[发明专利]一种基于有限元分析模型的便携式眼压计及眼压测试方法

说明书

本发明公开了一种基于有限元分析模型的便携式眼压计及眼压测试方法，通过在眼压计前端设置的压力传感器垂直作用于角膜顶端获得测试值，之后采用有限元法建立传感器的运动位移与接触压力之间的关系模型，并利用所建立的模型和测得的输出值导出眼内压。本发明所设计的眼压计中通过使用动态的角膜杨氏模量来获得高精度的传感器分析模型，通过模型中所建立的角膜内载荷、传感器的运动位移和角膜与传感器之间接触面积的关系可以简单地准确的导出眼压。

技术领域

本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种基于有限元分析模型的便携式眼压计及眼压测试方法。

背景技术

眼压具有波动性，分为长期波动和短期波动，导致眼压长期波动的因素包括年龄、血压、季节变化等，这些变化对眼内压产生的影响相互抵消，因此这些变化在临床上重要性较小。导致眼压短期波动的因素是日常变化，例如测量眼压时身体的姿势、眼球的运动、测量的时间等，眼压的短期波动使得病人需要在一天里连续测量眼压，进而更精准的进行临床青光眼检测。然而这样的长时间监测对大部分人来说是难以实现的。

现有的眼压计主要是Goldmann压平眼压计，它已经被广泛应用于临床且当下仍然是眼压计的参考标准。另外一种被广泛用于临床的非接触式眼压计不需要直接接触角膜，而是利用气体脉冲来测量眼压。，但是，以上两种眼压计的使用都对患者身体的姿势要求较高，且需要病人在医院待24小时。最新研制的一种便携式的眼压计Tono-Pen，病人可在家中使用以便随时测量眼压，但是价格昂贵，难以普及。因此本发明提供了一种基于有限元分析方法的便携式眼压计及其测试眼压的方法。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种基于有限元分析模型的便携式眼压计及眼压测试方。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于有限元分析模型设计的便携式眼压计，所述的眼压计包括设置在测试端的角膜传感器，所述的角膜传感器为厚度小于或等于0.01mm的电容式压力传感器，所述的角膜传感器的直径为0.05-5mm。

作为本发明的进一步改进，所述的角膜传感器的直径优选为3-5mm。

采用以上所设计的眼压计测试眼压的方法，包括以下步骤：

步骤1：采用有限元法建立传感器的运动位移与接触压力之间的关系模型；

步骤2：根据所述建立的模型，建立眼压计所得到的输出值与眼内压的关系，导出眼内压。

进一步，所述的步骤1包括：

步骤1-1：构建符合生物力学行为的角膜仿真结构模型；

步骤1-2：采用不同直径的薄膜的传感器放置角膜的顶端压平角膜，建立传感器结构模型；

步骤1-3：采用边界条件设定边界载荷，优化所建立的传感器结构模型；

步骤1-4：采用有限元分析法对压平角膜后的角膜仿真结构模型和传感器结构模型进行网格化分析。

进一步，步骤1-1所建立的角膜仿真结构包括二维图形和三维图形，所示的三维图形是以二维图形为旋转面旋转而得到的，所述的二维图形为包括角膜厚度和角膜曲率的图形。

进一步，步骤1-3中所设定的边界载荷为15-105mmHg。

进一步，步骤1-1中所述的角膜模型中的力学行为采用动态杨氏模量。

进一步，所述的步骤2中，包括将所述的传感器移动一个指定的位移，在施加在角膜上的不同的载荷的条件下获得传感器输出的压力值和传感器与角膜的接触面积得到眼内压。