CN114650766A - 用于确定眼压的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于确定一主体的一眼压的系统，包含︰一加压装置、一监控装置及一处理单元；所述加压装置用于在所述主体的一眼睛的一外表面施加不同大小的压力；所述监控装置用于监控所述眼睛的内部脉管系统及所述眼睛上或周围的脉管系统；所述处理单元用于将具有所述眼睛的所述内部脉管系统的脉动或萎陷的一第一压力或压力范围与具有所述脉管系统的脉动或萎陷的一第二压力或压力范围相关联，从而得出所述主体的所述眼压。

Description

用于确定眼压的系统及方法

技术领域

本发明总体上涉及用于确定眼压的系统。本发明的实施例涉及便携式眼压计，其可由主体自己或操作员在非临床环境中使用。

背景技术

眼压(intra-ocular pressure,IOP)测量是诊断各种眼部疾病和异常以及监控眼科治疗和程序状态的重要程序。

眼压是由称为眼压计的装置来测量。传统的固定式眼压计非常笨重并且被委托给医疗办公室，需要特别的训练且仅限于在患者处于竖立姿势时测试眼压。

一些眼压计需要眼睛接触，因而更复杂，且可能需要使用一次性无菌部件。

在不同主体姿势下所测量的眼压有时会导致不同的读数，因此一些医生建议在几个不同的姿势进行测量。

为了进行眼压测量，必须对不合作的主体(例如小孩)进行镇静。在老年人或急诊室环境中，还需要在主体俯卧时测量眼压。

需要提供一种改进的眼压计。

发明内容

可提供一种便携式眼压计，它可以很容易地由主体携带或携带至主体。

可提供易于使用的眼压计，因此它可以由主体自己在家庭环境中操作，而不是由医疗办公室的医学专家操作。

可提供一种眼压计，可用于儿科主体，只需最少的主体准备或操作员训练。

可提供一种可以在任何姿势下使用的眼压计。

可提供一种眼压计，其可以在测量期间对主体造成最小的不适。

可提供一种相对便宜的眼压计。

可提供一种眼压计，其可以存储眼压读数并将眼压读数传送到远程装置和位置。

可提供一种眼压计，所述眼压计是准确的，且在操作之前不需要大量培训。

可提供一种眼压计，所述眼压计可以配置以通过迭代方式对所述眼睛的不同部分进行采样来测量眼压，直到在多个部位测量到类似的结果。这提供了一种可靠的眼压计，它比单个采样点更能容忍定位错误，且可容忍由于患者之间的解剖学差异(例如角膜厚度)而导致的单个采样点的选择错误。

可提供一种眼压计，所述眼压计可能不需要任何瞄准或将设备放置在与眼睛相关联的特定空间中。

可提供一种可同时自动测量双眼的眼压的眼压计。

可提供一种眼压计，所述压计还可以提供中央眼动脉血压的读数，以及对诊断或追踪目的有益的各种血管或隔室中的其他压力值。

可提供一种眼压计，所述眼压计不需要特别对准所述主体的眼睛，而仅需要佩戴类似于潜水面罩的眼罩。这使得眼压计可以由主体自己操作，或在儿科主体的情况下，大大地简化了程序，因此即使是没有经验的操作者，例如孩子的父母，也可以轻松地测量主体的眼压。

可提供一种可以全自动操作的眼压计，进一步简化其操作。

可提供一种不需要与眼睛进行任何接触的眼压计，且可不需要与眼睛接触的一次性部件，因此所述眼压计可以容易地与多个患者一起使用，且操作成本非常低。

可提供一种眼压计，用于连续地或不连续地、或在多个时间点进行眼压测量，以增加眼压每天变化的检测机会，当患者必须前往医疗办公室进行眼压测量时，这些变化可能无法充分捕捉和评估。

可提供一种眼压计，所述眼压计可配置以远程测量、存储和传输眼压读数，可能一天几次，无需访问医生办公室，同时向患者提供信息。

可提供一种眼压计，所述眼压计可以轻易地在主体家中运输和使用。

可提供一种眼压计，其易于由受过训练的人员和主体自己使用。

可提供一种眼压计，所述眼压计可以在任何姿势操作并且可用于儿科和老年患者以及其他“困难”对象，例如兽医工作中遇到的那些，而无需麻醉或限制。

可提供一种眼压计，其不需要任何校准或使用来自第二“黄金标准(goldstandard)”装置的测量值的标准化。

可提供一种眼压计，除了测量眼压之外，还可能在可选择的照明条件下捕捉、存储和上传到远程数据中心的高清图像或视频或用户的眼睛。

所述眼压计的操作基本上是自动的并且可以在主体或操作者打开它时开始。所述眼压计可有一个内部压缩空气产生器，可以是手动泵(例如球泵)的形式，也可以是类似于便携式血压监测仪中的电动泵的形式，也可以是在气缸内移动的弹簧加载或电动开动的活塞。

所述眼压计可包括一个密封面罩或戴在脸上的护目镜，覆盖所述眼睛和所述眼睛周围的一些皮肤区域。当压缩空气源处于活动状态时，它会增加眼睛上方的气压到某个预定水平，然后缓慢释放，非常类似于标准家用血压计中的功能。根据测量算法的规定，其他压力与时间曲线也是可能的。

所述眼压计可以包括所述主体可以凝视的目标。

所述眼压计可以包括照明设备，所述照明设备以不同波长的光或白光照亮眼睛以实现高质量的影像捕捉，并可能地增强绿色或紫色波长下的血管对比度。

摄像头捕捉所述眼睛的部分或全部可见部分以及所述眼睛周围的某些区域的图像，同时这些压力正在变化，且影像分析过程用于识别血管或所述眼睛上方或周围血管丰富的区域(在眼压压力场之外)和眼睛内部(处于眼压下)。

在不同的气压下，所述摄像头视野中的静脉将开始脉动并在更高的气压下完全萎陷。所述眼睛内的血管受到所述面罩内的气压加上眼压，而所述眼睛外的血管仅受到气压，而不受到眼压。通过比较(或提取两者之间的任何其他关系)所述眼睛外血管脉动或萎陷的压力与所述眼睛内血管脉动或萎陷的压力，可以计算眼压。

附图说明

本说明书的结论部分中特别指出本发明的主题并清楚地要求其权利。但是，通过参照附图阅读以下详细描述，可最好地理解本发明的组织和操作方法、及其目的、特征和优势，附图中:

图1示出了一眼压计方框图的一示例。

图2示出了带有标记的关键区域的眼睛的一图示。

图3示出了对睫状前动脉(Anterior Ciliary Artery)直径脉动读数的模拟一的示例。

图4是可调节压力面罩的一示例。

图5A-C是在几种外部压力下的眼睛的血管脉动幅度热图。

图6A-B是从眼睛热图导出的图表，显示了施加到右眼(图6A)和左眼(图6B)的外部压力范围内的巩膜(虚线)和虹膜(实线)脉动幅度。

图7是说明根据本发明的教示进行图像处理以导出眼压(IOP)的流程图。

具体实施方式

在以下详细描述中，阐述了众多具体细节，以便完全理解本发明。但是，本领域技术人员将理解，没有这些具体细节也可实现本发明。在其他情况下，没有详细描述熟知的方法、过程、和组件，以免混淆本发明。

将理解到，为简单清楚地进行说明，附图中所示的元件并不一定是按比例绘制的。例如，为清楚起见，一些元件的尺寸相对于其他元件放大。再者，在视为适当的情况下，参考标号在多个附图中重复被使用，以指示对应的或相似的元件。

说明书中对系统的任何引用都应比照适用于可由所述系统执行的方法。

由于所示出的本发明的至少一个实施例的大部分可以使用本领域技术人员已知的微机电系统(MEMS)元件和电路来实现，因此为了理解和体会本发明的基本概念以及为了不混淆或分散对本发明的教示的注意力，将不会在超出上述认为必要的范围内解释细节。

说明书中对方法的任何引用都应比照适用于能够执行所述方法的系统。

用于测量眼压(intra-ocular pressure,IOP)的装置在本领域中是众所周知的。这种装置通常测量产生角膜的定义变形所需的力，并基于这种力测量来计算眼压。这种力可以直接施加到角膜或通过空气脉冲。虽然临床使用的眼压计可以提供可靠的结果，但仍然需要一种在非临床环境中提供可靠的眼压读数的便携式眼压计装置。

在将本发明付诸实践的同时，本发明人设计了一种方法，所述方法可用于同时测量两只眼睛的眼压而无需直接接触角膜。本方法可由非技术人员在非临床环境中使用。

因此，根据本发明的一个方面，提供了一种用于确定一主体的一眼压的一系统(在本文中也称为眼压计)。

所述系统包括用于在所述主体的一眼睛的一外表面施加不同大小的压力的一加压装置、及用于监控所述眼睛的内部脉管系统及所述眼睛上或周围的脉管系统的一监控装置。

所述加压装置可以包括用于密封地覆盖所述眼睛的一杯形元件、及用于对由所述杯形元件在所述眼睛上形成的一空间进行加压的一压力产生机构，例如手动操作(例如，球状物、波纹管)或电动泵(例如，蠕动泵)。杯子可以形成一护目镜或面罩的一部分，同时操作所述护目镜/面罩的两个杯子以提供眼压读数。所述杯子中的压力可以是在0-120mmHg范围内逐渐增加/减少的压力。或者，为了加快测量过程，施加到所述眼睛的流体(例如，空气)压力可以通过离散值进行扫描，其中脉动(pulsation)/萎陷(collapse)的峰值是可预料的。如果没有检测到这样的峰值，则可以以不同的值重新开始扫描，直到识别出所述峰值。

所述加压装置可以替代地是一垫体，配置以当所述一眼睛或两个眼睛睁开时，在一个或两个眼睑上施加一控制压力。

所述眼睛中和眼睛上/周围的所述脉管系统是通过能够识别血管脉动或萎陷的任何形式来监控。示例包括一可见光彩色相机、一黑白相机、一红外光或紫外光摄像头、一超声距离或多普勒传感器、或一光反射距离感测器。

所述眼睛中的脉管系统(在本文中也称为「内部血管」)是指受到眼内压和大气压力的组合的任何血管。所述眼睛上/周围的脉管系统(在本文中也称为「外部血管」)是指仅受到大气压力的任何血管。

内部血管的例子包括但不限于，所述虹膜的主要和次要动脉环以及存在于所述虹膜上或所述虹膜中的任何血管、睫状前动脉从穿过巩膜并进入所述眼睛中的部分、以及视网膜上可见的动脉，例如视网膜动脉，以及任何其他正常情况下会出现眼压的血管。

所述外部血管的例子包括但不限于，睫状前动脉从直肌离开并位于巩膜外部的部分。

所述内部血管可以在所述眼睛的所述虹膜上被监测，且所述外部血管可以在所述眼睛的所述巩膜上被监测。或者，可以通过所述视网膜上的瞳孔监测内部血管，且可以在所述眼睑的内表面或內眼眥(medial canthus)监测外部血管。

本系统还包括一处理单元，用于将导致所述眼睛的所述内部脉管系统脉动或萎陷(血管尺寸缩小)的一第一压力或压力范围与导致所述眼睛上或周围的所述脉管系统脉动或萎陷的一第二压力或压力范围相关联，从而取得所述主体的一眼压。峰值脉动可以通过检测心率的周期性图像变化来监控，而血管的部分或全部萎陷可以通过颜色的平均或相对变化(例如，从红色变为绿蓝色)来监控。

测量原理假设由于所有所述血管都来自一根主要血管，即眼动脉，因此所有这些血管中的所述内部压力是相同的—尤其是在血管受到外部压力限制时存在没有流动情况下。所述内部血管所承受的一周围压力是所述眼压和所述眼睛上方的气压的总和，而所述外部血管仅承受所述眼睛上方的气压。由于当外部压力增加超过所述内部血压时，两个血管组开始脉动和萎陷，造成内部和外部血管脉动的所述压力或压力范围之间的差等于所述眼压。可以将巩膜动脉萎陷时的压力与体循环血压(systemic blood pressure，BP)相关联，从而除去测量巩膜血管萎陷的压力的必要。

下文的实施例部分详细描述了如何在峰值脉动下测量内部和外部血管的压力或压力范围以及如何从这些测量中得出眼压。

现参考附图，图1示出了本系统的一个实施例，所述系统在本文中也被称为眼压计。

在图1中，一气密面罩3覆盖在眼睛周围的皮肤2上的一只或两只眼睛1上。所述面罩在其靠抵在皮肤上的边缘周围通过与皮肤相容的密封件4被密封。所述面罩可包含两个独立的容积(每只眼睛一个)，或包含一个容积于两个眼睛上方。由面部和所述面罩定义的容积内的气压由气压泵5控制，所述气压泵5可通过来自中央处理器11的命令进行操作。所述泵可以是隔膜泵、活塞泵、蠕动泵或由室内空气或其他气源供给的任何其他类型的泵。或者，可以实现为带有控制阀的一加压容器，以将加压气体释放到所述面罩容积中。所述面罩容积内的压力由一压力感测器10测量，所述压力感测器10与所述面罩的内部容积流体连通，且可以在0mmHg至120mmHg的范围内。来自所述压力感测器的读数被发送到中央处理器11，且用于控制静压以及所述面罩内的任何压力变化。如果需要，所述面罩可以制作成不透明的，以尽量减少外部光照对测量过程的干扰。当然地，所述面罩密封件应该能够承受这样的压力而不会出现明显的泄漏，或者所述泵的设计可以根据不同面部的形状和尺寸的用户的需要，补偿一些泄漏。所述面罩本身可以根据不同的宽度、瞳孔间距、高度、鼻凹部、太阳穴盖等进行调节。将所述面罩固定在脸上的带子应该可以调节，以适应不同尺寸的头部，但它可能无法拉伸，因为里面的气压会将所述面罩推离脸部，而且所述带子应该要可抵抗这种可能达到10Kg的力或更高的压力。所述带子应该有一个快速释放扣，以便在设置尺寸和配置后能够轻松佩戴和取下所述面罩，而无需重新调整尺寸。

在每只眼睛的前方，安装了一摄像头6。双设备可有两个位置可调的摄像头，以便将移动到每只眼睛的前面，或者一个设备可以有摄像头支架，在那里单个摄像头可从一只眼睛移动到另一只眼睛，以节省成本。来自所述摄像头的视频流或一系列静止图像被发送到中央处理器11，用于初始处理。摄像头的焦距可以被调整，以捕捉所述眼睛及其周围皮肤、眼睑和所述眼睛周围其他解剖特征的详细图像。所述摄像头的视野可能包括虹膜、角膜、巩膜、瞳孔和眼睛前部的任何其他部分，以及眼睑和眼睛周围的皮肤。此外，在一些实施例中，所述摄像头还配备以提供所述视网膜和所述眼睛内部和后部的其他结构的视频流。

所述面罩容积内的所述眼睛的照明是由一个或多个不同的颜色的光源12所提供，这些颜色可包含所有可见颜色以及700-1200nm范围内的近红外光，或是300-400nm范围内的近紫外光。光源12可以是荧光灯、白炽灯或发光二极管。可根据测量过程的需要，在任何给定时间操作一个或多个发光二极管，且每一个主动发光二极管的强度也可在中央处理器11的控制下改变。发光二极管可以全部集中在所述面罩中的单一位置以同时照亮双眼，或者根据需要分布在面罩内壁或面罩容积中。每种颜色可以使用一个以上的发光二极管。发光二极管的照明可以与摄像头拍摄的捕捉时间同步，以节省能源并获得更好的照明，而不会因太亮的光而干扰用户。

相同或额外的发光二极管可以提供高强度环境光以使瞳孔收缩，从而露出更多的虹膜以进行查看和影像捕捉。发光二极管及/或摄像头前面的偏光片可有助于减少湿眼表面的反射和眩光。

所述摄像头、压力泵及压力感测器均由进行测试程序的中央处理器11所控制，且均由所述电池7供电，所述电池7可以是一次性电池或可充电电池，也可以由插墙电源供电。中央处理器11运行完成测量的测试例行程序，或者可以将原始或半处理数据作为影像与其他数据发送到智能手机或其他外部计算装置9以进一步处理和计算眼压，以及管理测量，存储以后使用的数据，或将数据或测量结果上传到云端或远程服务器进行安全存储，远程监控结果，对来自许多患者的结果进行大数据分析等。

应当理解的是，以上的描述仅是示例性的，不应被视为本发明的唯一实施例。

在图2中，所述患者的眼睛21以特写的方式显示，包含他的前部可视动脉。在左侧，外侧直肌22通过睫状前动脉23，所述睫状前动脉23离开肌肉并在结膜下方的眼睛外侧用双线圆圈24标记的区域中的巩膜上方行进一小段距离，在那里它只暴露在眼睛上方的气压下。接着它穿过巩膜中的一个孔，与虹膜所圈出的主要范围中的其他直肌的其他睫状动脉交汇。在通过(用虚线/阴影圆圈25标记)的区域时，它会受到所述眼睛内的压力，所述压力是所述眼睛上方的空气压力加上所述眼睛的流体产生的压力—眼压。

如图2所示，所述摄像头6对每只眼睛捕捉眼睛的影像，并将其提供到中央处理器11进行分析。所述影像可以由板载中央处理器分析，也可以发送以进行实时处理、或在所述远程连接的装置9中进行后处理。影像分析和眼压计算软件执行以下示例部分中所描述的算法。当然地，无论是在板载中央处理器中还是在远程设备中，所述软件都可以选择打开一个或多个LED，以获得所述动脉或其他血管的最佳视频图像进行分析。特别值得注意的是，480-520nm的照明，被认为是血管可视化的理想选择。

所述眼睛的所述视频及所述影像的分析是在所述面罩容积内的压力变化的范围内进行的，所述范围是总0mmHg到由软件确定为所述动脉完全萎陷的压力某个最大值的部分范围，可能高达120mmHg。当这个压力发生变化时，测量过程会运行算法来确定眼压。

图3是对由于脉动引起的所述睫状前动脉23的直径变化读数的模拟，这是当所述眼睛上方的气压在所述动脉中血压的范围内发生变化时，从所述眼睛前部的视频影像所得出的。应注意的是，为了确定眼压，可以监控其他动脉。

图3中的脉动左峰线31表示所述眼睛内的动脉部分的脉动，也就是在刚通过进入巩膜中的孔，或在它加入作为虹膜所圈出的主要范围中的部分之后。这是在图2中的虚线/阴影圆圈25内的区域中测量的。要注意的是，随着外部压力超过所述动脉内的舒张压，动脉开始搏动，增加至最大幅度，并随着外部压力变得大于所述动脉内的收缩压而下降至最小值。

这同样适用于图3中的脉动右峰线32，表示同一个所述动脉在经过到所述眼睛外的部分的脉动，在它从肌肉中显露出来之后、进入所述眼睛容积之前，由图2中双线圆圈24中的区域表示。

两条迹线代表同一动脉的脉动，且由于两个区域之间的距离仅为1-3mm，因此两个部分具有相同的内部血压和相似的壁面特性。所述动脉部分对所述眼睛上方气压的反应差是因为所述眼睛内部受到外部气压加上眼压，而所述眼睛的外部仅受到气压。

因此，眼压可以从两个图表之间的压力响应的偏移中推导出来。这种偏移可以通过查看脉动开始、结束、达到最大值的点、或使用任何其他方法来计算。执行所述计算的优选实施例是计算在不同压力偏移下的两个图包络(graphs envelope)之间的交叉关联(cross correlation)，并找到产生最高交叉关联的压力偏移，这就是期望的眼压IOP。

一旦确定了眼压，就可以重复增加所述眼睛上方的气压并观察所述眼睛中特定血管的脉动的相同过程，或者在初始周期的同时获取这些额外血管的数据，以测量其他重要的参数。例如，观察压力下的视网膜中央静脉反应可以测量所述动脉的血压，此血压等于颅内压，视网膜中央动脉的相同测量也可用于评估颈动脉的通畅性，与目前的视网膜动脉压测法类似，但采用非接触式选择，并具有IOP补偿。

由于所述脉动是由因心脏的活动引起的血压变化所产生的，因此同时读取心率也是可能的。心率变异性和心律不整也可以从脉动血管的视频影像中检测到。

由于血管暴露在所述摄像头的平面视角中，因此可以分别测量摄像头视野内的动脉和静脉中的氧饱和度。这可以使用标准多波长、反射式血氧测定技术来实现。这可应用于在所述眼睛中单独看到的血管，以及来自所述眼睛周围富含血管的区域(例如泪阜)的标准反射式血氧饱和度。在不同波长(例如红色和红外波长)的照明下，可以隔离出多个小区域用于来自摄像头的视频流中的测量。

图4是可调节压力面罩的示例。面罩主体41是由非常坚硬的塑料制成，可以承受由于内部气压而产生的几公斤的力。面罩框架分为四个部分，由三个可旋转接头45连接，一个在中心，两个靠近左右两端。调节接头可允许面罩贴合到用户的面部，然后通过转动一手指螺丝46将所述接头锁定在那个位置。眼睛前方的所述面罩的正面是透明的，因此光学系统可以捕捉所述眼睛的影像。一个或多个摄像头和照明器可调节地安装在所述面罩的前面，这样所述眼睛就在他们的视野中。

朝向皮肤的框架边缘覆盖有非常柔软的密封件42，所述密封件在所述面罩下方形成封闭容积，将气压保持在内部。所述密封件是具有L形截面的气动密封件，具有叶片进入所述框架下方，且可突出于所述面罩容积内的皮肤上方。

所述面罩通过柔软的、有弹性的但不可拉伸的带体43固定在脸上，所述带43可以通过钩子44进行调节，用户可以拉动钩子44直到所述面罩紧贴在他的脸上。

尽管前文提到了摄像头，但应注意的是，其他感测器可用于感测作为外部压力功能的脉动幅度。例如，可以使用一深度感测器而不使用相机来感测动脉的脉动。

所述眼压计可配置以测量影像在心率和相位(来自于心电图信号)的特定区域在特定颜色或颜色范围的平均强度(整个区域)、对比度、动作或图像的任何其他参数的时间变化。

由于脉动的动脉改变了它们的尺寸，因此可以使用超声波(距离或多普勒)感测器、光学距离感测器(使用眼睛反射的光束)、或任何其他能够检测到心率为单位的微米范围的运动的感测器，例如激光干涉感测器，来远程检测这些变化。这可能与检测所述眼睛内动脉的脉动特别相关，眼睛内动脉被角膜有色结构部分地或全部地隐藏。

任何图示可能按比例绘制，也可能不按比例绘制。

任何关于“包括(comprise)”、“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、”包括(including)”、“可能包括(may include)”和“包括(includes)”的术语可适用于“包括(consists)”、“构成(consisting)”和“基本上由......组成(essentially consistingof)”等任何术语。

在前述说明书中，已经参考本发明实施例的具体示例描述了本发明。然而，显然可以在其中做出各种修改和改变而不脱离如所附权利要求中阐述的本发明的更广泛的精神和范围。

此外，在说明书和权利要求中的术语“前面(front)”、“后面(back)”、“顶部(top)”、“底部(bottom)”、“上面(over)”、“下面(under)”等，如果有的话，是用于描述性的目的且不一定用于描述永久性的相对位置。应了解的是，术语的这种用法在适当的情况下是可以互换的，使得本发明所描述的实施例例如，能够在其它方向而不是本发明所说明的或描述的方向进行操作。

本领域技术人员将理解到，组件之间的边界仅仅是例示性的，且替代的实施例可以合并组件或将替代的功能分解强加在各种组件上。因此，应当理解的是，在此所述的结构仅仅是示例性的，实际上也可以实现为许多达到相同功能的其它结构。

实现相同功能的部件的任何布置都有效地"相关联(associated)"，使得实现期望的功能。因此，本文中组合起来以实现特定功能的任意两个部件都可被视为彼此"相关联"、从而实现期望功能，这与架构或中间部件无关。同样地，任何两个相关联的部件也可被视为彼此"可操作地连接(operably connected)"或"可操作地耦接(operably coupled)"以实现期望功能。

而且，本领域技术人员也可意识到上述所描述的操作之间的界线仅是例示性的。多个操作可合并为单个操作，单个操作可分配到附加操作中，且操作可以在时间上至少部分重叠地执行。此外，可替代的实施例可以包括特定操作的多个实例，并且在各种其他的实施例中可改变操作顺序。

又例如，在一个实施例中，所示示例可以实现为位于单一设备上的电路。替代地，示例可以实现为任意数量的独立设备或以适当方式相互连接的单独设备。然而，其他修改、变化和替代也是可能的。因此，说明书和附图被认为是说明性的而不是限制性的。

在权利要求中，括号内的任何参考符号都不应看作是对权利要求的限制。词语“包括(comprising)”并不排除除权利要求中所列组件或步骤以外的组件或步骤的存在。此外，在此所用的术语“一(a)”或“一(an)”被定义为一个或多个。并且，在权利要求中的引入性用语，如“至少一个(at least one)”以及“一个或多个(one or more)”，不应被解释为，不定冠词“一(a)”或“一(an)”所引入的其它权利要求元件将包括这些引入的权利要求元件的任何特定权利要求限定为只包含一个这样的元件的发明，即使同一权利要求中包括引入性用语“一个或多个”或“至少一个”以及不定冠词，例如“a”或“an”。定冠词的使用也是如此。除非另有说明，使用术语如“第一”以及“第二”是用于任意区分这些术语描述的元素的。因此，这些术语不一定表示时间或这些元件的其它优先次序。

虽然这里已经示出并描述了本发明的某些特征，但是对于本领域中的普通技术人员来说，将想到许多修改、替代、变化和均等内容。因此，应理解的是所附权利要求的目的是涵盖所有落在本发明的真正精神内的这些修改和变化。

本发明的另外的目的、优点和新颖的特征对于本领域的普通技术人员在检查以下实施例后将变得显而易见，这些实施例不旨在限制。

示例

现在参考以下示例，以下示例将非限制性的方式并同以上的描述一起说明本发明。

眼压测量

本方法是通过在眼睛上施加压力并计算导致巩膜上血管(外部血管)的最高脉动幅度的压力与导致虹膜中血管(内部血管)的最高脉动幅度的压力之间的差异来测试；图7概述了本流程。

眼睛监控

使用18MP、2/3”的感测器摄像头(IDS)以每秒50帧的速度及和2Mpixel的分辨率(1920X1080)捕捉彩色视频流。所述摄像头配备了一个2/3”、1.8/25mm C-mount镜头(Kowa)镜头，可提供10μm/像素的分辨率。所述眼睛被白色LED矩阵照亮。视频被发送到一個人計算機进行处理。

眼睛加压

使用具有弹性气动密封件的面罩覆盖双眼，以在所述眼睛上形成密封容积。所述面罩内的气压由具有Arduino控制器并以10Hz主回路运行的直流电机隔膜泵产生和控制。安装在所述面罩上的一压力感测器的压力读数被连续地发送到控制过程的Arduino控制器以及收集所有数据的所述個人計算機。

影像分析与眼压计算

视频分析软件用于从巩膜和虹膜上的特定区域提取干净的“脉动”信号，这些区域被发现在特定环境压力水平下呈现脉动行为。所述软件根据从压力感测器接收到的10Hz压力数据来分析视频。

使用面罩搜索在每一帧中检测瞳孔，并将其位置用作所述眼睛上其他特征或选定区域位置的主要参考点。

简言之，所述视频的每一帧被划分为每个20X20像素的子区域。每个子区域通过计算子区域与一新帧中20X20子区域的交叉关联，并通过在一50X50像素搜索区域上扫描单个像素位置来搜索最大交叉关联值，来追踪到下一帧。总共计算了900个值，且新的子区域位置设置为最大交叉关联的位置。对所述影像中所有可能的子区域以及捕捉的视频的所有帧重复此过程。这个过程是需要的，因为所述眼睛中的血管是位于几个相互移动的层上。

在稳定之后，生成了多个向量，每个向量代表所述视频中所有帧中特定像素的连续值。

与平均值的较大偏差代表测量中存在异常值，通过将这些值替换为最后一个有效值，可以消除此类眨眼、用户动作或视频伪影。生成的每个单个像素向量都被投射到不同的颜色空间。新空间是先通过生成用于绿色、红色和明度(Value)(在HSV色彩空间中)三个新向量来创建的，在这些向量上使用主成分分析(PCA)算子(在奇异值分解SVD中)。然后选择表示在原始向量中出现最少的颜色的向量。原始向量中的所有像素都投射在这个向量上，然后进行平滑和高通处理。这个过程大大增加了脉动信号的信噪比和伪影。

由于在测试过程中用户的心率可能会发生改变，因此能量是在原始心率(HR)附近的频率范围内计算的。对得到的向量进行傅里叶变换，以计算在HR频率的能量。

为每个子区域生成了一个热图，且所述信号在眼睛影像上被描绘为一个彩色方块(图5A-C)。较大的能量较暗，而较低的能量较淡；左上角的黑点是瞳孔。

然后根据所述热图计算眼压。选择显示脉动能量随环境气压变化较大的子区域，并将其数据平均并绘制为巩膜和虹膜血管的压力函数(图6A-B)。巩膜最大能量压和虹膜最大能量压之间的差值就是眼压。

可以理解，本发明中的特定特征，为清楚起见，在分开的实施例的内文中描述，也可以在单一实施例的组合中提供。相反地，本发明中，为简洁起见，在单一实施例的内文中所描述的各种特征，也可以分开地、或者以任何合适的子组合、或者在适用于本发明的任何其他描述的实施例中提供。

虽然本发明结合其具体实施例而被描述，显而易见的是，许多替代、修改及变化对于那些本领域的技术人员将是显而易见的。因此，其意在包括落入所附权利要求书的范围内的所有替代、修改及变化。在本说明书中提及的所有出版物、专利及专利申请以其整体在此通过引用并入本说明书中。其程度如同各单独的出版物、专利或专利申请被具体及单独地指明而通过引用并入本文中。此外，所引用的或指出的任何参考文献不应被解释为承认这些参考文献可作为本发明的现有技术。本申请中标题部分在本文中用于使本说明书容易理解，而不应被解释为必要的限制。

Claims (18)

1.一种用于确定一主体的一眼压的系统，其特征在于：所述系统包含︰

(a)一加压装置，用于在所述主体的一眼睛的一外表面施加不同大小的压力；

(b)一监控装置，用于监控所述眼睛的内部脉管系统及所述眼睛上或周围的脉管系统；以及

(c)一处理单元，用于将具有所述眼睛的所述内部脉管系统的脉动或萎陷的一第一压力或压力范围与具有所述脉管系统的脉动或萎陷的一第二压力或压力范围相关联，从而得出所述主体的所述眼压。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述眼压的值是通过计算所述第一压力范围和所述第二压力范围之间的一偏移所得到的。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述加压装置包括一杯形元件以及一压力产生机构，所述杯形元件用于密封地覆盖所述眼睛，所述压力产生机构用于对所述杯形元件在所述眼睛上方形成的一空间进行加压。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于：所述杯子形成一护目镜或一面罩的一部分。

5.如权利要求3所述的系统，其特征在于：所述压力产生机构为一泵。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述监控装置为一可见光相机、一不可见光相机或一超声波换能器。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述内部脉管系统是在所述眼睛的一虹膜上监控。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述眼睛上或周围的所述脉管系统是在所述眼睛的巩膜上监控。

9.如权利要求4所述的系统，其特征在于：所述监控装置是附在所述护目镜或面罩上。

10.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述处理单元施压一压力偏移到所述第一压力范围。

11.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述加压装置包括一垫体，用于施加一控制压力在一或两个眼睑上。

12.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述不同大小的压力是逐渐增加的压力。

13.一种确定一主体的一眼压的方法，其特征在于：所述方法包含︰

(a)在所述主体的一眼睛的一外表面施加不同大小的压力；

(b)监控所述眼睛的内部脉管系统及所述眼睛上或周围的脉管系统；以及

(c)将具有所述眼睛的所述内部脉管系统的脉动或萎陷的一第一压力或压力范围与具有所述脉管系统的脉动或萎陷的一第二压力或压力范围相关联，从而得出所述主体的所述眼压。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于：所述眼压的值是通过计算所述第一压力范围和所述第二压力范围之间的一偏移所得到的。

15.如权利要求13所述的方法，其特征在于：所述内部脉管系统是在所述眼睛的一虹膜上监控。

16.如权利要求13所述的方法，其特征在于：所述眼睛上或周围的所述脉管系统是在所述眼睛的巩膜上监控。

17.如权利要求13所述的方法，其特征在于：对所述第一压力范围施压一压力偏移。

18.如权利要求13所述的方法，其特征在于：所述不同大小的压力是逐渐增加的压力。

Images