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▶ ヴェリリー ライフ サイエンシズ エルエルシーの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6307612
(24)【登録日】2018年3月16日
(45)【発行日】2018年4月4日
(54)【発明の名称】涙液導電率センサ
(51)【国際特許分類】
A61B 3/10 20060101AFI20180326BHJP
A61B 5/00 20060101ALN20180326BHJP
【ＦＩ】
A61B3/10 ZZDM
!A61B5/00 N
【請求項の数】20
【全頁数】29
(21)【出願番号】特願2016-535715(P2016-535715)
(86)(22)【出願日】2014年11月19日
(65)【公表番号】特表2016-540569(P2016-540569A)
(43)【公表日】2016年12月28日
(86)【国際出願番号】US2014066323
(87)【国際公開番号】WO2015094552
(87)【国際公開日】20150625
【審査請求日】2016年7月21日
(31)【優先権主張番号】14/136,895
(32)【優先日】2013年12月20日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】516035068
【氏名又は名称】ヴェリリー ライフ サイエンシズ エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】100079108
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 良幸
(74)【代理人】
【識別番号】100126480
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 睦
(72)【発明者】
【氏名】リュウ，ゼンヒ
(72)【発明者】
【氏名】ヤオ，フアンフェン
【審査官】
九鬼 一慶
(56)【参考文献】
【文献】
特表平０７−５０８８３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２０１２−５３０５７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２０１２／０２４５４４４（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ａ６１Ｂ ３／００−３／１８
Ａ６１Ｂ ５／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
高分子材料と、
前記高分子材料内に少なくとも部分的に埋め込まれた基板と、
前記基板上に配置されたアンテナと、
前記基板上に配置された導電率センサであって、
流体試料セルを画定するトレンチが内部に形成されたフレームであって、前記トレンチが第１側壁および第２側壁を備える、フレームと、
前記第１側壁上に形成された第１電極と、
前記第２側壁上に形成された第２電極であって、前記第１および第２電極は、前記流体試料セルの両側に配置される、第２電極と、を備える、導電率センサと、
前記センサ電極および前記アンテナに電気的に接続されるコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、（ｉ）前記流体試料セルを占める流体の導電度に関連した電流を前記電極間に生成するのに十分な電圧を前記電極に印加し、（ｉｉ）前記生成された電流を測定し、（ｉｉｉ）前記アンテナを使用して前記測定された電流を示すように構成される、デバイス。
前記高分子材料内に少なくとも部分的に埋め込まれた基板と、
前記基板上に配置されたアンテナと、
前記基板上に配置された導電率センサであって、
流体試料セルを画定するトレンチが内部に形成されたフレームであって、前記トレンチが第１側壁および第２側壁を備える、フレームと、
前記第１側壁上に形成された第１電極と、
前記第２側壁上に形成された第２電極であって、前記第１および第２電極は、前記流体試料セルの両側に配置される、第２電極と、を備える、導電率センサと、
前記センサ電極および前記アンテナに電気的に接続されるコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、（ｉ）前記流体試料セルを占める流体の導電度に関連した電流を前記電極間に生成するのに十分な電圧を前記電極に印加し、（ｉｉ）前記生成された電流を測定し、（ｉｉｉ）前記アンテナを使用して前記測定された電流を示すように構成される、デバイス。
【請求項2】
前記第１電極および前記第２電極は、前記流体試料セル全体にわたり、実質的に一定した分離距離で分離されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項3】
前記２つの電極間の前記分離距離は、約１００マイクロメートル未満である、請求項２に記載のデバイス。
【請求項4】
前記デバイスは眼球装着デバイスであり、前記高分子材料は凹面および凸面を有し、前記凹面は、角膜表面上に取り外し可能に装着されるように構成され、前記凸面は、前記凹面が装着された時に、眼瞼の動きに適合するように構成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項5】
前記第１および第２電極は、それぞれ、幅寸法および長さ寸法を有し、
各電極の前記幅寸法は、前記流体試料セルの深さに沿って延在し、前記深さは、前記高分子材料の前記凸面の局所的に近接した領域に対して略垂直に方向付けられ、
各電極の前記長さ寸法は、前記凸面の前記局所的に近接した領域と略同一平面上にある平面内に延在する、請求項４に記載のデバイス。
各電極の前記幅寸法は、前記流体試料セルの深さに沿って延在し、前記深さは、前記高分子材料の前記凸面の局所的に近接した領域に対して略垂直に方向付けられ、
各電極の前記長さ寸法は、前記凸面の前記局所的に近接した領域と略同一平面上にある平面内に延在する、請求項４に記載のデバイス。
【請求項6】
前記２つの電極は、それぞれ、実質的に、前記高分子材料の前記凸面の局所的に近接した領域を横断して延在する前記流体試料セルの深さにわたって延在し、
前記流体試料セルの前記深さは、約２０マイクロメートルより大きい、請求項４に記載のデバイス。
前記流体試料セルの前記深さは、約２０マイクロメートルより大きい、請求項４に記載のデバイス。
【請求項7】
前記流体試料セルの前記深さは、約５０マイクロメートル〜約１００マイクロメートルである、請求項６に記載のデバイス。
【請求項8】
前記高分子材料はチャネルを含み、前記チャネルは、前記凹面が眼球上に装着された時に、前記電極が該チャネルを介して涙液に曝されるように、位置付けられる、請求項４に記載のデバイス。
【請求項9】
前記高分子材料は、前記電極の付近に電解質吸収性シリコンヒドロゲルを含み、前記凹面が眼球上に装着された時に、前記電極を、前記シリコンヒドロゲルを通って拡散した涙液内の電解質に曝す、請求項４に記載のデバイス。
【請求項10】
前記流体試料セルは、約１００ナノリットル未満の体積を有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項11】
前記センサ電極に印加される前記電圧は、前記生成された電流をＡＣ電流にする周期的に変動するＡＣ電圧であり、前記コントローラは、さらに、前記ＡＣ電圧を生成し、前記ＡＣ電流を測定するように構成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項12】
前記導電率センサの前記フレームは、シリコンウェーハを含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項13】
前記高分子材料は、シリコーンエラストマを含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項14】
前記コントローラに電力供給するための入射放射から電気エネルギを捕捉するエネルギ収集システムをさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項15】
導電率センサの第１電極および第２電極に、前記第１および第２電極間の流体試料セルを占める涙液の導電度に関連した電流を前記電極間に生成するのに十分な電圧を印加するステップであって、前記導電率センサは、眼球装着デバイス内に埋め込まれた基板上に配置され、前記導電率センサは、前記流体試料セルを画定するトレンチが内部に形成されたフレームを備え、前記トレンチは、第１側壁および第２側壁を備え、前記第１電極は前記第１側壁上に形成され、前記第２電極は前記第２側壁上に形成され、前記第１および第２電極は、前記流体試料セルの両側に配置される、ステップと、
前記生成された電流を測定するステップと、
前記眼球装着デバイスの前記基板上に配置されたアンテナを使用して、前記測定された電流を示すステップと、
を含む、方法。
前記生成された電流を測定するステップと、
前記眼球装着デバイスの前記基板上に配置されたアンテナを使用して、前記測定された電流を示すステップと、
を含む、方法。
【請求項16】
前記第１および第２電極に前記電圧を印加するステップは、前記生成された電流をＡＣ電流にする周期的に変動するＡＣ電圧を、前記センサ電極に印加することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
前記第１側壁および前記第２側壁を有する前記トレンチを前記基板内に形成するステップと、
前記トレンチの前記側壁上に選択的にエッチング可能な材料をパターニングするステップと、
前記トレンチの底部から発生するキャビティを前記基板内に作るように、等方性エッチング剤により前記トレンチの前記底部をエッチングするステップであって、前記キャビティは、前記側壁間の分離距離により画定される前記トレンチの幅を超えて延在する、ステップと、
前記第１側壁上に第１電極と、前記第２側壁上に第２電極とを備える導電層を前記トレンチ上に形成するステップであって、前記第１および第２電極は、前記キャビティにより互いに分離している、ステップと、
をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
前記トレンチの前記側壁上に選択的にエッチング可能な材料をパターニングするステップと、
前記トレンチの底部から発生するキャビティを前記基板内に作るように、等方性エッチング剤により前記トレンチの前記底部をエッチングするステップであって、前記キャビティは、前記側壁間の分離距離により画定される前記トレンチの幅を超えて延在する、ステップと、
前記第１側壁上に第１電極と、前記第２側壁上に第２電極とを備える導電層を前記トレンチ上に形成するステップであって、前記第１および第２電極は、前記キャビティにより互いに分離している、ステップと、
をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項18】
前記トレンチは第１トレンチであり、前記方法は、さらに、
前記基板内に、前記第１トレンチに隣接して第２トレンチを形成するステップと、
前記第２トレンチの側壁上に、前記選択的にエッチング可能な材料をパターニングするステップと、
前記等方性エッチング剤により前記第２トレンチの底部をエッチングするステップであって、前記第１および第２トレンチの底部がエッチングされる際に、各トレンチの前記底部から発生して前記基板内に形成されたキャビティ同士が、互いに向けて伸張して結合するようにエッチングするステップと、
を含む、請求項１７に記載の方法。
前記基板内に、前記第１トレンチに隣接して第２トレンチを形成するステップと、
前記第２トレンチの側壁上に、前記選択的にエッチング可能な材料をパターニングするステップと、
前記等方性エッチング剤により前記第２トレンチの底部をエッチングするステップであって、前記第１および第２トレンチの底部がエッチングされる際に、各トレンチの前記底部から発生して前記基板内に形成されたキャビティ同士が、互いに向けて伸張して結合するようにエッチングするステップと、
を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
前記トレンチの底部をエッチングする前に、（ｉ）前記トレンチの前記底部内の前記基板を露出させるように、前記トレンチの前記底部から選択的にエッチング可能な材料を除去するステップと、（ｉｉ）前記トレンチの前記底部を異方性エッチング剤によりエッチングすることにより、前記選択的にエッチング可能な材料を超えて前記ウェーハ内の前記トレンチを深くするステップと、
をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項20】
前記導電層を形成するステップは、
前記第１側壁および前記第２側壁が、それぞれ、少なくとも１つの金属から成る実質的に連続した層によって被覆されて、前記第１および前記第２の電極をそれぞれ形成し、かつ、前記トレンチの前記幅を超えて延在する前記キャビティの側面の少なくとも一部分は、前記少なくとも１つの金属によって被覆されないことにより、前記２つの電極を互いに
電気的に分離するように、前記少なくとも１つの金属を前記トレンチ上にスパッタリングすることを含む、請求項１７に記載の方法。
前記第１側壁および前記第２側壁が、それぞれ、少なくとも１つの金属から成る実質的に連続した層によって被覆されて、前記第１および前記第２の電極をそれぞれ形成し、かつ、前記トレンチの前記幅を超えて延在する前記キャビティの側面の少なくとも一部分は、前記少なくとも１つの金属によって被覆されないことにより、前記２つの電極を互いに
電気的に分離するように、前記少なくとも１つの金属を前記トレンチ上にスパッタリングすることを含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
[0001] 本章に記載される題材は、特段の記載がない限り、本出願の請求の範囲に対する従来技術ではなく、本章に含まれることにより従来技術と認められるものではない。
【0002】
[0002] 眼球は、涙腺により分泌され、眼瞼の動きにより眼球上に分散させられる涙膜の層により被覆されている。涙膜層は、角膜表面（上皮）を潤滑および保護することを含む多くの生理学的機能を果たしている。ドライアイ疾患、または眼球表面の乾燥は、上皮の炎症およびそれに関連する不快感といった特徴を有する。この状態は、部分的には、水性の涙流の不足および／または過剰な涙液の蒸発に起因し得るものであり、結果的に、涙液の溶質濃度が比較的高くなる（高浸透圧）。高浸透圧は、部分的に、多様な生理学的浸透圧調節および涙液の恒常性に寄与する代償機構の不規則性にも起因し得る。いずれにしても、涙液内の溶質の濃度が高まると、上皮に炎症が生じ、ひいては、上皮損傷により眼球内に代償反応（例えば、免疫性炎症）を引き起こす。
【発明の概要】
【0003】
[0003] 浸透圧センサは、小さい試料体積から導電率の測定を行うために、ナノリットルスケールの流体試料セルを備え得る。導電率センサは、内部にトレンチが形成されたフレームを有し、このトレンチによりセンサの試料体積が画定されるようになっている。導電率センサは、さらに、試料体積の両側から互いに対向して位置決めされるように、トレンチの対向する側壁上に配置される電極を備え得る。一例において、導電率センサは、電力、通信、および多様な論理機能を提供するための埋め込み電子機器を装備し得るコンタクトレンズに類似の眼球装着デバイス（eye-mountable device）内に含まれ得る。浸透圧センサは、コンタクトレンズに含まれてもよく、電子機器は、センサを動作させて読み取り値を取得し、結果を伝達することができる。眼球装着デバイス内のチャネルにより、センサが涙液に曝され、その後、涙液の導電率が測定されることで浸透圧の指標が提供され得る。
【0004】
[0004] 本開示のいくつかの実施形態は、デバイスを提供する。このデバイスは、高分子材料と、高分子材料内に少なくとも部分的に埋め込まれた基板と、基板上に配置されたアンテナと、導電率センサと、コントローラと、を備え得る。導電率センサは、基板上に配置され得る。導電率センサは、フレーム、第１電極、および第２電極を備え得る。フレームは、流体試料セルを画定するトレンチが内部に形成され得る。トレンチは、第１側壁および第２側壁を備え得る。第１電極は、第１側壁上に形成され得る。第２電極は、第１および第２電極が流体試料セルの両側に配置されるように、第２側壁上に形成され得る。コントローラは、センサ電極およびアンテナに電気的に接続され得る。コントローラは、（ｉ）流体試料セルを占める流体の導電度に関連した電流を電極間に生成するのに十分な電圧を電極に印加し、（ｉｉ）生成された電流を測定し、（ｉｉｉ）アンテナを使用して測定された電流を示すように構成さ得る。
【0005】
[0005] 本開示のいくつかの実施形態は、方法を提供する。この方法は、第１側壁および第２側壁を有するトレンチを基板内に形成することを含み得る。方法は、トレンチの側壁上に選択的にエッチング可能な材料をパターニングすることを含み得る。方法は、トレンチの底部から発生するキャビティを基板内に作るように、等方性エッチング剤によりトレンチの底部をエッチングすることを含み得る。キャビティは、側壁間の分離距離により画定されるトレンチの幅を超えて延在し得る。方法は、第１側壁上に第１電極と、第２側壁上に第２電極とを備える導電層をトレンチ上に形成することを含むことができ、第１および第２電極は、キャビティにより互いに分離している。
【0006】
[0006] 本開示のいくつかの実施形態は、方法を提供する。この方法は、導電率センサの第１電極および第２電極に、この第１および第２電極間の流体試料セルを占める涙液の導電度に関連した電流を電極間に生成するのに十分な電圧を印加することを含み得る。導電率センサは、眼球装着デバイス内に埋め込まれた基板上に配置され得る。導電率センサは、流体試料セルを画定するトレンチが内部に形成されたフレームを備え得る。トレンチは、第１側壁および第２側壁を備え得る。第１電極は第１側壁上に形成され、第２電極は、第１および第２電極が流体試料セルの両側に配置されるように、第２側壁上に形成され得る。この方法は、生成された電流を測定することを含み得る。方法は、眼球装着デバイスの基板上に配置されたアンテナを使用して、測定された電流を示すことを含み得る。
【0007】
[0007] 本開示のいくつかの実施形態は、生体内の涙膜導電率測定を行うための手段を備える。本開示のいくつかの実施形態は、導電率センサの第１電極および第２電極に、この第１および第２電極間の流体試料セルを占める涙液の導電度に関連した電流を電極間に生成するのに十分な電圧を印加する手段を備え得る。導電率センサは、眼球装着デバイス内に埋め込まれた基板上に配置され得る。導電率センサは、流体試料セルを画定するトレンチが内部に形成されたフレームを備え得る。トレンチは、第１側壁および第２側壁を備え得る。第１電極は第１側壁上に形成され、第２電極は、第１電極がおよび第２電極が流体試料セルの両側で対向するように、第２側壁上に形成され得る。本開示のいくつかの実施形態は、生成された電流を測定する手段を備え得る。本開示のいくつかの実施形態は、眼球装着デバイスの基板上に配置されたアンテナを使用して、測定された電流を示す手段を備え得る
【0008】
[0008] これらの実施形態、並びに、他の態様、効果、および代替物は、以下の詳細な説明を読み、必要に応じて添付の図面を参照することにより、当業者に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
[0024] 以下の詳細な説明において、本明細書の一部を形成する添付の図面が参照される。図面において、同様の符号は、文脈上特段の記載がない限り、通常、同様のコンポーネントを特定する。詳細な説明、図面および請求の範囲内に記載される例示的な実施形態は、限定を意図したものではない。本明細書内に示す主題の範囲から逸脱することなく、他の実施形態も利用することができ、他の変更を加えることもできる。本明細書内に概略的に記載され、かつ図面内に図示される本開示の態様は、多種多様な構成で配置、置換、組み合わせ、分離、および設計することができ、それらの全てが本明細書内で明確に意図されていることが容易に理解されよう。
【0011】
Ｉ．概要[0025] 小さい試料体積から導電率の測定を行う際に有益なナノリットルスケールの流体試料セルを備える浸透圧センサが開示される。このような浸透圧センサを製作する方法も本明細書に開示される。一例の用途において、センサは、高分子材料から形成される身体装着デバイスまたは植込み可能なデバイス内に埋め込まれた後、生体内での浸透圧測定を行うために使用され得る。例えば、コンタクトレンズに類似の眼球装着デバイスは、電力、通信、および多様な論理機能を提供するための埋め込み電子機器を装備し得る。浸透圧センサは、コンタクトレンズに含まれてもよく、電子機器は、センサを動作させて読み取り値を取得し、結果を伝達することができる。眼球装着デバイス内のチャネルにより、センサが涙液に曝され、その後、涙液の導電率が測定されることで浸透圧の指標が提供され得る
【0012】
[0026] コンタクトレンズは、眼球への接触装着が容易になるように成形された高分子材料から形成され得る。基板は、高分子材料内に埋め込まれ、電子機器は、基板上に実装され得る。例えば、基板は、涙液の特性を測定し、アンテナを使用して外部の読取装置に結果を伝達するように構成された電子機器を備え得る。コンタクトレンズは、測定および通信機能を実行する電子機器に電力供給するためのエネルギ収集システム（例えば、光電池または無線周波数エネルギ収集アンテナ）も備え得る。いくつかの例において、アンテナおよびセンサの両方にはチップが接続され、これらの全てが、眼球装着デバイスの高分子材料内に埋め込まれた基板上に配置され得る。チップは、（ｉ）チップに電力供給するＤＣ電圧を提供するためのループアンテナまたは光電池から収集されたエネルギを調整し、（ｉｉ）センサを動作させて測定を行い、（ｉｉｉ）アンテナを使用して結果を伝達するように、構成され得る。
【0013】
[0027] したがって、ドライアイ疾患は、上述した眼球装着電子機器プラットフォーム内に含まれる好適なセンサを使用して、涙液の特性を測定することにより、診断および／または監視することができる。導電率は、電解質（例えば、塩）の濃度に応じて変わるため、涙液導電率は、溶質濃度の良好な指標であり、ゆえに、ドライアイ状態の有効な指標である。眼球装着プラットフォーム用の導電率センサは、コンタクトレンズが眼球上に装着されている間、涙液に曝される２つ以上の電極を備え得る。これらの電極は、試料体積の両側を形成するように配置され得る。涙液の導電率は、電極に電圧を印加し、結果として得られた電流を測定することにより特定され得る。その後、この結果はアンテナを使用して伝達され、それにより、センサシステムは、リアルタイムで生体内測定を行い、結果を伝達することができる。
【0014】
[0028] 所与の導電率測定について、所与の電圧に応答して生成された電流は、電極の幾何学的配置および電極間に位置付けられた流体試料の体積に応じて左右され得る。導電率測定は、２つの電極間の分離距離が電極全体を通して実質的に一定となるように位置付けられた電極を使用して行われ得る。そのようにしなければ、導電率測定は、両電極の最も近い領域間にある流体試料の部分に左右されてしまうことがある。さらに、電極は、これら電極の幾何学的配置を経時的に保存し、様々な時間に得られた測定値を互いに比較することができるように、剛性の筐体またはフレームに実装され得る。
【0015】
[0029] いくつかの実施形態において、流体導電率は、電極にＡＣ電圧を印加し、結果的に得られた電極間の電流を測定することによって、測定することができる。ＡＣ電圧は、流体内の電気分解を抑制し、また、２つの電極に電荷担体が蓄積するのを防ぐために、ＤＣ電圧の代わりに使用され得る。さらに、開示されるセンサは、眼球を被覆する涙膜の厚さよりも数倍大きな深さを有する涙液試料体積を含み得る。結果として、電極間の電界は、涙膜の厚さのばらつきによって大きな影響を受けない。
【0016】
[0030] 電極は、プラチナ、パラジウム、炭素、銀、金、他の好適な導電性材料、および／またはそれらの組み合わせから形成することができる。フレームは、フォトレジストをパターニングし、トレンチをエッチングすることによって内部にトレンチが形成されたシリコンウェーハから形成され得る。その後、電極がトレンチの両側に（例えば、堆積により）パターニングされ得る。シリコンウェーハは、これにより、２つの電極の幾何学的配置を固定する構造的なフレームを提供する。
【0017】
[0031] 身体装着デバイスは、さらに、ＡＣ電圧ジェネレータ、電流センサ、およびアンテナを備え得る。ＡＣ電圧ジェネレータは、電極にＡＣ電圧を印加し得る。電流センサは、電極を介して結果として得られた電流を測定し得る。アンテナは、測定された電流をこのアンテナを使用して外部の読取装置に示すために使用され得る。その後、外部の読取装置（または、別のデバイス）は、その電流測定値を使用して、流体導電率および／または流体の他の性質を特定することができる。
【0018】
ＩＩ．眼科用電子機器プラットフォームの例[0032]図１は、外部の読取装置１８０と無線で通信する眼球装着デバイス１１０を備えたシステム１００のブロック図である。眼球装着デバイス１１０の露出領域は、眼球の角膜表面に接触して装着されるように形成された高分子材料１２０から成る。基板１３０は、高分子材料１２０内に埋め込まれ、電源１４０、コントローラ１５０、バイオインタラクティブ電子機器１６０、および通信アンテナ１７０のための実装面を提供する。バイオインタラクティブ電子機器１６０は、コントローラ１５０によって動作させられる。電源１４０は、コントローラ１５０および／またはバイオインタラクティブ電子機器１６０に動作電圧を供給する。アンテナ１７０は、眼球装着デバイス１１０に対し、情報を送信および／または受信するように、コントローラ１５０によって動作させられる。アンテナ１７０、コントローラ１５０、電源１４０、およびバイオインタラクティブ電子機器１６０は、全て、埋め込まれた基板１３０上に位置付けられ得る。眼球装着デバイス１１０は、電子機器を含み、かつ、眼球に接触して装着されるように構成されるため、本明細書においては、眼科用電子機器プラットフォームとも呼ばれる。
【0019】
[0033] 接触装着を容易にするために、高分子材料１２０は、湿った角膜表面に（例えば、角膜表面を被覆する涙膜との毛細管力によって）付着（「装着」）するように構成された凹面を有し得る。それに加え、またはその代わりに、眼球装着デバイス１１０は、角膜表面と高分子材料との間の凹湾曲に起因する真空力によって、付着されてもよい。眼球に対して凹面側で装着される一方、高分子材料１２０の外向き表面は、眼球装着デバイス１１０が眼球に装着されている間、眼瞼の動きと干渉しないように形成される凸湾曲を有し得る。例えば、高分子材料１２０は、コンタクトレンズと同様に成形された実質的に透明で湾曲した高分子ディスクであり得る。
【0020】
[0034] 高分子材料１２０は、コンタクトレンズまたは角膜表面への直接的な接触を伴う他の眼科用途における使用目的で採用されるような材料等の１つ以上の生体適合性材料を含み得る。高分子材料１２０は、任意で、部分的にそのような生体適合性材料から形成されてもよく、あるいは、そのような生体適合性材料を使用した外側コーティングを含んでもよい。高分子材料１２０は、角膜表面を湿らせるように構成された材料（ヒドロゲル等）を含むことができる。いくつかの実施形態において、高分子材料１２０は、着用者の快適性を高めるために、変形可能な（「非剛体の」）材料であってもよい。いくつかの実施形態において、高分子材料１２０は、（例えば、視力矯正用途向けの）所定の視力矯正屈折力を提供するように成形されてもよい。
【0021】
[0035]基板１３０は、バイオインタラクティブ電子機器１６０、コントローラ１５０、電源１４０、および、アンテナ１７０を実装するのに適した１つ以上の表面を含む。基板１３０は、チップベースの回路（例えば、接続パッドへのフリップチップ実装による回路）用の実装プラットフォーム、および／または、導電性材料（例えば、金、プラチナ、パラジウム、チタン、銅、アルミニウム、銀、金属、他の導電性材料、それらの組み合わせ等）をパターニングして電極、インタコネクト、接続パッド、アンテナ等を作るためのプラットフォームのいずれのプラットフォームとしても採用することができる。いくつかの実施態において、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）を基板１３０上でパターニングし、回路、電極等を形成することができる。例えば、アンテナ１７０は、金または別の導電性材料のパターンを、基板１３０上に堆積、フォトリソグラフィ、電気めっき法等により形成することによって形成され得る。同様に、コントローラ１５０とバイオインタラクティブ電子機器１６０との間のインタコネクト１５１、および、コントローラ１５０とアンテナ１７０との間のインタコネクト１５７は、それぞれ、基板１３０上に導電性材料の好適なパターンを堆積させることによって形成され得る。フォトレジスト、マスク、堆積技術および／またはめっき技術の使用を含む（これらに限定されない）超微細加工技術を組み合わせて採用して、基板１３０上で材料をパターニングすることができる。
【0022】
[0036] 基板１３０は、ポリエチレンテレフタレート（「ＰＥＴ」）等の比較的剛性のある材料、あるいは、高分子材料１２０内で回路および／またはチップベースの電子機器を構造的に支持するように構成された別の材料であり得る。あるいは、眼球装着デバイス１１０は、単一の基板の代わりに、一組の接続されていない基板を用いて構成されてもよい。例えば、コントローラ１５０と、バイオインタラクティブ電子機器１６０内含まれるセンサとが１つの基板上に実装され、アンテナ１７０が別の基板に実装され、これら２つの基板がインタコネクト１５７を介して電気的に接続されるようにしてもよい。別の例では、基板１３０は、アンテナ１７０のそれぞれ分離し、重なり合ったコイル状部分をそれぞれ支持する別個の隔壁を備え得る。例えば、アンテナ１７０は、眼球装着デバイス１１０の周りをそれぞれの半径で円周方向に巻回し、並列および／または直列に接続された複数の巻き線に分割される。個々の巻き線が互いに対して容易に動くようにすることで眼球装着デバイス１１０の可撓性を高め、かつ巻き線の結束を防止するために、個々の巻き線は、それぞれ、アンテナの巻き線に実質的に対応し得る基板１３０の分割された部分上に実装され得る。
【0023】
[0037] いくつかの実施形態において、バイオインタラクティブ電子機器１６０（および基板１３０）は、眼球装着デバイス１１０の中心から離れて位置決めされ、それにより、眼球の中央感光領域への光の透過との干渉を回避することができる。例えば、眼球装着デバイス１１０が凹湾曲したディスク状に成形されている場合、基板１３０は、ディスクの周辺部（例えば、外周付近）に埋め込まれ得る。しかし、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１６０（および基板１３０）は、眼球装着デバイス１１０の中心領域内または中心領域付近に位置決めされてもよい。それに加え、またはその代わりに、バイオインタラクティブ電子機器１６０および／または基板１３０は、入射する可視光に対し実質的に透明で、眼球への光透過に対する干渉を軽減するようにしてもよい。さらに、いくつかの実施形態において、バイオインタラクティブ電子機器１６０は、表示命令に従って、眼球で受けられる光を放出および／または透過する画素アレイ１６４を備え得る。これにより、バイオインタラクティブ電子機器１６０は、任意で、眼球装着デバイス１１０の着用者に対し、例えば、画素アレイ１６４に関する情報（例えば、文字、記号、点滅パターン）を表示するなどして、知覚可能な視覚的刺激を生成するように、眼球装着デバイスの中心に位置決めされ得る。
【0024】
[0038] 基板１３０は、埋め込み電子コンポーネント用の実装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を有する平坦なリングとして成形され得る。基板１３０は、眼球装着デバイス１１０の輪郭に影響を与えずに高分子材料１２０内に埋め込められるのに十分な薄さを有し得る。基板１３０は、この基板上に実装される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な厚さを有し得る。例えば、基板１３０は、直径が約１０ミリメートル、半径方向の幅が約１ミリメートル（例えば、外半径が内半径よりも１ミリメートルほど大きい）、厚さが約５０マイクロメートルのリングとして成形され得る。基板１３０は、任意で、眼球装着デバイス１１０の眼球装着面（例えば、凸面）の曲率に合わせられてもよい。例えば、基板１３０は、内半径および外半径を画定する２つの円形セグメント間の仮想円錐の表面に沿って成形され得る。そのような場合、仮想円錐の表面に沿った基板１３０の表面は、その半径で、眼球装着面の曲率と略一致した傾斜面を画定する。
【0025】
[0039] 電源１４０は、周囲エネルギを収集し、コントローラ１５０およびバイオインタラクティブ電子機器１６０に電力供給するように構成される。例えば、無線周波数エネルギ収集アンテナ１４２は、入射する無線放射からエネルギを捕捉することができる。それに加えて、またはその代わりに、太陽電池１４４（光電池）により、入射する紫外線、可視光、および／または、赤外線からエネルギを捕捉してもよい。さらに、慣性環境発電システム（inertial power scavenging system）を備えて、周囲の振動からエネルギを捕捉してもよい。エネルギ収集アンテナ１４２は、任意で、外部の読取装置１８０に情報を伝達するためにも使用される二重用途アンテナであってもよい。つまり、通信アンテナ１７０の機能と、エネルギ収集アンテナ１４２の機能とは、同一の物理アンテナによって実施することができる。
【0026】
[0040] 整流器／調整器１４６を使用して、捕捉されたエネルギを、コントローラ１５０に供給される安定したＤＣ供給電圧１４１へと調整することができる。例えば、エネルギ収集アンテナ１４２は、入射した無線周波数放射を受け得る。アンテナ１４２の引込線上の多様な電気信号は、整流器／調整器１４６に出力される。整流器／調整器１４６は、多様な電気信号をＤＣ電圧に整流し、整流後のＤＣ電圧を、コントローラ１５０を動作させるのに適したレベルに調整する。それに加え、またはその代わりに、太陽電池１４４からの出力電圧を、コントローラ１５０を動作させるのに適したレベルに調整してもよい。整流器／調整器１４６は、周囲エネルギ収集アンテナ１４２および／または太陽電池１４４内の高周波数変動を軽減するための１つ以上のエネルギ蓄積デバイスを備えてもよい。例えば、１つ以上のエネルギ蓄積デバイス（例えば、コンデンサ、インダクタ等）は、整流器１４６の出力に並列に接続されてＤＣ供給電圧１４１を調整し、ローパスフィルタとして機能するように構成され得る。
【0027】
[0041] コントローラ１５０は、ＤＣ供給電圧１４１がコントローラ１５０に供給されると作動し、コントローラ１５０内の論理が、バイオインタラクティブ電子機器１６０およびアンテナ１７０を動作させる。コントローラ１５０は、バイオインタラクティブ電子機器１６０を、眼球装着デバイス１１０の生物環境と相互作用するように動作させるように構成された論理回路を含み得る。相互作用には、分析物バイオセンサ１６２等の、バイオインタラクティブ電子機器１６０の１つ以上のコンポーネントを使用し、生物環境からの入力を得ることが含まれ得る。それに加え、またはその代わりに、相互作用には、画素アレイ１６４等の１つ以上のコンポーネントを使用して、生物環境に出力を提供することが含まれ得る。
【0028】
[0042] 一例において、コントローラ１５０は、分析物バイオセンサ１６２および／または導電率センサ１６３を動作させるように構成されたセンサインタフェースモジュール１５２を備える。分析物バイオセンサ１６２は、例えば、作用電極および参照電極を備えた電流測定電気化学センサであり得る。電圧は、作用電極と参照電極との間に印加され、作用電極において分析物に電気化学反応（例えば、還元反応および／または酸化反応）を起こさせることができる。電気化学反応は、作用電極を介して測定され得る電流測定用電流を生成し得る。電流測定用電流は、分析物濃度に依存し得る。したがって、作用電極を介して測定される電流測定用電流の量は、分析物濃度の指標を提供することができる。導電率センサ１６３は、例えば、２つの電極が試料体積を囲む二極センサであり得る。２つの電極に（例えばセンサインタフェース１５２により）電圧が印加され、結果として生じた試料セルを通る電流が測定され得る。したがって、電流は、試料体積を占める流体の導電率の基準を提供する。導電率は、さらに、溶質濃度（浸透圧）の推定に使用することができる。これは、流体の溶質濃度は、一般的に、導電率測定によって示されるイオン濃度に関連するためである。
【0029】
[0043] コントローラ１５０は、任意で、画素アレイ１６４を動作させるためのディスプレイドライバモジュール１５４を備え得る。画素アレイ１６４は、マトリックス状に配置された、別個にプログラム可能な光透過、光反射、および／または、光放出画素のアレイであり得る。個々の画素回路は、任意で、液晶技術、微小電子機械技術、放射ダイオード技術等を含み、ディスプレイドライバモジュール１５４からの情報に従って、選択的に光を透過、反射、および／または、放出することができる。このような画素アレイ１６４は、任意で、２つ以上の画素の色（例えば、赤、緑、および青色画素）を含み、視覚的コンテンツをカラー描画することもできる。ディスプレイドライバモジュール１５４は、例えば、画素アレイ１６４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つ以上のデータラインと、このプログラミング情報を受信する画素グループを設定するための１つ以上のアドレス指定線を備え得る。眼球上に位置付けられたこのような画素アレイ１６４は、画素アレイからの光を目で知覚可能な焦点面へと誘導するための１つ以上のレンズを備えてもよい。
【0030】
[0044] コントローラ１５０は、アンテナ１７０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１５６も備え得る。通信回路１５６は、任意で、アンテナ１７０によって送信および／または受信される搬送周波数の情報を変調および／または復調するための１つ以上の発振器、ミキサ、周波数注入器等を備え得る。場合により、眼球装着デバイス１１０は、アンテナ１７０のインピーダンスを、外部の読取装置１８０によって感知可能な態様で変調することにより、バイオセンサからの出力を示すように構成される。例えば、通信回路１５６は、アンテナ１７０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し、この変動が読取装置１８０によって検出され得る。
【0031】
[0045] コントローラ１５０は、インタコネクト１５１を介してバイオインタラクティブ電子機器１６０に接続される。例えば、コントローラ１５０が集積回路内に実装されてセンサインタフェースモジュール１５２および／またはディスプレイドライバモジュール１５４を形成する論理素子を含む場合、パターニングされた導電性材料（例えば、金、プラチナ、パラジウム、チタン、銅、アルミニウム、銀、金属、それらの組み合わせ等）により、チップ上の端子をバイオインタラクティブ電子機器１６０に接続させることができる。同様に、コントローラ１５０は、インタコネクト１５７を介してアンテナ１７０に接続される。
【0032】
[0046] なお、図１に示すブロック図は、説明の便宜上、機能モジュールに関連して記載されている。しかし、眼球装着デバイス１１０の実施形態は、単一のチップ、集積回路、および／または物理的コンポーネント内に実施される１つ以上の機能モジュール（サブシステム）を含んで構成されてもよい。例えば、整流器／調整器１４６は電力供給ブロック１４０内に図示されているが、整流器／調整器１４６は、コントローラ１５０の論理素子および／または眼球装着デバイス１１０内の埋め込み電子機器の他の機構も含むチップ内に実施されてもよい。したがって、電源１４０からコントローラ１５０に供給されるＤＣ供給電圧１４１は、チップ上のコンポーネントに、同一チップ内に位置付けられる整流器／調整器コンポーネントによって供給される供給電圧であり得る。すなわち、電力供給ブロック１４０およびコントローラブロック１５０として示された図１の機能ブロックは、物理的に別個のモジュールとして実施されなくてもよい。さらに、図１に示される機能モジュールの１つ以上は、互いに電気接続される別個にパッケージ化されたチップとして実施されてもよい。
【0033】
[0047] それに加え、またはその代わりに、エネルギ収集アンテナ１４２および通信アンテナ１７０は、同一の物理アンテナとして実施されてもよい。例えば、ループアンテナは、入射する放射を電力生成のために収集することも、後方散乱放射を介して情報を伝達することもできる。
【0034】
[0048] 外部の読取装置１８０は、眼球装着デバイス１１０に対して無線信号１７１を送受信するためのアンテナ１８８（または複数から成る一組のアンテナ）を備える。外部の読取装置１８０は、また、メモリ１８２と通信するプロセッサ１８６を有する計算システムも備える。メモリ１８２は、プロセッサ１８６によって読み取り可能な磁気ディスク、光ディスク、有機メモリおよび／または任意の他の揮発性（例えば、ＲＡＭ）もしくは不揮発性（例えば、ＲＯＭ）記憶システム（これらに限定されない）を含み得る非一時的なコンピュータ可読媒体である。メモリ１８２は、（例えば、分析物バイオセンサ１６２からの）センサ読み取り値、（例えば、眼球装着デバイス１１０および／または外部の読取装置１８０の挙動を調節するための）プログラム設定等のデータの指標を格納するデータ記憶部１８３を備え得る。メモリ１８２は、プロセッサ１８６により実行されるプログラム命令１８４も含み、この命令１８４によって特定された処理を外部の読取装置１８０に実行させ得る。例えば、プログラム命令１８４は、外部の読取装置１８０に眼球装着デバイス１１０から伝達された情報（例えば、分析物バイオセンサ１６２からのセンサ出力）の検索を可能にするユーザインタフェースを提供させることができる。外部の読取装置１８０は、また、眼球装着デバイス１１０に対して無線信号１７１を送受信するようにアンテナ１８８を動作させるための１つ以上のハードウェアコンポーネントも備え得る。例えば、発振器、周波数注入器、エンコーダ、デコーダ、増幅器、フィルタ等は、プロセッサ１８６からの命令に従ってアンテナ１８８を駆動することができる。
【0035】
[0049] 外部の読取装置１８０は、無線通信リンク１７１を提供するのに十分な無線接続性を有するスマートフォン、携帯情報端末（digital assistant）、または、他の携帯型計算デバイスであり得る。外部の読取装置１８０は、例えば、通信リンク１７１が、携帯型計算デバイスでは通常使用されない搬送波周波数で動作する場合などにおいて、携帯型計算デバイスに接続され得るアンテナモジュールとして実施することもできる。場合によっては、外部の読取装置１８０は、無線通信リンク１７１が低電力の割当で動作することが可能になるように着用者の眼球の比較的近くに着用されるように構成される特殊用途デバイスである。例えば、外部の読取装置１８０は、ネックレス、イヤリング等のジュエリー内に一体化されたり、帽子、ヘッドバンド、スカーフ、眼鏡等の頭部付近に着用される服飾商品またはアクセサリ内に一体化されたりすることもできる。
【0036】
[0050] いくつかの実施形態において、システム１００は、コントローラ１５０および電子機器１６０に電力供給するために、眼球装着デバイス１１０に非連続的（「断続的」）にエネルギを供給するように動作し得る。例えば、無線周波数放射１７１は、センサ電子機器１６０を動作させ、かつその動作の結果を伝達するのに十分な時間にわたり、眼球装着デバイス１１０に電力供給するべく供給されてもよい。そのような例では、供給された無線周波数放射１７１は、外部の読取装置１８０から眼球装着デバイス１１０にフィードバック（例えば、センサ測定値）を要求するための呼び掛け信号とみなされ得る。眼球装着デバイス１１０に対し、（例えば、このデバイスを一時的に作動させるために無線周波数放射１７１を供給することにより）定期的に呼び掛けを行うことにより、外部の読取装置１８０は、眼球装着デバイス１１０に連続的な電力供給を行わずに、ある期間にわたる一組の測定値（または他のフィードバック）を蓄積することができる。
【0037】
[0051] 図２Ａは、眼球装着電子デバイス２１０（または、眼科用電子機器プラットフォーム）の一例を示す上面図である。図２Ｂは、図２Ａに示した眼球装着電子デバイスの例の側面図である。なお、図２Ａおよび図２Ｂの相対的寸法は、必ずしも縮尺通りではなく、例示した眼球装着電子デバイス２１０の構成の記載にあたって、単に説明を目的として描画されたものである。眼球装着デバイス２１０は、湾曲したディスクとして成形された高分子材料２２０から形成される。眼球装着デバイス２１０は、ループアンテナ２７０、コントローラ２５０、および高分子材料２２０内に埋め込まれた基板２３０上に実装された導電率センサ２６０を備え得る。
【0038】
[0052] 高分子材料２２０は、眼球装着デバイス２１０が眼球に装着されている間、入射光を眼球まで透過させることができるように実質的に透明な材料であり得る。高分子材料２２０は、検眼における視力矯正用および／または化粧用コンタクトレンズを形成するのに採用されるものと同様の、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）、ポリヒドロキシエチルメタクリレート（ｐｏｌｙＨＥＭＡ）、シリコーンヒドロゲル、これらの組み合わせ等の生体適合性材料であり得る。高分子材料２２０は、一方の側に、眼球の角膜表面上に装着するのに適した凹面２２６を有するように形成され得る。ディスクの反対側には、眼球装着デバイス２１０が眼球に装着されている間、眼瞼の動きと干渉しない凸面２２４を有し得る。円形の外側縁２２８は、凹面２２６と凸面２２４とを接続する。高分子材料２２０は、多様な方法で湾曲した形状に形成され得る。例えば、視力矯正コンタクトレンズを形成するのに採用されるような技術と同様の、熱成形、射出成形、スピンコーティング等の技術を採用して、高分子材料２２０を形成することができる。
【0039】
[0053] 眼球装着デバイス２１０は、およそ１センチメートルの直径および約０．１〜０．５ミリメートルの厚さといった、視力矯正用および／または化粧用コンタクトレンズと同様の寸法を有し得る。ただし、これらの直径および厚さの値は、単に説明を目的として提示するものである。いくつかの実施形態において、眼球装着デバイス２１０の寸法は、着用者の眼球の角膜表面のサイズおよび／もしくは形状に応じて、ならびに／または、高分子材料２２０内に埋め込まれた１つ以上のコンポーネントを収容するべく、選択することができる。
【0040】
[0054] 眼球装着デバイス２１０が眼球に装着されている時には、凸面２２４は、外向きに周囲環境に面し、凹面２２６は、内向きに角膜表面に面する。したがって、凸面２２４は、眼球装着デバイス２１０の外側の上面であるとみなされ、凹面２２６は、内側の底面であるとみなされ得る。図２Ａに示される「上面」図は、凸面２２４側に面している。
【0041】
[0055] 基板２３０は、高分子材料２２０の中心領域２２１から離れた、外側周辺部２２２に沿って位置付けられるように、高分子材料２２０内に埋め込まれ得る。基板２３０は、平坦な円形リング（例えば、中心孔を有するディスク）として成形され得る。基板２３０の（例えば、半径方向の幅に沿った）平坦面は、（例えば、フリップチップ実装により）チップ等の電子機器を実装し、導電性材料を（例えば、フォトリソグラフィ、堆積、めっき法等の超微細加工技術により）パターニングして、電極、アンテナ、および／またはインタコネクトを形成するためのプラットフォームとして機能する。基板２３０および高分子材料２２０は、共に、共通の中心軸を中心にして、略円筒対称であり得る。基板２３０は、例えば、約１０ミリメートルの直径、約１ミリメートルの半径方向幅（例えば、外半径が内半径よりも１ミリメートルほど大きい）、および約５０マイクロメートルの厚さを有し得る。ただし、これらの寸法は、例示のみを目的として提示され、本開示をいかようにも限定するものではない。基板２３０は、図１に関連して上述した基板１３０と同様に、様々なフォームファクタを想定して実施され得る。
【0042】
[0056] コントローラ２５０は、導電率センサ２６０およびループアンテナ２７０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り得る。コントローラ２５０は、同様に基板２３０上に位置付けられるインタコネクト２５７によりループアンテナ２７０に電気的に接続される。同様に、コントローラ２５０は、インタコネクト２５１によりセンサ２６０に電気的に接続される。インタコネクト２５１、２５７、ループアンテナ２７０、およびセンサ２６０内に含まれる導電性電極は、堆積、フォトリソグラフィ等の材料を精密にパターニングするためのプロセスによって、基板２３０上にパターニングされた導電性材料から形成され得る。基板２３０上にパターニングされる導電性材料としては、例えば、金、プラチナ、パラジウム、チタン、炭素、アルミニウム、銅、銀、塩化銀、不活性材料から形成される導電体、金属、これらの組み合わせ等が挙げられる。
【0043】
[0057] ループアンテナ２７０は、平坦な導電性リングを形成するように基板の平坦面に沿ってパターニングされた導電性材料の層である。いくつかの例において、高分子材料の曲率に沿ってさらなる可撓性を付与するために、ループアンテナ２７０は、並列または直列に電気的に連結された複数の実質的に同心の部位を含み得る。各部位は、眼球装着デバイス２１０の凸面／凹面曲率に沿って独立して屈曲することができる。いくつかの例において、ループアンテナ２７０は、完全なループを成さずに形成されてもよい。例えば、アンテナ２７０は、図２Ａに例示するように、コントローラ２５０およびセンサ２６０用の空間を設けるための切欠きを有し得る。ただし、ループアンテナ２７０は、基板２３０の平坦面の周りを一周以上完全に巻回する導電性材料から成る連続したストリップとして構成することもできる。例えば、複数の巻き数を有する導電性材料のストリップを、基板２３０の、コントローラ２５０およびセンサ２６０とは反対側にパターニングすることができる。そのような巻回されたアンテナの端部（例えばアンテナ引込線）間のインタコネクトは、コントローラ２５０まで基板２３０を貫通し得る。
【0044】
[0058] 図２Ｃは、眼球１０の角膜表面２２に装着されている時の眼球装着電子デバイス２１０の例を示す側断面図である。図２Ｄは、例示された眼球装着デバイス２１０の露出面２２４、２２６を囲む涙膜層４０、４２を強調して示す拡大側断面図である。なお、図２Ｃおよび２Ｄの相対寸法は、必ずしも縮尺通りではなく、例示した眼球装着電子デバイス２１０の構成の記載にあたって、単に説明を目的として描画されたものである。例えば、眼球装着デバイスの全体的な厚さは、約２００マイクロメートルであり得る一方、涙膜層４０、４２の厚さはそれぞれ約１０マイクロメートルであり得るが、この比率は図面中に反映されないこともある。例示を可能にし、かつ説明を容易にするために、一部の側面が誇張されている。
【0045】
[0059] 眼球１０は、上眼瞼３０と下眼瞼３２とを眼球１０の上で合わせるように動かすことにより覆われる角膜２０を含む。入射光は、角膜２０を通して眼球１０で受けられ、そこで光は眼球１０の感光要素（例えば、杆体および錐体）へと光学的に誘導されて、視覚を刺激する。眼瞼３０、３２の動きにより、涙膜は、眼球１０の露出した角膜表面２２全体にわたって分散される。涙膜は、眼球１０を保護および潤滑するために涙腺から分泌される水溶液である。眼球装着デバイス２１０が眼球１０に装着されると、涙膜は、（凹面２２６に沿った）内層４０と（凸面２２４に沿った）外層４２とで、凹面２２６および凸面２２４の両方を被覆する。涙膜層４０、４２は、約５〜１０マイクロメートルの厚さであり、合わせて約５〜１０マイクロリットルを占め得る。
【0046】
[0060] 涙膜層４０、４２は、眼瞼３０、３２の動きによって、角膜表面２２および／または凸面２２４の全体にわたって分散される。例えば、眼瞼３０、３２がそれぞれ上下に動くと、少量の涙膜が角膜表面２２および／または眼球装着デバイス２１０の凸面２２４の全体にわたって広がる。また、角膜表面２２上の涙膜層４０は、凹面２２６と角膜表面２２との間の毛細管力によって、眼球装着デバイス２１０の装着を容易にもする。
【0047】
[0061] 図２Ｃおよび図２Ｄの側断面図に示されるように、基板２３０は、基板２３０の平坦な実装面が凸面２２４の隣接部分に略平行になるように傾斜され得る。基板２３０は、（高分子材料２２０の凹面２２６により近い）内向き面２３２と、（凸面２２４により近い）外向き面２３４とを有する平坦なリングである。基板２３０は、実装面２３２、２３４のいずれかもしくは両方に実装された電子コンポーネントおよび／またはパターニングされた導電性材料を有し得る。図２Ｄに示すように、導電率センサ２６０、コントローラ２５０、および導電性のインタコネクト２５１は、外向き面２３４上に実装される。ただし、基板２３０上に位置付けられた電子機器、電極等は「内向き」面２３２または「外向き」面２３４のどちらかに実装されればよい。さらに、いくつかの実施形態では、一部の電子コンポーネントが一方の面（例えば、２３２）に実装され、他の電子コンポーネントが反対の面（例えば、２３４）に実装され、これら２つの面の間は、基板２３０を貫通する導電性材料により接続され得る。
【0048】
[0062] 導電率センサ２６０は、フレームコンポーネント２６３、２６５上に実装された２つの電極２６４、２６６を備える。電極２６４、２６６は、インタコネクト２５１を介してコントローラ２５０に接続される。例えば、各電極２６４、２６６は、センサ２６０が基板２３０上に位置決めされた時に、基板２３０上に形成された対応する導電性パッドと接触する（例えば、フレームコンポーネント２６３、２６５上に一体的に形成される）基板に面した導電性パッドに電気的に接続され得る。フレームコンポーネント２６３、２６５は、基板２３０の外向き実装面２３４から法線方向に延在する。電極２６４、２６６は、それぞれが、基板２３０の平坦面（および凸面２２４の隣接部分およびこの隣接部分上に位置する涙膜層４２）に対して垂直に延在する高さを有するように、フレームコンポーネント２６３、２６５の側壁上に形成される。いくつかの例において、試料体積２６２の高さ（例えば、電極２６４、２６６の高さ）は、涙膜コーティング４２の厚さよりも大きくてよく、涙膜外層４２の厚さの数倍大きくてよい。例えば、涙膜の外層４２の局所的に近接した領域に垂直な方向において試料体積２６２の深さは、５０マイクロメートルよりも大きくてよく、一方、涙膜外層は、約５〜１０マイクロメートルの厚さであり得る。結果として、試料体積２６２は、例えば電極２６４、２６６を局所的に囲む電界に影響し得る、涙膜の厚さの変動の影響を比較的受けにくい。
【0049】
[0063] ２つの電極２６４、２６６は、導電率センサ２６０の試料体積２６２の両側を画定する。試料体積２６２（または試料セル）は、２つの電極２６４、２６６によって境界が定められる。例えば、電極２６４、２６６および／またはフレームコンポーネント２６３、２６５は、トレンチの側壁を画定することができ、トレンチは、導電率センサ２６０用の流体試料体積であり得る。凸面２２４上に形成されたチャネルにより、試料体積２６２が外層４２からの涙液に曝され得る。したがって、角膜表面２２に装着されている間、試料体積２６２は、凸面２２４を被覆している外層４２からの涙液によって占められ、その涙液の導電率がセンサ２６０によって測定され得る。実用において、コントローラ２５０は、電極２６４、２６６に電圧を印加し、電極２６３、２６５を介して電流を測定することができる。コントローラ２５０は、アンテナ２７０を使用して、測定結果の指標（例えば、測定された電流の指標）を外部の読取装置に伝達することができる。印加された電圧および測定された電流を使用して、試料体積２６２を占める涙液の導電率を特定することができる。
【0050】
[0064] 所与の電圧が印加された場合、電流の程度が高いほど、比較的大きい導電率を示し、これは、涙液内イオン濃度が高いこと（さらには、浸透圧が高いこと）に対応する。眼球装着デバイス２１０によって伝達された測定結果は、浸透圧を特定するのに使用され得る。このような特定は、部分的に、センサ測定値を浸透圧値にマッピングするルックアップテーブルに基づいて、および／または、１つ以上のセンサ測定値と既知の浸透圧読み取り値との間の関係を構築する較正情報に基づいて行われ得る。さらに、導電率測定値は、温度に伴う試料体積２６２内の流体の導電度の変化を考慮して、温度に対して較正され得る。
【0051】
[0065] センサ２６０の試料体積２６２を露出させるチャネルは、高分子材料２３０のプラズマエッチングを含む多様な技術によって形成され得る。他の例では、高分子材料２３０は、涙膜からの溶質を吸収し、この溶質を、高分子材料を通ってセンサ電極２６４、２６６間の領域に拡散させるように構成され得る。拡散された溶質は、その後、試料領域内のイオン濃度に影響を与え、これにより、導電率測定が容易になり得る。そして、この導電率測定に基づいて、涙膜導電率（さらには、浸透圧）が推定され得る。
【0052】
ＩＩＩ．身体装着流体導電率センサ[0066] 図３Ａは、流体導電率を測定するように構成されたシステム３００を示す機能ブロック図である。システム３００は、外部の読取装置３４０によって電力供給される埋め込み電子コンポーネントを有する身体装着デバイス３１０を備える。一例において、身体装着デバイス３１０は、上述した眼球装着デバイス１１０、２１０と同一または同様であってよい。身体装着デバイス３１０は、植込み可能な構成を含む、生体内の試料流体にアクセスするように他の身体位置に装着されるように構成されたフォームファクタで実施されることもできる。したがって、身体装着デバイス３１０は、内部に電子機器が埋め込まれ、１つ以上の装着面を備えた封入型生体適合性高分子材料を備え得る。いくつかの例において、身体装着デバイス３１０は、歯、皮膚表面、粘膜、皮下領域上、組織内領域（interstitial region）内、または、生体内の流体導電率が測定され得る別の領域内に装着されるように構成された装着面を備え得る。
【0053】
[0067] 身体装着デバイス３１０は、外部の読取装置３４０からの無線周波数放射３４１を捕捉するためのアンテナ３１２を備える。身体装着デバイス３１０は、埋め込み電子機器を動作させるための電力供給電圧３３０、３３２を生成するための整流器３１４、エネルギ蓄積部３１６、および調整器３１８を備える。身体装着デバイス３１０は、センサインタフェース３２１によって駆動される第１電極３２２および第２電極３２３を有する導電率センサ３２０を備える。センサ電極３２２、３２３は、流体試料によって占められ得る試料体積３２４の境界を形成するように位置付けられる。身体装着デバイス３１０は、アンテナ３１２のインピーダンスを変調することにより、センサ３２０から外部の読取装置３４０に結果を伝達するためのハードウェア論理３２６を備える。（図３Ａにおいてスイッチとして符号表示される）インピーダンス変調器３２７は、ハードウェア論理３２６からの命令に従ってアンテナインピーダンスを変調するために使用され得る。
【0054】
[0068] 導電率センサ３２０は、電極３２２、３２３に電圧を印加し、電流を測定することによって、導電率を測定する。印加される電圧は、例えば、センサインタフェース３２１内のＡＣ電圧ジェネレータによって生成されるＡＣ電圧であり得る。印加された電圧に応答して、試料体積３２４を占める流体は、電極３２２、３２３間に電流を通し、この電流が、センサインタフェース３２１内の電流センサを使用して測定され得る。測定された電流は、試料体積３２４を占める流体内のイオン濃度に応じて決まり、このイオン濃度は、溶質濃度に関連する。したがって、測定された電流（または導電率）を使用して、試料体積３２４内の流体の浸透圧を推定することができる。
【0055】
[0069] 図３Ｂは、導電率試料体積３２４の一例を示す。電極３２２、３２３は、身体装着デバイス３１０に埋め込まれた基板３０２からそれぞれ法線方向に延在するフレームコンポーネント３０４、３０６の側壁に沿って位置付けられ得る。試料体積３２４は、基板３０２から法線方向に延在する（図３Ｂ中、符号ｈで示される）高さ、２つの電極３２２、３２３間に延在する（図３Ｂ中、符号ｗで示される）幅、および、電極３２２、３２３に沿って基板３０２と平行に延在する（図３Ｂ中、符号ｌで示される）長さを有する３次元領域である。２つのフレームコンポーネント３０４、３０６の側壁と、これらの側壁上に配置される電極３２２、３２３は、各電極３２２、３２３の局所的に近接して対向する部位が互いに対して実質的に平行になるように、配置され得る。さらに、２つのフレームコンポーネント３０４、３０６（および電極３２２、３２３）は、２つの電極間の分離距離（つまり、幅ｗ）が試料体積３２４の全体にわたって全長および全高に沿って実質的に一定であるように配置され得る。
【0056】
[0070] したがって、試料体積３２４の全体積は、長さ、幅、および高さの積により求められる。一例において、幅は、約５０マイクロメートルであり、高さは約６０マイクロメートルであり、長さは約３０００マイクロメートルであり、この寸法は、約９ナノリットルの試料体積に対応する。比較として、眼球を被覆する涙液の全体積は、約５〜１０マイクロリットルであるため、試料体積３２４は、涙液の全体積よりもかなり少なくてよい。上記の長さ、幅および高さの寸法は、例示のみを目的として提示される。いくつかの例では、高さは５０〜１００マイクロメートルであってよく、幅は１００マイクロメートル未満であってよく、長さは、全体積が約１００ナノリットル未満になるような長さであってよい。他の寸法もまた可能である。
【0057】
[0071] ２つのフレームコンポーネント３０４、３０６は、基板３０２上に実装されるトレンチ構造の側壁であり得る。電極３２２、３２３は、２つの側壁を被覆するようにトレンチ上に導電性材料をパターニングすることにより形成され得る。製作技術の一例を、図６を参照して後述する。
【0058】
[0072] いくつかの例において、センサインタフェース３２１は、ＡＣ電圧を電極３２２、３２３に印加し、試料体積３２４の分極作用の軽減を助けるように構成される。例えば、ＤＣ電圧が印加されると、試料体積３２４中のイオンは電極表面に移動する。このような例において、電極表面におけるイオンの蓄積と電気化学反応の発生は、分極抵抗を導入することによって、センサ結果を偏らせる。したがって、センサインタフェース３２１は、例えば、センサ電極３２２、３２３間にＡＣ電圧を印加し、これら電極３２２、３２３の一方または両方を介して電流を測定し得る。よって、センサインタフェース３２１は、調整器３１８からの電圧３３２によって電力供給されるＡＶ電圧ジェネレータを備え得る。電流測定を行うと、センサインタフェース３２１は、ハードウェア論理３２６に出力を提供し、これにより、アンテナ３１２は後方散乱放射３４３を使用して読取装置３４０に測定された電流を示す。
【0059】
[0073] 整流器３１４、エネルギ蓄積部３１６、および電圧調整器３１８は、受けた無線周波数放射３４１からエネルギを収集するように動作し得る。無線周波数放射３４１は、アンテナ３１２の引込線上に無線周波数電気信号を生じさせる。整流器３１４は、アンテナ引込線に接続され、無線周波数電気信号をＤＣ電圧に変換する。エネルギ蓄積部３１６（例えば、コンデンサ）は、整流器３１４の出力に接続され、整流器３１４からのＤＣ電圧の高周波数成分をフィルタ除去する。調整器３１８は、ＤＣ電圧を受け、ハードウェア論理３２４および導電率センサ３２０を動作させるための供給電圧３３０、３３２を出力する。デジタル供給電圧３３０、３３２は、およそ１．２Ｖ、およそ３Ｖといったデジタル論理回路を駆動するのに適した電圧であり得る。外部の読取装置３４０（または、周囲放射等の別のソース）から無線周波数放射３４１を受けることにより、供給電圧３３０、３３２がセンサ３２０およびハードウェア論理３２４に供給される。電力供給を受けている間、センサ３２０およびハードウェア論理３２４は、導電度（さらには、浸透圧）を示す電流を生成および測定し、その結果を伝達するように構成される。
【0060】
[0074] 外部の読取装置３４０は、（例えば、ルックアップテーブル、較正情報等を使用して、アンテナ３１２のインピーダンスをセンサ３２０からの出力に関連付ける予めプログラムされた関係に従って）後方散乱信号３４３をセンサ結果に関連付ける。読取装置３４０は、その後、示されたセンサ結果（例えば、導電率値および／または浸透圧値）を、ローカルメモリおよび／または（例えば、ネットワークを介して外部メモリと通信することにより）外部メモリに格納し得る。
【0061】
[0075] いくつかの実施形態において、別個の機能ブロックに示された１つ以上の機構は、単一チップ上で実施（「パッケージ化」）されてもよい。例えば、眼球装着デバイス３１０は、整流器３１４、エネルギ蓄積部３１６、電圧調整器３１８、センサインタフェース３２１、およびハードウェア論理３２４が、単一のチップまたはコントローラモジュール内にパッケージ化された状態で実施されてもよい。そのようなコントローラは、ループアンテナ３１２およびセンサ電極３２２、３２３に接続されたインタコネクト（「リード」）を有し得る。そのようなコントローラは、ループアンテナ３１２で受けられたエネルギを収集し、電流測定用電流を発生させるのに十分な電圧を電極３２２、３２３間に印加し、電流測定用電流を測定し、測定された電流を（例えば、後方散乱放射３４３によって）アンテナ３１２を介して示すように動作する。
【0062】
[0076] 図４Ａは、身体装着デバイス内のセンサを動作させて涙液導電率を測定するプロセス４００を示すフローチャートである。無線周波数放射は、埋め込まれた導電率センサを含む身体装着デバイス内のアンテナで受けられる（４０２）。受けられた放射に起因する電気信号は、整流および調整されて、導電率センサおよび関連するコントローラに電力供給する（４０４）。例えば、整流器および／または調整器は、アンテナ引込線に接続されて、導電率センサ、コントローラ、および／または他の生物相互作用電子機器に電力供給するためのＤＣ供給電圧を出力する。試料流体に占められた試料体積を囲む電極に電圧が印加される（４０６）。例えば、（例えば、イオン移動により）試料流体中に電流を流すのに十分なＡＣ電圧が電極に印加され得る。電流は、試料体積を囲む電極を介して測定される（４０８）。例えば、コントローラは、電極に電圧を印加する一方、結果として生じた電流を測定する。測定された電流は、アンテナにより無線で示される（４１０）。例えば、後方散乱放射は、アンテナインピーダンスを変調することにより、センサ結果を示すように操作され得る。
【0063】
[0077] 図４Ｂは、外部の読取装置を動作させて身体装着デバイス内の導電率センサに呼び掛けを行い、流体導電率を測定し、浸透圧を特定するプロセス４２０を示すフローチャートである。無線周波数放射は、外部の読取装置から身体装着デバイスに実装された導電率センサに送られる（４２２）。送られた放射は、センサに電力供給して測定を実行し、その結果を伝達させるのに十分な放射であり得る（４２２）。例えば、電気化学センサに電力供給するために使用される無線周波数放射は、図３に関連して上述したような、外部の読取装置３４０から身体装着デバイス３１０に送られる放射３４１と同様であってよい。その後、外部の読取装置は、導電率センサによる測定値を示す後方散乱放射を受ける（４２４）。例えば、後方散乱放射は、図３に関連して上述したような、身体装着デバイス３１０から外部の読取装置３４０に送られる後方散乱信号３４３と同様であってよい。外部の読取装置によって受けられた後方散乱放射は、その後、浸透圧値と関連付けられる（４２６）。場合によって、特定された浸透圧値は、外部の読取装置メモリおよび／またはネットワーク接続されたデータ記憶部に格納され得る。
【0064】
[0078] 例えば、センサ結果（例えば、測定された電流）は、後方散乱アンテナのインピーダンスを変調することにより、後方散乱放射内で暗号化され得る。外部の読取装置は、後方散乱放射の周波数、振幅、および／または位相ずれに基づいて、アンテナインピーダンスおよび／またはアンテナインピーダンスの変化を検出することができる。センサ結果は、その後、眼球装着デバイス内で採用された暗号化ルーチンを逆転することによってインピーダンス値をセンサ結果と関連付けることにより、抽出され得る。したがって、読み取り装置は、検出されたアンテナインピーダンス値を測定された電流値に対してマッピングすることができる。その後、電流値は、ルックアップテーブルまたは所定の関係（例えば、較正関係）に基づいて、浸透圧値に関連付けられ得る。場合によっては、浸透圧値は、浸透圧と測定された電流と間のスケーリングに影響を与える様々な要因（試料流体の温度、印加されたＡＣ電圧の大きさ、印加されたＡＣ電圧の周波数、および／または試料体積のフォームファクタ（例えば、電極領域に対する電極間隔の比）を含む）を考慮して特定され得る。
【0065】
[0079] 図５Ａは、トレンチ５３２の側壁に沿って形成された電極５１０、５１２を有する導電率センサ５００の一例の実施形態を示す底面図である。トレンチ５３２は、基板５３０内に形成され、電極５１０、５１２を支持するための実質的に平行な側壁を提供する。基板５３０は、例えば、シリコンウェーハであってよい。電極５１０、５１２は、トレンチ５３２の側壁上に堆積された導電性材料（例えば、プラチナ、パラジウム、金、銀、それらの組み合わせ等）から形成され得る。トレンチは、第１端部５１４から第２端部５１６までコイル状に延在する長さを有する。トレンチ５３２の全体積（例えば、長さ、幅、および高さの積）は、約１０ナノリットル等、１００ナノリットル未満であってよい。トレンチ５３２の全長に沿って、２つの電極５１０、５１２は、実質的に一定の分離距離（例えば、トレンチの幅）を有し、この分離距離は、約５０マイクロメートルであり得る。トレンチ５３２の深さ、つまりは電極５１０、５１２の高さも、全長にわたり実質的に均一であり、この深さは、約５０〜１００マイクロメートルであり得る。２つの電極５１０、５１２は、基板５３０内の２つの内向きの側壁に沿った導電性の高い金属から成る実質的に連続したストリップから形成され得る。電極５１０、５１２は、側壁上に形成された電極５１０、５１２と一体的に形成され得る実装パッド５２０、５２２にそれぞれ電気的に接続され得る。接続パッド５２０、５２２により、導電率センサ５００は、この導電率センサ５００が実装される基板上にある対応する接続パッドに電気的に接続される。したがって、図５Ａの底面図は、基板に実装される側のセンサ５００を図示している。
【0066】
[0080] 図５Ｂは、トレンチ５７２の側壁に沿って形成された電極５５０、５５２を有する導電率センサ５４０の実施形態の別の例を示す底面図である。図５Ａの導電率センサ５００と同様に、トレンチ５７２も基板５７０内に形成され、第１端部５５６から別の端部５５４までの長さに沿って延在し、このトレンチにおいて、２つの電極５５０、５５２は、導電性の実装パッド５６０、５６２に電気的に接続される。トレンチ５７２の全体積、高さ、幅、および長さは、センサ５００のトレンチ５３２の寸法と同一または同様であってよい。しかし、図５Ａに関連して上述した導電率センサ５００とは異なり、図５Ｂの導電率センサ５４０は、湾曲したコイル状のフォームファクタで実施される。センサ５４０の湾曲したフォームファクタにより、尖った角がなくなるため、対向する電極５５０、５５２間の分離距離（例えば、トレンチ幅）をより一定にすることができる。結果として、対向する電極５６０、５６２の局所的に近接した部分間の分離距離は、トレンチ５７２の長さを通して実質的に一定であり得る。角が無いことで、角に関連し得る電界効果も小さくなる。このような効果は、例えば、角を囲む領域において、導電率測定を歪曲させるおそれのある局所的に増大した電界強度に関連し得る。
【0067】
[0081] センサ内の電極間（センサ５００内の電極５１０、５１２間またはセンサ５４０内の電極５５０、５５２内）の実質的に一定した分離距離は、より正確で反復可能な導電率測定を提供することができる。分離距離が一定でない場合、導電率測定（つまり、電流測定）は、試料体積全体を通して均等に作用する電流の程度ではなく、試料体積内の分離距離の最も近い部分を通る電流により影響を受け得る。
【0068】
ＩＶ．導電率構造例の組み立て[0082] 図６Ａは、一例の実施形態に従い、製作中の導電率センサ６００を示す上面図である。導電率センサ６００は、いくつかの点において、図５Ａに関連して上述した導電率センサ５００と同様であり得る。導電率センサ６００は、基板６３０内に形成されたトレンチ６３２を備える。基板は、例えば、シリコンウェーハであり得る。トレンチ６３２は、流体によって占められ得る試料体積を画定する。対向する電極６１０、６１２は、これらの電極６１０、６１２が試料体積の両側に位置付けられるように、トレンチ６３２の側壁上に配置される。トレンチ６３２は、図５Ａに関連して上述した導電率センサ５００のトレンチ５３２と同様に、コイル状に延在する。２つの接続パッド６２０、６２２は、２つの電極６１０、６１２に電気的に接続され、対応する導電性パッドへの導電率センサ６００の実装（例えば、フリップチップ実装）を容易にする。図６Ａに示すように、基板６３０は、この基板６３０内でトレンチ６３２に隣接して形成されたチャネル６３４ａ〜ｄも備える。チャネル６３４ａ〜ｄのそれぞれは、トレンチ６３２の一部分に局所的に平行な方向に延在する。後述するように、隣接チャネル６３４ａ〜ｄは、基板６３０からのセンサ６００の取り外しを容易にする。例えば、センサ６００が基板６３０内に製作された後、基板６３０は、切断パターン６０５に沿ってダイシングされ得る。等方性エッチング剤により隣接チャネル６３４ａ〜ｄのそれぞれの下方に形成されるキャビティは、拡張し、同様にエッチング剤によりトレンチ６３２の下方に形成されたキャビティと結合し、センサ６００を含むダイシングされる構造は、基板６３０（例えば、ウェーハ）から分離され得る。
【0069】
[0083] 図６Ｂ〜６Ｎは、一例の実施形態に従って導電率センサを製作する段階を示す断面図である。図６Ｂ〜６Ｎの断面図は、図６Ａの断面図線６０１に沿って、図６Ａに示す一例のセンサ６００の製作を示している。図６Ｂ〜６Ｎに示す図は、概して、導電率センサ６００用のトレンチ構造および電極を作るために展開される順次形成される複数の層を図示するために、（線６０１に沿った）断面図で示される。フォトレジスト、導電性材料等の層は、超微細加工、ならびに／または、例えば電気めっき法、フォトリソグラフィ、堆積、および／もしくは蒸着加工プロセス等の製造技術によって形成され得る。さらに、多様な段階で、方向性および等方性エッチング剤、ならびに選択的にエッチング可能な材料が使用される。ワイヤ、電極、接続パッド等を形成するために、材料を特定の配置にパターニングするためのフォトレジストおよび／またはマスクを使用して、多様な材料がパターンに従って形成され得る。ただし、図６Ｂ〜６Ｎに関連して図示および説明される多様な層および構造の相対的な厚さを含む寸法は、縮尺通りに図示されていない。むしろ、図６Ｂ〜６Ｎの図面は、説明のみを目的として、多様な層の順序を概略的に示すものである。
【0070】
[0084] 図６Ｂは、加工基板６３０を示している。加工基板６３０は、堆積、フォトリソグラフィ等により、材料の層を受けるのに適した実質的に平坦な表面を有し得る。例えば、加工基板６３０は、半導体素子の製作および／またはマイクロエレクトロニクスで使用されるものと同様のウェーハ（例えば、シリコンウェーハ）であってよい。加工基板６３０は、結晶構造で配置された半導体材料（例えば、シリコン）であり得る。例えば、加工基板６３０は、研磨面を有するシリコンウェーハであってよく、約５００マイクロメートルの厚さを有し得る。
【0071】
[0085] 図６Ｃは、加工基板６３０上に形成された層６４０を示している。層６４０は、等方性エッチング剤（例えば、ＸｅＦ２）によるエッチングに耐性がある一方、反応性イオンエッチングには影響を受けやすい二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）または別の選択的にエッチング可能な材料を含み得る。層６４０は、化学蒸着法により形成され、硬化され、または硬化されずに、例えば、約１マイクロメートルの厚さを有し得る。
【0072】
[0086] 図６Ｄは、耐エッチング層６４０上にパターニングされたポジティブフォトレジスト層６４２を示している。フォトレジスト層６４２は、マスクを使用したフォトリソグラフィまたは別の技術によってパターニングされ得る。フォトレジスト層６４２は、例えばＡＺ−４６２０等の好適なマイクロエレクトロニクス用の化学薬品から形成され、５マイクロメートルの厚さでパターニングされ得る。別の活性フォトレジストを使用してもよい。フォトレジスト層６４２は、トレンチの形成を望まない基板６３０の領域上にパターニングされ得る。つまり、フォトレジスト層６４２を受けない領域は、後の製作動作においてトレンチが作られる領域であり得る。
【0073】
[0087] 図６Ｅは、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によるエッチング後の層６４４の残存パターンを示している。パターニングされたフォトレジスト層６４２（図６Ｄ）により覆われていた層６４０の領域は、パターン６４４として残る。フォトレジスト層６４２は、（例えば、アセトンで洗浄するなどして）剥離され得る。層６４０の材料がＳｉＯ２である例では、ＳｉＯ２をエッチングするためにＣＥ４／Ｏ２が使用され得る。フォトレジスト層６４２の下の領域は、ＲＩＥ動作後も残り、パターニングされた層６４４になる。
【0074】
[0088] 図６Ｆは、基板６３０においてパターン６４４により露出された領域へのトレンチ６３２、６３４ｃの形成を示している。トレンチは、例えば、ＢＣｌ３／Ｃｌ２を使用した異方性の深反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）により形成することができる。トレンチ６３２、６３４ｃは、例えば、約６０マイクロメートルの深さｄ１に形成され得る。トレンチの深さｄ１は、例えば、ＤＲＩＥの適用時間に基づいて制御され得る。幅Ｗ１は、トレンチ６３２のコイル状構成に起因したトレンチ６３２の隣接部位間の分離を示し、約３０マイクロメートルであり得る。トレンチ６３２の幅Ｗ２は、約５０マイクロメートルであり得る。トレンチ６３２と隣接したトレンチ６３４ｃとの間の分離距離Ｗ３は、約６０マイクロメートルであり得る。隣接したトレンチ６３４ｃの幅Ｗ４は、約１００マイクロメートルであり得る。上述した寸法は、例示のみを目的として提示される。上記例示した値の比率や、他の値を含む他の寸法例もまた使用可能である。
【0075】
[0089] 図６Ｇは、パターン６４４上への追加材料の適用後の層６４６を示している。追加材料は、層６４０を形成するのに使用されたものと同一の選択的にエッチング可能な材料、つまり、等方性エッチング剤に耐性がある一方、反応性イオンエッチング剤の影響を受けやすいＳｉＯ２等の材料であり得る。追加材料は、化学蒸着法によってパターン６４４上に形成され得る。結果として生じた層６４６は、トレンチ６３２、６３４ｃの露出面上で実質的に均一な厚さを有し得る。例えば、側壁６４８ａ〜ｃ上およびトレンチ６３２、６３４ｃの底部上の層６４６の厚さは、約０．５マイクロメートルであり得る。予めパターン６４４が形成されていた領域内では、層６４６は、約１．５マイクロメートルの厚さを有し得る。
【0076】
[0090] 図６Ｈは、トレンチ底部６５０ａ〜ｃを露出させるための反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）後の別の材料のパターン６４７を示している。層６４６の材料がＳｉＯ２である例では、ＣＦ４／Ｏ２を使用した反応性イオンエッチングを使用してＳｉＯ２をエッチングし、トレンチ６３２、６３４ｃの底部６５０ａ〜ｃの両方を露出させることができる（これにより、トレンチ以外の領域に残存する材料の厚さも減少し得る）。ＲＩＥ動作は、材料の異方性除去を提供し、側壁６５０ａ〜ｃ上の材料がこのＲＩＥ動作によって実質的に乱されないように、加工基板６３０に対して実質的に法線方向から適用され得る。したがって、ＲＩＥ動作後は、トレンチの側壁６５０ａ〜ｃおよび基板６３０のトレンチ以外の領域は、材料のパターン６４７によって覆われる一方、トレンチ６３２、６３４ｃの底部は露出される。
【0077】
[0091] 図６Ｉは、第２のトレンチ形成動作を示している。トレンチ６３２、６３４ｃの底部を露出した後、異方性ＤＲＩＥを使用して、（例えば、ＢＣｌ３／Ｃｌ２を使用して）トレンチ６３２、６３４ｃの深さを増加することができる。増加後の深さｄ２は、例えば、約２０マイクロメートルであり得る。
【0078】
[0092] 図６Ｊは、パターン６４７上にパターニングされたネガティブフォトレジスト層６５４を示している。ネガティブフォトレジスト層６５４は、例えば、ＮＲ９であってよく、マスクを使用して、約６マイクロメートルの厚さにパターニングされ得る。ネガティブフォトレジスト６５４は、後続の工程において基板６３０からリフトオフされることにより、ネガティブフォトレジスト６５４がパターニングされた領域を再び露出させることができる。
【0079】
[0093] 図６Ｋは、トレンチ６３２、６３４ｃの露出された底部６５２ａ〜ｃに適用された等方性エッチング剤によって形成されたキャビティ６５６ａ〜ｃを示している。例えば、露出されたシリコンは、ＸｅＦ２を使用した等方性気相エッチングによりエッチングされ得る。パターン６４７およびネガティブフォトレジスト６５４の材料は、等方性エッチング剤に対して耐性があり得るため、これらの材料によって覆われた領域は、乱されない。等方性エッチング剤によって加工基板６３０内に作られたキャビティ６５６ａ〜ｃは、図６Ｋに示したように、互いに結合するほどに大きく拡張され得る。等方性エッチング中にキャビティ６５６ａ〜ｃを結合させることにより、センサ６００の完成時に、加工基板６３０からトレンチ構造を取り外すことが容易になる。
【0080】
[0094] 図６Ｌは、トレンチ構造上に形成された導電層６５８を示している。導電層６５８は、パラジウムおよび金の層をスパッタリングすることにより、それぞれ２０ナノメートルおよび２００ナノメートルの厚さに形成され得る。ただし、層６５８には、プラチナ、チタン、クロム、パラジウム、金、銀、それらの組み合わせ等の他の導電性材料の組み合わせが含まれてもよい。導電層６５８は、トレンチの側壁上に配置され、２つの対向する電極６１０、６１２を形成する。さらに、導電層６５８は、ネガティブフォトレジスト６５４に被覆されていない基板６３０の上面の領域に導電性の実装パッド６２０、６２２を形成する。
【0081】
[0095] 図６Ｌに示すように、スパッタリング形成された導電性材料は、キャビティ６５６ａの底部上に形成された材料６６２によって例示されるように、キャビティの底部に沿っても形成され得る。しかし、等方性エッチングで形成されたキャビティ６５６ａ〜ｃの形状は、それぞれのトレンチの幅よりも大きい幅を有することにより、確実にキャビティの少なくとも一部分が導電層６５８によって被覆されないようになっており、導電層６５８が途切れることにより、トレンチ６３２の側壁上の導電性電極６１０、６１２が電気的に分離される。例えば、いずれのトレンチからも見通し線の届かないキャビティ６５６ｃの上縁６６０は、導電性材料６５８によって被覆されない。結果として、それぞれのトレンチの側壁に沿って形成された導電層（つまり、電極６１０、６１２）は、トレンチ６３２底部を介して互いに電気的に接続されない。
【0082】
[0096] 図６Ｌは、図６Ｋに関連して上述した等方性エッチング手順の結果として、隣接するトレンチ内に形成されたキャビティ間の結合点６６４ａ〜ｂを示している。例えば、トレンチ６３２から発生したキャビティ６５６ｂは、拡張して、キャビティ結合部６６４ｂでトレンチ６３４ｃから発生したキャビティ６５６ｃと結合する。
【0083】
[0097] 図６Ｍは、ネガティブフォトレジスト６５４がリフトオフされ、従前までネガティブフォトレジスト６５４により覆われていた部分が露出した状態を示している。リフトオフ後、製作された構造は、トレンチ６３２の対向する側壁上に位置付けられた、電気的に切断された対向電極６１０、６１２と、電極６１０、６１２のそれぞれに接続された接続パッド６２０、６２２とを含む。センサ６００は、ライン６０５に沿ってダイシングされ、加工基板６３０から分離される。図６Ｍからわかるように、隣接したトレンチ６３４ｃおよびその底部に形成されたキャビティ６５６ｃにより、センサ６００のダイシングおよび取り外しが可能になっている。
【0084】
[0098] 図６Ｎは、機械研磨後のダイシングされたセンサ６００を示している。特に、トレンチ６３２の底部から拡張した重なりキャビティによって形成された加工基板６３０の側面は、粗く、かつ／または不均一な表面を有し得る。この表面は、その後、機械的プロセスによって（電極６１０、６１２に干渉することなく）研磨され、センサ６００のための平滑な底面６７０が作られ得る。底面６７０は、センサにおいて、実装面６７２に対し、センサの反対側にあり得る。完成したセンサ６００が基板上に実装されると、実装面６７２は基板に対向し、平滑な底面６７０は、基板とは反対の外側を向くように位置決めされ得る。
【0085】
[0099] 基板６００は、完成すると、身体装着デバイス内に組み込まれ得る。例えば、センサ６００は、上述した眼球装着デバイス１１０、２１０と同様の眼球装着デバイス内に、導電性端子６２０、６２２を該デバイス内に埋め込まれた基板上の対応するパッドにフリップチップ実装することにより、組み込まれ得る。パッドに接続されたコントローラは、ＡＣ電圧を電極６１０、６１２に印加し、トレンチ６３２によって形成された試料体積を流れる電流を測定し、アンテナを使用して電流測定値を無線で示すことにより、センサ６００を動作させ得る。
【0086】
[00100] 図７は、導電率センサを製造するためのプロセス７００の一例を示すフローチャートである。ブロック７０２において、トレンチがウェーハ内に形成される。例えば、選択的にエッチング可能な材料および／またはフォトレジストの組み合わせを、トレンチを形成するべき領域を選択的に露出させるべくパターニングし、深反応性エッチングを使用して、シリコンウェーハ内にトレンチをエッチングすることができる。ブロック７０４において、選択的にエッチング可能な材料は、トレンチの側壁上にパターニングされる。例えば、選択的にエッチング可能な材料（例えば、ＳｉＯ２）は、トレンチ構造上にパターニングされ、トレンチの底部は、異方性の反応性イオンエッチングにより露出され、側壁上には選択的にエッチング可能な材料が残り得る。ブロック７０６において、トレンチの底部は、等方性エッチング剤によりエッチングされ、トレンチの幅を超えて延在するキャビティをウェーハ内に形成する。場合によっては、基板内に形成された隣接するトレンチの底部から形成されたキャビティは、結合するように互いに向けて拡張し得る。ブロック７０８において、導電層は、電極がトレンチの各側壁上に形成されるように、トレンチ上に形成されることができ、これらの電極は、キャビティによって、トレンチの底部で互いに電気的に分離される。例えば、導電層は、トレンチ上にスパッタリングされ、この構造のうちスパッタリング源への見通し線のない部分は、導電層により被覆されずに残る。ブロック７１０において、ウェーハはダイシングされ、導電率センサから分離され得る。ブロック７１２において、導電率センサは、基板に実装され得る。例えば、導電率センサは、例えば、図１〜３に関連して上述した眼科用および／または身体装着センサプラットフォームと同様に、コントローラおよびアンテナも含む基板上の導電性パッド上にフリップチップ実装され得る。ブロック７１４において、基板は、眼球装着（または身体装着）デバイス内に実装され得る。例えば、基板は、体表に装着するように構成された高分子材料によって部分的または全体的に封入され得る。
【0087】
Ｖ．さらなる実施形態[00101] 特に留意すべき点として、電子機器プラットフォームは、眼球装着デバイスまたは眼科用デバイスとして本明細書において例示されたが、導電率センサの構成用として開示されたシステムおよび技術は、他の背景においても適用することができる。例えば、流体導電率が生体内測定されるような背景、および／もしくは、流体導電率が比較的小さい試料体積から測定されるような背景、または、小さいフォームファクタ（例えな、植込み可能なバイオセンサ、または他の電子機器プラットフォーム）に制限されるような背景では、本明細書に記載されるシステムおよびプロセスを採用することができる。一例において、導電率センサを備える植込み医療デバイスは、生体適合性材料内に封入され、ホスト内に植え込まれ得る。植込み可能な医療デバイスは、導電率測定値（例えば、電流読み取り値）の指標を出力するように構成された回路を備え得る。読み取り値および／または制御デバイスは、植込み可能な医療デバイスと通信して、電流測定値を特定することができる。
【0088】
[00102] 例えば、いくつかの実施形態において、電子機器プラットフォームは、歯装着デバイス等の身体装着デバイスを含み得る。いくつかの実施形態において、歯装着デバイスは、眼球装着デバイス１１０、眼球装着デバイス２１０、および／または身体装着デバイス３１０の形態をとってもよく、またはそれらと同様の形態であってもよい。例えば、歯装着デバイスは、生体適合性高分子材料、または本明細書に記載される高分子材料もしくは透明な高分子のいずれかと同一または同様の透明な高分子と、本明細書に記載される基板または構造のいずれかと同一または同様の基板または構造と、を備え得る。このような構成において、歯装着デバイスは、この歯装着デバイスを着用しているユーザの流体（例えば、唾液）の導電率を測定するように構成され得る。
【0089】
[00103] さらに、いくつかの実施形態において、身体装着デバイスは、皮膚装着デバイスを含み得る。いくつかの実施形態において、皮膚装着デバイスは、眼球装着デバイス１１０、眼球装着デバイス２１０、および／または身体装着デバイス３１０の形態をとってもよく、またはそれらと同様の形態であってもよい。例えば、皮膚装着デバイスは、生体適合性高分子材料、または本明細書に記載される高分子材料もしくは透明な高分子のいずれかと同一または同様の透明な高分子と、本明細書に記載される基板または構造のいずれかと同一または同様の基板または構造と、を備え得る。このような構成において、身体装着デバイスは、この身体装着デバイスを着用しているユーザの流体（例えば、汗、血液）の導電率を測定するように構成され得る。
【0090】
[00104] 図８は、一例の実施形態に従って構成されるコンピュータ可読媒体を示す。一例の実施形態において、一例のシステムは、１つ以上のプロセッサ、１つ以上の形態のメモリ、１つ以上の入力デバイス／インタフェース、１つ上の出力デバイス／インタフェース、および、１つ以上のプロセッサによって実行されると、システムに上述したような多様な機能、タスク、能力等を実行させる機械可読命令を備え得る。
【0091】
[00105] 上述したように、いくつかの実施形態において、開示された技術は、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体に機械可読フォーマットで符号化されたコンピュータプログラム命令、または他の非一時的な媒体もしくは製品上で符号化されたプログラム命令によって実施され得る。図８は、本明細書で提示される実施形態の少なくともいくつかに従って構成された、図４Ａ〜４Ｂおよび図７に関連して図示および上述したプロセスを含む、計算デバイス上でコンピュータプロセスを実行するためのコンピュータプログラムを含むコンピュータプログラム製品の例の概念的な部分図を概略的に示している。
【0092】
[00106] 一実施形態において、一例のコンピュータプログラム製品８００は、信号搬送媒体８０２を使用して提供される。信号搬送媒体８０２は、１つ以上のプロセッサにより実行されると、図１〜７を参照して上述した機能性または該機能性の一部を提供し得る１つ以上のプログラム命令８０４を含み得る。いくつかの例において、信号搬送媒体８０２は、ハードディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、デジタルテープ、メモリ等の（これらに限定されない）非一時的なコンピュータ可読媒体８０６を含み得る。いくつかの実施において、信号搬送媒体８０２は、メモリ、読出し／書込み用（Ｒ／Ｗ）ＣＤ、Ｒ／Ｗ ＤＶＤ等の（これらに限定されない）コンピュータ記録可能媒体８０８であり得る。いくつかの実施において、信号搬送媒体８０２は、デジタルおよび／またはアナログ通信媒体（例えば、光ファイバケーブル、導波管、有線通信リンク、無線通信リンク）等の（これらに限定されない）通信媒体８１０であり得る。したがって、例えば、信号搬送媒体８０２は、無線形態の通信媒体８１０により搬送され得る。
【0093】
[00107] １つ以上のプログラム命令８０４は、例えば、コンピュータ実行可能なおよび／または論理実施可能な命令であり得る。いくつかの例において、計算デバイスは、コンピュータ可読媒体８０６、コンピュータ記録可能媒体８０８、および／または通信媒体８１０の１つ以上によって計算デバイスに搬送されたプログラム命令８０４に応答して多様な動作、機能、または行為を提供するように構成される。
【0094】
[00108] 非一時的なコンピュータ可読媒体８０６は、互いに距離を置いて配置され得る複数のデータ記憶要素の間で分散され得る。格納された命令の一部または全部を実行する計算デバイスは、超微細加工コントローラまたは別の計算プラットフォームであり得る。その代わりに、格納された命令の一部または全部を実行する計算デバイスは、距離を置いて配置されるサーバ等の計算システムであり得る。
【0095】
[00109] 本明細書において、多様な態様および実施形態を開示したが、他の態様および実施形態も当業者には明らかであろう。本明細書で開示された多様な態様および実施形態は、例示を目的としており、限定を意図したものではない。本発明の真の範囲は、以下の請求の範囲により示されるものである。