CN201870621U - 一种双眼瞳孔检测终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双眼瞳孔检测终端，包括两个USB摄像头，还包括一主电路以及分别与该主电路相连的左、右眼光刺激电路，主电路包括一微控制器，以及分别与该微控制器相连的USB集线器、第一和第二连接器，微控制器通过一接口转换器与USB集线器相连，USB集线器还与一USB接口相连，主电路还包括一分别给微控制器、USB集线器、第一和第二连接器供电的电源电路；左、右眼光刺激电路均包括依次相连的接线器、LED驱动器以及LED阵列，两接线器分别与第一连接器和第二连接器相连；所述的两个USB摄像头均与所述的USB集线器相连。本实用新型具有结构简单的优点，并且装配简单，连接可靠，输出照度稳定。

Description

一种双眼瞳孔检测终端

技术领域

本实用新型涉及医疗诊察仪器领域，尤其涉及一种双眼瞳孔检测终端。

背景技术

瞳孔检查属于常规医疗检查手段，早已被广泛应用于临床实践。因瞳孔检查的结果在早期判断各种原因诸如中风、脑外伤、脑手术等引起的颅内高压、脑疝、脑死亡以及视觉系统、自主神经系统病变等方面有很高的价值，故其在神经内外科、肝性脑病、肝移植、重症监护病房、急救、眼科等临床领域得到广泛应用，具有较高的临床应用和医学科研价值。

然而，目前在临床上对瞳孔还只能进行粗放、主观的人工检查，而不能实现客观定量准确的检测，以及无法进行双眼瞳孔的同步检查，且缺乏客观的图像化检查记录。人工检查瞳孔的不足之处在于：(1)不够准确：由于人工检查方式的经验和主观因素较多，这不利于准确地测量瞳孔的征象，也难以得到时间类指标诸如对光反射潜伏期、收缩速度等具有重要临床意义的定量结果。在临床上，人工检查瞳孔大小的精度只能达到0.5～1mm，无法对瞳孔进行精细的观察，影响了瞳孔检查价值的发挥，例如在脑死亡判定标准中，其中有一条是瞳孔对光反射消失，但由于肉眼难以分辨出瞳孔在光刺激后的微弱变化，若误判为对光反射消失，则可能会影响到对脑死亡的判定，可能造成医疗事故。(2)不够客观，也没有客观记录：人工检查瞳孔是由医务人员凭主观经验进行观察和定性描述结果的，缺乏客观化、量化的检查结果，存在主观偏差的可能性较大，其结果直接依赖于医护人员的经验多少；而且，由于目前的瞳孔人工检查方式缺乏客观记录例如图像，无法满足建立患者电子病历以及在医患发生医疗纠纷时举证的需要，缺乏客观记录也不利于医疗小组对脑死亡等重大病情作出集体诊断以及进行事后会诊和学术交流。(3)无法进行双眼瞳孔的同步检测：由于瞳孔反射的神经传导通路存在左右交叉，双眼瞳孔同步检查得到的信息量是单眼检查的4倍，而不是简单的1+1＝2，双眼瞳孔同步检查尤其是在视觉系统疾病的定位和定性诊断方面很有价值。而目前在人工检查瞳孔时，只能左右眼分别检查，不能双眼同步进行，这影响了医生充分收集瞳孔信息进而作出全面的诊断。

目前，虽然已经公开了双眼瞳孔检测终端的相关专利，例如申请号为200610118624.9的专利申请，该专利申请中公开了与上位的计算机相连的检测终端，该检测终端为双眼瞳孔检测终端，但是该终端包括有物距调整电机驱动电路，而实践应用表明加入该部分电路，效果几乎没有，并且加入后的复杂度大大增加，仪器的可靠性降低，容易导致故障。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种双眼瞳孔检测终端，该终端具有结构简单的优点，并且装配简单，连接可靠，输出照度稳定。

实现上述目的的技术方案是：一种双眼瞳孔检测终端，包括两个USB摄像头，其中，它还包括一主电路以及分别与该主电路相连的左眼光刺激电路和右眼光刺激电路，其中：

所述的主电路包括一微控制器，以及分别与该微控制器相连的USB集线器、第一连接器和第二连接器，所述的微控制器通过一接口转换器与所述的USB集线器相连，所述的USB集线器还与一USB接口相连，所述主电路还包括一电源电路，该电源电路分别给所述的微控制器、USB集线器、第一连接器和第二连接器供电；

所述的左眼光刺激电路和右眼光刺激电路均包括依次相连的接线器、LED驱动器以及LED阵列，所述的两个接线器分别与所述第一连接器和第二连接器相连；

所述的两个USB摄像头均与所述的USB集线器相连。

上述的双眼瞳孔检测终端，其中，所述的电源电路包括一与外置的电源适配器相连的电源适配器接口以及分别与该电源适配器接口相连的三路独立的电源。

上述的双眼瞳孔检测终端，其中，所述的三路独立的电源分别为第一至第三电源，其中，所述的第一电源分别给所述的微控制器和USB集线器供电，所述的第二电源给所述的第一连接器供电，所述的第三电源给所述的第二连接器供电。

上述的双眼瞳孔检测终端，其中，所述的两个接线器与所述的第一、第二连接器之间通过柔性扁平线相连。

上述的双眼瞳孔检测终端，其中，所述的左眼光刺激电路和右眼光刺激电路分别设置于一环形电路板上，所述的USB摄像头的镜头上套有该环形电路板。

上述的双眼瞳孔检测终端，其中，所述的LED阵列包括红外LED、白光LED和蓝光LED。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的主电路中省略了物距调整电机驱动电路，结构大大简化；另外，将主电路同光刺激电路之间的电缆连接改为了柔性扁平线缆连接，大大降低了装配难度，同时增加了连接可靠性；在检测终端内部采用USBHUB(USB集线器)技术将3根USB数据线合成为1根USB线输出，极大地方便了与上位的计算机的连接，并增强了系统的可靠性；通过使用三路的独立电源，防止左右眼光刺激电路和主电路的相互干扰，并采用LED驱动器对LED阵列进行恒流控制，从而防止LED阵列点亮时造成的输出照度的波动；加入了蓝光LED，用于虹膜/巩膜边界的成像较白光更清晰，使得瞳孔大小测量的内定标更加方便准确。

附图说明

图1是本实用新型的双眼瞳孔检测终端的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。

请参阅图1，图中示出了本实用新型的一种双眼瞳孔检测终端，它包括两个USB摄像头9，还包括一主电路100以及分别与该主电路100相连的左眼光刺激电路200和右眼光刺激电路300，其中：

主电路100包括一微控制器1，以及分别与该微控制器1相连的USB集线器2、第一连接器3和第二连接器4，微控制器1通过一接口转换器5与USB集线器2相连，USB集线器2还与一USB接口6相连，该USB接口6与一上位的计算机(图中未示出)相连，则构成了一个双眼瞳孔检测系统，主电路100还包括一电源电路8，该电源电路8分别给微控制器1、USB集线器2、第一连接器3和第二连接器4供电；

左眼光刺激电路200和右眼光刺激电路300均包括依次相连的接线器10、LED驱动器11以及LED阵列12，两个接线器10分别与第一连接器3和第二连接器4相连，两个接线器10分别与第一连接器3和第二连接器4通过柔性扁平线相连。

两个USB摄像头9均与USB集线器2相连。

左眼光刺激电路200和右眼光刺激电路300分别设置于一环形电路板(图中未示出)上，USB摄像头9的镜头(图中未示出)上套有该环形电路板。

电源电路8包括一与外置的电源适配器(图中未示出)相连的电源适配器接口81以及分别与该电源适配器接口81相连的三路独立的电源，分别为第一至第三电源82、83、84，其中，第一电源82分别给微控制器1和USB集线器2供电，第二电源83给第一连接器3供电，第三电源84给第二连接器4供电。

LED阵列12包括红外LED、白光LED和蓝光LED，蓝光对虹膜/巩膜边界的区分较白光更清晰，有利于瞳孔大小测量的定标。

本实用新型的检测终端和计算机的通讯依赖一个高速USB端口即USB接口6实现，采用USB2.0端口。主电路100的USB集线器2采用Z-Tek公司的四端口集线器，它完全符合UBS2.0标准，四个端口都可以达到USB 2.0High Speed(高速)模式规定的数据传输率。USB集线器2用于将2个USB摄像头9和1个微控制器1上USB-to-RS232串行转接口的连接合并到一个USB端口即USB接口6，这样使用一根标准USB2.0连接线即可实现计算机同本实用新型终端的通讯和数据传输，方便系统的连接，并提高可靠性。在电路结构上为了电气安全考虑，USB集线器2的电源供应可以通过配置设置为上行端口供应或者主电路电源供应两种模式。

本实用新型中的接口转换器5为USB-to-RS232转换器，即将RS232接口同USB接口进行转换，现在的计算机，特别是笔记本电脑已渐渐省略标准串行端口，因此在终端电路上内嵌了USB-to-RS232转换器，并通过内嵌的USB集线器2合并到一个USB端口6再连接至计算机，这样可以解决多数计算机需要外接USB-to-RS232转换器才能连接到检测终端的问题。终端中的USB-to-RS232转换器同样采用Z-Tek公司的转换器，该款转换器同其他同类型的转换器相比在高数据传输速率的工作情况下有更高的稳定性。我们测试在115200bps的数据率下，其他的转换器有数据传输错误或者数据在缓冲区内无法发送的情况，而该款转换器工作稳定，且抗干扰能力强。

USB摄像头9用来捕获瞳孔图像，用于检测终端的USB摄像头9有如下技术特点：支持微距摄像，最小工作距离约为2厘米；支持VGA(640x480)的分辨率，实际使用320x240像素的分辨率(瞳孔图像的空间分辨率约为0.1mm)；支持红外摄像；支持至少25Hz的图像采样率。

本实用新型中采用了LED阵列12，相比于传统光源，LED具有光源性质稳定、启动后瞬间达到稳态、没有频闪、使用寿命长等一系列优点，十分适合用于医疗诊察仪器领域。检测终端的LED阵列12主要用于对人眼发出各种波长、受控照度和时限的光，采用的LED有以下几种：

白光：作为瞳孔对光反射的刺激光源或者瞳孔静息直径测量的背景光源；

蓝光：作为虹膜/巩膜边界检测的指示光源，该边界横径在生理上是个常数11.75mm，用于瞳孔大小测量的内定标；

红外：作为瞳孔图像拍摄的背景光源。因人眼对红外不感光，故不对瞳孔大小测量产生影响。

本实用新型的终端电路中的LED驱动器11采用TI公司的TLP2954 LED驱动器。该驱动器可以同时驱动16路LED，并且对每路LED都采用内部校准过的恒流方式驱动，由于LED是一种电流驱动元件，因此通过这种电流驱动方式可以精确控制LED发出的光照强度。所有16路LED可以通过一个外置的校准电阻(图中未示出)设置一个全局的驱动电流值即最大驱动电流。在全局最大驱动电流确定的情况下，每路LED还可以通过相应的寄存器分别校准，校准精度为256等级。在上述方式下，该LED驱动器11还可以接收微控制器1发出的一个全局的PWM(脉宽调制)信号，来控制全局的驱动电流。通过上述三种方式的联合应用，达到对LED阵列输出照度精确可控的目的。

本实用新型保证了LED输出照度的稳定：对LED光源的控制使用了专用的LED驱动器11，采用恒流控制方式，充分保证LED输出照度的稳定一致，防止因电压波动而导致照度不稳以及不准确的发生。

检测终端的微控制器1采用Microchip公司的PIC16F877A微控制器。采用该款微控制器主要是因为其丰富的外设资源和相对较高的处理运算能力，以及在医疗仪器领域经验证的高可靠性。另外，该处理器内嵌有微代码，支持在运行时更新自己Flash中的内容，为实现设备后期对MCU中的嵌入式软件进行升级维护提供了很大的方便。

检测终端的电源电路8供应采用下列方式实现：通过外置的医用级电源适配器将220V交流网电源转换成15V直流的安全特低电压电源，输入到检测终端设备。为了防止左、右眼光刺激模块200、300和主电路100的相互干扰，防止LED阵列12点亮时造成的电源电压波动，电源电路8被设计成三路独立输出，分别为左、右眼光刺激模块200、300和主电路100提供所需的电源供应，其供电电压均为DC5V。

以上结合附图实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本实用新型做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本实用新型的限定，本实用新型将以所附权利要求书界定的范围作为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种双眼瞳孔检测终端，包括两个USB摄像头，其特征在于，它还包括一主电路以及分别与该主电路相连的左眼光刺激电路和右眼光刺激电路，其中：

所述的主电路包括一微控制器，以及分别与该微控制器相连的USB集线器、第一连接器和第二连接器，所述的微控制器通过一接口转换器与所述的USB集线器相连，所述的USB集线器还与一USB接口相连，所述主电路还包括一电源电路，该电源电路分别给所述的微控制器、USB集线器、第一连接器和第二连接器供电；

所述的左眼光刺激电路和右眼光刺激电路均包括依次相连的接线器、LED驱动器以及LED阵列，所述的两个接线器分别与所述第一连接器和第二连接器相连；

所述的两个USB摄像头均与所述的USB集线器相连。

2.根据权利要求1所述的双眼瞳孔检测终端，其特征在于，所述的电源电路包括一与外置的电源适配器相连的电源适配器接口以及分别与该电源适配器接口相连的三路独立的电源。

3.根据权利要求1或2所述的双眼瞳孔检测终端，其特征在于，所述的三路独立的电源分别为第一至第三电源，其中，所述的第一电源分别给所述的微控制器和USB集线器供电，所述的第二电源给所述的第一连接器供电，所述的第三电源给所述的第二连接器供电。

4.根据权利要求1所述的双眼瞳孔检测终端，其特征在于，所述的两个接线器与所述的第一、第二连接器之间通过柔性扁平线相连。

5.根据权利要求1所述的双眼瞳孔检测终端，其特征在于，所述的左眼光刺激电路和右眼光刺激电路分别设置于一环形电路板上，所述的USB摄像头的镜头上套有该环形电路板。

6.根据权利要求1所述的双眼瞳孔检测终端，其特征在于，所述的LED阵列包括红外LED、白光LED和蓝光LED。

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