[發明專利]全角膜光纖光柵傳感器串聯排布的智能接觸鏡

在審

• 申請號: 202011166010.4
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112450877A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 張虹;劉曉軍;趙寅;陳良洲;李貴剛;王軍明;趙博聞
• 申請（專利權）人: 華中科技大學同濟醫學院附屬同濟醫院
• 主分類號: A61B3/125
• 分類號: A61B3/125
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮西;舒景景

本發明公開了一種全角膜光纖光柵傳感器串聯排布的智能接觸鏡，包括軟性接觸鏡和硬性接觸鏡；所述軟性接觸鏡配戴后位于患者眼球角膜上，其內設置有用于監測眼壓的眼壓監測傳感器；所述眼壓監測傳感器為光纖光柵傳感器，所述光纖光柵傳感器包括光纖和分布制作在光纖上的多個光柵；多個光柵在軟性接觸鏡內排布于角膜的近中央及周邊區域，且各光柵在眼壓測量范圍內具有可相互區分的反射波長；所述硬性接觸鏡設置在軟性接觸鏡的外側，配戴后將軟性接觸鏡包覆在內并對后者進行限位或固定，阻止軟性接觸鏡相對于角膜移動或轉動。本發明通過光柵串聯設計，形成傳感網絡，提高了眼壓監測的靈敏性、準確性與可重復性。

技術領域

本發明涉及一種眼壓監測設備，特別是指一種全角膜光纖光柵傳感器串聯排布的智能接觸鏡。

背景技術

正常人眼壓值10～21mmHg，晝夜波動8mmHg以內，是維持視覺生理功能的基礎。當眼壓或/和眼壓晝夜波動幅度超出正常范圍，稱病理性眼壓升高、病理性眼壓晝夜波動，將導致視功能不可逆損傷。青光眼發病早期，眼壓晝夜波動幅度可達正常人的2～3倍。因此，關注病理性眼壓晝夜波動已成為全世界青光眼專家的共識。

病理性眼壓晝夜波動非常隱蔽，據報道，無論是坐位或臥位，眼壓晝夜波動峰值均在夜間(23:30—05:30)出現。目前全球范圍內監測眼壓晝夜波動的常規方法是，用單次眼壓測量儀，24小時內，每隔2小時測量一次，繪制成眼壓晝夜波動曲線。該方法存在的問題是：1)無法獲得在自然植物神經調控狀態下眼壓的真實情況，如睡眠、運動、自由活動等；2)取12個點的眼壓值不能完全反映24小時眼壓波動的全貌；3)12個點單次測量間與每點測量間的誤差，均影響觀察結果。因此，該方法不能滿足臨床診治需求，更不能滿足探索眼壓晝夜波動機制的需要。

為了實現眼壓的24小時實時監測，大批研究者投入到研發長程眼壓監測儀的工作中。有人將MEMS壓力傳感器、微型通信電感線圈、信號處理電路等集成一體，手術植入眼內，以獲取眼壓變化信號。優點是直接探測眼壓，但對眼球有創，且有感染和不可預知的風險，另外傳感器的生物兼容性及壽命問題，也限制了其應用。基于此，非侵入配戴式長程眼壓監測方法成為研究的主要方向，其原理是，根據眼壓變化引起角膜應變的生物特性，配戴有傳感器功能的接觸鏡，也稱智能接觸鏡，感知眼壓變化時的角膜應變量，轉化為眼壓變化信息，達到長程連續監測眼壓的目的。全球范圍內，已研發的配戴式長程眼壓監測方法有：基于微流體智能接觸鏡、MEMS電容式接觸鏡、基于微電容式射頻集成電路智能接觸鏡、基于C-L-C結構的無線無源諧振式眼壓監測系統、基于電阻應變的眼壓傳感器，但由于面臨制造工藝、在體應用等難題，均停留在離體傳感器靈敏性驗證階段。

目前僅MEMS微應變計智能接觸鏡眼壓監測儀(Triggerfish)進入在體臨床驗證階段，但已證實其存在靈敏性和重復性不穩定的問題。分析眼壓測量不穩定的原因如下：1)角膜應變差異問題：角膜呈橫橢圓形(橫徑11.5-12mm，垂直徑10.5-11mm)；角膜中央薄(0.55mm)，周邊厚(1mm)；角膜膠原纖維為平行排列，鞏膜為交叉排列，角鞏緣為兩種纖維排列的移行區域，這些解剖特征決定了在眼壓變化時角膜各位點及區域應變量存在差異，即角膜應變差異。角膜薄的部位和纖維排列移行區應變量大。眼壓變化時，角膜不同位點及區域發生的應變量不同。多次重復檢測眼壓時，如果因接觸鏡配戴原因使傳感器與被檢測的角膜位點前后不一致，或在長程眼壓監測過程中，接觸鏡移動了位置，傳感器與檢測位點的對應關系發生改變，勢必影響測量結果的靈敏性及重復性。2)眨眼、眼動干擾問題：眨眼和眼動引起接觸鏡位移，致傳感器檢測位點不斷改變，使傳感器獲取的信號來源不確定。由此可見，傳感器與被檢測位點的穩定接觸是保證檢測靈敏性和重復性的關鍵。為實現準確的長程眼壓監測，必須解決在體眼表環境干擾的問題。

此外，現有的智能接觸鏡通常只嵌有單一傳感器時，很難保證傳感器處于足夠敏感的應變區域，影響測量靈敏性；同時由于接觸鏡在動態的眼表環境中會發生旋轉位移，使傳感器探測區域會發生改變，因而難以保證眼壓監測的穩定性。

發明內容