眼科电化学传感器中的微电极制造技术

一种眼睛安装式装置包含嵌入于经配置以用于安装到眼睛的表面的聚合物材料中的电化学传感器。所述电化学传感器包含工作电极、参考电极及试剂，所述试剂选择性地与分析物反应以产生与在所述眼睛安装式装置所暴露到的流体中所述分析物的浓度相关的传感器测量值。所述工作电极可具有小于25微米的至少一个尺寸。所述参考电极可具有为所述工作电极的面积的至少五倍大的面积。所述聚合物材料的一部分可环绕所述工作电极及所述参考电极，使得在所述工作电极与所述参考电极之间输送的电流通过所述透明聚合物材料的所述至少部分环绕部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请案的交叉参考本申请案主张2012年10月12日提出申请的第13/650,418号美国申请案的优先权，所述美国申请案特此以全文引用方式并入。
技术介绍
除非本文中另有指示，否则本章节中所描述的材料并非本申请案中的权利要求书的现有技术且并不因包含于本章节中而承认为现有技术。电化学安培传感器通过在传感器的工作电极处测量通过分析物的电化学氧化或还原反应产生的电流而测量所述分析物的浓度。当电子从电极转移到分析物时发生还原反应，而当电子从分析物转移到电极时发生氧化反应。电子转移的方向取决于恒电位仪向工作电极施加的电位。反电极及/或参考电极用于与工作电极一起完成电路且允许所产生电流流动。当工作电极被适当地偏置时，输出电流与反应速率成比例，此提供对工作电极周围的分析物的浓度的测量。在一些实例中，试剂被局部化于接近工作电极处以选择性地与所要分析物反应。举例来说，葡萄糖氧化酶可被固定于工作电极附近以与葡萄糖反应且释放过氧化氢，所述过氧化氢接着由工作电极以电化学方式检测以指示葡萄糖的存在。可使用其它酶及/或试剂来检测其它分析物。
技术实现思路
本专利技术的一些实施例提供一种包含透明聚合物材料、衬底、天线、双电极电化学传感器及控制器的眼睛安装式装置。所述透明聚合物材料可具有凹表面及凸表面。所述凹表面可经配置以可移除地安装于角膜表面上且所述凸表面可经配置以在如此安装所述凹表面时与眼睑运动相适应。所述衬底可至少部分地嵌入于所述聚合物材料内。所述天线可安置于所述衬底上。所述双电极电化学传感器可安置于所述衬底上。所述双电极电化学传感器可包含具有小于25微米的至少一个尺寸的工作电极及具有为所述工作电极的面积的至少五倍大的面积的参考电极。所述控制器可电连接到所述电化学传感器及所述天线。所述控制器可经配置以：(i)在所述工作电极与所述参考电极之间施加电压，所述电压足以产生与所述眼睛安装式装置所暴露到的流体中的分析物的浓度相关的安培电流；(ii)测量所述安培电流；及(iii)使用所述天线来指示所述所测量安培电流。所述透明聚合物材料的一部分可环绕所述工作电极及所述参考电极，使得在所述工作电极与所述参考电极之间输送的电流通过所述透明聚合物材料的所述至少部分环绕部分。本专利技术的一些实施例提供一种包含眼睛安装式装置及读取器的系统。所述眼睛安装式装置可包含透明聚合物材料、衬底、天线、双电极电化学传感器及控制器。所述透明聚合物材料可具有凹表面及凸表面。所述凹表面可经配置以可移除地安装于角膜表面上且所述凸表面可经配置以在如此安装所述凹表面时与眼睑运动相适应。所述衬底可至少部分地嵌入于所述聚合物材料内。所述天线可安置于所述衬底上。所述双电极电化学传感器可安置于所述衬底上。所述双电极电化学传感器可包含具有小于25微米的至少一个尺寸的工作电极及具有为所述工作电极的面积的至少五倍大的面积的参考电极。所述控制器可电连接到所述电化学传感器及所述天线。所述控制器可经配置以：(i)在所述工作电极与所述参考电极之间施加电压，所述电压足以产生与所述眼睛安装式装置所暴露到的流体中的分析物的浓度相关的安培电流；(ii)测量所述安培电流；及(iii)使用所述天线来指示所述所测量安培电流。所述透明聚合物材料的一部分可环绕所述工作电极及所述参考电极，使得在所述工作电极与所述参考电极之间输送的电流通过所述透明聚合物材料的所述至少部分环绕部分。所述读取器可包含一或多个天线，及处理系统。所述一或多个天线可经配置以：发射射频辐射以给所述眼睛安装式装置供电，及经由在所述一或多个天线处接收的反向散射辐射接收对所述所测量安培电流的指示。所述处理系统可经配置以基于所述反向散射辐射确定泪膜分析物浓度值。本专利技术的一些实施例提供一种方法，其包含在工作电极与参考电极之间施加电压，通过所述工作电极测量安培电流及无线地指示所述所测量安培电流。在工作电极与参考电极之间施加的所述电压可足以在所述工作电极处引起电化学反应。所述工作电极及所述参考电极可嵌入于具有凹表面及凸表面的眼睛安装式装置内。所述凹表面可经配置以可移除地安装于角膜表面上且所述凸表面可经配置以在如此安装所述凹表面时与眼睑运动相适应。所述工作电极可具有小于25微米的至少一个尺寸且所述参考电极可具有为所述工作电极的面积的至少五倍大的面积。所述工作电极及所述参考电极可布置于所述眼睛安装式装置中，使得所述电化学反应与所述眼睛安装式装置所暴露到的流体中的分析物的浓度相关。可在于所述电极之间施加所述电压时通过所述工作电极测量所述安培电流。所述眼睛安装式装置可包含聚合物材料，所述聚合物材料具有至少部分地环绕所述工作电极及所述参考电极的一部分，使得在所述工作电极与所述参考电极之间输送的电流通过所述至少部分环绕部分。所述方法可包含经由嵌入于所述眼睛安装式装置内的天线无线地指示所述所测量安培电流。所属领域的技术人员通过在适当情况下参考所附图式阅读以下实施方式将明了这些以及其它方面、优点及替代形式。附图说明图1是包含与外部读取器无线通信的眼睛安装式装置的实例性系统的框图。图2A是实例性眼睛安装式装置的仰视图。图2B是图2A中所展示的实例性眼睛安装式装置的形态图。图2C是图2A及2B中所展示的实例性眼睛安装式装置在安装到眼睛的角膜表面时的侧视横截面图。图2D是经放大以展示实例性眼睛安装式装置在如图2C中所展示安装时环绕其表面的泪膜层的侧视横截面图。图3是用于以电化学方式测量泪膜分析物浓度的实例性系统的功能框图。图4A是用于操作眼睛安装式装置中的电化学传感器以测量泪膜分析物浓度的实例性过程的流程图。图4B是用于操作外部读取器以询问眼睛安装式装置中的电化学传感器以测量泪膜分析物浓度的实例性过程的流程图。图5A展示其中电化学传感器检测穿过聚合物材料从泪膜扩散的分析物的实例性配置。图5B展示其中电化学传感器检测泪膜中的经由聚合物材料中的通道接触传感器的分析物的实例性配置。图5C展示其中电化学传感器检测穿过聚合物材料的经薄化区域从泪膜扩散的分析物的实例性配置。图5D展示其中电化学传感器检测穿过聚合物材料从泪膜层扩散的分析物的另一实例性配置。图5E展示其中电化学传感器检测泪膜层经由聚合物材料中的通道接触传感器的分析物的另一实例性配置。图5F展示其中电化学传感器检测穿过聚合物材料的经薄化区域从泪膜层扩散的分析物的另一实例性配置。图6A图解说明电化学传感器中的电极的一种实例性布置。图6B图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种眼睛安装式装置，其包括：透明聚合物材料，其具有凹表面及凸表面，其中所述凹表面经配置以可移除地安装于角膜表面上且所述凸表面经配置以在如此安装所述凹表面时与眼睑运动相适应；衬底，其至少部分地嵌入于所述聚合物材料内；天线，其安置于所述衬底上；双电极电化学传感器，其安置于所述衬底上且包含：工作电极，其具有小于25微米的至少一个尺寸；及参考电极，其具有为所述工作电极的面积的至少五倍大的面积；及控制器，其电连接到所述电化学传感器及所述天线，其中所述控制器经配置以：(i)在所述工作电极与所述参考电极之间施加电压，所述电压足以产生与所述眼睛安装式装置所暴露到的流体中的分析物的浓度相关的安培电流；(ii)测量所述安培电流；及(iii)使用所述天线来指示所述所测量安培电流，其中所述透明聚合物材料的一部分至少部分地环绕所述工作电极及所述参考电极，使得在所述工作电极与所述参考电极之间输送的电流通过所述透明聚合物材料的所述至少部分环绕部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.10.12 US 13/650,4181.一种眼睛安装式装置，其包括：
透明聚合物材料，其具有凹表面及凸表面，其中所述凹表面经配置以可移除地安装
于角膜表面上且所述凸表面经配置以在如此安装所述凹表面时与眼睑运动相适应；
衬底，其至少部分地嵌入于所述聚合物材料内；
天线，其安置于所述衬底上；
双电极电化学传感器，其安置于所述衬底上且包含：
工作电极，其具有小于25微米的至少一个尺寸；及
参考电极，其具有为所述工作电极的面积的至少五倍大的面积；及
控制器，其电连接到所述电化学传感器及所述天线，其中所述控制器经配置以：(i)
在所述工作电极与所述参考电极之间施加电压，所述电压足以产生与所述眼睛安装式装
置所暴露到的流体中的分析物的浓度相关的安培电流；(ii)测量所述安培电流；及(iii)使
用所述天线来指示所述所测量安培电流，
其中所述透明聚合物材料的一部分至少部分地环绕所述工作电极及所述参考电极，
使得在所述工作电极与所述参考电极之间输送的电流通过所述透明聚合物材料的所述
至少部分环绕部分。
2.根据权利要求1所述的眼睛安装式装置，其中所述电化学传感器嵌入于所述透
明聚合物材料内，使得所述所测量安培电流是基于扩散穿过所述透明聚合物材料以在所
述工作电极处引起电化学反应的所述分析物的量。
3.根据权利要求1所述的眼睛安装式装置，其中所述工作电极设置于充分接近所
述凹表面处以在将所述透明聚合物材料安装于所述角膜表面上时检测在间置于所述角
膜表面与所述凹表面之间的泪膜层中溶解的所述分析物的量。
4.根据权利要求1所述的眼睛安装式装置，其中所述工作电极为具有大致等于10
微米的至少一个尺寸的微电极。
5.根据权利要求1所述的眼睛安装式装置，其中所述工作电极为具有小于10微米
的至少一个尺寸的微电极。
6.根据权利要求1所述的眼睛安装式装置，其中所述工作电极及所述参考电极各
自安置于所述衬底上以便大致共面。
7.根据权利要求1所述的眼睛安装式装置，其中所述工作电极安置于所述衬底上
在比所述参考电极距所述凹表面更近的距离处，使得所述工作电极与所述参考电极不共
面。
8.根据权利要求1所述的眼睛安装式装置，其进一步包括选择性地与所述分析物
反应的试剂，其中所述试剂被局部化于接近所述工作电极处。
9.根据权利要求8所述的眼睛安装式装置，其中所述试剂被局部化于远离所述参
考电极处。
10.根据权利要求1所述的眼睛安装式装置，其进一步包括安置于所述衬底上且电
连接到所述天线及所述控制器的电力供应器，其中所述电力供应器经配置以将来自由所
述天线接收的射频辐射的功率转换为电力且将所述电力供应到所述控制器。
11.根据权利要求1所述的眼睛安装式装置，其中所述控制器经配置以通过调制所
述天线的阻抗而指示所述所测量安培电流。
12.根据权利要求1所述的眼睛安装式装置，其中所述电化学传感器设置于所述衬
底的安装表面上在接近所述聚合物材料的所述凹表面处。
13.根据权利要求1所述的眼睛安装式装置，其中所述聚合物材料为实质上透明视
力矫正镜片且经成形以提供预定视力矫正光学倍率。
14.一种系统，其包括：
眼睛安装式装置，其包含：
透明聚合物材料，其具有凹表面及凸表面，其中所述凹表面经配置以可移除地
安装于角膜表面上且所述凸表面经配置以在如此安装所述凹表面时与眼睑运动相
适应；
衬底，其至少部分地...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘曾和，
申请(专利权)人：谷歌公司，
类型：发明
国别省市：美国;US