壓平眼壓計的製作方法

2023-10-09 09:16:24 1

專利名稱：壓平眼壓計的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種眼壓測量裝置，特別是涉及一種接觸式壓平眼壓測量計，用於準確測定眼壓值，適用於青光眼的診斷。
背景技術：
眼壓即眼內壓力，指眼球內容物對於眼球壁的壓力。正常人的眼壓在IOlOmmHg(ImmHg=O. 133kPa)之間，青光眼是一種由於眼壓過高導致視力受損的不可逆性致盲眼病。因此，準確測定眼壓值，對於青光眼的診斷有重要作用。已知有多種方法及相應的設備用於確定眼內壓。壓平式眼壓計是通過探頭壓眼球的外表(如角膜)到一定的面積並且獲得對應的壓力，從而得到眼內壓。例如，使用戈德曼型壓平眼壓計確定眼內壓是非入侵式方法的一個範例。該設備測量壓平所檢查的眼睛的確定區域(在此情形中，例如為直徑為3. 06mm的圓形表面區域)所需要的力，該設備具有通常用於壓平的測量主體，其包括平坦的壓平表面，並且可以通過旋鈕來設定所施加的壓平力。然後通常對該設備標定刻度，從而隨後可從旋鈕上的刻度直接讀出眼內壓。中國專利CN202161301U公開了一種壓平眼壓計，但是這種眼壓計為戈德曼式眼壓計，採用這種方法測量時，只能測量特定的壓平面積的眼壓，即只測量一次眼壓值，當測量者技術不熟練，導致測量裝置晃動，或者被測量者因緊張出現抖動時，可能會導致測量的結果出現誤差。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種結構簡單、操作簡便的可攜式眼壓計，在測量眼壓時，能夠連續動態檢測多個眼壓值，有效的避免了測量裝置晃動或者被測量者抖動時，測量出現誤差的情況，適用於患者及時檢測眼壓。本發明一種壓平眼壓計，包括殼體、探頭、光源、第一圖像傳感器、凸透鏡、力傳感器、微處理器、電源和顯示存儲器，探頭大體呈下小上大的圓臺形，由透明光學材料製作，探頭位於殼體的下方，探頭的側面設置有一個斜面，斜面的寬度d為3-10毫米，探頭通過連杆安裝在殼體上，在連杆上安裝有用於檢測壓平力的力傳感器，光源設置在探頭的上方，光源發出的光線經凸透鏡準直為平行光束後，垂直入射探頭的上端，光束依次在探頭的側面、下底面發生全反射後，部分光束在探頭的斜面上透射後，射出探頭，直接進入第一圖像傳感器內，微處理器、顯示存儲器、力傳感器、第一圖像傳感器和光源均與電源連接，力傳感器、第一圖像傳感器和顯示存儲器均與微處理器連接。本發明壓平眼壓計，其中所述探頭側面形成的斜面與探頭下底面反射的光線L垂直，光線L的光路位於與探頭下 底面垂直相交且經過探頭下底面圓心的平面上，第一圖像傳感器正對於探頭的斜面，從探頭下底面反射的光束，經探頭的斜面透射後，進入第一圖像傳感器內，第一圖像傳感器通過連接板固定於殼體上。通過設置斜面與探頭下底面反射的光線L垂直，使與探頭下底面垂直相交且經過探頭下底面圓心的平面附近的一片區域上的反射光能夠透過該斜面。通過使第一圖像傳感器正對探頭斜面，光束經探頭的斜面透射後，直接進入第一圖像傳感器內，優化了光束的光路，同時使眼壓計的結構更簡單。本發明壓平眼壓計，其中所述力傳感器為壓力傳感器，連杆平行於探頭的軸線，探頭的上端可拆卸地固定安裝在連杆的下端，連杆的上端安裝有力傳感器，力傳感器的感應端壓在殼體上。本發明壓平眼壓計，還包括綠色光濾波片，綠色光濾波片設置在凸透鏡的下方，凸透鏡的中軸線穿過綠色光濾波片，連杆採用透明材料製作。本發明壓平眼壓計，其中所述探頭由玻璃或樹脂製作。本發明壓平眼壓計與現有技術不同之處在於本發明通過光源發射光線，當探頭下端面與眼球準穹形角膜的頂點未接觸時，光源發出的光束被凸透鏡校準為平行光束，平行光速從光密介質探頭射入光疏介質空氣時，發生全反射，平行光速在探頭側表面發生第一次全反射後，射向探頭下端面，在探頭下端面上發生第二次全反射，然後光束到達探頭的另一側表面的斜面上，經斜面透射，最後，光源發出的光線被反射到第一圖像傳感器上，第一圖像傳感器檢測到的為亮斑，當探頭下端面與眼球準穹形角膜的頂點開始接觸時，此時與探頭接觸的部位為眼球，光學媒介由空氣變為眼球，折射率改變，不具備發生全反射的條件，探頭下端面與眼球接觸部分處光源發出的光線射入眼球內，同時，與眼球接觸的探頭下端面的位置沒有光線進入第一圖像傳感器，第一圖像傳感器檢測在亮斑中出現小的暗斑，當繼續壓下探頭，壓平面積逐漸增大，像傳感器檢測到的暗斑的直徑逐漸增大，同時，在探頭壓下的過程中，安裝在連杆上的力傳感器能夠檢測到實時壓力信號，壓力信號經放大、數模轉換後傳遞給微處理器，微處理器計算後能夠得到壓平力，通過第一圖像傳感器和力傳感器能夠連續動態的測得有效壓平直徑和壓平力，經過微處理器處理後，得到眼壓值，由顯示存儲器顯示並存儲起來。因此，該裝置在測量眼壓時，能夠根據微處理器上設定的程序連續動態檢測多個眼壓值，有效的避免了測量裝置晃動或者被測量者抖動時，測量出現誤差的情況。下面結合附圖對本發明 作進一步說明。


圖1為本發明壓平眼壓計的示意圖；圖2為本發明壓平眼壓計的探頭的立體圖；圖3為本發明壓平眼壓計的探頭的主視圖；圖4為本發明壓平眼壓計的光學原理圖(與眼球未接觸時)；圖5為本發明壓平眼壓計的光學原理圖(與眼球接觸時)；圖6為本發明壓平眼壓計的光學原理示意圖；圖7為本發明壓平眼壓計的光學原理圖(與眼球未接觸時)；圖8a為第一圖像傳感器檢測到的圖像(壓平直徑為2毫米)；圖Sb為第一圖像傳感器檢測到的圖像(壓平直徑為4毫米)；圖Sc為第一圖像傳感器檢測到的圖像(壓平直徑為6毫米)。
具體實施例方式如圖1所示，本發明一種壓平眼壓計，包括殼體1、探頭2、光源3、第一圖像傳感器4、凸透鏡5、綠色光濾波片12、力傳感器6、微處理器7、電源8和顯示存儲器9。結合圖2所示，探頭2大體呈下小上大的圓臺形，位於殼體I的下方。探頭2由玻璃或樹脂等透明光學材料製作，光線在探頭2的側面及底面發生全發射的條件與光線的入射角及探頭的材質有關，當入射角大於或等於臨界角時，光線從探頭內射到探頭側面或下表面時，就會發生全反射。本實施例中採用折射率為1. 53的K9玻璃製作，結合圖3所示，探頭2的錐面角度a I為65度，以滿足平行入射探頭2的光束在探頭側面和下底面的全反射要求。當探頭2的折射率n與探頭2的錐面角度a I滿足下列關係時，探頭2的側面和下底面發生全反射sina I > 1/n 1/n 1/n 1/n < sin (180° _2 a I) < k/n，其中空氣的折射率為 I。在探頭2的上端面接近中心的位置向下切割掉部分材料，形成一個斜面10。斜面10與水平面的夾角P I滿足P I <180° _2a 1，從而使斜面10與探頭2下底面反射的光線L垂直，光線L的光路位於與探頭下底 面垂直相交且經過探頭下底面圓心的平面上，保證從探頭2下底面反射到斜面10的光線能夠穿過斜面10形成一個橢圓形亮斑。斜面10的寬度d為3-10毫米，例如可為3毫米、5毫米、6毫米或者10毫米等，斜面10的寬度能夠保證人眼能夠在探頭2的斜面10處觀察到完整的角膜壓平圖像。當然，如果斜面10與探頭2下底面反射的光線L垂直時，也存在探頭2下底面反射到斜面10的光線能夠穿過斜面10，只是光線的穿透效果沒有本實施例中的使斜面10與探頭2下底面反射的光線L垂直時的效果好。探頭2通過連杆11安裝在殼體I上，在連杆11上安裝有用於檢測壓平力的力傳感器6，該力傳感器6為壓力傳感器，例如環狀電壓力傳感器。連杆11平行於探頭2的軸線，探頭2的上端可拆卸地固定安裝在連杆11的下端，連杆11的上端安裝有力傳感器6，力傳感器6的感應端壓在殼體I上，如在殼體I內的下端固定設置剛性擋板，力傳感器6的感應端壓在擋板上，連杆11可以通過採用透明塑料製作的固定板固定在殼體I上，連杆11也採用透明材料製作，連杆11穿過固定板上的通孔，且連杆11的上端的直徑大於連杆11中下部的直徑，以防止連杆從固定板上脫落。當探頭2受到眼球16的壓力時，連杆11能夠在固定板上的通孔內向上少量移動，從而使力傳感器6檢測到壓力信號。凸透鏡5固定安裝在殼體I內，且位於力傳感器6的上方，綠色光濾波片12設置在凸透鏡5的下方，且位於中心位置，凸透鏡5的中軸線穿過綠色光濾波片12，光源3設置在探頭2的上方，本實施例中光源3採用LED燈，當然也可以採用如白熾燈或螢光燈等其它類型的光源。光源3固定在殼體I內，且位於凸透鏡5上方的焦點處。第一圖像傳感器4正對於探頭2的斜面10，第一圖像傳感器4通過連接板17固定於殼體I上。光源3發出的光線經凸透鏡5準直為平行光束後，垂直入射探頭2的上端，光束依次在探頭2的側面、下底面發生全反射後，在探頭2的斜面10上透射後，射出探頭2，直接進入第一圖像傳感器4內。微處理器7和顯示存儲器9均固定安裝在殼體I內。微處理器7、顯示存儲器9、力傳感器6、第一圖像傳感器4和光源3均與電源8連接，力傳感器6、第一圖像傳感器4和顯示存儲器9均與微處理器7連接。
本發明壓平眼壓計的工作原理為結合圖4所示，當探頭2沒有和眼球16接觸時，在第一圖像傳感器4位置看到的探頭2下端面是亮的，即第一圖像傳感器4檢測到的圖像為白色圖像，這是因為，從光源3發出的光束經凸透鏡5校準為平行光束18後，從探頭2的上端面射入，此時平行光束18平行於探頭2的軸線，平行光束18在探頭2的左側表面發生全反射後，再射向探頭2的下端面，在探頭2的下端面上發生第二次全反射，然後平行光束18從探頭2的右側表面上的斜面10垂直穿過，進入第一圖像傳感器4，此時，第一圖像傳感器4檢測到由兩個扇形組成的亮斑。結合圖5所示，當探頭2的下端面的中心點處開始接觸眼球16時，接觸部分的壓平圖像為圓形圖像，從探頭2的上端經斜面10鏡面反射出來的圖像與探頭2與眼球16接觸時形成的壓平圖像一致，此時第一圖像傳感器4檢測到的壓平圖像，如圖8a所示，顯示為兩個扇形組成的暗斑19，而除此之外整個視野中其它部分則是亮的，這是由於探頭2下端面上除了與眼球16接觸處以外的部分的光線會被全反射，看到的是亮的，只有與眼球16接觸部分的光線會進入眼球，因此第一圖像傳感器4檢測到的圖像為暗斑19。隨著壓力的增加，探頭2與眼球16角膜的接觸面的面積(壓平面積)會越來越大，在這個對應的接觸面上本來是全反射的光線現在幾乎全部進入眼球，第一圖像傳感器4接收到的圖像，如圖Sb所示，為兩個面積較大的暗斑20，這個暗斑20被第一圖像傳感器4獲取後，傳輸到微處理器7內。由於隨著壓力的增加，探頭2與角膜的接觸面積會逐漸增加，如圖Sc所示，由之產生面積更大的暗斑21。圖8a 、8b和Sc分別顯示了隨著壓力增加，對應從第一圖像傳感器4位置處看到的探頭2的下端面處產生的圖像。與此同時，力傳感器6採集到的對應的壓平力也同時不斷地傳遞給微處理器7，進而通過微處理器7處理後給出眼壓值。結合圖6所示，垂直入射到探頭2上端面圓形部位22上的平行光線，會直接從探頭下端面射出。結合圖7所示，通過設置綠色光濾波片12，由光源3發出的光線經過綠色光濾波片12後，變為綠色光束，能夠用於被測量者眼球與探頭2的對正。本發明壓平眼壓計使用時，測量者手持眼壓計按下開關23，將探頭2豎直向下放在被測者眼球16上，輕微施加壓力，被測者眼睛注視探頭2中心的綠色光束，此時，第一圖像傳感器4 (攝像頭)在探頭2的斜面10處會拍攝到壓平面積圖像，通過如CXD處理系統對此壓平面積圖像進行計算得到實際壓平面積並傳給微處理器7，或者第一圖像傳感器4直接將拍攝到的壓平面積圖像傳輸給微處理器7，由微處理器7同時與連杆相接的力傳感器所得信號經由系統處理後得到壓平力大小並傳給微處理器7，由微處理器7對此壓平面積圖像進行計算得到實際壓平面積，同時，微處理器7計算得到的壓平面積和壓平力，得出眼壓大小並將其顯示在顯示存儲器9上。顯示存儲器9能夠用於顯示並存儲眼壓值。本發明壓平眼壓計在使用時，按照如下步驟進行第一步按下電源開關23，給各部分提供相應的電壓，藉助於本發明裝置中光源3發出的光經綠色光濾波片12形成的綠色光束，將探頭2對準被測者瞳孔上穹形角膜的頂部，微處理器7準備接收測量數據；第二步操作者將探頭2緩緩地垂直向角膜接觸，這時第一圖像傳感器4採集符合要求的數據，傳遞給微處理器7，同時微處理器7發出指令，對應的壓力數據被採集。在向下壓的過程中，本裝置會不斷採集符合條件的數據。在此過程中每組數據對應的眼壓結果都會在顯示存儲器9上顯示，並由其存儲系統暫時存儲起來。
第三步微處理器7計算出對應的眼壓值，並同時將實施測量的整個過程的壓平面積、壓平力、眼壓實時記錄並顯示。當符合要求的六次測量完成後，計算平均眼壓值，由顯示存儲器9顯示和存儲起來。本發明不僅可以用於醫療檢測，同時由於其具有實時動態檢測記錄的功能，還可以用作其它科研工具。以上所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，並非對本發明的範圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進， 均應落入本發明權利要求書確定的保護範圍內。
權利要求
1.一種壓平眼壓計，其特徵在於包括殼體(I)、探頭(2)、光源(3)、第一圖像傳感器(4)、凸透鏡(5)、力傳感器(6)、微處理器(7)、電源(8)和顯示存儲器(9)，所述探頭(2)大體呈下小上大的圓臺形，由透明光學材料製作，探頭(2)位於殼體(I)的下方，探頭(2)的側面設置有一個斜面(10)，所述斜面(10)的寬度d為3-10毫米，所述探頭(2)通過連杆(11)安裝在殼體(I)上，在連杆(11)上安裝有用於檢測壓平力的力傳感器(6 )，所述光源(3 )設置在探頭(2)的上方，所述光源(3)發出的光線經凸透鏡(5)準直為平行光束後，垂直入射探頭(2)的上端，光束依次在探頭(2)的側面、下底面發生全反射後，部分光線在探頭(2)的斜面(10)上透射後，射出所述探頭(2)，直接進入第一圖像傳感器(4)內，所述微處理器(7)、顯示存儲器(9)、力傳感器(6)、第一圖像傳感器(4)和光源(3)均與電源(8)連接，所述力傳感器(6)、第一圖像傳感器(4)和顯示存儲器(9)均與微處理器(7)連接。
2.根據權利要求1所述的壓平眼壓計，其特徵在於所述探頭(2)側面形成的斜面(10)與探頭(2)下底面反射的光線L垂直，所述光線L的光路位於與探頭下底面垂直相交且經過探頭下底面圓心的平面上，所述第一圖像傳感器(4)正對於探頭(2)的斜面(10)，從探頭(2)下底面反射的光束，經探頭(2)的斜面(10)透射後，進入第一圖像傳感器(4)內，所述第一圖像傳感器(4)通過連接板固定於殼體(I)上。
3.根據權利要求1或2所述的壓平眼壓計，其特徵在於所述力傳感器(6)為壓力傳感器，所述連杆(11)平行於探頭(2)的軸線，所述探頭(2)的上端可拆卸地固定安裝在連杆(11)的下端，連杆(11)的上端安裝有力傳感器(6)，力傳感器(6)的感應端壓在殼體(I)上。
4.根據權利要求3所述的壓平眼壓計，其特徵在於還包括綠色光濾波片(12)，所述綠色光濾波片(12)設置在凸透鏡(5)的下方，凸透鏡(5)的中軸線穿過所述綠色光濾波片(12)，所述連杆(11)採用透明材料製作。
5.根據權利要求4所述的壓平眼壓計，其特徵在於所述探頭(2)由玻璃或樹脂製作。
全文摘要
本發明涉及一種接觸式壓平眼壓測量計，本發明壓平眼壓計，包括殼體、探頭、光源、第一圖像傳感器、凸透鏡、力傳感器、微處理器、電源和顯示存儲器，探頭大體呈下小上大的圓臺形，由透明光學材料製作，探頭位於殼體的下方，探頭的側面設置有一個斜面，斜面的寬度d為3-10毫米，探頭通過連杆安裝在殼體上，在連杆上安裝有用於檢測壓平力的力傳感器，光源設置在探頭的上方，光源發出的光線經凸透鏡準直為平行光束後，垂直入射探頭的上端，光束依次在探頭的側面、下底面發生全反射後，在探頭的斜面上透射後，射出探頭，直接進入第一圖像傳感器內。本發明結構簡單，使用方便，適用於患者準確的檢測眼壓。
文檔編號A61B3/16GK103054551SQ20121058413
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月28日 優先權日2012年12月28日
發明者馬建國, 王宜結, 張瑾, 劉明 申請人:淮南師範學院