一种基于光纤FPI的眼压传感器及眼压测量装置

摘要

本发明公开了一种基于光纤FPI的眼压传感器及眼压测量装置，眼压传感器包括：角膜接触镜、单模光纤、传感FPI以及参考FPI；角膜接触镜用于压触角膜；单模光纤用于传输探测光信号；传感FPI与参考FPI用于探测眼压反馈光信号并通过游标效应实现光学传感增敏；眼压测量装置包括：宽谱光源、光耦合器、第一光环形器、第二光环形器、第一眼压传感器、第二眼压传感器以及解调仪；宽谱光源用于提供探测光，光耦合器用于将探测光分为两路，第一光环形器和第二光环形器分别用于将第一眼压传感器和第二眼压传感器连接至光耦合器及解调仪，眼压传感器用于测量眼压反馈光信号，解调仪用于对眼压反馈光信号进行解调处理。本发明测量眼压时操作简单并可实时测量眼压。

说明书

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，更具体地，涉及一种基于光纤FPI(Fabry-Perot Interferometer)的眼压传感器及眼压测量装置。

背景技术

青光眼是位居全球第二号不可逆致盲性眼病，人类医学实践表明，青光眼和病理性的眼压高有密切的关联，眼压愈高的患者其罹患青光眼的机率也愈大。因此无论是在诊断或是治疗青光眼时，关注眼压的实时波动比仅观测单个时间点的眼压值更为重要。

压陷式眼压计、压平式眼压计以及非接触式眼压计(NCT)为目前临床应为较为广泛的几种眼压测量装置；压陷式眼压计以一定重量的砝码压陷角膜中央部位，以测量眼压；压平式眼压计以一定的重量压平角膜，根据所压平的角膜面积测量眼压，或以可变的重量压平一定的角膜，根据所需的重量来测定眼压；非接触式眼压计通过气压脉冲冲击角膜，根据角膜变形情况与时间的对应关系来确定眼压。上述几种眼压测量装置，均需对角膜施加一定的外力以测量眼压，因此这些眼压测量装置一方面在实施测量时操作不便；另一方面由于人体生理承受能力的限制，无法过长时间或过于频繁地对角膜施加外力，因而无法实时测量眼压。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种基于光纤FPI的眼压传感器及眼压测量装置，旨在解决现有眼压测量装置操作不便且无法实时测量眼压的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于光纤FPI的眼压传感器，包括：角膜接触镜、单模光纤、传感FPI以及参考FPI；角膜接触镜呈冠球状，用于压触角膜；单模光纤直接嵌入角膜接触镜的中央部位，其尾端从角膜接触镜引出，用于传输探测光信号并固定传感FPI及参考FPI；传感FPI与参考FPI熔接于单模光纤上，分别使得单模光纤中传输的探测光信号发生干涉，从而通过探测光信号干涉条纹的变化测得眼压反馈光信号；其中，传感FPI位于角膜接触镜中心处，参考FPI位于角膜接触镜外，不与眼球接触；传感FPI与参考FPI均为光纤FPI。

外接宽谱光源发出的探测光信号经单模光纤接收并传输，探测光信号经单模光纤传输至传感FPI时，发生第一次干涉；探测光信号经单模光纤传输至参考FPI时，发生第二次干涉；当角膜接触镜压触角膜时，眼球眼压发生改变，传感FPI承受的压力也随之改变，从而物理参数改变，影响腔内干涉；探测光信号经过第一次干涉后，干涉条纹发生变化，而探测光信号经过第二次干涉后，干涉条纹保持不变；根据两次干涉产生的干涉条纹的变化，测得眼压反馈光信号；测得的眼压反馈光信号经单模光纤尾部导出端口输出。

进一步地，传感FPI与参考FPI均具有周期性滤波特性，使得可以通过游标效应实现光学增敏；具体地，测量眼压时，压力波动大于5mmHg的危险信号都能被检测到。

进一步地，传感FPI中发生改变并影响腔内干涉的物理参数包括：腔长和折射率。

更进一步地，传感FPI及参考FPI均通过腐蚀液侵蚀纤芯的不同深度来选择不同的腔长。

进一步地，沿探测光信号的传输方向，单模光纤包括：导入单模光纤、连接单模光纤以及导出单模光纤；导入单模光纤为前端导入端口至传感FPI熔接点的光纤部分，用于导入探测光信号，并将探测光信号传输至传感FPI；连接单模光纤为传感FPI熔接点至参考FPI熔接点的光纤部分，用于检测探测光信号第一次干涉的干涉条纹，并将探测光信号传输至参考FPI；导出单模光纤为参考FPI熔接点至尾部导出端口的光纤部分，用于检测眼压反馈光信号，并将测得的眼压反馈光信号经尾部导出端口输出。

更进一步地，传感FPI和参考FPI经光纤熔接机熔接至单模光纤，并在熔接后进行涂覆与封装处理，以加固传感FPI和参考FPI。

进一步地，角膜接触镜为含有VMA成分的硅水凝胶隐形眼镜；含有VMA成分的硅水凝胶隐形眼镜，其材质自带保湿因子，使得佩戴舒适、异物感不明显，并且成本低。

更进一步地，根据眼球的生理结构特性，角膜接触镜的规格尺寸为12-18mm。

按照本发明的另一个方面，提供了一种眼压测量装置，包括：宽谱光源、光耦合器、第一光环形器、第二光环形器、第一眼压传感器、第二眼压传感器以及解调仪；宽谱光源用于提供C+L波段高平坦泵浦探测光，光耦合器用于将宽谱光源提供的探测光分为两路并分别传输至第一眼压传感器和第二眼压传感器，第一光环形器用于将第一眼压传感器连接至光耦合器和解调仪，第二光环形器用于将第二眼压传感器连接至光耦合器和解调仪，第一眼压传感和第二眼压传感器用于测量人体双眼的眼压反馈光信号并将测得的眼压反馈光信号传输给解调仪，解调仪用于对第一眼压传感器和第二眼压传感器测得的眼压反馈光信号进行解调处理。

进一步地，在第一光环形器与第一眼压传感器之间或者在第二光环形器与第二眼压传感器之间还包括延时光纤，用于延长光信号的传输时间，以减小两路信号的串扰，从而利用空分复用原理实现双眼眼压的同时测量。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：

(1)传感FPI与参考FPI之间的游标效应可实现光学传感增敏，在测量眼压时仅需通过极细微的外力即可测量眼压，使得测量眼压时操作方便，可以实时测量，并且提高了测量的灵敏度及精度，同时增加了测量动态范围；

(2)由于光纤FPI的空气腔结构，内部空气对温度的敏感性极差，因而能够稳定工作在眼球表面环境中，并且能够抗电磁干扰；

(3)采用光谱解调，对于光源相干性要求不高，并且对光源频率功率抖动不敏感；

(4)采用简单的全光纤结构，成本低。

附图说明

图1为本发明实施例提供的眼压传感器的俯视图及侧视图；(a)为眼压传感器的俯视图；(b)为眼压传感器的侧视图；

图2为本发明实施例提供的眼压传感器中单模光纤示意图；

图3为本发明实施例提供的眼压测量装置示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或者结构，其中：

1为宽谱光源，2为光耦合器，31为第一光环形器，32为第二光环形器，41为第一眼压传感器，42为第二眼压传感器，5为解调仪，6为延时光纤，401为角膜接触镜，402为单模光纤、403为传感FPI，404为参考FPI，4021为导入单模光纤，4022为连接单模光纤，4023为导出单模光纤4023。

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。

本发明提供的基于光纤FPI的眼压传感器，如图1所示，包括：角膜接触镜401、单模光纤402、传感FPI 403以及参考FPI 404；角膜接触镜401呈冠球状，用于压触角膜；单模光纤402直接嵌入角膜接触镜401的中央部位，其尾端从角膜接触镜401引出，用于传输探测光信号并固定传感FPI403及参考FPI 404；传感FPI 403与参考FPI 404熔接于单模光纤402上，分别使得单模光纤402中传输的探测光信号发生干涉，从而通过探测光信号干涉条纹的变化测得眼压反馈光信号；其中，传感FPI 403位于角膜接触镜401中心处，参考FPI 404位于角膜接触镜401外，不与眼球接触；传感FPI 403与参考FPI 404均为光纤FPI。

工作时，外接宽谱光源发出的探测光信号经单模光纤402接收并传输，探测光信号经单模光纤402传输至传感FPI 403时，发生第一次干涉；探测光信号经单模光纤402传输至参考FPI 404时，发生第二次干涉；当角膜接触镜401压触角膜时，眼球眼压发生改变，传感FPI 403承受的压力也随之改变，从而物理参数改变，影响腔内干涉；探测光信号经过第一次干涉后，干涉条纹发生变化，而探测光信号经过第二次干涉后，干涉条纹保持不变；根据两次干涉产生的干涉条纹的变化，测得眼压反馈光信号；测得的眼压反馈光信号经单模光纤402尾部导出端口输出。

在本实施例中，传感FPI 403与参考FPI 404均具有周期性滤波特性，使得可以通过游标效应实现光学增敏；具体地，测量眼压时，压力波动大于5mmHg的危险信号都能被检测到。

眼球眼压发生改变时，传感FPI 403的腔长发生改变，从而影响腔内干涉。

传感FPI 403及参考FPI 404均通过腐蚀液侵蚀纤芯的不同深度来选择不同的腔长。

如图2所示，沿探测光信号的传输方向，单模光纤402包括：导入单模光纤4021、连接单模光纤4022以及导出单模光纤4023；导入单模光纤4021为前端导入端口至传感FPI 403熔接点的光纤部分，用于导入探测光信号，并将探测光信号传输至传感FPI 403；连接单模光纤4022为传感FPI403熔接点至参考FPI 404熔接点的光纤部分，用于检测探测光信号第一次干涉的干涉条纹，并将探测光信号传输至参考FPI 404；导出单模光纤4023为参考FPI 404熔接点至尾部导出端口的光纤部分，用于检测眼压反馈光信号，并将测得的眼压反馈光信号经尾部导出端口输出。

传感FPI 403和参考FPI 404经光纤熔接机熔接至单模光纤402，并在熔接后进行涂覆与封装处理，以加固传感FPI 403和参考FPI 404。

在本实施例中，角膜接触镜401为含有VMA成分的硅水凝胶隐形眼镜；含有VMA成分的硅水凝胶隐形眼镜，其材质自带保湿因子，使得佩戴舒适、异物感不明显，并且成本低。

根据眼球的生理结构特性，角膜接触镜401的规格尺寸为12-18mm。

本发明提供的眼压测量装置，如图3所示，包括：宽谱光源1、光耦合器2、第一光环形器31、第二光环形器32、第一眼压传感器41、第二眼压传感器42以及解调仪5；宽谱光源1用于提供C+L波段高平坦泵浦探测光，光耦合器2用于将宽谱光源提供的探测光分为两路并分别传输至第一眼压传感器41和第二眼压传感器42，第一光环形器31用于将第一眼压传感器41连接至光耦合器2和解调仪5，第二光环形器32用于将第二眼压传感器42连接至光耦合器2和解调仪5，第一眼压传感器41及第二眼压传感器42用于测量人体双眼的眼压反馈光信号并将测得的眼压反馈光信号传输给解调仪5，解调仪5用于对第一眼压传感器41和第二眼压传感器42测得的眼压反馈光信号进行解调处理。

在本实施例中，在第一光环形器31与第一眼压传感器41之间还包括延时光纤6，用于延长光信号的传输时间，以减小两路信号的串扰，从而利用空分复用原理实现双眼眼压的同时测量。

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。