CN104490360B - 一种接触式压平眼压计的检定装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种接触式压平眼压计的检定装置及方法，属于眼压计检测领域。一种接触式压平眼压计的检定装置，包括水平底座、电子天平、三坐标调节基座和L型平衡支架；水平底座上靠近其左右短边分别设有固定柱和水平安装台，电子天平放置于水平安装台上，L型平衡支架横跨放置在固定柱和电子天平上；门型支撑台横跨在L型平衡支架的水平杆上方，三坐标调节基座放置于门型支撑台上；所述L型平衡支架与固定柱之间为线接触，L型平衡支架与电子天平之间为点接触，利用力矩平衡原理对眼压计进行检定。本发明的检定准确度等级高，具有良好的长期稳定性与重复性。
Description
技术领域
本发明属于眼压计检测领域，特别涉及一种接触式压平眼压计的检定装置及方法。
背景技术
眼球内部的压力叫做眼内压，简称眼压。眼压是用于诊断眼科疾病、观察病情、估测愈后、评价疗效等的重要手段和指标之一，尤其是判定临床高眼压症，正常眼压性青光眼以及原发性开角型青光眼等眼科疾病的重要依据。
目前眼压计可大致分为压陷式眼压计、压平式眼压计和非接触眼压计三大类。以Goldmann为代表的压平式眼压计是目前国际上公认的精度最高的眼压计，它根据Imbert-Fick原理：P(眼内压)＝W(压平角膜的外力)/A(压平面积)，利用压头压平角膜从而进行间接测量眼内压，其测量数值不受眼球壁硬度的影响，压平所致眼球容积改变量仅为0.56mm3，其对眼压值的影响仅约为2.5％。
ISO8612-2009国际标准：天平刀口形式的十字平衡机构如图1所示，难以控制初始平衡，即便是平衡杆材料密度均匀，完全对称，虽然理论上两边重力产生的扭矩相等，但是这个属于不稳定平衡，会以“X”形式稳定。其次，国际标准中判断平衡的依据为右侧刻度线重合的方式，在难以完全静止平衡的情况下，对检定工作的开展造成一定的难度，效率相对较低，且在长期较高压重情况下造成刀口锋利程度下降，刀口与平面从原先的线接触变成了面接触，导致装置鉴别力下降，并引起误差，从而影响装置的长期稳定性与重复性。
而国内接触式压平眼压计的检定装置只有中国计量科学研究院具备，但是其装置检测的方法在ISO8612-2009国际标准的基础上作了简化，在压重误差的测量中采用测量头直接与力传感器接触读取力值的方法，这将导致其测量结果的准确度直接依赖于力传感器的准确度，更重要的是力传感器的长期稳定性问题直接导致装置的测量重复性下降，存在一定的问题，而且国际上压重误差测量是溯源到标准砝码的质量与平衡支架的力臂，而中国计量科学研究院目前采用的方法是直接溯源到力传感器的示值，这将导致国内的接触式压平眼压计的检定装置在技术上无法与国际检测水平接轨，在方法上也难以与国际装置水平进行比对。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题，提供了一种接触式压平眼压计的检定装置及方法，与国际上压重误差测量是溯源到标准砝码的质量与平衡支架的力臂保持一致。
本发明的目的是这样实现的：
一种接触式压平眼压计的检定装置，其特征在于，包括：
具有四个水平调节底脚的矩形的水平底座；水平底座的前后中心线上设有第一水平泡，靠近其左短边设有垂直向上的矩形的固定柱，靠近其右短边设有具有水平调节功能的矩形的水平安装台，所述固定柱、水平安装台和水平底座的前后对称中心线重合；所述固定柱的顶部开有自其左右两边沿向其左右对称中心线方向下凹的V型契口；所述水平底座上位于固定柱与第一水平泡之间还设有门型支撑台，所述门型支撑台横跨在水平底座的前后对称中心线上，其上表面与水平底座平行；
放置于水平安装台上的电子天平；
放置于门型支撑台上的三坐标调节基座；
横跨放置在固定柱和电子天平上的L型平衡支架；所述L型平衡支架由端部垂直相连的水平杆和竖直杆组成，所述水平杆长于竖直杆；所述竖直杆靠近其顶端处往与水平杆同向水平凸伸出接触头；所述水平杆远离竖直杆的一端的上、下表面分别设有相对的第二水平泡和凸起的支点，水平杆的下表面靠近支点处设有砝码钩；水平杆与竖直杆的连接处的下端面设有尖部朝下的V型契块与V型契口配合；所述V型契块的尖部夹角小于V型契口的尖部夹角；所述砝码钩至V型契块的尖部的水平距离等于所述接触头的中心至V型契块的尖部的垂直距离；
所述L型平衡支架通过V型契块和支点分别放置于固定柱和电子天平上，所述V型契块的尖部置于V型契口的尖部内形成线接触，所述支点与电子天平之间形成点接触。
其中，所述支点为球面朝下的半球体。
其中，所述水平底座上的第一水平泡位于水平杆中心的下方。
其中，所述V型契块与L型平衡支架之间为可拆卸连接。
其中，所述接触头为圆柱形，其远离竖直杆的圆形端面上具有三条相隔120度的刻度线。
其中，所述电子天平的量程为0-250克，分辨力小于0.044克。
一种接触式压平眼压计的检定方法，使用前述接触式压平眼压计的检定装置，其步骤如下：
(1)调节水平底座的四个水平调节底脚，通过第一水平泡观察其水平度，调节至第一水平泡至中为止；
(2)调节水平安装台，使L型平衡支架上的第二水平泡至中；
(3)读取此时电子天平的示值，记为m0，表明此时为初始检测状态；
(4)将待测眼压计放置于三坐标调节基座上，使其测量头朝向L型平衡支架上的接触头,调节三坐标调节基座上的调节旋钮，使眼压计的测量头与L型平衡支架上的接触头中心对准；
(5)进一步调节三坐标调节基座上的调节旋钮，使眼压计的测量头往L型平衡支架上的接触头方向缓慢移动，此时观察电子天平的示值，当示值减少时，停止调节；
(6)反向调节三坐标调节基座上的调节旋钮，使眼压计的测量头往L型平衡支架上的接触头反方向缓慢移动，并时刻观察电子天平的示值，当示值回复到初始的m0时，立即停止调节；根据力矩平衡，得到初始检定状态等式：
M水平＝m0·g×L0
其中，M水平表示L型平衡支架水平杆的重力对V型契口的顶部产生的力矩；L0表示水平杆下方的支点与电子天平的接触点到V型契口的顶部之间的距离，即为电子天平作用力到V型契口的顶部的力臂；g表示当地重力加速度；
(7)在L型平衡支架的砝码钩上挂上0.05g的标准砝码，观察电子天平的示值，若示值增大，则表示本装置具有足够的灵敏度与鉴别力，完成后取下0.05g的标准砝码，使其回复至步骤6的状态；
(8)在L型平衡支架的砝码钩上挂上砝码，此时电子天平的示值增大，接着缓慢旋动被测眼压计上的压重旋钮，至电子天平的示值恰好回复到初始的m0时，立即停止旋动压重旋钮，记录此时眼压计的计压重示值F1；根据力矩平衡，得到此时状态等式：
M水平+Δm·g×L＝m0·g×L0+F*·L
其中，Δm为砝码质量，g为当地重力加速度，F*为被测眼压计对L型平衡支架竖直杆接触头表面的作用力；
(9)根据步骤7和步骤8得到的两个等式计算可得：F*＝Δm·g；进一步计算得到被测眼压计的实际压重误差ΔF为：ΔF＝F1-F*＝F1-Δm·g；
(10)重复步骤8和步骤9，从1g～8g逐步增加标准砝码1g，分别对应于0～80mmHg的眼压值，记录计算得到的每次被测眼压计的实际压重误差ΔF，并将该实际压重误差ΔF与接触式压平眼压计的压重允差做比较，从而确定被测眼压计是否合格。
本发明的有益效果为：
1.准确度等级高。把十字架改为L型平衡支架，减轻了一半的平衡支架质量，减轻V型契块的尖部由于支撑压重的变形程度，在水平杆一端底部安装一个半球形支点，让其支撑在右侧的电子天平上方，在开展检定工作时，只要保证每次让电子天平的示值返回至初始的平衡状态数值即为系统的平衡。既解决了原先十字系统的平衡问题，提高了工作效率，又能通过高精度的电子天平的示值变化来判别系统平衡，相比肉眼判断刻度线位置的方法，提高了准确度等级。
2.具有良好的长期稳定性与重复性。压重的数值采用标准砝码的质量和力矩的力臂来溯源，电子天平不直接参与压重的读数取值，只起到了基准刻度线的作用，是用来判断系统平衡状态回复到初始状态的判断标准和依据。因此，只要能保证在同一个压重测量过程中，电子天平在短期内的重复性、稳定性不产生变化即可，这样就能保证准确的判定系统回复到初始平衡状态。本装置很好地保证了压重测量中良好的复现性，而且在技术上实现了与国际接轨，在眼压计压重误差的测量中都溯源到标准砝码的质量与平衡支架的力臂，可与国际水平进行比对。
附图说明
图1为现有技术中使用的天平刀口形式的十字平衡机构的示意图。
图2为本发明一种接触式压平眼压计的检定装置的结构示意图。
图3为图2中L型平衡支架的结构示意图。
图4为本发明一种接触式压平眼压计的检定装置的实施例示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明。
如图2所示，一种接触式压平眼压计的检定装置，包括水平底座1、电子天平6、三坐标调节基座7和L型平衡支架8。
所述水平底座1为矩形，具有四个水平调节底脚。水平底座1的前后中心线上设有第一水平泡2，靠近其左短边设有垂直向上的矩形的固定柱3，靠近其右短边设有具有水平调节功能的矩形的水平安装台4，固定柱3、水平安装台4和水平底座1的前后对称中心线重合。固定柱3的顶部开有自其左右两边沿向其左右对称中心线方向下凹的V型契口31。水平底座1上位于固定柱3与第一水平泡2之间还设有门型支撑台5，门型支撑台5横跨在水平底座1的前后对称中心线上，其上表面与水平底座1平行。
所述电子天平6放置于水平安装台4上。
所述三坐标调节基座7放置于门型支撑台5上。
所述L型平衡支架8横跨放置在固定柱3和电子天平6上。
如图3所示，L型平衡支架8具体由端部垂直相连的水平杆81和竖直杆82组成，水平杆81长于竖直杆82。竖直杆82靠近其顶端处往与水平杆81同向水平凸伸出接触头83。水平杆81远离竖直杆82的一端的上、下表面分别设有相对的第二水平泡84和凸起的支点85，该支点85具体为球面朝下的半球体，水平杆81的下表面靠近支点85处设有砝码钩86。水平杆81与竖直杆82的连接处的下端面设有尖部朝下的V型契块87与V型契口31配合，V型契块87的尖部夹角小于V型契口31的尖部夹角。砝码钩86至V型契块87的尖部的水平距离等于接触头83的中心至V型契块87的尖部的垂直距离。
考虑到接触式压平眼压计的通用尺寸约为80mm×30mm×185mm，而且底部还需预留足够的三坐标基座7调节空间及门型支撑台5的高度，所以L型平衡支架8的竖直杆82上的接触头83的中心到V型契块87的尖部的垂直距离设为260mm，水平杆81上的砝码钩86到V型契块87的尖部的水平距离也设为260mm。为了减轻L型平衡支架8的重量，此处L型平衡支架8的厚度设为20mm。
所述L型平衡支架8通过V型契块87和支点85分别放置于固定柱3和电子天平6上，V型契块87的尖部置于V型契口31的尖部内形成线接触，支点85与电子天平6之间形成点接触。
为进一步保证L型平衡支架8的水平杆81所在的平面保持水平，将水平底座1上的第一水平泡2设置于水平杆81中心的下方。
本装置中，L型平衡支架8的重量都压在V型契块87的尖部和半球体形的支点85上，导致V型契块87的尖部很容易损坏，因此这里将V型契块87与L型平衡支架8之间设计为可拆卸连接，可以在L型平衡支架8的主体不更换的情况下，通过更换V型契块87保证V型契块87的尖部置于V型契口31的尖部内始终形成线接触，保证测量数据的准确性。
接触头83为圆柱形，其远离竖直杆82的圆形端面上具有三条相隔120度的刻度线，便于使用时观察眼压计的测量头和接触头83的中心对准情况。
根据测量要求，本装置中的电子天平6选用量程为0-250克，分辨力小于0.044克的电子天平。
前述装置使用时，应尽可能满足如下环境条件：
①控制室温(20±0.1)℃；②光线避免强光照射；③尽可能减少周围空气波动。
以下以通用的接触式压平眼压计为例，阐述本装置对其做检定的具体操作步骤。
(1)调节水平底座的四个水平调节底脚，通过第一水平泡观察其水平度，调节至第一水平泡至中为止，表明此时水平底座已调至水平。
(2)调节水平安装台，使L型平衡支架上的第二水平泡至中，表明此时L型平衡支架已调至平衡状态。
(3)读取此时电子天平的示值，记为m0，表明此时为初始检测状态。
(4)将待测眼压计放置于三坐标调节基座上，使其测量头朝向L型平衡支架上的接触头,观察接触头表面的三条刻度线，调节三坐标调节基座上的调节旋钮，使测量头圆形外缘在三条刻度线上的截距相等，表明此时眼压计的测量头与L型平衡支架上的接触头中心已对准。
(5)进一步调节三坐标调节基座上的调节旋钮，使眼压计的测量头往L型平衡支架上的接触头方向缓慢移动，此时观察电子天平的示值，当示值减少时，停止调节；
(6)反向调节三坐标调节基座上的调节旋钮，使眼压计的测量头往L型平衡支架上的接触头反方向缓慢移动，并时刻观察电子天平的示值，当示值回复到初始的m0时，立即停止调节；根据力矩平衡，得到初始检定状态等式：
M水平＝m0·g×L0
其中，M水平表示L型平衡支架水平杆的重力对V型契口的顶部产生的力矩；L0表示水平杆下方的支点与电子天平的接触点到V型契口的顶部之间的距离，即为电子天平作用力到V型契口的顶部的力臂；g表示当地重力加速度。
(7)在L型平衡支架的砝码钩上挂上0.05g的标准砝码，观察电子天平的示值，若示值增大，则表示本装置具有足够的灵敏度与鉴别力，完成后取下0.05g的标准砝码，使其回复至步骤6的状态。
(8)在L型平衡支架的砝码钩上挂上测试用标准砝码，此时电子天平的示值增大，接着缓慢旋动被测眼压计上的压重旋钮，至电子天平的示值恰好回复到初始的m0时，立即停止旋动压重旋钮，记录此时眼压计的计压重示值F1；根据力矩平衡，得到此时状态等式：
M水平+Δm·g×L＝m0·g×L0+F*·L
其中，Δm为砝码质量，g为当地重力加速度，F*为被测眼压计对L型平衡支架竖直杆接触头表面的作用力；
(9)根据步骤7和步骤8得到的两个等式计算可得：F*＝Δm·g；进一步计算得到被测眼压计的实际压重误差ΔF为：ΔF＝F1-F*＝F1-Δm·g；
(10)重复步骤8和步骤9，从1g～8g逐步增加标准砝码1g，分别对应于0～80mmHg的眼压值，记录计算得到的每次被测眼压计的实际压重误差ΔF，并将该实际压重误差ΔF与下列接触式压平眼压计的压重允差对照：
| 标准砝码质量(g) | 压重理论值(mN) | 压重允差(mN) |
| 1 | 9.81 | ±0.49 |
| 2 | 19.61 | ±0.4 |
| 3 | 29.42 | ±0.49 |
| 4 | 39.23 | ±0.59 |
| 5 | 49.03 | ±0.74 |
| 6 | 58.84 | ±0.88 |
| 7 | 68.65 | ±1.03 |
| 8 | 78.45 | ±1.18 |
通过上述各项对照，即可判断被测眼压计是否合格。
Claims (5)
1.一种接触式压平眼压计的检定装置，其特征在于，包括：
具有四个水平调节底脚的矩形的水平底座(1)；水平底座(1)的前后中心线上设有第一水平泡(2)，靠近其左短边设有垂直向上的矩形的固定柱(3)，靠近其右短边设有具有水平调节功能的矩形的水平安装台(4)，所述第一水平泡(2)位于水平杆(81)中心的下方，所述固定柱(3)、水平安装台(4)和水平底座(1)的前后对称中心线重合；所述固定柱(3)的顶部开有自其左右两边沿向其左右对称中心线方向下凹的V型契口(31)；所述水平底座(1)上位于固定柱(3)与第一水平泡(2)之间还设有门型支撑台(5)，所述门型支撑台(5)横跨在水平底座(1)的前后对称中心线上，其上表面与水平底座(1)平行；
放置于水平安装台(4)上的电子天平(6)；
放置于门型支撑台(5)上的三坐标调节基座(7)；
横跨放置在固定柱(3)和电子天平(6)上的L型平衡支架(8)；所述L型平衡支架(8)由端部垂直相连的水平杆(81)和竖直杆(82)组成，所述水平杆(81)长于竖直杆(82)；所述竖直杆(82)靠近其顶端处往与水平杆(81)同向水平凸伸出接触头(83)；所述水平杆(81)远离竖直杆(82)的一端的上、下表面分别设有相对的第二水平泡(84)和凸起的支点(85)，所述支点(85)为球面朝下的半球体，水平杆(81)的下表面靠近支点(85)处设有砝码钩(86)；水平杆(81)与竖直杆(82)的连接处的下端面设有尖部朝下的V型契块(87)与V型契口(31)配合；所述V型契块(87)的尖部夹角小于V型契口(31)的尖部夹角；所述砝码钩(86)至V型契块(87)的尖部的水平距离等于所述接触头(83)的中心至V型契块(87)的尖部的垂直距离；
所述L型平衡支架(8)通过V型契块(87)和支点(85)分别放置于固定柱(3)和电子天平(6)上，所述V型契块(87)的尖部置于V型契口(31)的尖部内形成线接触，所述支点(85)与电子天平(6)之间形成点接触。
2.根据权利要求1所述的一种接触式压平眼压计的检定装置，其特征在于，所述V型契块(87)与L型平衡支架(8)之间为可拆卸连接。
3.根据权利要求1所述的一种接触式压平眼压计的检定装置，其特征在于，所述接触头(83)为圆柱形，其远离竖直杆(82)的圆形端面上具有三条相隔120度的刻度线。
4.根据权利要求1所述的一种接触式压平眼压计的检定装置，其特征在于，所述电子天平(6)的量程为0-250克，分辨力小于0.044克。
5.一种接触式压平眼压计的检定方法，使用权利要求1中所述的接触式压平眼压计的检定装置，其步骤如下：
(1)调节水平底座的四个水平调节底脚，通过第一水平泡观察其水平度，调节至第一水平泡至中为止；
(2)调节水平安装台，使L型平衡支架上的第二水平泡至中；
(3)读取此时电子天平的示值，记为m0，表明此时为初始检测状态；
(4)将待测眼压计放置于三坐标调节基座上，使其测量头朝向L型平衡支架上的接触头,调节三坐标调节基座上的调节旋钮，使眼压计的测量头与L型平衡支架上的接触头中心对准；
(5)进一步调节三坐标调节基座上的调节旋钮，使眼压计的测量头往L型平衡支架上的接触头方向缓慢移动，此时观察电子天平的示值，当示值减少时，停止调节；
(6)反向调节三坐标调节基座上的调节旋钮，使眼压计的测量头往L型平衡支架上的接触头反方向缓慢移动，并时刻观察电子天平的示值，当示值回复到初始的m0时，立即停止调节；根据力矩平衡，得到初始检定状态等式：
M水平＝m0·g×L0
其中，M水平表示L型平衡支架水平杆的重力对V型契口的顶部产生的力矩；L0表示水平杆下方的支点与电子天平的接触点到V型契口的顶部之间的距离，即为电子天平作用力到V型契口的顶部的力臂；g表示当地重力加速度；
(7)在L型平衡支架的砝码钩上挂上0.05g的标准砝码，观察电子天平的示值，若示值增大，则表示本装置具有足够的灵敏度与鉴别力，完成后取下0.05g的标准砝码，使其回复至步骤6的状态；
(8)在L型平衡支架的砝码钩上挂上砝码，此时电子天平的示值增大，接着缓慢旋动被测眼压计上的压重旋钮，至电子天平的示值恰好回复到初始的m0时，立即停止旋动压重旋钮，记录此时眼压计的计压重示值F1；根据力矩平衡，得到此时状态等式：
M水平+Δm·g×L＝m0·g×L0+F*·L
其中，Δm为砝码质量，g为当地重力加速度，F*为被测眼压计对L型平衡支架竖直杆接触头表面的作用力；
(9)根据步骤7和步骤8得到的两个等式计算可得：F*＝Δm·g；进一步计算得到被测眼压计的实际压重误差ΔF为：ΔF＝F1-F*＝F1-Δm·g；
(10)重复步骤8和步骤9，从1g～8g逐步增加标准砝码1g，分别对应于0～80mmHg的眼压值，记录计算得到的每次被测眼压计的实际压重误差ΔF，并将该实际压重误差ΔF与接触式压平眼压计的压重允差做比较，从而确定被测眼压计是否合格。
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