(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
身体に装着可能な表面を含むように形成されたポリマー材料と、
前記ポリマー材料に少なくとも部分的に埋め込まれた第１の基板と、
前記第１の基板上に配設されたアンテナと、
電気化学センサと
を備える装置であって、前記電気化学センサが、
前記第１の基板とは異なるセンサ基板であり、第１の側および前記第１の側の反対側の第２の側を含むセンサ基板、
前記センサ基板の前記第１の側に配設された作用電極、
前記センサ基板の前記第１の側に配設された参照電極、
前記センサ基板の前記第２の側に配設された第１の導電性接続パッドであり、前記作用電極に電気的に結合された第１の導電性接続パッド、および
前記センサ基板の前記第２の側に配設された第２の導電性接続パッドであり、前記参照電極に電気的に結合された第２の導電性接続パッド、
を備え、前記装置がさらに、
前記第１導電性接続パッドおよび前記第２の導電性接続パッドを介して前記電気化学センサに電気的に接続されたコントローラ
を備え、前記コントローラが前記第１の基板上に配設されており、前記コントローラが、（ｉ）前記装置がさらされている流体中の分析物の濃度に関係したアンペロメトリ電流を発生させるのに十分な電圧を前記作用電極と前記参照電極の間に印加し、（ｉｉ）前記アンペロメトリ電流を測定し、（ｉｉｉ）前記アンテナを使用して、測定された前記アンペロメトリ電流を知らせるように構成されている
装置。
【請求項２】
前記作用電極と前記第１の導電性接続パッドとを結合する電気経路が第１のバイアを含み、前記第１のバイアが、前記センサ基板を貫通する第１の開口を少なくとも部分的に占有する導電性材料を含み、
前記参照電極と前記第２の導電性接続パッドとを結合する電気経路が第２のバイアを含み、前記第２のバイアが、前記センサ基板を貫通する第２の開口を少なくとも部分的に占有する導電性材料を含む、
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記センサ基板が半導体を含み、前記電気化学センサが、前記センサ基板の前記第１の側に配設されたパッシベーション層をさらに含み、前記パッシベーション層が、前記作用電極の少なくとも一部分と前記参照電極の少なくとも一部分との間に置かれている、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記センサ基板がシリコンを含み、前記パッシベーション層が二酸化シリコンを含む、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記参照電極および前記作用電極がそれぞれ、交互に櫛を噛み合わせたように配置されるような態様で前記センサ基板上に配置された多数の延長部分を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記作用電極の前記多数の延長部分がそれぞれ第１の側および第２の側を含み、前記第１の側および前記第２の側がともに、前記参照電極の前記多数の延長部分のうちの対応するそれぞれの延長部分に隣接し、前記参照電極の前記多数の延長部分のうちの対応するそれぞれの延長部分から実質的に等距離にある、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記第１の基板が、パリレン、ポリアミンまたはポリエチレンテレフタレートのうちの少なくとも１種を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記コントローラが、前記第１の基板上にそれぞれ配設された第１の端子および第２の端子を含む電気経路を介して前記電気化学センサに電気的に結合されており、前記第１の端子が、前記第１の導電性接続パッドに電気的に接続されており、前記第２の端子が、前記第２の導電性接続パッドに電気的に接続されている、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記ポリマー材料が通路を含み、前記通路が、前記電気化学センサの前記電極に前記通路を通して前記流体が運ばれるような態様で位置する、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記流体にさらされる前記作用電極の表面積が、前記センサ基板に接着された前記作用電極の表面積よりも小さくなるような態様で、前記作用電極が、パッシベーション層で部分的にコーティングされている、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記ポリマー材料が、凹形表面および凸形表面を有し、前記凹形表面が、角膜表面の上に取外し可能に装着されるように構成されており、前記凸形表面が、前記凹形表面が角膜表面の上に取外し可能に装着されたときに眼瞼運動と両立するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
第１の側および前記第１の側の反対側の第２の側を含むセンサ基板に、前記第１の側の内部に延び、前記センサ基板内の対応するそれぞれの遠位端で終わる第１の凹みおよび第２の凹みを形成すること、ならびに
前記第１の凹みおよび前記第２の凹みに導電性材料を充填すること
を含む電気化学センサを製造する方法であって、前記導電性材料が、前記第１の凹みの前記遠位端と前記センサ基板の前記第１の側の間、および前記第２の凹みの前記遠位端と前記センサ基板の前記第１の側の間、を少なくとも部分的に占有し、前記方法がさらに、
前記センサ基板の前記第１の側に、参照電極のパターンを形成すること、
前記センサ基板の前記第１の側に、作用電極のパターンを形成すること、ならびに
前記センサ基板の前記第２の側を研磨して、前記第１の凹みおよび前記第２の凹みならびにそれらの凹みの中で占有された前記導電性材料を露出させること
を含む方法。
【請求項１３】
前記参照電極のパターンおよび前記作用電極のパターンを形成する前に、前記センサ基板の前記第１の側を、前記第１の凹みおよび前記第２の凹みを占有している前記導電性材料が前記センサ基板の前記第１の側と実質的に平らになるような態様で研磨することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記作用電極が、前記第１の凹みを占有している前記導電性材料に電気的に接続され、前記参照電極が、前記第２の凹みを占有している前記導電性材料に電気的に接続されるような態様で、前記作用電極が、前記第１の凹みを占有している実質的に平らな前記導電性材料を含む、前記センサ基板の前記第１の側の領域と重なるようにパターン形成されており、前記参照電極が、前記第２の凹みを占有している実質的に平らな前記導電性材料を含む、前記センサ基板の前記第１の側の領域と重なるようにパターン形成されている、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記センサ基板の研磨された前記第２の側に、前記第１の凹みの中の露出した前記導電性材料の少なくとも一部分と重なる第１の導電性パッド、および前記第２の凹みの中の露出した前記導電性材料の少なくとも一部分と重なる第２の導電性パッドを、前記第１の導電性パッドが前記作用電極に電気的に接続され、前記第２の導電性パッドが前記参照電極に電気的に接続されるような態様でパターン形成することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の導電性パッドおよび前記第２の導電性パッドがそれぞれ、前記センサ基板の研磨された前記第２の表面の平面を超えて延びるような態様で形成される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記作用電極の露出した電気化学的に活性の表面エリアが、前記センサ基板の前記第１の側に配設された前記作用電極の表面エリアよりも小さくなるような態様で、前記作用電極の少なくとも一部分をコーティングするパッシベーション層をパターン形成することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記センサ基板をダイシングし、それによって、前記センサ基板上に製作された実質的に全く同じフリップチップ装着可能な多数の電気化学センサから、フリップチップ装着可能な個々の電気化学センサを分離することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
コントローラを介して、電気化学センサの作用電極と参照電極の間に電圧を印加すること
を含む電気化学センサを動作させる方法であって、印加する前記電圧が、前記電気化学センサがさらされている流体中の分析物の濃度に関係したアンペロメトリ電流を発生させるのに十分な電圧であり、前記作用電極および前記参照電極がそれぞれセンサ基板の第１の側に配設されており、前記第１の側の反対側の前記センサ基板の第２の側に、第１の導電性パッドおよび第２の導電性パッドが位置し、前記第１の導電性パッドが前記作用電極に電気的に結合されており、前記第２の導電性パッドが前記参照電極に電気的に結合されており、前記コントローラが、前記センサ基板とは異なる第１の基板上に配設されており、前記コントローラが、前記第１の導電性パッドを介して前記作用電極に結合されており、前記第２の導電性パッドを介して前記参照電極に電気的に結合されており、前記第１の基板が、身体に装着可能な装置に少なくとも部分的に埋め込まれており、前記方法がさらに、
前記コントローラを使用して前記アンペロメトリ電流を測定すること、ならびに
前記身体に装着可能な装置の前記第１の基板上に配設されたアンテナを使用して、前記測定された電流を知らせること
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学センサチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0001]  本明細書において特に明示されていない限り、この項に記載されている内容は本出願の特許請求項に対する先行技術ではなく、それらの内容は、この項に含まれているからといって先行技術であるとは認められない。
【０００３】
[0002]  電気化学アンペロメトリセンサは、帯電した電極の存在下で起こった分析物の酸化反応または還元反応によって生じた電流を測定することによって、分析物の濃度を測定する。一般に、還元反応では、負に帯電した電極が分析物に電子を供与し、この場合、分析物はより負に帯電し、酸化（またはイオン化）反応では、正に帯電した電極が分析物から電子を受け取り、この場合、分析物はより正に帯電する。帯電した電極（または作用電極）はこれらの反応を誘起し、電子を受け取ってまたは電子を供与して電流を発生させ、この電流が出力信号を提供する。したがって、作用電極が適当に帯電しているとき、この出力電流は反応速度に比例し、反応速度は、作用電極の周囲の分析物の濃度の尺度を提供する。
【０００４】
[0003]  いくつかの例では、作用電極の近くに、所望の分析物と選択的に反応する酵素が固定される。例えば、作用電極の近くに、グルコースと反応し過酸化水素を放出するグルコースオキシダーゼを固定することができる。放出された過酸化水素は次いで、作用電極によって電気化学的に検出されて、グルコースの存在を指示する。他の酵素および／または試薬を使用して他の分析物を検出することもできる。
【０００５】
[0004]  眼は、涙腺によって分泌され、眼瞼の運動によって眼の表面に分配された涙液膜の層によって覆われている。この涙液膜の層は、角膜表面（角膜上皮）の潤滑および保護を含むいくつかの生物学的機能を果たす。涙液膜はさらに、血液中に存在するいくつかの種類の分析物を、それらの分析物の対応する血中レベルに関係した濃度で含む。したがって、涙液膜分析物濃度を測定して、さまざまな生物学的状態を診断および／または監視することができる。
【発明の概要】
【０００６】
[0005]  別の基板にフリップチップ装着するのに適したセンサ基板上に電気化学センサを配設する。この電気化学センサは、複数の電極セットのパターンを単一の基板上に形成することによって大量に製作することができる。この基板は、それぞれの電極を基板の裏側の導電性パッドに電気的に結合するバイアを有する。次いで、その上に電極を有するこの基板をダイシングし、個々の電気化学センサを、身体に装着可能な装置にフリップチップ装着することができ、その装置内でそのセンサを使用して、分析物の濃度を得ることができる。その結果、電気化学センサ電極の製作を、その装置の残りの電子部品の製作から分離することができる。このことは、センサの効率的な製作を容易にし、電極製作に関連した制約なしで他の電子部品を製作することを可能にする。
【０００７】
[0006]  本開示のいくつかの実施形態は装置を含むことができる。この装置は、ポリマー材料、第１の基板、アンテナ、電気化学センサおよびコントローラを含むことができる。ポリマー材料は、身体に装着可能な表面を含むように形成することができる。アンテナは、第１の基板上に配設することができる。電気化学センサは、センサ基板、作用電極、参照電極、第１の導電性接続パッドおよび第２の導電性接続パッドを含むことができる。センサ基板は、第１の基板とは異なる基板とすることができる。センサ基板は、第１の側および第１の側の反対側の第２の側を含むことができる。作用電極は、センサ基板の第１の側に配設することができる。参照電極は、センサ基板の第１の側に配設することができる。第１の導電性接続パッドは、センサ基板の第２の側に配設することができる。第１の導電性接続パッドは、作用電極に電気的に結合することができる。第２の導電性接続パッドは、センサ基板の第２の側に配設することができる。第２の導電性接続パッドは、参照電極に電気的に結合することができる。コントローラは、第１の導電性接続パッドおよび第２の導電性接続パッドを介した電気化学センサに電気的に接続することができる。コントローラは、第１の基板上に配設することができる。コントローラは、（ｉ）装置がさらされている流体中の分析物の濃度に関係したアンペロメトリ電流を発生させるのに十分な電圧を作用電極と参照電極の間に印加し、（ｉｉ）アンペロメトリ電流を測定し、（ｉｉｉ）アンテナを使用して、測定されたアンペロメトリ電流を知らせるように構成することができる。
【０００８】
[0007]  本開示のいくつかの実施形態は方法を含むことができる。この方法は、第１の側および第１の側の反対側の第２の側を含むセンサ基板に、第１の側の内部に延び、センサ基板内の対応するそれぞれの遠位端で終わる第１の凹みおよび第２の凹みを形成することを含むことができる。この方法は、第１の凹みおよび第２の凹みに導電性材料を充填することを含むことができ、この導電性材料は、第１の凹みの遠位端とセンサ基板の第１の側の間、および第２の凹みの遠位端とセンサ基板の第１の側の間、を少なくとも部分的に占有する。この方法は、センサ基板の第１の側に、参照電極のパターンを形成することを含むことができる。この方法は、センサ基板の第１の側に、作用電極のパターンを形成することを含むことができる。この方法は、センサ基板の第２の側を研磨して、第１の凹みおよび第２の凹みならびにそれらの凹みの中で占有された導電性材料を露出させることを含むことができる。
【０００９】
[0008]  本開示のいくつかの実施形態は方法を含むことができる。この方法は、コントローラを介して、電気化学センサの作用電極と参照電極の間に電圧を印加することを含むことができる。印加する電圧は、電気化学センサがさらされている流体中の分析物の濃度に関係したアンペロメトリ電流を発生させるのに十分な電圧とすることができる。作用電極および参照電極はそれぞれ、センサ基板の第１の側に配設することができる。第１の側の反対側のセンサ基板の第２の側に、第１の導電性パッドおよび第２の導電性パッドを配置することができる。第１の導電性パッドは、作用電極に電気的に結合することができ、第２の導電性パッドは、参照電極に電気的に結合することができる。コントローラは、センサ基板とは異なる第１の基板上に配設することができる。コントローラは、第１の導電性パッドを介して作用電極に結合することができ、第２の導電性パッドを介して参照電極に電気的に結合することができる。第１の基板は、身体に装着可能な装置に少なくとも部分的に埋め込むことができる。この方法は、コントローラを使用してアンペロメトリ電流を測定することを含むことができる。この方法は、身体に装着可能な装置の第１の基板上に配設されたアンテナを使用して、測定された電流を知らせることを含むことができる。
【００１０】
[0009]  本開示のいくつかの実施形態は、第１の側および第１の側の反対側の第２の側を含むセンサ基板に、第１の側の内部に延び、センサ基板内の対応するそれぞれの遠位端で終わる第１の凹みおよび第２の凹みを形成する手段を含む。本開示のいくつかの実施形態は、第１の凹みおよび第２の凹みに導電性材料を充填する手段を含み、この導電性材料は、第１の側と第１の凹みの遠位端の間、および第１の側と第２の凹みの遠位端の間、を少なくとも部分的に占有する。本開示のいくつかの実施形態は、センサ基板の第１の側に、参照電極のパターンを形成する手段を含む。本開示のいくつかの実施形態は、センサ基板の第１の側に、作用電極のパターンを形成する手段を含む。本開示のいくつかの実施形態は、センサ基板の第２の側を研磨して、第１の凹みおよび第２の凹みならびにそれらの凹みの中で占有された導電性材料を露出させる手段を含む。
【００１１】
[0010]  これらの態様、利点および代替物、ならびにその他の態様、利点および代替物は、当業者が、以下の詳細な説明を、必要に応じて添付図面を参照して読むことによって明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】[0011]外部リーダと無線通信する身体に装着可能な装置を含む例示的なシステムのブロック図である。
【図２Ａ】[0012]眼に装着可能な例示的な装置の上面図である。
【図２Ｂ】[0013]図２Ａに示された眼に装着可能な例示的な装置の側面図である。
【図２Ｃ】[0014]眼の角膜表面に装着されている間の図２Ａおよび２Ｂに示された眼に装着可能な例示的な装置の側断面図である。
【図２Ｄ】[0015]図２Ｃに示されているように装着されているときの眼に装着可能な例示的な装置の表面の周囲の涙液膜の層を示すために拡大された側断面図である。
【図３】[0016]例示的な電気化学分析物センサを示す図である。
【図４Ａ】[0017]身体に装着可能な装置内のセンサを、分析物濃度を測定するように動作させる、例示的なプロセスの流れ図である。
【図４Ｂ】[0018]身体に装着可能な装置内の電気化学センサに問合せをするように外部リーダを動作させる、例示的なプロセスの流れ図である。
【図５Ａ】[0019]一方の側に電極が形成された例示的な電気化学センサチップの上面図である。
【図５Ｂ】[0020]裏側に導電性パッドが形成された、図５Ａに示された例示的な電気化学センサチップの下面図である。
【図５Ｃ】[0021]身体に装着可能な装置内に装着された例示的な電気化学センサチップを示す図である。
【図５Ｄ】[0022]図５Ｃに示された例示的な電気化学センサチップの上面図である。
【図６Ａ】[0023]例示的な一実施形態に基づく電気化学センサチップの製作の一段階を示す図である。
【図６Ｂ】例示的な一実施形態に基づく電気化学センサチップの製作の一段階を示す図である。
【図６Ｃ】例示的な一実施形態に基づく電気化学センサチップの製作の一段階を示す図である。
【図６Ｄ】例示的な一実施形態に基づく電気化学センサチップの製作の一段階を示す図である。
【図６Ｅ】例示的な一実施形態に基づく電気化学センサチップの製作の一段階を示す図である。
【図６Ｆ】例示的な一実施形態に基づく電気化学センサチップの製作の一段階を示す図である。
【図６Ｇ】例示的な一実施形態に基づく電気化学センサチップの製作の一段階を示す図である。
【図６Ｈ】例示的な一実施形態に基づく電気化学センサチップの製作の一段階を示す図である。
【図６Ｉ】例示的な一実施形態に基づく電気化学センサチップの製作の一段階を示す図である。
【図６Ｊ】例示的な一実施形態に基づく電気化学センサチップの製作の一段階を示す図である。
【図６Ｋ】例示的な一実施形態に基づく電気化学センサチップの製作の一段階を示す図である。
【図７】[0024]電気化学センサチップを製作する例示的なプロセスの流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
[0025]  以下の詳細な説明では、説明の部分を形成する添付図を参照する。添付図では通常、そうでないことが文脈から明らかである場合を除いて、類似の記号が類似の構成要素を識別する。詳細な説明、図および特許請求項に記載された例示的な実施形態は、限定を意味するものではない。本明細書に提示された主題の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用することができ、他の変更を加えることができる。本明細書に概略的に記載され、図に示された本開示の諸態様を、多種多様な異なる構成で配置、置換、結合、分離および設計することができることは容易に理解することができ、それらの構成は全て、本明細書において明示的に企図される。
【００１４】
Ｉ．大要
[0026]  別の基板にフリップチップ装着するのに適したセンサ基板上に電気化学センサを配設する。この電気化学センサは、複数の電極セットのパターンを共通の基板上に形成することによって大量に製作することができる。この基板は、それぞれの電極を、基板の反対側の対応するそれぞれの導電性パッドに電気的に結合するバイアを有する。次いで、その上に電極を有するこの基板をダイシングし、個々の電気化学センサを、身体に装着可能な装置にフリップチップ装着することができ、その装置内でそのセンサを使用して、分析物の濃度を得ることができる。その結果、電気化学センサ電極の製作を、その装置の残りの電子部品の製作から分離することができる。このことは、センサの効率的な製作を容易にすることができ、電極製作に関連した制約なしで他の電子部品を製作することを可能にする。
【００１５】
[0027]  いくつかの例では、コンタクトレンズに似た眼に装着可能な装置に、開示された電気化学センサを含めることができ、そのセンサを使用して、コンタクトレンズを覆っている涙液の特性を測定することができる。このコンタクトレンズは、分析物濃度の測定値を得、次いでアンテナを使用して結果を外部リーダに伝達するようセンサを動作させるように構成された埋め込まれた電子部品を含むポリマー材料から形成することができる。測定電子部品および通信電子部品に電力を供給するため、このコンタクトレンズはさらに、エネルギー獲得システム（例えば光電池または無線周波エネルギー獲得アンテナ）を含むことができる。例えば、アンテナとセンサの両方に制御チップを接続することができ、これらは全て、コンタクトレンズのポリマー材料に埋め込まれた基板上に配設することができる。このチップは、（ｉ）ループアンテナまたは光電池から獲得されたエネルギーを調整して、チップに電力を供給するＤＣ電圧を提供し、（ｉｉ）測定値を得るようにセンサを動作させ、（ｉｉｉ）アンテナを使用して測定値を伝達するように構成することができる。
【００１６】
[0028]  このセンサを、涙液の分析物濃度の測定値を得るための電気化学センサとすることができる。この電気化学センサは、涙液にさらされる作用電極および参照電極（または対電極）を含む。測定中に、作用電極を参照電極に対して帯電させて、作用電極における電気化学反応の速度に関係したアンペロメトリ電流を発生させることができる。センサ電極は、マイクロファブリケーション技法を使用して基板上に導電性材料のパターンを形成することによって形成することができる。例えば、導電性シード層のパターンを形成し、次いで、そのシード層の上で、白金および／またはパラジウムを電気めっきすることができる。いくつかの例では、作用電極の幅を約１０マイクロメートルとすることができ、涙液にさらされる参照電極の表面積を、作用電極のそれの数倍とすることができる。この作用電極および参照電極−対電極は、白金、パラジウム、炭素、銀、塩化銀、金、他の適当な導電性材料および／またはこれらの組合せから形成することができる。
【００１７】
[0029]  このコンタクトレンズはさらに、これらの２つの電極に接続されたポテンショスタットを含むことができ、このポテンショスタットは、参照電極に対して作用電極を帯電させ、その間に２つの電極間の電流を測定する。作用電極は、関心の特定の分析物との電気化学反応を作用電極において生じさせるのに十分な電圧まで帯電させる。それらの反応の結果、作用電極において分析物が電気化学的に消費されることにより、電極間にアンペロメトリ電流が発生する。したがって、この電流は、涙液中の分析物濃度の指示を提供する。制御電子部品はさらに、この電流の指示を無線で伝達するようアンテナを動作させる。
【００１８】
[0030]  本開示は、このような用途向けの電気化学センサを製作する技法を含む。シリコンウェーハなどの共通の基板上に、多数の電気化学センサのためのセンサ電極のパターンを形成することができ、このマイクロファブリケーションプロセスが完了した後に、基板をダイシングして、個々の電気化学センサを分離することができる。センサ電極のパターンは、基板の一方の側に形成され、基板の反対側には接続パッドが形成される。基板を貫通する導電性バイアが、これらの電極を接続パッドに接続する。導電性バイアは、センサの組立て中に、基板に開口または凹みを形成し、金などの導電性材料をそれに充填することによって形成することができる。次いで、バイアの上に電極のパターンを形成し、電極を電気めっきすることができ、次いで、基板をひっくり返し、キャリア基板に基板を接合することができる。次いで、センサ基板の裏側を所望の厚さまで研磨することができ、この裏側に、導電性パッドのパターンを形成することができる。このようにして、個々の電極（例えば作用電極および参照電極）を接続パッドに電気的に接続することができる。
【００１９】
[0031]  ダイシングの後、導電性パッドを対応する端子にぴったり合わせることにより、分離されたセンサ（例えば電気的に接続されたパッドを裏側に有するダイシングされたウェーハ上にパターン形成されたセンサ電極）を他の基板にフリップチップ接合することができる。例えば、ピックアンドプレースプロセスを使用して、眼に装着可能な装置に含まれる別の基板上の対応する装着端子上にセンサチップが位置するように、個々の「センサチップ」を操作することができる。この別の基板は、アンテナと、パターン形成された導電性材料から形成されて端子を画定する相互接続とを含むことができ、チップは、センサとアンテナの両方と相互作用するように電気的に接続することができる。例えば、はんだおよび／または導電性接着剤を使用して、導電性パッドを対応する端子に電気的に結合することができる。
【００２０】
[0032]  この電気化学センサチップは、装置内の残りの電子部品とは別個に製作することができるため、電気化学センサ電極の製作から独立して、電力獲得電子部品、通信電子部品およびセンサ制御電子部品を形成することができる。したがって、これらの残りの電子部品がその上に配設された基板が、センサ自体のマイクロファブリケーションにおいて使用される温度および／または溶媒に従う必要はない。さらに、この電気化学センサは、大量に製作することができ、１枚のセンサ基板上に多数のセンサが製作される。これによって、センサを生産するコストを有益に低減させることができる。一例では、単一の１２インチシリコンウェーハを使用して、１００，０００を超えるセンサチップを製作することができる。
【００２１】
[0033]  例示的な製作プロセスは、深堀り反応性イオンエッチングもしくはレーザ、または他の技法を使用して、シリコン基板またはガラス基板に凹みを形成することを含む。この凹みは、所与の深さまで基板に貫入することができ、次いで基板を薄くすることができる。この薄化の結果、凹みは基板を貫通する。凹みに導電性材料を充填してバイアを作製することができる。一例では、凹みの上にシード層のパターンを形成して、凹みの側壁をコーティングし、次いで、所望の厚さまで金を電気めっきすることができる。次いで、基板を研磨して、電極のパターンを形成する表面を滑らかにすることができる。この研磨された表面に、複数の電極セット（例えば作用電極と参照電極）のパターンを形成することができる。これらの電極は、それぞれの作用電極およびそれぞれの参照電極が、例えば研磨された導電性材料によって埋められた凹みと重なることによって、１つのバイアに電気的に接続されるような態様で、パターン形成することができる）。それらの電極のパターンを形成した後、基板の裏側のさらなる処理を可能にするために、基板をひっくり返し、キャリア基板に接着することができる。所望の厚さまで研磨することによって、基板の裏側を薄くすることができる。基板を裏側から薄くすることによってさらに、凹みの中の導電性材料を露出させる。次いで、導電性材料のパターンを形成し、かつ／または導電性材料を電気めっきして、薄くされた基板の裏側に接続パッドを作製することができる。次いで、センサ基板をキャリアから取り外し、ダイシングして、個々のセンサチップを分離することができる。
【００２２】
[0034]  使用される基板がシリコンウェーハである場合には、導電性材料（例えば電極、バイア）を付着させる前に、二酸化シリコンもしくは窒化シリコン、またはその他の絶縁体で基板をコーティングすることができる。したがって、このコーティングは、シリコンウェーハをパッシベートすることができ、それらの導電性要素間の電気経路をシリコンウェーハ材料が提供しないことを保証するのに役立つことがある。
【００２３】
[0035]  さらに、一方または両方の電極を、別のパッシベーション層（例えば二酸化シリコンまたは窒化シリコン）で少なくとも部分的にコーティングして、流体にさらされるそれぞれの電極の表面積を制御することができる。例えば、幅１０マイクロメートルの作用電極のパターンを形成することができる。次いで、パッシベーション層を付着させて、作用電極の幅の狭いストリップ以外を全て覆う（または、パッシベーション層の幅の狭いストリップをエッチングで除去して、電極のその領域だけを露出させる）ことができる。その結果、作用電極の露出したエリアは、１マイクロメートル程度の幅またはことによるとナノメートル規模の幅を有することができる。
【００２４】
ＩＩ．身体に装着可能な例示的な電子部品プラットホーム
[0036]  図１は、外部リーダ１８０と無線通信する身体に装着可能な装置１１０を含むシステム１００のブロック図である。身体に装着可能な装置１１０は、体表に装着されるように形成されたポリマー材料１２０から作られている。例えば、ポリマー材料１２０は、眼の角膜表面に接触装着されるように形成することができる。電源１４０、コントローラ１５０、生体相互作用電子部品１６０、通信アンテナ１７０などの電子構成要素の装着場所を提供するため、ポリマー材料１２０には基板１３０が埋め込まれている。生体相互作用電子部品１６０は、コントローラ１５０によって操作される。電源１４０は、コントローラ１５０および／または生体相互作用電子部品１６０に動作電圧を供給する。アンテナ１７０は、コントローラ１５０によって操作されて、身体に装着可能な装置１１０に情報を伝達し、かつ／または身体に装着可能な装置１１０から情報を伝達する。アンテナ１７０、コントローラ１５０、電源１４０および生体相互作用電子部品１６０は全て、埋め込まれた基板１３０上に位置することができる。この身体に装着可能な装置が、コンタクトレンズと同様に眼に接触装着されるように配置される用途に関して、本明細書では、この装置を、眼科電子部品プラットホームと呼ぶこともある。
【００２５】
Ａ．ポリマー材料
[0037]  ポリマー材料１２０は、所望の身体装着場所とインタフェースするように構成された外表面を含むように形作ることができる。例えば、ポリマー材料１２０は、歯に装着可能な表面、頭に装着可能な表面、耳に装着可能な表面、皮膚に装着可能な表面、眼に装着可能な表面などを含むことができる。埋入可能な装置としての使用を容易にするようにポリマー材料１２０を形成することもできる。例えば、ポリマー材料は、滑らかな材料とすることができ、また、ポリマー材料は、皮膚の下または皮膚の中に装置１１０が埋入される用途に適した生体適合性コーティングを含むことができる。身体に装着可能な装置１１０を、身体の他の場所に装着されて生体内の試料流体にアクセスするように構成された、埋入可能な構成を含むフォームファクタで実現することもできる。身体に装着可能な装置１１０はしたがって、電子部品が埋め込まれたカプセル化生体適合性ポリマー材料１２０を含むことができ、カプセル化生体適合性ポリマー材料１２０は、１つまたは複数の装着表面を含む。いくつかの例では、身体に装着可能な装置１１０が、歯、皮膚表面もしくは粘膜に、皮下領域上に、間質領域内に、または流体分析物の生体内濃度を測定することができる他の領域内に装着されるように構成された装着表面を含むことができる。
【００２６】
[0038]  眼に接触装着することを容易にするため、ポリマー材料１２０は、（例えば角膜表面を覆っている涙液膜との毛管力によって）濡れた角膜表面に接着する（「載る」）ように構成された凹形表面を有することができる。それに加えてまたはその代わりに、凹形の湾曲に起因する角膜表面とポリマー材料との間の真空力によって、身体に装着可能な装置１１０を接着することもできる。凹形表面を眼の方に向けて装着されている間、ポリマー材料１２０の外側を向いた表面は、凸形の湾曲を有することができ、この凸形の湾曲は、身体に装着可能な装置１１０が眼に装着されている間、眼瞼運動を妨害しないように形成される。例えば、ポリマー材料１２０は、コンタクトレンズと同様に形作られた、実質的に透明な湾曲したポリマー円板とすることができる。
【００２７】
[0039]  ポリマー材料１２０は、コンタクトレンズでまたは角膜表面との直接接触を含む他の眼科用途で使用するために使われる生体適合性材料などの、１種または数種の生体適合性材料を含むことができる。任意選択により、ポリマー材料１２０は、このような生体適合性材料から部分的に形成することができ、またはこのような生体適合性材料を含む外側コーティングを含むことができる。ポリマー材料１２０は、角膜表面を濡らすように構成された、ヒドロゲルなどの材料を含むことができる。装着者の快適性を高めるため、いくつかの実施形態では、ポリマー材料１２０を、変形可能な（「非剛性」）材料とすることができる。いくつかの実施形態では、（例えば視力矯正用途のために）所定の光学的視力矯正力を提供するように、ポリマー材料１２０を形作ることができる。
【００２８】
Ｂ．基板
[0040]  基板１３０は、生体相互作用電子部品１６０、コントローラ１５０、電源１４０およびアンテナ１７０を装着するのに適した１つまたは複数の表面を含む。基板１３０は、（例えば、基板１３０上にパターン形成された導電性端子にフリップチップ装着することによって）チップベースの回路を装着するための装着プラットホームとして、および／または、電極、相互接続、接続パッド、アンテナなどを作製するために導電性材料（例えば金、白金、パラジウム、チタン、銅、アルミニウム、銀、金属、他の導電性材料、これらの組合せなど）のパターンを形成するためのプラットホームとして使うことができる。いくつかの例では、回路、電極などを形成するため、基板１３０上に、実質的に透明な導電性材料（例えば酸化インジウムスズ）のパターンを形成することができる。例えば、アンテナ１７０は、付着、フォトリソグラフィ、電気めっきなどによって金または他の導電性材料のパターンを基板１３０上に形成することによって製作することができる。同様に、コントローラ１５０と生体相互作用電子部品１６０の間の相互接続１５１、およびコントローラ１５０とアンテナ１７０の間の相互接続１５７は、導電性材料の適当なパターンを基板１３０上に付着させることによって形成することができる。このような材料のパターンを基板１３０上に形成する目的には、限定はされないが、フォトレジスト、マスク、付着技法および／または電気めっき技法の使用を含む、マイクロファブリケーション技法の組合せを使うことができる。
【００２９】
[0041]  基板１３０は、比較的に剛性が大きな材料、例えば、ポリエチレンテレフタレート（「ＰＥＴ」）、またはポリマー材料１２０内の回路および／もしくはチップベースの電子部品を構造的に支持するように構成された他の材料とすることができる。あるいは、単一の基板を含む身体に装着可能な装置１１０ではなしに、接続されていない一群の基板を含む身体に装着可能な装置１１０を配置することもできる。例えば、コントローラ１５０と生体相互作用電子部品１６０に含まれるセンサとを１つの基板に装着することができ、一方で、アンテナ１７０は別の基板に装着して、これらの２つの基板を、相互接続１５７を介して電気的に接続することができる。他の例では、基板１３０が、アンテナ１７０の分離され重ねられたコイル状の部分をそれぞれが支持する別個の区画を含むことができる。例えば、身体に装着可能な装置１１０の周囲を対応するそれぞれの半径で取り巻き、並列にかつ／または直列に接続された多数の巻線に、アンテナ１７０が分割された実施形態など。個々の巻線が互いに対して移動することを容易にし、それによって身体に装着可能な装置１１０の可撓性を高め、アンテナのバインディングまたは他の変形の防止に資するため、基板１３０の分割された部分上に個々の巻線をそれぞれ装着することができる。
【００３０】
[0042]  眼に装着可能な用途では、基板１３０（および基板１３０上の生体相互作用電子部品１６０）を、瞳孔に向かって光を透過させる装置１１０の中心から離して置くことができる。そのため、眼の中心の光を感受する領域に向かって光が透過することを基板１３０が妨害することを回避することができる。例えば、眼に装着可能な装置１１０が、凹形に湾曲した円板として形作られている場合、基板１３０は、その円板の外縁に沿って（例えば外周の近くに）埋め込むことができる。しかしながら、いくつかの例では、眼に装着可能な装置１１０の中心領域に、または眼に装着可能な装置１１０の中心領域の近くに、生体相互作用電子部品１６０（および基板１３０）を置くこともできる。それに加えてまたはその代わりに、眼に向かって透過する光の妨害を軽減するため、生体相互作用電子部品１６０および／または基板１３０を、入って来る可視光に対して実質的に透明とすることもできる。さらに、いくつかの実施形態では、生体相互作用電子部品１６０が、表示命令に従って光を発しかつ／または光を透過させる画素アレイ１６４を含むことができる。この光は眼によって受け取られる。このようにすると、任意選択により、画素アレイ１６４上に情報（例えば文字、記号、点滅するパターンなど）を表示するなどによって、知覚可能な視覚的合図を、眼に装着可能な装置の装着者に対して生成するように、生体相互作用電子部品１６０を配置することができる。
【００３１】
[0043]  基板１３０の寸法はさまざまな因子に依存する。例えば、眼に装着可能な用途では、埋め込まれた電子構成要素を装着する装着プラットホ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らなリングとして、基板１３０を形作ることができる。基板１３０は、眼に装着可能な装置の輪郭に影響を及ぼすことなく基板１３０がポリマー材料１２０に埋め込まれることを可能にする十分に小さな厚さを有することができる。基板１３０は、基板１３０上に装着された電子部品を支持するのに適した構造安定性を提供する十分に大きな厚さを有することができる。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ミリメートルであり（例えば外側半径が内側半径よりも１ミリメートル大きく）、厚さが約５０マイクロメートルであるリングとして形作ることができる。基板１３０は、内側半径および外側半径を規定する２つの円形リング間の仮想の円錐体の表面に沿って形作ることができる。このような１つの例では、この仮想の円錐体の表面に沿った基板１３０の表面が、その半径における眼に装着する表面の湾曲にほぼ沿った傾斜した表面を画定する。
【００３２】
Ｃ．電源
[0044]  電源１４０は、周囲のエネルギーを獲得して、コントローラ１５０および生体相互作用電子部品１６０に電力を供給するように構成されている。例えば、無線周波エネルギー獲得アンテナ１４２は、入射無線放射からエネルギー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」）が、入って来る紫外、可視および／または赤外放射からエネルギーを捕捉することもできる。さらに、身体に装着可能な装置１１０の運動からエネルギーを捕捉する慣性電力捕獲システムを含めることもできる。任意選択により、エネルギー獲得アンテナ１４２を、外部リーダ１８０に情報を伝達する目的にも使用される２目的アンテナとすることができる。すなわち、通信アンテナ１７０の機能とエネルギー獲得アンテナ１４２の機能とを同じ物理構成要素によって達成することができる。
【００３３】
[0045]  捕捉されたエネルギーを、整流器／調整器１４６を使用して調節して、コントローラ１５０に供給される安定したＤＣ供給電圧１４１とすることができる。例えば、エネルギー獲得アンテナ１４２は、入射無線周波放射を受け取ることができる。アンテナ１４２のリード線上の変動する電気信号が、整流器／調整器１４６に出力される。整流器／調整器１４６は、この変動する電気信号を整流してＤＣ電圧とし、整流された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。それに加えて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することもできる。周囲のエネルギーを集めるアンテナ１４２および／または太陽電池１４４の高周波変動を軽減するため、整流器／調整器１４６は、１つまたは複数のエネルギー蓄積装置を含むことができる。例えば、ＤＣ供給電圧１４１を調整するため、１つまたは複数のエネルギー蓄積装置（例えばコンデンサ、インダクタなど）を、整流器１４６の出力を横切って並列に接続することができ、それらのエネルギー蓄積装置は、低域フィルタとして機能するように構成することができる。
【００３４】
Ｄ．コントローラおよび生体相互作用電子部品
[0046]  コントローラ１５０にＤＣ供給電圧１４１が提供されたときに、コントローラ１５０はオンになることができ、コントローラ１５０内の論理が、生体相互作用電子部品１６０およびアンテナ１７０を動作させる。コントローラ１５０は、身体に装着可能な装置１１０の周囲の生物学的環境と相互作用するよう生体相互作用電子部品１６０を動作させるように構成された論理回路を含むことができる。この相互作用は、生体相互作用電子部品１６０内の分析物バイオセンサ１６２などの１つまたは複数の構成要素を使用して、生物学的環境から入力を得ることを含むことができる。それに加えてまたはその代わりに、この相互作用は、画素アレイ１６４などの１つまたは複数の構成要素を使用して、生物学的環境に出力を提供することを含むこともできる。
【００３５】
[0047]  一例では、コントローラ１５０が、分析物バイオセンサ１６２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を含む。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含むアンペロメトリ電気化学センサとすることができる。作用電極と参照電極の間に電圧を印加して、作用電極において、分析物が、電気化学反応（例えば還元反応および／または酸化反応）を受けるようにすることができる。この電気化学反応はアンペロメトリ電流を発生させ、このアンペロメトリ電流を作用電極を通して測定することができる。このアンペロメトリ電流は反応速度に関係し、反応速度は分析物濃度に関係する。したがって、作用電極を通して測定されたアンペロメトリ電流は、分析物濃度の指示を提供することができる。いくつかの実施形態では、センサインタフェースモジュール１５２を、作用電極と参照電極の間に電圧を印加し、その間に作用電極を通して電流を測定するように構成されたポテンショスタットとすることができる。
【００３６】
[0048]  いくつかの場合には、１種または数種の所望の分析物に対して電気化学センサを感受性にするために、試薬を含めることもできる。例えば、作用電極の近くのグルコースオキシダーゼ（「ＧＯｘ」）の層が、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）を発生させるグルコースの酸化を触媒することができる。次いで、この過酸化水素を、作用電極において電気酸化することができ、これにより作用電極に対して電子が放出される。その結果、アンペロメトリ電流が発生し、このアンペロメトリ電流を作用電極を通して測定することができる。これらの反応を以下に示す。
【００３７】
【化１】
0006397943.tif 000002
【００３８】
[0049]  還元反応または酸化反応によって発生するこの電流は、反応速度にほぼ比例する。また、反応速度は、分析物分子が電気化学センサ電極に到達して、その還元反応または酸化反応の反応物を直接にまたは試薬を介して触媒的に供給する速度に依存する。分析物分子がサンプリング領域から電気化学センサ電極に拡散する速度が、追加の分析物分子が周囲の領域からサンプリング領域に拡散する速度とほぼ同じである定常状態では、反応速度が、分析物分子の濃度にほぼ比例する。したがって、作用電極を通して測定される電流は、分析物濃度の指示を提供する。
【００３９】
[0050]  コントローラ１５０は、任意選択により、画素アレイ１６４を動作させるディスプレイドライバモジュール１５４を含むことができる。画素アレイ１６４は、別々にプログラム可能な光透過画素、光反射画素および／または発光画素が行および列に配列されたアレイとすることができる。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光を選択的に透過させ、反射し、かつ／または発するために、個々の画素回路は、任意選択により、液晶技術、マイクロエレクトロメカニカル技術、発光ダイオード技術などを含むことができる。視覚的内容をカラーでレンダリングするため、このような画素アレイ１６４はさらに、任意選択により、２色以上の画素（例えば赤、緑、青の画素）を含むことができる。ディスプレイドライバモジュール１５４は例えば、画素アレイ１６４内の別々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本または数本のデータ線と、そのようなプログラミング情報を受け取るように画素のグループを設定する１本または数本のアドレス指定線とを含むことができる。眼の表面に位置するこのような画素アレイ１６４を、画素アレイからの光を眼が知覚できる焦点面に導く１つまたは複数のレンズに関連づけることもできる。
【００４０】
[0051]  コントローラ１５０はさらに、アンテナ１７０を介して情報を送信しかつ／または受信する通信回路１５６を含むことができる。アンテナ１７０が送信および／または受信する搬送周波数上の情報を変調および／または復調するため、通信回路１５６は、任意選択により、１つまたは複数の発振器、ミクサ、周波数インジェクタなどを含むことができる。いくつかの例では、外部リーダ１８０が知覚できるようにアンテナ１７０のインピーダンスを変調することによりバイオセンサからの出力を知らせるように、身体に装着可能な装置１１０が構成されている。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／または周波数を変動させることができ、リーダ１８０は、そのような変動を検出することができる。
【００４１】
[0052]  コントローラ１５０は、相互接続１５１を介して生体相互作用電子部品１６０に接続されている。例えば、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を形成するために集積回路内に実装された論理要素をコントローラ１５０が含む場合には、パターン形成された導電性材料（例えば金、白金、パラジウム、チタン、銅、アルミニウム、銀、金属、これらの組合せなど）が、そのチップ上の端子を、生体相互作用電子部品１６０に接続することができる。同様に、コントローラ１５０は、相互接続１５７を介してアンテナ１７０に接続されている。
【００４２】
[0053]  説明の便宜上、図１に示されたブロック図は、機能モジュールに関連づけて説明されていることに留意されたい。しかしながら、身体に装着可能な装置１１０の実施形態は、それらの機能モジュール（「サブシステム」）のうちの１つまたは複数の機能モジュールが単一のチップ、集積回路および／または物理構成要素内に実装された配置を有することができる。例えば、整流器／調整器１４６は電源ブロック１４０内に示されているが、コントローラ１５０の論理要素および／または身体に装着可能な装置１１０内の埋め込まれた電子部品の他の特徴を含むチップ内に、整流器／調整器１４６を実装することもできる。したがって、電源１４０からコントローラ１５０に提供されるＤＣ供給電圧１４１を、チップ上の構成要素に、同じチップ上に位置する整流構成要素および／または調整構成要素によって提供される供給電圧とすることができる。すなわち、電源ブロック１４０として示された図１の機能ブロックとコントローラブロック１５０として示された図１の機能ブロックとを、物理的に分離されたモジュールとして実装する必要はない。また、図１に記載された機能モジュールのうちの１つまたは複数の機能モジュールを、別々にパッケージ化され、互いに電気的に接続されたチップによって実装することもできる。
【００４３】
[0054]  それに加えてまたはその代わりに、エネルギー獲得アンテナ１４２と通信アンテナ１７０とを、同じ物理アンテナによって実現することもできる。例えば、ループアンテナは、発電のために入射放射を獲得することと、後方散乱放射を介して情報を伝達することの両方を実施することができる。
【００４４】
Ｅ．リーダ
[0055]  身体に装着可能な装置１１０に無線信号１７１を送信し、身体に装着可能な装置１１０から無線信号１７１を受信するため、外部リーダ１８０はアンテナ１８８（または一群の多数のアンテナ）を含む。外部リーダ１８０はさらに、メモリ１８２と通信するプロセッサ１８６を備えるコンピューティングシステムを含む。メモリ１８２は、非一時的コンピュータ可読媒体とすることができ、この非一時的コンピュータ可読媒体は、限定はされないが、プロセッサ１８６が読むことができる磁気ディスク、光ディスク、有機メモリ、および／または他の揮発性記憶システム（例えばＲＡＭ）もしくは不揮発性記憶システム（例えばＲＯＭ）を含むことができる。（例えば分析物バイオセンサ１６２からの）センサの読み、（例えば身体に装着可能な装置１１０および／または外部リーダ１８０の振舞いを調整するための）プログラム設定などのデータの指示を記憶するため、メモリ１８２は、データ記憶装置１８３を含むことができる。メモリ１８２はさらに、プロセッサ１８６によって実行され、それによって外部リーダ１８０が、命令１８４によって指定されたプロセスを実施する、プログラム命令１８４を含むことができる。例えば、プログラム命令１８４によって、外部リーダ１８０は、身体に装着可能な装置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）を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することができる。外部リーダ１８０はさらに、身体に装着可能な装置１１０に無線信号１７１を送信し、身体に装着可能な装置１１０から無線信号１７１を受信するようにアンテナ１８８を動作させる１つまたは複数のハードウェア構成要素を含むことができる。例えば、発振器、周波数インジェクタ、符号器、復号器、増幅器、フィルタなどが、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。
【００４５】
[0056]  外部リーダ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ホン、ディジタルアシスタントまたは他のポータブルコンピューティングデバイスとすることができる。一例として、ポータブルコンピューティングデバイス内で一般的に使われていない搬送周波数で通信リンク１７１が動作する場合などでは、ポータブルコンピューティングデバイスのプラグに差し込むことができるアンテナモジュールとして、外部リーダ１８０を実現することもできる。いくつかの場合には、外部リーダ１８０が、無線通信リンク１７１が低電力バジェットで動作することを可能にするために装着者の眼の比較的に近くに着けられるように構成された専用装置である。例えば、外部リーダ１８０を、ネックレス、イヤリングなどの装身具に組み込むことができ、または、帽子、ヘッドバンド、スカーフ、眼鏡など、頭の近くに着けられる衣服もしくは服飾品に組み込むこともできる。
【００４６】
[0057]  いくつかの実施形態では、コントローラ１５０およびセンサ電子部品１６０に電力を供給するため、システム１００が、身体に装着可能な装置１１０に非連続的に（「断続的に」）エネルギーを供給するように動作することができる。例えば、身体に装着可能な装置１１０に電力を供給するため、無線周波放射１７１を、センサ電子部品１６０を動作させ、そのような動作の成果を伝達するのに十分な時間、供給することができる。そのような一例では、供給される無線周波放射１７１を、フィードバック（例えばセンサ測定値）を要求する外部リーダ１８０から身体に装着可能な装置１１０への問合せ信号と考えることができる。身体に装着可能な装置１１０に定期的に問い合わせることによって（例えば無線周波放射１７１を供給して装置を一時的にオンにすることによって）、外部リーダ１８０は、身体に装着可能な装置１１０に連続的に電力を供給することなしに、センサ電子部品１６０からの一組の測定値（または他のフィードバック）を、時間の経過とともに蓄積することができる。
【００４７】
Ｆ．例示的な動作
[0058]  実際、電源１４０は、エネルギー獲得アンテナ１４２および整流器／調整器１４６を使用して、受信した無線周波放射からエネルギーを獲得するように機能することができる。例えば、無線周波放射は、アンテナ１４２のリード線上に無線周波電気信号を発生させることができる。このアンテナリード線に整流器１４６を接続することができ、整流器１４６は、この無線周波電気信号をＤＣ電圧に変換することができる。整流器１４６の出力を横切ってエネルギー蓄積装置（例えばコンデンサ）を接続して、このＤＣ電圧の高周波成分を、フィルタリングにより整流器から除去することができる。次いで、電圧調整器がこのＤＣ電圧を受け取り、電圧調整器は、コントローラ１５０のハードウェア論理を動作させ、さらに電気化学センサ１６２に電力を供給する供給電圧（すなわちＤＣ電力１４１）を出力する。ＤＣ供給電圧１４１は、ディジタル論理回路を駆動するのに適した、約１．２ボルト、約３ボルトなどの電圧とすることができる。外部リーダ１８０から無線周波放射（または周囲放射などの他の源）を受信することによって、センサ１６２およびコントローラ１５０のハードウェア論理に供給電圧１４１が供給され、それによって身体に装着可能な装置１１０が起動する。センサ１６２およびコントローラ１５０のセンサインタフェース１５２は、電力が供給されている間、分析物濃度を示す電流を発生させ、その電流を測定し、結果を伝達するように構成されている。
【００４８】
[0059]  外部リーダ１８０は、（例えば、ルックアップテーブル、校正情報などを使用して、アンテナ１７０のインピーダンスを、センサ１６２からの出力に関連づける予めプログラムされた関係に従って、）後方散乱信号１７１をセンサ結果に関連づける。リーダ１８０は次いで、指示されたセンサ結果（例えば分析物濃度値）を、局所メモリに記憶し、かつ／または（例えばネットワークを介して伝達することによって）外部データ記憶装置に記憶することができる。
【００４９】
[0060]  いくつかの実施形態では、別個の機能ブロックとして示されたこれらの特徴のうちの１つまたは複数の特徴を、単一のチップ上に実装する（「パッケージ化する」）ことができる。例えば、整流器１４６、エネルギー蓄積装置、電圧調整器、センサインタフェース１５２および他のハードウェア論理が単一のチップまたは単一のコントローラモジュール内に一緒にパッケージ化された身体に装着可能な装置１１０を実現することができる。このようなコントローラは、ループアンテナ１７０と分析物バイオセンサ１６２がその上に配設されたセンサチップとに接続された相互接続（「リード線」）を有することができる。このようなコントローラは、ループアンテナ１７０で受け取ったエネルギーを獲得し、アンペロメトリ電流を生じさせるのに十分な電圧をセンサ１６２の電極間に印加し、アンペロメトリ電流を測定し、測定された電流をアンテナ１７０を介して（例えば後方散乱放射１７１を通して）知らせるように動作する。
【００５０】
Ｇ．眼に装着可能な例示的な電子部品プラットホーム
[0061]  図２Ａは、眼に装着可能な例示的な電子装置２１０（または眼科電子部品プラットホーム）の上面図である。図２Ｂは、図２Ａに示された眼に装着可能な例示的な電子装置のアスペクト図である。図２Ａおよび２Ｂ中の相対的な寸法は必ずしも一定の比率では示されておらず、それらの寸法は、眼に装着可能な例示的な電子装置２１０の配置を記述する際の説明のためだけに描かれていることに留意されたい。眼に装着可能な装置２１０は、湾曲した円板として形作られたポリマー材料２２０から形成することができる。眼に装着可能な装置２１０は、ループアンテナ２７０、コントローラ２５０および電気化学センサ２６０を含み、これらは、ポリマー材料２２０に埋め込まれた基板２３０上に装着されている。
【００５１】
[0062]  眼に装着可能な装置２１０が眼に装着されている間、入射光を眼に向かって透過させることを可能にするため、ポリマー材料２２０は実質的に透明な材料とすることができる。ポリマー材料２２０は、検眼の際に視力矯正コンタクトレンズおよび／または美容コンタクトレンズを形成するために使われる生体適合性材料と同様の、ポリエチレンテレフタレート（「PET」）、ポリメタクリル酸メチル（「PMMA」）、ポリメタクリル酸ヒドロキシエチル（「polyHEMA」）、シリコーンヒドロゲル、これらの組合せなどの生体適合性材料とすることができる。ポリマー材料２２０は、眼の角膜表面にぴったりとはめるのに適した凹形表面２２６を一方の側が有するように形成することができる。円板の反対側は、眼に装着可能な装置２１０が眼に装着されている間、眼瞼運動を妨害しない凸形表面２２４を有することができる。円形の外側縁２２８が、凹形表面２２６と凸形表面２２４を接続している。湾曲した形状を有するポリマー材料２２０はさまざまな方法で形成することができる。例えば、熱成形、射出成形、スピンキャスティングなど、視力矯正コンタクトレンズを形成する目的に使われる技法と同様の技法を使って、ポリマー材料２２０を形成することができる。
【００５２】
[0063]  眼に装着可能な装置２１０は、約１センチメートルの直径、約０．１〜約０．５ミリメートルの厚さなど、視力矯正コンタクトレンズおよび／または美容コンタクトレンズと同様の寸法を有することができる。しかしながら、これらの直径値および厚さ値は、説明だけを目的として示したものである。いくつかの実施形態では、装着者の眼の角膜表面のサイズおよび／もしくは形状に従って、かつ／またはポリマー材料２２０に埋め込まれた１つまたは複数の構成要素を収容することできるように、眼に装着可能な装置２１０の寸法を選択することができる。
【００５３】
[0064]  眼に装着可能な装置２１０が眼に装着されている間、凸形表面２２４は、外側の周囲の環境の方を向き、凹形表面２２６は、内側の角膜表面の方を向く。したがって、凸形表面２２４を、眼に装着可能な装置２１０の外側頂面、凹形表面２２６を内側底面と考えることができる。図２Ａに示された「上面」図は、凸形表面２２４の方から見た図である。
【００５４】
[0065]  基板２３０を、ポリマー材料２２０の外周２２２に沿って中心領域２２１から離れて位置するように、ポリマー材料２２０に埋め込むことができる。基板２３０は、平らな円形のリング（例えば中心に穴を有する円板）として形作ることができる。基板２３０の（例えば半径方向の幅に沿って）平らな表面は、チップなどの電子部品を（例えばフリップチップ装着によって）装着し、電極、アンテナおよび／または相互接続を形成するために導電性材料のパターンを（例えばフォトリソグラフィ、付着、めっきなどのマイクロファブリケーション技法によって）を形成する、プラットホームの役目を果たす。基板２３０およびポリマー材料２２０はともに、共通の中心軸に関して円柱状にほぼ対称とすることができる。例えば、基板２３０の直径は約１０ミリメートル、半径方向の幅は約１ミリメートルであり（例えば外側半径が内側半径よりも１ミリメートル大きく）、厚さは約５０マイクロメートルである。しかしながら、これらの寸法は、例示だけを目的に提供したものであり、決して本開示を限定するものではない。図１に関する基板１３０の上記の議論と同様に、基板２３０は、異なるさまざまなフォームファクタを呈するように実現することができる。
【００５５】
[0066]  コントローラ２５０は、電気化学センサ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要素を含むチップとすることができる。コントローラ２５０は、同じく基板２３０上に位置する相互接続２５７によってループアンテナ２７０に電気的に接続されている。同様に、コントローラ２５０は、相互接続２５１によってセンサ２６０に電気的に接続されている。相互接続２５１、２５７、ループアンテナ２７０、およびセンサ２６０に含まれる導電性電極は、導電性材料のパターンを正確に形成する付着、フォトリソグラフィなどのプロセスによって基板２３０上にパターン形成された導電性材料から形成することができる。基板２３０上にパターン形成された導電性材料は例えば、金、白金、パラジウム、チタン、炭素、アルミニウム、銅、銀、塩化銀、貴金属材料から形成された導体、金属、これらの組合せなどとすることができる。
【００５６】
[0067]  ループアンテナ２７０は、基板の平らな表面に沿って平らな導電性リングを形成するようにパターン形成された導電性材料の層である。いくつかの例では、ポリマー材料の湾曲に沿った可撓性を追加することを可能にするために、ループアンテナ２７０が、並列または直列に互いに電気的に接合された実質的に同心の多数のセクションを含むことができる。それぞれのセクションは、眼に装着可能な装置２１０の凹形／凸形の湾曲に沿って独立して撓むことができる。いくつかの例では、完全なループを形成しないループアンテナ２７０を形成することができる。例えば、コントローラ２５０およびセンサ２６０のための場所を空けるため、アンテナ２７０は、図２Ａに示されているように、切り取られた部分を有することができる。しかしながら、基板２３０の平らな表面を１周または数周にわたって完全に取り巻く導電性材料の連続ストリップとしてループアンテナ２７０を配置することもできる。例えば、基板２３０のコントローラ２５０およびセンサ２６０とは反対の側に、多数の巻線を有する導電性材料のストリップのパターンを形成することができる。次いで、このような巻線アンテナ（例えばアンテナリード線）の端と端の間の相互接続を、基板２３０を貫通してコントローラ２５０に渡すことができる。
【００５７】
[0068]  図２Ｃは、眼１０の角膜表面２２に装着されている間の眼に装着可能な例示的な電子装置２１０の側断面図である。図２Ｄは、眼に装着可能な例示的な装置２１０の露出した表面２２４、２２６の周囲の涙液膜の層４０、４２を示すために拡大された、至近距離からの側断面図である。図２Ｃおよび２Ｄ中の相対的な寸法は必ずしも一定の比率では示されておらず、それらの寸法は、眼に装着可能な例示的な電子装置２１０の配置を記述する際の説明のためだけに描かれていることに留意されたい。例えば、眼に装着可能な装置の全厚は約２００マイクロメートルとすることができ、涙液膜の層４０、４２の厚さはそれぞれ約１０マイクロメートルであることがあるが、図面にはこの比率が反映されていないことがある。図示を可能にするため、および説明を容易にするために、いくつかの態様は誇張されている。
【００５８】
[0069]  眼１０は、上眼瞼３０と下眼瞼３２とを眼１０の頂部で合わせることによって覆い隠される角膜２０を含む。入射光は、角膜２０を通して眼１０によって受け取られ、そこで、眼１０の光感知要素（例えば杆状体および錐状体など）に光学的に導かれて視知覚を刺激する。眼瞼３０、３２の運動は、眼１０の露出した角膜表面２２の上に涙液膜を分配する。涙液膜は、涙腺によって分泌されて眼１０の保護および潤滑を行う水溶液である。眼に装着可能な装置２１０が眼１０に装着されているとき、涙液膜は、（凹形表面２２６に沿った）内側の層４０および（凸形層２２４に沿った）外側の層４２で、凹形表面と凸形表面２２４、２２６の両方を覆う。涙液膜の層４０、４２の厚さは約５〜１０マイクロメートルであることがあり、合わせると約５〜１０マイクロリットルになることがある。
【００５９】
[0070]  涙液膜の層４０、４２は、眼瞼３０、３２の運動によって、角膜表面２２および／または凸形表面２２４の上に分配される。例えば、眼瞼３０、３２はそれぞれ上昇および下降して、角膜表面２２および／または眼に装着可能な装置２１０の凸形表面２２４の上に、小体積の涙液膜を広げる。角膜表面２２上の涙液膜の層４０はさらに、凹形表面２２６と角膜表面２２の間の毛管力によって、眼に装着可能な装置２１０の装着を容易にする。
【００６０】
[0071]  図２Ｃおよび２Ｄの断面図に示されているように、基板２３０の平らな装着表面が凸形表面２２４の隣接する部分に対してほぼ平行となるような態様で、基板２３０を傾けることができる。基板２３０は、内側を向いた（ポリマー材料２２０の凹形表面２２６に近い方の）表面２３２と外側を向いた（凸形表面２２４に近い方の）表面２３４とを有する平らなリングとすることができる。基板２３０は、一方または両方の装着表面２３２、２３４に装着された、電子構成要素および／またはパターン形成された導電性材料を有することができる。図２Ｄに示されているように、電気化学センサ２６０、コントローラ２５０および導電性相互接続２５１は、外側を向いた表面２３４に装着されている。しかしながら、基板２３０上に位置する電子部品、電極などは、「内側」を向いた側２３２に装着することもでき、または「外側」を向いた側２３４に装着することもできる。さらに、いくつかの実施形態では、いくつかの電子構成要素を一方の側（例えば２３２）に装着することができ、一方で、他の電子構成要素は反対の側（例えば２３４）に装着し、これらの２つの側と側の接続は、基板２３０を貫通する導電性材料によって実施することができる。
【００６１】
[0072]  電気化学センサ２６０は２つの電極（例えば作用電極および参照電極）を含む。電気化学センサ２６０は、通路２６２により、外側の凸形表面２２４を覆っている涙液膜４２に対して露出している。電気化学センサ２６０は、基板２３０とは別のセンサ基板上に配設された電気化学センサチップとして実現することができる。この電気化学センサチップは、一方の側にパターン形成された電極を有することができ、それらのそれぞれの電極を、センサ基板の裏側の導電性パッドに接続することができる。次いで、このような電気化学センサチップが基板２３０上に置かれたときに、センサチップを、基板２３０上に形成された対応する導電性パッドの上に装着することができる。
【００６２】
[0073]  電気化学センサは、相互接続２５１を介してコントローラ２５０に接続される。コントローラ２５０は、電気化学センサ２６０を使用し、電気化学センサ２６０の電極に電圧を印加し、その結果生じるアンペロメトリ電流を作用電極を通して監視することによって、涙液膜分析物濃度の測定値を得ることができる。コントローラ２５０は次いで、アンテナ２７０を使用して、測定された電流を知らせることができる。
【００６３】
Ｈ．例示的な電気化学センサ電極配置
[0074]  図３は、電気化学センサ３００内の電極の例示的な１つの配置を示す。図３によって示された配置は一定の比率では描かれておらず、センサ電極の例示的な配置を記述するために説明目的で提供されたものであり、この配置は、本明細書に記載された任意の電気化学センサ電極によって実現することができる。電気化学センサ３００は、分析物の涙液膜濃度を検出する眼に装着可能な装置（例えば図２Ａ〜２Ｄに関して上で説明した眼に装着可能な装置２１０）に含めることができ、または身体に装着可能な装置もしくは埋入可能な装置に含めることができる。電気化学センサ３００は、基板３１５上に配設された作用電極３２０および参照電極３３０を含む。
【００６４】
[0075]  電極３２０、３３０はそれぞれ、作用電極３２０と参照電極３３０の間に電圧ΔＶを印加することによってセンサ３００を動作させるコントローラ３１０に電気的に結合されている。コントローラ３１０は、導電性相互接続３２１によって作用電極３２０に電気的に結合されており、コントローラ３１０は、導電性相互接続３３１によって参照電極３３０に電気的に結合されている。電圧ΔＶは、関心の分析物が関与する還元反応を作用電極３２０において生じさせるのに十分な還元電圧とすることができる。このような還元反応は、作用電極３２０から電子を放出し、それによってアンペロメトリ電流を発生させる。このアンペロメトリ電流は、作用電極３２０を通して測定することができる。それに加えてまたはその代わりに、電圧ΔＶを、関心の分析物が関与する酸化反応を作用電極３２０において生じさせるのに十分な酸化電圧とすることもできる。この酸化反応は、作用電極３２０に電子に与え、それによってアンペロメトリ電流を発生させる。このアンペロメトリ電流は、作用電極３２０を通して測定することができる。コントローラ３１０には、供給電圧Ｖｓｕｐｐｌｙによって電力が供給され、コントローラ３１０は、アンペロメトリ電流の指示を出力する。いくつかの実施形態では、コントローラ３１０がポテンショスタットを含むことができる。いくつかの例では、電極３２０、３３０がその上に配設された基板３１５を、コントローラ３１０がその上に配設された基板とは別個の基板とすることができる。したがって、センサ基板３１５（またはセンサチップ）上に電極３２０、３３０を配設し、基板３１５の裏側の対応するそれぞれのバイアおよび装着パッドを通して、電極３２０、３３０を相互接続３２１、３３１に接続することができる。
【００６５】
[0076]  作用電極３２０はベース３２２を含み、ベース３２２からはフィンガ延長部分３２４ａ〜ｃが延びている。参照電極３３０はベース３３２を含み、ベース３３２からはフィンガ延長部分３３４ａ〜ｃが延びている。作用電極３２０と参照電極３３０は、２つの電極３２０、３３０のフィンガ延長部分３２４ａ〜ｃとフィンガ延長部分３３４ａ〜ｄとが、交互に櫛を噛み合わせたように配置されるような態様で、配置することができる。いくつかの例では、センサ電極３２０、３３０を、少なくともほぼ共面とする（例えば共通の基板上に配設する）ことができる。いくつかの例では、延長部分３２４ａ〜ｃ、３３４ａ〜ｄがそれぞれ、センサ電極の対応するそれぞれのベース３２２、３３２に対して少なくともほぼ直角に延びることができる。いくつかの例では、延長部分３２４ａ〜ｃ、３３４ａ〜ｄが、互いに少なくともほぼ平行に延びることができる。いくつかの例では、作用電極３２０の延長部分３２４ａ〜ｃを、参照電極延長部分３３４ａ〜ｄのうちの最も近い参照電極延長部分から、それぞれの延長部分３２４ａ〜ｃの側縁に沿って、少なくともほぼ等距離に置くことができる。
【００６６】
[0077]  いくつかの例では、作用電極３２０の延長部分３２４ａ〜ｃがそれぞれ、参照電極３３０の延長部分３３４ａ〜ｄのうちの２つの延長部分によって、少なくとも部分的に両側から取り囲まれている。例えば、作用電極の延長部分３２４ｃは、ベース３２２から、ベース３２２の近くの点から遠位端まで延びている。延長部分３２４ｃは、第１の側縁３２６およびこの第１の側の反対側の第２の側縁３２８を含む。第１および第２の側縁３２６、３２８は延長部分３２４ｃの幅を規定する。作用電極延長部分３２４ｃの第１の側縁３２６は、参照電極の１つの延長部分３３４ｄに隣接しており第２の側縁３２８は、参照電極の別の延長部分３３４ｃに隣接している。延長部分３２４ｃと２つの参照電極延長部分３３４ｃ、３３４ｄとの間の電極間間隔（例えば第１の側縁３２６と延長部分３３４ｄの間のギャップおよび第２の側縁３２８と延長部分３３４ｃの間のギャップ）は、両方の側縁３２６、３２８に沿って同様とすることができる。例えば、両方の側が、ほぼ均一なギャップ距離を有すことができる。他の例では、両方の側が、ベース３２２と延長部分３２４ｃの遠位端の間で対称に変化するテーパの付いた（または他の変化する）ギャップ距離を有することができる。この対称配置の結果、センサ電極３２０、３３０間に電圧が印加されている間、電圧電位は、作用電極延長部分３２４ｃの両方の側縁３２６、３２８に沿って同様である。残りの作用電極延長部分３２４ａ〜ｂも同様に配置することができ、両方の側縁が、参照電極３３０の延長部分に隣接する。すなわち、作用電極延長部分３２４ｂは、参照電極延長部分３３４ｃおよび３３４ｂによって対称に取り囲まれ、作用電極延長部分３２４ａは、参照電極延長部分３３４ｂおよび３３４ａによって対称に取り囲まれる。
【００６７】
[0078]  いくつかの実施形態では、作用電極３２０の少なくとも１つの寸法、例えば延長部分３２４ａ〜ｃのうちの１つまたは複数の延長部分の幅を、１００マイクロメートル未満とすることができる。いくつかの実施形態では、作用電極３２０が、少なくとも１つの寸法が約２５マイクロメートルである微小電極である。いくつかのケースでは、作用電極３２０の幅を約１０マイクロメートルとすることができ、または作用電極３２０の幅（もしくは他の寸法）を１０〜１００マイクロメートルの間とすることができる。参照電極３３０の露出したエリアは、作用電極３２０の露出したエリアの約５倍とすることができる。いくつかの例では、参照電極延長部分３３４ａ〜ｄの幅を、作用電極延長部分３２４ａ〜ｃの幅の約５倍とすることができる。したがって、参照電極延長部分３３４ａ〜ｄの幅を約１２５マイクロメートルとし、作用電極延長部分３２４ａ〜ｃの幅を約２５マイクロメートルとすることができる。例示的な他の多くの寸法も可能である。
【００６８】
[0079]  作用電極延長部分３２４ａ〜ｃの長さ（例えばベース３２２とそれぞれの延長部分の遠位端との間の距離）は、全ての作用電極延長部分３２４ａ〜ｃの累積の全長が所望の長さになるように選択することができる。前述のとおり、電気化学センサ３２０の感度は、少なくとも部分的に、センサ電極３２０、３３０に分析物をさらしたときに起こる、分析物が関与する誘起される電気化学反応の数によって決定される。電気化学反応は、局所的な電圧傾度が最大となる、作用電極３３０の対応するそれぞれのセクションに隣接する作用電極３２０の側縁に沿って（例えば延長部分３２４ｃの側縁３２６、３２８および残りの延長部分３２４ａ〜ｂの側縁に沿って）優先的に誘起されるため、電気化学センサ３００の感度は、少なくとも部分的に、このような側縁の全長に依存する。いくつかの実施形態では、作用電極延長部分の累積の全長が約１０００マイクロメートルである構成によって、所望のセンサ感度を達成することができる。このような対称構成では、参照電極の対応するそれぞれの部分に隣接して位置する作用電極側縁の全長が、累積の全長の約２倍（例えば約２０００マイクロメートル）である。したがって、いくつかの実施形態は、２つの延長部分を有する作用電極を含み、それぞれの延長部分の長さが所望の累積の全長の約半分である構成を含むことができ、他の実施形態は、（図３の場合のように）３つの延長部分を有する作用電極を含む構成を含むことができ、それぞれの延長部分の長さは、所望の累積の全長の約１／３とすることができる。参照電極の対応するそれぞれのセクションに隣接する作用電極側縁の所望の全長を提供する作用電極３２０の他の累積長を選択して、所望のセンサ感度を達成することもできる。
【００６９】
[0080]  センサ電極３２０、３３０の厚さ（例えば基板３１５上の高さ）は、１マイクロメートル以下とすることができる。この厚さ寸法は例えば、約５００ナノメートル、約２５０ナノメートル、約１００ナノメートル、約５０ナノメートルなど、約１マイクロメートルから約５０ナノメートルの間とすることができる。いくつかのケースでは、作用電極３２０を、幅が約２５マイクロメートル、長さが約１０００マイクロメートル、厚さが約０．５マイクロメートルとなるように基板上にパターン形成された導電性材料とすることができる。いくつかの実施形態では、参照電極３３０が、同様の厚さを有することができ、作用電極３２０よりも大きな総面積を有することができる。例えば、参照電極３３０の面積は、作用電極３２０の面積の５倍よりも大きい。
【００７０】
[0081]  電極３２０、３３０はそれぞれ、基板上に導電性材料のパターンを（例えば付着技法、リソグラフィ技法などにより）形成することによって形成することができる。この導電性材料は、金、白金、パラジウム、チタン、銀、塩化銀、アルミニウム、炭素、金属、貴金属材料から形成された導体、これらの組合せなどとすることができる。いくつかの実施形態では、実質的に白金（Pt）から作用電極３２０を形成することができる。いくつかの実施形態では、実質的に銀塩化銀（Ag/AgCl）から参照電極３３０を形成することができる。
【００７１】
Ｉ．例示的な動作
[0082]  図４Ａは、身体に装着可能な装置内のセンサを、分析物濃度を測定するように動作させる、例示的なプロセス４００の流れ図である。電気化学センサを含む身体に装着可能な装置内のアンテナにおいて無線周波放射を受信する（４０２）。受信した放射によって生じた電気信号を整流および調整して、センサおよび関連コントローラに電力を供給する（４０４）。例えば、アンテナリード線に整流器および／または調整器を接続してＤＣ供給電圧を出力し、それによってセンサ、コントローラおよび／または他の生体相互作用電子部品に電力を供給する。作用電極において電気化学反応を生じさせるのに十分な電圧をセンサ電極に印加する（４０６）。例えば、分析物が関与する酸化反応および／または還元反応を誘起するのに十分な電圧を印加することができる。この電気化学反応はアンペロメトリ電流を発生させ、この電流を作用電極を通して測定する（４０８）。例えば、コントローラが、電圧を電極に印加し、その間にアンペロメトリ電流を測定することができる。次いで、測定された電流をアンテナを用いて無線で知らせる（４１０）。例えば、アンテナインピーダンスを変調することによってセンサ結果を知らせるように、後方散乱放射を操作することができる。
【００７２】
[0083]  図４Ｂは、身体に装着可能な装置内のセンサに問合せをするように外部リーダを動作させる、例示的なプロセス４２０の流れ図である。外部リーダから、身体に装着可能な装置に含まれる電気化学センサに、無線周波放射を送信する（４２２）。送信する放射は、測定を実施し結果を伝達するための電力をセンサに供給するのに十分な放射とすることができる。例えば、電気化学センサに電力を供給する目的に使用するこの無線周波放射は、図１に関して上で説明した、外部リーダ１８０から身体に装着可能な装置１１０に送信される放射と同様の放射とすることができる。外部リーダは次いで、電気化学センサによる測定値を指示する身体に装着可能な装置からの後方散乱放射を受信する（４２４）。例えば、この後方散乱放射は、図１に関して上で記載した、身体に装着可能な装置１１０から外部リーダ１８０に送信される後方散乱信号１７１と同様の後方散乱放射とすることができる。次いで、外部リーダにおいて受信した後方散乱放射を、分析物濃度値に関連づける（４２６）。いくつかのケースでは、決定された分析物濃度値を、外部リーダのメモリおよび／またはネットワーク接続されたデータ記憶装置に記憶することができる。
【００７３】
[0084]  例えば、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って、センサ結果（例えば測定された電流）を、後方散乱放射の中に符号化することができる。外部リーダは、後方散乱放射の周波数、振幅および／または位相シフトに基づいて、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。次いで、眼に装着可能な装置内で使われた符号化ルーチンを逆向きに実行することにより、インピーダンス値をセンサ結果に関連づけることによって、センサ結果を抽出することができる。したがって、リーダは、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マップすることができる。次いで、ルックアップテーブルまたは所定の関係（例えば校正データに部分的に基づいて定義された関係）に基づいて、その電流値を、分析物濃度値に関連づけることができる。いくつかのケースでは、分析物濃度値のこの決定が、分析物濃度と測定された電流との間のスケーリングに影響を与えるさまざまな因子を考慮する。このような因子には、身体に装着可能な装置の温度が含まれる。
【００７４】
ＩＩＩ．電気化学センサチップ
[0085]  図５Ａは、一方の側５１２に電極５２０、５３０が形成された、例示的な電気化学センサチップ５１０の上面図を示す。この例では、電極５２０が作用電極として機能することができ、電極５３０が、参照電極および／または対電極として機能することができる。さらに、電極５３０の表面積を、電極５２０の表面積よりも大きくすることができる。例えば、電極５３０の表面積を、電極５２０の表面積の約５倍とすることができる。
【００７５】
[0086]  図５Ｂは、裏側５１４に導電性パッドが形成された、図５Ａに示された例示的な電気化学センサチップの下面図を示す。センサチップ５１０は、基板を貫通する一対の導電性バイアを有する、シリコン、ガラスなどの基板とすることができる。導電性バイアは例えば、エッチングによってまたはレーザによって形成された基板を貫通する一組の開口を埋めるように電気めっきされた金または銅とすることができる。
【００７６】
[0087]  次いで、表側５１２に、電気化学センサ電極５２０、５３０のパターンを形成することができ、基板の裏側５１４に、導電性パッド５３２、５２２のパターンを形成することができる。例えば、第１の導電性バイアを通して第１の導電性パッド５３２を参照電極５３０に電気的に結合することができ、第２の導電性バイアを通して第２の導電性パッド５２２を作用電極５２０に電気的に結合することができる。図３に関して上で論じたセンサ電極と同様に、センサ電極５２０、５３０は、シード層（例えばクロム、チタン、パラジウムまたは他の金属を含む接着層）のパターンを形成し、シード層の上で別の導電性材料を電気めっきして、電極５２０、５３０を形成する技法などのマイクロファブリケーション技法を使用して、表側５１２にパターン形成することができる。センサ電極５２０、５３０は、白金、銀、塩化銀または他の導電性材料から形成することができる。
【００７７】
[0088]  電極の所望の総表面積、センサチップ５１０の所望の全体サイズ、さまざまなマイクロファブリケーションプロセスの許容差および／またはその他の因子に応じたさまざまな実施形態において、さまざまなセンサチップジオメトリを、ある範囲で達成することができる。センサチップ５１０は、辺の長さが約５００マイクロメートル〜３０００マイクロメートルの間の正方形または長方形とすることができる。特定のダイシング技法によっては、センサチップの形状を、正方形または長方形以外の形状とすることもできる。導電性パッド５２２、５３２は、金、銅または他の導電性材料から、センサチップ５１０の裏面５１４を超えて約１マイクロメートル〜約１０マイクロメートルの間の高さだけ延びる厚さに形成することができる。導電性パッド５２２、５３２の直径はそれぞれ約５０マイクロメートルとすることができ、または、導電性パッド５２２、５３２はそれぞれ、これよりも大きな裏面５１４の面積を占有することができる。いくつかの例では、フリップチップボンディング中にセンサチップ５１０を置くときに、導電性端子と整列するためのより大きな表面積を提供するために、導電性パッド５２２、５３２がそれぞれ、裏面５１４の約半分を占有することができる。センサ電極５２０、５３０の厚さは、約１００ナノメートル〜約５００ナノメートルの間とすることができる。図５Ａに示されているように、作用電極５２０および参照電極５３０はともに、櫛を噛み合わせたように配置された、図３に関して上で説明した電極配置と同様の延長部分を含むことができる。作用電極５２０の延長部分の幅は、約１０マイクロメートル〜約５０マイクロメートルの間とすることができ、参照電極５３０の延長部分の幅は、約１００マイクロメートルから約５００マイクロメートルの間とすることができる。電極間間隔（すなわち所与の１つの作用電極とその作用電極のいずれかの側の参照電極との間の距離）は、約１マイクロメートル〜１００マイクロメートルの間とすることができる。
【００７８】
[0089]  図５Ｃは、身体に装着可能な装置内に装着された例示的な電気化学センサチップ５６０を示す。図５Ｄは、図５Ｃに示された例示的な電気化学センサチップ５６０の上面図である。図５Ｃは、電気化学センサチップ５６０および他の構成要素がその上に装着された基板５４０の一部分を示す。基板５４０は、眼に装着可能な装置に埋め込まれるように構成されており、図２Ａ〜２Ｄに関して上で説明した基板２３０と同様の基板とすることができる。基板５４０は、内縁５４２および外縁５４４を有する平らなリングとして形作ることができる。２つの縁５４２、５４４はともに、少なくともほぼ円形とすることができるが、図５Ｃには、それぞれの縁の一部分だけが示されている。
【００７９】
[0090]  電気化学センサチップ５６０はセンサ基板５６２を含み、センサ基板５６２の表側には、櫛を噛み合わせたような配置で、作用電極５７０および参照電極５８０のパターンが形成されている。センサチップ５６０はさらに、センサ基板５６２の裏側（すなわち電極５７０、５８０がある側の反対側）に位置する導電性装着パッド５５２、５５８を含む。説明の目的上、図５Ｃおよび５Ｄでは、基板５６２の裏側の装着パッド５５２、５５８のおおよその場所が、破線によって示されている。作用電極５７０は、センサ基板５６２を貫通する導電性バイアを通して装着パッド５５２に電気的に結合することができ、参照電極５８０は、センサ基板５６２を貫通する導電性バイアを通して装着パッド５５８に電気的に結合することができる。示されているように、作用電極５７０は、装着パッド５５２の一部分と重なることができ、参照電極は、装着パッド５５８の一部分と重なることができる。このような重なる領域は導電性バイアを含むことができる。
【００８０】
[0091]  作用電極５７０は４つの延長部分５７４を含み、延長部分５７４はそれぞれ、比較的に狭い幅（例えば約１０〜２５マイクロメートル）を有することができる。参照電極５８０は、ベース５８２から延びる延長部分５８４を含む。図５Ｄに示されているように、２つの電極５７０、５８０の延長部分５７４、５８４は、互いに対して少なくともほぼ平行とすることができる。さらに、電極５７０、５８０は、櫛を噛み合わせたような配置で配置することができ、この櫛を噛み合わせたような配置は、作用電極５７０のそれぞれの延長部分５７４が、参照電極５８０の２つの延長部分５８４間に、少なくともほぼ対称に置かれるような態様の配置である。例えば、それぞれの作用電極延長部分５７４の側壁に沿った電極間間隔を、延長部分の長さに沿って対称とすることができる。いくつかの例では、電極間間隔を実質的に均一とすることができ、約１マイクロメートル〜約１００マイクロメートルの間とすることができる。さらに、電極５７０、５８０はセンサ基板５６２上に配設されているため、身体に装着可能な装置の基板５４０が、その局所環境からの応力の下で撓みかつ／または変形する可能性がある間であっても、電極間間隔は比較的に安定している。センサ基板５６２は、アンテナおよびチップがその上に配設された基板５４０よりも大きな剛性を有することができる（例えば、センサ基板５６２は、シリコンウェーハまたはガラスとすることができ、基板５４０はパリレンとすることができる）。さらに、センサ基板５６２の大きさは、センサ電極５７０、５８０を装着する装着表面を提供するのに十分な大きさでしかなく、センサ基板５６２は、身体に装着可能な装置の全体にわたって広がってはいないため、センサ基板５６２は、装着可能な装置の全体に加えられたひずみおよび／または変形力を受けない。対照的に、基板５４０は、装置が眼の中に装着されているときに、例えば眼の凸形表面に装置が装着されているときに加わる基板５４０内の力の差によって、撓みかつ／または変形する可能性がある。
【００８１】
[0092]  センサチップ５６０の装着パッド５５２、５５８を受け取るように配置された導電性端子５５０、５５６と重なる（または他の方法で導電性端子５５０、５５６に電気的に接続された）相互接続５４８、５５４を通して、センサチップ５６０にコントローラチップ５４６を接続することができる。コントローラチップ５４６を、追加の相互接続および／または追加の接続パッドを介して、アンテナなどの他の構成要素に接続することもできる。例えば、図５Ｃに示されているように、チップ５４６をアンテナリード線に接続することができる。このアンテナリード線は、ループアンテナを作製するために基板５４０上に配設されたパターン形成された導電性材料、例えば電気めっきされた金から形成することができる。
【００８２】
[0093]  所望の分析物に対する電気化学センサの感度を高めるため、電気化学センサチップ５６０はさらに、適当な試薬を作用電極５７０の近くに固定する試薬層を含むことができる。さらに、電極および／もしくは導電性バイアを互いから電気的に分離し、かつ／または電極および／もしくは導電性バイアを基板５６２の材料から電気的に分離するために、電気化学センサチップ５６０は、窒化シリコン、二酸化シリコンなどの１つまたは複数のパッシベーション層を含むことができる。
【００８３】
ＩＶ．例示的な電気化学センサチップの組立て
[0094]  本明細書に開示された電気化学センサチップは、さまざまな方法で製造することができる。例示的な実施態様では、単一の基板を貫通するバイアのパターンを作製し、それぞれの電極が１つのバイアに結合された多数のセンサ電極セットのパターンを基板上に形成し、次いで基板をダイシングして個々のセンサチップを分離することによって、本明細書に開示されたセンサチップが大量に製作される。裏側での導電性パッドの製作を容易にするため、ダイシングの前に、基板の電極側をキャリア基板に接着することができる。裏側には、導電性パッドのパターンを形成することができ、導電性パッドはそれぞれ、１つのバイア（および１つのセンサ電極）に結合される。形成された後、身体に装着可能な装置または埋入可能な装置内に、個々のセンサチップをフリップチップ接着することができる。例示的な製造プロセスを、図６Ａ〜６Ｋに関して以下に説明する。
【００８４】
[0095]  図６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆ、６Ｇ、６Ｈ、６Ｉ、６Ｊおよび６Ｋは、例示的な一実施形態に基づく電気化学センサチップの製作の諸段階を示す。理解を容易にするため、単一のセンサチップだけを含む基板の領域が示されている。しかしながら、実際のところ、製造プロセスは、単一の基板上に多くのセンサチップを同時に製作することを含むことができる。次いで、この単一の基板をダイシングして、個々のセンサチップを分離する。例えば、１２インチウェーハを使用して、１００，０００を超えるセンサチップを製作することができる。
【００８５】
[0096]  図６Ａは、表側６１２および表側６１２の反対側の裏側６１４を有する基板６１０のアスペクト図である。基板６１０は例えばシリコンウェーハとすることができる。基板６１０の表側６１２には凹み６１６、６１８が形成されている。凹み６１６、６１８は、基板６１０を貫通するバイアを形成する基板６１０上の場所に置かれている。凹み６１６、６１８は例えば、基板６１０のレーザアブレーションによって、または基板６１０をエッチングすることによって形成することができる。１つの方法では、深堀り反応性イオンエッチングを使用して凹み６１６、６１８を形成することができる。凹み６１６、６１８は、基板６１０を完全に貫通しても、または貫通しなくてもよい（すなわち、凹み６１６、６１８は、裏側６１４に到達しても、または到達しなくてもよい）。
【００８６】
[0097]  図６Ａに示されているように、凹み６１６、６１８の深さは基板６１０の厚さよりも小さい。この例では、（例えば研磨によって）基板６１０を裏側６１４から薄くすることができる。この薄化は、裏側６１４から凹み６１６、６１８を露出させるのに十分なものである。したがって、薄化の後、凹み６１６、６１８は、側６１２から裏側６１４まで、薄くされた基板６１０を貫通する。
【００８７】
[0098]  図６Ｂは、パッシベーション層６２０でコーティングされた後のセンサ基板６１０のアスペクト図である。パッシベーション層６２０は、二酸化シリコンもしくは窒化シリコン、またはその他の電気絶縁材料とすることができる。パッシベーション層６２０は、凹みの側壁がパッシベーション材料６２０でコーティングされるような態様の、基板６１０の表側６１２でのスパッタリングによって形成することができる。パッシベーション層６２０は、基板６１０の上に形成される導電性材料から、基板６１０を電気的に絶縁する。例えば、基板６１０は、シリコンウェーハまたは他の半導電体材料とすることができ、基板６１０をコーティングするパッシベーション層６２０は、電圧が印加されたときに基板６１０を貫通する導電性経路が生み出されるのを防ぐのに役立つことがある。
【００８８】
[0099]  図６Ｃは、凹み６１６、６１８に導電性材料６２２、６２４が充填された後のセンサ基板６１０のアスペクト図である。凹み６１６、６１８を占有している導電性材料６２２、６２４は、基板６１０を貫通する導電性バイアを作製する。導電性材料６２２、６２４は、凹み６１６、６１８の側壁にパターン形成されたシード層の上で電気めっきされた金または他の導電性材料を含むことができる。このシード層は、電気めっきされた材料とは異なる導電性材料とすることができる。したがって、凹み６１６、６１８の側壁に沿って、電気めっきされた導電性材料６２２、６２４を配設することができ、電気めっきされた導電性材料６２２、６２４は凹みを完全に占有しても、しなくてもよい。
【００８９】
[00100]  図６Ｄは、基板６１０の表面６１２の平面を超えて延びる導電性材料６２２、６２４を示す、基板６１０の側面破断図である。凹み６１６、６１８に導電性材料を充填した後、一部の導電性材料６２２、６２４が、表面６１２の平面を超えて凹み６１６、６１８から突き出ていることがある。図６Ｅは、表面６１２を研磨して、図６Ｄに示された突き出た導電性材料６２２、６２４を除去した後の基板６１０の側面破断図を示す。研磨の後、凹みの中に残った導電性材料は、基板６１０の表面６１２と実質的に共面である。
【００９０】
[00101]  図６Ｆは、作用電極６２６および参照電極６２８のパターンを表面に形成した後の基板６１０の断面図である。この断面図は、２つの電極６２６、６２８の櫛を噛み合わせたように配置された延長部分を横断方向に切断した図を示す。作用電極６２６は３つの延長部分を含み、作用電極延長部分はそれぞれ、作用電極６２８の２つの延長部分間に位置することができる。作用電極６２６および参照電極６２８のパターンは、図５Ａ〜５Ｄに関して上で説明した電極配置と同様の、櫛を噛み合わせたような配置で形成することができる。このパターン形成された電極６２６、６２８の図は、説明のために示したものであり、必ずしも一定の比率では描かれていないことに留意されたい。具体的には、電極６２６、６２８の厚さは１マイクロメートル未満とすることができ、基板６１０の厚さは約５００マイクロメートルとすることができるが、これらの電極は、パターン形成された電極の相対的な間隔を示すために示したものである。電極６２６、６２８は、それぞれの電極が、導電性材料６２２、６２４の研磨された１つの面と重なるような態様でパターン形成されている。例えば、作用電極６２６は、導電性材料６２２と重なり、それによって導電性材料６２２に電気的に結合されるようにパターン形成することができ、参照電極６２８は、導電性材料６２４と重なり、それによって導電性材料６２４に電気的に結合されるようにパターン形成することができる。
【００９１】
[00102]  図６Ｇは、電極６２６、６２８の上にパッシベーション層６３０が形成された後の、その上に電極６２６、６２８のパターンが形成された基板６１０の断面図である。パッシベーション層６３０は、窒化シリコンもしくは二酸化シリコン、またはその他の電気絶縁材料を含むことができる。
【００９２】
[00103]  図６Ｈは、パッシベーション層６３０を選択的に除去して電極６２６、６２８を露出させた後の基板６１０の断面図である。電極６２６、６２８は、（例えばフォトリソグラフィ、マスキングまたは他の技法によってパターン形成されたレジストを使用して）パッシベーション層６３０をアブレートしかつ／またはエッチングすることによって、あるパターンで露出させることができる。したがって、パッシベーション層６３０の削除された領域が、２つの電極６２６、６２８の露出した表面エリアを画定する。センサ電極６２６、６２８の露出した表面エリアは、電極６２６、６２８の活性エリア（すなわち試料流体と電気化学的に反応する作用電極６２６の領域）を画定する。パターン形成されたパッシベーション材料６３０はさらに、電極６２６、６２８間の電極間間隔を規定することができる。いくつかの例では、パターン形成されたパッシベーション層６３０を使用して、基板６１０上に配設された導電性材料のエリアよりも小さい露出した表面エリアを有するセンサ電極を提供することができる。その結果、電極６２６を形成するために基板６１０上に配設された導電性材料は、基板６１０に接着するのに適した表面エリアを有することができる。しかしながら、流体にさらされたときのセンサの電気化学反応速度、したがってセンサの感度を規定する電極６２６の露出した表面エリアを、基板６１０に接着されたエリアよりも小さくすることができる。例えば、幅約２５マイクロメートルの作用電極のパターンを形成したとすると、パターン形成されたパッシベーション層は、幅約１０マイクロメートルの作用電極を露出させることができる。いくつかのケースでは、１マイクロメートル未満の露出した幅を有する作用電極を形成することができる。そのため、電極６２６、６２８を画定するために基板上に形成される導電性材料は、基板との所望の接着レベルを提供する配置でパターン形成することができるが、露出させる基板の表面積（したがってセンサの感度）は、基板６１０に接着する導電性材料の能力から独立して選択することができる。
【００９３】
[00104]  他の例では、パッシベーション層６３０のパターンを形成し、次いでパッシベーション層を選択的にエッチングし、またはパッシベーション層を他の方法で選択的に除去して、電極６２６、６２８を露出させる代わりに、図６Ｈに示されているような選択された領域を占有するように、パッシベーション材料のパターンを形成することができる。他の例では、パッシベーション層を完全に省くことができる。
【００９４】
[00105]  図６Ｉは、キャリア基板６３２に接着された基板６１０を示す断面図である。キャリア基板６３２は、基板６１０の表側６１２の電極６２６、６２８に取外し可能に接着されており、このことは、基板６１０の裏側６１４を製造することを可能にする。次いで、基板６１０の裏側を研磨して基板６１０を薄くする。その結果、研磨された表面６１５が形成される。この研磨プロセスは、基板６１０を薄くして、凹み６１６、６１８を埋めている導電性材料６２２、６２４を露出させることができる。これよりも前に形成される凹み６１６、６１８の深さは、薄くされた後の基板６１０の厚さと少なくとも同じになるように選択することができる。したがって、この研磨プロセスの後には、導電性材料が、基板の残りの厚さの全体を貫通し、それによって基板６１０を貫通する導電性経路を提供する。薄化後の基板６１０の厚さは、約５０マイクロメートル〜約１００マイクロメートルの間とすることができ、最初の基板の厚さは、約５００マイクロメートルとすることができる。とは言え、基板６１０の最終的な厚さは、さまざまな因子に基づいて選択することができ、そのような因子には、薄くされた基板材料の構造的完全性、およびセンサチップを組み込む用途のサイズ限界／重量限界が含まれる。
【００９５】
[00106]  図６Ｊは、基板６１０がキャリア基板６３２に接着されている間に、研磨された表面６１５の上に導電性装着パッド６３４、６３６を形成した後の側面図を示す。例えば、装着パッド６３４は、露出した凹み６１６およびその中の導電性材料６２２と重なり、それによって装着パッド６３４を導電性材料６２２を通して作用電極６２６に電気的に結合するように導電性材料のパターンを形成することによって、形成することができる。同様に、装着パッド６３６は、露出した凹み６１８およびその中の導電性材料６２４と重なり、それによって装着パッド６３６を導電性材料６２４を通して参照電極６２８に電気的に結合するように導電性材料のパターンを形成することによって、形成することができる。導電性装着パッド６３４、６３６は、研磨された表面に、導電性シード層のパターンを、露出した凹みの中の導電性材料６２２、６２４と重なるあるパターンで形成し、次いで金または他の材料を所望の厚さに電気めっきすることによって形成することができる。いくつかの例では、装着パッド６３４、６３６が、研磨された表面６１５の平面を超えて約１０マイクロメートル延びることができる。装着パッド６３４、６３６は一般に、完成したセンサチップがその上にフリップチップ装着される導電性端子に対応するように、研磨された表面６１５に任意の配置でパターン形成することができる。例えば、装着パッド６３４，６３６はそれぞれ、研磨された表面のほぼ半分を占有することができ、このことは、完成したセンサチップを対応する端子の上に置くときに追加の許容差を提供するのに役立つことがある。他の例も可能である。
【００９６】
[00107]  図６Ｋは、キャリア基板６３２から取り外した後の完成したセンサチップ６４０の側断面図を示す。センサチップ６４０の取外しは、基板６１０を溶媒で洗浄して、キャリア基板６３２と電極６２６、６２８との間および／またはキャリア基板６３２とセンサ基板自体との間の接着剤を除去することを含むことができる。取り外した後、センサチップ６４０は、センサ基板６１０の一方の側にパターン形成された作用電極６２６および参照電極６２８を含み、電極６２６、６２８はそれぞれ、センサ基板６１０の裏側にパターン形成された一方の装着パッド６３４、６３６に電気的に結合されている。
【００９７】
[00108]  前述のとおり、図６Ａ〜６Ｋに関して説明した製造プロセスは、共通の基板上に多数のセンサチップを形成するように実施することができる。この基板をダイシングして、個々のセンサチップを分離することができる。
【００９８】
[00109]  完成後、センサチップ６４０を、身体に装着可能な装置に組み込むことができる。例えば、導電性装着パッド６３４、６３６を、このような装置に埋め込まれた基板上の対応する端子に（例えば図５Ｃ〜５Ｄのセンサチップ５６０の説明と同様に）フリップチップ装着することによって、上で説明した眼に装着可能な装置２１０と同様の眼に装着可能な装置に、センサチップ６４０を組み込むことができる。相互接続を通してセンサチップ６４０にコントローラを電気的に結合することができ、このコントローラは、電極６２６、６２８に電圧を印加し、作用電極６２６を通して電流を測定し、アンテナを使用して電流測定値を無線で知らせることによって、センサチップ６４０を動作させることができる。
【００９９】
[00110]  図７は、電気化学センサチップを生産する例示的なプロセス７００の流れ図である。ブロック７０２で、センサ基板に凹みを形成する。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合せをパターン形成して、凹みを形成するエリアを選択的に露出させることができ、深堀り反応性イオンエッチングを使用して、シリコンウェーハに凹みをエッチングすることができる。他の例では、レーザシステムを使用して基板の材料を所望の深さまでアブレートすることによって、凹みを形成することができる。ブロック７０４で、凹みに導電性材料を充填することができる。例えば、スパッタリングまたは他の方法で凹みの側壁にシード層のパターンを形成することができ、このシード層の上で導電性材料を電気めっきすることができる。導電性材料が充填された凹みはそれぞれ、完成したセンサチップにおいて、基板を貫通する電気接続を提供する。いくつかの例では、基板の表側を研磨して、基板の平面を超えて延びる一切の導電性材料を除去することができる。ブロック７０６で、表側に、複数の電極セットのパターンを形成することができる。電極はそれぞれ、それぞれの電極が、導電性材料が充填された凹みによって提供される基板内への１つの電気経路に電気的に結合されるような態様で、導電性材料が充填された１つの凹みと重なることができる。ブロック７０８で、センサ基板の電極側をキャリア基板に接着することができ、このことは、基板の裏側の処理を容易にする。ブロック７１０で、センサ基板を裏側から研磨して、基板を、少なくとも凹みを占有している導電性材料が露出するまで薄くすることができる。基板の薄化後、それぞれの凹みの中の導電性材料は、基板の残りの厚さの全体を貫通しており、それによって、それぞれが１つの電極に電気的に結合された基板を貫通する一組の電気経路を提供する。ブロック７１２で、基板の研磨された表面に、導電性パッドのパターンを形成することができる。それぞれの導電性パッドのパターンは、それぞれの電極が、導電性材料が充填された凹みによって提供される基板内への１つの電気経路に結合され、さらに１つの電極に結合されるような態様で、導電性材料が充填された１つの凹みと重なるように形成することができる。ブロック７１４で、キャリア基板から基板を取り外し、基板をダイシングすることができる。このダイシングは、個々のセンサチップを互いから分離する。ブロック７１６で、身体に装着可能な装置または埋入可能な装置用の基板にセンサチップを装着することができる。その装置では、そのセンサチップを使用して、分析物濃度を測定することができる。例えば、基板上の導電性端子に、センサチップをフリップチップ装着することができる。例えば図１〜２に関して説明した眼に装着可能なセンサプラットホームおよび／または身体に装着可能なセンサプラットホームと同様に、この基板はさらに、コントローラおよびアンテナを含む。体表に装着するように構成されたポリマー材料または受容者の体内に埋入されるように構成されたポリマー材料によって、身体に装着可能な装置用のこの基板を、部分的にまたは完全にカプセル化することができる。
【０１００】
Ｖ．追加の実施形態
[00111]  本明細書では、さまざまな電子部品プラットホームが、例えば眼に装着可能な装置または眼科装置として説明されているが、電気化学センサチップの構成用の開示されたシステムおよび技法は、他の状況でも提供することもできることに特に留意されたい。例えば、分析物濃度が、生体内で、かつ／もしくは比較的に小さな試料体積から測定される状況、または小さなフォームファクタ（例えば埋入可能なバイオセンサまたは他の電子部品プラットホーム）に拘束される状況は、本明細書に記載されたシステムおよびプロセスを使うことができる。一例では、生体適合性材料内にカプセル化され、受容者の体内に埋入される電気化学センサチップを含む埋入可能な医療装置。この埋入可能な医療装置は、分析物濃度測定値（例えばアンペロメトリ電流の読み）の指示を出力するように構成された回路を含むことができる。測定値を得るため、読取り装置および／または制御装置が、この埋入可能な医療装置と通信することができる。
【０１０１】
[00112]  例えば、いくつかの実施形態では、電子部品プラットホームが、歯に装着可能な装置など、身体に装着可能な装置を含むことができる。いくつかの実施形態では、この歯に装着可能な装置が、身体に装着可能な装置１１０および／もしくは眼に装着可能な装置２１０の形態をとり、または、身体に装着可能な装置１１０および／もしくは眼に装着可能な装置２１０に似た形態をとることができる。例えば、この歯に装着可能な装置は、本明細書に記載されたポリマー材料もしくは透明なポリマーと同じ、または本明細書に記載されたポリマー材料もしくは透明なポリマーに似た、ポリマー材料もしくは透明なポリマー、および、本明細書に記載された基板もしくは構造体と同じ、または本明細書に記載された基板もしくは構造体に似た、基板もしくは構造体を含むことができるが、このポリマー材料の外表面は、眼に装着するよりもむしろ歯に装着する方が容易であるように形成することができる。このような１つの配置では、この歯に装着可能な装置を、この歯に装着可能な装置を着けたユーザの流体（例えば唾液）の分析物濃度を測定するように構成することができる。身体の他の装着場所も可能である。
【０１０２】
[00113]  さらに、いくつかの実施形態では、身体に装着可能な装置が、皮膚に装着可能な装置を構成することができる。いくつかの実施形態では、この皮膚に装着可能な装置が、身体に装着可能な装置１１０および／もしくは眼に装着可能な装置２１０の形態をとり、または、身体に装着可能な装置１１０および／もしくは眼に装着可能な装置２１０に似た形態をとることができる。例えば、この皮膚に装着可能な装置は、本明細書に記載されたポリマー材料もしくは透明なポリマーと同じ、または本明細書に記載されたポリマー材料もしくは透明なポリマーに似た、ポリマー材料もしくは透明なポリマー、および、本明細書に記載された基板もしくは構造体と同じ、または本明細書に記載された基板もしくは構造体に似た、基板もしくは構造体を含むことができるが、このポリマー材料の外表面は、眼に装着するよりもむしろ皮膚に装着する方が容易であるように形成することができる。このような１つの配置では、この身体に装着可能な装置を、この身体に装着可能な装置を着けたユーザの流体（例えば汗、血液など）の分析物濃度を測定するように構成することができる。
【０１０３】
[00114]  例示的な実施形態では、例示的なシステムが、１つまたは複数のプロセッサ、１つまたは複数の形態のメモリ、１つまたは複数の入力装置／入力インタフェース、１つまたは複数の出力装置／出力インタフェース、および、１つまたは複数のプロセッサによって実行されたときに、上述のさまざまな機能、タスク、能力などをシステムに実施させる機械可読命令を含むことができる。
【０１０４】
[00115]  上述のとおり、いくつかの実施形態では、非一時的コンピュータ可読記憶媒体上または他の非一時的媒体もしくは製品上に機械可読の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によって、開示された技法を実現することができる。このようなコンピューティングシステム（および非一時的コンピュータ可読プログラム命令）は、図４Ａ〜４Ｂおよび７に関して示し説明したプロセスを含む、本明細書に提示された少なくともいくつかの実施形態に従って構成することができる。
【０１０５】
[00116]  このプログラミング命令は例えば、コンピュータが実行可能な命令および／または論理によって実現される命令とすることができる。いくつかの例では、コンピュータ可読媒体、コンピュータ記録可能媒体および／または通信媒体のうちの１つまたは複数の媒体によってコンピューティングデバイスにプログラミング命令が運ばれたことに応答して、さまざまな操作、機能または動作を提供するように、コンピューティングデバイスが構成される。多数のデータ記憶要素間で、非一時的コンピュータ可読媒体分散させることもできる。それらのデータ記憶要素は、互いに離れて位置することができる。記憶された一部または全部の命令を実行するこのコンピューティングデバイスは、マイクロファブリケーションコントローラまたは他のコンピューティングプラットホームとすることができる。あるいは、記憶された一部または全部の命令を実行するこのコンピューティングデバイスを、遠隔地に位置するサーバなどのコンピュータシステムとすることもできる。
【０１０６】
[00117]  さまざまな態様および実施形態を本明細書に開示したが、当業者には、他の態様および実施形態が明白であろう。本明細書に開示されたさまざまな態様および実施形態は、例示が目的であり、限定することは意図とされていない。真の範囲は、以下の請求項によって示されている。
【図１】
0006397943.tif 000003
【図２Ａ】
0006397943.tif 000004
【図２Ｂ】
0006397943.tif 000005
【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４Ａ】
0006397943.tif 000009
【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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【図６Ｈ】
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【図６Ｉ】
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【図６Ｊ】
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【図６Ｋ】
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【図７】
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