CN105686792B - 一种智能化近视检测和干预治疗的集成平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能化近视检测和干预治疗的集成平台，其特征包括可升降台车、光学平板、一维电控平移台、脸部托架、投影仪、荧光灯、交互式键盘、下位机以及上位机。本发明能改善现有近视检查方案的不足，提高近视检查的自动化、智能化和网络化，同时融入科学的近视恢复训练方案，帮助青少年通过无损的方法改善近视程度。

Description

一种智能化近视检测和干预治疗的集成平台

技术领域

本发明涉及一种近视检测与干预治疗一体化设备，具体是说是由云服务器支持，可进行大群体近视健康数据跟踪的智能化青少年近视检测与干预治疗系统。

背景技术

近视为眼屈光系统异常的一种常见病，临床表现主要以视远模糊、视近清晰为特征。目前我国近视眼人数已近4亿，居世界第1，近视发生率已经达到世界平均水平的1.5倍，青少年近视发生率更是高达50％-60％，已成为危害我国学生健康的突出问题之一，给青少年的生活和学习带来诸多不便。

目前近视检查方法归纳起来分为以下两种：一是较为传统的为一式，即一测试人、一医师、一根指示杆、一视力表。测试人在医师的引领下，分辨指示杆所指示的视力表上视标的方向。二是由传统为一式进化演变而来的智能化近视检查技术，利用当今先进的电子设备，采用先进的图形影像技术、自动控制技术，代替传统意义上的视力表，将检测所需的图像更加清晰的呈现给被测试人员，完成视力检测过程。但是上述介绍的检测方法都有固定的缺陷，例如均需要一名医师进行协助工作，费时费力，在大规模体检中，效率低小；还有不可避免地存在偏袒舞弊情况等等。

临床证明大多数真性近视都由假性近视发展而来，而假性近视则是一种暂时性可逆性的近视现象，所以对假性近视的治疗显得尤为重要。由15点视力恢复法，包括明暗训练和远近训练，其中明暗训练可增进巩膜的机能，远近训练主要针对睫状体和眼球移动肌所设计，通过训练可以有效恢复眼部肌肉组织的弹性，从而恢复视力。

发明内容

本发明为克服现有技术存在的不足之处，提出一种智能化近视检测和干预治疗的集成平台，以期能改善现有近视检查方案的不足，提高近视检查的自动化、智能化和网络化，同时融入科学的近视恢复训练方案，帮助青少年通过无损的方法改善近视程度。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案

本发明一种智能化近视检测和干预治疗的集成平台，其特征包括：可升降台车、光学平板、一维电控平移台、主控电脑、交互式键盘、投影机、脸部托架、荧光灯、投影幕、下位机；

所述可升降台车包括台车底座、台车支柱和台车面板；在所述台车底座的底部设置有万向带刹车脚轮，在所述台车支柱中设置有可升降式装置，并通过步进电机进行控制；在所述台车面板上设置有所述光学平板；

在所述光学平板上安装有所述一维电控平移台；所述一维电控平移台集成有安装底座、步进电机、辅助支架、转接底板、导轨、工作台；所述投影幕通过所述辅助支架和转接底板安装在所述工作台面上，并通过步进电机控制所述投影幕沿导轨能前后移动；

在所述光学平板上、处于所述投影幕的正前方设置有所述脸部托架；在所述脸部托架与投影幕之间，并靠近所述脸部托架一侧对称设置有所述荧光灯；所述一维电控平移台的中轴线、一对荧光灯的中轴线以及脸部托架的中轴线互相重合；

在所述台车面板上，处于所述荧光灯的一侧设置有所述投影机；所述投影机能在所述投影幕上成像；

在所述台车面板上，处于所述脸部托架的两侧分别设置有所述交互式键盘；所述交互式键盘用于进行人机交互操作，采集用户数据并获取用户的操作响应信息；

在所述台车面板上，处于所述一维电控平移台的一侧设置有所述下位机；所述下位机用于接收所述交互式键盘的操作响应信息，控制所述可升降台车的升降、所述投影幕的移动以及所述荧光灯的亮度，并与所述主控电脑进行通信；

在所述台车面板的一侧设置有所述主控电脑，用于实现用户数据管理、与云端的数据通信以及控制整个集成平台实现自动近视检测、点近视干预训练和明暗视力恢复训练。

本发明所述的智能化近视检测和干预治疗的集成平台的特点也在于：

所述脸部托架由下巴托、额头托和双立杆支架组成，所述下巴托和额头托的高度在所述双立杆支架上可调节。

所述主控电脑中的用户数据管理包括：用户档案管理、检测结果保存、训练日期和时长记录。

所述主控电脑中的数据库分为本地数据库和网络数据库；分别用于支持本地用户数据管理和网络服务器用户数据管理。

所述自动近视检测采用E视标方法并按如下步骤进行：

步骤1、设置检验次数n；设置最大检验次数为m；设置E视标的最高级为W；最低级为w；

步骤2、初始化n＝1；

步骤3、所述投影幕上自动出现第i级第n次的E视标；

步骤4、所述下位机通过所述交互式键盘获取用户输入的第n次的E视标方向，若输入正确，则将n+1赋值给n，并判断n>m是否成立；若成立，则执行步骤5；否则，返回步骤3；若输入错误，则将n+1赋值给n，并判断n>m是否成立，若成立，则执行步骤6；否则，返回步骤3；

步骤5、将i-1赋值给i，并判断i<w是否成立，若成立，则表示用户视力等级为1级；并退出检测，若不成立，则返回步骤2；

步骤6、将i+1赋值给i，并判断i>W是否成立，若成立，则表示用户视力等级为最高级，并退出检测，若不成立，则返回步骤2。

所述15点近视干预训练包括明暗训练、远近训练和手脑眼协调训练；

所述明暗训练采用所述荧光灯完成；

所述远近训练和手脑眼协调训练是在投影幕上采用15点动态显示方法完成；

所述明暗视力恢复训练采用15点视力恢复法；在所述下位机中设置有15点游戏；并通过交互式键盘上的15个按键配合完成交互。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明针对目前已有产品的局限性和市场的重大需求，提出了一种智能化的近视检测和干预治疗的集成平台，从集成平台研制和近视检测干预方法设计这两个方面出发，实现了近视测试与干预治疗一体化，整个集成平台采用人机工程学机械设计，配套软硬件进行智能化交互式操作，实现了个人数据建档、记录、存储，并依托云服务器支持大数据管理，从而实现了近视检测与干预治疗的高效性、智能化、一体化、网络化，具有很广泛的应用市场和重要的社会意义。

2、本发明涉及的脸部托架，下巴托、额头托和双立杆支架组成，设计充分考虑了人机工程学原理，下巴托和额头托的高度在双立杆支架上可调节，满足不同脸型人群的舒适度检测。

3、本发明集成平台在单一智能化检测和干预治疗的同时，开发出了用户数据管理，实现了用户档案管理、检测结果保存、训练日期和时长记录等记录。

4、本发明集成平台建立了两套数据库即支持本地用户的本地数据库和支持网络服务器用户的网络数据库，可以与上层云服务平台数据交互；利用互联网的优势，有效的解决了多数传统检测设备只能进行单机模式、缺少数据库支持的这一缺陷。

5、本发明集成平台利用键盘交互技术、实现了基于“E”视标法自动化近视检测，解决了传统视力检测费时费力、不可避免地存在偏袒舞弊等弊端。

6、本发明智能化近视检测和干预治疗的集成平台，集成了基于15点近视干预训练法的包括明暗训练、远近训练和手脑眼游戏交互等训练手段，利用键盘交互技术、上下位机通信机制、植入互动训练游戏，有效实现了干预治疗的科学化、无损性、趣味性、智能化，突破了现有干预治疗仪器的单调乏味。在提高视力的同时，也锻炼了受试者的脑眼手协调指标。

附图说明

图1是本发明整体结构图；

图2是本发明原理框图；

图中标号：1台车底座；2台车支柱；3台车面板；4光学平板；5一维电控平移台；6主控电脑；7交互式键盘；8投影机；9脸部托架；10荧光灯；11投影幕；12辅助支架；13转接底板；14下位机。

具体实施方式

本实施例中，如图1所示，一种智能化近视检测和干预治疗的集成平台主要针对青少年近视群体，包括：可升降台车、光学平板4、一维电控平移台5、主控电脑6、交互式键盘7、投影机8、脸部托架9、荧光灯10、投影幕11、下位机14；

可升降台车作为整个集成平台的载体平台，包括台车底座1、台车支柱2和台车面板3；在台车底座1的底部设置有万向带刹车脚轮，在台车支柱2中内嵌有可升降式装置，并通过步进电机进行控制；升降幅度可调，可满足不同身高青少年的检测要求；台车面板3为系统工作台，其上上设置有光学平板4；光学平板4作为所有设备的安装底板，辅助整个设备的安装

在光学平板4上安装有一维电控平移台5；一维电控平移台5集成有安装底座、步进电机、辅助支架12、转接底板13、联轴器、滚珠丝杠副、导轨及工作台，投影幕11通过辅助支架12和转接底板13设置在工作台上，上位机控制平移台步进电机使投影幕11沿导轨能前后移动；实现了投影幕11的距离调节；投影幕11用于显示近视检测的视标图形和干预训练交互界面；

在光学平板4上、处于投影幕11的正前方设置有头部或脸部托架9；保证了检测及训练过程中青少的头部固定不动；脸部托架7由下巴托、额头托和双立杆支架组成，双立杆固定在光学平板4上；下巴托和额头托的高度在双立杆支架上为可调节，保证不同头型差异测试者的舒适科学检测姿态；

在脸部托架9与投影幕11之间，并紧邻脸部托架9一侧对称设置有荧光灯10，用于明暗视力恢复训练，训练时需保证较弱的自然光线环境，以使荧光灯为决定性光源；

一维电控平移台5的中轴线、荧光灯10的中轴线以及脸部托架9的中轴线互相重合；从而使得用户进行近视检测或者干预训练时，其两眼中心线能聚焦于投影幕6的中心线上；保证测试的高准确性；在明暗训练时，光照强度均匀，保证了两眼受到同等的训练刺激，15点训练时，保证了两眼肌肉运动幅度和强度相等，避免了训练不均衡；

在台车面板3上，处于荧光灯10的一侧设置有投影机8；投影机8能在投影幕11上成像；具体高度与位置需要在安装时调试，以使屏幕出现最佳的显示效果；

在台车面板3上，处于脸部托架7的两侧分别设置有与下位机11相连的交互式键盘10；以矩阵键盘为原理，通过按键扫描的方式进行按键识别，由单片机将识别的信息发送给上位机；交互式键盘7用于近视检测与干预训练的进行人机交互操作，采集用户数据并获取用户的操作响应信息；

在台车面板3上，处于一维电控平移台5的一侧设置有下位机11，包含单片机控制器和基本外围电路；需编写下位机程序，实现对各输入输出设备的控制；下位机11用于接收交互式键盘7的操作响应信息，控制可升降台车的升降、投影幕11的移动以及荧光灯10的亮度，并与主控电脑6进行通信；

在台车面板3的一侧设置有主控电脑6，以PC机为开发平台，采用MFC进行软件设计，负责整个系统的主控，用于实现用户数据管理、与云端的数据通信以及控制整个集成平台实现自动近视检测、15点近视干预训练和明暗视力恢复训练。用户数据管理包括：用户档案管理、检测结果保存、训练日期和时长记录、全自动视标变化的近视检测、15点视图变化的近视干预、控制各电机工作以及控制荧光灯亮度等功能；

主控电脑6中相关软件数据管理功能通过开发数据库技术实现，分为本地数据库和网络数据库；分别用于支持本地用户数据管理和网络服务器用户数据管理。网络数据库可实现整个系统的云平台服务支持，实现大数据管理；数据库的具体内容包含用户账号、用户密码、姓名、年龄、性别、最初视力、当前视力、上次训练日期、上次训练时长、累计训练时长等；

具体实施中，自动近视检测采用E视标方法并按如下步骤进行：同时除了E视标外，诸如C视标等其他类型视力检测图标也在保护范围内；

步骤1、设置检验次数n；设置最大检验次数为m；设置E视标的最高级为W；最低级为w；

步骤2、初始化n＝1；

步骤3、投影幕6上自动出现第i级第n次的E视标；

步骤4、下位机通过交互式键盘7获取用户输入的第n次的E视标方向，若输入正确，则将n+1赋值给n，并判断n>m是否成立；若成立，则执行步骤5；否则，返回步骤3；若输入错误，则将n+1赋值给n，并判断n>m是否成立，若成立，则执行步骤6；否则，返回步骤3；

步骤5、将i-1赋值给i，并判断i<w是否成立，若成立，则表示用户视力等级为1级；并退出检测，若不成立，则返回步骤2；

步骤6、将i+1赋值给i，并判断i>W是否成立，若成立，则表示用户视力等级为最高级，并退出检测，若不成立，则返回步骤2；

本实施例中，用户通过交互式键盘上的上下左右按键响应E视标方向，系统接收到正确信息后自动进行视标变化，同一级视标随机显示3个，用户正确识别2个以上视标方向，系统显示下一级视标，直到用户无法准确识别出2个视标方向即检测完毕，系统自动显示本次视力测试结果、上次视力测试结果以及最初视力测试结果三项参数；

具体实施中，15点近视干预训练包括明暗训练、远近训练和手脑眼协调训练；

明暗训练采用可瞬间点亮的荧光灯10完成；用户仅需闭上双眼，系统自动控制荧光灯的亮度，从而提高巩膜机能；

远近训练是在投影幕11上采用15点动态显示方法完成；用户需要按照要求头部固定，眼睛跟随凝视屏幕15个图标点，以实现眼球肌肉组织的锻炼；

手脑眼协调训练是15点视力恢复法远近训练的辅助，通过键盘上的15个按键配合屏幕图标动态显示进行交互式游戏。

具体实施中，明暗视力恢复训练采用15点视力恢复法；在下位机14中设置有15点游戏；并通过交互式键盘7上的15个按键配合完成交互。

参见图2，本实施例中智能化近视检测与干预治疗集成平台系统组成形式是：

主控电脑6通过互联网与云端服务器连接，云端服务器运行大型数据库，通过开放接口供网络用户使用；无线鼠标以射频的方式与PC机连接，用于系统操作；投影设备通过串口线与主控电脑6连接，用于屏幕显示；下位机控制器，采用单片机最小系统，配套基本硬件电路，与主控电脑通过串口进行数据通信；升降台车步进电机、一维电控平移台、荧光灯10以及交互式键盘7通过普通IO接口与下位机进行连接。

Claims (2)

1.一种智能化近视检测和干预治疗的集成平台，其特征包括：可升降台车、光学平板(4)、一维电控平移台(5)、主控电脑(6)、交互式键盘(7)、投影机(8)、脸部托架(9)、荧光灯(10)、投影幕(11)、下位机(14)；

所述可升降台车包括台车底座(1)、台车支柱(2)和台车面板(3)；在所述台车底座(1)的底部设置有万向带刹车脚轮，在所述台车支柱(2)中设置有可升降式装置，并通过步进电机进行控制；在所述台车面板(3)上设置有所述光学平板(4)；

在所述光学平板(4)上安装有所述一维电控平移台(5)；所述一维电控平移台(5)集成有安装底座、步进电机、辅助支架(12)、转接底板(13)、导轨、工作台；所述投影幕(11)通过所述辅助支架(12)和转接底板(13)安装在所述工作台上，并通过步进电机控制所述投影幕(11)沿导轨能前后移动；

在所述光学平板(4)上、处于所述投影幕(11)的正前方设置有所述脸部托架(9)；所述脸部托架(9)由下巴托、额头托和双立杆支架组成，所述下巴托和额头托的高度在所述双立杆支架上可调节；

在所述脸部托架(9)与投影幕(11)之间，并靠近所述脸部托架(9)一侧对称设置有所述荧光灯(10)；所述一维电控平移台(5)的中轴线、一对荧光灯(10)的中轴线以及脸部托架(9)的中轴线互相重合；

在所述台车面板(3)上，处于所述荧光灯(10)的一侧设置有所述投影机(8)；所述投影机(8)能在所述投影幕(11)上成像；

在所述台车面板(3)上，处于所述脸部托架(9)的两侧分别设置有所述交互式键盘(7)；所述交互式键盘(7)用于进行人机交互操作，采集用户数据并获取用户的操作响应信息；

在所述台车面板(3)上，处于所述一维电控平移台(5)的一侧设置有所述下位机(14)；所述下位机(14)用于接收所述交互式键盘(7)的操作响应信息，控制所述可升降台车的升降、所述投影幕(11)的移动以及所述荧光灯(10)的亮度，并与所述主控电脑(6)进行通信；

在所述台车面板(3)的一侧设置有所述主控电脑(6)，用于实现用户数据管理、与云端的数据通信以及控制整个集成平台实现自动近视检测、15点近视干预训练和明暗视力恢复训练；

所述主控电脑(6)中的用户数据管理包括：用户档案管理、检测结果保存、训练日期和时长记录；

所述主控电脑(6)中的数据库分为本地数据库和网络数据库；分别用于支持本地用户数据管理和网络服务器用户数据管理；

所述15点近视干预训练包括明暗训练、远近训练和手脑眼协调训练；

所述明暗训练采用所述荧光灯(10)完成；

所述远近训练和手脑眼协调训练是在投影幕(11)上采用15点动态显示方法完成；

所述明暗视力恢复训练采用15点视力恢复法；在所述下位机(14)中设置有15点游戏；并通过交互式键盘(7)上的15个按键配合完成交互。

2.根据权利要求1所述的智能化近视检测和干预治疗的集成平台，其特征是：所述自动近视检测采用E视标方法并按如下步骤进行：

步骤1、设置检验次数n；设置最大检验次数为m；设置E视标的最高级为W；最低级为w；

步骤2、初始化n＝1；

步骤3、所述投影幕(11)上自动出现第i级第n次的E视标；

步骤4、所述下位机通过所述交互式键盘(7)获取用户输入的第n次的E视标方向，若输入正确，则将n+1赋值给n，并判断n>m是否成立；若成立，则执行步骤5；否则，返回步骤3；若输入错误，则将n+1赋值给n，并判断n>m是否成立，若成立，则执行步骤6；否则，返回步骤3；

步骤5、将i-1赋值给i，并判断i<w是否成立，若成立，则表示用户视力等级为1级；并退出检测，若不成立，则返回步骤2；

步骤6、将i+1赋值给i，并判断i>W是否成立，若成立，则表示用户视力等级为最高级，并退出检测，若不成立，则返回步骤2。