(57)【要約】  本発明は、マイクロ流体要素を、その上又はその内部に含むメディアインサートを備える、エネルギー付与された眼用デバイスのためのシステムを記載している。いくつかの実施形態においては、マイクロ流体要素は、流体試料中のグルコースのような分析物を、分析するために有用であり得る。加えて、いくつかの実施形態は、流体試料内の分析物の分析中に識別された異常な状況を治療するために、薬剤投与デバイスとともに機能することができる。
2016525904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼用デバイス用の眼液分析システムであって、
エネルギー付与された眼用デバイスであって、前記眼用デバイスの一部を形成するエネルギー源を含み、ユーザーの眼の眼液に接触するように配置されている間に装着するのに好適である、エネルギー付与された眼用デバイスと、
前記エネルギー源に電気的に連通され、眼液試料の１つ又は２つ以上の特性を測定するように、動作可能に構成されているマイクロ流体分析システムと、
前記眼液特性のうちの１つ又は２つ以上に対するあらかじめプログラムされた閾値を含むプログラムを実行することが可能であり、前記眼用デバイスの一部を形成するプロセッサと、を備え、
前記受信した測定値が、対応する前記あらかじめプログラムされた閾値の外にあるときには、前記プログラムが信号を出力するように構成されている、眼液分析システム。
【請求項２】
前記出力された信号に基づいて薬剤を投与することが可能な薬剤投与デバイスの作動を、前記出力された信号が引き起こし得る、請求項１に記載の眼液分析システム。
【請求項３】
マイクロ流体ポンプ部品に通じる流体通路を制御する人工孔を追加的に備える、請求項１に記載の眼液分析システム。
【請求項４】
前記マイクロ流体ポンプ部品が、圧電ポンプである、請求項３に記載の眼液分析システム。
【請求項５】
前記マイクロ流体ポンプ部品が、前記眼液試料に置き換わることが可能な熱圧縮材料を含む、請求項３に記載の眼液分析システム。
【請求項６】
前記マイクロ流体ポンプ部品が、誘電体のエレクトロウェッティング原理を用いて動作する、請求項３に記載の眼液分析システム。
【請求項７】
前記マイクロ流体ポンプ部品が、電気泳動原理を用いて動作する、請求項３に記載の眼液分析システム。
【請求項８】
前記マイクロ流体分析システムが、マイクロチップサイズのウェハー上のインタラクティブ環境内で、眼液試料の生化学分析を実行するように動作する、請求項１に記載の眼液分析システム。
【請求項９】
前記エネルギー付与された眼用デバイスが、ハイドロゲルコンタクトレンズである、請求項１に記載の眼液分析システム。
【請求項１０】
前記エネルギー付与された眼用デバイスが、眼内レンズである、請求項１に記載の眼液分析システム。
【請求項１１】
前記エネルギー付与された眼用デバイスが、涙点プラグである、請求項１に記載の眼液分析システム。
【請求項１２】
前記あらかじめプログラムされた閾値が、眼液試料内の正常なグルコース濃度レベルである、請求項１に記載の眼液分析システム。
【請求項１３】
前記眼液試料が、涙液試料である、請求項１２に記載の眼液分析システム。
【請求項１４】
前記眼液試料が、眼の間質液試料である、請求項１２に記載の眼液分析システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ流体部品、より具体的には、眼液分析を実行可能なマイクロ流体部品を備える眼用デバイスのための方法及びシステムを説明するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンタクトレンズ、眼内レンズ、又は涙点プラグのような眼用デバイスは、矯正的、美容的、又は治療的性質を有する生体適合性デバイスを含んでいた。コンタクトレンズは、例えば、視力矯正機能、美容の向上、及び治療効果のうちの１つ又は２つ以上をもたらし得る。それぞれの機能は、レンズの物理的特性によって提供される。レンズに屈折性を組み込んだ設計は、視力矯正機能をもたらし得る。レンズに組み込まれた色素は、美容増進効果をもたらし得る。レンズに組み込まれた活性剤は、治療的機能を提供し得る。このような物理的特性は、レンズがエネルギー付与状態に入ることなく実現される。眼用デバイスは従来、受動的デバイスであった。
【０００３】
エネルギー付与された眼用インサートに基づく新規の眼用デバイスが、最近になって開示されている。これらのデバイスは、エネルギー付与機能を用いて、能動的光学部品に電力を供給し得る。例えば、装着可能レンズは、眼の性能を増加又は向上させるための、電子的に調節可能な焦点を有するレンズ組立体を組み込んでいる場合がある。
【０００４】
また、エレクトロニクスデバイスが微小化され続けるにつれて、様々な用途向けの、装着可能又は埋め込み可能なマイクロエレクトロニクスデバイスが作り出される可能性がますます高まっている。例えば、本開示とは関係のないとある分野においては、マイクロ流体領域を含む部品が、様々な目的のために有用なツールとなっている。こうした目的の中では、流体試料中の分析物の分析を実行する機能が可能となり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
眼液試料を検査することにより、眼液が、その中のバイオマーカーを識別するために有用となり得る、様々な化学成分を含有しているということが示されている。しかしながら、眼液の試料を採取し検査をすることは、患者にとって不快でイライラさせるような手順と、複雑な装備を要する。その結果として、ユーザーに害のない、便利で有用な方法で、眼液分析法を実行するためのマイクロ流体要素を組み込み得る、眼用デバイスが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
したがって、上述の需要は、本開示の方法及びシステムにより、大いに充足されるものである。いくつかの実施形態によれば、眼用デバイスは、少量の流体試料制御を可能とする、マイクロ流体分析システムを備えるメディアインサートを含むことができる。
【０００７】
本開示のいくつかの態様によれば、眼用デバイス用の眼液分析システムは、眼用デバイスにエネルギー付与することが可能なエネルギー源を含むことができる。エネルギー付与された眼用デバイスは、ユーザーの眼の眼液に接触するように配置されつつ装着されるのに好適であり得るが、エネルギー源に電気的に連通されているマイクロ流体分析システムを含む。更に、マイクロ流体分析システムは、プログラムを実行することが可能なプロセッサを用いて、眼液試料の１つ又は２つ以上の特性を測定するように動作可能に構成されることができる。プログラムは、眼液特性のうちの１つ又は２つ以上に対する、あらかじめプログラムされた閾値を含むことができ、かつ受信した測定値が、対応するあらかじめプログラムされた閾値外である場合に信号を出力することができる。
【０００８】
本開示の追加的態様によると、異常なグルコースのレベルを処理する方法が開示される。方法は、グルコースバイオマーカーの正常な濃度レベルの閾値をプログラミングすることと、眼用デバイスを眼の眼球前面に接触させて配置することと、眼用デバイスのマイクロ流体要素を用いて眼液試料を取得することと、眼用デバイスの１つ又は２つ以上のセンサ部品を用いて眼液の１つ又は２つ以上の特性を測定することと、眼液の１つ又は２つ以上の特性の測定値を処理してグルコースバイオマーカーの濃度があらかじめプログラムされた閾値内にあるかどうかを判定することと、測定結果に基づいて信号を薬剤分注デバイスに出力することと、を含むことができる。いくつかの実施形態においては、方法は、測定された特性の変化における時間遅延を、異常なレベルを引き起こしている条件に合わせて補正することが可能なアルゴリズムを使用することを含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】エネルギー付与された眼用デバイス用の、例示的なメディアインサート１００の上面図を図示している。
【図１Ｂ】例示的なエネルギー付与された眼用デバイス１５０の、２箇所の部分的断面を有する等角図を図示している。
【図２Ａ】例示的なマルチピースの環形状インサート２００の上面図を図示している。
【図２Ｂ】図２Ａの例示的なマルチピースの環形状インサート２００の、第１の、拡大部分断面図２９０を図示している。
【図２Ｃ】図２Ａの例示的なマルチピースの環形状インサート２００の、第２の、拡大部分断面図２９０を図示している。
【図３】眼用デバイスの、例示的なマイクロ流体分析システム３００の上面図を図示している。
【図４】例示的なポンプ機構４００と、試料採取領域及び制御部品とを有する、図３のマイクロ流体分析システム３００の部分的断面の、拡大上面図を図示している。
【図５】マイクロ流体分析用部品を通って流れている流体試料とともに、例示的なマイクロ流体分析システム５００を示す、部分的断面の上面図を図示している。
【図６】使用済み流体貯蔵要素６３０を備える、例示的なマイクロ流体分析システム部品６００の、断面の上面図を図示している。
【図７】ラボオンチップ部品を用いているマイクロ流体分析システムのための、例示的なポンプ機構７００の、断面の上面図を図示している。
【図８】本開示の態様を実施するために有用であり得る例示的なポンプシステム８００の、模式的設計図を図示している。
【図９】流体試料をマイクロ流体分析システム内へと受容することが可能な、エネルギー付与された眼用デバイスのための例示的な人工孔９００の、模式的設計図を図示している。
【図１０】眼用デバイス内に組み込まれたマイクロ流体要素を実現する、積層ダイ組込部品の例示的な断面の模式図を図示している。
【図１１】本開示のいくつかの態様を実現するために用いることができるプロセッサの模式図を図示している。
【図１２】本開示の態様による眼用レンズを装着しているユーザーの、グルコースのレベルを監視するために用いることができる例示的な方法のステップを図示している。
【図１３】本開示の態様による眼用レンズを装着しているユーザーの、グルコースのレベルを処理するために用いることができる例示的な方法のステップを図示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、マイクロ流体要素と、眼の表面に接触している間に眼液の分析を実行するために用いることができるシステムとを有する眼用デバイスに関する。以下のセクションにおいて、本発明の実施形態の詳細な説明が提供される。好ましい実施形態及び代替的な実施形態の説明はともに、例示的な実施形態に過ぎず、当業者には、変化例、修正例、及び変更例が明らかであると理解される。したがって、前述の例示的な実施形態は、基礎をなす発明の範囲を制限しないということが理解されなければならない。
【００１１】
用語解説
提案されている発明に対する本明細書と請求項においては、以下のように定義される様々な用語が用いられる場合がある。
誘電体上のエレクトロウェッティング（ＥＷＯＤ）：本明細書において用いられる場合には、不混和性の複数の流体又は液体を組み合わせたものと、所定の表面自由エネルギーを有する表面領域と、電位場とが存在する、デバイス又はデバイスの一部分の一分類を意味する。電位場は、典型的には、表面領域の表面自由エネルギーを変化させ、その変化は、不混和性の流体と表面領域との相互作用を変化させる場合がある。
【００１２】
エネルギー付与された：本明細書において用いられる場合には、そこに電流を供給すること、又は電気エネルギーをその内部に蓄積されることが可能である状態を意味する。
【００１３】
エネルギー：本明細書において用いられる場合には、物理系が仕事をする能力を意味する。本発明内の多くの用途が、仕事をする際に電気的作用を実行する前述の能力に関するものであり得る。
【００１４】
エネルギー源：本明細書において用いられる場合には、エネルギーを供給することが可能であるか、又は論理的若しくは電気的デバイスをエネルギー付与された状態にすることが可能であるデバイス若しくは層を意味する。
【００１５】
エネルギーハーベスター：本明細書において用いられる場合には、環境からエネルギーを引き出すことが可能であり、取り出したエネルギーを電気的エネルギーに変換することが可能なデバイスを意味する。
【００１６】
機能化された：本明細書において用いられる場合には、層又はデバイスに対して、例えば、エネルギー付与、作動、又は制御を含む機能を実行することを可能とすることを意味する。
【００１７】
漏れ：本明細書において用いられる場合には、望ましくないエネルギーの損失を意味する。
【００１８】
レンズ又は眼用デバイス：本明細書において用いられる場合には、眼内又は眼上に存在する任意のデバイスを意味する。これらのデバイスは、光学的な補正を提供すること、美容の目的であること、又は眼とは関係のない機能を提供することが可能である。例えば、「レンズ」という用語は、それを介して視覚が補正若しくは修正される、又はそれを介して、視覚を妨げることなく眼の生理機能（例えば、虹彩色）が美容的に向上される、コンタクトレンズ、眼内レンズ、オーバーレイレンズ、眼用インサート、光学インサート、又は他の類似のデバイスを指し得る。あるいは、レンズは、例えば、グルコースの監視、又は、薬剤の投与のような、非光学的機能を提供する場合もある。いくつかの実施形態においては、本発明の好ましいレンズは、シリコーンエラストマー類から、又は例えばシリコーンハイドロゲル及びフルオロハイドロゲルを含むハイドロゲル類から製造されるソフトコンタクトレンズである。
【００１９】
リチウムイオンセル：本明細書において用いられる場合には、セル内を移動するリチウムイオンが電気的エネルギーを発生する、電気化学セルを意味する。典型的には電池と呼ばれるこの電気化学セルは、その典型的な形態においては、再度エネルギーを付与すること、又は再度充電することができる。
【００２０】
メディアインサート：本明細書において用いられる場合には、エネルギー付与された眼用デバイスに組み込まれる、封入されたインサートを意味する。エネルギー付与素子及び回路は、メディアインサートに組み込まれていてよい。メディアインサートにより、エネルギー付与された眼用デバイスの主要な目的が定義される。例えば、エネルギー付与された眼用デバイスによって、ユーザーが屈折力を調節することが可能になる実施形態においては、メディアインサートは、光学ゾーン内の液体メニスカス部分を制御する、エネルギー付与素子を含む場合がある。あるいは、メディアインサートは、光学ゾーンに材料が存在しない環状のものであってもよい。そのような実施形態においては、レンズのエネルギー付与された機能は、光学的な性質のものでなくてもよく、例えば、グルコースを監視すること、又は薬剤を投与することであってよい。
【００２１】
マイクロ流体分析システム：本明細書で使用される場合には、流体試料の１つ又は２つ以上の特性を評価するために、流体試料がそこから回収され得る、かついくつかの実施形態においては、チャネルを通じて移動又は拡散され得る１つ又は２つ以上の孔を含む、低エネルギー消費システムを意味し得る。いくつかの実施形態においては、マイクロ流体分析システムは、マイクロポンプ及びマイクロ弁のような、能動的マイクロ流体部品を含むことができる。代替的、又は追加的に、いくつかの実施形態においては、液滴は、例えば、エレクトロウェッティング法及び／又は電気泳動法を用いて制御され得る。
【００２２】
動作モード：本明細書において用いられる場合には、回路上の電流によって、デバイスがその主要な、エネルギー付与された機能を実行するのが可能になる、電流引き込みが高い状態を意味する。
【００２３】
光学ゾーン：本明細書において用いられる場合には、眼用レンズの装着者が、そこを通してものを見る、眼用レンズのエリアを意味する。
【００２４】
パワー：本明細書において用いられる場合には、単位時間当たりに行われる仕事又は移動されたエネルギーを意味する。
【００２５】
再充電可能な又は再度エネルギー付与可能な：本明細書において用いられる場合には、仕事をする能力がより高い状態に復帰させられる能力があることを意味する。本発明内の多くの用途は、ある特定の速度で、ある特定の再度確立された期間にわたって電流を流す能力を有する状態に復帰させられる能力に関するものであり得る。
【００２６】
エネルギーを再度付与する又は再充電する：本明細書において用いられる場合には、仕事をする能力がより高い状態に復帰させることを意味する。本発明内の多くの用途は、ある特定の速度で、ある特定の再度確立された期間にわたって電流を流す能力を有する状態に、デバイスを復帰させることに関するものであり得る。
【００２７】
基準回路：本明細書で使用する場合、自分以外の回路で用いるのに適した、理想的には固定されかつ安定した電圧又は電流出力を発生する回路を意味する。基準回路は、バンドギャップから導出することができ、温度、電力供給、及びプロセスの変動に対して補正することができ、ある、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）に合わせて特に調整することができる。
【００２８】
リセット機能：本明細書において用いられる場合には、回路を、ある所定の状態、例えば、論理状態又はエネルギー付与状態に、に設定する、自己起動アルゴリズムの仕組みを意味する。リセット機能は、例えば、電源への最初の接続時及び保存モードからの起動時の両方に際して、チップを適切に立ち上げることを確実にするために、スイッチング機構と連携して動作し得る。
【００２９】
スリープモード又はスタンバイモード：本明細書において用いられる場合には、動作モードが必要とされない場合にスイッチング機構が閉じられた後、エネルギーの節約が可能にする、エネルギー付与されたデバイスの低い電流引き込み状態を意味する。
【００３０】
積層された：本明細書で使用される場合、少なくとも２つの構成層を、そのうちの一方の層の１つの面の少なくとも一部分が、他の層の第１の面と接触するように互いに近接して配置することを意味する。いくつかの実施形態においては、接着又はその他の機能のためのフィルムが、２つの層の間に存在し、両層がフィルムを介して互いに接触する。
【００３１】
積層部品一体型デバイス又はＳＩＣデバイス：本明細書において用いられる場合には、電気的及び電気機械的デバイスを含み得る基材の薄層を、少なくともその各層の一部分を互いに積層することにより、動作可能な一体型デバイスに組み立てる、パッケージング技術製品を意味する。各層は、様々なタイプ、材料、形状、及びサイズの構成部品デバイスを含み得る。更に、各層は、様々な製造技術により、様々な輪郭に適合し、かつ呈するように作製され得る。
【００３２】
ストーレッジモード：本明細書において用いられる場合には、電子部品を含むシステムが、電源が、設計上最低限の負荷電流を供給している又は供給するよう要求されている状態を意味する。この用語は、スタンバイモードと互換的に用いることはできない。
【００３３】
基板インサート：本明細書において用いられる場合には、眼用レンズ内のエネルギー源を支持することが可能である、成形可能な又は剛性のある基板を意味する。いくつかの実施形態においては、基板インサートはまた、１つ又は２つ以上の構成部品も支持する。
【００３４】
スイッチング機構：本明細書において用いられる場合には、を意味する。回路と一体化された構成部品であり、眼用デバイスからは独立している外部の刺激に反応しうる、様々なレベルの抵抗を提供する部品である。
【００３５】
エネルギー付与された眼用デバイス
図１Ａを見ると、エネルギー付与された眼用デバイス用の、例示的なメディアインサート１００の上面図が図示されている。メディアインサート１００は、視力矯正を提供する機能を有する場合も、有しない場合もある光学ゾーン１２０を含み得る。眼用デバイスの、エネルギー付与された際の機能が視力に関連していない場合、メディアインサート１００の光学ゾーン１２０には、材料が存在せずともよい。いくつかの実施形態においては、メディアインサート１００は、光学ゾーン１２０内には存在しない部位であって、エネルギー付与素子１１０と電子部品１０５とが組み込まれた基板１１５を備える部位を含み得る。
【００３６】
いくつかの実施形態においては、例えば電池である電源１１０と、例えば半導体ダイである負荷１０５とが、基板１１５に取り付けられている場合がある。導電性トレース１２５及び１３０は、電子部品１０５とエネルギー付与素子１１０とを相互に電気的に接続し得る。いくつかの実施形態においては、メディアインサート１００は、エネルギー付与素子１１０、トレース１２５及び１３０と、電子部品１０５とを保護し、収容するために、完全に封入され得る。いくつかの実施形態においては、封入材料は、例えば、半透過性のものであり得るが、それは、水のような特定の物質が、メディアインサート１００内に入るのを防ぎ、かつ周囲の気体、流体試料、及び／又はエネルギー付与素子１１０内での反応により生成する副産物のような特定の物質が、メディアインサート１００に出入りするのを可能にするようにするためである。
【００３７】
ここで図１Ｂを参照すると、例示的な、エネルギー付与された眼用デバイス１５０の、２箇所の部分的断面を有する等角図が図示されている。いくつかの実施形態においては、メディアインサート１００が、ポリマー整体適合性物質を含み得る眼用デバイス１５０に含まれていてもよく、又はそのような眼用デバイス１５０であってもよい。眼用デバイス１５０は、中心部に剛性があり、裾部分は軟質であり、その中心部の剛性のある光学素子が、メディアインサート１００を含むという設計を備えていてもよい。いくつかの特定の実施形態においては、メディアインサート１００は、それぞれその前面と後面で、大気及び角膜表面に直接接触していてもよく、あるいは、メディアインサート１００は、眼用デバイス１５０内に封入されていてもよい。眼用デバイス１５０の周辺１５５は、例えばハイドロゲル材料を含む、軟質の裾用材料であってよい。メディアインサート１００と、眼用デバイス１５０とがなす基盤は、本発明の態様にしたがって、眼の表面に接触している間に、眼液の分析を実行するための環境を提供することができる。眼液試料は、涙液、眼液、硝子体液と、眼の中に存在する他の間質液との中の任意のもの、又はそれらを組み合わせたものを含み得る。
【００３８】
ここで図２Ａを参照すると、例示的なマルチピースの環形状インサート２００の上面図が図示されている。図示されているように、例示的なマルチピースの環形状インサート２００は、材料を欠いている中央部の光学ゾーンの周囲にある材料のリングであってよい。また、環形状インサート２００は、外縁部２２０及び内側輪状縁部２３０によって画定され得る。外縁部２２０と内側輪状縁部２３０との間には、エネルギー付与素子２４０、様々なタイプの相互接続面部２４５、及び／又は電子回路要素２５０が含まれ得る。
【００３９】
ここで図２Ｂを参照すると、図２Ａの例示的なマルチピースの環形状インサート２００の、第１の、拡大部分断面図２９０が図示されている。断面図２９０は、環形状インサート２００を、前側インサート部品２９１と後側インサート部品２９２とを組み合わせたものとして示している。図示されているように、いくつかの実施形態においては、前側インサート部品２９１と後側インサート部品２９２とは接合され、シールされていてよい。異なる実施形態においては、他の構造的特色及び手段が、両部品を接合するために実装され得る。封入された場所の中には、相互接続素子に接続された集積回路素子２９３もまた示され得る。
【００４０】
ここで図２Ｃを参照すると、図２Ａの例示的なマルチピースの環形状インサート２００の、第２の、拡大部分断面図２９０が図示されている。断面図２９５に図示されるように、特に、他のセクション／実施形態においては、異なるタイプの構造が見られる場合がある。図示されているように、環形状インサート２００の内側にある部位が、外部環境に対して開かれ得るように形成された、空隙又は孔２９６が存在し得るということが見られる場合がある。この開口部に接続し、かつ自身が環形状インサート２００内に封止されうる多くの構成部品２９８が存在し得る。したがって、環形状インサート２００内に配置された構成部品２９８が、その外部環境内の流体及び／又は気体に制御可能に接することを可能とするこの能力は、いくつかの実施形態においては、眼用デバイス内にマイクロ流体要素を取り込むことを可能にし得る。
【００４１】
分析物の分析のためのマイクロ流体要素
ここで図３を参照すると、眼用メディアインサート上に、眼用デバイスの、例示的なマイクロ流体分析システム３００の上面図が図示されている。いくつかの実施形態においては、メディアインサートが、使用済流体保持部品３３５を含むマイクロ流体分析システム３００を、エネルギー付与素子３２０と、制御回路３１０と相互接続面部３４０とに加えて含み得る。マイクロ流体分析システム３００は、流体試料中のその存在又は濃度を以て、分析物／バイオマーカーを判定することが可能であり得る。
【００４２】
ここで図４を参照すると、図３のマイクロ流体分析システム３００の、例示的なポンプ機構４００と、試料採取領域及び制御部品とを備える部分的断面の、拡大上面図が図示されている。図示されているように、いくつかの実施形態においては、制御回路４４０は、マイクロ流体分析システムの構成部品と、相互接続配線４２０を介して電気的に接続されていてよい。孔（不図示）用の制御素子４５０が含まれていてよいが、それは、マイクロ流体分析システム３００を、インサートの外部の流体（不図示）に接続するために有用であり得る。孔の異なる設計の例示的な態様が、以下のセクションに見られる場合があるが、孔は、流体試料がインサートの外部環境からポンプ素子４６０へ通るのを可能にし得る。
【００４３】
いくつかの実施形態においては、ポンプ素子４６０は、ポンプ４６０に関与することが可能である作動又は駆動部品４３０を有し得る。１つの例においては、ポンプ素子４６０は、可撓性がありかつ折りたたみ可能な膜であって、その膜に圧力をかけることにより作動し得る膜を含み得る。膜に対する圧力印加を駆動するためには、多くの方法が存在し得る。例えば、流体が空洞部４３１に充填され、空洞部４３１をポンプ素子４６０に接続している管４３５を通じて流れる場合がある。したがって、空洞部４３１は、その内部に含まれる流体に圧力をかけ得るような特徴を含み得る。例えば、圧電部品が用いられて、電圧をかけると体積を膨張させて、包含されている流体に圧力をかけるようになっている場合がある。他の実施形態においては、熱圧縮性材料が、電気エネルギーの加熱素子への印加によって制御され得る温度の変化に反応するようになっている場合がある。更に他の実施形態においては、誘電体上のエレクトロウェッティング（ＥＷＯＤ）部品が、電位が印可されると、空洞部４３１内の表面の湿潤特性を変化させることによって、流体に圧力を印加し得る。ポンプ素子４６０そのものにも直接関与し得るポンプ機構を駆動するための、他の手段もまた存在し得る。また更なる多様性が、流体の流れそのものに影響を及ぼすために、機械的ポンプ手段を使用するのではなくＥＷＯＤ部品を使用することから引き出され得る。
【００４４】
ポンプ素子４６０は流体を、チャネル４７０を通って、マイクロ流体分析システム４００の分析チャンバ４０５へと流れさせる場合がある。そのようなチャンバ４０５内の部品の更なる詳細が、以下のセクションに説明されるが、簡潔に言えば、流体は、分析チャンバ４０５を通って流れて、部品の一部をなす電極４１０に及ぼされる影響を引き起こす場合がある。
【００４５】
ここで図５を参照すると、流体試料がマイクロ流体分析用部品を通って流されている、例示的なマイクロ流体分析システム５００の部分的断面の上面図が図示されている。環状システムの性質のために、曲線システムにおいて変化する、例えば、電極の正確な形状及びチャンバの断面の正確な形状を含む、多くの詳細な点があり得る一方で、部品は曲線状に展開されるのが見られる場合がある。しかしながら他の実施形態においては、眼の環境にフィットするのを可能にするような寸法を有している直線的分析システムが、形成され得る。更に、追加的実施形態においては、分析チャンバに沿ったシステムの性質に関わらず、その上にチャンバが存在する基板全体が湾曲し得るが、それにより基板は眼の、概ね球状の表面上に配置されるのが可能となる。分析チャンバの三次元的性質の詳細が、システムの性能に関連するモデルの主要因となり得る。しかしながら例示目的のため、本明細書ではこれらの微妙な差異が存在することを明らかにしながらも、例示的な実施形態を、直線的マイクロ流体分析システム５００の形態を湾曲させて図示する。
【００４６】
マイクロ流体分析システム５００の一部に、流体試料を受容し輸送するためのマイクロチャネル５５０が示されている。これらの流体試料は、例えば、前述のポンプシステム（例えば図４に符号４６０で示すもの）により、外部にある場所から送出され得る。例えば、流体試料は、マイクロ流体分析システム５００を含むコンタクトレンズを囲む眼液から採取され得る。分析物センサ５７０は、例えばマイクロチャネルに沿って見出され得る。この分析物センサ５７０は、電気化学的分析ステップ、測光分析ステップ、及び他の分析ステップのうちの１つ又は２つ以上を、流体試料に対して実行することが可能であってよい。例示的な実施形態においては、分析ステップは、グルコース濃度を、１つ又は２つ以上の成分を用いる蛍光センサ類型に基づいて、測光検知することに関するものである。他の例においては、センサは、分析物センサ５７０の部分と流体試料とのグルコース酸化酵素相互作用の反応酸性物の存在を検知し得る。センサ素子５７０を制御電子機器に接続する、多くの電気的相互接続配線５２０が存在し得る。
【００４７】
流体は、マイクロチャネル５５０に、ポンプチャネル５４０から流入し得る。流体がマイクロチャネルに流入するにつれて、流体は、チャネルの特定の領域内の他の流体と、又は最初に使用する際には、環境気体と置き換わり得る。流体が流れるにつれて、電極５６０及び５６１を含むマイクロチャネルセンサ前部と、電極５６２及び５６３を含むセンサ後部とによって、流体は検知され得る。いくつかの実施形態においては、例えば電極５６０及び５６１のような電極間のインピーダンスの測定を用いて、材料の流れを検知することができる。他の実施形態においては、連続する電極５６２及び５６３の抵抗は、マイクロチャネル５５０内に流体が存在することにより又はマイクロチャネル５５０内に存在する、異なる特性の２種類の流体間の潮目が存在することにより、変化し得る。流体５８０は、マイクロチャネル５９０の空の領域から、マイクロチャンネルを通して流れて、サンプルを取られ得る。あるいは、符号５９０にあるマイクロチャネル部は、例えば電解質の濃度が典型的な涙液とは異なり、それゆえ導電性が異なる、別の流体の溶液を代表し得る。
【００４８】
一般的には、本発明の実施形態における位置電極５６０〜５６３間のインピーダンス、すなわちオーム抵抗を測定することは、その間に電圧をかけて、結果生成する電流を測定することにより実現され得る。位置電極５６０〜５６３の間に、一定の電圧又は交代する電圧のいずれを印加することもでき、その結果、それぞれ生成する直流電流（ＤＣ）又は交流電流（ＡＣ）が測定され得る。結果生成するＤＣ又はＡＣ電流は次に、インピーダンス又はオーム抵抗を計算するために用いられ得る。更に、当業者ならば、ということを認識するであろう。抵抗降下（すなわち、オーム単位の抵抗値［Ｒ］、又は電圧／電流）と、静電容量（すなわち、ファラド、又はクーロン／ボルト）と、をともに測定することとを伴いうる。実際には、インピーダンスは、例えば、位置電極５６０〜５６３に交流電流を印加して、その結果生じる電流を測定することにより測定され得る。交流電流の異なる周波数値で、測定されたインピーダンスを決定する際に、抵抗効果又は容量効果がより重要である。純粋な抵抗成分は、より低い周波数値において重要であり得るが、純粋な容量成分は、より高い周波数値において重要であり得る。抵抗成分と容量成分とを区別するため、印加された交流電流と、結果生成し測定された電流との間の位相差が判定され得る。位相のずれがない場合には、純粋な抵抗成分がより重要である。電流が電圧に対して送れていると位相のずれが示す場合には、容量成分が重要である。それゆえ、印加される交流電流の周波数と位置電極の構成とによって、抵抗を測定するか、又は抵抗と容量との組み合わせを測定することのいずれかが有利となり得る。
【００４９】
図５の具体例を再び参照すると、インピーダンスの測定は、例えば、第１位置電極５３０と最終位置電極接続５１０との間に交流の電圧を印加し、その結果生成する交流電流を測定することにより実行され得る。電極５６０、５６１、５６２、及び５６３を含む連続する電極は、（マイクロチャネル５５０内にあって、次の位置電極と、マイクロチャネル５５０内の流体と直接接触から、位置電極を分離し得る任意の層との間にある、任意の物質［例えば、空気又は液体試料］とともに）キャパシタの一部となりうるので、測定された電流は、インピーダンスを計算するために用いられ得る。マイクロチャネル５５０、５９０内の電極間に、液体試料が存在するかしないかは、測定された電流及びインピーダンスに影響を及ぼす。第１及び第２の位置電極５６０〜５６３間に印加される交流電圧の周波数と振幅とは、第１及び第２の位置電極５６０〜５６３間に液体試料が存在することが、測定される電流が有意に増加することによって検知され得るように、あらかじめ決定され得る。
【００５０】
インピーダンス又は抵抗の測定に関して、印加される電圧の大きさは、例えば、眼の涙の流体試料と、炭素系又は銀系インクの位置電極とを用いる状況に対して、約１０ｍＶ〜約２Ｖの範囲内であり得る。印加される電圧の範囲の下限及び上限値は、液体試料の電気分解又は電気化学的分解の開始によって決まる。交流電圧を用いる例においては、交流電圧が、例えば、印加の結果、１種類以上の電気化学的反応によって起こる液体試料の特性の純変化が、無視できるレベルにとどまるような周波数で印加され得る。そのような周波数の範囲は、例えば、電圧の波形が０Ｖの周りで対称となる（すなわち、交流電圧のＲＭＳ値が概ねゼロである）場合に、約１０Ｈｚ〜約１００ｋＨｚであり得る。
【００５１】
図示されているように、分析物センサ５７０と位置電極５６０〜５６３とは、それぞれが、マイクロチャネル５５０と動作可能に連通し得る。なお、本発明の実施形態において用いされる位置電極５６０〜５６３は、当業者には既知の任意の好適な導電性材料から形成され得るということに留意すべきであるが、そうしたものには、従来分析用電極の材料として用いられた導電性材料、並びに、特に可撓性のある回路、フォトリソグラフィー製造技術、スクリーン印刷技術、及びフレキソ印刷技術において用いるのに好適なものとして知られている導電性材料が含まれる。好適な導電性材料は、例えば、炭素、貴金属類（例えば、金、プラチナ、及びパラジウム）、貴金属の合金類、並びに導電性の電位形成金属酸化物及び金属塩が含まれる。位置電極は、例えば、市販の導電性銀インクＥｌｅｃｔｒｏｄａｇ  ４１８  ＳＳのような、導電性銀インクから形成され得る。
【００５２】
ここで図６を参照すると、使用済み流体貯蔵要素６３０を有する、例示的なマイクロ流体分析システム部品６００の、断面の上面図が図示されている。例示的な実施形態においては、システム内の流体の流速を測定するための電極６１０は、多くの他の電極（図６に図示なし）の末端電極であり得る。流体は、マイクロチャネル６２０を通って流れ、更に、流体保持容器６３０へと流れ得る。流体保持容器は、例えば、その内部でより大量の流体を分析するのに用いられ得る。いくつかの実施形態においては、孔６４０は、使用済み流体貯蔵要素６３０としても用いられ得る流体保持容器６３０をインサートの外部にある領域に接続するための、孔制御素子６４５を含むことができる。加えて、いくつかの実施形態においては、孔制御素子６４５による接続は、マイクロ流体部品が流体で満たされるにつれて気圧を等しくするために有用であり得る。他の実施形態においては、孔６４０及び孔制御素子６４５は、眼用デバイスから流体を放出するのに有用であり得る。孔６４０はまた、マイクロ流体分析システムの一端部を、眼環境内であってそのシステムの外部領域に接続するためにも有用であり得るが、この接続により、眼用デバイスを外すことなく連続的に監視をするのが可能になり得る。他の実施形態においては、孔６４０及び孔制御素子６４５は、流体保持容器６３０のようなストーレッジ位置において、マイクロ流体分析システムを通る流量を制御するために有用であり得る。例えば、ストーレッジ内にあって、マイクロ流体分析システムは、溶液をシステムを通して流すことにより、洗われ又はリフレッシュされ、かついくつかの実施形態においては、更に較正プロトコルにかけられ得る。これらの機能の制御は、外部の制御システムと連通し得る、レンズ内の集積回路部品により実行され得る。
【００５３】
ラボオンチップ部品を備える、エネルギー付与された眼用デバイス
ここで図７を参照すると、ラボオンチップ部品７１０を用いるマイクロ流体分析システム用の例示的なポンプ機構７００の、断面の上面図が図示されている。ラボオンチップ部品７１０は、既に論じたマイクロ流体分析システムの実施形態と、多くの態様を共有し得る。しかしながら、同様にいくつかの実施形態においては、ラボオンチップ部品７１０内で、小さな液滴が、ポンプ７６０の作動を介してではなく、ＥＷＯＤ部品を用いた液滴制御によって、動き回ることができるようになっていてよい。化学的処理を実行するため、液滴は、ラボオンチップ部品７１０の素子内で組み合わされ得る。実行可能な多くの分析技術がある。例えば、いくつかの実施形態においては、グルコースを分析物とする分析が実行され得る。この分析用の技術は、例えば、既に説明したような電気化学的若しくは測光分析、又はラボオンチップ部品７１０内に当初は貯留され得る化学物質を混合することに関連し得る、その他の技術が含まれ得る。
【００５４】
既に説明したエネルギー付与素子（不図示）、相互接続配線７４０、及びシール面のような様々な部品が、本例のメディアインサートピース内に存在し得る。更に、ラボオンチップ部品７１０を含む様々な部品を制御することが可能な電子回路７２０が、実装され得る。孔７５０及び孔制御システム７５５が、眼用デバイス環境からの流体試料の採取を制御し得る。ポンプアクチュエータ７３０が、膜に基づいたポンプのように、機械的性質であり得るポンプ７６０を作動させ得る。流体試料の液滴が、本開示内で説明される電極７１６のような電極の使用を介して、試料の体積及び流量を測定するために、マイクロチャネル７１５に送出され得る。液滴は、チャネル７１１を通じて、ラボオンチップ部品７１０に提供され得るが、そこで液滴は更に処理され得る。ラボオンチップ部品７１０は、試料へのポンプによる送出動作を用いて、自らの中での流量を制御し得るが、又は、他の実施形態においては、ラボオンチップ部品７１０は、独力で、ラボオンチップ部品７１０に対して提供された試料の流量を制御し得るようになっている。
【００５５】
追加的な実施形態においては、ラボオンチップ部品７１０は、その環境内の流体を、外部のポンプシステムを必要とせずに検知する能力を有し得る。しかしながら、符号７５０で示されたもののような孔は、ラボオンチップ部品の環境内への外部の流体の流れに対する制御を提供するためには、なお有用であり得る。その後、ラボオンチップ部品７１０は、例えば、流体試料を引き寄せ動かし得る、誘電体上のエレクトロウェッティング又は電気泳動機を介した制御により、独力で、導入された試料を採取し得る。
【００５６】
ラボオンチップ部品７１０は、例えば、眼の表面の三次元形状と調和する形状に変形することを可能とするための、非常に薄型のラボオンチップ可撓性部品を含む、本明細書と両立し得る設計を含み得る。いくつかの実施形態においては、ラボオンチップ部品７１０の形状及び厚さは、眼用インサートデバイス内に平面的な形態で、ラボオンチップ部品７１０含まれ得るようにするものである。
【００５７】
マイクロ流体部品用の、エネルギー付与されたポンプシステム
ここで図８を参照すると、本開示の態様を実施するために有用であり得る、例示的なポンプシステム８００の模式的設計図が図示されている。前に述べたように、いくつかの実施形態においては、眼用デバイス内に及びその外に、及び眼用デバイス内に配置された部品内でも、流体試料を送り出す手段を提供することは有用である。本例においては、ポンプシステム８００は、流量制御システム８８０を備える、流体試料用の入口を有し得る。流量制御システム８８０が流体を流れさせる際には、流体はチャネル８７０を通って進む。力が加えられて歪められると、気体及び／又は液体の流体を圧縮させ、送り出すように動作し得るような膜部品８２０が含まれ得る。いくつかの実施形態においては、膜部品８２０は、流体通路８４０上で、逆止弁８５０及び８６０のシステム間に配置され得るが、逆止弁８５０及び８６０のシステムは、好ましい方向への流れを確保するため、ポンプシステム８００に含まれ得る。他の実施形態においては、流れの領域の設計及び幾何学的形状は、好ましい流れの条件をもたらし得る。例えば、流体が、流路領域８７０から連続している流路領域８４０において圧縮されるにつれて、液体試料は、マイクロ流体分析システムの他の領域に向かって流れ得る。
【００５８】
膜部品８２０の１つの面にかかる力により、ポンプシステム８００が作動され得る。この力は、例えば、歪みをもたらし得る、活性部品８１０によって印加され得る。いくつかの実施形態においては、流体は、歪みのための力を提供することが可能であり得る。例えば、水力学の原理を用いることで、より大量の流体が、膜部品８２０の面に合うように、集中され得る。これらのタイプの実施形態においては、より大量の流体に圧力をかける素子は、要求されるタスクをこなし得るものである。静電気の力又は静磁気の力が用いられる、機械的ピストンの作動はまた、いくつかの実施形態にも含まれ得る。また、流体を囲む材料の、熱膨張及び電気的に（圧電的に）作動された膨張もまた、流体に圧力をかける手段を提供するために用いられ得る。例えば、いくつかの実施形態においては、誘電体上のエレクトロウェッティングが、流体に圧力をかけるために用いられ得る。チャンバ８１０は、電位が欠如している状況の下で、チャンバ８１０内に含まれる流体を引き寄せるのに都合の良い表面処理を有するように、形成され得る。ある電極（不図示）が流体に接し、別の電極が、処理された表面の下にある場合、電位場が、表面領域にわたって成立し得る。電位場を印加することにより、領域のウェッティングが変化するにつれて、流体は、圧力を受けるようになり、また、水力学的濃度により、結果として生じる、膜部品８２０にかかる圧力は、膜部品８２０を歪ませ、ポンピングのストロークを実現することができる。電位場を減らすことにより、水力学的流体への効果は、逆転しうるが、その結果、膜部品８２０の弛緩がもたらされ、かつポンピングサイクルの完了をもたらすことになる。
【００５９】
眼用デバイス内で少量の流体を送出するための、他の多くの手段もまた、本開示の範囲内にある機械的膜に基づくシステムは、一つの例であるが、誘電体上のエレクトロウェッティングを直接使用することは、他の代替例を提供し得る。例えば、更なる他の実施形態においては、マイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）もまた、流体試料を圧縮するか、又は流体試料にインパルスを与えることにより、ポンピング機能を提供し得る。
【００６０】
眼用デバイスへの流体の導入を制御するための、エネルギー付与された人工孔
ここで図９を参照すると、流体試料をマイクロ流体部品内に受容することが可能な、エネルギー付与された眼用デバイス用の、例示的な人工孔９００の模式的設計図が図示されている。試料流体は、孔アクセス部９１０の上方に模式的に示されている領域内に存在し得る。望ましい時点での、人工孔９００の動作において、流体は、上記の領域から及び上記の領域内へと、究極的には流体通路チャネル９７０を通って流れることを、可能とされ得る。チャネルを通る流体の流れを制御するための多くの方法であって、流れを阻止し得る領域内の流体通路チャネル９７０の断面プロファイルを制約又は削除し得る、機械に基づいた機構を含む方法が存在し得る。
【００６１】
本例においては、誘電体上のエレクトロウェッティング効果は、孔アクセス部９１０の領域内に、防水領域を創出するために用いられ得る。疎水性を有するように処理された、又は形成された表面９４０が、親水性の又は極性のある溶媒が、孔を横切って流体通路チャネル９７０の中に入る能力を減らし得る。電極９６０は、流体が孔の領域に入ってくるにつれて、流体と相互作用し得る。対応する電極９３０もまた、疎水性表面の周囲に位置し得る。この電極９３０は、電気的に接続され得る。電極９６０及び９８０にわたって電場の印加を可能とするために、疎水性表面９４０の表面濡れ特性は、領域を通って流れるのがより可能になるように、変化をさせられ得る。
【００６２】
いくつかの実施形態においては、追加的な特徴が人工孔９００に対して追加され、流体の、エネルギー付与されていない状態における阻止を可能とし、流体が孔アクセス部９１０を介して流れようとするのを阻止する。これは、前記人工孔９００を含むデバイスが、製造された後、当初のストーレッジ内に存在する場合には、特に有用であり得る。例えば、孔アクセス部９１０は、薄いフィルム状の金属を阻止するための機能部であり得る。フィルム状の金属阻止機能部は、相互接続面部９２０及び９９０を介して接続され得る。人工孔９００を含むデバイスをストーレッジから離脱させた際に、眼用デバイスによって、作動信号が伝達され受信され得るということが可能であり得る。いくつかの実施形態においては、眼用デバイスが、初めて流体試料を受容する準備が整うと、眼用デバイスは、金属製の相互接続配線９２０及び９９０にわたる電位を、電流の流れが、薄い金属のフィルム９１０を横切るように向くように提供し得る。いくつかの実施形態においては、この電流の流れは、薄い金属のフィルム９１０を融解又は蒸発させ得るが、いずれの場合にも、その下にある、人工孔９００のチャネル領域９７０を露出させる。
【００６３】
積層された集積ダイにおけるマイクロ流体部品の実施形態
マイクロ流体要素を組み込んだ眼用デバイスの、部品の一部を形成している電子回路をこれまで参照してきた。本開示の態様によるいくつかの実施形態においては、単一の及び／又は複数の別々の電子デバイスが、別々のチップとして、例えば、眼用のメディアインサートに含まれ得る。他の実施形態においては、エネルギー付与された電子素子が、メディアインサートに、積層された集積部品の形で含まれ得る。したがって、またここで図１０を参照すると、眼用デバイス内に組み込まれたマイクロ流体要素を実装する積層された集積部品の、例示的な断面の模式図が図示されている。特に、メディアインサートは、異なるタイプの多くの層を含み得るが、それらの層は、それらが占有する目の環境に適合する輪郭内に封入される。いくつかの実施形態においては、積層された集積部品層を有するこれらのメディアインサートは、メディアインサートの環状の形状の全体をとり得る。あるいは、いくつかのケースでは、メディアインサートは環状のものであり得るが、積層された集積部品は、その全体の形状の一部分のみを占有するようになっていてもよい。
【００６４】
図１０に示すように、エネルギー印加をもたらすために薄膜バッテリが使用され得る。いくつかの実施形態においては、これらの薄膜型電池は、互いに積層され得る層のうち１つ又は２つ以上を含み得るが、このケースでは層１０３０が電池層を示し、多くの部品を層内に、かつ相互接続を層間に有している。
【００６５】
いくつかの実施形態においては、互いに積層された２つの層の間に、追加的な相互接続が存在し得る。現行の技術において、これらの相互接続を作るための方法は多数ありうるが、図示されるように、相互接続は、層間において、半田ボール相互接続を介して作製され得る。いくつかの実施形態においては、これらの接続のみが必要でありうるが、他のケースにおいては、半田ボールが、例えば層貫通ビアを有する部品のような、他の相互接続素子と接触し得る。
【００６６】
積層集積部品メディアインサートの他の層においては、層１０２５は、相互接続配線層内の２つ以上の様々な部品用の相互接続専用にされ得る。相互接続層１０２５は、信号を様々な部品から他の部品へと通すことができる、ビア及び経路線を含み得る。例えば、相互接続層１０２５は、技術層１０１５内に存在し得る電力管理ユニット１０２０への様々な電池素子接続を提供し得る。技術層１０１５内の他の部品は、例えば、送受信器１０４５、制御部品１０５０等を含み得る。加えて、相互接続層１０２５は、技術層１０１５内の部品間に、及び技術層１０１５外（例えば、集積受動デバイス１０５５内に存在し得る）の部品間に接続を形成するように機能し得る。相互接続層１０２５のような、専用相互接続層の存在により支持され得る、電気信号の経路を定めるための方法が多数存在し得る。
【００６７】
いくつかの実施形態においては、技術層１０１５は、他の層部品と同様に、これらの特徴部が、メディアインサート内に含まれ得る技術的選択肢の多様性を代表するように、複数の層として含まれ得る。いくつかの実施形態においては、これらの層のうちの１つが、ＣＭＯＳ、ＢｉＣＭＯＳ、バイポーラ、又はメモリベースの技術を含んでいてよく、一方で他の層が、異なる技術を含んでいてよい。あるいは、２つの層は、同一の全体系統中の異なる技術系統を表してよく、例えば１つの層は、０．５マイクロメートルのＣＭＯＳ技術を用いて作製された電子素子を含めてよく、別の層は、２０ナノメートルのＣＭＯＳ技術を用いて作製された素子を含んでよい。様々な種類のエレクトロニクス技術のその他多くの組み合わせが、本明細書に記載される技術内に適合することは明らかであろう。
【００６８】
いくつかの実施形態では、メディアインサートは、インサートの外の部品への電気的相互接続のための場所を含むことができる。しかしながら、他の実施例では、メディアインサートは、無線方式による外部の部品への相互接続部を含むこともある。そのような場合、アンテナ層１０３５内のアンテナの使用は、無線通信の代表的な方法を提供し得る。多くの場合、このようなアンテナ層１０３５は、例えばメディアインサート内の、積層集積部品装置の頂部又は底部に位置してもよい。
【００６９】
本明細書において論じるいくつかの実施形態では、電池素子１０３０は、積層された層自体の少なくとも１つに素子として含められてもよい。なお、電池素子１０３０が、積層集積部品層の外部に位置するような、他の実施形態が可能であることにも留意し得るであろう。実施形態のまた更なる多様性は、別体の電池又は他のエネルギー付加部品もまたメディアインサートの内部に存在し得る、又はこれらの別体のエネルギー付加部品もまたメディアインサートの外部に配置できるというという事実からもたらされ得る。
【００７０】
マイクロ流体要素１０１０は、積層集積部品のアーキテクチャに含まれ得る。いくつかの実施形態においては、マイクロ流体要素１０１０部品は、層の一部として取り付けられ得る。他の実施形態においては、マイクロ流体要素１０１０の全体が、同様の形状の部品を、他の積層集積部品として含み得る。本明細書において既に論じたマイクロ流体要素１０１０の様々な多様なタイプは、積層集積部品デバイスと適合しうるが、そのデバイスにおいては、ポンプ、孔等の他の特徴が、１つの層の一部分となっているか、又はマイクロ流体セル若しくはそれが取り付けられている層に、取り付けられている。
【００７１】
集積されたマイクロ流体部品を備える、眼用デバイス用制御システム
ここで図１１を参照すると、本開示のいくつかの実施形態において用いられ得るコントローラ１１００が図示されている。コントローラ１１００は、１つ又は２つ以上のプロセッサ１１１０を含み得るが、プロセッサ１１１０は、通信デバイス１１２０に結合した、１つ又は２つ以上のプロセッサ部品を含み得る。いくつかの実施形態においては、コントローラ１１００は、眼用レンズ内に配置されたエネルギー源に、エネルギーを送るために使用され得る。
【００７２】
プロセッサ１１１０は、通信チャネルを介してエネルギーを伝達するように構成された通信デバイスに連結される。通信デバイスは、眼用デバイスの内部の眼用インサートの内部の部品と電子的に通信するために使用され得る。例えば、１つ又は２つ以上のコントローラ装置又はプログラミング／インターフェイスデバイス部品と通信するために、通信デバイス１１２０を使用してもよい。
【００７３】
プロセッサ１１１０は、ストーレッジデバイス１１３０とも通信する。ストーレッジデバイス１１３０は、任意の適切な情報ストーレッジデバイスを含み得るが、それには、磁気ストーレッジデバイス（例えば、磁気テープ及びハードディスクドライブ）、光学ストーレッジデバイス、並びに／又はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）デバイス及び読取専用メモリ（ＲＯＭ）デバイスのような半導体メモリデバイスを組み合わせたものが含まれる。
【００７４】
ストーレッジデバイス１１３０は、プロセッサ１１１０を制御するためのプログラム１１４０を記憶することができる。プロセッサ１１１０は、ソフトウェアプログラム１１４０の指示を実行し、それによって、本発明にしたがって動作する。例えば、プロセッサ１１１０は、メディアインサートの配置、構成部品の配置などを記述する情報を受信し得る。ストーレッジデバイス１１３０はまた、１つ又は２つ以上のデータベース１１５０及び１１６０内の眼に関連したデータも記憶することができる。データベースは、例えば、カスタマイズされたメディアインサートの設計、あらかじめ定められた眼液試料測定の閾値、計測データ、及びメディアインサートに出入りさせるエネルギーの具体的な制御のシーケンスを含み得る。データベースはまた、眼用デバイスに存在し得るマイクロ流体分析部品の制御のためのパラメータ及び制御アルゴリズム、並びにそれらの作用の結果であるデータもまた含み得る。いくつかの実施形態においては、最終的にはそのデータを外部の受信装置へ通信してもよい。
【００７５】
ここで図１２を参照すると、本開示の態様による眼用レンズを装着しているユーザーのグルコースのレベルを監視するために用いられ得る、例示的な方法のステップが図示されている。ステップ１２０１においては、ソフトウェアプログラムに、閾値がプログラムされ得る。本開示の態様によると、閾値は、例えば、眼液中のグルコースバイオマーカーの濃度の、許容可能なレベルを含み得る。気分の落ち込み、高血圧等のような、異なる状態を監視するために用いられる他のバイオマーカーの使用もまた、本開示の態様の発明の範囲内にある。加えて、対象とされる眼液試料が、例えば涙液であるか、又は間質液であるかによって、あらかじめプログラムされたレベルは異なり得る。プログラムは、眼用デバイスのメディアインサートの一部をなすプロセッサと、メディアインサートのプロセッサと通信する外部のデバイスとのうちの一方又は両方を用いて、記憶され、実行され得る。外部のデバイスは、スマートフォンデバイス、ＰＣ、眼用デバイスのユーザーインターフェイス等が含まれ得るが、眼液試料の属性を監視するために有用な、実行可能なコードを含むように構成され得る。眼液特性は、眼用デバイスに含まれる１つ又は２つ以上のセンサによって、測定することができる。センサは、電気化学的センサ及び／又は測光センサが含まれ得る。例示的な実施形態においては、センサによる分析ステップは、蛍光センサの類型に基づいて、グルコース濃度を測光により検出することに関連し得る。他の例においては、センサは、分析物センサの部分と流体試料とのグルコース酸化酵素相互作用の反応酸性物の存在を検知し得る。
【００７６】
ステップ１２０５においては、マイクロ流体システムを含む眼用デバイスが、眼の眼球前面の一部分に接触するように配置され、ユーザーにより装着され得る。いくつかの実施形態においては、眼用デバイスは、エネルギー付与されたコンタクトレンズの形態をとり得るが、ステップは、コンタクトレンズが目の表面上に配置されている時に実現され得る。他の実施形態においては、眼用デバイスは、例えば、眼内レンズ又は涙点プラグの形態をとり得るが、それでもなお本開示において説明される、マイクロ流体分析システムの態様を含み得る。眼用デバイスは明細書を通じて単数形で説明されているが、当業者には、２つの眼用デバイス（例えばコンタクトレンズ）が、それぞれの眼に１つずつ配置されて、共に、本開示の態様の機能を提供するように機能してもよい。
【００７７】
ステップ１２１０においては、バイオマーカーの濃度変化は、１つ又は２つ以上のセンサを用いて監視することができる。バイオマーカーの監視は、あらかじめ定められた頻度で行われてもよく、また、ユーザーインターフェイスを介した及び／又は眼用デバイス内の作動センサを介した要求に基づいて、行われてもよい。バイオマーカーは、グルコースのレベル、気分の落ち込み、血圧等に相関性のあるものを含み得る。ステップ１２２０において、眼用デバイスのプロセッサは、眼液の試料から測定した特性／状況を記録し得る。いくつかの実施形態においては、眼用デバイスのプロセッサは、そのような記録を保存し、及び／又は眼用デバイスと連通している１つ又は２つ以上のデバイスに送る場合がある。ステップ１２１５においては、記録された値が、眼用レンズと連通しているユーザーインターフェイスに保存され、分析され得るが、かつ／又はステップ１２２５において、分析及び記録は眼用デバイス内で行われ得る。
【００７８】
ステップ１２３０においては、眼用デバイスとユーザーインターフェイスの一方又は両方が、ユーザー及び／又は専門技術者に、測定された濃度を警告し得る。警告は、測定されたレベルが、プログラムされ、受信され、及び／又は計算された、所定の閾値の範囲外になった際に、警告が出されるように、眼用デバイスによりプログラムされ得る。また、いくつかの実施形態においては、データと警告とが以下のステップのうちの１つ又は２つ以上を実行するために分析され得る：ａ）測定の頻度を、一日のうちのある時間帯にしたがって変化させる、ｂ）濃度レベルの測定における変化の個人的パターンを識別する、及びｃ）測定された濃度における変化にしたがって、測定頻度を変化させる。ステップ１２３５においては、一日のうちのある時間帯によって、測定の頻度を変化させ得る。例えば、眼用デバイスが、睡眠中も眼の中にとどまるものである場合には、午後１０時〜午前６時までの測定回数を減らすか又は測定を止めることが可能である。同様に、昼食及び夕食の最中には、食料をユーザーが消費することで引き起こされる変化を検出するために、頻度を増やし得る。ステップ１２４０においては、濃度レベルの変化におけるパターンが、システムによって識別され得る。識別されたパターンを用いて、システムはユーザーに、その原因を警告し、かつ／又は、ステップ１２４５において、システムは、識別された変化によって頻度を変更し、非常に重大な状況に対して、システムがより注意を払うようにする。重大な状況には、グルコースのレベルにかなりの増加又は減少を引き起こすような出来事が含まれ得る。そのような出来事には、例えば、休日のデート、エクササイズ、場所、一日のうちの時間帯、薬剤の消費等が含まれ得る。
【００７９】
いくつかの実施形態においては、ステップ１２５０において、元々のプログラムされた値が、定期的又はリアルタイムで、識別されたパターン／状況にしたがってカスタマイズされてもよい。この能力により、誤った警告をなくし、重大な状況においては感度を増すことで、システムがその有効性を増大させることができる。有効性は、システムへのユーザーの参加を促し、それによって、眼用デバイスの利益が最大化され、その結果として、安全な監視システムが提供される。ステップ１２５５においては、ユーザーに関連したデータには、例えば、識別されたパターン、測定値、及び／又は優先度が含まれ、それらのデータは、そのユーザーの医療履歴の一部となり得る。医療履歴は、データを暗号化し、かつ／又は履歴へのアクセスを制限することによって、安全に保存され得る。
【００８０】
ここで図１３を参照すると、本開示の態様による眼用レンズを装着しているユーザーの、グルコースのレベルを処理するのに用いられ得る例示的な方法のステップが図示されている。ステップ１３０１においては、マイクロ流体分析システムを含む眼用デバイスが、眼液に接触するように配置される。いくつかの実施形態においては、眼用デバイスは、エネルギー付与されたコンタクトレンズの形態をとり得るが、ステップは、コンタクトレンズが目の表面上に配置されている時に実現され得る。他の実施形態においては、眼用デバイスは、例えば、眼内レンズ又は涙点プラグの形態をとり得るが、それでもなお本開示において説明される、マイクロ流体分析システムの態様を含み得る。
【００８１】
ステップ１３０５においては、眼液中のバイオマーカーの変化が監視される。バイオマーカーの変化を監視するための方法は、例えば、図１２に図示されているステップを含み得る。ステップ１３１０においては、測定された変化が、眼用デバイスに直接又は間接に連通している薬剤分注デバイスに、リアルタイムで伝達されうる。眼液中の監視されているバイオマーカーの濃度における変化は、ユーザーの血流中の濃度変化に対する時間遅延を含み得るが、それが検出されると、ステップ１３１５において、薬剤分注デバイスが、濃度を正常なレベルに上下させることができる薬剤を投与することができる。例えば、グルコースのレベルは監視され、正常レベルを逸脱すると治療される。心臓、腎臓、眼、及び神経のような重要な器官に血液を供給する血管にダメージを与え得る、制御されていない血糖値のレベルを、連続的に監視することで防ぐことができる。グルコースのレベルが、その人を前述のリスクにさらすレベルに達するおそれのある個人が大丈夫であると感じ得るので、本開示の態様は、状況の早期検出時に行動をとるのを助けることができる。早期の検出は、レベルを正常な状態に戻し、及び／又はユーザーに気づかせ得るだけではなく、追加的には、グルコースの異常なレベルが治療されずに放置された場合に起こることが知られている、例えば、心臓麻痺又は心筋発作、腎不全、及び盲目症を含む、より劇的で永続的な結果を防ぐことも可能である。
【００８２】
加えて、いくつかの実施形態においては、薬剤投与デバイスが、そのインターフェイスを通じて、又は眼用デバイスの部品を用いて、ユーザーに警告を発するようになっていてよい。例えば、眼用デバイスのいくつかの実施形態においては、メディアインサートが、１つ又は２つ以上のＬＥＤのような、信号をユーザーに送ることができる光投影システムを含み得る。
【００８３】
続いてステップ１３２０において、医薬品の効果と涙液に効果が反映されるのとの間の時間遅延により、システムが薬品を過剰投与するのを防ぐため、更なる投薬はいかなるものでも延期され得る。例えば、薬剤は、異常なレベルに対して効力を発揮するまで１０〜３０分間を要する場合があるが、その効果が出始めて、涙液中の濃度を等しくするためには、更に２０分間かかり得る。その結果、状況と、時間遅延と、その後の薬剤の適切な投与と、を相互に関連させることができる、プログラムされたアルゴリズムは、安全に機能するようにシステム内にプログラムされ得る。ステップ１３２５においては、測定された状況及びユーザーへの投薬の一方又は両方に関連するデータは、治療及び／又はユーザーの医療履歴の一部として、保存され、使用され得る。
【００８４】
本発明の異なる態様を説明し、可能にするために、具体的な例及び方法のステップを説明してきた。これらの方法のステップ及び例は、ただ例示を目的とするのみであり、いかなる形でも、請求項の範囲を限定することを意図していない。したがって、本開示は、当業者には明らかであり得る全ての実施形態を包含することを意図する。
【００８５】
〔実施の態様〕
（１）  眼用デバイス用の眼液分析システムであって、
エネルギー付与された眼用デバイスであって、前記眼用デバイスの一部を形成するエネルギー源を含み、ユーザーの眼の眼液に接触するように配置されている間に装着するのに好適である、エネルギー付与された眼用デバイスと、
前記エネルギー源に電気的に連通され、眼液試料の１つ又は２つ以上の特性を測定するように、動作可能に構成されているマイクロ流体分析システムと、
前記眼液特性のうちの１つ又は２つ以上に対するあらかじめプログラムされた閾値を含むプログラムを実行することが可能であり、前記眼用デバイスの一部を形成するプロセッサと、を備え、
前記受信した測定値が、対応する前記あらかじめプログラムされた閾値の外にあるときには、前記プログラムが信号を出力するように構成されている、眼液分析システム。
（２）  前記出力された信号に基づいて薬剤を投与することが可能な薬剤投与デバイスの作動を、前記出力された信号が引き起こし得る、実施態様１に記載の眼液分析システム。
（３）  マイクロ流体ポンプ部品に通じる流体通路を制御する人工孔を追加的に備える、実施態様１に記載の眼液分析システム。
（４）  前記マイクロ流体ポンプ部品が、圧電ポンプである、実施態様３に記載の眼液分析システム。
（５）  前記マイクロ流体ポンプ部品が、前記眼液試料に置き換わることが可能な熱圧縮材料を含む、実施態様３に記載の眼液分析システム。
【００８６】
（６）  前記マイクロ流体ポンプ部品が、誘電体のエレクトロウェッティング原理（electrowetting of dielectric principles）を用いて動作する、実施態様３に記載の眼液分析システム。
（７）  前記マイクロ流体ポンプ部品が、電気泳動原理を用いて動作する、実施態様３に記載の眼液分析システム。
（８）  前記マイクロ流体分析システムが、マイクロチップサイズのウェハー上のインタラクティブ環境内で、眼液試料の生化学分析を実行するように動作する、実施態様１に記載の眼液分析システム。
（９）  前記エネルギー付与された眼用デバイスが、ハイドロゲルコンタクトレンズである、実施態様１に記載の眼液分析システム。
（１０）  前記エネルギー付与された眼用デバイスが、眼内レンズである、実施態様１に記載の眼液分析システム。
【００８７】
（１１）  前記エネルギー付与された眼用デバイスが、涙点プラグである、実施態様１に記載の眼液分析システム。
（１２）  前記あらかじめプログラムされた閾値が、眼液試料内の正常なグルコース濃度レベルである、実施態様１に記載の眼液分析システム。
（１３）  前記眼液試料が、涙液試料である、実施態様１２に記載の眼液分析システム。
（１４）  前記眼液試料が、眼の間質液試料である、実施態様１２に記載の眼液分析システム。
（１５）  グルコースの異常なレベルを治療する方法であって、
グルコースバイオマーカーの、正常な濃度レベルの閾値をプログラミングすることと、
眼用デバイスを、眼の眼球前面に接触するように配置することと、
前記眼用デバイスのマイクロ流体要素を用いて、眼液試料を取得することと、
前記眼用デバイスの１つ又は２つ以上のセンサ部品を用いて、前記眼液の１つ又は２つ以上の特性を測定することと、
前記眼液の前記１つ又は２つ以上の特性の測定値を処理して、グルコースバイオマーカーの濃度が、あらかじめプログラムされた閾値内にあるかどうかを判定することと、
前記測定値に基づいて、薬剤分注デバイスに信号を出力することと、を含む方法。
【００８８】
（１６）  １日のうちのある時間帯に対応する、グルコース濃度の変化におけるパターンを判定することを追加的に含む、実施態様１５に記載の方法。
（１７）  グルコースのレベルがあらかじめプログラムされた閾値外である場合に、グルコースのレベルが異常であるとユーザーに警告することを追加的に含む、実施態様１５に記載の方法。
（１８）  前記測定された特性の変化における時間遅延を補正するためのアルゴリズムを、前記変化をもたらす状況に適用することを追加的に含む、実施態様１５に記載の方法。
（１９）  グルコースの異常なレベルを治療する方法であって、
グルコースバイオマーカーの、正常な濃度レベルの閾値をプログラミングすることと、
眼用デバイスを、眼の眼球前面に接触するように配置することと、
前記眼用デバイスのマイクロ流体要素を用いて、眼液試料を取得することと、
前記眼用デバイスの１つ又は２つ以上のセンサ部品を用いて、前記眼液の１つ又は２つ以上の特性を測定することと、
前記測定された特性の変化における時間遅延を補正するためのアルゴリズムを、前記異常なレベルをもたらす状況に適用することと、
前記眼液の前記１つ又は２つ以上の特性の測定値を処理して、グルコースバイオマーカーの濃度が、あらかじめプログラムされた閾値内にあるかどうかを判定することと、
グルコースのレベルにおける前記変化を引き起こす状況を識別することと、を含む方法。
（２０）  ユーザーの医療履歴の一部として含まれるべき測定された特性を記憶させることを追加的に含む、実施態様１９に記載の方法。
【図１Ａ−１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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