專利名稱：眼壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)療器械，尤其涉及一種植入式的持續(xù)眼壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
青光眼在全球范圍內(nèi)是第二大致盲眼病。世界衛(wèi)生組織的報(bào)告顯示，全球有七千萬(wàn)人罹患青光眼，而隨著人口老齡化，預(yù)計(jì)到2020年，這一數(shù)字將再增加50％(Quigley HA，Broman AT.The number of people with glaucoma worldwide in 2010 and 2020.Br JOphthalmol.2006 Mar；90(3)262-7.)。青光眼是特征性的視神經(jīng)病變伴有與之相應(yīng)的視野缺損的一組疾病，眼壓的升高是該疾病的原發(fā)因素之一，因此，也是臨床上青光眼診斷和隨訪中最重要的臨床檢查指標(biāo)之一。目前，測(cè)量眼壓的比較公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)方法為壓平眼壓測(cè)量(applanation tonometer)，其中Goldmann壓平眼壓測(cè)量被認(rèn)為是最精確的方法，在世界范圍內(nèi)，也是青光眼?？漆t(yī)生最信賴的方法。越來(lái)越多的研究顯示，一日內(nèi)的眼壓波動(dòng)增大是青光眼病情進(jìn)展的主要原因之一，而且確定一日內(nèi)的眼壓峰值對(duì)于確定治療(用藥)方案有著至關(guān)重要的意義。但是經(jīng)典的眼壓測(cè)量方式(壓平眼壓測(cè)量)需要醫(yī)生應(yīng)該儀器在診室內(nèi)完成，而且測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性與病人的配合狀態(tài)有很大關(guān)系(Rota-BartelinkAM，PittA，Story I.Influence of diurnal variation on the intraocular pressure measurement of treatedprimary openangle glaucoma during office hours.J Glaucoma.1996；5410-415；Konstas AG，Mantziris DA，Stewart WC.Diurnal intraocular pressure in untreated exfoliation and primaryopen-angle glaucoma.Arch Ophthalmol.1997；115182-185；Asrani S，Zeimer R，Wilensky J，Gieser D，Vitale S，Lindenmuth K.Large diurnal fluctuations in intraocular pressure are anindependent risk factor in patients with glaucoma.J Glaucoma.2000；9134-142.)。因此，應(yīng)用該種測(cè)量方法，醫(yī)生只能得到病人就診時(shí)的單次眼壓值，且測(cè)量值可因病人在測(cè)量時(shí)的配合狀態(tài)而偏離于實(shí)際的生理真實(shí)值。盡管醫(yī)生們不辭辛勞的采取一日內(nèi)多次測(cè)量眼壓的方案，試圖得到眼壓日曲線，但可想而知，即便我們一日內(nèi)可以測(cè)量4-6次眼壓，可以在夜間將病人喚醒測(cè)量眼壓，我們得到的結(jié)果仍然是一個(gè)粗略的結(jié)果，而且還可能因?yàn)橛绊懥瞬∪说恼Ｉ砘顒?dòng)(如睡眠)而導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果和真實(shí)情況不符。因此，目前的眼壓測(cè)量手段還不足以給青光眼的臨床診斷和治療提高足夠準(zhǔn)確的依據(jù)，或者說(shuō)，我們還期待著能夠?qū)崿F(xiàn)在不影響病人正常生理活動(dòng)的情況下，對(duì)眼壓進(jìn)行連續(xù)的更精確的測(cè)量，從而更好的指導(dǎo)青光眼的診斷和治療。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種植入式的眼壓測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量過(guò)程無(wú)需醫(yī)生的操作，在不影響病人正常生理活動(dòng)的情況下，對(duì)病人眼壓進(jìn)行24小時(shí)連續(xù)性的監(jiān)測(cè)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案 一種眼壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括植入到角膜緣的結(jié)膜下、直接與鞏膜組織相接觸的無(wú)線壓力傳感器，以及便攜式的信號(hào)接收處理器，其中所述壓力傳感器又包括一個(gè)柔性微電極陣列和與之電連接的信號(hào)處理及傳輸單元，而所述柔性微電極陣列中包含多個(gè)電極，該多個(gè)電極分別感受眼壓變化后鞏膜組織表面的阻抗變化，并將這種阻抗變化轉(zhuǎn)換為微弱電壓信號(hào)傳遞給信號(hào)處理及傳輸單元，信號(hào)處理及傳輸單元對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大處理，并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)發(fā)射出去；信號(hào)接收處理器接收到數(shù)字信號(hào)，對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析擬合，得到眼壓的數(shù)值加以存儲(chǔ)和顯示。
進(jìn)一步，上述信號(hào)處理及傳輸單元又包括前端模擬信號(hào)放大器、中央處理器和外部供能接收及信號(hào)發(fā)射天線三部分。所述柔性微電極陣列中的多個(gè)電極通過(guò)柔性導(dǎo)線與前端模擬信號(hào)放大器電連接，該多個(gè)電極分別將其感受到的鞏膜組織表面的阻抗變化轉(zhuǎn)換為微弱電壓信號(hào)傳遞給所述前端模擬信號(hào)放大器，前端模擬信號(hào)放大器將信號(hào)緩沖和放大后傳遞給中央處理器，中央處理器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并加以存儲(chǔ)，外部供能接收及信號(hào)發(fā)射天線連接中央處理器，將數(shù)字信號(hào)發(fā)射出去。整個(gè)壓力傳感器的電能來(lái)自于信號(hào)接收處理器發(fā)生的電磁振蕩，外部供能接收及信號(hào)發(fā)射天線接收電磁波并轉(zhuǎn)化為電能。
本發(fā)明的柔性微電極陣列中的多個(gè)電極優(yōu)選為呈同心圓方式排列的多個(gè)非閉合環(huán)狀電極和一個(gè)位于圓心的點(diǎn)狀電極，各個(gè)電極分別通過(guò)柔性電路導(dǎo)線與前端模擬信號(hào)放大器連接。柔性微電極陣列優(yōu)選以聚酰亞胺為基底材料，以鎳合金為電極材料。整個(gè)柔性微電極陣列封裝在生物相容性聚合物中，所述生物相容性聚合物例如派瑞林(Parylene，該材料已獲得美國(guó)FDA認(rèn)證用于人體)，生物相容性聚合物封裝層的厚度以8-12微米為宜，優(yōu)選為10微米。
上述信號(hào)處理及傳輸單元是一個(gè)集成電路芯片，該集成電路芯片一般為硅質(zhì)基底。集成電路單元芯片外也包裹8-12微米均勻厚度的生物相容性聚合物，例如派瑞林。
上述信號(hào)接收處理器又包括信號(hào)接收器和信號(hào)讀取記錄器，二者電連接，由信號(hào)接收器接收來(lái)自壓力傳感器的信號(hào)，信號(hào)讀取記錄器對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，得到眼壓的數(shù)值。通過(guò)無(wú)線傳輸技術(shù)將壓力傳感器感受到的信號(hào)傳遞給體外的信號(hào)接收器，例如可使用藍(lán)牙等近程的無(wú)線傳輸技術(shù)。同時(shí)，信號(hào)接收器還具有一個(gè)電磁振蕩單元模塊，壓力傳感器的外部供能接收及信號(hào)發(fā)射天線接收電磁振蕩單元模塊產(chǎn)生的電磁振蕩并轉(zhuǎn)化為電能供壓力傳感器使用。信號(hào)讀取記錄器裝備有較強(qiáng)大的信息處理器(嵌入式系統(tǒng)，相當(dāng)于專用電腦)，以及數(shù)據(jù)處理軟件，對(duì)接收到的多路電壓信號(hào)進(jìn)行分析擬合，得到眼壓的數(shù)值，并在顯示器上顯示。
本發(fā)明通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，眼球鞏膜組織表面電學(xué)特性的變化能夠反應(yīng)出眼內(nèi)壓力的變化。本發(fā)明的眼壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將壓力傳感器植入到角膜緣的結(jié)膜下，直接與鞏膜組織相接觸，直接測(cè)量壓力變化；信號(hào)接收處理器是便攜式的，隨身攜帶，其中信號(hào)接收器可佩戴于耳部，便于接收傳感器發(fā)出的信號(hào)。該眼壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在不影響病人正常生理活動(dòng)的情況下，自動(dòng)對(duì)病人眼壓進(jìn)行24小時(shí)連續(xù)性的監(jiān)測(cè)，為臨床診斷和治療提高足夠多而準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。另外，本發(fā)明中植入的器件和鞏膜組織相接觸，這與現(xiàn)有眼壓檢測(cè)儀器與角膜相接觸的情況不同，避免了和角膜組織長(zhǎng)期接觸可能引起的角膜損傷、感染和缺氧等情況的發(fā)生。



圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中灌注水壓升高后即刻測(cè)得的鞏膜表面阻抗與水壓的關(guān)系圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中灌注水壓降低后即刻測(cè)得的鞏膜表面阻抗與水壓的關(guān)系圖。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例1中灌注水壓升高后1分鐘測(cè)得的鞏膜表面阻抗與水壓的關(guān)系圖。
圖4是本發(fā)明實(shí)施例1中灌注水壓降低后1分鐘測(cè)得的鞏膜表面阻抗與水壓的關(guān)系圖。
圖5是本發(fā)明實(shí)施例2眼壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中101-壓力傳感器；102-信號(hào)接收器；103-信號(hào)讀取記錄器。
圖6是本發(fā)明實(shí)施例2中壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中1-聚酰亞胺柔性基底；2-柔性微電極陣列；3-柔性導(dǎo)線；4-前端模擬信號(hào)放大器；5-中央處理器；6-硅質(zhì)基底；7-外部供能接收及信號(hào)發(fā)射天線。

具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1鞏膜表面電學(xué)特性與眼壓的相關(guān)性檢測(cè) 為了檢測(cè)鞏膜表面化學(xué)特性與眼壓的相關(guān)性，我們利用豬眼進(jìn)行了離體實(shí)驗(yàn)。將連接連通器(注連通器是一與大氣相通的輸液器，裝有生理鹽水，可調(diào)節(jié)液面的水平高度)的針頭從視神經(jīng)處插入尸體豬眼內(nèi)，記錄電極為針狀電極，置于角膜緣的鞏膜處，參考電極為鍍金平板電極，置于與記錄電極相隔5mm處的角膜緣鞏膜處。改變連通器灌注瓶的高度以調(diào)節(jié)眼內(nèi)壓力，并用電感電容電阻測(cè)量?jī)x(Agilent 4284A，Precision LCR meter)記錄隨眼內(nèi)壓力變化引起的豬眼鞏膜表面電學(xué)特性的變化。初始水壓為20厘米水柱，測(cè)量?jī)x輸出交流電壓設(shè)置為1MHz、100mV。測(cè)量結(jié)果如下表
注R為阻抗實(shí)部；X為阻抗虛部，與電容相關(guān)。
圖1～4顯示了灌注水壓變化(升高或降低)后立即或1分鐘時(shí)測(cè)得的鞏膜表面的阻抗變化情況，可以看出，鞏膜組織的表面電學(xué)特性與眼內(nèi)壓力呈明顯的正相關(guān)。這證明了通過(guò)測(cè)量鞏膜組織表面的阻抗變化來(lái)獲得眼壓的的可行性。
實(shí)施例2眼壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 參見(jiàn)圖5，該眼壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括壓力傳感器101、信號(hào)接收器102和信號(hào)讀取記錄器103，其中壓力傳感器101植入到角膜緣的結(jié)膜下，與鞏膜組織相接觸，直接感受眼球壓力變化；壓力傳感器101將感受到的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào)發(fā)射出來(lái)，通過(guò)無(wú)線傳輸方式被佩戴于耳部的信號(hào)接收器102接收并傳遞給信號(hào)讀取記錄器103進(jìn)行處理，得到眼壓值，將眼壓值顯示并存儲(chǔ)。
植入眼內(nèi)的壓力傳感器結(jié)構(gòu)如圖6所示，包括柔性微電極陣列2和信號(hào)處理及傳輸單元，柔性微電極陣列2和信號(hào)處理及傳輸單元都分別封裝在十微米均勻厚度的生物相容性聚合物派瑞林中。信號(hào)處理及傳輸單元又包括前端模擬信號(hào)放大器4、中央處理器5和外部供能接收及信號(hào)發(fā)射天線7，位于硅質(zhì)基底6上。柔性微電極陣列2的電極材料為鎳合金，電極的形狀和排列方式如圖6所示，包括一個(gè)位于圓心的點(diǎn)狀電極和多個(gè)呈同心圓方式排列的非閉合環(huán)狀電極，這些電極位于聚酰亞胺柔性基底1上。每個(gè)電極都通過(guò)柔性導(dǎo)線3連接前端模擬信號(hào)放大器4。這多個(gè)電極將其感受到的眼壓變化后鞏膜組織表面的阻抗變化轉(zhuǎn)換為微弱電壓信號(hào)傳遞給前端模擬信號(hào)放大器4。前端模擬信號(hào)放大器4又包括放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和緩沖器，對(duì)接收到的微弱電壓信號(hào)進(jìn)行緩沖和放大后傳遞給中央處理器5。中央處理器5包括RF發(fā)生器、濾波器和儲(chǔ)存單元，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并加以存儲(chǔ)。外部供能接收及信號(hào)發(fā)射天線7將中央處理器5處理后的信號(hào)發(fā)射出去。
權(quán)利要求
1.一種眼壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括植入到角膜緣的結(jié)膜下、直接與鞏膜組織相接觸的無(wú)線壓力傳感器，以及便攜式的信號(hào)接收處理器，其中所述壓力傳感器又包括一個(gè)柔性微電極陣列和與之電連接的信號(hào)處理及傳輸單元；所述柔性微電極陣列中包含多個(gè)電極，該多個(gè)電極分別感受眼壓變化后鞏膜組織表面的阻抗變化，并將這種阻抗變化轉(zhuǎn)換為微弱電壓信號(hào)傳遞給信號(hào)處理及傳輸單元；信號(hào)處理及傳輸單元對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大處理，并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)發(fā)射出去；信號(hào)接收處理器接收數(shù)字信號(hào)，對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析擬合，得到眼壓的數(shù)值加以存儲(chǔ)和顯示。
2.如權(quán)利要求1所述的眼壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述柔性微電極陣列中的多個(gè)電極包括呈同心圓方式排列的多個(gè)非閉合環(huán)狀電極和一個(gè)位于圓心的點(diǎn)狀電極。
3.如權(quán)利要求1所述的眼壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述柔性微電極陣列以聚酰亞胺為基底材料，以鎳合金為電極材料。
4.如權(quán)利要求1所述的眼壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)處理及傳輸單元是一個(gè)硅質(zhì)基底的集成電路芯片。
5.如權(quán)利要求1所述的眼壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)處理及傳輸單元又包括前端模擬信號(hào)放大器、中央處理器和外部供能接收及信號(hào)發(fā)射天線，其中前端模擬信號(hào)放大器通過(guò)柔性導(dǎo)線連接柔性微電極陣列中的多個(gè)電極，將電極傳遞來(lái)的信號(hào)緩沖和放大后傳遞給中央處理器；中央處理器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并加以存儲(chǔ)；外部供能接收及信號(hào)發(fā)射天線連接中央處理器，將數(shù)字信號(hào)發(fā)射出去。
6.如權(quán)利要求5所述的眼壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)接收處理器又包括信號(hào)接收器和與之電連接的信號(hào)讀取記錄器，信號(hào)接收器接收來(lái)自壓力傳感器的無(wú)線信號(hào)，信號(hào)讀取記錄器對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，得到眼壓的數(shù)值。
7.如權(quán)利要求6所述的眼壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)接收器具有一個(gè)電磁振蕩單元模塊，外部供能接收及信號(hào)發(fā)射天線接收電磁振蕩單元模塊產(chǎn)生的電磁波并轉(zhuǎn)化為電能供壓力傳感器使用。
8.如權(quán)利要求1所述的眼壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力傳感器的柔性微電極陣列和信號(hào)處理及傳輸單元分別封裝在生物相容性聚合物中。
9.如權(quán)利要求8所述的眼壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述生物相容性聚合物是派瑞林。
10.如權(quán)利要求8所述的眼壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述生物相容性聚合物形成的封裝層的厚度為8-12微米。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種眼壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括植入到角膜緣的結(jié)膜下、直接與鞏膜組織相接觸的無(wú)線壓力傳感器，以及便攜式的信號(hào)接收處理器，其中壓力傳感器又包括一感受鞏膜組織表面的阻抗變化的柔性微電極陣列和一將阻抗變化轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)加以處理后發(fā)射出去的信號(hào)處理及傳輸單元；信號(hào)接收處理器接收信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析擬合后得到眼壓的數(shù)值加以存儲(chǔ)和顯示。該眼壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在不影響病人正常生理活動(dòng)的情況下，自動(dòng)對(duì)病人眼壓進(jìn)行24小時(shí)連續(xù)性的監(jiān)測(cè)，為臨床診斷和治療提高足夠多而準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。而且，壓力傳感器直接與鞏膜組織相接觸，避免了和角膜組織長(zhǎng)期接觸可能引起的角膜損傷、感染和缺氧等情況的發(fā)生。
文檔編號(hào)A61B3/16GK101766473SQ20101010963
公開(kāi)日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2010年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月9日
發(fā)明者吳慧娟, 湯戎昱, 裴為華, 黎曉新, 陳宏達(dá) 申請(qǐng)人:北京大學(xué)人民醫(yī)院