一种智能湿房镜、检测系统及智能湿房镜的检测方法

技术领域

本发明属于湿房镜技术领域，尤其涉及一种智能湿房镜、检测系统及智能湿房镜的检测方法。

背景技术

干眼症的临床定义为泪液的量或质异常而引起的泪膜不稳定和(或)眼表损害，导致的眼部不适症状及视功能障碍。干眼症常以患者出现眼部灼烧感、异物感、干涩、视力模糊、畏光等症状为主要临床表现，严重影响到患者的日常工作与生活。其中长时间近距离作业导致瞬目减少可引起睑板腺分泌减少，脂质层分布不均，最终使脂质层稳定性降低，水样层蒸发过快从而加重干眼。

目前已有多种物理方法应用于干眼症的治疗，如熏蒸疗法、雾化疗法、眼周按摩法、热敷治疗、湿房镜治疗、绷带镜与巩膜接触镜、强脉冲光治疗、Blephasteam湿室升温护目镜、LipiFlow热脉动治疗等。有研究表明，佩戴湿房镜后，眼舒适度、泪河高度、泪膜破裂时间、脂质层厚度随佩戴时间持续升高，在60min时达到最大值。

湿房镜以在眼镜上形成湿房室为基础，湿房室的基本原理是显著减少眼睛表面的空气流动，它提供了一个蒸汽屏障，可以被动地防止眼泪蒸发，因此湿房镜具有间接保存泪液的功能，维持“湿房”环境，同时，湿房镜的湿度在泪膜脂质层的扩散和泪膜整合过程中发挥重要作用。

湿房镜在多种眼科疾病上起到重要的治疗作用，根据以往的研究报道，功能性湿房镜在暴露性角膜炎中可促进角膜上皮愈合,提高治愈率及泪膜稳定性,减少暂时性睑裂缝合手术带来的痛苦及创伤。其次，湿房镜能增加泪膜的稳定性,改善翼状胬肉术后形成的干眼。湿房镜可有效缓解轻中度干眼患者主观症状，稳定泪膜,减轻临床体征,是干眼的有效治疗手段之一。目前，湿房镜已成为了干眼症的一种安全而有前途的替代治疗方法，特别是对于在不利环境条件下工作的患者。

现有的市面上可以购买到的普通湿房镜多分为加热型和非加热型，均具有储水系统，加热型湿房镜存在加热后水分蒸发雾化镜片从而影响视线的问题。而且现有的湿房镜不具备监控及调节功能，干眼程度现主要依靠自身眼睛的舒适度及医院的各项检查来判断，由于干眼程度通常与周围环境相关，并且变化较大，通常需要定期复查，从而造成了检测的不准确性以及昂贵的费用。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有的湿房镜存在加热后水分蒸发雾化镜片从而影响视线的问题。

(2)现有的湿房镜不具备监控及调节功能，干眼程度主要依靠自身眼睛的舒适度及医院的各项检查来判断，需要定期复查，从而造成了检测的不准确性以及昂贵的费用。

解决以上问题及缺陷的难度为：(1)智能湿房镜如何找到一种合适的防雾化镜片，以解决湿房镜存在加热后水分蒸发雾化镜片从而影响视线的问题。

(2)如何让湿房镜具备自动监控及调节功能，温湿度传感器、发热体及配有用于水蒸发的自封闭和穿透膜的一次性水盒旁配有用于水蒸发的自封闭和穿透膜之间的连锁设计和原理。温湿度控制系统、眨眼检测系统、控制系统的设计与应用。

解决以上问题及缺陷的意义为：(1)镜片可采用微米级阵列微雾化片，能做到迅速提高湿度又不影响视线，并采用的抑菌材质，保证眼周卫生。

(2)本发明湿房镜可配备温湿度测量模块，与控制模块连接，用于对眼镜中的温度和湿度进行测量；眨眼检测模块，与控制模块连接，用于通过眨眼传感器对眼睛的眨眼频率进行检测；控制模块，用于通过微处理器对温湿度测量模块和眨眼检测模块的测量数据进行处理，并根据处理结果对受控器件进行控制，从而让湿房镜更加智能化，为更多的干眼患者带来便利，节约时间金钱成本。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种智能湿房镜、检测系统及智能湿房镜的检测方法。

本发明是这样实现的，一种智能湿房镜的检测系统包括：

温湿度测量模块，与控制模块连接，用于对眼镜中的温度和湿度进行测量；

眨眼检测模块，与控制模块连接，用于通过眨眼传感器对眼睛的眨眼频率进行检测；

控制模块，用于通过微处理器对温湿度测量模块和眨眼检测模块的测量数据进行处理，并根据处理结果对受控器件进行控制；

供电模块，与控制模块连接，用于通过电源为系统提供电能。

所述控制模块具体包括：微处理器、发热体、温湿度传感器。

微处理器采用AVR单片机ATmega16，进行数据采集、计算、处理和输出。

按下一键式启动钮后可唤醒温湿度传感器，通过温湿度传感器对镜框内温度值的判断，双金属片可调节触头的方向，从而影响发热体的发热时间。

SHT11与微处理器连接，通过ATmega16上的两个I/O口来分别与传感器的SCK引脚和DATA引脚相连，实现数据的交换。

进一步，选用SHT11数字温湿度传感器，SHT11数字温湿度传感器将传感元件和信号处理电路集成在一块微型电路板上，输出完全标定的数字信号，表贴LCC封装。传感器包括-一个电容性聚合体测湿敏感元件，一个用能隙材料制成的测温元件，并在同一芯片上，与14位的A/D转换电路以及串行接口电路实现无缝连接。

本发明的另一目的在于提供一种智能湿房镜的检测方法包括：

步骤一，实时获取眨眼传感器接收的眨眼数字信号，并将眨眼数字信号传输至微处理器中，根据预设眨眼阈值对眨眼数字信号进行分析，得到眨眼频率信息；

步骤二，根据眨眼频率信息生成眨眼控制信号，分别控制加湿模块调节湿度和控制加热模块调节温度。

步骤三，当湿度传感器检测到眼镜中的湿度低于45％时，加湿模块就会控制眼镜自配的一次性储水盒中的液体通过硅胶镜框旁的自密封和穿透气膜挥发，从而达到眼镜保湿的目的。

步骤四，眼镜的硅胶镜框处配有发热体卡槽，加热模块会控制发热体会缓慢发热，最高温度不超过45℃。

进一步，步骤一中，所述根据预设眨眼阈值对眨眼数字信号进行分析，得到眨眼频率信息，具体包括：

预设眨眼阈值使之成为一个完整眨眼的电位图，对眨眼数字信号进行周期拆分，对预设眨眼阈值拆分后的每个周期的眨眼数字信号进行筛选，得到完全眨眼数字信号，对完全眨眼数字信号进行计算，得到眨眼频率信息。

进一步，步骤二中，根据眨眼频率信息生成眨眼控制信号时，根据眨眼频率信息与预设的各类标准眨眼频率比对即可得知当前的眼表面环境是否对用户干眼症的缓解有所帮助。

本发明的另一目的在于提供一种智能湿房镜包括主镜框；

所述主镜框的两个框架内分别设有防雾镜片，所述主镜框内设有与主镜框相匹配的密封围挡，所述主镜框的两侧分别设有镜腿；

所述主镜框两侧固定有一次性储水盒，所述主镜框的两侧固定有发热体卡槽，所述主镜框的一侧固定有温湿度传感器，所述主镜框的另一侧固定有眨眼传感器。

进一步，所述密封围挡的一部分位于主镜框内部，一部分位于眼镜上方，密封围挡的内框开设有若干透气孔。

进一步，所述密封围挡的内框采用EVA橡胶棉或医用硅橡胶。

进一步，所述一次性储水盒中的液体含有明目中药材，所述明目中药材为茶叶、菊花或决明子。

进一步，所述密封围挡的上方眼表保护装置与皮肤接触面设置有可自动调节塑性结构。上方眼表保护装置具体指代密封围挡。可自动调节塑性结构的具体指密封围挡的内框(采用EVA橡胶棉或医用硅橡胶)。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：

本发明通过电子设备及温湿度传感器及眨眼传感器的加装，可以通过周围环境以及干眼程度，自行选择加热或者不加热状态，从而为在不同环境条件下工作的患者提供方便。不仅可以起到治疗作用，并且具有监测及可调节的功能，可以通过温湿度传感器监测干眼程度，从而自行调节加水量，简便易行，从而避免时刻将眼部处于相对封闭状态。

本发明通过眨眼感受器随时随地检测，根据患者瞬目频率的高低自行调节湿度变化，让患者对自己眼睛干眼程度做到心中有数，不仅方便便携，同时也可以减少复查次数，减少费用。本发明根据患者对干眼症以及暴露性角膜炎、翼状胬肉术后等疾病起到一定的治疗作用，同时可进行动态监测与实时处理，适应不同使用者的眼周环境。

本发明提供的智能湿房镜还具有以下优点：

(1)智能湿房镜眼镜支架除镜片及镜框，其余全为采用EVA橡胶棉或医用硅橡胶的密封围挡，密封围挡的内框还开设有若干透气孔，柔软度、韧性、弹性、透气性好，并且配备防雾镜片，能做到迅速提高湿度又不影响视线，并采用的抑菌材质，保证眼周卫生。

(2)角膜保湿，镜片上覆有水蒸发的自密封和穿透气膜，仅能透过水分子而不能透过液体水，镜腿处包含水盒、湿度传感器，湿度传感器可感知眼镜中的湿度，当其低于45％时则自动触动一次性水盒，保证眼部湿度。

(3)保护角膜，密封围挡的上方眼表保护装置与皮肤接触面设置有可自动调节塑性结构，上方眼表保护装置具体指代密封围挡5。可自动调节塑性结构的具体指密封围挡的内框(采用EVA橡胶棉或医用硅橡胶)。

眼镜稍有弧度，眼窝区不触及角膜，通过隔绝眼镜外部空气和角膜的接触从而保护角膜，减少和避免角膜的损伤。

(3)镜框处的发热体卡槽，一键式按钮启动后的15-25分钟(国际公认热敷时间)发热体会缓慢发热，最高温度不超过45℃，以发挥热敷、舒缓眼部疲劳的作用。

(5)所述一次性储水盒中的液体含有明目中药材，茶叶、菊花或决明子，有提神醒目、舒缓眼部疲劳的作用。

(6)外壳轻巧，眼镜体积小，节省空间，便于携带。

对比的技术效果或者实验效果。

为了进一步证明本发明的实用性，针对患有干眼的患者进行实验验证。以泪膜破裂时间(BUT)、Schirmer’s I test(SIt)以及眼表疾病指数评价干眼严重程度。结果显示每日佩戴本例中眼镜的干眼患者与未佩戴前相比，BUT、SIt上升，而眼表疾病指数评分下降，差异具有统计学意义。这证明了本发明对眼表有显著的保护作用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的智能湿房镜的结构示意图。

图2是本发明实施例提供的眨眼传感器的结构示意图。

图中：1、主镜框；2、防雾镜片；3、镜腿；4、一次性储水盒；5、密封围挡；6、发热体卡槽；7、湿度传感器；8、眨眼传感器。

图3是本发明实施例提供的智能湿房镜的检测系统结构原理图。

图4是本发明实施例提供的智能湿房镜的检测方法流程图。

图5是本发明实施例提供的微处理器的引脚示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种智能湿房镜及其检测系统，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的智能湿房镜包括主镜框1，所述主镜框1的两个框架内分别设有防雾镜片2，所述主镜框内设有与主镜框相匹配的密封围挡5，所述主镜框1的两侧分别设有镜腿3。主镜框的两侧设有一次性储水盒4。主镜框的两侧设有发热体卡槽6。主镜框的一侧设有湿度传感器7。主镜框的另一侧设有眨眼传感器8。密封围挡5的上方眼表保护装置与皮肤接触面有一可自动调节塑性结构。

本发明中的主镜框1的两个框架内分别安装防雾镜片2，防雾镜片2采用防哈气材料，保持镜片透明性，主镜框1内安装与主镜框1相匹配的密封围挡5，对眼表起到遮挡保护保湿的作用，维持眼内所需湿度，密封围挡5一部分位于主镜框1内，一部分位于眼镜上方，对于内框采用EVA橡胶棉，贴合性好，其在与佩戴者接触侧具有凹槽结构，同时在内框上开设有若干透气孔，增强透气性，防止角膜缺氧；另外也采用医用硅橡胶，硅橡胶材质特性为透气性好，材质较软，既可增强透气性，又可保持眼部供氧。主镜框1两侧设有镜腿3，主镜框1两侧设有一次性储水盒4，含有明目中药材，如茶叶、菊花、决明子等。主镜框1两侧设有发热体卡槽6，加热模块会控制发热体会缓慢发热，最高温度不超过45℃。主镜框1一侧设有湿度传感器7，可以感知到眼镜中的湿度是否低于45％，进而控制眼镜自配的一次性储水盒中的液体，通过硅胶镜框旁的自密封和穿透气膜挥发，从而达到眼镜保湿的目的。主镜框1另一侧设有眨眼传感器8，可以实时获取眨眼传感器接收的眨眼数字信号，进而根据眨眼频率信息生成眨眼控制信号，分别控制加湿模块调节湿度和控制加热模块调节温度。

如图3所示，本发明实施例提供的智能湿房镜的检测系统包括：

温湿度测量模块，与控制模块连接，用于对眼镜中的温度和湿度进行测量；

眨眼检测模块，与控制模块连接，用于通过眨眼传感器对眼睛的眨眼频率进行检测；

控制模块，用于通过微处理器对温湿度测量模块和眨眼检测模块的测量数据进行处理，并根据处理结果对受控器件进行控制；

供电模块，与控制模块连接，用于通过电源为系统提供电能。

如图4所示，本发明实施例提供的智能湿房镜的检测方法包括：

S101，实时获取眨眼传感器接收的眨眼数字信号，并将眨眼数字信号传输至微处理器中，根据预设眨眼阈值对眨眼数字信号进行分析，得到眨眼频率信息；

S102，根据眨眼频率信息生成眨眼控制信号，分别控制加湿模块调节湿度和控制加热模块调节温度。

S103，当湿度传感器检测到眼镜中的湿度低于45％时，加湿模块就会控制眼镜自配的一次性储水盒中的液体通过硅胶镜框旁的自密封和穿透气膜挥发，从而达到眼镜保湿的目的。

S104，眼镜的硅胶镜框处配有发热体卡槽，加热模块会控制发热体会缓慢发热，最高温度不超过45℃。

本发明实施例中的步骤S101中，所述根据预设眨眼阈值对眨眼数字信号进行分析，得到眨眼频率信息，具体包括：

预设眨眼阈值使之成为一个完整眨眼的电位图，对眨眼数字信号进行周期拆分，对预设眨眼阈值拆分后的每个周期的眨眼数字信号进行筛选，得到完全眨眼数字信号，对完全眨眼数字信号进行计算，得到眨眼频率信息。

本发明实施例中的步骤S102中，根据眨眼频率信息生成眨眼控制信号时，根据眨眼频率信息与预设的各类标准眨眼频率比对即可得知当前的眼表面环境是否对用户干眼症的缓解有所帮助。

下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步描述。

实施例1

随着现代社会用眼的需求增多，现代人愈发注重对眼睛的保护，本发明配备的与控制模块连接的温湿度测量模块可以实时对眼镜中的温湿度进行测量，与控制模块连接的眨眼检测模块可以根据眨眼传感器对眼睛的眨眼频率进行检测，从而让本发明更加智能化，适应现代社会可穿戴设备智能化的潮流，便于以商品化方式在上班族和学生群中推广应用，为更多的有干眼症状的潜在人群带来便利，节约社会的时间金钱成本，推动社会生产力的可持续发展。

实施例2

除了日常用于对眼睛的保护，本发明的受益人群还包括大部分有眼表疾病的患者，可以用于术后护理及康复过程，甚至可以对患者实施眨眼功能的实时监测。本发明的一大特点即实时获取眨眼传感器接收的眨眼数字信号，并将眨眼数字信号传输至微处理器中，根据预设眨眼阈值对眨眼数字信号进行分析，得到眨眼频率信息，根据眨眼频率信息生成眨眼控制信号，分别控制加湿模块调节湿度和控制加热模块调节温度。

实施例3

1、微处理器：

微处理器采用AVR单片机(ATmega16),进行数据采集、计算、数据处理和输出。如图5所示，AT-mega16包括：32个8位通用寄存器；32个通用I/O口线；16K字节可编程Flash；512字节EEPROM；1字节SRAM；三个具有比较模式的计时器/计数器(T/C)；片/内外中断；可编程串行USART；工作电压4.5～5.5V；速度等级0～16MHz；40引脚PDIP封装。

2、温湿度传感器：

经考虑成本、性能、稳定性等因素,我们选用SHT11数字温湿度传感器,该传感器由瑞士SENSIRION公司生产。

SHT11数字温湿度传感器将传感元件和信号处理电路集成在一块微型电路板上,输出完全标定的数字信号,表贴LCC封装。传感器包括-一个电容性聚合体测湿敏感元件，一个用能隙材料制成的测温元件,并在同一芯片上,与14位的A/D转换电路以及串行接口电路实现无缝连接。因此,该产品具有响应迅速、抗干扰能力强、性价比高等优点。

SHT11与微处理器连接,是通过ATmega16上的两个I/O口来分别与传感器的SCK引脚和DATA引脚相连,来实现数据的交换。

3、材料：防雾镜片采用防哈气材料，保证佩戴眼镜时的正常视野。

4、本发明实施例中的眨眼传感器包括电场芯片、差分运算放大电路以及A/D转换电路；

电场芯片，与差分运算放大电路连接，用于采集眨眼引起的电位变化信号，并将电位变化信号传输至差分运算放大电路进行信号放大，将信号放大后的电位变化信号传输至A/D转换电路；

A/D转换电路，分别与差分运算放大电路和微处理器连接，用于对信号放大后的电位变化信号进行模数转换，将模数转换得到的眨眼数字信号传输至微处理器进行分析。

5、本发明实施例中的加热模块由多个加热线圈串联构成，在微处理器控制下可以使封闭腔内的温度控制在42℃-45℃，从而达到热敷的效果，能够很好的缓解眼睑板堵塞问题。为了增强透气性和热敷效果，对于内框采用EVA橡胶棉，贴合性好，其在与佩戴者接触侧具有凹槽结构，增强透气性，防止角膜缺氧；另外也采用医用硅橡胶，硅橡胶材质特性为透气性好，材质较软，既可增强透气性，又可保持眼部供氧。同时在内框上开设有若干透气孔。

6、镜架材质：镜架材质选用TR－90材质，具有超韧性，耐撞耐磨，摩擦系数低等特点，能有效防止在运动中，因镜架断裂、摩擦对眼睛及脸部造成的伤害。

智能湿房镜检测系统主要技术指标：

表1眨眼传感器

表2温湿度传感器

下面结合具体实验数据对本发明的效果作进一步描述。

温州医科大学陈洁等人的研究证明了湿房镜中加热部分对治疗环境型干眼的短期有效性和安全性：

(1)湿房镜组和0.1％玻璃酸钠组在治疗后5分钟VAS评分均降低，分别从治疗前5.245±2.000和5.071±1.928降低到治疗后5分钟1.678+1.786和4.264±2.017，均具有统计学差异(P<0.001，P＝0.006)；湿房镜组在治疗后60分钟与治疗前相比，VAS评分仍具有统计学差异(P<0.001)，而0.1％玻璃酸钠组在治疗后60分钟与治疗前相比，VAS评分无明显统计学差异(P＝0.046)；两组在治疗后各时间点相比，VAS评分均具有统计学差异(P<0.05)，提示两组治疗后主观症状均有明显改善，且湿房镜组症状改善明显，持续时间久。

(2)湿房镜组治疗后5分钟与治疗前相比，首次泪膜破裂时间(First－BreakupTime，F－BUT)由治疗前3.493+0.968增加至治疗后5分钟10.22+7.211，差异均具有统计学意义(P<0.001)，且治疗后30分钟、治疗后60分钟分别与治疗前相比，F－BUT显著增加(P＝0.001)；而0.1％玻璃酸钠组治疗后各时间点与治疗前相比，F－BUT值增加，但差异无统计学意义(P>.008)；两组各时间点之间比较，在治疗后5分钟和治疗后60分钟差异均具有统计学意义(P＝0.004，P＝0.007)，而其余时间点之间未见明显差异。湿房镜组治疗后5分钟与治疗前相比，平均泪膜破裂时间(Average－Breakup Time，A－BUT)由治疗前4.858±1.339增加至治疗后5分钟14.293±6.380，差异具有统计学意义(P<0.001)，且在治疗后30分钟、治疗后60分钟与治疗前相比，差异仍有统计学意义(P＝0.002，P＝0.001)，0.1％玻璃酸钠组在治疗后5分钟和治疗前相比，A－BUT明显增加，具有统计学差异(P＝0.004)，其余时间点与治疗前相比，差异无统计学意义：两组在治疗后5分钟差异均具有统计学意义(P<0.001)，而其余时间点之间未见明显差异。提示两组治疗后泪膜稳定性均有提高，且湿房镜组泪膜稳定性更好，持续时间更久。

(3)湿房镜组中21例(21眼)/22例(22眼)(95.45％)患者在治疗后脂质层厚度均有不同程度的增加，0.1％玻璃酸钠组中12例(12眼)/14例(14眼)(85.71％)患者在治疗后脂质层厚度无明显变化。提示湿房镜组治疗后脂质层厚度较对照组明显增厚。

(4)两组治疗前后视力、眼压及眼红指数均无明显变化，未出现不良事件，且绝大多数患者对湿房镜治疗表示满意。

以上结果证明加热型湿房镜能有效提高环境型干眼患者泪膜稳定性，显著改善患者临床症状，具有有效性和安全性；而且效果优于0.1％玻璃酸钠滴眼液，环境型干眼患者可以选择湿房镜迅速缓解干眼不适症状。

引用：陈洁.加热型湿房镜治疗环境型干眼的短期有效性和安全性[D].温州医科大学,2016.DOI:10.7666/d.Y3119988.

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。