專利名稱:誘發(fā)電位的自動(dòng)折射檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
本發(fā)明涉及一種適用于眼鏡和隱形眼鏡的自動(dòng)折射檢測(cè)系統(tǒng)，更具體地說(shuō)，它涉及一種誘發(fā)電位的自動(dòng)折射檢測(cè)系統(tǒng)，它利用穩(wěn)態(tài)誘發(fā)電位給出折射鏡片的高精度質(zhì)量數(shù)據(jù)。
現(xiàn)有技術(shù)中，用來(lái)為患者給出正確的眼鏡片數(shù)據(jù)的系統(tǒng)通常分為兩類。第一類即最普通的類型是在患者的眼前放置不同折光能力的鏡片，并由患者說(shuō)出觀察目標(biāo)的清晰程度是否有所改進(jìn)。這種系統(tǒng)速度慢，含有主觀因素，并且不適于有語(yǔ)言障礙的患者。第二類系統(tǒng)是測(cè)量大腦的誘發(fā)生物電位信號(hào)，并需要一個(gè)同步濾波系統(tǒng)接收和處理這些信號(hào)。這種同步濾波系統(tǒng)一般均很復(fù)雜，昂貴，并且工作起來(lái)速度較慢。本發(fā)明排除了這些限制，它為患者提供了所需鏡片的快速客觀的測(cè)量，而不需要患者口述，這不需要目前濾波處理系統(tǒng)。
這是一種誘發(fā)電位自動(dòng)折射檢測(cè)系統(tǒng)，它含有一個(gè)計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)的交替方格反射鏡刺激信號(hào)源，此鏡通過(guò)由計(jì)算機(jī)控制的可連續(xù)變化的變焦距鏡頭對(duì)患者產(chǎn)生刺激，并在患者的視網(wǎng)膜上保持一個(gè)恒定尺寸的圖象。由患者產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)誘發(fā)電位既可以模擬方式又可以數(shù)字方式將其放大和濾波，從而可以通過(guò)誘發(fā)電位的峰-峰值檢測(cè)來(lái)確定其幅值。這些峰-峰幅值被濾波后產(chǎn)生一個(gè)平均誘發(fā)電位幅值。首先，變焦鏡頭以較大的步幅迅速地從焦距的一端掃到另一端，以確定峰值幅值出現(xiàn)的區(qū)域。然后，在最大幅值附近，使變焦鏡頭以越來(lái)越小的步幅在越來(lái)越小的范圍內(nèi)進(jìn)行掃描，直到最大幅值被準(zhǔn)確檢測(cè)出來(lái)為止，在這個(gè)點(diǎn)上的鏡頭位置被打印機(jī)打印出來(lái)，它即作為患者的屈光度驗(yàn)光數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的主要目的是提供一個(gè)視力檢驗(yàn)系統(tǒng)，此系統(tǒng)能客觀地確定使患者能清楚地觀察物體的鏡片數(shù)據(jù)。
根據(jù)這個(gè)目的，本發(fā)明屬于為患者所用的誘發(fā)電位自動(dòng)折射檢測(cè)系統(tǒng)，其特征為用一個(gè)刺激信號(hào)發(fā)生裝置產(chǎn)生一個(gè)交替刺激圖形輸出信號(hào);一個(gè)連續(xù)變焦鏡頭用于接收上述交替刺激輸出信號(hào)并借助連續(xù)變焦將刺激圖形直接投射給患者;還有誘發(fā)電位敏感裝置，它對(duì)患者觀察上述刺激圖形而產(chǎn)生的誘發(fā)電位進(jìn)行檢測(cè);還有當(dāng)鏡頭焦距連續(xù)變化時(shí)，用來(lái)確定觀察上述刺激圖形的患者所產(chǎn)生的誘發(fā)電位最大幅值的測(cè)定裝置;以及用于接收上述測(cè)定裝置的輸出，并根據(jù)該測(cè)定裝置的上述輸出為患者給出正確的鏡片數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)給出裝置。
以下將敘述作為例子的本發(fā)明的最佳實(shí)施例，并參照附圖如下圖1A描述了要求對(duì)視覺(jué)功能進(jìn)行主觀分析的現(xiàn)有的屈光度儀。
圖1B是不需要患者主觀響應(yīng)的現(xiàn)有的誘發(fā)電位視銳分析系統(tǒng)。
圖2是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明制作的誘發(fā)電位自動(dòng)折射檢測(cè)系統(tǒng)的方框圖。
圖3是對(duì)圖2所示系統(tǒng)的操作原理進(jìn)行說(shuō)明的方框圖。
圖4是圖2中所示的刺激信號(hào)步進(jìn)器電機(jī)60和對(duì)60進(jìn)行控制的電路50的方框圖。
圖5是圖2中方格盤反射鏡刺激信號(hào)發(fā)生器70的方框圖。
圖6是說(shuō)明鏡頭80結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖7是一個(gè)包括供患者頭部使用的自備電極100的腦電圖(EEG)帽90的透視圖。
圖8是對(duì)圖7所示的自備電極100的詳細(xì)說(shuō)明圖。
圖9A，9B說(shuō)明了圖7所示的帽子的連線系統(tǒng)110的結(jié)構(gòu)圖。
圖10是對(duì)圖2所示的高增益，低噪聲放大器的詳細(xì)說(shuō)明圖。
圖11是對(duì)圖2所示的濾波器140的詳細(xì)說(shuō)明圖。
圖12對(duì)圖2所示的鏡頭步進(jìn)器電機(jī)180及其控制電路170進(jìn)行了說(shuō)明。
圖13A-13C給出了圖2所示的微型計(jì)算機(jī)30的控制流程圖。
圖1B說(shuō)明了現(xiàn)有的視銳測(cè)試系統(tǒng)。
這種能產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)誘發(fā)電位幅值的可動(dòng)式透鏡系統(tǒng)已由Regan在Investigative Opthamology雜志(試驗(yàn)眼科學(xué))Vol.12，No.9.(1973，9)“利用大腦誘發(fā)電位進(jìn)行快速客觀折射度測(cè)定”的文章中提出。在Regan的系統(tǒng)中，投影器20通過(guò)一個(gè)擺動(dòng)桿或?qū)φ栈脽羝?1和可動(dòng)式投影聚焦透鏡22，將光線投射到反射屏23上，屏23又通過(guò)圓柱形鏡頭28將交替的刺激信號(hào)向后反射給患者24。誘發(fā)電位由EEG放大器25放大并且送到濾波單元26上，26則驅(qū)動(dòng)x-y繪圖儀27。濾波器26是一個(gè)同步濾波器，它利用畢達(dá)哥拉斯定理的特性對(duì)輸入信號(hào)濾波并產(chǎn)生一個(gè)誘發(fā)電位幅值。Regam建議可以用數(shù)字付里葉變換來(lái)代替濾波器26。在1978，10月的Human Factor(人的因素)雜志上的“顯示圖象質(zhì)量的誘發(fā)電位相關(guān)”一文中，Gomer建議用陰極射線管或電視作為誘發(fā)電位的刺激信號(hào)源。Tyler等人在“視覺(jué)功能的快速評(píng)價(jià)一種圖形視覺(jué)誘發(fā)電位的電子掃描技術(shù)”一文中使用一個(gè)同步濾波器和積分器代替Regan的濾波單元26，并用一塊正弦波光柵對(duì)每一個(gè)獨(dú)立的透鏡進(jìn)行誘發(fā)電位幅相對(duì)于空間頻率的xy繪圖記錄。為了測(cè)定視銳，這樣一個(gè)同步濾波系統(tǒng)對(duì)每個(gè)透鏡掃描一次至少需要20秒鐘。
圖2是用來(lái)給出患者鏡片數(shù)據(jù)并打印出該數(shù)據(jù)的誘發(fā)電位自動(dòng)折射檢測(cè)系統(tǒng)的主要部件的方框圖。圖3從原理上說(shuō)明了本發(fā)明的一般操作。對(duì)于圖2和圖3，微型計(jì)算機(jī)30啟動(dòng)方波發(fā)生器40產(chǎn)生一個(gè)固定頻率的方波，該方波供刺激信號(hào)電機(jī)控制電路50使用以控制步進(jìn)器電機(jī)60。步進(jìn)器電機(jī)60控制方格盤圖形刺激信號(hào)發(fā)生器70，然后70通過(guò)連續(xù)變焦鏡頭80向患者24投影交替的方格盤圖形。由患者產(chǎn)生的調(diào)幅穩(wěn)態(tài)誘發(fā)電位含有一個(gè)處在刺激的轉(zhuǎn)向頻率上的非常強(qiáng)的基本信號(hào)，還含有不需要的諧波肌肉運(yùn)動(dòng)噪聲和環(huán)境噪聲引起的其他附加信號(hào)。含有自備電極100的EEG帽70測(cè)量患者對(duì)交替變焦的刺激做出反應(yīng)而產(chǎn)生的誘發(fā)電位并將誘發(fā)電位經(jīng)低噪聲接線系統(tǒng)送往高增益、低噪聲放大器的120。放大器120將誘發(fā)電位信號(hào)電平增高后，將其送到一個(gè)頻帶非常窄的帶通濾波器140，140產(chǎn)生一個(gè)沒(méi)有諧波，噪聲較小的穩(wěn)態(tài)誘發(fā)電位信號(hào)，穩(wěn)態(tài)誘發(fā)電位信號(hào)加到與微機(jī)20耦合的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器150。微型計(jì)算機(jī)30進(jìn)行數(shù)字濾波之后進(jìn)行峰峰值檢波，然后在進(jìn)行數(shù)字濾波，由此得到誘發(fā)電位信號(hào)的平均峰-峰幅值。實(shí)際上該系統(tǒng)完成了對(duì)被變鏡頭焦距調(diào)制的一個(gè)六赫茲的信號(hào)振幅的振幅解調(diào)。平均峰-峰幅值或解調(diào)信號(hào)被不斷地進(jìn)行比較以便決定與最大視銳相等的最大幅值。微型計(jì)算機(jī)30存貯與最大幅值相關(guān)的透鏡80的位置。微機(jī)30也通過(guò)數(shù)字輸入/輸出單元160，鏡頭電機(jī)控制電路170和步進(jìn)器電機(jī)180來(lái)控制透鏡80，使80從焦距的一端(例如，從-15屈光度)掃到焦距的另一端，(如+15屈光度。在第一次掃描時(shí)，透鏡80以焦距每次增加0.08屈光度的方式移動(dòng)，提供一個(gè)焦距的比較連續(xù)的變化，防止出現(xiàn)人眼的階躍或脈沖型響應(yīng)。在隨后的掃描期間，如果需要的話，屈光度變化的步幅可減小到0.02屈光度。每次掃描之后，在以前檢測(cè)出的最大幅值周圍逐漸減小掃描范圍及透鏡屈光度步幅大小，另一次掃描從停下位置的另一個(gè)方向開(kāi)始。不斷地減小掃描范圍及步幅，連續(xù)進(jìn)行掃描，直到確定出最大幅值出現(xiàn)時(shí)透鏡80在希望的屈光度極限內(nèi)所處的位置。此時(shí)，由打印機(jī)打印出作為被試者驗(yàn)光數(shù)據(jù)的鏡頭80的位置。目前，眼鏡或隱形眼鏡制造技術(shù)要求精度為 1/4 屈光度，而本系統(tǒng)能夠容易地提供1/4屈光度內(nèi)的驗(yàn)光數(shù)據(jù)。
象Commodore 64這樣的微型機(jī)特別適于做微機(jī)30。因?yàn)樗幸粋€(gè)通常稱為音頻振蕩器的方波發(fā)生器40，而方波發(fā)生器40的操作與微機(jī)30無(wú)關(guān)。在該自動(dòng)折射檢測(cè)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，微機(jī)30向方波發(fā)生器40輸入一個(gè)控制碼字，使發(fā)生器40產(chǎn)生一個(gè)頻率為2.4KHz的方波。模-數(shù)轉(zhuǎn)換器150和數(shù)字輸入/輸出單元160是一個(gè)型號(hào)為MW611的獨(dú)立的兼容接插件，由位于科羅拉多洲Lakewood城的美國(guó)Micro west Electronics公司生產(chǎn)，可以在該公司買到。
由方波發(fā)生器40產(chǎn)生的2.4KH2信號(hào)加到圖4所示的刺激信號(hào)電機(jī)控制電路50去控制步進(jìn)器電機(jī)60。2.4KHz的方波加到一個(gè)4位二進(jìn)制上升計(jì)數(shù)器51上，51產(chǎn)生一個(gè)1.2KHz信號(hào)，該信號(hào)作為時(shí)鐘信號(hào)通過(guò)線驅(qū)動(dòng)器52加給濾波器140。四位二進(jìn)制上升計(jì)數(shù)器51可在得克隆斯儀器公司買到，其型號(hào)為74LS193。二進(jìn)制計(jì)數(shù)器51輸出的三位B1-B3接到8步序列4相步進(jìn)器驅(qū)動(dòng)電路53上，53可以是由松下半導(dǎo)體公司制造的型為DM87S188的只讀存儲(chǔ)器(ROM)。表1所列的ROM變換圖用于把二進(jìn)制計(jì)數(shù)變成為步進(jìn)器電機(jī)60所用的四位置驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
表1輸入 輸出B3B2B1D3D2D1D00 0 0 1 1 0 10 0 1 1 0 0 10 1 0 1 0 1 10 1 1 1 0 1 01 0 0 1 1 1 01 0 1 0 1 1 01 1 0 0 1 1 11 1 1 0 1 0 1四位置驅(qū)動(dòng)信號(hào)D1-D3被送往緩沖器54，它可以是美國(guó)無(wú)線電(RCA)公司制造的CD4050。緩沖器54把驅(qū)動(dòng)信號(hào)送往達(dá)林頓功率晶體管，例如Motorola公司制造的55型MC1411它用于控制每轉(zhuǎn)400半步的刺激信號(hào)步進(jìn)器電機(jī)60的位置。刺激信號(hào)步進(jìn)器電機(jī)60可以是由位于康涅狄格州布里斯托爾城的超級(jí)電器公司的SLOSYN制造的步進(jìn)器電機(jī)，其型號(hào)為Model No.MO3。
如圖5所示，步進(jìn)器電機(jī)60使刺激信號(hào)發(fā)生器70的斬光輪71旋轉(zhuǎn)。斬光輪71每秒鐘轉(zhuǎn)3周，它交替遮斷在圖中標(biāo)為72和73的光源A和B，A和B可以是普通的75瓦自熾燈。斬光輪71的3赫茲的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)向速率為6HZ的圖形，它處于患者能產(chǎn)生最大幅值穩(wěn)態(tài)誘發(fā)電位的頻率范圍之中。來(lái)自光源A的光通過(guò)打毛濾光器74并被分束器75反射。分束器75反射的光透過(guò)方格盤圖形反射鏡76，76位于距透鏡80光程約為32英吋的位置上。方格盤圖形反射76應(yīng)具有每英吋8周的檢驗(yàn)空間頻率(16吋檢驗(yàn)設(shè)備)，這樣用距反射鏡32時(shí)遠(yuǎn)的鏡頭80可從被試者那里得到最大的誘發(fā)電位。該檢驗(yàn)設(shè)備應(yīng)提供一個(gè)能產(chǎn)生最大誘發(fā)電位的交替的消色差黑白圖形，并且應(yīng)具有至少是60%的對(duì)比度以產(chǎn)生最好的誘發(fā)電位。來(lái)自光源B的光透過(guò)打毛濾光器77被分束器78反射。方格盤圖形反射鏡76把這束光反射回分束器78并透過(guò)78把來(lái)自方格盤圖形反射鏡76前表面的光送給患者24。光可以由反射鏡79任意地反射。反射鏡79可使刺激信號(hào)發(fā)生器和鏡頭組合裝配得很緊湊。來(lái)自光源A(72)和B(73)的光與被試者之間的光程必需近似相等以便保持適當(dāng)?shù)膶?duì)比度，因此在制作刺激信號(hào)發(fā)生器70時(shí)應(yīng)很仔細(xì)。另外，必需使分束器75與分束器78匹配，并且它們不是100%的反射鏡以便維持適當(dāng)?shù)膶?duì)比度。各種反射鏡，打毛濾光器及分束器可由普通的光學(xué)儀器商店購(gòu)得。
當(dāng)交變的方格盤刺激圖形由刺激信號(hào)發(fā)生器70發(fā)生時(shí)，它通過(guò)正對(duì)著被試者24的眼睛的鏡頭80。鏡頭80是一個(gè)連續(xù)變焦鏡頭，它包括齒輪調(diào)焦機(jī)構(gòu)。透鏡80必須在被試者的視網(wǎng)膜上提供一個(gè)恒定尺寸的圖象，以保證刺激圖形在視網(wǎng)膜上的尺寸變化不引起被試者產(chǎn)生的誘發(fā)電位的幅值變化。這種利用齒輪調(diào)焦并產(chǎn)生恒定圖象尺寸的連續(xù)變焦鏡頭80，可由位于加利弗尼亞州Pasadena的光學(xué)研究聯(lián)合公司獲得，只是其價(jià)格較貴。
可由市售零件組裝一種如圖6所示的更有效的鏡頭80，但更貴一些。來(lái)自刺激信號(hào)發(fā)生器70的光進(jìn)入一個(gè)+1屈光度的精細(xì)觀察鏡頭81，它可由位于紐約州Hauppauge城的Tiffen公司獲得。精細(xì)觀察鏡頭81包括一個(gè)螺紋連接器，它與17×60望遠(yuǎn)鏡82相配合。82可從任何光學(xué)儀器商店購(gòu)得。望遠(yuǎn)鏡82應(yīng)該具有焦距控制桿83，它可與鏈輪84配合。望遠(yuǎn)鏡82的焦距由安裝在鏡頭步進(jìn)器電機(jī)180上的鏈輪86通過(guò)鏈條85來(lái)調(diào)節(jié)。鏈輪84和86之間的減速比應(yīng)為1.5。由波斯頓齒輪公司可以購(gòu)得適用的鏈條及鏈輪。
當(dāng)患者對(duì)交變刺激信號(hào)作出反應(yīng)而產(chǎn)生誘發(fā)電位時(shí)，這個(gè)電位被安裝在EEG帽90的自備電極100采樣，如圖7所示，100位于正對(duì)著患者枕骨腦葉的位置。對(duì)于成年人來(lái)說(shuō)，第一個(gè)或最低的那個(gè)電極應(yīng)正好安裝在枕外粗隆點(diǎn)上面，第二個(gè)電極應(yīng)位于第一電極上方約100mm位置，而第三個(gè)電極應(yīng)放在耳后。EEG帽90包括一個(gè)帶長(zhǎng)調(diào)節(jié)器91，它安裝在軟塑料頭帶的前面，這些東西可由化學(xué)面罩或安全帽商店買到。帽子配有5CC注射泵92用于把電解液通過(guò)聚四氟乙烯外科同細(xì)管93送到電極100上并且在把帽子90戴到頭上后送到頭皮上。用N個(gè)夾子94固定與電極100相連的管子93，泵92，及低噪聲電纜110，使它們保持在適當(dāng)?shù)奈恢蒙稀?br>如圖8所示，每個(gè)自備電極100包括一個(gè)漏斗形探針101，它穿過(guò)死皮的角質(zhì)層而不穿破下面的表皮層引起出血。彈簧102迫使漏斗形探針穿過(guò)角質(zhì)層并且由探針圓筒103把它固定入位。探針圓筒103與其保持套104摩擦配合，保持套104固定在帽子90上。探針圓筒保持套104用電子焊料與電纜線110焊在一起。熱縮管105包在探針圓筒保持套104外邊并用屏蔽編織帶106置位。屏蔽編織帶106與電纜110的屏蔽層相連并向下延伸到帽子90的頭帶上，106又由第二層熱縮管107復(fù)蓋。電解液是由靠管夾108保持在漏斗形探針101附近的電解液管93供給的。漏斗形探針101，彈簧102及探針圓筒103可由位于羅得島上Warwick的Ostby-Barton公司獲得，這些東西通常可作為探針供電子線路使用。熱縮管105、107及屏蔽編織并帶106可由任何電器商店購(gòu)得。
如圖9A和9B所示，由患者24產(chǎn)生并被自備電極100接收的誘發(fā)電位被與系統(tǒng)聯(lián)結(jié)的屏蔽電纜110傳導(dǎo)。導(dǎo)體111被由屏蔽層113包住的聚乙烯絕緣層112包圍。在屏蔽層113和聚乙烯絕緣層112之間是石墨層114，它可以減小摩擦電和顫噪型噪聲。屏蔽層113被聚四氟乙烯絕緣層115包圍。屏蔽編織層116包圍著聚四氟乙烯層115，而116又由熱縮管117復(fù)蓋蓋。由圖9B可知，電纜束完全被屏蔽編織層116包圍，116層從放大器120開(kāi)始延伸越過(guò)電極100，把從患者頭部到放大器120的信號(hào)通道完全屏蔽。放在屏蔽編織層116內(nèi)的電纜可以是諸如微粒屏蔽電纜，這可由位于賓夕法尼亞州Boethwyn城的精密技術(shù)(Microtech)公司獲得，型號(hào)為L(zhǎng)N1。屏蔽編織層116和熱縮管117可由任何電器商店買到。帽子的連線系統(tǒng)110應(yīng)布置成具有盡可能小的回路吸收面積以便減小有害的噪聲。
幅度為1～10微伏的誘發(fā)電位被送到低噪聲、高增益的屏蔽放大器120，如圖10所示120具有連接器121。連接器121與完全包圍放大器120的屏蔽盒相連。放大器120是一個(gè)差分型放大器，其增益約為106，共態(tài)抑制為85dB。屏蔽放大器120在屏蔽盒內(nèi)部包括一個(gè)電池電源(圖中未畫(huà))。來(lái)自被試者24的誘發(fā)電位信號(hào)被送往消波電路122，以防止過(guò)大幅度的信號(hào)送進(jìn)放大器120的放大電路。誘發(fā)電位被送往一個(gè)高阻抗元件123以便與高阻抗電極匹配。此后，這些輸入信號(hào)進(jìn)入亮分放大器124。該亮分放大器經(jīng)過(guò)一個(gè)隔離電容126與帶通濾波器125相連。帶通濾波器125把限制帶寬的誘發(fā)電位信號(hào)經(jīng)過(guò)隔離電容127送往第2個(gè)帶通濾波器128。第2帶通濾波器128把限制帶寬的誘發(fā)電位送到低通濾波器129，129的帶通范圍與高通濾波器130的帶通范圍重疊。被高度放大了的限制帶通的誘發(fā)電位信號(hào)經(jīng)過(guò)連接器131被送出屏蔽放大器120。
來(lái)自放大器120的誘發(fā)電位信號(hào)被送往圖11所示的濾波器140。濾波器電路141是一個(gè)普通的非常窄帶通的電容開(kāi)關(guān)濾波器，其帶通中心頻率被一個(gè)外接1.2KHz時(shí)鐘信號(hào)控制，該時(shí)鐘信號(hào)是由刺激信號(hào)電機(jī)控制電路50產(chǎn)生的。該外時(shí)鐘信號(hào)可由電機(jī)控制電路50提供。當(dāng)然，它也可以由其它信號(hào)源提供，因?yàn)樗槐嘏c控制電路50的信號(hào)同號(hào)。如果一個(gè)2.4KHz的信號(hào)用作濾波電路141的時(shí)鐘信號(hào)，則可形成一個(gè)12Hz的中心頻率。濾波器電路141可以是一個(gè)模/數(shù)混合濾波器，如可由EEG Reticon公司獲得的型號(hào)為R5620的濾波器。該濾波器的Q輸入與控制濾波器帶寬的開(kāi)關(guān)142相聯(lián)。這里所示的開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)所提供的通頻帶處在6Hz誘發(fā)電位輸出信號(hào)的周圍(當(dāng)被1.2KHz時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)時(shí)，它大約為6Hz)。0.1μf的電容143跨接在濾波器片141的電源兩端上以抑制電源噪聲。濾波片141的比較純凈的6Hz輸出被送往A/D轉(zhuǎn)換器150，A/D轉(zhuǎn)換器每100μs采集一次由濾波器140產(chǎn)生的6Hz誘發(fā)電位輸出信號(hào)。如前所述，模-數(shù)轉(zhuǎn)換器是一個(gè)商用元件，它還包括一個(gè)數(shù)字輸入/輸出單元160。
微計(jì)算機(jī)30對(duì)來(lái)自模-數(shù)轉(zhuǎn)換器150的255個(gè)采樣產(chǎn)生一個(gè)運(yùn)行和，A/D轉(zhuǎn)換器幫助從轉(zhuǎn)換器150和濾波器140上移去高頻人為參量并且作為一個(gè)低通濾波器使用。即，隨著模數(shù)轉(zhuǎn)換器150進(jìn)行每次新的采樣，微型計(jì)算機(jī)30均從上述運(yùn)行和中減去舊的采樣并加上這個(gè)最新采樣，從而提供包括255次采樣的運(yùn)行和。對(duì)這個(gè)和不斷進(jìn)行比較以檢測(cè)出運(yùn)行和產(chǎn)生的曲線的最低值或谷值及最高值或峰值。峰對(duì)峰或峰對(duì)谷的差即是患者產(chǎn)生的誘發(fā)電位的幅值。這個(gè)誘發(fā)電位的幅值被進(jìn)行低通濾波，利用16點(diǎn)運(yùn)行和特點(diǎn)去附加噪聲。每1/12秒產(chǎn)生的16點(diǎn)運(yùn)行和是患者產(chǎn)生的誘發(fā)電位的平均峰-峰幅值?，F(xiàn)存的平均峰-峰幅值與前面的峰-峰幅值不斷進(jìn)行比較以決定最大值。對(duì)于每一個(gè)新的最大值，連續(xù)變焦鏡頭80的鏡頭位置均被存儲(chǔ)下來(lái)。每次比較操作之后，計(jì)算機(jī)30產(chǎn)生一個(gè)鏡頭上升或下降運(yùn)動(dòng)的脈沖，并且通過(guò)數(shù)字輸入/輸出接口160送到透鏡電機(jī)控制電路170。
如圖12所示，這個(gè)升、降脈沖加到4位二進(jìn)制雙向計(jì)數(shù)器171的各個(gè)輸入端上，171可以是得克隆斯儀器公司生產(chǎn)的74LS193。該雙向計(jì)數(shù)器的輸出加到8步序列4相步進(jìn)器驅(qū)動(dòng)電路上，這個(gè)電路可以是松下半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的定名為DM87S188的只讀存儲(chǔ)器(ROM)，ROM內(nèi)存有前面表1所示的ROM變換圖，它把雙向計(jì)數(shù)器171的計(jì)數(shù)變成鏡頭步進(jìn)器電機(jī)140的控制信號(hào)。緩沖器173和達(dá)林頓功率晶體管174把ROM172的輸出變成供每轉(zhuǎn)400半步鏡頭步進(jìn)器電機(jī)180所用的電源信號(hào)。緩沖器173可以是美國(guó)無(wú)線電公司生產(chǎn)的CD4050，而電機(jī)12可以是位于康涅狄格州Bristol城的超級(jí)電子公司的SLOSYN所生產(chǎn)的MO3型產(chǎn)品，而晶體管12可用Motorla公司生產(chǎn)的MC1411型產(chǎn)品。
如前面討論的，微型計(jì)算機(jī)30不僅僅控制鏡頭80的焦距，而且啟動(dòng)方波發(fā)生器40及對(duì)患者24產(chǎn)生的誘發(fā)電位提供數(shù)字濾波。在圖13A-13C中詳細(xì)給出了該微型計(jì)算機(jī)操作的流程圖。一旦啟動(dòng)該系統(tǒng)，該系統(tǒng)音頻振蕩器的波形參數(shù)被置入框圖200內(nèi)。一旦置了這些參數(shù)，在框210中MW611極就開(kāi)始產(chǎn)生輸出。其次，在框220中斬光輪71開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)速率增加直至達(dá)到希望的頻率。然后，在框230中把鏡頭80置于它的下限驅(qū)動(dòng)鏡頭直到它沿一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的步幅達(dá)到最大值即1800步為止。此后，濾波器降到值以適當(dāng)?shù)闹翟诜娇?40中被置入。在方框250中獲得從模數(shù)轉(zhuǎn)換器150的采樣并將其加到數(shù)字濾波器1上，以產(chǎn)生256點(diǎn)運(yùn)行和。其次，這樣產(chǎn)生的和被送到6Hz幅值探測(cè)器260，此后由此形成的幅值信號(hào)被送到第2數(shù)字濾波器290以產(chǎn)生16點(diǎn)運(yùn)行和。一旦該幅值被第2數(shù)字濾波器290濾波，其與最新的極大值進(jìn)行比較，如果適合則透鏡80的位置被存儲(chǔ)。在方框300中鏡片驗(yàn)光數(shù)據(jù)被決定后，根據(jù)連續(xù)變焦鏡頭80通過(guò)的峰值幅度點(diǎn)數(shù)目在方框320中完成對(duì)鏡頭的控制。第一次掃描過(guò)程中，透鏡步幅約為0.08屈光度;第二次掃描過(guò)超中透鏡步幅約為0.04屈光度，而第三次掃描過(guò)程中步幅約為0.02屈光度。在第三次掃描結(jié)束時(shí)，如果鏡頭位置可以直接變換成屈光度量度或能在計(jì)算機(jī)30中提供一個(gè)簡(jiǎn)單的檢查表以便把鏡頭位置變成屈光度測(cè)量，則可從鏡頭位置直接打印出鏡片驗(yàn)光數(shù)據(jù)。
在另一種結(jié)構(gòu)中，為刺激信號(hào)步進(jìn)器電機(jī)70服務(wù)的步進(jìn)器電機(jī)控制電路60可與計(jì)算機(jī)解耦。如果刺激信號(hào)步進(jìn)器電機(jī)控制電路60被解耦，應(yīng)該與來(lái)自墻上插座的60Hz信號(hào)同步地驅(qū)動(dòng)一個(gè)鎖相步進(jìn)器電機(jī)控制電路。也可對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器150使用不同的采樣速率。應(yīng)對(duì)光源72和73提供可更換顏色的濾光器以便檢查色盲。只要對(duì)比度至少為60%能保證，可以用液晶顯示來(lái)取代方格盤圖形反射鏡刺激信號(hào)發(fā)生器。通過(guò)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡82的焦距可使患者提供一個(gè)主觀焦距的大致范圍，從而可以很快獲得患者驗(yàn)光數(shù)據(jù)。但是這需要向圖B所示的透鏡控制程序提供透鏡80在大致聚焦范圍內(nèi)的位置。另外，也可用商用光閘或快門來(lái)代替步進(jìn)器電機(jī)180和斬光輪171。
圖中使用的參考數(shù)字標(biāo)記說(shuō)明圖例說(shuō)明 參考號(hào) 附圖號(hào)投影器 20 1B透明正弦振動(dòng)器360f/26 21 1B透鏡運(yùn)動(dòng)系統(tǒng) 22 1B屏蔽 23 1B腦電儀(EEG)放大器 25 1B正弦360ft;余弦360ft放大器a;放大器b(R S Sa2+ b2)]]>正弦360f′t;余弦360f′t乘法器;乘法器 26 1B
x-y繪圖儀 27 1B微計(jì)算機(jī) 30 2方波發(fā)生器 40 2方波發(fā)生器 40 4刺激信號(hào)電機(jī)控制電路 50 2四位二進(jìn)制上升計(jì)數(shù)器 51 4線驅(qū)動(dòng)器 52 4八步序列4相步進(jìn)器驅(qū)動(dòng)電路(ROM) 53 4緩沖器 54 4達(dá)林頓功率晶體管 55 4刺激信號(hào)步進(jìn)器電器 60 2每轉(zhuǎn)400半步刺激信號(hào)步進(jìn)器電機(jī) 60 4刺激信號(hào)發(fā)生器 70 2鏡頭 80 2放大器 120 2濾波器 140 2濾波器 140 2模/數(shù)轉(zhuǎn)換器 150 2A/D轉(zhuǎn)換器 150 11數(shù)字輸入/輸出 160 2數(shù)字輸入/輸出 160 11鏡頭電機(jī)控制電路 170 2四位二進(jìn)制雙向計(jì)數(shù)器 171 118步序列4相步進(jìn)器驅(qū)動(dòng)電路(ROM) 172 11緩沖器 173 11
達(dá)林頓功率晶體管 174 11鏡頭步進(jìn)器電機(jī) 180 2每轉(zhuǎn)400米步鏡頭步進(jìn)器馬達(dá) 180 11驗(yàn)光數(shù)據(jù)打印 190 權(quán)利要求
1.一種供患者使用的誘發(fā)電位自動(dòng)折射檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于一個(gè)用于產(chǎn)生一個(gè)交變刺激圖形輸出信號(hào)的刺激信號(hào)發(fā)生裝置；一個(gè)用于接收上述交變刺激輸出信號(hào)的連續(xù)調(diào)焦鏡頭，它通過(guò)連續(xù)改變焦距直接向患者投射該刺激信號(hào)圖形；誘發(fā)電位敏感裝置，它用來(lái)對(duì)觀察上述刺激信號(hào)圖形患者所產(chǎn)生的誘發(fā)電位進(jìn)行檢測(cè)；當(dāng)鏡頭焦距連續(xù)改變時(shí)，用來(lái)接收和決定患者觀察上述刺激信號(hào)圖形時(shí)產(chǎn)生的誘發(fā)電位最大幅值的決定裝置；驗(yàn)光裝置，它用來(lái)接收上述決定裝置的輸出并且根據(jù)該決定裝置的輸出為上述患者給出正確的鏡片驗(yàn)光數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步的特征在于上述交變刺激信號(hào)圖形由一個(gè)以每秒約6周的頻率變化的交變方格盤組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步的特征在于上述交變方格盤在32英吋距離處具有每英吋8周的空間頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步的特征在于上述交變方格盤刺激信號(hào)源由下述組成一對(duì)光源;一個(gè)斬光輪交替遮斷來(lái)自上述一對(duì)光源的光;一個(gè)具有反射表面的方格盤反射鏡，它把從一個(gè)光源來(lái)的被遮斷的光反射給患者，而把從上述一對(duì)光源中的另一個(gè)光源來(lái)的被遮斷的光透射給患者。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步的特點(diǎn)在于其交變方格盤刺激信號(hào)源還包括下述組成一個(gè)第一打毛濾光器，它透射來(lái)自上述一對(duì)光源之一的光;一個(gè)第一分束器，它把來(lái)自上述第一濾光器的光向上述方格盤反射鏡的反射表面反射;一個(gè)第二打毛濾光器，它透射來(lái)自上述一對(duì)光源中的另一光源的光;一個(gè)第二分束器，它把來(lái)自第二打毛濾光器的光向上述方格盤反射鏡的透射表面反射送給患者，來(lái)自方格盤反射鏡的反射和透射光通過(guò)上述的第一分束器送給患者。
6.按照權(quán)利要求
4所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步的特征在于上述刺激信號(hào)發(fā)生裝置還包括下列組成一個(gè)方波發(fā)生器;一個(gè)鎖相步進(jìn)器電機(jī)控制電路，它用于接收上述方波發(fā)生器的輸出;一個(gè)步進(jìn)器電機(jī)，它用來(lái)接收上述鎖相步進(jìn)器電機(jī)控制電路的輸出并驅(qū)動(dòng)上述的斬光輪。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步的特征在于上述方波發(fā)生器產(chǎn)生的頻率是2.4KHz的方波。
8.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步的特征在于上述鎖相步進(jìn)器電機(jī)控制電路包括下述組成一個(gè)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，用于接收上述方波發(fā)生器的輸出;一個(gè)只讀存儲(chǔ)器，用于接收上述二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出;功率晶體管，用于接收上述只讀存儲(chǔ)器的輸出，并且為上述步進(jìn)器電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步的特征在于上述斬光輪是一個(gè)由鎖相步進(jìn)器電機(jī)控制的遮光器。
10.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步特征在于上述連續(xù)變焦鏡頭保持一個(gè)患者感覺(jué)尺寸不變的圖象，同時(shí)上述鏡頭的焦距在不斷變化。
11.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步特征在于上述連續(xù)變焦鏡頭包括下述組成一個(gè)固定屈光度的鏡頭，它接收來(lái)自上述刺激信號(hào)發(fā)生裝置的刺激圖形;一個(gè)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡，它與上述固定屈光度透鏡配合，主要用來(lái)向患者傳送刺激圖形;調(diào)焦裝置，它與上述調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡配合，用于接收上述決定裝置的輸出，因此上述調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡的焦距被連續(xù)改變。
12.根據(jù)權(quán)利要求
11所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步的特征在于上述固定屈光度鏡頭是一個(gè)+1屈光度的精細(xì)觀察鏡，而上述調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡是一個(gè)17×60的望遠(yuǎn)鏡。
13.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步的特征在于上述誘發(fā)電位敏感裝置包括下述組成一個(gè)可調(diào)節(jié)的頭帶;幾個(gè)自備電極，它們被安裝在上述可調(diào)節(jié)頭帶上測(cè)量誘發(fā)電位的位置上。
14.根據(jù)權(quán)利要求
13所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步的特征在于一個(gè)電磁屏蔽層包圍著上述各自備電極。
15.根據(jù)權(quán)利要求
13所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步的特征在于上述誘發(fā)電位敏感裝置包括內(nèi)部和外部的電磁屏蔽線，并且在與上述各電極相連的內(nèi)屏蔽線相鄰處有一石墨層。
16.根據(jù)權(quán)利要求
13所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步的特征在于上述自備電極是一個(gè)用于皮膚角質(zhì)層下的EEG探針。
17.根據(jù)權(quán)利要求
13所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步的特征在于上述誘發(fā)電位敏感裝置包括電解液涂敷裝置，它用來(lái)在上述自備電極定位后向自備電極及患者提供電解液。
18.根據(jù)權(quán)利要求
17所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步的特征在于上述電解液涂敷裝置包括下述組成一個(gè)泵，用于泵送電解液;管道，用它聯(lián)絡(luò)上述泵，并被裝在與上述自備電極相鄰的位置上，用于向該自備電極輸送電解液。
19.根據(jù)權(quán)利要求
13所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步的特征在于上述每個(gè)自備電極包括下述組成一個(gè)漏斗形探針;一個(gè)彈簧，用于壓緊該漏斗形探針穿過(guò)皮膚的死皮層而不引起出血。
20.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步的特征在于上述決定裝置由下述組成一個(gè)放大器，它與上述誘發(fā)電位敏感裝置聯(lián)接，用于接收并放大誘發(fā)電位;一個(gè)噪聲濾波器，它與上述放大器相聯(lián)，用于對(duì)誘發(fā)電位濾波以便消除環(huán)境噪聲;一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它與上述噪聲濾波器相聯(lián)，用于把誘發(fā)電位變成數(shù)號(hào)誘發(fā)電位;一臺(tái)計(jì)算機(jī)，它與上述模數(shù)轉(zhuǎn)換器相聯(lián)，當(dāng)鏡頭焦距連續(xù)變化時(shí)，用它來(lái)決定數(shù)字誘發(fā)電位的最大幅值，并對(duì)最大幅值時(shí)的鏡頭位置加以存儲(chǔ)和產(chǎn)生鏡頭控制信號(hào);一個(gè)鏡頭控制裝置，它與上述計(jì)算機(jī)及上述連續(xù)變焦鏡頭相聯(lián)，用于根據(jù)鏡頭控制信號(hào)來(lái)控制上述聯(lián)續(xù)變焦鏡頭的焦距。
21.根據(jù)權(quán)利要求
20所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步的特征在于上述放大器含有窄帶EEG放大器。
22.根據(jù)權(quán)利要求
20所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步的特征在于上述放大器還含有下述組成一個(gè)限幅電路，用于接收上述誘發(fā)電位敏感裝置的輸出;一對(duì)高阻抗低增益串聯(lián)連接的放大電路，用于接收上述限幅電路的輸出;一個(gè)差分放大器，用于接收上述一對(duì)高阻抗低增益放大電路的輸出;一個(gè)第一隔離電容，用于接收該差分放大器的輸出;一個(gè)第一帶通濾波器，用于接收上述隔離電容的輸出;一個(gè)第二隔離電容，用于接收上述第一帶通濾波器的輸出;一個(gè)第二帶通濾波器，用于接收第二隔離電容的輸出;一個(gè)低通濾波器，用于接收上述第二帶通濾波器的輸出;一個(gè)高通濾波器，用于接收上述低通濾波器及上述噪聲濾波器的輸出;一個(gè)放大器屏蔽層，它包住上述的放大器。
23.根據(jù)權(quán)利要求
20所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步的特征在于上述噪聲濾波器含有一個(gè)窄帶通濾波器，其中心頻率為6HZ。
24.根據(jù)權(quán)利要求
20所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步的特征在于上述刺激信號(hào)發(fā)生裝置產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘信號(hào);上述噪聲濾波器含有一個(gè)由時(shí)鐘信號(hào)決定中心頻率的窄帶通濾波器。
25.根據(jù)權(quán)利要求
20所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步的特征在于上述計(jì)算機(jī)包括利用第一運(yùn)行和對(duì)誘發(fā)電位進(jìn)行濾波的裝置;檢測(cè)第一運(yùn)行和峰值的裝置;利用第二運(yùn)行和對(duì)該峰值進(jìn)行濾波的裝置;決定第二運(yùn)行和最大值并將與第二運(yùn)行和最大值相符的連續(xù)變焦鏡頭的位置加以存儲(chǔ)的裝置。
26.根據(jù)權(quán)利要求
20所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步的特征在于上述鏡頭控制裝置含有一個(gè)二進(jìn)制雙向計(jì)數(shù)器，用于接收上述計(jì)算機(jī)的輸出;一個(gè)只讀存儲(chǔ)器，用于接收上述二進(jìn)制雙向計(jì)數(shù)器的輸出;功率晶體管，用于接收上述只讀存儲(chǔ)器的輸出;一個(gè)步進(jìn)器電機(jī)，它與上述連續(xù)變焦鏡頭機(jī)械耦合，用于接收作為控制信號(hào)的上述只讀存儲(chǔ)器的輸出。
27.根據(jù)權(quán)利要求
26所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步的特征在于上述連續(xù)變焦鏡頭包括一個(gè)焦距控制桿;一個(gè)第一鏈輪，它與上述焦距控制桿耦合;一個(gè)第二鏈輪，它與上述步進(jìn)器電機(jī)耦合;一個(gè)將上述第一和第二鏈輪耦合起來(lái)的鏈條。
專利摘要
誘發(fā)電位自動(dòng)折射檢測(cè)系統(tǒng)包括一臺(tái)驅(qū)動(dòng)一交變方格盤反射鏡刺激信號(hào)的計(jì)算機(jī)，以把刺激信號(hào)圖形通過(guò)由計(jì)算機(jī)控制的變焦透鏡投向患者，在視網(wǎng)膜上保持恒定尺寸的圖象。放大患者產(chǎn)生的誘發(fā)電位并以模擬和數(shù)字形式進(jìn)行異步濾波，以對(duì)誘發(fā)電位進(jìn)行峰值檢測(cè)來(lái)決定幅值。數(shù)字濾波包括255點(diǎn)運(yùn)行和。利用16點(diǎn)運(yùn)行和對(duì)峰值幅度進(jìn)行異步數(shù)字濾波。鏡頭大步幅掃描以決定峰值區(qū)域，然后以小步幅小范圍掃描直至在所需屈光度位置對(duì)峰值精確定位。
文檔編號(hào)A61B3/10GK86102827SQ86102827
公開(kāi)日1986年11月5日 申請(qǐng)日期1986年4月24日
發(fā)明者索馬斯·愛(ài)德華·伯納德, 埃米利·馬塔拉索·羅思, 埃德溫·倫納·莫翰, 加里·威廉姆·舍文, 約翰·邁克爾·索姆普 申請(qǐng)人:西屋電氣公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan