专利名称：薄膜气平衡眼压计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及眼科检测仪器，具体来说是一种利用薄膜气平衡测量法的眼压计。
眼压测量远比体温测量复杂，因为它只能隔层眼膜间接测量。所以虽然从1884年首例眼压计问世以来已有一百多年，人们仍在这一领域孜孜探求。其中包括Schiotz(压陷式)眼压计，1905年问世。Maclakov(压平式)眼压计-1884年问世。Goldmann(压平)眼压计-1955年问世。Perkins(压平)眼压计，便携式。Mackay-Marg(压平)眼压计，1960年问世。60年代末发展了一种便携的Pneumotonometer(气动)眼压计。
以上各眼压计均为接触式。角膜娇嫩，既易感染，又易划伤，要十分注意消毒和安全操作。80年代发展了NCT(不接触式眼压计)，用一个喷咀在眼前严格的地点和严格的方向向角膜喷射一股空气流，气流的压强在变化，角膜形变作相应变化。用精密光学系统测定形变，并同步监察气流压强，电子装置处理扫描数据，从而算出并显示眼压。NCT的优点是不接触、安全、迅速、不存在麻醉、消毒问题，是当今医院希望配备的固定设备。但价格太贵，也难以向便携方向发展。
本实用新型的目的即在于针对上述接触式眼压计，由于角膜娇嫩，既易感染，又易划伤，而现有的非接触式眼压计价格昂贵，不便携带等方面的问题，而提供一种薄膜气平衡眼压计。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的一种薄膜气平衡眼压计主要由探头、探头架、判平器、气源和电磁阀组成，所说的探头(2)，它是由一段端平面蒙有弹性薄膜(201)的金属管(204)构成的，在金属管(204)内充满气压Pg可调的空气；探头(2)插装在探头架(3)上，探头架(3)由滑管(301)、轴承(302)、胶管(303)、屏蔽线(304)、三通管(306)、轴承(307)和胶圈(305)组成。在金属管(204)内还有一内芯管(202)，两管同轴，中间有绝缘层(205)，绝缘层(205)与内芯管(202)的端面齐平，较金属管(204)的端面内缩一微小深度σ；弹性薄膜(201)表面具有金属层。σ＝10～20μm。所说的判平器由振荡器(401)、(402)、拍频器(403)、整形器(404)、滤波器(405)、同步采样开关(406)、采样电容(407)、保持器(408)和比较器(409)组成。
气平衡眼压测量吸取了眼压测量发展中的积极成果又有发展，具有以下优点和效果1、薄膜作压强比较器，并用电子测控，取Mackag-Marg之长，灵敏、迅速、不用麻醉。使用方便。
2、和角膜韧性无关，可靠性高。
3、测量姿态不受限制。
4、仪器自成完整体系，体积小、轻、便携。
5、不用特别昂贵器件材料，价格能为广大医院接受。
本实用新型用很轻的薄膜比较眼压和可调气压，当薄膜变为平面时，眼压等于易测定的气压。本法据此叫做薄膜气平衡眼压测量方法。本实用新型具有携带方便、价格便宜且不易划伤和感染角膜等优点。
附图的图面说明如下
图1为气平衡眼压测量原理图图2为气平衡眼压测量系统结构图图3为薄膜电容探头结构示意图图4为电路框图图5为眼压计电路图图6为探头架和探头盒的结构示意图
图1说明本实用新型的工作原理。图中1.眼101.角膜102.虹膜103.角膜、虹膜间前房，其中充满前房水。房水以压强Pe作用于角膜，使其外凸。Pe就是眼科大夫想知道并千方百计设法测定的生理参数。
本实用新型的核心硬件是探头2，它是一段端平面蒙以弹性薄膜201的金属管204(直径2-3mm)，管中空腔充满气压Pg可调的空气203。测量眼压时，薄膜201压触角膜101，二者贴而为一，成为两侧压强Pe、Pg的比较器；Pe＞Pg时膜内凹；Pe＜Pg时膜外凸；Pe＝Pg时膜为平面。因此，只要调整气压Pg并准确判定膜是平面，眼压就等于易于测定的气压Pg。特别指出，这一重要特性和角膜的韧性无关。
图2为眼压测量系统结构图。图中有探头2、探头架3、通气软管10、连通探头到进气电磁阀7的气路、微型气泵601、储气室602、清零阀8、指示眼压Pe的气压表9。
探头架3给微小的探头2定位、通气，并在测量时给出合适的测量压力。详情专节阐述。
气泵601给储气室602充气，维持一定的气压。电磁阀7控制气路进气，本身则受Pg是否小于Pe，也即膜201是否内凹控制。
膜201的判平器4，要求膜内凹时，判平器4输出高电平，A4＝1，否则输出低电平，A4＝0。如何实施见实施例。
驱动器5受A4控制。A4＝1，它给电磁阀7通电，打开阀门，向气路送气，气压Pg升高，膜201趋平，最后Pg＝Pe，膜变平，A4＝0，阀关闭。气压表指示眼压Pe。
系统有记忆功能，取下探头，虽然薄膜外凸，仍有A4＝0，阀仍关闭，气路保持气压不变，一直到按下清零键K8，排净气体为止。
每次新测量前，按清零键K8清除旧存气体，Pg＝0。测量时只要用探头压触角膜，就会自动启动测量程序，最后给出结果，全过程时间在一秒钟以内。
实施气平衡眼压测量的关键是怎样判定薄膜内凹。本实用新型用薄膜电容探头作为薄膜形状传感器。图3A为示意图。图中201仍为薄膜，但内侧镀金属层成为导电膜；204仍为金属管，但成为外管，中间有一通气的金属内芯管202，两管同轴，中间隔绝缘层205。202、205端面共面，较204的端平面内缩一微小深度σ(10～20μm)，薄膜201、芯管202端面间形成一个电容，容量Cs对薄膜201的形状，也就是对压差ΔP＝P膜外-P膜内(测量时就是ΔP＝Pe-Pg)十分敏感。图3B示意Cs(ΔP)函数关系。Cs(ΔP)具体函数并不重要，重要的是1.Cs(ΔP)是ΔP的单调增加函数；2.Cs(0)＝Cso唯一；3.CsΔP＞0＞Cso。由此得出薄膜电容的一个重要特性当整个环内膜和角膜贴合时1.如果Cs＝Cso，薄膜必为平面；2.如果Cs＞Cso，薄膜必定内凹。
图4为用电容探头的判平器及驱动器电路框图。图中401～409为判平器，501～502为驱动器(各对应图2的4和5)。
电容探头将判平问题转变为判定Cs(ΔP)＞Cso。实施例用一系列转换实现判平，见图4。1.401一以探头电容Cs为定频元件的振荡器，作Cs→fs变换，对应Cso fs(0)＝fso，Cs(ΔP)单调增加，fs(ΔP)单调减小。实施例fso≈550KHZ，探头压触角膜之初，膜内凹最深，fs-500KHZ，变化50KHZ，相对变化9％；2.为提高灵敏度，将fs向低段频移，402-本地振荡器，频率fL-480KHZ，403-拍频器，将fs和fL相拍，得差频Fs，频率由70KHZ到20KHZ，Fso＝70KHZ，变化仍为50KHZ，但相对变化增大到70％。因是内差，Fs(ΔP)仍为单调减小；3.404-整形器，将404输出的频率Fs的正弦波变为频率仍为Fs的等幅、等宽的矩形波。此波的直流分量正比于频率Fs；4.405-RC滤波器，滤出直流分量Es(ΔP)，Es(ΔP)也是单调减小函数，对应于Cso，Es(O)＝Eso。Es及Eso分别叫做信号直流和平面直流；5.409-比较器，将Es和Eso比较，要求在膜内凹，Es＜Eso时，比较器输出高电平，A4(即A409)＝1，否则A4＝0。具体方法，以Es(ΔP)作为反相输入μ-，而以数值等于Eso的直流电压作为同相输入μ+。
到此，401～405和409实现了判平要求。
但用不变的电压作同相输入μ+不能保证长期正确工作。因为环境、电源、器件参数等的变化都会引起振荡频率等等的变化，Eso实际是变化的。不过它也不是迅变量，电源稳定之后，Eso在一两小时内不会有显著变化。因为眼压测量由准备到完成至多以分计算，所以实施例不采用复杂而昂贵的长期稳定措施，而在新测量前清零的同时，同步刷新μ+为该时刻的平面直流Eso。图中406-和清零键同步的采样开关；407-采样电容Cm；408-保持器。406清零时导通，Es对Cm充电，故电容电压Ucm＝Eso，清零后，电容保持电压不变，408将Cm和负载同相输入电路隔离，Cm电压可保持一两小时没有显著的变化。
最后，图4 501～502为电磁阀驱动器。501-整形电路，将判平信号A4整形，高电平接近电源，低电平接近零；502-功率驱动器。A4＝1时，A5＝1，502输出电流，电磁阀7工作。
电容式气平衡眼压计原理电路见图5。图中标出了和图4对应的框标号。因多属常规电路，不作系统说明。只说明4点1.401、402两振荡器用非门构成，输出是方波，而拍频宜用正弦波，故用R1C1L1、R2C2L2对基波谐振，次级输出频率分别为fs和fL的正弦波；2.403用三极管BG1作拍频器，输出频率Fs的正弦波；3.BG2、IC2A、IC2B共同组成404整形器；BG2将正弦波放大成梯形；IC2A为与门，将梯形波变为波形良好的等幅方波；C3R3微分电路将等幅方波变为正指数波，再由IC2B与门变为等幅等宽方波；4.R4C4积分电路，滤出直流信号Es。
其余电路均属常规，不赘。
探头很小，不便用手操作，实施例将它插装在探头架3上(该探头架固定在盒状的探头盒内)。探头架3不仅给它定位，测量时还通过它给角膜合适的压力。图6示意表示探头架3和固定它的探头盒。医生持探头盒测量眼压。探头架为滑管轴承结构。图中301-滑管；302-轴承，限制滑管只能轴向在一定范围内滑动。滑管左端开口，藉中继胶管303和探头2连通。不仅机械相联，胶管303和探头2的结合部还和探头的内芯202、外管204电接触，用细软的特制的屏蔽线304将薄膜电容Cs引接到振荡器401，作为振荡器的定频元件。
滑管右端的T形三通(结点a)和另一结点b的三通管306同轴相对，三通管306紧固于轴承307，308为紧固螺丝。两T形三通用两段细胶管作半圆气密连接。三通管306的盒外部分就是连接气路软管10的探头接口。
两半圆胶圈组成一完整胶圈305，两结点ab连线和滑管301同轴。自由状态下胶圈是圆形，ab是直径。压缩ab，胶圈变为椭圆，ab成为短轴，胶圈305产生弹力W。固定结点b，胶圈305在a点将弹力作用于探头系统。不测量时，系统为轴承302右端所阻，力作用于302。测量时，探头系统右移和302脱离，此力通过探头系统压角膜，构成测量压力的全部或主要部分。
权利要求1.一种薄膜气平衡眼压计主要由探头、探头架、判平器、气源和电磁阀组成，其特征在于所说的探头(2)，它是由一段端平面蒙有弹性薄膜(201)的金属管(204)构成的，在金属管(204)内充满气压Pg可调的空气；探头(2)插装在探头架(3)上，探头架(3)由滑管(301)、轴承(302)、胶管(303)、屏蔽线(304)、三通管(306)、轴承(307)和胶圈(305)组成。
2.根据权利要求1所述的薄膜气平衡眼压计，其特征在于在金属管(204)内还有一内芯管(202)，两管同轴，中间有绝缘层(205)，绝缘层(205)与内芯管(202)的端面齐平，较金属管(204)的端面内缩一微小深度σ；弹性薄膜(201)表面具有金属层。
3.根据权利要求2所述的薄膜气平衡眼压计，其特征在于σ＝10～20μm。
4.根据权利要求1所述的薄膜气平衡眼压计，其特征在于所说的判平器由振荡器(401)、(402)、拍频器(403)、整形器(404)、滤波器(405)、同步采样开关(406)、采样电容(407)、保持器(408)和比较器(409)组成。
专利摘要本实用新型涉及一种利用薄膜气平衡测量法制成的眼压计,它的探头是由一段端面蒙有弹性薄膜的金属管构成的,探头装在探头架上,在探头架上还装有滑管、胶管、屏蔽线、胶圈、振荡器等。本实用新型用很轻的薄膜比较眼压和可调气压,既不会划伤和感染角膜又具有携带方便、价格便宜等特点。
文档编号A61B3/16GK2300372SQ97219199
公开日1998年12月16日 申请日期1997年7月11日 优先权日1997年7月11日
发明者张晓桦 申请人:张莱