(57)【要約】小型植え込み可能センサ装置を使用して、患者の眼内圧を監視するための方法及び装置が、本明細書に提供されている。方法は、サンプリングプログラムに従って長期監視期間の増分時に毎日複数の圧力測定を取得することと、格納された測定データを無線で送信することと、装置を無線で充電することと、を含む。測定及びデータの処理は、小型装置に格納されたエネルギーを使用して、少なくとも１週間１時間ごとにサンプリングが実行され得るように低電力要件で実行され、外部の携帯用データ収集／充電装置が装置に近接して保持されているときに迅速に、測定データは送信され、装置は充電され得る。一態様では、方法は、異なる使用モード間を切り替えることと、マイクロコントローラを使用してスーパーキャパシターと電池とを切り替えて、インピーダンス変換を実行することによって、ハイインピーダンス電池を用いてサンプリング装置に電力を供給することと、を含む。
2017520337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＯＰを監視するためのテレメトリー方法であって、
硝子体内に植え込まれたセンサ装置を使用して、患者の眼の前記硝子体内の複数のＩＯＰ測定を取得することであって、前記複数の圧力測定が監視期間にわたって取得され、前記植え込み可能センサ装置のエネルギー貯蔵コンポーネントによって電力を供給される、ことと、
少なくとも前記監視期間に前記植え込み可能なセンサ装置の記録可能メモリに、前記複数の圧力測定に対応するＩＯＰデータを格納することと、
外部装置が前記植え込み可能センサ装置に近接しているときに、前記植え込み可能センサ装置から前記外部装置へ前記ＩＯＰデータを無線で送信することと、を含む、方法。
【請求項２】
前記複数の圧力測定が、前記植え込み可能センサ装置の前記メモリに格納されたサンプリングプログラムに従って取得される、方法。
【請求項３】
前記ＩＯＰ情報が前記時間増分にわたってＩＯＰの傾向又は変動に対応するように、前記植え込み型センサ装置のプロセッサを使用して、前記複数の圧力測定を処理することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記センサ装置の基準センサによって、前記複数の圧力測定に関連付けられた二次効果の測定を取得することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記基準センサによる前記複数の圧力測定に関連付けられた前記二次効果を考慮するため、前記複数の圧力測定を処理することを更に含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記複数の圧力測定を取得することが、前記硝子体内に完全に配設された前記圧力センサの検知膜によって、前記硝子体内の圧力を測定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記複数の圧力測定を取得することが、少なくとも１週間の前記時間増分で毎日複数回、前記センサの前記圧力センサによって圧力を測定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記サンプリングプログラムに従って前記複数の圧力測定を取得することが、前記時間増分中の最大１時間ごとに前記圧力センサによって圧力を測定することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記サンプリングプログラムに従って前記複数の圧力測定を取得することが、定期的なサンプリング間隔で前記圧力センサによって圧力を測定することを含み、前記定期的なサンプリング間隔が５分〜２時間の範囲内である、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
マイクロコントローラの使用によって前記センサ装置の異なる使用モード間を切り替えることを更に含み、前記異なる使用モードが、工場初期化モード、リアルタイムサンプリングモード、ベースラインサンプリングモード、可変データ収集特性モード、ＩＯＰデータ処理モード、データ検証モード、アラートモード、再充電モード、例外モード、及び患者治療モードのいずれかを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記複数の圧力測定を取得することが、第１のサンプリングレートで前記圧力センサによって圧力を測定することを含み、前記第１のサンプリングレートが固定サンプリングレートである、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記複数の圧力測定を取得することが、１つ又は２つ以上の検出された状態に基づいて、第２のサンプリングレートで前記圧力センサによって圧力を測定することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２のサンプリングレートが、前記第１のサンプリングレートより高く、前記生理的状態が所定の閾値を超える測定されたＩＯＰである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２のサンプリングレートが、前記１つ又は２つ以上の状態に基づく可変レートである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記１つ又は２つ以上の条件が、前記患者の覚醒時間を含む、請求項１２に記載に方法。
【請求項１６】
前記第２のサンプリングレートが、覚醒時間中の１時間ごとのサンプリングを含む、請求項１５に記載に方法。
【請求項１７】
前記時間増分中に前記複数の圧力測定を取得することが、前記エネルギー貯蔵コンポーネントの１回の充電で受信される、前記センサ装置の前記エネルギー貯蔵コンポーネントに格納されたエネルギーによって電力を供給され、前記時間増分が少なくとも１週間である、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記外部装置から前記サンプリングプログラムに関連付けられたデータを無線で受信することと、前記サンプリングプログラムをアップデートすることと、を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記ＩＯＰデータを無線で送信することが、前記センサ装置の１つ又は２つ以上のコイルと、前記外部装置の対応するコイルと、によって実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記植え込み可能センサ装置の１つ又は２つ以上のコイルと、前記外部装置の対応するコイルとの間の誘導連結によって、前記エネルギー貯蔵コンポーネントを充電することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記外部装置へ前記ＩＯＰ情報を無線で送信することが、充電エネルギーを受信することと同時に又は順次に実行される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
植え込まれている間、前記センサ装置の前記エネルギー貯蔵コンポーネントに無線で受信したエネルギーを貯蔵することにより、前記センサ装置を充電するため、前記外部装置からエネルギーを無線で受信することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
充電エネルギーを無線で受信することが、前記受信用コイルと磁気的に連結された外部装置の対応するコイルによって、前記センサ装置の受信用コイル上に電圧を誘導することを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記受信用コイルで誘導された前記電圧が、電圧調節器及び整流器によって調節され、安定した電源を前記植え込み型センサ装置に提供するようにする、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記センサ装置が、少なくとも１週間の持続時間で前記センサ装置を動作させるため、前記受信用コイルで誘導された前記電圧から十分なエネルギーを貯蔵するように構成された、分離コンデンサを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記センサ装置が再充電の前に少なくとも１週間の持続時間で動作できるように、圧力測定データの測定及び格納時に、約１マイクロワット以下の電力を消費する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記複数の圧力測定を取得すること、データを送信すること、及び充電エネルギーを無線で受信すること以外の期間に、約１ｎＷ以下の電力を消費する睡眠モードに遷移することを更に含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２８】
前記装置が、前記圧力測定に関連付けられたデータを送信及び受信し、前記外部装置によって送信されたＲＦエネルギーの受信時にパッシブＲＦＩＤ構成に従って、前記装置に電力を供給するためのエネルギーを受信する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２９】
植え込み可能圧力センサ装置を校正する方法であって、
１つ又は２つ以上の制御されたパラメータの異なる値における制御された条件下で、前記植え込み可能センサ装置によって複数の圧力測定を取得することと、
前記１つ又は２つ以上の制御されたパラメータの前記異なる値における前記複数の圧力測定間の変動を決定することであって、前記変動が、前記植え込み可能センサ装置に特有である、前記複数の圧力測定に影響を与える機械的特性に対応する、ことと、
複数の圧力測定の精度を上げるため、植え込まれている間、前記センサ装置から取得した現地測定の調節で使用する、前記植え込み可能センサ装置のメモリに、前記決定された変動に関連付けられた校正データを格納することと、を含む方法。
【請求項３０】
植え込まれている間、前記センサ装置と通信可能に連結された外部装置が、固有識別子を有する前記装置から受信した前記複数の測定の処理で使用するための前記格納された校正データを受信するように、前記植え込み可能センサ装置に関連付けられた前記固有識別子を付けて、前記校正データを格納することを更に含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記植え込み可能センサ装置がＩＯＰセンサを含み、前記複数の測定が複数の圧力測定を含み、前記１つ又は２つ以上の制御されたパラメータが圧力及び／又は温度を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
患者の眼のＩＯＰを測定する植え込み可能センサ装置であって、
複数の圧力測定を測定するように適合された圧力センサであって、前記圧力センサが、前記圧力センサの圧力検知膜が前記眼の硝子体に完全に配設されるように構成されている、圧力センサと、
前記圧力センサに連結され、サンプリングプログラムに従って前記圧力センサによって圧力測定のサンプリングを制御するように設定されたプロセッサを含む、制御ユニットと、
前記制御ユニットに連結され、長期監視期間の時間増分に対する前記複数の圧力測定のサンプリング及び格納に電力を供給するのに十分なエネルギーを、植え込まれている間にエネルギーを無線で受信するように構成されている、エネルギー貯蔵コンポーネントと、
前記エネルギー貯蔵コンポーネントの充電用のエネルギーを無線で受信し、前記複数の圧力測定に関連付けられたデータを無線で送信及び受信するように適合された、１つ又は２つ以上のコイルと、を含む、装置。
【請求項３３】
前記制御ユニットが、
前記植え込み型センサ装置に近接した前記外部装置の検出時に、無線通信及び／若しくは充電エネルギーの受信のために外部装置との無線通信を開始すること、
前記外部装置が前記植え込み型装置に近接しているときに、同時に又は順次に充電及び無線通信を実行すること、並びに／又は
前記外部装置と前植え込み型センサ装置との間で検出された距離に基づいて、無線充電及び／若しくは無線通信を最適化すること、を行うように構成されている、請求項３２に記載のセンサ装置。
【請求項３４】
前記センサ装置が、ウェハ又は剛性の基板上に、少なくとも部分的に形成されたチップスケールパッケージを含み、前記１つ又は２つ以上のコイルが前記センサ装置と共に面内に巻かれている、請求項３２に記載のセンサ装置。
【請求項３５】
前記植え込み可能センサ装置が、１回の充電から薄膜電池に貯蔵された前記エネルギーによって電力を供給され、少なくとも１週間の時間増分で毎日、複数の圧力測定を取得し、前記時間増分に前記複数の圧力測定と関連付けられたＩＯＰ情報を格納するように構成されており、
前記センサ装置が、複数の圧力測定を取得するためのエネルギーがスーパーキャパシターから受信されるように、前記スーパーキャパシターと前記薄膜電池との間を交互に切り替えることにより、インピーダンス変換を実行するように構成されている、請求項３２に記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、その全体が本明細書に参照として組み込まれる、２０１４年７月１日に出願された米国特許仮出願第６２／０１９，８２６号、及び２０１４年９月２日に出願された同第６２／０４４，８９５号の利益の優先性を主張する。
【０００２】
本出願は、本発明の譲受人に譲渡された以下の出願、すなわち、それぞれあらゆる目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれている、２０１４年７月１日に出願された、名称「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ｆｏｒ  Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｉｎｔｒａｏｃｕｌａｒ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｅｎｓｏｒｓ」の米国特許仮出願第６２／０１９，８２６号（代理人整理番号第９６９３３−０００１００ＵＳ号）、２０１４年７月１日に出願された、名称「Ｈｅｒｍｅｔｉｃａｌｌｙ  Ｓｅａｌｅｄ  Ｉｍｐｌａｎｔ  Ｓｅｎｓｏｒｓ  ｗｉｔｈ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｓｔａｃｋｉｎｇ  Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ」の米国特許仮出願第６２／０１９，８４１号（代理人整理番号第９６９３３−０００２００ＵＳ号）、同時申請の米国特許非仮出願第１４／７８９，４９１号（代理人整理番号第９６９３３−０００１１０ＵＳ−９４７２５９号）、及び同時申請の米国特許非仮出願第１４／７８９，８３９号（代理人整理番号第９６９３３−０００２１０ＵＳ−９４７２６２）に関する。
【背景技術】
【０００３】
本出願は、概ね、患者の眼内の眼圧（ＩＯＰ）を監視するための装置及び方法、特に、小型植え込み型装置を用いたＩＯＰのサンプリングの方法に関する。態様としては、超低電力要件で電力管理及び／又は構成を改善することが挙げられ、患者が開始することなく、定期的な高速充電及びテレメトリーのみで、連続した頻繁な監視を可能にする。
【０００４】
緑内障は、眼内圧の上昇をもたらす状態であり、やがては脳に像を送信する視神経の損傷を引き起こし、結果的に徐々に視力が失われる。上昇した眼内圧は、視神経症の特徴的パターンである網膜神経節細胞の喪失の原因となる。緑内障に苦しむ患者は典型的に、眼内圧（すなわち、ＩＯＰ）を上昇させる水性流体の蓄積を経験する。上昇したＩＯＰは、緑内障を進行させる主な危険因子の１つであり、緑内障の治療において注意深く監視され、制御されなければならない。網膜神経節細胞が緑内障によって損傷すると、視野の少なくとも一部からの視覚的信号が脳に報告されなくなり、盲点又は暗点を形成する。緑内障が進み、視神経内のより多くの神経組織が損傷していくにつれ、暗点の大きさ及び／又は数が増すことから、視力の喪失が続く。緑内障を適切に治療すること、及びＩＯＰを低下させ、監視することを怠ることは、回復不能な視力喪失の原因になり得る。５０歳未満の２００人に１人、及び８０歳超の人の１０％に影響を及ぼす未処置の緑内障は、世界中の視覚消失症の第２の主因である。２０１２年現在、世界中で約６千万人が緑内障を患い、２０２０年までに約８千万人が緑内障を患うであろうことが推定される。加えて、高い割合の人々が７５歳を超えているため、また、世界人口の年齢及び寿命が上昇していることから、緑内障患者の人口は増え続けるであろう。
【０００５】
健康な人間の眼内のＩＯＰは、概ね１．３ｋＰａ〜２．７ｋＰａ（１０ｍｍＨｇ〜２０ｍｍＨｇ）である。緑内障は、健康な眼で経験したものよりも、ＩＯＰの実質的な上昇及び／又は変動をもたらす。ＩＯＰは主として、眼に出入りする水性流体の量によって決定される。水性流体は、水晶体及び角膜に栄養を供給し、老廃物を洗い去るために、毛様体によって製造される。通常、水性流体は虹彩と水晶体との間で、瞳孔を通り、排液角まで流れてから、排液角内の小柱網と呼ばれる組織を通って眼から出る。水性液体が排出されるよりも速い速度で生成されると、ＩＯＰが上昇する。上昇したＩＯＰは、開放隅角緑内障及び閉塞隅角緑内障という２つの主要なタイプの緑内障に関連付けられる。開放隅角緑内障では、角膜と虹彩との間の排液角が開放され、眼の水性液体が小柱網に到達することを可能にするが、小柱網内の異常によって眼からの水性液体の排出が減少する。閉塞隅角緑内障では、小柱網内の閉塞によって、水性流体が眼から適切に排出できなくなる。
【０００６】
緑内障の進行は、例えば、医薬品、処方箋調剤、点眼液、シャント、及び外科手術等の多様な治療を使用して、多くの患者において実質的に停止させ得るが、適切な診断及び／又は患者のＩＯＰの監視を怠ることが、使用可能な治療の有効性を大幅に低下させ得る。現在、緑内障の監視では多くの場合、医療施設で医師によって取得された不定期のＩＯＰ測定を使用する。例えば、典型的な患者は、トノメトリー等の非侵襲的手技によって１年当たり平均４〜６回測定されるＩＯＰを有し得る。トノメトリー法は概ね低コスト、簡易、かつ非侵襲的である一方、多くの異なるタイプのエラーがこの診断ツールの精度を著しく低下させ、そのため、不適当な診断及び／又は効果的でない経過治療をもたらす可能性がある。
【０００７】
例えば、眼の検査で単一点の測定のみが行われるため、これらの非侵襲的臨床手技の少なくとも幾つかは、上昇したＩＯＰレベル（例えば、圧力スパイク）を検出できない。眼科診療所外で連続的に及び／又は頻繁にＩＯＰレベルを監視すること（例えば、１年当たり４〜６回以上の測定）を怠ることは、患者の実際のＩＯＰ特性の不正確な検出に繋がり得る（例えば、実際のＩＯＰが測定されたＩＯＰよりも高い又は低い場合がある）。また、これらの装置は、実際の眼内圧の間接的な測定を提供する外部センサによって、眼の圧力を測定するため、非侵襲的な測定は、場合によっては精度に欠ける。例えば、精度に影響を及ぼす要因には、患者の角膜の厚さ、強膜の硬度、若しくは円錐的曲率等の解剖学的差異、操作者の使い方又は手技による相違、カフェイン若しくはアルコール使用等の生理的な影響、又は患者のＩＯＰに影響を及ぼし得る、前の屈折手術等に対する考慮を怠ることが挙げられ得る。したがって、かかる非侵襲的な装置からの間接的なＩＯＰ測定は、眼内の実際のＩＯＰと異なる場合があり（例えば、過大評価又は過小評価）、不適当な診断及び／又は経過治療につながる可能性がある。更に、患者にとって、繰り返されるＩＯＰ測定のために厳しい定期的スケジュールで眼科に訪れることは、多くの場合不便であり、実際的でない。
【０００８】
日常の直接的なＩＯＰ測定用に、植え込み可能なＩＯＰ装置が提案されているが、これらの第１世代の植え込み物も幾つかの欠点を抱えている場合があり、その結果、ＩＯＰの間接的及び／又は不正確な測定、並びに不適当な緑内障治療が生じ得る。例えば、ＩＯＰ装置は、寸法、サイズ、又は形状が大きすぎる又はかさばり過ぎるために、ＩＯＰの直接測定の目的で眼の所望の場所又は構造体内に完全に、安全かつ効果的に配置できない場合がある。更に、幾つかの装置は、極めて侵襲的であり、眼の異なる構造体又は区域にそれぞれ植え込まれる複数のコンポーネントの植え込み及び／又は複雑な位置決めのために大手術を要する場合があり、患者の危険及び／又は損傷並びに総保険医療費を不必要に高める。
【０００９】
更に、幾つかのＩＯＰ測定用植え込み可能装置は、検知の不正確さに影響を受けやすい圧力ポートを使用する、又は、眼の前眼房、後眼房、脈絡膜上腔、若しくは角膜等の特定の解剖学的な場所内への直接植え込みを要し、予期しない合併症をもたらす可能性がある。また、これらの装置の幾つかは、水の浸入及び／又は温熱ストレスの（例えば、ポリマーパッケージに関連付けられた）ＩＯＰ植え込み物設計問題により、長期植え込みにあまり適さない場合があり、そのことがＩＯＰの連続監視の妨げとなる。かかる提案された可撓性センサはまた、安定性低下の問題を有する。場合によっては、幾つかのＩＯＰ装置はまた、不十分な校正の問題を抱え、かつ／又は監視が調節不可能であることから、不正確なＩＯＰ検出レベルを更にもたらす。
【００１０】
したがって、上記の短所の少なくとも幾つかを克服する、改善された植え込み装置及び植え込み方法を提供することが望ましいであろう。とりわけ、長期の監視期間にわたる連続したより頻繁なサンプリング、並びに調節可能なＩＯＰのサンプリングを提供する、小型の植え込み可能なＩＯＰ装置を開発することが望ましいであろう。理想的には、かかる装置は、ＩＯＰレベルを直接に測定し、医師のオフィス等の外来患者環境で侵襲的な大手術をせずに、素早くかつ簡易に眼内の所望の場所に安全かつ効果的に、完全に植え込まれるべきである。かかる装置は、適当な診断及び経過治療のために長期的に安定かつ連続的なＩＯＰ測定特性を提供するように、長期植え込みを更に可能にするべきである。加えて、外科的操作を必要とせず、患者による最小限の相互作用で植え込み可能センサによるＩＯＰの長期監視を可能にする、かかる装置に対する改善された植え込み方法の必要性が存在する。改善された監視及び患者コンプライアンスを可能にするため、低減された電力消費要件、簡略化された充電、及び測定されたデータの無線送信を用いたＩＯＰの監視方法の必要性が更に存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、眼内に植え込まれる小型センサ装置を使用して１日に複数回、患者の眼内のＩＯＰ測定を取得することと、センサ装置を無線で充電することと、改善された緑内障治療のためにＩＯＰ測定を監視する及び／又は傾向を取る目的で、ＩＯＰ測定を外部装置に伝達することと、を行うための装置及び方法を提供する。一態様では、本発明は、ＩＯＰ測定が、最大１時間ごとのサンプリングでより頻繁に取得され、小型装置の１回の充電で少なくとも１週間の時間増分にわたって格納さえ得るように、超低電力消費でＩＯＰデータを測定及び格納するセンサ装置を提供する。１回の充電は、装置がその寿命にわたって経験する充電サイクルの回数に応じて、約３時間以下、典型的には約２０分〜２時間等、相対的に短時間で実行される。幾つかの実施形態において、センサ装置は、センサ装置の異なる使用モード間での切り替えを可能にし、改善された多様性及び再プログラム／アップデート、並びに改善された電力管理を可能にするマイクロコントローラを含む。例えば、幾つかの実施形態では、センサ装置は、マイクロコントローラを使用して、インピーダンス変換を実行するために電池と、装置のＡＳＩＣから電池を分離するスーパーキャパシターとの間を切り替えることにより、ハイインピーダンス薄膜電池でセンサ装置機能に電力を供給する。かかる構成は、改善された電力管理及び向上された機能性を可能にする。
【００１２】
一態様では、本発明は、硝子体内に植え込まれた小型センサ装置によって圧力を測定することと、装置メモリに格納されたサンプリングプロトコルに従って、長期の監視期間の時間増分中に毎日、センサ装置のメモリに複数の圧力測定を格納することと、によるＩＯＰの監視に関する。センサ装置は、無線通信に適合された１つ又は２つ以上のコイルを使用して、格納された圧力測定を外部データ収集装置に定期的に送信する。１つ又は複数のコイルはまた、装置の無線充電に適合され得る。幾つかの実施形態では、１つ又は２つ以上のコイルは、無線通信に適合された第１のコイルと、無線充電に適合された第２のコイルと、を含み、無線通信及び無線充電は、外部リーダー／充電装置が植え込まれた装置にごく近接して保持されているときに、同時に又は順次に実行され得る。あるいは、センサ装置は、無線通信及び無線充電の両方に適合された単一のコイルを使用してもよく、これらは、既定のテレメトリープロトコルに従って順次に実行され得る。一態様では、センサ装置は、１μＷ以下等の超低電力要件で有利に動作し得るよう、低ＲＦ電力率で通信及び／又は充電するように構成される。更に、再充電期間が上限の１５秒を超えない限り（低電力伝送効率又はＡＣ磁場に対する制限付き許容可能組織暴露による）、かかる超低電力要件は、植え込み可能センサ装置と外部充電器との間の特定のアラインメント（例えば、回転アラインメント）を必要とし得ない。これにより、外部装置が約１５ｃｍ（６インチ）以下、典型的にはセンサ装置の５ｃｍ（２インチ）以内等、ある程度の近接範囲内にある限り、外部データ収集／充電装置が様々な異なる位置に保持されているときに、小型化センサ装置は、簡単かつ迅速に、典型的には数秒以内に充電及び通信することが可能となる。
【００１３】
眼内圧の上昇の一因となる機構は、前眼房内で又はそれに隣接して発生するため、従来の方法は概ね、前眼房内のＩＯＰの測定に集中する。前眼房は特に敏感な領域であるため、繊細な構造体に損傷をもたらし得る、前眼房の様々な部分との接触を回避するために十分に注意する必要がある。前眼房内の圧力は硝子体を押し、その内部の圧力を上昇させるため、硝子体内部の圧力の測定は、眼のＩＯＰの相対的に正確な圧力測定を提供する。特定の態様では、ＩＯＰを測定する方法は、圧力センサの圧力を検知する膜全体が硝子体内に維持されるように、圧力センサを硝子体内に位置付けることを含む。一態様では、硝子体内の圧力のＩＯＰ測定は、様々な他の独立した測定方法に従って測定され得る前眼房内の圧力と比較され、関係付けられ得る。この比較又は相関は、前眼房から硝子体へ伝送されるときの、ＩＯＰの低下又は減衰（存在する場合）を判定し得る。上述のように、前眼房を直接監視することは、視覚に有意に影響を与えるリスクを冒す、又は関連付けられた責任を負うのに値しない。硝子様液内を測定したときに、ＩＯＰにわずかな低下又は減衰が存在した場合でも、前眼房内の圧力の相対的な上昇を十分に定量化し得る連続的な圧力特性を備えた、上昇した圧力が検出され得る。当業者は理解するであろうように、提案される測定場所はまた、一定範囲の動物モデルに対して容易に検証され得、これらの動物モデルを使用して、必要に応じてセンサの感度を調節することができる。
【００１４】
植え込み可能装置の圧力センサは、容量性圧力変換器を含んでよい。幾つかの実施形態では、装置は、変換器内の真空による絶対基準を含み、かつ、それぞれ検知用及び基準用の２つのコンデンサを使用した差動モードを含み得る。しかし、当然のことながら、測定用及び検知用の所望の生理的信号に応じて、第１のウェハは、圧力センサ又は圧電等の他のタイプのセンサ又は変換器を組み込み得る。容量性圧力変換器は、少なくとも第１の空洞構造体及び第２の空洞構造体を含み、少なくとも第１の空洞は少なくとも第２の空洞の遠位である。ＩＯＰ等の生理的信号を測定するため、少なくとも第１の空洞は真空下にあり、少なくとも第２の空洞構造体は、少なくとも第１の空洞によって測定される実際のＩＯＰと無関係であるように、ＩＯＰ以外の１つ又は２つ以上の（ｏｎｅ  ｍｏｒｅ）パラメータの基準圧力を測定するように構成される。第２の空洞も真空を有するが、圧力に対する感度を有意に低下させるために縮小された、ただし同一の電気特性（例えば、静電容量）を持つ区域を有する。
【００１５】
装置は、相対的に低い電力消費で圧力データを取得し、格納するように適合されているため、幾つかの実施形態では、超低電力消費（１μＷ未満）の圧力データは、少なくとも１週間、望ましくは１度に数週間、再充電せずに連続して測定及び格納され得る。植え込まれたセンサ装置にごく近接して外部データ収集／充電装置を保持することによって、外部装置の検出に際して迅速に、典型的には１５秒未満の時間内、望ましくは数秒以内にデータの無線送信及び／又は充電が開始され、実行される。本方法は、眼圧の改善された監視を可能にすると同時に、従来のＩＯＰセンサに関連付けられた複雑な充電／データ送信ルーチンを回避することによって、患者コンプライアンスを改善する。加えて、測定されたＩＯＰデータを送信し、硝子体から／硝子体内で充電される、植え込み可能小型センサ装置を利用することによって、周囲の眼組織への損傷が回避され得、潜在的な患者の不快感及び視覚損傷を防止する。植え込まれると、センサ装置は、充電間の少なくとも１週間、典型的には数週間（例えば、２〜１０週間）までの連続監視を提供し得る。植え込み型小型センサは、メモリ内に測定を格納し、傾向又は平均を判定する等によってデータを処理し、処理したデータを次の充電時に外部データ収集／充電装置によって収集される小型装置のメモリに格納することができる。小型装置から収集した後、データは、患者、主治医、又は他の医療専門家から随時アクセスできるようにされ得る（例えば、クラウド又は中央サーバーを介した電子医療記録へのアップロードによる）。データ収集／充電装置は、ユーザーに転送するため、格納された測定を送信し、小型装置を充電するのに十分な時間、典型的には１５秒未満、５秒未満、望ましくは数秒以内に、約５ｃｍ（２インチ）以内等、眼にごく近接して簡単に保持され又は位置付けられ得る、スマートフォン、タブレット、若しくは眼鏡又はその他の着用可能な用具（外部のトランシーバーモジュールが異なるフォームファクタを提供するために必要）等の別個の付属品（例えば、ケースとして電話本体にスナップ嵌めされる超薄型ケーシング）として、個人用モバイル装置に組み込まれ得る。音声又は視覚信号は、データ／電力伝達の完了時にユーザーに送信され得る。
【００１６】
一態様では、小型センサ装置は、装置が注入によって（例えば、１９ゲージ以下の針を介して）植え込まれ得るように、注射器を介した装置全体の送達を可能にするのに十分小さい寸法に形成され、侵襲性の外科手術を必要とせずに医師の診療室内で実行される（また、診療室内の最小限の外科手術として適している（ｑｕａｌｉｆｅｄ））植え込み手術を有利に可能にする。センサ装置の構成並びにその配置、及び眼の組織、典型的には硝子体内での安定した固着は、ＩＯＰの測定において向上した精度及び一貫性、例えば、０．０３ｋＰａ〜０．１ｋＰａ（０．２５〜１ｍｍＨｇ）内の精度のサンプリングを提供する。測定データのサンプリング及び装置のメモリ上への格納において超低電力消費を利用することにより、センサ装置は、装置の定期充電（例えば、週ごと又は２〜３週ごと）を超える患者の操作を必要とせずに、日常サイクル（例えば、活動、睡眠）でのＩＯＰ特性のデータ収集を可能にする。本明細書に記載されたこれらの超低電力の特徴及び利点を可能にするため、ＩＯＰセンサ装置は、数年間、多くの場合は少なくとも１０年ほど、交換なしで劣化、ドリフト、若しくは故障のない、安定した動作を提供するために、密封して封止された又は収容されたチップスケールの装置として構成され得る。
【００１７】
一態様では、小型センサ装置のセンサの少なくとも一部は、ウェハプロセスによって形成されたＭＥＭＳ装置であり、サンプリング、格納、及び無線充電／データ送信に関連付けられたコンポーネントは、測定が実行される組織内に植え込まれた小型装置内に統合される。例えば、小型装置はセンサを含み得、その中に、圧力が測定される組織（例えば、硝子体）内に検知膜が密閉して封入され、植え込まれる。無線充電／データ送信及び何らかの関連する電気コンポーネント（例えば、メモリ、プロセッサ）用の１つ又は２つ以上のコイルは、小型装置に直接連結されてもよく、別個の組織に植え込まれる分離性コンポーネントとは反対に、小型装置が単一の統合型装置を含むように、装置に組み込まれてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】本発明の実施形態による、外部コンピュータ及び／又はクラウドサーバーを使用してシステムと通信するため、外部データ収集／充電装置と無線で連結された植え込み型ＩＯＰセンサ装置の概要図である。
【図１Ｂ】本発明に実施形態による、植え込み型ＩＯＰセンサ装置を使用する監視治療システムの概要図である。
【図２】本発明の実施形態による、充電及びデータ送信用の外部装置と無線で連結された植え込み型装置の模式図である。
【図３Ａ】本発明の実施形態による、携帯用手持ち式データ収集／充電装置を用いて植え込み型ＩＯＰセンサ装置を充電している患者を示す。
【図３Ｂ】本発明の実施形態による、充電及びデータ送信用に外部装置と無線で連結された植え込み型センサ装置の模式図を示す。
【図４】本発明の実施形態による、外部レシーバのアーキテクチャの模式図を示す。
【図５Ａ】本発明の実施形態による、植え込み可能センサ装置の例示的実施形態を示す。
【図５Ｂ】本発明の実施形態による、植え込み可能センサ装置での充電及び／又はデータ送信に好適な例示の交互嵌合型コイルを示す。
【図６Ａ】本発明の実施形態による、注入によって患者の組織に植え込むための注射器内に配設された、図５Ａの例示の植え込み可能センサ装置の断面図を示す。
【図６Ｂ】受電及び／又はデータ送信コイルを備えた、図１Ａの垂直にスタックされた植え込み可能装置の断面側面図を示す。
【図７Ａ】本発明の実施形態による、植え込み可能センサ装置の選択的設計の複数の図を示す。
【図７Ｂ】本発明の実施形態による、植え込み可能センサ装置の選択的設計の複数の図を示す。
【図７Ｃ】本発明の実施形態による、植え込み可能センサ装置の選択的設計の複数の図を示す。
【図８Ａ】本発明の実施形態による、センサ及び基準コンデンサの膜の配置を示す、縮幅及び関連付けられたモデルを有する植え込み可能センサ装置の模式図を示す。
【図８Ｂ】本発明の実施形態による、センサ及び基準コンデンサの膜の配置を示す、縮幅及び関連付けられたモデルを有する植え込み可能センサ装置の模式図を示す。
【図８Ｃ】本発明の実施形態による、センサ及び基準コンデンサの膜の配置を示す、縮幅及び関連付けられたモデルを有する植え込み可能センサ装置の模式図を示す。
【図９Ａ】本発明の実施形態による、センサ及び基準コンデンサの膜の配置を示す、縮幅及び関連付けられたモデルを有する植え込み可能センサ装置の模式図を示す。
【図９Ｂ】本発明の実施形態による、センサ及び基準コンデンサの膜の配置を示す、縮幅及び関連付けられたモデルを有する植え込み可能センサ装置の模式図を示す。
【図１０】本発明の実施形態による、電池と分離コンデンサとの間の電気的接続の模式図を示す。
【図１１】本発明の実施形態による、植え込み可能センサ装置の工程管理及び電力管理のブロック図を示す。
【図１２】本発明の実施形態による、植え込み可能センサ装置のＡＳＩＣの機能的ブロック図を示す。
【図１３】本発明の実施形態による、例示の植え込み可能センサ装置の制御ユニットへのログインのブロック図を示す。
【図１４】従来の眼圧監視手技では検出されない可能性のある眼圧の変動を示す。
【図１５】緑内障患者と正常な母集団との間における、２４時間以内の眼圧の変動を示す。
【図１６】本発明の態様による、植え込み可能センサ装置での監視方法を示す。
【図１７】本発明の態様による、植え込み可能センサ装置での監視方法を示す。
【図１８】本発明の態様による、植え込み可能センサ装置での監視方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１Ａは、充電及び／又はデータ送信のために眼にごく近接して保持される外部の携帯用装置２０と無線通信する、眼１内に植え込まれた小型センサ装置１０の概要図である。小型センサ装置１０は、眼内に植え込まれると同時に、センサ装置１０のメモリに格納されたサンプリングプログラムに従って、所定の時間増分で複数の圧力測定を取得し、センサ装置１０のエネルギー貯蔵コンポーネントに貯蔵されたエネルギーによって電力を供給される装置のメモリに、複数の圧力測定に対応する圧力測定情報を格納する。植え込み型センサ装置を有する眼にごく近接して保持された外部データ収集／充電装置のコイルが検出されると、充電及び／又はテレメトリーシーケンスが開始され、センサ装置１０の１つ又は２つ以上のコイルが、外部装置２０の１つ又は２つ以上の対応するコイル２１と無線で連結し、装置を充電するためにセンサ装置にエネルギーを伝送し、センサ装置から外部装置へ圧力測定情報を送信する。幾つかの態様では、外部装置はまた、センサ装置１０のサンプリングプログラム及び／又は動作を調節するため、センサ装置１０に格納されたプログラマブル命令にアップデートを送信し得る。
【００２０】
一態様では、小型ＩＯＰセンサ装置１０は、液体充填式注射器又は注入器によって眼内へＩＯＰセンサ装置１０を注入又は前進させることにより、患者の眼１内に植え込まれる。ＩＯＰセンサ装置は、鋸状縁領域を通って挿入軸Ｉ沿いに、注射器２０の針の遠位先端で結膜及び強膜を穿通することによって、眼１の硝子体内に位置付けられ得る。この場所での注入によってセンサ装置を植え込むことは、前眼房内の繊細な構造体を損傷すること、並びに網膜の感光性組織に対する損傷の可能性を回避するため、従来の植え込み方法よりも有利である。幾つかの実施形態では、針の遠位先端は、結膜を介し、強膜５及び脈絡膜６の中へ挿入される。センサ装置１０は次に、典型的には注射器の中へ針を回収することによって、少なくともセンサが位置するセンサ装置の遠位部分が硝子体７内に位置付けられるまで、前進する。強膜５は、角膜（図示せず）によって被覆された部分を除き、眼球を密閉する緻密繊維の不透明な白色外皮であり、脈絡膜６は、網膜８と強膜５との間で、眼１の毛様体及び虹彩（図示せず）まで延在する血管層である。ＩＯＰセンサ１０は、液体入り注射器の遠位先端２１内に配設され、放出（例えば、自己膨張）時に展開される遠位先端内に拘束された、１つ又は２つ以上の定着部材を含み得る。注入器又は液体入り注射器からの放出後、センサ装置１０の近位端にある定着部材は、硝子体７内のセンサ装置１０の遠位部分近くに圧力センサを固定するため、強膜５に対して注入軸から外側へ横方向に膨張し得る。硝子体の外側の強膜沿いに定着部材を延在させることによって、定着部材１７は、センサ装置１０が硝子体に入り込み、網膜又は視神経９の損傷を引き起こし得る可能性を防止する。これらの植え込み方法は、その全体が参照として組み込まれている２０１４年７月１日に出願された、名称「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ｆｏｒ  Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  ＩＯＰ  Ｓｅｎｓｏｒｓ」の米国特許仮出願第６２／０１９，８２６号を参照することにより、更に理解され得る。テレメトリー及び充電態様は、ＩＯＰセンサの参照に記載されているが、これらの態様はあまり制限されておらず、様々な他のパラメータ及び生理的状態を検知し、眼の様々な他の領域又は他の組織若しくは器官（例えば、血管、心臓、頭蓋等）への植え込みに好適である、様々な他のタイプの小型センサに適用され得ることが理解されよう。
【００２１】
一態様では、小型センサ装置は、検知変換器の検知隔膜（図示せず）が、圧力測定が所望される目標位置内に完全に収まるように、体内の目標位置内に植え込まれる。センサ装置は、圧力が定期的な間隔で１日を通して複数回、頻繁にサンプリングされ得るように、圧力変換器によって測定を制御するプロセッサを有する制御ユニットを含む。定期的な間隔とは、５分〜２時間であり、長期の監視期間で実質的に連続した圧力特性を提供するため、好ましくは１時間ごとである。緑内障は、いったん診断されると、患者の寿命にわたって監視されなければならない慢性的な状態であるため、監視期間は多月、典型的には多年に延長し得る。外部手段を使用してサンプリングに電力を供給する又は測定を取得する従来の方法と対照的に、植え込み可能センサ装置は、約１週間以上、典型的には２〜３週間以上の時間増分等の長期間にわたり、この長期間に患者が操作することなく、圧力測定情報の頻繁なサンプリング及び格納に電力を供給するのに十分なエネルギーを、その構造体内に貯蔵するように適合される。これを成し遂げるため、センサ装置１０は、ＩＯＰの実質的に連続した監視のための頻繁なサンプリング（それらの幾つかは図２に示された模式図に例示されている）を提供するように、装置の電力消費を管理する、様々な制御及び論理コンポーネントを小型センサ装置内に含む。
【００２２】
図１Ｂは、本発明に実施形態による、植え込み型ＩＯＰセンサ装置を使用する監視治療システムの概要図である。センサ装置１０は、スマートフォン等の外部データ収集ユニット２０と無線で連結され、そのため、植え込み型センサ装置によって取得された生理的測定は、外部データ収集ユニットによって定期的に収集され、医師３００、家族、並びに／又は介護者４００及び研究者又は製薬関係機関５００のいずれか又はすべてに無線で伝達され得、また、患者の電子カルテ（ＥＭＲ）をアップデートするのに使用され得る。外部データ収集ユニット２０は、リーダー及び／又は充電器としての役割に加え、拡張機能を有してよく、患者アプリケーションを含んでよく、これを介して、医師は、植え込み型センサ装置１０を再プログラム又はアップデートすることができる（医師アプリケーションを使用して患者装置３２０（例えば、スマートフォン、タブレット）を介する等）。家族又は介護者はまた、特殊化された介護者アプリケーションを使用する家族／介護者用装置４２０で、データを監視又は管理することができる。次いで、研究者はまた、類似の装置又はアプリケーションを使用し得る。しかしながら、研究者に送信された情報は、患者のプライバシーを保護しながら、なお、医学又は製薬学的研究を可能にするため、非特定化データであってよい。典型的に、生理的情報は、情報が医師又は介護者に送信され得る元の患者データベースに格納されるか、又はデータは、研究者が調査研究にデータを使用し得る元の研究データベースに伝達される。幾つかの実施形態では、情報はリモートサーバーに格納され、及び／又はクラウド２００にアップロードされる。
【００２３】
図２は、植え込み型小型センサ装置１０と無線で連結された外部データ収集／充電装置２０の模式図を示す。外部装置２０は、患者の皮膚又は組織を介して、植え込み型小型センサ装置１０の１つ又は２つ以上の対応する内部コイル１１と無線連結するため、１つ又は２つ以上の外部コイル２１に連結された、充電用の外部電力トランスミッタユニット、並びにデータ送信及び受信器ユニットを含む。内部コイル１１に加え、植え込み可能な小型センサ装置１０は、内部電力リカバリ及びデータ送信及び受信器ユニット１４ａ、電力貯蔵コンポーネント１４、１５（例えば、貯蔵コンデンサ及び／又は電池）、植え込み信号処理制御ユニット１４ｂ、並びにＩＯＰ等の１つ又は２つ以上の生理的パラメータの測定に適合されたセンサ／変換器１２を含む。外部データ収集／充電装置は、患者が、患者の都合で（例えば、自宅又は職場で）医者又は医療施設を訪ねる必要なく、簡単に再充電及びテレメトリーを定期的に（例えば、高サンプリングレート（５分）で毎日、又は１時間ごとのサンプリングレートで毎週若しくは２〜３週間ごと）実行することを可能にする、携帯用手持ち式装置として構成されてよい。図３Ａに示されるとおり、外部装置は、センサ装置が植え込まれた眼にごく近接して簡単に保持され得ることから、患者の操作をあまり必要としない、スマートフォン等の個人用手持ち式装置に有意に組み込まれ得る。この実施形態では、データ収集／充電装置はスマートフォンに組み込まれるが、当然ながら、テレメトリー及び／又は充電により長い時間を要するセンサ装置については、データ収集／充電装置は、必要な時間、患者が快適に着用できる眼鏡又は他の着用可能装置に組み込まれ得る。幾つかの実施形態では、短時間のスマートフォンの近接性は、センサ装置によって取得された生理的測定を取得するのに十分であるが、センサ装置の充電は、約１５分〜３時間又は約２０分〜２時間の時間といったより長い時間、例えば、１５分を超える時間、別個の充電装置の近接性を必要とする場合がある。かかる実施形態では、充電装置は、その時間にわたってアンテナ又は充電コイルを介してセンサ装置にエネルギーを伝達するため、眼鏡又は他の着用可能装置に組み込まれてよい。幾つかの実施形態では、データ収集ユニットも同様に、充電装置に組み込まれてよい。典型的に、充電は、サンプリングの頻度に応じて約１週間に１回以下のみ実行される必要がある。
【００２４】
図３Ｂは、本発明の特定の実施形態による、植え込み型小型センサ１０及び外部データ収集装置２０の模式図を示す。植え込み可能小型センサ１０は、小型圧力変換器１２と電気的に連結される、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）対応の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含む制御ユニット１３に取り付けられた、エネルギー受信及びデータ送信／受信用の１つ又は２つ以上のコイル１１を含む。データ収集／充電装置２０は、マイクロコントローラ２３によって制御されるＲＦドライブ回路２６に連結された、エネルギーの伝送及びデータの送信／受信用の１つ又は２つ以上のコイル２１を含み、また、ユーザーインターフェイスディスプレー２２を含み得る。ユーザーインターフェイスディスプレー２２は、圧力測定に関する受信データを表示、処理、又は中央サーバーにアップロードするために使用されてもよく、センサ装置を構成するため、又はセンサ装置１０のメモリに格納されたサンプリングプログラムのプログラマブル命令をアップデートするために使用されてもよい。外部装置は典型的に携帯用手持ち式装置であるため、外部装置２０は、充電及びテレメトリーシーケンスの間中、電池２５からのエネルギー放電を制御するために、電池２５及び電力管理ユニット２４を含み得る。
【００２５】
図４は、スマートフォンに組み込まれた例示の外部受信器２０のアーキテクチャの模式図を示す。この実施形態では、受信器は、無線通信を容易にするためのＲＦ／テレメトリーラジオ２１２及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）ラジオ２１０と、プログラマブル命令及び受信データを格納するためのＲＡＭ２１４及びフラッシュメモリ２２４を搭載したプロセッサ２１６と、装置に電力を供給するためのコイン電池２１８と、植え込み型装置を充電及び／又はそれとの無線通信を容易にするための充電／通信コイル２２０と、を含む。幾つかの実施形態では、外部受信器はまた、植え込み型センサ装置１０によって取得された生理的圧力測定を更に精査するため、気圧センサ２２２を含んでよい。受信器は、本明細書に記載された機能のいずれかを実行するにあたり、又は様々なモード間を切り替える若しくはそれらを（更には同時に）操作するにあたり使用するための特殊化されたアプリケーションを更に含んでよい。一態様では、受信器は、取得された生理的データ（例えば、ＧＰＳに基づいたスマートフォンの場所に関連付けられた天気データ）との相関性を保つため、外部ソースから気圧センサデータを取得するように構成されてよい。当然のことながら、本明細書に記載されている機能に加え、様々な他の機能がスマートフォンに組み込まれてよい。
【００２６】
図５Ａ〜５Ｂ及び６Ａ〜６Ｂは、本発明の態様による、例示の小型センサ装置１０を示す。典型的に、センサ及び／又はアンテナ機能は、装置全体がセンサに測定される組織内に植え込まれるのに十分小さいサイズになり得るように、ＭＥＭＳテクノロジーを使用する。一態様では、小型センサ装置１０は、約４ｍｍ以下の長さ、約６５０マイクロメートル以下の幅、及び約２００マイクロメートル以下の厚さを有する。センサ装置１０は、１つ又は２つ以上のウェハを使用する垂直にスタックされたアーキテクチャを含み、様々な機構が１つ若しくは２つ以上のウェハの１つ若しくは２つ以上の層内に又はそこに隣接して画定される。超小型化はＭＥＭＳによって達成され得、ＩＣウェハは５０μｍほどの厚さ等、厚さ２００μｍを下回る寸法に薄化され、そのことが、センサ装置１０の注入による所望の目標位置への植え込みを可能にする。送達及び保護装置として使用されるゲージ１９（６９０μｍと等価）の注射器内に治まるように、外部寸法（幅及び高さ）に基づく。チップスケール統合の使用により、垂直スタックは結合された複数のウェハと合わせて６００μｍ以下の寸法に形成され得る。小型センサ装置の垂直にスタックされたアーキテクチャ及びチップスケールは、あらゆる目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれている、２０１４年７月１日に出願された、名称「Ｈｅｒｍｅｔｉｃａｌｌｙ  Ｓｅａｌｅｄ  Ｉｍｐｌａｎｔ  Ｓｅｎｓｏｒｓ  ｗｉｔｈ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｓｔａｃｋｉｎｇ  Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ」の米国特許仮出願第６２／０１９，８４１号の参照によって更に理解され得る。
【００２７】
図５Ａの概要に示されているとおり、センサ装置は、ＭＥＭＳ装置によって部分的に形成された容量性圧力変換器を含む、圧力センサ２４を含む。典型的に、圧力変換器は、人間の眼内のＩＯＰの測定に使用するのに好適であるように、１０１ｋＰａ（１Ａｔｍ（７６０ｍｍＨｇ））と比べて、−１３ｋＰａ〜＋２７ｋＰａ（−１００ｍｍＨｇ〜＋２００ｍｍＨｇ）、更にとりわけ８８ｋＰａ〜１２８ｋＰａ（６６０ｍｍＨｇ〜９６０ｍｍＨｇ）（絶対）の範囲内の全測定範囲を有する。センサ装置１０は、圧力センサ２４を少なくとも部分的に画定するため、装置の遠位部分近くのＭＥＭＳウェハに形成された、ＭＥＭＳ変換器を含み得る。電気パッド３６は、圧力センサのＭＥＭＳウェハをセンサ装置のＡＳＩＣウェハに電気的に接続するための共通ノード接続を提供するよう、より近位の部分に画定され得（また、任意の基準センサも接続し得る）、これを介して圧力センサ２４が制御され、圧力測定が取得される。
【００２８】
一態様では、センサ装置１０は、圧力の測定の目標位置内に遠位センサ１２を定着させるために、植え込み時に外に向かって横向きに配置する１つ又は２つ以上の定着部材１７を含む。センサ装置はまた、植え込み型センサ装置１０の外植（ｅｘｐｌａｎａｔｉｏｎ）又は除去を容易にするため、植え込み用の遠位穿通先端機構３０及び近位端に配設された外植（ｅｘｐｌａｎａｔｉｏｎ）機構３１のいずれか又は両方を含み得る。図５Ａに示されているとおり、遠位穿通機構３０はその遠位先端部に、注射器又は注入器の先端に位置付けられる楔形機構を含み得る。楔形機構は、眼組織への植え込み物の挿入を容易にする。注射器が第１の切開を作ることとなり、注射器内の生理食塩水溶液（鎮痛剤溶液も含む）が押されると、楔形先端部によって、強膜を介した最終位置への挿入が容易になる。注射器内には、生理食塩水溶液（鎮痛剤溶液も含む）に浸漬されたときの衝撃による空気接触はなく、植え込み物を伴う完全な送達システムが滅菌される。植え込み可能なセンサ装置は、装置の外植を可能にする機械的機構３１を有し得るが、パッシブモードでは患者（生体適合性あり、ＭＲＩ適合性あり、かつ視界の閉塞なし）に対する効果を有しないであろう。定着機械的機構は、植え込み型装置に別個の部品として取り付けられてよく、アンカーなしで緑内障治療用のシャントに植え込み装置を取り付けることを可能にする。他の定着機構は、アプリケーション要件（例えば、１００Ｈｚの心臓アプリケーションに対しする、及び最大１３ｋＰａ（１００ｍｍＨｇ）のより大きいゲージ圧に対するより高いサンプリングレート）に対処するように適合された電子部品を使用した、ＩＣＰ（頭蓋内圧）、心血管（ＰＡＰ）及び心臓弁等の他の生理学的パラメータの監視用に（例えば、流量計として）、植え込み可能小型センサと併用可能である。
【００２９】
一態様では、植え込み可能なセンサ装置（ｉｍｐｌａｎｔａｂｌｅ  ｄｅｖｉｃｅ  ｓｅｎｓｏｒ  ｄｅｖｉｃｅ）は、閾下モード（動的な超低電力消費及び極小化静電力消費又は低漏出ＣＭＯＳ処理用）で超低電力回路技術を使用し、外部装置又は基地局が装置に無線で結合されるまで、装置が自律的に非常に低いサンプリングレートで動作し、未加工データをロギングすることを可能にする。データのアップロードは、基地局が、外部電源への連続アクセスを必要とする植え込み物内の埋め込み型ＲＦトランシーバーを動作可能にするため、植え込み型センサに再通電したときに誘発される。データのアップロードが完了し、植え込みエネルギー貯蔵体（送信前の、格納された計数による未加工データの校正を含む）が完全に充電された後は、外部ユニットが植え込み物を自律モード（例えば、漏出を軽減するために、植え込み物へのすべての内部ブロックが電源から切断される（熟睡モードを呼ばれる）、及びタイマーのみ（設定されたサンプリングレートでの動作がＯＮ））に変える。装置が動作の完全な故障モードにある場合、装置は完全にパッシブ、非放射性、非刺激性であるか、又は感染を引き起こす可能性がないため、患者に対する影響はない。本明細書に記載された設計は、長期間、典型的には少なくとも１０〜１５年間故障なく動作できる植え込み可能なセンサ装置を見込んでおり、それによって、従来の手技に従って取得されたＩＯＰ測定を取得するため、定期的な外科手術又は繰り返される出張を必要としない、長期の監視を可能にする。
【００３０】
一態様では、センサ装置は、圧力センサ２４に隣接する基準センサ１８を更に含み得、これを使用して、圧力センサによって取得される圧力測定に関連付けられた二次効果を測定し得る。基準センサ１８はまた、ＭＥＭＳウェハ内に少なくとも部分的に形成され得、圧力センサによって取得される圧力測定に関連付けられた二次効果を測定するため、センサ装置として実質的に同様の構成で画定され得る。センサ装置のウェハ内の応力又は温度の変化による変動は、圧力想定信号に影響を及ぼし得る。基準センサを含むことによって、二次効果によるこれらの変動が計算に入れられ、圧力測定の精度を改善され得る。一態様では、圧力センサは、真空下の密閉室の一部を形成する、可撓性の圧力検知膜を含む。幾つかの実施形態では、基準センサは同様にサイズ設定された室を含み得、基準センサは圧力を測定するために使用されてないことから、ＩＯＰ以外の１つ又は２つ以上の（ｏｎｅ  ｍｏｒｅ）パラメータの基準圧力（例えば、応力、温度等による変動）を測定するために、室がオキシドで満たされ得るように、対応する室が真空下である必要はなく、そのため、検知コンデンサ２４によって測定される実際のＩＯＰとは無関係となる。他の実施形態では、検知空洞及び基準空洞の両方とも真空を有するが、機械的には異なる。例えば、同じく真空を有する基準コンデンサ２６では、圧力への感度を取り除くために、膜を小さくして剛性を高めることができるが、差動モードで使用される場合、より近い整合に対するキャパシタンスは同一である（Ｃｓｅｎｓｅ／Ｃｒｅｆ）。縮幅の参照電極を有する、かかる構成の例は、図８Ａ、８Ｂ、及び９Ａの実施形態に示されている。当然のことながら、図８Ａ及び９Ａの実施形態に示される寸法は単に装置寸法の例であり、かかる装置は、本発明の実施形態による様々な他の寸法に従って製造され得ることに留意されたい。例えば、表示されている寸法のいずれかは、特定用途に所望されるとおり、拡大又は縮小されてよい（例えば、５％、１０％、２０％等）。
【００３１】
図８Ｃ及び９Ｂの変位モデルに示すように、縮幅の参照電極の膜は、圧力の変化への反応による変位が、圧力センサ電極のものよりも大幅に下回るように、剛性が高められている。この構成は、小型装置内の付加空間を、必要に応じて通信／充電コイル又は様々な他のコンポーネントに有利に使用可能にする。基準コンデンサ２６は、検知測定を変える雑音信号又はその他のアーチファクトを正確に取り除くため、検知コンデンサ２４の周辺内に位置付けられる。加えて、基準及び／又は検知コンデンサ２４、２６は、上部の参照及び／又は検知膜２２が基部構造体２８と接触することを防止するため、中心に置かれた支柱３４を有し得る。圧力変換器は、バルクウェハ１２等の共通ノードと共に、検知コンデンサ２４及び参照コンデンサ２６を有することとなる。典型的に、圧力変換器は、１０１ｋＰａ（１Ａｔｍ（７６０ｍｍＨｇ））と比べて、−１３ｋＰａ〜＋２７ｋＰａ（−１００ｍｍＨｇ〜＋２００ｍｍＨｇ）、更にとりわけ８８ｋＰａ〜１２８ｋＰａ（６６０ｍｍＨｇ〜９６０ｍｍＨｇ）（絶対）の範囲内の前測定範囲を有する。図１０は、１つ又は２つ以上の電源／エネルギー貯蔵ウェハに対する、センサ電極と基準電極との間の電気的接続を示すダイ設計模式図を示す。
【００３２】
一態様では、二次効果は基準センサによって測定され、測定データがセンサ装置１０の外部で処理され得るように、外部装置に送信される圧力測定データに埋め込まれ得る。別の態様では、センサ装置１０は、圧力測定データを処理し、基準センサによって検出された二次効果を計算に入れ、後で外部センサ装置へ送信するためにセンサ装置１０のメモリに、処理された測定データを格納するように構成され得る。本明細書に記載されているセンサ装置１０の様々な態様は、かかる基準センサを含まずにセンサ装置に適用され得るが、基準センサの使用は、小型圧力センサで取得された圧力測定の精度を高めるのに特に有益である。小型サイズの圧力センサは、植え込みの点で、また、圧力が測定され得る場合に様々な利点をもたらすと同時に、かかる小型センサに関連付けられる特定の問題が存在し得る。例えば、小型又は超小型センサ装置の圧力検知膜は、多数の従来の圧力検知変換器よりも大幅に小さく、そのために精度が低下し得る。例えば、様々な要因（例えば、装置内の温度又は応力の変化）は、実質的により大きい膜で発生するであろうよりも大きい度合で、小型圧力センサ内の圧力測定信号に影響を与え得る。したがって、小型圧力センサに隣接する実質的に同様の構成の基準センサを含むことによって、これらの二次効果が測定及び考慮され得、それによって小型圧力センサが、実質的に大きい圧力センサのものに近い、又は更にはそれを超える精度の圧力測定を取得することができる。
【００３３】
別の態様では、センサ装置１０は、少なくとも１週間の時間増分に対して毎日複数の圧力測定、好ましくは２〜３週間に１時間ごとの測定を取得するのに十分なエネルギーを貯蔵する、エネルギー貯蔵コンポーネント１５を含む。典型的に、エネルギー貯蔵コンポーネント１５は、圧力センサ２４及び基準センサ２６の反対側にあるセンサ装置の裏側のウェハによって、少なくとも部分的に形成されるエネルギー貯蔵コンデンサを含む。他の実施形態では、エネルギー貯蔵コンポーネントは、再充電可能電池を含んでよい。基準センサ１５は圧力を測定しないことから、エネルギー貯蔵コンデンサは、小型センサ装置のエネルギー貯蔵コンデンサのサイズを最大化するため、基準センサ１５に重ね合わせるように位置付けられ、少なくとも１週間、多くの場合は２又は３週間以上、圧力測定を取得及び格納するために十分な電力を与える。
【００３４】
前述のように基準センサを有する実施形態では、小型センサ装置用のコイルのサイズを最大化して、１つ又は２つ以上のコイル１１を介した無線通信の実質的に高速な充電及び送信／受信を可能にするため、１つ又は２つ以上のコイルを基準センサに重ね合わせ得る。一態様では、１つ又は２つ以上のコイルは二層コイルを含んでよく、一方のコイルはエネルギー貯蔵コンポーネントを充電するための誘導性コイルを介したエネルギーの受信用に適合され、もう一方のコイルは、圧力測定サンプリングに関連付けられたデータを送信又は受信するための無線通信用に適合される。植え込み型装置は、媒体とのインターフェイスを提供し、電力及びデータ転送用アンテナに接続され、その側壁は、組織との、とりわけ円形装置縁部との柔接触を提供するため、Ｔｉ（第２の気密障壁用）及びＰＰＭＡでコーティングされており、炎症／免疫機構反応を最小限にするための抗炎症溶液で機能化され得る。一態様では、導電性連結用コイルは、植え込み物の気密障壁の外側に配置されてよい。コイルは、誘電体層及びコイル層で画定されてよく、典型的には、Ａｕ又は他の生体適合性材料から作製されたコイルの場合で厚さ２０μｍ〜３０μｍの範囲内にある。幾つかの実施形態では、２つのコイルは、一方が電力用、他方がデータ用として別個に使用される。本例示では、電力及びデータ転送は、別個の位相で操作され得るため、コイルの再分割は不要である。幾つかの実施形態では、図５Ｂに示されているとおり、１つ又は２つ以上のコイルは、２つのコイルが同一層内に巻かれている３Ｄ交互嵌合型二重コイルとして画定されてよい。交互嵌合型は、例示目的でガラスウェハ基板上に示されている。当然のことながら、かかるコイルは、図５Ａに示されたセンサ装置のシリコンバルクウェハ等、様々な他のタイプの基板に取り付けられ得る。
【００３５】
図６Ａは、展開前に液体入り注射器の針１９内に配設された様子を表す、図５Ａに示されたセンサ装置１０の断面図を示す。表示されているとおり、横方向に延在するアンカー１７は、シリコンウェハを含み得るインターポーザ層１７内に画定され、横方向に延在するアンカー１７は針の内側に拘束される。圧力センサ、基準センサ、及びセンサによるサンプリング、電力管理及び充電、並びにテレメトリーを制御する様々な論理コンポーネントは、小型センサ装置の垂直にスタックされた構成体内にある１つ又は２つ以上の他の層及びウェハ内に含まれてよい。例えば、定着部材は、インターポーザウェハ内に画定されてよく、ＡＤＣ及び校正機構は、インターポーズウェハ４７の上部に配置されたバルクウェハ４３内に画定され得、圧力センサ２４は、ウェハ４３に取り付けられた圧力変換器ウェハ４２によって部分的に形成され得る。エネルギー貯蔵コンデンサ、並びに電力管理及びテレメトリー論理は、装置の下側に取り付けられたウェハ４４に含まれ得、充電及びテレメトリーに使用される１つ又は２つのコイル１１もそこに取り付けられる。ただし、この垂直にスタックされた構成体は、本明細書に記載の態様によって現実化され得る小型センサ装置の一例である。小型センサの様々な他の構成及び構成体は、本明細書に記載の原理及び方法に従って使用され得ることが理解されよう。
【００３６】
図６Ｂは、植え込み可能なセンサ装置１０の実施形態の長さ方向の断面図を示す。この実施形態では、ＭＥＭＳウェハ４２は、第１の密封封止を形成するため、垂直にスタックされるか又はＣＭＯＳウェハ４３上に配設される。特に、ウェハの垂直スタッキングは、植え込み可能な装置１０のＭＥＭＳウェハ４２とＣＭＯＳウェハ４３との間に、密封封止された空洞４６を作製するように構成される。
【００３７】
ウェハのこのアプローチ又はダイスタッキングは、電子製造分野では時折「チップスケールパッケージング」と呼ばれる。チップスケールパッケージングは、ＭＥＭＳ／ＣＭＯＳ製造業界の当業者に十分理解されるものであり、製造がより容易であり、改善された性能をもたらし、あまり高価ではない、より小さい統合ウェハ組立体の生産を可能にする点で、本発明にとって特に利点がある。とりわけ、この垂直スタッキング手法に基づいた埋め込み可能装置１０を構成することは、植え込み形状因子（例えば、寸法、サイズ、形状、体積等）が有意に縮小されること（例えば、１０Ｘ分の１）を可能にする。従来の植え込み物は典型的に、かかる従来の植え込み物の全体的なサイズ及び嵩高性に加わる、チタン、セラミック、ガラス、又はその類の外側パッケージを必要とする。本発明は、垂直スタッキングを有利に採用して、すべての電子装置を封入する、独自の密封パッケージを画定する。このように、植え込み物１０のアーキテクチャ及び結果として生じるフォームファクタは、それが注射剤として、患者の眼内の所望の位置内に容易に植え込まれることを可能にする。
【００３８】
とりわけ、少なくとも１つのコイル１１は、電池のない植え込み物の無線充電及び外部基地局（例えば、眼鏡、電話等）とのデータ通信用に例示されている。この図では、少なくとも１つのコイル１１が、第１のウェハ４２及び基準コンデンサ２６上に垂直にスタックされるか又は配設される一方、遠位に位置付けられた検知コンデンサ２４（図５Ａを参照されたい）は、正確な直接のＩＯＰ測定を目的として暴露され、硝子体内に完全に配設されたままとなる。コイル１１は、トポロジーの観点で、植え込みの深さ及びエネルギー伝達効率に依存する、最も高いインダクタンスを提供するように画定され得る。第１期の操作は、植え込み物１０を再充電することであってよく、第２期は、ログに記録されたデータを回復し、記録するためのデータ転送であってよい。図１の例示の植え込み可能装置１０の概要模式図は、図５Ａに示されており、この図は、装置上のコイル１１、基準コンデンサ２６、及び検知用コンデンサ２４の場所を示している。当然のことながら、様々な他の構成は、本明細書に記載されている本発明の態様に従って使用され得る。
【００３９】
上述のとおり、植え込み物１０の垂直スタッキングは、ＭＥＭＳ及びＡＳＩＣウェハ４２、４３間に、密封封止された空洞４６を作製するように構成される。例えば、金の封止リング４６又はフランジは、第１のウェハと第２のウェハとの間に配置されて、ＭＥＭＳ４２ウェハとＡＳＩＣ４３ウェハとの間のこの第１の密封封止を作製し得る。植え込み物は、二酸化珪素等の誘電体層を植え込み可能装置上に配置することによって第２の密封封止と、配置された誘電体層上に第３の密封障壁用のチタン障壁を更に組み込み得る。この重複する密封封止は、長期にわたる植え込みを確実にし、拡張された検知安定性をもたらす。なお更に、パリレン、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、及び類似のポリマー等の生体適合性ポリマーコーティングは、任意の免疫系反応（例えば、植え込み物の拒絶）を最小限にするため、チタン障壁の上に配設され得る。
【００４０】
幾つかの実施形態では、スタックは、１つ又は２つ以上の追加のウェハ、例えば、電源としての使用に適合された１つ又は２つ以上のウェハを含む。かかる実施形態は、スーパーキャパシターを含む第３のウェハを含み得る。幾つかの実施形態では、スタックは、電池を含む第４のウェハを更に含む。かかる実施形態は、インピーダンス変換を実行し、ＬｉＰＯＮ電池等のハイインピーダンス薄膜電池からより効率的な電力放電をもたらすため、スーパーキャパシターと電池との間を切り替える電力管理方法を使用し得る。センサ装置に直接に電力を供給する電池の使用は、ハイインピーダンスに関連付けられた欠点のために実現不可能である。電気インピーダンスは、電圧が印加されたときに、回路が電流に与える抵抗の測定である。ハイインピーダンスは、印加電圧の１単位当たりに、回路が比較少量の電流の通過を許可するポイントを指す。ハイインピーダンスは概ね、約３０Ｋ  Ｏｈｍｓ範囲の抵抗値を指す。比較すると、典型的に電源は概ね、ほんのわずかなＯｈｍｓのみである。ハイインピーダンス電池を使用するこのような構成の一例が、図７Ａ〜７Ｃの実施形態に示されている。図７Ｂ及び７Ｃの断面図Ａ−Ａ及びＢ−Ｂにそれぞれ示されているとおり、図７Ａのスタック型センサ装置はＭＥＭＳ１２及びＣＭＯＳウェハ１４、分離コンデンサウェハ１３、並びに薄膜電子／エネルギー貯蔵ウェハ１５を含む。一態様では、スタックのウェハは、低温のＧｏｌｄ−Ｉｎｄｉｕｍ（Ａｕ−Ｉｎ）結合で結合され得、空洞はシリコンとシリコンの溶融結合を使用して形成される。この構成は、改善されたサーマルバジェット管理をもたらし、シリコンとシリコンの溶融結合は長期の真空安定性（例えば、２０年を超える）をもたらす。この実施形態では、インターポーザ層１８ではなく、スタック型装置が支持構造体又はボート１９内に配置される。このような「ボート」の一例は、図７Ａの実施形態に見ることができる。
【００４１】
幾つかの実施形態では、定着構造体は別個の支持構造体又は「ボート」に形成され、低温の合金を用いてダイスカットのマルチウェハスタックが配置され、取り付けられる。幾つかの実施形態では、この支持構造体又はボートはまた、植え込み時の強膜の穿通を容易にするため、遠位に先細の先端部２０を含んでよく、また、１つ又は２つ以上の定着機構３８を含んでもよい。かかる機構は、強膜に固定する機械的機能を備えたコンポーネントとして含まれてよい（例えば、強膜の反対側にある近位及び遠位アンカー）。定着機構はまた、定着ループ又は伸張された部分を含んでよい。かかる定着機構は、シリコン、チタン、形状記憶合金、又は他の好適な材料から形成され得る。幾つかの実施形態では、ボートは、モノリシック材料から形成され、スタック型センサ装置１０の厚さ寸法に沿って、少なくとも部分的に上方へ延在する側壁を含む。
【００４２】
ＡＳＩＣウェハ４３は、ウェハトポロジーをその長さに沿って最大化し、スタック型植え込み物１０の製造上の複雑さ及びコストを削減するため、高周波リンク、電力貯蔵、及び／又はデータ格納を更に含んでよい。図１１〜１２は、信号処理、ＡＤＣ、エネルギー／電力管理、データ収集及びロギング、高周波リンク、校正等、ＡＳＩＣウェハ４３の様々な機能を示す例示のＡＳＩＣブロック図を示す。植え込み可能装置１０は、同一の基板材料、好ましくはシリコンウェハ又はダイから完全に形成されてよく、位置決め又は植え込み時に何らかの側副組織の損傷を最小限にするため、丸形又は抗外傷性の辺縁を有してよい。ウェハスタック全体（ＭＥＭＳ４２、ＡＳＩＣ４３、インターポーザ層４７）にシリコン材料を使用する手法は、植え込み物１０全体の機械的安定性を可能にして、測定ドリフトを軽減する、熱膨張係数（ＴＣＥ）の整合をもたらす。任意の遠位穿通機構３０は、定着機構１７が形成されるインターポーザ層４７に形成されてよい。圧力変換器２４はまた、垂直スタッキングアーキテクチャと関連付けられたあらゆる内在性応力、とりわけＴＳＶ電気的接続及び／又は封止リング４６を分離するため、機械的応力隔離機構４４が埋め込まれてよい。とりわけ、少なくとも１つの応力隔離機能４４は、ＡＳＩＣウェハ４３から圧力センサを機械的に分離するため、ＭＥＭＳウェハ４２に組み込まれてよい。
【００４３】
本明細書に記載された小型センサ装置１０の固有機構の１つは、植え込み物の寸法の１０分の１の縮小を可能にする、チップスケールパッケージング手法である。典型的な植え込み型装置では、長期の植え込みに対応するＴｉ、セラミック、又はガラス外装が必要とされる。チップスケールパック手法の場合、装置は、長期植え込み物用にすべての電子部品を封入している独自の密封パッケージを画定する。結合に使用される材料は、金、Ｔｉ等、生体適合性がある必要がある。一態様では、増大した安定性をもたらし、材料のガス抜け又はクリープを回避するため、装置内での有機物質の使用は回避される。注入可能装置の外側表面は、辺縁の柔接触及び丸み付の目的により、ポリマーでコーティングされてよい。注入可能装置は、注射器内に折り畳まれたアンカー構造体を含み得、長期貯蔵及び保護を可能にする。注射器内の生理食塩水への暴露が、装置の動作を低下させることはない。装置は、滅菌障壁又はパウチを破断する必要なく、注射器内での組み立て後にテストされ得る。装置の注入の前に、被検センサ装置との通信用に適合されたあらゆる外部装置又は基地局から、最終テスト及び固有ＩＤの読み出しが完了され得る。これらの態様は、長期、例えば１０年以上にわたる監視を提供するのに十分堅牢であり、更に、単一装置として組織に注入可能であるのに十分小さい、センサ装置を可能にする。この手法は多くの利点をもたらす一方、超小型ＭＥＭＳタイプセンサから取得した圧力測定の精度、装置の充電、電力管理及びテレメトリーに関連付けられた特定の問題を呈するが、これらは、本明細書に詳述された方法によって対処される。
【００４４】
別の態様では、装置は、コスト有効性を確保するため、精密室を介して複数のユニットで並行して校正され得る。例えば、１０、２５、又は５０台の一群のユニットが同時に校正され得る。センサ装置は、１つ又は２つ以上のパラメータ（例えば、圧力、温度）が制御される制御下の環境で、センサによる測定を取得することによって校正され得る。測定は、特定の装置それぞれの機械的構造に関連付けられた測定の変動を決定するため、１つ又は２つ以上のパラメータの異なる値（例えば、高い及び低い温度及び圧力）で取得される。変動は、校正係数に関して定量化され得る。センサ装置それぞれの校正データは、センサ装置による装置で取得されたデータの処理で使用するために、又は測定データを外部装置に送信した後で、装置のメモリに格納されてよい。
【００４５】
独自のデジタル化ＩＣを持つ容量性圧力変換器を統合するチップスケール手法は、生体内植え込み用の電子部品の密封封入を提供し、埋め込み式の応力隔離によって、時間の経過と共に測定安定性（例えば、低ドリフト）をもたらす。ウェハのビアを介してシリコンを使用する裏側接触でＭＥＭＳ圧力変換器をスタックすることは、雑音結合等の寄生コンデンサを最小化する単一電極で測定される媒体（例えば、前眼房、硝子体、又は頭蓋）とのインターフェイスを提供する。ウェハスタック全体にシリコン材料を使用する手法は、熱膨張係数（ＴＣＥ）の整合をもたらし、それによって装置全体の機械的安定性を可能にし、長期植え込み物の測定ドリフトを軽減する。デジタル化ＩＣ及びテレメトリーインターフェイスの全体的な統合は、ウェハのビアを介して接続される複数のダイスタックを使用して実装され、密封封入内での低面密度のみを必要とする。テレメトリーシーケンスは、測定センサからデータを収集し、後続の充電又はテレメトリーイベントまで格納される、電気的消去可能なプログラマブル読み取り専用メンバー（ＥＥＰＲＯＭ）等のメモリに、測定情報（例えば、未加工又は処理済み）を格納するように設定され得る。１つ又は２つ以上のコイルは、格納された測定情報を無線で送信するためのアンテナとして構成されてよい。アンテナは、ＡＳＩＣの裏側に含まれ、シリコンのビアを介してＲＦ電力増幅器へ接続され得る。
【００４６】
幾つかの実施形態では、センサ装置は、貯蔵コンデンサ等の埋め込み型エネルギー貯蔵体を持つセンサ（例えば、デジタル化容量性変圧器）を備え、約１μ以下の電力で動作する等の超低電力の動作で、少なくとも１サンプル／時（期間１週間）程度のレート又は１日１サンプル／５分のより高いサンプリングレートでのサンプリングを可能にする。幾つかの実施形態では、埋め込み型エネルギー貯蔵体は、電池なしで装置の動作を可能にする一方、他の実施形態では、埋め込み型エネルギー貯蔵体は、薄膜電池（例えば、ＬｉＰＯＮ）等の電池と共に、高度な電力管理システムで使用され得る。多くの場合、薄膜電池は相対的に高いインピーダンスを有し、そのため、そのような電池からの電力の放電は特定の問題を呈し得る。埋め込まれたエネルギー貯蔵体（例えば、コンデンサ又はスーパーキャパシター）と電池との間を切り替えることによって、電池からのエネルギーの放電が埋め込み型エネルギー貯蔵体内に貯蔵され、装置に電力を供給するために使用される。電池と埋め込み型エネルギー貯蔵体とのこの高速切り換えは、マイクロコントローラによって管理される。この手法は、ハイインピーダンス電池の使用を可能にすると同時に、ハイインピーダンス電源の使用に関連付けられた問題を回避する。
【００４７】
幾つかの実施形態では、合計で少なくとも１４８個のサンプルを用いて目標期間１週間のデータ収集及びロギングを目的として、植え込み物に電力を供給する電圧整流器を介して供給される磁気エネルギーを、連結されたコイルを介して回復することにより、センサ装置が充電され得る。圧力変換器によって測定されたデータ（絶対圧）は、最小限の計算要件の圧力及び温度で校正され、すべての校正係数は植え込み物上に格納される。このデータロギングは、自律的に実行され得、外部装置又は基地局が植え込み物に結合されるまで、情報を格納できるＥＥＰＲＯＭメモリ内に格納される。装置の充電が切れると、データは、データ損失なく最大１０年間メモリに格納されたままとなり得る。ロギングされた測定データは、データ転送中に電力及びデータインターフェイスを提供する外部装置又は基地局との無線インターフェイスを通じて収集され得る。基地局又は外部装置は、ＥＥＰＲＯＭに格納された植え込み物の固有識別子を読み取り、送信されたデータを暗号化することができる。一態様では、無線インターフェイスは、ＲＦＩＤと同様の低データレート（アンテナサイズを縮小するため、１３．５７Ｍｈｚ以上）を可能にする変調方式又は任意の相当する方式を使用する。無線通信モードは、外部装置又は基地局がごく近接して検出されたときのみ動作するように構成され得る。植え込み装置の構成は、使用されるウェハ、超薄特性を有するウェハのスタッキング技術、及び／又は追加機能を提供する機構を画定するために使用され得る、ウェハ薄化技術等、幾つかの要因によって異なる場合がある。例えば、小型植え込み可能装置内の機構は、注入可能装置用のフォームファクタ内に実装される電力管理及びデータの後処理を含み得る。植え込み型装置はまた、心臓への適用等（例えば、肺動脈又は頭蓋への適用）、植え込みの深さが５ｃｍ（２インチ）を超える監視環境用に、より大きいサイズに拡大されてよい。
【００４８】
図１１は、圧力センサ装置の制御ユニット内で使用され得る、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）との特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）のインターフェイスのブロック図を示す。センサ装置の制御ユニットは、アナログ−デジタル変換器（１０〜１２ビット）、校正（三次）及びデータロギング（１サンプル／時で１週間に１６８個のサンプル）、超低電力サンプル収集、線形化、及び無線データ転送（例えば、１μＷ未満）を可能にする電力管理、高電源除去率、様々な他の高度な電力管理機構を組み込むことを含む、様々な機構及び機能を含み得る。ＡＳＩＣは、ＲＦＩＤ等の固有ＩＤで構成され得、外部データ収集装置へのデータ送信時に、装置によって容易に検出され、測定される生理学的測定データに関連付けられ得る。制御ユニットは、目標伝送／距離に適合するため、アンテナの短距離データ転送及び／又は後処理と共に超低ＲＦ電力要件を可能にするＲＦ変調方式を含み得る。これらの態様は、３０ｃｍ（１２インチ）以下等の眼にごく近接した範囲内で、１０秒以下等の相対的に短時間、外部充電装置を保持することによって無線充電を容易にする。
【００４９】
一態様では、小型化センサ装置は、センサ装置のエネルギー貯蔵コンポーネントの充電用に、１つ又は２つ以上のコイルを含む。２つ又はそれ以上のコイルを使用する実施形態では、コイルは図６Ａに示されているようにスタックされてもよく、図５Ｂに示されているように交互嵌合型のコイルとして構成されてもよい。かかるセンサ装置は、センサ装置のコイルと、外部データ収集／充電装置の対応するコイルとの間の磁気連結を介して充電され得る。外部コイルを通過する電流は、センサ装置の受信コイルで電圧を誘発させる。この電圧は次いで、電圧調節器及び整流器を通過し、植え込み物への安定した電源を提供する。分離コンデンサは、センサ装置内部に組み込まれて、頻繁なサンプリング（例えば、少なくとも毎日、典型的には１日又は１時間に複数回）での連続監視用として少なくとも１週間持続する、エネルギー貯蓄を提供し得る。コイル間の無線結合に関しては、コイル間のずれが転送効率を低減させ、非常に早く低下し得るため、両方のコイルが同軸である（同一軸上に揃っている）場合が理想的である。この場合、コイルにずれが生じると、植え込み物の再充電により時間が掛かる可能性があるが、充電及び動作に対する電力要件は非常に低く、典型的には１０μＷ未満、望ましくは約１μＷ未満であるため、完全に充電された状態にはなお、３０秒未満、１０秒以下、好ましくは３秒以下等の相対的に短い時間内に到達し得る。
【００５０】
別の態様では、装置の充電に関して、センサ装置は、整流器／調節器との磁気連結、又は場合によっては、コッククロフト・ウォルトン整流器と連結した電磁波伝播によってエネルギー貯蔵コンデンサを充電するように構成されてよい。これは、植え込み物の深さに応じて最適な頻度で、改善された電力伝送効率を可能にする。考慮される１つの要因は、特異な吸収速度要件（人間の身体で放射されるＲＦエネルギーの発熱量）である。連結されたコイルを使用することにより、これらの要件の範囲内で電力伝達及びデータ送信が可能になる。幾つかの実施形態では、データリンクとは別の電力リンク（例えば、二重アンテナ／コイル）が使用されてよい。
【００５１】
サンプリングに関して、一態様では、センサ装置は少なくとも１週間（２４／７）１時間ごとにサンプリングを取得するように構成される。別の態様では、サンプリングレートは、２時間ごと又は３０分ごとのサンプリングに調節可能であってよい。広くは、サンプリング装置は、おおよそ１２ビットの解像度で非常に低速なサンプリングを使用する。ＩＯＰをサンプリングする際、ＩＯＰの低速動作により、より高いレートでのサンプリングは概ね必要とされず、そのため、１時間ごとのサンプリングによって実質的に連続した監視が達成され得る。基本原理は、可能な最低レート（ナイキスト）でサンプリングするが、なお正確に信号を再現することである。しかしながら、心血管及び頭蓋の監視等、他の適用でサンプリングするときは、より高いサンプリングレートが必要になり得る。例えば頭蓋監視では、２５０Ｓ／ｓ等のより高いサンプリングレートが望ましい場合がある。
【００５２】
電力管理に関して一態様では、制御ユニットは、典型的には１つ又は２つ以上の貯蔵コンデンサ（例えば、多層コンデンサ）を含む電力貯蔵コンポーネントからのエネルギーの放電を管理して、センサ装置が特定のサンプルセット（例えば、１時間ごとに収集される１日当たり２４個のサンプル）を取得すること、又は特定のサンプリングレート（例えば、１時間ごと、又は１つ又は２つ以上の測定される生理的状態に基づいて可変）でサンプルを収集することを可能にする。複数の圧力測定が取得されると、測定はＥＥＰＲＯＭ等の小型植え込み可能装置のメモリに格納される。センサ装置に関連付けられた固有ＩＤもメモリに格納され、それにより、メモリから収集されるあらゆる圧力測定情報が装置に関連付けられ得る。これは、情報が異なるデータ収集装置から収集される場合でも、データは中央の場所（例えば、医師がアクセスできる中央サーバー）でコンパイルされ、処理されることを可能にする。外部装置は、基地局又は外部装置へのダウンロード用に、センサ装置から収集した圧力測定をデータロギングするように構成され得る。
【００５３】
一態様では、ＡＳＩＣインターフェイスは、小型センサ装置の電力消費を制御して、前述の有利な機構を可能にする。典型的に、センサ装置は、少なくとも１週間、好ましくは数週間、センサ装置を操作するのに十分なエネルギーを貯蔵するエネルギー貯蔵コンデンサを含む。前述の電力管理回路及びコントローラは、監視の期間、典型的には少なくとも１週間にわたって、エネルギー貯蔵コンポーネントからの電力の排出を調節する。幾つかの実施形態では、装置は、あらゆる調節の必要性を排除するため、広い供給範囲が存在する電流供給装置から直接動作することができる。しかしながら、電池ではなく１つ又は２つ以上のエネルギー貯蔵コンデンサを使用することが多くの場合は望ましく、これはこのことが、植え込み型装置内の電池に一般に関連付けられる化学品の存在を回避すると同時に、植え込み型装置内のエネルギー貯蔵を可能にするためである。一態様では、電力消費バジェットは、１回の充電に望ましいサンプル数間で分割され、例えば、合計１６８個のサンプルの場合は１週間に１時間ごとのサンプリングとなる。次の態様のいずれか、すなわち、低電力フロントエンド及びＡＤＳ、セトリング時間までの高速起動、スマート電力シーケンシング（動的電力管理）、高効率ＤＣ−ＤＣ変換器、超低静電流又は漏洩電流のように、オンタイム（バースト）電流消費を最小化するために、アーキテクチャ／回路レベルで異なる技術が適用され得る。例えば、ＲＴＣ発振器、電力管理、システムコントローラ、又は任意の様々な他の態様等、動作の様々な態様は、電力を節約するために最小化又は一時停止され得る一方、動作の特定のサブブロックは、動作中に起動されたままとなるように構成され得る（例えば、植え込み物のハートビートを提供するタイマー）。一態様では、センサ装置は、ＡＳＩＣ設計パートナーによって開発されたもののいずれかのように、自律的動作（シリコン検証済み）に様々な超低電力機構（電力管理、オンチック発振器）を使用し得る。
【００５４】
データ収集は、ＲＦエネルギー伝送によって実行され得る。センサ装置には、ＲＦエネルギー検出器（例えば、ＥＭ  ＭＡＲＩＮ  ０．１８−ｕｍ／１．８Ｖテクノロジー、ＲＦＩＤアプリケーションにおけるトランスミッタウェイクアップ用の低電力ＲＦエネルギー検出器）又は他の好適なＲＦ伝送／検出コンポーネントを備えた２．４ＧＨｚ  ＲＦＩＤ  ＦＳＫトランスミッタが構成され得る。一態様では、センサ装置のこの機構は、外部リーダー装置からのＲＦエネルギー送信が、センサ装置からのデータ送信に電力を供給する、パッシブＲＦＩＤチップ内と同様の方式で動作するように構成され得る。センサ装置内に貯蔵されたエネルギーの予備力を喪失することなく、装置からのデータ送信に対する電力供給を可能にするため、この態様は有利である。単一のコイルを有する実施形態では、充電及びデータ送信は概ね、それぞれの機能に単一のコイルが使用される特定の順序に従って実行される一方、複数のコイルを有する実施形態では、充電及びデータ伝送は、それぞれのタスクに専用の特定のコイルを使用して、同時に又は特定の順序に従って実行され得る。データは典型的に、ＥＥＰＲＯＭ等のセンサ装置のメモリに格納され、保存された測定データ情報は、大きな電力を消費せずに格納され得、長期間、少なくとも所望の時間増分、好ましくは必要に応じて多週間又は多月間、センサ装置のメモリに格納され得る。
【００５５】
一態様では、センサ装置が、所望の監視期間が終了するまでに再充電されず、データ収集もされない場合、センサ装置は、電力消費及び／又はサンプリング頻度を更に減少させるように構成された、補助サンプリングモードで動作することができる。例えば、データの監視における欠落を回避するため、補助モードでは、センサ装置が任意の残りの貯蔵エネルギーを使用して、２若しくは３時間ごとのサンプリング、又は定期的な間隔で１０回未満のサンプリング等、減少させた頻度でサンプリングすることができる。加えて、この態様は、次第に減少させた電力消費をそれぞれに有する付加的な補助モードを含んでよく、それにより、センサ装置が最終的には再充電され、収集されたデータが格納されると、測定データの欠落が回避され得る。この態様は、幾つかの理由から（例えば、外部装置又はスマートフォンの喪失、外部装置の誤動作）、植え込み型センサ装置が再充電されず、格納された測定データが期待された時間増分内に取得されない場合に有利である。
【００５６】
別の態様では、外部装置は、スマートフォン等の個人用手持ち式装置内に、装置にダウンロードされたアプリケーションを介して、及び／又は装置に接続された付加的なハードウェアを介して統合されてもよい。個人用手持ち式装置内に統合されると、外部装置は、手持ち式装置又はスマートフォンの通常の使用が、充電及び装置からの測定データの送信を可能にするために十分であるように構成され得る。例えば、外部装置のアプリケーションは、最後の充電／データ送信の時間を追跡することができ、十分な時間が経過したときに（例えば、６日以上）、個人用手持ち式装置が使用中であり、ＲＦエネルギー送信及び／又は導電性連結等によって、患者が開始することなく、充電及びデータ伝送が実行されると、センサ装置との無線通信が開始される。患者は、個人用手持ち式装置の標準の日常使用から離れて、充電／データ収集に関連付けられた何らかの特定のタスクを実行する必要がないことから、この態様は、改善された性能及び監視を可能にする。
【００５７】
図１２は、本発明の実施形態による、センサ装置の制御ユニットで使用する別の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）のブロック図である。描かれているＡＳＩＣが使用されるセンサ装置システムの注目すべき態様には、絶対圧力センサ、温度センサ、マイクロコントローラ、埋め込み型メモリ、親シーケンサー及び超低電力クロックジェネレータ、電力管理ユニット、テレメトリー及び無線電力転送、並びにテスト用インターフェイスの使用が挙げられる。幾つかの実施形態では、センサ装置は、所定のアプリケーションに好適な解像度及び精度の絶対圧力センサを含む。このようなＩＰの測定用装置の使用のために、絶対圧力センサは、１１ビット、６９．３〜１１５ｋＰａ（５２０〜８６０ｍｍＨｇ）の範囲内で０．０２ｋＰａ（０．１５ｍｍＨｇ）の解像度及び０．１ｋＰａ（０．５ｍｍＨｇ）の精度と、８ビット、０〜４．１Ｖの範囲内で１６ｍＶの精度を有する温度センサと、８ビットのマイクロコントローラと、を有し得る。埋め込み型メモリは、プログラム、装置ＩＤ、トリム係数、及び使用モードフラグ（例えば、ＵＬＰ  ＮＶＭメモリ）を格納するためのプログラムメモリと、圧力、温度、及び電圧値の格納に使用するデータメモリ（例えば、１時間当たり１サンプルのレートで１週間と、５分当たり１サンプルのレートで１日と、の自律的動作の支持を可能にする、２５６×３ＢのＵＬＰ  ＮＶＭメモリ）と、を含み得る。親シーケンサー及び超低電力クロックジェネレータは、クロックジェネレータ（例えば、ＵＬＰクロック）に基づいたスリープ−ウェイクアップ制御を使用し得る。電力管理ユニットは、参照電圧ジェネレータ、オンボード調節器、及び電池充電器を含んでよい。テレメトリー及び無線電力伝送は、２．４ＧＨｚ  ＩＳＭバンドで動作し、データをダウンリンク伝送し、植え込み物構成をアップリンク伝送し、かつ、２時間以下、好ましくは約３０分以下で電池を充電できる、３ｃｍからの５０μＷ電力転送機能を可能にするように構成されてよい。システムは、ユーザーによる製品テスト及びプログラミングを可能にするテストインターフェイスを更に含んでよい。
【００５８】
一態様では、本明細書に記載のセンサ装置構成は、様々なサンプリングモードを可能にする。例えば、１時間当たり１サンプルで１週間の週内自律モードで動作した場合、センサ装置は薄膜バッテリ、０．００７クーロン（２ｕＡｈ）薄膜電池から使用可能なエネルギーの９６％を使用したことが、研究から明らかになった。６分当たり１サンプルで１日間の日内自律モードで動作した場合、装置は、同じ薄膜電池で使用可能なエネルギーの２９％を使い果たした。
【００５９】
図１３は、圧力センサ（ＣＳＥＮＳ）からのデータの測定を受信することと、圧力測定データを格納し、任意で圧力測定データを処理することと、外部装置へのデータの通信出力を制御することと、を制御する、制御／処理ユニット１３の論理構成の模式図を示す。任意の基準センサ１５（ＣＲＥＦ）を含む実施形態では、制御／処理ユニットは、基準センサからの測定データ及び任意で１つ又は２つ以上の他のデータソース（例えば、温度センサ）の受信を制御してから、圧力測定に関連付けられた参照データを格納するか、又はデータを使用して、外部装置又は基地局へのデータの送信前に測定データを処理する。センサ装置の垂直にスタックされた設計の１つの有利な態様は、ＡＳＩＣ入力ステージに到達する圧力センサ及び任意の基準センサへのすべての電気的接続が、ウェハの裏側に提供され得ることである。装置は、基準センサに関連付けられた基準プレートがセンサ装置の外側から完全に隔離され、それによって検知用プレートのみが、検知する媒体（例えば、センサ装置が使用されるアプリケーション又は標的区域によって眼房水、硝子体、又は脳脊髄液）に接触するように構成され得る。
【００６０】
図１４は、患者のＩＯＰで発生し得る変動と、緑内障患者が従来のＩＯＰ監視で経験するであろう典型的な外来診療回数以外で発生し得るＩＯＰの潜在的な未検出のピークと、を示す。示されているとおり、頻繁でない圧力監視は、緑内障患者によるＩＯＰ経験の範囲の正確な描写を提供しない。別個の監視外来診療外での圧力の上昇は、視神経の損傷を引き起こし、回復不能な視力喪失をもたらす可能性がある。図１５は、単一の２４時間期間で発生し得る、ＩＯＰの変動を示す。示されているとおり、緑内障患者は、正常な患者のものよりもはるかに大きいＩＯＰの変動を経験し得る。加えて、所定の瞬間におけるＩＯＰの測定は、心拍又は仰角等、１日を通して変化し得る様々な要因によって更に影響を与えられ得る。最大で１時間当たり１サンプル、少なくとも１週間の長期的な時間増分で、毎日複数のＩＯＰ測定を取得できる小型装置を提供することにより、本発明の方法は、スマートフォン等の個人用手持ち式装置による装置の充電期間を超え、最小限の患者との相互作用で、大きく改善されたＩＯＰの監視を可能にする。
【００６１】
本方法はまた、適合可能なサンプリングを可能にすることによって、改善された監視を提供し得る。例えば、センサ装置は、検出された患者の状態（例えば、活動、睡眠、上昇したＩＯＰ）に応じて自動的にサンプリングレートを調節することもでき、又は、医師によって規定され、次の再充電及び／又は外部装置によるデータ収集時に装置へアップロードされる特定のサンプリングプロトコルに従って、医師がサンプリングレートを調節することもできる。一態様では、サンプリングプログラムは、少なくとも第１のサンプリングレート及び異なる第２のサンプリングレートを含む。いずれのサンプリングレートも、固定された又は多様なサンプリングレートであってよい。サンプリングレートは、既定のＩＯＰ閾値を超える圧力測定等、測定された生理的状態に応じて選択されてよい。例えば、第１のサンプリングレートは、３時間ごとのサンプリングであってよく、上昇したＩＯＰの検出時には、センサ装置は、測定されたＩＯＰの上昇が解決されるまで、１時間ごと又は３０分ごと等の第２のより高いレートでサンプリングする。別の態様では、測定された生理的状態は、患者の覚醒時間であってよい。覚醒時間を示す眼球運動の検出時、又は患者の覚醒時間に関連付けられた光学的な光の検出時に、センサ装置は、患者が眠っているときよりも高いレートでサンプリングすることができる。
【００６２】
ＩＯＰ監視システム使用モデル
一態様では、センサ装置は、異なる用途の様々な動作モードで構成され得る。本発明の実施形態による監視システムと併用するための使用モデルの例を、下の表１に示す。
【００６３】
【表１】
2017520337.tif 000003
【００６４】
上記の使用モデルのそれぞれは、以下のとおりに更に詳述される。
１−固有ＩＤ及び校正係数：
幾つかの実施形態では、このモードは、それぞれの植え込み物を個別に認識するための番号をそれぞれの植え込み物に割り当てる、６４ビットワードとして画定される。このレジスターは、患者を識別するため、植え込み物でのあらゆるセッションの開始時に、外部リーダーによって読み取られ、また、ユニット（ＩＯＰ−接続）に特有の校正係数が関連付けられる。
【００６５】
２−サンプリングモード（ａ）リアルタイム：
ａ．このモードでは、サンプリングは、１つの絶対圧力読み取り、温度、及び電池電圧を含む１つのＩＯＰ読み取りのオンデマンドクエリである。
ｂ．２０ｍｓ期間（５０Ｈｚ）〜１分のサンプリングの場合、データはより速い速度のクエリ（ストリーミングモード）となり、典型的には、より短期間（３０分未満）に制限される。このオプションは、電池をかなり必要とするものであり、フル充電又はメモリサイズのいずれかにより、許容可能なサンプリング期間が制限されることになる。このモードでは、装置は、２０分以上であり得るそれぞれのサンプリング期間の間での再充電を必要とする可能性がある。電池充電は、動作を維持するため、２５〜７５％に留まるように管理され得る。
ｃ．いずれのモードについても、装置は受信器に接続され、非自律モードで動作している。これらのモードでは、より頻繁なイベントがキャプチャされ、リアルタイムの監視が有効になり得る。
【００６６】
３−サンプリングレート（ｂ）ベースライン：
ａ．自律モード：サンプリングレートは、１分〜１時間の間に設定され得る。この場合、サンプリングウィンドウは、メモリに一致する期間と使用可能な充電との間に制限される。要求される期間が装置の容量よりも長い場合、リーダーアプリケーションは、サンプリングウィンドウを分割し、電力／データサイクルを組み合わせて、装置メモリのダウンロード及び電池の再充電を行う。このオプションは、患者及び医師には透過的である。サンプリング期間は、異なるレート及び異なる期間長さで画定され得る。例えば、（１分／１日）、（１時間／３日）、（１分／１日）、（１時間／６日）等。この順序は、何らの操作なく、患者の近くの受信器によって管理される。幾つかの順序は、連続的でなく、再充電の差し込みが必要になる場合がある。
ｂ．部分的自律モード：１ｓ〜１ｍのサンプリングレートの場合、期間は上記（２．ａ）に画定されたものと同様に制限されるが、電池及び／又はメモリによって収集期間が制限されることになる。収集期間の終了時に、リーダーは、植え込み物と再接続して、再充電と連結された情報を収集することが必要とされ得る。ストリーミングモード（非自律）で管理される（ｉｓ  ｍａｎａｇｅ）２．ｂと比べて、このモードでの収集は自律的である。
ｃ．モード３（ａ／ｂ）については、ベースラインに対する投薬計画の有効性を画定するため、治療管理にこのモードを使用している。薬剤の潜伏は、監視され、特性化され得る。より長い期間の傾向をキャプチャし、特性化した。より高い頻度のイベントは、典型的には１分以内にはキャプチャされない。１サンプル／分を超えるサンプリングの場合、目標は患者のＩＯＰのベースラインを抽出することである。
【００６７】
４−可変データ収集特性：
ａ．期間モード３では、様々なレート／期間で繰り返される（レート／時間ウィンドウ）の順序に収集を一般化した。装置の固有のプログラマビリティ及び異なるイベント／プロファイルをキャプチャする能力により、順序は広く画定可能であり、再充電又はデータのダウンロードサイクルによってのみ制限される。幾つかの制限事項が考慮される必要がある（サンプルセットのサイズ、電池の充電によるサンプリングの長さ制限）。
【００６８】
５−ＩＯＰデータ処理オプション
ａ．ＩＯＰ接続植え込み物内のＭＣＵ（マイクロコントローラ）の可用性により、装置はデータを前処理することができる。複数のＤＳＰ機能が使用可能であり、受信器と連携される。データサンプル（絶対圧力）は、ゲージ圧を計算するため、気圧と組み合わされる必要がある。植え込み物で前処理シーケンスが要求された場合、最終データセットを生成する前に、受信器内で同じ前処理が再現され得る。
ｉ．例えば、ＩＯＰ接続は、８個のサンプルを収集し、それらを平均化して、心臓活動による変動を排除することになる（脈拍眼圧）。
ｂ．後処理の場合、これは、受信器又はアプリケーション内で実行される。
【００６９】
６−データの完全性−すべてのデータ処理及びサンプリングに対して、受信器は許容可能範囲内でデータを監視することになる。幾つかの実施形態では、データが削除されるのではなくむしろ、潜在的な不完全性に対してフラグが立てられる。
ａ．データキュレーションのドメインは、データ分析及び選別の異なる層にわかって支持される。医師は、長期（数年／数ヶ月等）にわたる統計的有意性をも有するであろう履歴データのグラフィック表示へのアクセスを有することになる。
ｂ．データの完全性及びプライバシーは、患者から任意のデータ消費者へのデータフロー上で実装される、データベース管理サービスによって維持される。また、メタデータが広範なサービスを支持するために追加されることになる。一例として、ファームウェアは、製薬関係者又は研究者が、送信されたデータに関連付けられた患者ＩＤへのアクセスを有しないように構成され得る。
ｃ．一例として、受信器の圧力センサが患者の頭部付近に配置されていなければ、キャプチャされた気圧はオフセット及び生成中の使用不可データを有する可能性がある。潜在的なデータ補正アルゴリズムが適用され、広範なシナリオを識別するために視野検査が完了され得る。システムの可撓性は、複雑な機能及び検証モードを生成できるべきである。広範な分析を支持するため、統計パラメータ及び他のデータセットの特性を使用することもできる。データ分析は、パターン、イベントとの相関を識別し、記録された信号内の特異なコンポーネントを識別するため（スペクトル分解）、ＩＯＰに対するデータマイニングを実行するように時間と共に適用され得る。
【００７０】
７−アラートモード：これらのモードは、ビルトイン又はユーザー定義のいずれかである広範なイベント検出を医師に提示するであろう。アラートのライブラリが使用可能であり、新規のオプションは、ＩｎｊｅｃｔＳｅｎｓｅサーバーに接続されたときにそれぞれの受信器にアップロードされる。
ａ．イベントタイプ：最小、最大、変動（増加／減少）、スパイク、データエラー等があり、ロギングされるデータセットによって明白に制限される。場合によっては、特定のイベントが検出されると（大きい変動）、異なるサンプリング（レート／ウィンドウ）を生成することが可能になり、サンプル間の追加情報の記録が試みられることになる。この動的な調節可能性は、非常に強力であるが、使用可能なメモリ及び電力によって制限される場合がある。場合によっては、アラートは、植え込み物の状態によってサンプリング順序を調節できない可能性がある。かかる調節が行われ得る状態を評価するには、より多くの履歴データが生成されることが必要であろう。サンプリングモードに対する可能な調節はまた、異なるタイプのアラートに対して画定される必要があるであろう。この調節は、サンプリング順序に挿入されてよく、この新規順序の完了後に、以前に画定されたサンプリング順序が適用され得る。
【００７１】
８ａ／８ｂ−再充電モード及びバッテリ管理／例外モード：
ａ．電池（ＬｉＰＯＮ）の特異な特性により、電池の管理は、寿命を最大化して初期性能の低下を回避するため、植え込み物内と、更に受信器内とに組み込まれ得る。ＩｎｊｅｃｔＳｅｎｓｅは、潜在的な故障モードを緩和する保全手法を実装する予定である。
ｂ．連続的な電力の供給を必要とするＳＲＡＭを使用するオプションでは、電池が２５〜７５％の間の充電で管理されることになる。受信器は、ＩＯＰのすべての活動の連続ログを有し、植え込み物とのリンクを確立することが必要になる幾つかの状態を予測する。受信器又はアプリケーション（スマートフォン）のいずれかが、必要とされる特異作用を患者に通知することになる。
ｃ．植え込み装置ＩＯＰ接続は、潜在的な故障（例えば、電池の完全な消耗）、過剰サンプリング等から保護するであろう基礎となる監視（ｂｕｉｌｄｉｎｇ  ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ）を有する。
ｄ．他の診断は、受信器による何らかの形の操作を必要とするであろう、装置動作状態及び潜在的な問題を評価するために使用可能である。これらの診断は、典型的に、外部受信器と確立されたリンクによって実行することとなり、電池の充電を節約するため、自律モードの間中は実行されない。
ｅ．装置が電池の限度に達すると、装置は強制的に、ＲＴＣ（一時終了モード）を含む熟睡状態に入り得る。この場合、装置はロックされ、装置をロック解除するには、医師との外来診療が必要になる。
【００７２】
９−患者の治療管理：
ａ．ＩＯＰ接続連続監視の１つの需要な効果は、投薬計画の有効性の詳細な画像を提供することである。薬剤の潜伏、ＩＯＰの低下期間をキャプチャし、有効性を動的に定量化することは、薬剤の効果（又は不足）の鮮明な画像を提供することになる。投与量の調節及び増分効果をキャプチャし、定量化することが可能である。患者の寿命及びＩＯＰに影響を及ぼす他のパラメータがどのように管理されるかといった他の要因は、ＩＯＰの傾向／変動との詳細な相関と共に、潜在的に識別され得る（患者の運き、姿勢、及び広くは活動）。
ｂ．呼吸数等、血圧変動、及び他の生理的態様の他のパラメータは、ＩＯＰ変動によって補正され、因果関係を確立することができ、患者の健康に影響することを証明し、特に両内相が盲目へと進行することを防止することができる。
ｃ．ビッグデータパラダイムは、長期間にわたって、１人の患者又は患者の大きい母集団に対して、治療の有効性及び影響を及ぼす要因をどのように制御する必要があるかをより深く理解することを可能にする。
ｄ．連続的な監視はまた、昼間又は夜間の収集が、ＩＯＰ内に２４時間周期が存在するかどうかを潜在的に確立することを可能にする。
ｅ．個人的処置／治療は、患者との数年間の正確かつ連続的なＩＯＰの監視と、周辺視野測定のような緑内障診断及び視神経乳頭の陥凹／乳頭径比との相関との間で選択され得る。
ｆ．患者のリモート監視及びリモートコンフィギュアビリティは、必要最小限まで診療回数を減らすことによって、患者と眼科医との間のより有効かつコスト効果的な関係が可能になり、院内処置のみであり、非常に限定的なデータで１つのサンプルを生成する、ゴールドマン圧平式眼圧計（ＧＡＴ）によって以前は生じたギャップを埋める、それぞれの患者に固有のデータセットでの治療に集中することとなる。
【００７３】
高度な電力管理
一態様では、ＡＳＩＣは、マイクロコントローラを使用する高度な電力管理システムに加えて、スーパーキャパシター及び薄膜電池を含む。電力管理システムは、以下のことに役立つ。（ａ）電池のハイインピーダンス制限要因による、電池からスーパーキャパシターへの電力伝送を管理すること。スーパーキャパシターは、それぞれのブロックに必要とされるエネルギーを受信しており、電池と交互に切り替えられることで、インピーダンス変換を実行する。電池を直接使用することは、コネクタで見られるそのハイインピーダンス（例えば、４０ｋ  Ｏｈｍｓ）により得策ではない。また、（ｂ）スーパーキャパシターが回路ブロックから電池を分離している、高速充電エネルギー源としての機能を果たし、負荷管理（例えば、１サイクル当たりのエネルギーの調節）によって調節された／安定した供給電圧を提供するように動作すること。
【００７４】
別の態様では、ＡＳＩＣは、マイクロコントローラ（ＭＣＵ）と連結されたリアルタイムクロック（ＲＴＣ）付きのトップレベルのステートマシンにアップグレードされている。この構成は、回路ブロックの構成可能性に対して増大した可撓性をもたらす。この構成は、ハードワイヤードステートマシンと比べ、ファームウェア／ソフトウェアで改善された植え込み物の構成可能性及びプログラム可能性を可能にする。この構成はまた、植え込み物に適用されるファームウェアアップデートと、より広範な使用モデルの支持と、ファームウェアを再プログラムするか、変換器によって受信されたデータに応じた異なるサンプリングレート／時間ウィンドウでのＩＯＰ測定の動的（再）構成可能性を有効にするか、のいずれかによって調節可能な性能パラメータと、を可能にする。一例として、ＩＯＰを測定するためのセンサ装置を使用する際に、ＩＯＰが非常に安定していれば、サンプリングレートは低減され得、その逆もまた起こり得る。この適合性のあるモードは、ユーザーに対して使用可能にすることもでき、ＭＣＵのファームウェア内に構成することもできる。
【００７５】
更に別の態様では、記載のセンサ装置構成は、静的電力使用量と動的電力使用量との間に層状化されたエネルギー管理を提供する。例えば、前述の実施形態では、スーパーキャパシターが動的電源として使用され、電池は静的及び動的エネルギー使用量の両方に対処するパワーリザーブとして使用される。
【００７６】
装置への電力の伝送に関して、植え込み型装置を十分に充電するために必要な誘導電圧は、以下のとおりに決定される。
【００７７】
３０分の期間で制御されない暴露制限を１ｍＷ／ｃｍ２とすると、以下の等式（１）を使用して、植え込み型センサ装置を充電するのに必要な誘導電圧を決定することができる。
【００７８】
【数１】
2017520337.tif 000004
【００７９】
植え込み物は、外部充電装置を使用した充電時に、入射場の平面に対して４５度の角度を作るものとする。外部充電装置は、患者が着用する眼鏡、又は植え込み型センサ装置を充電するのに十分な時間、概ね３時間未満、典型的には約１５分〜３時間、より典型的には約２０分〜２時間、患者に着用され得る他のかかる装置に組み込まれてよい。幾つかの実施形態では、１０００回の再充電サイクル後の充電時間は、約２０分〜７０分である。
【００８０】
必要な誘導電圧を決定するにあたり、双極子の有効な長さ＝２ｍｍである。等式（２）の使用は以下をもたらす。
【００８１】
【数２】
2017520337.tif 000005
【００８２】
このように、植え込み物のＯ．Ｃ．電圧は、以下の等式（３）によって決定される。
【００８３】
【数３】
2017520337.tif 000006
【００８４】
短双極子の電気容量は、以下の等式（４）に従って決定される。
【００８５】
【数４】
2017520337.tif 000007
整流器段階の容量≒１００ｆＦ〜５００ｆＦのようになる（下図を参照されたい）。
【００８６】
【数５】
2017520337.tif 000008
【００８７】
ダイオードに対する電圧≒１００ｍＶ。ダイオードの閾電圧に合わせるため、整合が使用され得る。
【００８８】
図１６は、本発明の態様による例示の方法を示したフローチャートである。方法は、植え込み型センサ装置のコイルと、外部データ収集／充電装置のコイルとの間の誘導連結によって、植え込み型センサ装置の電力貯蔵コンポーネントを充電する工程８０１と、電力貯蔵コンポーネントの１回の充電で、少なくとも１週間の時間増分に対するセンサ装置のメモリに格納されたサンプリングプログラムに従って、センサが植え込まれた組織の複数の圧力測定を毎日取得する工程８０２と、外部装置による後続の再充電／データ収集までの時間増分中に、センサ装置のメモリに、圧力測定に関連付けられた圧力測定情報を格納する工程８０３と、それぞれの圧力測定に関連付けられた二次効果の測定を任意で取得し、メモリに格納するか、又は二次効果を使用して圧力測定情報を処理する工程８０４と、携帯用外部装置によるセンサ装置の充電と同時に又は順次に、圧力測定情報を外部装置に無線で送信する工程８０５と、を含む。一態様では、センサ装置は、１回の充電で少なくとも１週間、好ましくは１回の充電で２又は３週間の時間増分に対して動作する。
【００８９】
図１７は、本発明の態様による例示の方法を示したフローチャートである。方法は、植え込み型センサ装置にごく近接して外部装置を保持又は着用することによって、組織内に植え込まれた小型化生理的センサ装置を充電する工程であって、センサが、生理的測定が検知されている組織内に配設されている、工程９０１と、植え込み型センサ装置のメモリに格納されたサンプリングプロトコルに従って、少なくとも１週間の監視期間で毎日複数回、センサが植え込まれている組織の生理的データの測定を取得する工程９０２と、監視期間に測定された生理的データに対応する測定データを、装置のメモリ上に格納する工程９０３と、格納された測定データを外部装置によって送信し、外部装置をセンサ装置にごく近接して保持することによって１０秒以下でセンサ装置を再充電する工程９０４と、を含む。当然のことながら、図９及び１０に示された方法は例示であり、さまざまな工程は修正され得、なお、本明細書に記載の本発明の有意な態様との調和を保つことができる。
【００９０】
図１８は、本発明の態様による、小型植え込み型サンプル装置に電力を供給する例示の方法を示したフローチャートである。方法は、装置のハイインピーダンス薄膜電池の使用により、患者の組織内に植え込まれた小型化センサ装置を充電する工程１００１と、インピーダンス変換を実行するために、センサ装置のマイクロコントローラを使用して、ハイインピーダンス薄膜電池とスーパーキャパシターとの間を交互に切り替える工程１００２と、生理的サンプリング用にセンサ装置のスーパーキャパシターからエネルギーを受信する工程１００３と、を含む。
【００９１】
上記の明細書において、本発明は、具体的な実施形態を参照して説明されるが、当業者は、本発明がそれらに限定されないことを認識するであろう。上記の発明の様々な特徴及び態様は、個別に、又は組み合わせて使用することができる。更に、本発明は、本明細書のより広範な趣旨及び範囲から逸脱することなく、本明細書において記載されるものを超える、任意の数の環境及び用途において使用することができる。したがって、本明細書及び図面は、制限的ではなく、例示的であるものとみなされる。用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、及び「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、本明細書において使用するとき、オープンエンドの技術用語として解釈されると特に意図されている。
【図１Ａ】
2017520337.tif 000009
【図１Ｂ】
2017520337.tif 000010
【図２】
2017520337.tif 000011
【図３Ａ】
2017520337.tif 000012
【図３Ｂ】
2017520337.tif 000013
【図４】
2017520337.tif 000014
【図５Ａ】
2017520337.tif 000015
【図５Ｂ】
2017520337.tif 000016
【図６Ａ】
2017520337.tif 000017
【図６Ｂ】
2017520337.tif 000018
【図７Ａ】
2017520337.tif 000019
【図７Ｂ】
2017520337.tif 000020
【図７Ｃ】
2017520337.tif 000021
【図８Ａ】
2017520337.tif 000022
【図８Ｂ】
2017520337.tif 000023
【図８Ｃ】
2017520337.tif 000024
【図９Ａ】
2017520337.tif 000025
【図９Ｂ】
2017520337.tif 000026
【図１０】
2017520337.tif 000027
【図１１】
2017520337.tif 000028
【図１２】
2017520337.tif 000029
【図１３】
2017520337.tif 000030
【図１４】
2017520337.tif 000031
【図１５】
2017520337.tif 000032
【図１６】
2017520337.tif 000033
【図１７】
2017520337.tif 000034
【図１８】
2017520337.tif 000035
【国際調査報告】
2017520337.tif 000036
2017520337.tif 000037
2017520337.tif 000038