利用電磁波的測量方法和布置的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通過利用電磁波信號(hào)在眼睛中的光聲(PA)激發(fā)而進(jìn)行的眼睛物理特性測量。
【背景技術(shù)】
[0002]本質(zhì)上，電磁波信號(hào)的激發(fā)和/或檢測是通過例如由激光源或脈沖激光源產(chǎn)生的電磁波或脈沖波形的波束來執(zhí)行，該波束例如通過電磁波導(dǎo)(例如，光導(dǎo)纖維、準(zhǔn)直儀、透鏡、遮罩和/或鏡片布置)介導(dǎo)并且定向到患者眼睛上。將該電磁波輸入到眼睛內(nèi)之后是電磁-機(jī)械轉(zhuǎn)換(例如，光聲轉(zhuǎn)換)，該電磁-機(jī)械轉(zhuǎn)換產(chǎn)生熱和機(jī)械振動(dòng)進(jìn)入眼組織內(nèi)。相應(yīng)地，在輸出電磁波時(shí)，檢測眼組織的機(jī)械振動(dòng)(例如，通過光學(xué)干涉量度法、光學(xué)相干斷層成像術(shù)或激光多普勒振動(dòng)計(jì))。因此，本發(fā)明的目的是對(duì)眼睛產(chǎn)生機(jī)械波(例如，超聲波)并且從眼睛檢測所述波。潛在應(yīng)用特別涉及眼內(nèi)壓，即眼壓力的確定。
[0003]眼內(nèi)壓測量是眼科學(xué)中的關(guān)鍵測量之一，因?yàn)樵谖鞣絿仪喙庋奂膊∈菍?dǎo)致失明的主要原因。較高的眼內(nèi)壓被認(rèn)為是青光眼病理生理學(xué)中的關(guān)鍵因素之一。
[0004]美國專利申請(qǐng)US 2010/0249569 Al提出了用于眼內(nèi)壓測量的非接觸式超聲眼壓計(jì)，其中使用了壓電式換能器以執(zhí)行頻率信號(hào)在眼睛內(nèi)的激發(fā)。必須準(zhǔn)確測量所述換能器的位置，這導(dǎo)致眼內(nèi)壓測量程序的復(fù)雜性和緩慢性。溫度變化也可以是該眼內(nèi)壓測量信息連同所述位置測量中可能誤差的誤差源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)精確和實(shí)用地用于壓力測量應(yīng)用中的改進(jìn)的壓力測量方法和布置。這通過下述方法得以實(shí)現(xiàn)，該方法是在柔性覆蓋物下通過利用電磁波測量壓力。在該方法中，將激光輻射從某一距離處定向到該覆蓋物，以在光聲現(xiàn)象的基礎(chǔ)上在該覆蓋物中的至少一個(gè)產(chǎn)生位置處對(duì)覆蓋物產(chǎn)生振動(dòng)或機(jī)械波，該產(chǎn)生位置是該激光輻射撞擊該覆蓋物處的至少一個(gè)點(diǎn)，并且在該方法中，在電磁波的基礎(chǔ)上對(duì)由于該機(jī)械波導(dǎo)致的覆蓋物振動(dòng)進(jìn)行檢測，記錄在至少一個(gè)記錄位置的檢測機(jī)械波以形成機(jī)械波信息，并且在該方法中基于至少一個(gè)記錄信號(hào)確定該柔性覆蓋物下壓力的壓力信息。
[0006]本發(fā)明的目的還為用于利用電磁波測量柔性覆蓋物下壓力的布置。該布置包括用于從某一距離處將激光輻射形成和定向到該覆蓋物以在光聲現(xiàn)象的基礎(chǔ)上在該覆蓋物中的至少一個(gè)產(chǎn)生位置處對(duì)該覆蓋物產(chǎn)生振動(dòng)或機(jī)械波的裝置(該產(chǎn)生位置是該激光輻射撞擊該覆蓋物處的至少一個(gè)點(diǎn))，以及用于在電磁波的基礎(chǔ)上對(duì)由于該機(jī)械波導(dǎo)致的覆蓋物振動(dòng)進(jìn)行檢測的裝置，用于記錄在至少一個(gè)記錄位置的檢測的機(jī)械波以形成機(jī)械波信息的裝置，和用于在至少一個(gè)記錄信號(hào)的基礎(chǔ)上確定該柔性覆蓋物下壓力的壓力信息的裝置。
[0007]本發(fā)明基于利用對(duì)覆蓋物的振動(dòng)或機(jī)械波，該振動(dòng)或機(jī)械波是在光聲現(xiàn)象的基礎(chǔ)上在該覆蓋物中的至少一個(gè)產(chǎn)生位置由激光輻射產(chǎn)生。在本發(fā)明中，在電磁波基礎(chǔ)上對(duì)由于該機(jī)械波導(dǎo)致的覆蓋物振動(dòng)進(jìn)行檢測，并且記錄在至少一個(gè)記錄位置的檢測機(jī)械波以形成機(jī)械波信息，并且基于該機(jī)械波信息確定該柔性覆蓋物下壓力的壓力信息。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)勢在于，與壓力測量相關(guān)的誤差源是最小化的，因?yàn)榫嚯x信息是不相關(guān)的并且因?yàn)楸景l(fā)明對(duì)人體測量(例如，眼內(nèi)壓測量或血壓測量)中的溫度變化不敏感。因此，本發(fā)明能夠進(jìn)行實(shí)用和快速壓力測量，該實(shí)用和快速壓力測量具有比現(xiàn)有測量技術(shù)更小的誤差源。
【附圖說明】
[0009]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0010]圖1示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的用于利用電磁波測量柔性覆蓋物202下壓力的布置。在該布置中，對(duì)該覆蓋物202的激光輻射在某一距離200處形成并且導(dǎo)向到該覆蓋物202以在光聲現(xiàn)象的基礎(chǔ)上在該覆蓋物的至少一個(gè)產(chǎn)生位置204處產(chǎn)生振動(dòng)或機(jī)械波。該產(chǎn)生位置是該激光輻射撞擊該覆蓋物202處的至少一個(gè)點(diǎn)206。由裝置210形成并且定向該激光輻射，該裝置包括例如激光二極管以及聚焦和定向裝置，以將該激光輻射優(yōu)選地形成和定向成不同頻率尺度。該裝置210可例如通過調(diào)諧機(jī)械波的中心頻率和模式中的至少一個(gè)來產(chǎn)生該機(jī)械波，以促進(jìn)穿過該覆蓋物(202)的體內(nèi)激發(fā)。
[0011]圖1的布置包括用于在電磁波的基礎(chǔ)上對(duì)由于該機(jī)械波導(dǎo)致的覆蓋物振動(dòng)進(jìn)行檢測的裝置212，和用于記錄在至少一個(gè)記錄位置檢測的機(jī)械波以形成機(jī)械波信息的裝置214。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，例如通過固定在該布置中或者通過一個(gè)或多個(gè)距離測量，所述至少一個(gè)記錄位置206距所述至少一個(gè)產(chǎn)生位置204的距離是已知的。該裝置212可例如通過使用光學(xué)干涉量度法設(shè)備、光學(xué)相干斷層成像術(shù)設(shè)備和激光多普勒振動(dòng)計(jì)設(shè)備中的至少一個(gè)進(jìn)行構(gòu)造。該裝置212可例如基于第一到達(dá)信號(hào)(FAS)的檢測來檢測覆蓋物202的振動(dòng)。
[0012]圖1的布置進(jìn)一步包括用于基于該一個(gè)或多個(gè)記錄信號(hào)確定該柔性覆蓋物202下壓力的壓力信息的裝置216。該裝置214和216可通過一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選的數(shù)字處理器來體現(xiàn)。在圖1的實(shí)例中，該裝置214、216位于相同的計(jì)算機(jī)單元214、216中。
[0013]在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，柔性覆蓋物202下的壓力為眼內(nèi)壓，并且該柔性覆蓋物202為眼睛的表面202。根據(jù)本發(fā)明的布置還可包括用于測量眼睛曲率、眼睛角膜厚度和眼睛含水量中至少一個(gè)的裝置，以形成可用于確定該眼內(nèi)壓信息的附加測量信息。
[0014]在根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，柔性覆蓋物202下的壓力為血壓，并且該柔性覆蓋物202是血管壁202。血壓是急救和重癥監(jiān)護(hù)病房治療危重疾病或受傷患者的最重要參數(shù)之一。另外，慢性升高的血壓是導(dǎo)致血管疾病、中風(fēng)和心肌梗塞的病理生理因素之一。
[0015]可對(duì)眼睛202或血管202或根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的其他柔性覆蓋物202進(jìn)行不同頻率的激光輻射激發(fā)，以便獲得不同頻率的振動(dòng)和/或共振信息以用于確定眼睛或血管或其他柔性覆蓋物的壓力信息。因此，頻率響應(yīng)信息可在具有或不具有眼睛202中或者血管202中或者其他柔性覆蓋物202之下或之中機(jī)械波(例如超聲波)的速度信息的前提下，用于壓力信息確定。
[0016]下文將參照?qǐng)D1討論根據(jù)本發(fā)明的更詳細(xì)的優(yōu)選實(shí)施例，所述實(shí)施例具體地與眼睛壓力(即眼內(nèi)壓)測量相關(guān)。由裝置210通過利用電磁波產(chǎn)生在至少一個(gè)產(chǎn)生位置204處進(jìn)入該眼組織的至少一個(gè)機(jī)械波。眼睛202可為睜開或閉合的?？蓮脑撗劬Φ慕悄せ蜢柲みM(jìn)行測量。該優(yōu)選的布置包括用于檢測該電磁輸出的裝置212。在所述檢測中，通過電磁波對(duì)由于至少一個(gè)機(jī)械波導(dǎo)致的眼組織振動(dòng)進(jìn)行檢測。在優(yōu)選的相位延遲實(shí)施例中，將激光束在它被眼組織吸收并且產(chǎn)生例如超聲波之后的情況下導(dǎo)向穿過光導(dǎo)纖維。通過采用例如激光二極管的觸發(fā)信號(hào)之間的時(shí)間延遲(t。)來取得時(shí)間延遲激發(fā)。
[0017]該布置包括用于記錄在至少一個(gè)記錄位置檢測的至少一個(gè)機(jī)械波以形成機(jī)械波信息的裝置214。所述至少一個(gè)記錄位置與所述至少一個(gè)產(chǎn)生位置之間的距離是已知的。該布置包括用于基于至少一個(gè)記錄信號(hào)確定眼內(nèi)壓的裝置216。當(dāng)需要時(shí)，將所述裝置214、216例如布置在利用計(jì)算程序的計(jì)算機(jī)處理器中。該計(jì)算機(jī)處理器214、216示意性地示出于圖1中。在該計(jì)算機(jī)處理器214、216和該裝置210、212之間使用有線或無線數(shù)據(jù)傳輸以執(zhí)行它們之間的數(shù)據(jù)傳輸。
[0018]在根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的方法中，通過電磁波在至少一個(gè)產(chǎn)生位置處產(chǎn)生直接或穿過眼瞼進(jìn)入眼睛202的至少一個(gè)機(jī)械波。在第二方法步驟中，通過電磁波對(duì)由于至少一個(gè)機(jī)械波導(dǎo)致的眼睛振動(dòng)進(jìn)行檢測，記錄在至少一個(gè)記錄位置處檢測的至少一個(gè)機(jī)械波以形成機(jī)械波信息，并且所述至少一個(gè)記錄位置與所述至少一個(gè)產(chǎn)生位置之間的距離是已知的，并且在該第二方法步驟中基于至少一個(gè)記錄信號(hào)確定眼睛特性。如果基于處于不同頻率的信號(hào)幅度分析該記錄信號(hào)，則所述距離信息和/或位置信息未必是相關(guān)的。
[0019]可利用不同頻率。該優(yōu)選的布置還可包括用于調(diào)諧該機(jī)械波的頻率和模式中的至少一個(gè)以促進(jìn)進(jìn)入眼睛202的體內(nèi)激發(fā)的裝置100。用于通過電磁波檢測(圖2)眼睛振動(dòng)的第二裝置103包括光學(xué)干涉計(jì)103、光學(xué)相干斷層成像術(shù)設(shè)備103和激光多普勒振動(dòng)計(jì)103中的至少一個(gè)，并且相應(yīng)地，眼睛振動(dòng)的檢測基于光學(xué)干涉量度法、光學(xué)相干斷層成像術(shù)和激光多普勒振動(dòng)計(jì)中的至少一個(gè)。該光學(xué)干涉計(jì)103、光學(xué)相干斷層成像術(shù)設(shè)備103和激光多普勒振動(dòng)計(jì)103還可稱為電磁波傳感器103。通過該第二裝置103對(duì)眼睛振動(dòng)進(jìn)行優(yōu)選檢測基于對(duì)第一到達(dá)信號(hào)(FAS)中的至少一個(gè)的檢測。眼睛可受