專利名稱：眼科流體泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明描述了用于將液體或薄霧分配到眼中的裝置，并且更具體地講，在一些實(shí)施例中，描述了基于眨眼檢測的將噴霧或薄霧分配到眼中的裝置。
背景技術(shù)：
使用許多不同的裝置將液體或薄霧分配到眼中是已知的。然而，雖然許多裝置可使液體進(jìn)入眼睛，但液體進(jìn)入眼中的經(jīng)歷通常是不太令人滿意的。用于自行分配液體的裝置通常需要使用者保持眼瞼打開以克服眨眼反射。這種矛盾關(guān)系妨礙了所需液體的順利施加。一些自動(dòng)裝置拉開一個(gè)眼瞼，或者包封眼部區(qū)域以阻止眼瞼閉合。這種接觸會(huì)破壞化妝，并且可導(dǎo)致裝置污染以及液體進(jìn)入眼中。來自系統(tǒng)的藥劑應(yīng)在無需使用者較大努力的情況下一致地分配到使用者的眼中， 不觸及眼瞼或使用者面部的其他部分，并且最佳地不應(yīng)以破壞化妝或污染裝置的方式接觸面部。一些分配裝置模擬“槍”并且以經(jīng)計(jì)算避開眨眼反射的速率將流體在眼部處射入， 然而流體的速度和沖擊似乎會(huì)引起患者不適。其他裝置通過觸及眼瞼下面的臉頰以及上眼瞼上面的眉毛范圍而以不同方式迫使眼瞼打開，然后將流體噴入眼中。這種強(qiáng)制打開眼瞼是不舒服的，并且裝置本身會(huì)變得較大和笨重。消費(fèi)者所化的任何妝在處理期間都會(huì)被弄臟，并且有時(shí)會(huì)污染分配器和/或所分配的液體。在整個(gè)眼部或者甚至面部區(qū)域上的霧化流體也是可行的，但不僅會(huì)潤濕眼睛，而且會(huì)潤濕不期望的表面，例如眼瞼、前額和鼻子。據(jù)稱，向眼瞼施加液體也會(huì)通過流入眼中而潤濕眼睛，但該方法的結(jié)果是混合的，并且眼瞼本身的潤濕通常是不期望的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明包括具有泵的自動(dòng)裝置，其中所述泵響應(yīng)電信號(hào)來將一定劑量的液體施用到眼中。在一些實(shí)施例中，使用微控制器來控制泵。一些另外的實(shí)施例包括待分配的預(yù)定量的液體。可根據(jù)容納待施用的單次劑量的液體的單獨(dú)容器或者經(jīng)由具體控制泵周期的持續(xù)時(shí)間來施用所述預(yù)定量，所述泵周期的持續(xù)時(shí)間對(duì)應(yīng)于泵送的液體的預(yù)定量。
在一些實(shí)施例中，本發(fā)明自動(dòng)地感測眨眼或其他外部狀態(tài)并且基于外部狀態(tài)即時(shí)地分配液體。例如，微控制器可接收已發(fā)生眨眼的信號(hào)并且在眨眼后即時(shí)地施用液體以允許液體在可能再次眨眼之前進(jìn)入眼中。通過使用剛好在眨眼之后的窗口，本發(fā)明一致地提供足夠的時(shí)間來分配到眼中，并且也以足以減緩流體向眼中施加的速率進(jìn)行分配，以將流體對(duì)眼睛的慣性沖擊保持在舒適的水平。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的感測閉合的眼睛的分配裝置。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的感測打開的眼睛的分配裝置。圖3示出了用于感測眼睛的打開或閉合狀態(tài)的示例性設(shè)備。圖4示出了適于將預(yù)定劑量的液體施用至眼睛的泵。圖5示出了可用于實(shí)施本發(fā)明的一些實(shí)施例的微控制器。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明包括用于將預(yù)定劑量的液體施用到眼中的自動(dòng)裝置。所述裝置包括泵，其中泵響應(yīng)電信號(hào)來將一定劑量的液體施用到眼中。在一些實(shí)施例中，使用微控制器來控制泵?？筛鶕?jù)通過微控制器控制的命令信號(hào)來施用預(yù)定量?？刂菩盘?hào)可(例如)確定提供至泵的電壓，其中所述電壓產(chǎn)生下列中的一個(gè)或多個(gè)泵送動(dòng)作期間的具體泵送速率、具體泵送周期和從中吸取的具體容器。在一些實(shí)施例中，可根據(jù)容納待施用的單次劑量的液體的單獨(dú)容器或者經(jīng)由具體控制泵周期的持續(xù)時(shí)間來施用所述預(yù)定量，所述泵周期的持續(xù)時(shí)間對(duì)應(yīng)于泵送的液體的預(yù)定量。在具有眨眼檢測器的一些實(shí)施例中，用于將液體或薄霧分配到眼中的裝置包括用于確定何時(shí)已完成眨眼的檢測機(jī)構(gòu)。分配以一定的時(shí)間間隔進(jìn)行，所述間隔基于向其中分配液體的眼睛打開和閉合的時(shí)間，例如在有意識(shí)地引起的眨眼或自然眨眼中確定。利用眨眼來確定眼睛是否將要打開，從而可以在患者閉合眼睛之前分配液體。微控制器(有時(shí)也稱為微控制器單元，MCU或μ C)在此所用指由中央處理單元 (CPU)結(jié)合支持功能電路(例如晶體振蕩器、定時(shí)器、看門狗定時(shí)器、串口和模擬I/O等)組成的集成電路；通常還包括NOR閃存或OTP ROM形式的程序存儲(chǔ)器以及某些量的RAM。一些合適的微控制器可在低至4kHZ的時(shí)鐘頻率下操作，并且該頻率對(duì)于許多典型應(yīng)用來說是足夠的，從而實(shí)現(xiàn)低功耗(幾毫瓦或幾微瓦)。它們將通常具有在等待諸如改變狀態(tài)控制器或其它中斷之類的事件的同時(shí)保持功能性的能力。在一些實(shí)施例中，該裝置包括在液體施加期間用于最小化面部接觸所需的結(jié)構(gòu)。 另外的實(shí)施例包括用于確保裝置到眼睛的正確對(duì)準(zhǔn)的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。例如，在一些實(shí)施例中，分配裝置包括凸起，該凸起抵靠在眉毛上并且具有小直徑孔，使用者可通過該孔觀察。當(dāng)使用者能夠通過孔觀察時(shí)，則正確對(duì)準(zhǔn)已實(shí)現(xiàn)。一旦裝置與眼睛正確對(duì)準(zhǔn)，即可通過傳感器自動(dòng)確定眼睛的打開和閉合。與傳感器邏輯通信的分配設(shè)備被編程為根據(jù)眨眼的打開循環(huán)計(jì)時(shí)而向眼中分配液體或薄霧。與眨眼檢測相關(guān)的對(duì)準(zhǔn)過程消除了使眼瞼保持打開、觸摸面部或與正常面部觸摸相關(guān)的污染的需要。此外，通過基于眼瞼的打開運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分配，根據(jù)本發(fā)明的分配器可一致地潤濕眼睛， 而不潤濕眼瞼或周圍的面部。以下章節(jié)將詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。文中描述的優(yōu)選實(shí)施例和備選實(shí)施例均為示例性實(shí)施例，并且對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，其變化、修改和更改理應(yīng)是顯而易見的。因此，所述示例性實(shí)施例理應(yīng)不對(duì)作為其基礎(chǔ)的本發(fā)明的范圍構(gòu)成限制?，F(xiàn)在參見圖1，在一些實(shí)施例中，液體分配裝置100能夠感測眼睛105的打開狀態(tài)或閉合狀態(tài)的傳感器101。在一些實(shí)施例中，傳感器101包括發(fā)射器102和檢測器103。發(fā)射器102發(fā)射光束106，光束106從反射點(diǎn)104反射并且返回到檢測器103。如圖1所示出， 反射點(diǎn)104在眼睛的眼瞼107上。光束106可包括(例如)下列中的一種或多種紅外光、 可見光、超聲波長或其他波長?，F(xiàn)在參見圖2，打開的眼睛105提供了與眼瞼107相對(duì)的在眼睛105的打開部分 203上的反射點(diǎn)104。眼睛的打開部分203可包括(例如)從鞏膜或眼睛的其他部分的反射。在一些實(shí)施例中，發(fā)射的光束的波長與反射點(diǎn)104的物理特性相關(guān)。發(fā)射器光束106 從眼瞼的反射將以第一組反射特性反射回來，并且從眼睛的打開部分203的反射將以第二組反射特性反射回來。反射特性將被檢測器103感測。在本發(fā)明的另一方面，眼睛105與液體分配裝置100的對(duì)準(zhǔn)由該液體分配裝置促進(jìn)。根據(jù)本發(fā)明，將發(fā)射器102的焦點(diǎn)與眼睛的預(yù)定部分(例如眼睛的鞏膜、虹膜、和瞳孔)對(duì)準(zhǔn)。對(duì)準(zhǔn)可以(例如)經(jīng)由視線201來實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施例中，當(dāng)瞳孔202與視線 201對(duì)準(zhǔn)時(shí)，傳感器101也正確對(duì)準(zhǔn)以感測眼睛105的打開狀態(tài)和閉合狀態(tài)。例如，在一些實(shí)施例中，當(dāng)患者對(duì)準(zhǔn)分配裝置中的包括視線201的管狀切口時(shí)，則產(chǎn)生視線和管中心之間的同軸對(duì)準(zhǔn)。該對(duì)準(zhǔn)確立瞳孔相對(duì)于分配裝置100的角度和X-Y位置，其中X-Y與在距眼睛給定距離處的豎直和水平平面位置相關(guān)。在一些實(shí)施例中，視線可與定位裝置結(jié)合，該定位裝置包括壓貼到面部和/或前額的一個(gè)或多個(gè)對(duì)準(zhǔn)腿。另外，在一些實(shí)施例中，傳感器測量該裝置距眼睛和信號(hào)的距離(或許通過滴答聲、聲音、或振動(dòng))，所述距離為位于距眼睛的可接受Z位置范圍內(nèi)的產(chǎn)生最佳劑量的距離， 其中所述Z尺寸與距眼睛的深度或距離相關(guān)?？梢灶A(yù)料，該范圍將是相對(duì)較寬的(在2-5mm 范圍內(nèi))，以便上述能夠檢測眨眼的任何傳感器也可用來檢測從眼睛到分配裝置100的距
1 O現(xiàn)在參見圖3，當(dāng)傳感器101感測到眼睛105處于打開狀態(tài)時(shí)，分配噴嘴301將通過噴霧302或薄霧(未示出)分配液體。打開狀態(tài)通過檢測器103感測到的光束106的性質(zhì)來確定。優(yōu)選的實(shí)施例基于指示眼瞼107參與打開循環(huán)的計(jì)時(shí)來分配液體噴霧302?？蓪?shí)現(xiàn)在眼睛的打開循環(huán)期間分配噴霧302，使得患者在分配液體之前不能物理地眨眼以閉合眼睛。噴霧可以是液體流或薄霧?，F(xiàn)在參見圖4，示例性的泵送裝置顯示具有主容器401、定量容器402、電控泵送機(jī)構(gòu)403和眼孔噴嘴404。當(dāng)致動(dòng)泵送機(jī)構(gòu)403時(shí)，其從主容器401和定量容器402中的一者或兩者吸取并且將液體噴霧405或液體薄霧泵送至靠近眼孔噴嘴404的眼中。主容器401可容納待分配到眼中的液體。該液體可包括(例如)可用于治療眼睛的干燥或其他病癥的溶液、藥劑、營養(yǎng)物質(zhì)或?qū)ρ劬τ行У钠渌镔|(zhì)。在一些實(shí)施例中，包括單次劑量容器402。其他實(shí)施例直接從主容器401工作。單次劑量容器402與主容器401液體連通并且可被填充大致等于待施用至眼睛的單次劑量液體的量。泵從單次劑量容器402和主容器401中的一者或兩者吸取。所述泵可包括壓電泵、隔膜型泵、正排量型泵或者能夠?qū)⒅付康囊后w泵送到眼中的其他裝置。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，通常用于規(guī)則地施用指定量的液體的壓電型泵(例如，用于將藥物泵送到靜脈內(nèi)輸液中的壓電泵)可適于從容器401-402中的一者或兩者通過眼孔噴嘴泵送液體。通常，藥物施用泵將需要適于以較短的持續(xù)時(shí)間和較高的壓力動(dòng)作來泵送以便提供將液體施用至眼睛所需的脈動(dòng)遞送。這為相對(duì)常規(guī)低速的變化，但嚴(yán)密控制輸送到靜脈輸液內(nèi)的量。一些具體實(shí)例可包括由Bartels Mikrotechnik GmbH提供的MP5和MP6。微型泵可如何工作的功能圖另外包括在406中。規(guī)格可包括(例如)
泵型壓電隔膜泵
致動(dòng)器的數(shù)量2個(gè)
不含連接器的尺寸30 X 15 X 3. 8mm3
重量2g
流體連接管夾(外徑1. 6mm,長度3. 5mm)
電連接器撓性連接器/Molex FCC
1 25mm間距
功耗< 200mff
自吸是2
泵送介質(zhì)液體、氣體和混合物
工作溫度0-70°C 3
壽命5000h 3
IP 編碼 IP33 4
接觸介質(zhì)的材料聚亞苯基砜(PPSU)
合適的評(píng)價(jià)控制器mp-X和Π1Ρ6-0ΕΜ
選定介質(zhì)的流量和反向壓力的典型值
(利用mp-x :250V, SRS定義的值)
氣體要求最大流量
要求最大反向壓力
液體水最大流量6ml/min+/-15% (IOOHz)
最大反向壓力550毫巴+/-15% (IOOHz)
泵規(guī)格的其他實(shí)例可包括
泵型壓電隔膜泵
致動(dòng)器的數(shù)量1個(gè)
不含連接器的尺寸14X14X3. 5mm3
重量0. 8g
流體連接管夾(外徑2mm，
長度3mm)
電連接器撓性連接器/耳機(jī)插座
功耗< 200mff
自吸是2
泵送介質(zhì)液體或氣體工作溫度0_70°C壽命 5000h 3IP 編碼 IP44接觸介質(zhì)的材料聚亞苯基砜(PPSU)、聚酰亞胺(PI)、丁腈橡膠(NBR)合適的評(píng)價(jià)控制器mp-x和mp5-a選定介質(zhì)的流量和反向壓力的典型值(利用mp-x :250V, SRS 定義的值)氣體最大流量15ml/min (300Hz)線性范圍0-5ml/min@0-50Hz最大反向壓力30毫巴(300Hz)液體水最大流量5ml/min (IOOHz)線性范圍0-3ml/min@0-30Hz最大反向壓力250毫巴(IOOHz)可重復(fù)性(30Hz,250V, SRS)< 12%粘度 < 120mPas1典型值。值可根據(jù)應(yīng)用條件而改變。內(nèi)容經(jīng)受未注意的變化。2條件吸入壓力< 10毫巴，DI水，裝置mp-x:100Hz、250V、SRS，可通過手動(dòng)抽吸達(dá)
到最大流量。3 條件DI 水，室溫，裝置 mp-x 100Hz、250V、SRS。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，泵將提供足夠的壓力以從約15毫米(mm)的距離噴入眼中。 距離因此可在約5mm和45mm之間。另外，噴霧的量應(yīng)當(dāng)可控制在約5微升(在3和30微升之間的量內(nèi))并且優(yōu)選約15微升的精度內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，檢測器設(shè)置為與自動(dòng)泵403邏輯連通，所述自動(dòng)泵403 能夠通過眼孔噴嘴將預(yù)定量的液體分配到眼中。現(xiàn)在參見圖5，其中示出了可用于本發(fā)明的一些實(shí)施例中的微控制器500。微控制器500包括處理器510和一個(gè)或多個(gè)處理器部件以及/或者支持功能電路511-514(例如晶體振蕩器、定時(shí)器、看門狗定時(shí)器、串口和模擬I/O等)；通常還包括NOR閃存或OTP ROM 形式的程序存儲(chǔ)器以及某些量的RAM。微控制器500還可包括通信裝置520。在一些實(shí)施例中，微控制器500可用于接收眼睛處于第一狀態(tài)或第二狀態(tài)的邏輯指示，并且基于從第一狀態(tài)到第二狀態(tài)的轉(zhuǎn)變而在適于向眼中分配液體或薄霧的時(shí)間向液體分配器發(fā)送能量。其他邏輯器件也可程序設(shè)計(jì)到微控制器中并且提供功能的靈活性。作為非限制性實(shí)例，這種功能可包括監(jiān)測當(dāng)前存儲(chǔ)在主容器和定量容器中的一者或兩者內(nèi)的流體量；與將一定量的液體施用至眼睛相關(guān)的泵致動(dòng)的持續(xù)時(shí)間，待吸取的容器；液體分配的周期計(jì)時(shí)；液體分配的持續(xù)時(shí)間以及與泵操作相關(guān)的幾乎任何其他功能。所述一個(gè)或多個(gè)處理器可連接至被構(gòu)造為經(jīng)由通信通道傳送能量的通信裝置 520。通信裝置可用于以電子方式控制(例如)下列中的一者或多者液體分配的時(shí)間；所分配的液體量；分配運(yùn)動(dòng)的持續(xù)時(shí)間；跟蹤多個(gè)分配動(dòng)作；跟蹤按時(shí)間順序的分配模式或與分配相關(guān)的其他動(dòng)作。處理器510還與存儲(chǔ)裝置530連通。存儲(chǔ)裝置530可包括任何合適的信息存儲(chǔ)裝置，包括(例如)半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置，例如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)裝置和只讀存儲(chǔ)器(ROM)裝置。存儲(chǔ)裝置530可存儲(chǔ)用于控制處理器510的程序560。處理器510執(zhí)行程序560 的指令，由此根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行操作。例如，處理器510可接收描述所要分配的液體、分配量、 分配模式等等的信息。另外，本發(fā)明可包括能量源550 (用作能量存儲(chǔ)裝置的電化學(xué)電池或者電池)，在一些實(shí)施例中，將構(gòu)成能量源的材料密封并隔離于其內(nèi)設(shè)有眼科泵的環(huán)境中。能量源550 可提供功率以致動(dòng)所述微控制器。在一些實(shí)施例中，在休眠(CPU時(shí)鐘和大多數(shù)外圍設(shè)備關(guān)閉)時(shí)微控制器的功耗可為僅幾毫微瓦。Mrk如上文所述并且如通過下文的權(quán)利要求進(jìn)一步限定，本發(fā)明提供如下設(shè)備和方法，所述設(shè)備和方法提供用于將液體分配到眼中的泵并且在一些實(shí)施例中提供連接至眨眼檢測機(jī)構(gòu)以將液體即時(shí)地施用到眼中的泵。
權(quán)利要求
1.一種用于將液體分配到眼中的設(shè)備，所述設(shè)備包括一個(gè)或多個(gè)容器；自動(dòng)泵，所述自動(dòng)泵能夠基于所接收的控制信號(hào)進(jìn)行致動(dòng)，所述泵與一個(gè)或多個(gè)容器液體連通；信號(hào)發(fā)生器，所述信號(hào)發(fā)生器用于產(chǎn)生信號(hào)以致動(dòng)所述自動(dòng)泵；以及眼孔噴嘴，所述自動(dòng)泵將基于由所述信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)通過所述眼孔噴嘴來泵送容納在所述一個(gè)或多個(gè)容器中的液體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括傳感器，所述傳感器在設(shè)置于靠近眼睛的位置時(shí)用于檢測眼睛的第一狀態(tài)和眼睛的第二狀態(tài)并且產(chǎn)生指示所述眼睛處于所述第一狀態(tài)和所述第二狀態(tài)中的一者的信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述傳感器包括以預(yù)定波長發(fā)射信號(hào)的發(fā)射器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述傳感器還包括能夠檢測所述預(yù)定波長的信號(hào)的檢測器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述傳感器產(chǎn)生指示所述眼睛處于所述第一狀態(tài)還是所述第二狀態(tài)的所述信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，還包括微控制器，所述微控制器用于接收指示所述眼睛處于所述第一狀態(tài)還是所述第二狀態(tài)的所述信號(hào)并且基于指示所述眼睛處于所述第一狀態(tài)還是所述第二狀態(tài)的所述信號(hào)來產(chǎn)生所述泵的控制信號(hào)以操作所述泵。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，還包括對(duì)準(zhǔn)設(shè)備，所述對(duì)準(zhǔn)設(shè)備用于將眼睛與所述眼孔噴嘴對(duì)準(zhǔn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述對(duì)準(zhǔn)設(shè)備包括視線。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述對(duì)準(zhǔn)設(shè)備還包括對(duì)準(zhǔn)夾具。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，還包括定量容器，所述定量容器能夠存儲(chǔ)待施用到眼中的預(yù)定量的液體。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述微控制器包括存儲(chǔ)可執(zhí)行代碼的存儲(chǔ)裝置， 所述可執(zhí)行代碼用于控制所述泵基于所述眼睛的第一狀態(tài)或第二狀態(tài)的所述指示來分配預(yù)定劑量。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述微控制器包括存儲(chǔ)可執(zhí)行代碼的存儲(chǔ)裝置，所述可執(zhí)行代碼用于跟蹤在時(shí)間段期間施用的劑量數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述微控制器包括存儲(chǔ)可執(zhí)行代碼的存儲(chǔ)裝置， 所述可執(zhí)行代碼用于基于指示外部狀態(tài)的信號(hào)來以預(yù)定時(shí)間段操作所述泵。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述外部狀態(tài)包括眼睛移動(dòng)到打開位置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種設(shè)備和方法，所述設(shè)備和方法提供用于將液體分配到眼中的泵并且在一些實(shí)施例中提供連接至眨眼檢測機(jī)構(gòu)以將液體即時(shí)地施用到眼中的泵。
文檔編號(hào)A61B3/113GK102596120SQ201080049745
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月29日
發(fā)明者C·A·莫利, G·S·霍爾, L·A·沃斯 申請(qǐng)人:莊臣及莊臣視力保護(hù)公司