專利名稱：眼內壓傳感器的制作方法
技術領域：
本發明涉及監視眼內壓的設備，尤其涉及可植入壓力傳感器。
背景技術：
青光眼(影響視網膜和視神經的一組眼疾病)是在世界范圍內致盲的主要原因之一。青光眼是由眼內壓(IOP)在較長時間段內升高至高于正常值所導致的。IOP的升高可以歸因于眼房水的產生和眼房水的排出之間的不平衡。不加以治療的升高的IOP會導致視神經和視網膜纖維的不可逆的損害，由此導致進行性的永久失明。眼部的睫狀體上皮持續產生眼房水，即充滿眼前房(角膜與虹膜之間的空間)的透明流體。房水通過葡萄膜鞏膜通路(復雜引流系統)流出前房。房水的產生和排出之間的巧妙平衡決定了眼部的Ι0Ρ。開角(也被稱為慢性開角或原發性開角)是最常見的一類青光眼。對于這一類型的青光眼，盡管眼前房的結構看起來正常，但是房水在前房內的生成仍然導致IOP升高。若不加以治療，這可能會導致視神經和視網膜的永久損害。通常開出眼藥水處方用以降低眼壓。在某些情況下，如果IOP無法用藥物充分控制，則需要進行外科手術。青光眼患者中僅有約10%罹患的是急性閉角青光眼。急性閉角青光眼由眼前部結構異常引起。在大多數情況下，虹膜和角膜之間的空間變得比正常窄，使得用于房水排出的通道變小。如果房水流動被完全阻礙，那么IOP會急劇升高，導致爆發性閉角發作。繼發性青光眼是由眼內其他疾病或問題引起，諸如發炎、外傷、在前的外科手術、 糖尿病和某些藥物。對于這一類型的青光眼，必須對青光眼和潛在問題兩者都加以治療。圖1是眼前部的圖示，用于幫助解釋青光眼的進程。在圖1中，示出了晶狀體110、 角膜120、虹膜130、睫狀體140、小梁網150、和Schlemm管160的表示。解剖學上，眼前房包括引起青光眼的結構。房水由前房內位于虹膜130之下且鄰近晶狀體110的睫狀體140 產生。房水洗滌晶狀體110和虹膜130并流向位于房角的引流系統。青光眼中最常牽涉到的第一結構是小梁網150。小梁網150在房角內周向地圍繞前房延伸。小梁網150看上去用作過濾器，用于限制房水的流出并提供產生IOP的回壓。Schlemm管160位于小梁網150 之后。Schlemm管160具有允許房水流出前房的集合管。圖1前房內的兩個箭頭示出了房水從晶狀體140，經晶狀體110、虹膜130，通過小梁網150流入khlemm管160及其集合管。青光眼患者的IOP會在M小時的時間段內大幅變化。通常，IOP在患者早上醒來服藥前的幾個小時內最高。較高的眼壓會損害視神經并會導致失明。因此，期望隨時間測量IOP以評估各種治療的效果。本方面提供了一種IOP測量設備。
發明內容
在符合本發明原理的一個實施例中，本發明是一種可植入的眼內壓傳感器系統， 包括具有處于第一值的內部壓力的密封幾何形狀。所述密封幾何形狀具有第一透光表面和第二撓性表面。一對光電元件位于所述密封幾何形狀內。光擋耦合至所述第二撓性表面。當所述第二撓性表面變形時，所述一對光電元件的光測量值指示眼內壓狀況。在符合本發明原理的一個實施例中，本發明是一種可植入的眼內壓傳感器系統， 包括具有處于第一值的內部壓力的密封幾何形狀。所述密封幾何形狀具有第一透光表面和第二撓性表面。一對光電元件位于所述密封幾何形狀內。光擋耦合至所述第二撓性表面。 當所述第二撓性表面變形時，所述一對光電元件的光測量值指示眼內壓狀況。所述系統還包括耦合至電源和存儲器的處理器。所述處理器被配置為讀取測得的電阻并將對應于眼內壓的值寫入所述存儲器。應該理解在前的概述和如下的詳細描述僅是示例性和說明性的，并且旨在為要求保護的本發明提供進一步的解釋。如下描述以及本發明的實現闡明并建議了本發明的額外優點和目的。
并入本說明書并作為其一部分的附圖例示了本方面的若干實施例，并且連同描述一起用于解釋本發明的原理。圖1是眼前部的圖示。圖2是根據本發明原理的IOP測量系統的框圖。圖3是根據本發明原理的IOP傳感器的透視圖。圖4是根據本發明原理的IOP傳感器的透視圖。
具體實施例方式現對本發明的示例性實施例做出詳細參考，各實施例的例子在附圖中示出。只要可能，相同的參考編號在各附圖中被用于指代相同或相似的部分。圖2是根據本發明的原理的IOP測量系統200的框圖。在圖2中，IOP測量系統包括電源205、IOP傳感器210、處理器215、存儲器220、數據傳輸模塊225和可選揚聲器230。電源205典型地是可再充電電池，諸如鋰離子或鋰聚合物電池，雖然也可以使用其他類型的電池。此外，任意其他類型的供電單元也適用于電源205。電源205為系統200， 尤其為處理器215供電。電源可經由RFID鏈路或其他類型的磁性耦合進行再充電。處理器215典型地是帶有電源、輸入和輸出管腳的、能夠執行邏輯功能的集成電路。在各個實施例中，處理器215是定向設備控制器。在此情況下，處理器執行定向于特定設備或部件(諸如數據傳輸模塊225、揚聲器230、電源205或存儲器220)的特定控制功能。 在其他實施例中，處理器215是微處理器。在此情況下，處理器215是可編程的，由此能夠用于控制設備的一個以上的部件。在其他情況下，處理器是不可編程的微處理器，并且是被配置為控制執行不同功能的不同部件的專用控制器。存儲器220典型地是諸如NAND閃存的半導體存儲器。因為半導體存儲器的尺寸很小，并且系統200的存儲器需要也小，所以存儲器220占據系統200很小的一塊占地面積。 存儲器220與處理器215對接。由此，處理器215能夠對存儲器220進行讀寫。例如，處理器215可被配置為讀取來自IOP傳感器210的數據并將該數據寫入存儲器220。以此方式， 可以在存儲器220中存儲一系列IOP讀數。處理器215還能夠執行其他基礎存儲器功能， 諸如擦除或蓋寫存儲器220，檢測何時存儲器220滿，以及與管理半導體存儲器相關聯的其他常規功能。數據傳輸模塊225可以利用多種不同類型的數據傳輸中的任意類型。例如，數據傳輸模塊225可以是諸如無線模塊的有源設備。數據傳輸模塊225也可以是諸如RFID標簽上的天線之類的無源器件。在此情況下，RFID標簽包括天線形式的數據傳輸模塊225和存儲器220。RFID讀取器隨后可被放置在系統200附近用以從/向存儲器220讀/寫數據。 因為存儲在存儲器220中的數據量通常會很小(由一段時間內的IOP讀數組成)，所以數據傳輸速度并不關鍵。可被存儲在存儲器220中并由數據傳輸模塊225傳送的數據的其他類型包括但不限于電源數據(例如，低電池電量、電池故障)、揚聲器數據(警告音、語音)、 IOP傳感器數據(Ι0Ρ讀數、問題狀況)等。可選揚聲器230在存在危險狀況時向患者提供警告音。例如，如果IOP處于一個可能導致損害或對患者有危險的水平，揚聲器230可以發出警告音以警報患者服藥或施用眼藥水。處理器215讀取來自IOP傳感器210的IOP測量值。如果處理器讀取到一個或者一系列高于閾值的IOP測量值，則處理器215可以操作揚聲器230發出警告。所述閾值可以被設置并存儲在存儲器220內。以此方式，IOP閾值可由醫生設置，并且在該閾值被超過時發出警告。可選地，數據傳輸模塊可被激活以將升高的IOP狀況通信至第二設備，諸如PDA、 蜂窩電話、計算機、腕表、為此目的特別定制的設備、可遠程訪問數據存儲站點(例如，因特網服務器、郵件服務器、文本消息服務器)、或者其他電子設備。在一個實施例中，個人電子設備將數據上傳給可遠程訪問數據存儲站點(例如，因特網服務器、郵件服務器、文本消息服務器)。信息可被上傳至可遠程訪問數據存儲站點由此可被實時訪問，例如被醫護人員。 在此情況下，該第二設備可以包含揚聲器230。例如，在醫院設置中，在一患者經歷青光眼手術并被植入系統200之后，可在該患者的病床附近放置第二設備。由于在青光眼手術后常出現IOP波動(過高和過低都是危險狀況)，處理器215可以讀取由植入的IOP傳感器210 做出的IOP測量值。如果處理器215讀取到不安全的IOP狀況，數據傳輸模塊225可以經由揚聲器230或者通過將不安全讀數發送給第二設備來警報患者和醫務人員。這一系統也適于在醫院設置外部使用。例如，如果存在不安全的IOP狀況，處理器 215可以操作揚聲器230發出可聽警告。患者隨后被警報并可以服藥。警告可由醫護人員以多種方式關閉。例如，在數據傳輸模塊225是RFID標簽的情況下，可以在外部設備和系統200之間建立RFID鏈路。該外部設備可以與系統200通信以關閉揚聲器230。作為替換，可由系統200讀取一光學信號。在此情況下，數據傳輸模塊225可以具有一個光學接收器，其能夠接收表示命令(例如，關閉揚聲器230的指令)的一系列光脈沖。系統200優選地位于一個小型可植入集成包裝內。由此，可將系統200的全部部件內建在一個可由多種不同工藝中的任意工藝制成的基板(例如，半導體晶元)上。圖3是根據本發明原理的一個IOP傳感器的透視圖。在圖3中，IOP傳感器210是帶有兩個光電元件325和330、頂表面310、側面315、光擋320和可選光源305的密封立方體。IOP傳感器的頂表面310允許光進入該立方體(例如，該表面是透明的或半透明的，即透光表面)。光電元件325和330檢測進入立方體的光量。光擋320至少部分的阻擋由光電元件330檢測到的光。光擋320固定至側面315。側面315是撓性的。因此，隨著側面 315響應于壓力變化而移動，由光擋320阻擋的光量變化，由此光電元件330檢測到的光量也變化。側面315可以比立方體的其他側面、頂310和底要薄，由此使得側面315更為撓性。 頂310、底、和其他側面(側面315除外)可以是剛性的或撓性的。提供將在如下描述的可選光源305。作為替換，IOP傳感器可以使用進入眼部的環境光。雖然被描述為立方體，但是IOP傳感器210也可以是允許側面315變形并移動所附光擋320的其他幾何形狀。IOP傳感器210立方體內的壓力在制造工藝期間確定，并且可以是約Opsig。IOP 傳感器210立方體可以充滿多種不同氣體中的任意氣體，諸如氮氣、氬氣、六氟化硫等。當內部壓力為Opsig時，側面315會易于向內變形，因為眼內壓力高于Opsig(如圖4所示)。圖3所示的光電元件325和330的配置允許比較待由光電元件325和光電元件 330檢測到的光。因為光電元件325未被光擋320遮擋，所以光電元件325檢測到通過頂表面310進入的“滿量”的光。因為光電元件330被光擋320遮擋，所以光電元件330檢測到的光要少于通過頂表面310進入的“滿量”的光。因此，由光電元件325和330測得光量之間的比較就可被用于確定側面315經歷的變形量。外部壓力越高，側面315的變形就越大， 并且光電元件330測得的光量就越少。因此，由光電元件330測得的光量指示了外部壓力 (IOP)的量。使用兩個光電元件(325和330)使得IOP傳感器210能夠在(由于環境光狀況改變導致的)不同光照狀況下工作。對于IOP測量值，IOP傳感器210的校準通常并不關鍵。因為由光電元件330檢測到的光量的改變可以與IOP的量值相關，因此能夠輕易地檢測出IOP的改變。通常，隨時間獲得的一系列光測量值與隨時間的IOP相對量值相關。更為精確的IOP校準可以在醫生辦公室內進行，例如通過以傳統形式測量IOP并將該測量值與由光電元件325和330測得的光量相關。可選光源305典型地是LED。光源305可以被安裝和集成在IOP傳感器210的頂表面310之上。作為替換，IOP傳感器210可以依賴于環境光(并且不存在光源305)。在另一個實施例中，使用眼外光源。例如，可以將光源附著至手持壓力讀取器和/或與IOP傳感器210接口的充電設備。以此方式，可以使用(能被校準的)外部光源以方便壓力讀取。IOP傳感器210可由多種不同的方法中的任意方法制造。例如，在一種基于MEMS 的方法中，IOP傳感器210被內建在多個層內。以此方式，沉積多層生物兼容材料以構造IOP 傳感器210。也可以利用其他蒸氣沉積方法，諸如在半導體工業中使用的那些方法。圖4是根據本發明原理的一個IOP傳感器的透視圖。在圖4中，IOP傳感器210 的側面315向內變形。因此，光擋320也向內變形以部分遮擋到達光電元件330的光。在此情況下，內部壓力小于外部壓力。壓力差決定了光擋320移動了多遠距離以及光電元件 320檢測可多少光。換句話說，光擋320行進的距離取決于內外壓力之差。而光擋320行進的距離則決定了光電元件330檢測到的光量。因此，由光電元件330檢測到的光量(相比于由光電元件325檢測到的光量)指示內外壓力之差。這一光讀數可被用于確定IOP的改變。在本發明的另一個實施例中，可以一并使用IOP傳感器210(例如，如圖3和4中所示)的陣列。在此配置中，一個以上的IOP傳感器210被附于基板并在隨后被植入眼內。 使用一個以上的IOP傳感器210允許對IOP的冗余和更精確測量。隨著陣列中IOP傳感器 210數量的增加，作為結果得到的IOP測量值的統計方差降低(并由此精確度提高)。在另一個實施例中，可以連同單個光源使用多對光檢測器以實現冗余。
由上可知，本發明提供了一種測量IOP的系統。本發明提供IOP傳感器和關聯的周邊設備。在此例示了本發明并且本領域普通技術人員能夠對其做出各種修改。本發明的其他實施例對于考慮了說明書并實現了本發明公開的本領域技術人員而言是顯而易見的。說明書和示例僅旨在被理解為示例性的，并且本發明的真正范圍和精神由所附權利要求指示。
權利要求
1.一種可植入的眼內壓傳感器系統，包括具有處于第一值的內部壓力的密封幾何形狀，所述密封幾何形狀具有第一透光表面和第二撓性表面；位于所述密封幾何形狀內的一對光電元件；以及耦合至所述第二撓性表面的光擋；其中當所述第二撓性表面變形時，所述一對光電元件的光測量值指示眼內壓狀況。
2.如權利要求1所述的眼內壓傳感器系統，還包括 被放置為使得光入射至所述第一透光表面的光源。
3.如權利要求1所述的眼內壓傳感器系統，還包括 處理器；耦合至所述處理器的電源；以及耦合至所述處理器的存儲器； 其中所述處理器被配置為讀取測得的電阻。
4.如權利要求3所述的眼內壓傳感器系統，其中所述處理器將對應于眼內壓狀況的值寫入所述存儲器。
5.如權利要求3所述的眼內壓傳感器系統，還包括 耦合至所述處理器的數據傳輸模塊。
6.如權利要求5所述的眼內壓傳感器系統，所述數據傳輸模塊還包括無線模塊。
7.如權利要求5所述的眼內壓傳感器系統，所述數據傳輸模塊還包括RFID標簽。
8.如權利要求7所述的眼內壓傳感器系統，經RFID鏈路從所述存儲器傳送數據。
9.如權利要求5所述的眼內壓傳感器系統，所述數據傳輸模塊將數據從所述存儲器傳送至外部設備。
10.如權利要求3所述的眼內壓傳感器系統，還包括 耦合至所述處理器的揚聲器；其中所述揚聲器在眼內壓處于安全范圍之外時發出警告。
11.如權利要求1所述的眼內壓傳感器系統，其中所述密封幾何形狀大致為立方體。
12.—種可植入的眼內壓傳感器系統，包括 IOP傳感器，包括具有處于第一值的內部壓力的密封幾何形狀，所述密封幾何形狀具有第一透光表面和第二撓性表面；位于所述密封幾何形狀內的一對光電元件； 耦合至所述第二撓性表面的光擋；其中當所述第二撓性表面變形時，所述一對光電元件的光測量值指示眼內壓狀況。 處理器；耦合至所述處理器的電源；以及耦合至所述處理器的存儲器；其中所述處理器被配置為讀取測得的電阻并將對應于眼內壓的值寫入所述存儲器。
13.如權利要求12所述的眼內壓傳感器系統，還包括 耦合至所述處理器的數據傳輸模塊。
14.如權利要求13所述的眼內壓傳感器系統，所述數據傳輸模塊還包括無線模塊。
15.如權利要求13所述的眼內壓傳感器系統，所述數據傳輸模塊還包括RFID標簽。
16.如權利要求15所述的眼內壓傳感器系統，經RFID鏈路從所述存儲器傳送數據。
17.如權利要求13所述的眼內壓傳感器系統，所述數據傳輸模塊將數據從所述存儲器傳送至外部設備。
18.如權利要求12所述的眼內壓傳感器系統，還包括 耦合至所述處理器的揚聲器；其中所述揚聲器在眼內壓處于安全范圍之外時發出警告。
19.如權利要求1所述的眼內壓傳感器系統，其中所述密封幾何形狀大致為立方體。
全文摘要
一種可植入的眼內壓傳感器系統，包括具有處于第一值的內部壓力的密封幾何形狀。所述密封幾何形狀具有第一透光表面和第二撓性表面。一對光電元件位于所述密封幾何形狀內。光擋耦合至所述第二撓性表面。當所述第二撓性表面變形時，所述一對光電元件的光測量值指示眼內壓狀況。
文檔編號A61B3/16GK102421353SQ201080019898
公開日2012年4月18日 申請日期2010年5月3日 優先權日2009年5月7日
發明者B·達凱, M·J·A·里卡德 申請人:愛爾康研究有限公司