[发明专利]一种角膜生物力学性能压平式测量装置及测量方法在审
申请号: | 201510217899.7 | 申请日: | 2015-04-30 |
公开(公告)号: | CN104799827A | 公开(公告)日: | 2015-07-29 |
发明(设计)人: | 张学勇;刘东;韩立磊 | 申请(专利权)人: | 安徽建筑大学 |
主分类号: | A61B5/00 | 分类号: | A61B5/00;A61B3/16;A61B3/10 |
代理公司: | 合肥市长远专利代理事务所(普通合伙) 34119 | 代理人: | 程笃庆;黄乐瑜 |
地址: | 230601 安徽省*** | 国省代码: | 安徽;34 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 角膜 生物 力学性能 压平 测量 装置 测量方法 | ||
1.一种角膜生物力学性能压平式测量装置,其特征在于,包括支撑结构(12)、导杆(15)、微型步进电机(4)、压力传感器(2)、位移传感器(3)、面积探测光学探头(1)、信号采集装置(17)及信号处理与控制装置(18);微型步进电机(4)的一端和位移传感器(3)的固定端分别依次安装在支撑结构(12)上,微型步进电机的另一端和位移传感器(3)的测量端分别依次安装在导杆(15)上;压力传感器(2)的固定端安装在导杆(15)上,测量端安装在面积探测光学探头(1)上,微型步进电机(4)带动导杆(15)移动,导杆(15)带动位移传感器(3)及压力传感器(2)移动,压力传感器(2)带动面积探测光学探头(1)移动;位移传感器(3)可感知其固定端与测量端之间的位移变化信号,压力传感器(2)可感知其固定端与测量端的压力变化信号,面积探测光学探头(1)可探测角膜面积变化信号;
面积探测光学探头(1)、压力传感器(2)及位移传感器(3)的信号输出端分别与信号采集装置(17)的信号输入端通讯连接,面积探测光学探头(1)将探测的角膜面积变化信号、压力传感器(2)将感知的压力变化信号及位移传感器(3)将感知的位移变化信号传送至信号采集装置(17);信号采集装置(17)的信号输出端与信号处理与控制装置(18)的信号输入端通讯连接,信号处理与控制装置(18)通过信号采集装置(17)获取位移变化信号、压力变化信号及角膜面积变化信号;信号处理与控制装置(18)的信号输出端与微型步进电机(4)的信号输入端通讯连接,信号处理与控制装置(18)根据位移变化信号、压力变化信号及角膜面积变化信号控制微型步进电机(4)工作。
2.根据权利要求1所述的角膜生物力学性能压平式测量装置,其特征在于,面积探测光学测头(1)包括筒体,及固定连接于筒体(1)内一端的光源(5);及设于筒体内并使光源(5)发射的光线依次透过的准直透镜(6)、分光镜(7)及光通量补偿镜(8);及与筒体(1)远离光源(5)的一端固定连接,并使经过光通量补偿镜(8)的光线射入的圆台棱镜(9);及设于筒体内并位于分光镜(7)一侧,且接受依次经过圆台棱镜(9)透射、光通量补偿镜(8)透射及分光镜(7)反射光线射入的柱面镜(10);及设于筒体内并位于柱面镜(10)远离分光镜(7)的一侧,且可接收透过柱面镜(10)光线的光电探测器(11);面积探测光学探头(1)上的光电探测器(11)可将其探测的角膜面积变化信号输送至信号采集装置(17)。
3.根据权利要求2所述的角膜生物力学性能压平式测量装置,其特征在于,压力传感器(2)安装在面积探测光学测头(1)的筒体上。
4.根据权利要求1所述的角膜生物力学性能压平式测量装置,其特征在于,微型步进电机(4)包括电机丝杆(14),微型步进电机(4)通过电机丝杆(14)安装在导杆(15)上。
5.根据权利要求1所述的角膜生物力学性能压平式测量装置,其特征在于,支撑结构(12)上设有横梁(13),微型步进电机(4)和位移传感器(3)的固定端分别依次安装在支撑结构(12)的横梁(13)上。
6.一种根据权利要求1-5中任一项所述的角膜生物力学性能压平式测量装置进行测量的方法,其特征在于,包括如下步骤:
启动信号处理与控制装置(18)控制微型步进电机(4)工作,微型步进电机(4)带动导杆(15)移动,导杆(15)带动位移传感器(3)及压力传感器(2)移动,压力传感器(2)带动面积探测光学探头(1)移动;位移传感器(3)将感知的位移信号W、压力传感器(2)将探测的压力信号F及面积探测光学测头(1)将探测的面积信号A通过信号采集装置(17)采集,然后信号采集装置(17)将实时采集的信号送入信号处理与控制装置(18)处理,信号处理与控制装置(18)实时同步获取角膜变形压平位移Wi(i=1,2,..n)、角膜变形压平力Fi(i=1,2,..n)、角膜变形压平面积Ai(i=1,2,..n)。
7.根据权利要求6所述的角膜生物力学性能压平式测量装置进行测量的方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、调节面积探测光学测头(1)位置,使其圆台棱镜(9)中心与角膜顶点对准;
S2、角膜滞后性能、角膜刚度测量:通过信号处理与控制装置(18)控制微型步进电机(4)工作,进而带动面积探测光学探头(1)移动以对角膜施加阶跃荷载,先进行N次循环加载-卸载,完成预调,其中N大于0且为整数;依据第N+1次循环加载-卸载过程中信号处理与控制装置(18)获取的角膜变形压平力Fi和角膜变形压平位移Wi,绘制Fi-Wi曲线,完成角膜滞后性能检测;线性拟合Fi-Wi曲线,获取角膜刚度参数;
S3、角膜松弛性能检测:通过信号处理与控制装置(18)控制微型步进电机(4)工作,进而带动面积探测光学探头(1)压平角膜,当角膜变形压平位移Wi=0.1-0.2mm时,信号处理与控制装置(18)控制微型步进电机(4)停止工作;在此后t=0-1800s时间内,利用信号处理与控制装置(18)实时同步获取的角膜变形压平力Fi(i=1,2,..n)绘制显示Fi-t曲线,完成角膜松弛性能测量;
S4、角膜蠕变性能检测:通过信号处理与控制装置(18)控制微型步进电机(4)工作,进而带动面积探测光学探头(1)压平角膜,当角膜变形压平力Fi=0.02-0.05N时,信号处理与控制装置(18)控制微型步进电机(4)停止工作;在此后t=0-1800s时间内,利用信号处理与控制装置(18)实时同步获取的角膜变形压平位移Wi(i=1,2,..n)绘制显示Wi-t曲线,完成角膜蠕变性能测量;
S5、眼内压检测:通过信号处理与控制装置(18)控制微型步进电机(4)工作,进而带动面积探测光学探头(1)压平角膜,角膜变形压平面积Ai=6-8mm2时,信号处理与控制装置(18)控制微型步进电机(4)停止工作;利用信号处理与控制装置(18)实时同步获取的角膜变形压平力Fi(i=1,2,..n)、角膜变形压平面积Ai(i=1,2,..n)绘制显示Fi/Ai-t曲线,完成眼内压动态获取;利用Ai=6-8mm2时对应的Fi数值,依据Fi/Ai计算所测眼球生理环境眼内压值。
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