专利名称：节能型青光眼引流设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及节能运行的青光眼引流(drainage)设备。
背景技术：
青光眼，作为一类影响视网膜和视神经的眼科疾病，是世界上导致失明的一个首要原因。当眼压(IOP)长时间增加到高于正常压力时，产生青光眼。IOP会由于房水产生和房水排出的不平衡而增加。如果不治疗，升高的IOP对视神经和视网膜纤维造成不可逆的损害，产生视力的逐步、永久性损失。眼睛的睫状体上皮不断地产生房水，这是充满眼睛前房(角膜与虹膜之间的空间)的清澈液体。房水通过葡萄膜巩膜通路流出前房，这是一种复杂的引流系统。房水的产生与排出之间的精确平衡确定眼睛的Ι0Ρ。开角(也称为慢性开角或者原发性开角)是最普遍的青光眼类型。对于这种类型， 尽管眼睛前面的结构看起来正常，但是房水在前房中积累，造成IOP升高。如果不治疗，这可能导致视神经和视网膜的永久性损害。通常开眼药水来降低眼压。在有些情况下，如果 IOP不能利用药物治疗充分控制，则要进行外科手术。只有大约10%的人患急性闭角型青光眼。急性闭角是因为眼睛前面结构的异常而导致的。在大多数这种情况下，虹膜与角膜之间的空间比正常的情况要窄，导致供房水通过的通道更小。如果房水的流动完全被阻塞，则IOP急剧升高，造成突然的闭角发作。继发性青光眼是由于眼睛内部的其它疾病或者问题所致，例如炎症、外伤、之前的手术、糖尿病、肿瘤和某些药物治疗。对于这种类型，青光眼和底层问题都必须治疗。图1是帮助解释青光眼过程的眼睛前部的图。在图1中，绘出了晶状体110、角膜 120、虹膜130、睫状体140、小梁网150和巩膜静脉窦160的表示。在解剖学上，眼睛的前房包括造成青光眼的结构。房水是在前房中由位于虹膜130下面并与晶状体110相邻的睫状体140产生的。房水冲洗晶状体110和虹膜130，并流到位于前房角落中的引流系统。围绕眼睛圆周延伸的前房的角落包含允许房水排出的结构。第一个结构，即最容易造成青光眼的一个结构，是小梁网150。小梁网150围绕该角落中的前房圆周延伸。小梁网150看起来充当过滤器，用以限制房水的流出并提供产生IOP的背压。巩膜静脉窦160超出小梁网 150定位。巩膜静脉窦160具有允许房水流出前房的收集器通道。图1的前房中的两个箭头示出了房水从睫状体140通过晶状体110之上、通过虹膜130之上、经过小梁网150流进巩膜静脉窦160及其收集器通道。
在青光眼患者中，IOP会在M小时的时段内广泛变化。通常，IOP在早上刚醒进行药物治疗之前最高。越高的压力会损害视神经并会导致失明。相应地，期望具有控制IOP 的有源青光眼引流设备。
发明内容
在符合本发明原理的一种实施方式中，本发明是青光眼引流设备，包括有源阀门，配置成位于眼睛的前房与引流位置之间；耦合到该有源阀门的电源；及耦合到所述电源的控制器；其中所述控制器基于压力把电力从所述电源引导到有源阀门。在符合本发明原理的另一种实施方式中，本发明是眼压传感器系统，包括定位成与眼睛的前房液体相通的第一压力传感器；定位成远离该第一压力传感器的远端压力传感器，使得该远端压力传感器测量或者近似大气压力；配置成读取第一和第二压力传感器的控制器；及耦合到该控制器的电源；其中所述第一压力传感器和远端压力传感器的读数之差值近似于眼压；而且其中所述控制器在一时间周期内读取第一压力传感器和第二压力传感器一次。在符合本发明原理的另一种实施方式中，本发明是眼压传感器系统，包括定位成与眼睛的前房液体相通的第一压力传感器；位于引流位置的第二压力传感器；配置成读取所述第一和第二压力传感器的控制器；及耦合到该控制器的电源；其中所述第一压力传感器和第二压力传感器的读数之差值近似于前房与所述引流位置之间的压力差；而且其中所述控制器在一时间周期内读取所述第一压力传感器和第二压力传感器一次。在符合本发明原理的另一种实施方式中，本发明是眼压传感器系统，包括位于引流位置的第一压力传感器；定位成远离该第一压力传感器的远端压力传感器，使得该远端压力传感器测量或者近似大气压力；配置成读取第一和第二压力传感器的控制器；及耦合到该控制器的电源；其中所述第一压力传感器和远端压力传感器的读数之差值近似于所述引流位置中的压力；而且其中所述控制器在一时间周期内读取第一压力传感器和第二压力传感器一次。在符合本发明原理的另一种实施方式中，本发明是青光眼引流设备，包括有源阀门，配置成位于眼睛的前房与引流位置之间；耦合到该有源阀门的电源；耦合到所述电源的控制器；定位成与所述前房液体相通的第一压力传感器；位于所述引流位置的第二压力传感器；及定位成远离所述第一和第二压力传感器的第三压力传感器；其中所述控制器在一时间周期内读取所述第一、第二和第三压力传感器一次。应当理解，前面的总体描述和以下的具体描述都仅仅是示例性和解释性的，而且旨在提供对请求保护的本发明的进一步解释。以下描述及本发明的实践阐述并提示本发明的附加优点和目的。
附图被结合到本说明书中并构成其一部分，附图例示了本发明的几种实施方式， 并与说明书一起来解释本发明的原理。图1是眼睛前部的图。图2是根据本发明原理的IOP测量系统的框图。
图3是根据本发明原理的IOP传感器的图。图4是本发明的IOP传感器的一种可能应用的图。图5是符合本发明原理的IOP传感器的端盖实现。图6A和6B是符合本发明原理的IOP传感器的端盖实现的立体图。图7A和7B是根据本发明原理的内腔(lumen)清理阀门的立体图。图8是根据本发明原理的具有纤维清理件的内腔清理阀门的立体图。图9是根据本发明原理的具有清理纤维变性的房水分散件的内腔清理阀门的立体图。图10是根据本发明原理的具有混合外部件的内腔清理阀门的立体图。图IlA和IlB绘出了根据本发明原理的包括单和双内腔版本的阀门与压力传感器系统的端盖实现。图12A和12B是可以与本发明系统一起使用的双管的截面视图。图13是根据本发明原理的两个内腔阀门与压力传感器系统的立体图。图14是根据本发明原理的发电机的立体图。图15是根据本发明原理的位于管中的转子的端视图。图16是根据本发明原理的青光眼引流系统中发电机的一种可能位置的图。图17是根据本发明原理的青光眼引流系统中发电机的另一种可能位置的图。图18是操作本发明的青光眼引流设备的一种方法的流程图。
具体实施例方式现在具体参考本发明的示例实施方式，本发明的例子在附图中例示。在任何可能的地方，相同的标号都贯穿所有附图指代相同或类似的部分。图2是根据本发明原理的IOP测量系统200的框图。在图2中，IOP测量系统包括电源205、IOP传感器210 (其可以包括PI、P2和/或、处理器215、存储器220、数据发送模块225和可选的扬声器230。电源205 —般是可充电电池，例如锂离子或锂聚合物电池，尽管也可以采用其它类型的电池。此外，任何其它类型的蓄电池也适用于电源205。电源205向系统200，尤其是向处理器215供电。电源可以经RFID链接或者其它类型的磁耦合充电。在本发明的另一种实施方式中，电源205是存储由如下面说明的发电机1410生成的电荷的电容器。其它类型的电荷存储或者能量存储设备也可以用来实现电源205。如以下更完整地解释的，发电机1410耦合到电源205。处理器215 —般是具有电源、输入和输出引脚的能够执行逻辑功能的集成电路。 在各种实施方式中，处理器215是有针对性的设备控制器。在这种情况下，处理器215执行针对具体设备或部件(例如，数据发送模块225、扬声器230、电源205或者存储器220)的具体控制功能。在其它实施方式中，处理器215是微处理器。在这种情况下，处理器215是可编程的，使得它可以用来控制设备的多于一个部件。在其它情况下，处理器215不是可编程的微处理器，而是配置成控制执行不同功能的不同部件的专用控制器。存储器220 —般是诸如NAND闪速存储器的半导体存储器。由于半导体存储器的尺寸非常小，而且系统200的存储器需求也很小，因此存储器220只占用系统200非常小的空间。存储器220与处理器215接口。由此，处理器215可以写到存储器220和从存储器 220读出。例如，处理器215可以配置成从IOP传感器210读数据和把数据写到存储器220。 以这种方式，一系列IOP读数可以存储到存储器220中。处理器215还能够执行其它的基本存储器功能，例如擦除或重写存储器220、检测何时存储器220已满及与管理半导体存储器关联的其它常见功能。数据发送模块225可以采用多种不同类型的数据发送中的任何一种。例如，数据发送模块225可以是例如无线电的有源设备。数据发送模块225还可以是例如RFID标签上的天线的无源设备。在这种情况下，RFID标签包括存储器220和形式为天线的数据发送模块225。然后，RFID读取器可以靠近系统200放置，以便把数据写到存储器220或者从存储器220读数据。由于一般来说存储器220中所存储的数据量很小(包括一段时间内的 IOP读数)，因此数据传输的速度不是至关重要的。可以存储在存储器220中并可以由数据发送模块225发送的其它类型数据包括，但不限于，电源数据(例如，低电量、电池缺陷)、扬声器数据(告警音、语音)、IOP传感器数据(Ι0Ρ读数、问题状况)，等等。当存在危险状况时，可选的扬声器230向患者提供告警音或者语音。例如，如果 IOP处于可能导致损害或者令患者存在风险的水平，则扬声器230可以发出告警音，提醒患者求医或者滴眼药水。处理器215从IOP传感器210读取IOP测量结果。如果处理器215 读出一个或者一系列高于阈值的IOP测量结果，那么处理器215就可以操作扬声器230发出告警。阈值可以被设置并存储在存储器220中。以这种方式，IOP阈值可以由医生设置， 而且，当被超过时，可以发出告警。作为替代，数据发送模块可以被激活，以便向诸如PDA、蜂窝电话、计算机、腕表、专用于这个目的的定制设备、远程可访问的数据存储站点(例如，互联网服务器、电子邮件服务器、文本消息服务器)或者其它电子设备的辅助设备传送升高的IOP状况。在一种实施方式中，个人电子设备把数据上载到远程可访问的数据存储站点(例如，互联网服务器、电子邮件服务器、文本消息服务器)。信息可以上载到远程可访问的数据存储站点，使得例如医护人员可以实时地看到。在这种情况下，辅助设备可以包含扬声器230。例如，在医院， 在患者进行了青光眼手术并植入系统200之后，辅助设备可以靠近患者的病床放置。由于青光眼手术之后IOP波动(在高侧和低侧都有，这也是危险的状况)是常见的，因此处理器 215可以读取由所植入的IOP传感器210获得的IOP测量结果。如果处理器215读到了不安全的IOP状况，则数据发送模块225就可以经扬声器230提醒患者和医护人员或者把这种不安全的读数发送到辅助设备。这种系统也适于在医院设施之外使用。例如，如果存在不安全的IOP状况，则处理器215可以操作扬声器230发出可听到的告警。然后，提醒患者并可以求医。告警可以由医护人员以多种途径关闭。例如，当数据发送模块225是RFID标签时，可以在外部设备与系统200之间建立RFID链路。这种外部设备可以与系统200通信，以关闭扬声器230。作为替代，光信号可以由系统200读取。在这种情况下，数据发送模块225具有可以接收代表命令——例如关闭扬声器230的命令——的一系列光脉冲的光接收器。图3是根据本发明原理的IOP传感器的图。在图3中，IOP传感器包括三个压力传感器即P1、P2和P3、引流管430、阀门420和隔件(divider) 350。压力传感器Pl位于前房 340中或者与其液体相通，压力传感器P2位于结膜下腔中的引流点，而压力传感器P3远离Pl和P2。压力传感器Pl还可以位于与前房液体相通的内腔或管中。由此，压力传感器Pl 测量前房中的压力，压力传感器P2测量引流点的压力，而压力传感器P3通常测量或者对应于大气压力。在图3中，管430把房水从眼睛的前房340排出。阀门420控制房水流过管430。 压力传感器Pl测量管430中从阀门420上游和从前房340下游的压力。以这种方式，压力传感器Pl测量前房340中的压力。当Pl位于前房的管下游时(甚至当位于巩膜与结膜之间时)，真正前房压力与Pl所测量到的压力之间期望的测量差异非常微小。例如，对于水每分钟3微升的流速，泊肃叶(Poiseuille)管流定律预测跨具有0. 300毫米内直径的5毫米长管有0.0 ImmHg的压降。隔件350把压力传感器P2与压力传感器P3分开。压力传感器P2位于引流点(例如，图4中的410)。由此，压力传感器P2位于通常包含房水的袋中——它是处于湿的位置 410。压力传感器P3从物理上由隔件350与压力传感器P2隔开。隔件350是分隔P2的湿位置410与P3的干位置360的物理结构。当本发明的系统位于单个衬底上时，包括隔件 350。在这种配置中，所有的三个压力传感器(P1、P2和P； )都位于包括管430、阀门420、隔件350及系统其它部件的衬底上。在本发明的一种实施方式中，压力传感器P3的位置紧靠眼睛。压力传感器P3可以在结膜下面植入眼睛。在这种情况下，压力传感器P3测量可以与大气压力关联的压力。 例如，真正的大气压力可以是压力传感器P3的压力读数的函数。P3还可以位于结膜下腔的干燥部分360中，与引流位置隔开。不管其位置在哪里，压力传感器P3都是要测量眼睛附近或者在眼睛表面处的大气压力。总的来说，IOP是规格压力读数——(由Pl测量到的)眼睛内的绝对压力和(由 P3测量到的)大气压力之间的差。大气压力，一般是大约760mm Hg，常常以IOmmHg或者更多的量变化。此外，如果患者去游泳、远足、乘飞机等，有效的大气压力会显著变化——超过 IOOmmHgo由于IOP—般在大约15mmHg的范围内，因此大气压力的变化是显著的。因而，对于IOP的M小时监视，期望有用于前房的压力读数(由Pl测量)和眼睛附加的大气压力 (由P3测量)。因此，在本发明的一种实施方式中，压力读数是随时间由Pl和P3同时或者接近同时取得的，使得可以计算实际的IOP(如P1-P3或者Pl-f (P3))。Pl和P3的压力读数可以由处理器215存储在存储器220中。它们随后可以从存储器读出，使得随时间的实际IOP
可以由医生解释。压力传感器PI、P2和P3可以是适于植入眼睛的任何类型的压力传感器。它们每个都可以是相同类型的压力传感器，或者它们也可以是不同类型的压力传感器。例如，压力传感器Pl和P2可以是相同类型的压力传感器(植入到眼睛中)，而压力传感器P3可以是不同类型的压力传感器(在眼睛附近)。在本发明的另一种实施方式中，由压力传感器Pl和P2所取的压力读数可以用于控制从前房340排出房水的设备。图4是本发明IOP传感器的一种可能应用的图，该传感器使用压力传感器Pl和P2的读数。在图4中，压力传感器Pl测量眼睛的前房340中的压力。压力传感器P2测量引流点410处的压力。已经开发出了各种设备来从前房340排出房水，以控制青光眼。这些设备中的大多数是将房水从前房340分流到引流位置410的管的变体。例如，已经开发出的管把房水从前房340分流到结膜下腔由此在结膜下面形成液泡(bleb)，或者分流到巩膜下腔由此在巩膜下面形成液泡。(应当指出，液泡是在结膜或者巩膜下面形成的液体袋)。其它的管设计把房水从前房分流到脉络膜上腔、睫毛上腔、阳端基环-葡萄膜腔或者脉络膜。在其它应用中，管把房水从前房分流到巩膜静脉窦、巩膜静脉窦中的收集器通道或者象巩膜上静脉等多种不同血管中的任意一个。有些管甚至把房水从前房分流到结膜的外面。最后，在有些应用中，根本不使用管。例如，在小梁切除术(或者其它类型的滤过过程)中，从结膜下腔或者巩膜下腔做一个到前房的小孔。以这种方式，房水从前房排出，通过这个小孔，到达结膜或者巩膜下的液泡。房水被分流到的这些不同解剖学位置中的每一个都是引流位置410 的例子。在图4中，在一端具有阀门420的管430—端位于前房340中，而另一端位于引流位置410中。以这种方式，管430把房水从前房340排到引流位置410。阀门420控制房水从前房340流到引流位置410。压力传感器Pl位于前房中或者与前房340液体相通。如图 3的实施方式中所示，压力传感器Pl位于阀门420上游。以这种方式，压力传感器Pl位于结膜下腔中，但是与前房340液体相通。由于压力传感器Pl测量前房340中的压力而压力传感器P2测量引流位置410处的压力，因此由这两个压力传感器所取得的读数之差(P1-P》提供了前房340与引流位置 410之间压力差的指示。在一种实施方式中，这种压力差指示房水从前房340到引流位置 410的流速。从前房340分流到引流位置410的滤过手术所涉及的一种并发症是压力过低—— 危险的IOP下降，会导致严重的后果。期望控制房水从前房340流出到引流位置410的速率，从而防止压力过低。来自压力传感器Pl和压力传感器P2的读数可以用于通过控制阀门420来控制通过管430的流速。例如，阀门420可以基于来自压力传感器Pl和压力传感器P2的压力读数进行控制。在本发明的另一种实施方式中，IOP (基于来自压力传感器Pl和压力传感器P3的读数)可以通过控制阀门420来控制。以这种方式，IOP是控制参数。阀门420可以调节成维持特定的IOP(象15mmHg的Ι0Ρ)。阀门420可以在晚上比白天打开更多次，以维持特定的Ι0Ρ。在其它实施方式中，IOP下降可以被控制。紧接在滤过手术之后，IOP会急剧下降。基于来自压力传感器Pl和P3的读数，阀门420可以调节成允许IOP中的逐步下降。在本发明的另一种实施方式中，来自压力传感器P2 (或者来自压力传感器P2与由 P3测量到的大气压力之差)的读数可以用于控制阀门420，从而控制液泡的形态。与滤过手术关联的一个问题是液泡失效。液泡会由于差的形成或者纤维变性而失效。液泡中的压力是确定液泡形态的一个因素。太多的压力会造成液泡迁移到不期望的位置或者会导致纤维变性。液泡的压力可以通过使用来自压力传感器P2(在引流位置410——在这个例子中是液泡)的读数来控制。在本发明的一种实施方式中，液泡中的压力(由P2测量)和大气压力(由P3测量)之间的差值可以用于控制阀门420，以维持期望的液泡压力。以这种方式，本发明的IOP压力传感器也可以用于正确地维持液泡。阀门420可以由微处理器215或者合适的PID控制器来控制。期望的压力差(对应于期望的流速)可以通过控制阀门420的操作来维持。同样，期望的Ι0Ρ、IOP变化率或者液泡压力可以通过控制阀门420的操作来控制。尽管阀门420被描绘成阀门，但它也可以是多种不同流控制结构中的任何一种， 这些结构测量、约束或者允许房水从前房340流到引流位置410。此外，阀门420还可以位于管430中或者沿着管430的任何地方。最后，对于所给出的IOP传感器，存在许多其它类似的使用。例如，各种压力读数可以用于确定管430是否以某种不期望的方式被闭塞或者阻塞。由此，可以检测引流设备的失败。在从前房340分流到引流位置410的自清理内腔中，不期望的堵塞可以基于P1、 P2和/或P3的压力读数来清理。图5是符合本发明原理的IOP传感器的端盖实现。在图5中，压力传感器Pl和 P3集成到端盖510中。端盖510适合管430，从而形成液体紧密封。管430的一端位于前房340中，而管430的另一端(端盖510所处的地方)位于前房340的外面。一般来说，管 430的一端位于前房340中，而另一端位于结膜下腔中。以这种方式，压力传感器Pl与前房340液体相通。由于在前房340和管430与前房340液体相通的内部之间几乎没有压力差，因此压力传感器Pl测量前房340中的压力。压力传感器P3在前房340的外部，并且测量大气压力或者可以关联到大气压力。一般来说，管430放到眼睛中，把前房340桥接到结膜下腔，就象在青光眼滤过手术中一样。在这种情况下，P3位于结膜下腔中。在这种配置中，P3测量非常接近大气压力或者可以通过简单函数的使用关联到大气压力的压力。由于插头510为管430提供了液体紧密封，因此压力传感器P3与压力传感器Pl隔开。因此，作为Pl和P3的压力读数之差
(P1-P3)，可以取得准确的IOP读数。在一种实施方式中，单个薄的隔膜520-般来说是
压阻式晶体——位于传感器封装中，而且在一侧(管侧)暴露给P1，而在另一侧(隔离侧) 暴露给P3，因此由传感器记录隔膜520上的净压力，从而提供对应于IOP的规格读数。图6A和6B是图5的端盖实现的立体图。在这种实施方式中，压力传感器Pl位于端盖510的一端，使得它可以位于管430内部。压力传感器P3位于端盖510的另一端，使得它可以位于管430外面。隔膜(520)隔开Pl和P3。以这种方式，压力传感器Pl与压力传感器P3隔开。尽管压力传感器Pl和P3绘制为位于关于端盖510中隔膜520相对的表面上，但是它们也可以与端盖510 —体地定位在任何合适的位置，以方便压力测量。图7A和7B是根据本发明原理的内腔清理阀门的立体图，该内腔清理阀门可以充当控制阀门420。在图7A和7B中，内腔清理阀门700包括管710、外壳720、致动器730、致动臂740、渐细臂(tapered arm) 750、压力传感器Pl和压力传感器P2。如前面参考图3和 4所描述的，管710的一端位于前房中，而管710的另一端耦合到外壳720。压力传感器Pl 监视前房中的压力。致动器730位于外壳720中。致动器730耦合到致动臂740，致动臂 740又刚性连接到渐细臂750。渐细臂750配置成延伸到管710的内腔中。压力传感器P2 位于外壳720的外流区域(即，在引流位置)。箭头指示房水从前房流向引流位置。外壳720通常是平坦的，但是也可以具有适合眼睛曲率的轻微曲率。外壳720保持致动器730。外壳720还保持致动臂740和渐细臂750。管710液体耦合到位于外壳720 内部的通道。这个通道传导来自前房的房水(通过管710)到达引流位置。外壳720可以由多种不同生物兼容的材料中的任何一种制成，例如不锈钢。致动器730在一个平面中前后移动致动臂740。以这种方式，当致动器730将力施加到致动臂740上时，致动臂740振荡或者往复运动。由于渐细臂750刚性耦合到致动臂 740，因此它也在管710中振荡或者往复运动。致动器730可以基于多种不同已知方法中的任何一种，例如电磁致动、静电致动、压电致动或者通过形状记忆合金材料的致动。致动臂 740可以由致动器730以低重复速率(例如，几赫兹)或者高致动速率(例如，超声波)移动。渐细臂750的大小适合管710。以这种方式，可以使渐细臂750在管710中前后振荡，以清理堵塞管710的任何物质。渐细臂750具有位于管710中的大体为尖的端部。如图所示，渐细臂750还具有可以用来约束通过管710的流的较大的渐细部分，由此充当阀门。 以这种方式，渐细臂750不仅可以振荡，以清理堵塞管710的物质，而且还可以移动到部分阻塞通过管710的流的位置。通过相对于外壳720和管710改变臂750的位置，臂750的渐细设计允许通过管710的可变的流约束水平。当用作阀门时，渐细臂750可以约束进入引流位置和离开前房的房水的量。控制房水流可以减小滤过手术后压力过低的可能性、维持合适的IOP并控制引流位置中停滞房水的量。当引流位置是结膜下的液泡时，控制液泡中停滞房水的量可以帮助维持适当的液泡形态并减少纤维变性的量。液泡中太多的停滞房水会导致纤维变性。假定成纤维细胞在停滞房水中形成而且液泡壁上太大的张力(即，液泡中太高的压力)会导致液泡失效。因此，使用渐细臂750作为阀门会维持适当的液泡以减小这些有害副作用的可能性。内腔清理阀门系统700可以基于来自如上所述的PI、P2和P3的读数来控制。本发明的内腔清理阀门系统700可以利用MEMS处理制造，其中层沉积到构成外壳720 —部分的衬底上。内腔清理阀门系统700所有的元件都可以位于延伸到引流位置的板的上面、下面或者嵌入到其中——非常象当前可以获得的青光眼引流设备。图8是根据本发明原理的具有纤维清理件的内腔清理阀门的立体图。除图8还绘出了位于引流位置中的针头810之外，图8的实施方式与图7的相似。一般来说，引流位置是在结膜下腔中。以这种方式，结膜下腔中的液泡接纳离开外壳710的房水。针头810可以振荡，以保持纤维的液泡清理或者减少纤维变性(这是液泡失效的一个起因)。以这种方式，当致动臂740移动时，针头810在引流位置(在这个例子中，是液泡)移动。针头810 可以移开纤维并防止纤维变性组织的堆积。图9是根据本发明原理的具有清理纤维变性的房水分散件的内腔清理阀门的立体图。除图9还绘出了位于引流位置中的针头910之外，图9的实施方式与图7的相似。在这种实施方式中，针头910可以用来清理引流位置中的纤维和/或把房水分散到引流位置。 外壳920的出口端打开，以允许房水流到引流位置。针头910靠近外壳中的出口设置。针头910通常宽而平(blunt)，使得，当其振荡时，房水分布到引流位置。液体从管710经微通道930到达引流位置，其中微通道930 —般蚀刻到针头910中。通过在引流位置提供更大的有效面积、减小液泡高度和/或减少液泡压力来更适当地管理液泡形态，房水的分散可以帮助减少引流位置处阻力的形成，这种阻力一般是由液泡形成和/或纤维变性生长造成的。此外，通过提供克服与引流位置关联的流阻力的机械装置，房水的分散可以帮助排出流，其中所述流阻力一般是由液泡形成和/或纤维变性生长造成的。图10是根据本发明原理的具有混合外部件的内腔清理阀门的立体图。图10的实施方式与图9的实施方式类似。在图10中，宽针头1010和附加的引流孔1030允许房水在引流位置(一般来说，是结膜下的液泡)中的广泛分散。液体从管710经微通道930流到引流位置，其中微通道930 —般蚀刻到针头1010中。在图10中，外壳1020具有包括多个引流孔1030的宽出口端。此外，外壳1020的宽端是打开的，以允许房水流经这个宽的开口。 因此，在图10的实施方式中，房水从前房流经管710、通过外壳1020并流出引流孔1030和外壳1020的宽端，进入引流位置。当针头1010振荡时，它可以用来清理来自引流位置的纤维。它还可以把房水分散到引流位置。图7-10的实施方式可以以两种不同的模式工作，即其中渐细臂750振荡或移动的内腔清理模式和其中渐细臂750维持在特定位置以约束液体流经管710的阀门模式。在内腔清理模式，渐细臂750移动或振荡，以便从管710的内部和/或引流位置清理纤维性物质。在内腔清理模式，渐细臂750还可以帮助分散引流位置中的房水。当作为阀门工作时，渐细臂750可以维持在特定位置，以约束房水流经管710。基于来自如以上参考图3-6所描述的压力传感器P1、P2和/或P3的压力读数，渐细臂750的位置可以随时间改变。以这种方式，以下任何一个都可以是用于渐细臂750控制的基础 IOP、液泡中的压力、液体流速，等等。图IlA是根据本发明原理的两个内腔阀门与压力传感器系统的图。在图IlA中， 有源阀门/内腔清理系统的管710桥接前房与引流位置。第二个管430包括如图5中所述的端盖510。图IlA的系统结合了图5和6的压力传感器与图7-10的有源阀门/内腔清理设备，其中后者可以充当控制阀门420。以这种方式，一个管(430)可以用于测量Ι0Ρ，而第二个管(710)可以用于排出房水。干燥位置360与端盖510的P3感测部分之间的液体相通可以由管1100来提供。图IlB是另一种可能的布置，其中单个管位于前房340中。在图 IlB中，端盖510位于管430的开口中。图12A和12B是可以与本发明系统一起使用的双管的截面视图。在图12A中，两个内腔，430和710，包含在单个管中。图12A示出了这种双孔管布置。在图12B中，两个内腔，430和710，包含在连结到一起的两个单独的管中。图12B示出了这种双线管布置。双内腔设备的其它变体也可以与本发明联合使用。图13是根据本发明原理的两个内腔阀门与压力传感器系统的立体图。在图13中， 两个管，430和710，在一端(位于前房中的一端)连接而在另一端(在这个例子中，是位于结膜下腔中的一端)分开。管430具有测量IOP的端盖510。管710接纳渐细臂750。渐细臂750可以用来清理管710的内部。管750还可以充当可以部分地或者完全地闭塞管710 内部的阀门。渐细臂750耦合到图7-10中所绘出的任何系统。屏障350隔开P3与710的出口(其一般是引流位置410)。以这种方式，P3处于“干”空间360中并测量大气压力的近似值。710的出口端(示出为与渐细臂750相邻)位于“湿”空间或者引流位置，例如410。 如以上所指出的，P2位于这个“湿”空间中。用于压力监视系统或者有源引流系统的电力可以由如上所述的电源205提供。如图2中所示，电源205耦合到发电机1410。发电机1410的一个例子在图14中示出。在图 14中，发电机1410具有耦合到转子1430的微型发电机1420。在这个例子中，当转子1430 转动时，微型发电机1420产生电力。由此，发电机1410的运作非常象任何传统的发电机。 尽管转子1430示出为具有连接到轴的四个叶片，但是也可以采用任何转子设计。而且，把液体流动转换成电力的任何其它类型装置都可以采用。图14仅仅是要作为一个例子。
发电机1410能够利用从前房340到引流位置410的房水流动。由于任何青光眼引流设备的一般目的都是把房水从前房340分流到引流位置410，因此房水从前房340流到引流位置410(在这种情况下是通过管，例如管430)。在前房340中的液体压力与引流位置 410中的液体压力之间存在天然的压力差。这种压力差使得房水从前房340流到引流位置 410。发电机1410把这种房水流动转换成电力。在一种典型的例子中，基于大约每分钟2微升的房水流速，流经管430的房水以大约每分钟1转来转动转子1430。如果前房340与引流位置410之间的压力差是大约8毫米汞柱，则可转换的潜在电力是大约每天25纳瓦(或者大约2毫焦耳能量)。这个电力可以存储在电源205中并用于给本申请中所描述的系统(压力传感器、遥感勘测、有源阀门，等等)供电。图15是根据本发明原理的转子的一种实施方式的端视图。在图15中，转子1430 具有连接到四个叶片的轴。转子1430位于管430中，利用流经管的液体。箭头指示房水流经管430的方向和转子1430旋转的对应方向。如所指出的，图15绘出了转子1430的许多可能配置中的一种。图16是根据本发明原理的青光眼引流系统中发电机的一种可能位置的图。在图 16的例子中，发电机1410位于管430中或者沿着管430设置。管430从前房340分流到引流位置410。阀门420位于管430的一端，如前所述。在这个例子中，由发电机1410产生的电力用于给阀门420(及系统中的其它部件)供电。图17是根据本发明原理的青光眼引流系统中发电机的另一种可能位置的图。在图17的例子中，发电机1410位于管430的一端。在这里，发电机1410执行两个功能产生电力和充当阀门。由于发电机1410阻碍液体流经管430，因此这种流阻力可以用于控制房水流经管430的速率。换句话说，发电机1410可以作为有源阀门工作。而且，转子的旋转可以用来清理内腔(如上所述)。在图17的例子中，微型发电机1420可以被控制成改变转子1430的流阻力。当微型发电机1420是简单的磁芯与线圈发电机(就象典型的发电机)时，磁芯和线圈之间的距离可以变化，以改变转动转子1430所需的力。转动转子1430所需的力越多，房水流经管 430的阻力越大。相反，转动转子1430所需的力越少，房水流经管430的阻力越小。房水流动的这种阻力可以被控制，以维持期望的Ι0Ρ。不管青光眼引流设备是具有发电机还是以所存储的能量工作，操作设备的节能方法都可能是有利的。图18是操作本发明的青光眼引流设备从而节省电力的一种方法的流程图。在1810，系统上电。在1820，测量Ι0Ρ。IOP可以如上所述地进行测量。如果IOP在范围之内，则在1830，系统断电(即，处于休眠模式)达时间X。如果IOP在范围之外，则在 1840，阀门相应地进行调节。在1850，测量Ι0Ρ。如果IOP在范围之内，则在1830，系统断电(即，处于休眠模式)达时间X。如果IOP在范围之外，则在1840，阀门相应地进行调节。 这个迭代过程可以根据需要重复，以便把IOP维持在期望的范围内。相应地，利用图18中所绘出的操作，本发明的青光眼引流设备进行周期性的IOP 测量并相应地进行调节。IOP测量之间的时间间隔X可以是任何时间周期。例如，IOP测量可以每十分钟或者每小时进行一次。可以设置值的范围，以确定IOP读数是在范围内还是在范围之外。例如，高于15mmHg的IOP可以被认为太高。如果取得了高于15mmHg的IOP测量结果，则是在范围之外，而且相应地调节阀门。1850中的IOP测量也可以以任何时间间隔重复，以调节阀门。例如，1850中的IOP读取可以在调节阀门的过程中每分钟重复一次。根据以上所述，可以认识到，本发明提供了可以由IOP传感器控制的内腔清理阀门。本发明提供了可以清理内腔、分散房水和/或从引流位置清理纤维化物质的阀门状设备。本发明还提供了可以用于给这种系统供电的可植入发电机。在这里通过例子对本发明进行例示，本领域普通技术人员可以进行各种修改。根据在此所公开的本发明的说明与实践的考虑，对本领域技术人员来说，本发明的其它实施方式将是显然的。说明与例子应当仅仅看作是示例性的，本发明的真正范围和主旨由以下权利要求指示。
权利要求
1.一种青光眼引流设备，包括有源阀门，配置成位于眼睛的前房与引流位置之间； 电源，耦合到所述有源阀门；及控制器，耦合到所述电源；其中，所述控制器基于压力把来自所述电源的电力弓丨导到所述有源阀门。
2.如权利要求1所述的青光眼引流设备，其中，所述压力是眼压，而且，当所述眼压不在范围之内时，所述控制器把来自所述电源的电力引导到所述有源阀门。
3.如权利要求1所述的青光眼引流设备，其中，所述引流位置选自如下构成的组眼睛的结膜下腔、眼睛的脉络膜上腔、眼睛的睫毛上腔、眼睛的巩膜下腔及眼睛的外面。
4.如权利要求1所述的青光眼引流设备，其中，所述有源阀门包括 外壳，具有打开的出口端；管，与所述外壳液体相通； 致动器，位于所述外壳中；致动臂，至少部分地位于所述外壳中，该致动臂耦合到所述致动器；及渐细臂，刚性耦合到所述致动臂，该渐细臂的渐细端至少部分地位于所述管中。
5.如权利要求4所述的青光眼引流设备，其中，所述控制器控制所述渐细臂的位置，使得所述渐细臂部分地阻塞所述管，由此限制液体流经所述管。
6.如权利要求4所述的青光眼引流设备，还包括针头，把所述致动臂连接到所述渐细臂，该针头定位成与所述渐细臂的渐细端相对。
7.如权利要求6所述的青光眼引流设备，其中，所述控制器控制所述致动器以在引流位置中移动所述针头，以分散引流位置中的房水。
8.如权利要求1所述的青光眼引流设备，还包括 第一压力传感器，定位成与眼睛的前房液体相通；及第二压力传感器，位于所述引流位置中；其中，所述第一压力传感器和第二压力传感器的读数之差近似于所述前房与所述引流位置之间的压力差；而且，所述控制器使用该压力差来控制所述有源阀门。
9.如权利要求5所述的青光眼引流设备，还包括 第一压力传感器，定位成与眼睛的前房液体相通；及远端压力传感器，定位成远离所述第一压力传感器，使得该远端压力传感器测量或者近似大气压力，其中，所述第一压力传感器和远端压力传感器的读数之差近似于眼压；而且所述控制器使用该眼压来控制所述有源阀门。
10.一种眼压传感器系统，包括第一压力传感器，定位成与眼睛的前房液体相通；远端压力传感器，定位成远离所述第一压力传感器，使得该远端压力传感器测量或者近似大气压力；控制器，配置成读取第一和第二压力传感器；及电源，耦合到所述控制器；其中，所述第一压力传感器和远端压力传感器的读数之差近似于眼压；而且所述控制器在一时间周期内读取第一压力传感器和第二压力传感器一次。
11.如权利要求10所述的眼压传感器系统，还包括 屏障，隔开所述第一压力传感器与所述远端压力传感器。
12.—种眼压传感器系统，包括第一压力传感器，定位成与眼睛的前房液体相通； 第二压力传感器，位于引流位置中； 控制器，配置成读取所述第一和第二压力传感器；及电源，耦合到所述控制器；其中，所述第一压力传感器和第二压力传感器的读数之差近似于所述前房与所述引流位置之间的压力差；而且所述控制器在一时间周期内读取所述第一压力传感器和第二压力传感器一次。
13.一种眼压传感器系统，包括 第一压力传感器，位于引流位置中；远端压力传感器，定位成远离所述第一压力传感器，使得该远端压力传感器测量或者近似大气压力；控制器，配置成读取第一和第二压力传感器；及电源，耦合到所述控制器；其中，所述第一压力传感器和远端压力传感器的读数之差近似于所述引流位置中的压力；而且所述控制器在一时间周期内读取所述第一压力传感器和第二压力传感器一次。
14.一种青光眼引流设备，包括有源阀门，配置成位于眼睛的前房与引流位置之间；电源，耦合到所述有源阀门；及控制器，耦合到所述电源；第一压力传感器，定位成与所述前房液体相通；第二压力传感器，位于所述引流位置中；及第三压力传感器，定位成远离所述第一和第二压力传感器；其中，所述控制器在一时间周期内读取所述第一、第二和第三压力传感器一次。
15.如权利要求14所述的青光眼引流设备，其中，所述时间周期大于三十秒且小于一小时。
16.如权利要求14所述的青光眼引流设备，其中，所述控制器基于来自所述第一、第二或第三压力传感器的压力读数来计算眼压。
17.如权利要求14所述的青光眼引流设备，其中，所述控制器基于来自所述第一、第二或第三压力传感器的压力读数把来自所述电源的电力弓丨导到所述有源阀门。
18.如权利要求17所述的青光眼引流设备，其中，所述控制器随后读取所述第一、第二或第三压力传感器，并指示所述有源阀门的进一步调节。
19.如权利要求14所述的青光眼引流设备，其中，所述控制器基于来自所述第一、第二或第三压力传感器的压力读数调节所述有源阀门，以改变眼睛的眼压。
全文摘要
公开了一种青光眼引流设备，该设备具有配置成位于眼睛前房(710)和引流位置(1030)之间的有源阀门(750)、耦合到该有源阀门的电源及耦合到电源的控制器。第一压力传感器(P1)与前房液体相通，第二压力传感器(P2)位于引流位置中，而第三压力传感器定位成远离第一和第二压力传感器。控制器在一时间周期内读取第一、第二和第三压力传感器一次，并调节所述有源阀门，以控制眼压。
文档编号A61F9/007GK102497843SQ201080041968
公开日2012年6月13日 申请日期2010年9月2日 优先权日2009年9月21日
发明者M·J·A·里卡德, R·J·桑切兹 申请人:爱尔康研究有限公司