[發(fā)明專利]一種基于有限元分析模型的便攜式眼壓計及眼壓測試方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810434841.1 | 申請日： | 2018-05-09 |
| 公開（公告）號： | CN108595876A | 公開（公告）日： | 2018-09-28 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 陳新建;姚婷;聶寶清 | 申請（專利權(quán)）人： | 蘇州大學(xué) |
| 主分類號： | G06F17/50 | 分類號： | G06F17/50 |
| 代理公司： | 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224 | 代理人： | 董建林 |
| 地址： | 215104 江蘇*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 角膜 眼壓 傳感器 便攜式眼壓計 分析模型 運動位移 眼壓計 測試 導(dǎo)出 傳感器分析 壓力傳感器 垂直作用 關(guān)系模型 接觸壓力 前端設(shè)置 楊氏模量 動態(tài)的 眼內(nèi)壓 輸出 | ||
本發(fā)明公開了一種基于有限元分析模型的便攜式眼壓計及眼壓測試方法，通過在眼壓計前端設(shè)置的壓力傳感器垂直作用于角膜頂端獲得測試值，之后采用有限元法建立傳感器的運動位移與接觸壓力之間的關(guān)系模型，并利用所建立的模型和測得的輸出值導(dǎo)出眼內(nèi)壓。本發(fā)明所設(shè)計的眼壓計中通過使用動態(tài)的角膜楊氏模量來獲得高精度的傳感器分析模型，通過模型中所建立的角膜內(nèi)載荷、傳感器的運動位移和角膜與傳感器之間接觸面積的關(guān)系可以簡單地準(zhǔn)確的導(dǎo)出眼壓。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域，具體涉及一種基于有限元分析模型的便攜式眼壓計及眼壓測試方法。
背景技術(shù)
眼壓具有波動性，分為長期波動和短期波動，導(dǎo)致眼壓長期波動的因素包括年齡、血壓、季節(jié)變化等，這些變化對眼內(nèi)壓產(chǎn)生的影響相互抵消，因此這些變化在臨床上重要性較小。導(dǎo)致眼壓短期波動的因素是日常變化，例如測量眼壓時身體的姿勢、眼球的運動、測量的時間等，眼壓的短期波動使得病人需要在一天里連續(xù)測量眼壓，進而更精準(zhǔn)的進行臨床青光眼檢測。然而這樣的長時間監(jiān)測對大部分人來說是難以實現(xiàn)的。
現(xiàn)有的眼壓計主要是Goldmann壓平眼壓計，它已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于臨床且當(dāng)下仍然是眼壓計的參考標(biāo)準(zhǔn)。另外一種被廣泛用于臨床的非接觸式眼壓計不需要直接接觸角膜，而是利用氣體脈沖來測量眼壓。，但是，以上兩種眼壓計的使用都對患者身體的姿勢要求較高，且需要病人在醫(yī)院待24小時。最新研制的一種便攜式的眼壓計Tono-Pen，病人可在家中使用以便隨時測量眼壓，但是價格昂貴，難以普及。因此本發(fā)明提供了一種基于有限元分析方法的便攜式眼壓計及其測試眼壓的方法。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明提出一種基于有限元分析模型的便攜式眼壓計及眼壓測試方。
實現(xiàn)上述技術(shù)目的，達到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
一種基于有限元分析模型設(shè)計的便攜式眼壓計，所述的眼壓計包括設(shè)置在測試端的角膜傳感器，所述的角膜傳感器為厚度小于或等于0.01mm的電容式壓力傳感器，所述的角膜傳感器的直徑為0.05-5mm。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述的角膜傳感器的直徑優(yōu)選為3-5mm。
采用以上所設(shè)計的眼壓計測試眼壓的方法，包括以下步驟：
步驟1：采用有限元法建立傳感器的運動位移與接觸壓力之間的關(guān)系模型；
步驟2：根據(jù)所述建立的模型，建立眼壓計所得到的輸出值與眼內(nèi)壓的關(guān)系，導(dǎo)出眼內(nèi)壓。
進一步，所述的步驟1包括：
步驟1-1：構(gòu)建符合生物力學(xué)行為的角膜仿真結(jié)構(gòu)模型；
步驟1-2：采用不同直徑的薄膜的傳感器放置角膜的頂端壓平角膜，建立傳感器結(jié)構(gòu)模型；
步驟1-3：采用邊界條件設(shè)定邊界載荷，優(yōu)化所建立的傳感器結(jié)構(gòu)模型；
步驟1-4：采用有限元分析法對壓平角膜后的角膜仿真結(jié)構(gòu)模型和傳感器結(jié)構(gòu)模型進行網(wǎng)格化分析。
進一步，步驟1-1所建立的角膜仿真結(jié)構(gòu)包括二維圖形和三維圖形，所示的三維圖形是以二維圖形為旋轉(zhuǎn)面旋轉(zhuǎn)而得到的，所述的二維圖形為包括角膜厚度和角膜曲率的圖形。
進一步，步驟1-3中所設(shè)定的邊界載荷為15-105mmHg。
進一步，步驟1-1中所述的角膜模型中的力學(xué)行為采用動態(tài)楊氏模量。
進一步，所述的步驟2中，包括將所述的傳感器移動一個指定的位移，在施加在角膜上的不同的載荷的條件下獲得傳感器輸出的壓力值和傳感器與角膜的接觸面積得到眼內(nèi)壓。
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