CN102497842B - 具有泵的青光眼引流装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种青光眼引流装置，其具有主引流管(2030)，所述主引流管(2030)的第一端在眼睛的前房(340)中，第二端在引流部位(410)中。旁路引流管(2040)流体连接到所述主引流管，并且与所述主引流管并联。泵(280)与所述旁路引流管连通。所述泵包括第一驱动装置82020)和包围第一室(2027)的第一柔性薄膜(2025)。第一止回阀(255)设置在所述泵的上游，第二止回阀(260)设置在所述泵的下游。主动阀(270)设置在所述第一止回阀上游。所述主动阀包括第二驱动装置(2010)和包围第二室2017)的第二柔性薄膜2015。第三止回阀(250)设置在所述主动阀和所述主引流管的第二端之间。所述第一室的容积改变来将流体从前房泵送。

Description

具有泵的青光眼引流装置
交叉引用
本申请要求2010年7月8日提交的美国专利申请序列号No.12/832,449的优先权的权益，所述申请No.12/832,449为2010年1月12日提交的美国申请序列号No.12/685,722的部分继续申请，所述申请No.12/685,722为2009年10月30日提交的美国专利申请序列号No.12/609,043的部分继续申请，所述申请No.12/609,043为2009年9月21日提交的美国专利申请序列号No.12/563,244的部分继续申请。
技术领域
本发明涉及具有电解泵的青光眼引流装置，所述电解泵可用于清洁管腔、防止纤维化和/或恰当地分散房水。
背景技术
青光眼，一种影响视网膜和视神经的眼疾，是世界范围内导致失明的主要原因之一。当眼压(IOP)长时期增大到高于正常水平的压力时，导致青光眼。IOP可能由于房水的生成和房水的排出的不平衡造成。如果不接受治疗，则升高的IOP造成视神经和视网膜纤维的不可逆的损害，导致进行性、永久性失明。
眼睛的睫状体上皮组织持续产生房水，房水为填充眼睛前房(角膜和虹膜之间的空间)的透明流体。房水经葡萄膜巩膜途径——复杂的排出系统——从前房流出。房水的生成和排出之间的精细的平衡决定眼睛的IOP。
开角型(也称为慢性开角或原发性开角)青光眼是最常见的青光眼类型。在该类型的情况下，即使眼睛的前部结构表现正常，房水仍积聚在前房中，使IOP升高。如果不接受治疗，这可导致视神经和视网膜的永久损坏。通常开眼药水来降低眼压。在一些情况下，如果眼压不能使用药物治疗充分控制，则需进行手术。
仅约10％的人口遭受急性闭角青光眼。急性闭角青光眼由于眼睛前部的结构异常造成。在大多数这些情况下，虹膜和角膜之间的间隙比正常情况更窄，留下较小的用于房水通过的通道。如果房水的流动被完全阻塞，则IOP急剧升高，造成急性闭角青光眼发作。
继发性青光眼由于眼内部另一种疾病或问题而发生，例如：炎症、外伤、先前手术、糖尿病、肿瘤和一些药剂。对于该类型青光眼，青光眼和潜在的问题都必须治疗。
图1是眼睛前部的示意图，其辅助说明青光眼的过程。图1中图示了晶状体110、角膜120、虹膜130、睫状体140、小梁网150和巩膜静脉窦160的示意图。在解剖学上，眼睛的前房包括导致青光眼的结构。房水由睫状体140产生，睫状体140位于前房中虹膜130下面，与晶状体110相邻。该房水冲过晶状体110和虹膜130，流到位于前房角中的排出系统。围绕眼睛圆周延伸的前房角包括允许房水排出的结构。第一结构——也是青光眼中最常受牵连的结构之一——为小梁网150。小梁网150围绕前房在该前房角中圆周延伸。小梁网150似乎用作过滤器，限制房水流出，并且提供产生IOP的背压。巩膜静脉窦160位于小梁网150外部。巩膜静脉窦160具有集液管，其允许房水流出前房。图1的前房中的两个箭头显示了房水从睫状体140流到晶状体110上、虹膜130上、经过小梁网150进入巩膜静脉窦160及其集液管的流动。
在青光眼患者中，IOP可能在24小时期间大范围地变化。通常，IOP在睡醒时施用药剂之前的早晨几小时是最高的。较高的压力损坏视神经，并且可导致失明。因此，期望具有控制IOP的主动青光眼引流装置。
发明内容
在与本发明原理一致的一个实施例中，本发明为一种青光眼引流装置，包括：管，其具有构造成用于设置在眼睛的前房中的第一端和构造成用于设置在引流部位中的第二端；泵，其与所述管连通，所述泵包括驱动装置和包围一室的柔性薄膜；第一止回阀，其设置在所述泵的上游；和第二止回阀，其设置在所述泵的下游；其中，所述室的容积改变将流体从前房泵送到所述引流部位。
在与本发明的原理一致的另一个实施例中，本发明是一种青光眼引流装置，包括：主引流管，其具有构造成用于设置在眼睛的前房中的第一端和构造成用于设置在引流部位中的第二端；旁路引流管，其流体连接到所述主引流管，并且与所述主引流管并联；泵，其与所述旁路引流管连通，所述泵包括第一驱动装置和包围第一室的第一柔性薄膜；第一止回阀，其设置在所述泵的上游；第二止回阀，其设置在所述泵的下游；主动阀(active valve)，其设置在所述第一止回阀上游，所述主动阀包括第二驱动装置和包围第二室的第二柔性薄膜；和第三止回阀，其位于所述主动阀和所述主引流管的第二端之间；其中，所述第一室的容积改变将流体从前房泵送到所述引流部位。
在与本发明的原理一致的另一个实施例中，本发明为青光眼引流装置，包括：引流管，其具有构造成用于设置在眼睛的前房中的第一端和构造成用于设置在引流部位中的第二端；主动阀，其与所述引流管连通，所述主动阀包括驱动装置和包围一室的柔性薄膜；和止回阀，其设置在所述主动阀和所述主引流管的第二端之间；其中，所述室的容积改变至少部分阻塞所述引流管。
应可理解，前面的概述和下面的详细描述仅为示例性和说明性的，旨在提供要求保护的本发明的进一步说明。下面的描述以及本发明的实施方式阐明并且教导了本发明的其他优点和目的。
附图说明
结合在本说明书中并构成本说明书一部分的附图示出了本发明的几个实施例，并且与文字描述一起用于说明本发明的原理。
图1是眼睛前部的示意图。
图2是根据本发明原理的IOP测量系统的框图。
图3是根据本发明原理的IOP传感器的示意图。
图4是本发明的IOP传感器的一种可能应用的示意图。
图5是与本发明的原理一致的IOP传感器的端盖的实施方式。
图6A和6B是与本发明原理一致的IOP传感器的端盖实施方式的立体视图。
图7A和7B是根据本发明原理的管腔清洁阀的立体视图。
图8是根据本发明原理的具有纤维清除构件的管腔清洁阀的立体视图。
图9是根据本发明原理的用于清除纤维化的具有房水分散构件的管腔清洁阀的立体视图。
图10是根据本发明原理的具有混合式外部构件的管腔清洁阀的立体视图。
图11A和图11B图示了根据本发明原理的包括单管腔和双管腔型式的阀和压力传感器系统的端盖实施方式。
图12A和12B是可与本发明的系统一起使用的双管道的剖视图。
图13是根据本发明原理的双管腔阀和压力传感器系统的立体视图。
图14是根据本发明原理的动力发生器的立体视图。
图15是根据本发明原理的设置在管道中的转子的端视图。
图16是根据本发明原理的青光眼引流系统中的动力发生器的一个可能位置的示意图。
图17是根据本发明原理的青光眼引流系统中的动力发生器的另一个可能位置的示意图。
图18是根据本发明原理的IOP传感器和泵和/或阀机构的示意图。
图19是根据本发明原理的泵和/或阀机构的一种可能应用的示意图。
图20是根据本发明原理的泵和阀机构的示意图。
图21A和21B是示出根据本发明原理的泵和阀机构的一种可能操作方式的示意图。
图22A、22B和22C是示出根据本发明原理的泵机构和所述泵机构的一种可能操作方式的示意图。
具体实施方式
现在详细参照本发明的示例性实施例，其示例在附图中示出。在可能的情况下，整个附图中使用相同的附图标记指代相同或相似的部件。
图2是根据本发明原理的IOP测量系统200的框图。图2中，IOP测量系统包括动力源205、IOP传感器(其可包括P1，P2和/或P3)、处理器215、存储器220、数据传输模块225和可选的扬声器230。
动力源205通常为可充电电池，例如锂离子电池或锂聚合物电池，但是也可采用其他类型的电池。另外，任何其他类型的电池也适合作为动力源205。动力源205给系统200——更具体地处理器215——提供电力。动力源可通过RFID连接或其他类型的磁耦合方式再充电。
在本发明的另一个实施例中，动力源205为电容器，其存储由下面所说明的发电机1410产生的电荷。其他类型的电荷存储或能量存储装置也可用作动力源205。如下面更全面说明的，发电机1410连接到动力源205。
处理器215通常为能够执行逻辑功能的具有动力源、输入和输出引脚的集成电路。在各个实施例中，处理器215为目标设备控制器。在这样的情况下，处理器215针对特定装置或部件，例如数据传输模块225、扬声器230、动力源205或存储器220执行特定控制功能。在其他实施例中，处理器215是微处理器。在这样的情况下，处理器215可编程，以使其可用于控制该装置的不止一个部件。在其他情况下，处理器215不是可编程微处理器，而是被构造成用于控制执行不同功能的不同部件的专用控制器。
存储器220通常为半导体存储器，例如NAND闪存。由于半导体存储器的尺寸非常小，并且系统200的存储需求较小，因此存储器220占据系统200的非常小的面积。存储器220与处理器215连接。这样，处理器215可从存储器220写和读。例如，处理器215可构造成从IOP传感器210读取数据，并且将该数据写入存储器220。以该方式，一系列的IOP读数可存储在存储器220中。处理器215还能够执行其他基本存储功能，例如擦写或覆盖存储器220、检测存储器220何时存满、以及与管理半导体存储器相关的其他常用功能。
数据传输模块225可采用多种不同的数据传输类型中的任何一种。例如，数据传输模块225可以是射频等有源装置。数据传输模块225也可以是例如RFID标签上的天线等无源装置。在该情况下，RFID标签包括存储器220和天线形式的数据传输模块225。这样，RFID读取器可靠近系统220放置，以将数据写入存储器220或从存储器220读取数据。由于通常存储在存储器220中的数据量往往很少(由一定时间段内的IOP读数构成)，因此数据传输的速度不是至关重要的。可存储在存储器220中并且通过数据传输模块225传输的其他数据类型但不限于：动力源数据(例如低电量、电池故障)、扬声器数据(警告音、语音)、IOP传感器数据(IOP读数、问题情况)等。
当存在危险情况时，可选的扬声器230向患者提供警告音或语音。例如，如果IOP处于可能对患者造成损害或给患者带来风险的级别，则扬声器230可以发出警告音来警告患者以就医或施用眼药水。处理器215从IOP传感器210读取IOP测量值。如果处理器215读取到一个或一系列高于阈值的IOP测量值，则处理器215可操作扬声器230来发出警告。可设置阈值并且存储在存储器220中。以该方式，可由医生设置IOP阈值，并且在超过阈值时，可发出警告。
或者，可致动数据传输模块来将升高的IOP情况发送至辅助装置，例如PDA、手机、计算机、腕表、专用于该目的的定制装置、可远程访问的数据存储站(例如互联网服务器、邮箱服务器、文本信息服务器)或其他电子装置。在一个实施例中，个人电子装置将数据上传到可远程访问的数据存储站(例如互联网服务器、邮箱服务器、文本信息服务器)。信息可上传到可远程访问的数据存储站，以使其可例如由医务人员实时看到。在该情况下，辅助装置可包括扬声器230。例如，在医院应用场合中，在患者已经经受青光眼手术，并且已经植入系统200之后，辅助装置可与患者的病床相邻设置。由于IOP波动在青光眼手术之后很常见(处于较高侧或较低侧，较低侧也是危险情况)，因此处理器215可读取由植入的IOP传感器210进行的IOP测量值。如果处理器215读取到不安全的IOP情况，则数据传输模块225可通过扬声器230或通过将不安全读数传输到辅助装置来警告患者和医务人员。
这样的系统还适于在医院应用场合之外使用。例如，如果存在不安全的IOP情况，则处理器215可操作扬声器230来发出声音报警。于是患者受到警告，并且可以就医。警告可以多种方式由医务人员关闭。例如，当数据传输模块225为RFID标签时，在外部装置和系统200之间可建立RFID连接。该外部装置可与系统200通讯来关闭扬声器230。或者，可由系统200读取光学信号。在该情况下，数据传输模块225具有光学接收器，其可接收一系列代表指令——例如用于关闭扬声器230的指令——的光脉冲。
图3是根据本发明原理的IOP传感器的示意图。图3中，IOP传感器包括三个压力传感器P1，P2和P3，引流管430，阀420和分隔器350。压力传感器P1设置在前房340中或与前房340流体连通，压力传感器P2设置在结膜下腔中的引流部位处，压力传感器P3与P1和P2远离地设置。压力传感器P1可设置在与前房流体连通的管腔或管中。这样，压力传感器P1测量前房中的压力，压力传感器P2测量引流部位处的压力，压力传感器P3通常测量或对应于大气压力。
图3中，管430将房水从眼睛的前房340排出。阀420控制流经管430的房水流量。压力传感器P1测量阀420上游和前房340下游的管430中的压力。以该方式，压力传感器P1测量前房340中的压力。真正的前房压力和由设置在前房下游的管中时(甚至在设置在巩膜和结膜之间时)的P1测量的前房压力之间的期望的测量误差非常小。例如，用于管流量的泊肃叶定律(Poiseuille’s law)预测，对于流动速率为3微升每分钟的水，流过5mm长、内径为0.300毫米的管的压降为0.01mmHg。
分隔器350将压力传感器P2与压力传感器P3分离。压力传感器P2设置在引流部位处(例如图4中的410)。这样，压力传感器P2设置在通常包含房水的区域中——该区域位于潮湿位置410中。压力传感器P3与压力传感器P2通过分隔器350从实体上隔离。分隔器350为一实体结构，其将P2的潮湿位置410与P3的干燥位置360分离。在本发明的系统位于单个基底上时，包括分隔器350。在该结构中，全部三个压力传感器(P1，P2和P3)设置在包括管430、阀420、分隔器350和系统的其他部件的基底上。
在本发明的一个实施例中，压力传感器P3靠近眼睛设置。压力传感器P3可植入眼睛中结膜下方。在该情况下，压力传感器P3测量可能与大气压力有关的压力。例如，真正的大气压力可能是压力传感器P3的压力读数的函数。P3也可设置在与引流部位分隔的、结膜下腔的干燥部分360中。不管位置如何，压力传感器P3旨在测量眼睛附近或眼睛表面处的大气压力。
通常，IOP为表压力读数(gauge pressure reading)——眼睛中的绝对压力(如由P1测量的)和大气压力(如由P3测量的)之间的差。大气压力，通常为约760mmHg的大气压力通常以10mmHg或更大的幅度变化。另外，如果患者去游泳、徒步、乘坐飞机等，则有效大气压力(effective atmospheric pressure)可能显著变化——超过100mmHg。由于IOP通常在约15mmHg范围内，因此大气压力的这样的变化是巨大的。因而，为了24小时监控IOP，期望具有前房的压力读数(如由P1测量的)和眼睛附近的大气压力的压力读数(如由P3测量的)。
因此，在本发明的一个实施例中，压力读数在各时间由P1和P3同时或几乎同时获取，从而可计算实际IOP(如P1-P3或P1-f(P3))。P1和P3的压力读数可由处理器215存储在存储器220中。这些压力读数可在以后从存储器读取，从而可由医生解释各时间的实际IOP。
压力传感器P1，P2和P3可以是适用于植入眼睛中的任何类型的压力传感器。这些压力传感器中的每一个可以是相同类型的压力传感器，或其可以是不同类型的压力传感器。例如，压力传感器P1和P2可以是相同类型的压力传感器(植入眼睛中)，压力传感器P3可以是不同类型的压力传感器(在眼睛附近)。
在本发明的另一个实施例中，由压力传感器P1和P2取得的压力读数可用于控制引流前房340的房水的装置。图4是本发明的IOP传感器的一种可能应用的示意图，其利用压力传感器P1和P2的读数。图4中，压力传感器P1测量眼睛前房340中的压力。压力传感器P2测量引流部位410处的压力。
已经开发出多种装置用于将房水从前房340引流来控制青光眼。这些装置中的大部分为管的变形形式，其将房水从前房340引流至引流部位410。例如，已经开发出将房水从前房340引流至结膜下腔从而在结膜下形成滤过泡(bleb)、或引流至巩膜下腔从而在巩膜下形成滤过泡的管件。(应注意的是，滤过泡是在结膜或巩膜下形成的流体囊)。其他管设计将房水从前房引流至脉络膜上腔、睫状体上腔、眼色素层并置腔(juxta-uveal space)或引流至脉络膜。在其他应用中，管将房水从前房引流至巩膜静脉窦、巩膜静脉窦中的集液管或类似巩膜上静脉的多种不同血管中的任何一种。一些管甚至将房水从前房引流至结膜外部。最后，在一些应用中，根本不使用管。例如，在小梁切除术中(或其他类型的滤过手术)，形成从结膜下腔或巩膜下腔通到前房的小孔。以该方式，通过所述孔将房水从前房引流到结膜或巩膜下的流体囊。房水被引流到的这些不同的解剖学位置中的每一个是引流部位410的示例。引流部位410的其他示例包括但不限于：结膜下腔、脉络膜上腔、巩膜下腔、睫状体上腔、巩膜静脉窦、集液管、巩膜上静脉和葡萄膜巩膜途径。
图4中，一端具有阀420的管430的一端设置在前房340中，另一端设置在引流部位410中。以该方式，管430将房水从前房340引流到引流部位410。阀420控制房水从前房340到引流部位410的流动。压力传感器P1设置在前房中，或与前房340流体连通。如图3的实施例中所示，压力传感器P1设置在阀420上游。以该方式，压力传感器P1设置在结膜下腔中，但是与前房340流体连通。
由于压力传感器P1测量前房340中的压力，压力传感器P2测量引流部位410处的压力，因此由这两个压力传感器获取的读数之间的差(P1-P2)提供前房340和引流部位410之间的压力差的指示。在一个实施例中，该压力差决定房水从前房340流到引流部位410的速率。
与从前房340引流至引流部位410的滤过手术有关的一个并发症是低眼压——IOP中危险的压力降低，其可导致严重的后果。期望控制房水从前房340流出到引流部位410的速率，以防止低眼压。可使用来自压力传感器P1和压力传感器P2的读数来通过控制阀420而控制通过管430的流动速率。例如，阀420可根据来自压力传感器P1和压力传感器P2的读数来控制。
在本发明的另一个实施例中，IOP(根据来自压力传感器P1和压力传感器P2的读数)可通过控制阀420来控制。以该方式，IOP为控制参数。阀420可调节来保持特定的IOP(比如15mmHg的IOP)。阀420可在夜间比在白天打开更大，以保持特定IOP。在其他实施例中，可控制IOP降低。在紧接着滤过手术之后，IOP可能陡然下降。可根据来自压力传感器P1和P3的读数调节阀420来使IOP逐渐下降。
在本发明的另一个实施例中，来自压力传感器P2的读数(或来自压力传感器P2和由P3测得的大气压力之间的差的读数)可用于控制阀420，以控制滤过泡的形态。与滤过手术相关的问题之一是滤过泡失效。滤过泡可能由于较差的形成或纤维化而失效。滤过泡中的压力是决定滤过泡形态的一个因素。太大的压力可使滤过泡移动到不期望的位置，或可导致纤维化。滤过泡的压力可通过使用来自压力传感器P2(其在引流部位410处——在该情况下为滤过泡处)的读数控制。在本发明的一个实施例中，滤过泡中的压力(如由P2所测的)和大气压力(如由P3所测的)之间的差值可用于控制阀420来保持期望的滤过泡压力。以该方式，本发明的IOP压力传感器也可用于适当保持滤过泡。
阀420可由微处理器215或适当的PID控制器控制。期望的压力差(其对应于期望的流动速率)可通过控制阀420的操作来保持。同样，期望的IOP、IOP变化速率或滤过泡压力可通过控制阀420的操作来控制。
虽然阀420图示为阀，但是其可以是计量、限制或允许房水从前方340流到引流部位410的流动的多种不同流动控制结构中的任何一种。另外，阀420可设置在管430中或沿管430的任何位置。
最后，本发明的IOP传感器具有很多其他类似的用途。例如，各种压力读数可用于确定是否管420以一些不期望的方式闭塞或阻塞。这样，可检测到引流装置的失效。在将前房340引流至引流部位410的自清洁管腔中，可根据P1，P2和/或P3的压力读数消除不期望的堵塞。
图5是与本发明原理一致的IOP传感器的端盖实施方式。图5中，压力传感器P1和P3集成到端盖510中。端盖510安装在管430中，以形成流体密封。管430的一端位于前房340中，管430的另一端(端盖510设置于此)位于前房340外部。通常，管430的一端位于前房340中，另一端位于结膜下腔中。以该方式，压力传感器P1与前房340流体连通。由于前房340和管430的与前房340流体接触的内部之间几乎不存在压力差，因此，压力传感器P1测量前房340中的压力。压力传感器P3在前房340外部，测量大气压力或可与大气压力相关联。
通常，如在青光眼滤过手术中，将管430放置在眼睛中来将前房340桥接到结膜下腔。在该情况下，P3位于结膜下腔中，在该结构中，P3测量非常接近于大气压力的压力或可以通过使用简单函数而与大气压力相关联的压力。由于塞子510提供管430的流体密封，因此压力传感器P3与压力传感器P1隔离开。因此，可以P1和P3的压力读数之间的差(P1-P3)作为准确的IOP读数。在一个实施例中，单个薄膜520——通常为压阻晶体——位于该传感器组件中，并且在一侧(管侧)暴露于P1，在另一侧(隔离侧)暴露于P3，因而薄膜520上的净压力由传感器记录，提供对应于IOP的仪表读数(gaugereading)。
图6A和6B为图5的端盖实施方式的立体视图。在该实施例中，压力传感器P1设置在端盖510的一端上，以使其可位于管430的内侧。压力传感器P3设置在端盖510的另一端上，以使其可位于管430的外侧。薄膜520将P1与P3分隔。以该方式，压力传感器P1与压力传感器P3隔离开。虽然压力传感器P1和P3图示为位于端盖510中的薄膜520的相对表面上，但是他们也可以以任何适当位置与端盖510一体地设置，以便于压力测量。
图7A和7B为根据本发明原理的管腔清洁阀的立体视图，其可用作控制阀420。在图7A和7B中，管腔清洁阀700包括管710、壳体720、致动器730、致动臂740、渐缩臂750、压力传感器P1和压力传感器P2。如前面参照图3和4所述的，管710的一端位于前房中，管710的另一端结合到壳体720。压力传感器P1监测前房中的压力。致动器730设置在壳体720中。致动器730连接到致动臂740，致动臂740进而刚性连接到渐缩臂750。渐缩臂750构造成延伸到管710的管腔中。压力传感器P2位于壳体720的流出区域(即在引流部位中)。箭头表示房水从前房到引流部位的流动。
壳体720大体扁平，但是可具有适应眼睛曲率的小的曲率。壳体720容纳致动器730。壳体720还容纳致动臂740和渐缩臂750。管710流体连接到设置在壳体720的内部中的通道。该通道将房水从前房(经过管710)引导到引流部位。壳体720可由例如不锈钢等多种不同生物相容材料中的任何一种制成。
致动器730在平面中前后移动致动臂740。以该方式，致动臂740在力通过致动器730施加到其上时振动或往复移动。由于渐缩臂750刚性连接到致动臂740，其也在管710中振动或往复移动。致动器730可基于多种不同已知方法中的任何一种，例如电磁致动、静电致动、压电致动或通过形状记忆合金材料致动。致动臂740可由致动器730在低往返速率(例如几赫兹)下或高致动速率下(例如超声)移动。
渐缩臂750尺寸适于安装在管710中。以该方式，可将渐缩臂750制造成在管710中前后振动，以清除阻塞管710的任何材料。渐缩臂750具有大体上尖端部，所述端部设置在管710中。如图所示，渐缩臂750还具有较大的渐缩部分，其可用于限制通过管710的流动，因而用作阀。以该方式，渐缩臂750不仅可振动来清除阻塞管710的材料，而且可移动到部分阻塞通过管710的流动的位置。臂750的所述渐缩设计允许通过相对于壳体720和管710改变臂750的位置来改变通过管710的流动限制级别。
当用作阀时，渐缩臂750可限制进入引流部位且离开前房的房水量。控制房水流动可降低滤过手术之后低眼压的可能，保持适当的IOP，并且控制引流部位中的停滞的房水量。当引流部位为结膜下滤过泡时，控制滤过泡中停滞的房水量可有助于保持适当的滤过泡形态，并且降低纤维化的量。滤过泡中过多的停滞房水可导致纤维化。已经假定成纤维细胞形成在停滞的房水中，并且滤过泡壁上太大的张力(即滤过泡中太高的压力)可导致滤过泡失效。因此，渐缩臂750作为阀使用可维护适当的滤过泡，这降低了这些有害副作用的可能。
管腔清洁阀系统700可如上所述根据来自P1、P2和P3的读数控制。本发明的管腔清洁阀系统700可使用MEMS工艺制成，其中，在形成壳体720的一部分的基底上沉积层。管腔清洁阀系统700的所有元件可设置在延伸到引流部位中的板上、下或嵌入其中——很像当前可获得的青光眼引流装置。
图8是根据本发明原理的具有纤维清除构件的管腔清洁阀的立体视图。图8的实施例类似于图7的实施例，不同之处在于，图8还图示了设置在引流部位中的针头810。通常，引流部位在结膜下腔中。以该方式，结膜下腔中的滤过泡接收从壳体710排出的房水。针头810可振动来保持滤过泡没有纤维或降低纤维化(这是滤过泡失效的原因之一)。以该方式，当致动臂740移动时，针头810移动到引流部位中(在该情况下，滤过泡中)。针头810可移走纤维，并且防止纤维组织积聚。
图9是根据本发明原理的具有用于清除纤维化的房水分散构件的管腔清洁阀的立体视图。图9的实施例类似于图7的实施例，不同之处在于，图9也图示了设置在引流部位中的针头910。在该实施例中，针头910可用于清除引流部位中的纤维和/或将房水分散到引流部位。壳体920的出口端敞开，以允许房水流到引流部位。针头910设置在壳体中出口附近。针头910大体宽而钝，从而当其振动时，房水被分配到引流部位。流体从管710经由微通道930流至引流部位，微通道930通常蚀刻到针头910中。房水的分散可通过在引流部位中提供更大的有效面积、减小滤过泡高度和/或降低滤过泡压力来帮助降低在引流部位处阻力的形成(所述阻力通常由于滤过泡形成和/或纤维化生长产生)，从而更适当地控制滤过泡的形态。另外，房水的分散可通过提供克服与引流部位相关的流动阻力的机械装置来辅助引流房水的流动，所述流动阻力通常由于滤过泡的形成和/或纤维化生长产生。
图10是根据本发明原理的具有混合外部构件的管腔清洁阀的立体视图。图10的实施例类似于图9的实施例。图10中，宽针头1010和附加的引流孔1030允许引流部位(通常为结膜下滤过泡)中宽范围的房水分散。流体从管710经由微通道930传送到引流部位，微通道930通常蚀刻到针头1010中。图10中，壳体1020具有宽出口端，其包括多个引流孔1030。另外，壳体1020的宽端部敞开，以允许房水经该宽开口流动。因此，在图10的实施例中，房水从前房流经管710，流经壳体1020，并且流出引流孔1030和壳体1020的宽端部，进入引流部位中。当针头1010振动时，其可用于从引流部位清除纤维。其也可将房水分散到引流部位。
图7-10的实施例可以两种不同的模式操作：管腔清洁模式，其中渐缩臂750振动或移动；阀模式，其中渐缩臂750保持在特定位置，以限制流经管710的流体。在管腔清洁模式中，渐缩臂750移动或振动来从管710内部和/或引流部位清除纤维材料。在管腔清洁模式中，渐缩臂750也可辅助将房水分散到引流部位中。
当作为阀操作时，渐缩臂750可保持在特定位置，以限制经过管710的房水流动。渐缩臂750的位置可根据如上面关于图3-6描述的来自压力传感器P1，P2和/或P3的压力读数来随时间改变。以该方式，下面任何一项可以是用于控制渐缩臂750的依据：IOP，滤过泡中的压力，流体流动速率等。
图11A是根据本发明原理的双管腔阀和压力传感器系统的示意图。图11A中，主动阀/管腔清洁系统的管710桥接前房和引流部位。第二管430包括如图5中所述的端盖510。图11A的系统将图5和图6的压力传感器与图7-10的主动阀/管腔清洁装置相结合，其中，后者可用作控制阀420。以该方式，一个管430可用于测量IOP，而第二管710可用于引流房水。干燥位置360和端盖510的P3感测部分之间的流体连通可由管1100提供。图11B是另一种可能的布置方式，其中，单个管位于前房340中。图11B中，端盖510设置在管430的开口中。
图12A和12B是可与本发明的系统一起使用的双管道的剖视图。图12A中，双管腔430和710容纳在一个管中。图12A显示了该双孔管道布置方式。在图12B中，双管腔430和710容纳在两个结合在一起的单独的管中。图12B显示了该双管路管道布置方式。双管腔装置的其他变体也可与本发明结合使用。
图13是根据本发明原理的双管腔阀和压力传感器系统的立体视图。图13中，两根管430和710在一端(位于前房中的端部)处连接，并且在另一端(在该情况下，位于结膜下腔中的端部)分开。管430具有测量IOP的端盖530。管710接纳渐缩臂750。渐缩臂750能用于清洁管710内部。管750也可用作阀，其可部分或全部闭塞管710的内部。渐缩臂750连接到图7-10中图示的系统中的任一个。阻隔件350将P3与710的出口(通常为引流部位410)分隔开。以该方式，P3在干燥空间360中，并且测量大气压力的近似值。710的出口端(显示与渐缩臂750相邻)位于潮湿空间中或例如410等引流部位中。如上面所说明的，P2位于该潮湿空间中。
用于压力监测系统或有源引流系统的动力可如上所述由动力源205供给。如图2中所示，动力源205连接到动力发生器1410。动力发生器1410的一个示例显示在图14中。图14中，动力发生器1410具有连接到转子1430的微型发电机1420。在该示例中，当转子1430旋转时，微型发电机1420产生电力。这样，动力发生器1410的操作与任何传统的发电机的操作很相似。虽然转子1430显示为具有连接到轴的四个桨叶，但是可采用任何转子设计。而且，可采用将流体流动转变为动力的任何其他类型的设备，图14仅用作一个示例。
动力发生器1410能够利用从前房340到引流部位410的房水流体流。由于任何青光眼引流装置的通常的目的是将房水从前房340转到引流部位410，因此房水从前房340流动到引流部位410(在该情况下，经由管，例如管430)。在前房340中的流体压力和引流部位410中的流体压力之间存在自然压力差。该压力差使房水从前房340流动到引流部位410。动力发生器1410将该房水流体流转变为动力。
在典型的示例中，流经管430的房水根据约2微升每分钟的房水流动速率使转子1430以约1转每分钟的速度旋转。如果前房340和引流部位410之间的压力差为约8毫米汞柱，则可转变的潜在的功率为约25纳瓦(或约2毫焦耳的能量)每天。该动力可存储在动力源205中，并且用于驱动本申请中所述的系统(压力传感器、遥测技术、主动阀等)。
图15是根据本发明原理的转子的一个实施例的端视图。图15中，转子1430具有连接到四个桨叶的轴。转子1430设置在管430中，以利用流经所述管的流体。箭头表示流经管430的房水流体流的方向和转子1430的相应的旋转方向。如所说明的，图15图示了用于转子1430的很多可能结构中的一种。
图16是根据本发明原理的青光眼引流系统中的动力发生器的一个可能位置的示意图。在图16的示例中，动力发生器1410设置在管1430中或沿管1430设置。管430将前房340引流至引流部位410。阀420如前面所述设置在管430的端部处。在该示例中，由动力发生器1410产生的动力用于驱动阀420(和所述系统的其他部件)。
图17是根据本发明原理的青光眼引流系统中的动力发生器的另一个可能位置的示意图。在图17的示例中，动力发生器1410设置在管430的端部处。这里，动力发生器1410执行两个功能：其产生动力，并且其用作阀。由于动力发生器1410阻止流体流动经过管430，因此该流动阻力可用于控制流经管430的房水速率。换句话说，动力发生器1410可以作为主动阀来操作。而且，转子的旋转可用于清洁管腔(如上面所述的)
在图17的示例中，可控制微型发电机1420来改变转子1430的流动阻力。当微型发电机1420是简单的磁芯和线圈发电机(类似于通常的发电机)，则可改变磁芯和线圈之间的距离来改变使转子1430旋转所需的力。使转子1430旋转所需的力越大，房水流经管430的阻力越大。相反，使转子1430旋转所需的力越小，则房水流经管430的阻力越小。可控制该阻碍房水流动的阻力来保持期望的IOP。
图18是根据本发明原理的IOP传感器和泵和/或阀机构的示意图。图18的实施例将主动阀420用泵和/或阀机构1810代替。图18中，IOP传感器和青光眼引流系统包括三个压力传感器P1，P2和P3、引流管430、泵和/或阀机构1810以及分隔器350。压力传感器P1设置在前房340中或与前房流体连通，压力传感器P2设置在结膜下腔中的引流部位处，压力传感器P3与P1和P2远离地设置。压力传感器P1也可设置在与前房流体连通的管腔或管中。这样，压力传感器P1测量前房中的压力，压力传感器P2测量引流部位处的压力，压力传感器P3通常测量或对应于大气压力。在所有其他方面中，图18的实施例与图3的实施例(其描述可从上面阅读)类似。
图19是根据本发明原理的泵和/或阀机构的一种可能应用的示意图。图19的实施例将主动阀420使用泵和/或阀机构1810代替。图19中，具有泵和/或阀机构1810的管430的一端设置在前房340中，另一端设置在引流部位410中。以该方式，管430将房水从前房340引流到引流部位410。泵和/或阀机构1810控制房水从前房340到引流部位410的流动。压力传感器P1设置在前房中或与前房340流体连通。如图18的实施例中所示，压力传感器P1设置在泵和/或阀机构1810的上游。以该方式，压力传感器P1设置在结膜下腔中，但是与前房340流体连通。在所有其他方面中，图19的实施例与图4的实施例(其描述可从上面阅读)相同。
图20是根据本发明原理的泵和阀机构的一个实施例的示意图。图20中，主引流管2030具有止回阀250和主动阀270。旁路引流管2040具有两个止回阀255，260和泵280。主动阀270包括驱动装置2010和包围一室2017的柔性薄膜2015。同样，泵280包括驱动装置2020和包围一室2027的柔性薄膜2025。
在图20的示例中，主动阀270设置在旁路引流管2040的上游，从而所述主动阀可控制从前房340到引流部位410的流动。柔性薄膜2015膨胀来填充主引流管2030的容积，由此减小主引流管2030的横截面积，并且降低从前房340到引流部位410的流动速率。在一个实施例中，室2017封闭电解液，所述电解液通常为具有少量电解质添加剂的水，所述电解质添加剂例如为盐或下述之一：KNO3，H2SO4，CaSO4，MgSO4，CaCO3，K2SO4，Na2SO4，LiSO4，NaOH，KOH，H2NO4和CuSO4。如果使用盐添加剂，则溶液可以是平衡盐溶液(BSS)，其通常在眼科手术过程中引入眼睛内。驱动装置2010封装有两个电极，所述两个电极将电压施加到水或盐溶液中，以实现水的电解。如通常所知的，通过水施加电流(通过一对或多对电极施加的电压)导致分子键断开，从而产生氢气和氧气。由于气体体积比水的体积大得多，因此室2017膨胀，使柔性薄膜2015挠曲(很像将气球充气)。驱动装置2010控制施加到电极的电压，以控制室2017的体积。以该方式，主管2030的横截面积可减小(通过增大柔性室2017的体积)或减小(通过使柔性室2017中的氢气和氧气重新结合为体积小得多的水)。虽然主动阀270的操作以电解的方式进行了描述，但是可使用其他类型的化学反应或机制来改变室2017的体积。不管采取何种方法，电极可以是多种材料，包括铂、金和/或铜。
在图20的示例中，泵280以与主动阀270实质上相同的方式操作。柔性薄膜2025膨胀来填充旁路引流管2040的容积，由此减小旁路引流管2040的横截面积。止回阀255和260允许仅沿一个方向流动(从前房340到引流部位410)。当室2027膨胀时，旁路引流管2040中所包含的容积减小。由于止回阀255和260，容纳在旁路引流管2040中的流体从旁路引流管2040排出，并且流入引流部位410中。换句话说，全部三个止回阀(250，255和260)布置成仅允许沿从前房340到引流部位410的一个方向的流动。当旁路引流管2040的容积减小(由于室2027的膨胀)时，旁路引流管2040中的流体能够仅沿一个方向前进(朝向引流部位410)。在这段时间中，流体可从前房340直接经过主引流管2030流到引流部位410。通常，主引流管2030提供与旁路路径分隔开的路径，房水可通过所述路径流动。例如，如果旁路引流管2040阻塞，或如果泵不正常操作，则主引流管2030提供用于房水流动的路径。止回阀250防止从引流部位410到前房340的反向流动。
在一个实施例中，室2027包围一定体积的水或盐溶液。驱动装置2020封装有两个电极，所述两个电极向该一定体积的水或盐溶液施加电压，以实现水的电解。如通常所知的，通过水施加的电流(通过一对或多对电极施加的电压)导致分子键断开，从而产生氢气和氧气。由于气体体积比水的体积大得多，因此室2027膨胀，使柔性薄膜2025挠曲(很像将气球充气)。驱动装置2020控制施加到电极的电压，以控制室2027的体积。以该方式，旁路引流管2040的横截面积可减小(通过增大柔性室2027的体积)或可减小(通过使柔性室2027中的氢气和氧气重新结合为体积小得多的水)。虽然泵280的操作以电解的方式进行了描述，但是可使用其他类型的化学反应或机制来改变室2027的容积。在一个示例中，可使用机械机构(类似于活塞或其他移动部件)来改变室2027的容积。
驱动装置2020可以操作来使室2027膨胀，以迫使流体从旁路引流管2040流至引流部位410。驱动装置2020也可使室2027的容积减小，由此增大旁路引流管2040可容纳的流体的体积。在该情况下，流体从前房340被抽吸经过止回阀225，进入旁路引流管2040中。然后，驱动装置2020可操作来使室2027膨胀，迫使流体从旁路引流管2040流至引流部位410。以该方式，由止回阀250，255和260以及泵280构成的装置操作，以将流体从前房340泵送到引流部位410。该泵送操作在图21A，21B，22A，22B和22C中更清楚地显示。
图21A和21B为示出根据本发明原理的泵和阀机构的一种可能操作的示意图。图21A中，主动阀270处于基本上闭合位置中。在该位置中，室2017膨胀来占据主引流管2030的容积，并且减小其横截面积，由此限制从前房340到引流部位410的流动。图21B示出室2027的膨胀，其通过迫使旁路引流管2040的流体朝向引流部位410流动而产生泵送作用。
图22A，22B和22C为示出根据本发明原理的泵机构和泵机构的一种可能操作的示意图。在这些图中，机构1810包括泵280(没有主动阀270)。以该方式，单个管(主引流管2030)与泵280一起使用。止回阀255和260布置成使流体仅从前房340流向引流部位410。图22A图示了泵的非工作状态。在图22A中，驱动装置2020保持室2027处于其低容积结构。例如，当利用电解时，驱动装置2020不向图22A中的电极施加电压。在图22B中，驱动装置2020使室2027膨胀，由此减小主引流管2030的容积。主引流管2030中的流体被导入引流部位410中。例如，当利用电解时，驱动装置2010在电极上施加电压，以产生使室2027膨胀的气体。在图22C中，驱动装置2020允许室2027返回到其低容积状态。当室2027的容积减小时，主引流管2030的容积增大，由此将流体抽吸通过止回阀255。该流体然后在重复上述循环时被导向引流部位410。
所采用的止回阀250，255和260可具有任何期望的开启压力(cracking pressure)。止回阀的一个作用是确保流体流动是沿着从前房340到引流部位410的方向。可使用任何类型的止回阀或单通阀，例如旋启式止回阀或蝶阀。
可操作驱动装置2020来逐渐增大室2027的容积或快速增大室2027的容积。当驱动装置2020操作来逐渐增大室2027的容积时，流到引流部位410中的流体流动可以是渐进式的。当驱动装置2020操作来快速增大室2027的容积时，流到引流部位中的流体流动可以是快速的。流体的该快速运动可用于清除管或引流部位中的阻挡物。当引流部位410为滤过泡时，可控制排放到滤过泡的流体的速率，以将滤过泡保持在期望尺寸和/或压力下。换句话说，通过控制流向引流部位410的流体流动速率，引流部位410可以最佳形式保持。例如，引流部位在给定时间段可仅能够处置一定量体积的流体。驱动装置2020可控制室2027的体积，以使在指定时间段中流体的体积不超过可接受的量。
同样，驱动装置2020可操作来逐渐减小室2027的容积或快速减小室2027的容积。当驱动装置2020操作来逐渐减小室2027的容积时，来自前房340的流体流动可以是渐进式的。当驱动装置2020操作来快速减小室2027的容积时，来自前房340的流体流动可以是快速的。流体的该快速移动可用于清除从前房340引出的管中的堵塞物。
在本发明的另一操作中，主动泵送操作可在夜间患者睡觉时进行。通常，青光眼患者的IOP在早晨最高(IOP可能在晚间也波动)。使用IOP传感器来控制阀270和/或泵280可有助于在夜间保持适当的IOP。另外，患者可佩戴面罩或在附近具有给泵和/或阀机构1810提供动力的装置。以该方式，虽然外部装置在附近，但是泵和/或阀可操作以保持期望的IOP。当患者醒来时，泵和/或阀机构1810可设置成日间操作，该操作消耗更少的动力。例如，主动泵送操作可在夜间进行，此时动力消耗不再是考虑因素；日间进行的泵送操作很少或没有(当外部装置不在附近时)。在一个示例中，泵在患者睡觉时操作，直到滤过泡的内容物被排出到眼睛中。在这段时间中，引流区域可能暂时堵塞，迫使更多的房水经由天然的流出路径流动，直到IOP升高到使引流(例如结膜下腔)重新开启的阈值。通过在夜间排空滤过泡，来自前房的流动在睡觉后几小时内被引流到空的滤过泡空间中，因而在小的或没有背压的情况下提供引流，并且允许设置目标IOP。使用主动阀(图20中的2010)或压力驱动的安全阀来保持处在或接近目标IOP。
通过上面所述，可意识到，本发明提供一种管腔清洁阀，其可通过IOP传感器控制。本发明提供一种阀状装置，其可清洁管腔、分散房水和/或从引流部位清除纤维材料。本发明还提供一种可植入的动力发生器，其可用于驱动这样的系统。而且，本发明提供一种主动泵或阀机构，其通过电解或其他膨胀技术被驱动。本发明在本文中以示例方式示出，并且可由本领域普通技术人员作出各种修改形式。
通过考虑说明书和本文公开的本发明的实施方式，本发明的其他实施方式对本领域的技术人员是显而易见的。说明书和示例仅应考虑为是示例性的，本发明的真正的范围和精神由下面权利要求指明。

Claims (19)

1.一种青光眼引流装置，包括：
管，其具有构造成用于设置在眼睛的前房中的第一端和构造成用于设置在引流部位中的第二端；
泵，其与所述管连通，所述泵包括驱动装置和包围一室的柔性薄膜；
第一止回阀，其设置在所述泵的上游；和
第二止回阀，其设置在所述泵的下游；
其中，所述室的容积改变将流体从前房泵送到所述引流部位；
所述青光眼引流装置还包括：
第一压力传感器，其与前房流体连通地设置；和
第二压力传感器，其设置在所述引流部位中；
其中，来自第一压力传感器和第二压力传感器的读数的差接近于前房和引流部位之间的压力差。
2.根据权利要求1所述的青光眼引流装置，其中，所述室容纳水，所述驱动装置构造成用于进行所述水的电解。
3.根据权利要求2所述的青光眼引流装置，其中，所述驱动装置包括与所述水接触的一对电极。
4.根据权利要求1所述的青光眼引流装置，其中，所述引流部位选自包括以下各项的组：结膜下腔、脉络膜上腔、巩膜下腔、睫状体上腔、巩膜静脉窦、集液管、巩膜上静脉和葡萄膜巩膜途径。
5.根据权利要求1所述的青光眼引流装置，还包括：
动力源，其连接到所述驱动装置。
6.根据权利要求1所述的青光眼引流装置，其中，使用来自所述第一压力传感器和第二压力传感器的读数来控制所述泵。
7.根据权利要求1所述的青光眼引流装置，还包括：
远程压力传感器，其与所述第一压力传感器远离地设置，以使所述远程压力传感器测量或近似测量大气压力，
其中，来自所述第一压力传感器和所述远程压力传感器的读数之间的差接近于眼压。
8.根据权利要求7所述的青光眼引流装置，其中，所述远程压力传感器设置在眼睛的结膜下腔中。
9.根据权利要求7所述的青光眼引流装置，其中，来自所述第一压力传感器和所述远程压力传感器的读数被用于控制所述泵。
10.根据权利要求1所述的青光眼引流装置，其中，所述管是主引流管，所述青光眼引流装置还包括：
旁路引流管，其流体连接到所述主引流管，并且与所述主引流管并联；
所述泵与所述旁路引流管连通，所述驱动装置是第一驱动装置，所述室是第一室，且所述柔性薄膜是第一柔性薄膜；
主动阀，其设置在所述第一止回阀上游，所述主动阀包括第二驱动装置和包围第二室的第二柔性薄膜；和
第三止回阀，其位于所述主动阀和所述主引流管的第二端之间。
11.根据权利要求10所述的青光眼引流装置，其中，所述第一或第二室容纳水，并且所述第一或第二驱动装置构造成用于进行所述水的电解。
12.根据权利要求11所述的青光眼引流装置，其中，所述第一或第二驱动装置包括与所述水接触的一对电极。
13.根据权利要求10所述的青光眼引流装置，其中，所述引流部位是眼睛的结膜下腔。
14.根据权利要求10所述的青光眼引流装置，还包括：
动力源，其连接到所述第一和第二驱动装置。
15.根据权利要求10所述的青光眼引流装置，其中，来自所述第一压力传感器和第二压力传感器的读数被用于控制所述泵或所述主动阀。
16.根据权利要求10所述的青光眼引流装置，还包括：
远程压力传感器，其与所述第一压力传感器远离地设置，以使所述远程压力传感器测量或近似测量大气压力，
其中，来自所述第一压力传感器和所述远程压力传感器的读数之间的差接近于眼压。
17.根据权利要求16所述的青光眼引流装置，其中，所述远程压力传感器设置在眼睛的结膜下腔中。
18.根据权利要求16所述的青光眼引流装置，其中，来自所述第一压力传感器和所述远程压力传感器的读数被用于控制所述泵或所述主动阀。
19.根据权利要求10所述的青光眼引流装置，其中，所述第二室的容积改变至少部分阻塞所述主引流管。
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