CN215914543U

CN215914543U - 一种用于眼科光学生物测量仪的校准工具

Info

Publication number: CN215914543U
Application number: CN202121652022.8U
Authority: CN
Inventors: 段亮成; 李姣; 胡志雄; 刘文丽
Original assignee: National Institute of Metrology
Current assignee: National Institute of Metrology
Priority date: 2021-07-20
Filing date: 2021-07-20
Publication date: 2022-03-01
Anticipated expiration: 2031-07-20

Abstract

本申请公开了一种用于眼科光学生物测量仪的校准工具，该校准工具适用于对眼科光学生物测量仪测量眼轴长度的校准，该校准工具由水平放置的玻璃柱体构成，其中，校准工具的前端面上形成第一曲面，第一曲面的曲率半径由校准工具的折射率和长度来确定，且校准工具的长度越长，第一曲面的曲率半径越大。校准工具的后端面上形成第二曲面，第二曲面的曲率半径由第一曲面的曲率半径、校准工具的长度来确定。通过本申请中的技术方案，使用一体化结构制作尺寸相对较小的双凸面眼轴长校准工具，有助于降低测试校准难度，具有较强的实用性和适用性。

Description

一种用于眼科光学生物测量仪的校准工具

技术领域

本申请涉及眼科检测仪器的技术领域，具体而言，涉及一种用于眼科光学生物测量仪的校准工具。

背景技术

眼科光学生物测量仪一般是基于迈克尔逊干涉仪结构的低相干干涉 (OpticalLow-Coherence Interferometry，OLCI)或部分相干干涉(Partial coherenceinterferometry，PCI)原理的光干涉测量仪器，具有无创、非侵入性、高分辨率、实时活体检查等优点，测量精度可达到微米级，主要应用于全眼轴向参数的测量，包含眼轴长度、角膜曲率、角膜厚度、前房深度、晶状体曲率、晶状体厚度、玻璃体腔长度等。

2012年，国际标准化组织制定了眼轴长测量的国际标准ISO 22665:2012《Ophthalmic optics and instruments—Instruments to measure axial distances inthe eye》，提出采用合适的已知折射率材料制成圆柱体，上下平面为透光面，高度l与直径d等长，如图1所示。标准规定了相关术语，并提出眼轴长的测量要求：测量允差±100μm，测量重复性优于 33μm。

由于聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)性能稳定，有较高的抗老化和抗环境变化特性。经过长期的临床验证，PMMA是一种较为理想的人工晶状体材料，因此ISO标准选用了PMMA作为一种标准器的材料，制备了双平面圆柱标准器。一套双平面圆柱标准器含有3个 PMMA圆柱体，长度分别为15mm、20mm和30mm，分别模拟短、中、长眼轴。

但是，ISO 22665推荐的双平面圆柱标准器，存在体积相对较大，大平面加工精度不好保证及适用性差等缺点。更最重要的是，眼科生物测量仪无法对平面进行自动找准和跟踪，需要手动控制，增加了测试校准难度。

而且，当该双平面圆柱标准器放置的轴向位置与眼轴长测试设备光路相差一定角度时(如2°以上)，存在因测试校准信噪比(SNR)过低而导致测试校准错误的情况。另外，只要标准器中心轴与光路有偏差，就会导致测试长度出现偏差，测试长度长于该标准器的实际长度。

实用新型内容

本申请的目的在于：提出了使用一体化结构制作且尺寸相对较小的双凸面眼轴长标准器，较好的克服国际标准ISO 22665推荐标准器的缺点，具有较强的实用性和适用性。

本申请的技术方案是：提供了一种用于眼科光学生物测量仪的校准工具，该校准工具适用于对眼科光学生物测量仪测量眼轴长度的校准，校准工具由水平放置的玻璃柱体构成，其中，校准工具的前端面上形成第一曲面，第一曲面的曲率半径由校准工具的折射率和校准工具的长度来确定，且校准工具的长度越长，第一曲面的曲率半径越大，校准工具的后端面上形成第二曲面，第二曲面的曲率半径由第一曲面的曲率半径、校准工具的长度来确定。

上述任一项技术方案中，进一步地，第一曲面的表面为光滑曲面。

上述任一项技术方案中，进一步地，第二曲面的表面为磨砂曲面。

上述任一项技术方案中，进一步地，第一曲面的曲率半径为 5.17mm、6.89mm以及10.33mm中的一种。

上述任一项技术方案中，进一步地，当第一曲面的曲率半径为 5.17mm，且校准工具的长度为15.00mm、校准工具的直径为9.00mm时，第二曲面的曲率半径为9.83mm。

上述任一项技术方案中，进一步地，当第一曲面的曲率半径为 6.89mm，且校准工具的长度为20.00mm、校准工具的直径为12.00mm 时，第二曲面的曲率半径为13.11mm。

上述任一项技术方案中，进一步地，当第一曲面的曲率半径为 10.33mm，且校准工具的长度为30.00mm、校准工具的直径为16.00mm 时，第二曲面的曲率半径为19.67mm。

上述任一项技术方案中，进一步地，玻璃柱体由K9玻璃制成。

本申请的有益效果是：

本申请中的技术方案，采用模拟人眼生理学结构的双凸面设计眼轴长测量校准工具，可实现眼科生物测量仪的自动对准与测量，大大降低了测量校准的操作难度。并且，能够在不影响测试校准效果的情况下大大减小校准工具的直径取值，增加了便捷性且降低了加工成本。

在本申请的优选实现方式中，通过光学设计，结合校准工具的长度和直径，对前后端面的曲率半径取值进行优化，实现了最优离焦传递函数，使得在校准工具轴位置与光轴小角度偏差时不影响测试校准结果，提高了测量重复性。并且，通过前表面抛光和后表面磨砂的方法，改善了检测的信噪比。

附图说明

本申请的上述和/或附加方面的优点在结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是现有技术中ISO 22665提出的眼轴长标准器的示意图；

图2是眼球主要结构的示意图；

图3是根据本申请的另一个实施例的用于眼科光学生物测量仪的校准工具的示意图；

图4是根据本申请的又一个实施例的用于眼科光学生物测量仪的校准工具的示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

在下面的描述中，阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

如图2所示，眼球主要包括角膜、前房、晶状体、玻璃体和视网膜五个部分。眼轴长(axial length，AL)是指沿眼轴方向从眼球接收光线的最表层即角膜到视网膜的内界膜(ILM)或是视网膜色素上皮细胞(RPE) 的长度。

本实施例提出的眼轴长校准工具模拟人眼生理学结构，使用曲率半径较小和曲率半径较大的两个凸面分别代表人眼角膜和沿眼轴方向的视网膜部分。为了保证校准工具的折射率可控，使用单一材料制成一体化的眼轴长校准工具，并分别设计了轴长为15.00mm、20.00mm和30.00mm的眼轴长校准工具分别模拟短、中和长眼轴情况。

如图3至图4所示，本实施例提供了一种用于眼科光学生物测量仪的校准工具1，该校准工具1适用于对眼科光学生物测量仪测量眼轴长度的校准，校准工具1由水平放置的玻璃柱体构成。

具体的，由于K9玻璃的加工精度相比于PMMA材质能更高，因此，玻璃柱体由K9玻璃制成。

本实施例中，校准工具1的前端面上形成第一曲面2，第一曲面2的曲率半径由校准工具1的折射率和校准工具1的长度来确定，且校准工具 1的长度越长，第一曲面2的曲率半径越大，校准工具1的后端面上形成第二曲面3，第二曲面3的曲率半径基于第一曲面2的曲率半径、校准工具1的长度确定。

进一步的，第一曲面2的表面为光滑曲面，以模拟人眼的角膜。相对应的，第二曲面3的表面为磨砂曲面，以模拟人眼的视网膜。同时，前端面光滑、后端面磨砂的设计，能够增加检测光信号的信噪比SNR，提升检测效果及眼轴长度校准的可靠性。

进一步的，第一曲面2的曲率半径为5.17mm、6.89mm以及10.33mm 中的一种。

在本实施例的一个优选实现方式中，当第一曲面2的曲率半径为5.08mm，且校准工具1的长度为15.00mm、校准工具1的直径为9.00mm 时，第二曲面3的曲率半径为9.83mm。

在本实施例的另一个优选实现方式中，当第一曲面2的曲率半径为 6.89mm，且校准工具1的长度为20.00mm、校准工具1的直径为 12.00mm时，第二曲面3的曲率半径为13.11mm。

在本实施例的又一个优选实现方式中，当第一曲面2的曲率半径为 10.33mm，且校准工具1的长度为30.00mm、校准工具1的直径为 16.00mm时，第二曲面3的曲率半径为19.67mm。

具体的，不同尺寸眼轴长校准工具的光学设计参数如表1所示：

表1

基于上述条件，采用ZEMAX设计，对上述三个规格的校准工具进行验证，预设参数Gen(孔径大小)参考人眼清晰视物时瞳孔直径2-5mm，设计入瞳直径4mm；预设参数Fie(视场)参考实际人眼清晰感光区域5- 8°，设计最大视场2ω＝16°；预设参数Wav(波长)为830nm，符合市面上大部分眼科生物测量仪使用的光源波长。

经验证，长度为20.00mm和30.00mm的校准工具的光路分别如图3 至图4中的直线4，另外，还验证了长度为15.00mm的校准工具。

可以看出，三种光路在视场角为16°的范围内无明显像差，平行光经过模拟角膜均很好的会聚于模拟的视网膜上，此时透镜的离焦传递函数最优且与正常人眼相符。

在进行眼轴长度测量校验时，所设计的校准工具长度l_MAT和相应眼轴长l_EYE的关系如下：

l_MATn_MAT＝l_EYEn_EYE

式中，n_MAT是温度为T时校准工具的群折射率；n_EYE是温度为T时人眼的群折射率。

故根据已知折射率的校准工具的测试校准结果，即可以得出其对应人眼的眼轴长长度，从而可以对眼轴长测量仪器实现计量校准。

以上结合附图详细说明了本申请的技术方案，本申请提出了一种用于眼科光学生物测量仪的校准工具，该校准工具适用于对眼科光学生物测量仪测量眼轴长度的校准，该校准工具由水平放置的玻璃柱体构成，其中，校准工具的前端面上形成第一曲面，第一曲面的曲率半径由校准工具的折射率和长度来确定，且校准工具的长度越长，第一曲面的曲率半径越大。校准工具的后端面上形成第二曲面，第二曲面的曲率半径由第一曲面的曲率半径、校准工具的长度来确定。通过本申请中的技术方案，使用一体化结构制作尺寸相对较小的双凸面眼轴长校准工具，有助于降低测试校准难度，具有较强的实用性和适用性。

在本申请中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

附图中的各个部件的形状均是示意性的，不排除与其真实形状存在一定差异，附图仅用于对本申请的原理进行说明，并非意在对本申请进行限制。

尽管参考附图详地公开了本申请，但应理解的是，这些描述仅仅是示例性的，并非用来限制本申请的应用。本申请的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本申请保护范围和精神的情况下针对实用新型所作的各种变型、改型及等效方案。

Claims

1.一种用于眼科光学生物测量仪的校准工具，其特征在于，所述校准工具(1)适用于对眼科光学生物测量仪测量眼轴长度的校准，所述校准工具(1)由水平放置的玻璃柱体构成，

其中，所述校准工具(1)的前端面上形成第一曲面(2)，所述第一曲面(2)的曲率半径由所述校准工具(1)的折射率和所述校准工具(1)的长度来确定，

其中，所述校准工具(1)的后端面上形成第二曲面(3)，所述第二曲面(3)的曲率半径基于所述第一曲面(2)的曲率半径、所述校准工具(1)的长度确定。

2.如权利要求1所述的用于眼科光学生物测量仪的校准工具，其特征在于，所述第一曲面(2)的表面为光滑曲面。

3.如权利要求1所述的用于眼科光学生物测量仪的校准工具，其特征在于，所述第二曲面(3)的表面为磨砂曲面。

4.如权利要求1至3中任一项所述的用于眼科光学生物测量仪的校准工具，其特征在于，所述第一曲面(2)的曲率半径为5.17mm、6.89mm以及10.33mm中的一种。

5.如权利要求4所述的用于眼科光学生物测量仪的校准工具，其特征在于，当所述第一曲面(2)的曲率半径为5.17mm，且所述校准工具(1)的长度为15.00mm、所述校准工具(1)的直径为9.00mm时，所述第二曲面(3)的曲率半径为9.83mm。

6.如权利要求4所述的用于眼科光学生物测量仪的校准工具，其特征在于，当所述第一曲面(2)的曲率半径为6.89mm，且所述校准工具(1)的长度为20.00mm、所述校准工具(1)的直径为12.00mm时，所述第二曲面(3)的曲率半径为13.11mm。

7.如权利要求4所述的用于眼科光学生物测量仪的校准工具，其特征在于，当所述第一曲面(2)的曲率半径为10.33mm，且所述校准工具(1)的长度为30.00mm、所述校准工具(1)的直径为16.00mm时，所述第二曲面(3)的曲率半径为19.67mm。

8.如权利要求1所述的用于眼科光学生物测量仪的校准工具，其特征在于，所述玻璃柱体由K9玻璃制成。