一种基于LC原理的柔性植入式眼压监测与实时供药的无线无源传感器

摘要

本发明属于医疗器械设备技术领域，具体是一种基于LC原理的柔性植入式眼压监测与实时供药的无线无源传感器。解决了可以利用植入式微型供药腔实时地对眼部进行供药，以维持房水动力学平衡，达到治疗青光眼的的问题，包括的PDMS薄膜层，PDMS薄膜层上利用磁控溅射技术溅射金靶材形成金属感应线圈，其中一侧的感应线圈上设有一层parylene保护层，另一侧的感应线圈上方设有电解腔，电解腔外侧设有PDMS空腔。PDMS薄膜层厚20um。本发明创新性的将眼压监测与供药集成为一体化结构，利于实现眼压监测与实时供药的功能。

权利要求

1.一种基于LC原理的柔性植入式眼压监测与实时供药的无线无源传感器，其特征在于：包括PDMS薄膜层，PDMS薄膜层上利用磁控溅射技术溅射金属金形成感应线圈，其中一侧的感应线圈上设有一层parylene保护层，另一侧的感应线圈上方设有电解腔，电解腔外侧设有PDMS空腔，PDMS薄膜层厚20μm；

所述的基于LC原理的柔性植入式眼压监测与实时供药的无线无源传感器的制备步骤如下：

1)匀胶与光刻：将PDMS预聚物与固化剂以10:1的比例混合均匀，以硅片为衬底材料，以

500rmp/min的转速旋涂40s制备厚度为100μm的PDMS薄膜，然后在120℃环境加热1h固化，将AZ4620光刻胶低速500rmp/min旋涂15s，高速3000rmp/min旋涂15s，形成厚度为8μm的光刻胶，然后对其进行光刻；

2)溅射金属：利用O2等离子处理，对光刻后的区域的PDMS进行表面改性处理，利用磁控溅射仪溅射金属，形成带有叉指电极的LC回路；

3)剥离：将溅射完成的回路置于丙酮中2h进行剥离；

4)气相沉积parylene：利用气相沉积法将parylene沉积在LC回路表面作为保护层；

5)等离子刻蚀叉指电极区：利用等离子刻蚀技术将叉指电极区域表面的parylene刻蚀，形成裸露的电极区；

6)增加粘附层：在未刻蚀parylene表面增加一层粘附层；

7)利用PDMS薄片制作模具：将4层厚度为400μm厚度的PDMS薄膜叠放在一起并抽真空

20min形成模具，然后在模具边缘浇注PDMS并将其固化，完成模具的制备；

8)浇注熔融状的PEG：将PEG置于在85℃环境中，形成熔融状，将其浇注到制备好的模具中，冷却固化；

9)涂覆parylene薄膜：将模具移除，将parylene涂覆在固化的PEG上，然后将PEG溶解，得到褶皱腔，将褶皱腔与步骤6）中的粘附层连接形成电解腔，将制备好的电解腔与PDMS空腔键合最终形成。

说明书

一种基于LC原理的柔性植入式眼压监测与实时供药的无线无

源传感器

技术领域

[0001] 本发明属于医疗器械设备技术领域，具体是一种基于LC原理的柔性植入式眼压监测与实时供药的无线无源传感器。

背景技术

[0002] 目前，青光眼被世界卫生组织认为是第二位致盲性不可逆转的眼部疾病。青光眼的发病机制研究表明：房水动力学的异常是导致青光眼眼内压升高的主要原因。通过分析正常人和青光眼患者的眼压波动曲线，证实了52% 69%的青光眼患者眼压峰值不是出现在~白天，而是出现在夜间，甚至90%的健康人的眼压峰值也出现在夜间，而大部分眼病患者去就医的时间是在白天，所以白天的单次和多次测量不能准确的评估青光眼的病情，从而影响到青光眼的及时发现和诊断。因此，需要设计一个可实时的连续性监测眼内压波动的眼压测试设备。另外，现有的青光眼治疗方法有外部用药、激光、手术治疗等，其中外部用药方法没有较强的针对性，不适合应用于长期的治疗；而激光与手术法存在一定的风险，物理损伤不可逆，容易造成眼部交叉感染，导致视神经的损坏与并发症的发生。研究表明，降低眼内压比较安全有效的方法是利用植入式微型供药腔实时地对眼部进行供药，以维持房水动力学平衡，达到治疗青光眼的目的。为了能及时的获取眼病患者夜间眼压的波动状况，并控制青光眼患者病情的进展，使青光眼患者得到及时确诊并给予对应的治疗，因此，设计一个集成式眼压监测及供药的智能系统显得尤为重要。

发明内容

[0003] 本发明为了解决可以利用植入式微型供药腔实时地对眼部进行供药，以维持房水动力学平衡，达到治疗青光眼的的问题，提供一种基于LC原理的柔性植入式眼压监测与实时供药的无线无源传感器。

[0004] 本发明采取以下技术方案：一种基于LC原理的柔性植入式眼压监测与实时供药的无线无源传感器，包括的PDMS薄膜层，PDMS薄膜层上利用磁控溅射技术溅射金靶材形成金属感应线圈，其中一侧的感应线圈上设有一层parylene保护层，另一侧的感应线圈上方设有电解腔，电解腔外侧设有PDMS空腔。PDMS薄膜层厚20μm。

[0005] 一种基于LC原理的柔性植入式眼压监测与实时供药的无线无源传感器的制备方法，具体步骤如下：

[0006] 1)匀胶与光刻：将PDMS预聚物与固化剂以10:1的比例混合均匀，以硅片为衬底材料，以500rmp/min的转速旋涂40s制备厚度为100μm的PDMS薄膜，然后在120℃环境加热1h固化，将AZ4620光刻胶低速500rmp/min旋涂15s，高速3000rmp/min旋涂15s，形成厚度为8μm的光刻胶，然后对其进行光刻。

[0007] 2)溅射金属：利用O2等离子处理，对光刻后的区域的PDMS进行表面改性处理，利用磁控溅射仪溅射金属，形成带有叉指电极的LC回路。

[0008] 3)剥离：将溅射完成的回路置于丙酮中2h进行剥离。

[0009] 4)气相沉积parylene：利用气相沉积法将parylene沉积在LC回路表面作为保护层。

[0010] 5)等离子刻蚀叉指电极区：利用等离子刻蚀技术将叉指电极区域表面的parylene刻蚀，形成裸露的电极区。

[0011] 6)增加粘附层。在未刻蚀parylene表面增加一层粘附层。

[0012] 7)利用PDMS薄片制作模具：将4层厚度为400μm厚度的PDMS薄膜叠放在一起并抽真空20min形成模具,然后在模具边缘浇注PDMS并将其固化，完成模具的制备。

[0013] 8)浇注熔融状的PEG：将PEG置于在85℃环境中，形成熔融状，将其浇注到制备好的模具中，冷却固化。

[0014] 9)涂覆parylene薄膜：将模具移除，将parylene涂覆在固化的PEG上，然后将PEG溶解，得到褶皱腔，将褶皱腔与步骤6）中的粘附层连接形成电解腔，将制备好的电解腔与PDMS空腔键合最终形成。

[0015] 与现有技术相比，本发明利用LC无线无源传感技术，实现了眼压监测与实时供药的一体化集成结构设计。本发明所述的集成式眼压监测及供药系统采用LC谐振原理（如图1），当眼压发生变化时，感应线圈发生形变，谐振频率发生变化。当眼压超过正常眼压的范围后，电解腔中的去离子水开始发生电解，电解腔发生膨胀，供药腔中的液体药物受到压力的作用，开始向外部供药。当眼压恢复正常值时，叉指电极停止工作外部体液回流进入供药腔内，恢复原状。

[0016] 本发明创新性的将眼压监测与供药集成为一体化结构，利于实现眼压监测与实时供药的功能。

附图说明

[0017] 图1为本发明的测试原理图；

[0018] 图2为光刻与溅射工艺流程图；

[0019] 图3为制备parylene褶皱腔的工艺流程示意图；

[0020] 图4为本发明的结构示意图，

[0021] 图中：1-硅衬底I，2-PDMS薄膜层，3-光刻胶，4-金属层，5-parylene薄膜，6-粘附层，7-PDMS模具，10-PEG，11-parylene褶皱腔，101-集成式眼压监测与供药系统，102-询问天线，103-测试系统，104-感应线圈，105-供药腔，106-电解腔，107-叉指电极。

具体实施方式

[0022] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0023] 如图4所示，一种基于LC原理的柔性植入式眼压监测与实时供药的无线无源传感器，包括的PDMS薄膜层，PDMS薄膜层上利用磁控溅射技术溅射金靶材形成金属感应线圈，其中一侧的感应线圈上设有一层parylene保护层，另一侧的感应线圈上方设有电解腔（即电解腔），电解腔外侧设有PDMS空腔（即供药腔）。PDMS薄膜层厚20μm。

[0024] 如图2、3所示，一种基于LC原理的柔性植入式眼压监测与实时供药的无线无源传感器的制备方法，具体步骤如下：

[0025] 1)匀胶与光刻：将PDMS预聚物与固化剂以10:1的比例混合均匀，以硅片为衬底材料，以500rmp/min的转速旋涂40s制备厚度为100μm的PDMS薄膜，然后在120℃环境加热1h固化，将AZ4620光刻胶低速500rmp/min旋涂15s，高速3000rmp/min旋涂15s，形成厚度为8μm的光刻胶，然后对其进行光刻。

[0026] 2)溅射金属：利用O2等离子处理，对光刻后的区域的PDMS进行表面改性处理，利用磁控溅射仪溅射金属，形成带有叉指电极的LC回路（即金属层）。

[0027] 3)剥离：将溅射完成的回路置于丙酮中2h进行剥离。

[0028] 4)气相沉积parylene：利用气相沉积法将parylene沉积在LC回路表面作为保护层。

[0029] 5)等离子刻蚀叉指电极区：利用等离子刻蚀技术将叉指电极区域表面的parylene刻蚀，形成裸露的电极区。

[0030] 6)增加粘附层：在未刻蚀parylene表面增加一层粘附层。

[0031] 7)利用PDMS薄片制作模具：将4层厚度为400μm厚度的PDMS薄膜叠放在一起并抽真空20min形成模具，然后在模具边缘浇注PDMS并将其固化，完成模具的制备。

[0032] 8)浇注熔融状的PEG：将PEG置于在85℃环境中，形成熔融状，将其浇注到制备好的模具中，冷却固化。

[0033] 9)涂覆parylene薄膜：将模具移除，将parylene涂覆在固化的PEG上，然后将PEG溶解，得到褶皱腔，将褶皱腔与步骤6）中的粘附层连接形成电解腔，将制备好的电解腔与PDMS空腔键合最终形成。

[0034] 一种基于LC原理的柔性植入式眼压监测与实时供药的无线无源传感器。该传感器以PDMS为基底材料，利用光刻技术，并用O2等离子处理PDMS表面对其进行改性处理，然后进行溅射，制备出带有叉指电极的LC回路，然后将制备好的空腔与电极表面保护层键合，制备出集成式眼压监测及供药一体化系统。

[0035] 首先通过匀胶制备20μm的PDMS薄膜，作为基底材料；通过匀胶、光刻形成所需图案，经过O2等离子处理技术对PDMS表面进行改性处理，然后利用磁控溅射技术溅射金靶材形成金属线圈；利用丙酮去除残留的光刻胶，形成裸露的金属层。利用气相沉积法沉积10um的Parylene薄膜；O2等离子刻蚀叉指电极区域的Parylene薄膜，使其蒸发；在电感线圈区域涂覆粘附层，利用PDMS薄膜制作模具，将熔融状的PEG浇注到PDMS模具中，冷却形成模型；在制作的模型上涂覆Parylene薄膜，溶解PEG牺牲层，得到褶皱腔，将褶皱腔与粘附层衔接形成电解腔；将电解腔与PDMS空腔键合，最终形成眼压监测与供药一体化结构。

[0036] 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。