电磁眼压测量探头及测量仪的制作方法

本发明涉及眼压测量仪和测量探头，是一种电磁眼压测量探头及测量仪。

背景技术：

眼压的检测方法是指通过医学设备和医学方法进行眼压检测，控制患者的病情(如：青光眼)，预防糖尿病、高血压患者可能出现的眼部疾病。现有较为常见的眼压检测方法有：指压测量、眼压计检查和非接触眼压计检查，指压测量只能粗略估计眼压，且需要临床经验为基础；眼压计检查和非接触眼压计检查主要目的是协助青光眼的诊断，观察的治疗效果。眼压计检查是指接触式眼压计，而非接触眼压计类似视力检测仪，病人取坐位，头置于头架上，前额紧靠头架，检查过程中通过气流冲击眼球，但视力不良者不适合用此方法测量眼压。现有一些眼压测量仪采用电磁力检测眼压，如中国专利文献中披露的申请号201110091414.6，申请公布日2011.09.14，发明名称“一种眼压测量方法以及眼压测量仪”；该眼压测量方法的步骤包括：1)先用电磁力驱动控制测压探头压迫眼球，使角膜产生形变；再采集记录压迫眼球过程中动态变化的角膜压平图像；最后依据该角膜压平图像得到角膜压平面积；2)电磁力和产生电磁力的励磁电流的大小成线性关系，用励磁电流表征压迫眼球的压力值，该压力值结合角膜压平面积得到眼压值。而依照上述方法制得的眼压测量仪，由电磁力发生装置、电磁力控制装置、测压探头和图像传感器构成。但上述眼压测量仪的测压探头需要压迫眼球，存在一定的风险，需要对现有技术进行改进，提供一种接触性较小，无需压迫测量的眼压检测设备。

技术实现要素：

为克服上述不足，本发明的目的是向本领域提供一种电磁眼压测量探头及测量仪，使其解决现有同类产品较少采用电流与电磁变化来计算测量眼压，以及眼压测量精度较差的技术问题。其目的是通过如下技术方案实现的。

一种电磁眼压测量探头，该眼压测量探头的测量探头包括测量头、主体和盖子，主体内设有磁性流体；其结构设计要点是所述测量探头的主体一端设有柱头，柱头的端部孔口设有测量头，端部孔口通过柱头内的通道与主体另一端的液腔相通，液腔内设有磁性流体，液腔的后部腔口内设有盖子。上述结构便于主体内的磁性流体通过盖子和测量头封装于主体内，同时主体一端的柱头便于柱头内的磁性液体与液腔内的磁性流体产生喷嘴形磁场模型，当采用以下液腔两侧线圈时，在梯度磁场下的磁性流体能随电流的变化，产生受力变化。

所述主体的柱头呈圆锥形，锥头位于测量头侧，液腔呈圆柱形，柱头与液腔相通连为一体。上述结构的测量探头便于主体的柱头和圆柱形腔体内的磁性流体相互流动和作用，柱头外径的圆锥形便于检测使用时的定位，以及测量头的使用。

一种电磁眼压测量仪，该测量仪的壳体设有握柄和测压头，测压头内设有测量探头、图像传感器和电路板，握柄设有开关按钮，显示器处的握柄设有左右眼选择按钮，测量探头一端的测量头端伸出壳体的测压头，测量头伸出端对称的另一侧面测压头设有显示器，测量探头的测量头端部设有光路，光路通过线路与图像传感器连接；其结构设计要点是所述测量探头的另一端与壳体内的弹簧的一端相抵，壳体内的测量探头两端分别设有前线圈和后线圈，前线圈、后线圈、显示器开关按钮和左右眼选择按钮通过线路与电路板连接，电路板设有电磁控制模块、电流控制模块和处理器；前线圈和后线圈通过电流强度变化控制梯度磁场的强度，同时前后线圈之间产生均匀梯度磁场区域使前后线圈之间的测量探头内的磁性流体发生受力变化，从而确定不同电流强度下导致的梯度磁场区域变化产生不同磁性流体的受力，进而确定眼压的数值。从而眼睛在通过测量探头的测量头对焦图像传感器的图像时，眼睛产生对焦的视觉反应和视觉疲劳，通过图像传感器的图像检测使测量探头与眼球表面接触面积达到要求，受力达到平衡，并配合线圈电流变化和梯度磁场变化来计算得出眼压值。上述光路用于检测反馈，光路的检测反馈与图像传感器配合，使检测操纵时，眼睛观察到图像，反应视觉反应和视觉疲劳。

上述测量探头的具体结构如下：所述测量探头的主体的柱头端伸出所述前线圈，前线圈和所述后线圈分别位于所述主体的圆柱形液腔两侧，后线圈通过隔片与所述弹簧相抵。从而使梯度磁场区域集中于圆柱形液腔的两侧，使圆柱形液腔内的磁性流体发生受力变化，推动柱头内的磁性液体发生位置变化。

所述测量探头设置于壳体中测压头下方的握柄侧，握柄内设有电池或外接电源，握柄设有数据读取口，测量探头对称的另一侧测压头上方设有限位杆。上述结构便于该电磁眼压测量仪的握持和操纵，以及电源的供应，数据的读取，限位杆用于测量探头上测量头与眼球表面接触距离的控制和设置。

所述壳体的限位杆处设有调节旋钮，调节旋钮与限位杆锁紧。通过转动限位杆处的调节旋钮来固定限位杆伸出壳体的长度。

所述壳体内限位杆一端的蜗杆通过齿轮与所述壳体的调节旋钮连接，调节旋钮的一部分露出壳体。通过转动露出壳体的调节旋钮来调节限位杆的长度。

所述壳体的限位杆侧对称设置限位杆。对称的限位杆，使测量探头上测量头与眼球表面接触距离限位更加稳定。

本发明结构设计合理，安全可靠，使用操作方便，眼压测量准确；其适合作为非接触电磁眼压测量仪使用，以及同类电磁眼压测量仪的测量探头使用。

附图说明

图1是本发明的测量仪结构示意图。

图2是本发明的测量仪内部部分结构示意图。

图3是本发明的测量探头工作原理结构示意图。

图4是本发明的一个环电流轴上线圈梯度磁场的磁感应强度原理结构示意图。

图5是图4的环电流在轴线上的磁感应强度曲线示意图。

图6是本发明的两个共轴线圈梯度磁场的环电流轴上的磁感应强度原理结构示意图。

图7是图6的亥姆霍兹线圈中轴线上磁感应强度合成曲线示意图一。

图8是图6的亥姆霍兹线圈中轴线上磁感应强度合成曲线示意图二。

图9是图6的亥姆霍兹线圈中轴线上磁感应强度合成曲线示意图三。

附图序号及名称：1、壳体，2、显示器，3、限位杆，4、测量探头，401、测量头，402、主体，403、磁性流体，404、盖子，5、前线圈，6、后线圈，7、弹簧。

具体实施方式

现结合附图，对本发明结构和使用作进一步描述。如图1-图3所示，该电磁眼压测量探头在梯度磁场作用下，测量眼压的测量探头4由测量头401、主体402、磁性流体403和盖子404组成。测量眼压时，测量头与眼球角膜接触；同时，在磁性流体部分通过前线圈5和后线圈6施加梯度磁场，调节梯度磁场的大小；当测量头和眼球的眼压达到平衡时，该梯度磁场的数值与眼压值形成对应关系，进而通过磁场与电流的关系，在显示器显示眼压的大小。该电磁眼压测量仪包括壳体1、测量探头4、显示器2、限位杆3、弹簧7和线圈，线圈分为前线圈5和后线圈6。

该电磁眼压测量探头的具体结构如下：测量探头4的主体402一端设有柱头，柱头呈圆锥形，锥头位于测量头侧，柱头的端部孔口设有测量头401；端部孔口通过柱头内的通道与主体另一端的液腔相通，液腔呈圆柱形，液腔内设有磁性流体403，液腔的后部腔口内设有盖子404，柱头与液腔相通连为一体。

该电磁眼压测量仪的具体结构如下：壳体1设有握柄和测压头，测压头内设有测量探头4、图像传感器和电路板，握柄设有开关按钮，显示器处的握柄设有左右眼选择按钮，测量探头一端的测量头端伸出壳体的测压头，测量头伸出端对称的另一侧面测压头设有显示器2，测量探头的测量头401端部设有光路，光路通过线路与图像传感器连接。测量探头的另一端与壳体内的弹簧7的一端相抵，壳体内的测量探头两端分别设有前线圈5和后线圈6；具体是：测量探头的主体402的柱头端伸出前线圈，前线圈和后线圈分别位于主体的圆柱形液腔两侧，后线圈通过隔片与弹簧相抵；前线圈、后线圈、显示器开关按钮和左右眼选择按钮通过线路与电路板连接，电路板设有电磁控制模块、电流控制模块和处理器。同时，测量探头设置于壳体中测压头下方的握柄侧，握柄内设有电池或外接电源，握柄设有数据读取口，测量探头对称的另一侧测压头上方设有限位杆3，限位杆处设有调节旋钮，调节旋钮与限位杆锁紧；或壳体内限位杆一端的蜗杆通过齿轮与壳体的调节旋钮连接，调节旋钮的一部分露出壳体，限位杆亦可对称设置于壳体。

以上电路、电磁部分主要功能是产生一个可调的梯度磁场，给测量探头内部的磁性流体施加作用力；磁性流体与测量探头在受力下运动，作用到眼球表面，达到作用力与眼压的平衡；在平衡的条件下，电路部分的电流数值反应到显示器上，并且读取。具体磁性流体的受力与梯度磁场关系，见以下计算：

一、静力学分析和数学模型

取任意一个磁性流体微团，体积为ΔV，磁性流体的磁化强度为M，磁性流体密度ρ，重力加速度g，重力方向的单位矢量k，磁感应强度为B。磁力为f₁，重力为f₂，磁力和重力的单位合力为f。则：

磁性流体的表观密度方程:

由方程式可知：磁性流体的表观密度ρˊ由重力和磁力两者产生；当重力和磁力方向相同时，表观密度增大；当重力和磁力方向相反时，表观密度减少。从而直观得出，磁性流体在均匀磁场或梯度磁场各处密度变化不均等。

磁性流体是超顺磁性物质，其磁化强度随外磁场增大而增大，最后达到饱和磁化状态，此时所有的磁性微粒的分子磁矩均按外磁场方向排列，外磁场继续增大，磁性流体的磁化强度不再增大，设M_s为饱和磁化强度，则：

所以，使磁性流体呈饱和磁化状态是使磁场对磁性流体各处作用力均等的条件之一。由方程可知，建立一个均匀的梯度磁场，使得值为恒值，从而可使ρ′为恒值。均匀梯度磁场是磁场对磁性流体各处作用力均等的条件之二。

二、两个线圈之间的梯度磁场计算

为了推导数学模型，简化成两个圆环线圈，如图4-图9所示，具体如下：

1、一个通有电流I，半径为a的圆环，环电流轴上的磁感应强度；

P点处的磁感应强度为：

2、两个共轴圆环电流，半径为a，电流强度都是I；当相距为2L时，轴线上的磁感应强度，则：

两个圆环线圈的梯度磁场方向相同，合场强为：B＝B₁+B₂；

三、眼压数值的计算

根据受力分析，模拟测量探头内磁性流体的受力分析。

磁力F＝G×cotangentα＝7.5g×cot 68°＝7.5×10^-3×9.8×0.4＝0.029N；

磁流体作用于模拟玻璃体腔内侧的面积S＝12.56mm²；

作用于模拟玻璃体腔内侧的压力：

P＝F/S＝2.3×10³Pa＝17mmHg；

该压力在正常的眼压范围内。