一種穿戴式瞳孔對光反射測量設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種穿戴式瞳孔對光反射測量系統(tǒng)，具體涉及一種包括紅外攝像機、紅外補光燈、刺激光源、穿戴式頭盔、開眼器、數(shù)據(jù)處理設備和瞳孔測量軟件系統(tǒng)的穿戴式瞳孔對光反射測量設備，適合于臨床眼科、神經(jīng)外科、精神心理科及其相關領域的醫(yī)療應用。
【背景技術】
[0002]眼睛是人體極為重要的器官之一。瞳孔光反射是光線刺激引起瞳孔縮小的一種反應，由對光反射通路完成這一反應。瞳孔對光反射通路，從視網(wǎng)膜開始，經(jīng)視神經(jīng)、視交叉和視束，再經(jīng)上臂丘到達頂蓋前區(qū)。動眼神經(jīng)副核的軸突經(jīng)動眼神經(jīng)到睫狀神經(jīng)節(jié)更換神經(jīng)元，節(jié)后纖維支配瞳孔括約肌，引起雙側(cè)瞳孔縮小。上述光反射通路中任何一處損壞均可導致光反射減弱或消失，另外如果光能量利用率低，不足10%的時候，光路中有光能量損失，需要加刺激光源，而這對人眼的系統(tǒng)并不是一個很好的補償光刺激，被測試患者同感會感到刺眼和不適。
[0003]正常瞳孔的大小與年齡、生理狀態(tài)、屈光、外界環(huán)境等因素有關。人出生時瞳孔最大，隨著年齡增長瞳孔會逐漸變小。正常瞳孔在自然光線下直徑平均為2.5到4毫米，兩側(cè)等大，邊緣整齊，亮光下可縮小，光線暗的環(huán)境可略增大。當雙眼直視前方時，用瞳孔燈照射瞳孔，瞳孔會立即變小，移開光源或閉合雙眼，瞳孔可復原。根據(jù)瞳孔的這一特性，臨床上常使用上述方法通過檢測瞳孔的功能活動從而篩查病人的神經(jīng)病變、糖尿病并發(fā)癥等疾病，同時也有研究指出，通過瞳孔對光反射的功能檢查可以作為是否吸毒的判斷依據(jù)。除上述對光反射的功能檢測以外，通過對人眼物理狀態(tài)的分析，可以診斷出虹膜損傷等疾病。
[0004]紅外攝像機可以捕捉人眼不可見的紅外線的反射影像，利用主動紅外攝像技術的紅外攝像機具有紅外補光燈，輻射照明周圍環(huán)境，從而利用紅外低照度彩色C⑶進行紅外輻射圖像的捕獲。紅外補光燈有715nm、830nm和950nm幾種波長，其中715nm的紅外補光燈雖然照明距離遠，但會產(chǎn)生紅暴現(xiàn)象，即在發(fā)光時同時產(chǎn)生人眼可見的紅光，而830nm和950nm的補光燈則基本沒有紅暴現(xiàn)象。由于在可見光下人眼一定會產(chǎn)生反射像，因此一般用于眼部檢測的設備均采用紅外攝像機進行眼部影像的獲取，以實現(xiàn)在盡可能提高清晰度的情況下同時減少眼球表面反射光對于后期檢測的影響。
[0005]傳統(tǒng)瞳孔檢測設備通常是手持式的瞳孔筆燈，通過瞳孔燈照射人眼，由醫(yī)師來判斷瞳孔反射的狀態(tài)以篩查病情。也有將瞳孔燈、紅外攝像機或可見光攝像機集成于一個類似手電筒的裝置內(nèi)，在打開瞳孔燈的同時進行拍照，后期人工比對來進行病情的診斷?，F(xiàn)有設備和方法的缺點在于:
[0006]1.人工判斷瞳孔變化的狀態(tài)以及孔徑尺寸存在較大的主觀誤差；
[0007]2.手持式瞳孔檢測裝置無法控制環(huán)境光照對于檢測結(jié)果的影響，因此在不同光照環(huán)境條件下同一病人可能會產(chǎn)生不同的瞳孔功能反射現(xiàn)象；
[0008]3.配備可見光攝像機的瞳孔檢測設備，由于眼球表面的光反射，通常無法進行瞳孔位置的精確識別；
[0009]4.現(xiàn)有配備眼罩及暗室環(huán)境的立式瞳孔檢測設備體積較大，無法適應需要隨身攜帶或無安放平面的使用環(huán)境，如自然災害現(xiàn)場、戰(zhàn)場、急救現(xiàn)場等復雜場地；
[0010]5.現(xiàn)有的瞳孔檢測設備不具有光照模擬功能，無法分析在不同環(huán)境光條件下瞳孔光反射功能的變化。
[0011 ] 6.現(xiàn)有的刺激光源沒有補償和校正裝置，眨眼現(xiàn)象嚴重，個人體驗效果不好，成像質(zhì)量不高。
[0012]發(fā)明人希望利用可穿戴式頭盔、開眼器、紅外攝像機、紅外補光燈、刺激光源、補光光源、瞳孔監(jiān)測相機等設備，設計出一種能夠在仿真光照環(huán)境下實現(xiàn)瞳孔光反射變化的連續(xù)、精確測定的設備，該設備可用于臨床眼科、神經(jīng)外科、精神心理科等科室的病癥診斷和疾病早期篩查等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本實用新型的目的在于設計一種具有可控光照環(huán)境的便攜式瞳孔對光反射測量設備，可以在指定的光照條件下測定瞳孔的對光反射功能等生理特征，從而提高基于瞳孔反射的疾病篩查的準確性。本實用新型提出了一種穿戴式瞳孔對光反射測量設備，包括九個關鍵部分:
[0014]紅外攝像機，與數(shù)據(jù)處理設備有數(shù)據(jù)通信，用于獲取人眼的視頻數(shù)據(jù)；
[0015]紅外補光燈，用于為紅外攝像機提供光照；
[0016]補光光源，為可見光源，用于模擬不同場景下的光照；
[0017]刺激光源，為可見光源，用于照射瞳孔以使瞳孔產(chǎn)生孔徑變化；
[0018]穿戴式頭盔，用于安裝上述設備，為使用者眼部提供暗室環(huán)境；
[0019]瞳孔校正成像系統(tǒng)，包括液晶校正器或變形鏡組成的測量光路；
[0020]瞳孔監(jiān)測相機，用于觀察人眼瞳孔是否與所述瞳孔校正成像系統(tǒng)光軸對準良好，同時用于單次校正成像和短曝光校正成像；
[0021]瞳孔測量軟件系統(tǒng)，包括物理尺寸測量系統(tǒng)、生理信息計算系統(tǒng)和報告生成系統(tǒng)，用于實時檢測視頻數(shù)據(jù)中的瞳孔，獲取瞳孔相關的生理信息，并生成病例報告，配置于數(shù)據(jù)處理設備上；
[0022]數(shù)據(jù)處理設備，基于X86或X64架構的個人計算機，或具有同等處理能力的嵌入式平臺、可移動手持設備。
[0023]紅外攝像機與數(shù)據(jù)處理設備的數(shù)據(jù)通信為有線通信或無線通信形式；紅外攝像機和刺激光源的數(shù)量由所要測量的瞳孔的數(shù)量決定；其紅外光的波長需匹配所采用的紅外攝像機所能接收的波長。
[0024]補光光源由可發(fā)出可見光的發(fā)光器件構成，根據(jù)需求產(chǎn)生不同照度、不同頻率的光線；發(fā)光器件的發(fā)光機能由配置于數(shù)據(jù)處理設備上的瞳孔測量軟件系統(tǒng)控制，或通過單獨的調(diào)節(jié)開關進彳丁控制。
[0025]刺激光源發(fā)光狀態(tài)由配置于數(shù)據(jù)處理設備上的瞳孔測量軟件系統(tǒng)控制，或通過單獨的開關進行控制。
[0026]選擇液晶校正器作為測量光路的波前位相校正，瞳孔校正成像系統(tǒng)包括低階補償鏡、濾光片、半波片、光學透鏡、偏振分束器、定位屏、環(huán)形光闌及波前探測器。
[0027]波前探測器為高速哈特曼探測器，瞳孔、液晶校正器及哈特曼波前探測器互為物像共軛關系。
[0028]瞳孔測量軟件系統(tǒng)，其中的物理尺寸測量系統(tǒng)通過紅外攝像頭捕獲的影像數(shù)據(jù)識別其中的瞳孔、虹膜、眼白等外觀可見的物理結(jié)構，并測量每種結(jié)構的尺寸。生理信息計算系統(tǒng)可以通過物理尺寸測量系統(tǒng)得到的結(jié)構參數(shù)，計算各參數(shù)間的相關性，或同一參數(shù)不同病例之間的對比性，得到瞳孔直接反射、間接反射功能的定量分析結(jié)果，以及其他通過上述物理尺寸可以得到的相關生理參數(shù)信息。
[0029]其中的報告生成系統(tǒng)，可以讀取生理信息計算系統(tǒng)和物理尺寸測量系統(tǒng)的結(jié)果，并以通用性較高的文本文件格式或圖片文件格式生成報告。
[0030]其中的報告生成系統(tǒng)，具有與打印機、傳真機的數(shù)據(jù)傳輸接口，并具有網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸接口。
[0031]與傳統(tǒng)瞳孔檢測設備相比的有益效果是:
[0032]1.整套設備便攜性更強，適合隨身攜帶并可適應戰(zhàn)場、自然災害現(xiàn)場、急救現(xiàn)場等復雜場合的應急篩查需求；
[0033]2.整套設備靈活度更高，可根據(jù)需要采用有線或無線的數(shù)據(jù)傳輸方式，并可采用個人計算機、嵌入式平臺或智能手機等可移動手持設備作為數(shù)據(jù)處理設備，以適應不同的使用場合要求；
[0034]3.測量結(jié)果更加穩(wěn)定，通過穿戴式頭盔，可有效減少醫(yī)生及病人的負擔，由于佩戴頭盔后眼睛距離紅外攝像機、刺激光源的距離僅在較小的范圍內(nèi)變動，極大地減少了人工誤差對測量結(jié)果的影響。
[0035]4.測量的光照環(huán)境可控，可以通過調(diào)節(jié)補光光源實現(xiàn)不同照度、不同頻率的光照下瞳孔對光反射功能的測定；
[0036]5.測量結(jié)果更為豐富，通過瞳孔測量軟件系統(tǒng)可以不只得到瞳孔直徑變化的測量結(jié)果，還可以得到眼部各項可見物理結(jié)構的檢測結(jié)果，為臨床診斷提供更多依據(jù)；
[0037]6.采用共焦成像的方法來成像瞳孔；通過在光學系統(tǒng)中放置一與瞳孔共焦的小孔來攔截視網(wǎng)膜其他層面反射的雜光，提高了成像的對比度；同時具有補償和校正器件，通過單次校正對人眼刺激小、人眼穩(wěn)定、成像質(zhì)量高。
【附圖說明】
[0038]圖1是本實用新型所提出的系統(tǒng)結(jié)構示意圖；
[0039]圖2是本發(fā)明所提出的一種優(yōu)選實例外觀結(jié)構頂視圖；
[0040]圖3是本發(fā)明所提出的一種優(yōu)選實例外觀結(jié)構主視圖；
[0041]圖4是本實用新型所提出的一種優(yōu)選實例瞳孔校正成像系統(tǒng)示意圖；
[0042]圖5是本實用新型所提出的一種單次校正流程圖。
[0043]元件標號說明:紅外補光燈1、5、9、13 ;紅外攝像機2、12 ;刺激光源3、11 ;補光光源6、8、14、16 ；USB連接線4、10 ;橡膠緩沖墊7、15 ;綁帶17 ;低階補償鏡18 ;定位屏19 ;環(huán)形光闌20 ;瞳孔監(jiān)測相機21 ;小孔濾波22 ;半波片23 ;偏振分束器24 ;紅外攝像機25 ;高速哈特曼探測器26 ;光源27 ;液晶校正器28 ;人眼29。
【具體實施方式】
[0044]以下由特定的具體實施例說明本實用新型的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點及功效。
[0045]請參閱圖1至圖5。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，并非用以限定本實用新型可實施的限定條件，故不具技術上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構的修飾、比例關系的改變或大小