离体眼角膜力学性能参数检测装置.pdf

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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410788652.6 (22)申请日 2014.12.17 G01N 19/00(2006.01) G01B 11/16(2006.01) (71)申请人 温州职业技术学院 地址 325035 浙江省温州市茶山高教园区温 州职业技术学院高科路 (72)发明人 刘长江 邵志达 (74)专利代理机构 浙江杭州金通专利事务所有 限公司 33100 代理人 徐关寿 汤时达 (54) 发明名称 离体眼角膜力学性能参数检测装置 (57) 摘要 本发明提供一种离体眼角膜力学性能参数检 测装置， 包括安装平台， 安装平台上设置有眼角膜 固定机构、。

2、 形变量采集机构、 形变驱动机构， 还设 置有控制器， 形变量采集机构包括距离传感器以 及至少两个高速相机， 安装平台上垂直设置有安 装框架， 各高速相机设置有旋转驱动机构 ； 距离 传感器定位板还设置有滑行驱动机构， 定位板还 设置有角度调节机构 ； 眼角膜固定机构包括容置 舱以及夹持机构， 夹持机构包括贴合面板、 夹紧单 元以及驱动单元。本发明的有益效果 ： 形变量采 集机构数量和位置排布合理， 便于后期处理 ； 距 离传感器相对容置舱的距离可随意调节， 距离传 感器的高度可调， 以确保对准容置舱中心位置 ； 高速相机角度可调， 提高检测精度。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和。

3、国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图5页 (10)申请公布号 CN 104502269 A (43)申请公布日 2015.04.08 CN 104502269 A 1/2 页 2 1.离体眼角膜力学性能参数检测装置， 包括安装平台， 安装平台上设置有眼角膜固定 机构、 形变量采集机构、 形变驱动机构， 还设置有用于控制形变驱动机构并根据形变量采集 机构采集数据计算离体眼角膜力学性能参数的控制器， 其特征在于 ： 形变量采集机构包括 距离传感器以及至少两个高速相机， 安装平台上垂直设置有安装框架， 各高速相机分布在 安装框架上且分别设置有旋转驱动机构 ； 距离。

4、传感器固定安装在一定位板上， 定位板通过 滑轨机构与安装平台滑动连接， 定位板还设置有滑行驱动机构， 定位板与距离传感器的连 接部还设置有角度调节机构 ； 安装框架所围区域的中央部位设置固定板， 眼角膜固定机构 整体为透明材质， 眼角膜固定机构包括安装在固定板上的容置舱以及设置在容置舱内的夹 持机构， 夹持机构包括用于与眼角膜一侧表面接触的贴合面板、 用于将眼角膜向贴合面板 呈锥度推挤固定的若干夹紧单元以及用于驱动夹紧单元聚拢 / 扩张的驱动单元 ； 形变驱动 机构包括柔性导管、 缸套、 活塞杆、 驱动电机及压力传感器， 压力传感器设置在柔性导管上， 缸套与柔性导管密闭连接， 活塞杆套装在缸套。

5、内， 驱动电机与活塞杆传动连接 ； 容置舱具有 供柔性导管密闭引入的通孔， 各夹紧单元具有用于组合形成管状空腔的柱面， 容置舱及形 变驱动机构与容置舱连通部分充满不与眼角膜发生化学反应的液体。 2.根据权利要求 1 所述的离体眼角膜力学性能参数检测装置， 其特征在于 ： 安装框架 包括两竖直杆一连接横档， 高速相机数目为6个， 两两一组通过3个相机定位板设置在两竖 直杆和连接横档上， 相机定位板具有两支承板和向两支承板之间凹进的连接底板， 支承板 与连接底板通过垂直的过渡板相连， 连接底板与安装框架螺栓连接， 两支承板呈夹角错位 设置 ； 高速相机具有定位轴， 定位轴可转动穿设在支承板上， 高。

6、速相机的旋转驱动机构包括 步进电机， 步进电机输出轴与高速相机定位轴同轴连接， 步进电机与控制器电连接。 3.根据权利要求 2 所述的离体眼角膜力学性能参数检测装置， 其特征在于 ： 容置舱包 括从固定板上一体延伸出的筒状座及与筒状座可拆式固定连接的盖板， 筒状座包括三段两 两呈 120夹角设置的矩形板以及三段用于连接两相邻矩形板的过渡板 ； 3 个相机定位板 亦两两呈 120夹角设置形成等边三角形的三个顶点， 相机定位板所围等边三角形的中心 点与容置舱筒状座的中心点重合。 4.根据权利要求 1 所述的离体眼角膜力学性能参数检测装置， 其特征在于 ： 距离传感 器的定位板底部设置滑轨座， 安装。

7、平台上固定设置平直的一段滑轨， 滑轨与定位板垂直设 置且滑轨水平中心线与定位板竖直中心线、 容置舱水平中心线、 固定板竖直中心线位于同 一竖直平面内 ； 定位板底部的滑轨座套装在滑轨上， 滑轨纵截面为工字形， 两侧腰部呈圆弧 形凹进， 滑轨前后两端均设置限位螺钉。 5.根据权利要求 4 所述的离体眼角膜力学性能参数检测装置， 其特征在于 ： 距离传感 器定位板的滑行驱动机构包括步进电机、 驱动丝杆及与定位板固定连接的内螺套， 步进电 机固定连接在安装平台上且与控制器电连接， 驱动丝杆与步进电机输出轴同轴固定连接， 内螺套位于定位板的一侧且套装在驱动丝杆上。 6.根据权利要求 1 所述的离体眼角。

8、膜力学性能参数检测装置， 其特征在于 ： 距离传感 器的角度调节机构包括下固定板、 与下固定板一端铰接的上活动板、 带弹性复位元件的调 节杆， 调节杆穿设在上活动板内且下端与下固定板接触 ； 下固定板与距离传感器定位板固 定连接， 距离传感器与上活动板固定连接。 7.根据权利要求 6 所述的离体眼角膜力学性能参数检测装置， 其特征在于 ： 下固定板 权 利 要 求 书 CN 104502269 A 2 2/2 页 3 具有一对连接挂耳， 上活动板具有插入设置在连接挂耳所夹区域的定位块， 下固定板的连 接挂耳和上活动板的定位块开有通孔， 通孔内穿设销轴。 8.根据权利要求 7 所述的离体眼角膜力。

9、学性能参数检测装置， 其特征在于 ： 调节杆的 弹性复位元件为弹簧， 调节杆具有外螺纹， 上活动板对应的通孔具有内螺纹， 调节杆上端连 接调节电机， 调节电机与控制器电连接。 9.根据权利要求 1 所述的离体眼角膜力学性能参数检测装置， 其特征在于 ： 形变驱动 机构的柔性导管设置有旁路管， 旁路管伸入一固定设置在安装平台上的缓冲容器内， 缓冲 容器内灌注有用于充满容置舱的同种液体， 液面始终淹没旁路管伸入缓冲容器的端部。 10.根据权利要求 1 所述的离体眼角膜力学性能参数检测装置， 其特征在于 ： 夹持机构 的贴合面板具有呈球缺形的中央凹区， 各夹紧单元形状一致环形排布且具有组合形成球缺 。

10、形状的凸块 ； 贴合面板具有筒状边沿， 筒状边沿的内壁呈向中央凹区收缩的锥台形， 各夹紧 单元伸入并与贴合面板锥台形筒状边沿接触的边缘具有与贴合面板锥台形筒状边沿适配 的锥度 ； 各夹紧单元尾端设置有复位弹簧， 侧壁配合设置定位机构。 权 利 要 求 书 CN 104502269 A 3 1/4 页 4 离体眼角膜力学性能参数检测装置 技术领域 0001 本发明涉及医疗辅助设备领域， 具体是指一种离体眼角膜力学性能参数检测装 置。 背景技术 0002 圆锥角膜是临床较为常见的眼科疾病， 可产生高度不规则近视散光和不同程度的 视力损害， 欧美国家的发病率为 0.01%0.05%， 日本为 0.0。

11、7%0.08%， 但我国尚缺乏流行病 学资料。 作为重要的生物学属性， 角膜生物力学性能可直接影响角膜外形， 进而影响角膜的 屈光状态与光学成像质量。 研究表明圆锥角膜的发生发展与角膜的区域性生物力学性能改 变密切相关， 多在角膜颞下方发生厚度变薄、 力学性能变弱的病理改变， 在眼内压作用下向 外膨隆扩张导致病症的发生。角膜组织的生物力学性能常使用本构参量来进行定量描述， 其测量结果浮动范围较大， 与实验依托平台密切相关。离体角膜膨胀实验平台基本延续了 角膜的椭球外形， 维持了角膜的结构完整性， 保持了其生理受力方式， 是相对较为接近角膜 生理状态的一种测量方法。 但现有离体角膜膨胀实验平台仍。

12、存在测量区域小无法提供全角 膜生物力学性能区域差异分布的缺点。 0003 申请号为 201310597129.0 的发明专利申请公开了一种离体角膜生物力学性能参 数的测量平台， 其包括安装平台、 角膜固定装置、 压力装置、 拍摄设备等， 该测量平台存在以 下不足 ：（1） 拍摄设备位于角膜固定装置前端， 需要进行三维变形测量， 导致采集数据处理 算法复杂 ；（2） 拍摄角度不可调节， 进一步增加检测难度 ；（3） 角膜固定装置的尺寸固定， 不 能根据角膜形状进行调节， 夹持设备对不同角膜的适应性较差， 增加了不可控的角膜形变。 发明内容 0004 本发明针对现有技术的上述问题， 提供一种参数可。

13、控性高、 适应性好的离体眼角 膜力学性能参数检测装置。 0005 本发明的上述发明目的通过以下方案实现 ： 离体眼角膜力学性能参数检测装置， 包括安装平台， 安装平台上设置有眼角膜固定机 构、 形变量采集机构、 形变驱动机构， 还设置有用于控制形变驱动机构并根据形变量采集机 构采集数据计算离体眼角膜力学性能参数的控制器， 形变量采集机构包括距离传感器以及 至少两个高速相机， 安装平台上垂直设置有安装框架， 各高速相机分布在安装框架上且分 别设置有旋转驱动机构 ； 距离传感器固定安装在一定位板上， 定位板通过滑轨机构与安装 平台滑动连接， 定位板还设置有滑行驱动机构， 定位板与距离传感器的连接部。

14、还设置有角 度调节机构 ； 安装框架所围区域的中央部位设置固定板， 眼角膜固定机构整体为透明材质， 眼角膜固定机构包括安装在固定板上的容置舱以及设置在容置舱内的夹持机构， 夹持机构 包括用于与眼角膜一侧表面接触的贴合面板、 用于将眼角膜向贴合面板呈锥度推挤固定的 若干夹紧单元以及用于驱动夹紧单元聚拢 / 扩张的驱动单元 ； 形变驱动机构包括柔性导 管、 缸套、 活塞杆、 驱动电机及压力传感器， 压力传感器设置在柔性导管上， 缸套与柔性导管 说 明 书 CN 104502269 A 4 2/4 页 5 密闭连接， 活塞杆套装在缸套内， 驱动电机与活塞杆传动连接 ； 容置舱具有供柔性导管密闭 引入。

15、的通孔， 各夹紧单元具有用于组合形成管状空腔的柱面， 容置舱及形变驱动机构与容 置舱连通部分充满不与眼角膜发生化学反应的液体。 0006 进一步地， 安装框架包括两竖直杆一连接横档， 高速相机数目为 6 个， 两两一组通 过 3 个相机定位板设置在两竖直杆和连接横档上， 相机定位板具有两支承板和向两支承板 之间凹进的连接底板， 支承板与连接底板通过垂直的过渡板相连， 连接底板与安装框架螺 栓连接， 两支承板呈夹角错位设置 ； 高速相机具有定位轴， 定位轴可转动穿设在支承板上， 高速相机的旋转驱动机构包括步进电机， 步进电机输出轴与高速相机定位轴同轴连接， 步 进电机与控制器电连接。 0007 。

16、进一步地， 容置舱包括从固定板上一体延伸出的筒状座及与筒状座可拆式固定连 接的盖板， 筒状座包括三段两两呈 120夹角设置的矩形板以及三段用于连接两相邻矩形 板的过渡板 ； 3 个相机定位板亦两两呈 120夹角设置形成等边三角形的三个顶点， 相机定 位板所围等边三角形的中心点与容置舱筒状座的中心点重合。 0008 进一步地， 距离传感器的定位板底部设置滑轨座， 安装平台上固定设置平直的一 段滑轨， 滑轨与定位板垂直设置且滑轨水平中心线与定位板竖直中心线、 容置舱水平中心 线、 固定板竖直中心线位于同一竖直平面内 ； 定位板底部的滑轨座套装在滑轨上， 滑轨纵截 面为工字形， 两侧腰部呈圆弧形凹进。

17、， 滑轨前后两端均设置限位螺钉。 0009 进一步地， 距离传感器定位板的滑行驱动机构包括步进电机、 驱动丝杆及与定位 板固定连接的内螺套， 步进电机固定连接在安装平台上且与控制器电连接， 驱动丝杆与步 进电机输出轴同轴固定连接， 内螺套位于定位板的一侧且套装在驱动丝杆上。 0010 进一步地， 距离传感器的角度调节机构包括下固定板、 与下固定板一端铰接的上 活动板、 带弹性复位元件的调节杆， 调节杆穿设在上活动板内且下端与下固定板接触 ； 下固 定板与距离传感器定位板固定连接， 距离传感器与上活动板固定连接。 0011 进一步地， 下固定板具有一对连接挂耳， 上活动板具有插入设置在连接挂耳所。

18、夹 区域的定位块， 下固定板的连接挂耳和上活动板的定位块开有通孔， 通孔内穿设销轴。 0012 进一步地， 调节杆的弹性复位元件为弹簧， 调节杆具有外螺纹， 上活动板对应的通 孔具有内螺纹， 调节杆上端连接调节电机， 调节电机与控制器电连接。 0013 进一步地， 形变驱动机构的柔性导管设置有旁路管， 旁路管伸入一固定设置在安 装平台上的缓冲容器内， 缓冲容器内灌注有用于充满容置舱的同种液体， 液面始终淹没旁 路管伸入缓冲容器的端部。 0014 进一步地， 夹持机构的贴合面板具有呈球缺形的中央凹区， 各夹紧单元形状一致 环形排布且具有组合形成球缺形状的凸块 ； 贴合面板具有筒状边沿， 筒状边沿。

19、的内壁呈向 中央凹区收缩的锥台形， 各夹紧单元伸入并与贴合面板锥台形筒状边沿接触的边缘具有与 贴合面板锥台形筒状边沿适配的锥度 ； 各夹紧单元尾端设置有复位弹簧， 侧壁配合设置定 位机构。 0015 本发明的有益效果在于 ： 设置距离传感器和高速相机， 形变数据采集更为精确 ； 形变量采集机构数量和位置排布合理， 便于后期处理 ； 距离传感器相对容置舱的距离可随 意调节， 距离传感器的高度可调， 以确保对准容置舱中心位置 ； 高速相机角度可调， 提高检 测精度 ； 夹持机构规格可调， 适应性好 ； 形变驱动机构结构简单、 动作可靠 ； 整体结构合理， 说 明 书 CN 104502269 A 。

20、5 3/4 页 6 有效防止不可控形变。 附图说明 0016 图 1 为本发明主体结构的主视图。 0017 图 2 为本发明主体结构的右视图。 0018 图 3 为本发明主体结构的立体图。 0019 图 4 为本发明夹持机构和形变驱动机构组合的结构示意图。 0020 图 5 为图 2 中 A 部放大图。 具体实施方式 0021 以下结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明 ： 参照附图1至图5所示， 本发明的离体眼角膜力学性能参数检测装置， 包括安装平台1， 安装平台 1 上设置有眼角膜固定机构、 形变量采集机构、 形变驱动机构， 还设置有用于控制 形变驱动机构并根据形变量采集机构采集数据计算。

21、离体眼角膜力学性能参数的控制器， 形 变量采集机构包括距离传感器以及至少两个高速相机， 安装平台 1 上垂直设置有安装框架 2， 各高速相机分布在安装框架上且分别设置有旋转驱动机构 ； 距离传感器固定安装在一定 位板 3 上， 定位板 3 通过滑轨机构与安装平台 1 滑动连接， 定位板 3 还设置有滑行驱动机 构， 定位板3与距离传感器的连接部还设置有角度调节机构 ； 安装框架2所围区域的中央部 位设置固定板 4， 眼角膜固定机构整体为透明材质， 眼角膜固定机构包括安装在固定板上的 容置舱 5 以及设置在容置舱内的夹持机构， 夹持机构包括用于与眼角膜一侧表面接触的贴 合面板 6、 用于将眼角膜。

22、向贴合面板呈锥度推挤固定的若干夹紧单元 7 以及用于驱动夹紧 单元聚拢/扩张的驱动单元 ； 形变驱动机构包括柔性导管8、 缸套9、 活塞杆10、 驱动电机11 及压力传感器 12， 压力传感器 12 设置在柔性导管上， 缸套 9 与柔性导管 8 密闭连接， 活塞 杆 10 套装在缸套 9 内， 驱动电机 11 与活塞杆 10 传动连接 ； 容置舱 5 具有供柔性导管密闭 引入的通孔， 各夹紧单元具有用于组合形成管状空腔的柱面， 容置舱 5 及形变驱动机构与 容置舱连通部分充满不与眼角膜发生化学反应的液体。 0022 安装框架 2 包括两竖直杆一连接横档， 高速相机数目为 6 个， 两两一组通过。

23、 3 个相 机定位板 13 设置在两竖直杆和连接横档上， 相机定位板 13 具有两支承板和向两支承板之 间凹进的连接底板， 支承板与连接底板通过垂直的过渡板相连， 连接底板与安装框架螺栓 连接， 两支承板呈夹角错位设置 ； 高速相机具有定位轴， 定位轴可转动穿设在支承板上， 高 速相机的旋转驱动机构包括步进电机， 步进电机输出轴与高速相机定位轴同轴连接， 步进 电机与控制器电连接。 0023 容置舱 5 包括从固定板上一体延伸出的筒状座 5A 及与筒状座可拆式固定连接的 盖板， 筒状座包括三段两两呈 120夹角设置的矩形板以及三段用于连接两相邻矩形板的 过渡板 ； 3 个相机定位板亦两两呈 1。

24、20夹角设置形成等边三角形的三个顶点， 相机定位板 所围等边三角形的中心点与容置舱筒状座的中心点重合。 0024 参照图 3， 距离传感器的定位板 3 底部设置滑轨座 3A， 安装平台 1 上固定设置平直 的一段滑轨 1A， 滑轨 1A 与定位板垂直设置且滑轨水平中心线与定位板竖直中心线、 容置舱 水平中心线、 固定板竖直中心线位于同一竖直平面内 ； 定位板底部的滑轨座 3A 套装在滑轨 说 明 书 CN 104502269 A 6 4/4 页 7 1A上， 滑轨1A纵截面为工字形， 两侧腰部呈圆弧形凹进， 滑轨1A前后两端均设置限位螺钉。 0025 距离传感器定位板 3 的滑行驱动机构包括步。

25、进电机、 驱动丝杆及与定位板固定连 接的内螺套， 步进电机固定连接在安装平台上且与控制器电连接， 驱动丝杆与步进电机输 出轴同轴固定连接， 内螺套位于定位板的一侧且套装在驱动丝杆上。 0026 本实施例中， 距离传感器的角度调节机构包括下固定板 14、 与下固定板一端铰接 的上活动板15、 带弹性复位元件的调节杆16， 调节杆16穿设在上活动板内且下端与下固定 板接触 ； 下固定板 14 与距离传感器定位板 3 固定连接， 距离传感器与上活动板 15 固定连 接。 0027 下固定板 14 具有一对连接挂耳， 上活动板 15 具有插入设置在连接挂耳所夹区域 的定位块， 下固定板 14 的连接挂。

26、耳和上活动板 15 的定位块开有通孔， 通孔内穿设销轴。 0028 调节杆 16 的弹性复位元件为弹簧 17， 调节杆 16 具有外螺纹， 上活动板 15 对应的 通孔具有内螺纹， 调节杆 16 上端连接调节电机 18， 调节电机 18 与控制器电连接。 0029 参照图 4 所示， 形变驱动机构的柔性导管 8 设置有旁路管 19， 旁路管 19 伸入一固 定设置在安装平台上的缓冲容器内 20， 缓冲容器 20 内灌注有用于充满容置舱的同种液体， 液面始终淹没旁路管 19 伸入缓冲容器的端部。 0030 夹持机构的贴合面板 6 具有呈球缺形的中央凹区， 各夹紧单元 7 形状一致环形排 布且具有。

27、组合形成球缺形状的凸块 ； 贴合面板 6 具有筒状边沿 6A， 筒状边沿的内壁呈向中 央凹区收缩的锥台形， 各夹紧单元 7 伸入并与贴合面板锥台形筒状边沿接触的边缘具有与 贴合面板锥台形筒状边沿适配的锥度 ； 各夹紧单元尾端设置有复位弹簧 21， 侧壁配合设置 定位机构， 定位机构在夹紧单元移动到预定位置后与夹紧单元接触定位。 0031 虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了图示和描述， 但是， 本领域普通技术 人员应当了解， 可以不限于上述实施例的描述， 在权利要求书的范围内， 可作出形式和细节 上的各种变化。 说 明 书 CN 104502269 A 7 1/5 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 104502269 A 8 2/5 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 104502269 A 9 3/5 页 10 图 3 说 明 书 附 图 CN 104502269 A 10 4/5 页 11 图 4 说 明 书 附 图 CN 104502269 A 11 5/5 页 12 图 5 说 明 书 附 图 CN 104502269 A 12 。