基于双侧墙结构的微流体眼压传感器及其制备方法

本公开涉及眼压传感领域，尤其涉及一种基于双侧墙结构的微流体眼压传感器及其制备方法。

背景技术：

1、青光眼是全球第一大不可逆致盲性眼病，早期的诊断筛查结合针对性的治疗是延缓这种疾病进一步发展的优选方法。病理性眼压升高是青光眼的主要致病因素，眼压指眼球内容物作用于眼球内壁的压力，房水的生成量和排出量达到平衡时，眼压稳定；房水引流系统发生阻塞时，眼压升高，挤压视神经使视神经损伤。眼压不仅受到昼夜节律的影响，还会受到身体姿势、运动状态、眼睛注视任务等因素的影响。

2、已有的眼压测量设备，可以通过基于吹平、压平法等检测方式测量眼压，实现在固定场所、规定时间内获取较高的测量精度的单一数值。但是由专业人员操作，且有可能会遗漏危险的眼压波动，导致疾病评估不准确、治疗方案不合理。因此需要一种不受时间空间限制的可连续准确进行眼压监测的眼压测量设备。

3、已有的眼压传感器可以分为植入式和非植入式。植入式眼压传感器通过眼科手术辅助将传感器送入眼睛内部，直接感应眼压的变化，其灵敏度和准确度都比较高；但是手术增加了眼部创伤和感染风险。非植入式眼压传感器则是将传感元件嵌入角膜接触镜中，利用角膜接触镜传递眼睛、角膜的变形，间接感应眼压的变化，且不需要手术植入，对眼睛伤害小，更符合实际需求。但这种方式的准确率、灵敏度相对较低，且主要基于电子元件进行传感，不可避免地与角膜之间存在机械失配，长期佩戴会引起角膜损伤。

技术实现思路

1、有鉴于此，本公开的主要目的在于提供基于双侧墙结构的微流体眼压传感器及其制备方法，以期部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。

2、为了实现上述目的，本公开的一方面提供了一种基于双侧墙结构的微流体眼压传感器。微流体眼压传感器包括：

3、角膜接触镜，用于传递眼压变化量，上述眼压变化量由目标眼球产生；

4、上述角膜接触镜包括：平面传感层和位于上述平面传感层和上述目标眼球之间的支撑结构；

5、上述平面传感层内部设置有传感显示腔，上述传感显示腔围绕上述平面传感层中心呈螺旋分布，用于感应和指示上述眼压变化量；以及

6、上述支撑结构，用于使上述角膜接触镜保持预设第一曲率；

7、其中，上述传感显示腔包括：传感液腔、显示通道和缓冲腔室；

8、上述传感液腔设置于上述平面传感层远离上述中心的外环，一端封闭，另一端连接上述显示通道，上述传感液腔内设置有预设数量的双侧墙结构，上述传感液腔内充满指示液，用于响应于上述眼压变化量改变上述传感液腔体积；

9、上述显示通道的一端连接上述传感液腔，另一端连接上述缓冲腔室，用于显示上述指示液的位移，以便显示上述眼压变化量；

10、上述缓冲腔室的一端连接上述显示通道，用于平衡上述传感液腔体积变化造成的气压变化。

11、根据本公开的实施例，上述传感液腔的横截面为第一矩形；

12、上述传感液腔内设置有预设数量的上述双侧墙结构，相邻的上述双侧墙结构之间的间隔相等；

13、其中，上述双侧墙结构包括将上述传感液腔的腔体划分为3个并排的子腔，上述并排的子腔在上述双侧墙结构之间的间隔处连通。

14、根据本公开的实施例，上述传感液腔的腔体内充满上述指示液；以及

15、上述传感液腔响应于上述眼压变化量，上述传感液腔的体积发生改变，排出或回收上述指示液。

16、根据本公开的实施例，上述显示通道横截面为第二矩形，上述第二矩形的面积为上述第一矩形的1/10。

17、根据本公开的实施例，上述平面传感层包括第一薄膜和第二薄膜；

18、上述第一薄膜为无图形化平滑薄膜；

19、上述第二薄膜与上述第一薄膜接触的一侧包括图形化凹槽；以及

20、上述第一薄膜和上述第二薄膜经过等离子体处理后贴合；

21、其中，贴合后封闭的上述图形化凹槽构成上述传感显示腔。

22、根据本公开的实施例，上述平面传感层和上述支撑结构所使用的材料相同，通过对上述平面传感层和上述支撑结构施加压力，使上述平面传感层和上述支撑结构贴合。

23、根据本公开的实施例，上述微流体眼压传感器还包括：

24、在上述传感液腔与上述显示通道的连接处设置预设第二曲率的弯道；以及

25、在上述显示通道与上述缓冲腔室的连接处设置预设第二曲率的弯道。

26、根据本公开的实施例，上述微流体眼压传感器还包括：

27、上述角膜接触镜的曲面半径为8-12mm；

28、上述传感显示腔设置于由外圆环和内圆环限制的上述平面传感层内部区域，其中，上述外圆环为距离上述平面传感层边缘2mm曲面长度的圆环，上述内圆环为距离上述中心5mm曲面长度的圆环；以及

29、上述支撑结构的曲面半径尺寸与上述角膜接触镜凹侧外部的曲面半径尺寸相同。

30、本公开的另一方面提供了一种基于双侧墙结构的微流体眼压传感器的制备方法。上述制备方法包括：

31、通过光刻工艺在硅片上制备具有传感显示腔尺寸的第一翻模模具，上述传感显示腔包括传感液腔、显示通道和缓冲腔室；

32、将液态柔性聚合物溶液旋涂于第二翻模模具和上述第一翻模模具上，得到无图形化的第二薄膜和图形化的第一薄膜；

33、对上述第一薄膜和上述第二薄膜进行等离子体处理，使上述第一薄膜和上述第二薄膜贴合，得到平面传感层的空腔结构；

34、在预设曲率的铜模具表面滴涂上述液态柔性聚合物溶液，在上述液态柔性聚合物溶液处于半固态时与平面的上述平面传感层的空腔结构贴合，得到贴合物并对上述贴合物进行按压，得到上述基于双侧墙结构的微流体眼压传感器的空腔结构；以及

35、将指示液通过注射口填充到上述传感液腔和上述显示通道中，并利用柔性硅胶胶水密封上述注射口防止上述指示液反流，得到上述基于双侧墙结构的微流体式眼压传感器。

36、根据本公开的实施例，柔性聚合物溶液包括：聚二甲基硅氧烷、柔性硅水凝胶、聚二甲基硅氧烷改性聚合物或柔性硅水凝胶改性聚合物其中之一。

37、基于上述技术方案可以看出，本公开的实施例相对于现有技术具有如下有益效果：

38、在角膜接触镜将眼压变化量传递给传感显示腔的情况下，传感显示腔中的传感液腔感应到眼压变化，传感液腔的体积相应发生改变。由于传感液腔中设置有预设数量的双侧墙结构，双侧墙结构可以带来划分区域以及提供支撑的作用，以使传感液腔感应到眼压变化时受力更均匀，进而使传感液腔感应到眼压变化与传感液腔感应到眼压变化后产生的形变之间的对应关系更准确。传感液腔形变后体积改变，使显示通道内的指示液发生位移，根据指示液位移可以实现数值化表示眼压变化量，从而实现高传感准确度的眼压传感。

39、另外，传感液腔中设置预设数量的双侧墙结构，在实际制备眼压传感器时，可以为空腔提供一定的支撑，提高传感器制备率。

技术特征：

1.一种基于双侧墙结构的微流体眼压传感器，包括：

2.如权利要求1所述的微流体眼压传感器，其中，所述传感液腔的横截面为第一矩形；

3.如权利要求1所述的微流体眼压传感器，其中，所述传感液腔的腔体内充满所述指示液；以及

4.如权利要求2所述的微流体眼压传感器，其中，所述显示通道为横截面为第二矩形，所述第二矩形的面积为所述第一矩形的1/10。

5.如权利要求1所述的微流体眼压传感器，其中，所述平面传感层包括第一薄膜和第二薄膜；

6.如权利要求1所述的微流体眼压传感器，其中，所述平面传感层和所述支撑结构所使用的材料相同，通过对所述平面传感层和所述支撑结构施加压力，使所述平面传感层和所述支撑结构贴合。

7.如权利要求1所述的微流体眼压传感器，还包括：

8.如权利要求7所述的微流体眼压传感器，还包括：

9.一种基于双侧墙结构的微流体眼压传感器的制备方法，包括：

10.如权利要求9所述的制备方法，柔性聚合物溶液包括：聚二甲基硅氧烷、柔性硅水凝胶、聚二甲基硅氧烷改性聚合物或柔性硅水凝胶改性聚合物其中之一。

技术总结
一种基于双侧墙结构的微流体眼压传感器及其制备方法，可以应用于眼压传感领域。该传感器包括：角膜接触镜，用于传递眼压变化量；角膜接触镜包括平面传感层和支撑结构；平面传感层内设置传感显示腔，传感显示腔围绕平面传感层中心呈螺旋分布，用于感应和指示眼压变化量；支撑结构使角膜接触镜保持预设第一曲率。传感显示腔包括：设置于平面传感层外环的传感液腔一端封闭，另一端连接显示通道，传感液腔内设置有双侧墙结构，传感液腔内充满指示液，响应于眼压变化量改变传感液腔体积；显示通道一端连接传感液腔，另一端连接缓冲腔室，用于显示指示液的位移，以便显示眼压变化量；缓冲腔室一端连接显示通道，另一端封闭，用于平衡气压变化。

技术研发人员：裴为华,袁苗,刘智多
受保护的技术使用者：中国科学院半导体研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11