用于在可安裝器件中密封電子器件的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 除非在此另有陳述，本節(jié)描述的材料不是本申請中的權(quán)利要求的現(xiàn)有技術(shù)，并且 不因包括在本節(jié)中而被承認(rèn)為現(xiàn)有技術(shù)。
[0002] 可安裝器件可W配置為基于從佩戴可安裝器件的用戶檢測的至少一個(gè)被分析物 而監(jiān)控有關(guān)健康的信息。在可安裝器件是眼睛可安裝器件的情況下，眼睛可安裝器件可W 為隱形眼鏡的形式，其包括配置為檢測一個(gè)或多個(gè)被分析物的傳感器裝置。傳感器裝置可 W監(jiān)控眼睛可安裝器件的用戶的有關(guān)健康的信息，諸如葡萄糖水平。此外，傳感器裝置可W 監(jiān)控各種其他類型的有關(guān)健康的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 在一方面，公開了示例的可安裝器件?？砂惭b器件包括：限定可安裝器件的至少 一個(gè)安裝面的聚合物；W及嵌入在聚合物中的生物相容結(jié)構(gòu)。生物相容結(jié)構(gòu)包括：電子元 件，該電子元件具有在其接觸面上的電觸點(diǎn)、傳感器電極W及在傳感器電極與電觸點(diǎn)之間 的電互連；W及生物相容材料，該生物相容材料完全地密封生物相容結(jié)構(gòu)，除了傳感器電極 之外。傳感器電極設(shè)置在所述生物相容材料的基本上與所述電子元件的接觸面齊平的表面 上。
[0004] 在另一方面，公開了用于制造可安裝器件的示例方法。該方法設(shè)及制造包括電子 元件和導(dǎo)電圖案的生物相容結(jié)構(gòu)的方法，其中電子元件具有第一表面和與第一表面相反的 第二表面并包括在第二表面上的電觸點(diǎn)。制造生物相容結(jié)構(gòu)設(shè)及：形成第一層的生物相容 材料；將電子元件的第一表面設(shè)置在第一層的生物相容材料上；在第一層的生物相容材料 W及電子元件的第二表面上方形成第二層的生物相容材料；通過去除第二層的生物相容材 料的一部分而暴露在電子元件的第二表面上的電觸點(diǎn)；在暴露所述電觸點(diǎn)之后，形成導(dǎo)電 圖案W在第二層的生物相容材料上限定傳感器電極W及在傳感器電極與電觸點(diǎn)之間的電 互連；在導(dǎo)電圖案上方形成第=層的生物相容材料；通過去除第=層的生物相容材料的一 部分而暴露傳感器電極；W及用聚合物圍繞生物相容結(jié)構(gòu)。聚合物限定可安裝器件的至少 一個(gè)安裝面。 陽〇化]在又一方面中，公開了一種示例方法。該方法設(shè)及：形成第一層的生物相容材料； 在第一層的生物相容材料上設(shè)置電子元件，該電子元件具有第一表面和與第一表面相反的 第二表面并包括在第二表面上的第一電觸點(diǎn)和第二電觸點(diǎn)，使得第一表面接觸第一層的生 物相容材料；在第一層的生物相容材料W及電子元件的第二表面上方形成第二層的生物相 容材料；去除第二層的生物相容材料的一部分W暴露在所述電子元件的第二表面上的第一 電觸點(diǎn)和第二電觸點(diǎn)；形成導(dǎo)電圖案，該導(dǎo)電圖案限定在第二層的生物相容材料上的傳感 器電極和天線、在傳感器電極與第一電觸點(diǎn)之間的第一電互連W及在天線與第二電觸點(diǎn)之 間的第二電互連；在導(dǎo)電圖案上方形成第=層的生物相容材料；去除第=層的生物相容材 料的一部分W暴露傳感器電極；退火第一層的生物相容材料、第二層的生物相容材料和第 =層的生物相容材料W提供包括電子元件和導(dǎo)電圖案的生物相容結(jié)構(gòu)。生物相容材料完全 地密封生物相容結(jié)構(gòu)，除了傳感器電極之外。
[0006] 通過參考附圖閱讀W下詳細(xì)說明，運(yùn)些W及其他方面、優(yōu)點(diǎn)W及替換物對于本領(lǐng) 域技術(shù)人員將變得明顯。
【附圖說明】
[0007] 圖1是包括與外部讀取器無線通信的眼睛可安裝器件的示例系統(tǒng)的框圖。 陽00引圖2A是示例的眼睛可安裝器件的仰視圖。
[0009] 圖2B是圖2A的示例眼睛可安裝器件的側(cè)視圖。
[0010] 圖2C是圖2A的示例眼睛可安裝器件安裝到眼睛的角膜表面的側(cè)視截面圖。
[0011] 圖2D是圖2C所示的示例眼睛可安裝器件的截面的放大局部視圖。
[0012] 圖3A-3K示出制造其中電子器件模塊被密封在生物相容化io-compatible)材料 中的示例生物相容結(jié)構(gòu)的各階段。
[0013] 圖4A是用于制造可安裝器件的示例工藝的流程圖。
[0014] 圖4B是用于制造生物相容結(jié)構(gòu)的示例工藝的流程圖。
[0015] 圖5繪示根據(jù)示例實(shí)施方式配置的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]W下【具體實(shí)施方式】參照附圖描述了公開的系統(tǒng)和方法的各種特征和功能。在附圖 中，相同的符號通常表示相同的部件，除非上下文另有指示。在此描述的說明性的實(shí)施方式 并不意味著限制。將容易地理解，本公開的某些方面可多種不同的構(gòu)造被布置和組合， 在此考慮了所有的布置和組合。
[0017]I.綜述
[0018] 可安裝器件可W配置為基于從佩戴可安裝器件的用戶檢測的至少一個(gè)被分析物 而監(jiān)控有關(guān)健康的信息?？砂惭b器件可W包括配置為檢測所述至少一個(gè)被分析物的感測平 臺。感測平臺可W包括傳感器裝置、控制電子器件和天線，并可W至少部分地嵌入在聚合物 材料中，該聚合物材料限定可安裝器件的至少一個(gè)安裝面?？刂齐娮悠骷僮鱾鞲衅餮b置 W執(zhí)行被分析物的濃度的讀數(shù)指示并操作天線W使讀數(shù)與外部讀取器無線地通信。
[0019] 在一些示例中，可安裝器件可W是眼睛可安裝器件。眼睛可安裝器件可W是配置 為安裝到眼睛的角膜表面的圓形鏡片的形式。感測平臺可W靠近眼睛可安裝器件的周邊嵌 入W避免干擾更靠近角膜的中屯、區(qū)域接收的入射光。如本公開通篇使用的，眼睛可安裝器 件的前側(cè)指的是眼睛可安裝器件的不接觸佩戴者的眼睛的面對外的一側(cè)，而眼睛可安裝器 件的后側(cè)指的是眼睛可安裝器件的接觸佩戴者的眼睛的面對內(nèi)的一側(cè)。
[0020] 傳感器裝置可W是電化學(xué)安培型傳感器（amperometricsensor),其通過測量由 被分析物的電化學(xué)氧化或者還原反應(yīng)產(chǎn)生的電流來測量被分析物的濃度。被分析物擴(kuò)散到 傳感器的工作電極并被吸收在工作電極上。然后發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)電子從工作電極被傳 送到被分析物時(shí)發(fā)生還原反應(yīng)，而當(dāng)電子從被分析物被傳送到工作電極時(shí)發(fā)生氧化反應(yīng)。 電子傳送方向取決于施加到工作電極的電勢。傳感器的響應(yīng)（即，分析信號）是在工作電 極與對電極和/或參考電極之間流動的產(chǎn)生電流，該對電極和/或參考電極用于與工作電 極一起接通電路。當(dāng)工作電極被適當(dāng)?shù)仄脮r(shí)，產(chǎn)生的電流可W與反應(yīng)速率成比例，從而提 供圍繞工作電極的被分析物的濃度測量。
[0021] 在一些示例中，感測平臺是生物相容結(jié)構(gòu)的形式。除了電化學(xué)傳感器的傳感器電 極之外，生物相容結(jié)構(gòu)可W被密封在生物相容材料中。生物相容材料可W在周圍環(huán)境中的 流體或者其他材料中保護(hù)感測平臺中的電子器件而不觸發(fā)免疫反應(yīng)，并且被分析物可W到 達(dá)暴露的傳感器電極。
[0022] 生物相容結(jié)構(gòu)可W如下地制造：在第一層的生物相容材料上設(shè)置電子元件；W及 在電子元件上方和導(dǎo)電圖案上方形成一個(gè)或多個(gè)層的生物相容材料，該導(dǎo)電圖案限定傳感 器電極、天線化及到電子元件上的相應(yīng)的電觸點(diǎn)的相應(yīng)的電互連。然后，在傳感器電極上方 的生物相容材料的一部分可W例如通過蝕刻被去除。 陽〇2引 II.示例感測平臺
[0024] 圖1是包括與外部讀取器120無線通信的眼睛可安裝器件110的系統(tǒng)100的框圖。 眼睛可安裝器件110可W是可W被適當(dāng)?shù)爻尚斡糜诎惭b到角膜表面的聚合物材料，并且感 測平臺至少部分地被嵌入在聚合物材料中。感測平臺可W包括電源140、控制器150、生物 交互電子器件160和天線170。
[00巧]在一些示例實(shí)施方式中，感測平臺可W遠(yuǎn)離眼睛可安裝器件110的中屯、定位由此 避免干擾眼睛的中屯、感光區(qū)域的光透射。例如，眼睛可安裝器件110被成形為彎曲盤時(shí)，感 測平臺可W嵌入在該盤的周邊周圍（例如，靠近外周邊）。在其他示例實(shí)施方式中，感測平 臺可W定位在眼睛可安裝器件110的中屯、區(qū)域中或者靠近眼睛可安裝器件110的中屯、區(qū) 域。例如，部分的感測平臺可W對于進(jìn)入的可見光基本上是透明的W減輕對眼睛的光透射 的干擾。此外，在一些實(shí)施方式中，生物交互電子器件160可W包括根據(jù)顯示指令發(fā)射和/ 或透射將要被眼睛接收的光的像素陣列164。因此，生物交互電子器件160可W任意地定位 在眼睛可安裝器件的中屯、從而在像素陣列164上產(chǎn)生眼睛可安裝器件110的佩戴者可感知 的視覺線索，諸如顯示信息（例如，字符、符號、閃爍圖案等等）。
[0026] 電源140配置為采集環(huán)境能量從而為控制器150和生物交互電子器件160供電， 并可W包括能量采集天線142和/或太陽能電池144。能量采集天線142可W從入射的射 頻福射獲取能量。太陽能電池144可W包括配置為從進(jìn)入的紫外福射、可見光福射和/或 紅外福射獲取能量的光伏電池。
[0027] 整流器/調(diào)節(jié)器146可W用于將獲取的能量調(diào)節(jié)為處于適合操作控制器的水平的 穩(wěn)定的直流值C)電源電壓141，然后將該電壓供給到控制器150。整流器/調(diào)節(jié)器146可 W包括一個(gè)或多個(gè)儲能器件W減輕環(huán)境能量采集天線142和/或太陽能電池144中的高頻 變化。例如，一個(gè)或多個(gè)儲能器件（例如，電容器或者電感器）可W并聯(lián)跨接整流器146的 輸出W調(diào)節(jié)直流電源電壓141并可W配置為起到低通濾波器的作用。
[0028] 控制器150配置為執(zhí)行指令W操作生物交互電子器件160和天線170。控制器150 包括配置為操作生物交互電子器件160從而與眼睛可安裝器件110的生物環(huán)境相交互的邏 輯電路。交互可W設(shè)及使用一個(gè)或多個(gè)部件，諸如生物交互電子器件160中的被分析物生 物傳感器162,W獲得來自生物環(huán)境的輸入。額外地或者替代地，交互可W設(shè)及使用一個(gè)或 多個(gè)部件，諸如像素陣列164,W提供輸出到生物環(huán)境。
[0029] 在一個(gè)示例中，控制器150包括配置為操作被分析物生物傳感器162的傳感器接 口模塊152。被分析物生物傳感器162例如可W是安培型電化學(xué)傳感器，其包括被傳感器 接口驅(qū)動的工作電極和參考電極。電壓被施加在工作電極與參考電極之間w引起被分析物 在工作電極處經(jīng)歷電化學(xué)反應(yīng)（例如，還原和/或氧化反應(yīng)）。電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生可W通過 工作電極測量的安培電流（amperometriccurrent)。安培電流可W取決于被分析物濃度。 因此，通過工作電極測量的安培電流的量可W提供被分析物濃度的指示。在一些實(shí)施方式 中，傳感器接口模塊152可W是配置為在工作電極與參考電極之間施加電壓差同時(shí)測量通 過工作電極的電流的恒電位器（potentiostat)。
[0030] 在一些情況下，也可W包括試劑W使得電化學(xué)傳感器對一個(gè)或多個(gè)期望的被分析 物敏感。例如，最接近工作電極的葡萄糖氧化酶（GOD)層可W催化葡萄糖氧化W產(chǎn)生過氧 化氨化2〇2)。然后過氧化氨可W在工作電極處被電氧化，過氧化氨釋放電子到工作電極，導(dǎo) 致形成可W通過工作電極測量的安培電流。
[0031]
[0032] &〇2-2H++〇2+2e 陽033] 通過還原反應(yīng)或者氧化反應(yīng)產(chǎn)生的電流大致與反