CN205885406U - 一种基于叉指电容的非植入式眼压传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于叉指电容的非植入式眼压传感器，包括角膜接触镜、螺旋电感和叉指电容，其中，角膜接触镜呈球冠状，并用于在佩戴时与患者的眼球形状相匹配地进行贴合；螺旋电感沿角膜接触镜的圆形边缘呈螺旋形分布；叉指电容位于被螺旋电感包围的角膜接触镜内，该叉指电容包括两个指状电极，这两个指状电极相互交叉分布；其中一个指状电极与螺旋电感的一端直接相连，另一个指状电极与螺旋电感的另一端通过引线相连；通过螺旋电感和叉指电容构成的LC回路，实现对眼压的监测。本实用新型中的眼压传感器，能够根据谐振频率的变化实现眼内压24小时的精确测量，具有检测简单，稳定性好，灵敏度高，易于制造成型等的特点。

Description

一种基于叉指电容的非植入式眼压传感器

技术领域

本实用新型属于医疗器械技术领域，更具体地，涉及一种基于叉指电容技术的非植入式眼压传感器，以实现对眼内压得无线检测，是种基于叉指可变电容的24小时无线无源非植入式眼压检测传感器。

背景技术

青光眼是世界上第一位不可逆性致盲眼病。医学研究表明，青光眼是由于病理性眼压升高导致特征性视神经损害和视野缺陷的一种疾病。而眼压的升高是诊断和治疗青光眼的重要指标，而研究表明，青光眼患者的眼压在24小时内波动较大，一般在睡眠以及清晨时达到峰值，而此时除非在门诊处，一般不会进行眼压的测量。所以实现眼内压的24小时全天检测具有重要的意义。目前能够24小时测量眼压的传感器正在被世界各国研究，包括有植入式眼压传感器以及非植入式眼压传感器。

植入式眼内压传感器多采用“L-C谐振回路”原理的无线无源传感器形式，将传感器通过MEMS加工技术小型化，通过外科手术植入到眼内，具有系统复杂，发热大，不舒适等特点，同时其采用植入眼睛内部，可能对眼睛造成不可逆的伤害。

非植入式眼内压传感器一般将传感器集成到角膜接触镜中，采用无线无源的方式实现角膜变形测量，从而对应出相应的眼压。现有技术中的24小时眼压测量有利用“L-C谐振电路”的(采用L-C谐振电路的采用变电容方式，其所用电容构成平板电容)，也有通过应变片的，两者目前都处于实验室阶段。例如，采用应变片式的传感器(可参见外文期刊文献“Wireless Contact Lens Sensor for Intraocular Pressure Monitoring:Assessmenton Enucleated Pig Eyes”)，往往具有射频模块，结构复杂，体积较大，灵敏度较低。而采用平板式电容结构的有论文“Capacitive Contact Lens Sensor for Continuous Non-Invasive Intraocular Pressure Monitoring”，其传感器厚度都较大，不适穿戴。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型的目的在于提供一种基于叉指电容的非植入式眼压传感器，叉指电容由于单个叉指面积较小，更易与隐形眼镜柔性材料耦合集成，其中通过对其关键的各个组件的结构、材料及各组件间的连接方式等进行改进，与现有技术相比能够有效解决眼压测量不便的问题，并且本实用新型中构成的LC谐振电路，可由外部扫频电路检测，具有检测简单，稳定性好等特点。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种基于叉指电容的非植入式眼压传感器，其特征在于，包括角膜接触镜(1)、螺旋电感(2)和叉指电容(3)，其中，

所述角膜接触镜(1)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；

所述螺旋电感(2)沿所述角膜接触镜(1)的圆形边缘呈螺旋形分布；

所述叉指电容(3)位于被所述螺旋电感(2)包围的所述角膜接触镜(1)内，该叉指电容(3)包括两个指状电极，这两个指状电极相互交叉分布；其中一个所述指状电极与所述螺旋电感(2)的一端直接相连，另一个所述指状电极与所述螺旋电感(2)的另一端通过引线(4)相连；

通过所述螺旋电感(2)和所述叉指电容(3)构成的LC回路，实现对眼压的监测。

作为本实用新型的进一步优选，所述基于叉指电容的非植入式眼压传感器还包括接收线圈，该接收线圈用于检测由所述螺旋电感(2)和所述叉指电容(3)构成的LC回路的谐振频率，并根据检测到的所述谐振频率判断眼压的大小。

作为本实用新型的进一步优选，所述角膜接触镜(1)采用PDMS。

作为本实用新型的进一步优选，所述叉指电容(3)的绝缘电介质为PDMS。

作为本实用新型的进一步优选，所述叉指电容(3)的两个指状电极的各个指状极板均被嵌在派瑞林中。

作为本实用新型的进一步优选，所述角膜接触镜(1)的尺寸规格被设定为直径13mm～18mm。

通过本实用新型所构思的以上技术方案，与现有技术相比，由于将螺旋电感和叉指电容集成嵌入到角膜接触镜中，通过检测LC回路的谐振频率，可以监测眼压。螺旋电感可以分布在角膜接触镜边缘外侧；叉指电容的电极两端分布派瑞林(Parylene)两侧或者之上一起集成于构成角膜接触镜的PDMS材料中，构成可变电容，该电容中同极电极板间采用弧形导线连接(相当于上述两个指状电极中，每一个指状电极的多个指电极极板均连接在该弧形导线上，该弧形导线属于指状电极的一部分，形成可以呈一定弧度分布的指状电极)，螺旋电感的两端与叉指电容的两端分别相连构成LC谐振回路。该传感器检测过程是，当患者眼压升高或降低时，引起角膜接触镜拉伸变形，而叉指电容也将由于角膜接触镜变形引起电容电极板的间距以及面积改变，从而实现LC回路谐振频率的改变，外部(例如采用接收线圈等扫频)通过检测谐振频率实现眼内压检测。

本实用新型中，由两个指状电极构成的叉指电容，其中一个指状电极的各个指状极板距离另一个指状电极中的各指状极板的最近距离(相当于等效的平板电容电极的间距)为10μm～25μm，远小于目前平板电容极板之间的间距。另外，叉指电容电极对数可调，电极对数越多，电容越大，灵敏度也越高，该叉指电容的电容值优选为1pF～10pF。本实用新型中的眼压传感器，其螺旋电感的电感值优选为0-1μH之间，可测量0-65mmHg的眼压。本实用新型中的眼压传感器能够根据谐振频率的变化实现眼内压24小时全天候的精确测量，该眼压检测传感器为无线无源式，具有检测简单，稳定性好等特点。

附图说明

图1是本实用新型中与角膜接触镜集成的眼压传感器的整体结构俯视图；

图2是叉指电容放大示意图，该叉指电容由两个指状电极相互交叉形成，这两个指状电极的相对位置可以在角膜接触镜球冠形的径向和切向两个方向变化(等效于平板电容的极板面积和极板间的距离可变)；

图3是叉指电容各极板分布的剖视示意图。

图中各附图标记的含义如下：1为角膜接触镜，2为螺旋电感，3为叉指电容，4为引线，5为负极极板，6为正极极板，7为派瑞林，8为外层PDMS(角膜接触镜包裹层)，9为内层PDMS(电极之间介质层)。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型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。

实施例1

如图1所示，本实用新型中基于叉指电容的无线无源非植入式眼压传感器，包括该传感器包括软性的角膜接触镜1、螺旋电感2、叉指电容3，其中：

角膜接触镜1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；

螺旋电感2沿角膜接触镜1的圆形边缘呈螺旋形分布；

叉指电容3位于被螺旋电感2包围的角膜接触镜1内，该叉指电容3包括两个指状电极，这两个指状电极相互交叉分布；其中一个指状电极与螺旋电感2的一端直接相连，另一个指状电极与螺旋电感2的另一端通过引线4相连；

通过螺旋电感2和叉指电容3构成的LC回路，实现对眼压的监测。

角膜接触镜1的尺寸规格被设定为直径13mm～18mm，其材质优选为PDMS，该角膜接触镜1的表面可进行改性，适合于角膜佩戴。

螺旋电感2可以采用电镀刻蚀或溅射等工艺形成铜箔来制作，电感值大小取决于线圈直径以及线圈匝数，可灵活调整。

叉指电容3可以采用电镀刻蚀或溅射等工艺形成铜箔来制作；弧形导线可以采用电镀刻蚀或溅射等工艺形成铜箔来制作，其设计为弧形不影响电容间传感器的拉伸变形等。

图2所示为本实用新型非植入式眼压传感器中叉指电容的分布示意图，图3所示为叉指电容各极板分布的剖视示意图；如图2所示，本实用新型中的眼压传感器是采用派瑞林7形成叉指电容电极的支架，负极极板5和正极极板6作为导电电极附着在该支架上。正是通过对眼压传感器各组件的结构及各组件间的连接方式等进行特殊的设计，使得该眼压传感器能够实现高精度的、24小时的全程测量眼压的波动状态。

具体而言，角膜接触镜1采用PDMS材料，具有高透氧量，同时对角膜接触镜表面进行离子改性，使其具有生物相容性，适于与角膜接触；该角膜接触镜整体呈球冠状，能在佩戴时与患者的眼球形状相匹配进行贴合。

螺旋电感2采用环形螺旋电感，可以采用电镀刻蚀或溅射等工艺形成铜箔来制作。如图1所示，螺旋电感2分布于角膜接触镜1的外边缘，在角膜变形时，电感变化不大。

叉指电容3可以采用电镀刻蚀或溅射等工艺形成铜箔来制作，如图1所示，叉指电容3分布于电感内侧，位于角膜接触镜1的中间区域(即被螺旋电感2包围的角膜接触镜1内)；电容的极板可按图3所示，分布于Parylene-C(即C型派瑞林)两侧，并与PDMS集成，由于PDMS与Parylene-C相比材料杨氏模量小的多，所以可以实现间距以及接触面积的变化，形成可变电容。

弧形导线用于连接同极叉指(即各个叉指电容的相同极性的极板)，同时不影响各电容极板的间距。弧形连接导线可以采用电镀刻蚀或溅射等工艺来制作，采用Cu材料，用于连接同极叉指，保证不会阻碍极板间的间距改变。

如图1所示，螺旋电感2与叉指电容3的连接包括有两端，其中螺旋电感2的线圈内侧接口与叉指电容3内同属一个极性的极板直接相连(同属这一个极性的极板可连接形成一个指状电极)，而螺旋电感2的线圈外侧接口与叉指电容3内同属另一个极性的极板之间采用引线方式进行连接(同属这一个极性的极板可连接形成另一个指状电极)，引线可以跨过中间电感线圈。

上述眼压传感器，是种无线无源传感器，是根据角膜随眼压而变形而实现电容间距以及面积的改变。电容与电感构成LC谐振回路，可由外部集成在眼镜上或则贴在眼眶的扫频线圈等(如网络分析仪)实现谐振频率的检测，从而实现对眼内压的检测。

本实用新型采用叉指电容，克服原有采用平板电容式由于电容极距较大，导致电容较小，传感器灵敏度较低以及由于平板电容极板面积较大，导致其不易与隐形眼镜(即角膜接触镜)的柔性材料成型为曲面的缺点，在原理上与原有采用平板电容式结构“感受”眼球角膜的径向变形不同，其感受角膜的切向变形；同时其克服原有采用平板电容式结构由于电容极距较大，导致电容较小，传感器灵敏度较低以及由于平板电容极板面积较大，导致其不易与隐形眼镜柔性材料耦合成型为曲面的缺点，能够与角膜接触镜的柔性材料更加紧密的结合，并根据谐振频率的变化实现眼内压24小时的精确测量，具有检测简单，稳定性好，灵敏度高，易于制造成型的等特点。

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

Claims (5)

1.一种基于叉指电容的非植入式眼压传感器，其特征在于，包括角膜接触镜(1)、螺旋电感(2)和叉指电容(3)，其中，

所述角膜接触镜(1)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；

所述螺旋电感(2)沿所述角膜接触镜(1)的圆形边缘呈螺旋形分布；

所述叉指电容(3)位于被所述螺旋电感(2)包围的所述角膜接触镜(1)内，该叉指电容(3)包括两个指状电极，这两个指状电极相互交叉分布；其中一个所述指状电极与所述螺旋电感(2)的一端直接相连，另一个所述指状电极与所述螺旋电感(2)的另一端通过引线(4)相连；

通过所述螺旋电感(2)和所述叉指电容(3)构成的LC回路，实现对眼压的监测；

该眼压传感器还包括接收线圈，该接收线圈用于检测由所述螺旋电感(2)和所述叉指电容(3)构成的LC回路的谐振频率，并根据检测到的所述谐振频率判断眼压的大小。

2.如权利要求1所述基于叉指电容的非植入式眼压传感器，其特征在于，所述角膜接触镜(1)采用PDMS。

3.如权利要求1所述基于叉指电容的非植入式眼压传感器，其特征在于，所述叉指电容(3)的绝缘电介质为PDMS。

4.如权利要求1所述基于叉指电容的非植入式眼压传感器，其特征在于，所述叉指电容(3)的两个指状电极的各个指状极板均被嵌在派瑞林中。

5.如权利要求1所述基于叉指电容的非植入式眼压传感器，其特征在于，所述角膜接触镜(1)的尺寸规格被设定为直径13mm～18mm。