本发明涉及眼科医疗器械
技术领域：
，具体是涉及一种智能自动化眼病筛查机器人。
背景技术：
：眼科检查包括眼表检查、眼前段检查和眼底检查，目前常用的检查手段如裂隙灯显微镜、前置镜等来获取信息，并通过拍照的方式获取被检查者的这类眼部信息，因此需要专业的眼科医生使用自动验光仪获取被检查者的初步屈光度数，通过角膜地形图检查来获取患者角膜曲率的信息，然后再使用眼前段照相机、眼底照相机人为对焦被检眼的角膜、虹膜和视网膜来获取眼表、眼前段和眼底照片，整个过程较为繁琐，在一些卫生条件落后的地区难以大规模推广，导致眼部疾病不能得到及时的医治。专利cn107788945a公开了一种眼科检查机器人，包括头部外壳，其内部设有检查机构，检查机构包括头部外壳连接座、照明装置和前置摄像装置，头部外壳连接座上设有颌托运动驱动机构、前后对焦驱动机构、左右运动驱动机构和光斑水平旋转对瞳驱动机构，本发明可以替代有经验的眼科医生通过视力表及试镜片查视力、屈光度，通过可左右、前后移动的前置摄像装置以及可左右旋转调整角度的照明光源，摄取得到外眼及类似裂隙灯显微镜检眼球前段的图像，并可将检查结果和受检者症状以影像等方式通过互联网传给有经验的眼科医生或专家、教授会诊，但眼底的拍摄较为困难，眼部位置不容易对准。因此，目前需要一台无需眼科专业人员操作，可自动对焦分别拍摄被检查者眼表、眼前段和眼底并同步进行自动验光和角膜曲率检测的眼科机器人，自动、快速、全面的获取被检查的眼部数据，提高大规模人群眼科筛查的效率，针对无眼科相关人员的机构或地区，通过远程医疗的方式由上一级医院的眼科医生对眼科机器人所获取的眼部数据进行诊疗分析，或者在眼科机器人中植入人工智能诊疗算法进行自动的诊疗分析。技术实现要素：本发明针对上述存在的问题提供了一种智能自动化眼病筛查机器人。本发明的技术方案是：一种智能自动化眼病筛查机器人，包括用于提供能源和数据分析的主体，用于眼球自动定位的定位模块，用于人脸拍摄和眼部拍摄的拍摄模组，用于固定患者头部的头部固定架，所述主体底部设有底座，主体后侧上部开设有检查槽，所述检查槽内嵌设有调焦筒，所述调焦筒延伸至主体外部，位于主体内部的调焦筒上部开设有凹槽，所述定位模块嵌设在所述调焦筒内，定位模块包括用于转动切换摄像头的转盘和用于定位摄像头的定位块，所述转盘背面中心处设有控制其前后倾斜及转动的电机组，所述电机组固定在所述调焦筒内底部，转盘上周向等间距开设有若干空槽，所述空槽内设有旋转板，所述旋转板通过两侧的旋转杆与空槽内壁连接，当转盘倾斜过一定角度后旋转板与定位块接触并扶正旋转板的角度，所述定位块嵌设在所述凹槽内且能够沿凹槽滑动，所述拍摄模组包括用于眼表、眼前段和眼底自动拍照的内摄像头和用于人脸拍摄的外摄像头，所述内摄像头嵌设在所述空槽内的旋转板上，所述外摄像头固定设置在检查槽下方的主体外壁上，所述头部固定架通过位于其底部的连杆与所述底座连接，所述连杆外端垂直设置有固定杆，固定杆顶部设有下颌垫，固定杆两侧各设有一组夹持模块，两组所述夹持模块顶部通过连接杆固定连接。进一步地，所述主体前侧设有显示屏，主体内部设有用于获取眼部屈光数据和眼角膜曲率数据的数据分析模块，用于存储数据的存储模块，底座一侧连接设有电源，本体一侧设有通风口，能够将收集到的数据进行分析存储，且通风散热效果好。进一步地，所述空槽和内摄像头均为三组，内摄像头上方的旋转板上设有防滑垫，根据需要转动调整对应的摄像头进行工作，提高了空间利用率。进一步地，所述电机组包括用于控制所述转盘前后倾斜的第一电机和用于控制转盘转动的第二电机，可以控制转盘的转动和前后倾斜。进一步地，所述转盘正面中心处设有光源，所述光源包括照明光源和便于眼底拍摄的近红外光源，对应不同的摄像头时使用不同的光源。进一步地，所述定位块平行于主体设置，定位块与推杆电机的输出端连接，所述推杆电机固定设置在检查槽上方的主体内壁上，根据需要的距离调节摄像头距人眼的距离并且始终保持摄像头位置正确。进一步地，所述夹持模块包括立柱、第一连接柱、第二连接柱和夹板，所述立柱包括上部的细立柱和下部的粗立柱，所述粗立柱顶部设有弧形槽，所述第一连接柱位于所述弧形槽内，第一连接柱一端与位于立柱内的伸缩电机输出端连接，第一连接柱另一端与夹板连接，所述第二连接柱通过一组贯穿第一连接柱的斜块与第一连接柱连接，能够对患者的头部进行有效地夹持。更进一步地，所述夹板内设有压力传感器，所述压力传感器通过一组控制器与伸缩电机电性连接，通过压力传感器监测夹持压力，避免对患者头部夹持过紧使患者产生不适。更进一步地，所述斜块下端向伸缩电机所在的第一连接柱一侧倾斜，当伸缩电机推动夹板移动的同时第二连接柱在斜块的带动下下移，可以对患者的头顶部进行固定。所述第一连接柱底部设有一个滑块，所述弧形槽底部设有用于使滑块滑动的滑槽，所述滑槽为t型设置，滑槽靠近患者头部一端的内部设有转动电机，所述转动电机沿立柱内部设有的滑轨转动，转动电机的输出端连接设有夹片，所述夹片上端设有用于使滑块滑动的凹槽，斜块下部的立柱内设有用于使斜块伸长和转动的凹槽，当患者头部摆放位置不正时可以通过转动电机带动第一连接块转动来进行辅助微调。进一步地，所述连接杆下方通过螺栓连接设有垫枕，用于对患者的头顶部进行固定。本发明的有益效果是：(1)本发明的智能自动化眼病筛查机器人能够通过头部固定架和定位模块自动定位患者的眼球，并自动对焦患者眼表、眼前段和眼底，能够代替专业的眼科医生完成大规模患者的眼科全面检查，节省了人力物力，有利于推广。(2)本发明的智能自动化眼病筛查机器人设有的拍摄模组可通过转动转盘上的若干摄像头完成自动对焦同时可拍摄不同角度的照片，三个摄像头可同时工作互不干扰且能够持续成像，加快了检查速度。(3)本发明的智能自动化眼病筛查机器人的头部固定架通过伸缩电机和斜块的配合能够对患者的头部进行有效的固定，且不会对患者造成不适感，增强了设备在进行眼病筛查时的稳定性。附图说明图1是本发明的整体结构示意图；图2是本发明的整体结构主视图；图3是本发明图2中a处的定位模块结构示意图；图4是本发明的转盘结构示意图；图5是本发明的整体结构侧视图及夹持模块内部结构示意图；图6是本发明图5中b处的夹持模块结构示意图；图7是本发明的立柱及弧形槽结构示意图；图8是本发明的第一连接柱结构示意图；图9是本发明的立柱内部结构示意图；图10是本发明的转动电机转动时立柱内部结构示意图；图11是本发明的转动电机及夹片结构示意图。其中，1-主体，11-底座，12-显示屏，13-检查槽，14-调焦筒，141-凹槽，15-数据分析模块，16-存储模块，17-通风口，2-定位模块，21-转盘，211-空槽，212-旋转板，213-旋转杆，22-定位块，23-电机组，231-第一电机，232-第二电机，24-光源，241-照明光源，242-近红外光源，25-推杆电机，3-拍摄模组，31-内摄像头，32-外摄像头，4-头部固定架，41-固定杆，42-下颌垫，43-连接杆，44-垫枕，5-夹持模块，51-立柱，511-弧形槽，512-伸缩电机，513-滑槽，514-滑轨，52-第一连接柱，521-滑块，53-第二连接柱，54-夹板，55-斜块，56-压力传感器，57-转动电机，571-夹片。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实施例中所用术语“前后”、“左右”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的位置。实施例1如图1所示，一种智能自动化眼病筛查机器人，包括用于提供能源和数据分析的主体1，用于眼球自动定位的定位模块2，用于人脸拍摄和眼部拍摄的拍摄模组3，用于固定患者头部的头部固定架4，如图1、2所示，主体1底部设有底座11，主体1前侧设有显示屏12，主体1后侧上部开设有检查槽13，检查槽13内嵌设有调焦筒14，调焦筒14延伸至主体1外部，位于主体1内部的调焦筒14上部开设有凹槽141，主体1内部设有用于获取眼部屈光数据和眼角膜曲率数据的数据分析模块15，用于存储数据的存储模块16，底座11一侧连接设有电源，本体1一侧设有通风口17。如图2-4所示，在图2中a处定位模块2嵌设在调焦筒14内，定位模块2包括用于转动切换摄像头的转盘21和用于定位摄像头的定位块22，转盘21背面中心处设有控制其前后倾斜及转动的电机组23，电机组23包括用于控制转盘21前后倾斜的第一电机231和用于控制转盘21转动的第二电机232，第一电机231和第二电机232为市售减速电机，电机组23固定在调焦筒14内底部，转盘21上周向等间距开设有若干空槽211，空槽211内设有旋转板212，旋转板212通过两侧的旋转杆213与空槽211内壁连接，当转盘21倾斜过一定角度后旋转板212与定位块22接触并扶正旋转板212的角度，定位块22嵌设在凹槽141内且能够沿凹槽141滑动，定位块22平行于主体1设置，定位块22与推杆电机25的输出端连接，推杆电机25固定设置在检查槽13上方的主体1内壁上，转盘21正面中心处设有光源24，光源24包括照明光源241和便于眼底拍摄的近红外光源242，照明光源241和近红外光源242均为市售医用光源。如图4、5所示，拍摄模组3包括用于眼表、眼前段和眼底自动拍照的内摄像头31和用于人脸拍摄的外摄像头32，内摄像头31嵌设在空槽211内的旋转板212上，外摄像头32固定设置在检查槽13下方的主体1外壁上，空槽211和内摄像头31均为三组，内摄像头31上方的旋转板212上设有防滑垫。如图5-8所示，头部固定架4通过位于其底部的连杆与底座11连接，连杆外端垂直设置有固定杆41，固定杆41顶部设有下颌垫42，固定杆41两侧各设有一组夹持模块5，两组夹持模块5顶部通过连接杆43固定连接，连接杆43下方通过螺栓连接设有垫枕44，在图5中b处的夹持模块5包括立柱51、第一连接柱52、第二连接柱53和夹板54，立柱51包括上部的细立柱和下部的粗立柱，粗立柱顶部设有弧形槽511，第一连接柱52位于弧形槽511内，第一连接柱52一端与位于立柱51内的伸缩电机512输出端连接，第一连接柱52另一端与夹板54连接，第二连接柱53通过一组贯穿第一连接柱52的斜块55与第一连接柱52连接，斜块55下端向伸缩电机512所在的第一连接柱52一侧倾斜，夹板54内设有压力传感器56，压力传感器56为市售高精度压力传感器，压力传感器56通过一组控制器与伸缩电机512电性连接。利用上述智能自动化眼病筛查机器人对患者进行眼病筛查的工作原理及操作流程具体如下：(1)患者头部固定首先，将智能自动化眼病筛查机器人的主体1置于检查桌上，患者坐在与主体1相对位置处，将头部伸入头部固定架4内并将下巴放置在下颌垫25上，开启夹持模块5内部的两组伸缩电机512，伸缩电机512推动各自相对应的第一连接柱52及夹板54向患者头部移动，直至将患者头部夹紧，与此同时，在第一连接柱52移动的过程中，第一连接柱52上卡接的斜块55在倾斜力的作用下沿其所在的倾斜槽向下滑动，带动第二连接柱53向下移动，使第二连接柱53带动连接杆43下方设有的垫枕44辅助压紧患者的头上部，当夹板43上的压力传感器56监测到夹板54对患者头部的夹持力过大时，压力传感器56将信号传递给控制器，控制伸缩电机512停止运动；(2)人脸自动检测随后，启动第二电机232转动机器人本体1内部的转盘21，使转盘21上用于读取视频的内摄像头31转动至最上方与定位块22对应的位置，启动第一电机231，使转盘21向定位块22倾斜，与此同时空位快22与旋转板212上部的防滑垫接触，转盘21继续倾斜旋转板212则在定位块22的阻挡作用下始终保持与定位块22位置平行，即与水平方向垂直，使旋转板212下部的内摄像头31能够对人脸进行检测，再将检测到的数据传输至数据分析模块15中，再根据检测到的人脸图像截取左眼和右眼的区域。(3)眼球中心定位随后，启动第一电机231将转盘21倾斜后复位，启动第二电机232再次转动转盘21，使转盘21上用于进行眼球定位的内摄像头31转动至最上方与定位块22对应的位置，启动推杆电机25，使其带动定位块22沿凹槽141滑动至进行眼球中心定位的位置，再启动第一电机231，使转盘21向定位块22倾斜，与此同时空位快22与旋转板212上部的防滑垫接触，转盘21继续倾斜旋转板212则在定位块22的阻挡作用下始终保持与定位块22位置平行，即与水平方向垂直，使旋转板212下部的内摄像头31根据人脸自动检测截取到的区域进行眼球中心检测与跟踪；所以眼部追踪的算法主要包含三个部分：人脸检测，左右眼区域的截取，眼球中心定位。(4)眼表、眼前段和眼底的自动拍照以与步骤(2)(3)中同样的方式将转盘21倾斜后复位，并使转盘21上用于进行眼表、眼前段和眼底自动拍照的内摄像头31转动至最上方与定位块22对应的位置，调节定位块22的位置，转盘21向定位块22倾斜，空位快22与旋转板212上部的防滑垫接触，旋转板212下部的内摄像头31首先通过固视点引导受检者完成角膜的定位与调焦，当焦点定位在角膜上后，自动拍摄眼表照片，随后内摄像头31进一步将焦点调节到虹膜上，进行眼前段照片的自动拍摄，接着内摄像头31由外眼模式切换到内眼模式，进入眼底图像调焦阶段，眼底本身不发光，为了观察和照相，使用光源24进行照明。为了不对瞳孔造成过大的刺激，在非散瞳情况下完成眼底图像的采集，使用近红外光源242，其光强度足够观察眼底，考虑到光线较弱，照相机配备黑白低照度摄像机，完成眼底调焦的过程，当焦点位于视网膜时，立即切换到闪光灯，自动完成清晰的彩色眼底图像拍摄。(5)自动获取被检眼的屈光信息开启检查槽13下方的外摄像头32，外摄像头32是由验光透镜和一个电子视标组成，通过验光透镜后的视标光线聚散度取决于视标板的位置，电子视标板自动移动位置，使被检眼最清晰的的视标位置被确定，即可获取被检眼的屈光度数。(6)自动获取被检验眼角膜曲率信息角膜曲率测量的光源由本体1内部的光源24投射到眼球角膜上，然后物像由角膜反射回来到外摄像头32上，根据反射的圆环或椭圆形大小形状可以测量出角膜曲率值。将监测到的数据存储在存储模块16中。实施例2本实施例与实施例1基本相同，与其不同之处在于夹持模块5内部还设有一组用于控制第一连接柱52在弧形槽511内转动的转动电机57；如图9-11所示，其中，第一连接柱52底部设有一个滑块521，弧形槽511底部设有用于使滑块521滑动的滑槽513，滑槽513为t型设置，滑槽513靠近患者头部一端的内部设有转动电机57，转动电机57沿立柱51内部设有的滑轨514转动，转动电机57的输出端连接设有夹片571，夹片571上端设有用于使滑块521滑动的凹槽，斜块55下部的立柱51内设有用于使斜块伸长和转动的凹槽。当患者的头部被夹板54固定后，再由人脸自动检测发现患者眼部位置与调焦筒14的位置角度偏差较大时，需要通过转动电机57辅助调节第一连接块52的角度，在第一连接块52向外滑动的同时，滑块521滑槽513滑动至转动电机57上方，并与转动电机57上方的夹片571上设有的凹槽配合卡接，如图9所示的状态，此时启动转动电机57使其沿滑轨514滑动，同时夹片571带动滑块521及第一连接块52转动，从而使患者的头部转过一定角度，使患者的眼部与调焦筒14在同一水平面上，在进行下一步诊断；实验例对本发明的眼病筛查机器人进行临床试验，选取了100名患有结膜炎、100名患有角膜炎、100名患有屈光不正的患者及100名正常人使用本发明的眼病筛查机器人进行检测，检测结果如下表所示：表1各类患者检查结果统计表结膜炎角膜炎屈光不正正常969794113由上表中的检测结果可以看出，本发明的眼病筛查机器人对结膜炎患者的筛查准确率为96％，对角膜炎患者的筛查准确率为97％，对屈光不正患者的筛查准确率为94％，由此可知，本发明的眼病筛查机器人能够对患者的眼部疾病进行筛查诊断且误诊率较低，可以满足各大眼病医院对眼病初步筛查的使用需求。当前第1页1 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技术特征：1.一种智能自动化眼病筛查机器人，其特征在于，包括用于提供能源和数据分析的主体(1)，用于眼球自动定位的定位模块(2)，用于人脸拍摄和眼部拍摄的拍摄模组(3)，用于固定患者头部的头部固定架(4)，
所述主体(1)底部设有底座(11)，主体(1)后侧上部开设有检查槽(13)，所述检查槽(13)内嵌设有调焦筒(14)，所述调焦筒(14)延伸至主体(1)外部，位于主体(1)内部的调焦筒(14)上部开设有凹槽(141)，
所述定位模块(2)嵌设在所述调焦筒(14)内，定位模块(2)包括用于转动切换摄像头的转盘(21)和用于定位摄像头的定位块(22)，所述转盘(21)背面中心处设有控制其前后倾斜及转动的电机组(23)，所述电机组(23)固定在所述调焦筒(14)内底部，转盘(21)上周向等间距开设有若干空槽(211)，所述空槽(211)内设有旋转板(212)，所述旋转板(212)通过两侧的旋转杆(213)与空槽(211)内壁连接，所述定位块(22)嵌设在所述凹槽(141)内且能够沿凹槽(141)滑动，
所述拍摄模组(3)包括用于眼表、眼前段和眼底自动拍照的内摄像头(31)和用于人脸拍摄的外摄像头(32)，所述内摄像头(31)嵌设在所述空槽(211)内的旋转板(212)上，所述外摄像头(32)固定设置在检查槽(13)下方的主体(1)外壁上，
所述头部固定架(4)通过位于其底部的连杆与所述底座(11)连接，所述连杆外端垂直设置有固定杆(41)，固定杆(41)顶部设有下颌垫(42)，固定杆(41)两侧各设有一组夹持模块(5)，两组所述夹持模块(5)顶部通过连接杆(43)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种智能自动化眼病筛查机器人，其特征在于，所述主体(1)前侧设有显示屏(12)，主体(1)内部设有用于获取眼部屈光数据和眼角膜曲率数据的数据分析模块(15)，用于存储数据的存储模块(16)，底座(11)一侧连接设有电源，本体(1)一侧设有通风口(17)。
3.根据权利要求1所述的一种智能自动化眼病筛查机器人，其特征在于，所述空槽(211)和内摄像头(31)均为三组，内摄像头(31)上方的旋转板(212)上设有防滑垫。
4.根据权利要求1所述的一种智能自动化眼病筛查机器人，其特征在于，所述电机组(23)包括用于控制所述转盘(21)前后倾斜的第一电机(231)和用于控制转盘(21)转动的第二电机(232)。
5.根据权利要求1所述的一种智能自动化眼病筛查机器人，其特征在于，所述转盘(21)正面中心处设有光源(24)，所述光源(24)包括照明光源(241)和便于眼底拍摄的近红外光源(242)。
6.根据权利要求1所述的一种智能自动化眼病筛查机器人，其特征在于，所述定位块(22)平行于主体(1)设置，定位块(22)与推杆电机(25)的输出端连接，所述推杆电机(25)固定设置在检查槽(13)上方的主体(1)内壁上。
7.根据权利要求1所述的一种智能自动化眼病筛查机器人，其特征在于，所述夹持模块(5)包括立柱(51)、第一连接柱(52)、第二连接柱(53)和夹板(54)，所述立柱(51)包括上部的细立柱和下部的粗立柱，所述粗立柱顶部设有弧形槽(511)，所述第一连接柱(52)位于所述弧形槽(511)内，第一连接柱(52)一端与位于立柱(51)内的伸缩电机(512)输出端连接，第一连接柱(52)另一端与夹板(54)连接，所述第二连接柱(53)通过一组贯穿第一连接柱(52)的斜块(55)与第一连接柱(52)连接。
8.根据权利要求7所述的一种智能自动化眼病筛查机器人，其特征在于，所述夹板(54)内设有压力传感器(56)，所述压力传感器(56)通过一组控制器与伸缩电机(512)电性连接。
9.根据权利要求7所述的一种智能自动化眼病筛查机器人，其特征在于，所述斜块(55)下端向伸缩电机(512)所在的第一连接柱(52)一侧倾斜，所述第一连接柱(52)底部设有一个滑块(521)，所述弧形槽(511)底部设有用于使滑块(521)滑动的滑槽(513)，所述滑槽(513)为t型设置，滑槽(513)靠近患者头部一端的内部设有转动电机(57)，所述转动电机(57)沿立柱(51)内部设有的滑轨(514)转动，转动电机(57)的输出端连接设有夹片(571)，所述夹片(571)上端设有用于使滑块(521)滑动的凹槽，斜块(55)下部的立柱(51)内设有用于使斜块伸长和转动的凹槽。
10.根据权利要求1所述的一种智能自动化眼病筛查机器人，其特征在于，所述连接杆(43)下方通过螺栓连接设有垫枕(44)。
技术总结本发明公开了一种智能自动化眼病筛查机器人，包括用于提供能源和数据分析的主体，用于眼球自动定位的定位模块，用于人脸拍摄和眼部拍摄的拍摄模组，用于固定患者头部的头部固定架，主体后侧上部设有调焦筒，定位模块嵌设在调焦筒内，定位模块包括用于转动切换摄像头的转盘和用于定位摄像头的定位块，拍摄模组包括用于眼表、眼前段和眼底自动拍照的内摄像头和用于人脸拍摄的外摄像头。本发明可自动定位患者的眼球，分别对焦被检眼的角膜、虹膜和视网膜，自动拍摄相对应的眼表、眼前段和眼底照片，同时自动获得被检眼的角膜曲率和屈光度数，能够代替专业的眼科医生完成大规模患者的眼科全面检查，节省了人力物力，有利于推广。
技术研发人员：陈蔚;李中文;郑钦象
受保护的技术使用者：宁波市眼科医院
技术研发日：2020.12.08
技术公布日：2021.03.12
