专利名称：压平眼压计的制作方法
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压平眼压测量计，用于准确测定眼压值，适用于青光眼的诊断。
背景技术：
眼压即眼内压力，指眼球内容物对于眼球壁的压力。正常人的眼压在IOlOmmHg(ImmHg=O. 133kPa)之间，青光眼是一种由于眼压过高导致视力受损的不可逆性致盲眼病。因此，准确测定眼压值，对于青光眼的诊断有重要作用。已知有多种方法及相应的设备用于确定眼内压。压平式眼压计是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。例如，使用戈德曼型压平眼压计确定眼内压是非入侵式方法的一个范例。该设备测量压平所检查的眼睛的确定区域(在此情形中，例如为直径为3. 06mm的圆形表面区域)所需要的力，该设备具有通常用于压平的测量主体，其包括平坦的压平表面，并且可以通过旋钮来设定所施加的压平力。然后通常对该设备标定刻度，从而随后可从旋钮上的刻度直接读出眼内压。中国专利CN202161301U公开了一种压平眼压计，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，适用于患者及时检测眼压。本发明一种压平眼压计，包括壳体、探头、光源、第一图像传感器、凸透镜、力传感器、微处理器、电源和显示存储器，探头大体呈下小上大的圆台形，由透明光学材料制作，探头位于壳体的下方，探头的侧面设置有一个斜面，斜面的宽度d为3-10毫米，探头通过连杆安装在壳体上，在连杆上安装有用于检测压平力的力传感器，光源设置在探头的上方，光源发出的光线经凸透镜准直为平行光束后，垂直入射探头的上端，光束依次在探头的侧面、下底面发生全反射后，部分光束在探头的斜面上透射后，射出探头，直接进入第一图像传感器内，微处理器、显示存储器、力传感器、第一图像传感器和光源均与电源连接，力传感器、第一图像传感器和显示存储器均与微处理器连接。本发明压平眼压计，其中所述探头侧面形成的斜面与探头下底面反射的光线L垂直，光线L的光路位于与探头下 底面垂直相交且经过探头下底面圆心的平面上，第一图像传感器正对于探头的斜面，从探头下底面反射的光束，经探头的斜面透射后，进入第一图像传感器内，第一图像传感器通过连接板固定于壳体上。通过设置斜面与探头下底面反射的光线L垂直，使与探头下底面垂直相交且经过探头下底面圆心的平面附近的一片区域上的反射光能够透过该斜面。通过使第一图像传感器正对探头斜面，光束经探头的斜面透射后，直接进入第一图像传感器内，优化了光束的光路，同时使眼压计的结构更简单。本发明压平眼压计，其中所述力传感器为压力传感器，连杆平行于探头的轴线，探头的上端可拆卸地固定安装在连杆的下端，连杆的上端安装有力传感器，力传感器的感应端压在壳体上。本发明压平眼压计，还包括绿色光滤波片，绿色光滤波片设置在凸透镜的下方，凸透镜的中轴线穿过绿色光滤波片，连杆采用透明材料制作。本发明压平眼压计，其中所述探头由玻璃或树脂制作。本发明压平眼压计与现有技术不同之处在于本发明通过光源发射光线，当探头下端面与眼球准穹形角膜的顶点未接触时，光源发出的光束被凸透镜校准为平行光束，平行光速从光密介质探头射入光疏介质空气时，发生全反射，平行光速在探头侧表面发生第一次全反射后，射向探头下端面，在探头下端面上发生第二次全反射，然后光束到达探头的另一侧表面的斜面上，经斜面透射，最后，光源发出的光线被反射到第一图像传感器上，第一图像传感器检测到的为亮斑，当探头下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，光学媒介由空气变为眼球，折射率改变，不具备发生全反射的条件，探头下端面与眼球接触部分处光源发出的光线射入眼球内，同时，与眼球接触的探头下端面的位置没有光线进入第一图像传感器，第一图像传感器检测在亮斑中出现小的暗斑，当继续压下探头，压平面积逐渐增大，像传感器检测到的暗斑的直径逐渐增大，同时，在探头压下的过程中，安装在连杆上的力传感器能够检测到实时压力信号，压力信号经放大、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，通过第一图像传感器和力传感器能够连续动态的测得有效压平直径和压平力，经过微处理器处理后，得到眼压值，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1为本发明压平眼压计的示意图；图2为本发明压平眼压计的探头的立体图；图3为本发明压平眼压计的探头的主视图；图4为本发明压平眼压计的光学原理图(与眼球未接触时)；图5为本发明压平眼压计的光学原理图(与眼球接触时)；图6为本发明压平眼压计的光学原理示意图；图7为本发明压平眼压计的光学原理图(与眼球未接触时)；图8a为第一图像传感器检测到的图像(压平直径为2毫米)；图Sb为第一图像传感器检测到的图像(压平直径为4毫米)；图Sc为第一图像传感器检测到的图像(压平直径为6毫米)。
具体实施例方式如图1所示，本发明一种压平眼压计，包括壳体1、探头2、光源3、第一图像传感器4、凸透镜5、绿色光滤波片12、力传感器6、微处理器7、电源8和显示存储器9。结合图2所示，探头2大体呈下小上大的圆台形，位于壳体I的下方。探头2由玻璃或树脂等透明光学材料制作，光线在探头2的侧面及底面发生全发射的条件与光线的入射角及探头的材质有关，当入射角大于或等于临界角时，光线从探头内射到探头侧面或下表面时，就会发生全反射。本实施例中采用折射率为1. 53的K9玻璃制作，结合图3所示，探头2的锥面角度a I为65度，以满足平行入射探头2的光束在探头侧面和下底面的全反射要求。当探头2的折射率n与探头2的锥面角度a I满足下列关系时，探头2的侧面和下底面发生全反射sina I > 1/n 1/n < sin (180° _2 a I)，其中空气的折射率为 I。当探头2的折射率n与角膜的折射率k满足下列关系时，当探头2与角膜接触时，光线能够从接触部分射入眼球sina I > 1/n 1/n < sin (180° _2 a I) < k/n，其中空气的折射率为 I。在探头2的上端面接近中心的位置向下切割掉部分材料，形成一个斜面10。斜面10与水平面的夹角P I满足P I <180° _2a 1，从而使斜面10与探头2下底面反射的光线L垂直，光线L的光路位于与探头下底 面垂直相交且经过探头下底面圆心的平面上，保证从探头2下底面反射到斜面10的光线能够穿过斜面10形成一个椭圆形亮斑。斜面10的宽度d为3-10毫米，例如可为3毫米、5毫米、6毫米或者10毫米等，斜面10的宽度能够保证人眼能够在探头2的斜面10处观察到完整的角膜压平图像。当然，如果斜面10与探头2下底面反射的光线L垂直时，也存在探头2下底面反射到斜面10的光线能够穿过斜面10，只是光线的穿透效果没有本实施例中的使斜面10与探头2下底面反射的光线L垂直时的效果好。探头2通过连杆11安装在壳体I上，在连杆11上安装有用于检测压平力的力传感器6，该力传感器6为压力传感器，例如环状电压力传感器。连杆11平行于探头2的轴线，探头2的上端可拆卸地固定安装在连杆11的下端，连杆11的上端安装有力传感器6，力传感器6的感应端压在壳体I上，如在壳体I内的下端固定设置刚性挡板，力传感器6的感应端压在挡板上，连杆11可以通过采用透明塑料制作的固定板固定在壳体I上，连杆11也采用透明材料制作，连杆11穿过固定板上的通孔，且连杆11的上端的直径大于连杆11中下部的直径，以防止连杆从固定板上脱落。当探头2受到眼球16的压力时，连杆11能够在固定板上的通孔内向上少量移动，从而使力传感器6检测到压力信号。凸透镜5固定安装在壳体I内，且位于力传感器6的上方，绿色光滤波片12设置在凸透镜5的下方，且位于中心位置，凸透镜5的中轴线穿过绿色光滤波片12，光源3设置在探头2的上方，本实施例中光源3采用LED灯，当然也可以采用如白炽灯或荧光灯等其它类型的光源。光源3固定在壳体I内，且位于凸透镜5上方的焦点处。第一图像传感器4正对于探头2的斜面10，第一图像传感器4通过连接板17固定于壳体I上。光源3发出的光线经凸透镜5准直为平行光束后，垂直入射探头2的上端，光束依次在探头2的侧面、下底面发生全反射后，在探头2的斜面10上透射后，射出探头2，直接进入第一图像传感器4内。微处理器7和显示存储器9均固定安装在壳体I内。微处理器7、显示存储器9、力传感器6、第一图像传感器4和光源3均与电源8连接，力传感器6、第一图像传感器4和显示存储器9均与微处理器7连接。
本发明压平眼压计的工作原理为结合图4所示，当探头2没有和眼球16接触时，在第一图像传感器4位置看到的探头2下端面是亮的，即第一图像传感器4检测到的图像为白色图像，这是因为，从光源3发出的光束经凸透镜5校准为平行光束18后，从探头2的上端面射入，此时平行光束18平行于探头2的轴线，平行光束18在探头2的左侧表面发生全反射后，再射向探头2的下端面，在探头2的下端面上发生第二次全反射，然后平行光束18从探头2的右侧表面上的斜面10垂直穿过，进入第一图像传感器4，此时，第一图像传感器4检测到由两个扇形组成的亮斑。结合图5所示，当探头2的下端面的中心点处开始接触眼球16时，接触部分的压平图像为圆形图像，从探头2的上端经斜面10镜面反射出来的图像与探头2与眼球16接触时形成的压平图像一致，此时第一图像传感器4检测到的压平图像，如图8a所示，显示为两个扇形组成的暗斑19，而除此之外整个视野中其它部分则是亮的，这是由于探头2下端面上除了与眼球16接触处以外的部分的光线会被全反射，看到的是亮的，只有与眼球16接触部分的光线会进入眼球，因此第一图像传感器4检测到的图像为暗斑19。随着压力的增加，探头2与眼球16角膜的接触面的面积(压平面积)会越来越大，在这个对应的接触面上本来是全反射的光线现在几乎全部进入眼球，第一图像传感器4接收到的图像，如图Sb所示，为两个面积较大的暗斑20，这个暗斑20被第一图像传感器4获取后，传输到微处理器7内。由于随着压力的增加，探头2与角膜的接触面积会逐渐增加，如图Sc所示，由之产生面积更大的暗斑21。图8a 、8b和Sc分别显示了随着压力增加，对应从第一图像传感器4位置处看到的探头2的下端面处产生的图像。与此同时，力传感器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。结合图6所示，垂直入射到探头2上端面圆形部位22上的平行光线，会直接从探头下端面射出。结合图7所示，通过设置绿色光滤波片12，由光源3发出的光线经过绿色光滤波片12后，变为绿色光束，能够用于被测量者眼球与探头2的对正。本发明压平眼压计使用时，测量者手持眼压计按下开关23，将探头2竖直向下放在被测者眼球16上，轻微施加压力，被测者眼睛注视探头2中心的绿色光束，此时，第一图像传感器4 (摄像头)在探头2的斜面10处会拍摄到压平面积图像，通过如CXD处理系统对此压平面积图像进行计算得到实际压平面积并传给微处理器7，或者第一图像传感器4直接将拍摄到的压平面积图像传输给微处理器7，由微处理器7同时与连杆相接的力传感器所得信号经由系统处理后得到压平力大小并传给微处理器7，由微处理器7对此压平面积图像进行计算得到实际压平面积，同时，微处理器7计算得到的压平面积和压平力，得出眼压大小并将其显示在显示存储器9上。显示存储器9能够用于显示并存储眼压值。本发明压平眼压计在使用时，按照如下步骤进行第一步按下电源开关23，给各部分提供相应的电压，借助于本发明装置中光源3发出的光经绿色光滤波片12形成的绿色光束，将探头2对准被测者瞳孔上穹形角膜的顶部，微处理器7准备接收测量数据；第二步操作者将探头2缓缓地垂直向角膜接触，这时第一图像传感器4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9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。当符合要求的六次测量完成后，计算平均眼压值，由显示存储器9显示和存储起来。本发明不仅可以用于医疗检测，同时由于其具有实时动态检测记录的功能，还可以用作其它科研工具。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
1.一种压平眼压计，其特征在于包括壳体(I)、探头(2)、光源(3)、第一图像传感器(4)、凸透镜(5)、力传感器(6)、微处理器(7)、电源(8)和显示存储器(9)，所述探头(2)大体呈下小上大的圆台形，由透明光学材料制作，探头(2)位于壳体(I)的下方，探头(2)的侧面设置有一个斜面(10)，所述斜面(10)的宽度d为3-10毫米，所述探头(2)通过连杆(11)安装在壳体(I)上，在连杆(11)上安装有用于检测压平力的力传感器(6 )，所述光源(3 )设置在探头(2)的上方，所述光源(3)发出的光线经凸透镜(5)准直为平行光束后，垂直入射探头(2)的上端，光束依次在探头(2)的侧面、下底面发生全反射后，部分光线在探头(2)的斜面(10)上透射后，射出所述探头(2)，直接进入第一图像传感器(4)内，所述微处理器(7)、显示存储器(9)、力传感器(6)、第一图像传感器(4)和光源(3)均与电源(8)连接，所述力传感器(6)、第一图像传感器(4)和显示存储器(9)均与微处理器(7)连接。
2.根据权利要求1所述的压平眼压计，其特征在于所述探头(2)侧面形成的斜面(10)与探头(2)下底面反射的光线L垂直，所述光线L的光路位于与探头下底面垂直相交且经过探头下底面圆心的平面上，所述第一图像传感器(4)正对于探头(2)的斜面(10)，从探头(2)下底面反射的光束，经探头(2)的斜面(10)透射后，进入第一图像传感器(4)内，所述第一图像传感器(4)通过连接板固定于壳体(I)上。
3.根据权利要求1或2所述的压平眼压计，其特征在于所述力传感器(6)为压力传感器，所述连杆(11)平行于探头(2)的轴线，所述探头(2)的上端可拆卸地固定安装在连杆(11)的下端，连杆(11)的上端安装有力传感器(6)，力传感器(6)的感应端压在壳体(I)上。
4.根据权利要求3所述的压平眼压计，其特征在于还包括绿色光滤波片(12)，所述绿色光滤波片(12)设置在凸透镜(5)的下方，凸透镜(5)的中轴线穿过所述绿色光滤波片(12)，所述连杆(11)采用透明材料制作。
5.根据权利要求4所述的压平眼压计，其特征在于所述探头(2)由玻璃或树脂制作。
全文摘要
本发明涉及一种接触式压平眼压测量计，本发明压平眼压计，包括壳体、探头、光源、第一图像传感器、凸透镜、力传感器、微处理器、电源和显示存储器，探头大体呈下小上大的圆台形，由透明光学材料制作，探头位于壳体的下方，探头的侧面设置有一个斜面，斜面的宽度d为3-10毫米，探头通过连杆安装在壳体上，在连杆上安装有用于检测压平力的力传感器，光源设置在探头的上方，光源发出的光线经凸透镜准直为平行光束后，垂直入射探头的上端，光束依次在探头的侧面、下底面发生全反射后，在探头的斜面上透射后，射出探头，直接进入第一图像传感器内。本发明结构简单，使用方便，适用于患者准确的检测眼压。
文档编号A61B3/16GK103054551SQ20121058413
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者马建国, 王宜结, 张瑾, 刘明 申请人:淮南师范学院