KR101616338B1 - 안구-장착형 장치에서 링형 구조물 배치 방법 - Google Patents

안구-장착형 장치에서 링형 구조물 배치 방법 Download PDF

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Abstract

예시적 안구-장착형 장치와 안구-장착형 장치를 제작하기 위한 방법이 설명된다. 이 방법은 제1 양의 중합 재료를 링형 구조물에 도포하는 단계를 포함할 수 있고, 여기서, 링형 구조물은 분석물질을 검출하도록 구성된 적어도 하나의 센서를 포함한다. 이 방법은 또한, 제1 양의 중합 재료가 도포된 링형 구조물을 몰드 내에 배치하는 단계를 포함할 수 있고, 여기서, 몰드는 안구-장착형 장치를 형성하도록 구성된다. 또한, 이 방법은 제1 양의 중합 재료를 큐어링하는 동안 몰드 내의 링형 구조물 상에 압력을 가하는 단계를 포함할 수 있다. 역시 또한, 이 방법은 내부에 링형 구조물이 있는 몰드에 제2 양의 중합 재료를 추가하는 단계와, 링형 구조물이 안구-장착형 장치 내에 적어도 부분적으로 둘러싸여지게끔 오버-몰딩된 중합체 층을 형성하도록 제2 양의 중합 재료를 큐어링하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

안구-장착형 장치에서 링형 구조물 배치 방법{METHOD OF RING-SHAPED STRUCTURE PLACEMENT IN AN EYE-MOUNTABLE DEVICE}
관련 출원에 대한 상호참조
본 출원은, 참조에 의해 그 전체를 본 명세서에 포함하는 2013년 1월 17일 출원된 미국 특허 출원번호 제13/743,443호에 대한 우선권을 주장한다.
안구-장착형 장치는 안구-장착형 장치를 착용하고 있는 사용자의 안구로부터 검출된 적어도 하나의 분석물질(analyte)에 기초하여 건강-관련 정보를 모니터링하도록 구성될 수 있다. 이러한 안구-장착형 장치는 적어도 하나의 분석물질(예를 들어, 글루코스)을 검출하도록 구성된 센서 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 안구-장착형 장치는 적어도 하나의 분석물질을 검출하도록 구성된 센서 장치를 포함하는 콘택트 렌즈의 형태일 수 있다. 센서 장치는 사용자의 글루코스 레벨 등의 안구-장착형 장치의 사용자의 건강-관련 정보를 모니터링할 수 있다. 또한, 센서 장치는 다양한 다른 타입의 건강-관련 정보를 모니터링할 수도 있다.
본 출원은 안구-장착형 장치에서 링형 구조물 배치의 방법에 관련된 실시예를 개시한다. 한 양태에서, 본 출원은 방법을 설명한다. 이 방법은 제1 양의 중합 재료(polymerizable material)를 링형 구조물에 도포하는 단계를 포함할 수 있고, 여기서, 링형 구조물은 분석물질을 검출하도록 구성된 적어도 하나의 센서를 포함한다. 이 방법은 또한, 제1 양의 중합 재료가 도포된 링형 구조물을 몰드 내에 배치하는 단계를 포함할 수 있고, 여기서, 몰드는 안구-장착형 장치를 형성하도록 구성된다. 이 방법은 또한 제1 양의 중합 재료를 큐어링(curing)시키는 동안 몰드 내의 링형 구조물 상에 압력을 가하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은, 내부에 링형 구조물이 있는 몰드에 제2 양의 중합 재료를 추가하는 단계와, 링형 구조물이 안구-장착형 장치 내에 적어도 부분적으로 둘러싸여지게끔 오버-몰딩된 중합체 층을 형성하도록 제2 양의 중합 재료를 큐어링시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 출원은 방법을 설명한다. 이 방법은 제1 양의 중합 재료를 링형 구조물에 도포하는 단계를 포함할 수 있고, 여기서, 링형 구조물은 분석물질을 검출하도록 구성된 적어도 하나의 센서를 포함한다. 이 방법은 또한, 제1 양의 중합 재료가 도포된 링형 구조물을 몰드 내의 이전에-형성된 중합체 층 상에 배치하는 단계를 포함할 수 있고, 여기서, 몰드는 안구-장착형 장치를 형성하도록 구성된다. 이 방법은 또한, 탄성 재료를 포함하는 플런저(plunger)를 통해, 몰드 내의 링형 구조물 상에 압력을 가하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은, 내부에 링형 구조물이 있는 몰드에 제2 양의 중합 재료를 추가하는 단계와, 링형 구조물이 안구-장착형 장치 내에 완전히 둘러싸여지게끔 오버-몰딩된 중합체 층을 형성하도록 제2 양의 중합 재료를 큐어링시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
역시 또 다른 양태에서, 본 출원은 방법을 설명한다. 이 방법은 소정량의 접착 재료를 링형 구조물에 도포하는 단계를 포함할 수 있고, 여기서, 링형 구조물은 분석물질을 검출하도록 구성된 적어도 하나의 센서를 포함한다. 이 방법은 또한, 소정량의 접착 재료가 도포된 링형 구조물을 몰드 내에 배치하는 단계를 포함할 수 있고, 여기서, 몰드는 안구-장착형 장치를 형성하도록 구성된다. 이 방법은 또한 상기 소정량의 접착 재료를 큐어링시키는 동안 몰드 내의 링형 구조물 상에 압력을 가하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은, 내부에 링형 구조물이 있는 몰드에 대응량(respective amount)의 중합 재료를 추가하는 단계와, 링형 구조물이 안구-장착형 장치 내에 적어도 부분적으로 둘러싸여지게끔 오버-몰딩된 중합체 층을 형성하도록 상기 대응량의 중합 재료를 큐어링시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 요약은 단지 예시일 뿐이고 어떠한 식으로든 제한하고자 하는 것이 아니다. 전술된 예시적 양태, 실시예, 및 피쳐들에 추가하여, 도면과 이하의 상세한 설명을 참조하면 추가의 양태, 실시예, 및 피쳐들이 명백해질 것이다.
도 1은 실시예에 따른 안구-장착형 장치에서 링형 구조물 배치의 방법을 나타내는 플로차트이다.
도 2a는 실시예에 따른 안구-장착형 장치의 제작 프로세스를 나타낸다.
도 2b는 실시예에 따른 안구-장착형 장치의 대안적 제작 프로세스를 나타낸다.
도 3a는 실시예에 따른 제1 중합체 층의 형성을 나타낸다.
도 3b는 실시예에 따른 제1 중합체 층 상의 링형 구조물의 배치를 나타낸다.
도 3c는 실시예에 따른 전체의 링형 구조물 상에 압력을 가하는 것을 나타낸다.
도 3d는 실시예에 따른 링형 구조물 상의 이산적 위치에서 압력을 가하는 것을 나타낸다.
도 3e는 실시예에 따른 링형 구조물 상의 복수의 이산적 위치들에서 압력을 가하는 것을 나타낸다.
도 3f는 실시예에 따른 제1 중합체 층과 링형 구조물 위의 제2 중합체 층의 형성을 나타낸다.
도 3g는 실시예에 따른 예시적 안구-장착형 장치를 나타낸다.
도 4는 실시예에 따른 외부 판독기와 무선 통신하는 안구-장착형 장치를 갖춘 시스템의 블록도이다.
도 5a는 실시예에 따른 예시적 안구-장착형 장치의 상부면도이다.
도 5b는 도 5a에 도시된 예시적 안구-장착형 장치의 종횡도(aspect view)이다.
도 5c는 실시예에 따른 안구의 각막 표면에 장착된 동안 도 5a 및 도 5b의 예시적 안구-장착형 장치의 측면 단면도이다.
도 5d는 실시예에 따른 도 5c에 도시된 바와 같이 장착된 예시적 안구-장착형 장치의 표면을 둘러싼 눈물막 층을 도시하는 측면 단면도이다.
이하의 상세한 설명은 첨부된 도면을 참조하여 개시된 시스템과 방법의 다양한 피쳐와 기능을 기술한다. 도면에서, 유사한 심볼은, 문맥상 달리 명시하는 않는 한, 유사한 컴포넌트를 식별한다. 여기서 설명되는 예시의 시스템 및 방법은 제한하고자 함이 아니다. 개시된 시스템 및 방법은, 본 명세서에서 고려되는 다양한 상이한 구성으로 배열되고 결합될 수 있다는 것을 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
I. 개요
안구-장착형 장치(예를 들어, 콘택트 렌즈)는 안구-장착형 장치를 착용하고 있는 사용자의 안구로부터 검출된 적어도 하나의 분석물질에 기초하여, 글루코스 레벨 또는 각막 산소 농도 등의, 건강-관련 정보를 모니터링하도록 구성될 수 있다. 이러한 안구-장착형 장치는 적어도 하나의 분석물질을 검출하도록 구성된 적어도 하나의 센서를 포함하는 링형 구조물을 포함할 수 있다. 본 개시는 원하는 위치에 링형 구조물을 배치하고 링형 구조물에 압력을 가하여 링형 구조물 또는 링형 구조물의 일부를 안구-장착형 장치 몰드 또는 이전에-형성된 중합체 층에 고정하는 방법을 설명한다.
한 예에서, 소량의 중합 재료가 링형 구조물 상에 제공된 다음, 링형 구조물이 원하는 위치에서 몰드 상에 배치될 수 있다. 그 다음, 전체의 링 상에 압력을 가하기 위해 플런저가 이용될 수 있고, 압력이 가해지고 있는 동안, 중합 재료가 큐어링될 수 있다. 그 다음, 플런저가 제거될 수 있고 안구-장착형 장치의 나머지가 더 많은 중합 재료의 추가와 큐어링에 의해 몰딩될 수 있다. 이 실시예에서, 링형 구조물은, 적어도 부분적으로, 안구-장착형 장치 재료에 의해 둘러싸여질 수 있다.
또 다른 예에서, 소량의 중합 재료가 링형 구조물 상에 이산적 위치들에서 제공될 수 있다. 링형 구조물은 원하는 위치에서 안구-장착형 장치 몰드 상에 배치될 수 있고, 그 다음, 이산적 위치들에서 압력을 가하기 위해 플런저가 이용될 수 있다. 압력이 가해지고 있는 동안, 중합 재료가 큐어링될 수 있다. 그 다음, 플런저가 제거될 수 있고 안구-장착형 장치의 나머지가 더 많은 중합 재료의 추가와 큐어링에 의해 몰딩될 수 있다.
역시 또 다른 예에서, 소량의 중합 재료가 링형 구조물 상에 제공될 수 있고, 링형 구조물은, 원하는 위치에서 정의된 두께를 갖는 안구-장착형 장치의 프리-몰딩된 또는 이전에-형성된 부분 상에 배치될 수 있다. 그 다음, 전체의 링형 구조물 상에 또는 링 상의 이산적 위치들에 압력을 가하기 위해 플런저가 이용될 수 있고, 압력이 가해지고 있는 동안, 중합 재료가 큐어링될 수 있다. 그 다음, 플런저가 제거될 수 있고 안구-장착형 장치의 나머지가 더 많은 중합 재료의 추가와 큐어링에 의해 몰딩될 수 있다.
링형 구조물을 제 위치에 접착하기 위해 압력이 전체 링형 구조물에 인가될 때, 플런저는 매크로플런저(macroplunger)라고 부를 수 있다. 링형 구조물의 이산적 위치들에서 압력이 가해질 때, 플런저는 마이크로플런저(microplunger)라고 부를 수 있다. 플런저는, 플런저가 링형 구조물 상의 컴포넌트들에 손상을 주지 않도록 실리콘 탄성중합체나 또 다른 탄성 재료 등의 순응성 재료(compliant material)로 형성될 수 있다.
링형 구조물을 제 위치에 고정하기 위해 접착제로서 소량의 중합 재료를 이용하는 것 대신에 또는 이에 추가하여, 다른 방법들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 용융된 다음 중합체가 냉각 및 경화되는 것이 허용되는 동안 압력이 가해지는 중합체 또는 기타의 화합물이 이용될 수 있다. 링형 구조물은 중합체가 경화될 때 제 위치에 고정된다. 열경화성 재료가 역시 접착제로서 이용될 수 있다. 열경화성 재료는 고온에서 용융된 상태일 수 있고, 더 낮은 온도에서 고체 또는 경화된 상태일 수 있다.
링형 구조물이 안구-장착형 장치의 프리-몰딩된 또는 이전에-형성된 부분 상에 배치되는 예에서, 이 방법은 투샷 몰딩 프로세스(two-shot molding process)를 수반할 수 있다. 제1 샷은 안구-장착형 장치의 전방(바깥쪽으로 향하는) 측을 형성하는 제1 중합체 층을 형성하는 것을 수반할 수 있다. 제1 중합체 층은 중합 재료의 제1 샷을 제1 몰딩 캐버티 내에 주입함으로써 형성될 수 있다. 제1 중합체 층을 형성한 후에, 링형 구조물은 제1 중합체 층 상에 배치될 수 있다. 링형 구조물이 제1 중합체 층 상에 배치되고 압력이 가해진 후에, 제2 중합체 층이 제1 중합체 층과 링형 구조물 위에 형성될 수 있다. 제2 중합체 층을 형성한 후에, 링형 구조물의 양측 상에 중합 재료가 존재하되, 링형 구조물이 중합 재료에 의해 완전히 둘러싸여지도록 존재할 것이다. 제2 중합체 층은 중합 재료의 제2 샷을 제2 몰딩 캐버티 내에 주입함으로써 형성될 수 있다. 제2 중합체 층은 안구-장착형 장치의 후방(안쪽으로 향하는) 측을 형성한다. 그러나, 또 다른 예에서, 제1 중합체 층을 형성하는 것은 제1 중합체 층이 안구-장착형 장치의 후방측을 형성하도록 제1 중합체 층을 형성하는 것을 수반하고, 제2 중합체 층을 형성하는 것은 제2 중합체 층이 안구-장착형 장치의 전방측을 형성하도록 제2 중합체 층을 형성하는 것을 수반한다. 예를 들어, 안구-장착형 장치를 제작하기 위한 예시적 방법은 하기를 포함할 수 있다: (i) 제1 중합체 층 ―제1 중합체 층은 안구-장착형 장치의 후방측을 형성함― 을 형성하는 단계; (ii) 제1 중합체 층 상에 링형 구조물을 배치하는 단계; 및 (iii) 제1 중합체 층과 링형 구조물 위에 제2 중합체 층 ―제2 중합체 층은 안구-장착형 장치의 전방측을 형성하고 분석물질이 통과하여 확산되는 것을 허용하도록 구성됨― 을 형성하되, 링형 구조물이 제1 중합체 층과 제2 중합체 층에 의해 완전히 둘러싸여지도록 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이 예에서, 적어도 하나의 센서는 제2 중합체 층을 통한 확산을 통해 분석물질을 수신하도록 제2 중합체 층에 관해 배향될 수 있다.
본 개시 전체를 통해 사용될 때, 안구-장착형 장치의 전방측이란 안구-장착형 장치의 바깥으로 향하는 측을 말하는 반면, 안구-장착형 장치의 후방측이란 안구-장착형 장치의 안쪽으로 향하는 측을 말한다. 특히, 안구-장착형 장치가 사용자의 안구에 장착될 때, 전방측은 바깥쪽으로 향하여 사용자의 안구를 터치하지 않는 안구-장착형 장치의 측에 대응한다. 또한, 안구-장착형 장치가 사용자의 안구에 장착될 때, 후방측은 안쪽으로 향하여 사용자의 안구를 터치하는 안구-장착형 장치의 측에 대응한다.
II. 예시적 방법
도 1은 실시예에 따른 안구-장착형 장치에서 링형 구조물 배치의 방법(100)의 플로차트이다. 방법(100)은 블록들(102-108) 중 하나 이상으로 나타낸 하나 이상의 동작, 기능, 또는 작용을 포함할 수 있다. 블록들이 순차적 순서로 나타나 있지만, 이들 블록들은 일부 예에서는 병렬로 수행될 수 있고, 및/또는 여기서 설명된 것들과는 상이한 순서로 수행될 수도 있다. 또한, 다양한 블록들은 더 적은 수의 블록들로 결합되거나, 추가의 블록들로 분할되거나, 및/또는 원하는 구현에 기초하여 제거될 수도 있다.
예시의 목적을 위해, 방법(100)은 이하에서 주조 또는 압축 몰딩을 이용하는 제작 장치에 의해 실행되는 것으로 설명된다. 그러나, 방법(100)은 중합체 층을 형성하기 위한 다른 방법을 이용하는 제작 장치에 의해 실행될 수도 있다는 것을 이해해야 한다.
블록(102)에서, 방법(100)은 링형 구조물에 제1 양의 중합 재료를 도포하는 단계를 포함하고, 여기서, 링형 구조물은 적어도 하나의 센서를 포함한다. 일부 예에서, 링형 구조물(또는 링형 기판)은 전체 링의 형태를 취할 수도 있다. 다른 예에서, 링형 링은 부분적 링, 링의 구획, 고리, 또는 기타의 지오메트리의 형태를 취할 수도 있다. 예에서, 소량(예를 들어, 드롭)의 중합 재료(예를 들어, 단량체(monomer) 또는 임의 타입의 접착제)가 실질적으로 전체의 링형 구조물에 제공될 수 있다. 또 다른 예에서, 소량의 중합 재료가 링형 구조물 상에 이산적 위치들에서 제공될 수 있다. 일부 예에서, 중합 재료 대신에, 다른 접착제가 이용될 수 있다. 예를 들어, 열 경화성 중합체가 이용될 수 있다. 열 경화성 중합체는 고온에서 용융된 상태일 수 있고 냉각시에 경화되는 것이 허용될 수 있다.
블록(104)에서, 방법(100)은, 제1 양의 중합 재료가 도포된 링형 구조물을 몰드 내에 배치하는 단계를 포함하고, 여기서, 몰드는 안구-장착형 장치를 형성하도록 구성된다. 한 예에서, 제1 양의 중합 재료를 갖는(또는 기타 임의의 접착제가 도포된) 링형 구조물이 몰드 상에 직접 배치될 수 있다. 또 다른 예에서, 제1 양의 중합 재료를 갖는 링형 구조물이 몰드 내의 이전에-형성된 중합체 층 상에 배치될 수 있다. 제1 양의 중합체 재료 또는 접착제는 링형 구조물이 몰드의 지오메트리에 순응하도록 강제할 수 있다. 예에서, 링형 구조물은 납작할 수 있고 몰드의 곡률 반경과 정합하게 될 필요가 있다.
도 2a는 실시예에 따른 안구-장착형 장치의 제작 프로세스를 나타낸다. 도 2b는 실시예에 따른 안구-장착형 장치의 대안적 제작 프로세스를 나타낸다. 도 2a에서, 링형 구조물(202)은 방법(100)을 구현하는데 이용될 수 있는 제작 장치의 전방 몰드(204)에 직접 접착된다. 도 2b에서, 중합 재료의 제1 또는 이전에-형성된 중합체 층(206)은 전방 몰드(204) 내의 제 위치에 놓이고, 링형 구조물(202)은 이전에-형성된 중합체 층(206)에 배치 또는 접착된다.
도 3a는 실시예에 따른 제작 장치(300)와 제1 (이전에-형성된) 층(206)의 형성을 나타낸다. 전방 몰드(204)의 제1 몰딩 캐버티는 중합 재료로 채워질 수 있고, 중합 재료는 몰드(302)의 제2 몰딩 캐버티에 의해 중합체 층(즉, 이전에-형성된 중합체 층(206))으로 압축될 수 있다. 이전에-형성된 중합체 층(206)은 안구-장착형 장치의 전방측을 형성할 수 있다. 전방측은 안구-장착형 장치의 사용자의 안구를 터치하지 않는 측을 형성한다.
제1 또는 이전에-형성된 중합체 층(206)은 분석물질이 통과해서 확산되는 것을 허용하는 두께로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 몰딩 캐버티는 이전에-형성된 중합체 층(206)의 주어진 원하는 두께를 달성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 이전에-형성된 중합체 층(206)은 50 마이크로미터 미만의 두께를 가질 수 있다. 전형적으로, 중합체 층이 더 두꺼워짐에 따라, 중합체 층은 층을 통한 더 적은 확산을 허용한다. 예로서, 주어진 분석물질의 확산은 통상적으로 100마이크로미터 이상의 중합체 층보다 25 마이크로미터 중합체 층을 통해 더 크다. 적어도 일부 타입의 분석물질의 경우, 50 마이크로미터 미만의 두께를 갖는 중합체 층은 안구-장착형 장치가 건강-관련 측정을 수행하기 위하여 충분한 양의 분석물질이 통과하여 확산되는 것을 허용할 수 있다. 그러나, 일반적으로, 분석물질이 측정을 위해 센서에 도달하기 위해 통과하여 확산되는 중합체 층의 두께는 분석물질의 타입, 중합체의 타입, 센서의 타입, 및/또는 기타의 고려사항에 기초하여 선택될 수 있다. 예에서, 이전에-형성된 중합체 층(206)의 두께는 안구-장착형 장치가 검출하도록 구성된 특정한 분석물질 또는 분석물질들에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 제1 분석물질에 대한 최적 두께는 10 마이크로미터일 수 있는 반면, 제2 분석물질에 대한 최적 두께는 25 마이크로미터일 수 있다. 다른 예들도 역시 가능하다.
예에서, 이전에-형성된 중합체 층(206)의 중합체는 안구-호환 중합체 층을 형성할 수 있는 임의의 재료일 수 있다. 예를 들어, 이전에-형성된 중합체 층(206)의 중합체는, 하이드로겔, 실리콘 하이드로겔, 실리콘 탄성 중합체 및 강성적 기체 투과성 재료를 형성하는 것으로 알려진 중합성 단량체를 포함하는 제형일 수 있다. 또한, 중합체는 투명하거나 실질적으로 투명한 중합체 층을 형성할 수 있다. 따라서, 이전에-형성된 중합체 층(206)에서 이러한 중합체의 이용은 안구-장착형 장치를 생성할 수 있고, 이 장치를 통해 착용자는 착용자의 안구에 장착할 때 볼 수 있다. 예에서, 중합체는, 실리콘 하이드로겔 등의 하이드로겔 재료이다. 다른 재료들도 역시 가능하다. 링형 구조물(202)은 안구-장착형 장치를 형성하는데 이용되는 중합 재료보다 더 강성적일 수 있다.
도 3a는 주조 몰딩을 통한 이전에-형성된 중합체 층(206)을 형성하는 것을 나타내고 있지만, 이전에-형성된 중합체 층(206)을 형성하기 위한 다른 방법들도 역시 가능하다. 예를 들어, 이전에-형성된 중합체 층(206)은 주입 몰딩을 통해 형성될 수도 있다. 주입 몰딩에서, 중합체 재료가 몰딩 캐버티들 사이에서 압착되는 것이 아니라, 몰딩 재료가 가열되고 주입되거나 기타의 방식으로 몰딩 캐버티 또는 캐버티들 내로 강제된다. 그 다음, 주입된 몰딩 재료는 냉각 및 몰딩 캐버티 또는 캐버티들의 구성으로 경화된다.
또 다른 예로서, 이전에-형성된 중합체 층(206)은 스핀 주조(spin casting)를 통해 형성될 수도 있다. 스핀-주조 기술을 통해, 각각의 제작 장치는 정확한 두께의 중합체 층을 형성할 수 있다. 예에서, 스핀-주조 몰드는 설정된 속도로 중심 액세스를 따라 회전될 수 있고, 중합체는 이전에-형성된 중합체 층(206)을 형성하기 위하여 몰드가 회전하고 있을 때 몰드에 도입될 수 있다. 이전에-형성된 중합체 층(206)의 최종 두께는, 스핀-주조 몰드, 스핀-주조 몰드에 도입된 중합체의 양, 점성 등의 중합체의 속성, 및/또는 스핀-주조 몰드가 회전하는 속도를 포함한 그러나 이것으로 제한되지 않는, 다양한 요인에 의해 영향받을 수 있다. 이들 요인들은 명확한 두께의 중합체 층을 생성하기 위하여 변동될 수 있다.
도 3b는 실시예에 따른 제1 중합체 층(206) 상의 링형 구조물(202)의 예시적 배치를 나타낸다. 도 3b가 도 2b에 도시된 이전에-형성된 중합체 층(206) 상에 링형 구조물(202)을 배치하는 것을 나타내지만, 도 2a에 도시된 전방 몰드(204) 상에 직접 링형 구조물(202)을 배치하기 위해 유사한 프로세스가 이용될 수 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 제작 장치(300)는 링형 구조물을 이전에-형성된 중합체 층(206) 상의 원하는 위치에서 배치하도록 구성될 수 있는 배치 장치(304)를 포함한다.
예에서, 배치 장치(304)는 이전에-형성된 중합체 층(206) 상의 원하는 위치(306)에서 링형 구조물(202)을 배치하도록 구성된 로봇 시스템일 수 있다. 예를 들어, 로봇 시스템은 (i) (예를 들어, 흡입을 통해) 링형 구조물(202)을 픽업하고, (ii) 이전에-형성된 중합체 층(206) 위에 링형 구조물(202)을 배치한 다음, (iii) 화살표(308)로 도시된 바와 같이, 링형 구조물(202)을 이전에-형성된 중합체 층(206)을 향해 내려 놓을 수 있다. 링형 구조물(202)이 이전에-형성된 중합체 층(206) 상의 원하는 위치(306)에 배치될 때, 배치 장치(304)는 (예를 들어, 흡입을 릴리스함으로써) 링형-구조물(202)을 릴리스할 수 있다.
예에서, 배치 장치(304)는 링형 구조물(202)의 배치를 보조하도록 구성된 비젼 시스템을 포함할 수 있다. 이러한 비젼 시스템은 전방 몰드(204) 또는 이전에-형성된 중합체 층(206) 상의 정확한 위치로 링형 구조물(202)을 안내하는 것을 가능케할 수 있다. 예에서, 비젼 시스템은 안구-장착형 장치에 대한 생산 규격이 안구-장착형 장치 내의 링형 구조물(202)의 배치에 관련된 낮은 허용오차를 수반한 요건을 갖는 상황에 적절할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 블록(106)에서, 방법(100)은 제1 양의 중합 재료를 큐어링하면서 몰드 내의 링형 구조물 상에 압력을 가하는 단계를 포함한다. 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 링형 구조물(202) 및 이에 도포된 제1 양의 중합 재료(접착제)가 전방 몰드(204)에 직접 배치되든 이전에-형성된 중합체 층(206) 상에 배치되든, 제1 양의 중합 재료를 큐어링하면서 링형-구조물(202) 상에 압력이 가해질 수 있다. 제1 양의 중합 재료를 큐어링하면서 압력을 가하는 것은 링형 구조물(202)을 제 위치에 접착 또는 고정하는 것을 가능케 한다. 블록(102)에서 전술된 바와 같이, 제1 양의 중합 재료, 또는 임의의 접착 재료는, 실질적으로 전체의 링형 구조물(202) 상에 또는 링형 구조물(202) 상의 이산 위치들에 제공되는 작은 양일 수 있다.
한 예에서, 접착 재료는 링형 구조물(202) 상에서 주입되는 액적(droplet)으로서 제공될 수 있다. 또 다른 예에서, 브러시가 접착 재료에 침지된 다음 링형 구조물(202)에 도포될 수 있다. 역시 또 다른 예에서, 접착 재료를 분무하고 링형 구조물(202)에 균일한 층의 접착 재료를 가하기 위해 에어 스프레이 분무기가 이용될 수 있다. 다른 방법들도 역시 가능하다.
제1 양의 중합 재료가 전체의 링형 구조물(202)에 가해지는 예에서, 전체의 링형 구조물(202) 상에 압력을 가하기 위해 플런저가 이용될 수 있다. 도 3c는 실시예에 따른 전체의 링형 구조물(202) 상에 압력을 가하는 것을 나타낸다. 제 위치에 접착하기 위해 전체의 링형 구조물(202)에 압력이 가해질 때, 플런저는 매크로플런저(macroplunger)라고 부를 수 있다. 도 3c는 전방 몰드(204) 또는 이전에-형성된 중합체 층(206)에 링형 구조물(202)을 접착하기 위해 전체의 링형 구조물(202)에 압력을 가하는 예시적 매크로플런저(310)를 나타낸다. 예들에서, 플런저(310) 또는 플런저(310)의 끝은, 플런저가 링형 구조물 상의 컴포넌트들을 손상시키지 않도록, 실리콘 탄성 중합체나 또 다른 탄성 재료로 등의, 순응성 재료(312)(예를 들어, 연성, 가요성, 또는 탄성)로 형성될 수 있다.
대안으로서, 제1 양의 중합 재료가 전체의 링형 구조물(202) 상의 이산적 위치들에 가해지는 예에서, 이산적 위치들에 압력을 가하기 위해 플런저가 이용될 수 있다. 도 3d 및 도 3e는 실시예에 따른 링형 구조물(202) 상의 이산적 위치들에서 압력을 가하는 것을 나타낸다. 링형 구조물(202)의 이산적 위치들에서만 압력이 가해질 때, 플런저는 마이크로플런저(microplunger)라고 부를 수 있다. 도 3d는 링형 구조물(202) 상의 이산적 위치에서 압력을 가하는 마이크로플런저(314)를 나타낸다. 마이크로플런저(314)는, 상이한 이산적 위치들에서 순차적 방식으로 압력이 가해질 수 있도록 링형 구조물(202) 상의 상이한 위치들에서 상승되고 다시 하강될 수 있다. 대안으로서, 도 3e는, 플런저(314A 및 314B) 등의 복수의 플런저가 실질적으로 동시에 이산적 위치들에서 압력을 가하기 위해 이용될 수 있다는 것을 나타낸다.
일부 예에서, 링형 구조물(202) 상에 압력을 가하는 것은 전방 몰드(204) 또는 이전에-형성된 중합체 층(206) 상에 링형 구조물(202)을 배치한 후에 도 3b에 나타낸 배치 장치(304)를 이용하여 달성될 수 있다.
압력이 가해지고 있는 동안 제1 양의 중합 재료(또는 임의 타입의 접착제)가 큐어링될 수 있다. 큐어링은 중합체 사슬의 가교(cross-linking))에 의해 중합체 재료의 경화를 포함하고, 경화는, 예를 들어, 화학 첨가제, 자외선 복사, 전자 빔, 및/또는 열에 의해 야기될 수 있다. 예에서, 중합 재료는 자원선(UV) 광 및 가시광을 이용하여 큐어링될 수 있는 광-큐어링가능한 중합 재료로 형성될 수 있다. 광 큐어링에 추가하여, 화학적 첨가제 및/또는 열 등의 다른 큐어링 방법들도 역시 가능하다.
링형 구조물(202)가 이전에-형성된 중합체 층(206) 상에 배치되는 예에서, 이전에-형성된 중합체 층(206)은 링형 구조물(202)을 배치하기 이전에 부분적으로-큐어링된 상태로 큐어링될 수 있다. 부분적으로-큐어링된 상태는, 예를 들어, 완전 큐어링된 상태의 약 50-75%일 수 있다. 다른 부분적으로-큐어링된 상태들도 역시 가능하다. 이전에-형성된 중합체 층(206)을 부분적으로-큐어링된 상태로 부분적으로 큐어링함으로써, 이전에-형성된 중합체 층(206)은 접착을 가능케 하는 점착성을 가질 수도 있다. 이러한 점착성은, 이전에-형성된 중합체 층(206) 상에 배치된 링형 구조물(202)이 안구-장착형 장치의 형성 전체에 걸쳐 주어진 위치에서 안전하게 고정되어 있게 하는 것을 보장할 수 있다.
링형 구조물(202)을 제 위치에 고정하기 위해 접착제로서 제1 양의(예를 들어, 소량의 또는 적은 액적의) 중합 재료를 이용하는 것 대신에 또는 이에 추가하여, 다른 방법들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 열 경화성 중합체 또는 기타의 재료가 용융된 다음 용융된 재료가 냉각 및 경화되는 것이 허용되는 동안 압력이 가해진다. 재료가 경화된 후에, 링형 구조물(202)은 제 위치에 고정될 것이다.
다시 도 1을 참조하면, 블록(108)에서, 이 방법(100)은, 내부에 링형 구조물이 있는 몰드에 제2 양의 중합 재료를 추가하는 단계와, 링형 구조물이 안구-장착형 장치 내에 적어도 부분적으로 둘러싸여지게끔 오버-몰딩된 중합체 층을 형성하도록 제2 양의 중합 재료를 큐어링하는 단계를 포함한다. 제1 양의 중합 재료(또는 임의의 접착제)는 링형 구조물을 고정된 지오메트리로 유지할 수 있는 반면 제2 중합체 재료는 링형 구조물 주변에서 큐어링된다. 도 2a를 참조하면, 링형 구조물(202)이 전방 몰드(204) 상에 직접 배치되는 경우, 배치된 링형 구조물(202) 위에 제2 양의 중합 재료가 추가되어 중합체 층(207)을 형성할 수 있다. 중합체 층(207)은, 링형 구조물(202)이 중합체 층(207)에 접착되도록 큐어링되고 경화될 수 있다. 그 다음, 중합체 층(207) 및 링형 구조물(202)은 몰드(204)로부터 제거되어 안구-장착형 장치(209)를 얻을 수 있고, 여기서 링형 구조물(202)은 안구-장착형 장치(209) 내에 적어도 부분적으로 둘러싸여진다. 예를 들어, 링형 구조물의 일부는 안구-장착형 장치의 전방측 및/또는 후방측에서 노출될 수 있다.
대안으로서, 도 2b에서, 링형 구조물(202)이 이전에-형성된 중합체 층(206) 상에 배치되어 중합체 층(208)을 형성한 후에 제2 양의 중합 재료가 추가된다. 이 경우에, 이전에-형성된 중합체 층(206)은 제1 중합체 층이라 부를 수 있고, 중합체 층(208)은 제2 중합체 층이라 부를 수 있다. 그러면, 이전에-형성된 (제1) 중합체 층(206), 제2 중합체 층(208), 및 그 내부에 임베딩된 링형 구조물(202)이 몰드(204)로부터 제거되어 안구-장착형 장치(210)를 얻을 수 있다. 이 예에서, 링형 구조물(202)은 안구-장착형 장치(210) 내에 완전히 둘러싸여질 수 있다.
도 3f는 실시예에 따른 이전에-형성된 중합체 층(206)과 링형 구조물(202) 위의 제2 중합체 층(208)의 형성을 나타낸다. 도 3f는 후방 몰드(316)의 예시적 제3 몰딩 캐버티를 나타낸다. 제3 몰딩 캐버티는 안구-장착형 장치의 후방측을 형성할 수 있다. 특히, 후방측의 곡률은 후방 몰드(316)의 제3 몰딩 캐버티에 의해 형성될 수 있다. 또한, 전방 몰드(204)와 후방 몰드(316)의 몰딩 캐버티들은 2개의 캐버티들 사이에 형성된 층의 두께를 제어하도록 구성될 수 있다.
도 3f를 참조하면, 링형 구조물(202)이 접착되는 이전에-형성된 중합체 층(206)을 이미 유지하고 있는 전방 몰드(204)의 제1 몰딩 캐버티는 제2 양의 중합 재료(318)로 채워질 수 있다. 이 중합 재료(318)는 전방 몰드(204)의 제1 몰딩 캐버티와 후방 몰드(316)의 제3 몰딩 캐버티 사이의 압축에 의해 제2 중합체 층(208)으로 형성될 수 있다. 그 결과, 제2 중합체 층(208)은, 링형 구조물(202)이 이전에-형성된 중합체 층(206)과 제2 중합체 층(208)에 의해 완전히 둘러싸여지도록 링형 구조물(202)을 오버몰딩할 수 있다.
예들에서,제2 중합체 층(208)이 형성된 후에, 제2 양의 중합 재료(318)는 큐어링될 수 있다. 도 3g는 실시예에 따른 안구-장착형 장치(210)를 나타낸다. 도 3g는 안구-장착형 장치(210)가 제작 장치(300)로부터 제거된 후의 안구-장착형 장치(210)의 원근 단면도를 도시한다.
도 3g는 얇은 층으로서의 이전에-형성된 중합체 층(206)에 의해 형성된 또 다른 측을 도시하는 반면, 제2 중합체 층(208)은 더 두꺼운 층이다. 예에서, 최종 장치의 최대 두께는 100-500 마이크로미터의 범위에 이를 수 있다. 또한, 이러한 예에서, 얇은 이전에-형성된 중합체 층(206)은 50 마이크로미터 미만일 수 있는 반면, 더 두꺼운 제2 중합체 층(208)은 100 내지 500 마이크로미터의 최대 두께를 가질 수 있다. 다른 예들에서, 이전에-형성된 중합체 층(206)과 제2 중합체 층(208) 각각은 더 크거나 더 작은 두께를 가질 수 있다.
예에서, 제2 중합체 층(208)은 이전에-형성된 중합체 층(206)과 동일한 중합 재료로 구성될 수 있다. 그러나, 다른 예들에서, 제2 중합체 층(208)은 이전에-형성된 중합체 층(206)과는 상이한 중합 재료로 구성될 수 있다.
III. 예시적 시스템 및 장치들
앞서 언급된 바와 같이, 안구-장착형 장치는 전술된 예시적 방법을 이용하여 제작될 수 있다. 또한, 이 안구-장착형 장치는 안구-장착형 장치를 착용하고 있는 사용자의 안구로부터 검출된 적어도 하나의 분석물질에 기초하여 건강-관련 정보를 모니터링하도록 구성될 수 있다. 사용자의 안구로부터 검출된 적어도 하나의 분석물질에 기초하여 건강-관련 정보를 모니터링하도록 구성된 예시적 안구-장착형 장치는 도 4와 도 5a 내지 도 5d를 참조하여 이하에서 더 상세히 설명된다.
실시예에 따른 링형 구조물은, 센서, 제어 전자회로, 및 안테나를 포함할 수 있고, 이들 모두는 시판 상에 위치해 있다. 제어 전자회로는 센서를 작동시켜 판독을 수행하고 안테나를 작동시켜 센서로부터의 판독치를 안테나를 통해 외부 판독기에 무선으로 전달할 수 있다. 센서는, 안구-장착형 장치의 전방측을 통해 확산하는 사용자의 눈물로부터의 임상적으로 관련된 판독치를 생성하도록, 기판 상에서 사용자의 각막 표면으로부터 멀리 바깥쪽으로 향하도록 배열될 수 있다. 예를 들어, 링형 구조물은 렌즈 재료 내에서 부유될 수 있고 센서가 안구-장착형 장치의 전방 엣지로부터 10 마이크로미터 미만 떨어지도록 위치할 수 있다. 또 다른 예에서, 링형 구조물은, 링형 구조물이 렌즈 재료로 인캡슐레이트되지 않고 눈물에 직접 노출되도록, 렌즈 재료 내에 부분적으로 둘러싸여질 수 있다. 역시 또 다른 예에서, 센서는, 콘택트 렌즈와 각막 표면 사이에 개재된 눈물로부터 및/또는 각막의 표면 부근으로부터 임상적으로 관련있는 판독치를 생성하도록, 각막 표면을 향하여 안쪽으로 향하도록 기판 상에서 배열될 수 있다. 센서는 렌즈 재료를 통해 임베딩된 센서로 확산되는 분석물질의 농도를 나타내는 출력 신호를 생성할 수 있다.
도 4는 외부 판독기(480)와 무선 통신하는 안구-장착형 장치(410)를 갖춘 시스템(400)의 블록도이다. 안구-장착형 장치(410)의 노출된 영역은 안구의 각막 표면에 접촉-장착되도록 형성된 중합 재료(420)로 형성된다. 예시적 방법에 따르면, 중합 재료(420)는 제1 중합체 층과 제2 중합체 층을 포함할 수 있다.
링형 구조물은, 전원(440), 제어기(450), 바이오-상호작용형 전자회로(460), 및 통신 안테나(470)에 대한 장착 표면을 제공하기 위해 중합 재료(420) 내에 임베딩된 기판(430) 등의 기판을 포함할 수 있다. 바이오-상호작용형 전자회로(460)는 제어기(450)에 의해 작동된다. 전원(440)은 제어기(450) 및/또는 바이오-상호작용형 전자회로(460)에 동작 전압을 공급한다. 안테나(470)는 제어기(450)에 의해 작동되어 안구-장착형 장치(410)에 및/또는 이로부터 정보를 전달한다. 안테나(470), 제어기(450), 전원(440), 및 바이오-상호작용형 전자회로(460)는 모두 임베딩된 기판(430) 상에 위치할 수 있다. 안구-장착형 장치(410)는 전자회로를 포함하고 안구에 접촉-장착되도록 구성되기 때문에, 안구 전자회로 플랫폼이라고도 부를 수 있다.
접촉-장착을 가능케하기 위해, 중합 재료(420)는 (예를 들어, 각막 표면을 코팅하는 눈물막과의 모세관 힘에 의해) 습윤화된 각막 표면에 접착("장착")하도록 구성된 오목면을 가질 수 있다. 추가로 또는 대안으로서, 안구-장착형 장치(410)는 각막 표면과 중합 재료(420) 사이의 오목한 곡률에 기인한 진공력에 의해 접착될 수 있다. 안구에 맞댄 오목한 표면에 의해 장착될 때, 중합 재료(420)의 전방 또는 외향 표면은 안구-장착형 장치(410)가 안구에 장착되어 있는 동안 눈꺼풀 움직임을 간섭하지 않도록 형성되는 볼록한 곡률을 가질 수 있다. 예를 들어, 중합 재료(420)는 콘택트 렌즈와 유사하게 성형된 실질적으로 투명한 만곡형 중합체 디스크일 수 있다.
중합 재료(420)는, 콘텐트 렌즈 또는 각막 표면과의 직접적 접촉을 수반하는 기타의 안구 응용에서 이용하기 위해 채용되는 것들과 같은, 하나 이상의 생체호환 재료를 포함할 수 있다. 중합 재료(420)는 선택사항으로서 부분적으로는 이러한 생체호환 재료로부터 형성될 수 있고 또는 이러한 생체호환 재료에 의한 외각 코팅을 포함할 수 있다. 중합 재료(420)는, 하이드로겔 등의, 각막 표면을 습윤화하도록 구성된 재료를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 중합 재료(420)는 착용자 안락성을 향상시키기 위해 변형가능한("비-강성적") 재료일 수 있다. 일부 예에서, 중합 재료(420)는, 콘택트 렌즈에 의해 제공될 수 있는 바와 같이, 미리결정된 시야-교정 광학적 능력을 제공하도록 성형될 수 있다.
기판(430)은, 바이오-상호작용형 전자회로(460), 제어기(450), 전원(440), 및 안테나(470)를 장착하기에 적합한 하나 이상의 표면을 포함한다. 기판(430)은 (예를 들어, 플립-칩 장착에 의한) 칩-기반의 회로를 위한 장착 플랫폼으로서 및/또는 도전성 재료(예를 들어, 금, 백금, 팔라듐, 티타늄, 구리, 알루미늄, 은, 금속, 기타의 도전성 재료, 이들의 조합 등)를 패터닝하기 위한 플랫폼으로서 채용될 수 있다. 일부 실시예에서, 실질적으로 투명한 도전성 재료(예를 들어, 인듐 주석 산화물)가 기판(430) 상에서 패터닝되어 회로, 전극 등을 형성할 수 있다. 예를 들어, 안테나(470)는 기판(430) 상에 금이나 또 다른 도전성 재료의 패턴을 피착함으로써 형성될 수 있다. 유사하게, 각각, 제어기(450)와 바이오-상호작용형 전자회로(460) 사이의, 및 제어기(450)와 안테나(470) 사이의 인터커넥트(451, 457)는, 기판(430) 상에 도전성 재료의 적절한 패턴을 피착함으로써 형성될 수 있다. 기판(430) 상에 재료를 패터닝하기 위해 저항, 마스크, 및 피착 기술들의 조합이 채용될 수 있다.
기판(430)은, 폴리에틸렌 테레프탈레이트("PET") 또는 중합 재료(420) 내의 회로 및/또는 전자회로를 구조적으로 지지하기에 충분한 또 다른 재료 등의, 비교적 강성 재료일 수 있다. 안구-장착형 장치(410)는 대안으로서 단일 기판이 아니라 접속되지 않은 기판 그룹과 함께 배열될 수 있다. 예를 들어, 제어기(450)와 바이오-센서 또는 기타의 바이오-상호작용형 전자회로 컴포넌트는 하나의 기판에 장착될 수 있는 반면, 안테나(470)는 또 다른 기판에 장착될 수 있고 이들 둘은 인터커넥트(457)를 통해 전기적으로 접속될 수 있다.
일부 실시예에서, 바이오-상호작용형 전자회로(460)(및 기판(430))는 안구-장착형 장치(410)의 중심으로부터 멀리 배치될 수 있음으로써 안구-장착형 장치(410)의 중심을 통한 안구로의 빛 투과에 대한 간섭을 피할 수 있다. 예를 들어, 안구-장착형 장치(410)가 오목한-만곡형 디스크로서 성형되는 경우, 기판(430)은 디스크의 주변부 부근에(예를 들어, 외곽 원주 부근) 임베딩될 수 있다. 일부 실시예에서, 바이오-상호작용형 전자회로(460)(및 기판(430))은 안구-장착형 장치(410)의 중심 영역에 배치될 수 있다. 바이오-상호작용형 전자회로(460) 및/또는 기판(430)은 안구로의 빛 투과에 대한 간섭을 완화하도록 인입하는 가시광에 대해 실질적으로 투명할 수 있다. 게다가, 일부 실시예에서, 바이오-상호작용형 전자회로(460)는, 디스플레이 드라이버 명령에 따라 안구에 의해 인지되는 빛을 방출 및/또는 투과하는 화소 어레이(464)를 포함할 수 있다. 따라서, 바이오-상호작용형 전자회로(460)는, 선택사항으로서, 화소 어레이(464)를 통해 정보를 디스플레이하는 등의, 안구-장착형 장치(410)의 착용자에게 인지가능한 시각적 단서를 생성하도록 안구-장착형 장치의 중심에 위치할 수 있다.
기판(430)은 임베딩된 전자회로 컴포넌트들에 대한 장착 플랫폼을 제공하기에 충분한 방사상 폭 치수를 갖는 납작한 링으로서 성형될 수 있다. 기판(430)은 안구-장착형 장치(410)의 프로파일에 영향을 주지 않고 기판(430)이 중합 재료(420)에 임베딩되는 것을 허용하기에 충분히 작은 두께를 가질 수 있다. 기판(430)은 자신에게 장착된 전자회로를 지지하기 위해 적합한 구조적 안정성을 제공하기에 충분히 큰 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 기판(430)은, 약 10 밀리미터의 직경, 약 1 밀리미터의 방사상 폭(예를 들어, 안쪽 반경보다 1 밀리미터 더 큰 바깥쪽 반경), 및 약 50 마이크로미터의 두께를 갖는 링형 구조물로서 성형될 수 있다. 기판(430)은 선택사항으로서 안구-장착형 장치의 전방측의 곡률과 정렬될 수 있다.
전원(440)은 제어기(450) 및 바이오-상호작용형 전자회로(460)에 전력을 공급하기 위해 주변 에너지를 획득하도록 구성된다. 예를 들어, 무선 주파수 에너지-획득 안테나(442)는 입사 무선 복사로부터 에너지를 포획할 수 있다. 추가로 또는 대안으로서, 태양 전지(들)(444)(광전 전지)는 인입하는 자외선, 가시선, 및/또는 적외선 복사로부터 에너지를 포획할 수 있다. 또한, 주변 진동으로부터 에너지를 포획하기 위해 관성 에너지 포집 시스템(inertial power scavenging system)이 포함될 수 있다. 에너지 획득 안테나(442)는 선택사항으로서 외부 판독기(480)에 정보를 전달하는데 역시 이용되는 이중-목적 안테나일 수 있다. 즉, 통신 안테나(470)와 에너지 획득 안테나(442)의 기능이 동일한 물리적 안테나로 달성될 수 있다.
정류기/조정기(446)는 포획된 에너지를 제어기(450)에 공급되는 안정적인 DC 공급 전압(441)으로 조정하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 에너지 획득 안테나(442)는 입사 무선 주파수 복사를 수신할 수 있다. 안테나(442)의 단자들 상의 다양한 전기 신호들이 정류기/조정기(446)에 출력된다. 정류기/조정기(446)는 다양한 전기 신호를 DC 전압으로 정류하고 정류된 DC 전압을 제어기(450)를 작동하기에 적합한 레벨로 조정한다. 추가로 또는 대안으로서, 태양 전지(들)(444)로부터의 출력 전압은 제어기(450)를 작동하기에 적합한 레벨로 조정될 수 있다. 정류기/조정기(446)는 주변 에너지 수집 안테나(442) 및/또는 태양 전지(들)(444) 내의 고주파 변동을 완화하도록 배열된 하나 이상의 에너지 저장 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 에너지 저장 장치(예를 들어, 커패시터, 인덕터 등)는 저역-통과 필터로서 기능하도록 정류기(446)의 출력에 접속될 수 있다.
제어기(450)는 DC 공급 전압(441)이 제어기(450)에 제공될 때 온으로 되고, 제어기(450) 내의 로직은 바이오-상호작용형 전자회로(460)와 안테나(470)를 작동시킨다. 제어기(450)는 안구-장착형 장치(410)의 생물학적 환경과 상호작용하도록 바이오-상호작용형 전자회로(460)를 작동시키게끔 구성된 로직 회로를 포함할 수 있다. 상호작용은, 생물학적 환경으로부터 입력을 취득하기 위해 바이오-상호작용형 전자회로(460) 내의 분석물질 바이오-센서(462) 등의 하나 이상의 컴포넌트의 이용을 포함할 수 있다. 추가로 또는 대안으로서, 상호작용은, 생물학적 환경에 출력을 제공하기 위해 화소 어레이(464) 등의 하나 이상의 컴포넌트의 이용을 포함할 수 있다.
한 예에서, 센서 인터페이스 모듈(452)은 분석물질 바이오-센서(462)를 작동하기 위해 포함될 수 있다. 분석물질 바이오-센서(462)는, 예를 들어, 작동 전극과 기준 전극을 포함하는 전류계측 전기화학적 센서일 수 있다. 작동 전극과 기준 전극 사이의 적절한 전압의 인가는 분석물질이 작동 전극에서 전기화학적 반응을 겪어 전류계측 전류를 생성하게 할 수 있다. 전류계측 전류는 분석물질 농도에 의존할 수 있고, 그에 따라 전류계측 전류는 분석물질 농도의 표시를 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 센서 인터페이스 모듈(452)은 작동 전극을 통한 전류를 측정하면서 작동 전극과 기준 전극 사이에 전압차를 인가하도록 구성된 일정전위기(potentiostat)일 수 있다.
일부 예에서, 전기화학적 센서를 원하는 분석물질에 감응케하기 위해 시약(reagent)이 포함될 수 있다. 예를 들어, 글루코스 옥시다제("GOD") 층이 작동 전극 주변에 위치하여 글루코스를 과산화수소(H2O2)로 촉진시킬 수 있다. 그러면 과산화수소는 작동 전극에서 산화될 수 있고, 이것은 작동 전극에 전자를 릴리스하여, 전류를 생성한다.
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환원 또는 산화 반응에 의해 생성된 전류는 반응 속도에 대략 비례한다. 또한, 반응 속도는, 직접, 또는 시약을 통한 촉매반응에 의해, 환원 또는 산화 반응의 연료를 공급하기 위해 전기화학적 센서 전극에 도달하는 분석물질 분자의 비율에 의존한다. 분석물질이 샘플링된 영역으로부터, 추가의 분석물질 분자가 주변 영역으로부터 샘플링된 영역으로 확산되는 속도와 대략 동일한 속도로 전기화학적 센서 전극에 확산되는 정상 상태(steady state)에서, 반응 속도는 대략 분석물질 분자의 농도에 비례한다. 따라서 전류는 분석물질 농도의 표시를 제공한다.
제어기(450)는 선택사항으로서 화소 어레이(464)를 작동하기 위한 디스플레이 드라이버 모듈(454)을 포함할 수 있다. 화소 어레이(464)는, 행과 열로 배열된 별개로 프로그램가능한 광 투과, 광 반사, 및/또는 광 방출 화소들의 어레이일 수 있다. 개개의 화소 회로는 선택사항으로서, 디스플레이 드라이버 모듈(454)로부터의 정보에 따라 광을 선택적으로 투과, 반사, 및/또는 방출하기 위해, 액정 기술, 마이크로전자기계 기술, 발광 다이오드 기술을 포함할 수 있다. 이러한 화소 어레이(464)는 또한 선택사항으로서, 시각적 콘텐츠를 컬러로 렌더링하기 위해 하나보다 많은 색상의 화소(예를 들어, 적, 녹, 및 청색 화소)를 포함할 수 있다. 디스플레이 드라이버 모듈(454)은, 예를 들어, 화소 어레이(464) 내의 별개로 프로그램된 화소들에 프로그래밍 정보를 제공하는 하나 이상의 데이터 라인과, 이러한 프로그래밍 정보를 수신하도록 화소 그룹을 설정하기 위한 하나 이상의 어드레싱 라인을 포함할 수 있다. 안구 상에 위치한 이러한 화소 어레이(464)는 또한, 화소 어레이(464)로부터의 광을 안구에 의해 인지가능한 초점면으로 향하게 하기 위한 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있다.
제어기(450)는 또한, 안테나(470)를 통해 정보를 전송 및/또는 수신하기 위한 통신 회로(456)를 포함할 수 있다. 통신 회로(456)는 선택사항으로서, 안테나(470)에 의해 전송 및/또는 수신되는 정보를 캐리어 주파수 상에서 변조 및/또는 복조하기 위해 하나 이상의 발진기, 믹서, 주파수 주입기 등을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 안구-장착형 장치(410)는, 외부 판독기(480)에 의해 인지가능한 방식으로 안테나(470)의 임피던스를 변조함으로써 바이어-센서로부터의 출력을 표시하도록 구성된다. 예를 들어, 통신 회로(456)는, 안테나(470)로부터의 후방산란(backscatter) 복사의 진폭, 위상, 및/또는 주파수에서의 변동을 야기할 수 있고, 이러한 변동은 판독기(480)에 의해 검출될 수 있다.
제어기(450)는 인터커넥트(451)를 통해 바이오-상호작용형 전자회로(460)에 접속된다. 예를 들어, 제어기(450)가 집적 회로로 구현된 로직 요소들을 포함하여 센서 인터페이스 모듈(452) 및/또는 디스플레이 드라이버 모듈(454)을 형성하는 경우, 패터닝된 도전성 재료(예를 들어, 금, 백금, 팔라듐, 티타늄, 구리, 알루미늄, 은, 금속 및 이들의 조합 등)는 칩 상의 단자를 바이오-상호작용형 전자회로(460)에 접속할 수 있다. 유사하게, 제어기(450)는 인터커넥트(457)를 통해 안테나(470)에 접속된다.
도 4에 도시된 블록도는 설명의 편의를 위해 기능 모듈들과 연계하여 설명된다는 점에 유의한다. 그러나, 안구-장착형 장치(410)의 실시예들은, 단일 칩, 집적 회로, 및/또는 물리적 피쳐로 구현된 기능 모듈들("서브시스템들") 중 하나 이상으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 정류기/조정기(446)가 전원 블록(440)에 예시되어 있지만, 정류기/조정기(446)는 제어기(450)의 로직 요소들 및/또는 안구-장착형 장치(410) 내의 임베딩된 전자회로의 다른 피쳐들을 포함하는 칩 내에 구현될 수 있다. 따라서, 전원(440)으로부터 제어기(450)에 제공되는 DC 공급 전압(441)은 동일한 칩 내의 정류기 및/또는 조정기 컴포넌트에 의해 칩 상에 제공되는 공급 전압일 수 있다. 즉, 전원 블록(440) 및 제어기 블록(450)으로서 도시된 도 4의 기능 블록들은 별개의 모듈들로서 구현될 필요는 없다. 게다가, 도 4에 기술된 기능 모듈들 중 하나 이상은 서로 전기적으로 접속된 별개로 팩키징된 칩들에 의해 구현될 수 있다.
추가로 또는 대안으로서, 에너지 획득 안테나(442)와 통신 안테나(470)는 동일한 물리적 안테나로 구현될 수 있다. 예를 들어, 루프 안테나는 전력 생성을 위해 입사 복사를 획득할 수 있고 후방산란 복사를 통해 정보를 전달할 수 있다.
외부 판독기(480)는 안구-장착형 장치(410)에 및 이로부터 무선 신호(471)를 전송 및 수신하기 위해 안테나(488)(또는 하나보다 많은 안테나 그룹)를 포함한다. 외부 판독기(480)는 또한, 메모리(482)와 통신하는 프로세서(486)를 갖춘 컴퓨팅 장치를 포함한다. 메모리(482)는, 제한없이, 자기 디스크, 광 디스크, 유기 메모리 및/또는 프로세서(486)에 의해 판독가능한 기타 임의의 휘발성(예를 들어, RAM) 또는 비휘발성(예를 들어, ROM) 스토리지 시스템을 포함할 수 있는 비일시적 컴퓨터-판독가능한 매체이다. 메모리(482)는, (예를 들어, 분석물질 바이오-센서(462)로부터의) 센서 판독치, (예를 들어, 안구-장착가능한 장치 및/또는 외부 판독기(480)의 거동을 조절하는) 프로그램 설정 등의, 데이터 구조의 표시를 저장하는 데이터 스토리지(483)를 포함할 수 있다. 메모리는 또한, 외부 판독기로 하여금 명령어(484)에 의해 명시된 프로세스를 수행하게 하기 위해 프로세서(486)에 의한 실행을 위한 프로그램 명령어(484)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로그램 명령어(484)는 외부 판독기(480)로 하여금 안구-장착형 장치(410)로부터 전달된 정보(예를 들어, 분석물질 바이오-센서(462)로부터의 센서 출력)를 회수하는 것을 허용하는 사용자-인터페이스를 제공하게 할 수 있다. 외부 판독기(480)는 또한, 무선 신호(471)를 안구-장착형 장치(410)에 및 이로부터 전송 및 수신하기 위해 안테나(488)를 작동시키기 위한 하나 이상의 하드웨어 컴포넌트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 발진기, 주파수 주입기, 인코더, 디코더, 증폭기, 필터 등은 프로세서(486)로부터의 명령어에 따라 안테나(488)를 구동할 수 있다.
외부 판독기(480)는, 스마트폰, 디지털 보조도구, 또는 무선 통신 링크(471)를 제공하기에 충분한 무선 접속을 갖춘 기타의 휴대형 컴퓨팅 장치일 수 있다. 외부 판독기(480)는 또한, 통신 링크(471)가 휴대형 컴퓨팅 장치에 흔히 채용되지 않는 캐리어 주파수에서 동작하는 예에서와 같이, 휴대형 컴퓨팅 장치 내에 플러깅될 수 있는 안테나 모듈로서 구현될 수 있다. 일부 예에서, 외부 판독기(480)는 상대적으로 착용자의 안구 부근에서 착용되어 무선 통신 링크(471)가 더 낮은 전력 예산으로 동작하는 것을 허용하도록 구성된 특별-목적 장치이다. 예를 들어, 외부 판독기(480)는, 목걸이, 이어링 등의 보석류에 통합되거나, 모자, 머리띠 등의 머리 부근에 착용되는 의류 항목에 통합될 수 있다.
안구-장착형 장치(410)가 분석물질 바이오-센서(462)를 포함하는 예에서, 시스템(400)은 안구의 표면 상의 눈물막 내의 분석물질 농도를 모니터링하도록 동작될 수 있다. 따라서, 안구-장착형 장치(410)는 안구 분석물질 바이오-센서를 위한 플랫폼으로서 구성될 수 있다. 눈물막은 안구를 덮도록 눈물샘(lacrimal gland)으로부터 분비된 수분 층이다. 눈물막은 안구의 구조 내의 모세관을 통한 혈액 공급과 접촉하며 사람의 건강 상태(들)을 특성규명하기 위해 분석되는 혈액에서 발견되는 많은 바이오마커들을 포함한다. 예를 들어, 눈물막은, 글루코스, 칼슘, 나트륨, 콜레스테롤, 칼륨, 기타의 바이오마커 등을 포함한다. 눈물막 내의 바이오마커 농도는 혈액 내의 바이오마커의 대응하는 농도와는 조직적으로 상이할 수 있지만, 눈물막 바이오마커 농도 값을 혈액 농도 레벨로 맵핑하도록 2개의 농도 레벨간의 관계가 설정될 수 있다. 예를 들어, 글루코스의 눈물막 농도는 대응하는 혈액 글루코스 농도의 약 1/10이 되도록 설정(예를 들어, 경험적으로 결정)될 수 있다. 따라서, 눈물막 분석물질 농도 레벨을 측정하는 것은, 사람의 신체 외부에서 분석될 소정량의 혈액을 절취함으로써 수행되는 혈액 샘플링 기술에 비해 바이오마커 레벨을 모니터링하기 위한 비침습적 기술을 제공한다. 게다가, 여기서 개시되는 안구 분석물질 바이오-센서는 실질적으로 연속적으로 작동될 수 있어서 분석물질 농도의 실시간 모니터링을 가능케 한다.
눈물막 분석물질 모니터로서 구성된 시스템(400)으로 판독을 수행하기 위해, 외부 판독기(480)는 전원(440)을 통해 안구-장착형 장치(410)에 전력을 공급하기 위해 획득되는 무선 주파수 복사(471)를 방출할 수 있다. 에너지 획득 안테나(442)(및/또는 통신 안테나(470))에 의해 포획되는 무선 주파수 전기 신호는 정류기/조정기(446)에서 정류 및/또는 조정되고 조정된 DC 공급 전압(447)은 제어기(450)에 제공된다. 따라서 무선 주파수 복사(471)는 안구-장착형 장치(410) 내의 전자 컴포넌트들을 온시킨다. 일단 온으로 되고 나면, 제어기(450)는 분석물질 바이오-센서(462)를 작동시켜 분석물질 농도 레벨을 측정한다. 예를 들어, 센서 인터페이스 모듈(452)은, 분석물질이 작동 전극에서 전기화학적 반응을 겪게하기에 충분한 전압을 분석물질 바이오-센서(462) 내의 작동 전극과 기준 전극 사이에 인가할 수 있다. 작동 전극을 통한 전류가 측정되어 분석물질 농도를 나타내는 센서 출력을 제공할 수 있다. 제어기(450)는 안테나(470)를 작동시켜 (예를 들어, 통신 회로(456)를 통해) 다시 외부 판독기(480)에 센서 결과를 전달할 수 있다. 센서 결과는, 예를 들어, 통신 안테나(470)의 임피던스를 변조하되 임피던스에서의 변조가 외부 판독기(480)에 의해 검출되도록 변조함으로써 전달될 수 있다. 안테나 임피던스에서의 변조는, 예를 들어, 안테나(470)로부터의 후방산란 복사에 의해 검출될 수 있다.
일부 실시예에서, 시스템(400)은 불연속적으로("간헐적으로") 동작하여 안구-장착형 장치(410)에 에너지를 공급해 온보드 제어기(450) 및 전자회로(460)에 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 무선 주파수 복사(471)는, 눈물막 분석물질 농도 측정을 실행하고 결과를 전달하기에 충분히 오래동안 안구-장착형 장치(410)에 전력을 투입하도록 공급될 수 있다. 예를 들어, 공급된 무선 주파수 복사는, 2개의 전극을 전기화학적 반응을 유도하기에 충분한 전위로 대전시키고, 결과적 전류계측 전류를 측정하며, 측정된 전류를 나타내는 방식으로 후방산란을 조정하기 위해 안테나 임피던스를 변조하기에 충분한 전력을 제공할 수 있다. 이러한 예에서, 공급된 무선 주파수 복사(471)는 측정을 요청하기 위한 외부 판독기(480)로부터 안구-장착형 장치(410)로의 질의 신호로 간주될 수 있다. (예를 들어, 장치를 임시로 온시키기 위해 무선 주파수 복사(471)를 공급함으로써) 안구-장착형 장치(410)를 주기적으로 질의하고 (예를 들어, 데이터 스토리지(483)를 통해) 센서 결과를 저장함으로써, 외부 판독기(480)는 안구-장착형 장치(410)에 계속 전력을 공급하지 않고도 시간에 관한 한 세트의 분석물질 농도 측정을 누적할 수 있다.
도 5a는 예시적 안구-장착형 전자 장치(510)의 상부면도이다. 도 5b는 도 5a에 도시된 예시적 안구-장착형 전자 장치(510)의 종횡도(aspect view)이다. 도 5a 및 도 5b의 상대적 치수는 반드시 축척비율대로 그려진 것은 아니지만, 예시적 안구-장착형 전자 장치(510)의 구조를 기술하는데 있어서 단지 설명의 목적을 위해 랜더링되었다는 점에 유의한다. 안구-장착형 장치(510)는 만곡형 디스크로서 성형된 중합 재료(520)로 형성된다. 중합 재료(520)는, 안구-장착형 장치(510)가 안구에 장착되어 있는 동안 입사광이 안구로 투과되도록 허용하는 실질적으로 투명한 재료일 수 있다. 중합 재료(520)는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트("PET"), 폴리메틸 메타크릴레이트("PMMA"), 실리콘 하이드로겔, 이들의 조합 등의, 검안시 시야 교정 및/또는 미용 콘택트 렌즈를 형성하기 위해 채용되는 것들과 유사한 생체호환 재료일 수 있다. 중합 재료(520)는, 한 면이 안구의 각막 표면 위에 들어맞기에 적합한 오목한 표면(526)을 갖도록 형성될 수 있다. 디스크의 반대면은 안구-장착형 장치(510)가 안구에 장착되어 있는 동안 눈꺼풀 움직임을 간섭하지 않는 볼록 표면(524)을 가질 수 있다. 원형 외측 엣지(528)는 오목한 표면(524)과 볼록한 표면(526)을 접속한다.
안구-장착형 장치(510)는, 약 1 센티미터의 직경 및 약 0.1 내지 0.5 밀리미터의 두께 등의, 시야 교정 및/또는 미용 콘택트 렌즈와 유사한 치수를 가질 수 있다. 그러나, 직경 및 두께 값은 단지 설명의 목적을 위해 제공된 것이다. 일부 실시예에서, 안구-장착형 장치(510)의 치수는 착용자의 안구의 각막 표면의 크기 및/또는 형상에 따라 선택될 수 있다.
안구-장착형 장치(510)가 안구에 장착되어 있는 동안, 볼록한 표면(524)(즉, 전방 표면)은 주변 환경을 향해 바깥쪽으로 향하는 반면, 오목한 표면(526)(즉, 후방 표면)은 각막 표면을 향해 안쪽으로 향한다. 따라서 볼록한 표면(524)은 안구-장착형 장치(510)의 외측 상부면으로 간주될 수 있는 반면 오목한 표면(526)은 내측 하부면으로 간주될 수 있다. 도 5a에 도시된 "상부"도는 볼록한 표면(524) 쪽으로 향하고 있다.
기판(링형 구조물)(530)은 중합 재료(520) 내에 임베딩된다. 기판(530)은 중심 영역(521)으로부터 멀리, 중합 재료(520)의 외측 주변부(522)를 따라 위치하도록 임베딩될 수 있다. 기판(530)은 시야를 간섭하지 않는데, 그 이유는 기판이 안구에 너무 가까이 있어서 초점 내에 있기 어렵고 입사광이 안구의 안구-감지부로 투과되는 중심 영역(521)으로부터 떨어져 있기 때문이다. 게다가, 기판(530)은 시각적 인지에 미치는 임의의 영향을 더욱 완화하도록 투명한 재료로 형성될 수 있다.
기판(530)은 납작한 원형의 링(예를 들어, 중심 홀을 갖는 디스크)으로서 성형될 수 있다. (예를 들어, 방사상 폭을 따른) 기판(530)의 납작한 표면은, (예를 들어, 플립-칩 장착을 통해) 칩 등의 전자회로를 장착하고 (예를 들어, 피착 기술을 통해) 도전성 재료를 패터닝하여 전극, 안테나(들), 및/또는 접속을 형성하기 위한 플랫폼이다. 기판(530) 및 중합 재료(520)는 공통의 중심축에 관해 대략 원통형 대칭일 수 있다. 기판(530)은, 예를 들어, 약 10 밀리미터의 직경, 약 1 밀리미터의 방사상 폭(예를 들어, 안쪽 반경보다 1 밀리미터 더 큰 바깥쪽 반경), 및 약 50 마이크로미터의 두께를 가질 수 있다. 그러나, 이들 치수는 단지 예시의 목적을 위해 제공된 것이다. 기판(530)은 다양한 상이한 폼팩터로 구현될 수 있다. 일부 예에서, 기판(530)은 전체 링의 형태를 취할 수도 있다. 다른 예에서, 기판(530)은, 부분적 링, 링의 구획, 고리, 또는 기타의 지오메트리의 형태를 취할 수도 있다.
루프 안테나(570), 제어기(550), 및 바이오-상호작용형 전자회로(560)는 임베딩된 기판(530) 상에 배치된다. 제어기(550)는 바이오-상호작용형 전자회로(560) 및 루프 안테나(570)를 작동시키도록 구성된 로직 요소를 포함하는 칩일 수 있다. 제어기(550)는 기판(530) 상에 역시 위치한 인터커넥트(557)에 의해 루프 안테나(570)에 전기적으로 접속된다. 유사하게, 제어기(550)는 인터커넥트(551)에 의해 바이오-상호작용형 전자회로(560)에 전기적으로 접속된다. 인터커넥트(551, 557), 루프 안테나(570), 및 (예를 들어, 전기화학적 분석물질 바이오-센서 등을 위한) 임의의 도전성 전극은, 피착이나 리소그래피 등의, 이러한 재료를 정확하게 패터닝하기 위한 프로세스에 의해 기판(530) 상에 패터닝된 도전성 재료로부터 형성될 수 있다. 기판(530) 상에 패터닝된 도전성 재료는, 예를 들어, 금, 백금, 팔라듐, 티타늄, 탄소, 알루미늄, 구리, 은, 은-클로라이드, 귀금속 재료, 금속 및 이들의 조합으로부터 형성된 도전체 등일 수 있다.
안구-장착형 장치(510)의 볼록 표면(524) 쪽으로 향하는 도면인 도 5a를 참조하면, 바이오-상호작용형 전자회로 모듈(560)은 볼록 표면(524) 쪽으로 향하는 기판(530) 측에 장착된다. 바이오-상호작용형 전자회로 모듈(560)이 분석물질 바이오-센서를 포함하는 경우, 예를 들어, 이러한 바이오-센서를 기판(530) 상에서 볼록한 표면(524)에 가깝게 탑재하는 것은 바이오-센서가 장치의 전방 표면 부근의 눈물막의 분석물질 농도를 감지하는 것을 허용한다. 그러나, 기판(530) 상에 위치한 전자회로, 전극 등은 "안쪽으로 향하는 측에(예를 들어, 얇은 중합체 층이 안구-장착형 장치의 후방측에 위치할 때 오목한 표면(526)에 가장 가까이 위치) 또는 "바깥쪽으로 향하는 측"에(예를 들어, 얇은 중합체 층이 안구-장착형 장치의 전방측에 위치할 때 볼록한 표면(524)에 가장 가까이 위치) 장착될 수 있다. 게다가, 일부 실시예에서, 일부 전자 컴포넌트는 기판(530)의 한 측에 장착될 수 있는 반면, 다른 전자 컴포넌트는 반대측에 장착되고, 이들 둘간의 접속은 기판(530)을 관통하는 도전성 재료를 통해 이루어질 수 있다.
루프 안테나(570)는 기판의 납작한 표면을 따라 패터닝되어 납작한 도전성 링을 형성하는 도전성 재료의 층이다. 일부 예에서, 루프 안테나(570)는 완전한 루프를 이루지 않고 형성될 수 있다. 예를 들어, 루프 안테나는, 도 5a에 나타낸 바와 같이, 제어기(550) 및 바이오-상호작용형 전자회로(560)를 위한 공간을 허용하는 절삭부(cutout)를 가질 수 있다. 그러나, 루프 안테나(570)는 또한 기판(530)의 납작한 표면을 1회 이상 완전히 감싸는 도전성 재료의 연속된 스트립으로서 배열될 수도 있다. 예를 들어, 복수의 권선을 갖는 도전성 재료의 스트립이 제어기(550) 및 바이오-상호작용형 전자회로(560) 반대쪽의 기판(530) 측에서 패터닝될 수 있다. 이러한 권선형 안테나의 끝단들(예를 들어, 안테나 단자들) 사이의 인터커넥트는 기판(530)을 통해 제어기(550)까지 통과할 수 있다.
도 5c는 안구(10)의 각막 표면(22)에 장착되어 있는 동안 예시적 안구-장착형 전자 장치(510)의 측면 단면도이다. 도 5d는 예시적 안구-장착형 장치(510)의 노출된 표면(524, 526)을 둘러싼 눈물막 층들(40, 42)을 보여주도록 강화된 근접 측면 단면도이다. 도 5c 및 도 5d의 상대적 치수는 반드시 축척비율대로 그려진 것은 아니지만, 예시적 안구-장착형 전자 장치(510)의 구조를 기술하는데 있어서 단지 설명의 목적을 위해 랜더링되었다는 점에 유의한다. 예를 들어, 안구-장착형 장치의 총 두께는 약 200 마이크로미터인 반면, 눈물막 층들(40, 42)의 두께는 각각 약 10 마이크로미터일 수 있지만, 이러한 비율은 도면들에서 반영되지 않을 수도 있다.
안구(10)는 상위 눈꺼풀(30)과 하위 눈꺼풀(32)을 안구(10)의 상부 위에 함께 가져옴으로써 덮이는 각막(20)을 포함한다. 입사광은 각막(20)을 통해 안구(10)에 의해 수신되고, 여기서, 광은 선택사항으로서 안구(10)의 광 감지 요소들(예를 들어, 시상체와 간상체 등)로 향하여 시각적 인지를 자극한다. 눈꺼풀(30, 32)의 움직임은 안구(10)의 노출된 각막 표면(22)에 걸쳐 눈물막을 분산시킨다. 눈물막은 안구(10)를 보호하고 윤활시키는 눈물샘에 의해 분비된 수용액이다. 안구-장착형 장치(510)가 안구(10)에 장착될 때, 눈물막은 (오목한 표면(526)을 따른) 내측 층(40)과 (볼록한 표면(524)을 따른) 외측 층(42)으로 볼록한 표면과 오목한 표면(524, 526) 양쪽 모두를 덮는다. 눈물막 층들(40, 42)은 두께가 약 10 마이크로미터일 수 있고 함께 약 10 마이크로리터를 차지한다.
눈물막 층들(40, 42)은 눈꺼풀(30, 32)의 움직임에 의해 각막 표면(22) 및/또는 볼록한 표면(524)에 걸쳐 분포된다. 예를 들어, 눈꺼풀(30, 32)은 각각 열리거나 닫혀, 안구-장착형 장치(510)의 각막 표면(22) 및/또는 볼록한 표면(524)에 걸쳐 소량의 눈물막을 확산시킨다. 각막 표면(22) 상의 눈물막층(40)은 또한, 오목한 표면(526)과 각막 표면(22) 사이의 모세관 힘에 의해 안구-장착형 장치(510)의 장착을 가능하게 한다. 일부 실시예에서, 안구-장착형 장치(510)는 또한, 안구로 향하는 오목한 표면(526)의 오목한 곡률로 인해 부분적으로 각막 표면(22)에 관한 진공 힘에 의해 안구 위에 유지될 수 있다.
도 5c 및 도 5d의 단면도에 도시된 바와 같이, 기판(530)은, 기판(530)의 납작한 장착 표면들이 볼록한 표면(524)의 인접한 부분에 대략 평행하게 되도록 기울어질 수 있다. 전술된 바와 같이, 기판(530)은 안쪽으로 향하는 (중합 재료(520)의 오목한 표면(526)을 향하는) 표면(532)과 바깥쪽으로 향하는 (볼록한 표면(524)을 향하는) 표면(534)을 갖는 납작한 링이다. 기판(530)은 장착 표면(532, 534)의 한 쪽 또는 양쪽에 장착된 전자 컴포넌트 및/또는 패터닝된 도전성 재료를 가질 수 있다.
도 5d에 도시된 바와 같이, 바이오-상호작용형 전자회로(560), 제어기(550), 및 도전성 인터커넥트(551)는, 바이오-상호작용형 전자회로(560)가 볼록한 표면(524)을 향하도록 바깥쪽으로 향하는 표면(534) 상에 장착된다. 전술된 바와 같이, 전방측을 형성하는 중합체 층은 두께가 50 마이크로미터 미만일 수 있는 반면, 후방측을 형성하는 중합체 층은 더 두꺼울 수 있다. 따라서, 바이오-상호작용형 전자회로(560)는 볼록한 표면(524)으로부터 50 마이크로미터 미만 떨어져 있을 수 있고 오목한 표면(526)으로부터는 더 멀리 떨어져 있을 수 있다. 그러나, 다른 예들에서, 바이오-상호작용형 전자회로(560)는, 바이오-상호작용형 전자회로(560)가 오목한 표면(526)을 향하도록, 기판(530)의 안쪽으로 향하는 표면(532) 상에 장착될 수 있다. 바이오-상호작용형 전자회로(560)는 또한 볼록한 표면(524)보다 오목한 표면(526)에 더 가까이 위치할 수 있다.
다양한 양태와 실시예들이 여기서 개시되었지만, 다른 양태와 실시예들이 본 분야의 통상의 기술자에게는 명백할 것이다. 여기서 개시된 다양한 양태 및 실시예들은 예시의 목적을 위한 것이고, 이하의 청구항들에 의해 표시된 진정한 범위와 사상을 제한하고자 함이 아니며, 이러한 청구항들은 전체 범위의 균등물들에 대한 자격을 갖추고 있다. 여기서 사용되는 용어는 특정한 실시예를 설명하기 위한 목적을 위한 것이지 제한하고자 함이 아니라는 점도 역시 이해해야 한다.

Claims (20)

  1. 링형 구조물 ―상기 링형 구조물은 적어도 하나의 센서를 포함함― 에 제1 양의 중합 재료를 도포하는 단계;
    상기 제1 양의 중합 재료가 도포된 상기 링형 구조물을 몰드 ―상기 몰드는 안구-장착형 장치(eye-mountable device)를 형성하도록 구성됨― 내에 배치하는 단계;
    상기 제1 양의 중합 재료를 큐어링(curing)하는 동안 상기 몰드 내의 상기 링형 구조물 상에 압력을 가하는 단계;
    상기 링형 구조물을 내부에 갖는 상기 몰드에 제2 양의 중합 재료를 추가하는 단계; 및
    상기 링형 구조물이 상기 안구-장착형 장치 내에 적어도 부분적으로 둘러싸여지게끔 오버-몰딩된 중합체 층을 형성하도록 상기 제2 양의 중합 재료를 큐어링하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 양의 중합 재료가 도포된 상기 링형 구조물을 상기 몰드 내에 배치하는 단계는 상기 제1 양의 중합 재료가 도포된 상기 링형 구조물을 상기 몰드 내의 이전에-형성된 중합체 층 상에 배치하는 단계를 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 이전에-형성된 중합체 층은 상기 안구-장착형 장치의 전방측을 형성하고, 상기 오버-몰딩된 중합체 층은 상기 안구-장착형 장치의 후방측을 형성하는, 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 이전에-형성된 중합체 층은 부분적으로-큐어링된 상태에 있는, 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 이전에-형성된 중합체 층과 상기 오버-몰딩된 중합체 층은 투명 재료를 포함하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 링형 구조물에 제1 양의 중합 재료를 도포하는 단계는, 상기 링형 구조물의 하나 이상의 이산적 위치에 상기 중합 재료를 배치하는 단계를 포함하고, 상기 링형 구조물 상에 압력을 가하는 단계는 상기 하나 이상의 이산적 위치에 압력을 가하는 단계를 포함하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 링형 구조물 상에 압력을 가하는 단계는 전체의 상기 링형 구조물 상에 압력을 가하는 단계를 포함하는, 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 링형 구조물 상에 압력을 가하는 단계는, 플런저가 상기 링형 구조물 상의 컴포넌트들을 손상시키지 않도록, 연성, 가요성, 또는 탄성 재료를 포함하는 플런저를 통해 압력을 가하는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 오버-몰딩된 중합체 층은 하이드로겔 재료 또는 실리콘 탄성중합체를 포함하는, 방법.
  10. 링형 구조물 ―상기 링형 구조물은 적어도 하나의 센서를 포함함― 에 제1 양의 중합 재료를 도포하는 단계;
    상기 제1 양의 중합 재료가 도포된 상기 링형 구조물을 몰드 ―상기 몰드는 안구-장착형 장치를 형성하도록 구성됨― 내의 이전에-형성된 중합체 층 상에 배치하는 단계;
    탄성 재료를 포함하는 플런저를 통해, 상기 몰드 내의 상기 링형 구조물 상에 압력을 가하는 단계; 및
    내부에 상기 링형 구조물이 있는 상기 몰드에 제2 양의 중합 재료를 추가하고, 상기 링형 구조물이 상기 안구-장착형 장치 내에 완전히 둘러싸여지게끔 오버-몰딩된 중합체 층을 형성하도록 상기 제2 양의 중합 재료를 큐어링하는 단계
    를 포함하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 이전에-형성된 중합체 층은 상기 안구-장착형 장치의 전방측을 형성하고, 상기 오버-몰딩된 중합체 층은 상기 안구-장착형 장치의 후방측을 형성하는, 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 안구-장착형 장치의 전방측은 분석물질이 통과해 확산되어 상기 센서에 의해 검출되는 것을 허용하도록 구성된, 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 이전에-형성된 중합체 층은 부분적으로-큐어링된 상태에 있는, 방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 이전에-형성된 중합체 층과 상기 오버-몰딩된 중합체 층은 투명 재료를 포함하는, 방법.
  15. 제10항에 있어서, 상기 링형 구조물은 상기 이전에-형성된 중합체 층과 상기 오버-몰딩된 중합체 층보다 더 강성적인, 방법.
  16. 제10항에 있어서, 상기 링형 구조물에 제1 양의 중합 재료를 도포하는 단계는, 상기 링형 구조물의 하나 이상의 이산적 위치에 상기 중합 재료를 배치하는 단계를 포함하고, 상기 링형 구조물 상에 압력을 가하는 단계는 상기 하나 이상의 이산적 위치에 압력을 가하는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 제10항에 있어서, 상기 링형 구조물 상에 압력을 가하는 단계는 전체의 상기 링형 구조물 상에 압력을 가하는 단계를 포함하는, 방법.
  18. 제10항에 있어서, 상기 링형 구조물 상에 압력을 가하는 단계는 상기 제1 양의 중합 재료를 큐어링하는 동안 압력을 가하는 단계를 포함하는, 방법.
  19. 링형 구조물 ―상기 링형 구조물은 적어도 하나의 센서를 포함함― 에 소정량의 접착 재료를 도포하는 단계;
    상기 소정량의 접착 재료가 도포된 상기 링형 구조물을 몰드 ―상기 몰드는 안구-장착형 장치를 형성하도록 구성됨 ― 내에 배치하는 단계;
    상기 소정량의 접착 재료를 큐어링하는 동안 상기 몰드 내의 상기 링형 구조물 상에 압력을 가하는 단계;
    상기 링형 구조물을 내부에 갖는 상기 몰드에 대응량(respective amount)의 중합 재료를 추가하는 단계; 및
    상기 링형 구조물이 상기 안구-장착형 장치 내에 적어도 부분적으로 둘러싸여지게끔 오버-몰딩된 중합체 층을 형성하도록 상기 대응량의 중합 재료를 큐어링하는 단계
    를 포함하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 접착 재료는 열경화성 중합체를 포함하는, 방법.
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