CN110477859A - 柔性检测装置 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种柔性检测装置，包括：柔性封装材料和包裹于所述柔性封装材料中的电源模块、柔性压电模块、信号采集模块、无线通讯模块、以及器件导线；所述柔性压电模块用于生成表面波；所述信号采集模块用于采集表面波，将采集到的表面波转换为电信号并传输至所述无线通讯模块；所述无线通讯模块用于与外部通讯；所述电源模块通过所述器件导线连接至所述柔性压电模块、所述信号采集模块和所述无线通讯模块，用于提供电能。所述柔性检测装置易于携带和测量，可以实现对眼压的实时测量。
Description
技术领域
本公开涉及检测领域，尤其涉及一种柔性检测装置。
背景技术
一般眼压测量装置主要分为接触式、非接触式及便携式。接触式是利用压头将眼角膜压平，测量施加的压力以及作用面积计算出眼压数值，但需要局部麻醉。非接触式是将高速气体喷出，测量反射气流的压力值。此方法无需麻醉，避免了感染的风险，但测量结果存在误差。便携式易于携带，但精度较低。
因此，需要一种眼压测量装置，在方便测量的同时保证测量精度。
发明内容
有鉴于此，本公开提出了一种柔性检测装置，包括：柔性封装材料和包裹于所述柔性封装材料中的电源模块、柔性压电模块、信号采集模块、无线通讯模块、以及器件导线；所述柔性压电模块用于生成表面波；所述信号采集模块用于采集表面波，将采集到的表面波转换为电信号并传输至所述无线通讯模块；所述无线通讯模块用于与外部通讯；所述电源模块通过所述器件导线连接至所述柔性压电模块、所述信号采集模块和所述无线通讯模块，用于提供电能。
在一种可能的实现方式中，所述柔性压电模块和所述信号采集模块包括柔性基底、压电材料层和电极，所述压电材料层制备于所述柔性基底的一侧，所述电极与所述压电材料层接合，所述电极通过所述器件导线连接至所述电源模块。
在一种可能的实现方式中，所述柔性压电模块包括第一柔性压电模块和第二柔性压电模块，所述信号采集模块包括第一信号采集模块和第二信号采集模块，所述第一柔性压电模块、第二柔性压电模块、第一信号采集模块和第二信号采集模块具有共同的柔性基底，所述第一柔性压电模块和第一信号采集模块的压电材料层和电极位于柔性基底的一侧，所述第二柔性压电模块和所述第二信号采集模块的压电材料层和电极位于柔性基底的另一侧。
在一种可能的实现方式中，所述柔性压电模块和所述信号采集模块具有共同的柔性基底和压电材料层，所述柔性压电模块和所述信号采集模块的电极位于所述压电材料层的一侧。
在一种可能的实现方式中，所述柔性封装材料将各柔性压电模块和信号采集模块包裹并隔离，连接至所述柔性压电模块和信号采集模块的所述器件导线相互之间电隔离。
在一种可能的实现方式中，所述柔性封装材料包括底层柔性封装材料和顶层柔性封装材料，所述器件导线设置于所述底层柔性封装材料的顶部，所述底层柔性封装材料和所述顶层柔性封装材料包裹所述器件导线。
在一种可能的实现方式中，所述器件导线具有可延展的结构，所述器件导线由多个可延展的结构相连形成。
在一种可能的实现方式中，所述柔性封装材料具有生物相容性，所述柔性封装材料用于贴合于生物组织表面。
在一种可能的实现方式中，所述柔性封装材料相容于眼角膜以贴合所述眼角膜的外表面。
在一种可能的实现方式中，所述柔性封装材料为环形结构，所述环形结构的中空区域对应于瞳孔区域。
在一种可能的实现方式中，所述无线通信模块将信号采集模块采集到的表面波转换为的电信号发送至外部处理设备，以使得所述外部处理设备根据所述电信号获得眼压数值。
本公开的所述柔性检测装置，使用所述柔性封装材料封装各个模块，因此可以较好地贴至眼部，方便携带和测量。通过所述无线通讯模块与外部通信，可以利用外部处理设备实时分析出眼压数值，也可以实现对眼压的24小时实时测量。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。
图1示出根据本公开一实施例的柔性检测装置的结构示意图。
图2示出根据本公开一实施例的柔性压电模块的结构示意图。
图3示出根据本公开一实施例的柔性检测装置的截面结构示意图。
图4示出根据本公开一实施例的器件导线的结构示意图。
图5示出根据本公开一实施例的器件导线的结构示意图。
图6示出根据本公开一实施例的器件导线的结构示意图。
图7示出根据本公开一实施例的眼压检测系统的示意图。
图8示出根据本公开一实施例的眼压检测方法的流程图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
图1示出根据本公开一实施例的柔性检测装置的结构示意图。如图1所示，该柔性检测装置10包括：
柔性封装材料15和包裹于柔性封装材料15中的电源模块11、柔性压电模块12、信号采集模块13、无线通讯模块14、以及器件导线16。
柔性压电模块12用于生成表面波；信号采集模块13用于采集表面波，将采集到的表面波转换为电信号并传输至无线通讯模块14；无线通讯模块14用于与外部通讯；电源模块11通过器件导线16连接至柔性压电模块12、信号采集模块13和无线通讯模块14，用于提供电能。
无线通信模块可将信号采集模块采集到的表面波转换为的电信号发送至外部处理设备，以使得所述外部处理设备根据所述电信号获得眼压数值。
举例来说，无线通讯模块14与外部通讯，可以是将数据传输至柔性检测装置10外部的处理设备，例如计算机、处理器等，从而通过柔性检测装置10之外的设备对测量数据进行分析，减小柔性检测装置10体积，使其易于贴合至眼部。
无线通信模块可基于任一适当无线通信技术进行无线通信，例如蓝牙模块、红外模块等，本公开对此不做限制。
举例来说，电源模块11可以是纽扣电池，也可以是温差电池，本公开对此不作限定。在图1中所示的电源模块11为无线充电线圈，各模块可以通过器件导线16连接至无线充电线圈，这样可以通过无线充电的方式保证柔性检测装置10的供电，避免频繁更换电池，从而易于实现眼压的24小时监测。
例如，电源模块11由线圈组成，利用外部发射的电磁波产生感应电流及感应电压实现对器件的供电。柔性压电模块12、信号采集模块13可集成于同一压电材料之上，利用压电材料传输表面波，实现两模块之间的信息交互。无线通讯模块14可以选用蓝牙模块，实现信息与外部设备的传递。
上述柔性检测装置10中，柔性压电模块12可以生成表面波，表面波通过柔性封装材料作用于与柔性封装材料相贴合的眼球表面。被信号采集模块13采集到的表面波可以反映出眼球的形变，根据眼球的形变对眼压进行测算，得到测量数据。测算眼压的具体方式可以基于相关技术实现，本公开对此不做限制。
表面波是在固体半空间表面存在的一种沿表面传播，能量集中于表面附近的弹性波，而超声波因为其较高的频率和较好的方向性，因此可以作为测量眼压的表面波使用，并且可以保证测量精度。
上述柔性检测装置10中，信号采集模块13可以采集表面波，将声信号转化为电信号，并传输至无线通讯模块14，无线通讯模块14可将接收到的电信号转换为数据(例如基于无线通讯模块所使用的无线通信协议进行数据封装)，将数据实时传输至外部终端，外部终端可以根据这些数据分析出眼压数值。
上述柔性检测装置10中，柔性封装材料15可以包裹柔性检测装置10中的各个电路器件，提高器件的使用寿命及安全性。而器件导线16可以连接柔性压电模块12、信号采集模块13和无线通讯模块14，实现电路内部的能量及信号传输。
上述柔性检测装置10使用柔性封装材料15封装各个模块，因此可以较好地贴至眼部，方便携带和测量。通过无线通讯模块14将接收到的电信号转换为数据，将数据实时传输至外部终端，因此可以实时分析出眼压数值，也可以实现对眼压的24小时实时测量。
另外，眼压即眼球内部的压力，是眼内容物对眼球壁施加的均衡压力。正常人的眼压稳定在一定范围内，以维持眼球的正常形态，使各屈光介质界面保持良好的屈光状态。在一般情况下，眼压受房水影响，房水是充满在眼前、后房内的一种透明清澈液体，由睫状体突产生。房水在前后房之间流动,调节眼内压。房水的产生和排泄是保持着一种动态平衡。如果房水的排出通道受阻碍，或因某种原因房水产生的量增加，都可导致房水的蓄积，使眼压升高。若房水产生的量过少，房水的蓄积达不到一定量，眼压就会过低。因此，可以通过上述柔性检测装置10测量的眼压数值，反映出房水的蓄积量。
上述柔性检测装置10中，电源模块11、柔性压电模块12、信号采集模块13、无线通讯模块14、以及器件导线16均置于柔性封装材料15中。电源模块11、柔性压电模块12、信号采集模块13、无线通讯模块14通过器件导线16相连。
在一种可能的实现方式中，柔性压电模块12、信号采集模块13均由压电换能器构成，柔性压电模块12和信号采集模块13可以使用相同的结构。具有相同结构的柔性压电模块12和信号采集模块13可以简化制备工艺。
在一种可能的实现方式中，柔性压电模块12和信号采集模块13包括柔性基底、压电材料层和电极，压电材料层制备于柔性基底的一侧，电极与压电材料层接合，电极通过器件导线16连接至电源模块11。其中，电极可为叉指电极。
柔性压电模12块和信号采集模块13可分布于柔性基底的至少一侧。
在一种可能的实现方式中，所述柔性压电模块和所述信号采集模块具有共同的柔性基底和压电材料层，所述柔性压电模块和所述信号采集模块的电极位于所述压电材料层的一侧。
举例来说，如图1和图2所示，图2示出根据本公开一实施例的柔性压电模块的结构示意图。图1中的柔性压电模块12和信号采集模块13包括共同的柔性基底18、和共同的压电材料层17。其中，柔性压电模块12具有第一叉指电极191，第一叉指电极的两侧分别与无线充电线圈中的一环相连；信号采集模块13具有第二叉指电极192，第二叉指电极的两侧分别与无线通讯模块14相连。第一叉指电极和第二叉指电极制备于压电材料层17的一侧上。图2所示的结构可封装于柔性封装材料中。
通过上述结构，第一叉指电极与无线充电线圈相连，通过接收来自无线充电线圈的激励信号来引起压电材料层17的振动，通过第一叉指电极与压电材料层17的配合生成表面波，表面波通过压电材料层17传输，利用压电材料传输表面波，实现两模块之间的信息交互。第二叉指电极将压电材料层17振动产生的电信号传输至无线通讯模块14，无线通讯模块14将接收到的电信号转换为数据(例如基于无线通讯模块所使用的无线通信协议进行数据封装)，将数据实时传输至外部终端，外部终端可以根据这些数据分析出眼压数值。
在一种可能的实现方式中，柔性基底两侧均具有柔性压电模块和信号采集模块，柔性基底两侧的柔性压电模块和信号采集模块的位置可沿厚度方向对称分布，两侧的测试结果用于消除温度引起的误差。
在一个示例中，所述柔性压电模块包括第一柔性压电模块和第二柔性压电模块，所述信号采集模块包括第一信号采集模块和第二信号采集模块，所述第一柔性压电模块、第二柔性压电模块、第一信号采集模块和第二信号采集模块具有共同的柔性基底，所述第一柔性压电模块和第一信号采集模块的压电材料层和电极位于柔性基底的一侧，所述第二柔性压电模块和所述第二信号采集模块的压电材料层和电极位于柔性基底的另一侧。其中，第一柔性压电模块和第一信号采集模块可具有共同的压电材料层，第二柔性压电模块和第二信号采集模块可具有共同的压电材料层。
图3示出根据本公开一实施例的柔性检测装置的截面结构示意图。如图3所示，该柔性检测装置10包括电源模块11和无线通讯模块14。柔性检测装置10还包括多个柔性压电模块以及信号采集模块。所述第一柔性压电模块的压电材料层和电极(用121表示)和第一信号采集模块的压电材料层和电极(用131表示)位于柔性基底18的一侧，所述第二柔性压电模块的压电材料层和电极(用122表示)和第二信号采集模块的压电材料层和电极(用132表示)位于柔性基底18的另一侧。图3是沿厚度方向的截面视图，在使用中，第一柔性压电模块和第一信号采集模块的压电材料层和电极121、131分布于柔性基底18的上侧，远离眼球，第二柔性压电模块和第二信号采集模块的压电材料层和电极122、132分布于柔性基底18的下侧，贴合眼球。自上而下分别是第一柔性压电模块和第一信号采集模块的电极、压电材料层、柔性基底18、第二柔性压电模块和第二信号采集模块的压电材料层、电极。图3所示的结构外部封装柔性封装材料，经由柔性封装材料整体与眼球贴合。其中，第一柔性压电模块的压电材料层和电极121和第二柔性压电模块的压电材料层和电极122的位置相对于柔性基底18对称，第一信号采集模块的压电材料层和电极131和第二信号采集模块的压电材料层和电极132的位置相对于柔性基底18对称。
第一柔性压电模块和第二柔性压电模块通过器件导线16与电源模块11相连，第一信号采集模块和第二信号采集模块通过器件导线16与无线通讯模块14相连。这样，第一柔性压电模块和第二柔性压电模块可以通过接收激励信号生成表面波，第一信号采集模块和第二信号采集模块将采集到的表面波转换为电信号，通过无线通讯模块14传出。
当柔性检测装置贴合于眼球时，眼球温度会导致柔性检测装置膨胀或收缩，从而对第一柔性压电模块和第二柔性压电模块生成的表面波以及第一信号采集模块和第二信号采集模块的测量结果产生影响，通过将第一柔性压电模块和第一信号采集模块的压电材料层和电极分布于柔性基底18的一侧，第二柔性压电模块和第二信号采集模块的压电材料层和电极分布于柔性基底18的另一侧，由于温度产生的膨胀或收缩效应对两侧的影响基本相同，通过求取柔性基底18两侧器件的测量结果的差值(即第一信号采集模块和第二信号采集模块的测量结果的差值)，可以消除温度的影响，从而分析无温度影响的眼压数值。同时，柔性基底18两侧器件的测量结果均值可以用于表征眼部温度的变化。
应该理解，虽然图3中未示出，柔性检测装置10的各个结构封装于柔性封装材料中。
应该理解，图3中所示的结构为示意性举例，用于描述各模块间的连接关系，并不代表各模块接的实际连接方式。
在一种可能的实现方式中，柔性封装材料15将各柔性压电模块和信号采集模块包裹并隔离，连接至柔性压电模块和信号采集模块的器件导线16相互之间电隔离。通过柔性封装材料15的隔离，可以避免器件导线16之间的短路情况，使得器件导线16的布线设计较为自由。
在一种可能的实现方式中，柔性封装材料15包括底层柔性封装材料和顶层柔性封装材料，器件导线16设置于底层柔性封装材料的顶部，底层柔性封装材料和顶层柔性封装材料包裹器件导线。器件导线16设置于底层柔性封装材料的顶部，底层柔性封装材料用于与眼角膜接触，避免器件导线16与眼角膜过于接近。这样通过底层柔性封装材料和顶层柔性封装材料的隔离，可以避免器件导线16之间的短路情况，使得器件导线16的布线设计较为自由。在一种可能的实现方式中，器件导线16具有可延展的结构。具有可延展结构的器件导线16可以随柔性封装材料15一起变化，从而适应于柔性封装材料15与眼角膜的贴合。
在一种可能的实现方式中，器件导线16由多个可延展的结构相连形成。器件导线16可呈网格结构。例如，器件导线16可以由多个双S形、多个六边形或多个三角形构成，形成网格结构。对于器件导线16的形状可以根据实际需要进行选择，只要使得器件导线16具有延展性即可，本公开对此不作限定。
举例来说，图4示出根据本公开一实施例的器件导线的结构示意图。如图4所示，该器件导线16a包括器件导线区域161a和边界162a，器件导线16a设置于柔性封装材料15a上。边界162a可以是柔性封装材料15a的一部分，即柔性封装材料15a中，布置有器件导线16a的部分。
图4中的器件导线区域161a不是连续的平面分布，其形状呈双S形网络布局，分布在器件导线区域161a的边界162a内，通过离散且交织相连的双S形器件导线16a实现电路中各模块的连接。
图5示出根据本公开一实施例的器件导线的结构示意图。如图5所示，该器件导线16b包括器件导线区域161b和边界162b，器件导线16b设置于柔性封装材料15b上。边界162b可以是柔性封装材料15b的一部分，即柔性封装材料15b中，布置有器件导线16b的部分。
该器件导线区域161b不是连续的平面分布,其形状呈柔性六边形网络布局，分布在器件导线区域161b的边界162b内，通过离散且交织相连的柔性六边形器件导线16b实现电路中各模块的连接。
图6示出根据本公开一实施例的器件导线的结构示意图。如图6所示，该器件导线16c包括器件导线区域161c和边界162c，器件导线16c设置于柔性封装材料15c上。边界162c可以是柔性封装材料15c的一部分，即柔性封装材料15c中，布置有器件导线16c的部分。
该导线区域161c不是连续的平面分布，其形状呈三角形网络布局，分布在器件导线区域161c的边界162c内，通过离散且交织相连的三角形器件导线16c实现电路中各模块的连接。
在一种可能的实现方式中，上述任一所述的器件导线可以为制备在柔性基底上的条形导线。条形导线易于加工，延展性好，使得柔性检测装置容易贴于眼角膜外侧。
在一种可能的实现方式中，柔性封装材料15具有生物相容性，柔性封装材料15可以贴合于生物组织表面。举例来说，柔性封装材料15可以使用PDMS(Polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)或者其他硅胶材料制成。因为柔性封装材料15具有生物相容性，所以柔性检测装置10与眼角膜的排斥性较小，柔性检测装置10可以较长时间贴于眼角膜上，从而实现对眼压的24小时实时监测。
在一种可能的实现方式中，柔性封装材料15可以选择透明材料,或者可以令柔性封装材料15中的器件部分避开瞳孔的位置,从而避免对视觉产生影响。
另一方面，本公开的实施例还提供一种眼压检测系统，包括如上任一所述的柔性检测装置，其中，柔性封装材料相容于眼角膜以贴合眼角膜的外表面。
图7示出根据本公开一实施例的眼压检测系统的示意图。如图7所示，该眼压检测系统包括柔性检测装置10，柔性检测装置10中的柔性封装材料15相容于眼角膜，并且沿眼角膜的外表面贴附。
该柔性检测装置10包括：柔性封装材料15和包裹于柔性封装材料15中的电源模块11、柔性压电模块12、信号采集模块13、无线通讯模块14、以及器件导线。关于该柔性检测装置10可以参考前述说明。
在一种可能的实现方式中，柔性封装材料15为环形结构(参见图1)，环形结构的中空区域对应于瞳孔区域。此结构的柔性封装材料15可以避免遮挡眼部，使得佩戴柔性检测装置10时眼睛仍然可以正常使用。
在一种可能的实现方式中，所述柔性封装材料15可以由具有良好生物相容性的柔性电路材料制成，其厚度小于2mm，其弯曲刚度与人体组织相近，其最小弯曲半径可达2mm。此结构的柔性封装材料15可以与眼角膜较好地结合。
在一种可能的实现方式中，上述眼压检测系统还包括外部处理设备，用于根据信号采集模块13采集的表面波信号获得眼压数值。
另一方面，本公开的实施例还提供一种眼压检测方法，该方法可以用于如上任一所述的柔性检测装置或眼压检测系统。图8示出根据本公开一实施例的眼压检测方法的流程图。如图8所示，该方法包括
在步骤S11中，通过柔性压电模块生成表面波。
在此步骤前，可以对柔性检测装置进行清洗或消毒处理。
在步骤S12中，通过信号采集模块采集表面波。
表面波可以反映出眼球的形变，根据眼球的形变可以测算出眼压。因此，在步骤S12中采集的表面波可以用于获得眼压数值。
在步骤S13中，根据表面波获得眼压数值。
在此步骤中，可以将步骤S12中采集的表面波转换为电信号后，传输至外部处理设备进行处理，通过外部处理设备获得眼压数值。
通过上述方法，可以在清洁器械后，开启检测装置的电源模块及外部处理设备的电源，将柔性检测装置贴附于眼角膜上，通过外部处理设备监测眼压。
本公开的眼压检测方法采用表面波作为数据传输载体，可实现24小时实时监测眼压，为眼压检测提供辅助支持。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (10)
1.一种柔性检测装置，其特征在于，包括：
柔性封装材料和包裹于所述柔性封装材料中的电源模块、柔性压电模块、信号采集模块、无线通讯模块、以及器件导线；
所述柔性压电模块用于生成表面波；
所述信号采集模块用于采集表面波，将采集到的表面波转换为电信号并传输至所述无线通讯模块；
所述无线通讯模块用于与外部通讯；
所述电源模块通过所述器件导线连接至所述柔性压电模块、所述信号采集模块和所述无线通讯模块，用于提供电能。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述柔性压电模块和所述信号采集模块包括柔性基底、压电材料层和电极，所述压电材料层制备于所述柔性基底的一侧，所述电极与所述压电材料层接合，所述电极通过所述器件导线连接至所述电源模块。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述柔性压电模块包括第一柔性压电模块和第二柔性压电模块，所述信号采集模块包括第一信号采集模块和第二信号采集模块，所述第一柔性压电模块、第二柔性压电模块、第一信号采集模块和第二信号采集模块具有共同的柔性基底，所述第一柔性压电模块和第一信号采集模块的压电材料层和电极位于柔性基底的一侧，所述第二柔性压电模块和所述第二信号采集模块的压电材料层和电极位于柔性基底的另一侧。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述柔性压电模块和所述信号采集模块具有共同的柔性基底和压电材料层，所述柔性压电模块和所述信号采集模块的电极位于所述压电材料层的一侧。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述柔性封装材料将各柔性压电模块和信号采集模块包裹并隔离，连接至所述柔性压电模块和信号采集模块的所述器件导线相互之间电隔离。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述器件导线具有可延展的结构，所述器件导线由多个可延展的结构相连形成。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述柔性封装材料具有生物相容性，所述柔性封装材料用于贴合于生物组织表面。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述柔性封装材料相容于眼角膜以贴合所述眼角膜的外表面。
9.如权利要求1至8任一项所述的装置，其特征在于，所述柔性封装材料为环形结构，所述环形结构的中空区域对应于瞳孔区域。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述无线通信模块将信号采集模块采集到的表面波转换为的电信号发送至外部处理设备，以使得所述外部处理设备根据所述电信号获得眼压数值。
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