CN104473615A - 一种基于光纤光栅的24小时眼压监测传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于光纤光栅的24小时眼压监测传感器，包括软性的角膜接触镜、光纤和多个光纤光栅，其中角膜接触镜整体呈球冠状，并用于在佩戴时与患者的眼球形状相匹配地进行贴合；光纤嵌入设置在角膜接触镜的镜片层内部，它的主体被设定为围绕接触镜中心呈阿基米德螺线的形式排列，其尾部一端引出作为交互端口；光纤光栅各自保持间隔地设置在光纤主体上，并且当眼球由于眼压波动发生形变时，光纤光栅承受相应的应力改变，并将以相应的反馈光波信号经由光纤的尾部端口予以输出。通过本发明，能够根据反射波长变化，实现多点位压力的实时高精度测量，同时具备灵敏度高、动态范围大、稳定性好、使用舒适和体积小重量轻等优点。

Description

一种基于光纤光栅的24小时眼压监测传感器

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，更具体地，涉及一种基于光纤光栅的24小时眼压监测传感器。

背景技术

青光眼是世界第一位不可逆性致盲眼病。医学实践查明，眼压升高并非青光眼损害唯一危险因素，病理性的眼压波动在青光眼发生发展中同样也扮演重要角色，而且其表现更为隐匿。因此，关注眼压24小时波动情况比仅关注眼压绝对值升高更为重要，这一观点已经成为全世界青光眼专家的共识。

目前临床用来监测24小时眼压波动的方法通常采用每间隔2小时测量一次，但这种以12个监测点代替24小时波动全过程的方式不足以全面反映眼压波动的全貌；此外，测量往往需要坐位进行，因此无法获悉患者自然生活状况下的眼压真实情况，如睡眠、运动等。相应地，有必要对24小时眼压监测技术进行更多的研究。

现有技术中的24小时眼压波动监测技术包括利用“LC-谐振回路”原理的侵入式直接测试方式，和利用惠斯通电桥原理的非侵入式间接测量方式等。侵入式测量虽然可以实现直接测量但是会对眼球造成不可恢复的伤害，常只用于危重青光眼病人，对于普通人群的眼压检测不适用。瑞典研制的一种24h眼压监测仪(参见“Wireless contact lens sensor for intraocularpressure monitoring:assessment on enucleated pig eyes”，Acta Ophthalmol.2009:87:433-437，Leonardi M等)，其能够实现在自然生活状态下对眼压波动的24小时监测，实现了24h眼压测量技术的跨越式进步。但进一步的深入研究表明，该产品在临床试用过程中仍然具备以下的一些缺陷或不足：1)重复性存在争议；2)传感器部分输出信号无法解析；3)检测精度不高，灵敏性不够；4)输出电压信号仅能反应压力波动、不能转化为真实眼压幅值；5)舒适性差、制造工艺复杂，造价昂贵，导致临床推广受到一定限制。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于光纤光栅的24小时眼压监测传感器，其中通过结合眼压监测临床应用自身的特点，采用光纤光栅来执行眼压监测并对其特定结构及其具体设置方式进行设计，相应能够根据反射波长变化，实现多点位压力的实时高精度测量，同时具备灵敏度高、动态范围大、稳定性好、使用舒适和体积小重量轻等优点。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种基于光纤光栅的24小时眼压监测传感器，其特征在于，该传感器包括软性的角膜接触镜、光纤和多个光纤光栅，其中：

所述角膜接触镜整体呈球冠状，并用于在佩戴时与患者的眼球形状相匹配地进行贴合；

所述光纤嵌入设置在所述角膜接触镜的镜片层内部，它的主体被设定为围绕该角膜接触镜的中心呈阿基米德螺线的形式排列，其尾部一端从所述角膜接触镜引出作为交互端口，由此用于输入检测光波信号、同时输出反映眼压波动状态的反馈光波信号；

所述光纤光栅各自保持间隔地设置在该光纤的主体上，并且当眼球由于眼压波动发生形变时，光纤光栅承受相应的弯曲改变并将相应的反馈光波信号经由所述光纤的尾部端口予以输出，由此实现对包括角膜中心、角膜旁中心和近角巩缘等多个兴趣点在内的24小时眼压实时监测。

作为进一步优选地，所述角膜接触镜的规格尺寸被设定为直径12mm～18mm，且其材质优选为硅水凝胶、甲基丙烯酸甲脂的水和聚合物、甲基丙烯酸羟乙酯的水和聚合物或者甲基丙烯酸甘油脂的水和聚合物。

作为进一步优选地，所述光纤为单模光纤，且其直径优选被设定为小于或等于120微米。

作为进一步优选地，所述光纤光栅为均匀布拉格光栅。

作为进一步优选地，所述光纤光栅的数量为多个，它们等距间隔地设置在所述光纤的主体上，并且其间距优选被设定为5mm。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于采用光纤光栅的形式来构建眼压传感器，能够获得灵敏度高、制备方便、便于操控和佩戴舒适等优点；尤其是，通过对光纤及光纤光栅的特定结构和具体设置方式进行研究，测试表明即便当眼压波动幅度很小时，最敏感区形变也不会被漏掉，从而更真实、稳定反映眼内压力波动，同时能够测得包括角膜中心、角膜旁中心、近角巩缘等多兴趣点在内的实时数据，因而尤其适用于24小时眼压监测的临床应用。

附图说明

图1是用于显示按照本发明执行阿基米德螺线分布的光纤的结构示意图；

图2是按照本发明的眼压监测传感器的结构侧视图；

图3是按照本发明的眼压监测传感器的结构正视图；

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-角膜接触镜  2-光纤  3-光纤光栅  4-尾部端口

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图2是按照本发明的眼压监测传感器的结构侧视图，图3是按照本发明的眼压监测传感器的结构正视图。如图2和图3中所示，该眼压监测传感器主要包括软性的角膜接触镜1、光纤2和多个光纤光栅3等组件，并通过对这些组件的结构及其设置方式的研究设计，相应能够高精度、24小时的全程测量眼压的波动状态，同时显著提高测量数据的全面性、真实性和稳定性，并确保对患者的使用舒适性。

具体而言，角膜接触镜1譬如可采用通过的医用角膜接触镜，它整体呈球冠状，并用于在佩戴时与患者的眼球形状相匹配地进行贴合。光纤2嵌入设置在角膜接触镜1的镜片层内部，不与眼睛直接接触；作为关键改进之一，它的主体被设定为围绕该角膜接触镜的中心呈阿基米德螺线的形式排列，参看图1，该阿基米德螺线也即一种等速螺线，它的首端围绕角膜接触镜的中心构成圆弧状，中间部分则继续围绕角膜接触镜的中心形成多个同心圆，最后在其尾部一端从角膜接触镜1的一侧引出，由此作为交互端口用于输入检测光波信号、同时输出反映眼压波动状态的反馈光波信号。

光纤光栅3的数量譬如为6个，它们各自保持间隔地设置在该光纤2的呈阿基米德螺线形式的主体上，并且当眼球由于眼压波动发生形变时，光纤光栅3承受相应的应力改变，并将该应力改变也即眼压的波动以相应的反馈光波信号形式经由光纤2的上述尾部端口4予以输出，由此实现对眼压24小时的实时监控。

通过以上构思，上述的角膜接触镜及其附件构成了一种能够输入检测光波信号，同时输出反映眼球形变信息的眼压监测传感器；特别是，本发明中对光纤及光纤光栅的具体设置方式能够在眼压波动幅度很小的情况下，最敏感区形变也不会被漏掉，从而更真实、稳定反映眼内压力波动；与此同时，临床测试表明，上述设置方式还能对包括角膜中心、角膜旁中心和近角巩缘等多个兴趣点在内的24小时眼压实时监测，由此与现有的眼压监测产品相比可获得更为丰富的监测信息。

此外，本发明所采用的光纤光栅对光型号灵敏度高，制作方便，易于操作使用，对人眼伤害小，因而尤其适用于各类需要24小时实时监测的眼压传感器用途。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于光纤光栅的24小时眼压监测传感器，其特征在于，该传感器包括软性的角膜接触镜(1)、光纤(2)和多个光纤光栅(3)，其中：

所述角膜接触镜(1)整体呈球冠状，并用于在佩戴时与患者的眼球形状相匹配地进行贴合；

所述光纤(2)嵌入设置在所述角膜接触镜(1)的镜片层内部，它的主体被设定为围绕该角膜接触镜的中心呈阿基米德螺线的形式排列，其尾部一端从所述角膜接触镜(1)引出作为交互端口，由此用于输入检测光波信号、同时输出反映眼压波动状态的反馈光波信号；

所述光纤光栅(3)各自保持间隔地设置在该光纤(2)的主体上，并且当眼球由于眼压波动发生形变时，光纤光栅(3)承受相应的弯曲改变并将相应的反馈光波信号经由所述光纤(2)的尾部端口予以输出，由此实现对包括角膜中心、角膜旁中心和近角巩缘等多个兴趣点在内的24小时眼压实时监测。

2.如权利要求1所述的24小时眼压监测传感器，其特征在于，所述角膜接触镜(1)的规格尺寸被设定为直径12mm～18mm，且其材质优选为硅水凝胶、甲基丙烯酸甲脂的水和聚合物、甲基丙烯酸羟乙酯的水和聚合物或者甲基丙烯酸甘油脂的水和聚合物。

3.如权利要求1或2所述的24小时眼压监测传感器，其特征在于，所述光纤(2)为单模光纤，且其直径优选被设定为小于或等于120微米。

4.如权利要求3所述的24小时眼压监测传感器，其特征在于，所述光纤光栅(3)为均匀布拉格光栅。

5.如权利要求1-4任意一项所述的24小时眼压监测传感器，其特征在于，所述光纤光栅(3)的数量为多个，它们等距间隔地设置在所述光纤(2)的主体上，并且其间距优选被设定为5mm。