CN101861119B - 眼压监测装置 - Google Patents

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Abstract

一种眼压监测装置，包括：软性接触镜(1)，诸如硅树脂接触镜；以及固定到该接触镜(1)的有源应变计(2)，该有源应变计(2)位于离该接触镜的中心(C)一定距离处，并且不直接和眼睛接触，其中该有源应变计包括围绕该接触镜的中心(C)设置的多边形部分。

Description

眼压监测装置
本发明涉及一种用于在一段时间内监测眼压的装置。本发明具体涉及一种如下的装置，该装置可以被放置在眼睛上，以在一段颇长的时间(例如24小时或更久)内连续监测眼压。
青光眼是一种普遍的疾病，其以升高的眼压(IOP)为特征。升高的IOP会使周边视力逐渐损失。因此，需要对青光眼患者的IOP有详细的认知，以提供可靠的诊断或开展新的疗法。
专利EP1401327描述了一种眼压记录系统，该系统包括软性接触镜和固定到该接触镜的有源应变计(active strain gage)。该有源应变计位于离该接触镜的中心一定距离处，并且不直接和眼睛接触。该有源应变计包括围绕该接触镜的中心设置的圆弧形部分，从而允许测量和IOP相关的眼球球面变形。
专利EP1401327的系统对于患者来说并不是侵入性的，且并不必然需要局部麻醉患者眼睛以及/或者在测试前进行外科手术。此外，由于应变计不直接和眼睛接触，所以患者会感觉很自在，视力也能保持几乎完全不受损。事实上患者的感觉与佩戴一般接触镜的人相似。
然而，在EP1401327中描述的应变计的制造暗示了会有相对大量的废料，例如在成批制造在单个基底上的微机电系统(MEMS)应变计的情况下。此外，以可再现的方式制造圆形元(element)是困难的工作，从而导致制造足够可靠的应变计的速率相对低。结果是，在EP1401327中描述的可靠的应变计相对昂贵。
因此，本发明的一个目标是提供较便宜的并且仍可靠的眼压监测装置。
该目标和其他优势通过包含权利要求1的特征的装置来实现。
该目标具体地通过如下的眼压监测装置来实现，该装置包括：软性接触镜，诸如硅树脂接触镜；以及固定到该接触镜的有源应变计，该有源应变计位于离该接触镜的中心一定距离处，并且不直接和眼睛接触，其中该有源应变计包括围绕该接触镜的中心设置的多边形部分。
由于该多边形部分由一组直线元构成，这些直线元相对容易以规则且可再现的方式制造，所以大大促进了本发明的应变计的制造。本发明的应变计本质上由直线段构成，所以它的性能和制造可重复性高，而在所有合适的制造工艺下废品率可以保持非常低。此外，通过适当地选择该多边形部分的形状，当在单个基底上同时制造几个应变计时可以大大降低废料比例。
当该接触镜被正确地放置到位时，围绕该接触镜的中心设置的应变计的多边形部分在眼球表面近似遵循虚拟的圆形。从而，由于该软性接触镜的变形，固定到该软性接触镜的该多边形应变计会遭受因眼球的周边变形而引起的应变，而眼球的周边变形和眼压(IOP)相关。通过下列由附图例示的描述，将更好地理解本发明，鉴于：
图1示出了根据本发明一个优选实施方案的眼压监测装置。
图2示出了根据本发明另一个优选实施方案的眼压监测装置。
图3示出了在单个基底上制造本发明的几个应变计。
图4示出了用于在单个基底上制造本发明的几个多边形应变计的另一种式样。
图5a示出了根据本发明另一个实施方案的折叠的应变计。
图5b示出了图5a的应变计展开的样子。
图6示出了根据本发明另一个实施方案的用于制造应变计的式样。
图7示出了根据本发明另一个实施方案的眼压监测装置。
图8示出了一个眼压监测系统的简化方块图，该系统包括根据本发明的、带有嵌入式遥测系统和体外接收单元的眼压监测装置。
在图1中例示的优选实施方案中，本发明的眼压监测装置包括接触镜1——其优选地为软性接触镜，同时，围绕镜中心C设有有源应变计2。
有源应变计2优选地由连续纵向元或线——其至少部分地由电阻性金属制成——构成，应变计电阻随着应变计应力而变化。该线的两个端部4都连接至数据传输系统(未示出)。该传输例如是通过无线遥测系统实现的。
根据本发明，有源应变计2的部分3是多边形的，即，其包括取向相对于镜中心C近似成切线的纵向对齐的直线段，由此，形成多边形的至少一部分。
对于可变电阻压力应变计，为了实现更准确的测量，应变计电阻被最大化，并且其网格区优选地覆盖所有待监测区域。在本发明中，这例如通过把连续纵向元或线折叠成几个相互平行的部分来实现。在所例示的实施方案中，形成有源应变计2的纵向元被折叠，以使它的几个直线段相互平行，从而形成同心的多边形部分3。
在一个优选实施方案中，有源应变计是微机电系统(MEMS)，例如如下的箔式应变计，该箔式应变计包括基底，金属层被沉积或层压在基底上并以期望的构型通过湿蚀刻或干蚀刻而形成图案。基底由聚合物(例如聚酰亚胺)或环氧树脂制成，而金属层由任何电阻性材料或半导体材料制成。优选地，基底是聚酰亚胺，而金属层是铂。聚酰亚胺作为基底尤其合适，因为其广泛用于MEMS技术，并且它是生物相容的，至于铂，它也具有良好的应变系数(strain gage factor)。
MEMS应变计是根据集成电路制造工艺制造的。此制造工艺的优点是，该应变计的每一个参数，尤其是金属应变计层的厚度，可以被非常精确地控制。网格的设计可以以大约1μm的精度来实现，并使得建立真正针对性的应变计成为可能。此外，该工艺完全可以轻易地再现。
然而，其他制造方法也可建立本发明的装置的应变计。应变计可以，例如，通过对电阻性箔或带有电阻性覆层的基底进行浮雕和/或切割，通过电阻性材料细线——例如直径在0.01mm和0.1mm之间的金属线——的弯曲和成形等等来制造。在所有情况下，本发明的应变计主要包括直线元这一事实使其制造相对容易从而使成本便宜。
根据本发明，由于该应变计本质上包括相对容易制造的直线元，所以该应变计的设计精度和可再现性，以及相应的该应变计的质量，得到了改进。由于本发明的装置的应变计容易制造，在所有合适的制造工艺下，废品率也可以保持非常低。
该应变计可以通过任何方法固定到接触镜。该应变计可以首先被固定到基底，然后该基底被固定到接触镜上或嵌入接触镜里，或者该应变计可以被直接固定到接触镜或嵌入接触镜里。
该有源应变计可以被放置在离接触镜中心任何距离处。在一个优选实施方案中，有源应变计被成形以放置在角膜巩膜接合处(corneoscleral junction)，角膜巩膜接合处是这样的区域，在此区域IOP的改变导致最大程度的角膜变形。
根据本发明，该眼压监测装置可以在接触镜上包括两个或更多个有源应变计。这几个应变计的多边形片段可以被放置在该接触镜的同一圆周的不同扇区，或者它们可以形成几个同心多边形或多边形的几个部分。
此外有利的是，本发明的眼压监测装置包括用于热补偿的无源应变计。该无源应变计优选地由如下的连续纵向元构成，该连续纵向元包括在接触镜上径向相邻布置的几个直线部分。因此该无源应变计不受到眼球的周边变形的影响，而是经历由温度改变引起的接触镜膨胀和收缩。因此该无源应变计允许准确地测量仅由温度变化引起的应力变化。
在图2例示的优选实施方案中，该眼压监测装置包括具有惠斯登电桥构型的四个应变计，其中两个有源应变计和两个无源应变计交替放置在该电桥上。
无源应变计5由连续的纵向元或线构成，该连续的纵向元或线被折叠成几个直线部分7，这些直线部分7相对于接触镜1径向布置，即，它们的纵轴穿过接触镜的中心C。有源应变计和无源应变计的线部分可以相互非常接近以使应变计面积最小化，或者更为分开以使热交换和应变计面积最大化。
在此构型中，这两个有源应变计2测量一种类型的应变(最强的一种)，并使惠斯登电桥上的测量的灵敏度加倍。如果有源应变计和无源应变计在未施加应力时具有相同的电阻值，则这两个无源应变计5补偿热偏差。
如图3例示，可以在单个基底8上同时制造本发明的几个应变计2，例如MEMS应变计。由于应变计2的大体多边形的形状，在相邻应变计2之间的自由空间可以最小化，从而降低废料比例和每个应变计的生产成本。
图4示出了用于在单个基底8上制造几个应变计2的另一种布置，其中，通过把多边形应变计2相互叠插，使形成在在该表面上的两个不同的应变计的端部位于第三个多边形应变计之内，使废料比例最小化。
图5a和图5b示出了本发明的另一个实施方案，其中多边形应变计2通过将预制线9弯曲而制成。在所示的实施例中，预制线9包括6个直线段3，布置成两行，每行三个直线段。直线段3相互之间被柔性区30分隔，柔性区30允许预制线9展开成六边形，而不使直线段3弯曲。柔性区30例如由布置为形成矩形的一部分的、相对短的段构成。
预制线9通过例如浮雕、蚀刻或任何其他适当的制造方法制成。该预制线仅由彼此成直角布署的直线段构成，所以可靠地制造它是相对容易的。然后预制线9通过弯曲进它的柔性区来展开，以获得本发明的期望的多边形应变计2，如图5b所示。
图6示出了在单个基底8上制造多个预制线9。由于直线段3的纵向放置，预制线9具有大体纵向的形状，这允许他们在基底8上被布置得相互非常近，从而更大程度地降低废料比例。
在如上所描述和图1-5b所示的实施方案中，该应变计的多边形部分形成六边形的一部分。在本发明的框架内，其他多边形状也是可行的。该应变计的多边形片段例如可以形成八边形的一部分(如图4中的实施例所示的)、十边形的一部分、十二边形的一部分等等。直线段越小，该多边形片段越接近圆，同时仍由直线段组成，从而受益于上述优点。
来自该应变计的数据传输可以使用有线传输系统——或优选地无线传输系统——来实现。
除了应变计，接触镜可以进一步包括其他测量装置，诸如视网膜电图仪(ElectroRetinoGraph)或化学分析传感器。
图5示出了带有嵌入式遥测系统和体外接收单元的完整眼压监测系统的优选构型的简化方块图。接触镜1包括压力传感器(即惠斯登电桥构型中的有源应变计2和无源应变计5)、低功率转发器12以及环形天线13。
经由耦合的环形天线，供电和通信在转发器和体外移动询问单元(MIU)14之间无接触地执行。经由如此形成的第一RF链路22，MIU 14为传感器提供能量，并例如经由第二RF链路21来将接收到的转发器数据传送至固定式数据接收器(SDR)15。SDR 15完成监测设置。它存储和显示接收到的数据。

Claims (18)

1.一种眼压监测装置，包括：软性接触镜(1)；以及固定到上述接触镜(1)的有源应变计(2)，上述有源应变计(2)位于离该接触镜的中心(C)一定距离处，并且不直接和眼睛接触，该眼压监测装置的特征在于，上述有源应变计包括围绕该接触镜的中心(C)设置的多边形部分，并且所述多边形部分会遭受因眼球的周边变形而引起的应变，而眼球的周边变形和眼压有关。
2.根据权利要求1所述的眼压监测装置，其中，上述有源应变计(2)由电阻性材料制成。
3.根据权利要求1或2所述的眼压监测装置，其中，上述有源应变计(2)是连续元。
4.根据权利要求3所述的眼压监测装置，其中，上述连续元被放置为使得几个多边形部分(3)相互平行布署。
5.根据权利要求1所述的眼压监测装置，进一步包括位于上述接触镜(1)上的无源应变计(5)。
6.根据权利要求5所述的眼压监测装置，其中，上述无源应变计(5)包括几个直线部分(7)，其径向布置在上述接触镜(1)上。
7.根据权利要求1到2中任一个所述的眼压监测装置，其中，上述有源应变计(2)被成形以被放置在角膜巩膜接合处。
8.根据权利要求5所述的眼压监测装置，包括无线遥测系统(12-15)，其用于与上述有源应变计(2)和上述无源应变计(5)进行数据传输。
9.根据权利要求1到2中任一个所述的眼压监测装置，其中，上述有源应变计(2)是微制造而成的。
10.根据权利要求1到2中任一个所述的眼压监测装置，其中，上述有源应变计(2)是线。
11.根据权利要求1到2中任一个所述的眼压监测装置，其中，上述接触镜(1)进一步包括其他测量装置。
12.根据权利要求1到2中任一个所述的眼压监测装置，其中，它包括几个有源应变计(2)。
13.根据权利要求5所述的眼压监测装置，其中，它包括几个无源应变计(5)。
14.根据权利要求5所述的眼压监测装置，其中，它包括具有惠斯登电桥构型的四个应变计。
15.根据权利要求1所述的眼压监测装置，其中，软性接触镜(1)为硅树脂接触镜。
16.根据权利要求2所述的眼压监测装置，其中，所述电阻性材料为金属或合金。
17.根据权利要求11所述的眼压监测装置，其中，所述其他测量装置为视网膜电图仪或化学分析传感器。
18.根据权利要求14所述的眼压监测装置，其中所述四个应变计为交替放置在所述电桥上的两个有源应变计(2)和两个无源应变计(5)。
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