明において、説明の目的のためにのみ与えられていることに留意されたい。眼部装着可能型デバイスは、湾曲したディスクのような形状の重合性材料５２０で形成されている。重合性材料５２０は、眼部装着可能型デバイス５１０が眼に装着されている間、入射光が目に伝播できるように、実質的に透明な材料であってもよく。重合性材料５２０は、ポリエチレンテレフタレート（「ＰＥＴ」）、ポリメチルメタクリレート（「ＰＭＭＡ」）、シリコーンヒドロゲル、これらの組み合わせなどの、検眼において視力矯正および／または化粧品コンタクトレンズを形成するために用いられるものと同様の生体適合性材料であることができる。重合性材料５２０は、１つの面が眼の角膜表面の上にフィットするのに適した凹面５２６を有して形成することができる。ディスクの反対面には、眼部装着可能型デバイス５１０が眼に装着されながらもまぶたの動きを妨げない凸面５２４を有することができる。円形の外側縁５２８は、凹面５２４と凸面５２６とを接続する。

眼部装着可能型デバイス５１０は、直径およそ１センチメートル、および約０．１〜約０．５ミリメートルの厚さであるような視力矯正および／または化粧品コンタクトレンズと同様の寸法を有することができる。ただし、直径と厚さの値は、説明の目的のみのために提供される。いくつかの実施形態では、眼部装着可能型デバイス５１０の寸法は、着用者の眼の角膜表面のサイズおよび／または形状に応じて選択することができる。

眼部装着可能型デバイス５１０が眼に装着されているが、凹面５２６（すなわち、後面）が角膜表面に対向して内側に向いている状態では、凸面５２４（すなわち、前面）は、周囲環境に対して外側を向く。凸面５２４は、したがって、眼部装着可能型デバイス５１０の外上面とみなすことができるのに対し、凹面５２６は、眼部装着可能型デバイス５１０の内底面とみなすことができる。図５Ａに示す上面は、凸面５２４に面している。

基板（環状構造）５３０は、重合性材料５２０の基板５３０に埋め込まれている。基板５３０は、中心領域５２１から離れて、重合性材料５２０の外周５２２に沿って位置決めされるように埋め込むことができる。基板５３０は、視覚を妨げることはない。なぜなら、入射光が眼の中の感知部分に伝達される場合、基板５３０は、焦点を結ぶには近すぎるためであり、基板５３０が、中心領域５２１から離れて位置しているためである。また、基板５３０は、さらに視覚上の影響を軽減するために透明な材料で形成することができる。

基板５３０は、平坦な円形環（例えば、中央に穴を持つディスク）として成形することができる。基板５３０の（たとえば、半径方向の幅方向に沿う）平坦な表面は、（たとえばフリップチップ実装を介して）チップのような電子機器を搭載するための、また導電性材料を（たとえば、堆積技術により）電極、アンテナ（複数可）、および／または接続を形成するためにパターニングするためのプラットフォームである。基板５３０と重合性材料５２０とは、共通の中心軸を中心に略円筒対称であることができる。基板５３０は、たとえば、直径約１０ミリメートル、半径方向幅（たとえば、外径が内径よりも１ミリメートルより大きな）約１ミリメートル、および厚さ約５０マイクロメートルを有することができる。しかしながら、これらの寸法は、例示の目的のみのために提供される。基板５３０は、様々な異なる形状因子で実現することができる。いくつかの例において、基板５３０は、完全な環の形状をとることができる。他の例では、基板５３０は、環の一部、環のセグメント、輪、または他の形状をとることができる。

ループアンテナ５７０、コントローラ５５０、およびバイオインタラクティブ電子機器５６０は、内蔵基板５３０上に位置決めされる。コントローラ５５０は、バイオインタラクティブ電子機器５６０とループアンテナ５７０とを動作させるように構成された論理素子を含むチップであることができる。コントローラ５５０は、同じく基板５３０上に位置する配線５５７によって、ループアンテナ５７０に電気的に接続される。同様に、コントローラ５５０は、配線５５１によってバイオインタラクティブ電子機器５６０に電気的に接続される。配線５５１、５５７、ループアンテナ５７０、任意の導電性電極（たとえば、電気化学的な分析物のバイオセンサ等）は、堆積またはリソグラフィなど材料等を正確にパターニングするための方法により、基板５３０上にパターン化された導電性材料から形成することができる。基板５３０上にパターン化された導電性材料は、たとえば、金、白金、パラジウム、チタン、カーボン、アルミニウム、銅、銀、塩化銀、希少な材料から形成された導電体、金属、これらの組み合わせなどとすることができる。

図５Ａは、眼部装着可能型デバイス５１０の凸面５２４に面した図である。図５Ａを参照して、バイオインタラクティブ電子モジュール５６０は、凸面５２４に対向する基板５３０の側に取り付けられている。バイオインタラクティブ電子モジュール５６０は、たとえば、分析物バイオセンサを含むことができる場合、このようなバイオセンサを基板５３０上に凸面５２４に近くなるように取り付けることは、バイオセンサがデバイスの前面の近くの涙液膜中の分析物の濃度を検出することを可能とする。しかし、基板５３０上に位置する電子回路、電極等は「内向き」に面する側（たとえば、薄いポリマー層が眼部装着可能型デバイスの後方側に位置する凹面５２４に位置決めされたとき、凹面５２６に最も近い位置）かまたは「外向き」に面する側（たとえば、薄いポリマー層が眼部装着可能型デバイスの前方側に位置する凸面５２４に位置決めされたとき、凸面５２４に最も近い位置）に取り付けることができる。また、いくつかの実施形態では、いくつかの電子部品は基板５３０の一方の側に取り付けることができ、他の電子部品は反対側に取り付けられ、両者の間の接続は、基板５３０を通過する導電性材料を介して行うことができる。

ループアンテナ５７０は、平坦な導電性環を形成するために、基板の平坦な表面に沿ってパターン化された導電材料の層である。いくつかの例では、ループアンテナ５７０は、完全なループを作ることなく形成されることができる。たとえば、ループアンテナは、図５Ａに示すように、コントローラ５５０とバイオインタラクティブ電子機器５６０のためのスペースを確保するために、切り欠きを有することができる。しかし、ループアンテナ５７０は、基板５３０の平坦な表面の周りを完全に１回以上包む導電性材料の連続ストリップとして配置することができる。たとえば、複数の巻線を有する導電性材料のストリップは、コントローラ５５０およびバイオインタラクティブ電子機器５６０の反対側の基板５３０側にパターン形成することができる。巻きアンテナの端部間の配線（例えば、アンテナリード線）は、コントローラ５５０に基板５３０を通して通過されることができる。

図５Ｃは、眼１０の角膜表面２２に装着されている眼部装着可能型デバイス５１０の例の側面断面図である。図５Ｄは、眼部装着可能型デバイス５１０の例の露出面５２４、５２６を囲む涙液膜層４０、４２を示すよう強調された側断面図である。図５Ｃおよび５Ｄの相対寸法は必ずしも縮尺通りではなく、眼部装着可能型デバイス５１０の例の配置の説明の目的のためにのみ与えられていることに留意されたい。たとえば、眼部装着可能型デバイス５１０の全体の厚みは、約２００マイクロメートルであることができる。たとえば、涙液膜層４０、４２の厚みは、各々約１０マイクロメートルであることができる。しかし、この比は、図に反映されない場合がある。

眼１０は、上まぶた３０と下まぶた３２とを一緒に眼１０の上に運ぶことによって覆われる角膜２０を含む。入射光は、眼１０によって角膜２０を介して受け取られ、光は眼１０の受光要素（例えば、桿体視細胞、錐体視細胞、など）に光学的に向けられて、視覚を刺激する。まぶた３０と３２の運動は、眼１０の露出した角膜表面２２にわたって涙液膜を分配する。涙液膜は、眼１０を保護し潤滑するために涙腺によって分泌された水溶液である。眼部装着可能型デバイス５１０が眼１０内に装着されると、涙液膜は、凹凸面５２４、５２６の両方を、内層４０で（凹面５２６に沿って）、および外層４２で（凸層５２４に沿って）、被覆する。涙液膜層４０，４２は、厚さ約１０マイクロメートルであり、ともに約１０マイクロリットルを占めてもよい。

涙液膜層４０、４２はまぶた３０，３２の動きによって角膜表面２２および／または凸面５２４にわたって分配されてもよい。たとえば、まぶた３０、３２がそれぞれ上がり下がりして、小量の涙液膜を角膜表面２２上および／または凸面５２４にわたって広める。角膜表面２２の涙液膜層４０はまた、眼部装着可能型デバイス５１０を凹面５２６と角膜表面２２との間に毛管力によって装着を容易にする。いくつかの実施形態では、眼部装着可能型デバイス５１０はまた、眼に面している凹面５２６の凹状湾曲によって角膜表面２２に対する真空力によって眼の上に部分的に保持されてもよい。

図５Ｃおよび５Ｄの断面図に示すように、基板５３０は傾斜することができ、これにより基板５３０の平坦な装着面が凸面５２４の隣接部にほぼ平行となる。上述したように、基板５３０は、（重合性材料５２０の凹面５２６と面している）内向き面５３２と、（凸面５２４と面している）外向き面５３４を有する平坦化された環である。基板５３０は、取付面５３２、５３４のいずれかまたは両方に取り付けされた電子部品および／またはパターン化された導電性材料を有することができる。

図５Ｄに示すように、バイオインタラクティブ電子機器５６０、コントローラ５５０、および導電性配線５５１は、バイオインタラクティブ電子機器５６０が凸面５２４に面するように、外向き面５３４に取り付けられている。上述したように、前方側を画定するポリマー層は、５０マイクロメートル未満の厚さであってもよく、後側を規定するポリマー層はより厚くてもよい。したがって、バイオインタラクティブ電子機器５６０は、凸面５２４から５０マイクロメートル未満離れていてもよく、凹面５２６からより大きな距離離れてもよい。しかし、他の実施例において、バイオインタラクティブ電子機器５６０は、バイオインタラクティブ電子機器５６０が凹面５２６に面するよう基板５３０の内向き面５３２に取り付けることができる。バイオインタラクティブ電子機器５６０はまた、凸面５２４より凹面５２６の近くに位置決めすることができる。

様々な態様および実施形態が本明細書に開示されているが、他の態様および実施形態が当業者には明らかであろう。本明細書で開示される様々な態様および実施形態は例示の目的のためであり、限定することを意図するものではく、真の範囲および精神は請求項に与えられる均等物の全範囲と共に以下の特許請求の範囲によって示される。また、本明細書で使用される用語は、特定の実施形態のみを説明する目的のためであり、限定することを意図するものではないことを理解すべきである。

Claims (20)

1. 少なくとも１つのセンサーを含む環状構造に第１の量の重合性材料を塗布することと、
   前記第１の量の重合性材料が塗布された前記環状構造を、眼部装着可能型デバイスを形成するように構成された金型に位置決めすることと、
   前記第１の量の重合性材料を硬化させながら、前記金型内の前記環状構造に圧力を印加することと、
   中に前記環状構造を有する前記金型に第２の量の重合性材料を加えることと、
   前記環状構造が少なくとも部分的に前記眼部装着可能型デバイスに封入されるようにオーバーモールドされたポリマー層を形成するために、前記第２の量の重合性材料を硬化させることとを備える、方法。
2. 前記第１の量の重合性材料が塗布された前記環状構造を前記金型に位置決めすることは、前記第１の量の重合性材料が塗布された前記環状構造を前記金型内の予め形成されたポリマー層上に位置決めすることを備える、請求項１に記載の方法。
3. 前記予め形成されたポリマー層は、前記眼部装着可能型デバイスの前方側を規定し、前記オーバーモールドされたポリマー層は、前記眼部装着可能型デバイスの後方側を規定する、請求項２に記載の方法。
4. 前記予め形成されたポリマー層は、部分的に硬化した状態である、請求項２に記載の方法。
5. 前記予め形成されたポリマー層及びオーバーモールドされたポリマー層は、透明材料を備える、請求項２に記載の方法。
6. 前記第１の量の重合性材料を前記環状構造に塗布することは、前記環状構造の１つ以上の別個の位置に前記重合性材料を配置することを備え、前記環状構造に圧力を印加することは、前記１つ以上の別個の位置に圧力を印加することを備える、請求項１に記載の方法。
7. 前記環状構造に圧力を印加することは、前記環状構造全体に圧力を印加することを備える、請求項１に記載の方法。
8. 前記環状構造に圧力を印加することは、コンプライアント材料を備えるプランジャを介して圧力を印加することを備える、請求項１に記載の方法。
9. 前記オーバーモールドされたポリマー層は、ヒドロゲル材料又はシリコーンエラストマーを備える、請求項１に記載の方法。
10. 少なくとも１つのセンサーを備える環状構造に第１の量の重合性材料を塗布することと、
    前記第１の量の重合性材料が塗布された前記環状構造を、眼部装着可能型デバイスを形成するように構成された金型内の予め形成されたポリマー層上に位置決めすることと、
    弾性材を備えるプランジャを介して、前記金型内の前記環状構造へ圧力を印加することと、
    中に前記環状構造を有する前記金型に第２の量の重合性材料を加え、前記環状構造が前記眼部装着可能型デバイス内に完全に封入されるようにオーバーモールドされたポリマー層を形成するために、前記第２の量の重合性材料を硬化させることとを備える、方法。
11. 前記予め形成されたポリマー層は、前記眼部装着可能型デバイスの前方側を規定し、前記オーバーモールドされたポリマー層は、前記眼部装着可能型デバイスの後方側を規定する、請求項１０に記載の方法。
12. 前記眼部装着可能型デバイスの前方側は、センサによって検出されるべき分析物がその中を通って拡散することを可能にするように構成されている、請求項１０に記載の方法。
13. 前記予め形成されたポリマー層は、部分的に硬化した状態である、請求項１０に記載の方法。
14. 前記予め形成されたポリマー層及びオーバーモールドされたポリマー層は、透明材料を備える、請求項１０に記載の方法。
15. 前記環状構造は、予め形成されたポリマー層及びオーバーモールドされたポリマー層よりも硬い、請求項１０に記載の方法。
16. 前記第１の量の重合性材料を前記環状構造に塗布することは、前記環状構造の１つ以上の別個の位置に前記重合性材料を配置することを備え、前記環状構造に圧力を印加することは、前記別個の位置に圧力を印加することを備える、請求項１０に記載の方法。
17. 前記環状構造に圧力を印加することは、前記環状構造全体に圧力を印加することを備える、請求項１０に記載の方法。
18. 前記環状構造に圧力を印加することは、前記第１の量の重合性材料を硬化しながら前記環状構造に圧力を印加することを備える、請求項１０に記載の方法。
19. 少なくとも１つのセンサーを含む環状構造に、ある量の接着材を塗布することと、
    前記ある量の接着材が塗布された前記環状構造を、眼部装着可能型デバイスを形成するように構成された金型に位置決めすることと、
    前記ある量の接着材を硬化させながら、前記金型内の前記環状構造に圧力を印加することと、
    中に前記環状構造を有する前記金型にそれぞれの量の重合性材料を加えることと、
    前記環状構造が少なくとも部分的に前記眼部装着可能型デバイスに封入されるようにオーバーモールドされたポリマー層を形成するために、前記それぞれの量の重合性材料を硬化することと、を備える方法。
20. 前記接着材が熱硬化性ポリマーを備える、請求項１９に記載の方法。

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