功能性隐形眼镜以及相关的系统和方法技术方案

本发明专利技术描述了关于用于检测至少一种目标分析物的功能性隐形眼镜(FCL)的各种实施例。所述FCL可以包括：基板，其用于支撑电子部件，并且为功能性隐形眼镜提供结构支撑；至少一个感测元件，其设置在基板上，用于感测至少一种目标分析物，并且经受表示感测信号的物理变化；以及天线，其设置在基板上，用于将感测信号发送到外部装置，该天线耦合到所述至少一个感测元件。

Functional contact lenses and related systems and methods

Various embodiments of a functional contact lens (FCL) for detecting at least one target analyte are described. The FCL may include a substrate for supporting electronic components, and provide structural support for functional contact lenses; at least one sensing element, which is arranged on the substrate for sensing at least one target analyte, and undergo physical changes in the measured signal sense; and an antenna disposed on the substrate and for the sensing signal is transmitted to the external device, the antenna is coupled to the at least one sensor.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】功能性隐形眼镜以及相关的系统和方法
本文中所述的各种实施例总体上涉及用于功能性隐形眼镜的装置、系统和方法。
技术介绍
芯片实验室(LOC)装置可以将一个或多个实验室功能集成到单个平台上，该平台通常大小为几个平方毫米或平方厘米。LOC的突出方面是通过被动毛细管力对很小的液体体积进行处理或者通过各种机制进行主动泵送。因此，LOC与微流体系统密切相关，因为它们都操控微量采样。LOC也可以被称为微型全分析系统(μTAS)，因为它们不仅操控、而且还分析采样液体。由于LOC的流体体积消耗很低，所以LOC通常是能够大规模地并行处理采样分析的紧凑系统。较小的尺寸也使流体扩散距离最小化，导致分析时间更快，散热更快，面容比更高。目前，LOC在以重大疾病(比如心血管疾病和糖尿病)为目标的生化装置和试验领域中被广泛地研究和应用。眼睛的表面是新的界面，在该界面上，信息可以被收集以确定患者的健康状况。泪液含有其浓度可以与生物学上重要的健康标志物(比如血液成分)相关的各种生物标志物。因此，这些生物标志物的检测可以在功能性隐形眼镜(FCL)的帮助下提供朝向人类健康的非侵入性分析的途径。功能性隐形眼镜(FCL)是提供用于检测和分析人眼中的生物标志物的平台的新兴技术。
技术实现思路
在一个广泛的方面，本文中所述的至少一个实施例提供用于检测至少一种目标分析物的功能性隐形眼镜(FCL)，该FCL包括：基板，其用于支撑电子部件，并且为功能性隐形眼镜提供结构支撑；至少一个感测元件，其设置在基板上，用于感测至少一种目标分析物，并且经受表示感测信号的物理变化；以及天线，其设置在基板上，用于将感测信号发送到外部装置，该天线耦合到所述至少一个感测元件。在至少一些实施例中，所述至少一个感测元件可以在感测至少一种目标分析物时经受阻抗变化，由于感测元件的阻抗变化，感测信号引起谐振频率变化或者天线发送的输出信号的振幅变化。在至少一些实施例中，FCL可以进一步包括阻抗匹配元件，该阻抗匹配元件耦合到天线，用于提供天线的阻抗匹配和补偿。在至少一些实施例中，FCL可以进一步包括第二感测元件，该第二感测元件耦合到天线，并且被配置为在感测第二目标分析物时经受阻抗变化，从而产生另一个的谐振频率变化或者天线发送的输出信号的振幅变化。在至少一些实施例中，FCL具有无芯片设计。在至少一些实施例中，FCL可以进一步包括：主电路，其用于控制功能性隐形眼镜的操作；感测模块，其包括用于在使用期间感测至少一种目标分析物的多个感测元件；以及模块化传感器接口，其用于将主电路耦合到感测模块。在至少一些实施例中，主电路和模块化传感器接口可以使用单独的专用集成电路(ASIC)或者一个共同的ASIC来实现。在至少一些实施例中，感测元件可以是电化学或生化传感器。在至少一些实施例中，生化传感器可以使用基于单链DNA的检测或基于抗体的检测。在至少一些实施例中，主电路可以包括：天线；通信模块，其用于从外部装置接收信号并且将信号发送到外部装置；以及功率模块，其用于向功能性隐形眼镜的需要功率来进行操作的部件提供功率。在至少一些实施例中，天线可以具有环形形状，并且可以沿着功能性隐形眼镜的具有第一半径的第一环形段设置，感测元件可以沿着功能性隐形眼镜的具有第二半径的第二环形段设置，第二半径小于第一半径，互连部分可以沿着功能性隐形眼镜的第一环形段和第二环形段之间的第三环形段设置以将感测元件与主电路耦合，其中，功能性隐形眼镜的环形形状、环形段和周边边缘全都可以是圆形的或椭圆形的。在至少一些实施例中，互连部分可以设置在感测元件之间以允许感测元件共享一个或多个电极。在至少一些实施例中，FCL可以包括：第一构件，其具有环形形状，并且设置在隐形眼镜的外周边；第二构件，其具有盘形形状，并且设置在第一构件内与第一构件相邻；以及基板，其可以具有圆周小于第二构件的盘形形状，并且可以设置在第二构件上，其中，环形形状和盘形形状全都可以是圆形的或椭圆形的。在至少一些实施例中，对于在睡眠时佩戴功能性隐形眼镜的用户，第一构件和第二构件中的至少一个可以使用透气性隐形眼镜材料制成。在至少一些实施例中，对于在白天佩戴功能性隐形眼镜的用户，第一构件和第二构件中的至少一个可以使用含水量高的柔软水凝胶隐形眼镜材料制成。在至少一些实施例中，FCL可以进一步包括：绝缘层，其覆盖电子部件的设置在基板上的至少一部分以提供保护；筛选层，其设置在所述至少一个感测元件上以提供所述至少一个感测元件与其环境的选择性相互作用；以及封装层，其设置在绝缘层、筛选层、电子部件的部分的上方，封装层被配置为包括选择性地允许某些生物分子朝向基板扩散。在至少一些实施例中，所述至少一个感测元件可以包括生化传感器，筛选层被配置为允许在使用期间将某些生化物质选择性地传送到生化传感器。在至少一些实施例中，FCL可以进一步包括设置在基板上的至少一个光学元件，筛选层覆盖所述至少一个光学元件，并且可以被配置为允许某些波长的某些目标光子通过筛选层传到所述至少一个光学元件。在至少一些实施例中，FCL可以进一步包括解体层，该解体层用于覆盖至少一个给定的感测元件和至少一个给定的光学元件中的至少一个，该解体层被配置为在使用期间解体以允许所述至少一个给定的感测元件和所述至少一个给定的光学元件中的所述至少一个进行操作。在至少一些实施例中，解体层可以被配置为在使用期间由于电刺激或存在于周围流体中的天然的有生化活性的物种而解体。在至少一些实施例中，FCL可以进一步包括多个类似的感测元件，感测寿命可以通过将解体层配置为在前一个操作性感测元件停止作用或者性能低下之后在后一个感测元件上方解体而得到延长。在至少一些实施例中，解体层可以被配置为定时启动选择的感测元件和/或选择的光学元件以用于使这些感测元件和光学元件顺序地、并行地或者既顺序地、又并行地进行操作。在至少一些实施例中，所述至少一个光学元件可以包括以下中的至少一个：反射像素矩阵、透射像素矩阵、发光二极管(LED)和有机发光二极管(OLED)、液晶显示器(LCD)、表面等离子体谐振器以及光子晶体。在至少一些实施例中，所述至少一个光学元件的吸收光谱可以被电控制以生成期望波长的光子，这些光子在入射时被所述至少一个光学元件反射或透射。在至少一些实施例中，功率模块可以包括：整流器，其用于转换调节储存能量的采集能量以提供功率；储能单元，其用于储存转换的采集能量以供功能性隐形眼镜的电子部件使用；以及至少一个能量采集元件，其包括以下电池中的一个或多个：一个或多个燃料电池、一个或多个太阳能电池以及一个或多个压电电池。在至少一些实施例中，所述一个或多个压电电池可以包括在机械变形时创建压电电位的微柱和纳米柱中的一个。在至少一些实施例中，所述至少一个感测元件可以与用于接收输入信号并且提供输出信号的传感器接口耦合，所述至少一个感测元件可以包括：工作电极，其具有环形形状；以及第二电极，其具有环绕工作电极的大部分的半径较大的环形形状，第二电极被配置为作为对电极或参考电极进行操作。在至少一些实施例中，所述至少一个感测元件可以与用于接收输入信号并且提供输出信号的传感器接口耦合，所述至少一个感测元件可以包括：工作电极，其具有环形形状；对电极，其具有环绕工作电极的大部分的环形形状；以及参考电极，其具有环本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测至少一种目标分析物的功能性隐形眼镜，包括：基板，所述基板用于支撑电子部件，并且为所述功能性隐形眼镜提供结构支撑；至少一个感测元件，所述至少一个感测元件设置在所述基板上，用于感测所述至少一种目标分析物，并且经受表示感测信号的物理变化；以及天线，所述天线设置在所述基板上，用于将所述感测信号发送到外部装置，所述天线耦合到所述至少一个感测元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.15 US 61/979,8871.一种用于检测至少一种目标分析物的功能性隐形眼镜，包括：基板，所述基板用于支撑电子部件，并且为所述功能性隐形眼镜提供结构支撑；至少一个感测元件，所述至少一个感测元件设置在所述基板上，用于感测所述至少一种目标分析物，并且经受表示感测信号的物理变化；以及天线，所述天线设置在所述基板上，用于将所述感测信号发送到外部装置，所述天线耦合到所述至少一个感测元件。2.根据权利要求1所述的功能性隐形眼镜，其中，所述至少一个感测元件在感测所述至少一种目标分析物时经受阻抗变化，由于所述感测元件的阻抗变化，所述感测信号引起谐振频率变化或者所述天线发送的输出信号的振幅变化。3.根据权利要求2所述的功能性隐形眼镜，进一步包括阻抗匹配元件，所述阻抗匹配元件耦合到所述天线，用于提供所述天线的阻抗匹配和补偿。4.根据权利要求2所述的功能性隐形眼镜，进一步包括第二感测元件，所述第二感测元件耦合到所述天线，并且被配置为在感测第二目标分析物时经受阻抗变化，从而产生另一个的谐振频率变化或者所述天线发送的输出信号的振幅变化。5.根据权利要求1至4中的任何一个所述的功能性隐形眼镜，其中，所述功能性隐形眼镜具有无芯片设计。6.根据权利要求1所述的功能性隐形眼镜，进一步包括：主电路，所述主电路用于控制所述功能性隐形眼镜的操作；感测模块，所述感测模块包括用于在使用期间感测所述至少一种目标分析物的多个感测元件；以及模块化传感器接口，所述模块化传感器接口用于将所述主电路耦合到所述感测模块。7.根据权利要求6所述的功能性隐形眼镜，其中，所述主电路和所述模块化传感器接口是使用单独的专用集成电路(ASIC)或者一个共同的ASIC实现的。8.根据权利要求6所述的功能性隐形眼镜，其中，所述感测元件是电化学或生化传感器。9.根据权利要求8所述的功能性隐形眼镜，其中，所述生化传感器使用基于单链DNA的检测或基于抗体的检测。10.根据权利要求6所述的功能性隐形眼镜，其中，所述主电路包括：所述天线；通信模块，所述通信模块用于从所述外部装置接收信号并且将信号发送到所述外部装置；以及功率模块，所述功率模块用于向所述功能性隐形眼镜的需要功率来进行操作的部件提供功率。11.根据权利要求6所述的功能性隐形眼镜，其中，所述天线具有环形形状，并且沿着所述功能性隐形眼镜的具有第一半径的第一环形段设置，所述感测元件沿着所述功能性隐形眼镜的具有第二半径的第二环形段设置，所述第二半径小于所述第一半径，并且互连部分沿着所述功能性隐形眼镜的第一环形段和第二环形段之间的第三环形段设置以将所述感测元件与所述主电路耦合，其中，所述功能性隐形眼镜的所述环形形状、环形段和周边边缘全都是圆形的或椭圆形的。12.根据权利要求11所述的功能性隐形眼镜，其中，互连部分设置在所述感测元件之间以允许所述感测元件共享一个或多个电极。13.根据权利要求1至12中的任何一个所述的功能性隐形眼镜，其中，所述功能性隐形眼镜包括：第一构件，所述第一构件具有环形形状并且设置在所述隐形眼镜的外周边；第二构件，所述第二构件具有盘形形状并且设置在所述第一构件内与所述第一构件相邻；以及所述基板，所述基板具有圆周小于所述第二构件的盘形形状并且设置在所述第二构件上，其中，所述环形形状和所述盘形形状全都是圆形的或椭圆形的。14.根据权利要求13所述的功能性隐形眼镜，其中，对于在睡眠时佩戴所述功能性隐形眼镜的用户，所述第一构件和所述第二构件中的至少一个使用透气性隐形眼镜材料制成。15.根据权利要求13或权利要求14所述的功能性隐形眼镜，其中，对于在白天佩戴所述功能性隐形眼镜的用户，所述第一构件和所述第二构件中的至少一个使用含水量高的柔软水凝胶隐形眼镜材料制成。16.根据权利要求1至15中的任何一个所述的功能性隐形眼镜，进一步包括：绝缘层，所述绝缘层覆盖所述电子部件的设置在所述基板上的至少一部分以提供保护；筛选层，所述筛选层设置在所述至少一个感测元件上以提供所述至少一个感测元件与其环境的选择性相互作用；以及封装层，所述封装层设置在所述绝缘层、所述筛选层、所述电子部件的部分的上方，所述封装层被配置为包括选择性地允许某些生物分子朝向所述基板扩散。17.根据权利要求16所述的功能性隐形眼镜，其中，所述至少一个感测元件包括生化传感器，并且所述筛选层被配置为允许在使用期间将某些生化物质选择性地传送到所述生化传感器。18.根据权利要求16或权利要求17所述的功能性隐形眼镜，进一步包括设置在所述基板上的至少一个光学元件，并且所述筛选层覆盖所述至少一个光学元件并被配置为允许某些波长的某些目标光子通过所述筛选层传到所述至少一个光学元件。19.根据权利要求16至18中的任何一个所述的功能性隐形眼镜，进一步包括解体层，所述解体层用于覆盖至少一个给定的感测元件和至少一个给定的光学元件中的至少一个，所述解体层被配置为在使用期间解体以允许所述至少一个给定的感测元件和所述至少一个给定的光学元件中的所述至少一个进行操作。20...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈里·甘地，高华一，马里·拜格，雷·陈，
申请(专利权)人：明眸科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA