(57)【要約】  リーダデバイスは、人体の皮膚内または皮膚下に埋め込まれたデバイスと電磁的に結合するように構成されたアンテナコイルアレイを含む。埋め込みデバイスは、リーダデバイスからの無線周波エネルギを受信し、リーダデバイスへ無線周波伝送を送信するためにリーダデバイスの少なくとも１つのアンテナコイルと結合するように構成されたループアンテナまたは他の手段を含み得る。アンテナコイルアレイは、埋め込みデバイスとアレイのコイルとの結合を高めるために皮膚表面に取り付けられるように構成される。また、リーダデバイスは、アレイの１または複数のアンテナコイルを選択し、選択されたアンテナコイルを、無線周波伝送を介して埋め込みデバイスと通信し、および／または埋め込みデバイスへ無線周波電力を供給するために動作させるように構成される。アレイのアンテナコイルは、検出された埋め込みデバイスとの結合度合に基づいて選択され得る。【選択図】図１Ａ
2019500065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
皮膚表面に近接して取り付けられ、前記皮膚表面の特定の領域にかかるように構成されたアンテナコイルアレイを備え、前記アンテナコイルアレイの各アンテナコイルは、前記皮膚表面の下に埋め込まれた埋め込みデバイスのアンテナとのそれぞれの度合の電磁的結合を有する、デバイス。
【請求項２】
前記アンテナコイルアレイの少なくとも１つのアンテナコイルは六角形状を有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記アンテナコイルアレイの少なくとも１つのアンテナコイルは、約３ミリメートル〜約３．５ミリメートルの径を有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記アンテナコイルアレイの個々のアンテナコイルの巻線は、互いに少なくとも約０．５ミリメートル離間している、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記デバイスは、前記アンテナコイルアレイに局所的にほぼ平行なグランドプレーンを更に備え、前記グランドプレーンは、スペーシング層によって前記アンテナコイルアレイから離間している、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
接触層を更に備え、前記接触層は、前記アンテナコイルアレイが前記皮膚表面に近接して取り付けられると、前記皮膚表面と接触し、前記皮膚表面と前記アンテナコイルアレイとの間に配置されるように構成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
前記接触層は、約３．５未満の比誘電率および約０．００２未満の損失正接を有する、請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
前記接触層は、約０．１ミリメートル〜約０．４ミリメートルの厚さを有する、請求項６に記載のデバイス。
【請求項９】
発光器アレイを更に備え、前記発光器アレイは、前記アンテナアレイが前記皮膚表面に近接して取り付けられると、前記発光器アレイの各発光器によって射出された光が前記皮膚表面の前記特定の領域のそれぞれの部分を照明するように、前記皮膚表面に近接して取り付けられ、前記皮膚表面の前記特定の領域にかかるように構成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記デバイスは、前記アンテナコイルアレイを通る窓を備え、前記発光器アレイの少なくとも１つの発光器は、前記窓を通して前記皮膚表面の一部を照明するように構成される、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記アンテナコイルアレイおよび前記発光器アレイに動作可能に結合されたコントローラを更に備え、前記コントローラは、
（ｉ）前記埋め込みデバイスへ無線電力を供給すること、または（ｉｉ）前記埋め込みデバイスからの無線伝送を受信することの少なくとも１つのために前記アンテナコイルアレイのアンテナコイルを動作させること、および
（ｉ）前記埋め込みデバイスへ光無線電力を供給すること、または（ｉｉ）前記埋め込みデバイスの光センサへ照明を供給することの少なくとも１つのために前記発光器アレイの発光器を動作させること
を備えるコントローラ動作を実行するようにプログラムされたコンピューティングデバイスを備える、
請求項９に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記アンテナコイルアレイの各アンテナコイルが結合された無線周波スイッチと、
前記無線周波スイッチに動作可能に結合されたコントローラと
を更に備え、前記コントローラは、
（ｉ）前記埋め込みデバイスへ無線電力を供給すること、または（ｉｉ）前記埋め込みデバイスからの無線伝送を受信することの少なくとも１つのために前記アンテナコイルアレイのアンテナコイルを動作させること
を備えるコントローラ動作を実行するようにプログラムされたコンピューティングデバイスを備え、前記アンテナコイルアレイの前記アンテナコイルを動作させることは、前記アンテナコイルを前記コントローラに結合するために前記無線周波スイッチを動作させることを備える、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記アンテナコイルアレイの各アンテナコイルは、それぞれの整合回路を介して前記無線周波スイッチに結合される、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記アンテナコイルアレイに動作可能に結合されたコントローラを更に備え、前記コントローラは、
前記アンテナコイルアレイのアンテナコイルを選択することであって、前記アンテナコイルアレイのアンテナコイルを選択することは、（ａ）各アンテナコイルによって受信された無線周波信号の受信信号強度を検出すること、および（ｂ）前記アンテナコイルアレイのどのアンテナコイルが最大受信信号強度を有するかを決定することを備えること、および
前記選択されたアンテナコイルを動作させることであって、前記選択されたアンテナコイルを動作させることは、（ｉ）前記埋め込みデバイスへ無線電力を供給すること、または（ｉｉ）前記埋め込みデバイスからの無線伝送を受信することの少なくとも１つを備えること
を備えるコントロール動作を実行するようにプログラムされたコンピューティングデバイスを備える、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項１５】
リーダデバイスを皮膚表面に取り付けることであって、前記リーダデバイスは、前記皮膚表面の特定の領域にかかるアンテナコイルアレイを備え、前記皮膚表面の下に埋め込みデバイスが埋め込まれ、前記アンテナコイルアレイの各アンテナコイルは、前記埋め込みデバイスのアンテナとのそれぞれの度合の電磁的結合を有することと、
前記アンテナコイルアレイのアンテナコイルを選択することと、
前記選択されたアンテナコイルを動作させることであって、前記選択されたアンテナコイルを動作させることは、（ｉ）前記埋め込みデバイスへ無線電力を供給すること、または（ｉｉ）前記埋め込みデバイスからの無線伝送を受信することの少なくとも１つを備えることと
を備える方法。
【請求項１６】
前記アンテナコイルアレイの少なくとも１つのアンテナコイルは、約３ミリメートル〜約３．５ミリメートルの径を有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記リーダデバイスは接触層を更に備え、前記接触層は、前記アンテナコイルアレイが前記皮膚表面に近接して取り付けられると、前記皮膚表面と接触し、前記皮膚表面と前記アンテナコイルアレイとの間に配置されるように構成され、前記接触層は、約０．１ミリメートル〜約０．４ミリメートルの厚さを有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記アンテナコイルアレイのアンテナコイルを選択することは、
各アンテナコイルによって受信された無線周波信号の受信信号強度を検出することと、
前記アンテナコイルアレイのどのアンテナコイルが最大受信信号強度を有するかを決定することと
を備える、
請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
所与のアンテナコイルによって受信される前記無線周波信号は、前記所与のアンテナコイルによって送信された無線周波エネルギに応答して前記埋め込みデバイスによって送信される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記リーダデバイスは発光器アレイを備え、前記アンテナコイルアレイの各アンテナコイルは前記発光器アレイの少なくとも１つの発光器に関連し、
前記埋め込みデバイスに向かって光を射出するために前記発光器アレイの少なくとも１つの発光器を動作させることであって、前記動作された少なくとも１つの発光器は前記選択されたアンテナコイルに関連し、前記少なくとも１つの発光器を動作させることは、（ｉ）前記埋め込みデバイスへ無線電力を供給すること、または（ｉｉ）前記埋め込みデバイスの光センサを照明することの少なくとも１つを備える、
請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
［0001］  本出願は、参照によってその全体が本願に組み込まれる、２０１５年１０月７日に出願された米国特許出願第１４／８７７，３４７号に対する優先権を主張するものである。
【背景技術】
【０００２】
［0002］  本明細書において別段の指示がない限り、このセクションで説明される事柄は、本出願の特許請求の範囲に対する従来技術ではなく、このセクションに包含されることによって従来技術として認められるものではない。
【０００３】
［0003］  特定の症状または健康状態は、生理的特性（たとえば、血管系の一部における血液量および／または血流量、血液の酸素飽和度、血圧）の値および／または経時的変化によって特徴付けられ得る。そのような生理的特性は、体外に位置するデバイスによって測定され得る。追加または代替として、そのような生理的特性の連続的またはほぼ連続的な測定を提供するために、埋め込みまたは装着型デバイスが利用されてよい。そのような埋め込みまたは装着型デバイスは、無線周波エネルギまたは他の無線エネルギ源によって給電され、および／または給電される電池であってよい。また、そのようなデバイスは、測定された生理的特性を（たとえばＲＦＩＤアンテナおよび送信機、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）アンテナおよび送信機を用いて）無線で表示するように構成され得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
［0004］  本開示のいくつかの実施形態は、（ｉ）皮膚表面に近接して取り付けられ、皮膚表面の特定の領域にかかるように構成されたアンテナコイルアレイであって、アンテナコイルアレイの各アンテナコイルが、皮膚表面下に埋め込まれた埋め込みデバイスのアンテナとのそれぞれの度合の電磁的結合を有するアンテナコイルアレイと、（ｉｉ）アンテナコイルアレイと動作可能に結合され、コントローラ動作を実行するようにプログラムされたコンピューティングデバイスを含むコントローラとを含むデバイスを提供する。コントローラ動作は、（ａ）アンテナコイルアレイのアンテナコイルを選択すること、および（ｂ）選択されたアンテナコイルを動作させることを含み、選択されたアンテナコイルを動作させることは、および（ｂ）（１）埋め込みデバイスへ無線電力を供給すること、または（２）埋め込みデバイスからの無線伝送を受信することの少なくとも１つを含む。
【０００５】
［0005］  本開示のいくつかの実施形態は、（ｉ）皮膚表面に近接して取り付けられ、皮膚表面の特定の領域にかかるように構成されたアンテナコイルアレイであって、アンテナコイルアレイの各アンテナコイルが、皮膚表面下に埋め込まれた埋め込みデバイスのアンテナとのそれぞれの度合の電磁的結合を有するアンテナコイルアレイと、（ｉｉ）アンテナコイルアレイに動作可能に結合され、コントローラ動作を実行するようにプログラムされたコンピューティング手段を含むコントローラ手段とを含むデバイスを提供する。コントローラ動作は、（ａ）アンテナコイルアレイのアンテナコイルを選択すること、および（ｂ）選択されたアンテナコイルを動作させることを含み、選択されたアンテナコイルを動作させることは、（１）埋め込みデバイスへ無線電力を供給すること、または（２）埋め込みデバイスからの無線伝送を受信することの少なくとも１つを含む。
【０００６】
［0006］  本開示のいくつかの実施形態は、（ｉ）皮膚表面にリーダデバイスを取り付けることであって、リーダデバイスは皮膚表面の特定の領域にかかるアンテナコイルアレイを備え、埋め込みデバイスが皮膚表面下に埋め込まれ、アンテナコイルアレイの各アンテナコイルは、埋め込みデバイスのアンテナとのそれぞれの度合の電磁的結合を有することを含む方法を提供する。方法は更に、（ｉｉ）アンテナコイルアレイのアンテナコイルを選択することと、（ｉｉｉ）選択されたアンテナコイルを動作させることとを含み、選択されたアンテナコイルを動作させることは、（ａ）埋め込みデバイスへ無線電力を供給すること、または（ｂ）埋め込みデバイスからの無線電力を受信することの少なくとも１つを含む。
【０００７】
［0007］  上記は、他の態様、利点、および代替例と同様、適切な場合に添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読解することによって当業者には明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】［0008］腕に近接して配置された例示的リーダデバイスおよび腕の皮膚表面下に埋め込まれリーダデバイスと通信状態にある例示的マイクロ電子デバイスの断面図である。
【図１Ｂ】［0009］埋め込みデバイスのアンテナとリーダデバイスのアンテナコイルとの電磁的結合の度合図示を伴う、図１Ａに示す例示的リーダデバイスが皮膚表面に取り付けられた場合の断面図である。
【図１Ｃ】［0010］図１Ａおよび図１Ｂに示すリーダデバイスのアンテナアレイのコイルの略図である。
【図２】［0011］腕の皮膚表面に取り付けられた例示的リーダデバイスの素子および腕の皮膚表面下に埋め込まれリーダデバイスと通信状態にある例示的マイクロ電子デバイスの略断面図である。
【図３Ａ】［0012］例示的マイクロ電子デバイスの斜視図である。
【図３Ｂ】［0013］図３Ａに示す例示的マイクロ電子デバイスの断面図である。
【図４】［0014］外部リーダと無線通信状態にあるマイクロ電子デバイスを含むシステム例のブロック図である。
【図５】［0015］マイクロ電子デバイスと通信するように動作し得るアンテナアレイを含むシステム例のブロック図である。
【図６】［0016］リーダデバイスを動作させるための方法例のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［0017］  以下の詳細な説明において、本明細書の一部を成す添付図面が参照される。図において、文脈によって別様に示されていない限り、類似の記号は類似の構成要素を示す。詳細な説明、図面、および特許請求の範囲に記載される例示的な実施形態は、限定的であることを意味しない。本明細書に提示される主題事項の範囲から逸脱することなく、他の実施形態が用いられてよく、他の変更がなされてよい。本開示の態様は、本明細書で一般的に説明され図面に示されるように、多種多様な構成において構成、代替、結合、分離、および設計することができ、その全てが本明細書で明示的に意図されることが容易に理解される。
Ｉ．概観
【００１０】
［0018］  本開示のいくつかの実施形態は、生体の皮膚表面（たとえば人間の上腕または腹部の皮膚）に接するように載置され、または他の方法で取り付けられ、皮膚内および／または皮膚下に埋め込まれた１または複数のデバイスと相互作用するように構成されたリーダデバイスを提供する。そのような埋め込みデバイスは、各々が、身体の変数、たとえば皮膚内の血管系および／または血液の血行動態特性に関する変数を検出するように構成された１または複数のセンサを含んでよい。リーダデバイスは、光学的に、電磁的に、または他の何らかの方法で埋め込みデバイスと通信し、埋め込みデバイスに電力供給するように構成される。たとえばリーダデバイスは、埋め込みデバイスのアンテナと電磁的に結合するように動作可能な１または複数のアンテナコイルを含んでよい。そのような電磁的に結合されたアンテナコイルは、埋め込みデバイスへ無線周波エネルギを送達し、および／または（たとえば埋め込みデバイスによって反射および／または後方散乱される無線周波エネルギ量における経時的パターンを検出することによって）埋め込みデバイスからの無線伝送を受信するために用いられ得る。
【００１１】
［0019］  埋め込みデバイスとアンテナコイルとの電磁的結合の度合は、様々な要因に関連し得る。そのような要因は、埋め込みデバイスのアンテナに対するアンテナコイルの方向および位置を含み得る。たとえば、アンテナコイルと埋め込みデバイスのアンテナとの結合の度合は、アンテナコイルと埋め込みデバイスのアンテナとの配向度を増加させることによって、および／またはアンテナコイルと埋め込みデバイスのアンテナとの距離を減少させることによって増加し得る。リーダデバイスは、埋め込みデバイスが皮下に埋め込まれた皮膚表面に近接して取り付けられ得るアンテナコイルのアレイを含んでよい。そのようなアンテナコイルアレイの各アンテナコイルは、埋め込みデバイスのアンテナに対する各アンテナコイルのそれぞれの位置および／または方向に関連する、それぞれの度合の埋め込みデバイスとの電磁的結合を有してよい。対応して、アンテナコイルの各々は、埋め込みデバイスへの電力伝達に関するそれぞれの効率、埋め込みデバイスからの無線伝送の受信に関するそれぞれの強度、または埋め込みデバイスとの相互作用に関する他の何らかの特性を有してよい。そのような例において、アンテナコイルアレイの特定のアンテナコイルが、埋め込みデバイスと相互作用するため（たとえば、埋め込みデバイスへ無線周波エネルギを供給するため、埋め込みデバイスから無線伝送を受信／埋め込みデバイスへ無線伝送を送信するために）に選択され、用いられてよい。あるいは、複数のアンテナコイルが、埋め込みデバイスと相互作用するために、たとえばフェーズドアレイとして用いられてよい。
【００１２】
［0020］  アンテナコイルアレイのアンテナコイルは、様々な手段および／または方法を用いて様々な要因に従って選択され得る。埋め込みデバイスに対するアンテナコイルの各々の位置は、埋め込みデバイスに最も近いアンテナコイルを選択するため、または他の何らかの事項に従って別のアンテナコイルを選択するために決定され用いられてよい。埋め込みデバイスの相対位置の決定は、たとえば埋め込みデバイスからの出射光および／または反射光を検出するために、リーダデバイスのカメラまたは他の光検出手段を動作させることを含んでよい。追加または代替として、アンテナコイルは、アンテナコイルの各々と埋め込みデバイスとの電磁的結合および／または相互作用の度合を検出するために動作し得る。たとえば、各アンテナコイルによって受信した（たとえば埋め込みデバイスから受信した）無線周波信号の信号強度が検出され、最大受信信号強度を有するアンテナコイルが決定され得る。いくつかの例において、そのような受信無線周波信号は、リーダデバイスからの無線周波エネルギの受信に応答して埋め込みデバイスによって送信され得る。たとえば各アンテナコイルは、無線周波エネルギを放出し、および／またはそれに応答して埋め込みデバイスから送信された無線周波信号を受信するために、それぞれの期間動作してよい。
【００１３】
［0021］  本明細書で説明されるようなアンテナコイルアレイのアンテナコイルは、様々な方法で構成され得る。アンテナコイルは、実質的に同一平面上であってよい。アンテナコイルは、重なり合わない状態であってよく（たとえばアレイは、タイルアンテナコイルの六角形、正方形、三角形、または他のパターンの規則的または不規則アレイであってよい）、またはアンテナコイルの１または複数が重なり合ってもよい。アンテナコイルは、サイズおよび／または他の電磁的特性（たとえばインピーダンス、共振周波数、無線周波放射のパターン）がほぼ同じであってよく、または異なってもよい。コイルのサイズ（たとえば径）は、用途に従って、たとえばコイルによって放出される無線周波エネルギの周波数に基づいて指定され得る（たとえば、コイルの１または複数が約３ミリメートルの径を有してよい）。また、アンテナコイルは、特定の形状、たとえば六角形、円形、楕円形、正方形、三角形、または他の特定の形状（たとえば重なり合うまたは重なり合わないアンテナコイルの反復アレイ内に並べられるように指定された形状）を有してよい。
【００１４】
［0022］  リーダデバイスのアンテナコイルは、様々な方法で動作してよい。いくつかの例において、各アンテナコイルは、（たとえば、無線周波信号および／またはエネルギを送信し、無線周波信号を受信するようにそれぞれ構成された）それぞれの無線周波送信機および／または受信機に結合されてよい。あるいは、アンテナコイルの２つ以上が、たとえば無線周波スイッチを介して単一の無線周波受信機および／または送信機に結合されてよい。そのような無線周波スイッチは、選択されたアンテナコイルを発振器、増幅器、エンベロープ検出器、復調器、レベルシフタ、フィルタ、または無線周波送信機および／または受信機の他の部品に電気的に結合するように構成され得る。また、周波スイッチは、選択されていないアンテナコイルが、選択されたアンテナコイルと埋め込みデバイスとの電磁的結合および／または相互作用に干渉しないように、選択されていないアンテナコイルを特定の高インピーダンスまたは特定の低インピーダンスに結合するように構成され得る。
【００１５】
［0023］  リーダデバイスは、アンテナコイルアレイ、および／またはそのようなコイルと１または複数の埋め込みデバイスとの電磁的結合に関連する追加の素子を含んでよい。いくつかの例において、リーダデバイスは、アンテナコイルアレイと実質的に平行であり、アンテナコイルアレイが取り付けられる皮膚表面からアンテナコイルアレイと反対側に配置された導電性グランドプレーンを含んでよい。そのようなグランドプレーンの特性（たとえば面積、厚さ、導電率、グランドプレーンとアンテナコイルアレイとの距離）および／またはグランドプレーンとアンテナコイルアレイとの間に挟まれる材料（たとえば低損失スペーシング材料または基板層）の特性は、たとえばアンテナコイルアレイとリーダデバイスの他の要素（たとえば電子機器）との間の干渉を低減するため、アレイのアンテナコイルと埋め込みデバイスとの間の結合を改善するため、または他の何らかの事項に従って、用途に従って指定されてよい。いくつかの例において、リーダデバイスは、アンテナコイルアレイと、アンテナコイルアレイが取り付けられる皮膚表面との間に配置された接触層を含んでよい。そのような接触層は、たとえば皮膚表面の組織および／またはその付近との電気接点に関連するアンテナコイルの離調を低減するために、皮膚表面の電気的特性（たとえば導電性、電磁的負荷）とアンテナコイルアレイの動作との間の干渉を低減するように構成され得る（たとえば、特定の厚さ、組成、損失正接、比誘電率を有してよい）。
【００１６】
［0024］  本明細書で説明されるような埋め込みおよび／または埋め込み可能デバイスは、様々な生理的特性および／または埋め込みデバイスの環境の特性を検出するように構成された様々なセンサを含んでよい。いくつかの例において、センサは、光センサ、圧力センサ、歪みセンサ、加速度計、生体電位センサ、温度センサ、電気化学センサ、または分析物を検出するように構成された他の何らかのセンサ、または、人体の血行動態特性に関連する１または複数の物理変数（たとえば圧力、変位、透過光強度）、たとえば血流量、血流速度、心拍数、パルスタイミング、血圧、血中酸素飽和度、脈遷移時間、または血管系の一部、心臓、および／または埋め込みデバイスが埋め込まれた身体の心血管系の他の何らかの部分の血液の他の血行動態特性などを検出するように構成された他の何らかのセンサを含んでよい。たとえば埋め込みデバイスは、埋め込みデバイスが位置する表面下の皮膚内の表面下血管系の一部に近接して埋め込まれてよい。
【００１７】
［0025］  いくつかの例において、埋め込みデバイスは、皮膚の外側から表面下血管系の一部を通して光検出器へ透過した光の強度（または他の特性）を検出するように構成された１または複数の光検出器を含んでよい。そのような検出強度は、表面下血管系の一部における血液量に関連してよく、心拍数、血圧、脈遷移時間、または表面下血管系の一部および／またはその内部の血液の他の血行動態特性を決定するために用いられ得る。また、リーダデバイスは、そのような皮膚表面の外側から透過する光を供給するように構成された発光器を含んでよい。追加または代替として、埋め込みデバイスは太陽電池を含んでよく、および／または、埋め込みデバイスに給電するために透過光からのエネルギを受け取るために光検出器を動作させてよい。
【００１８】
［0026］  リーダデバイスは、各々が、埋め込みデバイスへ光無線電力を供給し、埋め込みデバイスへ光無線伝送（たとえば符号化パターンおよび／または放射光のパルス）を送信し、（たとえば照明が通過する表面下血管系の一部の特性の検出を可能にするために）埋め込みデバイスの光センサへ照明を供給し、または埋め込みデバイスに向かって光を射出することによって他の何らかの機能を提供するように構成された発光器のアレイを含んでよい。そのようなアレイの各発光器は、デバイスのアンテナアレイのアンテナコイルの１または複数に関連してよく、発光器は、そのような関連性に基づいて動作してよい。たとえば、選択されたアンテナコイル（すなわち、埋め込みデバイスへ無線電力を供給し、埋め込みデバイスからの無線伝送を受信し、または他の方法で埋め込みデバイスと相互作用するように動作するために選択されたアンテナコイル）に関連する１または複数の発光器は、埋め込みデバイスへ給電するために照明を供給し、埋め込みデバイスのセンサへ照明を供給し、または他の何らかの機能を提供するために動作してよい。発光器アレイの各発光器は、アンテナコイルアレイの対応する単一のアンテナコイルに関連してよく（たとえば各発光器は対応するアンテナコイルの中央に位置してよく）、あるいは各発光器は複数のアンテナコイルに関連し、および／または各アンテナコイルは複数の発光器に関連してよい。
【００１９】
［0027］  当業者が認識するように、本明細書で説明されるリーダデバイス、埋め込み／埋め込み可能デバイス、および他のデバイス、システム、および方法は、人体の様々な生理的および／または血行動態特性（たとえば、身体の様々な流体における様々な分析物の濃度、温度、ガルバニ特性、ＥＣＧ、筋活動、血流量、血流速度、血圧、血中酸素、脈遷移時間）を測定するために人体の様々な部分に、その付近に、および／またはその内部に取り付けられ得るデバイスに設けられてよい。また当業者が認識するように、本明細書で説明される埋め込み可能デバイスは、人体の皮膚内以外の場所、たとえば人体の他の何らかの組織内の場所、動物の体内の場所、自然環境または人工環境の一部である場所に埋め込まれ、または他の方法で位置するデバイスに設けられてよい。対応して、本明細書で説明されるリーダデバイスは、そのような埋め込みデバイスの位置および／またはその付近に取り付けられ、そのような埋め込みデバイスに電磁的に給電し、埋め込みデバイスと通信し、または相互作用するように構成され得る。上記実施形態および本明細書で説明される他の実施形態は、説明目的のために提供され、限定的なものとして意図されないことを理解すべきである。
ＩＩ．リーダデバイス例
【００２０】
［0028］  様々なアプリケーションにおいて、対象の環境にセンサを設置すること、たとえば、人間の生理的および／または血行動態パラメータを検出するために人体組織内に埋め込み可能感知プラットフォームを埋め込むことが有益であり得る。対象の環境にセンサを設置することによって、対象の特性の検出、たとえば脈拍数、血流量、血液または他の組織の光特性または他の特性、流体内の分析物の濃度、または人間の、たとえば表面下血管系の一部および／またはその内部の血液の他の何らかのパラメータの改善された検出が可能になり得る。たとえば、１または複数の血行動態パラメータおよび／または関連する物理変数を検出するように構成されたセンサが、表面下血管系の一部に近接して設置され得る。そのような改善された検出は、センサと対象ターゲットとの間の距離の低減、センサと対象ターゲットとの間に介在する組織または他の物質の量の低減、センサと対象ターゲットとの間の環境との間のインタフェースの安定性の増大（たとえば、ターゲットを含む環境内でターゲットに近接してセンサを設置することによる、センサとターゲットとの間の相対運動の低減）、または他の要因に関連し得る。
【００２１】
［0029］  人間の体内（たとえば皮膚表面下、表面下血管系の一部の付近）に埋め込まれたそのようなセンサは、様々な方法で構成され得る。いくつかの例において、センサは、埋め込みデバイスが皮下に埋め込まれた皮膚表面を通して他のデバイス（たとえば埋め込みデバイスと通信し、埋め込みデバイスへエネルギ供給し、または埋め込みデバイスと相互作用するように構成されたリーダデバイス）と（たとえばセンサ読取値を送信するために）無線通信し、他のデバイスからエネルギを受け取り、または他のデバイスと相互作用するように構成された埋め込みデバイスの一部であってよい。そのような相互作用は、光エネルギ、無線周波エネルギ、または介在する組織を通して（たとえば皮膚表面を通して）伝送することが可能な他のエネルギまたはフィールドの送信および／または受信を含んでよい。たとえば埋め込みデバイスは、リーダデバイスの１または複数の対応するアンテナコイルと電磁的に結合するように構成されたアンテナ（たとえばコイルまたはワイヤループ）を含んでよい。
【００２２】
［0030］  そのような電磁的結合は、（たとえば、時変電圧および／または電流によってそれぞれアンテナコイルまたはアンテナを駆動することによって）リーダデバイスまたは埋め込みデバイスの一方によって生成される電磁界が他方のデバイスによって受け取られることを可能にする。たとえばリーダデバイスは、埋め込みデバイスへ無線電力を供給し、埋め込みデバイスへ無線伝送を送信し、埋め込みデバイスからの無線伝送を受信し、または他の方法で埋め込みデバイスと相互作用するためにアンテナコイルを動作させ得る。対照的に、埋め込みデバイスは、（たとえばリーダデバイスによって供給された無線周波エネルギまたはフィールドを後方散乱、反射、または他の方法で修正することによって）リーダデバイスへ無線伝送を送信し、リーダデバイスからの無線伝送を受信し、または他の方法でリーダデバイスと相互作用するためにアンテナを動作させ得る。
【００２３】
［0031］  具体的な例として、図１Ａは、皮膚表面１１１の下に位置する表面下血管系の一部１１５を含む腕１１０を断面図で示す。埋め込みデバイス１２０は、表面下血管系の一部１１５がマイクロ電子デバイス１２０と皮膚表面１１１との間に位置するように、皮膚表面１１１の下に（たとえば皮膚表面１１１の下約１ミリメートル〜約５ミリメートルの深さで）埋め込まれる。表面下血管系の一部１１５は、動脈、静脈、毛細血管、または皮膚表面１１１の下にある血管系の他の何らかの一部であってよい。表面下血管系の一部１１５は、皮膚内の毛細血管床の一部であってよい。リーダデバイス１２５は、腕１１０に近接して皮膚表面１１１の外側に位置する。リーダデバイス１２５は、各々が埋め込みデバイス１２５のアンテナ（不図示）との電磁的結合の度合を有するように構成されたアンテナコイルアレイ１４０を含む。そのような電磁的結合は、埋め込みデバイス１２０のアンテナに対するアレイ１４０の各アンテナコイルの位置および／または方向、デバイス１２０、１２５に近接した腕の組織の組成または幾何学形状、または他の要因に関連し得る。リーダデバイス１２５は、発光器１３０を更に含む。
【００２４】
［0032］  表面下血管系の一部に近接して埋め込まれた埋め込みデバイスの図は、非限定的例として意図されることに留意する。本明細書で説明されるような埋め込みデバイスは、身体の多種多様な部分（たとえば神経、腱、筋繊維、骨、器官）に近接して位置し、そのような身体の様々な部分の特性を検出してよい。いくつかの例において、埋め込みデバイスは腱に近接して埋め込まれ、腱の運動を検出してよい。これは、腱から受け取る光、たとえば照明（腱付近の皮膚表面外側からのコヒーレント光による照明）に応答して腱によって散乱、反射、または他のように放射される光における強め合う干渉および弱め合う干渉のパターンの変化を検出することを含んでよい。いくつかの例において、埋め込みデバイスは、神経または筋繊維に近接して埋め込まれ、神経または筋繊維の電気活動（たとえば活動電位）を検出してよい。これは、たとえばマイクロ電子デバイスの２つ以上の電極間で生体電位を検出することによって、神経または筋繊維によって生じる電界または電流を検出することを含んでよい。本明細書で説明されるような埋め込みデバイスは、他の組織内部または付近に設置され、他の生理的パラメータおよび／または物理変数を検出するように構成されてよく、または人体の一部ではない環境に設置されてもよい。
【００２５】
［0033］  また、図１Ａのリーダデバイス１２５は腕表面１１１から離れて位置するように示されるが、本明細書で説明されるようなリーダデバイスは、埋め込みデバイスが皮下に位置する皮膚表面と接して、または本明細書で説明されるような無線センサデバイスを含む他の何らかの環境または材料の表面と接して位置するように構成されてよい。
【００２６】
［0034］  埋め込みデバイス１２０は、腕１１０の生理的および／または血行動態パラメータ（たとえば、表面下血管系の一部１１５および／またはその内部の血液の血行動態パラメータ）を検出、他の何らかの特性を検出、または他の何らかの機能を提供するように構成され得る。埋め込みデバイス１２０のそのような動作に関連して、リーダデバイス１２５は、埋め込みデバイス１２０へ（アンテナコイルアレイ１４０のアンテナコイルの１つを用いて）無線電力を供給し、埋め込みデバイス１２０からの無線伝送１４５を受信するように構成される。埋め込みデバイス１２０は、そのような供給エネルギを、生理的パラメータ（たとえば表面下血管系の一部１１５の血行動態パラメータ）を検出するため、そのような検出パラメータまたは他の情報に関連する無線伝送１４５をリーダデバイス１２５へ提供するため、または他の何らかの動作を実行するために用いることができる。リーダデバイス１２５は、他の何らかの追加の機能を提供するため、たとえば埋め込みデバイス１２０へ（たとえば供給された無線電力１４３の周波数、位相、増幅、または他の特性を変調することによって）無線伝送を送信するため、リーダデバイス１２５に対する埋め込みデバイス１２０の位置および／または方向を検出するため、または他の何らかの機能を提供するためにアンテナコイルアレイ１４０を動作させるように構成され得る。
【００２７】
［0035］  供給された無線電力１４３は、アンテナコイルアレイ１４０のアンテナコイルによって放出された無線周波エネルギ（たとえば、マイクロ波波長と等しいまたはそれより大きい波長を有する電磁放射）であってよい。埋め込みデバイス１２０は、そのような無線周波エネルギを受け取る（たとえば指定された周波数の無線周波エネルギを受け取る）ように構成された１または複数のアンテナ、コイル、導波管、フェライト、ストリップライン、または他の部品を含んでよい。そのようなエネルギ受信素子は、更なる機能を提供、たとえばリーダデバイス１２５からの無線伝送を（たとえば受信無線周波エネルギの振幅、位相、周波数、または他の特性における時変パターンを検出することによって）受信し、時変磁界（たとえば、埋め込みデバイス１２０が腕１１０の運動によって移動および／または回転すると検出される地磁界の方向および／またはマグニチュードの変動）を検出し、リーダデバイス１２５へ無線周波無線伝送１４５を供給し、または用途に従って他の何らかの機能を提供するように構成され得る。
【００２８】
［0036］  埋め込みデバイス１２０は、追加または代替として、他の何らかの素子（複数も可）および／またはエネルギ源によって給電されてもよい。たとえば、マイクロ電子デバイス１２０は、電気化学電池（たとえば亜鉛酸素電池）、蓄電器、または、体内（たとえば皮膚表面１１１の下）に埋め込みデバイス１２０を埋め込む前にエネルギの貯蔵を含むように充電され、または他の方法で構成され得る他の何らかのエネルギ貯蔵手段を含んでよい。いくつかの例において、埋め込みデバイス１２０は、埋め込みデバイス１２０の環境、たとえば血液内のブドウ糖、ＡＴＰ、または他の何らかの化学エネルギ源（複数も可）、間質液、または埋め込みデバイス１２０と接している他の何らかの物質から化学エネルギを受け取るように構成され得る。いくつかの例において、埋め込みデバイス１２０は、光パワー、たとえば腕１１０の環境における周囲光源からの光、リーダデバイス１２５から放出される光パワー（たとえば発光器１３０による発光１３５）、または他の何らかの光源からの光パワーを受け取るように構成され得る。
【００２９】
［0037］  無線伝送１４５は、埋め込みデバイス１２０によって放出される時変電磁界（たとえば無線周波信号）を含む。放出された電磁界の強度、周波数、位相、偏光度または偏光方向、または放出された電磁界の他の何らかの特性は、たとえば、デジタルコード、二進値、または埋め込みデバイスの１または複数のセンサによって検出された物理プロパティに関連する他の情報、埋め込みデバイス１２０の動作状態（たとえばデバイス１２０によって受け取られるエネルギ量）、暗号鍵または他のユーザ資格情報、または他の何らかの情報を表現するために符号化された、振幅、位相、周波数、または他の方法で変調された搬送波を提供するために示される情報に関連する方法で埋め込みデバイス１２０によって制御され得る。放出電磁界は、埋め込みデバイス１２０のコイル、ストリップライン、アンテナ、または他の素子によって生成され、追加または代替として、放出電磁界は、埋め込みデバイス１２０によって受け取られ、制御可能なインピーダンスまたは他の何らかの制御可能な電気特性を有する埋め込みデバイス１２０のコイル、アンテナ、または他の何らかの素子（複数も可）によって反射された電磁エネルギを含んでよい。たとえばインピーダンスは、コイルが、何らかの情報を示すために、受け取った電磁エネルギを経時的により多くまたは少なく後方散乱または他の方法で反射するように、コイルを離調するためにコイルの端子（または他のアンテナ素子（複数も可））に選択的に適用される。
【００３０】
［0038］  発光器１３０（たとえばＬＥＤ、レーザ、または可視、赤外、紫外、および／または他の何らかの波長の光エネルギを生成するように構成された他の何らかの部品）は、皮膚表面１１１を通して埋め込みデバイス１２０へ照明１３５を発するように構成される。いくつかの例において、埋め込みデバイス１２０によって受け取られる照明１３５は、表面下血管系の一部１１５のパラメータ、腕１１０のパラメータ、または身体の他の血行動態および／または生理的パラメータを検出するために、埋め込みデバイス１２０の１または複数の光センサによって受け取られてよい。たとえば照明１３５は、表面下血管系の一部１１５を照明し、表面下血管系の一部１１５によって部分的に吸収され得る。追加または代替として、照明１３５は、埋め込みデバイス１２０へエネルギを供給するために提供され得る。表面下血管系の一部１１５を透過する照明１３５の量は、埋め込みデバイス１２０の光センサおよび／または光エネルギ受信機によって受け取られ、デバイス１２０に給電し、および／または表面下血管系の一部１１５の１または複数の特性（たとえば表面下血管系の一部における血液量、血液の酸素含有量）を検出するために用いられてよい。いくつかの例において、光エネルギ受信機および光センサは、共通の１または複数の素子を含んでよい。たとえば、光センサは光起電力セルを含んでよく、光エネルギ受信機は、光エネルギを受信し、受信光エネルギを埋め込みデバイス１２０に給電するために用いるために光起電力セルを用いるように構成されてよい。
【００３１】
［0039］  図示されるように、照明１３５は、アンテナコイルアレイ１４０を通して射出される。これは、アレイ１４０を介して形成された窓（たとえば、基板、導電材料、グランドプレーン、またはデバイス１２５の他の素子を介してアレイ１４０のアンテナコイルの１つの中央に形成された窓）を通して照明１３５を射出することを含んでよい。そのような窓は、デバイス１２５の素子を通る穴を形成（たとえばグランドプレース、接触層、スペーシング層、またはアンテナアレイ１４０の他の層または素子を通る穴を形成）することによって、および／または、基板、導電材料、コイル、グランドプレーン、またはアンテナコイルアレイ１４０の他の素子を全体的または部分的に、照明１３５に対して実質的に透明な材料から形成することによって形成され得る。追加または代替として、発光器１３０は、照明１３５が埋め込みデバイス１２０に向かって射出され得るような他の位置にあってもよい。たとえば発光器１３０は、アンテナコイルアレイ１４０の下（すなわちアンテナコイルアレイ１４０と皮膚表面１１１との間）に配置され、アンテナコイルアレイ１４０の側部に配置されアンテナコイルアレイ１４０の縁部の先から埋め込みデバイス１２０へ向かって照明１３５を射出するように構成され、または他の何らかの位置に配置されてよい。またいくつかの例において、本明細書で説明されるようなリーダデバイスは、埋め込みデバイスへ照明を提供するように構成されたそのような発光器を含まなくてもよい。
【００３２】
［0040］  図示されるように、リーダデバイス１２５は、単一の発光器１３０を含む。しかしリーダデバイス１２５は、各々が埋め込みデバイス１２０へ照明（たとえば赤外光、可視光、紫外光）を供給し、たとえば埋め込みデバイス１２０へ光パワーを供給し、（たとえば照明が通過する表面下血管系の一部１１５の特性を検出するために）埋め込みデバイス１２５のセンサへ照明を供給し、埋め込みデバイス１２０へ光無線通信を提供し、または他の何らかの機能を提供するように構成された発光器のアレイを含んでよい。発光器の特定の１または複数（たとえば、埋め込みデバイス１２０を含む腕１１０の一部を照明するように構成された１または複数の発光器）は、そのような照明を供給するために動作してよい。いくつかの例において、アンテナコイルアレイ１４０の各アンテナコイルは、発光器アレイの発光器の１または複数に関連してよく、埋め込みデバイス１２０へ無線電力を供給し、埋め込みデバイス１２０からの無線伝送を受信し、または埋め込みデバイス１２０と他の方法で相互作用するために選択されたアンテナと関連する発光器は、（たとえば埋め込みデバイス１２０へ光パワーを供給するために、埋め込みデバイス１２０の光センサへ照明を供給するために）照明を供給するように動作してよい。
【００３３】
［0041］  いくつかの例において、そのような発光器アレイは、アンテナコイルアレイ１４０の各アンテナコイルに関連する単一の発光器を含んでよい。たとえば各発光器は、対応するアンテナコイルの中央に位置してよい。あるいは単一の発光器は複数のアンテナコイルに関連してよく、たとえば単一の発光器がアンテナコイルのセット（たとえば３つの重なり合わないアンテナコイル）の中央に設けられ、セットにおける各アンテナコイルと関連してよく、発光器は、セットにおける任意のアンテナコイルが埋め込みデバイス１２０と電磁的に相互作用するために選択されると、照明を供給するように動作し得る。いくつかの例において、複数の発光器がアンテナコイルアレイの各アンテナコイルと関連してよい。
【００３４】
［0042］  いくつかの例において、埋め込みデバイス１２０は、（たとえば周囲エネルギ源によって、電池によって、体内のブドウ糖または他の何らかの生化学的エネルギ源によって、または他の何らかの電力源によって電力供給された）検出された物理変数および／または血行動態または生理的パラメータの複数の値を個々にログし、その後、そのようなログ情報を示す無線伝送１４５をたとえばリーダデバイス１２５へ提供するために動作するように構成され得る。追加または代替として、埋め込みデバイス１２０は、リーダデバイス１２５からの無線エネルギ１４３および／または照明１３５の受取りに応答して動作し、リーダデバイス１２５へ、検出された物理変数、血行動態パラメータまたは生理的パラメータに関連する情報、または他の何らかの情報を無線伝送するように構成され得る。いくつかの例において、血行動態または生理的特性（たとえば、表面下血管系の一部１１５における血液の量）を検出するための埋め込みデバイス１２０の１または複数のセンサの動作は、表面下血管系の一部１１５および／または腕１１０とリーダデバイス１２５との相互作用を検出すること、たとえば表面下血管系の一部１１５による、リーダデバイス１２５の発光器１３０によって供給された照明１３５の吸光量を検出することを含んでよい。
【００３５】
［0043］  図１Ａに示すように、リーダデバイス１２５は、埋め込みデバイス１２０と相互作用する（すなわち無線電力１４３を供給し、無線伝送１４５を受信する）ためにアンテナコイルアレイ１４０の特定のアンテナコイルを動作させる。リーダデバイス１２５は、そのような機能または追加の機能（たとえば埋め込みデバイス１２０への無線伝送の送信、皮膚表面１１１下の埋め込みデバイス１２０の深さの検出）を実行するためにアンテナコイルアレイ１４０のアンテナコイルのいずれかを選択し動作させ得る。追加または代替として、アレイ１４０の複数のアンテナコイルが、埋め込みデバイス１２０へ無線エネルギを供給し、埋め込みデバイス１２０へ無線伝送を提供し、埋め込みデバイス１２０からの無線伝送を受信し、または埋め込みデバイス１２０と他の方法で無線相互作用するために（たとえば放射電磁エネルギのビームまたは他のパターンを形成するフェーズドアレイとして）動作してよい。また、複数の埋め込みデバイスが腕１１０（または他の何らかの対象環境）内に配置され、リーダデバイス１２５は、複数の各埋め込みデバイスと相互作用する（たとえばそれらへ無線エネルギを供給し、それらからの無線伝送を受信する）ためにアレイ１４０の複数のアンテナコイルを動作させ得る。
【００３６】
［0044］  アレイ１４０の各アンテナコイルは、埋め込みデバイス１２０のアンテナとのそれぞれの度合の電磁的結合を有する。これを示すために、図１Ｂは、腕１１０の皮膚表面１１１に取り付けられた（たとえば手によって定位置に保持され、結び付けられ、接着剤によって接着され、または他の方法で接触して配置された）リーダデバイス１２５を示す。アンテナコイルアレイ１４０の５つの特定のアンテナコイル１４１ａ〜１４１ｅが断面図で示される。また、埋め込みデバイス１２０のアンテナ１２１が断面図で示される（一例としてループアンテナとして図示される）。特定のアンテナコイル１４１ａ〜１４１ｅの各々の電磁的結合の度合は、それぞれの矢印の厚さによって示される。
【００３７】
［0045］  特定のアンテナコイルと埋め込みデバイス１２０のアンテナ１２１との電磁的結合の度合は、特定のアンテナコイルに対する埋め込みデバイス１２０の位置または方向、アンテナ１２１およびコイルの環境特性、または他の何らかの要因に関連し得る。たとえば電磁的結合の度合は、埋め込みデバイスアンテナ１２１との距離が増加すると減少し得る。電磁的結合の度合は更に、配向度（たとえば埋め込みデバイスアンテナ１２１とアンテナコイルアレイ１４０の特徴軸間の相対角度、たとえばアンテナコイルの面に垂直な軸）に関連し得る。これは図１Ｂにおいて、アンテナコイル１４１ａ、１４１ｅに対応する矢印１４５ａ、１４５ｅの厚さが、アンテナコイル１４１ｂ、１４１ｄに対応する矢印１４５ｂ、１４５ｄの厚さよりも小さく、またアンテナコイル１４１ｂ、１４１ｄの厚さが、中央のアンテナコイル１４１ｃに対応する矢印１４５ｃの厚さよりも小さいことによって示される。結合の度合は更に、埋め込みデバイスアンテナ１２１とアレイ１４０のアンテナコイルとの間および／またはその付近に配置された材料の誘電率、透磁率、導電率、比誘電率、または他の特性に関連してよい。
【００３８】
［0046］  図示するように、リーダデバイス１２５は、埋め込みデバイスアンテナ１２１とアンテナコイルアレイ１４０のアンテナとの間の距離を最小限にするように皮膚表面１１１に取り付けられるように構成される。また、リーダデバイスおよび／またはそのアンテナコイルアレイは可撓性であってよく、湾曲形状を有してよく、または他の何らかの方法で、埋め込みデバイスのアンテナとアンテナコイルアレイのアンテナコイルとの距離を最小限にするように構成されてよい。
【００３９】
［0047］  埋め込みデバイスアンテナ１２１とアレイ１４０のアンテナコイルとの電磁的結合の度合を最大化するために、アレイおよび／またはその１または複数のアンテナコイルは、埋め込みデバイス１２１とアレイ１４０のアンテナコイルとの間の距離を最小化するように移動され得る。これは、アレイ１４０および／またはその要素の位置を調整するためにサーボまたは他のアクチュエータを動作させることを含んでよい。追加または代替として、ユーザは、たとえばリーダデバイス１２５のディスプレイまたは他の素子によって提供される指示表示に応答して、皮膚の上でリーダデバイス１２５の位置を調整してよい。あるいはアレイ１４０は、特定の領域（たとえば、リーダデバイス１２５が取り付けられた場合の皮膚表面１１１の特定の領域）にかかる（図示したような）複数のアンテナコイル、および（たとえば、選択されたアンテナコイルが埋め込みデバイスアンテナ１２１との最大の度合の電磁結合を有するという決定に基づいて）選択され得るアレイの複数のアンテナコイル（たとえば１４１ｃ）を含んでよい。選択されたアンテナコイルはその後、埋め込みデバイス１２０へ無線エネルギを供給し、埋め込みデバイス１２０からの無線伝送を受信し、埋め込みデバイス１２０と他の方法で相互作用するために動作してよい。
【００４０】
［0048］  これを説明するために、図１Ｃは、リーダデバイスのアンテナコイルアレイ１４０のアンテナコイル（たとえば１４１ａ〜１４１ｅ）の配列を示す。また図１Ｃは、アンテナコイルの１つ１４１ｃの中央に形成された円形窓１５０の位置も示し、これを通して発光器は、（たとえば、埋め込みデバイス１２０へパワーを供給するため、埋め込みデバイス１２０のセンサへ照明を供給するため、埋め込みデバイス１２０と通信するために）埋め込みデバイス１２０を照明することができる。また、アレイ１４０のコイルに対する埋め込みデバイス１２０の位置も示される。ただし、アンテナコイル、窓１５０のサイズ、形状、および配列、および埋め込みデバイス１２０の相対サイズは、特定の領域、たとえば皮膚表面に取り付けられた場合の皮膚表面の特定の領域にかかるアンテナコイルアレイの構成の非限定的な例として意図されることに留意する。また、アレイ１４０の他のアンテナコイル内に追加の窓が形成され得る（たとえば、アレイ１４０の各アンテナコイルの中央に窓が形成され得る）ことにも留意する。
【００４１】
［0049］  図１Ｃに示すように、アンテナコイルは六角形であり、ほぼ同じサイズを有し、重なり合わず、アレイ１４０がかかる領域にわたり概ね規則的な反復パターンで配列される。ただし、本明細書で説明されるようなリーダデバイスのアンテナコイルアレイのアンテナコイルは、用途に従って特定のアレイにかかるように他の何らかの方法で構成および／または配列されてよい。たとえばアンテナコイルは、三角形、円形、正方形、細長形状、または他の何らかの形状であってよい。またアンテナコイルは、互いに部分的に重なり合ってもよく、不規則に（すなわち、概ね規則的な反復パターンではなく）配列されてもよい。また、図示されたアンテナコイルアレイ１４０は、略平面状であり、アンテナコイルが実質的に同一平面にあるようにアレイ１４０内に配列されたアンテナコイルを含むが、アンテナコイルの他の方向および／または配列が想定される。たとえば、アンテナコイルアレイは、たとえばそのようなアレイにおいて埋め込みデバイスのアンテナと最も位置が合ったアンテナコイルが埋め込みデバイスと相互作用するために選択され使用され得るように、様々な方向を有する複数のアンテナコイルを含んでよい。
【００４２】
［0050］  また、アンテナコイルのサイズ、インピーダンス、または他の特性は、用途に従って指定され得る。たとえばアンテナコイルは、アンテナコイルによって埋め込みデバイスへ供給される無線周波エネルギの周波数に関連するサイズ（図１Ｃにおいて直径ｄｃｏｉｌで示される）を有してよい。追加または代替として、そのようなサイズは、皮下の特定の深さに位置する埋め込みデバイスとアンテナコイルとの電磁的結合の度合を最大化するように指定されてよい。特定の例において、アンテナコイルは、たとえば皮膚表面下約１ミリメートル〜約２ミリメートルに位置する埋め込みデバイスにおけるアンテナコイルの電磁的結合を最大化するために、約３ミリメートル〜約３．５ミリメートルの径を有してよい。アンテナコイルのサイズは、皮膚内のより深くに位置する埋め込みデバイスとの電磁的結合の度合を最大化するために増加されてよい。対応して、アンテナコイルによって供給される電磁エネルギの周波数は減少され得る。アンテナコイルアレイのアンテナは、それぞれ異なるサイズまたは他のそれぞれ異なる特性を有してよい。
【００４３】
［0051］  アンテナ間の距離は、アレイのアンテナコイル間の電磁的結合の度合を最小限にするように、アレイの少なくとも１つのアンテナコイルにおけるアレイの領域を最大化するように（たとえば、埋め込みデバイスとの電磁的結合の度合が低い領域を最小限にするように）、または他の何らかの事項に従って指定されてよい。たとえば、アンテナコイルアレイ１４０の個々のアンテナコイルの窓間の距離（図１Ｃにおいて距離ｄｇａｐで示される）は、隣接するコイル間の電磁的結合を最小限にするとともに、アンテナコイルのいずれかによってカバーされていないアレイ１４０の領域を最小限にするように指定され得る。特定の例において、アンテナコイルアレイ１４０の個々のアンテナコイルの窓間の距離ｄｇａｐは、約０．５ミリメートルであってよい。アンテナコイルの中心間の距離（図１Ｃにおいて距離ｄｃｃで示される）は、指定されたアンテナ間距離およびコイルのサイズに基づいて指定され得る。たとえば、ｄｇａｐが約０．５ミリメートルでありコイルのサイズ（ｄｃｏｉｌ）が約３ミリメートル〜約３．５ミリメートルである場合、ｄｃｃは約３．２ミリメートル〜約３．７ミリメートルであってよい。いくつかの例において、埋め込みデバイス１２０のアンテナ１２１との最大の度合の電磁的結合を有するアンテナコイルが決定および選択され得る。そのような決定は、何らかの方法で結合の度合を測定することを含んでよい。これは、アレイ１４０の各アンテナコイルによって受信される無線周波信号の強度を検出し、検出された信号強度に基づいて、どのアンテナコイルが最大受信信号強度を有するか（たとえば１４１ｃ）を決定することを含んでよい。いくつかの例において、特定のアンテナコイルによって受信される無線周波信号は、特定のアンテナコイルからの無線電力の受信に応答して埋め込みデバイス１２０によって送信され得る。たとえば無線電力は無線周波エネルギを含んでよく、受信される無線周波信号は、埋め込みデバイス１２０のアンテナによって後方散乱される無線電力量を含んでよい。いくつかの例において、アレイ１４０のアンテナコイルを選択することは、アンテナアレイ１４０のアンテナコイルに対する埋め込みデバイス１２０の位置を決定し、たとえば埋め込みデバイス１２０に物理的に最も近いアンテナコイルを選択することを含んでよい。埋め込みデバイスへ無線エネルギを供給し、埋め込みデバイスへ無線伝送を送信し、埋め込みデバイスからの無線伝送を受信し、または埋め込みデバイスと他の方法で相互作用するためにアンテナコイルアレイのアンテナコイルを選択するための他の方法および／または基準が予想される。
【００４４】
［0052］  リーダデバイス１２５は、発光器アレイ（不図示）を含んでよく、アレイの各発光器は、埋め込みデバイスへ光無線エネルギを供給し、無線デバイスへ光無線伝送（たとえば埋め込みデバイスのためのプログラミング、無線デバイスのためのコマンド）を提供し、（たとえば、表面下血管系の一部によって吸収、屈折、反射、散乱、または他の方法で射出される光の特性を光センサが検出することができるように表面下血管系の一部を照明するために）埋め込みデバイスの光センサへ照明を供給し、または他の何らかの目的で照明を供給するように構成される。そのようなアレイの発光器は、アレイ１４０のアンテナコイルに対して様々な方法で配置され得る。いくつかの例において、各アンテナコイルに単一の発光器が設けられ得る（たとえば各アンテナコイルの中央付近に配置され得る）。選択されたアンテナコイルに対応する発光器は、埋め込みデバイス１２０へ照明を供給するために動作し得る。
【００４５】
［0053］  いくつかの例において、単一のアンテナコイルが複数の発光器に関連してよく、および／または単一の発光器が複数のアンテナコイルに関連してよい。たとえばリーダデバイス１２５は、アレイ１４０の各アンテナコイルの角付近に配置された発光器アレイ（すなわち、発光器がアレイ１４０のアンテナコイルの中心からオフセットした六角形の発光器アレイ）を含んでよい。アレイの各発光器は、たとえば特定のアンテナコイルが選択されると６つの関連する近隣発光器が埋め込みデバイス１２０へ照明を供給するために動作し得るように、発光器に近接したアンテナコイルに関連してよい。関連するアンテナコイルのアレイに対する発光器アレイの他の構成、そのようなアンテナコイルとそのような発光器との他の関連性パターン、およびそのような発光器の他の動作が想定される。
【００４６】
［0054］  アンテナコイルアレイのサイズ、形状、およびアンテナコイルの組成、またはリーダデバイスのアンテナコイルアレイの構成の他の特性は、様々な事項に従って指定され得る。そのような事項は、アレイのアンテナコイルと皮膚表面下に埋め込まれた埋め込みデバイスのアンテナとの電磁的結合の度合の最大化を含んでよい。これは、たとえばアンテナコイルが皮膚表面に直接接触するように、および／またはアンテナコイルが特定の小さな厚さを有する保護材料または他の構成材料の層によって皮膚表面から離間するようにリーダデバイスを構成することによって、リーダデバイスが皮膚表面に取り付けられた場合、アンテナコイル間および埋め込みデバイスとリーダデバイスとの間の距離を最小化することを含んでよい。
【００４７】
［0055］  アレイのアンテナコイルと埋め込みデバイスのアンテナとの電磁的結合の度合を最大化することは、アレイのアンテナコイルの品質係数、サイズ、共振周波数、インピーダンス、定在波比、または他の何らかの特性を指定することも含んでよい。これは、アンテナコイルをそれぞれの蓄電器に結合し、たとえばアンテナコイルの離調または皮膚の組織によるアンテナコイルの電気特性への他の影響を防止するために、特定の厚さ、比誘電率、または他の特性を有する材料の層をアンテナコイルと皮膚表面との間に配置することを含んでよい。アレイのアンテナコイルと埋め込みデバイスのアンテナとの間の電磁的結合の度合を最大化することは、更なる事項に従ってリーダデバイスを構成することを含んでよい。
【００４８】
［0056］  具体的な例として、図２は、リーダデバイス２００のアンテナアレイの特定のアンテナコイル２１０の巻線を含むリーダデバイス２００の素子を断面図で示す。リーダデバイス２００は、皮膚内の埋め込みデバイス２０７の位置に近接して皮膚２０５の表面に取り付けられる。埋め込みデバイス２０７は、ｄｍｉｎおよびｄｍａｘで示された予定の深さ範囲内である皮膚表面下の深さに位置する。リーダデバイス２００の取付け面２４５は、皮膚２０５と接触している。厚さｔｓｕｐｅｒｓｔｒａｔｅを有する接触層２４０は、アンテナコイル２１０と皮膚２０５との間に配置され、取付け面２４５を含む。リーダデバイス２００は、厚さｔｓｕｂｓｔｒａｔｅを有するスペーシング層２３０によってアンテナコイル２１０から離間したグランドプレーン２２０を更に含む。リーダデバイスはプリント回路基板２５０（ＰＣＢ）を更に含み、その上に電子機器２６０が配置される。電子機器２６０は、ＰＣＢ２５０に形成されたトレース２６５を介して、アンテナコイル２１０、グランドプレーン２２０、およびリーダデバイス２００の他の素子（不図示）に結合される。デバイス２００の特性（たとえばコイル２１０のサイズまたは径、接触層２４０および／またはスペーシング層２３０の厚さ）は、（たとえばｄｍｉｎおよびｄｍａｘに基づく）皮膚下の埋め込みデバイス２０７の予定深さ、埋め込みデバイス２０７のアンテナのサイズ、または他の何らかの要因に関連して指定され得る。
【００４９】
［0057］  図示されるように、アンテナコイル２１０は、接触層２４０によって皮膚表面から離間している。接触層２４０は、アンテナコイル２１０を損傷から保護するように構成され得る。また接触層２４０は、アンテナコイル２１０の負荷、離調、またはアンテナコイル２１０の電気特性への皮膚２０５の他の影響を防止または軽減するために指定された厚さ、比誘電率、または他の特性を有してよい。たとえば接触層２１０は、コイル２１０によって放射される電磁エネルギの消散を最小限にするために低損失材料（たとえば炭化水素／セラミック積層材）から成ってよい。たとえば接触層２４０は、約０．００２未満の損失正接を有する材料から成ってよい。追加または代替として、接触層２１０は、アンテナの効率を最大化するために、低い比誘電率を有してよい。たとえば接触層は、約３．５未満の比誘電率を有してよい。
【００５０】
［0058］  アンテナコイル２１０の離調または皮膚２０５の（たとえば皮膚の比較的高い比誘電率または他の電気特性の）アンテナ２１０の性能への他の有害な電気的影響を軽減するために、接触層２１０の厚さは増加されてよい。ただし、接触層２４０の厚さの増加は、埋め込みデバイス２０７とアンテナコイル２１０との間の距離を増加させることによってアンテナコイル２１０と埋め込みデバイス２０７のアンテナとの結合を低減させ得る。したがって、接触層２４０の厚さは、要因の組み合わせに基づいて指定され（たとえば、埋め込みデバイス２０７との距離を低減しながらアンテナコイル２１０の電気特性への皮膚２０５の影響を最小限にし）てよく、たとえば、接触層２４０は約０．１ミリメートル〜約０．４ミリメートルの厚さを有してよい。あるいは、接触層２４０はリーダデバイス２００から省かれてもよい。
【００５１】
［0059］  図示されるリーダデバイス２００は、アンテナコイル２１０から離間しアンテナコイル２１０とほぼ平行なグランドプレーン２２０を含む。グランドプレーン２２０は、銅または他の何らかの導電材料から成ってよい。グランドプレーン２２０は、スペーシング層２３０によってアンテナコイル２１０から離間している。スペーシング層は（たとえば約０．００２未満の損失正接を有する）低損失材料から成ってよく、あるいは、アンテナコイル２１０と埋め込みデバイス２０７との電磁的結合を改善するため、アンテナコイル２１０から放出されてスペーシング層２３０によって吸収されるエネルギの量を低減するため、アンテナコイルの効率を増大させるため、コイル２１０をデバイス２００の他の素子に接続するビア２１５による電磁エネルギ放射を最小限にするため、または他の何らかの事項に従って（たとえば約３．５未満の低い比誘電率を有するように）指定され得る。
【００５２】
［0060］  グランドプレーン２２０およびその特性（たとえば厚さ、材料組成、アンテナコイル２１０からの距離）は、たとえばアンテナ２１０および／または埋め込みデバイス２０７から放出される無線周波を反射することによって（たとえば、放出される無線周波の波長および／またはアンテナコイル２１０のサイズに関連する距離だけアンテナコイル２１０から離間することによって）アンテナコイル２１０と埋め込みデバイス２０７のアンテナとの電磁的結合を増加させるように構成され得る。たとえばアンテナコイル２１０の径が約３ミリメートル〜約３．５ミリメートルである場合、グランドプレーンは、アンテナコイル２１０から約１．５ミリメートルより大きく離れてよい（すなわち、スペーシング層２３０の厚さｔｓｕｂｓｔｒａｔｅは約１．５ミリメートルより大きくなり得る）。スペーシング層２３０の厚さは、アンテナコイル２１０のサイズが増加すると増加してよい。
【００５３】
［0061］  グランドプレーンは、様々な構造、たとえば無線周波共振器、反射器、または無線周波エネルギの伝達および／またはアンテナコイル２１０と埋め込みデバイス２０７との間の伝送を改善するように構成された他の構造を含むように形成され得る。リーダデバイス２００は、追加のグランドプレーン層および／または（たとえば図示されたグランドプレーン２２０とアンテナコイル２１０との間、接触層２４０の取付け面２４５、および／または接触層２４０内に配置された）共振器、反射器、または他の構造から成る層を含んでよい。あるいはグランドプレーン２２０は、リーダデバイス２００から省かれてもよい。
【００５４】
［0062］  図示されたリーダデバイス２００の構造は、様々な方法で製造され得る。いくつかの例において、アンテナコイル２１０、グランドプレーン２２０、および／またはトレース２６５は、多層プリント回路基板における堆積、フォトパターニング、または他の何らかの方法を介して形成され得る。たとえばアンテナコイル２１０およびグランドプレーン２２０は低損失材料シートの対向側面に形成され、トレース２６５が形成されたＰＣＢ２５０に電気的および機械的に結合されてよい。他の例において、グランドプレーン２２０およびトレース２６５はＰＣＢ２５０の対向側面に形成され、スペーシング層２３０、（たとえばコイル状に巻かれた１または複数のワイヤ片としての）アンテナコイル２１０、および接触層２４０がそこに配置されてよい。追加の例において、トレース２６５、ＰＣＢ２５０、グランドプレーン２２０、スペーシング層２３０、アンテナコイル２１０、および接触層２４０は、単一の多層プリント回路基板として形成されてよい。いくつかの例において、図示された構造の１または複数は、図示された構造を備えるアンテナコイルアレイが可撓性であるように可撓性材料であってよい。
【００５５】
［0063］  いくつかの例において、図示された構造の１または複数は、そのような構造を通して埋め込みデバイス２０７および／または皮膚２０５へ照明が送達され得るように、および／または埋め込みデバイス２０７および／または皮膚２０５によって反射、散乱、蛍光吸収および再射出、または他の方法で射出された光がそのような構造を通して検出され得るように、透過性材料から成ってよい。追加または代替として、図示された構造の１または複数を通る窓が形成されてよく、そのような窓を通して照明を射出することが可能であり、および／またはそのような窓を通して埋め込みデバイス２０７および／または皮膚２０５から光を受け取ることが可能である。
ＩＩＩ．埋め込み可能マイクロ電子デバイスの例
【００５６】
［0064］  本明細書で説明されるリーダデバイスは、埋め込みデバイスへ無線（たとえば無線周波）エネルギを供給し、埋め込みデバイスへ無線伝送を送信し、埋め込みデバイスからの無線伝送を受信し、または他の方法で埋め込みデバイスと無線で相互作用するように構成されたアンテナコイルアレイを含む。そのような埋め込みデバイスは、そのような無線電力を受け取り、リーダデバイスと無線通信し、または他の何らかの機能を実行するように構成された１または複数のアンテナを含んでよい。そのような埋め込みデバイスは、そのような機能を提供し、および／または追加の機能を提供、たとえば特性を測定して測定した特性および／または他の何らかの情報（たとえば埋め込みデバイスのアイデンティティまたは動作状態に関する情報、暗号鍵に関する情報、ユーザプロフィルに関する情報またはユーザ認証情報）に関する無線伝送を送信するために埋め込みデバイスのセンサ（たとえば光センサ、加速度計、歪みセンサ、分析物センサ、生体電位センサ）を動作させるように構成された様々な電子機器を含んでよい。
【００５７】
［0065］  そのような埋め込みデバイスは、非常に小さなサイズを有し得る（たとえば、約１ミリメートル未満の最大寸法を有し得る）。したがって、本明細書で説明される埋め込みデバイスは、マイクロ電子デバイスとして説明され得る。そのようなマイクロ電子デバイスは、論理ゲート、マイクロコントローラ、またはリーダデバイスから受け取った無線電力によって給電され、および／またはリーダデバイスへの無線伝送を生成するように構成された他のデジタル論理素子を含んでよい。あるいは本明細書で説明されるような埋め込みデバイスは、アナログ部品（たとえば共振器、対象の物理変数に関連する容量を有する可変蓄電器、弾性表面波トランスデューサ、および／またはフィルタ）のみを含んでもよい。いくつかの例において、そのような埋め込みデバイスの部品（たとえば電子機器、センサ、アンテナ）は、体内環境から部品を保護するため、および／または埋め込みデバイスの生体適合性を向上するために、たとえばガラスなどの保護および／または封止シェルまたは層に封入され得る。
【００５８】
［0066］  本明細書で説明されるようなマイクロ電子埋め込みデバイス（たとえば１２０、２０７）は、マイクロ電子デバイスが小さなサイズ（たとえば約０．４ミリメートル未満の最大寸法）を有するように様々なプロセスによって形成され得る。いくつかの例において、これは、マイクロ電子デバイスの素子の大半または全てを単一の集積回路（たとえば約４００ミクロン未満×約４００ミクロン未満の面積および約１００ミクロン未満の厚さを有する集積回路）上または内部に形成することを含んでよい。すなわち、センサ、エネルギ受信機、送信機、コントローラ、および／またはマイクロ電子デバイスの他の何らかの素子が単一の集積回路に設けられ得る。いくつかの例において、そのような集積回路に追加の部品が形成され、および／または接着または接続されてよい。たとえば、コイルまたは他のアンテナ構造（複数も可）は、そのような集積回路の周辺に電気的に接続され、および／または巻き付けられてよい。また、たとえば埋め込み回路と埋め込み回路が埋め込まれまたは他の方法で設置された組織との間の境界面を制御するといったいくつかの機能を提供するために、保護材料、生体適合材料、分析物感知材料、または他のように構成された材料の層が、そのような集積回路の１または複数の表面に（たとえば集積回路を封入するように）形成され得る。いくつかの例において、マイクロ電子デバイスは、リフローハンダ付け、接着剤による接着、または他の方法で互いに接合された複数の集積回路から形成され得る（たとえばコントローラおよびセンサを含む第１の集積回路が、エネルギ受信機、送信機、およびエネルギ受信機および送信機に電子的に接続されたアンテナコイルを含む第２の集積回路に接合される）。
【００５９】
［0067］  具体的な例として、図３Ａおよび図３Ｂは、単一の集積回路３１０（たとえば、シリコンの単一片または他の何らかの半導体または他の集積回路基板材料から形成された集積回路）を備える埋め込み可能マイクロ電子デバイス３００を（それぞれ斜視図および断面図で)示す。マイクロ電子デバイス３００の様々な部品は、集積回路３１０から形成される。これらの部品は、アンテナコイル３２５、光起電力セル３２０、複数の光センサ３３０（たとえばフォトダイオード、フォトトランジスタ、他の何らかの光電子素子）、および第１および第２の電極３５０を含む。マイクロ電子デバイス３００は、集積回路３１０の表面（複数も可）に形成された、光フィルタ３３５、封止層３４０、および分析物感知物質３５５を更に含む。
【００６０】
［0068］  コイル３２５は、マイクロ電子デバイス３００に給電するために無線エネルギ（たとえば、リーダデバイスまたは他の外部システムから送信された無線周波エネルギ）を受信するように構成され得る。追加または代替として、コイル３２５は、外部システムまたはデバイスからの／への（たとえば本明細書のどこかで説明されるようなリーダデバイスのアンテナコイルアレイのアンテナコイルからの／への）無線伝送を受信および／または送信するように構成され得る。コイルは、コイル３２５によって後方散乱または他の方法で反射される受信無線周波エネルギ量のパターンを経時的に制御することによって無線表示を発するように動作してよい。これは、（たとえばコイル３２５の２つの端子にわたって特定の低または高インピーダンスを接続するように電気スイッチを動作させることによって）コイル３２５に特定のインピーダンスを接続することによって、経時的に、コイル３２５を離調または他の方法でコイル３２５の１または複数の電気特性を制御することを含んでよい。図示されるように、コイル３２５は、多層に形成された複数巻回の導電材料（たとえばポリシリコン、金属トレース、他の何らかの導電材料）を含む。あるいはコイルは、多層に形成された単一巻回（たとえば効果的に螺旋状のコイル）、単層に形成された複数巻回（たとえば渦巻コイル）、または他の何らかの形状または構成を含んでよい。また、マイクロ電子デバイス３００は、ストリップライン、フラクタルアンテナ、パッチアンテナ、または、マイクロ電子デバイス３００に給電するために無線エネルギを受信および／または無線伝送を送受信するように構成された他の何らかの形状の素子を含んでよい。
【００６１】
［0069］  追加または代替として、マイクロ電子デバイス３００は、ＬＥＤ、レーザ、または（たとえば、経時的に出射光エネルギの強度、波長、偏光度または方向、または他の何らかの特性の経時的パターンを制御することによって）光無線表示を提供するように構成された他の光電子素子（複数も可）(不図示) を含んでよい。
【００６２】
［0070］  光起電力セル３２０は、マイクロ電子デバイス３００に給電するために光エネルギを受信するように構成される。また、光起電力セル３２０は、光起電力セル３２０によって受け取った光の強度または他の特性を検出するため（たとえば、表面下血管系の一部を通して伝送され、光起電力セル３２０によって受け取った光の強度を検出するため）に光センサとして用いられ得る。これは、光起電力セル３２０によって生成された電流または電圧を検出することを含んでよい。
【００６３】
［0071］  光センサ３３０の各々は、フォトダイオード、フォトトランジスタ、光抵抗素子、または他の感光素子（複数も可）の１または複数を含む。光センサ３３０は、特定の波長、偏光、入射方向、または他の何らかの光特性を有する光の強度を検出し得る。いくつかの例において、これは、光センサ３３０の感光素子が受光強度を感知し、光フィルタ３３５は、感光素子によって検出された強度が特定の範囲の波長、偏光方向、または他の特性における光の強度に対応するように、特定の範囲の波長、偏光方向、または他の特性に対応しない波長、偏光方向、または他の特性を有する光を遮断するように構成されることを含んでよい。たとえば光フィルタ３３５は、ブラッグ反射器、色フィルタ、または特定の範囲の波長における光を通すように構成された他の素子を含んでよい。他の例において、光フィルタ３３５は、マイクロ電子デバイスに対して特定の範囲の角度から入射した光を通すように構成された格子または他の素子を含んでよい。光フィルタ３３５は、集積回路３１０から形成され得る（たとえば、格子を形成するための複数の導電トレース、ブラッグ反射器を形成するための様々な比誘電率を有する材料の複数の層から形成され得る）。追加または代替として、光フィルタ３３５は、たとえばスパッタリングまたは他の堆積技術によって、集積回路３１０とは別のプロセスにおいて形成され、その後、接着剤または他の何らかの手段によって集積回路３１０に接着されることによって、または他の何らかのプロセスに従って、集積回路３１０に形成または接着され得る。
【００６４】
［0072］  図示されるように、マイクロ電子デバイス３００は、複数の様々な光センサ３３０を含む。光センサ３３０は、マイクロ電子デバイスの様々な位置（たとえば光センサ３３０の位置に対応する位置）において受け取った光の実質的に同じ特性（たとえば、マイクロ電子デバイス３００に対する実質的に同じ範囲の入射角度からの特定の範囲の波長における受光の強度）を検出するように構成され得る。そのような例において、様々な光センサ３３０の出力は、光強度の勾配を決定するため、（たとえば、表面下血管系の一部の真下にある光センサ３３０によって受け取った光の強度と、表面下血管系の一部の真下にない光センサ３３０によって受け取った光の強度とを比較することによって）マイクロ電子デバイス３００に近接した表面下血管系の一部による相対的な光吸収を決定するため、または他の何らかの決定または機能を実行するために、マイクロ電子デバイス３００の表面にわたる光の強度をマッピングするために用いられ得る。追加または代替として、様々な光センサ３３０は、様々な範囲の波長における光、様々な入射方向からの光、または他の何らかの特性に従って異なる光を検出するように構成され得る。たとえば、第１の光センサ３３０は、表面下血管系の一部を通して伝送された第１の波長（たとえば赤色波長）の光を検出するように構成されてよく、第２の光センサ３３０は、表面下血管系の一部を通して伝送された第２の波長（たとえば近赤外波長）の光を検出するように構成されてよく、表面下血管系の一部における血液の酸素含有量または飽和度は、第１および第２の光センサ３３０によって検出された光の強度に基づいて決定され得る。
【００６５】
［0073］  第１および第２の電極３５０は、生体電位の検出（たとえば筋電図、心電図に関連する電圧および／または電流、または身体の他の電気活性細胞に関連する信号）を提供するため、分析物（たとえばヒドロニウムイオン、カリウム、ブドウ糖）の濃度を検出するため、または他の何らかの機能を提供するために様々な方法で構成および／または動作され得る。第１および第２の電極３５０は、集積回路３１０の形成中、金属および／または導電材料（たとえばポリシリコン、アルミニウム、金）から形成され得る。追加または代替として、銀、塩化銀、白金、金、または他の何らかの材料の層が後続して電極３５０の表面に（たとえばスパッタリング、電気めっきによって）形成され得る。
【００６６】
［0074］  いくつかの例において、電極３５０は、マイクロ電子デバイス３００が設置された皮膚または他の何らかの組織内の間質（または他の流体）内の分析物を検出するように構成され、および／または動作し得る。電極３５０は、たとえば分析物の濃度、存在、または他の何らかの特性に関連する電極３３０間の電圧および／または電極３３０を通過する電流を検出することによって、電気化学的に分析物を検出し得る。したがって、電極３５０の１つは作用電極として機能するように構成されてよく、作用電極上またはその付近の分析物と選択的に相互作用する固定化分析物感知物質３５５（たとえば試薬、たんぱく質、酵素）を有する。そのような分析物選択物質は、電極表面の架橋層に物質を架橋することによって作用電極の表面に固定され得る。これは、電極表面に物質の架橋層を形成するために、アルデヒド、ジアルデヒド（たとえばグルタルアルデヒド）、または他の架橋剤を用いることを含んでよい。追加または代替として、そのような分析物選択物質は、作用電極に設置された分析物透過性ポリマ層内に局在してよい。
【００６７】
［0075］  保護層３４０は、組織環境から（たとえば異物反応による損傷から）集積回路３１０を保護するため、組織を集積回路３１０から保護するため（たとえば集積回路２１０の毒性化学物質および／または表面が組織を損傷させ、および／または体内に有害な化学物質を放出することを防ぐため）、マイクロ電子デバイス２００の存在に対する身体の異物反応を軽減および／または制御するため、または他の何らかの機能を提供するために提供される。図示するように、保護層３４０は保護層３４０を通って形成された窓３４５を含み、それによってマイクロ電子デバイス３００の環境内の流体および／または組織が電極３５０および／または分析物感知物質３５５と接触することを可能にする。保護層３４０は、たとえば追加のセンサ（たとえば電極、圧力センサ、分析物または流体センサ）へのアクセスを提供するため、集積回路３１０を取り付ける（たとえば穴、タブ、または保護層３４０に形成された他の特徴に縫合糸または他の接続手段を取り付ける）ための手段を提供するため、または他の何らかの用途に従って、追加の窓または他の特徴を含んでよい。
【００６８】
［0076］  集積回路３１０は、外部供給源からの無線電力を受信するため（たとえば外部リーダデバイスまたは他の何らかの電力源からの光、無線周波、または他の形式のエネルギを受信するため）、マイクロ電子デバイス３００が体内に設置された身体の物理変数および／または血行動態または生理的パラメータを検出するため、検出された特性またはパラメータの無線伝送を提供するため、およびマイクロ電子デバイス３００の他の機能を提供するために、マイクロ電子デバイス３００の素子を動作させるように構成された電子機器（不図示）を更に含む。そのようなコントローラは、アナログ素子（たとえば増幅器、フィルタ、バッファ、電力調整回路、アナログ発振器）、デジタル素子（たとえばアナログデジタル変換器、マイクロプロセッサ、比較器、論理ゲート、デジタル発振器、メモリ）、またはマイクロ電子デバイス３００の機能を提供するように構成された他の部品を含んでよい。
【００６９】
［0077］  いくつかの例において、対象の特性またはパラメータに関連する信号を生成するためのデバイス３００のセンサ（たとえば光センサ３３０、光起電力セル３２０）の動作、およびそれに関連する無線表示の生成は、実質的にアナログの動作を伴ってよい。たとえば、センサによって生成される電流、電圧、または他の信号は、アナログ電圧制御発振器の周波数を制御するために適用され得る。アナログ電圧制御発振器の出力は、センサによって出力される信号に関連する周波数または他の特性を有しコイル３２５または他の何らかの伝送および／または放射手段によって送信される無線周波信号を生成するために（たとえば増幅器、ミクサ、または他の素子を介して）適用され得る。他の例において、センサによって生成される電流、電圧、または他の信号は、（たとえば、コイルに接続された電圧制御蓄電器の容量を制御すること、コイル３２５を離調するためにコイル３２５にインピーダンスを接続するように構成されたアナログスイッチを制御することによって）コイル３２５のインピーダンスを制御するために適用され得る。センサによって出力される信号に関連する、コイル３２５の実効インピーダンス、品質係数、または他の特性は、（たとえばアンテナコイル、または外部リーダデバイスの他の放出手段によって）コイル３２５に向かって無線周波エネルギを放出し、コイル３２５によって反射、後方散乱、または他の方法で応答として放出される放出エネルギの量、位相、または他の何らかの特性を検出することによって検出され得る。
【００７０】
［0078］  追加または代替として、対象の特性またはパラメータに関連する信号を生成するためのデバイス３００のセンサ（たとえば光センサ３３０、光起電力セル３２０）の動作、およびそれに関連する無線表示の生成は、デジタル動作を伴ってよい。たとえば、デバイス３００のアナログデジタル変換器は、マイクロ電子デバイス３００によって生成される電流、電圧、または他の信号に関連する１または複数のデジタルコードを生成するように動作してよい。マイクロ電子デバイス３００のマイクロコントローラまたは他のデジタル素子は、その後、生成されたデジタルコードに関連する（たとえば発された表示の強度または他の特性の時間変化における符号化を含む）表示を提供するために、マイクロ電子デバイス３００の表示手段（たとえばコイル、アンテナ、発光ダイオード、レーザ、液晶、電子ペーパー素子）によって生成、反射、後方散乱、または他の方法で放出された放射無線周波、光、または他の無線表示の強度、位相、周波数、偏光度または検出、または他の特性を経時的に制御してよい。また、そのようなマイクロコントローラ（またはマイクロ電子デバイス３００の他のデジタル素子）は、そのようなデジタルコードを今後の使用（たとえば後の時点の無線表示）のためにメモリ内に記憶するため、１または複数のそのようなデジタルコードに基づいて生理的または血行動態パラメータを決定するため（たとえば、表面下血管系の一部を通して伝送された光の強度を更に検出し、またはこれに基づいて血液の酸素含有量を決定するため）、そのように決定されたパラメータに関連する表示を提供するため、または他の何らかの動作を行うために動作してよい。
【００７１】
［0079］  図示されるマイクロ電子デバイス３００は、非限定的な例として意図されることに留意する。本明細書で説明されるようなマイクロ電子デバイスは、図示される素子より多いまたは少ない素子を含んでよく、あるいは追加の素子（たとえば追加の種類のセンサ、無線表示を提供するための追加の手段）を含んでよい。たとえばマイクロ電子デバイスは、表面下血管系の一部を全体的または部分的に包囲してよく、たとえば、（たとえば表面下血管系の一部における血圧、表面下血管系の一部における血液量に関連する）表面下血管系の一部の拡張が歪み感知伸長部を変形させ、マイクロ電子デバイスが表面下血管系の一部の血行動態特性に関連する歪みを検出することを可能にするように、表面下血管系の一部を少なくとも部分的に包囲するように構成された歪み感知伸長部を含んでよい。
【００７２】
［0080］  また、センサおよびそのようなセンサを含む埋め込み可能マイクロ電子デバイスは、本明細書において一例として、人間の皮膚表面下に（たとえば表面下血管系の一部に近接して）埋め込まれるように構成されるものとして説明されるが、開示されるマイクロ電子デバイスは、他の状況にも同様に適用され得ることに留意する。たとえば、本明細書に開示されるマイクロ電子デバイスは、動物の血行動態または生理的パラメータまたは他の動物関連情報を測定するために用いられる埋め込み可能デバイス内に含まれてよい。他の例において、本明細書に開示されるマイクロ電子デバイスは、自然環境の光強度または他の特性、たとえば廃棄物処理プロセス、薬物合成プロセス、食品調理プロセス、発酵プロセス、または医療プロセスなどの人工プロセスの一部である材料または流体、または他の何らかの材料または環境の光強度または他の特性を測定するためのデバイス内に含まれてよい。また、本明細書で説明されるようなリーダデバイス（すなわち、そのようなマイクロ電子デバイスと相互作用するように構成されたアンテナコイルアレイを含むリーダデバイス）は、そのような別の環境内および／またはその表面に取り付けられるように構成され得る。
ＩＶ．リーダデバイスの電子機器例
【００７３】
［0081］  図４は、外部リーダデバイス４８０と無線通信している埋め込みマイクロ電子デバイス４００を含むシステムのブロック図である。マイクロ電子デバイス４００は、マイクロ電子デバイス４００の１または複数の素子（たとえば電子機器、センサ、トランスミッタ、エネルギ受信機）を提供し、たとえば表面下血管系の一部がマイクロ電子デバイス４００と皮膚表面との間にあるように皮膚表面下に埋め込まれ、または他の方法で設置されるように構成された単一の集積回路４１０を含む。図示されるように、集積回路４１０は、光センサ４２０、トランシーバ４４０、およびコントローラ４５０を提供する。トランシーバ４４０は、外部リーダ４８０からの無線エネルギ４７１を受信することによってコントローラ４５０および／またはマイクロ電子デバイス４００の他の素子へ動作電圧を供給し、および／またはアンテナアレイ４７０を介して外部リーダ４８０へ無線伝送４７１を送信する。光センサ４２０は、マイクロ電子デバイス４００の環境から受け取った光、たとえば表面下血管系の一部によって反射、散乱、部分的に吸収、または他の方法で伝送された光の特性（たとえば強度）を検出するように構成される。そのような光は、外部リーダ４８０の発光器４６０によって供給される照明４６１として供給され、あるいは周囲光源または他の何らかの照明源から供給され得る。トランシーバ４４０は、コントローラ４５０によって、光センサ４２０を用いて検出または決定された情報および／または他の何らかの情報に関連する無線表示（たとえば無線周波表示４７１）を提供するように動作し得る。
【００７４】
［0082］  図示されるように、トランシーバ４４０、コントローラ４５０、および光センサ４２０は、集積回路４１０によって提供される。ただし、これらの構成部品の１または複数、またはその素子は、集積回路４１０に接着および／または形成され、および／または１または複数の追加の集積回路（たとえば、ハンダ付けされ、接着剤によって接着され、または他の方法で接合されて集積回路４１０に電気的に接続された１または複数の追加の集積回路）に設けられてよい。たとえば、トランシーバ４４０のコイルまたは他のアンテナは、集積回路４１０に形成または他の方法で配置されたワイヤループまたは他の導電素子として設けられ得る。いくつかの例において、そのような素子、または追加の集積回路は、集積回路４１０の表面に形成された１または複数のパッドを介して集積回路４１０に接続され得る。また、集積回路４１０は、集積回路４１０を保護するため、マイクロ電子デバイス４００と周囲の組織または流体との間の境界面を制御するため、または対象の分析物に対して集積回路のセンサ（たとえば電極）を敏感にするため、（たとえば、集積回路４１０において光センサ４２０の上に光フィルタを形成および／または配置することによって）光センサ４２０によって環境から受け取る光の特性を制御するために、保護層（たとえばポリマの層）または他の何らかの遮蔽層で覆われてよい。
【００７５】
［0083］  集積回路４１０に形成されたコントローラ４５０は、様々な素子を含んでよい。たとえばコントローラ４５０は、論理ゲート、論理演算ユニット、マイクロプロセッサ、レジスタ、デジタル発振器、カウンタ、論理バス、増幅器、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）、ミクサ、アナログ発振器、バッファ、または他の何らかの部品または複数の部品を含んでよい。そのような部品は、集積回路４１０上またはその内部に形成（たとえばパターニング）されたインターコネクタまたはトレースを介して電気的に接続され得る。コントローラ４５０は、アナログ部品（たとえば増幅器、バッファ、電流源）、論理素子（たとえば比較器、カウンタ、デジタル時計、または発振器）、または受光の強度または他の何らかの特性を検出するために光センサ４２０を動作させるように構成された他の部品（たとえばＡＤＣ）、符号器、変調器、ミクサ、増幅器、またはトランシーバ４４０を介して無線表示（たとえば光強度レベル、ＡＤＣによって生成されたデジタルコード、決定された生理的または血行動態パラメータ）を提供および／または他の機能を提供するように構成された他の素子を含んでよい。
【００７６】
［0084］  トランシーバ４４０は、マイクロ電子デバイス４００に給電するためにアンテナアレイ４７０のアンテナからの無線エネルギ（たとえば無線周波エネルギ）を受信するように構成され得る。そのような例において、トランシーバ４４０は、外部リーダ４８０からのＲＦエネルギを受信するように構成されたループアンテナ（たとえば、集積回路４１０上またはその内部に形成された１または複数の層および／または導電材料のループから形成され、および／または集積回路４１０に形成および／または配置された１または複数のワイヤループまたは他の導電材料から形成されたループアンテナ）を含んでよい。いくつかの例において、そのようなＲＦエネルギ受信アンテナは、たとえば無線伝送を送信することによって外部デバイスと通信するためにも用いられ得る。追加または代替として、マイクロ電子デバイス４００は、光起電力セル、フォトダイオード、または光エネルギを受け取るための他の何らかの手段を含んでよい。そのような光エネルギは、たとえば皮下にマイクロ電子デバイスが埋め込まれ、または他の方法で配置された皮膚表面を介してマイクロ電子デバイス３００の環境によって供給される周囲光であってよい。いくつかの例において、そのような光エネルギは、マイクロ電子デバイス４００へ光エネルギを供給するように構成された外部デバイスの発光器（たとえば赤外光、可視光、または紫外光発光器）（たとえばリーダデバイス４８０の発光器４６０）によって供給され得る。そのような例において、外部デバイスによって放出される光エネルギは、特定の波長（たとえば、血液および／または皮膚内の組織による吸収が最小限である波長）を有してよく、マイクロ電子デバイス４００の光エネルギ受信素子（複数も可）（たとえばフォトダイオードまたは光起電力セル）は、放出された光エネルギを効率的に受信し、受信したエネルギをマイクロ電子デバイス４００に給電するために供給するように構成され得る。
【００７７】
［0085］  センサインタフェースモジュール４５２は、光センサ４２０によって受け取られる光の特性を検出するために用いられる様々な方法、および／または対象の生理的および／または血行動態パラメータに関連する他の物理変数を検出するために用いられるマイクロ電子デバイス４００の追加のセンサ（不図示）の構成または動作に従う様々な形式をとってよい。光センサ４２０は、フォトダイオード、フォトトランジスタ、光抵抗素子、または、受光の強度、特定の範囲の波長における受光の強度、特定の範囲の偏光における受光の強度、マイクロ電子デバイス４００に対する特定の範囲の入射角度からの受光の強度に関連する電圧、電流、または他の何らかの電気信号を出力し、または受光の他の何らかの特性を検出するように構成された他の何らかの部品を含んでよい。センサインタフェースモジュール４５２は、増幅器、トランスインピーダンス増幅器、フィルタ、バッファ、基準電圧回路、ＡＤＣ、または、光センサ４２０によって受け取った光の検出特性に関連する信号を出力するため（たとえば１または複数のデジタルコードを出力するため）に光センサ４２０（または他の何らかのセンサ（複数も可））を動作させるように構成された他の部品を含んでよい。
【００７８】
［0086］  追加または代替のセンサがセンサインタフェースモジュール４５２によって動作し得る。そのようなセンサは、温度センサ、歪みセンサ、加速度計、ジャイロスコープ、圧力センサ、電界または磁界センサ、電極または電極と接触する組織または流体の２つ以上の位置間の電位および／または電流を検出するように構成された他の素子、分析物センサ、または他の何らかの種類のセンサを含んでよい。
【００７９】
［0087］  センサインタフェース４５２は、光センサ４２０（またはマイクロ電子デバイス４００の他の何らかのセンサ）および／またはセンサインタフェース４５２の素子によって生成される、血行動態および／または生理的パラメータ、たとえば血流量、血液酸素化、皮膚内の血液量、または他の何らかの物理変数に関連する電気信号を受信し、デジタルコードを生成するように構成されたＡＤＣを含んでよい。電気信号は、電極、増幅器、バッファ、光検出器、マルチプレクサ、またはマイクロ電子デバイス４００の他の何らかの電子部品（複数も可）によって生成される信号であってよい。また、生成されるデジタルコードは、電圧、電流、周波数、パルスレート、パルス間隔、または電気信号の他の何らかの特性に関連してよい。ＡＤＣは、直接変換ＡＤＣ、逐次比較ＡＤＣ、ランプ比較ＡＤＣ、パイプラインＡＤＣ、シグマデルタＡＤＣ、または、受信電気信号の特性に基づいてデジタルコードを生成するように構成された他の何らかの種類のＡＤＣおよび／または電子部品を含んでよい。追加または代替として、対象の特性に関連する信号は、対象の特性に関連する表示を提供するために、デバイス４００のアナログ電子機器によって（たとえばトランシーバ４４０によって送信される無線伝送の周波数、位相、または他の特性を制御するように電圧制御発振器を制御するために）用いられ得る。
【００８０】
［0088］  コントローラ４５０は、センサインタフェース４５２によって生成された１または複数のデジタルコードまたは他の信号に基づいて、検出された生理的パラメータ（たとえば脈拍数、血中酸素含有量）の値を決定するように構成され得る。たとえばコントローラ４５０は、デジタル加算器、乗算器、論理演算ユニット、プログラマブルゲートアレイ、レジスタ、塁算器、バレルシフタ、または関連する生理的パラメータの値を決定するために生成されたデジタルコードに計算を実行するように構成された他の論理素子を含んでよい。デバイス４００は、様々な要因または他の事項に応答して生理的パラメータ（たとえば脈拍数、血中酸素含有量）の１または複数の値を決定するように動作し得る。たとえばデバイス４００は、生理的パラメータの値を要求する他のシステムからの（たとえば通信回路４５６を用いて外部リーダ４８０からの）通信を受信してよく（たとえば、リーダ４８０は、アンテナアレイ４７０のアンテナコイル、発光器４６０、またはそのような要求を表示する他の何らかの部品を用いて無線信号を送信してよく）、コントローラ４５０はそれに応答して、生理的パラメータの値を決定し、トランシーバ４４０を用いてそのような値を無線表示してよい。追加または代替として、マイクロ電子デバイス４００は、無線伝送を提供するように動作し、物理変数を検出するように光センサ４２０または他の何らかのセンサを動作させ、そのようなセンサ動作に基づいて生理的パラメータを決定し、または、トランシーバ４４０を用いてアンテナアレイ４７０からの受信電力に応答して他の何らかの機能を実行するように動作し得る。
【００８１】
［0089］  メモリ４５４は、検出および／または決定された生理的特性に関連する（たとえば受光強度、血中酸素含有量に関連する）情報（たとえばデジタルコード）、較正情報、および／またはマイクロ電子デバイス４００によって検出され、またはマイクロ電子デバイス４００に入力された他の情報を記録および／またはログする手段をマイクロ電子デバイス４００に提供するように構成された様々な揮発性および不揮発性電子記憶素子を含んでよい。たとえばメモリ４５４は、ＥＥＰＲＯＭメモリ、フラッシュメモリ、ＮＶＲＡＭメモリ、ＤＲＡＭメモリ、ＳＲＡＭメモリ、フリップフロップ、または他の情報記憶素子を含んでよい。メモリ４５４は、ある特定の検出レートで光センサ４２０を用いて検出されたある特定の期間の情報（たとえば、光センサ４２０によって生成された信号に基づいて生成されたデジタルコード）を記録するのに十分な情報記憶容量を有してよい。追加または代替として、マイクロ電子デバイス４００は、マイクロ電子デバイス４００に外付けであり、上述したように（たとえば生成されたデジタルコードを記憶、マイクロ電子デバイス４００の較正または他の構成データを記憶および／またはそれらにアクセスするために）用いられ得るメモリと通信状態であってよい。
【００８２】
［0090］  コントローラ４５０は、トランシーバ４４０を介してアンテナアレイ４７０のアンテナコイルへ無線伝送を提供するための通信回路４５６を含む。通信回路４５６は任意選択的に、コイル、アンテナ、またはトランシーバ４４０の他の素子によって無線周波表示として送信される搬送波周波数において情報を変調および／または復調するための１または複数の発振器、ミクサ、周波インジェクタなどを含んでよい。いくつかの例において、マイクロ電子デバイス４００は、外部リーダ４８０のアンテナアレイのアンテナコイルによって知覚できるようにトランシーバ４４０のアンテナ（たとえばループアンテナまたはコイル）のインピーダンスを変調することによって、情報（たとえば生成されたデジタルコード、それらから決定された生理的パラメータの値）を送信するように構成される。たとえば通信回路４５６は、トランシーバ４４０のアンテナからの後方散乱放射の振幅、位相、および／または周波数を変化させることができ、そのような変動は、アンテナアレイ４７０のアンテナコイルによって検出され得る。そのような無線通信は、１または複数の既存の後方散乱無線通信規格、たとえばＲＦＩＤに準拠してよい。追加または代替として、通信回路４５６およびトランシーバ４４０は、他の何らかの方法に従って、たとえばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ低エネルギ）、ＺｉｇＢｅｅ、ＷｉＦｉ、ＬＴＥ、および／または他の何らかの無線通信規格またはスキームに従って無線信号を送信するように構成され得る。いくつかの例において、そのような通信（たとえばマイクロ電子デバイス４００から伝送されるデータ）は暗号によって保護されてよく、すなわち無線通信リンクが暗号化されてよい。
【００８３】
［0091］  図４に示すブロック図は、説明の都合上、機能モジュールに関して説明されることに留意する。ただし、マイクロ電子デバイス４００の実施形態は、単一の集積回路（たとえば４１０）に実装された機能モジュール（「サブシステム」）の１または複数、物理的および電気的に互いに接合された複数の集積回路、そのような集積回路（複数も可）に形成および／または配置された１または複数のワイヤループまたは他の素子によって、または他の何らかの事項に従って構成され得る。
【００８４】
［0092］  外部リーダ４８０は、アンテナアレイ４７０を含む。アンテナアレイは、特定の領域（たとえばマイクロ電子デバイス４００が皮下に設置された皮膚表面）にわたり、トランシーバ４４０のアンテナとのそれぞれの度合の電磁的結合を有する複数のアンテナコイルを含む。アンテナアレイ４７０は、（たとえば無線周波スイッチを用いて）アレイ４７０のアンテナコイルを選択し、軌道４４０のアンテナを介して（ｉ）マイクロ電子デバイス４００からの無線伝送４７１を受け取ること、または（ｉｉ）マイクロ電子デバイス４００へ無線電力４７１を供給することの少なくとも１つのために選択されたアンテナコイルを動作させるように動作可能である。いくつかの例において、マイクロ電子デバイス４００へ無線周波エネルギを供給するために用いられるアンテナは、リーダデバイス４８０への情報の無線伝送を供給するためにマイクロ電子デバイス４００によって後方散乱または他の方法で反射される送信無線周波エネルギの量を検出するために更に用いられ得る。アンテナアレイ４７０および／またはそのアンテナコイルは、追加の機能を実行、たとえばマイクロ電子デバイス４００へ無線伝送を送信し、マイクロ電子デバイス４００の位置、方向、または深さを検出し、または他の何らかの機能を実行するために構成され得る。
【００８５】
［0093］  外部リーダ４８０は更に、発光器４６０を含む。発光器４６０は、マイクロ電子デバイス４００の光センサ４２０によって受け取られ得る照明４６１を供給するように構成される。発光器４６０は、特定の波長、スペクトルコンテンツ、偏光度または偏光方向、コヒーレンス長、または用途に従って指定された他の何らかの特性を有する光を射出するように構成された１または複数のＬＥＤ、レーザ、または他の発光素子を含んでよい。そのような照明は、表面下血管系の一部または他の対象組織またはターゲットによって散乱、部分的に吸収、蛍光吸収および再射出、反射、または他の方法で伝送され得る。出射光と対象ターゲット（たとえば表面下血管系の一部内の血液）との間のそのような相互作用の特性は、たとえばターゲットの１または複数の特性を決定するために、光センサ４２０によって検出され得る。たとえば、１または複数の波長における表面下血管系の一部内の血液による光の吸収量は、表面下血管系の一部内の血液量、血液の酸素含有量、または他の何らかの特性に関連し得る。追加または代替として、表面下血管系の一部内の血液によって散乱または他の方法で伝送されるコヒーレント光における強め合う干渉および弱め合う干渉の時変パターンは、表面下血管系の一部内を流れる血液細胞の速度（たとえば速度分布）に関連し得る。発光器４６０は、連続的に、パルス状に、または他の何らかのパターンに従って光を射出してよい。また、発光器４６０は、光センサ４２０を用いてコントローラ４５０によって検出され得る情報を、たとえば光パルスの符号化パターンで光学的に示すように動作し得る。
【００８６】
［0094］  いくつかの例において、発光器４６０は、発光器のアレイを備えてよい。そのようなアレイの各発光器は、リーダデバイス４８０に近接した組織（たとえば皮膚、表面下血管系）の対応部分およびその内部の埋め込みデバイス（たとえば４００）へ照明を供給するように構成され得る。そのような発光器は、埋め込みデバイス４００に光学的に給電するための照明を供給、光センサ４２０を照明、埋め込みデバイス４００への光伝送（たとえばコマンド、プログラミング）を提供し、または他の何らかの機能を提供するように構成され得る。そのような発光器アレイ４６０の発光器は、光電力伝達の効率を最大化し、光センサ４２０を用いた何らかの生理的パラメータの光検出を最適化し、組織の露光量を最小化するように、または他の何らかの事項に従って選択され得る。いくつかの例において、アンテナコイルアレイ４７０の各アンテナコイルは、そのような発光器アレイ４６０の発光器の１または複数に関連してよい。特定のアンテナコイルの選択は、照明を供給するように動作し得る関連する発光器の選択を含んでよい。いくつかの例において、発光器とアンテナコイルとの関連性は、１対１であってよい（すなわち、発光器アレイ４６０は、アンテナコイルアレイ４７０の各アンテナコイルについて１つの発光器を含んでよい）。あるいは、各アンテナコイルは複数の発光器（たとえば、アンテナコイルの縁部に沿って配置された発光器のセット）に関連してよく、および／または各発光器は複数のアンテナコイル（たとえば、アンテナコイルと隣り合ったまたは近接したアンテナコイルのセット）に関連してよい。外部リーダ４８０は、メモリ４８２と通信状態にあるプロセッサ４８６を有するコンピューティングシステムも含む。外部リーダ４８０は、ユーザコントロール４８５、ディスプレイ４８７、および通信インタフェース４８９の１または複数を含んでもよい。メモリ４８２は、限定ではないが磁気ディスク、光ディスク、有機メモリ、および／またはプロセッサ４８６によって読取可能な他の任意の揮発性（たとえばＲＡＭ）または不揮発性（たとえばＲＯＭ）記憶システムを含み得る非一時的コンピュータ可読媒体である。メモリ４８２は、たとえばセンサ読取値（たとえば、光センサ４２０を用いて生成された信号に関連する、生成されたデジタルコードおよび／またはそこから決定された生理的特性の値）、（たとえばマイクロ電子デバイス４００および／または外部リーダ４８０の挙動を調整するための）プログラム設定などのデータの表示を記憶するためのデジタル記憶装置４８３を含み得る。
【００８７】
［0095］  メモリ４８２は、命令４８４によって指定されたプロセスを外部リーダ４８０に実行させるためにプロセッサ４８６によって実行するためのプログラム命令４８４も含んでよい。たとえばプログラム命令４８４は、本明細書で説明された機能のいずれかを外部リーダ４８０に実行させ得る。たとえばプログラム命令４８４は、外部リーダ４８０に、マイクロ電子デバイス４００から通信された情報（たとえばセンサインタフェース４５２によって生成されたデジタルコード、そこからコントローラ４５０によって決定された生理的パラメータの値）を、ユーザコントロール４８５を介して入力されたコマンドに応答してディスプレイ４８７にその情報を表示することによって検索することを可能にするユーザインタフェースを提供させ得る。外部リーダ４８０は、アンテナアレイ４７０のアンテナコイルを選択し、選択されたアンテナコイルを用いてマイクロ電子デバイス４００からの無線伝送４７１を受信し、選択されたアンテナコイルを用いてマイクロ電子デバイス４００を少なくとも部分的に給電するために無線エネルギ４７１を供給し、または他の何らかの機能を実行する（たとえばマイクロ電子デバイス４００へ無線伝送を送信する）ようにアンテナアレイを動作させるための１または複数のハードウェア部品も含んでよい。外部リーダ４８０は、対象のターゲット（たとえば表面下血管系の一部）を照明４６１し、または他の何らかの動作を実行するように発光器４６０を動作させるための１または複数のハードウェア部品も含んでよい。
【００８８】
［0096］  また外部リーダ４８０は、通信媒体４９１を介して遠隔システム４９０と信号を通信するための通信インタフェース４８９を含むように構成されてもよい。たとえば遠隔システム４９０は、スマートフォン、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、またはパーソナルコンピュータであってよく、通信インタフェース４８９および通信媒体４９１はそれぞれＢｌｕｅｔｏｏｔｈモジュールおよび無線Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信信号であってよい。この例において、外部リーダ４８０は、生理的パラメータに関する情報またはマイクロ電子デバイス４００によって検出または決定された他の情報を、記憶およびオフライン分析のためにスマートフォン、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、またはパーソナルコンピュータへ送信するように構成され得る。他の例において、遠隔システム４９０は、医院また医師の診療所にあるサーバであり、通信インタフェース４８９はＷｉＦｉ無線モジュールであり、通信媒体４９１は、遠隔サーバとＷｉＦｉ無線モジュールとの間のデータ転送を可能にすることができるネットワークである。医師は、患者の体調に関連する決定または診断を行うためにこのデータを用いてよい。また、外部リーダ４８０は、たとえばサンプリング周波数を増加または減少させるために遠隔位置の医師によって送信された命令など、遠隔サーバからの信号を受信するように構成され得る。通信インタフェース３８９は、他の形式の有線または無線通信、たとえばＣＤＭＡ、ＥＶＤＯ、ＧＳＭ（登録商標）／ＧＰＲＳ、ＷｉＭＡＸ、ＬＴＥ、赤外線、ＺｉｇＢｅｅ、イーサネット（登録商標）、ＵＳＢ、ＦｉｒｅＷｉｒｅ、有線シリアルリンク、または近距離無線通信を可能にするように構成されてよい。
【００８９】
［0097］  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および／または無線電力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であってよい。外部リーダ４８０は、たとえば無線通信リンク４７１および／または無線電力４７１が、ポータブルコンピューティングデバイスで通常利用されない搬送波周波数の電磁界および／または電磁波を含む例において、ポータブルコンピューティングデバイスに差し込まれ得るアンテナアレイモジュールとして実装されてもよい。いくつかの例において、外部リーダ４８０は、無線通信リンク４７１および／または無線電力リンク４７１を低電力バジェットで動作させることができるように、マイクロ電子デバイス４００の比較的近くに定期的に置かれるように構成された専用デバイスである。
【００９０】
［0098］  本明細書のどこかで説明されるように、そのようなアンテナコイルアレイ（たとえば１４０、４７０）の特定のアンテナは、埋め込みデバイスへ無線電力を供給し、そのような埋め込みデバイスからの無線伝送を受信し、または他の何らかの動作を実行するために選択され、動作し得る。そのようなアンテナアレイおよび／またはそのアンテナコイルは、この機能を提供するために様々な方法で構成され得る。いくつかの例において、アンテナコイルの各々は、それぞれの受信機および／または送信機に結合されてよく、特定のアンテナコイルの選択は、選択されたアンテナコイルの受信機および／または送信機を選択し動作させるとともに、選択されていないアンテナコイルの受信機および／または送信機を無効にし、または他の方法で操作することを含んでよい。たとえば、選択されていないアンテナコイルの受信機および／または送信機は、たとえば無線電力を供給し、無線伝送を受信し、または他の何らかの機能を実行するために選択されたアンテナコイルの動作に、選択されていないアンテナコイルが干渉することを防ぐために、選択されていないアンテナコイルをそれぞれの特定の高インピーダンスに接続（たとえば、選択されていないアンテナコイルを他の部品から電気的に断絶）し、または特定の低インピーダンスに接続（たとえば、選択されていないアンテナコイルの端子を電気的に短絡）するように動作してよい。
【００９１】
［0099］  追加または代替として、アンテナアレイのアンテナコイルの全て（またはアンテナアレイのアンテナコイルのサブセット）が、無線周波（ＲＦ）スイッチを介して受信機および／または送信機に結合されてよい。そのような例において、選択されたアンテナコイルを動作させることは、選択されたアンテナコイルを受信機および／または送信機に結合するようにＲＦスイッチを動作させることを含んでよい。これを説明するために、図５は、リーダデバイス５００の素子を示す。素子は、それぞれの整合回路５１６ａ〜５１６ｅを介してＲＦスイッチ５２０に電気的に接続された、（たとえば、アレイが皮膚表面の特定の領域に取り付けられた場合そのような皮膚表面にかかるように構成された）アンテナコイルアレイ５１０のアンテナコイル５５１ａ〜５５１ｅを含む。ＲＦスイッチは、整合回路５２５を介してトランシーバ５３０に接続される。
【００９２】
［0100］  ＲＦスイッチ５２０は、（それぞれの整合回路５１５ａ〜５１５ｅを介して）アンテナコイル５１１ａ〜５１１ｅの１つを、更なる整合回路５２５を介してトランシーバ５３０に選択的に結合するように構成された様々な部品を含んでよい。ＲＦスイッチ５２０は、１または複数のトランジスタ、電界効果トランジスタ、バイポーラトランジスタ、接合形電界効果トランジスタ、中継器、または、（対応する整合回路を介して）選択されたアンテナコイルの１または複数の端子を（更なる整合回路５２５を介して）トランシーバ５３０に選択的に結合するように制御可能な他の電気切換え素子を含んでよい。また、ＲＦスイッチ５２０は、たとえば選択されていないアンテナコイルによる（たとえば無線電力を供給、無線伝送を受信するための）選択されたアンテナコイルの動作への干渉を低減するために、選択されていないアンテナコイルをそれぞれの特定の高または低インピーダンスに結合するように構成され、および／または動作し得る。
【００９３】
［0101］  トランシーバ５３０は、様々な増幅器、バッファ、発振器、フィルタ、変調器、または（ｉ）アンテナコイル５１１ａ〜５１１ｅの選択された１つを介して埋め込みデバイスへ無線電力を提供すること、または（ｉｉ）アンテナコイル５１１ａ〜５１１ｅの選択された１つを介して埋め込みデバイスからの無線伝送を受信することの少なくとも１つのように構成された他の素子を含んでよい。トランシーバ５３０は、両方の動作を実行し、または更に追加の動作を実行する、たとえばアンテナコイル５１１ａ〜５１１ｅの選択された１つを介して埋め込みデバイスへ無線伝送を送信するように構成され得る。いくつかの例において、トランシーバ５３０は、選択されたアンテナコイルを介して埋め込みデバイスへ無線周波無線エネルギを供給し、選択されたアンテナコイルを介して、埋め込みデバイスのアンテナによって後方散乱または他の方法で反射された供給無線エネルギの量として無線伝送を受信するように構成され得る。
【００９４】
［0102］  いくつかの例において、ＲＦスイッチ５２０のポートのインピーダンスは、ＲＦスイッチ５２０が電気的に結合されている部品、たとえばアンテナコイル５１１ａ〜５１１ｅ、トランシーバ５３０と実質的に異なり得る。そのような例において、整合回路５１５ａ〜５１５ｅ、５２５は、リーダデバイス５００の部品間でインピーダンスを整合させるために提供され得る。そのような整合回路は、コイル、チョーク、蓄電器、ストリップライン、スタブ、レジスタ、またはリーダデバイス５００の部品間で無線周波エネルギまたは信号を伝達するように構成された他の部品を含んでよい。そのような整合回路は追加の機能を有してよく、たとえばＲＦスイッチ５２０とアンテナコイル５１１ａ〜５１１ｅとの間に設けられた整合回路５１５ａ〜５１５ｅは、アンテナコイル５１１ａ〜５１１ｅの共振周波数、品質係数、または他の何らかの特性を設定してよい。ただし、いくつかの例において、アンテナコイル整合回路５１５ａ〜５１５ｅおよび／または追加の整合回路５２５は、たとえばＲＦスイッチ５２０のポートのインピーダンスがアンテナコイル５１１ａ〜５１１ｅおよび／またはトランシーバ５３０のインピーダンスと実質的に整合するという理由から省略されてもよいことに留意する。
【００９５】
［0103］  図示されたマイクロ電子デバイス４００および外部リーダ４８０、５００の部品は非限定的な実施形態例として意図されること、および本明細書で説明されるようなマイクロ電子デバイスおよび／または外部リーダは、図示される素子より多いまたは少ない素子を含んでよく、および／または追加の素子を含んでよいことに留意する。たとえば外部リーダ４８０は、発光器（たとえば４６０）を含まなくてもよい。そのような例において、対象のターゲット（たとえば表面下血管系の一部）は、他の何らかの光源（たとえば周囲光源）によって照明され得る。埋め込みデバイス、およびそのような埋め込みデバイスに給電し、埋め込みデバイスからの無線伝送を受信し、または埋め込みデバイスと他の方法で相互作用するように構成された外部リーダの追加の例が想定される。
Ｖ．方法例
【００９６】
［0104］  図６は、リーダデバイス、たとえば本明細書のどこかで説明されるようなリーダデバイスを動作させるための方法６００のフローチャートである。リーダデバイスは、皮膚表面下の組織に埋め込まれる、マイクロ電子デバイスと連携して動作（たとえばマイクロ電子デバイスへエネルギを供給、またはマイクロ電子デバイスからの無線伝送を受信）するように構成され、あるいは他の方法で構成されたデバイスである。リーダデバイスは、皮膚表面の特定の領域にかかるアンテナコイルアレイを含む。アレイの各アンテナコイルは、埋め込みデバイスのアンテナとのそれぞれの度合の電磁的結合を有する。
【００９７】
［0105］  方法６００は、リーダデバイスを皮膚表面に取り付けること６０２を含む。これは、リーダデバイスを埋め込みデバイスに近接して載置し、その場に手で保持することを含んでよい。追加または代替として、リーダデバイスを皮膚表面に取り付けることは、リーダデバイスを身体部位に、たとえば埋め込みデバイスが手首の皮膚表面下に位置する例では着用者の手首に固定するために、ストラップ、クラスプ、接着剤、または、リーダデバイスの他の取付け手段を操作することを含んでよい。
【００９８】
［0106］  方法６００は更に、アンテナコイルアレイのアンテナコイルを選択すること６０４を含む。アンテナコイルを選択することは、様々な要因に基づいて、たとえば埋め込みデバイスのアンテナとアレイの各アンテナコイルとの結合の度合に基づいて実行され得る。これは、埋め込みデバイスの位置を決定すること、およびアレイのうち埋め込みデバイスの位置に最も近いアンテナコイルを選択することを含んでよい。アンテナコイルを選択することは、埋め込みデバイスのアンテナとアレイの各アンテナコイルとの電磁的結合の度合を直接または間接的に検出すること、および最大の結合度合を有するアンテナコイルを選択することを含んでよい。たとえば、アンテナコイルを選択することは、各アンテナコイルによって受信した（たとえば埋め込みデバイスからの）無線周波信号の受信信号強度を検出すること、およびアレイのうちどのアンテナコイルが最大受信信号強度を有するかを決定することを含んでよい。いくつかの例において、特定のアンテナコイルによって受信される無線周波信号は、その特定のアンテナコイルからの無線周波無線エネルギの受信に応答して埋め込みデバイスによって送信されてよく、すなわち、アンテナコイルを選択することは、アレイの各アンテナコイルを用いて埋め込みデバイスに給電し、それに応答して送信された埋め込みデバイスからの信号を受信しようと試みることを含んでよい。アンテナコイルを選択すること６０４は、追加または代替ステップを含んでもよい。
【００９９】
［0107］  方法６００は更に、（ｉ）埋め込みデバイスへ無線電力を供給すること、または（ｉｉ）埋め込みデバイスからの無線伝送を受信することの少なくとも１つのために選択されたアンテナコイルを動作させること６０６を含んでよい。これは、選択されたアンテナコイルを無線周波受信機、送信機、および／またはトランシーバに結合するために無線周波スイッチを動作させることを含んでよい。埋め込みデバイスへ無線電力を供給するために選択されたアンテナコイルを動作させること６０６は、選択されたアンテナコイルを特定の周波数の無線周波エネルギで駆動することを含んでよい。いくつかの例において、選択されたアンテナコイルを動作させること６０６は、埋め込みデバイスへ無線電力を供給すること、および埋め込みデバイスからの無線伝送を受信することの両方を含んでよい。たとえば、選択されたアンテナコイルは、埋め込みデバイスへ無線周波無線エネルギを供給するために用いられてよく、埋め込みデバイスは、選択されたアンテナへ後方散乱または他の方法で反射される供給無線エネルギの量を制御するように埋め込みデバイスのアンテナを動作させ得る。選択されたアンテナはその後、埋め込みデバイスからの無線伝送を受信するために、反射無線エネルギの振幅、位相、または他の特性を検出するように動作し得る。選択されたアンテナコイルを動作させること６０６は追加の動作を含んでよく、たとえば選択されたアンテナコイルは、埋め込みデバイスへ無線伝送（たとえばコマンド、較正データ、動作パラメータ）を送信するように動作し得る。
【０１００】
［0108］  方法６００は、追加のステップを含んでよい。方法６００は、（たとえば表面下血管系の一部を通して）埋め込みデバイスへ光を伝送することを含んでよく、それによって埋め込みデバイスの光センサは、対象のターゲット（たとえば表面下血管系の一部）によって散乱、反射、部分的に吸収、または他の方法で伝送された透過光の一部を検出する。そのような例において、埋め込みデバイスの光センサによって検出される受光の特性（たとえば強度）は、表面下血管系の一部内の血液量、そのような血液の酸素含有量、そのような血液の血圧または血流量、または対象のターゲット（たとえば表面下血管系の一部および／またはその内部の血液）の他の何らかの血行動態特性または他の特性に関連し得る。方法６００は、１または複数の時点で埋め込みデバイスの光センサまたは他の何らかの種類のセンサを用いて検出された検出物理変数（たとえば受光の強度）に関連する、埋め込みデバイスから（選択されたアンテナを用いて）受信した無線伝送に基づいて、そのような血行動態特性または他の特性をリーダデバイスによって決定すること、たとえば、表面下血管系の一部を透過し複数の様々な時点で光センサを用いて検出された光の強度の受信表示に基づいて、心拍数、パルスタイミング、血圧、または表面下血管系の一部および／またはその内部の血液の他の特性を決定することを含んでよい。出射光は、追加または代替として、埋め込みデバイスへ光電力を供給し、埋め込みデバイスへ光無線伝送（たとえばコマンド、プログラミング）を提供し、または他の何らかの機能を提供するために用いられ得る。リーダデバイスは発光器アレイを含んでよく、リーダデバイスの各アンテナコイルは、発光器の１または複数と関連し得る。そのようなアレイの発光器は、アンテナコイルアレイのアンテナコイルの選択に基づいて（たとえば上述したように照明を供給するために）動作してよく、すなわち、選択されたアンテナコイルに関連する１または複数の発光器が照明を供給するために動作し得る。方法６００は、追加のステップ、ここに記載したものに代わるステップを含んでもよい。
ＶＩ．結論
【０１０１】
［0109］  実施形態例が個人または個人のデバイスに関する情報を伴う場合、実施形態は、プライバシー制御を含むものとして理解すべきである。そのようなプライバシー制御は少なくとも、デバイス識別子の匿名化、透明性、およびユーザの製品使用に関する情報をユーザが修正または削除することを可能にする機能を含むユーザ制御を含む。
【０１０２】
［0110］  また、本明細書で説明される実施形態がユーザに関する個人情報を収集し、または個人情報を使用し得る場合、ユーザは、プログラムまたは機能がユーザ情報（たとえばユーザの治療履歴、ソーシャルネットワーク、社会的行動または活動、職業、ユーザ嗜好、またはユーザの現在位置に関する情報）を収集するか否かを制御し、あるいはユーザとの関連性が高いコンテンツサーバからコンテンツを受け取るか否かおよび／またはどのように受け取るかを制御する機会を与えられ得る。また、特定のデータは、記憶または使用される前に、個人を特定できる情報が削除されるように１または複数の方法で扱われ得る。たとえばユーザＩＤは、ユーザに関して個人を特定可能な情報を決定できないように、または（たとえば都市、ＺＩＰコード、または国レベルなどで）位置情報が取得されたユーザの地理的位置が生成されず、ユーザの特定の位置を決定することができないように扱われてよい。このように、ユーザは、ユーザに関する情報がどの程度コンテンツサーバによって収集および使用されるかに関する制御を有してよい。
【０１０３】
［0111］  図面に示される特定の構成は、限定的なものと見なすべきではない。他の実施形態は、所与の図面に示される各要素より多いまたは少ない要素を含み得ることを理解すべきである。また、図示される要素のいくつかは、組み合わせられ、または省略され得る。また更に、典型的な実施形態は、図面に示されない要素を含んでよい。
【０１０４】
［0112］  また、様々な態様および実施形態が本明細書に開示されたが、当業者には他の態様および実施形態が明らかである。本明細書に開示された様々な態様および実施形態は、説明目的のためであって限定的であることは意図されておらず、適正な範囲および主旨は以下の特許請求の範囲によって示される。本明細書に提示される主題事項の主旨または範囲から逸脱することなく、他の実施形態が用いられ、他の変更がなされ得る。本開示の態様は、本明細書で一般に説明され図面に示されたように、多種多様な構成で構成、代替、結合、分離、および設計され得ることが容易に理解される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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