WO2014023088A1

WO2014023088A1 - 动态眼压测量装置及控制探头与眼球共轴方法

Info

Publication number: WO2014023088A1
Application number: PCT/CN2013/070153
Authority: WO
Inventors: 马建国; 王宜结; 刘明; 张瑾
Original assignee: 淮南师范学院
Priority date: 2012-08-06
Filing date: 2013-01-07
Publication date: 2014-02-13
Also published as: US20140155726A1; CN102813501B; CN102813501A

Abstract

一种接触式眼压测量装置及使用该装置控制其探头与眼球共轴的方法。该动态眼压测量装置中探头（1）呈左小右大的圆台形，套筒（3）内孔的形状与探头（1）的形状相同，套筒（3）滑动地套装在探头（1）上，探头（1）的小端端面位于套筒（3）的左端面的左侧，套筒（3）的右端与壳体（2）左端固定连接，在探头（1）的大端上安装有压力传感器（6），在壳体（2）内安装有光源（4）和图像传感器（5），光源（4）发出的光线经凸透镜（10）准直为平行光束后，垂直入射探头（1）大端，光束在探头（1）内全反射后，进入图像传感器（5）内，压力传感器（6）、图像传感器（5）和显示存储器（8）均与微处理器（7）连接。本装置操作简单，测量精度高，能够快速完成测量，对于忍耐程度不高的患者也可实现精确测量。

Description

动态眼压测量装置及控制探头与眼球共轴方法技术领域

本发明涉及一种眼压测量装置，特别是涉及一种接触式动态眼压测量装置及使用该装置控制其探头与眼球共轴的方法。背景技术

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 0. 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。

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剌激大脑枕叶视觉中枢，最终导致相应的不可逆性视野缺损。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；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。有代表性的压平眼压计是由 Goldmann眼压计。 Goldmann眼压计被认为是 "金标准"。

由于现有的眼压检测仪器一般不能够很好地判断检测仪的测量触头的轴线是否与眼球的纵向轴线重合，所以检测的眼压结果误差较大，对操作者操作熟练程度要求较高，需由专业的眼科医生为病人完成，并且由于眼压检测仪器的对准操作难度高，对准时比较费时，对于忍耐程度不高的患者不容易测量，测量误差大。发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种操作简单、测量精度高的动态眼压测量装置，能够快速完成测量，对于忍耐程度不高的患者也可实现精确测量。

本发明动态眼压测量装置，包括探头、壳体、套筒、光源、图像传感器、压力传感器、微处理器、显示存储器和电源，探头呈左小右大的圆台形，由透明光学材料制作，套筒内孔的形状与探头的形状相同，套筒滑动地套装在探头上，探头的小端端面位于套筒的左端面的左侧，套筒的右端与壳体左端固定连接，在探头的大端上安装有压力传感器，压力传感器的感应端压在壳体左端面上，在壳体内安装有光源、图像传感器和凸透镜，光源发出的光线经凸透镜准直为平行光束后，垂直入射探头大端，光束在探头内全反射后，进入图像传感器内，微处理器、显示存储器、电源均安装在壳体内，微处理器、显示存储器、压力传感器、图像传感器和光源均与电源连接，压力传感器、图像传感器和显示存储器均与微处理器连接。

本发明动态眼压测量装置，其中所述凸透镜的中轴线与探头的轴线重合。

本发明动态眼压测量装置，其中所述光源和图像传感器分别位于探头轴线的两侧，并且关于探头轴线对称设置。

本发明动态眼压测量装置，其中所述壳体左端的内壁上固定安装有环状金属压圈，压力传感器为环状电压力传感器，在探头的右端面与圆周面结合的位置开设有环形凹槽，压力传感器固定安装在凹槽内，压力传感器的感应端与环状金属压圈接触。

本发明动态眼压测量装置，其中所述光源为发光二级管。

本发明动态眼压测量装置，其中所述探头由玻璃或树脂制作。

本发明动态眼压测量装置，还包括喇叭，喇叭固定安装在壳体内，喇叭与微处理器连接。本发明动态眼压测量装置，其中所述光源的左侧还设置有滤波镜。

本发明动态眼压测量装置，还包括绿色滤光片，绿色滤光片固定设置在探头中轴线上，且绿色滤光片位于光源的左侧。

本发明动态眼压测量装置与现有技术不同之处在于本发明通过光源发射光线，当探头接近眼球且探头左端面的中心点与眼球准穹形角膜的顶点未接触时，平行光线从光密介质探头射入光疏介质空气时，发生全反射，平行光线在探头侧表面发生第一次全反射后，射向探头左端面，在探头左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，再次发生全反射，最后，光源发出的光线被反射到图像传感器上，图像传感器检测到的为亮斑，当探头左端面的中心点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，折射率发生改变，不具备发生全反射的条件，探头左端面的中心点处的光线射入眼球内，同时，与眼球接触的探头的位置没有光线进入图像传感器，图像传感器检测到在亮斑上出现的半环形或环形暗线，当继续压下探头，压平面积逐渐增大，图像传感器检测到环宽逐渐增大的半环形或环形压平图像，同时使半环形或环形压平图像的环宽均匀，以保证探头的轴线与眼球的纵向轴线重合，如果微处理器计算出环宽不均匀，则在显示存储器上显示轴线不重合提示，此时可以迅速调整探头位置，使轴线重合，在探头压下的过程中，可通过图像传感器和压力传感器测得的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。本装置在测量时只需观察显示存储器上显示的内容，即可判断探头的轴线与眼球的纵向轴线重合，操作简单，测量精度高，能够快速完成测量，对于忍耐程度不高的患者也可实现精确测量。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种控制上述动态眼压测量装置的探头轴线与眼球纵向轴线共轴的方法，包括以下步骤：

a、打开电源，给测量装置供电；

b、将探头垂直对准眼角膜顶部，使探头左端面的中心点对准穹形角膜的顶点；

c、将探头缓缓压下，随着压平力逐渐增加，在显示存储器内显示半环形或环形压平图像; d、使半环形或环形压平图像的环宽均匀。

通过使用该控制方法，能够快速使探头轴线与眼球纵向轴线共轴，从而实现精确快速的测量压平面积和压平力。

下面结合附图对本发明作进一步说明。附图说明

图 1为本发明动态眼压测量装置实施例 1的主视图；

图 2为图 1中探头部分的放大图；

图 3a为探头左端面的中心点与眼球准穹形角膜的顶点接触时的实际压平图像；图 3b为在图 3a中探头压在眼球上时的显示存储器上显示的半环形压平图像；图 4a为探头左端面进一步压在眼球准穹形角膜时的实际压平图像（实际压平图像的直径为 2毫米）；

图 4b为在图 4a中探头压在眼球上时的显示存储器上显示的半环形压平图像；图 5a为探头左端面进一步压在眼球准穹形角膜时的实际压平图像（实际压平图像的直径为 4毫米）；

图 5b为在图 5a中探头压在眼球上时的显示存储器上显示的半环形压平图像；图 6a为探头左端面进一步压在眼球准穹形角膜时的实际压平图像（实际压平图像的直径为 6毫米）；图 6b为在图 6a中探头压在眼球上时的显示存储器上显示的半环形压平图像；图 7为本发明动态眼压测量装置的电路连接关系示意图；

图 8为本发明动态眼压测量装置实施例 2的主视图。具体实施方式

实施例 1 :

如图 1所示，本发明动态眼压测量装置包括探头 1、壳体 2、套筒 3、光源 4、图像传感器 5、压力传感器 6、微处理器 7、显示存储器 8、绿色滤光片 14、喇叭 13和电源 9。

探头 1呈左小右大的圆台形，由透明光学材料制作，光线在探头 1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 ***到探头侧面或下表面时，就会发生全反射，因此，在探头 1 内发生全反射的条件为探头选用的材质决定的临界角及入射角，当材质不同时，临界角也不同，如本实施例中探头 1采用 K9玻璃，将探头 1的圆台轴线与圆台的母线的夹角为 29度，以满足探头 2侧面和底面的全反射的要求。如果探头 1选用其它材质，根据材质折射率的不同，探头 2的圆台轴线与圆台的母线的夹角相应的发生变化。探头 1的左端面的直径为 6毫米。本实施例中将探头 1右端的外周加工去除一部分，形成左半部分为圆台形状，右半部分为圆柱形状。在探头 1的右端面与圆周面结合的位置开设有环形凹槽 12，在凹槽 12内固定安装有压力传感器 6，压力传感器 6为环状电压力传感器，压力传感器 6也可以是其它环状压力传感器。

套筒 3内孔的形状与探头 1的形状相同，套筒 3套装在探头 1上，探头 1能够在套筒 3 内轴向滑动，当测量时，套筒 3与探头 1之间接近不存在摩擦力，或者摩擦力很小，达到可忽略不计的程度。探头 1的小端端面位于套筒 3的左端面的左侧，套筒 3的右端通过螺纹固定连接在圆柱形壳体 2左端。在壳体 2内腔的左端设置有圆环台 16，在圆环台 16的左端面上固定安装有环状金属压圈 11，环状金属压圈 11与探头 1右端面上开设的凹槽 12相对，环状金属压圈 11与压力传感器 6的感应端接触。

为了防止病毒传染，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 1安装在套筒 3内，每次测量完成后，将套筒 3从壳体 2上拧下后，即可方便的更换探头 1。探头 1 由光学玻璃制作，为了降低成本，探头 1的材料可以选择低成本的树脂来制作。

光源 4、凸透镜 10、图像传感器 5、压力传感器 6、微处理器 7、显示存储器 8、绿色滤光片 14、喇叭 13和电源 9均固定安装在壳体 2内。本实施例中光源 4位于凸透镜 10的右侧焦点上。光源 4位于探头 1 的轴线上，绿色滤光片 14位于探头右侧轴线上，且位于凸透镜 10的左侧，图像传感器 5位于探头 1的轴线的上方。本实施例中在壳体 2内还固定安装有一挡板 17，挡板 17位于光源 4的上方，使光源 4射出的光线只进入凸透镜 10的下半部分，得到半环形压平图像。当然也可以不设置挡板 20，得到环形压平图像。光源 4可以是发出可见光的发光二极管，白炽灯或荧光灯，也可以是点光源、线形或环形光源。由于发光二极管的稳定、高效、长寿命，本实施例中光源 4采用为发光二级管。在光源 4的左侧还设置有滤波镜（图中未示出），可以使射入探头 1的光线的波长符合图像传感器 5所需要的接收波长范围。图像传感器 5可以是黑白的或彩色的 CCD或 CMOS器件，图像传感器 5采用一维线性器件，它包含有一分析电路，用来采集通过半环形压平图像的几何参数，如半径或环的宽度。光源 4 发出的光线经凸透镜 10准直为平行光束后，垂直入射探头 1的大端，光束在探头 1内经过三次全反射，进入图像传感器 5内。结合图 7所示，微处理器 7、显示存储器 8、压力传感器 6、图像传感器 5和光源 4均与电源 9连接，压力传感器 6、图像传感器 5和显示存储器 8均与微处理器 7连接。微处理器 7负责监控并计算所有图像传感器 5和压力传感器 6提供的数据。显示存储器 8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。显示存储器 8 的可视面板位于壳体 2上，以方便测量者观察。根据实际需要，显示存储器 8可设定为显示图像或者同时显示图像和眼压数据。

本发明动态眼压测量装置的工作原理为：

结合图 2所示，光源 4发出的部分光线（反向延长线穿过凸透镜焦点的光线）经凸透镜 10准直后，形成平行光束 21，此时平行光束 21平行于探头 2的轴线，平行光束 21从探头 1 右端射入，平行光束 21在探头 1的下侧表面发生全反射后，再射向探头 1左端面，在探头左端面上发生第二次全反射，然后光束到达探头 1的上侧表面，再次发生全反射，光源 4发出的光线被反射到图像传感器 5上，其图像显示为亮斑。光源 4发出没有被凸透镜 10准直为平行光束的这些光线，或者在探头 1 内经多次反射后衰减消失，或者不满足全反射的条件，从探头 1中射出，只有非常少量的光线成为干扰光进入图像传感器 5内。当探头 1的左端面的中心点 22处开始接触眼球 30时，如图 3a所示，接触部分的压平图像为一接触点 101，从探头 1的右侧出来的图像传感器 5检测到的压平图像，如图 3b所示，显示为一个半环暗线 102，而除此之外整个视野中其它部分则是亮的，这是由于除了接触点 101 以外的部分的光线会被全反射，看到的是亮斑，只有接触点 101部分的光线会进入眼球，如图 2所示，由于平行光束 21中部的光线进入眼球，平行光束 21两侧的光线经全反射后进入图像传感器 5，因此图像传感器 5检测到的图像为一暗的半环暗线 102。随着压力的增加，如图 4a所示，探头 1与眼球角膜接触部分由接触点 101变成接触面 103，并且这个接触面的面积（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，其产生的压平图像不再仅仅是半环暗线 102，而是如图 4b所示，有一定宽度的半环压平图像 17，这个半环压平图像 17由图像传感器 5来获取，并传输到微处理器 7内。由于随着压平力的增加，探头 1与角膜的接触面积会逐渐增加，因此由之产生的半环形压平图像 17的环宽会随着压平力的增加越来越宽，如图 5a、 5b所示，接触面 103增大，半环压平图像 17呈现以开始时的半环暗线 102为中心轴线向两侧逐渐扩散的特点。当接触面 103增加到如图 6a所示的情况时，探头 1与角膜的接触面达到最大，也就是压平面积达到最大，随着压平力的增加而压平面积不会再随之增加，如图 6b所示，这时的半环形压平图像 17达到最大，即环宽也达到对应的最大值。在测量过程中，通过连续动态检测半环形压平图像 17的宽度，利用环宽与压平面积（接触面）的线性关系，如本实施例中的半环形压平图像 17的环宽与接触面 103的半径相同的关系，进而得到压平面积。同时记录通过压力传感器 6得到的对应的压平力，进而通过微处理器 7计算出眼压值（压平力除以压平面积所得数值即为眼压值），并由显示存储器 8显示并存储。

但是，在测量过程中如果探头 1的轴线与眼球的纵向轴线产生偏离，则会对眼压结果带来很大影响，会导致不必要的误差，因此在测量时，只有在探头 1的轴线与眼球的纵向轴线共轴的情况下测得的结果才最接近眼内压的真值，也只有在此情况下才可以开始后面的测量过程，因此，有必要首先确定是否共轴。其方法为：

a、打开电源 9，给测量装置供电；

b、将探头 1垂直对准眼角膜顶部，使探头 1左端面的中心点 22对准穹形角膜的顶点； c、将探头 1缓缓压下，随着压平力逐渐增加，在显示存储器 8内显示半环形或环形压平图像 17;

d、使半环形或环形压平图像 17的环宽均匀。

当设置挡板 17时，光源 4射出的光线只进入凸透镜的下半部分，此时形成半环形压平图像。

这时可以通过微处理器 7的内置程序做出判断并通过喇叭 13给出提示，或者通过显示存储器 8观察。如果符合共轴条件，这时开始采集并记录数据。如果不满足要求，则需重新测量。因此，可以避免不必要的误差出现，很好的解决了当前便携式眼压计中普遍存的偏离共轴而导致的多次测量值不能有很好的一致性问题，从而得到精确的结果。

本发明动态眼压测量装置在使用时，按照如下步骤进行：

第一步：按下电源开关 31，给各部分提供相应的电压，让被测者注视由绿色滤光片 14 转化成的一束绿色光线，将探头 1对准被测者瞳孔上穹形角膜的顶部，根据显示存储器 8中的图像，微调探头 1的垂直方向，使探头 1、眼球都处于同一直线上，便于眼压的精确测量; 第二步：操作者将探头 1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 8上显示，并由其存储***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，可以采集需要的 6组数据，语音喇叭 13提示采集完成。六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。实施例 2:

如图 8所示，本实施例与实施例 1的不同之处仅在于没有隔板，光源 4位于图像传感器 5的下方，凸透镜 10设置在光源 4的左侧。光源 4发出的光线经凸透镜 10准时成平行光束后，在探头 1内发生全反射后，直接射入图像传感器 5内。本实施例中，通过喇叭 12给出提示，或者通过显示存储器 8观察来判断探头 1的轴线与眼球的纵向轴线是否共轴。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。工业实用性

本发明在使用时只要控制图像传感器检测到半环形或环形压平图像，使半环形或环形压平图像的环宽均匀，就能够保证探头的轴线与眼球的纵向轴线重合，如果微处理器计算出环宽不均匀，则在显示存储器上显示轴线不重合提示，此时可以迅速调整探头位置，使轴线重合，在探头压下的过程中，可通过图像传感器和压力传感器测得的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。本装置在测量时只需观察显示存储器上显示的提示，即可判断探头的轴线与眼球的纵向轴线重合，操作简单，测量精度高，能够快速完成测量，对于忍耐程度不高的患者也可实现精确测量。因此具有很大的市场前景和很强的工业实用性。

Claims

权利要求

1、一种动态眼压测量装置，其特征在于：包括探头（1)、壳体（2)、套筒（3)、光源（4)、图像传感器（5)、压力传感器（6)、微处理器（7)、显示存储器（8)和电源（9)，所述探头

(1) 呈左小右大的圆台形，由透明光学材料制作，所述套筒（3) 内孔的形状与探头（1) 的形状相同，套筒（3) 滑动地套装在探头（1) 上，探头（1) 的小端端面位于套筒（3) 的左端面的左侧，套筒（3) 的右端与壳体（2)左端固定连接，在探头（1) 的大端上安装有压力传感器（6)，压力传感器（6) 的感应端压在壳体（2)左端面上，在壳体（2) 内安装有光源

(4)、图像传感器（5)和凸透镜（10)，光源（4) 发出的光线经凸透镜（10)准直为平行光束后，垂直入射探头（1) 的大端，光束在探头（1) 内全反射后，进入图像传感器（5) 内，所述微处理器（7)、显示存储器（8)、电源（9)均安装在壳体（2) 内，所述微处理器（7)、显示存储器（8)、压力传感器（6)、图像传感器（5)和光源（4)均与电源（9)连接，所述压力传感器（6)、图像传感器（5) 和显示存储器（8) 均与微处理器（7) 连接。

2、根据权利要求 1所述的动态眼压测量装置，其特征在于：所述凸透镜（10) 的中轴线与探头（1) 的轴线重合。

3、根据权利要求 1所述的动态眼压测量装置，其特征在于：所述光源（4) 和图像传感器（5) 分别位于探头（1) 轴线的两侧。

4、根据权利要求 1或 2或 3所述的动态眼压测量装置，其特征在于：所述壳体（2) 左端的内壁上固定安装有环状金属压圈（11)，所述压力传感器（6) 为环状电压力传感器，在探头（1) 的右端面与圆周面结合的位置开设有环形凹槽（12)，所述压力传感器（6) 固定安装在凹槽（12) 内，压力传感器（6) 的感应端与环状金属压圈（11) 接触。

5、根据权利要求 4所述的动态眼压测量装置，其特征在于：所述光源（4) 为发光二级管。

6、根据权利要求 5所述的动态眼压测量装置，其特征在于：所述探头（1) 由玻璃或树脂制作。

7、根据权利要求 6所述的动态眼压测量装置，其特征在于：还包括喇叭（13)，所述喇叭（13) 固定安装在壳体（2) 内，喇叭（13) 与微处理器（7) 连接。

8、根据权利要求 7所述的动态眼压测量装置，其特征在于：所述光源（4) 的左侧还设置有滤波镜。

9、根据权利要求 1所述的动态眼压测量装置，其特征在于：还包括绿色滤光片（14)，所述绿色滤光片（14) 固定设置在探头中轴线上，所述绿色滤光片（14)位于光源（4) 的左

10、一种控制权利要求要求 1-9任一项所述的动态眼压测量装置的探头轴线与眼球纵向轴线共轴的方法，其特征在于包括以下步骤：

a、打开电源（9)，给测量装置供电；

b、将探头（1 )垂直对准眼角膜顶部，使探头（1 )左端面的中心点对准穹形角膜的顶点； c、将探头（1 ) 缓缓压下，随着压平力逐渐增加，在显示存储器（8 ) 内显示半环形或环形压平图像（17);

d、使半环形或环形压平图像（17) 的环宽均匀。