专利名称：便携式眼压计的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种眼压测量装置，特别是涉及一种接触式便携眼压测量装置。
背景技术：
眼压是眼球内容物(房水、晶状体、玻璃体、血液)作用于眼球壁单位体积压强的大小。长期眼压升高会导致视神经缺血，在相同眼压水平下的耐受力降低，引起神经退行性变，经视网膜转换的电信号不能顺利的传递并刺激大脑枕叶视觉中枢，最终导致相应的不可逆性视野缺损。眼压常常与多种眼病密切相关。目前，青光眼是位居全球第二号不可逆致盲性眼病，据统计，全世界约有原发性青光眼患者6700多万人，我国目前至少有500万名青光眼患者，其中79万人双目失明。这种眼疾的患病率随年龄增长而增长。青光眼以病理性眼压升高，不可逆性视神经萎缩，视野缺损为特征，严重影响着患者的生活质量。在我国，发病率为O. 21%-1. 64%，致盲率10%-20%，是危害中老年人(55-70岁)健康的主要疾病之一。 预防青光眼最常用也是最有效的方式，就是测量患者的眼压，用药物控制眼压的升高。传统的用眼压计眼压测量有两种方法，即植入式与非植入式。尽管植入式可直接测量眼内压，但是由于临床上很难具有可操作性，因此临床必须依靠的是非植入式的间接测量方法。通常意义上的眼压计均可以定义为非植入式间接测量。当今占主导地位的非植入式间接测量主要有两种，一是压陷式眼压计，另外一种是压平式眼压计。压陷式眼压计通常通过探头末端喷出气流到达眼球，在眼球被压陷得瞬间来获得眼内压。这种方法由于没有实际意义上的仪器与眼球直接接触，从而避免了一些疾病的交叉感染，同时也避免了对眼角膜的麻醉，但是由于其昂贵的造价，缺乏较好的精度，对操作者的操作技巧要求较高，可能会对角膜产生不必要的伤害以及需要频繁的维护都使其不能被广泛的用于临床，例如Schiotz眼压计；压平式眼压计通过探头压眼球的外表(如角膜)到一定的面积并且获得对应的压力，从而得到眼内压。中国专利CN 202161301U公开了一种压平眼压计，如图I所示，包括测量头I’、测量连接杆2’、摆杆3’、摆动轴4’、平衡杆5’、摆臂6’、弹簧7’、齿条8’、齿轮16’、齿轮轴9’、旋钮10’、外壳支撑装置17’组成，在测量连接杆2’和摆动轴4’之间设置有弹性零件11’，弹性零件11’两端固定连接在测量连接杆2’和摆动轴4’上，应变片12’固定连接在弹性零件11’上，应变片12’与应变片测量显示装置13做电气连接，以显示应变片12’的测量结果。在测量时，先通过旋转旋钮10’，使测量头I’朝着被测量者方向倾斜，以保证测量头I’在测量时不会对被测量者的眼角膜产生冲击。旋转旋钮10’可以使齿轮轴9’转动，齿轮轴9’上的齿轮16’带动齿条8’移动，齿条8’再推着摆臂6’移动，从而带动摆杆3’，使摆杆3’绕着摆动轴4’转动。弹性零件11’、测量连接杆2’、测量头I’ 一起随着摆动轴4’转动，从而使测量头I’压平眼角膜。通过眼压计外部的裂隙灯显微镜观察，可以判断眼角膜正好被压平。此时应变片12’提取弹性零件11’的变形量，再经应变片测量显示装置13’的放大、模数转换、计算，然后得出测量结果，并显示出来。但是这种眼压计为戈德曼式眼压计，采用这种方法测量时，只能测量特定的压平面积的眼压，即只测量一次眼压值，当测量者技术不熟练，导致测量装置晃动，或者被测量者因紧张出现抖动时，可能会导致测量的结果出现误差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、操作简便的便携式眼压计，在测量眼压时，能够连续动态检测多个眼压值，有效的避免了测量装置晃动或者被测量者抖动时，测量出现误差的情况。本发明便携式眼压计，包括壳体、探头、第一光源、图像传感器、应变片、微处理器、·电源和显示存储器，探头的左端面为圆形，由透明光学材料制作，探头的右端固定安装有至少两根弹性梁，每根弹性梁均垂直于探头的轴线，每根弹性梁的外端均固定连接在壳体的左端，弹性梁上安装有应变片，第一光源、图像传感器、微处理器、电源和显示存储器均安装在壳体内，图像传感器位于探头的右侧，图像传感器的接收窗口的轴线与探头的轴线重合，图像传感器的接收窗口的直径等于或小于探头左端面的直径，第一光源设置在接收窗口的周围，微处理器、显示存储器、应变片、图像传感器和第一光源均与电源连接，应变片、图像传感器和显示存储器均与微处理器连接。本发明便携式眼压计，其中所述图像传感器的接收窗口的左侧设置有凸透镜，凸透镜的中轴线与探头的轴线重合。本发明便携式眼压计，其中所述探头的右端固定套装有环形载体，每个弹性梁的内端均通过载体固定安装在探头上，壳体的左端设置有至少两根支撑梁，支撑梁与弹性梁平行，每根支撑梁均位于弹性梁的左侧，在支撑梁的内端安装有调节支撑梁与载体之间距离的调节螺钉。本发明便携式眼压计，其中所述第一光源呈环形，套装在图像传感器的接收窗口上。本发明便携式眼压计，其中所述探头由玻璃或树脂制作。本发明便携式眼压计，还包括喇叭，喇叭固定安装在壳体内，喇叭与微处理器连接。本发明便携式眼压计，还包括第二光源、显示器和半反镜，显示器和半反镜固定安装在壳体内，半反镜位于凸透镜的左侧，探头的轴线穿过半反镜，半反镜的轴线与探头的轴线成45度夹角，第二光源位于半反镜的正上方或正下方,第二光源为点光源,第二光源发射的光经半反镜反射后，入射到探头的左端面的中心位置，图像传感器与显示器连接。本发明便携式眼压计与现有技术不同之处在于本发明通过第一光源发射光线，当探头左端面与眼球准穹形角膜的顶点未接触时，垂直入射光线在探头侧面和左端面发生折射，射入空气中，在眼球表面和其它物件表面形成反射光，其中部分反射光与环境光一起从探头的左端面射入探头，光线穿过探头后，入射到图像传感器内，图像传感器检测到的为白色区域，当探头左端面与眼球准穹形角膜的顶点开始接触时，此时与探头接触的部位为眼球，探头左端面与眼球接触部分处第一光源发出的光线射入眼球内，同时，与眼球接触的探头左端面的位置没有光线穿过探头后进入图像传感器，图像传感器检测到暗圆形图像，当继续压下探头，压平面积逐渐增大，像传感器检测到的暗圆形图像的直径逐渐增大，在探头压下的过程中，由于探头受力使弹性梁发生弯曲，安装在弹性梁上的应变片能够获得弹性梁的变形量，经放大、数模转换后传递给微处理器，微处理器计算后能够得到压平力，通过图像传感器和应变片能够连续动态的测得有效压平面积和压平力，经过微处理器后，由显示存储器显示并存储起来。因此，该装置在测量眼压时，能够根据微处理器上设定的程序连续动态检测多个眼压值，有效的避免了测量装置晃动或者被测量者抖动时，测量出现误差的情况。下面结合附图对本发明作进一步说明。
图I为现有技术的眼压检测计的主视图；图2为本发明便携式眼压计的主视图；图3为本发明便携式眼压计的第一光源及图像传感器的接收窗口的左视图；
图4为本发明便携式眼压计与眼球接触时的主视图；图5a为图像传感器检测到的图像(暗圆形图像的直径为2毫米)；图5b为图像传感器检测到的图像(暗圆形图像的直径为4毫米)；图5c为图像传感器检测到的图像(暗圆形图像的直径为6毫米)；图6为本发明便携式眼压计的电路连接关系示意图。
具体实施例方式如图2所示，本发明便携式眼压计包括壳体I、探头2、第一光源3、第二光源4、图像传感器5、应变片6、微处理器7、电源8、显示器9和显示存储器10。壳体I呈圆筒状，探头2的左半部分为圆台形，探头2的右半部分为圆柱形，探头2由透明光学材料制作。探头2位于壳体I的左侧。结合图4所示，探头2的右端的外圆周面上固定套装有环形载体11，在载体11上通过螺栓固定安装有两根弹性梁12，两根弹性梁12均垂直于探头2的轴线，且两根弹性梁12关于探头2的轴线对称设置，每根弹性梁12的外端均焊接在壳体I的左端的内壁上，在两根弹性梁12的右端面上均安装有应变片6，应变片6与微处理器7连接。本实施例中采用一对应变片6，在符合安装要求的情况下，应变片6应选择尽量大的尺寸和精度，以满足其线性范围测力要求。应变片优点在于相同的压力下，通过的位移较小，并且能提供相对较高的输出电压；价格便宜，性能稳定；相对于其它眼压计可以简化操作过程。在壳体I的左端设置有两根支撑梁13，支撑梁13与弹性梁12平行，每根支撑梁13均位于弹性梁12的左侧，在支撑梁13的内端安装有调节支撑梁13与载体11之间距离的调节螺钉14。当然，也可设置多根支撑梁13，或者使多根支撑梁13相互连接在一起，形成圆环形。设置支撑梁13的目的是为了进一步固定平衡探头与弹性梁的作用，同时可以通过调节螺钉14来调节载体11与支撑梁13之间的距离，从而达到调节测量力的初始值的目的。当测量时，通过转动调节螺钉14，使调节螺钉14的右端压在载体11上，调节螺钉14给弹性梁12施加预压力，通过调节预压力的大小，能够平衡探头2的自重，使应变片测量到的压平力更准确。很多病毒会通过泪液传染，例如，人们在泪液中发现的普利昂(朊病毒)具有感染性，会从一个人的眼睛通过泪液接触传染给另一个人，并且实践证明受感染的物体不容易被消毒，因此将探头2通过载体11安装在弹性梁12上，每次测量完成后，将连接弹性梁12与载体11的螺栓拧下后，即可方便的更换探头2。探头2由光学玻璃制作。为了降低成本，探头2的材料可以选择低成本的树脂来制作，并且探头2可以用简单的模具将其成型，可以
批量生产。第一光源3、图像传感器5、应变片6、微处理器7、电源8、显示器9和显示存储器10均固定安装在壳体I内。图像传感器5位于探头2的右侧，图像传感器5的接收窗口 15的轴线与探头2的轴线重合，图像传感器5的接收窗口 15的直径等于或小于探头2左端面的直径，在图像传感器5的接收窗口 15的左侧设置有凸透镜16，所述凸透镜16的中轴线与探头2的轴线重合，本实施例中接收窗口 15的直径等于探头2左端面的直径。如图3所示，第一光源3呈环形，套装在所述图像传感器5的接收窗口 15上。第一光源3用于产生入射光，它可以是发出可见光的发光二极管，白炽灯或荧光灯。图像传感器5可以是黑白的或彩色的CCD或CMOS器件，它包含有一分析电路，用来采集如图5a所示的暗圆形图像17的几何参数(面积)。 第二光源4也固定安装在壳体I内，半反镜18位于凸透镜16的左侧，且半反镜18位于探头2的轴线上，半反镜18的轴线与探头2的轴线成45度夹角，第二光源4位于半反镜18的正上方或正下方，第二光源4为绿色点光源，第二光源4发射的光经半反镜18反射后，能够入射到探头2的左端面的中心位置，本实施例中第二光源4位于半反镜18的正上方，半反镜18从左到右向上倾斜。显示器9与图像传感器5连接。通过设置第二光源4、半反镜18和显示器9，能够判断探头2的轴线与眼球的轴线是否共轴。第二光源4发出绿色点状光，通过半反镜18反射后沿着探头2轴线方向进入探头2，到达探头2左端面，由此产生的图像可以通过图像传感器5接收，并在显示器9显示，当探头2没有与眼球接触时，图像传感器5检测到探头2左端面反射回，形成的一个圆形图像，当探头2与角膜几乎接触时，图像传感器5检测到眼球表面反射回，形成的另一个圆形图像，探头2与角膜几乎接触时，入射的绿光线经角膜及探头2左端面反射产生的两个圆形图像如果重合，即显示器9只出现一个圆形像，说明共轴情况达到，如果出现两个圆形图像的偏离，则没有达到共轴。这些都可以在显示器9中显示以便于操作者观察。通过这个显示窗口可以较方便的判断是否共轴，同时，可见的绿色点状光通过探头2左端面出射，也可以有助于操作者借助于这条光线的引导更快地找到探头2与角膜的接触位置。结合图6所示，应变片6、图像传感器5和显示存储器10均与微处理器7连接。显示存储器10、显示器9、微处理器7、第一光源3、第二光源4、应变片6、图像传感器5、喇叭19均匀电源8连接。与微处理器7连接。喇叭19固定安装在壳体I内，喇叭19与微处理器7连接。微处理器7负责监控并计算所有图像传感器5和应变片6提供的数据。显示存储器10与微处理器7连接，将处理计算得到的眼压值显示并存储起来，眼压值为压平力除以对应的压平面积所得数值。本发明便携式眼压计的工作原理为当探头2没有和眼球20接触时，在图像传感器的接收窗口 15位置看到的探头2左端面是亮的，即图像传感器5检测到的图像为白色图像，这是因为，第一光源3垂直入射光线在探头2侧面和左端面发生折射，射入空气中，在探头2外形成漫反射，其中部分光线与环境光一起从探头2的左端面射入探头，光线穿过探头2后，入射到图像传感器5内，因此，图像传感器检测到的为白色图像。但是，当探头2和眼球20角膜接触时，光线入射探头2时，垂直入射光线在其对应的一侧内表面发生折射，与探头2左端面折射出的光一起照射到眼球20上。在接触面部分，大部光线分都入射进入眼球20，形成探头2与眼球20角膜之间的压迹，图像传感器5检测为暗圆形图像17，如图5所示，同时，对应于探头2左端面与眼球20非接触部分，经探头2侧面以及探头2底面折射出的光线被眼壁部分反射后会再次进入探头2，经凸透镜16聚焦进入图像传感器5的接收窗口 15，其对应于图像传感器5所检测到的图像中亮的部分21，这部分从探头2折射出并经反射或多次反射，再次进入探头2的光线，同时也可以照亮探头2与眼球20角膜接触边缘处的泪液环22，从而可以将泪液环22形成的图像23与真实压迹产生的暗圆形图像17进行有效区分，图像传感器5只识别暗圆形图像17，进而提高测量的精度，为精确测量眼压提供可靠的技术途径。环境光24能更好的帮助实现消除泪液产生的对检测要检测的暗圆形图像17的影响。图像传感器5聚焦于探头2的左端面的中心位置，以利于接收来自于压迹产生的暗圆形图像17。图4给出了在探头2右端面处看到的探头2的左端面的截面图，即图像传感器5检测到的图像。当第一光源3发出的光线进入探头时，在探头2的内侧壁以及左端面会发生折射，当探头2的左端面中心开始接触眼球20时，接触部分为暗圆形图像17，图像传感器5采集图像数据，同时将数据传递给微处理器7，随着压力增加，产生的暗圆形图像17的直径会逐渐增加，图像传感器会不断的采集和传递数据。图5a、5b和5c分别显示了随着压力增加，对应从图像传感 器5位置处看到的探头2的左端面处产生的图像。与此同时，应变片6采集到的对应的压平力也同时不断地传递给微处理器7，进而通过微处理器7处理后给出眼压值。本发明便携式眼压计在使用时，按照如下步骤进行第一步按下电源开关25，给各部分提供相应的电压，借助于本发明装置中第二光源4发出的绿色光束，将探头2对准被测者瞳孔上穹形角膜的顶部，根据显示器9中的图像，微调探头2的垂直方向，使探头2、眼球20都处于同一直线上，便于眼压的精确测量；第二步操作者将探头2缓缓地垂直向角膜接触，这时图像传感器5采集符合要求的数据，传递给微处理器7，同时微处理器7发出指令，对应的压力数据被采集。在向下压的过程中，本装置会不断采集符合条件的数据。在此过程中每组数据对应的眼压结果都会在显示存储器10上显示，并由其存储系统暂时存储起来。第三步微处理器7计算出对应的眼压值，并同时将实施测量的整个过程的压平面积、压平力、眼压实时记录并显示。对于医疗临床使用时，可以设定采集需要的5组数据，语音喇叭19提示采集完成。五次符合要求的结果采集完成后求平均，最后进行存储和显示。以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
权利要求
1.一种便携式眼压计，其特征在于包括壳体(I)、探头(2)、第一光源(3)、图像传感器(5)、应变片(6)、微处理器(7)、电源(8)和显示存储器(10)，所述探头(2)的左端面为圆形，由透明光学材料制作，所述探头(2)的右端固定安装有至少两根弹性梁(12)，所述每根弹性梁(12)均垂直于探头(2)的轴线，每根弹性梁(12)的外端均固定连接在壳体(I)的左端，所述弹性梁(12)上安装有应变片(6)，所述第一光源(3)、图像传感器(5)、微处理器(7)、电源(8)和显示存储器(10)均安装在壳体(I)内，所述图像传感器(5)位于探头(2)的右侧，图像传感器(5)的接收窗口(15)的轴线与探头(2)的轴线重合，所述图像传感器(5)的接收窗口( 15)的直径等于或小于探头(2)左端面的直径，所述第一光源(3)设置在接收窗口(15)的周围，所述微处理器(7)、显示存储器(10)、应变片(6)、图像传感器(5)和第一光源(3)均与电源(8)连接，所述应变片(6)、图像传感器(5)和显示存储器(10)均与微处理器(7)连接。
2.根据权利要求I所述的便携式眼压计，其特征在于所述图像传感器(5)的接收窗口(15)的左侧设置有凸透镜(16)，所述凸透镜(16)的中轴线与探头(2)的轴线重合。
3.根据权利要求2所述的便携式眼压计，其特征在于所述探头(2)的右端固定套装有环形载体(11 )，所述每个弹性梁(12 )的内端均通过载体(11)固定安装在探头(2 )上，所述壳体(I)的左端设置有至少两根支撑梁(13)，所述支撑梁(13)与弹性梁(12)平行，每根支撑梁(13)均位于弹性梁(12)的左侧，在支撑梁(13)的内端安装有调节支撑梁(13)与载体(11)之间距离的调节螺钉(14 )。
4.根据权利要求3所述的便携式眼压计，其特征在于所述第一光源(3)呈环形，套装在所述图像传感器(5)的接收窗口(15)上。
5.根据权利要求4所述的便携式眼压计，其特征在于所述探头(2)由玻璃或树脂制作。
6.根据权利要求5所述的便携式眼压计，其特征在于还包括喇叭(19)，所述喇叭(19)固定安装在壳体(I)内，喇叭(19)与微处理器(7)连接。
7.根据权利要求6所述的便携式眼压计，其特征在于还包括第二光源(4)、显示器(9)和半反镜(18)，所述显示器(9)和半反镜(18)固定安装在壳体(I)内，所述半反镜(18)位于凸透镜(16)的左侧，所述探头(2)的轴线穿过半反镜(18)，所述半反镜(18)的轴线与探头(2)的轴线成45度夹角，所述第二光源(4)位于半反镜(18)的正上方或正下方，所述第二光源(4)为点光源，第二光源(4)发射的光经半反镜(18)反射后，入射到探头(2)的左端面的中心位置，图像传感器(5)与显示器(9)连接。
全文摘要
本发明涉及一种接触式便携眼压测量装置。本发明便携式眼压计，包括壳体、探头、第一光源、图像传感器、应变片、微处理器、电源和显示存储器，探头的左端面为圆形，由透明光学材料制作，探头的右端固定安装有至少两根弹性梁，每根弹性梁均垂直于探头的轴线，每根弹性梁的外端均固定连接在壳体的左端，弹性梁上安装有应变片，图像传感器位于探头的右侧，图像传感器的接收窗口的轴线与探头的轴线重合，接收窗口的直径等于或小于探头左端面的直径，第一光源设置在接收窗口的周围，应变片、图像传感器和显示存储器均与微处理器连接。本发明能够连续动态检测多个眼压值，有效的避免了测量装置晃动或者被测量者抖动时，测量出现误差的情况。
文档编号A61B3/16GK102920428SQ20121027778
公开日2013年2月13日 申请日期2012年8月6日 优先权日2012年8月6日
发明者马建国, 张瑾, 王宜结, 刘团结, 王宗莉, 苗磊 申请人:淮南师范学院