CN117426925B - 一种角膜塑形镜摘戴检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种角膜塑形镜摘戴检测装置，该装置包括：吸盘、拉杆、套筒、拉力测量单元以及拉力处理单元，套筒内设置一空腔，吸盘的一侧与拉杆的第一端连接，拉杆的第二端活动设置于空腔内，拉力测量单元设置于套筒内，拉杆的第二端与拉力测量单元连接，拉力处理单元与拉力测量单元电性连接；拉力测量单元用于受到拉杆的拉力时运动产生电容值变化，拉力处理单元用于检测拉力测量单元的电容值变化，根据拉力测量单元的电容值变化计算拉力。本发明有效地减少了对角膜塑形镜的摘戴护理过程中由于操作错误导致拉力过大的情况时导致配戴角膜塑形镜的患者出现角膜损伤的问题，从而方便了使用者对角膜塑形镜进行摘取或配戴。

Description

一种角膜塑形镜摘戴检测装置

技术领域

本发明涉及角膜塑形镜的技术领域，特别涉及一种角膜塑形镜摘戴检测装置。

背景技术

角膜塑形镜作为青少年近视矫正和控制的主要手段已在全世界范围内被广泛应用。角膜塑形术采用逆角膜几何形态硬性角膜接触镜，有预期地改变角膜形态，从而实现其临床效用。

现有技术中，角膜塑形镜镜片采用多弧段设计，其中镜片的中央基弧区对角膜中央区产生机械压力，配戴后在眼睑的合力作用下使得角膜变平。镜片旁中央的反转弧曲率比配戴者的角膜曲率陡，镜片下泪液分布与此，产生液压膜力，促进角膜塑形镜配戴时角膜形态变化。同时镜片下的泪液通过生物力学作用维持角膜塑形镜在角膜上的中心定位和一定范围内的活动度。不同近视度数、角膜曲率以及角膜离心率的配戴者配戴不同设计的镜片，临床专家发现，角膜损伤与角膜塑形镜验配参数、镜片卫生以及摘戴护理密切相关，在长期配戴过程中，角膜损伤情况仍非常常见，严重时出现角膜感染、角膜白斑、角膜穿孔以及视力永久性损伤。

然而，在临床中，如若出现镜片配适过紧、摘取镜片时操作不当或者摘镜方式错误的情况，容易导致配戴角膜塑形镜的患者出现角膜损伤，不便于对角膜塑形镜进行摘取或配戴。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种角膜塑形镜摘戴检测装置。

一种角膜塑形镜摘戴检测装置，包括：吸盘、拉杆、套筒、拉力测量单元以及拉力处理单元，所述套筒内设置一空腔，所述吸盘的一侧与所述拉杆的第一端连接，所述拉杆的第二端活动设置于所述空腔内，所述拉力测量单元设置于所述套筒内，所述拉杆的第二端与所述拉力测量单元连接，所述拉力处理单元与所述拉力测量单元电性连接；所述拉力测量单元用于受到拉杆的拉力时运动产生电容值变化，所述拉力处理单元用于检测所述拉力测量单元的电容值变化，根据所述拉力测量单元的电容值变化计算拉力。

在其中一个实施例中，所述拉力测量单元包括第一电极板、第二电极板以及绝缘弹性层，所述第一电极板与所述空腔的侧壁连接，所述第二电极板活动设置于所述空腔内，所述第一电极板与所述第二电极板相互平行且间隔设置，所述第一电极板中部开设第一让位孔，所述绝缘弹性层中部开设第二让位孔，所述拉杆的第二端分别穿入所述第一电极板的第一让位孔和所述绝缘弹性层的第二让位孔与所述第二电极板连接，所述第二电极板用于受到所述拉杆的拉力时朝向所述第一电极板的方向运动，使得所述第一电极板和所述第二电极板之间的电容值产生变化，所述拉力处理单元用于检测所述第一电极板和所述第二电极板之间的电容值变化，根据所述拉力测量单元的电容值变化计算拉力。

在其中一个实施例中，所述绝缘弹性层包括离子弹性层；

所述离子弹性层用于在所述第二电极板与所述第一电极板之间的距离减小时压缩形变，且与所述第一电极板之间的接触面积产生变化，以使得所述第一电极板和所述第二电极板之间的电容值产生变化。

在其中一个实施例中，所述拉力测量单元还包括弹性件，所述弹性件设置于所述空腔内，所述弹性件的第一端与所述第二电极板连接，所述弹性件的第二端连接于所述空腔的底部。

在其中一个实施例中，所述拉力处理单元包括转换子单元、采集子单元、控制子单元以及预警子单元，所述转换子单元用于将所述第一电极板和所述第二电极板之间的电容值转换为电压值，所述转换子单元的输出端与所述采集子单元的输入端电连接，所述采集子单元的输出端与所述控制子单元的输入端电连接，所述控制子单元的输出端与所述预警子单元电连接。

在其中一个实施例中，所述转换子单元包括信号发生器、运算放大器以及模数转换器，所述运算放大器与所述信号发生器电连接，所述运算放大器还用于获取所述第一电极板、所述离子弹性层以及所述第二电极板之间的电容值变化，所述模数转换器与所述运算放大器电连接。

在其中一个实施例中，所述离子弹性层靠近所述第一电极板的一侧设置为以下至少一种形状：

所述离子弹性层靠近所述第一电极板的一侧呈锯齿状设置；

所述离子弹性层靠近所述第一电极板的一侧呈波浪形设置；

所述离子弹性层靠近所述第一电极板的一侧的截面呈多个梯形设置。

在其中一个实施例中，所述离子弹性层包括靠近所述第二电极板的平坦子层和靠近所述第一电极板的形变子层，当所述拉杆带动所述第二电极板移动时，所述形变子层与所述第一电极板之间的接触面积发生变化。

在其中一个实施例中，所述拉力处理单元还包括发射子单元，所述发射子单元与所述控制子单元的输出端连接。

在其中一个实施例中，所述第二电极板活动设置于所述空腔内通过以下至少一种方式实现：

所述第二电极板的外侧抵接于所述空腔的侧壁；

所述第二电极板的外侧与所述空腔的侧壁之间具有一定间隙。

上述角膜塑形镜摘戴检测装置，通过吸盘吸附住角膜塑形镜，通过移动套筒使得拉杆相对套筒移动，以使得拉力测量单元受到拉杆的拉力时运动产生电容值变化。在获得电容值变化后，通过拉力处理单元检测电容值变化，并根据电容值变化计算拉力，从而得到拉力值。如此，有效地减少了对角膜塑形镜的摘戴护理过程中由于操作错误导致拉力过大的情况时导致配戴角膜塑形镜的患者出现角膜损伤的问题，从而方便了使用者对角膜塑形镜进行摘取或配戴。

附图说明

图1为一个实施例中的角膜塑形镜摘戴检测装置的结构示意图；

图2为一个实施例中的角膜塑形镜摘戴检测装置的具体结构示意图；

图3为一个实施例中的拉力处理单元的结构框图；

图4为一个实施例中的绝缘弹性层的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

实施例一

本实施例中，如图1和图2所示，提供了一种角膜塑形镜摘戴检测装置，其包括：吸盘100、拉杆200、套筒300、拉力测量单元以及拉力处理单元500，所述套筒300内设置一空腔301，所述吸盘100的一侧与所述拉杆200的第一端连接，所述拉杆200的第二端活动设置于所述空腔301内，所述拉力测量单元设置于所述套筒300内，所述拉杆200的第二端与所述拉力测量单元连接，所述拉力处理单元500与所述拉力测量单元电性连接；所述拉力测量单元用于用于受到拉杆200的拉力时运动产生电容值变化，所述拉力处理单元500用于检测所述拉力测量单元的电容值变化，根据所述拉力测量单元的电容值变化计算拉力。

本实施例中，吸盘100用于对角膜塑形镜进行吸附或摘取，吸盘100的形状与角膜塑形镜的形状相适配。具体地，吸盘100具有内侧面与外侧面，内侧面用于贴合于角膜塑形镜，以移动吸盘100时角膜塑形镜随之移动，外侧面用于与拉杆200的第一端连接，以便于移动吸盘100。在一些实施例中，可通过注塑或硅胶翻模工艺实现拉杆200和吸盘100的一体化制造，从而减少了制造难度与工作量。

本实施例中，在吸盘100的内侧面贴合于角膜塑形镜后，通过拉动套筒300，使得拉杆200相对套筒300移动，由于拉力测量单元与拉杆200的第二端连接，使得拉力测量单元受到拉杆200的拉力时运动产生电容值变化。在获得电容值变化后，通过拉力处理单元500检测电容值变化，并根据电容值变化计算拉力，从而得到拉力值。然后，将拉力值与预设拉力值进行对比，当拉力值大于或等于预设拉力值时，则表示拉杆200的拉力过大，提示使用者应减小对拉杆200施加的作用力，以减少出现角膜损伤的情况。

上述实施例中，通过吸盘100吸附住角膜塑形镜，通过移动套筒300使得拉杆200相对套筒300移动，以使得拉力测量单元受到拉杆200的拉力时运动产生电容值变化。在获得电容值变化后，通过拉力处理单元500检测电容值变化，并根据电容值变化计算拉力，从而得到拉力值。然后，将拉力值与预设拉力值进行对比，当拉力值大于或等于预设拉力值时，则表示拉杆200的拉力过大，提示使用者应减小对拉杆200施加的作用力。如此，有效地减少了对角膜塑形镜的摘戴护理过程中由于操作错误导致拉力过大的情况时导致配戴角膜塑形镜的患者出现角膜损伤的问题，从而方便了使用者对角膜塑形镜进行摘取或配戴。

如图2所示，在一个实施例中，所述拉力测量单元包括第一电极板401、第二电极板402以及绝缘弹性层403，所述第一电极板401与所述空腔的侧壁连接，所述第二电极板402活动设置于所述空腔内，所述第一电极板401与所述第二电极板402相互平行且间隔设置，所述第一电极板401中部开设第一让位孔，所述绝缘弹性层403中部开设第二让位孔，所述拉杆200的第二端分别穿入所述第一电极板401的第一让位孔和所述绝缘弹性层403的第二让位孔与所述第二电极板402连接，所述第二电极板402用于受到所述拉杆200的拉力时朝向所述第一电极板401的方向运动，使得所述第一电极板401和所述第二电极板402之间的电容值产生变化，所述拉力处理单元用于检测所述第一电极板401和所述第二电极板402之间的电容值变化，根据所述拉力测量单元的电容值变化计算拉力。

本实施例中，绝缘弹性层403具有绝缘特性，并且具有弹性，能够在第一电极板401和第二电极板402相互靠近时，被第一电极板401和第二电极板402压缩而发生形变，且绝缘弹性层403还能在第一电极板401和第二电极板402相互远离时在自身的弹性作用下恢复形状。

本实施例中，第一电极板401与第二电极板402分别为不同极性的电极板，且第一电极板401与第二电极板402均可通过铜片制成，也可在实际应用场合中通过其他金属材料制作，此处不多加赘述。此外，第一电极板401位于第二电极板402的上方，以使得拉杆200的第二端能够穿入第一电极板401和绝缘弹性层403后与第二电极板402连接，第二电极板402与拉杆200之间可通过粘接或机械固定等方向实现两者的相互固定。

在一个实施例中，所述绝缘弹性层403包括离子弹性层；

所述离子弹性层用于在所述第二电极板402与所述第一电极板401之间的距离减小时压缩形变，且与所述第一电极板401之间的接触面积产生变化，以使得所述第一电极板401和所述第二电极板402之间的电容值产生变化。

一个实施例中，离子弹性层由离子凝胶敏感材料制成，离子弹性层的制备通过以下方式制成，具体地，取2g的聚偏二氟乙烯粉末于烧杯中，并加入2g丙酮，在25℃保温条件下进行磁力搅拌1h至其溶解；之后加入浓度为6g的1-乙基-3-甲基咪唑啉双(三氟甲基磺酰基)亚胺离子液体，并继续搅拌得到离子凝胶前驱液；利用刮涂机在砂纸上或金字塔结构的硅片上均匀刮涂离子凝胶前驱液，并将刮涂的离子凝胶前驱液置于温度为25℃、相对湿度为40%的恒温恒湿箱中放置，至其丙酮蒸发后，将形成的离子凝胶薄膜从纱纸上剥离，并将其切成成对应的形状，从而得到离子弹性层。

本实施例中，当拉杆200拉动第二电极板402移动时，离子弹性层与第一电极板401之间相互挤压，使得离子弹性层发生形变，从而使得离子弹性层与第一电极板401之间的接触面积发生变化，应该理解的是，离子弹性层发生形变后，当作用于离子弹性层的作用力消失后，离子弹性层会恢复至初始状态。通过拉力测量单元受到拉杆200的拉力时运动产生电容值变化，即检测第一电极板401、离子弹性层以及第二电极板402之间的电容值变化，应该理解的是，将离子弹性层设置于第一电极板401和第二电极板402之间，形成了封闭的离电式电容压力传感模块，第一电极板401、离子弹性层以及第二电极板402的电容值为离电式电容值，离电式电容值变化由第一电极板401、离子弹性层以及第二电极板402接触后形成的离子-电子界面的面积决定，随着第二电极板402移动导致对离电弹性层的压力增加，离电弹性层与第一电极板401之间的接触面积显著变化，使得电容值可以跨越六个数量级，实现对拉杆200的拉力的超高灵敏度检测。与基于电阻式的商用传感材料相比，离电式电容传感材料具有超高的灵敏度、更低的功耗以及超快的响应速度。电容值的大小与所受到的拉杆200的拉力的大小呈正相关关系，即拉力越大，电容值越大，因此可以通过对电容值的精确测量实现对拉力大小的精准评估。

在一个实施例中，如图2所示，所述拉力测量单元还包括弹性件404，所述弹性件404设置于所述空腔301内，所述弹性件404的第一端与所述第二电极板402连接，所述弹性件404的第二端连接于所述空腔301的底部。

本实施例中，弹性件404用于每次第二电极板402受到拉杆200的拉力后使得第二电极板402复位至初始位置，从而使得离子弹性层恢复至初始状态。在实际应用中，当拉杆200带动第二电极板402朝向靠近第一电极板401的方向移动时，离子弹性层与第一电极板401之间相互挤压，使得离子弹性层发生形变，此时，弹性件404处于拉伸状态。在拉杆200不再向第二电极板402施加作用力时，由于弹性件404的弹力作用，弹性件404逐渐恢复至初始状态，与此同时，第二电极板402朝远离第一电极板401的方向移动，从而使得离子弹性层逐渐恢复至初始状态。在一些实施例中，弹性件404可以为弹簧、胶条、弹片等，只需实现当第二电极板402未受到作用力时能够使得第二电极板402移动至初始位置即可。

如图3所示，在一个实施例中，所述拉力处理单元500包括转换子单元、采集子单元、控制子单元以及预警子单元，所述转换子单元用于将所述第一电极板401和所述第二电极板402之间的电容值转换为电压值，所述转换子单元的输出端与所述采集子单元的输入端电连接，所述采集子单元的输出端与所述控制子单元的输入端电连接，所述控制子单元的输出端与所述预警子单元电连接。

本实施例中，转换子单元用于获取拉力测量单元的电容值变化，并将第一电极板401和第二电极板402之间的电容值转换为电压值。应该理解的是，随着拉杆200的拉力的变化，电容值也一直变化，转换子单元在获取到电容值后，对电容值进行转换，从而将电容值转换为电压值。在实际应用时，转换子单元可通过电容转电压电路实现。采集子单元用于采集转换子单元所输出的电压值，并传输至控制子单元。通过控制子单元将电压值与预设电压值进行对比，当电压值大于或等于预设电压值时，则表示拉力过大，提示使用者应减小对拉杆200施加的作用力，并通过预警子单元发出预警信号，以对使用者进行预警。此处，预警信号可以通过声音警示或灯光警示等方式对使用者进行预警。其中，控制子单元为基于ARM的控制处理器。需要说明的是，此处将电容值转化为电压值主要是因为电压值更容易被控制子单元识别和处理。实际应用时，在电容器中，电容值反映了电容器存储电荷的能力。当电容器充放电时，其电容值会发生变化，导致电荷的移动和电势差的变化。这个电势差可以转化为电压值，而电压值更容易被控制子单元（如微处理器或控制器）识别和处理。并且，控制子单元通常只能处理电压值，而不能直接处理电容值。通过将电容值转换为电压值，控制子单元可以更方便地对信号进行处理、分析和控制。

在一个实施例中，所述转换子单元包括信号发生器、运算放大器以及模数转换器，所述运算放大器与所述信号发生器电连接，所述运算放大器还用于获取所述第一电极板401、所述离子弹性层以及所述第二电极板402之间的电容值变化，所述模数转换器与所述运算放大器电连接。

本实施例中，信号发生器用于产生所需的信号，以进行测试和测量，在对电容值进行转换时，使用STM32方式将电容值通过运算放大器转换为电压值，通过模数转换器对电压值进行采集。

如图4所示，在一个实施例中，所述离子弹性层靠近所述第一电极板401的一侧设置为以下至少一种形状：

所述离子弹性层靠近所述第一电极板401的一侧呈锯齿状设置；

所述离子弹性层靠近所述第一电极板401的一侧呈波浪形设置；

所述离子弹性层靠近所述第一电极板401的一侧的截面呈多个梯形设置。

本实施例中，离子弹性层靠近第一电极板401的一侧可以呈锯齿状、波浪形或多个梯形设置，其共同之处在于在初始状态时离子弹性层与第一电极板401的接触面积最小。在拉杆200拉动第二电极板402移动时，离子弹性层与第一电极板401之间相互挤压，使得离子弹性层发生压缩形变，从而使得离子弹性层与第一电极板401之间的接触面积逐渐增大。由于电容值的大小与拉杆200的拉力的大小呈正相关关系，并且电容值的计算式为：

；

其中，是双电层电容值，/>和/>分别是离子和电子界面的亥姆赫兹层（Helmholtz layer）和扩散层（diffuse layer）的电容值，/>是粗糙度比值，/>是分别关于亥姆赫兹层的厚度（d）、介电常数（/>）、环境因子（C）、表面电势（/>）和温度（T）的函数，A是实际接触面积，UAC表示单位面积电容。

由上述表达式可知，当离子弹性层与第一电极板401的实际接触面积逐渐增大时，随之增大。在得知电容值后，通过对电容值进行转换得到电压值，在得到电压值后可通过将电压值与预设电压值进行对比，当电压值大于或等于预设电压值时，则表示拉力过大，通过预警子单元发出预警信号，以对使用者进行预警。亦或者，通过电压值计算得到拉力值，再将拉力值与预设拉力值进行对比，当拉力值大于或等于预设拉力值时，则通过预警子单元发出预警信号，以对使用者进行预警。

在一个实施例中，所述离子弹性层包括靠近所述第二电极板402的平坦子层和靠近所述第一电极板401的形变子层，当所述拉杆200带动所述第二电极板402移动时，所述形变子层与所述第一电极板401之间的接触面积发生变化。

应该理解的是，离子弹性层包括平坦子层与形变子层，平坦子层靠近第二电极板402，形变子层靠近第一电极板401，形变子层的截面的宽度自靠近第二电极板402的一端向靠近第一电极板401的一端逐渐减小。在拉杆200带动第二电极板402移动时，平坦子层基本不发生形变，主要发生形变的为形变子层，形变子层与第一电极板401之间相互挤压，使得形变子层发生形变，从而使得形变子层与第一电极板401之间的接触面积发生变化，进而使得第一电极板401、离子弹性层与第二电极板402的电容值发生变化。

在一个实施例中，所述拉力处理单元500还包括显示子单元，所述显示子单元与所述控制子单元的输出端连接。

本实施例中，显示子单元与控制子单元连接，当控制子单元将电容值多次转换后，输出拉力值至显示子单元，显示子单元用于显示实时的拉力值，以供使用者观看。显示子单元可以为显示屏、拼接屏等显示设备。

在一个实施例中，所述拉力处理单元500还包括发射子单元，所述发射子单元与所述控制子单元的输出端连接。

本实施例中，发射子单元与控制子单元连接，当控制子单元将电容值多次转换后，输出拉力值至发射子单元，发射子单元通过蓝牙、无线等通讯方式与手机客户端进行通讯连接，用于将实时的拉力值发送到手机客户端，以便于后续医生诊疗使用。在一个实施例中，发射子单元包括移动通信子单元，该移动通信子单元可以是3G通信单元或者是4G通信单元，也可以是5G通信单元，在一个实施例中，该发射子单元包括蓝牙单元，在一个实施例中，发射子单元包括wifi单元。

在一个实施例中，所述第二电极板402活动设置于所述空腔301内通过以下至少一种方式实现：

所述第二电极板402的外侧抵接于所述空腔301的侧壁；

所述第二电极板402的外侧与所述空腔301的侧壁之间具有一定间隙。

本实施例中，第二电极板402可制作成外侧恰好抵接于空腔301的侧壁，或者第二电极板402可制作成第二电极板402的外侧与空腔301的侧壁之间具有一定间隙，即第二电极板402的外侧不抵接于空腔301的侧壁。当第二电极板402的外侧恰好抵接于空腔301的侧壁时，拉杆200拉动第二电极板402的过程中，第二电极板402能够平稳地沿空腔301的侧壁移动。当第二电极板402的外侧与空腔301的侧壁之间具有一定间隙时，也可在制作第二电极板402时节约原材料，节能环保。

实施例二

本实施例中，如图1和图2所示，提供一种角膜塑形镜摘戴检测装置。

本发明采取以下技术方案：

一种角膜塑形镜摘戴检测装置，包括：

吸棒式拉力检测模块，所述吸棒式拉力检测模块包括吸盘100、拉杆200、套筒300、恢复弹簧和两个金属电极板组成。在拉杆200拉伸过程中，其中一个金属电极板固定不动，另一个金属电极板在拉伸作用下对两个金属电极板之间的离子弹性层产生挤压效果，通过对两极板之间电容进行监测实现最后拉力的测量。其中，两个金属电极板包括第一电极板401与第二电极板402，第一电极板401固定不动，第二电极板402在拉伸作用下对电极板之间的离子弹性层产生挤压效果。

电容信号采集模块，所述电容信号是测量两金属电极板之间形成的离电式电容值。如图4所示，离电式电容值由电极和离子弹性层接触后形成的离子-电子界面的面积决定，随着压力的增加，两者的接触面积显著变化，电容值可以跨越六个数量级，实现拉力的超高灵敏度检测。与基于电阻式的商用传感材料相比，离电式电容传感材料具有超高的灵敏度、更低的功耗以及超快的响应速度。离电式电容值的大小与所受拉力大小正相关，因此可以通过对电容值的精确测量实现对拉力大小的精准评估。电容信号采集模块中采用交流运放测量电容，可以实时精确测量拉杆200拉伸过程中的拉力，并将拉力转换为电容信号，此处的交流运放测量电容为第一电极板401、第二电极板402与离子弹性层所组成的离电式电容压力传感模块。

拉力警示模块，所述拉力警示模块与所述电容信号采集模块通讯连接，用于获取实时拉力值并设置报警阈值，一旦拉力过大电路处理单元中的报警装置会发出声音或灯光警示，提示操作者暂停操作。

无线信号发射模块，所述无线信号发射模块通过蓝牙方式可与手机客户端进行通讯连接，用于将实时拉力数据发送到手机客户端用于后续医生诊疗。

进一步地，所述电容信号为基于离子弹性层的离电式电容值，所述交流运放测量电路包括运算放大器、信号发生器和模数转换单元模块。主控单元为基于ARM的控制处理器，所述无线信号发射单元和手机客户端的通讯方式为蓝牙传输。

关于上述的一种角膜塑形镜摘戴检测装置的制备方法包括：

根据角膜塑形镜实际尺寸和曲率，设计一种与之尺寸匹配的吸盘100，并与相应的拉杆200进行一体化制造设计。本发明目前可通过注塑或硅胶翻模工艺实现拉杆200和吸盘100的硅胶一体化制造。

采用3D打印或者套筒300类零件加工工艺制备吸棒式套筒300，在套筒300内设计两个圆形的金属电极板，两个金属电极板分别为第一电极板401与第二电极板402，第一电极板401中心镂空设计，用于供拉杆200的活动。制备离子弹性层，将离子弹性层置于第一电极板401和第二电极板402之间，形成封闭的离电式电容压力传感模块，其中，第二电极板402与恢复弹簧相连接，用于拉伸后的弹性恢复，此处所述的离子凝胶敏感层为离子弹性层。可以理解的是，恢复弹簧为当第二电极板402随着拉杆200移动后使得第二电极板402移动回初始位置的弹性件404。

一方面，离子弹性层的制备方法包括：取2g的聚偏二氟乙烯粉末于烧杯中，并加入2g丙酮，在25℃保温条件下进行磁力搅拌1h至其溶解；之后加入浓度为6g的1-乙基-3-甲基咪唑啉双(三氟甲基磺酰基)亚胺离子液体，并继续搅拌得到离子凝胶前驱液；利用刮涂机在砂纸上或金字塔结构的硅片上均匀刮涂离子凝胶前驱液，并将刮涂的前驱液置于温度为25℃、相对湿度为40%的恒温恒湿箱中放置，至其丙酮蒸发后，将形成的离子凝胶薄膜从纱纸上剥离，并将其切成成对应的形状，得到离子弹性层。

一方面，金属电极板的制备方法包括：金属电极板可以直接切割1mm铜片制备导电电极，第二电极板402的中心与拉杆200进行粘结或机械固定，对第一电极板401进行钻孔设计，最后实现第一电极板401与第二电极板402之间的拉力转电容的设计。其中上金属圆盘电极与不导电的恢复弹簧相连接，保证在每次拉伸测量之后都可以恢复到初始位置。

另一方面，电容信号采集模块及处理包括：由于离电式电容值变化比较大，一般可以跨越5个数量级，无法通过传统的CDC芯片进行测量，本发明采用交流运放测量电路对电容阵列进行测量，此处的电容阵列为交流运放测量电容。电容压力传感阵列的电子采集处理电路主要由运算放大器、信号发生器和模数转换单元模块组成。信号采集系统使用STM32方式将电容信号通过运算放大器转换为电压信号，通过模数转换器进行采集，最后离电式电容值对应的拉力信号通过蓝牙发送方式进行记录和处理，进一步增加了拉力警示模块，一旦拉力过大电路处理单元中的报警装置会发出声音或灯光警示，提示操作者暂停操作。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种角膜塑形镜摘戴检测装置，其特征在于，包括：吸盘、拉杆、套筒、拉力测量单元以及拉力处理单元，所述套筒内设置一空腔，所述吸盘的一侧与所述拉杆的第一端连接，所述拉杆的第二端活动设置于所述空腔内，所述拉力测量单元设置于所述套筒内，所述拉杆的第二端与所述拉力测量单元连接，所述拉力处理单元与所述拉力测量单元电性连接；所述拉力测量单元用于受到拉杆的拉力时运动产生电容值变化，所述拉力处理单元用于检测所述拉力测量单元的电容值变化，根据所述拉力测量单元的电容值变化计算拉力；

所述拉力测量单元包括第一电极板、第二电极板以及绝缘弹性层，所述第一电极板与所述空腔的侧壁连接，所述第二电极板活动设置于所述空腔内，所述第一电极板与所述第二电极板相互平行且间隔设置，所述第一电极板中部开设第一让位孔，所述绝缘弹性层中部开设第二让位孔，所述拉杆的第二端分别穿入所述第一电极板的第一让位孔和所述绝缘弹性层的第二让位孔与所述第二电极板连接，所述第二电极板用于受到所述拉杆的拉力时朝向所述第一电极板的方向运动，使得所述第一电极板和所述第二电极板之间的电容值产生变化，所述拉力处理单元用于检测所述第一电极板和所述第二电极板之间的电容值变化，根据所述拉力测量单元的电容值变化计算拉力，所述绝缘弹性层包括离子弹性层，所述离子弹性层包括靠近所述第二电极板的平坦子层和靠近所述第一电极板的形变子层，当所述拉杆带动所述第二电极板移动时，所述形变子层与所述第一电极板之间的接触面积发生变化，所述形变子层的截面的宽度自靠近所述第二电极板的一端向靠近所述第一电极板的一端逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的角膜塑形镜摘戴检测装置，其特征在于，所述离子弹性层用于在所述第二电极板与所述第一电极板之间的距离减小时压缩形变，且与所述第一电极板之间的接触面积产生变化，以使得所述第一电极板和所述第二电极板之间的电容值产生变化。

3.根据权利要求1所述的角膜塑形镜摘戴检测装置，其特征在于，所述拉力测量单元还包括弹性件，所述弹性件设置于所述空腔内，所述弹性件的第一端与所述第二电极板连接，所述弹性件的第二端连接于所述空腔的底部。

4.根据权利要求2所述的角膜塑形镜摘戴检测装置，其特征在于，所述拉力处理单元包括转换子单元、采集子单元、控制子单元以及预警子单元，所述转换子单元用于将所述第一电极板和所述第二电极板之间的电容值转换为电压值，所述转换子单元的输出端与所述采集子单元的输入端电连接，所述采集子单元的输出端与所述控制子单元的输入端电连接，所述控制子单元的输出端与所述预警子单元电连接。

5.根据权利要求4所述的角膜塑形镜摘戴检测装置，其特征在于，所述转换子单元包括信号发生器、运算放大器以及模数转换器，所述运算放大器与所述信号发生器电连接，所述运算放大器还用于获取所述第一电极板、所述离子弹性层以及所述第二电极板之间的电容值变化，所述模数转换器与所述运算放大器电连接。

6.根据权利要求1所述的角膜塑形镜摘戴检测装置，其特征在于，所述离子弹性层靠近所述第一电极板的一侧设置为以下至少一种形状：

所述离子弹性层靠近所述第一电极板的一侧呈锯齿状设置；

或

所述离子弹性层靠近所述第一电极板的一侧呈波浪形设置；

或

所述离子弹性层靠近所述第一电极板的一侧的截面呈多个梯形设置。

7.根据权利要求4所述的角膜塑形镜摘戴检测装置，其特征在于，所述拉力处理单元还包括发射子单元，所述发射子单元与所述控制子单元的输出端连接。

8.根据权利要求1所述的角膜塑形镜摘戴检测装置，其特征在于，所述第二电极板活动设置于所述空腔内通过以下至少一种方式实现：

所述第二电极板的外侧抵接于所述空腔的侧壁；

所述第二电极板的外侧与所述空腔的侧壁之间具有一定间隙。