【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于家庭的眼科应用的微型移动低成本光学相干断层扫描系统相关申请本国际申请要求于2018年6月20日提交的题为“MiniaturizedMobile,LowCostOpticalCoherenceTomographySystemforHomeBasedOphthalmicApplications”的美国申请号62/687,686的优先权，该申请的全部公开内容通过引用并入本文。背景眼睛对于视力至关重要，并且人们需要看到东西。眼睛具有角膜和晶状体，它们折射光并在视网膜上形成图像。视网膜响应于在其上形成的图像而生成电信号，并且这些电信号经由视神经被传输至大脑。视网膜的中央凹和黄斑相对于视网膜的其他区域具有增加的视锥细胞密度，并提供清晰、敏锐的视觉。不幸的是，即使眼睛的其他部分(诸如角膜和晶状体)健康，视网膜疾病也会对视力产生不利影响。视网膜厚度可用于诊断和监控视网膜的健康。被诊断出患有视网膜血管疾病和其他疾病或病症的许多患者具有增加的视网膜厚度，并正在服用药物或接受药物治疗。黄斑水肿是增加的视网膜厚度的示例，其通常与其他疾病(...
【技术保护点】
1.一种紧凑光学相干断层扫描(OCT)系统，其测量眼睛的视网膜的厚度，所述紧凑OCT系统包括：/n检测器；/n光源，其包括多个光源，所述多个光源被配置为生成多个光束，所述多个光束中的每个光束包括与所述多个光束中的其他光束不同的波长范围，以便扩展所述光源的光谱范围；/n多个光学元件，其耦合到所述光源以将所述多个光束引导至所述视网膜中并在所述检测器处生成多个干涉信号；以及/n电路系统，其耦合到所述检测器和所述多个光源以响应于所述多个干涉信号来确定所述厚度。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180620 US 62/687,6861.一种紧凑光学相干断层扫描(OCT)系统，其测量眼睛的视网膜的厚度，所述紧凑OCT系统包括：
检测器；
光源，其包括多个光源，所述多个光源被配置为生成多个光束，所述多个光束中的每个光束包括与所述多个光束中的其他光束不同的波长范围，以便扩展所述光源的光谱范围；
多个光学元件，其耦合到所述光源以将所述多个光束引导至所述视网膜中并在所述检测器处生成多个干涉信号；以及
电路系统，其耦合到所述检测器和所述多个光源以响应于所述多个干涉信号来确定所述厚度。
2.根据权利要求1所述的紧凑OCT系统，其中，所述多个光束中的每个光束的波长范围与所述多个光束中的所述其他光束中的至少一个光束部分重叠。
3.根据权利要求1所述的紧凑OCT系统，其中，所述多个光源包括多个VCSEL，并且其中所述电路系统被配置为顺序地激活所述多个VCSEL中的每个VCSEL，以便扩展所述光谱范围。
4.根据权利要求1所述的紧凑OCT系统，其中，所述光源包括第一VCSEL和第二VCSEL，并且所述光束包括来自所述第一VCSEL和所述第二VCSEL的光。
5.根据权利要求4所述的紧凑OCT系统，其中，所述电路系统被配置为用类似扫频频率顺序地驱动所述第一VCSEL和所述第二VCSEL，以便用类似速率对来自所述第一VCSEL的光的第一波长和来自所述第二VCSEL的光的第二波长进行扫频，并且可选地，其中所述第一VCSEL和所述第二VCSEL的所述类似扫频频率和所述类似速率彼此相差5％以内，并且可选地彼此相差1％以内。
6.根据权利要求4所述的紧凑OCT系统，其中，所述电路系统被配置为当所述第二VCSEL断开时使所述第一VCSEL接通，并且当所述第一VCSEL断开时使所述第二VCSEL接通，并禁止来自所述第一VCSEL和所述第二VCSEL的光的时间重叠，并且其中当所述第一VCSEL关闭时，所述第二VCSEL被配置为开启并且发射波长与来自所述第一VCSEL的光相差约0.1nm内的光。
7.根据权利要求4所述的紧凑OCT系统，还包括分束器或光纤中的一个或更多个以耦合来自所述第一VCSEL的光。
8.根据权利要求1所述的紧凑OCT系统，还包括多个相位补偿模块，所述多个相位补偿模块光学耦合到所述光源并且电耦合到所述电路系统以表征所述多个光束的相位，其中所述电路系统被配置为组合所述多个干涉信号，以响应于所述多个光束的相位来确定所述视网膜的厚度。
9.根据权利要求8所述的紧凑OCT系统，其中，所述多个相位补偿模块中的每个相位补偿模块包括干涉仪，所述干涉仪被配置为向检测器传输具有响应于波长的强度变化的所述多个光束，并且可选地，其中所述干涉仪包括法布里-佩罗干涉仪或迈克尔逊干涉仪，并且可选地，其中所述干涉仪包括与所述多个相位补偿模块的其他干涉仪不同的参考光程长度。
10.根据权利要求9所述的紧凑OCT系统，其中，所述干涉仪包括法布里-佩罗标准具，并且所述参考光程对应于所述法布里-佩罗标准具的相对反射表面之间的距离与设置在其间的材料的折射率。
11.根据权利要求9所述的紧凑OCT系统，其中，所述干涉仪包括所述迈克尔逊干涉仪，并且所述参考光程包括沿所述迈克尔逊干涉仪的分支的光程。
12.根据权利要求8所述的紧凑OCT系统，其中，所述多个相位补偿模块包括第一模块和第二模块，所述第一模块被配置为响应于所述光源的波长的变化来生成包括第一频率的第一补偿信号，所述第二模块被配置为响应于所述光源的波长的所述变化来生成包括第二频率的第二补偿信号，所述第一频率小于所述第二频率，并且可选地其中所述第一补偿信号和第二补偿信号同时生成。
13.根据权利要求12所述的紧凑OCT系统，其中，所述电路系统配置有指令，以响应于所述第一补偿信号和所述第二补偿信号来组合来自所述视网膜的所述多个信号中的第一信号和所述多个信号中的第二信号，以确定所述视网膜的厚度。
14.根据权利要求13所述的紧凑OCT系统，其中，所述第一补偿信号和所述第二补偿信号包括响应于来自所述视网膜的所述多个信号中的所述第一信号生成的信号，并且其中当从所述视网膜生成所述多个信号中的所述第二信号时，分别从所述第一补偿模块和第二补偿模块生成第三补偿信号和第四补偿信号，并且其中响应于所述第一补偿信号、所述第二补偿信号、所述第三补偿信号和所述第四补偿信号，组合来自所述视网膜的所述多个信号中的所述第一信号和第二信号。
15.根据权利要求8所述的紧凑OCT系统，其中，所述多个相位补偿信号和来自所述视网膜的所述多个信号中的每个用公共时钟信号生成，并且响应于所述时钟信号被索引，以便响应于所述多个补偿信号组合来自所述样本结构的所述多个信号。
16.根据权利要求1所述的紧凑OCT系统，还包括：
取向传感器，其用于确定正在测量受检者的哪只眼睛，
其中，所述OCT测量系统被配置为以第一取向测量所述受检者的第一只眼睛，并且被颠倒以第二取向测量所述受检者的第二只眼睛。
17.根据权利要求1所述的紧凑OCT系统，其中，所述紧凑OCT系统以小于所述紧凑OCT系统的轴向分辨率的精度(或可重复性)测量视网膜厚度的变化，所述视网膜厚度的变化包括在第一时间的第一厚度和在第二时间的第二厚度。
18.根据权利要求1所述的紧凑OCT系统，其中，利用所述紧凑OCT系统测量的视网膜厚度的变化小于所述紧凑OCT系统的轴向分辨率。
19.根据权利要求1所述的紧凑OCT系统，其中，所述光束包括可变波长，并且其中所述电路系统被配置为用来自所述电路系统的驱动电流改变所述波长。
20.根据权利要求1所述的紧凑OCT系统，其中，比所述紧凑OCT系统相对于所述眼睛的移动的特性频率更快地测量所述厚度，并且其中所述移动选自由以下组成的组：与将所述OCT系统握在他手中的患者相关的移动、眼移动和颤动。
21.根据权利要求1所述的紧凑OCT系统，其中，所述光源、所述多个光学元件、所述检测器和所述电路系统被配置为保持在眼睛前方，并且所述检测器距所述眼睛不多于约200mm。
22.根据权利要求1所述的紧凑OCT系统，还包括用于使患者将所述光束与所述眼睛的中央凹对准的观察目标，并且其中所述观察目标包括所述光束或来自发光二极管的光中的一个或更多个。
23.根据权利要求1所述的紧凑OCT系统，其中，所述光源包括垂直腔表面发射激光器(VCSEL)，其被配置为在约5nm至10nm的范围内改变所述光束的发射波长。
24.根据权利要求23所述的紧凑OCT系统，其中，所述VCSEL具有波长变化的指定最大额定范围。
25.根据权利要求24所述的紧凑OCT系统，其中，所述电路系统被配置为将所述VCSEL驱动超出波长变化的指定最大范围至少约1nm，并且可选地超出波长变化的指定最大范围约1nm至5nm的范围内。
26.根据权利要求24所述的紧凑OCT系统，其中，所述电路系统被配置为针对多个测量中的每个测量将所述VCSEL驱动为高于额定波长范围的最大值，并且将第一测量从第二测量延迟在约1毫秒(“ms”)至约100毫秒的范围内的量，以便抑制所述VCSEL的过热，并且可选地在约5ms至约20ms的范围内。
27.根据权利要求26所述的紧凑OCT系统，其中，所述电路系统被配置为用具有波形的驱动电流将所述VCSEL驱动为高于所述额定波长范围的最大值，所述波形具有高于所述VCSEL的最大额定电流的第一部分和低于所述VCSEL的所述最大额定电流的第二部分，并且其中所述第一部分包括所述波形的持续时间的不多于约50％，以便抑制所述VCSEL的过热。
28.根据权利要求1所述的紧凑OCT系统，其中，所述电路系统被配置为使发射的波长以扫频频率在一定波长范围内扫频，并且所述电路系统被配置为响应于所述干涉信号的频率来确定所述厚度。
29.根据权利要求28所述的紧凑OCT系统，其中，所述扫频频率在约50Hz至约10kHz的范围内，并且可选地在约100Hz至约5kHz的范围内，或约1kHz至约5kHz的范围内。
30.根据权利要求28所述的紧凑OCT系统，其中，所述扫频频率比用户的眼颤或用户的手颤更快，并且可选地，其中所述扫频频率比用户的所述眼颤的频率或用户的所述手颤的频率更快。
31.根据权利要求1所述的紧凑OCT系统，其中，所述电路系统被配置为加热所述光源以改变所述波长。
32.根据权利要求1所述的紧凑OCT系统，其中，所述多个光学元件被布置成提供参考光程和测量光程，并且所述干涉信号由于沿所述参考光程和所述测量光程的光的干涉而产生。
33.根据权利要求1所述的紧凑OCT系统，其中，所述多个光学元件被布置成提供参考光程和测量光程，并且所述干涉信号由于来自所述参考光程的光和来自所述测量光程的光的干涉而产生。
34.根据权利要求1所述的紧凑OCT系统，其中，所述多个光学元件被布置成提供测量光程，并且所述干涉信号由于来自所述视网膜的层的光沿所述测量光程的干涉而产生，并且可选地没有参考光程。
35.根据权利要求1所述的紧凑OCT系统，其中，所述电路系统包括处理器，其被配置为将所述干涉信号变换成沿被引导至所述眼睛中的所述光束的光程反射的光的强度分布，并且响应于所述强度分布来确定所述视网膜的厚度。
36.根据权利要求35所述的紧凑OCT系统，其中，所述强度分布包括多个反射峰值，并且所述处理器被配置有指令以响应于所述多个反射峰值来确定所述厚度。
37.根据权利要求35所述的紧凑OCT系统，其中，所述处理器被配置有指令，以响应于所述干涉信号的频率来确定所述强度分布，并且可选地，其中所述强度分布借助于用所述检测器测量的所述干涉信号的快速傅里叶变换来确定。
38.根据权利要求35所述的紧凑OCT系统，其中，所述干涉信号的频率对应于所述视网膜的层的间隔距离和所述光源的波长的变化率。
39.根据权利要求35所述的紧凑OCT系统，其中，所述干涉信号的频率对应于所述视网膜的层的间隔距离和从所述光源发射的光束的波长的变化率。
40.根据权利要求1所述的紧凑OCT系统，还包括观察目标以使所述断层扫描系统与所述眼睛的中央凹对准，并且其中所述观察目标包括所述光束、用发光二极管限定的目标或VCSEL中的一个或更多个。
41.根据权利要求1所述的紧凑OCT系统，还包括支撑所述光源、所述光学元件、所述检测器和所述电路系统的壳体，并且其中所述壳体被配置为在所述眼睛的前方握持在用户的手中，以便将所述光束引导至所述眼睛中。
42.根据权利要求41所述的紧凑OCT系统，其中，所述壳体具有圆柱形形状，所述圆柱形形状在弯曲表面上具有多个凹口以便于抓握。
43.根据权利要求41所述的紧凑OCT系统，还包括传感器以响应于所述壳体的取向来测量哪只眼睛被测量。
44.根据权利要求41所述的紧凑OCT系统，还包括在测量一只眼睛时遮挡另一只眼睛的遮挡结构，所述遮挡结构耦合到所述壳体和所述传感器以确定哪只眼睛被测量。
45.根据权利要求41所述的紧凑OCT系统，其中，所述壳体包括主体和可旋转地附接到所述主体的盖，其中当处于打开位置时，所述盖被配置为围绕所述主体旋转。
46.根据权利要求41所述的紧凑OCT系统，还包括电池，其中所述电池比所述光源离所述检测器更远。
47.根据权利要求46所述的紧凑OCT系统，还包括扩展坞，其接收所述壳体并对所述壳体内包含的所述电池充电，以向所述光源和所述电路系统供电，所述扩展坞包括无线通信电路系统以将所述厚度传输至远程服务器，并且可选地其中所述无线通信电路系统包括全球移动通信系统(GSM)、第三代(3G)或第四代(4G)模块。
48.根据权利要求1所述的紧凑OCT系统，其中，所述电路系统被配置为通过通信网络接收或传输数据。
49.根据权利要求1所述的紧凑OCT系统，其中，所述通信网络包括互联网、蜂窝网络或短距离通信网络。
50.根据前述权利要求中任一项所述的紧凑OCT系统，其中，所述紧凑OCT系统具有的质量在约50克至约500克的范围内，并且可选地在约100克至约400克的范围内。
51.根据前述权利要求中任一项所述的紧凑OCT系统，其中，所述紧凑OCT系统具有的最大距离跨约10mm至约100mm的范围内，并且可选地约25mm至约70mm的范围内。
52.根据前述权利要求中任一项所述的紧凑OCT系统，还包括：
壳体，其中所述光源、所述检测器、所述电路系统和所述光学元件包含在所述壳体内；
光纤，其耦合到所述光源和所述检测器，所述光纤从所述紧凑OCT系统延伸；以及
对准结构，其耦合到所述光纤的远端以使所述光束与所述眼睛对准并将所述光束引导至所述眼睛。
53.一种双眼OCT系统，其用于测量用户的左眼和右眼，所述系统包括：
第一可调节透镜，其光学耦合到OCT测量系统和第一注视目标，所述第一可调节透镜被配置为补偿所述左眼或所述右眼的屈光不正；以及
第二透镜，其光学耦合到第二注视目标，所述第二透镜被配置为补偿所述左眼或所述右眼的屈光不正；
其中，所述OCT测量系统被配置为颠倒以测量所述左眼或所述右眼。
54.根据权利要求53所述的双眼OCT系统，还包括：
取向传感器，其用于确定在用所述OCT测量系统测量用户的左眼还是右眼；以及
处理器，其可操作地耦合到所述第一透镜、所述第二透镜和所述取向传感器，所述处理器被配置有指令，以当所述OCT系统包括测量所述右眼的取向时针对所述右眼的屈光不正调节所述第一透镜并针对所述左眼的屈光不正调节所述第二透镜，并且当所述OCT系统包括测量所述左眼的取向时针对所述左眼的屈光不正调节所述第一透镜并针对所述右眼的屈光不正调节所述第二透镜。
55.根据权利要求53所述的双眼OCT系统，其中，所述OCT测量系统包括测量用户的第一只眼睛的第一取向和测量用户的第二只眼睛的第二取向，所述第二取向相对于所述第一取向颠倒。
56.根据权利要求53所述的双眼OCT系统，其中，所述第一透镜相对于所述注视目标和所述OCT测量系统可移动以补偿所述左眼或所述右眼的屈光不正，并且其中所述第二透镜可移动以补偿所述左眼或所述右眼的屈光不正。
57.根据权利要求53所述的双眼OCT系统，其中，所述处理器包括非暂时性计算机可读介质，其被配置有指令，以存储所述右眼的屈光不正和所述左眼的屈光不正，并响应于所述右眼的所存储的屈光不正和所述左眼的所存储的屈光不正与所述取向传感器来调节所述第一透镜和所述第二透镜。
58.根据权利要求53所述的双眼OCT系统，其中，所述第一透镜、所述OCT系...
【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安·奥格芬斯，卡里姆·哈鲁，卢卡斯·沙伊布勒，马蒂亚斯·普菲斯特，乌尔班·施耐尔，斯蒂芬·特罗勒，辽·洼田，菲利普·布西密，
申请(专利权)人：奥克塞拉有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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