ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ
[0001] Данная заявка испрашивает приоритет заявки на патент США № 13/930513, поданной 28 июня 2013 г., которая настоящим полностью включается в этот документ посредством ссылки.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Пока в этом документе не указано иное, описанные в этом разделе материалы не являются известным уровнем техники для формулы изобретения в этой заявке и не признаются известным уровнем техники из-за включения в этот раздел.
[0003] Электрохимический амперометрический датчик измеряет концентрацию анализируемого вещества путем измерения тока, сформированного посредством электрохимического окисления или реакций восстановления анализируемого вещества на рабочем электроде датчика. Реакция восстановления возникает, когда электроны переносятся с электрода в анализируемое вещество, тогда как реакция окисления возникает, когда электроны переносятся из анализируемого вещества на электрод. Направление переноса электронов зависит от электрических потенциалов, приложенных к рабочему электроду. Противоэлектрод и/или электрод сравнения используется для замыкания цепи с рабочим электродом и позволять течь сформированному току. Когда рабочий электрод смещается подходящим образом, выходной ток может быть пропорционален скорости реакции, чтобы предоставить меру концентрации анализируемого вещества вокруг рабочего электрода. В идеале выходной ток линейно связан с фактической концентрацией анализируемого вещества, и поэтому линейное соотношение можно описывать двухпараметрической подгонкой (например, угловыми коэффициентами).
[0004] В некоторых примерах реагент располагается близко к рабочему электроду, чтобы выборочно реагировать с нужным анализируемым веществом. Например, возле рабочего электрода можно закрепить глюкооксидазу, чтобы реагировать с глюкозой и выделять перекись водорода, которая затем электрохимическим способом обнаруживается рабочим электродом для указания наличия глюкозы. Для обнаружения других анализируемых веществ можно использовать другие ферменты и/или реагенты.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0005] Устанавливаемое в глаз устройство включает в себя контроллер, встроенный в полимерный материал, сконфигурированный для установки на поверхность глаза. Контроллер электрически подключается к антенне, включенной в устанавливаемое в глаз устройство. Контроллер конфигурируется для: (i) приема указания сигнала запроса посредством антенны, (ii) вывода по существу уникальной идентифицирующей последовательности в ответ на сигнал запроса; и (iii) использования антенны для сообщения по существу уникальной идентифицирующей последовательности. По существу уникальная идентифицирующая последовательность затем может использоваться для ассоциации устанавливаемого в глаз устройства со специфичной для устройства информацией без хранения такой информации в устанавливаемом в глаз устройстве. По существу, устанавливаемое в глаз устройство может ассоциироваться со специфичной для устройства информацией, обходясь при этом без программируемого запоминающего устройства.
[0006] Некоторые варианты осуществления из настоящего раскрытия изобретения предоставляют устанавливаемое в глаз устройство, включающее в себя прозрачный полимерный материал, подложку, антенну и контроллер. Прозрачный полимерный материал может иметь вогнутую поверхность и выпуклую поверхность. Вогнутая поверхность может конфигурироваться для съемной установки на поверхность роговицы, а выпуклая поверхность может конфигурироваться совместимой с движением века, когда вогнутая поверхность устанавливается подобным образом. Подложка может встраиваться, по меньшей мере частично, в прозрачный полимерный материал. Антенна может быть расположена на подложке. Контроллер может быть электрически подключен к антенне и может конфигурироваться для: (i) приема указания сигнала запроса посредством антенны, (ii) вывода по существу уникальной идентифицирующей последовательности в ответ на сигнал запроса; и (iii) использования антенны для сообщения по существу уникальной идентифицирующей последовательности.
[0007] Некоторые варианты осуществления из настоящего раскрытия изобретения предоставляют способ. Способ может включать в себя передачу сигнала запроса в устанавливаемое в глаз устройство. Способ может включать в себя прием ответного сигнала от устанавливаемого в глаз устройства, указывающего по существу уникальную идентифицирующую последовательность. Способ может включать в себя ассоциацию устанавливаемого в глаз устройства со специфичной для устройства информацией на основе по существу уникальной идентифицирующей последовательности.
[0008] Некоторые варианты осуществления из настоящего раскрытия изобретения предоставляют невременный машиночитаемый носитель, хранящий команды, которые при исполнении одним или несколькими процессорами в вычислительном устройстве побуждают вычислительное устройство выполнять операции. Операции могут включать в себя передачу сигнала запроса в устанавливаемое в глаз устройство. Операции могут включать в себя прием ответного сигнала от устанавливаемого в глаз устройства, указывающего по существу уникальную идентифицирующую последовательность. Операции могут включать в себя ассоциацию устанавливаемого в глаз устройства со специфичной для устройства информацией на основе по существу уникальной идентифицирующей последовательности.
[0009] Некоторые варианты осуществления из настоящего раскрытия изобретения предоставляют устанавливаемое в тело устройство, включающее в себя биологически совместимый полимерный материал, подложку, антенну и контроллер. Подложка может встраиваться, по меньшей мере частично, в биологически совместимый полимерный материал. Антенна может быть расположена на подложке. Контроллер может быть электрически подключен к антенне и может конфигурироваться для: (i) приема указания сигнала запроса посредством антенны, (ii) вывода по существу уникальной идентифицирующей последовательности в ответ на сигнал запроса; и (iii) использования антенны для сообщения по существу уникальной идентифицирующей последовательности.
[0010] Некоторые варианты осуществления включают в себя средство для передачи сигнала запроса в устанавливаемое в глаз устройство. Некоторые варианты осуществления включают в себя средство для приема ответного сигнала от устанавливаемого в глаз устройства, указывающего по существу уникальную идентифицирующую последовательность. Некоторые варианты осуществления включают в себя средство для ассоциации устанавливаемого в глаз устройства со специфичной для устройства информацией на основе по существу уникальной идентифицирующей последовательности.
[0011] Некоторые варианты осуществления включают в себя средство для ассоциации устанавливаемого в глаз устройства со специфичной для устройства информацией без хранения информации в программируемом запоминающем устройстве, включенном в устанавливаемое в глаз устройство. Некоторые варианты осуществления включают в себя средство для реализации устанавливаемого в глаз устройства без включения в него программируемого запоминающего устройства.
[0012] Эти, а также другие аспекты, преимущества и альтернативы станут очевидны средним специалистам в данной области техники после прочтения нижеследующего подробного описания со ссылкой на прилагаемые чертежи, где это целесообразно.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0013] Фиг. 1 – блок-схема примерной системы, которая включает в себя устанавливаемое в глаз устройство с беспроводной связью с внешним считывающим устройством.
[0014] Фиг. 2A – вид сверху примерного устанавливаемого в глаз устройства.
[0015] Фиг. 2B – боковая проекция примерного устанавливаемого в глаз устройства, показанного на фиг. 2A.
[0016] Фиг. 2C – боковое поперечное сечение примерного устанавливаемого в глаз устройства, показанного на фиг. 2A и 2B, установленного на поверхность роговицы глаза.
[0017] Фиг. 2D – боковое поперечное сечение, усиленное для показа слоев слезной пленки, окружающих поверхности примерного устанавливаемого в глаз устройства при установке, как показано на фиг. 2C.
[0018] Фиг. 3 – функциональная блок-схема примерной системы для электрохимического измерения концентрации анализируемого вещества в слезной пленке.
[0019] Фиг. 4A – блок-схема алгоритма примерного процесса для управления амперометрическим датчиком в устанавливаемом в глаз устройстве, чтобы измерять концентрацию анализируемого вещества в слезной пленке.
[0020] Фиг. 4B – блок-схема алгоритма примерного процесса для управления внешним считывающим устройством, чтобы запросить амперометрический датчик в устанавливаемом в глаз устройстве измерить концентрацию анализируемого вещества в слезной пленке.
[0021] Фиг. 5A – блок-схема примерной устанавливаемой в глаз электронной платформы, связанной с внешним считывающим устройством.
[0022] Фиг. 5B – блок-схема примерной устанавливаемой в глаз электронной платформы, описанной применительно к фиг. 5A.
[0023] Фиг. 6A – блок-схема алгоритма примерного процесса для извлечения специфичной для устройства информации на основе идентифицирующей последовательности для устанавливаемого в глаз устройства.
[0024] Фиг. 6B – блок-схема алгоритма примерного процесса для сообщения идентифицирующей последовательности из устанавливаемого в глаз устройства.
[0025] Фиг. 6C – блок-схема алгоритма примерного процесса для сохранения специфичной для устройства информации для устанавливаемого в глаз устройства.
[0026] Фиг. 7A – блок-схема примерного глазного датчика анализируемого вещества, проходящего калибровку.
[0027] Фиг. 7B – график, показывающий примерные значения амперометрического тока для диапазона концентраций глюкозы.
[0028] Фиг. 8A – блок-схема алгоритма примерного процесса для калибровки глазного датчика анализируемого вещества.
[0029] Фиг. 8B – блок-схема алгоритма примерного процесса для интерпретации показания датчика с использованием заранее установленного калибровочного значения.
[0030] Фиг. 9 изображает машиночитаемый носитель, сконфигурированный в соответствии с примерным вариантом осуществления.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0031] В нижеследующем подробном описании ссылаются на прилагаемые чертежи, которые образуют часть этого описания. На чертежах аналогичные символы обозначают, как правило, аналогичные компоненты, пока контекст не предписывает иное. Описанные в подробном описании, чертежах и формуле изобретения пояснительные варианты осуществления не подразумеваются ограничивающими. Можно использовать другие варианты осуществления, и можно вносить другие изменения без отклонения от объема представленного в этом документе предмета изобретения. Нетрудно понять, что аспекты настоящего раскрытия изобретения, которые в целом описаны в этом документе и проиллюстрированы на чертежах, можно организовывать, заменять, объединять, разделять и проектировать в широком спектре разных конфигураций, которые явно предполагаются в этом документе.
I. Обзор
[0032] Глазная измерительная платформа или вживляемая измерительная платформа может включать в себя датчик, управляющую электронику и антенну, расположенные на подложке, встроенной в полимерный материал. Полимерный материал может составлять одно целое с глазным устройством, например устанавливаемым в глаз устройством или вживляемым медицинским устройством. Управляющая электроника может управлять датчиком для снятия показаний и может управлять антенной для сообщения показаний по беспроводной связи от датчика к внешнему считывающему устройству посредством антенны. Измерительная платформа может конфигурироваться для вывода по существу уникальной идентифицирующей последовательности и сообщения этой последовательности считывающему устройству. Тогда считывающее устройство может идентифицировать конкретное устройство на основе идентифицирующей последовательности и ассоциировать специфичную для устройства информацию с конкретным устройством. По существу, любая специфичная для устройства информация, например конфигурационные/калибровочные данные и т. п., может храниться в считывающем устройстве (или в базе данных, доступной считывающему устройству), и измерительную платформу можно реализовать без какого-либо программируемого запоминающего устройства.
[0033] Полимерный материал может иметь вид круглой линзы с вогнутой кривизной, сконфигурированной для установки на поверхность роговицы глаза. Противоположная выпуклая поверхность может конфигурироваться так, чтобы не мешать движению века во время того, как в глазу установлено устанавливаемое в глаз устройство. Подложка и установленные на ней электронные компоненты могут встраиваться возле границы полимерного материала, чтобы не создаваться помех падающему свету, получаемому ближе к центральной области роговицы. Устанавливаемое в глаз устройство может питаться с помощью собранной энергии, принятой устанавливаемым в глаз устройством. Например, устройство может питаться с помощью фотогальванических элементов, включенных в измерительную платформу, которые возбуждаются падающим светом. Дополнительно или в качестве альтернативы питание может обеспечиваться радиочастотной энергией, индуктивно собранной с использованием антенны. Например, питание может обеспечиваться путем выпрямления колебаний напряжения на входах антенны от энергии, принятой посредством электромагнитной связи. Выпрямитель и/или регулятор может объединяться с управляющей электроникой, чтобы формировать устойчивое постоянное напряжение для питания оставшихся электронных компонентов. Антенну можно разместить в виде рамки из проводящего материала, при этом входы подключаются к управляющей электронике. В некоторых вариантах осуществления такая рамочная антенна также может осуществлять беспроводную связь с внешним считывающим устройством путем изменения полного сопротивления рамочной антенны, чтобы характерным образом изменять обратное излучение от антенны. В некоторых вариантах осуществления рамочная антенна или вторая антенна либо на подложке, либо включенная в управляющую микросхему, может активно транслировать сигнал, принимаемый внешним считывающим устройством. Такая активная трансляция, в дополнение или в качестве альтернативы, может быть модулированным обратным излучением от собирающей энергию антенны.
[0034] Слезная жидкость содержит ряд неорганических электролитов (например, Ca2+, Mg2+, Cl-), органические компоненты (например, глюкозу, лактат, белки, липиды и т. п.) и так далее, которые могут использоваться для диагностики состояний здоровья. Устанавливаемое в глаз устройство может включать в себя электрохимический амперометрический датчик или другой биодатчик, сконфигурированный для измерения концентраций одного или нескольких анализируемых веществ. Устанавливаемое в глаз устройство, сконфигурированное для измерения одного или нескольких этих анализируемых веществ, может предоставить, таким образом, удобную неинвазивную платформу, полезную при диагностировании и/или наблюдении за состояниями здоровья. Например, устанавливаемое в глаз устройство может конфигурироваться для измерения глюкозы и может использоваться больными диабетом для измерения/наблюдения за уровнями глюкозы.
[0035] Устанавливаемое в глаз устройство и ассоциированное считывающее устройство могут функционировать для многократного получения измерений и возврата результатов считывающему устройству. Устанавливаемое в глаз устройство может получать измерения и передавать ответные сигналы считывающему устройству всякий раз, когда оно принимает достаточно радиочастотного излучения для питания платформы датчиков для включения посредством индуктивно собранной энергии.
[0036] Устанавливаемое в глаз устройство можно реализовать без встроенного программируемого запоминающего устройства. Вместо этого специфичная для устройства информация, например калибровочная информация (или другая конфигурационная информация), показания датчика прошлых периодов (или другая характерная для пользователя информация), может храниться во внешнем считывающем устройстве или в базе данных, доступной считывающему устройству. Специфичная для устройства информация также может включать в себя, например, пороговые величины для предупреждений, связанных со снятиями показаний датчиков, пользовательские предпочтения, конфигурационные настройки. Например, специфичная для устройства информация может задавать частоту дискретизации для биодатчика, включенного в устанавливаемое в глаз устройство (или другие условия работы биодатчика). Чтобы ассоциировать такую специфичную для устройства информацию с конкретным устанавливаемым в глаз устройством, устанавливаемое в глаз устройство может конфигурироваться для формирования и вывода отличительной подписи, например, по существу уникальной идентифицирующей последовательности. Идентифицирующая последовательность может сообщаться считывающему устройству, которое может тогда ассоциировать конкретное устанавливаемое в глаз устройство с соответствующей специфичной для устройства информацией, используя по существу уникальную идентифицирующую последовательность, чтобы различать разные устанавливаемые в глаз устройства. По существу уникальная идентифицирующая последовательность может быть последовательностью данных, которая может неоднократно (то есть единообразно) формироваться устанавливаемым в глаз устройством в ответ на сигнал запроса. В некоторых случаях последовательность данных жестко кодироваться в управляющей электронике устанавливаемого в глаз устройства (например, во время производства устройства) по типу порядкового номера. В некоторых случаях последовательность данных формируется динамически (не повторяется) в соответствии с изменениями процесса в последовательности компонентов схемы. Например, можно создать последовательность двоичных разрядов из выхода набора схем сравнения, которые переходят в одно состояние или другое в зависимости от разности порогового напряжения между двумя TFT.
[0037] Для устанавливаемых в глаз устройств, оборудованных электрохимическими биодатчиками, специфичная для устройства информация может включать в себя калибровочную информацию датчика. Калибровочная информация может относиться к результатам интерпретации (например, смещениям тока, информации о градиенте тока/напряжения и т. п.). Такая калибровочная информация затем может использоваться считывающим устройством при интерпретации показаний датчика как указаний уровней анализируемого вещества (например, отображение показаний датчика в концентрации анализируемого вещества). Калибровочная информация может основываться на производственной партии конкретного устанавливаемого в глаз устройства. Дополнительно или в качестве альтернативы калибровочная информация может основываться на ранее полученных результатах калибровки для конкретного устанавливаемого в глаз устройства. Специфичная для устройства информация дополнительно или в качестве альтернативы может включать в себя конфигурационную информацию датчика и/или пользовательские предпочтения для управления датчиком (например, настройки смещения напряжения, длительности стабилизации датчика, частоты измерения и т. п.). Такая конфигурационная информация затем может использоваться для побуждения устанавливаемого в глаз устройства получить измерения в соответствии с конфигурационной информацией. Например, указание времени стабилизации датчика может побудить считывающее устройство инициировать перед получением измерения от датчика операцию стабилизации с длительностью, заданной в конфигурационной информации.
[0038] Конфигурирование устанавливаемого в глаз устройства без программируемого запоминающего устройства, а вместо этого хранение специфичной для устройства информации во внешнем считывающем устройстве или в базе данных, доступной внешнему считывающему устройству, позволяет устанавливаемому в глаз устройству работать с сокращенным бюджетом питания. Показания датчика прошлых периодов для конкретного пользователя также можно загружать во внешнее считывающее устройство или базу данных, чтобы позволить пользователю отслеживать показания с течением времени, не полагаясь на отказоустойчивость/долговечность какого-либо одного конкретного устанавливаемого в глаз устройства, которое может быть одноразовым. К тому же такие устанавливаемые в глаз устройства можно уничтожать без потери какой-либо характерной для пользователя или критичной для пользователя информации (например, измерений от биодатчиков), поскольку такая информация хранится только во внешнем считывающем устройстве и/или сетевой базе данных.
II. Примерная глазная электронная платформа
[0039] Фиг. 1 – блок-схема системы 100, которая включает в себя устанавливаемое в глаз устройство 110 с беспроводной связью с внешним считывающим устройством 180. Открытые области устанавливаемого в глаз устройства 110 выполнены из полимерного материала 120, созданного для контактной установки на поверхность роговицы глаза. Подложка 130 встраивается в полимерный материал 120 для предоставления установочной поверхности для источника 140 питания, контроллера 150, интерактивной биоэлектроники 160 и связной антенны 170. Интерактивная биоэлектроника 160 управляется контроллером 150. Источник 140 питания подает рабочие напряжения на контроллер 150 и/или интерактивную биоэлектронику 160. Антенна 170 управляется контроллером 150 для передачи информации к устанавливаемому в глаз устройству 110 и/или от него. Антенна 170, контроллер 150, источник 140 питания и интерактивная 160 биоэлектроника могут располагаться на встроенной подложке 130. Поскольку устанавливаемое в глаз устройство 110 включает в себя электронику и конфигурируется для контактной установки в глаз, в этом документе оно также называется глазной электронной платформой.
[0040] Для упрощения контактной установки полимерный материал 120 может иметь вогнутую поверхность, сконфигурированную для прилипания ("установки") к увлажненной поверхности роговицы (например, с помощью капиллярных сил слезной пленки, покрывающей поверхность роговицы). Дополнительно или в качестве альтернативы устанавливаемое в глаз устройство 110 может прилипать благодаря силе вакуума между поверхностью роговицы и полимерным материалом вследствие вогнутой кривизны. При установке вогнутой поверхностью к глазу внешняя поверхность полимерного материала 120 может иметь выпуклую кривизну, которая образуется не мешающей движению века во время того, как в глазу установлено устанавливаемое в глаз устройство 110. Например, полимерный материал 120 может быть по существу прозрачным изогнутым полимерным диском, имеющим форму, аналогичную контактной линзе.
[0041] Полимерный материал 120 может включать в себя один или несколько биологически совместимых материалов, например, применяемых в контактных линзах или других глазных применениях, приводящих к прямому контакту с поверхностью роговицы. Полимерный материал 120 при желании можно частично образовать из таких биологически совместимых материалов, или он может включать в себя наружное покрытие с такими биологически совместимыми материалами. Полимерный материал 120 может включать в себя материалы, сконфигурированные для увлажнения поверхности роговицы, например гидрогели и т. п. В некоторых вариантах осуществления полимерный материал 120 может быть деформируемым ("мягким") материалом для повышения удобства носителя. В некоторых вариантах осуществления полимерный материал 120 может иметь форму для обеспечения заранее установленной оптической силы для коррекции зрения, например, как может обеспечиваться контактной линзой.
[0042] Подложка 130 включает в себя одну или несколько поверхностей, подходящих для установки интерактивной биоэлектроники 160, контроллера 150, источника 140 питания и антенны 170. Подложка 130 может применяться в качестве установочной платформы для интегральных схем (например, с помощью монтажа методом перевернутого кристалла к контактным площадкам) и/или в качестве платформы для микроструктурирования проводящих материалов (например, золота, платины, палладия, титана, меди, алюминия, серебра, металлов, других проводящих материалов, их сочетаний и т. п.) для создания электродов, межсоединений, контактных площадок, антенн и т. п. В некоторых вариантах осуществления по существу прозрачные проводящие материалы (например, оксид индия и олова) можно структурировать на подложке 130 для образования схем, электродов и т. п. Например, антенну 170 можно образовать путем создания рисунка из золота или другого проводящего материала на подложке 130 путем осаждения, фотолитографии, гальваностегии и т. д. Аналогичным образом межсоединения 151, 157 между, соответственно, контроллером 150 и интерактивной биоэлектроникой 160 и между контроллером 150 и антенной 170 можно образовать путем нанесения подходящих рисунков из проводящих материалов на подложку 130. Для структурирования материалов на подложке 130 может применяться сочетание методик микрообработки, включающих в себя, без ограничения, использование фоторезистов, масок, методики осаждения и/или методики гальванопокрытия. Подложка 130 может быть сравнительно жестким материалом, например полиэтилентерефталатом ("PET") или другим материалом, сконфигурированным для структурной поддержки схем и/или электроники на микросхемах внутри полимерного материала 120. Устанавливаемое в глаз устройство 110 в качестве альтернативы может быть выполнено в виде группы несвязанных подложек вместо одной подложки. Например, контроллер 150 и биодатчик или другой интерактивный биоэлектронный компонент можно установить на одну подложку, тогда как антенна 170 устанавливается на другую подложку, и две подложки можно соединить электрически посредством межсоединений 157.
[0043] В некоторых вариантах осуществления интерактивную биоэлектронику 160 (и подложку 130) можно расположить вдали от центра устанавливаемого в глаз устройства 110 и посредством этого не мешать пропусканию света в центральную светочувствительную область глаза. Например, там, где устанавливаемое в глаз устройство 110 имеет форму вогнуто-изогнутого диска, подложку 130 можно встраивать вокруг границы (например, возле наружной окружности) диска. Однако в некоторых вариантах осуществления интерактивная биоэлектроника 160 (и подложка 130) может располагаться в центральной области устанавливаемого в глаз устройства 110 или возле нее. Дополнительно или в качестве альтернативы интерактивная биоэлектроника 160 и/или подложка 130 может быть по существу прозрачна для входящего видимого света, чтобы уменьшить помехи пропусканию света в глаз. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления интерактивная биоэлектроника 160 может включать в себя массив 164 пикселей, который излучает и/или пропускает свет, принимаемый глазом, в соответствии с командами отображения. Таким образом, интерактивная биоэлектроника 160 при желании может располагаться в центре устанавливаемого в глаз устройства, чтобы формировать воспринимаемые визуальные подсказки для носителя устанавливаемого в глаз устройства 110, например, путем отображения информации (например, знаков, символов, мигающих рисунков и т. п.) на массиве 164 пикселей.
[0044] Подложка 130 может иметь форму сплющенного кольца с радиальной шириной, достаточной для предоставления установочной платформы для встроенных электронных компонентов. Подложка 130 может иметь достаточно малую толщину, чтобы позволить встраивать подложку 130 в полимерный материал 120 без влияния на профиль устанавливаемого в глаз устройства 110. Подложка 130 может иметь достаточно большую толщину для обеспечения структурной устойчивости, подходящей для поддержки установленной на ней электроники. Например, подложка 130 может иметь форму кольца с диаметром около 10 миллиметров, радиальной шириной около 1 миллиметра (например, внешний радиус на 1 миллиметр больше внутреннего радиуса) и толщиной около 50 микрон. Подложка 130 при желании может совпадать с кривизной установочной поверхности у устанавливаемого в глаз устройства 110 (например, выпуклой поверхности). Например, подложка 130 может принимать форму поверхности мнимого конуса между двумя круговыми сегментами, которые задают внутренний радиус и внешний радиус. В таком примере поверхность подложки 130 вдоль поверхности мнимого конуса задает наклонную поверхность, которая приблизительно совпадает с кривизной установочной поверхности при том радиусе.
[0045] Источник 140 питания конфигурируется для сбора энергии окружающей среды для питания контроллера 150 и интерактивной биоэлектроники 160. Например, собирающая радиочастотную энергию антенна 142 может улавливать энергию из падающего радиоизлучения. Дополнительно или в качестве альтернативы солнечный элемент (элементы) 144 ("фотогальванические элементы") может улавливать энергию из входящего ультрафиолетового, видимого и/или инфракрасного излучения. Кроме того, можно включить в состав систему сбора инерционной энергии для улавливания энергии из колебаний окружающей среды. Собирающая энергию антенна 142 при желании может быть антенной двойного назначения, которая также используется для сообщения информации внешнему считывающему устройству 180. То есть функции связной антенны 170 и собирающей энергию антенны 142 могут выполняться одной и той же физической антенной.
[0046] Выпрямитель/регулятор 146 может использоваться для приведения улавливаемой энергии к устойчивому постоянному напряжению 141 питания, которое подается в контроллер 150. Например, собирающая энергию антенна 142 может принимать падающее радиочастотное излучение. Изменяющиеся электрические сигналы на входах антенны 142 выводятся в выпрямитель/регулятор 146. Выпрямитель/регулятор 146 выпрямляет изменяющиеся электрические сигналы в постоянное напряжение и регулирует выпрямленное постоянное напряжение до уровня, подходящего для функционирования контроллера 150. Дополнительно или в качестве альтернативы выходное напряжение от солнечного элемента (элементов) 144 можно регулировать до уровня, подходящего для функционирования контроллера 150. Выпрямитель/регулятор 146 может включать в себя одно или несколько устройств накопления энергии, чтобы смягчить высокочастотные колебания в собирающей энергию окружающей среды антенне 142 и/или солнечном элементе (элементах) 144. Например, одно или несколько устройств накопления энергии (например, конденсатор, индуктор и т. п.) можно подключить параллельно выводам выпрямителя 146, чтобы регулировать постоянное напряжение 141 питания и функционировать в качестве фильтра нижних частот.
[0047] Контроллер 150 включается, когда контроллеру 150 предоставляется постоянное напряжение 141 питания, и логика в контроллере 150 управляет интерактивной биоэлектроникой 160 и антенной 170. Контроллер 150 может включать в себя логические схемы, сконфигурированные для управления интерактивной биоэлектроникой 160, чтобы взаимодействовать с биологическим окружением устанавливаемого в глаз устройства 110. Взаимодействие могло бы включать в себя использование одного или нескольких компонентов, например биодатчика 162 анализируемого вещества, в интерактивной биоэлектронике 160 для получения входных данных от биологического окружения. Дополнительно или в качестве альтернативы взаимодействие могло бы включать в себя использование одного или нескольких компонентов, например массива 164 пикселей, для предоставления результата в биологическое окружение.
[0048] В одном примере контроллер 150 включает в себя модуль 152 сопряжения датчика, который конфигурируется для управления биодатчиком 162 анализируемого вещества. Биодатчик 162 анализируемого вещества может быть, например, амперометрическим электрохимическим датчиком, который включает в себя рабочий электрод и электрод сравнения. Между рабочим электродом и электродом сравнения можно приложить напряжение, чтобы заставить анализируемое вещество вступить в электрохимическую реакцию (например, реакцию восстановления и/или окисления) на рабочем электроде. Электрохимическая реакция может формировать амперометрический ток, который можно измерять посредством рабочего электрода. Амперометрический ток может зависеть от концентрации анализируемого вещества. Таким образом, величина амперометрического тока, который измеряется посредством рабочего электрода, может предоставлять указание концентрации анализируемого вещества. В некоторых вариантах осуществления модуль 152 сопряжения датчика может быть потенциостатом, сконфигурированным для подачи разности напряжений между рабочим электродом и электродом сравнения, измеряя при этом ток посредством рабочего электрода.
[0049] В некоторых случаях также можно включить реагент для повышения чувствительности электрохимического датчика к одному или нескольким нужным анализируемым веществам. Например, слой глюкооксидазы ("GOx") возле рабочего электрода может катализировать окисление глюкозы, чтобы сформировать перекись водорода (H2O2). Затем перекись водорода можно электрически окислить на рабочем электроде, что высвобождает электроны к рабочему электроду, приводя к амперометрическому току, который можно измерять посредством рабочего электрода.
глюкоза+O2 G→Ox H2O2+глюконолактон
H2O2→2 H++O2+2 e-
[0050] Ток, сформированный с помощью реакций окисления или восстановления, приблизительно пропорционален скорости реакции. Кроме того, скорость реакции зависит от скорости молекул анализируемого вещества, достигающих электродов электрохимического датчика, чтобы поддерживать реакции окисления или восстановления либо напрямую, либо каталитически посредством реагента. В устойчивом состоянии, где молекулы анализируемого вещества диффундируют в электроды электрохимического датчика из выбранной области приблизительно с такой же скоростью, как дополнительные молекулы анализируемого вещества диффундируют в выбранную область из окружающих областей, скорость реакции приблизительно пропорциональна концентрации молекул анализируемого вещества. Таким образом ток, измеренный посредством рабочего электрода, предоставляет указание концентрации анализируемого вещества.
[0051] Контроллер 150 при желании может включать в себя модуль 154 драйвера дисплея для управления массивом 164 пикселей. Массив 164 пикселей может быть массивом отдельно программируемых пропускающих свет, отражающих свет и/или излучающих свет пикселей, размещенных в строках и столбцах. Схемы отдельных пикселей при желании могут включать в себя жидкокристаллические технологии, микроэлектромеханические технологии, технологии излучающих диодов и т. п. для выборочного пропускания, отражения и/или излучения света в соответствии с информацией от модуля 154 драйвера дисплея. Такой массив 164 пикселей при желании также может включать в себя пиксели более одного цвета (например, красные, зеленые и синие пиксели) для представления визуального содержимого в цвете. Модуль 154 драйвера дисплея может, например, включать в себя одну или несколько линий передачи данных, предоставляющих информацию программирования отдельно запрограммированным пикселям в массиве 164 пикселей, и одну или несколько линий адресации для настройки групп пикселей на прием такой информации программирования. Такой массив 164 пикселей, расположенный на глазу, также может включать в себя одну или несколько линз для направления света из массива пикселей в воспринимаемую глазом фокальную плоскость.
[0052] Контроллер 150 также может включать в себя схему 156 связи для отправки и/или приема информации через антенну 170. Схема 156 связи при желании может включать в себя один или несколько осцилляторов, смесителей, инжекторов частот и т. п. для модулирования и/или демодулирования информации на несущей частоте для передачи и/или приема антенной 170. В некоторых примерах устанавливаемое в глаз устройство 110 конфигурируется для указания результата из биодатчика путем модулирования полного сопротивления у антенны 170 способом, который воспринимается внешним считывающим устройством 180. Например, схема 156 связи может вызывать колебания в амплитуде, фазе и/или частоте обратного излучения от антенны 170, и такие колебания можно обнаруживаться с помощью считывающего устройства 180.
[0053] Контроллер 150 подключается к интерактивной биоэлектронике 160 посредством межсоединений 151. Например, там, где контроллер 150 включает в себя логические элементы, реализованные в интегральной схеме для образования модуля 152 сопряжения датчика и/или модуля 154 драйвера дисплея, структурированный проводящий материал (например, золото, платина, палладий, титан, медь, алюминий, серебро, металлы, их сочетания и т. п.) может соединять вывод микросхемы с интерактивной биоэлектроникой 160. Аналогичным образом, контроллер 150 подключается к антенне 170 посредством межсоединений 157.
[0054] Отметим, что показанная на фиг. 1 блок-схема описывается применительно к функциональным модулям для удобства описания. Однако варианты осуществления устанавливаемого в глаз устройства 110 могут быть выполнены в виде одного или нескольких функциональных модулей ("подсистем"), реализованных в одном кристалле, интегральной схеме и/или физическом компоненте. Например, хотя выпрямитель/регулятор 146 иллюстрируется в блоке 140 источника питания, выпрямитель/регулятор 146 можно реализовать в микросхеме, которая также включает в себя логические элементы контроллера 150 и/или другие функции встроенной электроники в устанавливаемое в глаз устройство 110. Таким образом, постоянное напряжение 141 питания, которое предоставляется контроллеру 150 от источника 140 питания, может быть напряжением питания, которое предоставляется компонентам в микросхеме с помощью компонентов выпрямителя и/или регулятора, расположенных в той же микросхеме. То есть функциональные блоки на фиг. 1, показанные в виде блока 140 источника питания и блока 150 контроллера, не нужно реализовывать как физически обособленные модули. Кроме того, один или несколько описанных на фиг. 1 функциональных модулей можно реализовать с помощью отдельных микросхем в корпусе, электрически подключенных друг к другу.
[0055] Дополнительно или в качестве альтернативы собирающую энергию антенну 142 и связную антенну 170 можно реализовать с помощью одной и той же физической антенны. Например, рамочная антенна может как собирать падающее излучение для выработки энергии, так и сообщать информацию посредством обратного излучения.
[0056] Внешнее считывающее устройство 180 включает в себя антенну 188 (или группу более чем из одной антенны) для отправки радиосигналов 171 к устанавливаемому в глаз устройству 110 и приема радиосигналов от него. Внешнее считывающее устройство 180 также включает в себя вычислительную систему с процессором 186, связанным с запоминающим устройством 182. Запоминающее устройство 182 является невременным машиночитаемым носителем, который может включать в себя, без ограничения, магнитные диски, оптические диски, органическое запоминающее устройство и/или любую другую энергозависимую (например, RAM) или энергонезависимую (например, ROM) систему хранения, считываемую процессором 186. Запоминающее устройство 182 может включать в себя хранилище 183 данных для хранения указаний данных, например показаний датчика (например, от биодатчика 162 анализируемого вещества), программных настроек (например, для регулирования характеристики устанавливаемого в глаз устройства 110 и/или внешнего считывающего устройства 180) и т. п. Запоминающее устройство 182 также может включать в себя команды 184 программ для исполнения процессором 186, чтобы побудить внешнее считывающее устройство 180 выполнить процессы, заданные командами 184. Например, команды 184 программ могут побудить внешнее считывающее устройство 180 предоставить интерфейс пользователя, который допускает извлечение информации, сообщенной от устанавливаемого в глаз устройства 110 (например, выходные сигналы датчика из биодатчика 162 анализируемого вещества). Внешнее считывающее устройство 180 также может включать в себя один или несколько аппаратных компонентов для управления антенной 188, чтобы отправлять и принимать радиосигналы 171 от устанавливаемого в глаз устройства 110 и к нему. Например, осцилляторы, инжекторы частот, кодеры, декодеры, усилители, фильтры и т. п. могут приводить в действие антенну 188 в соответствии с командами от процессора 186.
[0057] Внешнее считывающее устройство 180 может быть смартфоном, цифровым помощником или другим переносным вычислительным устройством с возможностью беспроводной связи, достаточной для предоставления линии 171 беспроводной связи. Внешнее считывающее устройство 180 также можно реализовать в виде антенного модуля, которой можно подключать к переносному вычислительному устройству, например, в примере, где линия 171 связи работает на несущих частотах, обычно не применяемых в переносных вычислительных устройствах. В некоторых случаях внешнее считывающее устройство 180 является специализированным устройством, сконфигурированным для ношения довольно близко к глазу носителя, чтобы позволять линии 171 беспроводной связи работать с малым бюджетом питания. Например, внешнее считывающее устройство 180 можно включить в ювелирное изделие, например ожерелье, серьгу и т. п., или включить в предмет одежды, носимый возле головы, например головной убор, ободок и т. п.
[0058] В примере, где устанавливаемое в глаз устройство 110 включает в себя биодатчик 162 анализируемого вещества, система 100 может функционировать для наблюдения за концентрацией анализируемого вещества в слезной пленке на поверхности глаза. Таким образом, устанавливаемое в глаз устройство 110 может конфигурироваться в качестве платформы для глазного биодатчика анализируемого вещества. Слезная пленка является водным слоем, выделяемым из слезной железы для покрытия глаза. Слезная пленка контактирует с кровоснабжением через капилляры в структуре глаза и включает в себя многие биомаркеры, обнаруживаемые в крови, которые анализируются для описания состояния здоровья человека. Например, слезная пленка включает в себя глюкозу, кальций, натрий, холестерин, калий, другие биомаркеры и т. п. Концентрации биомаркеров в слезной пленке могут систематически отличаться от соответствующих концентраций биомаркеров в крови, но можно установить связь между двумя уровнями концентрации для отображения значений концентрации биомаркеров в слезной пленке в уровни концентрации в крови. Например, можно установить концентрацию глюкозы в слезной пленке (например, определить опытным путем) как равную приблизительно одной десятой соответствующей концентрации глюкозы в крови. Хотя можно использовать и другое пропорциональное отношение и/или непропорциональное отношение. Таким образом, измерение уровней концентрации анализируемого вещества в слезной пленке предоставляет неинвазивную методику для наблюдения за уровнями биомаркеров по сравнению с методиками забора крови, выполняемыми путем выпускания некоторого объема крови для анализа из тела человека. Кроме того, раскрытая здесь платформа глазного биодатчика анализируемого вещества может функционировать практически постоянно, чтобы сделать возможным наблюдение за концентрациями анализируемого вещества в реальном масштабе времени.
[0059] Для снятия показания с помощью системы 100, сконфигурированной в виде средства наблюдения за анализируемым веществом в слезной пленке, внешнее считывающее устройство 180 может излучать радиочастотное излучение 171, которое собирается для питания устанавливаемого в глаз устройства 110 посредством источника 140 питания. Радиочастотные электрические сигналы, улавливаемые собирающей энергию антенной 142 (и/или связной антенной 170), выпрямляются и/или регулируются в выпрямителе/регуляторе 146, и контроллеру 150 предоставляется отрегулированное постоянное напряжение 147 питания. Таким образом, радиочастотное излучение 171 включает электронные компоненты в устанавливаемом в глаз устройстве 110. Как только включается, контроллер 150 приводит в действие биодатчик 162 анализируемого вещества для измерения уровня концентрации анализируемого вещества. Например, модуль 152 сопряжения датчика может приложить напряжение между рабочим электродом и электродом сравнения в биодатчике 162 анализируемого вещества. Приложенное напряжение может быть достаточным, чтобы заставить анализируемое вещество вступить в электрохимическую реакцию на рабочем электроде и посредством этого создать амперометрический ток, который можно измерять посредством рабочего электрода. Измеренный амперометрический ток может предоставлять показание датчика ("результат"), указывающее концентрацию анализируемого вещества. Контроллер 150 может управлять антенной 170 для возврата показания датчика внешнему считывающему устройству 180 (например, посредством схемы 156 связи). Показание датчика может сообщаться, например, путем такого модулирования полного сопротивления у связной антенны 170, что эта модуляция в полном сопротивлении обнаруживается внешним считывающим устройством 180. Модуляцию в полном сопротивлении антенны можно обнаружить, например, с помощью обратного излучения от антенны 170.
[0060] В некоторых вариантах осуществления система 100 может работать для прерывистой ("периодической") подачи энергии в устанавливаемое в глаз устройство 110, чтобы питать контроллер 150 и электронику 160. Например, радиочастотное излучение 171 может поступать для питания устанавливаемого в глаз устройства 110 достаточно долго для осуществления измерения концентрации анализируемого вещества в слезной пленке и сообщения результатов. Например, поступившее радиочастотное излучение может обеспечить достаточно питания для приложения потенциала между рабочим электродом и электродом сравнения, достаточного для вызова электрохимических реакций на рабочем электроде, измерения результирующего амперометрического тока и модулирования полного сопротивления антенны, чтобы регулировать обратное излучение способом, указывающим измеренный амперометрический ток. В таком примере поступившее радиочастотное излучение 171 может рассматриваться как сигнал запроса от внешнего считывающего устройства 180 к устанавливаемому в глаз устройству 110 для запроса измерения. Путем периодического опроса устанавливаемого в глаз устройства 110 (например, подавая радиочастотное излучение 171 для временного включения устройства) и сохранения результатов датчика (например, посредством хранилища 183 данных) внешнее считывающее устройство 180 может накапливать набор измерений концентрации анализируемого вещества с течением времени без постоянного питания устанавливаемого в глаз устройства 110.
[0061] Фиг. 2A – вид сверху примерного устанавливаемого в глаз электронного устройства 210 (или глазной электронной платформы). Фиг. 2B – ракурс примерного устанавливаемого в глаз электронного устройства, показанного на фиг. 2A. Отметим, что относительные размеры на фиг. 2A и 2B не обязательно приведены в масштабе, а изображены только с целью объяснения при описании компоновки примерного устанавливаемого в глаз электронного устройства 210. Устанавливаемое в глаз устройство 210 образуется из полимерного материала 220 в форме изогнутого диска. Полимерный материал 220 может быть по существу прозрачным материалом, чтобы пропускать падающий свет в глаз во время того, как в глазу установлено устанавливаемое в глаз устройство 210. Полимерный материал 220 может быть биологически совместимым материалом, аналогичным материалам, применяемым для создания корректирующих зрение и/или косметических контактных линз в оптометрии, например полиэтилентерефталатом ("PET"), полиметилметакрилатом ("PMMA"), полигидроксиэтилметакрилатом ("polyHEMA"), силикон-гидрогелями, их сочетаниями и т. п. Полимерный материал 220 может создаваться с одной стороной, имеющей вогнутую поверхность 226, подходящую для наложения на поверхность роговицы глаза. Противоположная сторона диска может иметь выпуклую поверхность 224, которая не создает помех движению века во время того, как в глазу установлено устанавливаемое в глаз устройство 210. Круглая внешняя боковая грань 228 соединяет вогнутую поверхность 224 и выпуклую поверхность 226.
[0062] Устанавливаемое в глаз устройство 210 может иметь размеры, аналогичные корректирующим зрение и/или косметическим контактным линзам, например, диаметр приблизительно в 1 сантиметр и толщину примерно от 0,1 до 0,5 миллиметров. Однако значения диаметра и толщины предоставляются только с поясняющей целью. В некоторых вариантах осуществления размеры устанавливаемого в глаз устройства 210 могут выбираться в соответствии с размером и/или формой поверхности роговицы у глаза носителя.
[0063] Можно создать полимерный материал 220 с изогнутой формой различными способами. Например, для создания полимерного материала 220 могут применяться методики, аналогичные применяемым для создания корректирующих зрение контактных линз, например термоформовка, литье под давлением, центробежное литье и т. п. Когда устанавливаемое в глаз устройство 210 устанавливается в глаз, выпуклая поверхность 224 обращена наружу в окружающую среду, тогда как вогнутая поверхность 226 обращена внутрь к поверхности роговицы. Поэтому выпуклая поверхность 224 может считаться внешней, верхней поверхностью устанавливаемого в глаз устройства 210, тогда как вогнутая поверхность 226 может считаться внутренней, нижней поверхностью. Вид "снизу", показанный на фиг. 2A, обращен к вогнутой поверхности 226. Из показанного на фиг. 2A вида снизу внешняя граница 222 возле наружной окружности изогнутого диска изогнута для продолжения за страницу, тогда как центральная область 221 возле центра диска изогнута для продолжения внутрь страницы.
[0064] Подложка 230 встраивается в полимерный материал 220. Подложку 230 можно встраивать для расположения по внешней границе 222 полимерного материала 220 вдали от центральной области 221. Подложка 230 не мешает зрению, потому что находится слишком близко к глазу, чтобы попасть в фокус, и расположена вдали от центральной области 221, где падающий свет пропускается в светочувствительные части глаза. Кроме того, подложку 230 можно создать из прозрачного материала, чтобы еще больше уменьшить воздействие на зрительное восприятие.
[0065] Подложка 230 может иметь форму плоского кругового кольца (например, диска с центрированным отверстием). Плоская поверхность подложки 230 (например, по радиальной ширине) является платформой для установки электроники, например микросхем (например, с помощью монтажа методом перевернутого кристалла), и для микроструктурирования проводящих материалов (например, посредством методик микрообработки, таких как фотолитография, осаждение, гальванопокрытие и т. п.) для создания электродов, антенны (антенн) и/или межсоединений. Подложка 230 и полимерный материал 220 могут быть приблизительно осесимметричны относительно общей центральной оси. Подложка 230 может иметь, например, диаметр около 10 миллиметров, радиальную ширину около 1 миллиметра (например, внешний радиус на 1 миллиметр больше внутреннего радиуса) и толщину около 50 микрон. Однако эти размеры предоставляются только с целью примера и никоим образом не ограничивают настоящее раскрытие изобретения. Подложку 230 можно реализовать в ряде разных типоразмеров аналогично обсуждению подложки 130 выше применительно к фиг. 1.
[0066] Рамочная антенна 270, контроллер 250 и интерактивная биоэлектроника 260 располагаются на встроенной подложке 230. Контроллер 250 может быть микросхемой, включающей в себя логические элементы, сконфигурированные для управления интерактивной биоэлектроникой 260 и рамочной антенной 270. Контроллер 250 электрически подключается к рамочной антенне 270 с помощью межсоединений 257, также расположенных на подложке 230. Аналогичным образом контроллер 250 электрически подключается к интерактивной биоэлектронике 260 с помощью межсоединения 251. Межсоединения 251, 257, рамочную антенну 270 и любые проводящие электроды (например, для электрохимического биодатчика анализируемого вещества и т. п.) можно образовать из проводящих материалов, структурированных на подложке 230 с помощью процесса для точного структурирования таких материалов, например осаждения, фотолитографии и т. п. Проводящие материалы, структурированные на подложке 230, могут быть, например, золотом, платиной, палладием, титаном, углеродом, алюминием, медью, серебром, хлористым серебром, проводниками, образованными из благородных материалов, металлов, их сочетаний и т. п.
[0067] Как показано на фиг. 2A, которая является видом, обращенным к выпуклой поверхности 224 устанавливаемого в глаз устройства 210, модуль 260 интерактивной биоэлектроники устанавливается на стороне подложки 230, обращенной к выпуклой поверхности 224. Там, где модуль 260 интерактивной биоэлектроники включает в себя биодатчик анализируемого вещества, например, установка такого биодатчика на подложку 230 близко к выпуклой поверхности 224 позволяет биодатчику измерять концентрации анализируемого вещества в слезной пленке 42, покрывающей выпуклую поверхность 224 полимерного материала 220 (например, слой слезной пленки, распределенный движением века). Однако электронику, электроды и т. п., расположенные на подложке 230, можно устанавливать либо на "внутреннюю" сторону (например, расположенную ближе всего к вогнутой поверхности 226), либо на "внешнюю" сторону (например, расположенную ближе всего к выпуклой поверхности 224). Кроме того, в некоторых вариантах осуществления некоторые электронные компоненты можно устанавливать на одной стороне подложки 230, тогда как другие электронные компоненты устанавливаются на противоположной стороне, и соединения между ними можно создать посредством проводящих материалов, проходящих через подложку 230.
[0068] Рамочная антенна 270 является слоем проводящего материала, структурированного вдоль плоской поверхности подложки для образования плоского проводящего кольца. В некоторых случаях рамочную антенну 270 можно образовать без создания замкнутой рамки. Например, антенна 270 может иметь вырез для предоставления пространства для контроллера 250 и интерактивной биоэлектроники 260, как проиллюстрировано на фиг. 2A. Однако рамочную антенну 270 можно разместить в виде непрерывной полосы из проводящего материала, которая один или несколько раз полностью огибает плоскую поверхность подложки 230. Например, полосу из проводящего материала с несколькими витками можно структурировать на стороне подложки 230, противоположной контроллеру 250 и интерактивной биоэлектронике 260. Межсоединения между концами такой навитой антенны (например, входами антенны) затем можно пропустить через подложку 230 к контроллеру 250.
[0069] Фиг. 2C – боковое поперечное сечение примерного устанавливаемого в глаз электронного устройства 210 при установке на поверхность 22 роговицы глаза 10. Фиг. 2D – приближенное боковое поперечное сечение, усиленное для показа слоев 40, 42 слезной пленки, окружающих открытые поверхности 224, 226 примерного устанавливаемого в глаз устройства 210. Отметим, что относительные размеры на фиг. 2C и 2D не обязательно приведены в масштабе, а изображены только с целью объяснения при описании компоновки примерного устанавливаемого в глаз электронного устройства 210. Например, общая толщина устанавливаемого в глаз устройства может составлять около 200 микрон, тогда как толщина слоев 40, 42 слезной пленки может составлять около 10 микрон, хотя это соотношение может и не отражаться на чертежах. Некоторые аспекты излишне подчеркнуты для иллюстрации и упрощения объяснения.
[0070] Глаз 10 включает в себя роговицу 20, которая прикрывается путем сведения верхнего века 30 и нижнего века 32 поверх глаза 10. Падающий свет принимается глазом 10 через роговицу 20, где свет оптически направляется в светочувствительные элементы глаза 10 (например, палочки и колбочки, и т. п.), чтобы стимулировать зрительное восприятие. Движение век 30, 32 распределяет слезную пленку по открытой поверхности 22 роговицы глаза 10. Слезная пленка является водным раствором, выделяемым слезной железой для защиты и увлажнения глаза 10. Когда устанавливаемое в глаз устройство 210 устанавливается в глаз 10, слезная пленка покрывает вогнутую и выпуклую поверхности 224, 226 с помощью внутреннего слоя 40 (по вогнутой поверхности 226) и внешнего слоя 42 (по выпуклому слою 224). Слои 40, 42 слезной пленки могут иметь толщину около 10 микрон и составлять вместе около 10 микролитров.
[0071] Слои 40, 42 слезной пленки распределяются по поверхности 22 роговицы и/или выпуклой поверхности 224 в результате движения век 30, 32. Например, веки 30, 32 понимаются и опускаются соответственно для распространения небольшого объема слезной пленки по поверхности 22 роговицы и/или выпуклой поверхности 224 устанавливаемого в глаз устройства 210. Слой 40 слезной пленки на поверхности 22 роговицы также облегчает установку устанавливаемого в глаз устройства 210 с помощью капиллярных сил между вогнутой поверхностью 226 и поверхностью 22 роговицы. В некоторых вариантах осуществления устанавливаемое в глаз устройство 210 также может удерживаться поверх глаза частично с помощью сил вакуума к поверхности 22 роговицы вследствие вогнутой кривизны обращенной к глазу вогнутой поверхности 226.
[0072] Как показано в виде в поперечном сечении на фиг. 2C и 2D, подложка 230 может быть наклонена так, что плоские установочные поверхности подложки 230 приблизительно параллельны соседней части выпуклой поверхности 224. Как описано выше, подложка 230 является сплющенным кольцом с внутренней поверхностью 232 (ближе к вогнутой поверхности 226 полимерного материала 220) и внешней поверхностью 234 (ближе к выпуклой поверхности 224). Подложка 230 может иметь электронные компоненты и/или структурированные проводящие материалы, установленные на одну либо обе установочные поверхности 232, 234. Как показано на фиг. 2D, сенсорная электроника 260, контроллер 250 и проводящее межсоединение 251 устанавливаются на внешней поверхности 234 так, что сенсорная электроника 260 находится сравнительно ближе к выпуклой поверхности 224, чем если бы она устанавливалась на внутренней поверхности 232.
III. Примерный глазной электрохимический датчик анализируемого вещества
[0073] Фиг. 3 – функциональная блок-схема системы 300 для электрохимического измерения концентрации анализируемого вещества в слезной пленке. Система 300 включает в себя устанавливаемое в глаз устройство 310 со встроенными электронными компонентами, питаемыми внешним считывающим устройством 340. Устанавливаемое в глаз устройство 310 включает в себя антенну 312 для улавливания радиочастотного излучения 341 от внешнего считывающего устройства 340. Устанавливаемое в глаз устройство 310 включает в себя выпрямитель 314, накопитель 316 энергии и регулятор 318 для формирования напряжений 330, 332 питания для управления встроенной электроникой. Устанавливаемое в глаз устройство 310 включает в себя электрохимический датчик 320 с рабочим электродом 322 и электродом 323 сравнения, управляемыми интерфейсом 321 датчика. Устанавливаемое в глаз устройство 310 включает в себя аппаратную логику 324 для сообщения результатов от датчика 320 внешнему считывающему устройству 340 путем модулирования полного сопротивления у антенны 312. Модулятор 325 полного сопротивления (символически показанный на фиг. 3 в виде ключа) может использоваться для модулирования полного сопротивления антенны в соответствии с командами от аппаратной логики 324. Аналогично устанавливаемым в глаз устройствам 110, 210, рассмотренным выше применительно к фиг. 1 и 2, устанавливаемое в глаз устройство 310 может включать в себя установочную подложку, встроенную в полимерный материал, сконфигурированный для установки в глаз.
[0074] Электрохимический датчик 320 может располагаться на установочной поверхности такой подложки близко к поверхности глаза (например, соответствующей интерактивной биоэлектронике 260 на внутренней стороне 232 подложки 230), чтобы измерять концентрацию анализируемого вещества в слое слезной пленки, помещенном между устанавливаемым в глаз устройством 310 и глазом (например, внутреннем слое 40 слезной пленки между устанавливаемым в глаз устройством 210 и поверхностью 22 роговицы). Однако в некоторых вариантах осуществления электрохимический датчик может располагаться на установочной поверхности такой подложки далеко от поверхности глаза (например, соответствующей внешней стороне 234 подложки 230), чтобы измерять концентрацию анализируемого вещества в слое слезной пленки, покрывающем открытую поверхность устанавливаемого в глаз устройства 310 (например, внешнем слое 42 слезной пленки, помещенном между выпуклой поверхностью 224 полимерного материала 210 и атмосферой и/или закрытыми веками).
[0075] Со ссылкой на фиг. 3 электрохимический датчик 320 измеряет концентрацию анализируемого вещества путем подачи напряжения между электродами 322, 323, которого достаточно для побуждения продуктов катализированного реагентом анализируемого вещества реагировать электрохимически (например, реакция восстановления и/или окисления) на рабочем электроде 322. Электрохимические реакции на рабочем электроде 322 формируют амперометрический ток, который можно измерять на рабочем электроде 322. Интерфейс 321 датчика, например, может подавать напряжение восстановления между рабочим электродом 322 и электродом 323 сравнения для восстановления продуктов от катализированного реагентом анализируемого вещества на рабочем электроде 322. Дополнительно или в качестве альтернативы интерфейс 321 датчика может подавать напряжение окисления между рабочим электродом 322 и электродом 323 сравнения для окисления продуктов от катализированного реагентом анализируемого вещества на рабочем электроде 322. Интерфейс 321 датчика измеряет амперометрический ток и предоставляет результат аппаратной логике 324. Интерфейс 321 датчика может включать в себя, например, потенциостат, подключенный к обоим электродам 322, 323, чтобы одновременно подавать напряжение между рабочим электродом 322 и электродом 323 сравнения и измерять результирующий амперометрический ток посредством рабочего электрода 322.
[0076] Выпрямитель 314, накопитель 316 энергии и регулятор 318 напряжения работают для сбора энергии из принятого радиочастотного излучения 341. Радиочастотное излучение 341 служит причиной радиочастотных электрических сигналов на входах антенны 312. Выпрямитель 314 подключается к входам антенны и преобразует радиочастотные электрические сигналы в постоянное напряжение. Накопитель 316 энергии (например, конденсатор) подключается к выводу выпрямителя 314 для фильтрации высокочастотных составляющих постоянного напряжения. Регулятор 318 принимает отфильтрованное постоянное напряжение и выводит цифровое напряжение 330 питания для управления аппаратной логикой 324 и аналоговое напряжение 332 питания для управления электрохимическим датчиком 320. Например, аналоговое напряжение питания может быть напряжением, используемым интерфейсом 321 датчика для подачи напряжения между электродами 322, 323 датчика, чтобы формировать амперометрический ток. Цифровое напряжение 330 питания может быть напряжением, подходящим для возбуждения цифровых логических схем, например приблизительно 1,2 вольта, приблизительно 3 вольта и т. п. Прием радиочастотного излучения 341 от внешнего считывающего устройства 340 (или из другого источника, например излучения окружающей среды и т. п.) заставляет напряжения 330, 332 питания поступать в датчик 320 и аппаратную логику 324. При наличии питания датчик 320 и аппаратная логика 324 конфигурируются для формирования и измерения амперометрического тока и сообщения результатов.
[0077] Результаты датчика можно вернуть внешнему считывающему устройству 340 посредством обратного излучения 343 от антенны 312. Аппаратная логика 324 принимает выходной ток от электрохимического датчика 320 и модулирует (325) полное сопротивление антенны 312 в соответствии с амперометрическим током, измеренным датчиком 320. Полное сопротивление антенны и/или изменение полного сопротивления антенны обнаруживается внешним считывающим устройством 340 посредством сигнала 343 обратного излучения. Внешнее считывающее устройство 340 может включать в себя входной каскад 342 антенны и логические компоненты 344, чтобы декодировать информацию, указанную сигналом 343 обратного излучения, и предоставить цифровые входные данные в систему 346 обработки. Внешнее считывающее устройство 340 ассоциирует сигнал 343 обратного излучения с результатом датчика (например, посредством системы 346 обработки в соответствии с предварительно запрограммированным отношением, ассоциирующим полное сопротивление антенны 312 с результатом датчика 320). Система 346 обработки затем может сохранить указанные результаты датчика (например, значения концентрации анализируемого вещества в слезной пленке) в локальном запоминающем устройстве и/или внешнем запоминающем устройстве (например, путем осуществления связи с внешним запоминающим устройством через сеть).
[0078] В некоторых вариантах осуществления один или несколько признаков, показанных в виде отдельных функциональных блоков, можно реализовать ("упаковать”) в одной микросхеме. Например, устанавливаемое в глаз устройство 310 можно реализовать с помощью выпрямителя 314, накопителя 316 энергии, регулятора 318 напряжения, интерфейса 321 датчика и аппаратной логики 324, упакованных в одну микросхему или модуль контроллера. Такой контроллер может иметь межсоединения ("входы"), подключенные к рамочной антенне 312 и электродам 322, 323 датчика. Такой контроллер функционирует для сбора энергии, принятой в рамочной антенне 312, подачи напряжения между электродами 322, 323, достаточного для выработки амперометрического тока, измерения амперометрического тока и указания измеренного тока посредством антенны 312 (например, посредством обратного излучения 343).
[0079] Фиг. 4A – блок-схема алгоритма процесса 400 для управления амперометрическим датчиком в устанавливаемом в глаз устройстве, чтобы измерять концентрацию анализируемого вещества в слезной пленке. Радиочастотное излучение принимается в антенне в устанавливаемом в глаз устройстве, включающем в себя встроенный электрохимический датчик (402). Электрические сигналы вследствие принятого излучения выпрямляются и регулируются для питания электрохимического датчика и ассоциированного контроллера (404). Например, к входам антенны можно подключить выпрямитель и/или регулятор, чтобы выводить постоянное напряжение питания для питания электрохимического датчика и/или контроллера. Напряжение, достаточное для вызова электрохимических реакций на рабочем электроде, подается между рабочим электродом и электродом сравнения в электрохимическом датчике (406). Амперометрический ток измеряется посредством рабочего электрода (408). Например, потенциостат может подавать напряжение между рабочим электродом и электродом сравнения, измеряя при этом результирующий амперометрический ток посредством рабочего электрода. Измеренный амперометрический ток указывается по беспроводной связи с помощью антенны (410). Например, можно манипулировать обратным излучением для указания результата датчика путем модулирования полного сопротивления антенны.
[0080] Фиг. 4B – блок-схема алгоритма процесса 420 для управления внешним считывающим устройством, чтобы запросить амперометрический датчик в устанавливаемом в глаз устройстве измерить концентрацию анализируемого вещества в слезной пленке. Радиочастотное излучение от внешнего считывающего устройства передается в электрохимический датчик, установленный в глазу (422). Переданного излучения хватает для питания электрохимического датчика энергией из излучения достаточно долго, чтобы выполнить измерение и сообщить результаты (422). Например, используемое для питания электрохимического датчика радиочастотное излучение может быть аналогично излучению 341, переданному из внешнего считывающего устройства 340 устанавливаемому в глаз устройству 310, описанному выше применительно к фиг. 3. Затем внешнее считывающее устройство принимает обратное излучение, указывающее измерение от электрохимического датчика анализируемого вещества (424). Например, обратное излучение может быть аналогично сигналам 343 обратного излучения, отправленным из устанавливаемого в глаз устройства 310 внешнему считывающему устройству 340, описанным выше применительно к фиг. 3. Затем обратное излучение, принятое внешним считывающим устройством, ассоциируется с концентрацией анализируемого вещества в слезной пленке (426). В некоторых случаях значения концентрации анализируемого вещества можно хранить в памяти внешнего считывающего устройства (например, в системе 346 обработки) и/или в сетевом хранилище данных.
[0081] Например, результат датчика (например, измеренный амперометрический ток) можно кодировать в обратном излучении путем модулирования полного сопротивления у создающей обратное излучение антенны. Внешнее считывающее устройство может обнаруживать полное сопротивление антенны и/или изменение полного сопротивления антенны на основе частоты, амплитуды и/или фазового сдвига обратного излучения. Тогда результат датчика можно извлечь путем ассоциации значения полного сопротивления с результатом датчика, обращая процедуру кодирования, применяемую в устанавливаемом в глаз устройстве. Таким образом, считывающее устройство может отображать обнаруженное значение полного сопротивления антенны в значение амперометрического тока. Значение амперометрического тока приблизительно пропорционально концентрации анализируемого вещества в слезной пленке при чувствительности (например, масштабном коэффициенте), связывающей амперометрический ток и ассоциированную концентрацию анализируемого вещества в слезной пленке. Значение чувствительности можно определять, например, частично в соответствии с полученными опытным путем коэффициентами калибровки.
IV. Идентификация примерного устанавливаемого в глаз устройства
[0082] Фиг. 5A – блок-схема системы 500 с устанавливаемым в глаз устройством 530, связанным с внешним считывающим устройством 510. Устанавливаемое в глаз устройство 530 конфигурируется для контактной установки на поверхность роговицы глаза 10. Устанавливаемое в глаз устройство 530 может функционировать для вывода идентифицирующей последовательности и сообщения идентифицирующей последовательности внешнему считывающему устройству 510. Используя идентифицирующую последовательность, считывающее устройство 510 может извлекать и/или сохранять данные, характерные для конкретного устройства 530, например конфигурационную и/или калибровочную информацию. Считывающее устройство 510 может различать разные устанавливаемые в глаз устройства, используя идентифицирующие последовательности от каждого из них, и ассоциировать специфичные для устройства данные с каждым устройством. По существу, устанавливаемому в глаз устройство 510 не нужно никакого встроенного программируемого запоминающего устройства для хранения данных. Вместо этого считывающее устройство 510 (или база данных, доступная считывающему устройству 510) может хранить специфичную для устройства информацию способом, который ассоциирует сохраненную информацию с идентифицирующими последовательностями устанавливаемого в глаз устройства.
[0083] Внешнее считывающее устройство 510 включает в себя систему 512 обработки и запоминающее устройство 514. Запоминающее устройство 514 может быть энергозависимыми и/или энергонезависимыми машиночитаемыми носителями, расположенными в считывающем устройстве 510 и/или состоящими в связи по сети со считывающим устройством 510. Запоминающее устройство 514 может быть аналогично, например, запоминающему устройству 182 во внешнем считывающем устройстве 180, обсуждаемом выше применительно к фиг. 1. Система 512 обработки может быть вычислительной системой, которая исполняет сохраненное в запоминающем устройстве 514 программное обеспечение, чтобы побудить систему 500 работать так, как описано в этом документе. Считывающее устройство 510 может встраиваться в носимое устройство, например устройство, сконфигурированное для ношения довольно близко к глазу пользователя, такое как головной убор, ободок, серьга, подвеска, очки и т. п. Считывающее устройство 510 также может встраиваться в часы, мобильный телефон или другое персональное электронное устройство.
[0084] В некоторых примерах считывающее устройство 510 может получать одно или несколько измерений от датчика (датчиков) на устанавливаемом в глаз устройстве 530 (например, путем периодической передачи измерительного сигнала, чтобы побудить включенный в устанавливаемое в глаз устройство 530 электрохимический датчик получить измерение и сообщить результаты, аналогично описанной применительно к фиг. 1-4 системе). Внешнее считывающее устройство 510 также может включать в себя антенну (не показана) для передачи радиочастотного излучения 520, собираемого устанавливаемым в глаз устройством 530. Внешнее считывающее устройство 510 также может принимать информацию, переданную обратно считывающему устройству с помощью обратного излучения 522. Например, полное сопротивление антенны в устанавливаемом в глаз устройстве 530 можно модулировать в соответствии с идентифицирующей последовательностью так, что обратное излучение 522 указывает идентифицирующую последовательность. Обратное излучение 522 также может указывать, например, измерения от датчика. Внешнее считывающее устройство 510 также может использовать запоминающее устройство 514 для хранения указаний специфичной для устройства информации 517 (например, измерений амперометрического тока), сообщенных от устанавливаемого в глаз устройства 530.
[0085] Фиг. 5B – блок-схема устанавливаемого в глаз устройства 530, описанного применительно к фиг. 5A. Устанавливаемое в глаз устройство 530 может включать в себя собирающие энергию системы для сбора энергии из падающего излучения 520 (и/или других источников), чтобы питать устройство 530. Например, электроника для выполнения измерений и сообщения результата измерения может питаться с помощью собирающих энергию схем.
[0086] Устанавливаемое в глаз устройство 530 может включать в себя электронику 532 связи, генератор 534 идентифицирующей последовательности, антенну 536 и датчик 538 (или другую интерактивную биоэлектронику). Генератор 534 идентифицирующей последовательности может конфигурироваться для вывода идентифицирующей последовательности. Идентифицирующая последовательность может быть по существу уникальной последовательностью значений (например, последовательностью двоичных значений), которые предоставляют уникальный отличительный "отпечаток" для использования при нахождении отличия конкретного устанавливаемого в глаз устройства 530 от других. Генератор 534 последовательности может конфигурироваться для повторяемого (например, единообразного) вывода последовательности в ответ на приглашение, так что одно и то же конкретное устройство 530 может единообразно ассоциироваться с одной и той же идентифицирующей последовательностью. Например, генератор 534 идентифицирующей последовательности может быть схемой, которая принимает приглашение и выводит идентифицирующую последовательность. Генератор 534 последовательности может быть схемой, которая встраивается в управляющую микросхему устанавливаемого в глаз устройства 530. В некоторых примерах идентифицирующая последовательность может быть порядковым номером, который наносится на устанавливаемое в глаз устройство 530 в процессе производства. Например, реализацию схемы генератора 534 последовательности можно настроить во время производства для вывода по существу уникальной последовательности верхних/нижних значений. Каждому производимому глазному устройству можно назначать разную идентифицирующую последовательность, и схемы генератора последовательности у каждого устройства можно настроить соответствующим образом.
[0087] Дополнительно или в качестве альтернативы генератор 534 последовательности может конфигурироваться для формирования идентифицирующей последовательности для устанавливаемого в глаз устройства 530 на основе изменений процесса в одном или нескольких компонентах схемы. Например, можно создать схему сравнения, которая сравнивает пороговые напряжения двух разных транзисторов (или наборов транзисторов). Некоррелированные колебания порогового напряжения в таких парах можно усилить и оцифровать, чтобы создать последовательность двоичных значений, зависящую от состояния каждой схемы сравнения. Отдельные схемы сравнения двоичных состояний можно создать из схемы сравнения (например, схемы-защелки) с перекрестно соединенными логическими вентилями. После сброса каждая схема сравнения переходит в одно из двух возможных состояний в зависимости от случайного смещения между пороговыми напряжениями. Положительная обратная связь в перекрестно соединенной компоновке усиливает небольшие колебания, чтобы предусмотреть снятие показаний. Тогда матрицу из многих таких схем можно использовать для создания идентифицирующей последовательности с нужным количеством разрядов. Поскольку результирующая идентифицирующая последовательность основывается на случайных некоррелированных колебаниях в пороговом напряжении транзистора (или других изменениях процесса в кристалле и т. п.), идентифицирующая последовательность может быть не полностью уникальной (то есть две разные схемы идентификации могут сформировать идентичные идентифицирующие последовательности). Кроме того, такой генератор 534 последовательности, который опирается на случайные изменения процесса, может не приходить единообразно к одной и той же выходной последовательности. Например, сравнения между очень близкими пороговыми напряжениями могут не приходить единообразно к одному и тому же значению, и некоторые схемы могут систематически менять свой выход со временем из-за неравномерного ухудшения сопоставимых компонентов схемы. Однако вероятность таких неопределенностей можно уменьшить путем использования идентифицирующих последовательностей с относительно большей длиной слова (то есть большим количеством разрядов).
[0088] В примере генератор 534 последовательности может включать в себя схемы с несколькими состояниями, каждая из которых конфигурируется для прихода в одно из нескольких возможных состояний, и каждая схема состояния может представлять разряд (или несколько разрядов) в по существу уникальной идентифицирующей последовательности. Пример такой схемы состояния может включать в себя перекрестно соединенный вентиль ИЛИ-НЕ. Можно разместить пару транзисторов, чтобы побудить схему переходить в одно состояние или другое в зависимости от разности порогового напряжения между ними. Каждый транзистор имеет вывод затвора, вывод истока и вывод стока. Проводимость между выводами стока и истока частично определяется напряжением, приложенным к выводам затвора и истока, при этом напряжение Vgs затвора-истока превышает пороговое Vth, приводя к ненулевому току Ids стока-истока. Пару транзисторов можно соединить с затвором первого транзистора, подключенным к истоку второго транзистора, и затвором второго транзистора, подключенным к истоку первого транзистора. Сток каждого транзистора можно подключить к линии питания (например, Vdd), а исток каждого транзистора можно подключить к линии заземления. Соответствующие подключения к линии питания и линии заземления можно осуществить через транзистор, управляемый линией сброса. После сброса схемы выводы истока и перекрестно соединенные выводы затвора устанавливаются в нижнее значение (например, землю).
[0089] Во время сброса в низкое напряжение один из двух перекрестно соединенных транзисторов становится проводящим раньше другого (например, транзистора с меньшим пороговым напряжением). Ток через транзистор, который становится проводящим, сначала создает положительную обратную связь для увеличения напряжения затвора-истока у первого проводящего транзистора, уменьшая при этом проводимость второго транзистора посредством перекрестно соединенного стока/затвора. Затем стоки двух перекрестно соединенных транзисторов устанавливаются один в высоком напряжении, а другой – в низком напряжении в зависимости от того, какой из двух транзисторов имеет большее пороговое напряжение. Поскольку пороговое напряжение Vth является функцией колебаний физических свойств канальных областей транзистора (например, подвижность носителей заряда, ширина и длина канала, проводимость оксида и т. п.), любое из двух состояний возникает приблизительно с равной вероятностью в данной ячейке вследствие некоррелированных изменений процесса при производстве схемы. Стоки двух транзисторов (или один из них) представляют, таким образом, выходное состояние примерной схемы состояния, которая приходит в одно из нескольких возможных состояний на основе случайных изменений процесса при производстве схемы состояния. Также могут применяться другие схемы состояния на основе изменений процесса в физических свойствах в создаваемых схемах; вышеупомянутая схема состояния описывается только с целью примера.
[0090] После приема сигнала запроса от считывающего устройства 510 (например, излучения 520) устанавливаемое в глаз устройство 530 может включиться (посредством собранной энергии), и генератор 534 последовательности может вывести идентифицирующую последовательность. Электроника 532 связи может использовать антенну 536 для возврата указания идентифицирующей последовательности считывающему устройству 510. Например, электроника 532 связи может модулировать полное сопротивление антенны 536 в соответствии с идентифицирующей последовательностью, чтобы кодировать информацию, указывающую идентифицирующую последовательность, в обратном излучении 522, которое потом может быть декодировано считывающим устройством 510. Устанавливаемое в глаз устройство 530 также может включать в себя измерительную электронику, сконфигурированную для измерения амперометрического тока посредством рабочего электрода в датчике 538 и сообщения измеренного амперометрического тока посредством антенны 536, используя электронику 532 связи.
[0091] После приема обратного излучения 522 считывающее устройство 510 может использовать идентифицирующую последовательность для обращения к специфичной для устройства информации 517 в запоминающем устройстве 514. Например, считывающее устройство 510 может искать конфигурационные и/или калибровочные данные для устройства 530, дату производства, производственную партию, дату отгрузки или дату истечения срока действия устройства 530, любую информацию о прежнем использовании устройства 530, конкретного пользователя, ассоциированного с устройством 530, и т. п. Такая специфичная для устройства информация 517 может быть заранее загружена в запоминающее устройство 514 в связи, например, с производством, калибровкой, испытанием или прежним использованием (использованиями) устройства 530. К тому же считывающее устройство 510 может дополнять такую специфичную для устройства информацию 517 дополнительными показаниями датчика, пользовательскими предпочтениями и т. п., так что дополнительная информация ассоциируется с идентифицирующей последовательностью, которая идентифицирует конкретное устройство 530. Дополнительно или в качестве альтернативы считывающее устройство 510 может обращаться к специфичной для устройства информации, сохраненной нелокально (например, в базе данных, сохраненной на сервере, связанном со считывающим устройством 510).
[0092] При получении доступа специфичная для устройства информация 517 может затем использоваться считывающим устройством 510 для управления устанавливаемым в глаз устройством 530. Например, считывающее устройство 510 может использовать конфигурационные данные, включенные в специфичную для устройства информацию 517, для определения того, как часто (или при каких условиях) опрашивать устанавливаемое в глаз устройство 530 на предмет показаний. Конфигурационные данные также могут задавать нужное время стабилизации амперометрического тока для электрохимического датчика 538, и поэтому считывающее устройство 510 может конфигурироваться для указания устанавливаемому в глаз устройству 530 сначала приложить напряжение к электродам в датчике 538 в течение периода, пока стабилизируется амперометрический ток (например, когда электрохимические реакции на рабочем электроде достигают устойчивого состояния). После времени стабилизации считывающее устройство 510 может пригласить устанавливаемое в глаз устройство 530 измерить амперометрический ток и указать измеренный ток посредством обратного излучения 522. Также возможны другие специфичные для устройства рабочие предпочтения. Дополнительно или в качестве альтернативы считывающее устройство 510 может использовать калибровочные данные, чтобы интерпретировать показания датчика (то есть измерения амперометрического тока). Такие калибровочные данные могут включать в себя, например, чувствительность и/или смещение для задания калибровочной кривой, которая соотносит измерения тока с концентрациями анализируемого вещества. Пример процедуры калибровки и ассоциированных с ней результирующих калибровочных значений описывается ниже применительно к фиг. 7-8.
[0093] В результате хранения специфичной для устройства информации 517 вне устройства и сопоставления такой информации с устройством с использованием по существу уникальной идентифицирующей последовательности, выведенной из генератора 534 последовательности, устройство 530 не требует встроенного программируемого запоминающего устройства. По существу, устройство 530 без запоминающего устройства не хранит никакой характерной для пользователя информации (например, предшествующие показания датчика и т. п.). Такая конфигурация без запоминающего устройства посредством этого смягчает возможные проблемы конфиденциальности, потому что характерная для пользователя информация хранится на платформе, подходящей для встраивания процедур защиты данных, например аккредитованных входов в систему, схем шифрования и т. п., и эта платформа может быть любым сочетанием считывающего устройства 510 и/или внешних серверов. Кроме того, конфигурация без запоминающего устройства смягчает проблемы, связанные с утратой сохраненных в устройстве 530 данных в случае утраты устройства (например, из-за открепления устройства 530 от глаза 10). По существу, описанная в этом документе конфигурация без запоминающего устройства упрощает реализации, в которых устанавливаемое в глаз устройство 530 может быть одноразовым изделием, аналогичным одноразовой контактной линзе, применяемой при коррекции зрения.
[0094] Фиг. 6A-6C иллюстрируют различные примерные процессы, которые могут привлекаться при ассоциации специфичной для устройства информации с конкретным устанавливаемым в глаз устройством в соответствии с идентифицирующей последовательностью, выведенной из устанавливаемого в глаз устройства. Фиг. 6A – процесс, выполняемый считывающим устройством для получения идентифицирующей последовательности от устанавливаемого в глаз устройства, а затем извлечения специфичной для устройства информации. Фиг. 6B – процесс, выполняемый устанавливаемым в глаз устройством для сообщения идентифицирующей последовательности для конкретного устанавливаемого в глаз устройства в ответ на запрос от считывающего устройства. Фиг. 6C – процесс, выполняемый считывающим устройством для сохранения специфичной для устройства информации, ассоциированной с конкретным устанавливаемым в глаз устройством путем ассоциации этой информации с идентифицирующей последовательностью для конкретного устройства.
[0095] Фиг. 6A – блок-схема алгоритма примерного процесса 600 для извлечения специфичной для устройства информации на основе идентифицирующей последовательности, принятой от устанавливаемого в глаз устройства. Процесс 600 включает в себя передачу сигнала запроса в устанавливаемое в глаз устройство на этапе 602. Например, считывающее устройство 510 может передавать излучение 520 к устройству 530. После приема сигнала запроса устанавливаемое в глаз устройство отправляет ответный сигнал, указывающий идентифицирующую последовательность для устанавливаемого в глаз устройства. Устройство 530 может вывести последовательность из генератора 534 и модулировать полное сопротивление антенны, чтобы заставить обратное излучение 522 указывать идентифицирующую последовательность. Результирующий ответный сигнал, указывающий идентифицирующую последовательность, принимается на этапе 604. Например, считывающее устройство 510 может принять обратное излучение 522, и идентифицирующую последовательность можно декодировать из принятого обратного излучения. Затем идентифицирующую последовательность можно использовать для извлечения специфичной для устройства информации на этапе 606. Например, считывающее устройство 510 может использовать идентифицирующую последовательность для поиска специфичной для устройства информации 517 о конфигурации, калибровке, происхождении, пользователе и/или прежнем использовании в запоминающем устройстве 514 или в базе данных, доступной посредством считывающего устройства 510.
[0096] Фиг. 6B – блок-схема алгоритма примерного процесса 610 для сообщения идентифицирующей последовательности из устанавливаемого в глаз устройства. Процесс 610 включает в себя прием сигнала запроса в устанавливаемом в глаз устройстве на этапе 612. Например, устанавливаемое в глаз устройство 530 может принимать излучение 520 от считывающего устройства 510, как описано выше применительно к фиг. 5. В ответ на прием сигнала запроса (612) устанавливаемое в глаз устройство может сформировать идентифицирующую последовательность на этапе 614. Например, идентифицирующую последовательность можно вывести из генератора 534 последовательности, который может быть схемой, сконфигурированной для повторяемого (например, единообразного) вывода последовательности разрядов для образования идентифицирующей последовательности. Идентифицирующая последовательность может быть по существу уникальной, так что конкретное устанавливаемое в глаз устройство можно практически однозначно идентифицировать с использованием идентифицирующей его последовательности. Идентифицирующая последовательность может быть жестко закодирована в генераторе 534 последовательности аналогично порядковому номеру, либо идентифицирующая последовательность может, по меньшей мере частично, выводится в соответствии с одним или несколькими компонентами схемы, которые конфигурируются для прихода в одно из нескольких возможных состояний на основе изменений процесса между компонентами (например, некоррелированных колебаний в пороговых напряжениях транзистора и т. п.). Устанавливаемое в глаз устройство затем может использовать антенну для сообщения по беспроводной связи указания идентифицирующей последовательности на этапе 616. Например, электроника 532 связи может модулировать полное сопротивление антенны 536, чтобы кодировать указание идентифицирующей последовательности в обратном излучении 522 (например, в соответствии с модуляциями в амплитуде, фазе, частоте и т. п. обратного излучения).
[0097] Фиг. 6C – блок-схема алгоритма примерного процесса 620 для сохранения специфичной для устройства информации для устанавливаемого в глаз устройства. Процесс 620 включает в себя передачу сигнала запроса в устанавливаемое в глаз устройство на этапе 622 и прием результирующего ответного сигнала, указывающего идентифицирующую последовательность, на этапе 624. Этапы 622 и 624 аналогичны этапам 602 и 604 процесса 600 и побуждают считывающее устройство получить идентифицирующую последовательность для устанавливаемого в глаз устройства. Затем считывающее устройство может определить специфичную для устройства информацию для устанавливаемого в глаз устройства на этапе 626. Например, считывающее устройство 510 может получить измерение датчика от устанавливаемого в глаз устройства 530 и определить соответствующую концентрацию анализируемого вещества. В другом примере считывающее устройство 510 может выполнить калибровку амперометрического датчика в устанавливаемом в глаз устройстве 530 и определить одно или несколько калибровочных значений на основе такой калибровки. В другом примере считывающее устройство 510 может определить пользователя для ассоциации с конкретным устанавливаемым в глаз устройством 530 (например, посредством входных данных в интерфейс пользователя считывающего устройства 510 или в соответствии с заранее установленными настройками, и т. п.). Считывающим устройством 510 могут определяться другие примеры специфичной для устройства информации. Как только определяется такая специфичная для устройства информация, на этапе 628 информацию можно сохранить в формате, который ассоциирует специфичную для устройства информацию с идентифицирующей последовательностью. По существу, специфичную для устройства информацию можно повторно вызывать (например, обращаться к ней) с использованием идентифицирующей последовательности для поиска специфичной для устройства информации для конкретного устанавливаемого в глаз устройства 510. Специфичную для устройства информацию можно сохранить в запоминающем устройстве 514 считывающего устройства 510 (например, специфичную для устройства информацию 517) и/или в базе данных, доступной считывающему устройству 510 (например, с помощью связи по сети).
V. Примерное применение: калибровочная информация
[0098] В некоторых примерах специфичная для устройства информация, которая может ассоциироваться с конкретным устанавливаемым в глаз устройством с использованием идентифицирующей его последовательности, может включать в себя калибровочную информацию для одного или нескольких датчиков, включенных в устройство (например, биодатчика 162, описанного применительно к фиг. 1). Такие датчики могут включать в себя, например, электрохимические датчики анализируемого вещества, температурные датчики, светочувствительные датчик (например, фотоэлементы), датчики внутриглазного давления (и/или тензодатчики), датчики ускорения (акселерометры) и другие датчики для получения измерений. В некоторых примерах устанавливаемое в глаз устройство может быть оборудовано датчиками для наблюдения за состоянием глаз, например датчиками для измерения формы и/или толщины роговицы. Такие датчики также могут ассоциироваться с калибровочной информацией для введения поправки на систематические и/или случайные колебания в выходном сигнале датчика, чтобы отображать полученные датчиком измерения в физические величины. Фиг. 7 и 8 описывают пример, в котором устанавливаемое в глаз устройство с электрохимическим датчиком анализируемого вещества ассоциируется с калибровочной информацией для датчика анализируемого вещества, используя идентифицирующую его последовательность. Однако отметим, что устанавливаемое в глаз устройство дополнительно или в качестве альтернативы может содержать другие датчики (например, температуры, света, давления и т. п.), и калибровочную информацию можно ассоциировать с устанавливаемым в глаз устройством, используя идентифицирующую его последовательность.
[0099] Фиг. 7A – блок-схема примерного глазного датчика анализируемого вещества, проходящего калибровку. Устанавливаемое в глаз устройство 730 может быть аналогично устанавливаемым в глаз устройствам 110, 210, 310, 530, рассмотренным выше применительно к фиг. 1-6, и включает в себя электрохимический датчик, встроенный в полимерный материал, сконфигурированный для контактной установки в глаз. Электрохимический датчик включает в себя рабочий электрод и электрод сравнения и может функционировать для формирования амперометрического тока, указывающего концентрацию представляющего интерес анализируемого вещества (например, глюкозы). Слой реагента располагается возле рабочего электрода для повышения чувствительности электрохимического датчика к представляющему интерес анализируемому веществу. Устанавливаемое в глаз устройство 730 для измерения концентрации анализируемого вещества питается путем сбора энергии из падающего радиочастотного излучения 720. Устанавливаемое в глаз устройство 730 сообщает по беспроводной связи результаты датчика внешнему считывающему устройству 710 с помощью обратного излучения 722.
[00100] Считывающее устройство 710 включает в себя систему 712 обработки и запоминающее устройство 714, хранящее калибровочные данные 717 и результаты 718 датчика. Калибровочные данные 717 используются для отображения измерений от датчика в уровни концентрации анализируемого вещества. Калибровочные данные 717 могут включать в себя, например, коэффициенты в функции, связывающей измерения от датчика с концентрациями анализируемого вещества (например, значения угловых коэффициентов в линейном соотношении), справочную таблицу, связывающую показания датчика с уровнями концентрации анализируемого вещества, другое указание для отображения измерений от датчика в уровни концентрации анализируемого вещества, и т. п. Результаты 718 датчика могут включать в себя один или несколько предыдущих уровней концентрации анализируемого вещества в слезной пленке, измеренных системой 700. Дополнительно или в качестве альтернативы результаты 78 датчика также могут включать в себя необработанные выходные сигналы датчика (например, значения амперометрического тока).
[00101] Считывающее устройство 710 также может включать в себя устройство пользовательского ввода для указания считывающему устройству 710, что выполняется процедура калибровки. Например, пользовательский ввод может сигнализировать, что измерения от датчика получаются с использованием раствора с известной концентрацией анализируемого вещества, и побудить считывающее устройство 710 войти в режим калибровки. Пользовательский ввод также может использоваться для указания считывающему устройству 710, когда завершается калибровка, так что считывающее устройство 710 может вернуться в режим измерения для интерпретации последующих измерений в лабораторных условиях. Такой пользовательский ввод также может указывать концентрации калибровочных растворов (если применяются), чтобы предоставить считывающему устройству 710 возможность интерпретировать измерения от амперометрического датчика, полученные во время калибровки. Также можно использовать беспроводное соединение или другую методику передачи данных для предупреждения считывающего устройства 710, что выполняется процедура калибровки.
[00102] Во время калибровки система 700 обновляет калибровочные данные 717, сохраненные в запоминающем устройстве 714, в соответствии с показанием датчика на калибровочном растворе. Устанавливаемое в глаз устройство 730 помещается в калибровочный раствор 740 с известной концентрацией анализируемого вещества. Устанавливаемое в глаз устройство 730 можно поместить в калибровочный раствор 740 способом, который позволяет встроенному электрохимическому датчику анализируемого вещества измерить концентрацию анализируемого вещества в калибровочном растворе 740. Например, устанавливаемый в глаз датчик 730 анализируемого вещества можно погрузить в сосуд, заполненный калибровочным раствором 740, каплю калибровочного раствора можно поместить на внешнюю область (например, выпуклую поверхность) устанавливаемого в глаз устройства 730, и т. п.
[00103] Считывающее устройство 710 получает калибровочное измерение от устанавливаемого в глаз устройства 730 путем отправки измерительного сигнала (например, излучения 720). Считывающее устройство 710 просит устанавливаемое в глаз устройство 730 получить показание способом, аналогичным процессу 420, обсуждаемому выше применительно к фиг. 4B. Например, считывающее устройство 710 может излучать радиочастотное излучение 720 для питания устанавливаемого в глаз устройства 730, в то время как устанавливаемое в глаз устройство подает напряжение на электроды датчика и измеряет амперометрический ток на рабочем электроде. Затем считывающее устройство 710 может принять обратное излучение 722, указывающее результат измерения.
[00104] Результат датчика на калибровочном растворе используется для обновления (и/или создания) калибровочных данных 717 в запоминающем устройстве 714. Калибровочные данные 717 можно обновлять путем определения функциональной зависимости для отображения измерений от датчика в концентрации анализируемого вещества. Такая функциональная зависимость может целиком основываться на результате датчика на калибровочном растворе. Вновь определенная функциональная зависимость дополнительно или в качестве альтернативы может основываться на результате датчика на калибровочном растворе совместно с ранее измеренными калибровочными точками и/или другими предположениями либо предсказаниями, и т. п. Сохраненные калибровочные данные 717 могут включать в себя одно или несколько калибровочных значений, указывающих определенное отношение между измерениями от датчика и концентрациями анализируемого вещества (например, угловые коэффициенты в линейном соотношении). Отметим, что настоящее раскрытие изобретения применяется к калибровкам отношений помимо линейных соотношений, например полиномиальным функциональным зависимостям высшего порядка, справочной таблице и т. п.
[00105] Фиг. 7B – график, показывающий примерные значения амперометрического тока для диапазона концентраций глюкозы. Значения амперометрического тока соответствуют измерениям с помощью электрохимического датчика, сконфигурированного для измерения глюкозы. Электрохимический датчик включает в себя рабочий электрод и электрод сравнения, управляемые контроллером, например потенциостатом. Например, потенциостат может подавать напряжение между электродами, достаточное для вызова электрохимических реакций на рабочем электроде, и посредством этого формировать амперометрический ток, измеряя при этом тот амперометрический ток. Глюкооксидаза располагается возле рабочего электрода для повышения чувствительности датчика к глюкозе. Глюкооксидаза катализирует глюкозу для создания перекиси водорода, которая затем окисляется на рабочем электроде для формирования амперометрического тока. Концентрации глюкозы в слезной пленке человека могут варьироваться примерно от 0 миллимолей до 1 миллимоля (ммоль). Чтобы калибровать отклик тока у электрохимического датчика глюкозы в клинически значимом диапазоне, можно приготовить калибровочные растворы с известными концентрациями глюкозы примерно между 0 ммолей и 1 ммолем, и можно получить показания датчика в то время, как датчик помещается в каждый из калибровочных растворов, аналогично работе системы 700 в режиме калибровки, описанной выше применительно к фиг. 7A. Например, внешнее считывающее устройство 710 может получать показания датчика путем запроса устанавливаемого в глаз устройства 730 выполнить измерение в то время, как устанавливаемое в глаз устройство 730 помещается в калибровочный раствор. Затем внешнее считывающее устройство 710 может принять по беспроводной связи результат датчика аналогично процессу. Примерные результаты из такой процедуры показаны в виде окружностей на графике на фиг. 7B и перечислены в таблице ниже.
[00106] Примерные калибровочные данные показывают по существу линейное соотношение между концентрацией глюкозы и измеренным током. Включенная в график на фиг. 7B линия тренда задает отношение, связывающее ток датчика и концентрацию глюкозы в клинически значимом диапазоне примерно от 0 ммолей до 1 ммоля. Линия тренда связывает измеренные токи с калиброванными концентрациями глюкозы. Линия тренда может использоваться для определения концентрации анализируемого вещества в зависимости от тока датчика, что можно потом использовать для связки последующих измерений амперометрического тока с концентрациями анализируемого вещества. Например, при получении измерений в лабораторных условиях (аналогично компоновке системы 500, описанной применительно к фиг. 5A) внешнее считывающее устройство 710 можно запрограммировать для отображения амперометрических токов в соответствующие концентрации анализируемого вещества в соответствии с функциональной зависимостью от амперометрического тока. То есть функциональную зависимость можно определить из калибровочных данных вида:
AC=f (Imeas),
где AC – концентрация анализируемого вещества, Imeas – измеренный амперометрический ток, а f представляет функциональную форму, сохраненную во внешнем считывающем устройстве 710 в виде калибровочных данных 717. Определенную концентрацию анализируемого вещества можно сохранить в данных 718 измерения датчика в запоминающем устройстве 714.
[00107] В некоторых вариантах осуществления одну или несколько калибровочных точек (например, измеренный результат датчика для известной концентрации анализируемого вещества) можно использовать для определения функциональной формы отношения, связывающего измеренный ток и концентрацию анализируемого вещества. Например, любые две такие калибровочные точки можно использовать для вычисления коэффициентов в многочлене первой степени (например, линейной функции) путем подгонки линии к точкам. Дополнительные калибровочные точки можно использовать для определения функциональной зависимости на основе многочлена высшего порядка (например, квадратичной функциональной зависимости и т. п.). Дополнительно или в качестве альтернативы функциональную зависимость, определяемую с помощью калибровочных данных, можно определять в соответствии с методом минимизации (например, минимизации χ2 и т. п.), где существует большее количество калибровочных точек, чем степеней свободы в функциональной зависимости. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления для отображения показаний датчика в концентрации анализируемого вещества может использоваться справочная таблица, перечисляющая показания датчика и соответствующие уровни концентрации анализируемого вещества. Например, записи в такой справочной таблице можно интерполировать, чтобы ассоциировать показание датчика по слезной пленке с концентрацией анализируемого вещества. В некоторых вариантах осуществления калибровка может выполняться на одном или нескольких из партии устанавливаемых в глаз электрохимических датчиков, произведенных по аналогичным условиям, и полученную откалиброванную функциональную зависимость можно загрузить в каждой такой датчик в партии.
[00108] Функциональную форму отношения, связывающего измеренные амперометрические токи и концентрации анализируемого вещества, можно устанавливать в соответствии с полученным опытным путем набором калибровочных данных в соответствии с характеристикой аналогичных устройств и/или в соответствии с теоретическими предсказаниями. Например, устанавливаемый в глаз электрохимический датчик анализируемого вещества можно калибровать в связи с процессом его производства путем получения выходных сигналов датчика (например, амперометрических токов) в то время, как датчик помещается в один или несколько растворов с известными концентрациями анализируемого вещества. Независимо от источника такой калибровочной информации одно или несколько калибровочных значений, указывающих определенное отображение (например, функциональную зависимость), можно сохранить в базе данных и/или в запоминающем устройстве 714 способом, который ассоциирует калибровочную информацию 717 с по существу уникальной идентифицирующей последовательностью устанавливаемого в глаз устройства 730.
[00109] Фиг. 8A – блок-схема алгоритма примерного процесса 800 для калибровки глазного датчика анализируемого вещества. Процесс 800 включает в себя передачу сигнала запроса в устанавливаемое в глаз устройство на этапе 802 и прием результирующего ответного сигнала, указывающего идентифицирующую последовательность, на этапе 804. Этапы 802 и 804 аналогичны этапам 602 и 604 процесса 600 и побуждают считывающее устройство получить идентифицирующую последовательность для устанавливаемого в глаз устройства. Затем на этапе 806 выполняется процедура калибровки. Например, процедура калибровки может включать в себя помещение устанавливаемого в глаз устройства 730 в калибровочный раствор 740 с известной концентрацией анализируемого вещества (или в несколько калибровочных растворов с разными концентрациями анализируемого вещества) и получение показаний датчика, пока устройство 730 подвергается воздействию подобным образом. Измерения от датчика, полученные во время калибровки, можно использовать на этапе 808 для определения калибровочного значения, которое связывает измерения от датчика с известными концентрациями анализируемого вещества, используемыми во время калибровки. Например, калибровочное значение может указывать функциональную зависимость для отображения измерений амперометрического тока в концентрации анализируемого вещества. Процедура калибровки и определение подходящих калибровочных значений могут быть аналогичны процедуре калибровки, описанной выше применительно к фиг. 7A. Определенное калибровочное значение затем можно сохранить в базе данных, чтобы ассоциировать с идентифицирующей последовательностью устройства на этапе 810.
[00110] Фиг. 8B – блок-схема алгоритма примерного процесса 820 для интерпретации показания датчика с использованием заранее установленного калибровочного значения. Процесс 820 включает в себя передачу сигнала запроса в устанавливаемое в глаз устройство на этапе 822 и прием результирующего ответного сигнала, указывающего идентифицирующую последовательность, на этапе 824. Этапы 822 и 824 аналогичны этапам 602 и 604 процесса 600 и побуждают считывающее устройство получить идентифицирующую последовательность для устанавливаемого в глаз устройства. После определения идентифицирующей последовательности для оборудованного датчиком устанавливаемого в глаз устройства считывающее устройство на этапе 826 может запросить базу данных для извлечения калибровочной информации, ассоциированной с идентифицирующей последовательностью. Например, считывающее устройство 710 может искать ранее сохраненное калибровочное значение (значения), которое задает отображение между измерениями от амперометрического датчика и концентрациями анализируемого вещества (например, коэффициенты в функциональной зависимости, записи в справочной таблице и т. п.). Калибровочное значение (значения), извлеченное на этапе 826, можно сохранить в запоминающем устройстве 714 считывающего устройства 710 или в сетевой базе данных, связанной со считывающим устройством 710. На этапе 828 измерение от амперометрического датчика получается от устанавливаемого в глаз устройства. Например, считывающее устройство 710 может передать излучение оборудованному датчиком устанавливаемому в глаз устройству 730, устанавливаемое в глаз может выполнить измерение и модулировать обратное излучение для указания измеренного тока, и считывающее устройство 710 может принять указание этого измерения. Затем считывающее устройство может использовать извлеченное из базы данных калибровочное значение, чтобы на этапе 830 определить концентрацию анализируемого вещества в слезной пленке, соответствующую измерению от датчика. Например, считывающее устройство 710 может оценить измеренный амперометрический ток в соответствии с функциональной зависимостью, заданной калибровочными значениями, чтобы отобразить измерение в концентрацию анализируемого вещества.
[00111] Примерные процессы 800 и 820 из фиг. 8A и 8B предусматривают прохождение процедуры калибровки конкретным, оборудованным датчиком устанавливаемым в глаз устройством, и использование результатов калибровки для интерпретации последующих измерений с помощью датчика. Хранение калибровочной информации способом, который ассоциируется с идентифицирующей последовательностью конкретного устанавливаемого в глаз устройства, позволяет извлекать калибровочную информацию (например, калибровочное значение (значения)) для конкретного устанавливаемого в глаз устройства во время последующего измерения с использованием устанавливаемого в глаз устройства без хранения такой информации на устанавливаемом в глаз устройстве (например, в программируемом запоминающем устройстве). Наоборот, устанавливаемое в глаз устройство может не иметь никакого программируемого запоминающего устройства. Вместо этого любую специфичную для устройства информацию можно ассоциировать с идентифицирующей последовательностью для устанавливаемого в глаз устройства, а впоследствии извлекать с использованием идентифицирующей последовательности. Поскольку устанавливаемое в глаз устройство конфигурируется для сообщения своей идентифицирующей последовательности в ответ на сигнал запроса, описанные в этом документе системы позволяют считывающему устройству получать идентифицирующую последовательность конкретного устройства, а затем извлекать любую специфичную для устройства информацию для конкретного устройства, используя ту идентифицирующую последовательность. Хотя описанные в этом документе примерные системы и процессы раскрывают калибровочную информацию датчика в качестве одного примера специфичной для устройства информации, возможны и другие примеры, например информация о производстве устройства (например, идентификатор производственной партии, дата производства, дата отгрузки, дата истечения срока действия и т. п.), ассоциированная информация о пользователе (например, идентификатор пользователя, информация о пользовательской конфигурации/профиле, например число или частота выполнения измерений для конкретного пользователя, заранее установленные уровни предупреждения и т. п.), и/или предыстория использования устройства (например, измерения от датчика прошлых периодов, время с последнего использования, время с последней калибровки и т. п.). Также возможны другие примеры специфичной для устройства информации, так как предоставленные в этом документе примеры, как правило, включаются в качестве примера, а не ограничения.
[00112] Кроме того, особо отметим, что хотя электронная платформа в качестве примера описывается в этом документе в виде устанавливаемого в глаз устройства или глазного устройства, раскрытые системы и методики для конфигураций электронных платформ без запоминающего устройства можно с тем же успехом применять в иных контекстах. Например, контексты, в которых биодатчиками управляют с малыми бюджетами питания (например, посредством собранной энергии от источников излучения), или которые ограничены небольшими типоразмерами (например, вживляемые биодатчики или другие электронные платформы), могут применять описанные в этом документе системы и процессы для ассоциации специфичной для устройства информации с конкретными электронными платформами на основе по существу уникальной идентифицирующей последовательности, выведенной из электронной платформы. В одном примере вживляемое медицинское устройство, которое включает в себя биодатчик, можно заключить в биологически совместимый материал и вживить в организм. Вживляемое медицинское устройство может включать в себя схему, сконфигурированную для вывода по существу уникальной идентифицирующей последовательности (например, матрицу отдельных схем состояний, которые единообразно переходят в одно из нескольких возможных состояний в соответствии с изменениями процесса в конструкции схемы). Считывающие и/или управляющие устройства могут осуществлять связь с вживляемым медицинским устройством для определения идентифицирующей последовательности, а потом использовать идентифицирующую последовательность для доступа к специфичной для устройства информации для того устройства. Например, считывающее устройство может запрашивать базу данных с использованием идентифицирующей последовательности и извлекать и/или сохранять специфичную для устройства информацию. Раскрытые в этом документе конфигурации, которые не содержат программируемого запоминающего устройства, могут одновременно снять пространственные ограничения в применениях с небольшим типоразмером, ограничения бюджета питания в маломощных применениях и/или вопросы безопасности данных для устройств, допускающих сбор конфиденциальной информации.
[00113] Например, в некоторых вариантах осуществления электронная платформа может включать в себя устанавливаемое в тело устройство, например устанавливаемое в зуб устройство. В некоторых вариантах осуществления устанавливаемое в зуб устройство может принимать вид или быть аналогичным по виду устанавливаемому в глаз устройству 110, устанавливаемому в глаз устройству 310 и/или устанавливаемому в глаз устройству 530. Например, устанавливаемое в зуб устройство может включать в себя биологически совместимый полимерный материал или прозрачный полимер, который является таким же или аналогичным любому из описанных в этом документе полимерных материалов либо прозрачных полимеров, и подложку или структуру, которая является такой же или аналогичной любой из описанных в этом документе подложек либо структур. При такой компоновке устанавливаемое в зуб устройство может конфигурироваться для обнаружения по меньшей мере одного анализируемого вещества в жидкости (например, слюне) пользователя, носящего устанавливаемое в зуб устройство.
[00114] Кроме того, в некоторых вариантах осуществления устанавливаемое в тело устройство может быть выполнено в виде устанавливаемого в кожу устройства. В некоторых вариантах осуществления устанавливаемое в кожу устройство может принимать вид или быть аналогичным по виду устанавливаемому в глаз устройству 110, устанавливаемому в глаз устройству 310 и/или устанавливаемому в глаз устройству 530. Например, устанавливаемое в кожу устройство может включать в себя биологически совместимый полимерный материал или прозрачный полимер, который является таким же или аналогичным любому из описанных в этом документе полимерных материалов либо прозрачных полимеров, и подложку или структуру, которая является такой же или аналогичной любой из описанных в этом документе подложек либо структур. При такой компоновке устанавливаемое в кожу устройство может конфигурироваться для обнаружения по меньшей мере одного анализируемого вещества в жидкости (например, поте, крови и т. п.) пользователя, носящего устанавливаемое в кожу устройство.
[00115] Кроме того, некоторые варианты осуществления раскрытых в этом документе систем и методик могут включать в себя средства управления конфиденциальностью, которые можно автоматически реализовать или которыми можно управлять с помощью носителя устройства. Например, там, где накопленные данные физиологических параметров и данные состояния здоровья носителя загружаются в сеть облачных вычислений для анализа тренда клиническим врачом, данные могут обрабатываться одним или несколькими способами перед сохранением либо использованием, чтобы удалить идентифицирующую личность информацию. Например, можно обработать идентификатор пользователя так, чтобы нельзя было определить никакую идентифицирующую личность информацию для пользователя, либо можно обобщить географическое местоположение пользователя там, где получается информация о местоположении (например, до уровня города, почтового индекса или штата), чтобы нельзя было определить конкретное местоположение пользователя.
[00116] Дополнительно или в качестве альтернативы носителям устройства можно предоставить возможность управлять тем, собирает ли устройство и как устройство собирает информацию о носителе (например, информацию об истории болезни пользователя, общественной деятельности, профессии, предпочтениях пользователя или текущем местоположении пользователя), либо управлять тем, как может использоваться такая информация. Таким образом, носитель может самостоятельно определять то, как информация о нем или ней собирается и используется клиническим врачом или терапевтом либо другим пользователем этих данных. Например, носитель может выбирать, что данные, например состояние здоровья и физиологические параметры, собранные из его или ее устройства, можно использовать только для формирования индивидуального исходного состояния и рекомендаций в ответ на сбор и сравнение его или ее собственных данных, и нельзя использовать при формировании исходного состояния населения или для использования в корреляционных исследованиях населения.
[00117] Кроме того, варианты осуществления, которые привлекают информацию, связанную человеком или устройством человека, могут включать в себя средства управления конфиденциальностью. Такие средства управления конфиденциальностью могут включать в себя, например, обезличивание идентификаторов устройств, прозрачность касательно сбора/использования информации и пользовательские средства управления, включающие в себя функциональные возможности, которые разрешают пользователю изменять и/или удалять информацию, относящуюся к использованию устройства пользователем.
[00118] Кроме того, в ситуациях, в которых обсуждаемые в этом документе варианты осуществления собирают личную информацию о пользователях либо могут применять личную информацию, пользователям можно предоставить возможность управлять тем, собирают ли программы или функции информацию о пользователе (например, информацию об истории болезни пользователя, общественных связях, общественной деятельности, профессии, предпочтениях пользователя, текущем местоположении пользователя и т. п.), или управлять тем, принимать ли и/или как принимать содержимое от сервера содержимого, которое может быть релевантным для пользователя. К тому же некоторые данные можно обрабатывать одним или несколькими способами перед сохранением либо использованием, чтобы удалить идентифицирующую личность информацию. Например, можно обработать идентификатор пользователя так, чтобы нельзя было определить никакую идентифицирующую личность информацию для пользователя. Таким образом, пользователь может самостоятельно определять то, как информация о пользователе собирается и/или используется сервером содержимого.
[00119] Фиг. 9 изображает машиночитаемый носитель, сконфигурированный в соответствии с примерным вариантом осуществления. В примерных вариантах осуществления примерная система может включать в себя один или несколько процессоров, один или несколько видов запоминающего устройства, одно или несколько устройств/интерфейсов ввода, одно или несколько устройств/интерфейсов вывода и машиночитаемый команды, которые при исполнении одним или несколькими процессорами побуждают систему осуществлять различные описанные выше функции, задачи, возможности и т. п.
[00120] Как отмечалось выше, в некоторых вариантах осуществления раскрытые методики можно реализовать с помощью команд компьютерной программы, кодированных в машиночитаемом формате на невременных машиночитаемых носителях информации или на других постоянных носителях либо изделиях (например, команд 184, сохраненных в запоминающем устройстве 182 внешнего считывающего устройства 180 в системе 100, или команд, сохраненных в запоминающем устройстве 514 считывающего устройства 510 в системе 500). Фиг. 9 схематически иллюстрирует концептуальный частичный вид примерного компьютерного программного продукта, который включает в себя компьютерную программу для исполнения компьютерного процесса на вычислительном устройстве, выполненном в соответствии по меньшей мере с некоторыми вариантами осуществления, представленными в этом документе.
[00121] В одном варианте осуществления предоставляется примерный компьютерный программный продукт 900, использующий среду 902 переноса сигналов. Среда 902 переноса сигналов может включать в себя одну или несколько команд 904 программирования, которые при исполнении одним или несколькими процессорами могут предоставлять функциональные возможности или части функциональных возможностей, описанных выше по отношению к фиг. 1-8. В некоторых примерах среда 902 переноса сигналов может быть невременным машиночитаемым носителем 906, например, но не только, накопителем на жестком диске, компакт-диском (CD), универсальным цифровым диском (DVD), магнитной лентой для цифровой записи, запоминающим устройством и т. п. В некоторых реализациях среда 902 переноса сигналов может быть записываемым компьютером носителем 908, например, но не только, запоминающим устройством, перезаписываемыми (R/W) CD, перезаписываемыми DVD и т. п. В некоторых реализациях среда 902 переноса сигналов может быть средством 910 связи, например, но не только, цифровым и/или аналоговым средством связи (например, волоконно-оптическим кабелем, волноводом, линией проводной связи, линией беспроводной связи и т. п.). Таким образом, например, среда 902 переноса сигналов может выражаться беспроводной формой средства 910 связи.
[00122] Одна или несколько команд 904 программирования могут быть, например, исполняемыми компьютером и/или реализованными с помощью логики командами. В некоторых примерах вычислительное устройство, например оборудованное процессором внешнее считывающее устройство 180 из фиг. 1, конфигурируется для предоставления различных операций, функций или действий в ответ на команды 904 программирования, переданные вычислительному устройству с помощью одного или нескольких из машиночитаемого носителя 906, записываемого компьютером носителя 908 и/или средства 910 связи.
[00123] Невременный машиночитаемый носитель 906 также может быть распределен среди нескольких элементов хранения данных, которые могли бы располагаться удаленно друг от друга. Вычислительное устройство, которое исполняет некоторые или все сохраненные команды, могло бы быть внешним считывающим устройством, например проиллюстрированным на фиг. 1 считывающим устройством 180 или другой мобильной вычислительной платформой, например смартфоном, планшетным устройством, персональным компьютером и т. п. В качестве альтернативы вычислительное устройство, которое исполняет некоторые или все сохраненные команды, могло бы быть удаленно расположенной компьютерной системой, например сервером.
[00124] Хотя в этом документе раскрыты различные аспекты и варианты осуществления, специалистам в данной области техники станут очевидны другие аспекты и варианты осуществления. Различные аспекты и варианты осуществления, раскрытые в этом документе, предназначены для иллюстрации и не предназначены для ограничения, при этом действительный объем указывается нижеследующей формулой изобретения.
Изобретение относится к области неинвазивных датчиков. Устройство содержит прозрачный полимерный материал, подложку, встроенную в прозрачный полимерный материал, антенну, расположенную на подложке, датчик и генератор последовательности, сконфигурированный с возможностью динамически формировать уникальную идентифицирующую последовательность, которая основана на изменениях процесса в компонентах генератора последовательности. Также устройство содержит контроллер, электрически подключенный к антенне и сконфигурированный для: (i) приема указания сигнала запроса посредством антенны, (ii) вывода по существу уникальной идентифицирующей последовательности в ответ на сигнал запроса; и (iii) использования антенны для сообщения по существу уникальной идентифицирующей последовательности, (iv) в ответ на сообщение по существу уникальной идентифицирующей последовательность использовать антенну для приема указания специфичной для устройства информации, связанной с устанавливаемым в глаз устройством, причем специфичная для устройства информация содержит характерную для пользователя информацию для работы устанавливаемого в глаз устройства, и (v) приведения в работу по меньшей мере одного датчика в соответствии с характерной для пользователя информацией. Технический результат заключается в возможности ассоциации устанавливаемого в глаз устройства со специфичной для устройства информацией без хранения информации в программируемом запоминающем устройстве, включенном в устанавливаемое в глаз устройство. 4 н. и 18 з.п. ф-лы, 1 табл., 9 ил.
1. Устанавливаемое в глаз устройство, содержащее:
прозрачный полимерный материал, имеющий вогнутую поверхность и выпуклую поверхность, причем вогнутая поверхность конфигурируется для съемной установки на поверхность роговицы, а выпуклая поверхность конфигурируется совместимой с движением века, когда вогнутая поверхность устанавливается подобным образом;
подложку, по меньшей мере частично встроенную в прозрачный полимерный материал;
антенну, расположенную на подложке;
по меньшей мере один датчик; и
генератор последовательности, сконфигурированный с возможностью динамически формировать по существу уникальную идентифицирующую последовательность, причем по существу уникальная идентифицирующая последовательность основана на изменениях процесса в компонентах генератора последовательности; и
контроллер, электрически подключенный к антенне и сконфигурированный для: (i) приема указания сигнала запроса посредством антенны, (ii) вывода по существу уникальной идентифицирующей последовательности в ответ на сигнал запроса; и (iii) использования антенны для сообщения по существу уникальной идентифицирующей последовательности, (iv) в ответ на сообщение по существу уникальной идентифицирующей последовательность использовать антенну для приема указания специфичной для устройства информации, связанной с устанавливаемым в глаз устройством, причем специфичная для устройства информация содержит характерную для пользователя информацию для работы устанавливаемого в глаз устройства, и (v) приведения в работу по меньшей мере одного датчика в соответствии с характерной для пользователя информацией.
2. Устанавливаемое в глаз устройство по п. 1, в котором генератор последовательности включает в себя одну или несколько схем состояний, сконфигурированных для вывода одного из нескольких выходных сигналов возможных состояний на основе различия между одним или несколькими компонентами схемы в одной или нескольких схемах состояний, и в котором по существу уникальная идентифицирующая последовательность основывается, по меньшей мере частично, на выходных сигналах одной или нескольких схем состояний.
3. Устанавливаемое в глаз устройство по п. 2, в котором генератор последовательности включает в себя одну или несколько схем сравнения, сконфигурированных для вывода двоичного значения состояния на основе сравнения между выходным сигналом компонентов схемы в одной или нескольких схемах сравнения, и в котором по существу уникальная идентифицирующая последовательность основывается, по меньшей мере частично, на двоичном значении состояния.
4. Устанавливаемое в глаз устройство по п. 1, в котором контроллер выполнен с возможностью использовать антенну для указания измерения, полученного на основании работы по меньшей мере одного датчика в соответствии с характерной для пользователя информацией.
5. Устанавливаемое в глаз устройство по п. 4, в котором по меньшей мере один датчик включает в себя: электрохимический датчик анализируемого вещества, температурный датчик, светочувствительный датчик, датчик давления или датчик ускорения.
6. Устанавливаемое в глаз устройство по п. 1, в котором по меньшей мере один датчик содержит электрохимический датчик, расположенный на подложке и включающий в себя: (i) рабочий электрод и (ii) электрод сравнения рядом с рабочим электродом; и
в котором контроллер дополнительно конфигурируется для: (i) подачи напряжения между рабочим электродом и электродом сравнения, достаточного для формирования амперометрического тока, связанного с концентрацией анализируемого вещества в жидкости, в которую помещается устанавливаемое в глаз устройство, (ii) измерения амперометрического тока и (iii) использования антенны для указания измеренного амперометрического тока.
7. Устанавливаемое в глаз устройство по п. 1, дополнительно содержащее:
собирающие энергию схемы, сконфигурированные для подачи питания для управления устанавливаемым в глаз устройством посредством излучения, принятого в антенне.
8. Устанавливаемое в глаз устройство по п. 1, в котором прозрачный полимерный материал является по существу прозрачной, корректирующей зрение линзой и имеет форму для обеспечения заранее установленной оптической силы для коррекции зрения.
9. Способ, содержащий этапы, на которых:
передают сигнал запроса для приема антенной устанавливаемого в глаз устройства;
причем антенна расположена на подложке, по меньшей мере частично встроенной в прозрачный полимерный материал устанавливаемого в глаз устройства, и причем устанавливаемое в глаз устройство включает в себя датчик;
принимают ответный сигнал от устанавливаемого в глаз устройства, указывающий по существу уникальную идентифицирующую последовательность, причем по существу уникальная идентифицирующая последовательность основана на изменениях процесса в компонентах генератора последовательности устанавливаемого в глаз устройства;
ассоциируют устанавливаемое в глаз устройство со специфичной для устройства информацией, причем специфичная для устройства информация содержит характерную для пользователя информацию для работы устанавливаемого в глаз устройства; и
побуждают устанавливаемое в глаз устройство приводить датчик в работу в соответствии с характерной для пользователя информацией.
10. Способ по п. 9, в котором этап, на котором ассоциация включает в себя этап, на котором запрашивают базу данных для определения конфигурационной информации для устанавливаемого в глаз устройства.
11. Способ по п. 10, в котором определенная конфигурационная информация базы данных включает в себя калибровочную информацию, специфичную для устанавливаемого в глаз устройства.
12. Способ по п. 11, в котором калибровочная информация основывается по меньшей мере на ранее полученном результате калибровки устанавливаемого в глаз устройства.
13. Способ по п. 11, в котором датчик является электрохимическим датчиком анализируемого вещества, и способ дополнительно содержит этап, на котором:
определяют концентрацию анализируемого вещества, соответствующую измерению датчика от электрохимического датчика анализируемого вещества, на основе калибровочной информации.
14. Способ по п. 9, в котором этап, на котором ассоциация включает в себя этап, на котором запрашивают базу данных для идентификации конкретного пользователя устанавливаемого в глаз устройства.
15. Способ по п. 14, дополнительно содержащий этап, на котором определяют данные об использовании за прошлые периоды для идентифицированного конкретного пользователя устанавливаемого в глаз устройства.
16. Способ по п. 9, в котором датчик является электрохимическим датчиком анализируемого вещества, дополнительно содержащий этапы, на которых:
осуществляют беспроводную связь с устанавливаемым в глаз устройством для получения измерения от электрохимического датчика анализируемого вещества, включенного в устанавливаемое в глаз устройство; и
сохраняют в базе данных указывающие измерение данные, так что сохраненные данные ассоциируются с по существу уникальной идентифицирующей последовательностью.
17. Невременный машиночитаемый носитель, хранящий команды, которые при исполнении одним или несколькими процессорами в вычислительном устройстве побуждают вычислительное устройство выполнять операции, содержащие:
передачу сигнала запроса для приема антенной устанавливаемого в глаз устройства, причем антенна расположена на подложке, по меньшей мере частично встроенной в прозрачный полимерный материал устанавливаемого в глаз устройства, и причем устанавливаемое в глаз устройство включает в себя датчик;
прием ответного сигнала от устанавливаемого в глаз устройства, указывающего по существу уникальную идентифицирующую последовательность, причем по существу уникальная идентифицирующая последовательность основана на изменениях процесса в компонентах генератора последовательности устанавливаемого в глаз устройства; и
ассоциацию устанавливаемого в глаз устройства со специфичной для устройства информацией, причем специфичная для устройства информация содержит характерную для пользователя информацию для работы устанавливаемого в глаз устройства; и
побуждение устанавливаемого в глаз устройства приводить датчик в работу в соответствии с характерной для пользователя информацией.
18. Невременный машиночитаемый носитель по п. 17, в котором ассоциация включает в себя запрос базы данных для определения конфигурационной информации для устанавливаемого в глаз устройства.
19. Устанавливаемое в тело устройство, содержащее:
биологически совместимый полимерный материал;
подложку, по меньшей мере частично встроенную в биологически совместимый полимерный материал;
антенну, расположенную на подложке;
датчик;
генератор последовательности, сконфигурированный с возможностью динамически формировать по существу уникальную идентифицирующую последовательность, причем по существу уникальная идентифицирующая последовательность основана на изменениях процесса в компонентах генератора последовательности;
контроллер, электрически подключенный к антенне и сконфигурированный для: (i) приема указания сигнала запроса посредством антенны, (ii) вывода по существу уникальной идентифицирующей последовательности в ответ на сигнал запроса; (iii) использования антенны для сообщения по существу уникальной идентифицирующей последовательности; (iv) в ответ на сообщение по существу уникальной идентифицирующей последовательность использовать антенну для приема указания специфичной для устройства информации, связанной с устанавливаемым в тело устройством, причем специфичная для устройства информация содержит характерную для пользователя информацию для работы устанавливаемого в тело устройства, и (v) приведения в работу датчика в соответствии с характерной для пользователя информацией.
20. Устанавливаемое в тело устройство по п. 19, в котором датчик представляет собой электрохимический датчик, расположенный на подложке и включающий в себя: (i) рабочий электрод и (ii) электрод сравнения рядом с рабочим электродом; и
в котором контроллер дополнительно конфигурируется для: (i) подачи напряжения между рабочим электродом и электродом сравнения, достаточного для формирования амперометрического тока, связанного с концентрацией анализируемого вещества в жидкости, в которую помещается устанавливаемое в тело устройство, (ii) измерения амперометрического тока и (iii) использования антенны для указания измеренного амперометрического тока.
21. Устанавливаемое в тело устройство по п. 19, в котором биологически совместимый полимерный материал конфигурируется для установки в поверхность зуба, так что устанавливаемое в тело устройство является устанавливаемым в зуб устройством.
22. Устанавливаемое в тело устройство по п. 19, в котором биологически совместимый полимерный материал конфигурируется для установки в поверхность кожи, так что устанавливаемое в тело устройство является устанавливаемым в кожу устройством.
| US 2011084834 A1, 14.04.2011 | |||
| US 2008169906 A1, 17.07.2008 | |||
| US 7383072 B2, 03.06.2008. |
