CN116887747A - 用于远程光学监测眼内压的方法和装置 - Google Patents

Abstract

描述了一种可佩戴眼镜装置、使用方法和系统，其允许佩戴眼镜装置的人准确地测量他们眼睛的眼内压并在需要时向眼睛分配药物。

Description

用于远程光学监测眼内压的方法和装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年2月24日提交的美国临时申请号63/152,844(代理律师案卷号48675-710.101)的权益，其全部内容并入本文。

背景技术

1.本发明的领域。本公开涉及一种使用可佩戴光学成像传感器系统来测量眼内压并分配治疗该眼内压的药物的系统和方法。

青光眼是全球第二大最常见的失明原因。它是一种具有多种危险因素的多因素疾病，其中眼内压(IOP)是最重要的。IOP测量用于青光眼诊断和患者监测。IOP的昼夜波动很大，并且取决于主体姿势，因此临床眼保健专家偶尔进行的测量可能会产生误导。

此前(US20160015265A1，2018)，已经提出了一种用于眼内压监测的可植入微流体装置，该装置可用于青光眼诊断。后来，一种可佩戴装置被证明(芯片实验室(Lab on aChip)，2018，18，3471-3483)可以用于同样的目的，但无需植入。在这些先前的研究中，已经确定眼内压升高会导致角膜凸出，从而导致曲率半径的变化。

在文献中，研究表明，IOP的变化会影响角膜局部解剖图，导致角膜半径和相对于角膜周边的顶点高度发生变化。如果能够准确地测量角膜局部解剖图，则可以监测每1mmHgIOP变化导致角膜半径4微米的变化，并且可以推断IOP值。

因此，仍然需要一种IOP测量装置，该装置可以在患者进行正常日常工作时全天对患者的眼睛进行多次测量。

还需要一种具有足够灵敏度来进行测量以产生用于准确诊断的可靠数据的装置。

还需要以不干扰患者的正常视觉和活动的方式进行操作的装置。

还需要一种能够在患者进行正常活动时可靠操作的装置，并且该装置不需要相对于患者眼睛的特定关键位置或对准。该装置应便于用户使用。

2.本发明的领域。本申请涉及于2021年10月6日提交的美国专利申请号17/495,198(代理律师案卷号48675-708.301)；2021年7月8日提交的美国专利申请号17/370,735(代理律师案卷号48675-707.301)；以及2018年9月7日提交的美国专利申请号16/124,630(代理律师案卷号48675-705.201)；以及2021年1月26日提交的PCT/US2021/15093(代理律师案卷号48675-709.601)，其全部内容通过引用并入本文。

发明内容

使用本文所述的装置、系统和方法可以满足这些和其他目标。在各种实施方式中，本公开涉及一种用于将药物递送至眼睛附近的区域、或递送至眼睛上或覆盖眼睛的隐形眼镜上的装置。一种系统包括用于药物递送的装置和用于测量眼睛的眼内压(IOP)的应变传感器。本公开还包括一种将来自应变传感器的应变读数转换为适当剂量的药物的方法，该药物将从用于将药物递送到眼睛附近、眼睛上或眼睛上的隐形眼镜上的装置中分配。在各种实施方式中，可以使用隐形眼镜、相机和处理器来确定IOP。在一些实施方式中，这些元件中的一个或多个可以用等效元件代替。在一些实施方式中，可以存在紧邻眼睛的药或药物分配装置。该装置可以是一副护目镜、眼镜或其他眼睛佩戴装置。在各种实施方式中，读取IOP测量值的元件可以与用于药物递送的元件协作。

在各种实施方式中，本公开涉及一种与可佩戴眼睛佩戴装置一起使用的药物递送装置。该装置包括限定流体储存器的第一主体。流体储存器具有开口侧，该开口侧具有至少部分覆盖开口侧的喷雾(mist)发生器。供应管将一定体积的流体馈送到储存器中，流体传感器检测储存器中流体的存在。该装置可以具有第二主体。第二主体具有用于接合容器的可释放紧固件。第二主体还可以具有延伸到容器中的第一针，第一针与容器形成密封，并且能够将空气输送到容器中。可以有延伸到容器中的第二针，该第二针与容器形成密封，第二针连接到供应管。容器的内容物可以通过第二针通过供应管并进入储存器。该装置还具有泵，其中该泵通过第一针将空气输送到容器中。控制器可以基于来自流体传感器的数据来确定储存器中的流体体积，并且当流体体积低于预定阈值时使泵启动。电源向泵、控制器、流体传感器和喷雾发生器提供电力。

在一些实施方式中，存在一种用于治疗眼睛的系统。该系统包括护目镜或其他合适的眼睛佩戴装置，所述护目镜或其他合适的眼睛佩戴装置定位在眼睛附近。护目镜包括光学传感器，所述光学传感器能够捕获应变传感器的图像；处理器，所述处理器可以从所述光学传感器询问或接收数据并确定所述应变传感器所经历的应变量。护目镜还具有药物递送装置，所述药物递送装置用于将药物分配到紧邻眼睛的一定体积的空间中。该药物递送装置具有带有喷雾发生器、供应管和流体传感器的第一主体；以及带有可释放紧固件、第一针和第二针、泵、控制器和电源的第二主体。护目镜可以基于来自光学传感器的数据来确定IOP值，和触发药物递送装置以分配药物。

在一些实施方式中，存在一种用于治疗眼睛的系统。该系统包括护目镜或其他合适的眼睛佩戴装置，所述护目镜或其他合适的眼睛佩戴装置定位在眼睛附近。护目镜包括磁传感器，所述磁传感器能够确定磁体或铁磁性材料(磁体是隐形眼镜平台的一部分并位于眼睛上)的位置。护目镜可以包括处理器。处理器可以从磁传感器询问或接收数据并确定磁体的位置变化，磁体具有第一位置和第二位置。护目镜可以包括药物递送装置，所述药物递送装置用于将药物分配到紧邻眼睛的一定体积的空间中。所述药物递送装置可以具有带有喷雾发生器、供应管和流体传感器的第一主体，以及带有可释放紧固件、第一针和第二针、泵、控制器和电源的第二主体。处理器可以基于磁体在第一位置和第二位置之间的位置变化来确定IOP值。处理器可以触发药物递送装置以分配药物。

还描述了将药物递送到眼睛的各种方法。在实施方式中，将药物递送到眼睛的方法包括经由处理器询问传感器，其中传感器包含与眼睛的眼内压相关的数据集。然后，经由处理器来确定眼睛的IOP压力。然后，经由处理器和存储器装置比较IOP压力是否满足药物的阈值要求。然后，经由药物递送装置将药物递送到紧邻眼睛的一定体积的空气中。药物的递送由用于将药物分配到紧邻眼睛的一定体积的空间中的药物递送装置执行；所述药物递送装置具有带有喷雾发生器、供应管和流体传感器的第一主体；所述药物递送装置具有带有可释放紧固件、第一针和第二针、泵、控制器和电源的第二主体。

在另一个实施方式中，存在一种用于测量和治疗患者的IOP的系统。该系统可以具有：计算装置、用于收集IOP数据并与计算装置进行信号通信的可佩戴眼镜装置，该眼镜装置具有药物分配部件。该系统还可以具有包含用户简档的数据库，该用户简档包括个性化眼科参考数据，其中该数据库可以由计算装置访问，并且其中该数据库和IOP数据用于确定用户眼睛的治疗方案。眼镜上的药物递送部件可以响应于来自计算装置的信号递送药物。

在各种实施方式中，计算装置可以是电话、平板计算机或笔记本计算机。在其他实施方式中，计算装置可以附接到可佩戴眼镜装置。

本文描述了使用带有一个或多个照明器和一个或多个图像传感器的眼镜的装置、系统和方法。照明器和图像传感器的组合可以操作以消除环境光照变化和/或错位误差中的一个或多个，同时提供角膜半径的灵敏和准确的测量。对于典型的成人角膜，可以观察到曲率半径的微小变化(每1mmHg的IOP变化小至4微米)。光学设计可以允许图像处理和传感器融合，以及机器学习来准确和灵敏地测量角膜的曲率半径变化。测量的变化可以在使用机器学习程序、学习神经网络、人工智能程序或其他分析计算程序的计算中使用，以将测量的半径变化与IOP相关联。该方法可以使用角膜厚度和局部解剖图的初步表征，其中通过常规眼科方法获得已知IOP读数下的曲率半径。然后，个性化数据集可以用作数据处理算法的输入，数据处理算法还使用来自眼镜的连续成像测量来计算IOP。数据可以连接到诸如电话或云的计算装置，并且眼镜可以使用药物分配装置来分配药物。这种药物可能有助于降低眼睛的IOP。本公开包括一种可佩戴光学装置，所述可佩戴光学装置通过从一个或多个图像传感器获取图像来测量IOP，并使用图像数据以及特定个体的参考数据来准确地确定IOP，并且可以向眼睛分配药物以控制IOP。

附图说明

现在简要参考附图，其中相同的部件号指的是相同的部件。否则，不同的部件号，即使类似于其他部件号，也表示不同实施方式的不同部件。除非特别指出，否则图中的元素不一定按比例显示，并且可能在某种程度上扭曲以强调元素或元素的某些特性。并非在所有实施方式中都示出了所有部件，使得图的视图不会变得不必要地扭曲。

图1示出了根据实施方式的用于远程测量眼内压的光学成像传感器护目镜(IOP护目镜)。

图2示出了根据实施方式的IOP护目镜的俯视图。

图3A和图3B示出了根据实施方式的护目镜。

图4示出了根据实施方式的当IOP从15mmHg变化到30mmHg时角膜局部解剖图的变化。

图5示出了根据实施方式的图示从角膜反射的光束的示意性光线轨迹。

图6示出了根据实施方式的图示形成图像的光束的示意性光线轨迹。

图7示出了根据实施方式的图示当角膜半径变化时在相机的图像平面处的点源的图像的示意性光线轨迹。

图8示出了根据实施方式的用于描述角膜位置的坐标系。

图9示出了根据实施方式的图示角膜X位置变化的示意性光线轨迹。

图10示出了根据实施方式的图示角膜z位置变化的示意性光线轨迹。

图11示出了根据实施方式的图示当角膜角位置变化时图像变化的示意性光线轨迹。

图12示出了根据实施方式的面向侧面的图像传感器和光点图案。

图13示出了根据实施方式的与角膜相交的不同光束。

图14示出了根据实施方式的图示激光点的位置变化的计算。

图15示出了根据实施方式的眼睛上的光点图案。

图16示出了根据实施方式的具有不同眼内压的两个示例性角膜的横截面图。

图17示出了根据实施方式的使用多项式拟合的数据的曲线图。

图18示出了根据实施方式的数据处理的示意图。

图19示出了根据实施方式的样本逻辑。

图20示出了根据实施方式的数据处理流程图。

图21示出了根据实施方式的示例性数据处理流水线。

图22示出了根据实施方式的另一示例性数据处理流水线。

图23示出了根据实施方式的具有IOP测量能力的隐形眼镜和读取器装置。

图24示出了根据实施方式的具有IOP应变传感器的示例性可佩戴隐形眼镜。

图25示出了根据实施方式的具有IOP应变传感器的示例性可佩戴隐形眼镜。

图26示出了根据实施方式的具有IOP应变传感器的可佩戴隐形眼镜的平面图。

图27示出了根据若干实施方式的一组IOP应变传感器的横截面。

图28示出了根据不同实施方式设置的应变传感器的不同选项。

图29示出了根据若干实施方式的对不同数量的环的压力响应的曲线图。

图30示出了根据实施方式的基于储存器环的数量的灵敏度依赖性。

图31示出了根据实施方式的具有放置在眼睛角膜上的IOP传感器的隐形眼镜的横截面图。

图32示出了根据实施方式的对于三个不同的环宽度的对高度的灵敏度依赖性。

图33示出了根据实施方式的膨胀隐形眼镜传感器和液体储存器横截面的特写视图。

图34示出了根据实施方式的具有被图案化为圆形和线性凸起形状的储存器顶部的传感器。

图35示出了根据实施方式的具有线性图案的液体储存器顶部的传感器的显微镜图像。

图36示出了根据实施方式的可以用于制造传感器的步骤。

图37示出了根据实施方式的可以用于制造传感器的步骤。

图38示出了根据实施方式的膨胀微流体传感器的顶层的制造步骤。

图39示出了根据实施方式的用于癌症细胞生物力学的应变传感器。

图40示出了根据实施方式的微观特征的若干示例性形状。

图41示出了根据实施方式的样本装置的COMSOL结果的曲线图。

图42示出了根据实施方式的具有成像装置和药物递送系统的护目镜。

图43示出了根据实施方式的具有光源的成像系统。

图44示出了根据实施方式的药物分配系统的侧视图。

图45示出了根据实施方式的药物递送系统的一部分的横截面。

图46示出了根据实施方式的药物分配系统逻辑的流程图。

图47示出了根据实施方式的具有药物分配系统的护目镜的电气示意图。

图48示出了根据实施方式的应变传感器的样本测试数据。

具体实施方式

本公开描述了用于测量眼睛角膜以及基于角膜曲率确定被测眼睛的眼内压的可佩戴眼镜、系统和方法。本公开包括隐形眼镜、眼镜、用于基于眼镜收集的角膜数据计算IOP值的计算装置。本公开还包括用于计算IOP以及在需要时将药物分配到眼睛的方法。本文中可以使用术语眼镜装置或眼镜的描述是指可互换使用的，除非上下文另有特别指示，否则对眼镜装置或眼镜的提及应理解为指本文所述的任何可佩戴眼镜系统、设备和装置。

本文所述的眼镜可以采用多种形式。形状因素可以是用户的选择之一，或者是用户的验光师或负责用户的眼睛健康的其他专业医务人员的选择之一。在一些实施方式中，形状因素可以包括框架和镜片。框架可以是用户可以戴在他的眼睛前面的框架(注意，男性或女性代词的使用可以在本文随机分布。所公开的技术不依赖于用户的性别。本文描述的用户或其他人的性别的互换使用只是为了方便申请人)。框架可以是用于现代眼镜的任何种类的眼镜框架，包括用于太阳眼镜、视力矫正眼镜、安全眼镜、所有类型的护目镜(例如，游泳、运动、安全、滑雪等)的框架。该框架可能适用于一只眼睛的单个镜片、两只眼睛的镜片(例如，面甲)或单个镜片和眼罩(例如，适用于患有“懒眼”或可能失去一只眼睛的人)。镜片可以是用于视力矫正的处方镜片，用于外观的清晰或有色镜片，或覆盖眼睛的不透明镜片。在许多实施方式中，镜片可以具有用于用户视场的限定区域。少数的视场可以是清晰的，以避免遮挡用户的视觉。眼镜装置的各种元件可以放置在镜片的外围或框架上。框架或镜片可以具有用于附接图像传感器、光源、电池、计算装置、药物递送装置或适用于本公开的任何其他部件的凸缘或其他突起或凸片。

可佩戴眼镜可以具有一个或多个图像传感器，该图像传感器定位成面向用户的眼睛，因此图像传感器可以捕获眼睛的图像。图像传感器可以是相机、CCD(电荷耦合器件)、CMOS(互补金属氧化物半导体)或其他图像捕获技术。可佩戴眼镜可以具有一个或多个用于向眼睛投射光的光源。在一些实施方式中，光源可以是产生特定波长的光的照明形式。光发射可以与角膜的曲率成浅角度，并且投射到眼睛的晶状体部分之外，使得光不干扰用户的正常视力。在一些实施方式中，光源可以是激光器。在一些实施方式中，光源可以是LED(发光二极管)，并且在其他实施方式中光源可以是现在已知的或仍有待开发的任何光生成技术。

在一些实施方式中，眼睛佩戴装置可以使用磁传感器来代替图像传感器，或者除了图像传感器之外使用磁传感器。磁传感器可以产生磁场。带有磁体或铁磁性材料的隐形眼镜平台可以戴在眼睛上进行检查。磁场可以被激活以将磁体或铁磁性材料推向眼睛的中心。磁场可以用于评估其相对于眼睛表面被推动的距离。眼睛表面的距离凹陷可以用于确定眼睛的IOP值。

在各种实施方式中，光源和图像传感器可以被定位使图像传感器捕获的图像能够忽略环境光、眩光或其他可能干扰角膜曲率变化的准确读数的光学伪影。光源和图像传感器可以使用一个或多个偏振滤光器来基本上减少或消除特定偏振、波长或强度的光，因此所捕获的图像可以具有更大的可靠性和更少的信号噪声。在另一个实施方式中，眼镜可以具有光传感器以帮助调节环境照明条件何时适合于拍摄眼睛的合适图像以确定角膜曲率。由图像传感器捕获的图像可以在本地存储一段时间，或者通过通信门户发送到计算装置。

在一些实施方式中，通信门户可以是用于向计算装置无线传输数据的天线。通信门户可以发送和接收信息，例如发送图像数据，以及接收药物递送装置的给药信息。在各种实施方式中，计算装置可以是蜂窝电话、平板计算机、膝上型计算机，或者用户可以选择用于执行眼镜装置的程序(App)功能的任何其他计算装置。在一些实施方式中，计算装置可以驻留在眼镜上。在一些实施方式中，通信门户可以是图像传感器、光源、计算装置和用于所有电气部件的电源之间的有线连接。在其他实施方式中，通信门户可以将眼镜连接到云。

在实施方式中，有一种用于确定眼睛IOP的方法。在一些实施方式中，该方法可以使用基本操作流水线。流水线可以从各种源接收图像数据。在一些实施方式中，图像数据可以来自用户佩戴的眼镜。在一些实施方式中，图像数据可以来自具有在固定时间点存储的用户的眼科数据的数据库。在一些实施方式中，图像可以是来自固定时间点的用户的解剖数据。在实施方式中，一些或所有可用的图像数据可以在具有图像处理前端的深度神经网络中使用。图像处理前端可以导出或计算IOP读数。在一些实施方式中，IOP读数可以以视频数据速率更新，从而提供准实时输出。

在另一个实施方式中，数据流水线可以使图像传感器改变曝光水平、增益、亮度和对比度，以捕获非饱和图像。图像可以通过阈值滤波器以减少或消除背景噪声。一些高分辨率图像可以存储在临时存储器中用于快速处理，同时形成模糊和低分辨率图像。低分辨率图像然后可以通过匹配滤波器或特征检测滤波器，以精确定位与各种捕获图像中的特定照明/光源相对应的点。然后可以使用粗略位置来分割高分辨率图像，并执行峰值拟合算法以单独确定图像中每个峰值的位置和宽度。峰值位置和宽度的结果然后可以与先前训练的神经网络一起使用，该神经网络然后可以用于估计角膜坐标和曲率半径。非线性方程求解器可用于将曲率半径转换为IOP读数。

在实施方式中，IOP读数然后可用于确定给被监测的眼睛施用的药物剂量。药物剂量信息可以通过通信门户转发回眼镜和药物分配装置。药物分配装置然后可以向眼睛施用适当的剂量。在一些实施方式中，药物递送装置可以使用雾化器。在其他实施方式中，药物递送装置可以使用滴眼液。在其他实施方式中，计算装置可以向用户提供警报，以在特定时间自行给药特定剂量的药物。

如本文所述，可佩戴眼镜装置可以耦合到计算装置，以测量用户眼睛的IOP。用户可以是佩戴眼镜的人，除非使用的上下文另有明确指示。

描述了可能不精确的各个方面、实施方式和示例。在医疗技术和治疗方面，由于个体生物学的细微差别，诊断、药物处方和使用以及治疗方案可能不是每个人都一样。因此，本文所述的各种实施方式可以使用诸如“一般”或“实质上”的术语。这些术语应理解为，由于人与人之间以及从一个人到另一个人的变化和眼睛的变化，某些实施方式在计算、通信、数据操作和治疗中的操作方式可能必然存在变化。我们将“一般”和“实质上”称为包括符合本公开精神的任何变化。

本文参考了各种部件和图像。参考文献的使用是为了帮助引导读者进一步理解本公开。特别地，虽然经常使用名词的单数形式，但是应当理解，实施方式充分考虑了多个部件和图像也在本公开的范围内。

现在参考图1，可以提供具有框架104和镜片106的眼镜102装置。镜片106可以是如图所示的单个结构，或者与一副眼镜一样可以有两个镜片。镜片106可以具有第一光源108和放置在其上的一个或多个图像传感器112、114、116。在其他实施方式中，光源108或图像传感器中的任何一个都可以放置在框架104上。在一些实施方式中，图像传感器和光源108可以放置在框架104、镜片106上，或者部分放置在两者上。眼镜102还可以具有药物递送装置110，该药物递送装置110被定位成将药物直接递送到眼睛，或者递送到紧邻眼睛的一定体积的空气。药物递送装置110可以是雾化器或其他气雾剂装置、滴管或用于将药物递送到眼睛的任何其他装置。在一些实施方式中，药物递送装置110可以是喷雾器。在一些实施方式中，喷雾器可以是具有载药筒的MEMS(微机电系统)雾化器。可以更换载药筒。控制器118可以控制各个图像传感器、光源108和药物递送装置110。控制器118可以通过有线或电缆连接或通过使用短距离无线通信协议连接到其他部件。在一些实施方式中，每个部件可以具有其自己的电源。在一些实施方式中，可以将单个电源连接到每个部件，以根据需要为所有部件供电。在一些实施方式中，可以使用本地和中央电源的组合。

在各种实施方式中，控制器和其他部件的电源可以是可更换的。在一些实施方式中，可以存在与药物递送装置110相关联的药物储存器(未示出)，并且药物储存器可以是可更换的或可再填充的。在一些实施方式中，药物储存器可以是药物筒。在一些实施方式中，药物储存器可以是腔室或其他容器，其可以从诸如药筒的存储装置接收药或药物。在附图中，部件被描绘为简单的形状，仅用于说明目的。部件不按比例放置在眼镜102上，也不应根据附图对分配给眼镜的部件的尺寸进行解释。每个部件的位置也可能因实施方式而异，所示的位置仅为说明性的。附图仅用于说明目的。

在实施方式中，可以有如图2所示的眼镜202的光学设计。眼镜202可以装配有由平面照明器216、由准直器透镜214准直并由全息图210倍增成图案的激光二极管212组成的侧面照明器。平面照明器216、激光二极管212和准直器透镜214的组件可以构成光源220。全息图210可以通过反射镜218向角膜222中继。全息图210从角膜222的反射可以由一个或多个图像传感器204、206、208捕获。在实施方式中，平面照明器216可以提供广角和均匀的照明，允许图像传感器获取眼睛的图像。平面照明器216可以被打开以获取角膜、瞳孔和虹膜的背景图像。然后可以将其关闭以允许从诸如激光二极管212的其他光源或可以提供的任何其他光源收集无背景图像。

在实施方式中，激光二极管212可以通过准直器透镜214和通过全息图210投射激光束。全息图210图像从反射镜218反射并照射到角膜222上。根据眼睛的曲率，全息图像反射到第一图像传感器208和第二图像传感器206，如箭头所示。在该实施方式中，侧图像传感器204不从角膜222的全息图反射捕获任何图像。各种图像传感器可以捕获图像并将图像数据发送到处理器。处理器可以在眼镜装置上，或者处理器可以远程定位，例如云处理器，或者可以链接到眼镜装置的处理器，例如智能电话、平板计算机或笔记本计算机。

在实施方式中，可以提供眼镜装置302，如图3A所示。在实施方式中，眼镜装置302可以具有保持第一镜片326和第二镜片328的框架306。图像传感器304、308、324可以附接到镜片或框架的内侧(面向眼睛)。光源310可以定位在眼镜框架306的鼻梁附近。在不偏离本公开的精神的情况下，可以改变光源、图像传感器和其他部件的位置以适应设计或患者需求的变化。

在实施方式中，镜片326、328的横截面如图3B所示。眼镜镜片具有球形缺陷阵列，其也可以是以各种不同图案和密度定位的照明器320。侧面照明器316可以将线投影到镜片中。低折射率包层318和线性偏振膜322形成镜片的前层。来自侧面照明器316的光324行进通过镜片。

在操作中，根据实施方式的眼镜可以装配有平面侧面照明器312、316，以及可以嵌入眼镜302的镜片的前盖中的照明器314、320的阵列。线性偏振膜322可以允许从环境光进入眼镜装置302的一个(垂直、水平或其他平面取向)偏振，以促进视觉，同时阻挡另一个偏振。这种关系可以帮助眼镜装置在没有任何环境光在线性偏振膜322处干扰的情况下工作。面向眼睛的图像传感器308、副图像传感器324和侧视图图像传感器304可以具有交叉偏振器，其可以阻挡由线性偏振膜322允许的环境光。各种图像传感器可以具有相对于眼睛预先建立的位置。可以评估来自图像传感器的数据的程序可以考虑图像传感器相对于眼睛的位置，以便从图像数据中确定准确的读数。在一些实施方式中，每个图像传感器可以根据其与眼睛、光源、镜片、眼镜装置或本公开所使用的任何其他物体或基准的相对位置而具有不同的计算。

在一些实施方式中，可以将药物递送装置结合到眼镜中，以基于IOP读数分配用于IOP控制的药物。在镜片的横截面图像中的菱形箭头中可以看到用于生成透视照明图案的波导方法。眼镜的窗口具有球形缺陷314的阵列，并且可以由镜片内的侧面照明器316照明。镜片可以涂覆有低折射率包层318以将波导与线性偏振膜322分离。

图4示出了角膜偏转的横截面示意图。图示示出了两条曲线，其中一条略微高于另一条。顶部曲线示出了30mmHg(30mm的汞柱压力)的角膜位移，底部曲线示出了该压力的一半或15mmHg的角膜位移。该图示提供了角膜的半径和顶点可能由于眼睛内的IOP而变化的两个示例。

现在在图5中示出了光线轨迹图的示例。在实施方式中，点源502可以将光投射到角膜506的表面上。光线可以从角膜506反射并形成一个或多个反射504。角膜506的曲率以及入射角和反射角可以使用点源502相对于角膜的已知位置、由一个或多个图像传感器捕获的图像的已知角度以及在捕获的图像中看到的来自点源的光的散射来确定。

在实施方式中，来自多点源602照明的示例光线轨迹可以布置在角膜608周围。来自多点光源602照明中的每一个的光可以在图像传感器604和图像传感器612处被捕获，从而分别产生真实图像606和真实图像610。虚拟图像614也可以被概念化。

在另一个实施方式中，图7中示出了两个不同角膜半径的示例光线轨迹图。两个示例角膜IOP压力为15和30mmHg。如前所述，可以在角膜周围布置一系列多点源702。前面图像传感器704和侧面图像传感器712可以被定位为分别捕获真实图像706和真实图像710。在各种实施方式中，来自多点源702的光在角膜上反射，并且反射的光可以由图像传感器704、712捕获。在低压角膜的情况下，15mmHg角膜716具有较低的y轴投影或较大的曲率半径。30mmHg角膜708具有较高的y轴投影和较小的曲率半径。这两个角膜压力还可以导致创建两个不同的虚拟图像，15mmHg虚拟图像714和30mmHg虚拟图像718。虚拟角膜图像可以形成在角膜的表面下方。对于两个IOP值(15和30mmHg)，与真实图像中的多点源相对应的点的位置可能不同，这证明了使用这样的图像来计算眼睛的IOP值的可能性。

一个示例坐标系如图8所示。球面坐标系的原点可以是眼睛的视觉中心，或者是沿着角膜或眼睛内部的任意位置。注意，在各种实施方式中，x轴的取向并不降低通用性。

在实施方式中，可以检测角膜在一个方向上的偏移，如图9所示。在实施方式中，多点源902布置在角膜周围。第一图像传感器904可以捕获第一真实图像906，而第二图像传感器910可以捕获第二真实图像908。基于角膜随时间的x轴偏移，第二真实图像908可以从一个图像变化到另一个图像。左移角膜912可以从右移角膜914的位置稍微偏移，分别具有对应的左移虚拟图像918和右移虚拟图像916。使用在第一时间点T1和第二时间点T2之间的偏移图像，可以对角膜中的偏移进行成像，并用于确定角膜的X位置中的偏移。图像分析可以用于关联图像数据以产生可靠的x偏移信息。

在另一个实施方式中，角膜的z位置偏移可以如图10所示的光线轨迹图所示来确定。在实施方式中，多点源1002产生从角膜反射的光。反射光可以由图像传感器1004和侧面图像传感器1008捕获。从图像传感器收集真实图像1006和真实图像1010。眼睛的角膜可以在z轴方向上偏移。在一些实施方式中，可以存在与角膜的移动相对应的z偏移正1012和z偏移负1014。可以类似地调整虚拟图像，产生可以对应于z偏移正1012的正虚拟图像1016和可以对应于z偏移负1014角膜位置的负虚拟图像1018。真实图像1006、1010中的点的位置表示不同的Z位置。该差异可以用于通过分析各种图像中的一个或多个来提取角膜的Z位置。

在另一个实施方式中，可以使用如图11所示的光线轨迹图像来确定角度(θ)偏移。在实施方式中，可以存在光的多点源1102。光可以从角膜反射，并且可以在前面图像传感器1104和侧面图像传感器1110中捕获图像，每个传感器分别产生真实图像1106和真实图像1108。角膜θ正1112可以表示在θ方向上的正偏移，而角膜θ负1114可以表示负θ位置偏移。还可以检测正虚拟图像1116和负虚拟图像1118。真实图像1106、1108中的点的位置可以表示两个不同的θ倾斜位置。该差异可以用于通过分析图像1106、1108来提取角膜的角度倾斜θ。

在实施方式中，可以通过面向侧面的图像传感器(未示出)看到、捕获眼睛1202的侧视图像，同时可以使用矩阵图案1208从前面照射眼睛，如图12所示。在实施方式中，角膜1204可以反射由矩阵图案1208引起的照明图案1206。在一些实施方式中，照明源可以产生暗点的图案，其可以用来代替照明点或图案。

在实施方式中，示出了使用如图13中所示形成线的激光能量进行照明的另一个示例。在实施方式中，可以示出在两个不同压力水平下入射到角膜上的光线的计算。可以看出，对于不同的IOP值，这些线在不同的位置截取角膜。当新月形曲线图像与点源的图像一起被分析时，图像包含足够的信息以准确地估计相对于眼镜位置、角膜半径和IOP的眼睛位置。

根据实施方式，具有较低IOP 1304的眼睛和具有较高IOP 1314的第二只眼睛可以具有光源，该光源照射距眼睛某个方面给定高度或距离处的角膜横截面。在实施方式中，可以用产生第一弧1302的光源照射较低IOP角膜1304。当眼睛的IOP值可能更高时，角膜1314的第二部分可以被照射，并且产生第二弧1308，对应于在与第一弧不同的高度照射眼睛的第二光源。

在另一个实施方式中，大量激光能量的截距位置可以通过全息图形成点，并且可以针对两个不同的IOP值进行计算，如图14所示。

在另一个实施方式中，如图15所示，从具有多光点的面向眼睛的图像传感器捕获视频帧。照明点从角膜的反射，类似于先前描述的点的位置，可以通过面向眼睛的图像传感器(未示出)可见。入射光1508可以是在特定位置1502处照射角膜1504的相干光、单色光或其他精确光源。来自不同位置1502的反射光可以由面向眼睛的图像传感器捕获。

在另一个实施方式中，可以在图16中看到两种不同压力设置下的模型角膜的侧视图。左图表示当模型暴露于约15mmHg的流体压力时角膜模型的曲率和凸起。右图示出了当暴露于约50mmHg的压力时，模型的凸起略有增加。模型角膜的曲率也可能随着压力的增加或减少而变化。可以使用本文所述的各种技术来测量曲率和凸起。在实施方式中，较低压力IOP值可以由向前或向上延伸极限1602表示，而在较高IOP值下，眼球或角膜可以延伸到第二向上延伸极限1604。两个延伸部之间的差可以被确定为设定的高度差1606。

在实施方式中，角膜的曲率可以在图像中捕获，并通过分析进行量化，如图17所示。可以对图像进行处理以提取角膜和空气之间的界面，并对提取的曲线进行多项式拟合。曲率和峰值位置可以分别提取并绘制，如左上图和右上图所示。可以从噪声水平低于约1mmHg的拟合曲线中准确地提取所施加压力的变化。在各种实施方式中，拟合可以是高阶多项式，允许减少或消除由于线性位置偏移引起的基线偏移。在各种实施方式中，来自眼镜上的图像传感器的图像数据可以被输入到可以由图像处理部件组成的深度神经网络，以将图像数据减少为一组数据点。图像处理流水线可以包含经过训练的特征提取器或匹配滤波、边缘检测算法、滤波算法和/或其他滤波器和算法。使用几个图像传感器可以允许确定眼睛相对于照明和眼镜图像传感器以及用户头部的位置。然后，这些算法可以与神经网络和传统的数学拟合方法一起使用，以高精度提取角膜的曲率。

在图17中，角膜的曲率及其顶点的高度以任意单位绘制。

在实施方式中，可以有一种训练神经网络或深度神经网络的方法，如图18所示。在实施方式中，神经网络/深度神经网络(NN/DNN)的训练方法的示意图可以包括让用户经历标准眼科测量。这些测量可以给出相对于参考IOP水平的角膜厚度、位置和角膜局部解剖图的个人值的准确值。用户还可以经历简短的数据收集过程，其中可以使用眼镜并且可以在给定IOP下收集1806参考数据。以这种方式，眼镜可以针对个人用户进行校准。所有这些都可以是从一个或多个参考系统收集的数据。这些测量可以为具有独特的个人角膜局部解剖图的用户个性化系统。然后，从个性化测量中收集的数据可以与计算模型(“几何参数生成器”1804和“角膜/解剖参数生成器”1812)一起被馈送到光线追踪系统1808中，以生成各种参数1810的大量图像数据。输出然后可以与NN/DNN一起使用，NN/DNN包含用于估计角膜半径和IOP 1812的图像处理流水线。

在实施方式中，如图19所示，可以存在用于生成用于训练神经网络或深度神经网络的训练数据集的算法。可以使用光线追踪模拟针对各种角膜位置和倾斜以及角膜半径来计算来自各种图像传感器的真实图像中的点的位置。点的位置和点的宽度可以从光线追踪模拟中提取，并且可以形成要输入到神经网络训练软件中的向量，并且可以将原始角膜位置作为期望的输出进行馈送。具有大数据集的训练过程可以允许神经网络以足够的速度和精度来处理要求解的这个高度非线性的问题。在实施方式中，如图19所示的材料。可以被认为是“伪代码”，它总结了光线追踪模拟的数据生成步骤和训练神经网络的数据格式化步骤。

在实施方式中，可以在图20中看到测量期间眼镜的基本操作流水线。眼镜可以使用诸如相机的图像传感器来捕获图像。所捕获的图像可以与个人眼科和解剖数据相结合。可以将图像馈送到具有图像处理前端的深度神经网络(DNN)中，以实现IOP估计。IOP估计可以以视频速率更新，从而提供接近实时的输出。

在实施方式中，可以更详细地看到用于数据处理的流水线2100，如图21所示。在实施方式中，可以快速调整图像传感器的曝光水平、增益、亮度和对比度设置，以捕获2102非饱和图像。在一些实施方式中，即使如本文所述可能存在多点源，也可以对每个光源进行这种调整。可以针对图像饱和度来评估2104图像，并且如果图像饱和度太高，则可以调整图像传感器的增益和曝光，并且再次拍摄图像。如果图像饱和度是可接受的，则图像可以通过阈值滤波器2106，从而消除不相关的背景信号。高分辨率图像可以存储在临时存储器中。高分辨率图像可以用于创建模糊2108和较低分辨率图像2110(这对于更快的处理可能是有用的)。然后，低分辨率图像可以通过匹配滤波器2112或特征检测滤波器来定位点矩阵图案的位置和角度。该功能可以允许滤波器识别图像中的每一个光的精确位置，并将该光的精确位置与每个真实图像中对应的光的多点源相匹配。该过程然后可以计算来自图像传感器的真实图像中的每个光点的粗略位置2114。然后，该过程可以为每个真实图像产生适当的x和y坐标。然后可以使用粗略位置来分割每个点域，并精确地计算高分辨率真实图像中每个点的峰值位置和峰值宽度。然后可以产生每个图像传感器(相机)的矩阵图案中每个点的x和y位置的精确坐标以及峰值宽度。坐标数据以及角膜参考特性2116然后可以被馈送到神经网络或深度神经网络中。角膜参考特性可以通过非限制性示例的方式包括角膜的局部解剖图、尺寸、曲率以及在参考IOP处进行的任何其他测量)。峰值位置和宽度的结果和/或精确测量的结果可以与先前训练的神经网络/DNN 2118一起使用，以估计2120图像传感器坐标系中的角膜位置x、y、x、θ和以及角膜半径(曲率半径)。非线性方程2122求解器可用于将曲率半径转换为IOP读数。

在另一个实施方式中，IOP读数可以与查找表(未示出)一起使用，以确定药物的剂量。然后可以通过药物递送装置来分配药物剂量。

在另一个实施方式中，如图22所示，用于数据处理的流水线可以被调整为包括在流水线开始时不同照明源之间的切换。不同照明源之间的切换可以允许容易地分离与不同光源相对应的真实图像中的图像点，从而加快图像处理，并潜在地提高数据收集的准确性。在实施方式中，可以快速调整图像传感器的曝光水平、增益、亮度和对比度设置，以捕获2202一个或多个非饱和图像。在一些实施方式中，即使如本文所述可能存在多点源，也可以针对每个曝光或图像对每个光源进行这种调整。可以针对图像饱和度来评估2204图像。在一些情况下，图像饱和度可能过高，在这种情况下，可以调整图像传感器的增益和曝光，并再次拍摄图像。如果图像饱和度在可接受的限度内，则图像可以通过阈值滤波器2206，从而消除不相关的背景信号。高分辨率图像可以存储在临时存储器中。高分辨率图像可以用于创建一个或多个模糊2208和/或较低分辨率图像2210(这对于更快的处理可能是有用的)。然后，低分辨率图像可以通过匹配滤波器2212或特征检测滤波器来定位点矩阵图案的位置和角度。该功能可以允许滤波器识别图像中的每一个光的精确位置，并将该光的精确位置与每个真实图像中对应的光的多点源相匹配。该过程然后可以计算来自图像传感器的真实图像中的每个光点的粗略位置2214。然后，该过程可以为每个真实图像产生适当的x和y坐标。然后可以使用粗略位置来分割每个点域，并精确地计算高分辨率真实图像中每个点的峰值位置和峰值宽度。然后可以产生每个图像传感器(相机)的矩阵图案中每个点的x和y位置的精确坐标以及峰值宽度。坐标数据以及角膜参考特性2216然后可以被馈送到神经网络或深度神经网络中。角膜参考特性可以通过非限制性示例的方式包括角膜的局部解剖图、尺寸、曲率以及在参考IOP下进行的任何其他测量。峰值位置和宽度的结果和/或精确测量的结果可以与先前训练的神经网络/DNN 2218一起使用，以估计2220图像传感器坐标系中的角膜位置x、y、x、theta(θ)和phi以及角膜半径(曲率半径)。非线性方程2222求解器可用于将曲率半径转换为IOP读数。

在各种实施方式中，在该过程中通常可以不使用虚拟图像本身。在图像传感器将来自虚拟图像的光聚焦到各种图像传感器的成像平面上之后，可以由虚拟图像形成真实图像。

本公开的优点包括但不限于制造高灵敏度可佩戴隐形眼镜传感器的稳健工艺，该传感器没有电源或电路，可以通过类似移动电话中的简单相机进行远程监控。

图23示出了根据实施方式的IOP自我测量技术2300的工作流程的示例。在实施方式中，隐形眼镜可以不同于其他可用的传感器，因为患者可以自己放置和移除隐形眼镜。IOP传感器隐形眼镜2302从使用角度来看可以类似于常规隐形眼镜。随着IOP波动，角膜曲率半径可能会发生变化。在一个非限制性示例中，IOP的1mmHg变化可引起曲率半径的约4mm变化。在实施方式中，传感器的微流体感测通道2306中的流体水平可以响应于角膜上的曲率半径变化而改变。传感器响应可以用配备有光学适配器的智能电话相机2304来检测，然后由智能电话应用程序2308转换为压力值。在一些实施方式中，可以使用如本文所述的可佩戴的眼睛传感器。虽然图像示出了微流体应变传感器，但应变传感器可以是任何适合在隐形眼镜上使用的传感器。这样的应变传感器可以包括但不限于使用视觉基准的变形传感器，其可以由基于基准的变形或基准图案的变形来确定应变的相机和算法来测量。其他可能依赖于光学读取、磁读取或任何形式的电磁读取的应变传感器也是可能的。在一些实施方式中，应变传感器可以用磁场传感器代替。磁场传感器可以与具有磁体或铁磁性材料的隐形眼镜一起使用，而不是与应变传感器一起使用。

在实施方式中，患者可以佩戴隐形眼镜2302(图23)，可以使用光学传感器(如电话相机2304)读取隐形眼镜2302。相机2304将IOP读数的图像数据提供给处理器2306，处理器2306可以使用该数据来评估眼睛的IOP。在一些实施方式中，光学传感器可以是眼睛佩戴装置、设备或系统的一部分。

在一些实施方式中，类似于电子电路的微流体电路可以用作低通滤波器或高通滤波器(电阻和电容可以分别用可压缩材料的流体电阻(R)和顺应性(C)代替)。RC值可以确定传感器响应的时间常数。具有大RC值的传感器可能不会对快速变化做出响应，但可能对缓慢变化的每日变化敏感。具有小RC值的传感器可能具有检测眨眼和眼部脉动的影响的能力。

在实施方式中，微流体应变传感器(图24)可以集成到用于可佩戴感测应用的隐形眼镜(图25)中。在实施方式中，传感器和隐形眼镜平台可以是1mm厚或更小。在一些实施方式中，传感器和隐形眼镜的厚度可以小于500微米。在其他实施方式中，传感器和隐形眼镜平台可以是大约300微米。

在实施方式中，具有多个环和液体储存器的封闭系统传感器的俯视图可以嵌入隐形眼镜平台2600中，如图26所示。在实施方式中，具有传感器材料2602的传感器2614，传感器2614可以嵌入隐形眼镜平台2610中，以区分液体储存器2620(放大移位的液体体积并且在该示例中显示为液体储存器环)、气体储存器2630和在一端连接到液体储存器2620并且在另一端连接到气体储存器2630的感测通道2640。首先，液体储存器2620可以利用毛细管作用用诸如油的工作液体填充，然后密封。这在感测通道2640中产生稳定的气体/液体界面2650，并形成封闭的微流体网络。IOP波动会改变角膜曲率半径；IOP每增加1mmHg，角膜曲率半径就会增加4mm。由于施加在液体储存器弹性壁上的应变，这会增加液体储存器的体积。增加的储存器体积产生真空，并将感测通道2640中的气体/液体位置2650朝向液体储存器2620移动。随着感测通道横截面积的减小，适应储存器体积变化所需的线性液体位移增加，因此灵敏度提高。在一些实施方式中，液体可以是水、盐水或适合在眼睛上或与眼睛一起使用的其他pH平衡的液体。在一些实施方式中，液体可以被染色成特定的颜色，以增加与空气的接触或增加或减少与用户眼睛颜色的对比度。在一些实施方式中，隐形眼镜平台可以为用户提供视力矫正。在一些实施方式中，隐形眼镜平台可以为用户提供化妆品颜色。微流体应变传感器中的液体的颜色可以被染色以增强对比度或降低对比度。在一些实施方式中，空气可以被染色以提供对比度，或者与液体结合。

在各种实施方式中，当微流体液体储存器网络可能在切向力下拉伸时，微流体应变传感器基于其体积放大进行操作(图27)。在一些实施方式中，微流体应变传感器的元件可以是线性分布的，而不是径向分布的。在实施方式中，具有液体储存器的微流体应变传感器的侧视图可以在图27中看到，并且与单个宽腔室2724相比可以具有多个腔室2754。传感器可以在切向力的作用下被拉伸。在实施方式中，单个液体储存器可以具有设置在第一边界2706和第二边界2708之间的宽度。当传感器可能受到应变时，第一边界2716可以被拉离液体储存器2724的中心，而第二边界2718也可以被拉离液体储存器的中心。在一些实施方式中，第一边界和第二边界可以以大致均匀或一致的方式偏移。在一些实施方式中，一个边界可以比另一个边界偏移更多。在各种实施方式中，当传感器可能处于应变下时，第一边界和第二边界之间的距离可能比传感器可能处于静止或应变量减少时更大。类似地，在液体储存器可以具有多于一个通道的各种实施方式中，在未应变或正常条件下的第一边界2736和第二边界2738可以具有第一宽度，而多通道液体储存器的总宽度可以如应变的第一边界2746和第二边界2748所限定的那样更宽。再次，在各种实施方式中，未应变的第一边界2736可以具有相对于应变的第一边界2746的类似位置。同样地，未应变的第二边界2738可以具有与应变的第二边界2748类似的位置。在各种实施方式中，可以是边界之间的宽度的增加(无论任何边界与其应变或未应变位置的相对位置如何)，其导致液体储存器在应变下吸收更多的流体，并导致液气边界从第一位置2710、2740移动到第二位置2720、2750。

在各种实施方式中，应变传感器可以具有空气储存器2728、2758和感测通道2726、2756的气体填充部分。各种实施方式也具有感测通道2722、2752的液体填充部分。在实施方式中，应变传感器可以具有圆周方向的拉力，因为随着隐形眼镜平台遵循眼睛本身的轮廓，沿着眼睛圆周的应变可能导致隐形眼镜平台在所有方向上变形。虽然拉力2730、2760的方向在图示中可以被观察为轴向，但该视图是大致圆形传感器的横截面，并且当隐形眼镜平台位于眼睛上时，实际变形方向可以在隐形眼镜平台的所有方向上。

在各种实施方式中，应变传感器可以具有由横截面边界2702、2704限定的第一无限制直径。当应变传感器可能受到应变时，横截面边界可以稍微扩展2712、2714。当微流体传感器使用多个液体通道时，应变传感器边界也可以从正常或未应变的边界集2732、2734改变为应变的边界集2742、2744。

应当记住，所呈现的图仅仅是说明性的，以便于理解本公开。在各种实施方式中，当闭合的微流体网络受到切向力时，可能发生机械变化。

在一些实施方式中，微流体应变传感器可能经历塌陷。在利用单个储存器的实施方式中，液体储存器上方的薄膜可能由于所引起的应力和由于膜的低刚性而塌陷。当可以使用具有更刚性膜的多个腔室时，塌陷可能不会发生，或者可能显著减少。在各种实施方式中，液体储存器体积可以增加并产生发生的真空效果。液体储存器的宽度可以是细长的，因此储存器的体积可以增加。如果膜塌陷，则体积增加可能显著减少。如果液体储存器由具有小宽度的多个腔室2754组成，则可以放大体积增加。如果小储存器室的膜上存在膨胀模式，则放大可能甚至更高。当液体储存器的体积增加时，真空效应可以将液体/空气界面位置(3)拉向液体储存器。该界面的移动，单位为μm，每IOP变化，单位为mmHg，可以定义为灵敏度。每1mmHg IOP变化可能导致0.05％的应变。该应变可能导致界面位置上约100μm的位置变化。

可考虑最大灵敏度的另一个因素是传感器材料的杨氏模量(E)。增加E会降低佩戴者的舒适度。当具有高润滑性的隐形眼镜可以用于改善舒适度时，角膜和传感器/镜片之间的接触摩擦可能减小，这可能导致滑动和灵敏度降低，特别是对于高E传感器。最佳E值可以通过额外的实验获得。在一些实施方式中，E值可以在0.2-10MPa的范围内。在其他实施方式中，当E值可以降低到2MPa以下时，储存器通道的宽度也可以降低到通常为100μm或低于100μm。

在一些实施方式中，隐形眼镜平台可以由非流体应变传感器制成。根据一些实施方式，应变传感器可以具有嵌入隐形眼镜平台中或其上的磁体或铁磁性材料。磁性材料可能会对磁场的变化做出反应，这可能会导致角膜曲率的某些凹陷或变化。角膜曲率的变化可以通过确定磁性材料位置相对于磁场可能关闭或处于非常低的值时的变化来测量。位置的变化可以图示用于改变角膜(眼睛)曲率的磁力的量，从而允许确定眼睛的抵抗压力(IOP)。

图28示出了两个非限制性实施方式的俯视图。在实施方式中，左侧示出了具有单个感测通道的一个环2810储存器。在另一个实施方式中，右侧示出了具有单个感测通道的三个环2820液体储存器。这些实施方式和其他实施方式都可以用作微流体应变传感器。在实施方式中，液体储存器的垂直壁表面积的增加可以增加传感器对IOP变化的灵敏度。在各种实施方式中，增加壁的数量和/或增加通道壁的高度可以增加传感器的灵敏度。在其他实施方式中，流体储存器可以具有蛇形、椭圆形或任何其他形状或图案，其仍然可以提供本文所述的预期功能。在一些实施方式中，流体储存器中的液体可以具有色调、颜色或对比度，使得气液界面对于图像捕获可以更可见。在各种实施方式中，液体储存器2802、2812可以包含液体，而空气储存器2804、2814可以包含空气。气液界面2808、2818在空气和液体相遇的地方形成。气液界面的位置可用于确定应变传感器可能经历的应变量。

在各种实施方式中，不同数量的环的灵敏度结果如图29和30所示。图29的曲线图示出了通过增加更多的环来增加壁的数量，也可能以线性方式增加装置的灵敏度。然而，改变储存器的宽度可能对传感器的灵敏度没有显著影响。这种现象可能是切向应变和径向力引起的塌陷之间相互作用的直接结果，如图31所示。在各种实施方式中，储存器壁高度的增加可以导致灵敏度的增加。在各种实施方式中，测试不同的高度以确定不同的灵敏度。图29和图30是一些经验测试样本的示意图。

图31示出了不同的液体储存器模式在切向应变(浅色箭头)和径向力(深色箭头)下的表现。在实施方式中，隐形眼镜平台3104可以具有定位在眼睛视场之外的液体储存器3106。在实施方式中，液体储存器3106可以具有一个宽通道3112。当一个宽通道可能受到径向力3108和切向应变3110时，宽通道可能通过使顶部3114塌陷到通道中而变形，并且可能降低传感器的灵敏度。可替换地，液体储存器3116可以被划分成更小的隔间并且由多个通道组成，其中一个或多个液体储存器的顶部具有可选的图案，然后可以减少由于径向力(深色箭头)引起的塌陷。

在各种实施方式中，评估了各种制造的传感器，其具有不同数量的储存器环(1-5)、环宽度(w＝50-500μm)、储存器高度(50、100、330μm)和芯片厚度(130μm、300μm)，以及约1MPa(PDMS)与约10MPa(NOA 65)和约100MPa(NOA 61)的不同杨氏模量。这些灵敏度测试的结果可以指示增加的液体储存器高度增加了传感器的灵敏度。在一些实施方式中，可以通过根据需要(例如，取决于所需的连续佩戴隐形眼镜特性)在设计中添加更多的储存器环来提高灵敏度。在其他实施方式中，刚度(杨氏模量(E)x芯片厚度(t)/宽度(w))可能不会显著改变灵敏度；然而，考虑到诸如舒适度和镜片/角膜机械相互作用等其他因素，可能需要优化刚度。

用于微流体应变感测的膨胀超材料。

在实施方式中，微流体通道网络高度可以响应于施加的切向应变3310而增加(图33)。体积增加可以通过弹性体传感器的光刻图案化通过泊松比修改来实现。图33示出了根据实施方式的隐形眼镜传感器3302的横截面。在该示例实施方式中，膨胀超材料可用于应变感测。微流体通道的顶部可以具有凸起形状3306，即朝向通道内部弯曲，如图所示。在一些实施方式中，这可以通过将顶膜3412图案化为圆形或线性图案来实现，如图34所示。可以施加切向力(即，当眼睛的IOP发生变化时)，这可能导致顶部由于凸起顶部而向外变形，而不是当可能使用平顶部时观察到的塌陷。朝向传感器的前面的变形可能导致通道高度增加，从而放大液体储存器的体积膨胀。这种放大可以增加传感器的灵敏度。

在实施方式中，传感器可以具有两个或更多个圆形流体储存器3402。圆形液体储存器可以被连接以形成单个储存器。流体储存器环可以具有共同的或可变的宽度3410。空气储存器3404可以连接到具有空气部分3406和流体部分的微流体管或通道。可以存在气液界面3408，该气液界面3408标记空气和液体在通道中相遇的位置。

在实施方式中，流体储存器可以在液体储存器的一个或多个表面3412上具有物理浮雕图案。图案化或浮雕特征可以有助于防止液体储存器在受到应变时塌陷。

左侧的图35示出了在顶部上具有凸起结构的线性图案的膨胀传感器上的液体储存器的图像。右侧的图35示出了根据各种实施方式的平坦和弯曲(膨胀)装置之间的实验灵敏度比较。可以看到灵敏度的增加，增加高达2.5倍。

在各种实施方式中，可能具有生物相容性且不含电子器件的微流体机械超材料可以能够制造高度灵敏和可靠的应变传感器。本文公开的切向应变感测方法可以是如本文所述的IOP特有的。该方法用于监测猪眼睛的IOP，并在测试间隔内通常证明了1mmHg检测极限(对应于0.05％的应变)和可靠性。微流体应变传感器可以在临床相关范围内测量由于响应IOP的形状变化而引起的眼睛应变。

制造。

在一些实施方式中，可以使用光刻和/或软光刻技术制造传感器。在实施方式中，制造聚二甲基硅氧烷(PDMS)软模具并用于模制传感器和隐形眼镜平台。传感器可以由基于聚氨酯的Norland光学粘合剂65(NOA65)制成，其对于各种实施方式具有良好的透明度、柔性、疏油性和生物相容性。然后可以将具有适当特征的薄NOA65膜结合在一起以制成如图36所示的传感器。为了本公开的目的，使用各种等效的制造方法来制造薄(～100μm)微流体装置。本公开中使用的聚氨酯的透气性可以比可佩戴电子装置中使用的金属低高达6-8个数量级。

在实施方式中，应变传感器可以被切割成特定的形状，然后作为平面80-120μm应变传感器(图36)嵌入PDMS隐形眼镜中。在一些实施方式中，如果使用弯曲的模具，则传感器可以被构造成弯曲的。隐形眼镜平台可以构造为具有8-15mm的曲率半径和10-14mm的半径，如图25所示。圆顶形塑料模具可用于在其上浇注PDMS，以在特定曲率半径下获得10-150μm的硅树脂膜。传感器可以通过(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷(APTES)化学作用结合到硅树脂膜上。然后可以倒入更多的硅树脂以将传感器完全嵌入硅树脂中。细节可以在图37中看到。在室温下固化硅树脂过夜后，可以用圆形打孔机切割隐形眼镜平台。在各种实施方式中，传感器可以制成薄至50μm厚，使得整个隐形眼镜传感器可以小于150μm。

在另一个实施方式中，膨胀传感器版本可以遵循上述相同的制造技术，在步骤4中有一个变化(图36)，其中可以使用图案化膜代替平坦膜作为底层。图案化可以如图38所示进行。主模可以包括硅晶片3802，正抗蚀剂3804可以用于制造负3806、3808和正3812硅树脂模。负3808和正3812硅树脂模对可以用于制造图案化的传感器层3810。

图36和图37现在图示了制作带有嵌入式微流体应变传感器的隐形眼镜平台的示例过程。在实施方式中，未固化的UV可固化粘合剂3606可以夹在载玻片3602上的两个硅树脂层3604之间。UV能量可以用于固化粘合剂3606。单独的顶部硅树脂层3604可以用于获得薄的固化粘合剂层3608。未固化的UV可固化粘合剂3614可以放置在具有特征3612的硅树脂模上。然后可以将等离子体处理应用于空白固化的粘合剂层3618的表面。等离子体处理的空白固化的粘合剂层3618和具有未固化的粘合剂3614的模具3612可以放在一起，并且UV固化可以施加到粘合剂以将这两个层粘合在一起。固化层的表面与微流体层可以通过使用等离子体处理来制备用于结合，等离子体处理可以激活表面。空白固化粘合剂层3624的表面的等离子体处理3616可以与APTES(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷)处理3622结合使用。

然后，两个活化层可以像三明治一样放在一起进行结合。

然后可以将硅树脂倒在与人类角膜大小相匹配的弯曲表面3702上。硅树脂可以通过施加热量3704来固化。额外的等离子体处理3706和随后的APTES处理3708可以施加到硅树脂层3712的表面。传感器3714的处理过的表面然后可以放置在弯曲的硅树脂层3712上，用于将两个结构结合在一起。另一个硅树脂层可以施加在硅树脂层的顶部和/或底部上。然后可以将具有嵌入式微流体传感器的隐形眼镜平台切割成一定尺寸并完成加工。

应该理解，本文所述的其他形式的应变传感器可以使用这种或类似的技术放置在隐形眼镜平台上或放入隐形眼镜平台中，这对本领域的技术人员来说是容易理解的。类似地，传感器可以用薄或小磁体或铁磁性材料代替，该材料可以与磁场传感器一起使用。

变更和修改。

在各种实施方式中，本公开的微流体应变感测技术可用于广泛的医疗应用。除青光眼管理之外的生物医学应用可以包括物理治疗监测(例如，在手部损伤的关节处)、语音识别、胎儿/婴儿监测、震颤疾病、机器人等。

在各种实施方式中，微流体应变感测可用于生物感测和生物化学感测，如图39所示。例如，它可以用于监测或测量细胞在表面上施加的应变。机械提示在诸如细胞分化、凋亡和运动的细胞过程中发挥着重要作用。细胞在其生长的基质上感测并施加力。肿瘤细胞可能比正常细胞产生更多的力。剪切应力是主要的物理线索之一，可能导致机械线索激活的基因上调。了解细胞产生的机械线索可能有助于我们了解癌症的进展。在一些实施方式中，如本文所述的应变传感器可在不同物理和机械线索的暴露下提供对癌症细胞信号的直接监测。因此，它可能为癌症研究带来一种新的方法。在一些实施方式中，可以发现新的生物标志物，和/或可以实施新的药物疗法。本文所述的应变传感器可以在包括神经元突触可塑性调节在内的几种其他条件下提供帮助，因为力是突触可塑性进展的关键因素之一。

在一个实施方式中，可以构建两层微流体通道，如图39所示。随着细胞生长，底部通道上的应变传感器可以提供组织硬化。顶部通道也可以通过施加不同的流速来操纵，这可以改变剪切应力。细胞机械反应在它们可以被机械操纵时可以被观察到。该实施方式可以用于生物标志物和药物开发。

在另一个实施方式中，微流体应变传感器可用于研究癌症组织的进展，并示出更坚硬的特征。平均而言，癌症细胞的硬度可能是普通细胞的4倍。了解癌症细胞的早期坚硬可能有助于早期发现癌症。应变传感器可以结合到贴片中，贴片可以在皮肤上外部使用。具体而言，应变传感器可用于皮肤和乳腺癌症类型。在卵巢癌症、肝癌和脑癌的情况下，这种具有嵌入微通道的红外珠的贴片可以优化并植入内脏器官。在一些实施方式中，可在严重肿瘤切除手术后植入这些贴片以监测癌症复发。将基于微流体的应变传感器与柔性硅树脂电子器件相结合，可以实现对体内三维软组织的多路测量。该信号可以使用wi-fi嵌入式技术传输到基于云的系统。总的来说，结合先进电子技术的应变传感器可以对癌症复发率高的组织进行持续监测。

在一些实施方式中，可以通过将具有所需形状/尺寸的应变传感器嵌入隐形眼镜中来制造微流体应变传感器。在一些实施方式中，微流体应变传感器可以通过经由软光刻在隐形眼镜的表面上直接图案化期望的拓扑来生产，其中模具上的特征可以转移到隐形眼镜。

在替代实施方式中，可以直接测量隐形眼镜上微观几何特征之间的距离，而不是使用微流体。该距离可以作为IOP的函数而改变。可以仔细选择这些特征的几何形状和图案，以最大限度地提高对IOP的敏感性。IOP可以基于具有几何特征的隐形眼镜传感器的成像来测量。图40示出了根据替代实施方式的一个方面的示例性隐形眼镜的俯视图和侧视图。图示了用于IOP测定的微观特征的位置和形状。图40中的形状仅仅是说明性的。可以使用任何形状或形状、记号、标记或基准，只要可以从传感器获得有用的测量值即可。在俯视图中，隐形眼镜的半径用r表示，r的值可能在0.5到1cm之间。θ表示位于隐形眼镜外围的特征之间的角度，它决定了隐形眼镜上可以成角度放置的特征的数量。θ的值可以在10度(外围的36个特征)和180度(外围的两个特征)之间。在一些实施方式中，可以在隐形眼镜上使用两个或更多个特征。符号d₁、d₂、d₃…d_n可以表示连续特征之间的距离，并且可以在0.01到1cm之间。总距离d＝d₁+d₂+d₃+…+d_n可以小于r。截面图中所示的隐形眼镜的曲率半径r_c可以在0.5到1cm之间。特征的特征宽度w可以是0.001到0.5cm。

随着IOP的变化，外围特征之间的距离(例如，d₁)可能会变化，并可用作IOP变化的度量。中心特征之间的距离，例如d₂或d₃，或者任何特征的宽度w，可以用作参考测量，因为它们可以不响应于IOP而变化。外围2d处的相对特征之间的距离随着IOP变化而变化最大。隐形眼镜特征中的任何一个到眼睛的已知特征(即，虹膜边界)的距离可以被检测为IOP的测量。

替代实施方式的各个方面已被测试并确定为如本文所述起作用。在一个示例实施方式中，隐形眼镜由PDMS制成，厚度约为250μm。隐形眼镜被用于眼睛模型。眼睛模型的曲率半径变化约为4μm/mmHg(3μm/mbar)，模仿人眼的行为。

在一些实施方式中，可以在隐形眼镜上放置标记。这些标记可以用作探针，并能够测量隐形眼镜上不同位置之间的距离变化，作为施加压力的函数，如图48所示。在一个非限制性示例中，眼睛模型中的四个施加压力水平使用从25mbar到100mbar变化的压力。隐形眼镜在四个位置取样，形成三个距离测量。这些位置之间的距离被绘制为所施加压力的函数，如图所示。位于隐形眼镜中心的点被标记为位置“1”，并且随着点距离中心更远(例如，位置“2”)，数量增加。测量不同标记点之间的距离(例如，位置“1”到位置“2”)。三角形、正方形和菱形数据曲线图分别图示了三条线，其图示位置1至2、位置2至4和位置4至6的距离作为施加压力的函数。还绘制了相应的线性拟合图。总体而言，初步结果图示，使用距离标记的隐形眼镜上不同位置之间的距离遵循所施加压力的一般线性函数，该函数落入可测量的范围内。

在一些实施方式中，具有距离标记的隐形眼镜平台可以类似于应变传感器隐形眼镜制造，或者它们可以仅用墨水标记。

在一些实施方式中，隐形眼镜装置可用作温度传感器，因为任何材料的热膨胀都可能在应变传感器上产生应变，或导致距离传感器变形，从而允许通过分析传感器上的变化来确定物体的热变化。在一些实施方式中，传感器可以不是隐形眼镜，而是可以成形为符合待测量物体的表面，无论是用于热测量、应变感测、细胞质量的生长感测还是任何其他功能。在一些实施方式中，应变传感器/距离传感器可以在真空中使用，例如在空间应用中，因为传感器可能不会受到低气压或零气压的负面影响。

在一些实施方式中，图像可以由智能电话相机、专用手持相机或可佩戴相机拍摄。图像可以以0到180度之间的任何角度直接在眼睛上拍摄。在一些实施方式中，当患者可能正在使用他们的智能电话时，图像可以由智能电话自动拍摄，因此图像捕获可以被动地进行(没有患者的主动参与)。

附加技术说明

在一些实施方式中，用于应变感测的封闭微流体网络可以具有每1％应变2-15mm界面移动的应变灵敏度，这取决于应变传感器中使用的环的数量。可以通过增加环的数量来提高灵敏度。应变传感器可以制成足够坚固的，以承受施加24小时的压力变化。此外，应变传感器在正常使用下可能具有几个月的寿命。在各种实施方式中，小于0.1％的极端应变水平可以通过允许传感器在待测量的表面上放置延长的时间周期来测量。该时间周期可能是几分钟到几个小时到几天。在一些实施方式中，隐形眼镜平台的嵌入式传感器允许应变传感器在眼睛表面上放置延长的时间周期，从而允许监测眼内压(IOP)。在一些实施方式中，IOP感测可以是1mmHg。该值可以对应0.05％的应变。微流体应变传感器可以通过设计包括多个微流体通道作为液体储存器的液体储存器网络来实现该应变检测要求。液体储存器网络可以连接到感测通道，并且感测通道可以连接到空气储存器。在各种实施方式中，这三个部件可以形成封闭系统。在实施方式中，微流体传感器可以仅使用毛细管力从入口填充工作液体。当工作液体到达出口时，可以使用传感器材料密封入口和出口，以形成内部具有固定液体体积的封闭系统。液体可以填充感测通道至其总长度的大约一半，从而形成液/气界面。隐形眼镜和传感器都可以由弹性体(诸如，硅树脂和聚氨酯)制成，但也可以由其他材料(诸如，硅树脂/水凝胶)制成。

根据实施方式，对于不同的通道高度和宽度值，膜厚度约为20μm的微流体应变传感器的体积增加的热图，如图41所示。该图示出了三个不同的操作区域，表示：i)塌陷4106，ii)薄传感器4104和iii)厚传感器4102。根据实施方式，由于灵敏度降低和界面移动不稳定，塌陷区域可能对应于故障装置。尽管区域iii)4102可能具有大体积变化和稳定的操作，但它对于许多应用来说可能并不实用。传感器的大厚度可能会降低舒适性和功能性。一般来说，薄装置可能更适合生物医学应用，特别是用于角膜。在一些实施方式中，对应于区域ii)4104的薄传感器在受到少量应变时可以表现出高的体积变化，因此可以被选择用于制造本文所述的应变传感器。在各种实施方式中，通道高度和膜厚度可以由传感器厚度决定，而通道宽度可以是控制体积变化最大化的主要参数。在一些实施方式中，大约50μm的宽度可以产生良好的结果。

在一些实施方式中，可以有眼睛佩戴装置4200，它可以是一副眼镜、护目镜或设计用于佩戴在眼睛上方或附近的其他装备，如图42所示。眼镜装置可以在眼睛周围有舒适的配件(如，滑雪护目镜)，或者为眼睛提供更开放的环境，如一副眼镜。在一些实施方式中，眼睛佩戴装置可以覆盖或紧邻一只眼睛或两只眼睛。在一些实施方式中，眼睛佩戴装置可以是可拆卸装置，其可以安装在一副眼镜或其他眼睛佩戴装置上或非常靠近一副眼镜或其他眼睛佩戴装置。眼睛佩戴装置4200在本文中可以被称为一副护目镜(或简称护目镜)，并且该术语应当被理解为意指眼睛佩戴装置。护目镜可以具有成像系统和/或药物递送系统。护目镜还可以具有机载电子控制器，例如计算机芯片、微芯片或任何其他电子装置，用于监测成像系统、确定何时从药物递送系统分配药物以及使药物递送系统部署药物。在一些实施方式中，图像捕获系统可以是本文所述的任何图像捕获系统。在一些实施方式中，图像捕获系统可以使用如本文所述的两个或更多个成像装置或系统。在其他实施方式中，成像系统可以是可以与本文公开的护目镜和药物递送系统一起工作的任何等效成像装置、系统、电子装置或机构。

在一些实施方式中，护目镜4200可以具有图像采集控制器4202。图像采集控制器还可以提供与外部电子装置的无线连接，例如移动电话、平板计算机、计算机或基于云的装置或系统。在一些实施方式中，无线连接可以是天线或无线电路，具有对频率和带宽传输的控制，以便在诸如蓝牙或WiFi的短距离无线系统上进行传输。在一些实施方式中，无线连接可以是蜂窝连接或类似的远程通信协议。图像采集控制器可以与相机4204或光源4206进行电子通信。相机4204可以是CCD或高清晰度图像传感器。在一些实施方式中，图像传感器可以是电磁传感器。光源可以是单点光源，或者是类似或不同类型的一组灯。光源可以是阵列，或者是具有共同或不同波长的一系列光源。光源可以由图像采集控制器或单独的光源控制器激活。光源的激活可以是一次性的、并行的(多组光同时熄灭)、串行的(一个光逐个地熄灭)，或者可以编程到光源控制器或图像采集控制器中的任何打开或关闭光源的序列。在一些实施方式中，在传感器可以依赖于除可见光之外的其他形式的电磁能的情况下，光源可以不是护目镜或眼镜装置4200的一部分。在一些实施方式中，护目镜能够检测各种不同的应变传感器。护目镜可以具有用于患者使用的每种类型的应变传感器的适当传感器。在一些实施方式中，隐形眼镜平台可用于在眼睛上引起形状变化，护目镜的传感器可用于检测引起的形状变化，静止与引起的变化的不同形状可用于确定眼睛的IOP。

在一些实施方式中，护目镜4200还可以具有药物分配器或药物递送系统4208。在一些实施方式中，药物递送系统可以是雾化药物或使药物的流体混合物雾化的装置。在一些实施方式中，药物递送装置可以是压电驱动的喷雾器。在一些实施方式中，可以有第二药物递送装置4210，其可以是与第一药物递送装置4208相同类型的装置。在一些实施方式中，第二药物递送装置4210可以是不同类型的装置，分配不同的药物，独立于第一药物递送装置操作，或者与第一药物递送装置组合工作。在另一个实施方式中，护目镜4200可以具有一个或多个药物储存器4212。在又一个实施方式中，护目镜4200可以具有布线和/或流体管道，以使用电能在任何部件之间提供电连通，并连接流体连通的元件。管道4214的存在仅仅是说明性的，并且用于护目镜的布线、管道或电路可以以任何功能性或装饰性的方式布置。

在实施方式中，图像捕获装置4302和光源4304可以统一为单个系统，如图43所示。在实施方式中，图像捕获装置可以是相机，照明系统可以是放置在相机镜头周围的LED的圆形星座。LED可以提供观察IOP测量装置(例如，眼睛角膜上的隐形眼镜)所需的照明。在实施方式中，相机可以连接到控制器。在一些实施方式中，相机获取的图像可以通过无线或有线链路传输到远程成像处理装置，例如移动电话、平板计算机、台式计算机、移动计算机或云计算机。

在一些实施方式中，眼睛佩戴装置可以包括图像捕获装置4302。图像捕获装置可以是光敏装置，或者像相机一样的实际成像装置。图像捕获装置4302可以具有光源4304。在一些实施方式中，光源可以是单点光源。在一些实施方式中，光源可以是多个发光元件，例如LED。在一些实施方式中，光源可以是LED阵列，其可以被布置为环形阵列、方形阵列或线性阵列。在另外一些其他实施方式中，LED阵列可以以任何顺序或形状布置。在一些实施方式中，光源可以发射单个波长或波长的窄带的光。在其他实施方式中，光源可以发射宽光谱(宽频率)的光，其中光源的每个光产生宽光谱的光，或者阵列中的每个光发射不同频率的光。在一些实施方式中，成像传感器可以是相机，并且相机可以具有镜片4306。在一些实施方式中，镜片可以用涂层处理以减少镜片的起雾。在一些实施方式中，镜片可以涂覆有防眩光材料，从而不将光反射到佩戴护目镜的用户。

在实施方式中，相机和照明系统可以是放置在相机镜头4306周围的LED 4304的圆形星座，如图43所示。LED可以提供观察IOP测量装置(例如，眼睛角膜上的隐形眼镜)所需的照明。在实施方式中，相机可以连接到控制器4302。在一些实施方式中，相机获取的图像可以通过无线或有线链路传输到远程成像处理装置，例如移动电话、平板计算机、台式计算机、移动计算机或云计算机。

在实施方式中，如图44-45所示，可能存在与护目镜4200一起使用的药物递送系统。在实施方式中，药物递送系统可以具有药物存储部件4400和药物喷雾发生器部件4500。

在实施方式中，药物递送系统可以具有用于存储用于治疗人的眼睛的药或药物的存储部件444。在实施方式中，可以存在具有用于接收或保持药物储存器4404的紧固件或孔的主体4402。在一些实施方式中，控制电路4406可以附接或结合到主体4402中。在一些实施方式中，控制电路可以是用于护目镜的控制器的一部分。在实施方式中，压力生成泵4408可以附接到主体。第一针可以集成到主体4402中，使得当药物储存器4404附接到主体时，第一针4410可以刺穿药物储存器。第一针4410可以连接到压力生成泵4408，使得如果泵被启动，则空气或其他材料可以被泵送到药物储存器4404中并且在药物储存器内部生成正压环境。第二针4412可用于穿透到药物储存器中，并允许药物流入将药物溶液引导到喷雾发生器的第二流体导管中。在实施方式中，可以使用空气来对储存器加压。可以使用压力生成泵4408将空气泵入并通过第一针4410进入储存器4404，然后可以通过第二针4412迫使药或药物排出。泵4408可以通过软管4414或其他管道连接到第一针4410，从而允许在储存器中产生正压。隔膜或其他装置可用于防止储存器中的压力损失。第一针和第二针还可以具有流量控制元件，以防止储存器压力的损失。在一些实施方式中，可以有电线、电路或其他导电元件4416，以允许电信号和电力流到各种电气部件和电源以及来自各种电气部件流和电源。配线可以集成到护目镜中，或者配线4416可以是独立的并且可从护目镜分离地移除或调节。在一些实施方式中，电源(未示出)可以连接到泵4408和控制电路4406。在一些实施方式中，还可以有一根管或软管，以用于将药物从第二针4412通过第二软管4422输送到喷雾器装置4500(图45)。在一些实施方式中，在控制电路4406和喷雾器装置4500之间可以存在电连接。在其他实施方式中，护目镜控制器4202和喷雾器装置4500之间可以存在电连接。在一些实施方式中，在控制电路4406、主控制器4202和喷雾器装置4500之间可以存在电通信。

在实施方式中，控制电路4406可以通过插入到储存器中的针来监测储存器4404中存在的药物的水平。在一些实施方式中，针可以用作传感器，使用电容和/或电化学信号向控制电路4406或主控制器4202提供数据，因此任一控制装置可以确定储存器4404中的药物水平。

在实施方式中，喷雾器装置4500可以与药物存储部件4404流体和/或电连接。在一些实施方式中，喷雾器装置可以具有主体4504。主体4504可以具有流体腔4506，流体腔4506可以容纳通过药物递送管4508递送到流体腔4506的药或药物。在一些实施方式中，药物递送管4508可以连接到药物储存器。在一些实施方式中，流体腔4506可以具有开口或端口。该端口可以由喷雾发生器4510部分覆盖。喷雾发生器可以具有穿孔部分4514，其中穿孔或孔隙可以足够小以防止流体在没有辅助的情况下移动通过孔。在一些实施方式中，喷雾发生器可以振动，导致穿孔部分振动，并在流体腔中产生流体的喷雾。在一些实施方式中，传感器4512可以测量流体腔4506中的流体的体积。可以有一个单独的传感器4512，或任何数量的附加传感器4512’。

在一些实施方式中，喷雾发生器可以是压电元件，如换能器，其可以以特定的频率和强度振动。喷雾发生器4510的振动也可以导致穿孔部分4514振动。振动的幅度和频率可以产生与流体腔4506中的药或药物的相互作用。这种相互作用可使流体通过穿孔部分4514中的穿孔喷出并产生液滴。液滴产生的大小和频率可以根据穿孔部分中的孔的大小以及在喷雾发生器4510中使用的振动的幅度和频率而变化。在一些实施方式中，振幅和频率可以被编程到可以控制喷雾发生器的任何一个或多个控制器中。在一些实施方式中，前置放大器4520可以用于驱动喷雾发生器4510。喷雾发生器4510可以电连接4522到主控制器或辅助控制器，或者连接到二者。使用电能、接收或发送电子信号的各种部件可以电子连接。

在实施方式中，药物分配装置可以遵循如图46所示的做出决策的流程图。在实施方式中，传感器可以监测如本文所述的隐形眼镜。在一些实施方式中，传感器可以是光学传感器。在一些实施方式中，传感器可以是磁场传感器。在实施方式中，光学传感器可以将光学图像数据提供给处理器4602。处理器可以将光学图像数据转换为IOP读数或IOP数据4604。或者，如果传感器可以是磁场传感器，则传感器可以检测磁体或磁性材料在磁场内的位置。磁体在磁场中的位置可以对应于眼睛表面的压痕，其也可以用于计算眼睛的眼内压。当IOP数据满足预定阈值4606时，处理器可以激活护目镜的药物分配系统4608。基于来自处理器的不同信号，药物分配系统可以具有一系列不同的剂量来提供。药物分配系统可以将适当体积的适当药物部署到紧邻眼睛的空间体积。雾化药物在眼睛附近的存在然后可以被眼睛吸收。药物可以喷向眼睛，在眼睛附近呈喷雾以逐渐被眼睛吸收，或可以流入眼睛。液滴和流的大小可以通过修改超声换能器的频率和流体腔表面上的孔的大小来控制。

带有药物递送系统和IOP传感器的可佩戴眼睛佩戴装置的示意图如图47所示。在实施方式中，眼睛佩戴装置可以具有带有控制器4702、无线连接模块4708(其可以包括天线4722)、具有驱动电子器件的喷雾器4704和流体传感器4706的电子电路4700。在实施方式中，眼睛佩戴装置可以具有药物储存器4710和喷雾器腔4712。压电元件4714可以定位在喷雾器腔4712上、中或周围，以生成从药物储存器提供的药或药物的喷雾。在一些实施方式中，眼睛佩戴装置可以具有传感器4716和光源4718，光源4718可以是LED、激光或一些其他光生成装置。功率单元4720可以连接到电路4700以向电气部件提供功率。在一些实施方式中，传感器4716可以是图像传感器，并且光源4718可以被激活，从而具有应变计的隐形眼镜可以被照明和读取。在一些实施方式中，传感器可以是磁场传感器，并且磁场传感器可以被激活以检测磁体或磁性材料在隐形眼镜平台中或上的位置。传感器可以捕获应变计的图像，或者确定磁体在磁场中的位置，并且将数据发送到控制器4702。控制器可以评估数据并确定眼睛的IOP。控制器然后可以用来自药物储存器4710的药或药物灌注喷雾器流体腔。一旦流体腔4712可以被灌注，压电元件4714就可以被激活，使得药/药物被输送到紧邻眼睛的体积，或者输送到眼睛/隐形眼镜平台上。

在实施方式中，药物递送系统可以由机载处理器控制。在一些实施方式中，药物递送系统可以由远程处理器控制。在各种实施方式中，控制器可以被编程为在可以检测到特定IOP阈值时自动分配药物，或者根据需要分配药物。药物的时间和剂量值可以使用算法、时间表或算法和时间表的组合来确定。IOP读数可以报告给医生可以访问的云。医生可以设置用于递送剂量的阈值或用于递送药物剂量的时间表。医生可以基于IOP读数的历史做出决定，以确定阈值，超过该阈值可以应用一定剂量的药物。药物应用剂量史也可能在医生的决定中发挥作用。当IOP满足一定阈值时，可以由患者或医生自动施加剂量。该过程可以形成算法的基础，该算法允许对阈值IOP值和剂量值进行全自动决策。

本说明书中描述的主题和操作的实施方式可以在数字电子电路或计算机软件、固件或硬件中实现，包括在本说明书中公开的结构及其结构等效物，或以它们中的一个或多个的组合的方式实现。本说明书中描述的主题的实施方式可以实现为一个或多个计算机程序，即，一个或多个计算机程序指令模块，其编码在一个或多个计算机存储介质上，用于由数据处理装置(例如，处理电路)执行或控制数据处理装置(例如，处理电路)的操作。诸如CPU的控制器或处理电路可以包括被配置为执行本文描述的功能的任何数字和/或模拟电路部件，例如微处理器、微控制器、专用集成电路、可编程逻辑等。或者或此外，程序指令可以在人工生成的传播信号上编码，例如机器生成的电、光或电磁信号，生成该信号以编码信息以传输到合适的接收器装置以供数据处理装置执行。

计算机存储介质可以是或包含在计算机可读存储装置、计算机可读存储基板、随机或串行存取存储器阵列或装置或它们中的一个或多个的组合中。此外，虽然计算机存储介质不是传播信号，但计算机存储介质可以是编码在人工生成的传播信号中的计算机程序指令的源或目的地。计算机存储介质也可以是或包含在一个或多个单独的部件或介质(例如，多个CD、磁盘或其他存储装置)中。因此，计算机存储介质既是有形的又是非暂时的。

本说明书中描述的操作可以实现为由数据处理装置对存储在一个或多个计算机可读存储装置上或从其他源接收的数据执行的操作。术语“数据处理装置”或“计算装置”涵盖用于处理数据的所有类型的装置、装置和机器，包括例如可编程处理器、计算机、片上系统或多个上述装置或上述装置的组合。装置可以包括专用逻辑电路，例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。除了硬件之外，该装置还可以包括为所讨论的计算机程序创建执行环境的代码，例如，构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统、跨平台运行时环境、虚拟机或它们中的一个或多个的组合的代码。该装置和执行环境可以实现各种不同的计算模型基础设施，例如网络服务、分布式计算和网格计算基础设施。

计算机程序(也称为程序、软件、软件应用、脚本或代码)可以以任何形式的编程语言编写，包括编译或解释语言、声明性或过程性语言，并且它可以部署在任何形式，包括作为独立程序或作为模块、部件、子程序、对象或适合在计算环境中使用的其他单元。计算机程序可以但不必对应于文件系统中的文件。程序可以存储在包含其他程序或数据的文件的一部分中(例如，存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)、专用于所讨论程序的单个文件或多个协调文件(例如，存储一个或多个模块、子程序或部分代码的文件)中。可以部署计算机程序以在一台计算机或位于一个站点或分布在多个站点并通过通信网络互连的多台计算机上执行。

本说明书中描述的过程和逻辑流程可以由一个或多个可编程处理器执行，该处理器执行一个或多个计算机程序以通过对输入数据进行操作并生成输出来执行动作。过程和逻辑流程也可以由专用逻辑电路执行，并且装置也可以实现为专用逻辑电路，例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。

适合于执行计算机程序的处理器包括例如通用微处理器和专用微处理器，以及任何类型的数字计算机的任何一个或多个处理器。通常，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的基本元件是用于根据指令执行动作的处理器以及用于存储指令和数据的一个或多个存储器装置。通常，计算机还将包括或可操作地耦合以从一个或多个用于存储数据的大容量存储装置(例如，磁、磁光盘或光盘)接收数据或向其传输数据或两者。然而，计算机不需要有这样的装置。此外，计算机可以嵌入在另一个装置中，例如移动电话、个人数字助理(PDA)、移动音频或视频播放器、游戏控制台、全球定位系统(GPS)接收器或便携式存储装置(例如，通用串行总线(USB)闪存驱动器)等。适用于存储计算机程序指令和数据的装置包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储装置，例如包括半导体存储装置，例如EPROM、EEPROM和闪存装置；磁盘，例如内部硬盘或可移动磁盘；磁光盘；和CD ROM和DVD-ROM磁盘。处理器和存储器可以由专用逻辑电路补充或结合在专用逻辑电路中。

为了提供与用户的交互，本说明书中描述的主题的实施方式可以在具有显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或LCD(液晶显示器)监视器、OLED(有机发光二极管)监视器或用于向用户显示信息的其他形式的显示器)和键盘和/或定点装置(例如，鼠标或轨迹球，用户可以通过它们向计算机提供输入)的计算机上实现。也可以使用其他类型的装置来提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的感官反馈，例如视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈；并且可以以任何形式接收来自用户的输入，包括声音、语音或触觉输入。此外，计算机可以通过向用户使用的装置发送文档和从其接收文档来与用户交互；例如，响应于从网络浏览器收到的请求，通过将网页发送到用户客户端装置上的网络浏览器。

尽管本说明书包含许多具体实施方式细节，但这些不应被解释为对任何实施方式或可要求保护的内容的范围的限制，而是对特定实施方式特有的特征的描述。本说明书中在单独实施方式的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施方式中组合实施。相反，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施方式中单独或以任何合适的子组合来实施。此外，尽管上述特征可能被描述为在某些组合中起作用，并且甚至最初如此要求保护，但在一些情况下，来自要求保护的组合的一个或多个特征可以从组合中删除，并且要求保护的组合可以针对子组合或子组合的变体。

类似地，虽然在附图中以特定顺序描绘了操作，但这不应理解为要求以所示特定顺序或按顺序执行此类操作，或者执行所有所示操作以实现期望结果。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。此外，上述实施方式中各个系统部件的分离不应理解为在所有实施方式中都需要这种分离，应该理解的是，所描述的程序部件和系统通常可以集成在单个软件产品中，或也可以打包成多个软件产品。

对“或”的引用可以被解释为包括在内，使得使用“或”描述的任何术语可以指示单个、多个和所有描述的术语中的任何一个。

因此，已经描述了本主题的特定实施方式。其他实施方式在以下权利要求的范围内。在一些情况下，权利要求中所述的动作可以以不同的顺序执行，并且仍能达到期望的结果。此外，附图中描述的过程不一定需要所示的特定顺序或顺序来达到期望的结果。在某些实施方式中，多任务和并行处理可能是有利的。

已经描述了方法和系统的某些实施方式，现在对于本领域技术人员来说容易理解的是可以使用结合了这些概念的其他实施方式。应当理解，上述系统可以提供这些部件中的任何一个或每个部件中的多个，并且这些部件可以在独立机器上提供，或者在一些实施方式中，在分布式系统中的多个机器上提供。上述系统和方法可以实现为使用编程和/或工程技术以产生软件、固件、硬件或其任何组合的方法、装置或制品。此外，上述系统和方法可以作为一个或多个计算机可读程序提供，该程序体现在一个或多个制品之上或之中。如本文所用，术语“制品”旨在涵盖可从一个或多个计算机可读装置、固件、可编程逻辑、存储装置(例如，EEPROM、ROM、PROM、RAM、SRAM等)、硬件(例如，集成电路芯片、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)等)、电子装置、计算机可读的非易失性存储单元(例如，CD-ROM、软盘、硬盘驱动器等)访问并嵌入其中的代码或逻辑。可以通过网络传输线、无线传输介质、通过空间传播的信号、无线电波、红外信号等从提供对计算机可读程序的访问的文件服务器访问制品。制品可以是闪光灯存储卡或磁带。制品包括硬件逻辑以及嵌入在由处理器执行的计算机可读介质中的软件或可编程代码。通常，计算机可读程序可以用任何编程语言实现，例如LISP、PERL、C、C++、C#、PROLOG，或用任何字节代码语言(例如，JAVA)。软件程序可以作为目标代码存储在一个或多个制品之上或之中。

Claims (20)

1.一种与可佩戴眼睛佩戴装置一起使用的药物递送装置，所述装置包括：

限定流体储存器的第一主体，所述储存器包括：

喷雾发生器；

供应管，其中所述供应管将一定体积的流体馈送到所述储存器中；

流体传感器，所述传感器能够检测所述储存器中流体的存在；第二主体，所述第二主体包括：

可释放紧固件，其中所述可释放紧固件接合容器；

延伸到所述容器中的第一针，所述第一针与所述容器形成密封，并且能够将空气输送到所述容器中；

延伸到所述容器中的第二针，所述第二针与所述容器形成密封，所述第二针连接到所述供应管，其中所述容器的内容物通过所述第二针通过所述供应管并进入所述储存器；

泵，其中所述泵通过所述第一针将空气输送到所述容器中；

控制器，其中所述控制器基于来自所述流体传感器的数据来确定所述储存器中的流体体积，并且当所述流体体积低于预定阈值时使所述泵启动；和

电源，其中所述电源向所述泵、所述控制器、所述流体传感器和所述喷雾发生器提供电力。

2.根据权利要求1所述的药物递送装置，其中所述喷雾发生器包括压电装置。

3.根据权利要求1或2所述的药物递送装置，其中所述可释放紧固件包括端口，并且其中所述容器可释放地与所述端口接合。

4.根据前述权利要求中任一项所述的药物递送装置，其中所述流体传感器能够检测所述储存器中的流体水平。

5.根据前述权利要求中任一项所述的药物递送装置，其中所述泵是手动泵。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的药物递送装置，其中所述泵包括电动泵。

7.一种用于治疗患者眼睛的系统，所述系统包括：

护目镜，所述护目镜被配置为定位在所述眼睛附近，所述护目镜包括：

光学传感器，所述光学传感器能够捕获应变传感器的图像；

处理器，其中所述处理器从所述光学传感器接收数据并确定所述应变传感器所经历的应变量；和

药物递送装置，用于将药物分配到紧邻所述眼睛的一定体积的空间中；所述药物递送装置具有带有喷雾发生器、供应管和流体传感器的第一主体；所述药物递送装置具有带有可释放紧固件、第一针和第二针、泵、控制器和电源的第二主体；

其中所述处理器基于来自所述光学传感器的所述数据来确定IOP值；和

其中所述处理器触发所述药物递送装置以分配药物。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述护目镜还包括无线通信模块。

9.根据权利要求7或8所述的系统，其中所述光学传感器还包括图像传感器和光源。

10.根据权利要求9所述的传感器，其中所述光源是LED(发光二极管)。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的系统，其中所述应变传感器是微流体应变传感器，还包括：

气体储存器；

液体储存器；和

通道，所述通道具有连接所述气体储存器的第一端，以及连接到所述液体储存器的第二端。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述液体储存器包括多个通道，所述多个通道能够在受到应变时变形，所述变形导致所述通道的体积增加。

13.根据权利要求7至12中任一项所述的系统，其中所述应变传感器是包括多个光学标记的成形聚合物片，所述标记具有图案，所述图案在所述应变传感器受到应变时发生变形。

14.根据权利要求7至12中任一项所述的系统，其中所述应变传感器是所述眼睛的反射图像的图案。

15.一种用于治疗患者眼睛的系统，所述系统包括：

护目镜，所述护目镜被配置为定位在所述眼睛附近，所述护目镜包括：

磁传感器，所述磁传感器能够确定磁体的位置；

处理器，其中所述处理器从所述磁传感器接收数据并确定所述磁体的位置变化，所述磁体具有第一位置和第二位置；和

药物递送装置，用于将药物分配到紧邻所述眼睛的一定体积的空间中；所述药物递送装置具有带有喷雾发生器、供应管和流体传感器的第一主体；所述药物递送装置具有带有可释放紧固件、第一针和第二针、泵、控制器和电源的第二主体；

其中所述处理器基于所述磁体在所述第一位置和所述第二位置之间的位置变化来确定IOP值；和

其中所述处理器触发所述药物递送装置以分配药物。

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述磁体是隐形眼镜平台的一部分。

17.一种将药物递送到患者眼睛的方法，所述方法包括：

经由处理器询问传感器，其中所述传感器包含与所述眼睛的眼内压相关的数据集；

经由所述处理器来确定所述眼睛的IOP压力；

经由所述处理器和存储器装置比较所述IOP压力是否满足药物的阈值要求；和

经由药物递送装置将药物递送到紧邻所述眼睛的一定体积的空气中；

其中药物的递送由用于将药物分配到紧邻所述眼睛的一定体积的空间中的药物递送装置执行；所述药物递送装置具有带有喷雾发生器、供应管和流体传感器的第一主体；所述药物递送装置具有带有可释放紧固件、第一针和第二针、泵、控制器和电源的第二主体。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述传感器包括图像传感器。

19.根据权利要求17所述的方法，其中所述传感器包括磁场传感器。

20.根据权利要求17至19中任一项所述的方法，其中所述处理器被设置在手持式电子装置中。