TW202423358A - 眼壓檢測裝置與眼壓檢測方法 - Google Patents

Abstract

一種眼壓檢測裝置，包括以下元件。施力元件，適於沿一方向對眼球的角膜上的目標表面進行施力，使得目標表面產生形變。力感測元件，與施力元件耦合，適於感測施力元件沿所述方向的施力。位移感測元件，與施力元件耦合，適於感測施力元件沿所述方向的位移。處理元件，電性連接力感測元件與位移感測元件，以獲得施力與位移的關係曲線。其中處理元件分析關係曲線以得到特徵臨界點，根據特徵臨界點對應的施力求得眼球的眼壓值。

Description

眼壓檢測裝置與眼壓檢測方法

本申請是有關於一種眼壓檢測裝置與眼壓檢測方法。

眼球為維持彈性及視覺功能，必須將眼內壓力維持在一定範圍內，眼壓的高低與眼球內房水(aqueous humor)的產生與排除有關。房水係由睫狀體(ciliary body)的睫狀突(ciliary process)產生於後房，流經瞳孔到達前房，再從隅角的小樑網(trabecular meshwork)流經雪萊姆氏管(Schlemm’s canal)或經由葡萄膜(uvea)組織間隙經靜脈回收到血液中。房水供給眼內前段部位組織氧氣及養分並帶走其代謝廢物，房水製造與排出間的平衡狀態會決定眼壓值高低。如果房水過多或排出路徑受阻，會導致眼壓升高，而過高的眼壓會壓迫視神經造成視神經功能受損，進而造成視野缺損，視力下降，形成青光眼。

眼壓過高是發生青光眼的高危險群，但是眼壓偏高不一定會發生青光眼，眼壓正常也有罹患青光眼的可能性(正常眼壓性青光眼)。臨床上，正常人眼壓約在10~21mmHg的範圍內。眼壓的測量是控制青光眼病情進展的重要因素，但眼壓的日夜波動起伏因人而異。一般而言，正常人眼壓會有2-6 mmHg的波動，青光眼患者的眼壓波動幅度較大，甚至會有大於10 mmHg的波動。

因此提供適合病患居家偵測眼壓之儀器開發，有效監控及控制眼壓不再升高使視力繼續受損，將有助於臨床上早期青光眼之監控與治療。

本申請提供一種眼壓測量裝置，包括施力元件、力感測元件、位移感測元件以及處理單元。施力元件適於沿一方向對眼球的角膜上的目標表面進行施力，使得目標表面產生形變。力感測元件與施力元件耦合，適於感測施力元件沿所述方向的施力。位移感測元件與施力元件耦合，適於感測施力元件沿所述方向的位移。處理元件電性連接力感測元件與位移感測元件，以獲得施力與位移的關係曲線。其中，處理元件分析施力與位移的關係曲線，以得到特徵臨界點，並根據特徵臨界點對應的施力求得眼球的眼壓值。

本申請提供一種眼壓測量方法，其步驟包含：沿一方向對眼球的角膜上的目標表面進行施力，使得目標表面產生形變；感測沿所述方向的所述施力；感測沿所述方向的位移；獲得施力與位移的關係曲線；分析施力與位移的關係曲線，以得到特徵臨界點；以及根據特徵臨界點對應的施力求得於眼球的眼壓值。

本申請另提供一種眼壓測量方法，其步驟包含：沿一方向對眼球上的角膜以及覆蓋在角膜上的眼瞼進行施力，使得眼瞼與角膜產生形變；感測沿所述方向的所述施力；感測沿所述方向的位移；獲得施力與位移的關係曲線；分析施力與位移的關係曲線，以得到施力與位移的關係曲線的分界點，分界點所對應的施力為第一施力，分界點將施力與位移的關係曲線分為第一曲線部分與第二曲線部分，其中第一曲線部分為施力與位移的關係曲線的原點到分界點之間，第二曲線部分為其餘的施力與位移的關係曲線；分析第二曲線部分，以得到特徵臨界點，特徵臨界點對應的施力為第二施力；以及根據第二施力與第一施力的差求得眼球的眼壓值。

下文列舉實施例並配合所附圖式來進行詳細的說明，但所提供之實施例並非用以限制本申請所涵蓋的範圍。此外，所繪圖式中的元件尺寸係為說明方便而繪製，並非代表其實際之元件尺寸比例。為了方便理解，下文中相似的元件將以相同之符號標示來說明。

本申請實施例的說明中不同範例可能使用重複的參考符號及/或用字。這些重複符號或用字係為了簡化與清晰的目的，並非用以限定各個實施例及/或所述外觀結構的關係。再者，若是本說明書以下的揭露內容敘述了將第一特徵形成於一第二特徵之上或上方，即表示其包含了所形成的上述第一特徵與上述第二特徵是直接接觸的實施例，還包含了將附加的特徵形成於上述第一特徵與上述第二特徵之間，而使上述第一特徵與上述第二特徵可能未直接接觸的實施例。

圖1是根據本申請的實施例的眼壓檢測裝置的示意圖。如圖1所示，眼壓檢測裝置1，包括：施力元件10、力感測元件20、位移感測元件30以及處理元件40。

施力元件10，適於沿一方向X對眼球100的角膜110上的目標表面T進行施力F，使得目標表面T產生形變，角膜110內房水壓力(眼壓)也作用同樣大小的壓力在施力元件10的表面12上，以此原理偵測眼壓。根據一些實施例，施力元件10前端具有一面積為A的表面12，適於接觸目標表面T。根據一些實施例，施力元件10的材質可為金屬或非金屬(如高分子材質)之剛性體，本申請並不以此為限。在一些實施例中，施力元件10前端的表面12的形狀為圓形，其直徑為3.06mm，若角膜110內房水壓力(眼壓)為10mmHg，當施力元件10的表面12恰好壓平角膜110時，此時施力元件10所需施加的外力為1g。若角膜110內房水壓力(眼壓)為20mmHg，當施力元件10的表面12恰好壓平角膜110時，此時施力元件10所需施加的外力為2g，以此類推。在另一些實施例中，當表面12的直徑為6.12 mm時，若角膜110內房水壓力(眼壓)為10mmHg，當施力元件10的表面12恰好壓平角膜110時，此時當施力元件10所需施加的外力為4g。若角膜內房水壓力(眼壓)為20mmHg，當施力元件10的表面12恰好壓平角膜110時，此時施力元件10所需施加的外力為8g，以此類推。以上說明是依據基本物理學原理，壓力等於總力除以面積，因此當施力元件10的表面12恰好壓平角膜110時，將施力元件10所需施加外力值除以施力元件10之表面12的面積值，即為標準眼壓測量結果。

力感測元件20，與施力元件10耦合，適於感測施力元件10沿方向X的所述施力F。根據一些實施例，力感測元件20可為壓電式力感測元件，利用壓電效應感測外力大小，或是應變式力感測元件，藉由測量所受應力來測量外力大小。根據一些實施例，力感測元件20的精度小於0.05g，以減少量測眼壓的誤差，但本申請並不以此為限。根據一些實施例，力感測元件20的感測範圍為0-100g，但本申請並不以此為限。此外，在其他的實施例中，力感測元件20可直接設置於施力元件10的表面上，因此，當施力元件10對角膜110的目標表面T施力F時，係透過力感測元件20對角膜110施力F，且同時以力感測元件20感測施力F的值。

位移感測元件30，與施力元件10耦合，適於感測施力元件10沿方向X的位移d，也就是角膜110的目標表面T沿方向X形變的距離。根據一些實施例，位移感測元件30為微位移計，位移感測元件30的精度小於0.01 mm，以減少施力距離的誤差，但本申請並不以此為限。

處理元件40，電性連接力感測元件20與位移感測元件30，以獲得施力元件10的施力F與施力元件10的位移d的關係曲線。處理元件40分析施力F與位移d的關係曲線以得到特徵臨界點P _i，並根據特徵臨界點P _i對應的施力F求得眼球100的眼壓值。

在進行眼壓檢測時，將眼壓檢測裝置1的施力元件10沿方向X對眼球100的角膜110上的目標表面T進行施力F，使得目標表面T產生形變。在量測過程中，透過力感測元件20感測沿著方向X的施力F，以及透過位移感測元件30感測沿著方向X的位移d。處理元件40接收來自力感測元件20與位移感測元件30的感測結果，以獲得施力F與位移d的關係曲線。接著，處理元件40會進一步分析施力F與位移d的關係曲線，以取得一特徵臨界點P _i（容後詳述）。隨後，處理元件40會再根據特徵臨界點P _i對應的施力F求得於眼球100的眼壓值。

在一些實施例中，當施力元件10對角膜110的目標表面T進行施力F時，處理元件40以一固定時間間隔或不固定時間間隔連續讀取力感測元件20與位移感測元件30所分別偵測到的施力元件10的施力F與施力元件10的位移d。在另一些實施例中，當施力元件10對角膜110的目標表面T進行施力F時，處理元件40於位移感測元件30偵測到一固定位移距離或一非固定位移距離之後，再執行讀取力感測元件20與位移感測元件30所偵測到的施力元件10的施力F與施力元件10的位移d之動作，這樣的設計可以避免誤動作所造成的誤判。根據一些實施例，固定位移距離可為0.01mm或是其他數值，本申請並不以此為限。當處理元件40所讀取的施力元件10的施力F與施力元件10的位移d的數據越多，可減少施力F與位移d的關係曲線的誤差，進而提高數據處理時的精確度，減少測量誤差。根據一些實施例，處理元件40可以包括用於處理資料和電腦可讀指令的中央處理器（CPU）以及用於存儲資料和指令的記憶體。記憶體可以包括易失性隨機存取記憶體（RAM）、非易失性唯讀記憶體（ROM）和/或其他類型的記憶體。還可以包括資料存儲部件，用於存儲資料和控制器/處理器可執行指令。資料存儲部件可以包括一種或多種非易失性固態存儲裝置（諸如快閃記憶體、唯讀記憶體（ROM）、磁阻RAM （MRAM）、鐵電RAM （FRAM）、相變記憶體等）。

傳統的Goldmann 壓平式眼壓計 (Goldmann Applanation Tonometry, GAT)，於測量眼壓前，需對病人眼部進行麻醉，並對眼睛滴螢光素。接著，病人坐在裂隙燈前，將頭部置於頦架上，在裂隙燈的照射下將插接在裂隙燈上的眼壓計測壓頭觸壓角膜。觀察測壓頭的影像直到角膜完全被測壓頭壓平，即角膜的壓平面積正好等於壓頭的表面面積。之後，再將眼壓計的總施力除以壓頭的表面面積，即可得到此時的眼壓值。

而依據Goldmann 壓平式眼壓計 (Goldmann Applanation Tonometry, GAT)的原理，可得知將角膜的目標表面恰好完全壓平時的壓力值即為眼壓。因此，對應本申請之眼壓檢測裝置1，在偵測施力F與位移d的變化過程中，透過界定特徵臨界點P _i，來評估角膜110壓平的程度。亦即，藉由找出施力元件10與角膜110的目標表面T恰好完全壓平時的施力F，並藉此換算為眼壓。此外，角膜110的目標表面T恰好完全壓平是指目標表面T被壓平的面積等於施力元件10的表面12的面積A。藉由測量施力F與位移d的關係曲線所得之特徵臨界點P _i，可以取代過去需用裂隙燈，螢光劑，光學稜鏡等方式來決定眼壓的方式。此外，若是隔著眼瞼來測量眼壓時，上述的既有技術之光學方法均不適用。因此，本申請亦可藉由測量施力F與位移d的關係曲線所得的特徵臨界點的方法改進眼壓測量方式（容後詳述），以增加眼壓測量的便利性與實用性。

圖2是根據本申請的實施例的眼壓檢測裝置的施力與位移的關係曲線圖。圖3A至圖3E是根據本申請的實施例的眼壓檢測方法的示意圖。請同時參考圖1、圖2與圖3A至圖3E。

如圖3A所示，在起始位置時，施力元件10的表面與角膜110接觸，且施力元件10並未對角膜110施力，將此時施力元件10的位置定義為原點。因此，定義此時施力元件10的施力F=F1=0，施力元件10的位移d=d1=0。施力元件10與角膜110的目標表面T的接觸面積S=S1=0。

如圖3B所示，施力元件10對角膜110施加F=F2的力。角膜110受施力F2後產生形變，施力元件10沿方向X位移d=d2。此時施力元件10與角膜110的目標表面T的接觸面積S=S2。此時目標表面T的接觸面積S2小於施力元件10的表面12的面積A，即S=S2＜A。

如圖3C所示，施力元件10對角膜110施加F=F3的力。角膜110受施力F3後產生形變，施力元件10繼續沿方向X位移d=d3。此時施力元件10與角膜110的目標表面T的接觸面積S=S3。此時目標表面T的接觸面積S3等於施力元件10的表面12的面積A，即S=S3=A。此時角膜110的壓平程度視為剛好完全壓平，可以施力F與位移d的關係曲線200的特徵臨界點來定義。此時的施力F=F3是剛好是施力元件10讓角膜110完全壓平時所施的力。將此施力F=F3換算為眼壓，依據前述Goldmann 壓平式眼壓計 (Goldmann Applanation Tonometry, GAT)的原理，此時的壓力值P=F3/A即為眼壓。

如圖3D所示，施力元件10對角膜110施加F=F4的力。角膜110受施力F4後產生形變，施力元件10繼續沿方向X位移d=d4，角膜110繼續沿方向X凹陷，但是此時施力元件10與角膜110的目標表面T的接觸面積S=S4，此接觸面積S4並未增大，而是與施力元件10的表面12的面積A相等。此時接觸面積S4等於施力元件10的表面12的面積A，即S=S4=A。

如圖3E所示，施力元件10對角膜110施加F=F5的力。此時角膜110受施力F5後產生形變，施力元件10繼續沿方向X位移d=d5，角膜110繼續沿方向X凹陷。類似於圖3D的情形，此時施力元件10與角膜110的目標表面T的接觸面積S=S5，接觸面積S5並未增大，而是與施力元件10的表面12的面積A相等。此時接觸面積S5等於施力元件10的表面12的面積A，即S=S5=A。

如圖3A至圖3E所示，藉由施力元件10對角膜110施力F，可以得到如圖2所示的施力F與位移d的關係曲線200。但在實際的量測過程中，由於是連續進行，並沒有辦法明確得知角膜110的壓平程度，也沒有辦法知道何時會達到如圖3C所示角膜110恰好完全被壓平，且目標表面T的接觸面積S3等於施力元件10的表面12的面積A的情形。透過觀察關係曲線200，可以發現在初始透過施力元件10施力F於角膜110時，施力F與位移d的平方成近似正比的曲線關係，目標表面T的接觸面積S小於施力元件10的表面12的面積A（對應圖3A至圖3C），位移d係由角膜110的形變而產生。然而，在施力元件10將角膜110完全壓平之後，目標表面T的接觸面積S持續等於施力元件10的表面12的面積A，但眼球100開始反凹變形（對應圖3C至圖3E），此時的位移d改由眼球100的形變而產生。

據此，在關係曲線200上定義一特徵臨界點P _i。特徵臨界點P _i對應的施力F即代表角膜110恰好完全壓平，且目標表面T的接觸面積S等於施力元件10的表面12的面積A時的施力F。而根據上述關係曲線200中，角膜110在恰好完全壓平之前與之後，其位移d的變化情形可以得知，特徵臨界點P _i為關係曲線200的反曲點202。透過處理元件40對關係曲線200進行數值分析，可以得到關係曲線200的反曲點202。

在數學上，反曲點會落在曲線函數二次微分為零的位置，或是在曲線函數一次微分為極值（極大值或極小值）的位置。因此，處理元件40在分析施力F與位移d的關係曲線200時，為了求得關係曲線200的反曲點202來作為特徵臨界點P _i，可以利用曲線擬合運算來取得關係曲線200的擬合函數，並對此擬合函數進行微分，以求得關係曲線200的反曲點202。

在一些實施例中，擬合函數可以為多項式函數。根據一些實施例，多項式函數的最高次項的冪次大於或等於三次。

在一些實施例中，若擬合函數 ，則擬合函數f(x)的一次微分與二次微分分別為 一次微分： 。 二次微分： 。

由於擬合函數f(x)的反曲點會落在二次微分為零的位置，因此反曲點202所對應的位移d3為 。

因此，藉由曲線擬合運算，可以求得關係曲線200的反曲點202，並以此作為特徵臨界點P _i。此外，由於接觸面積S等於施力元件10的表面12的面積A，可藉由施力F除以施力元件10的表面12的面積A，以得到實際眼壓。詳細來說，處理元件40可根據反曲點202（特徵臨界點P _i）所對應的位移d3，從關係曲線200中得到反曲點202所對應的施力F3，進而求得眼壓P，即 ，

其中，P為眼壓，F _­為施力元件10的施力，A為施力元件10的面積。

圖4是根據本申請的實施例的眼壓測試平台的示意圖。圖5A是根據本申請的實施例的眼壓檢測裝置的施力與位移的關係曲線圖。請先參考圖4，在此實施例中，設計一眼壓測試平台2，其具有一連通管100’，連通管100’內含有溶液。在連通管22的一開口端設有一液壓感測器22，可透過控制注入於連通管110’中的液體量，經液壓感測器22感測液位面L的液壓，來模擬具有特定眼壓的眼球100。此外，在連通管100’的另一開口端，於液位面L的位置貼附有人工角膜110’，以此模擬本申請的角膜110。因此，在一實驗例中，提供厚度0.5mm、橫徑12mm、垂直徑11mm的人工角膜110’，並注入適當溶液量於連通管100’，使液壓感測器22所偵測的液壓達15mmHg，藉以模擬具有15 mmHg眼壓的眼球100狀態。以眼壓檢測裝置1對人工角膜110’施力F，透過力感測元件20以及位移感測元件30的感測，經處理元件40的分析而得到如圖5A所示的施力與位移的關係曲線400。

根據一些實施例，當對施力與位移的關係曲線400進行曲線擬合運算時，擬合函數f(x)可為多項式函數，其中多項式函數的最高次項的冪次大於或等於三次，本申請並不以此為限。如圖5A所示，在本實施例中，關係曲線400的擬合函數f(x)為三次多項式，擬合函數f(x)=-8.9391x ³+17.041x ²+2.1108x+0.0556。

處理元件40根據擬合函數f(x)計算取得關係曲線400的反曲點412，並以反曲點412作為特徵臨界點P _i。根據擬合函數f(x)，反曲點412所對應的位移d=0.635 mm，施加力量為f(0.635)=5.978g。由於施力元件10的壓平面為圓形，直徑為6.12mm，換算後，相當於14.945 mmHg的壓力，與人工角膜110’設定的眼壓15mmHg相近。

因此，如圖5A所示，藉由眼壓檢測裝置1量測施力F與位移d的關係曲線400，並以曲線擬合運算求出關係曲線400的反曲點412作為特徵臨界點P _i，進而由特徵臨界點P _i得到眼壓值。

圖5B根據本申請的實施例的眼壓檢測裝置的施力與位移的關係曲線的斜率與位移的關係示意圖。請同時參考圖5A與圖5B。在此實施例中，以眼壓檢測裝置1對人工角膜110’施力F，透過力感測元件20以及位移感測元件30的感測，經處理元件40的分析而得到如圖5A所示的施力與位移的關係曲線400。

另一方面，在施壓過程中，可感知施力-位移 (Force-Displacement)變化。當取得連續2個位移d及2個施力F訊號時，可透過處理元件40計算施力F與位移d的關係曲線的斜率ΔF/Δx，在斜率為極值（極大值或極小值）的點，即為特徵臨界點P _i。

如圖5B所示，關係曲線500為圖5A的關係曲線400的斜率對位移的關係曲線。

根據一些實施例，處理元件40利用曲線擬合運算來取得斜率與位移的關係曲線500的擬合函數f(x)。擬合函數f(x)可為多項式函數，其中多項式函數的最高次項的冪次大於或等於二次，本申請並不以此為限。如圖5B所示，在本實施例中，對關係曲線500以六次多項式進行擬合，得到擬合函數f(x)= 875.92x ⁶- 2400.1x ⁵+ 2355.8x ⁴- 1001.7x ³+ 154.41x ²+ 18.241x + 3.7629。

經處理元件40計算得到擬合函數f(x)的極（大）值落在點512，亦即在點512處，斜率的改變趨勢反轉，是為特徵臨界點P _i。根據擬合函數f(x)，特徵臨界點P _i（點512）所對應的位移d=0.68 mm，施加力量為6.5g。由於施力元件10的壓平面為圓形，直徑為6.12mm，換算後，相當於16.25mmHg的壓力，與人工角膜110’設定的眼壓15mmHg相近。

在其他實施例中，擬合函數f(x)也可為二次至五次的多項式，所得到的結果與本實施例中六次多項式的結果相近。

因此，如圖5A與圖5B所示，藉由眼壓檢測裝置1量測施力F與位移d的關係曲線400，並計算出關係曲線400的斜率與位移的關係曲線500，並以擬合函數f(x)求出極大值（即點512）作為特徵臨界點P _i，進而由特徵臨界點P _i的位移d從關係曲線400中得到對應的施力F，以得到眼壓值。

由於圖5A與圖5B是以不同的方法來求得特徵臨界點P _i，因此得到的結果雖略有不同，但在兩者所得到的結果彼此均在可容許的誤差範圍內，因此可視為兩者得到一致的結果，皆近似於模擬的設定值。

在圖1所示的實施例中，因眼壓檢測裝置1的施力元件10直接與角膜110接觸，在實際操作時往往會造成受測者的不適。然而，在另一個實施例中，眼壓檢測裝置可同時對眼瞼與角膜施力。此時，受測者的眼睛可以閉起來，以眼瞼覆蓋住角膜，角膜不會直接接觸眼壓檢測裝置的方式來檢測眼壓。

圖6是根據本申請的實施例的眼壓檢測裝置的示意圖。圖6與圖1所示的眼壓檢測裝置1相同，在此不再贅述。但要注意的是，在圖6中，眼壓檢測裝置1在使用的時候，施力元件10並不直接接觸角膜110，而是與位於角膜110前方的眼瞼120接觸。因此施力元件10在施力F時會同時對眼瞼120與角膜110施壓。

圖7是根據本申請的實施例的眼壓檢測裝置的施力與位移的關係曲線圖。

由於角膜110為貼附在眼球100表面的組織，因此可把角膜110與眼球100視為一個整體。當對眼球100的角膜110與眼瞼120同時施壓的時候，可把角膜110（包含眼球100）與眼瞼120視為分別具有彈力係數k1與k2的兩個彈簧。因此角膜110（包含眼球100）與眼瞼120整體而言可以視為一組具有彈力係數k的等效串接彈簧。

請參考圖7。如圖7所示，關係曲線700是眼壓檢測裝置1直接對角膜110施力F所得到的施力與位移的關係曲線，並透過如圖5A所述的方法得到關係曲線700的反曲點702作為特徵臨界點P _i。在此實施例中，特徵臨界點P _i的位移d約為0.6mm，而施力F為8g。在其他實施例中，亦可透過如圖5B所述的方法得到特徵臨界點P _i，並不以此為限。

另一方面，關係曲線710是眼壓檢測裝置1對角膜110與眼瞼120同時施力F所得到的施力F與位移d的關係曲線。當施力元件10同時對眼球100的角膜110與眼瞼120施壓時，可以定義一分界點712將關係曲線710分為第一曲線部分與第二曲線部分。在第一曲線部分中，由於眼瞼120的剛性較角膜110低約1/8，因此假設眼瞼120的彈力係數k2遠小於角膜110（包含眼球100）的彈力係數k1，即k2＜＜k1，因此結構上視為等效串接彈簧的彈力係數k約相當於眼瞼120的彈力係數k2，即k≈k2。因此在施壓過程的第一曲線部分中，角膜110（包含眼球100）與眼瞼120的整體位移變化幾乎由眼瞼120變形所致。因此，第一曲線部分又可稱為眼瞼區R1，即關係曲線710由原點到分界點712之間。

在施壓過程的第二曲線部分中，眼瞼120因為在第一階段以經受力而被壓縮，此時的眼瞼120可視為不可壓縮體，眼瞼120的彈力係數k2趨近於無限大，即k2≈∞。此時，等效串接彈簧的彈力係數k等於角膜110（包含眼球100）的彈力係數k1，即k≈k1。因此施壓過程的第二曲線部分相當於對眼球100的角膜110施壓，故第二曲線部分又可稱為角膜區R2，即關係曲線710的其餘部分。

比較關係曲線700與關係曲線710可知，由於關係曲線710是透過眼壓檢測裝置1對角膜110與眼瞼120同時施力F所得到的施力與位移的關係曲線，在曲線的變化上比關係曲線700多了眼瞼區R1，因此關係曲線710在角膜區R2的變化可視為關係曲線700的位移（shift）。

藉由處理元件40來分析關係曲線710，可運算得到眼瞼區R1與角膜區R2的分界點712。在一些實施例中，分界點712可以下述方式求得。如前所述，眼瞼區R1的彈力係數k≈k2，而角膜區R2的彈力係數k≈k1，因此對應在關係曲線710的變化上，可以得知關係曲線710在眼瞼區R1的斜率應會趨近於k2，而在角膜區R2的斜率應會趨近於k1。因此，可根據關係曲線710在眼瞼區R1的斜率選定第一切線L1，另可根據關係曲線710在角膜區R2的斜率選定第二切線L2。如圖7所示，計算第一切線L1與第二切線L2的交點N，結果顯示交點N落在對應位移值約為0.58mm左右，根據交點N之0.58mm的位移值對應於關係曲線710中，即得分界點712。此外，分界點712所對應的施力為Fe。

以分界點712設為新座標的原點，並以如同圖5A或圖5B所述的純量測角膜之方式，分析在角膜區R2的關係曲線710，找出特徵臨界點P _i，並計算特徵臨界點P _i所對應的施力F，再由(F-Fe)/A即可求得眼壓。

如前所述，在進行眼壓檢測時，將眼壓檢測裝置1的施力元件10沿方向X對眼球100上的角膜110以及覆蓋在角膜110上的眼瞼120進行施力F，使得眼瞼120與角膜110產生形變。在量測過程中，透過力感測元件20感測沿著方向X的施力F，以及透過位移感測元件30感測沿著方向X的位移d。處理元件40接收來自力感測元件20與位移感測元件30的感測結果，以獲得施力F與位移d的關係曲線710。接著，處理元件40會進一步分析施力F與位移d的關係曲線710，以取得關係曲線710的分界點712，分界點712係將關係曲線710分為第一曲線部分（眼瞼區R1）與第二曲線部分（角膜區R2），且分界點712所對應的施力Fe為第一施力。之後，再以分界點712設為新座標的原點，分析第二曲線部分以得到特徵臨界點P _i，且特徵臨界點P _i所對應施力F為第二施力。最後，再根據第二施力F與第一施力的差計算出眼壓。

圖8是根據本申請的實施例的眼壓檢測裝置的施力與位移的關係曲線圖。請參考圖8，在此實施例中，係使用如圖4所示之眼壓測試平台2進行測試，實驗條件及參數與前述一致，於此不再贅述。但要注意的是，在本實施例中，另使用雞皮來模擬眼瞼120，眼壓檢測裝置1對不同情形下人工角膜110’與雞皮（模擬眼瞼120）的組合進行眼壓測量。此外，根據本實施例的參數計算，在眼壓值為15mmHg的情形下，相當於人工角膜110’受到6克的施力F。

範例1為眼壓檢測裝置1直接對人工角膜110’施力F進行量測，結果如關係曲線800所示。以類似圖5A所述的方法求得關係曲線800的反曲點802，得到人工角膜110’所受到的力為5.97克，接近理論值6克。

範例2為眼壓檢測裝置1對雞皮a（模擬眼瞼）與人工角膜110’同時施力F進行量測。實驗時以厚度為2-3公厘的雞皮a覆蓋人工角膜110’，以模擬眼瞼120覆蓋角膜110的情形。結果如關係曲線810所示。以前述方法求得關係曲線810的眼瞼區R1與角膜區R2的分界點812，並以分界點812所對應的施力Fe=1.94克作為新原點，對角膜區R2的關係曲線810計算出反曲點814，得到反曲點814所對應的施力F為7.97g。根據上述結果，計算人工角膜110’所受到的施力為(F-Fe)=(7.97-1.94)=6.03克，接近理論值6克。

範例3為眼壓檢測裝置1對雞皮b（模擬眼瞼）與人工角膜110’同時施力F進行量測。實驗時以厚度為約2-3公厘的雞皮b覆蓋人工角膜110’，以模擬眼瞼120覆蓋角膜110的情形。結果如關係曲線820所示。以前述方法求得關係曲線820的眼瞼區R1與角膜區R2的分界點822，並以分界點822所對應的施力Fe=2.18克作為新原點，對角膜區R2的關係曲線820計算出反曲點824，得到反曲點824所對應的施力F為8.19克。根據上述結果，計算人工角膜110’所受到的施力為(F-Fe)=(8.19-2.18)=6.01克，接近理論值6克。

範例4為眼壓檢測裝置1對雞皮c（模擬眼瞼）與人工角膜110’同時施力F進行量測。實驗時以厚度為約2-3公厘的雞皮c覆蓋人工角膜110’，以模擬眼瞼120覆蓋角膜110的情形。結果如關係曲線830所示。以前述方法求得關係曲線830的眼瞼區R1與角膜區R2的分界點832，並以分界點832所對應的施力Fe=2.57克作為新原點，對角膜區R2的關係曲線830計算出反曲點834，得到反曲點834所對應的施力F為8.63克。根據上述結果，計算人工角膜110’所受到的施力為(F-Fe)=(8.63-2.57)=6.06克，接近理論值6克。

詳細量測結果如表1所示。

表1：模擬具有15mmHg眼壓之角膜與不同眼瞼之驗證結果

單位 (g)	範例1	範例2	範例3	範例4
反曲點 (F)	5.97	7.97	8.19	8.63
新原點 (Fe)		1.94	2.18	2.57
角膜所受的力量 (F-Fe)	5.97	6.03	6.01	6.06
15mmHg眼壓對應之施力理論值	6	6	6	6

因此，本申請所提出的眼壓檢測裝置，可藉由測量施力元件對角膜施力與位移的關係曲線，透過處理元件計算求得關係曲線的特徵臨界點，進而計算出眼壓。

此外，本申請所提出的眼壓檢測裝置與眼壓量測方法，可在對角膜直接施力，或是透過眼瞼對角膜間接施力的情形下，藉由量測施力與位移的關係曲線，運用數據分析以求得眼壓值，可減少眼壓測量時的不適感。

雖然本申請已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本申請，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本申請的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本申請的保護範圍當視後附的申請專利範圍及其均等範圍所界定者為準。

1:眼壓檢測裝置 2:眼壓測試平台 10:施力元件 12:表面 20:力感測元件 22:液壓感測器 30:位移感測元件 40:處理元件 100:眼球 100’:連通管 110:角膜 110’:人工角膜 120:眼瞼 200、400、500、700、710、800、810、820、830:曲線 202、412、702、714、802、814、824、834:反曲點 712、812、822、832:分界點 d、d1、d2、d3、d4、d5:位移 F、Fe:施力 f(x):擬合函數 L:液位面 L1、L2:線 N:焦點 P _i:特徵臨界點 R1:眼瞼區 R2:角膜區 T:目標表面 S、S1、S2、S3、S4、S5、S':接觸面積 X:方向

圖1是根據本申請的實施例的眼壓檢測裝置的示意圖。 圖2是根據本申請的實施例的眼壓檢測裝置的施力與位移的關係曲線圖。 圖3A至圖3E是根據本申請的實施例的眼壓檢測方法的示意圖。 圖4是根據本申請的實施例的眼壓測試平台的示意圖。 圖5A是根據本申請的實施例的眼壓檢測裝置的施力與位移的關係曲線圖。 圖5B根據本申請的實施例的眼壓檢測裝置的施力與位移的關係曲線的斜率與位移的關係曲線圖。 圖6是根據本申請的實施例的眼壓檢測裝置的示意圖。 圖7是根據本申請的實施例的眼壓檢測裝置的施力與位移的關係曲線圖。 圖8是根據本申請的實施例的眼壓檢測裝置的施力與位移的關係曲線圖。

1:眼壓檢測裝置

10:施力元件

12:表面

20:力感測元件

30:位移感測元件

40:處理元件

100:眼球

110:角膜

T:目標表面

X:方向

Claims (15)

1. 一種眼壓檢測裝置，包括： 一施力元件，適於沿一方向對一眼球的角膜上的一目標表面進行施力，使得所述目標表面產生形變； 一力感測元件，與所述施力元件耦合，適於感測所述施力元件沿所述方向的所述施力； 一位移感測元件，與所述施力元件耦合，適於感測所述施力元件沿所述方向的位移；以及 一處理元件，電性連接所述力感測元件與所述位移感測元件，以獲得所述施力與所述位移的關係曲線， 其中，所述處理元件分析所述施力與所述位移的所述關係曲線，以得到一特徵臨界點，並根據所述特徵臨界點對應的所述施力求得所述眼球的眼壓值。
2. 如請求項1所述的眼壓檢測裝置，其中所述處理元件利用曲線擬合運算來取得所述施力與所述位移的所述關係曲線的一擬合函數，並對所述擬合函數計算以求得所述施力與所述位移的所述關係曲線的一反曲點，所述特徵臨界點即為所述反曲點。
3. 如請求項2所述的眼壓檢測裝置，其中所述反曲點為所述擬合函數二次微分為零的位置。
4. 如請求項2所述的眼壓檢測裝置，其中所述擬合函數為多項式函數，所述多項式函數的最高次項的冪次大於或等於三次。
5. 如請求項1所述的眼壓檢測裝置，其中所述處理元件計算所述施力與所述位移的所述關係曲線的斜率，並利用曲線擬合運算來取得所述斜率與所述位移的關係曲線的一擬合函數，並對所述擬合函數計算極值而得所述特徵臨界點。
6. 如請求項5所述的眼壓檢測裝置，其中所述擬合函數為多項式函數，所述多項式函數的最高次項的冪次大於或等於二次。
7. 一種眼壓檢測方法，包括： 沿一方向對一眼球的角膜上的一目標表面進行施力，使得該目標表面產生形變； 感測沿所述方向的所述施力； 感測沿所述方向的位移； 獲得所述施力與所述位移的關係曲線； 分析所述施力與所述位移的所述關係曲線，以得到一特徵臨界點；以及 根據所述特徵臨界點對應的所述施力求得於所述眼球的眼壓值。
8. 如請求項7所述的眼壓檢測方法，其中分析所述施力與所述位移的所述關係曲線，以得到所述特徵臨界點的步驟更包括： 利用曲線擬合運算來取得所述施力與所述位移的所述關係曲線的一擬合函數； 對所述擬合函數進行微分，以求得所述施力與所述位移的所述關係曲線的一反曲點；以及 以所述反曲點作為所述特徵臨界點。
9. 如請求項8所述的眼壓檢測方法，其中所述反曲點為所述擬合函數二次微分為零的位置或所述擬合函數一次微分為極值的位置。
10. 如請求項7所述的眼壓檢測方法，其中分析所述施力與所述位移的所述關係曲線，以得到所述特徵臨界點的步驟更包括： 計算所述施力與所述位移的所述關係曲線的斜率； 利用曲線擬合運算來取得所述斜率與所述位移的所述關係曲線的一擬合函數；以及 對所述擬合函數計算極值而得所述特徵臨界點。
11. 一種眼壓檢測方法，包括： 沿一方向對一眼球上的角膜以及覆蓋在所述角膜上的眼瞼進行施力，使得所述眼瞼與所述角膜產生形變； 感測沿所述方向的所述施力； 感測沿所述方向的位移； 獲得所述施力與所述位移的關係曲線； 分析所述施力與所述位移的所述關係曲線，以得到所述施力與所述位移的所述關係曲線的分界點，所述分界點所對應的施力為第一施力，所述分界點將所述施力與所述位移的所述關係曲線分為第一曲線部分與第二曲線部分，其中所述第一曲線部分為所述施力與所述位移的所述關係曲線的原點到所述分界點之間，所述第二曲線部分為其餘的所述施力與所述位移的所述關係曲線； 分析所述第二曲線部分，以得到一特徵臨界點，所述特徵臨界點對應的所述施力為第二施力；以及 根據所述第二施力與所述第一施力的差求得所述眼球的眼壓值。
12. 如請求項11所述的眼壓檢測方法，其中分析所述施力與所述位移的所述關係曲線，以得到所述施力與所述位移的所述關係曲線的所述分界點的步驟包括： 根據第一曲線部分的斜率選定一第一切線； 根據第二曲線部分的斜率選定一第二切線； 計算出所述第一切線與所述第二切線的交點，根據所述交點對應之所述位移，對應至所述施力與所述位移的所述關係曲線，即得所述分界點。
13. 如請求項11所述的眼壓檢測方法，其中分析所述第二曲線部分，以得到所述特徵臨界點的步驟包括： 利用曲線擬合運算來取得所述第二曲線部分的一擬合函數； 對所述擬合函數進行微分，以求得所述第二曲線部分的一反曲點；以及 以所述反曲點作為所述特徵臨界點。
14. 如請求項13所述的眼壓檢測方法，其中所述反曲點為所述擬合函數二次微分為零的位置或所述擬合函數一次微分為極值的位置。
15. 如請求項11所述的眼壓檢測方法，其中分析所述第二曲線部分，以得到所述特徵臨界點的步驟包括： 計算所述第二曲線部分的斜率； 利用曲線擬合運算來取得所述斜率與所述第二曲線部分的一擬合函數；以及 對所述擬合函數計算極值而得所述特徵臨界點。

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