一种基于微纤维管的变电感无线式眼压监测传感器的制作方法

本发明属于医疗器械技术领域，更具体地，涉及一种基于微纤维管的变电感无线式眼压监测传感器。

背景技术：

青光眼是世界第一位不可逆性致盲眼病。医学实践查明，眼压升高并非青光眼损害唯一危险因素，病理性的眼压波动在青光眼发生发展中同样扮演重要的角色，而且其表现更为隐匿。因此关注眼压24小时波动情况比仅仅关注眼压绝对值升高更为重要，这一观点已经成为全世界青光眼专家的共识。

目前临床用来监测24小时眼压波动的方法通常采用每间隔2小时测量一次，但这种以12个监测点代替24小时波动全过程的方式不足以全面反映眼压波动的全貌；此外，测量往往需要坐位进行，因此无法获悉患者自然生活状态下的眼压真实情况，如睡眠、运动等。相应地，有必要对24小时眼压监测技术进行更多的研究。

现有技术中的24小时眼压监测波动监测技术包括侵入式的“lc-谐振传感器”，利用惠斯通电桥原理的应变片式非侵入式传感器以及非侵入式的变电感式“lc-谐振传感器”等。侵入式测量虽然可以实现直接测量但是植入手术对眼球会造成不可恢复的伤害，对于普通人或者疑似青光眼病人的眼压监测则不适用。应变片式非侵入式传感器(参见“wirelesscontactlenssensorforintraocularpressuremonitoring:assessmentonenucleatedpigeyes.”,matteoleonardi，arnaudbertsch，andrémermoud.)基于应变片的原理实现对眼压波动的24小时监测，实现了24小时监测的目标。但进一步的研究表明，1)佩戴的舒适性差；2)传感器的灵敏性和检测精度不够；3)输出的信号不稳定，导致其临床推广受到限制。香港研制的变电感式24小时眼压监测仪(参见“softwearablecontactlenssensorforcontinuousintraocularpressuremonitoring”,guo-zhenchen,ion-sengchan,leok.k.leung,davidc.c.lam.thehongkonguniversityofscienceandtechnology,hongkong.)基于电感变化的原理实现对眼压的24小时测量，但由于其采用金属铜箔作为电感线圈材料，由于铜箔的力学尺度比隐形眼镜材料以及人眼材料大得多，导致其：1)感知单元耦合进隐形眼镜十分困难；2)由于铜箔的弹性模量极大，由眼压波动引起的电感线圈的直径变化非常小，电感变化小，导致传感器灵敏度极低；3)硬质铜箔导致传感器佩戴舒适性非常差，其会影响佩戴区域角膜随眼内变化而导致的变形。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种基于微纤维管的变电感无线式眼压监测传感器，通过结合眼压监测临床应用自身的特点，采用通入液态金属的微纤维管和电容构成的lc传感器来实现眼压监测并对其特定结构及其具体设置方式进行设计，当眼球的眼压发生变化时，微纤维管构成的电感线圈也会产生变形，从而引起电感值的改变，引起lc传感器谐振频率的改变，进而可以通过外部无线读取电路或者网络分析仪或者阻抗分析仪等读取谐振频率的改变；由于眼压能够引起微纤维管电感线圈的极大变化，可实现眼压的高精确实时测量，同时使得该眼压监测传感器具备灵敏度高、动态范围大、稳定性好、使用舒适和体积小重量轻等优点。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种基于微纤维管的变电感无线式眼压监测传感器，其特征在于，包括角膜接触镜(1)、微纤维管道(2)、密封于该微纤维管道(2)内的液态金属(3)，以及通过铜丝(5)与该微纤维管道(2)及其内所述液态金属(3)整体相耦合的贴片电容(4)，其中：

所述角膜接触镜(1)整体呈球冠状，并用于在佩戴时与患者的眼球形状相匹配的进行贴合；

所述微纤维管道(2)镶嵌在所述角膜接触镜(1)的镜片层内部，该微纤维管道(2)围绕所述角膜接触镜(1)的中心呈螺旋状螺旋线形分布，该微纤维管道(2)整体的首尾两端通过直径为50～100微米的铜丝(5)从所述角膜接触镜(1)中引出，并与所述贴片电容(4)相耦合；

所述微纤维管道(2)至少是完整一圈的螺旋线形，该微纤维管道(2)及其内的所述液态金属整体构成电感器件，与所述贴片电容(4)耦合构成lc谐振回路，形成lc谐振式传感器；该电感器件的电感值受眼压影响，使得该lc谐振式传感器的谐振频率同样受眼压影响，通过读取谐振频率的变化，即可实现对眼压的实时传感监测。

作为本发明的进一步优选，所述微纤维管道(2)的内径小于等于0.2mm，优选为0.1～0.2mm；外径为0.2～0.3mm。

作为本发明的进一步优选，所述微纤维管道(2)围绕所述角膜接触镜(1)的中心呈2～4圈的螺旋状螺旋线形分布，并且该螺旋线形的最小内径大于5mm，所述电感器件的电感值满足90nh～0.21mh。

作为本发明的进一步优选，所述贴片电容(4)为0201封装的贴片电容或01005封装的贴片电容，并且电容值范围满足6.0～8.5pf。

作为本发明的进一步优选，所述lc谐振式传感器的谐振频率满足50～300mhz。

作为本发明的进一步优选，所述角膜接触镜(1)的规格尺寸被设定为直径12mm～18mm，厚度小于0.4mm，且其材质优选为pdms。

作为本发明的进一步优选，所述微纤维管道(2)采用硅橡胶材料，所述液态金属(3)也通过硅橡胶材料密封在所述微纤维管道(2)内。

作为本发明的进一步优选，所述液态金属(3)无毒，具体为egain或者galinstan。

通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，由于在软性的角膜接触镜内设置微纤维管形成电感器件，具体说来，微纤维管螺旋状绕在角膜接触镜的镜片层内部，通入液态金属成为一个电感器件(液态金属可以是室温液态金属，如无毒的egain或者galinstan)，形成螺旋电感(微纤维管的螺旋状螺旋线形至少是完整的一圈，即中心角至少是360°的螺旋线形)，与耦合电容构成lc谐振式传感器，其中贴片电容与通入液态金属的微纤维管通过50微米的铜丝耦合。当眼球的眼压发生变化时，角膜接触镜弯曲变形，微纤维管构成的电感线圈也会产生变形，从而引起电感值的改变，引起lc传感器谐振频率的改变，通过外部无线读取电路或者网络分析仪或者阻抗分析仪等读取谐振频率的改变，能够实现对眼内压的24小时连续实时监测。

微纤维管呈螺旋绕圈分布于接触镜中心，其圈数为2—4圈，最小内径大于5mm(大于人的瞳孔直径)，不阻碍人眼视物。尤其的，通过对微纤维管的形状大小和具体设置方式进行研究，最敏感区形变也不会漏掉，从而更真实、稳定反映眼内压力波动，同时能够测得包括角膜中心、角膜旁中心、近角巩缘等多兴趣点在内的事实数据，因而尤其适用于24小时眼压监测的临床应用。电感值的初始值，可设为90nh～0.21mh(即无形变情况下)，电感值的初始值可以通过调节螺旋线的圈数、平均直径以及螺旋线之间的间距来调整。

并且，本发明优选采用硅橡胶材料形成微纤维管道(硅橡胶材料，具备极低的弹性模量)，由于微纤维管极低的力学强度，眼压能够引起微纤维管电感线圈的极大变化，可实现眼压的高精确实时测量，同时具备灵敏度高、动态范围大、稳定性好、使用舒适和体积小重量轻等优点。

本发明中的传感器通过无线的方式监测眼压，与有线测量的方式比较，更加的舒适，灵敏度更高，能实时动态的反映眼压的变化；与应变片式非侵入式传感器以及非侵入式的变电感式“lc-谐振传感器”等相比，本发明优选采用的egain或者galinstan液态金属无毒，且具有高电导率(例如，电阻率可为28×10^-8ω.m^-1～29.4×10^-8ω.m^-1)，液态金属通入微通道作为电感元件，传感单元的杨氏模量极低，使得传感器具有更高的柔软性和穿戴舒适性，同时传感器具有更高的灵敏度。

综上，利用本发明中基于微纤维管的变电感无线式眼压监测传感器，当眼球由于眼压波动发生变形时，角膜接触镜弯曲变形，微纤维管构成的电感线圈也会产生变形，从而引起电感值的改变，并最终能够以谐振频率变化的方式作为反馈信号通过外部的无线模块予以读取输出。通过本发明中基于微纤维管的变电感无线式眼压监测传感器，能够根据无线谐振频率的变化，实现对眼压的连续测量，具有制造方便快捷，灵敏度高、动态范围大、稳定性好等优点。

附图说明

图1是用于显示按照本发明执行的螺旋状分布的微纤维管的结构示意图。

图2是按照本发明的眼压监测传感器的结构侧视图。

图3是按照本发明的眼压监测传感器的结构正视图。

图4是按照本发明的眼压监测传感器的测试原理图。

图中各附图标记的含义如下：1为角膜接触镜，2为微纤维管道，3为液态金属，4为贴片电容(又称为薄电容)，5为铜丝。

具体实施方式

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

图2是按照本发明的眼压监测传感器的结构侧视图，图3是按照本发明的眼压监测传感器的结构正视图。如图2和图3所示，该眼压监测传感器主要包括软性的角膜接触镜1、微纤维管道2、通入管道的液态金属3和耦合的贴片电容4等组件，并通过对这些组件的结构及其设置方式的研究设计，相应能够高精度、24小时的全程测量眼压的波动状态，同时显著提高测量数据的全面性、真实性和稳定性，并确保对患者的舒适适用性。

具体而言，角膜接触镜1譬如可采用通用的医用角膜接触镜，它呈球冠状，规格尺寸被定为直径12mm～18mm，厚度小于0.4mm，且其材质优选为pdms，并用于在佩戴时与患者的眼球形状相匹配地进行贴合。微纤维管2嵌入设置在角膜接触镜1的镜片层内部，不与眼睛直接接触，其内通入液态金属室温液态金属为无毒的egain或者galinstan，构成电感器件；作为关键改进之一，它的主体被设定为围绕该角膜接触镜的中心呈螺旋环形分布，参看图1，该螺旋线为两圈，嵌入设置在所述角膜接触镜1的镜片层内部，其尾部两端从所述角膜接触镜1引出50～100微米的铜丝5与贴片电容4耦合(贴片电容4可以封装于角膜接触镜1的镜片层内)，构成lc谐振式传感器。传感器的电感范围值为90nh～0.21mh，贴片电容范围值为6.0～8.5pf，传感器的谐振频率范围为50～300mhz。当眼球的眼压发生变化时，其承受相应的弯曲改变导致电感的变化，引起lc传感器谐振频率的改变，通过外部无线读取电路或者网络分析仪或者阻抗分析仪等读取谐振频率的改变，实现对眼内压的24小时连续实时监测。

微纤维管的圈数譬如为4圈，它围绕该角膜基础镜的中心呈螺旋状分布的形式排列，内径大于瞳孔直径5mm，并且当眼球的眼压发生变化时，其承受相应的弯曲改变导致电感的变化，引起lc传感器谐振频率的改变，通过外部无线读取电路或者网络分析仪或者阻抗分析仪等读取谐振频率的改变，实现对眼内压的24小时连续实时监测。

通过以上构思，上述的角膜接触镜及其附件构成了一种能够输入压力，同时输出反映眼球形变信息的眼压监测传感器。特别是，微纤维管极低的力学强度，眼压能够引起微纤维管电感线圈的极大变化，可实现眼压的高精确实时测量，同时具备灵敏度高、动态范围大、稳定性好、使用舒适和体积小重量轻等优点。

此外，本发明所采用的充满液态金属的微纤维管，对压力的灵敏度高，制作方便，易于操作使用，对人眼伤害较小，因而尤其适用于各类需要24小时实时监测的眼压传感器用途。

本发明所采用的贴片电容，可以是0201贴片电容，例如长宽高分别为0.60mm、0.30mm、0.23mm的0201贴片电容；也可以是01005封装的贴片电容，例如长宽高分别为0.40mm、0.20mm、0.2mm的01005封装的贴片电容。

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