CN102813502A - 接触式眼压计 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种接触式压平眼压测量计。本发明接触式眼压计，包括探头、光源、第一图像传感器、凸透镜、应变片、微处理器和显示存储器，探头大体呈下小上大的圆台形，由透明光学材料制作，探头的侧面设置有一个斜面，斜面的宽度d为3-10毫米，探头的上端固定安装有弹性梁，弹性梁的外端固定连接在壳体的下端，弹性梁上安装有应变片，光源发出的光线经凸透镜准直为平行光束后，垂直入射探头的上端，光束依次在探头的侧面、下底面发生全反射后，在探头的斜面上发生反射后，直接进入第一图像传感器内。该装置在测量眼压时，能够连续动态检测多个眼压值。

Description

接触式眼压计

技术领域

本发明涉及一种眼压测量装置，特别是涉及一种接触式压平眼压测量计。

背景技术

眼压是眼球内容物(房水、晶状体、玻璃体、血液)作用于眼球壁单位体积压强的大小。长期眼压升高会导致视神经缺血，在相同眼压水平下的耐受力降低，引起神经退行性变，经视网膜转换的电信号不能顺利的传递并刺激大脑枕叶视觉中枢，最终导致相应的不可逆性视野缺损。在眼科学中，确定患者眼睛的眼内压是普通的检查。其特别用于〔早期）诊断及监控青光眼疾病。已知有多种方法及相应的设备用于确定眼内压。例如，具有植入式方法，其中将合适的压力传感器直接插入眼中。尽管植入式可直接测量眼内压，但是由于临床上很难具有可操作性，因此临床必须依靠的是非植入式的间接测量方法。在非植入式方法的情形中，可进一步区分为接触测量设备和非接触测量设备，接触测量设备在测量过程中接触眼睛，而非接触式测量设备在在测量过程中不直接接触眼睛。

在非接触测量设备的情形中，由于一股确定强度的空气流，眼睛为平展的，也就是说被弄平。在操作过程中，使用特定的光学仪器来检测压平的速度和程度，并由此推出眼压。这种方法由于没有实际意义上的仪器与眼球直接接触，从而避免了一些疾病的交叉感染，同时也避免了对眼角膜的麻醉，但是由于其昂贵的造价，缺乏较好的精度，对操作者的操作技巧要求较高，可能会对角膜产生不必要的伤害以及需要频繁的维护都使其不能被广泛的用于临床，例如Schiotz眼压计；

接触式眼压计，如压平式眼压计是通过探头压眼球的外表（如角膜）到一定的面积并且获得对应的压力，从而得到眼内压。例如，使用戈德曼型压平眼压计确定眼内压是非入侵式方法的一个范例。该设备测量压平所检查的眼睛的确定区域〔在此情形中，例如为直径为3.06mm的圆形表面区域）所需要的力，该设备具有通常用于压平的测量主体，其包括平坦的压平表面，并且可以通过旋钮来设定所施加的压平力。然后通常对该设备标定刻度，从而随后可从旋钮上的刻度直接读出眼内压。中国专利CN 202161301U公开了一种压平眼压计，但是这种眼压计为戈德曼式眼压计，采用这种方法测量时，只能测量特定的压平面积的眼压，即只测量一次眼压值，当测量者技术不熟练，导致测量装置晃动，或者被测量者因紧张出现抖动时，可能会导致测量的结果出现误差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、操作简便的便携式眼压计,在测量眼压时，能够连续动态检测多个眼压值，有效的避免了测量装置晃动或者被测量者抖动时，测量出现误差的情况。

本发明接触式眼压计，包括壳体、探头、光源、第一图像传感器、凸透镜、应变片、微处理器、电源和显示存储器，探头大体呈下小上大的圆台形，由透明光学材料制作，探头的侧面设置有一个斜面，斜面的宽度d为3-10毫米，探头的上端固定安装有弹性梁，弹性梁垂直于探头的轴线，弹性梁的外端固定连接在壳体的下端，弹性梁上安装有应变片，光源、第一图像传感器、微处理器、电源和显示存储器均安装在壳体内，第一图像传感器位于探头的上方，且第一图像传感器的接收窗口位于探头的斜面的正上方，光源设置在探头的上方，且光源位于探头的轴线上，凸透镜位于第一图像传感器的一侧，且凸透镜位于光源与探头之间，凸透镜的焦点位于探头的轴线上，光源发出的光线经凸透镜准直为平行光束后，垂直入射探头的上端，光束依次在探头的侧面、下底面发生全反射后，在探头的斜面上发生反射，光束从探头上端射出后，直接进入第一图像传感器内，微处理器、显示存储器、应变片、第一图像传感器和光源均与电源连接，应变片、第一图像传感器和显示存储器均与微处理器连接。

本发明接触式眼压计，其中所述斜面与探头下底面的夹角等于探头的母线与下底面的夹角。当斜面与探头下底面的夹角等于探头的母线与下底面的夹角时，光线照射在斜面上发生全反射。

本发明接触式眼压计，其中所述斜面上镀有反射膜。此时，光线照射在斜面上发生镜面反射。

本发明接触式眼压计，其中所述壳体的下端设置有支撑梁，支撑梁与弹性梁平行，支撑梁位于弹性梁的下方，在支撑梁与探头连接的一端上安装调节螺钉，调节螺钉的一端穿过支撑梁后压在弹性梁与探头连接的一端上。

本发明接触式眼压计，还包括绿色光滤波片、第二图像传感器和半反镜，绿色光滤波片为直径小于1毫米的圆形，设置在凸透镜的中心位置，凸透镜的中轴线穿过绿色光滤波片，第二图像传感器和半反镜固定安装在壳体内，半反镜位于光源与凸透镜之间，探头的轴线穿过半反镜，半反镜的轴线与探头的轴线成45度夹角，第二图像传感器位于半反镜的正左侧或正右侧，光源发射的光线依次穿过半反镜、凸透镜、绿色光滤波片后，入射到探头的下端面的中心位置，第二图像传感器与微处理器连接，第二图像传感器与电源连接。

本发明接触式眼压计，其中所述光源为发光二级管。

本发明接触式眼压计，其中所述探头的上端的固定套装有环形载体，弹性梁的内端通过载体固定安装在探头上。

本发明接触式眼压计，其中所述探头由玻璃或树脂制作。

本发明接触式眼压计，还包括喇叭，喇叭固定安装在壳体内，喇叭与微处理器连接，喇叭与电源连接。

本发明接触式眼压计，其中所述光源上还安装有灯罩，灯罩的开口方向朝向探头的左半部分。

本发明接触式眼压计与现有技术不同之处在于本发明通过光源发射光线，当探头下端面与眼球准穹形角膜的顶点未接触时，光源发出的光束被凸透镜校准为平行光束，平行光速从光密介质探头射入光疏介质空气时，发生全反射，平行光速在探头侧表面发生第一次全反射后，射向探头下端面，在探头下端面上发生第二次全反射，然后光束到达探头的另一侧表面的斜面上，经斜面反射，最后，光源发出的光线被反射到第一图像传感器上，第一图像传感器检测到的为白色区域，当探头下端面与眼球准穹形角膜的顶点开始接触时，此时与探头接触的部位为眼球，光学媒介由空气变为眼球，折射率改变，不具备发生全反射的条件，探头下端面与眼球接触部分处光源发出的光线射入眼球内，同时，与眼球接触的探头下端面的位置没有光线穿过探头后进入图像传感器，图像传感器检测到暗圆形图像，当继续压下探头，压平面积逐渐增大，像传感器检测到的暗圆形图像的直径逐渐增大，同时，在探头压下的过程中，由于探头受力使弹性梁发生弯曲，安装在弹性梁上的应变片能够获得弹性梁的变形量，经放大、数模转换后传递给微处理器，微处理器计算后能够得到压平力，通过图像传感器和应变片能够连续动态的测得有效压平面积和压平力，经过微处理器后，由显示存储器显示并存储起来。因此，该装置在测量眼压时，能够根据微处理器上设定的程序连续动态检测多个眼压值，有效的避免了测量装置晃动或者被测量者抖动时，测量出现误差的情况。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明接触式眼压计的主视图；

图2为本发明接触式眼压计与眼球接触时的光学原理图；

图3为图像传感器检测到的图像（暗圆形图像的直径为2毫米）；

图4为图像传感器检测到的图像（暗圆形图像的直径为4毫米）；

图5为图像传感器检测到的图像（暗圆形图像的直径为6毫米）；

图6为本发明接触式眼压计的电路连接关系示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明接触式眼压计包括壳体1、探头2、光源3、第一图像传感器4、凸透镜6、应变片7、微处理器8、电源9、显示存储器10、喇叭18、绿色光滤波片15、第二图像传感器5和半反镜16。壳体1呈筒状，探头2大体呈下小上大的圆台形，由透明光学材料制作，光线在探头2的侧面及底面发生全发射的条件与光线的入射角及探头的材质有关，当入射角大于或等于临界角时，光线从探头内射到探头侧面或下表面时，就会发生全反射，因此，在探头2内发生全反射的条件为探头选用的材质决定的临界角及入射角，当材质不同时，临界角也不同，如本实施例中探头2采用K9玻璃，将探头2的圆台轴线与圆台的母线的夹角为20-30度，以满足探头2侧面和底面的全反射的要求。如果探头2选用其它材质，根据材质折射率的不同，探头2的圆台轴线与圆台的母线的夹角相应的发生变化。探头2的下端面的直径为15毫米。结合图2所示，在探头2的侧面设置有一个斜面11，斜面11与探头2下底面的夹角等于探头2的母线与下底面的夹角，斜面11的宽度d为3-10毫米，本实施例中选定6毫米，此时，光线照射在斜面11上时，光线发生全反射。

当然，也可以在斜面11上镀有金属或非金属反射膜，使探头2上的斜面11能够实现镜面反射，此时斜面11与探头2的下底面的夹角满足使光线经斜面11反射后，在探头2的上底面上的入射角小于在探头上发生全反射的临界角，保证光线能够从探头2内射出，本实施例中斜面11与探头2下底面的夹角等于探头2的母线与下底面的夹角。

探头2的上端的固定套装有环形载体17，本实施例中为了减小探头2大端的直径及便于设置载体17，将探头2的上端的外周去除一部分，形成下半部分为圆台形状，上半部分为圆柱形状。本实施例中探头2与环形载体17为一体成型，弹性梁12的内端通过载体17固定安装在探头2上。弹性梁12与载体17通过螺栓固定连接，弹性梁12垂直于探头2的轴线，弹性梁12的外端固定连接在壳体1的下端，在弹性梁12的上端面上安装有应变片7，应变片7与微处理器8连接。在符合安装要求的情况下，应变片7应选择尽量大的尺寸，以满足其线性范围测力要求。应变片优点在于相同的压力下，通过的位移较小，并且能提供相对较高的输出电压；价格便宜，性能稳定；相对于其它眼压计可以简化操作过程。由于卫生的原因，探头2每次使用后为了避免他人受到交叉感染而被设计成可以随时更换的探头，需要时通过将载体17与弹性梁12上的螺栓拧下即可随时更换，探头2由光学玻璃制作，为了降低成本，探头2的材料可以选择低成本的树脂来制作。

在壳体1的下端设置有支撑梁13，支撑梁13与弹性梁12平行，支撑梁13位于弹性梁12的下方，在支撑梁13的内端，即与探头2连接的一端上安装调节螺钉14，调节螺钉14的一端穿过支撑梁13后压在弹性梁12与探头2连接的一端上。调节螺钉14能够调节支撑梁13与载体17之间的距离。当然，支撑梁13也可以形成圆环形，使支撑梁13包围住探头2，探头2只与弹性梁12连接。设置支撑梁13的目的是为了支撑弹性梁12，同时可以通过调节螺钉14来调节弹性梁12与支撑梁13之间的距离，从而达到调节测量力的初始值的目的。当测量时，通过转动调节螺钉14，使调节螺钉14的上端压在弹性梁12上，调节螺钉14给弹性梁12施加预压力，通过调节预压力的大小，能够平衡探头2的自重，使应变片测量到的压平力更准确。

光源3、第一图像传感器4、微处理器8、电源9和显示存储器10均安装在壳体1内。第一图像传感器4位于探头2的上方，且第一图像传感器4的接收窗口41位于探头2的斜面11的正上方，本实施例中第一图像传感器4位于探头2的右上方。光源3设置探头2的上方，且光源3位于探头2的轴线上，光源3上还安装有灯罩30，灯罩30的开口方向朝向探头2的左半部分。凸透镜6位于第一图像传感器4的一侧，且凸透镜6位于光源3与探头2之间，凸透镜6的焦点位于探头2的轴线上，光源3发出的光线经凸透镜6准直为平行光束后，垂直入射探头2的上端，光束依次在探头2的侧面、下底面发生全反射后，在探头2的斜面11上发生镜面反射，光束从探头2上端射出后，直接进入第一图像传感器4内，可见，光线在探头2内射出后，不经过凸透镜6，因此，在第一图像传感器4与探头2之间并没有凸透镜6，可以通过在凸透镜6上打孔或者将凸透镜6去掉一部分来实现，使第一图像传感器4的正下方没有凸透镜，以满足光束从探头2上端射出后，直接进入第一图像传感器4内的要求。光源3用于产生入射光，它可以是发出可见或不可见光的发光二极管，白炽灯或荧光灯。第一图像传感器4可以是黑白的或彩色的CCD或CMOS器件，它包含有一分析电路，用来采集如图3所示的暗色圆形图像19的几何参数（面积）。

绿色光滤波片15为直径小于1毫米的圆形，设置在凸透镜6的中心位置，凸透镜6的中轴线穿过绿色光滤波片15，第二图像传感器5和半反镜16固定安装在壳体1内，半反镜16位于光源3与凸透镜6之间，探头2的轴线穿过半反镜16，半反镜16的轴线与探头2的轴线成45度夹角，第二图像传感器5位于半反镜16的正左侧，光源3发射的光线依次穿过半反镜16、凸透镜6、绿色光滤波片15后，入射到探头2的下端面的中心位置，由此产生的图像，经半反镜16反射后，被第二图像传感器5接收，当探头2没有与眼球接触时，第二图像传感器5检测到探头2下端面反射回，形成的一个圆形图像，当探头2与角膜几乎接触时，第二图像传感器5检测到眼球表面反射回，形成的另一个圆形图像，入射的绿光线经角膜及探头2下端面反射产生的两个圆形图像如果重合，说明共轴情况达到，如果出现两个圆形图像的偏离，则没有达到共轴。同时，可见的绿色点状光通过探头2下端面出射，也可以有助于操作者借助于这条光线的引导更快地找到探头2与角膜的接触位置。

结合图6所示，微处理器8、显示存储器10、应变片7、第一图像传感器4、第二图像传感器5、喇叭18和光源3均与电源9连接，应变片7、第一图像传感器4、第二图像传感器5和显示存储器10均与微处理器8连接。喇叭18固定安装在壳体1内，喇叭18与微处理器8连接。第一图像传感器4与显示存储器10连接。微处理器8负责监控并计算第一图像传感器4、第二图像传感器5和应变片7提供的数据。显示存储器10与微处理器8连接，将处理计算得到的眼压值显示并存储起来，眼压值为压平力除以对应的压平面积所得数值。喇叭18用于发出提示音，当测量时达到共轴条件是，能够发出提示音，当测量完成时，也能够发出提示音。

本发明接触式眼压计的工作原理为：

结合图2所示，当探头2没有和眼球20接触时，在第一图像传感器4的接收窗口41位置看到的探头2下端面是亮的，即第一图像传感器4检测到的图像为白色图像，这是因为，从光源3发出的光束经凸透镜6校准为平行光束21后，从探头2的上端面射入，此时平行光束21平行于探头2的轴线，平行光束21在探头2的左侧表面发生全反射后，再射向探头2的下端面，在探头2的下端面上发生第二次全反射，然后平行光束21到达探头2的右侧表面上的斜面11时，发生全反射或镜面反射，光源3发出的光线被反射到第一图像传感器4上，因此，第一图像传感器4检测到的为白色图像。当探头2的下端面的中心点处开始接触眼球20时，接触部分的压平图像为圆形图像，从探头2的上端经斜面11镜面反射出来的图像26，与探头2与眼球20接触时形成的压平图像25一致，此时第一图像传感器4检测到的压平图像，如图3所示，显示为一个暗色圆形图像19，而除此之外整个视野中其它部分则是亮的，这是由于探头下端面上除了与眼球20接触处以外的部分的光线会被全反射，看到的是亮的，只有与眼球20接触部分的光线会进入眼球，因此第一图像传感器4检测到的图像为暗色圆形图像19。随着压力的增加，探头2与眼球20角膜的接触面的面积（压平面积）会越来越大，在这个对应的接触面上本来是全反射的光线现在几乎全部进入眼球，第一图像传感器4接收到的图像，如图4所示，为一个面积较大的暗色圆形图像27，这个暗色圆形图像27被第一图像传感器4获取后，传输到微处理器8内。由于随着压平力的增加，探头2与角膜的接触面积会逐渐增加，因此，如图5所示，由之产生面积更大的暗色圆形图像28。图3、4和5分别显示了随着压力增加，对应从第一图像传感器4位置处看到的探头2的下端面处产生的图像。与此同时，应变片7采集到的对应的压平力也同时不断地传递给微处理器8，进而通过微处理器8处理后给出眼压值。

本发明接触式眼压计在使用时，按照如下步骤进行：

第一步：按下电源开关22，给各部分提供相应的电压，借助于本发明装置中光源3发出的光经绿色光滤波片15形成的绿色光束，将探头2对准被测者瞳孔上穹形角膜的顶部，根据第二图像传感器5检测到的数据，经微处理器8判断探头2的轴线与眼球20的纵向轴线重合后，喇叭18发出提示音，提示探头2、眼球20都处于同一直线上，同时微处理器8准备接收测量数据；

第二步：操作者将探头2缓缓地垂直向角膜接触，这时第一图像传感器4采集符合要求的数据，传递给微处理器8，同时微处理器8发出指令，对应的压力数据被采集。在向下压的过程中，本装置会不断采集符合条件的数据。在此过程中每组数据对应的眼压结果都会在显示存储器10上显示，并由其存储系统暂时存储起来。

第三步：微处理器8计算出对应的眼压值，并同时将实施测量的整个过程的压平面积、压平力、眼压实时记录并显示。当符合要求的六次测量完成后，计算平均眼压值，由显示存储器10显示和存储起来。

本发明不仅可以用于医疗检测，同时由于其具有实时动态检测记录的功能，还可以用作其它科研工具。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种接触式眼压计，其特征在于：包括壳体（1）、探头（2）、光源（3）、第一图像传感器（4）、凸透镜（6）、应变片（7）、微处理器（8）、电源（9）和显示存储器（10），所述探头（2）大体呈下小上大的圆台形，由透明光学材料制作，探头（2）的侧面设置有一个斜面（11），所述斜面（11）的宽度d为3-10毫米，所述探头（2）的上端固定安装有弹性梁（12），所述弹性梁（12）垂直于探头（2）的轴线，弹性梁（12）的外端固定连接在壳体（1）的下端，所述弹性梁（12）上安装有应变片（7），所述光源（3）、第一图像传感器（4）、微处理器（8）、电源（9）和显示存储器（10）均安装在壳体（1）内，所述第一图像传感器（4）位于探头（2）的上方，且第一图像传感器（4）的接收窗口（41）位于探头（2）的斜面（11）的正上方，所述光源（3）设置在探头（2）的上方，且光源（3）位于探头（2）的轴线上，所述凸透镜（6）位于第一图像传感器（4）的一侧，且凸透镜（6）位于光源（3）与探头（2）之间，凸透镜（6）的焦点位于探头（2）的轴线上，所述光源（3）发出的光线经凸透镜（6）准直为平行光束后，垂直入射探头（2）的上端，光束依次在探头（2）的侧面、下底面发生全反射后，在探头（2）的斜面（11）上发生反射，光束从探头（2）上端射出后，直接进入第一图像传感器（4）内，所述微处理器（8）、显示存储器（10）、应变片（7）、第一图像传感器（4）和光源（3）均与电源（9）连接，所述应变片（7）、第一图像传感器（4）和显示存储器（10）均与微处理器（8）连接。

2.根据权利要求1所述的接触式眼压计，其特征在于：所述斜面（11）与探头（2）下底面的夹角等于探头（2）的母线与下底面的夹角。

3.根据权利要求1所述的接触式眼压计，其特征在于：所述斜面（11）上镀有反射膜。

4.根据权利要求2或3所述的接触式眼压计，其特征在于：所述壳体（1）的下端设置有支撑梁（13），所述支撑梁（13）与弹性梁（12）平行，支撑梁（13）位于弹性梁（12）的下方，在支撑梁（13）与探头（2）连接的一端上安装调节螺钉（14），所述调节螺钉（14）的一端穿过支撑梁（13）后压在弹性梁（12）与探头（2）连接的一端上。

5.根据权利要求4所述的接触式眼压计，其特征在于：还包括绿色光滤波片（15）、第二图像传感器（5）和半反镜（16），所述绿色光滤波片（15）为直径小于1毫米的圆形，设置在凸透镜（6）的中心位置，凸透镜（6）的中轴线穿过所述绿色光滤波片（15），所述第二图像传感器（5）和半反镜（16）固定安装在壳体（1）内，所述半反镜（16）位于光源（3）与凸透镜（6）之间，所述探头（2）的轴线穿过半反镜（16），所述半反镜（16）的轴线与探头（2）的轴线成45度夹角，所述第二图像传感器（5）位于半反镜（16）的正左侧或正右侧，所述光源（3）发射的光线依次穿过半反镜（16）、凸透镜（6）、绿色光滤波片（15）后，入射到探头（2）的下端面的中心位置，第二图像传感器（5）与微处理器（8）连接，第二图像传感器（5）与电源（9）连接。

6.根据权利要求5所述的接触式眼压计，其特征在于：所述光源（3）为发光二级管。

7.根据权利要求6所述的接触式眼压计，其特征在于：所述探头（2）的上端的固定套装有环形载体（17），所述弹性梁（12）的内端通过载体（17）固定安装在探头（2）上。

8.根据权利要求7所述的接触式眼压计，其特征在于：所述探头（2）由玻璃或树脂制作。

9.根据权利要求8所述的接触式眼压计，其特征在于：还包括喇叭（18），所述喇叭（18）固定安装在壳体（1）内，喇叭（18）与微处理器（8）连接，喇叭（18）与电源（9）连接。

10.根据权利要求1所述的接触式眼压计，其特征在于：所述光源（3）上还安装有灯罩（30），灯罩（30）的开口方向朝向探头（2）的左半部分。

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