CN104644149B - 带有视网膜血管形成监测系统的眼科镜片 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带有视网膜血管形成监测系统的眼科装置和相关方法。在一些实施例中，眼科装置可以是带有视网膜血管形成监测系统的接触镜片，所述视网膜血管形成监测系统可用于监测形成视网膜血管形成的部分的脉动血管的暂时变化。另外，视网膜血管形成监测系统可包括用于向用户传递包括听觉和/或视觉消息的信号的元件，这些元件可用于无延迟地识别诸如心力衰竭的异常病症。听觉和/或视觉消息可以是使用眼科装置和与所述眼科装置通信的无线装置中的一者或两者向用户传送的信号。

Description

带有视网膜血管形成监测系统的眼科镜片

技术领域

本发明涉及带有视网膜血管形成监测系统的通电眼科装置，更具体地，涉及用于早期检测用户的异常心脏相关病症的系统。

背景技术

传统上，诸如接触镜片、眼内镜片或泪点塞的眼科装置包括具有矫正、美容或治疗性质的生物相容性装置。接触镜片例如可提供以下一种或多种功能：视力矫正功能性、美容增强作用以及治疗效果。每种功能由镜片的物理特性提供。将折射性质结合到镜片中的设计可提供视力矫正功能。结合到镜片中的颜料可提供美容增强作用。结合到镜片中的活性剂可提供治疗功能性。无需使镜片进入到通电状态中即可实现这些物理特性。眼科装置传统上为无源装置。

最近已描述基于通电眼科插入件的新型眼科装置。这些装置可利用通电功能来对有源光学部件供电。例如，可穿戴镜片可组装镜片组件和/或嵌入式微电子器件，镜片组件具有电可调焦距以增强或提高眼睛性能，微电子器件可用于诊断和治疗各种健康病症或疾病。

近来，已经开发了视网膜血管成像作为分析微脉管系统的作用和发病机制的可供选择的非侵入性手段。例如，研究已经证实，在形成微脉管系统的部分的视网膜血管形成的病症与心血管疾病和高血压之间存在相关性。通常，通过心电图(也被称为ECG或EKG)进行为了诊断和监测心脏病症而进行的筛查。心电图可用于通过分析一段时间内心脏的电活动，测量心跳的速率和规律、心室的大小和位置、心脏存在的任何受损情况、用于调节心脏的药物或装置的作用，所述电活动是通过附接于皮肤表面的电极检测的并且由身体外部的装置进行记录。然而，获得许多患者的心电图不仅会是高度繁重的，而且并不被推荐用于没有另外症状的个体或低风险的患者。此外，对于那些较高风险的患者，心电图筛查结果可以是非决定性的。

微脉管系统包括100μm和300μm之间的血管，部分由于血管的大小，导致难以研究和分析这些血管。此外，直到最近，用于研究微脉管系统的方法和工序都是侵入式的并且需要高度专业的工具和设置。然而，最近，随着摄影图像技术和计算机辅助图像分析技术的发展，已经开发出利用非侵入式大复杂相机的可供选择的技术。这些非侵入式技术进而可允许内科医生和研究人员将患者的视网膜血管形成成像并进行研究。

尽管这些新非侵入技术可用于研究和理解微血管变化，但这些技术仍然需要用于将患者的视网膜血管形成成像的专业化设备和设置。因此，可观察的时间和变化被中断了一大段时间(即，预约之间的时间)，因此不及最佳情况。为了克服前述缺陷并且提高视网膜血管形成分析的准确性，需要可在没有明显延迟的情况下无害地监测患者的视网膜血管形成变化的新型的可靠系统/方法。

发明内容

以上很大程度上需要用本发明来满足，其中，在一个方面，公开了一种组装了视网膜血管形成监测系统的通电眼科装置。视网膜微血管形成监测系统可包括具有反馈电路的微压电元件，所述微压电元件可用于将视网膜微血管形成的至少一部分超声成像。可分析采集到的图像，以没有明显延迟地测量变化并且将变化定量。这些变化可用于向患者或内科医生发送信号，或者记录患者的异常心脏脉搏。在一些实施例中，作为视网膜血管形成监测系统的成像方面的另外一种选择或除此之外，可使用微传感器来采集源自人的心脏脉搏的信号。

根据本公开的一些方面，公开了一种带有视网膜血管形成监测系统的通电眼科装置。所述眼科装置包括：介质插入件，其包括前弯曲弓形表面和后弯曲弓形表面，其中，所述前弯曲弓形表面和所述后弯曲弓形表面形成能够容纳能量源的腔体，所述能量源的尺寸被设计为与所述腔体内的区域相一致，其中，所述能量源与具有电子反馈电路的微压电元件和控制器电连接并且能够将其通电，所述控制器包括与数字介质存储装置数字通信的计算机处理器并且其中所述数字介质存储装置存储软件代码；发送器，其与所述处理器进行逻辑通信并且还与通信网络进行逻辑通信，其中所述软件能够在要求时执行并与所述处理器一起操作以便：接收描述形成眼睛的视网膜血管形成的部分的脉动血管的至少一个识别部分的数据；致使所述微压电元件向着所述脉动血管的所述至少一个识别部分输出信号；从所述电子反馈电路接收描述向着所述脉动血管的所述至少一个识别部分输出的输出信号的变化的数据；使用从所述电子反馈电路接收的数据，将所述脉动血管的所述至少一个识别部分成像；以及通过将成像的所述至少一个识别部分与随时间推移的先前图像进行比较，监测所述视网膜血管形成的变化。

在本公开的另外的方面，公开了一种监测患者眼睛的视网膜血管形成的相关方法。所述方法包括：识别眼睛的视网膜血管形成中的脉动血管的至少一个位置；提供带有视网膜血管形成监测系统的眼科装置，所述视网膜血管形成监测系统包括能量源，所述能量源与具有电子反馈电路的微压电元件和控制器电连接并且能够将其通电，所述控制器包括计算机处理器、数字介质存储装置和发送器，所述发送器与所述处理器逻辑通信并且也与通信网络逻辑通信；使用具有所述电子反馈电路的所述微压电元件向着所识别的至少一个脉动位置输出信号；使用所述电子反馈电路接收来自输出信号的返回信号；使用所述输出信号的变化和所述返回信号，将所述至少一个脉动位置成像；以及通过将所述至少一个识别部分的图像与同一所述至少一个识别部分随时间推移的先前图像进行比较，监测所述视网膜血管形成的变化。

在本公开的其它方面，一种监测患者眼睛的视网膜血管形成的方法或者可包括：识别包括脉动血管的至少一部分的形成患者眼睛的视网膜血管形成的部分的位置；提供带有视网膜血管形成监测系统的眼科装置，所述视网膜血管形成监测系统包括能量源，所述能量源与具有电子反馈电路的微压电元件和控制器电连接并且能够将其通电，所述控制器包括计算机处理器、数字介质存储装置和发送器，所述发送器与所述处理器逻辑通信并且也与通信网络逻辑通信；检测向着所识别的所述脉动血管的所述至少一部分输出的受控信号的变化；使用检测到的所述受控信号的变化，将患者眼睛的视网膜血管形成的至少所述部分成像；以及记录一系列图像之间的视网膜血管形成的至少所述部分随时间推移的变化。

为了更好地理解本文中的具体实施方式以及更好地认识对本领域的贡献，因此相当宽泛地概述了本发明的某些方面。当然，还将在下文描述本发明的附加的方面，这些方面将形成本文所附权利要求的主题。

在此方面，在详细阐释本发明的至少一个方面之前，应当理解，本发明不限于其在以下方面的应用：以下说明中所述或附图中所示的部件的构造和布置的详细说明。本发明还有除所述方面外的其他方面并且能够以多种方式实践和执行。另外，应当理解本文使用的措辞和术语以及摘要都是出于说明的目的，而不应被视为限制。

因此，本领域的技术人员将了解可轻松利用本公开所基于的概念作为设计用于实现本发明多个用途的其他结构、方法和系统的基础。因此，本权利要求被视为在不偏离本发明精神和范围的程度内包括此类等同的构造，这一点十分重要。

附图说明

下文是附图所示的本发明的示例性实施例的更为具体的描述，通过这些说明，本发明的上述及其他特征和优点将显而易见。

图1A是根据本公开的方面的包括光学器件和视网膜血管形成监测系统两者的第一示例性通电眼科装置的图解剖面图；

图1B是图1A中描绘的剖面图的放大部分，示出根据本公开的方面的视网膜血管形成监测系统的方面；

图2A是根据本公开的方面的可被包括作为包括光学器件和视网膜血管形成监测系统两者的眼科装置的部分的介质插入件(meidia insert)的顶视图的图解示意图；

图2B是根据本公开的方面的包括视网膜血管形成监测系统的包括图2A中描绘的介质插入件的眼科装置的等轴视图的图解示意图；

图3是根据本公开的方面的包括光学器件和视网膜血管形成监测系统两者的另一个示例性通电眼科装置的图解等轴示意图；

图4是根据本公开的方面的实现视网膜血管形成监测系统的叠芯集成部件的示例性剖面图的示意图；

图5是可用于实现本公开的一些方面的处理器的示意图；

图6A示出根据本公开的方面的可利用的眼睛的视网膜血管形成的区域；

图6B示出根据本公开的方面的带有可用于分析视网膜血管形成的数字叠层的图6A的眼睛的视网膜血管形成的区域；

图7示出根据本公开的方面的带有通电眼科装置的患者眼睛的侧剖视示意图；并且

图8示出根据本公开的方面的可由系统实现的方法步骤。

具体实施方式

现在，将参照说明描述本公开，在附图中，类似的参考标号始终表示类似的部件。

可通过描述耦接、密封、附接和/或接合在一起的部件来示出本发明所公开的眼科装置的各种方面。如本文所用，术语“耦接”、“密封”、“附接”和/或“接合”用于指示两个部件之间的直接连接，或者在适当情况下指示通过居间或中间部件相互间接连接。相比之下，当部件被称为“直接耦接”、“直接密封”、“直接附接”和/或“直接接合”到另一个部件时，不存在居间元件。

本文中可使用诸如“下”或“底”和“上”或“顶”的相对术语来描述附图中示出的一个元件与另一个元件的关系。应当理解，相对术语旨在涵盖除了附图中描绘的取向之外的不同取向。以举例的方式，如果附图中示出的示例性眼科装置的方面被翻转，则被描述为在其它元件“底”侧的元件随后将取向为在其它元件的“顶”侧。术语“底”因此可同时涵盖取决于设备特定取向的“底”和“顶”取向。

可参照一个或多个示例性实施例示出带有视网膜血管形成监测系统的眼科装置的各种方面。如本文所用，术语“示例性”意指“用作示例、例子或例证”并且应该不必被理解为是优选的或者优于本文公开的其它实施例。

术语表

在涉及公开的本发明的该说明书和权利要求书中，所使用的各个术语将定义如下：

通电的：如本文所用，是指能够提供电流或将电能储存在其内部的状态。

能量：如本文所用，是指使物理系统做功的能力。本公开内的许多用途可能涉及在做功的过程中能够执行电动作的所述能力。

能量源：如本文所用，是指能够提供能量或使逻辑或电装置处于通电状态的装置或层。

能量采集器：如本文所用，是指能够从环境中提取能量并将提取的能量转换成电能的装置。

功能化的：如本文所用，是指使层或装置能够执行包括例如通电、激活或控制的功能。

眼科装置：如本文所用，是指驻留在眼睛内或眼睛上的任何装置。这些装置可提供光学矫正，可具有美容作用或可提供与眼睛无关的功能性。例如，术语眼科镜片可指可用于矫正或改进视力、检测和治疗病症或提升眼部机体美观效果(例如虹膜颜色)而不会影响视力的接触镜片、眼内透镜、覆盖镜片、眼部插入物、光学插入物或其他类似的装置。此外或者作为另外一种选择，眼科镜片可提供非光学功能，例如监测葡萄糖水平、心律、记录测量值、传递声音信号、传递视觉信号、和/或施用药物。在一些实施例中，本发明的优选镜片是由有机硅弹性体或水凝胶制成的软性接触镜片，其中水凝胶包括例如硅氧烷水凝胶和含氟水凝胶。

锂离子电池：如本文所用，是指锂离子移动穿过电池以产生电能的电化学电池。这种通常称之为电池组(battery)的电化学电池可以其典型形式重新通电或重新充电。

介质插入件：如本文所用，是指可形成通电眼科装置的部分的插入件。通电元件和电路可结合在介质插入件中。介质插入件可限定通电眼科装置的主要用途。例如，在通电眼科装置允许用户调节光学功率的实施例中，介质插入件可包括控制眼科装置的光学区中的液体弯月面部分的通电元件。或者，介质插入件可为环形的以使得光学区不含材料。在此类实施例中，镜片的通电功能可能不为光学性质，但可能为例如监测葡萄糖、声音/光传递、和/或施用药物。

微声学元件：如本文所用，可表示可用于将声频从眼睛的眼球通过头骨中的骨头导向内耳的微声学机电系统和/或相关部件。在一些实施例中，微声学元件可包括例如通过眼科装置中包含的能量源通电的微机电(MEMS)压电声学换能器和/或聚光器声学装置。

操作模式：如本文所用，是指其中流经电路的电流允许装置进行其主要通电功能的高最大电流状态。

光学区：如本文所用，是指眼科装置的佩戴者透过其观看的眼科装置的区域。

功率：如本文所用，是指每单位时间内所做的功或所传递的能量。

再通电或再充电：如本文所用，是指恢复到具有更大做功能力的状态。本发明中的许多使用可涉及装置能够在一定的恢复周期内使电流以一定速率流动的恢复能力。

基准：如本文所用，是指产生适用于其他电路的理想、固定和稳定的电压或电流输出的电路。基准可源于能带隙，可补偿温度、供给和工艺变化，并且可针对特定的专用集成电路(ASIC)进行专门设计。

复位功能：如本文所用，是指将电路设定至特定的预定状态(包括例如逻辑状态或通电状态)的自触发算法机制。复位功能可包括例如加电重置电路，其可与开关机构相结合地工作以确保在初始连接至功率源和从存储模式唤醒时芯片的正确启动。

视网膜血管形成监测系统：如本文所用，是指具有反馈电路的通电微压电元件，所述通电微压电元件可被配置成被包括在眼科装置中并且能够看到并且检测形成视网膜微血管形成的部分的脉动血管。在一些实施例中，视网膜血管形成监测系统的重点可以放在将视网膜中的一个或多个预先识别的特定区域成像，在这些区域中，可观察到由于心律或异常病症导致的血管变化。此外或作为另外一种选择，视网膜血管形成监测系统可包括微传感器，所述微传感器可用于采集/收听源自人心脏脉搏的频率信号。

休眠模式或待机模式：如本文所用，是指通电装置在开关机构已关闭后的低最大电流状态，该状态允许在不需要操作模式时的能量保存。

堆叠式：如本文所用，是指将至少两个部件层紧邻彼此放置，使得其中一层的一个表面的至少一部分接触第二层的第一表面。在一些实施例中，不论是用于附着还是用于其它功能的膜均可驻留在通过所述膜彼此接触的两个层之间。

堆叠的集成部件装置或SIC装置：如本文所用，是指包装技术的产品，其通过在彼此上堆叠每层的至少一部分而将基片的薄层组装到有效集成器件中，所述基片的薄层可含有电子装置和机电装置。所述层可包括各种类型、材料、形状和尺寸的部件装置。此外，所述层可由各种装置生产技术制成以匹配和呈现各种轮廓。

存储模式：如本文所用，是指包括电子部件的系统的状态，其中电源供给或被要求提供最小的设计负载电流。此术语与待机模式不可互换。

基片插入物：如本文所用，是指能够支承眼科装置内的能量源的可成形的或刚性的基片。在一些实施例中，基片插入物还支承一个或多个功能化的电子部件或机电部件。

开关机构：如本文所用，是指与电路集成的部件，其提供响应于外界刺激的各种水平的电阻，而与眼科装置无关。

包括例如接触镜片的眼科装置的近来发展表现为启用可通电的功能化眼科装置。通电眼科装置可包括用于使用嵌入式微电子器件矫正和/或增强用户视力的必要元件。使用微电子器件的附加功能可包括例如可变视力矫正、泪液分析、对用户的听觉和/或视觉反馈。除了具有提供视力矫正功能的能力之外，本公开还提供了包括视网膜血管形成监测系统的眼科装置。视网膜血管形成监测系统可包括带有反馈电路的通电微压电元件。在一些实施例中，眼科装置可与一个或多个无线装置进行无线通信并且传输可用于确定用户的异常病症和相关成因和/或心律的信号数据。无线装置可包括例如智能电话装置、平板电脑、个人计算机、FOB、药泵、MP3播放器、PDA等等。

在本公开的一些方面，眼科装置可包括视网膜血管形成监测系统，以能够看到和检测形成视网膜微血管形成的部分的血管脉动。在一些实施例中，视网膜血管形成监测系统的重点可以放在将视网膜中的一个或多个特定区域成像，在这些区域中，可观察到由于心律或异常预先识别病症导致的血管的更大变化。此外或作为另外一种选择，视网膜血管形成监测系统可包括微传感器，所述微传感器可用于采集/收听源自人心脏脉搏的频率信号。

现在，参见图1A，描绘了包括光学器件和视网膜血管形成监测系统两者的第一示例性通电眼科装置100的图解剖视示意图。根据本公开的一些方面，本公开的眼科装置100可以是搁在患者眼睛110的前表面上的接触镜片。所述接触镜片可以是软质水凝胶镜片并且可包含含硅氧烷的组分。“含硅氧烷的组分”是指在单体、大分子单体或预聚物中含至少一个[-Si-O-]单元的组分。优选地，以含硅氧烷的组分的总分子量计，所有Si和所连接的O在含硅氧烷的组分中的含量大于约20重量％，还更优选地大于30重量％。可用的含硅氧烷的组分优选地包含可聚合的官能团，诸如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、乙烯基、N-乙烯基内酰胺、N-乙烯基酰胺和苯乙烯基官能团。

功能化介质插入件150可被部分或全部嵌入水凝胶部分中，或者在一些实施例中被放置在水凝胶部分上。介质插入件150可用于封装包括电子元件和机电元件的功能化元件105，并且在一些实施例中封装一个或多个能量源(图1B中放大的部分140)。在一些实施例中，功能化元件105可优选地位于光学区175外部，使得装置不干扰患者视力。可通过包含在眼科装置100中的外部装置、能量采集器和/或通电元件为功能化元件105供电。例如，在一些实施例中，可使用与电子元件105通信的天线接收RF信号接收电力。

现在，参见图1B，描绘了示出视网膜血管形成监测系统的方面的图1A中描绘的剖面图的放大部分140。具体地，放大部分140示出搁在眼睛110前表面上的眼液112上的眼科装置100的水凝胶部分116。眼液112可包括泪液、水状液、玻璃状液和位于眼内的其它间质液中的任一种或它们的组合。水凝胶部分116可封装介质插入件150连同视网膜血管形成监测系统121的部件，在一些实施例中，介质插入件150可包括诸如电池和负载的通电元件118。

视网膜血管形成监测系统121可包括无线通信元件120，诸如，与控制器122结合的RF天线。控制器122可用于控制压电换能器130、拾取器135和电子反馈电路，所述电子反馈电路包括都可通过包含在介质插入件150内的通电元件118被供电的放大器124和带通滤波器126。压电换能器130和拾取器135可谐振信号并且测量返回信号的变化，以将视网膜血管形成的一个或多个部分成像。压电换能器可被放置成与视网膜接触。在施加电脉冲时，因此散发超声脉冲使它们发送回声至表面并且被转换回电脉冲，所述电脉冲接着可由系统进行处理并且形成为图像。由两种不同类型的组织(诸如，形成眼睛的视网膜和玻璃状体的部分的血管)之间的表面或界面产生图像。因为玻璃状体是带有很微量固体物质的相对均一化的凝胶状块体，所以可通过改变从换能器起算的焦深，将所识别的视网膜血管形成的部分成像。可通过改变电脉冲之间的时间延迟来调节焦深。通过以不同焦深将超声脉冲发送到所识别的脉动血管周围，可实现识别宽度和位移的暂时小变化所需的成像清晰度。

现在，参见图2A，描绘了可被包括作为包括光学器件和视网膜血管形成监测系统205两者的另一个示例性眼科装置100的部分的介质插入件200的顶视图的图解示意图。具体地，示出了可包括视网膜血管形成监测系统205的通电眼科装置250(图2B中示出)的示例性介质插入件200的顶视图。介质插入件200可包括可具有或可不具有提供视力矫正功能的光学区220。在眼科装置的通电功能与视力无关的情况下，介质插入物200的光学区220可不含材料。在一些实施例中，介质插入件200可包括不在光学区220中的部分，该部分包括与通电元件210结合的基片215和包括视网膜血管形成监测系统元件的电子部件205。

在一些实施例中，电源210(可为例如电池)和负载205(可为例如半导体芯片)可附接到基片215。导电迹线225和导电迹线230可使电子部件205和通电元件210电互连。在一些实施例中，介质插入件200可被完全封装，以保护和容纳通电元件210、迹线225和迹线230和电子部件205。在一些实施例中，封装材料可为半渗透性的，例如以防止特定物质(诸如，水)进入介质插入件200并且允许特定物质(诸如，环境气体、流体样本、和/或通电元件210内的反应副产物)渗透和/或逸出介质插入件200。

现在，参见图2B，描绘了包括光学器件和视网膜血管形成监测系统两者的包括图2A中描绘的介质插入件的眼科装置的等轴视图的图解示意图。介质插入件200可被包括在眼科装置250的里面/上面，所述介质插入件还可包含聚合物的生物相容性材料。眼科装置250可包括刚性中心、柔性裙边设计，其中，中心刚性光学元件包括介质插入件200。在一些具体的实施例中，介质插入件200可与大气环境和/或相应前表面和后表面上的角膜表面直接接触，或者介质插入件200可被封装在眼科装置250中。眼科装置250的周边255可为软质裙边材料，包括(例如)水凝胶材料。介质插入件200和眼科装置250的基础结构可提供根据本发明的方面监测视网膜微血管形成的环境。另外，在本示例性眼科装置250中，微声学元件可被放置在介质插入件200的内部或上面，以通过骨头谐振将听觉信号通过头骨并且发送到耳蜗。在一些实施例中，使用微声学元件发送到用户的听觉信号可在基于监测到的视网膜血管形成变化确定心律超出预定阈值时进行发送。例如，听觉信号可以是基于心律或异常病症而推荐的动作和/或警告。

现在，参见图3，描绘了包括光学器件和视网膜血管形成监测系统两者的另一个示例性通电眼科装置的图解示意图。具体地，示出了包括功能化层介质插入件320的示例性眼科装置300的三维剖视示意图，介质插入件320被配置成在其层330、331、332中的一个或多个上包括视网膜血管形成监测系统。在本示例性实施例中，介质插入件320可环绕眼科镜片300的整个周边。本领域技术人员可理解，实际的介质插入件320可包括整个环形圈或其它形状，其仍可驻留在眼科装置300的水凝胶部分的内部或上面并且在根据用户的眼科环境所提出的尺寸和几何形状的限制内。

层330、331和332旨在示出可存在于形成为功能层堆叠的介质插入件320中的多个层中的三个层。在一些实施例中，例如，单层可包括以下中的一个或多个：有源部件和无源部件和带有有利于特定目的的结构、电特性或物理特性的结构，所述特定目的包括本公开中描述的通信系统功能。此外，在一些实施例中，层330可包括能量源，诸如，以下中的一个或多个：层330内的电池、电容器和接收器。在非限制性的示例性意义上，项331则可包括层中的微电路，所述微电路检测用于眼科装置300的致动信号。在一些实施例中，可包括功率调节层332，其能够从外部源接收电力以对电池层330充电并且在眼科装置300未处于充电环境中时控制来自层330的电池电力的使用。功率调节源也可控制发至示例性有源镜片的信号，该有源镜片在介质插入件320的中心环形切口中显示为项310。

具有嵌入式介质插入件320的通电眼科装置300可包括能量源，诸如，用于能量存储的装置的电化学电池或电池(锂离子电池)，在一些实施例中，对所述材料进行封装和隔离包括来自放置眼科装置300的环境的能量源。在一些实施例中，介质插入件320还可包括电路图案、部件和能量源。各种实施例可包括将电路图案、部件和能量源定位在光学区(眼科镜片佩戴者将通过该区进行观看)周边的介质插入件320，而其他实施例可包括这样的电路图案、部件和能量源：它们足够小，不会对眼科镜片佩戴者的视线产生不利影响，因此介质插入件320可将它们定位在光学区的内部或外部而毫无后果。

已经参考了组成组装了视网膜血管形成监测系统的眼科装置的元件部分的部分的电子电路。在根据本公开的方面的一些实施例中，单个和/或多个离散电子装置可被包括作为例如眼科介质插入件中的离散芯片。在其它实施例中，通电电子元件可以以堆叠的集成部件形式被包括在介质插入件中。因此并且现在参见图4，描绘了实现视网膜血管形成监测系统410的叠芯集成部件的示例性剖面图的示意图。具体地，介质插入物可包括许多不同类型的层，所述层被封装成符合其将占据的眼科环境的形式。在一些实施例中，具有堆叠的集成部件层的这些介质插入件可呈现介质插入件的整个环形型材。或者，在一些情况下，介质插入件可为环孔而堆叠的集成部件可只占据整个形状内的体积的一部分。

如图4中所示，可存在用于供电的薄膜电池430。在一些实施例中，这些薄膜电池430可包括可彼此堆叠使层中的多个部件和互连器处于其间的一个或多个层。

在一些实施例中，在彼此堆叠的两个层之间可存在另外的互连。在现有技术水平下，可存在用于建立这些互连的许多方式；然而，如所展示的，互连可通过层之间的焊料球互连来建立。在一些实施例中，可能只需要这些连接，然而，在其它情况下，焊料球可接触其它互连元件，例如如同具有层通路的部件一样。

在堆叠的集成部件介质插入件的其它层中，可存在专用于互连层中的各个部件中的两个或更多个的互连的层425。互连层425可包括可将信号从各个部件传递到其它的通路和铺设线。例如，互连层425可提供与功率管理单元420的各种电池元件连接，所述功率管理单元可存在于技术层415中。技术层415中的其它部件可包括例如收发器445、控制部件450等。此外，互连层425可用于形成技术层415中的部件以及技术层415外部的部件之间的连接；如可例如在集成无源装置455中存在的。可存在可由专用互连层(诸如，互连层425)的存在支持的用于电信号发送的许多方式。

在一些实施例中，技术层415像其它层部件一样可被包括作为多个层，因为这些特征结构表示可包括在介质插入件中的技术选项的多样性。在一些实施例中，所述层中的一个可包括CMOS、BiCMOS、双极性或基于存储器的技术，而其它层可包括不同的技术。或者，这两个层可代表同一整体系列中的不同技术系列；如(例如)一个层可包括使用0.5微米CMOS技术制作的电子元件，其它层可包括使用20纳米CMOS技术制作的元件。可显而易见的是，各种电子技术类型的许多其它组合可符合本文所述的技术。

在一些实施例中，介质插入件可包括用于电互连到介质插入件外部的部件的位置。然而，在其它例子中，介质插入件还可包括以无线方式与外部部件的互连。在这种情况下，在天线层435中的天线的使用可提供无线通信的示例性方式。在许多情况下，此类天线层435可位于例如介质插入件内的堆叠的集成部件装置的顶部或底部。

在本文所讨论的实施例中的一些实施例中，电池元件430可作为元件被包括在堆叠层本身中的至少一个中。还可注意到，其中电池元件430位于堆叠的集成部件层外部的其它实施例或许是可能的。实施例的更进一步多样性可源于如下事实：单独的电池或其它通电部件也可存在于介质插入件内，或者作为另外一种选择这些单独的通电部件也可位于介质插入件外部。

视网膜血管形成监测系统410的部件可被包括在堆叠的集成部件构造中。在一些实施例中，视网膜血管形成监测系统410部件可被附接作为层的一部分。在其它实施例中，整个视网膜血管形成监测系统410还可包括类似成型的部件作为其它堆叠的集成部件。

现在，参见图5，示出了可用于实现本公开的一些方面的处理器的示意图。控制器500可包括一个或多个处理器510，所述处理器可包括与通信装置520耦接的一个或多个处理器部件。在一些实施例中，控制器500可用于将能量传输到放置在眼科装置内的能量源。

处理器510可耦接通信装置，所述通信装置被配置成通过通信通道发送能量。例如，通信装置可用于与介质插入件内的部件进行电通信。通信装置520还可用于例如与一个或多个控制器设备或编程/接口装置部件进行通信。

处理器510还与存储装置530通信。存储装置530可包括任何合适的信息存储装置，所述信息存储装置包括磁存储装置、光学存储装置和/或半导体存储器装置(诸如，随机存取存储器(RAM)装置和只读存储器(ROM)装置)的组合。

存储装置530可存储用于控制处理器510的程序540。处理器510执行软件程序540的指令，从而根据本发明进行操作。例如，处理器510可接收描述介质插入件放置、视网膜血管形成的活性目标区、部件放置、成像分辨率和/或频率等信息。存储装置530还可在一个或多个数据库550和560中存储其它预定的眼科相关数据。数据库可包括例如表现出根据与视网膜血管形成相关的心律或异常病症而变化的预先确定的视网膜区、测量阈值、计量学数据、系统的特定控制序列、进出介质插入件的能量流动、通信协议等。数据库还可包括用于控制可驻留在眼科装置中的视网膜血管形成监测系统的参数和控制算法以及可由它们动作造成的数据和/或反馈。在一些实施例中，该数据可最终被传送到外部接收装置/由外部接收装置传送。

现在，参见图6A，描绘了眼睛的视网膜血管形成的区域的表示。具体地，形成视网膜血管形成600的部分的一系列血管被示出为通过超声成像系统将会从眼睛的前部看到它们。在本示例性表示中，血管从彼此分支，从而形成可用于研究血管曲折、分叉的角度和数量、长宽比的致密图案。监测血管或其整体结构的暂时变化可用于预测发生包括例如微血管疾病或糖尿病和心律的心脏病症的风险。

现在，参见图6B，示出带有可用于分析视网膜血管形成变化的数字叠层的图6A的眼睛的视网膜血管形成的区域。具体地，示例性叠层可用于将视网膜血管形成的被观察区域划分成可用于进行过滤和/或图像分割的一些同心网格部分。在一些实施例中，网格部分可采取此类包括线图案等的其它形式。然而，由于与眼睛的球形形状相一致的眼角膜的弓形形状，导致对于进行过滤和图像分割而言，同心网格部分可以是优选的。当眼睛的移动或眨动妨碍了处理不同分段部分时，可使用包括边缘识别的图像处理技术来连接不同片段，从而允许分析正被监测的视网膜血管形成的部分。

在本例子中，可相对于特定同心区域A、B或C中的每个识别各血管的变化。通过将图像分析的重点放在特定部分/区域，可减少图像处理和分析的量，从而降低了功率和处理要求。例如，可根据检测到的脉动变化，交替各区域的成像频率。在另一种情形下，可只监测包括脉动血管的片段的第一区域，直到检测到落在预定阈值之外的变化。在心动周期期间的血管直径的平均变化可以为大约1.2μm(对于动脉)和1.6μm(对于静脉)。因此，一旦所识别的动脉的直径在一段短时间内的变化小于0.8μm且大于1.6μm，就可输出信号。类似地，小于1.2μm或大于2.0μm的静脉直径变化可触发信号。该信号可激活附加的传感器，增加图像采集的速率，记录异常情况，和/或向用户发送消息。可通过由眼科装置本身或与眼科装置无线通信的装置提供的听觉信号和/或视觉信号将消息发送到用户。

重新参见图6B中示出的本示例，可监测点605处的血管的宽度或直径。在使用包括散瞳剂和/或免散瞳视网膜筛查的高清晰度成像技术进行初始视网膜检查期间，会将点605识别为正脉动参考点。当初始检测到脉动的直径或速率异常变化时，可结合指向同一血管的参考点610来分析参考点605例如，可使用对这两个参考点的分析来提供具有用于确定血压的更多测量值的系统。在一些实施例中，还可同时或以交替模式监测不同区域中的脉动/非脉动血管上的其它参考点，以确保在整个血管形成中变化是均匀的。例如，区域C中有另外的参考点615。

现在，参见图7，示出了带有示例性通电眼科装置的患者眼睛的侧剖视示意图。具体地，采取通电接触镜片形式的眼科装置700被示出为搁置在眼角膜706上，其中，在眼科装置700和眼角膜706之间的至少一些部分中存在眼液。在一些实施例中，眼科装置700的凹轮廓可被设计成，使得一个或多个压电换能器可被直接搁置在眼角膜706上。压电换能器直接搁置在眼角膜706上可允许更细节地成像，因为超声脉冲可直接从焦点702、710向着眼角膜706行进。在另选的实施例中，只可实现一个或不止两个焦点/压电换能器。如在本示例性实施例中所描绘的，压电换能器位于通电接触镜片的周边区域并且在视线之外，以防止视线被干扰。然而，在可供选择的通电接触镜片装置中，压电换能器可定位在位于瞳孔704前方的中心区域中，这样也没有明显干扰用户的视线。

因此，根据眼科装置700的设计，超声脉冲可在穿过玻璃状体720并且到达包括脉动血管的视网膜区域(例如，712和716)之前，穿过眼睛的镜片708。在一些实施例中，视网膜区域可以是用于特定功能或可用作特定病症的预测因子的眼内部分附近或包括所述眼内部分的预定区域，例如，可为了早期检测周边视力损失而被筛查的黄斑714。

现在，参见图8，在流程图中示出通过根据本公开的方面的系统所实现的方法步骤。从步骤801开始，可识别用于成像的带有视网膜血管形成的区域/区。根据一些方面，所识别的区域/区中的视网膜血管形成包括一个或多个脉动血管的一些部分。可使用能够再现视网膜中的微血管形成的高清晰度图像的成像系统识别这些区域/区。成像系统可包括非侵入性OCT系统、或者用于对视网膜结构进行几何学测量的任何其它高度可靠的散瞳剂或免散瞳诊断成像方法。血管形成的深度、形状、相对位置和结构可被预先编程到眼科装置中，以减少处理/能量消耗需求并且可靠地识别被监测区域中的目标点。在优选的实施例中，目标点可以是能容易识别的图像特征结构，诸如，血管的边缘、交叉点、或线边界。

在步骤805中，向患者提供包括视网膜血管形成监测系统的眼科装置。在一些实施例中，眼科装置可包括被配置成包括压电换能器的一个或两个通电接触镜片，所述压电换能器具有用于提供用于将眼睛的微血管形成成像的超声脉冲的反馈电路。通电接触镜片可另外能够提供其它功能，包括通过物理特性、与其它装置的无线通信、向用户发送视觉信号和/或听觉信号来提供视力矫正和/或增强。可根据感兴趣的所识别的区域/区，确定眼科装置的设计(具体地，形成视网膜血管形成监测系统的部分的压电换能器的位置)。然而，在一些实施例中，可在设计眼科装置之后，将使成像系统的重点放在所识别的区域/区的指引编程。

在步骤810中，视网膜血管形成监测系统可在预定时段内监测一个或多个预先识别的目标点。监测可包括由在特定时段815内的血管的脉动速率和/或血管820随时间推移的位移/变化来确定心律。例如，可基于计时器功能、眨眼致动、或在从与眼科装置通信的无线装置接收到信号时，触发监测。在一些实施例中，无线装置可用作用户界面并且可以是药泵、智能电话、个人计算机、平板电脑等等。用无线装置进行信息发送可根据通信装置和眼科装置实现的功能例如借助RF频率、局域网(LAN)和/或个域网(PAN)进行。

在步骤825和830中，当所确定的心律和/或确定的血管位移的速率超出预定阈值时，可向用户发送听觉/视觉信号警示。例如，当系统检测到心律已增大/减小至危险水平时，可输出信号。可使用与眼科装置通信的无线装置和/或使用包括在眼科装置中的微声学元件通过听觉信号，发送信号。在一些实施例中，信号可以是使用也可包括在眼科装置中的微光子元件的视觉信号。听觉信号可结合视觉信号一起播放，例如，作为视频片段的一部分，且带有用于降低致命心脏病症的风险的安全指示。

可根据实现的具体实施例进行步骤835、840和845中的一个或多个。任选地，在步骤835中，可向药物递送设备发送致动信号，以递送药物/活性剂。所述药物递送设备可包括例如与眼科装置无线通信的药泵。任选地，在步骤640中，所述信号可与归咎于使用无线装置作为用户界面的患者的特定事件关联。例如，通过从列出可影响心律或血压的活动的菜单中选择。

另外，任选地，在步骤845中，可记录来自810-840的动作和/或反馈，以改进今后的分析，保留眼睛保健从业者可使用的医疗记录，和/或为特定患者定制视网膜血管形成监测系统。在一些实施例中，还可使用无线装置发送/存储这些记录下的动作/记录。

本发明的许多特征和优点将根据详细的说明而显而易见，因此，所附权利要求书旨在涵盖落入本发明的实质和范围内的本发明的所有这些特征和优点。另外，因为本领域技术人员将容易进行许多修改和变形，所以不期望将本发明限于举例说明和描述的精确构造和操作，因此，可采取落入本发明的范围之内的所有合适的修改形式和等同物。

Claims (20)

1.一种带有视网膜血管形成监测系统的通电眼科装置，所述眼科装置包括：

介质插入件，其包括前弯曲弓形表面和后弯曲弓形表面，其中所述前弯曲弓形表面和所述后弯曲弓形表面形成能够容纳能量源的腔体，所述能量源的尺寸与所述腔体内的区域相一致，其中，所述能量源与具有电子反馈电路的微压电元件和控制器电连接并且能够将其通电，所述控制器包括与数字介质存储装置数字通信的处理器，并且其中所述数字介质存储装置存储软件；

发送器，其与所述处理器进行逻辑通信并且还与通信网络进行逻辑通信，其中所述软件能够在要求时执行并与所述处理器一起操作以便：

接收描述形成眼睛的视网膜血管形成的部分的脉动血管的至少一个识别部分的数据；

致使所述微压电元件向着所述脉动血管的所述至少一个识别部分输出信号；

从所述电子反馈电路接收描述向着所述脉动血管的所述至少一个识别部分输出的输出信号的变化的数据；

使用从所述电子反馈电路接收的数据，将所述脉动血管的所述至少一个识别部分成像；以及

通过将成像的所述至少一个识别部分与随时间推移的先前图像进行比较，监测所述视网膜血管形成的变化。

2.根据权利要求1所述的眼科装置，还包括：与所述通信网络结合并且能够与无线装置进行数据传输的射频天线。

3.根据权利要求2所述的眼科装置，其中监测所述视网膜血管形成的变化包括通过分析随时间推移的所述血管的所述至少一个识别部分的直径变化来确定心律。

4.根据权利要求3所述的眼科装置，其中所述软件另外与所述处理器一起操作，以便：

当所确定的心律超出预定阈值时，向所述无线装置发送信号。

5.根据权利要求3所述的眼科装置，还包括：光子发射器元件，其与所述通信网络结合并且当所确定的心律超出预定阈值时能够向用户提供视觉信号。

6.根据权利要求3所述的眼科装置，还包括：微机电换能器，当所确定的心律超出预定阈值时所述微机电换能器能够向用户传输听觉信号。

7.根据权利要求3所述的眼科装置，其中所述软件与所述处理器一起操作，以便：

当所确定的心律超出预定阈值时，通过所述射频天线向药物分配装置传输信号以分配活性剂。

8.根据权利要求2所述的眼科装置，其中监测所述视网膜血管形成的变化包括跟踪血管的所述至少一个识别部分的随时间推移的位移。

9.根据权利要求1所述的眼科装置，还包括与所述处理器结合的微传感器，其中，所述微传感器用于采集源自所述视网膜的一个或多个脉动血管的声频。

10.根据权利要求3所述的眼科装置，其中所述软件另外与所述处理器一起操作，以便：

将心律的变化与由所述无线装置检测到的相关事件相关联。

11.根据权利要求10所述的眼科装置，其中所述软件与所述处理器一起操作，以便：

当监测的心律落在预定范围之外时，记录动作或反馈中的一者或两者。

12.根据权利要求1所述的眼科装置，其中使用堆叠的集成部件装置封装技术构造所述能量源。

13.一种监测患者眼睛的视网膜血管形成的方法，所述方法包括：

识别眼睛的视网膜血管形成中的脉动血管的至少一个位置；

提供带有视网膜血管形成监测系统的眼科装置，所述视网膜血管形成监测系统包括能量源，所述能量源与具有电子反馈电路的微压电元件和控制器电连接并且能够将其通电，所述控制器包括处理器、数字介质存储装置和发送器，所述发送器与所述处理器逻辑通信并且也与通信网络逻辑通信；

使用具有所述电子反馈电路的所述微压电元件向着所识别的至少一个脉动位置输出信号；

使用所述反馈电路接收来自输出信号的返回信号；

使用所述输出信号的变化和所述返回信号，将所述至少一个脉动位置成像；以及

通过将所述至少一个识别部分的图像与同一所述至少一个识别部分随时间推移的先前图像进行比较，监测所述视网膜血管形成的变化。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述监测视网膜血管形成的变化包括记录所述脉动血管的直径随时间推移的变化。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括：

使用所记录的所述脉动血管的直径随时间推移的变化，确定患者的心律。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括：

当所确定的心律落在预定范围之外时，向所述眼科装置的用户发送信号警示。

17.根据权利要求16所述的方法，其中向用户发送所述信号警示的动作和所确定的心律中的一者或两者被记录作为患者医疗历史的部分。

18.根据权利要求13所述的方法，其中所述监测视网膜血管形成的变化包括查看所述脉动血管的位移的速率。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括：

当所述脉动血管的位移的速率落在预定范围之外时，向所述眼科装置的用户发送信号警示。

20.一种监测患者眼睛的视网膜血管形成的方法，所述方法包括：

识别包括脉动血管的至少一部分的形成患者眼睛的视网膜血管形成的部分的位置；

提供带有视网膜血管形成监测系统的眼科装置，所述视网膜血管形成监测系统包括能量源，所述能量源与具有电子反馈电路的微压电元件和控制器电连接并且能够将其通电，所述控制器包括处理器、数字介质存储装置和发送器，所述发送器与所述处理器逻辑通信并且也与通信网络逻辑通信；

监测向着所识别的所述脉动血管的至少所述部分输出的受控信号的变化；

使用检测到的所述受控信号的变化，将患者眼睛的视网膜血管形成的至少所述部分成像；以及

记录一系列图像之间的视网膜血管形成的至少所述部分随时间推移的变化。