CN101766473A

CN101766473A - 眼压监测系统

Info

Publication number: CN101766473A
Application number: CN201010109636A
Authority: CN
Inventors: 吴慧娟; 汤戎昱; 裴为华; 黎晓新; 陈宏达
Original assignee: Peking University Peoples Hospital
Current assignee: Peking University Peoples Hospital
Priority date: 2010-02-09
Filing date: 2010-02-09
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2030-02-09
Also published as: CN101766473B

Abstract

本发明公开了一种眼压监测系统，该系统包括植入到角膜缘的结膜下、直接与巩膜组织相接触的无线压力传感器，以及便携式的信号接收处理器，其中：压力传感器又包括一感受巩膜组织表面的阻抗变化的柔性微电极阵列和一将阻抗变化转换为电压信号加以处理后发射出去的信号处理及传输单元；信号接收处理器接收信号，对信号进行分析拟合后得到眼压的数值加以存储和显示。该眼压监测系统在不影响病人正常生理活动的情况下，自动对病人眼压进行24小时连续性的监测，为临床诊断和治疗提高足够多而准确的数据。而且，压力传感器直接与巩膜组织相接触，避免了和角膜组织长期接触可能引起的角膜损伤、感染和缺氧等情况的发生。

Description

眼压监测系统

技术领域

本发明涉及一种医疗器械，尤其涉及一种植入式的持续眼压监测系统。

背景技术

青光眼在全球范围内是第二大致盲眼病。世界卫生组织的报告显示，全球有七千万人罹患青光眼，而随着人口老龄化，预计到2020年，这一数字将再增加50％(Quigley HA，Broman AT.The number of people with glaucoma worldwide in 2010 and 2020.Br JOphthalmol.2006 Mar；90(3)：262-7.)。青光眼是特征性的视神经病变伴有与之相应的视野缺损的一组疾病，眼压的升高是该疾病的原发因素之一，因此，也是临床上青光眼诊断和随访中最重要的临床检查指标之一。目前，测量眼压的比较公认的标准方法为压平眼压测量(applanation tonometer)，其中Goldmann压平眼压测量被认为是最精确的方法，在世界范围内，也是青光眼专科医生最信赖的方法。越来越多的研究显示，一日内的眼压波动增大是青光眼病情进展的主要原因之一，而且确定一日内的眼压峰值对于确定治疗(用药)方案有着至关重要的意义。但是经典的眼压测量方式(压平眼压测量)需要医生应该仪器在诊室内完成，而且测量结果的准确性与病人的配合状态有很大关系(Rota-BartelinkAM，PittA，Story I.Influence of diurnal variation on the intraocular pressure measurement of treatedprimary openangle glaucoma during office hours.J Glaucoma.1996；5：410-415；Konstas AG，Mantziris DA，Stewart WC.Diurnal intraocular pressure in untreated exfoliation and primaryopen-angle glaucoma.Arch Ophthalmol.1997；115：182-185；Asrani S，Zeimer R，Wilensky J，Gieser D，Vitale S，Lindenmuth K.Large diurnal fluctuations in intraocular pressure are anindependent risk factor in patients with glaucoma.J Glaucoma.2000；9：134-142.)。因此，应用该种测量方法，医生只能得到病人就诊时的单次眼压值，且测量值可因病人在测量时的配合状态而偏离于实际的生理真实值。尽管医生们不辞辛劳的采取一日内多次测量眼压的方案，试图得到眼压日曲线，但可想而知，即便我们一日内可以测量4-6次眼压，可以在夜间将病人唤醒测量眼压，我们得到的结果仍然是一个粗略的结果，而且还可能因为影响了病人的正常生理活动(如睡眠)而导致测量结果和真实情况不符。因此，目前的眼压测量手段还不足以给青光眼的临床诊断和治疗提高足够准确的依据，或者说，我们还期待着能够实现在不影响病人正常生理活动的情况下，对眼压进行连续的更精确的测量，从而更好的指导青光眼的诊断和治疗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种植入式的眼压测量系统，测量过程无需医生的操作，在不影响病人正常生理活动的情况下，对病人眼压进行24小时连续性的监测。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种眼压监测系统，包括植入到角膜缘的结膜下、直接与巩膜组织相接触的无线压力传感器，以及便携式的信号接收处理器，其中：所述压力传感器又包括一个柔性微电极阵列和与之电连接的信号处理及传输单元，而所述柔性微电极阵列中包含多个电极，该多个电极分别感受眼压变化后巩膜组织表面的阻抗变化，并将这种阻抗变化转换为微弱电压信号传递给信号处理及传输单元，信号处理及传输单元对信号进行放大处理，并将模拟信号转换为数字信号发射出去；信号接收处理器接收到数字信号，对数字信号进行分析拟合，得到眼压的数值加以存储和显示。

进一步，上述信号处理及传输单元又包括前端模拟信号放大器、中央处理器和外部供能接收及信号发射天线三部分。所述柔性微电极阵列中的多个电极通过柔性导线与前端模拟信号放大器电连接，该多个电极分别将其感受到的巩膜组织表面的阻抗变化转换为微弱电压信号传递给所述前端模拟信号放大器，前端模拟信号放大器将信号缓冲和放大后传递给中央处理器，中央处理器将模拟信号转换为数字信号并加以存储，外部供能接收及信号发射天线连接中央处理器，将数字信号发射出去。整个压力传感器的电能来自于信号接收处理器发生的电磁振荡，外部供能接收及信号发射天线接收电磁波并转化为电能。

本发明的柔性微电极阵列中的多个电极优选为呈同心圆方式排列的多个非闭合环状电极和一个位于圆心的点状电极，各个电极分别通过柔性电路导线与前端模拟信号放大器连接。柔性微电极阵列优选以聚酰亚胺为基底材料，以镍合金为电极材料。整个柔性微电极阵列封装在生物相容性聚合物中，所述生物相容性聚合物例如派瑞林(Parylene，该材料已获得美国FDA认证用于人体)，生物相容性聚合物封装层的厚度以8-12微米为宜，优选为10微米。

上述信号处理及传输单元是一个集成电路芯片，该集成电路芯片一般为硅质基底。集成电路单元芯片外也包裹8-12微米均匀厚度的生物相容性聚合物，例如派瑞林。

上述信号接收处理器又包括信号接收器和信号读取记录器，二者电连接，由信号接收器接收来自压力传感器的信号，信号读取记录器对信号进行处理，得到眼压的数值。通过无线传输技术将压力传感器感受到的信号传递给体外的信号接收器，例如可使用蓝牙等近程的无线传输技术。同时，信号接收器还具有一个电磁振荡单元模块，压力传感器的外部供能接收及信号发射天线接收电磁振荡单元模块产生的电磁振荡并转化为电能供压力传感器使用。信号读取记录器装备有较强大的信息处理器(嵌入式系统，相当于专用电脑)，以及数据处理软件，对接收到的多路电压信号进行分析拟合，得到眼压的数值，并在显示器上显示。

本发明通过实验证实，眼球巩膜组织表面电学特性的变化能够反应出眼内压力的变化。本发明的眼压监测系统将压力传感器植入到角膜缘的结膜下，直接与巩膜组织相接触，直接测量压力变化；信号接收处理器是便携式的，随身携带，其中信号接收器可佩戴于耳部，便于接收传感器发出的信号。该眼压监测系统在不影响病人正常生理活动的情况下，自动对病人眼压进行24小时连续性的监测，为临床诊断和治疗提高足够多而准确的数据。另外，本发明中植入的器件和巩膜组织相接触，这与现有眼压检测仪器与角膜相接触的情况不同，避免了和角膜组织长期接触可能引起的角膜损伤、感染和缺氧等情况的发生。

附图说明

图1是本发明实施例1中灌注水压升高后即刻测得的巩膜表面阻抗与水压的关系图。

图2是本发明实施例1中灌注水压降低后即刻测得的巩膜表面阻抗与水压的关系图。

图3是本发明实施例1中灌注水压升高后1分钟测得的巩膜表面阻抗与水压的关系图。

图4是本发明实施例1中灌注水压降低后1分钟测得的巩膜表面阻抗与水压的关系图。

图5是本发明实施例2眼压监测系统的结构示意图，其中：101-压力传感器；102-信号接收器；103-信号读取记录器。

图6是本发明实施例2中压力传感器的结构示意图，其中1-聚酰亚胺柔性基底；2-柔性微电极阵列；3-柔性导线；4-前端模拟信号放大器；5-中央处理器；6-硅质基底；7-外部供能接收及信号发射天线。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例进一步详细描述本发明，但不以任何方式限制本发明的范围。

实施例1巩膜表面电学特性与眼压的相关性检测

为了检测巩膜表面化学特性与眼压的相关性，我们利用猪眼进行了离体实验。将连接连通器(注：连通器是一与大气相通的输液器，装有生理盐水，可调节液面的水平高度)的针头从视神经处插入尸体猪眼内，记录电极为针状电极，置于角膜缘的巩膜处，参考电极为镀金平板电极，置于与记录电极相隔5mm处的角膜缘巩膜处。改变连通器灌注瓶的高度以调节眼内压力，并用电感电容电阻测量仪(Agilent 4284A，Precision LCR meter)记录随眼内压力变化引起的猪眼巩膜表面电学特性的变化。初始水压为20厘米水柱，测量仪输出交流电压设置为1MHz、100mV。测量结果如下表：

注：R为阻抗实部；X为阻抗虚部，与电容相关。

图1～4显示了灌注水压变化(升高或降低)后立即或1分钟时测得的巩膜表面的阻抗变化情况，可以看出，巩膜组织的表面电学特性与眼内压力呈明显的正相关。这证明了通过测量巩膜组织表面的阻抗变化来获得眼压的的可行性。

实施例2眼压监测系统

参见图5，该眼压监测系统包括压力传感器101、信号接收器102和信号读取记录器103，其中压力传感器101植入到角膜缘的结膜下，与巩膜组织相接触，直接感受眼球压力变化；压力传感器101将感受到的压力信号转换为数字电信号发射出来，通过无线传输方式被佩戴于耳部的信号接收器102接收并传递给信号读取记录器103进行处理，得到眼压值，将眼压值显示并存储。

植入眼内的压力传感器结构如图6所示，包括柔性微电极阵列2和信号处理及传输单元，柔性微电极阵列2和信号处理及传输单元都分别封装在十微米均匀厚度的生物相容性聚合物派瑞林中。信号处理及传输单元又包括前端模拟信号放大器4、中央处理器5和外部供能接收及信号发射天线7，位于硅质基底6上。柔性微电极阵列2的电极材料为镍合金，电极的形状和排列方式如图6所示，包括一个位于圆心的点状电极和多个呈同心圆方式排列的非闭合环状电极，这些电极位于聚酰亚胺柔性基底1上。每个电极都通过柔性导线3连接前端模拟信号放大器4。这多个电极将其感受到的眼压变化后巩膜组织表面的阻抗变化转换为微弱电压信号传递给前端模拟信号放大器4。前端模拟信号放大器4又包括放大器、A/D转换器和缓冲器，对接收到的微弱电压信号进行缓冲和放大后传递给中央处理器5。中央处理器5包括RF发生器、滤波器和储存单元，将模拟信号转换为数字信号并加以存储。外部供能接收及信号发射天线7将中央处理器5处理后的信号发射出去。

Claims

1.一种眼压监测系统，包括植入到角膜缘的结膜下、直接与巩膜组织相接触的无线压力传感器，以及便携式的信号接收处理器，其中：所述压力传感器又包括一个柔性微电极阵列和与之电连接的信号处理及传输单元；所述柔性微电极阵列中包含多个电极，该多个电极分别感受眼压变化后巩膜组织表面的阻抗变化，并将这种阻抗变化转换为微弱电压信号传递给信号处理及传输单元；信号处理及传输单元对信号进行放大处理，并将模拟信号转换为数字信号发射出去；信号接收处理器接收数字信号，对数字信号进行分析拟合，得到眼压的数值加以存储和显示。

2.如权利要求1所述的眼压监测系统，其特征在于，所述柔性微电极阵列中的多个电极包括呈同心圆方式排列的多个非闭合环状电极和一个位于圆心的点状电极。

3.如权利要求1所述的眼压监测系统，其特征在于，所述柔性微电极阵列以聚酰亚胺为基底材料，以镍合金为电极材料。

4.如权利要求1所述的眼压监测系统，其特征在于，所述信号处理及传输单元是一个硅质基底的集成电路芯片。

5.如权利要求1所述的眼压监测系统，其特征在于，所述信号处理及传输单元又包括前端模拟信号放大器、中央处理器和外部供能接收及信号发射天线，其中：前端模拟信号放大器通过柔性导线连接柔性微电极阵列中的多个电极，将电极传递来的信号缓冲和放大后传递给中央处理器；中央处理器将模拟信号转换为数字信号并加以存储；外部供能接收及信号发射天线连接中央处理器，将数字信号发射出去。

6.如权利要求5所述的眼压监测系统，其特征在于，所述信号接收处理器又包括信号接收器和与之电连接的信号读取记录器，信号接收器接收来自压力传感器的无线信号，信号读取记录器对信号进行处理，得到眼压的数值。

7.如权利要求6所述的眼压监测系统，其特征在于，所述信号接收器具有一个电磁振荡单元模块，外部供能接收及信号发射天线接收电磁振荡单元模块产生的电磁波并转化为电能供压力传感器使用。

8.如权利要求1所述的眼压监测系统，其特征在于，所述压力传感器的柔性微电极阵列和信号处理及传输单元分别封装在生物相容性聚合物中。

9.如权利要求8所述的眼压监测系统，其特征在于，所述生物相容性聚合物是派瑞林。

10.如权利要求8所述的眼压监测系统，其特征在于，所述生物相容性聚合物形成的封装层的厚度为8-12微米。