裂隙燈顯微鏡校準(zhǔn)裝置及校準(zhǔn)方法的研究

關(guān)鍵詞：裂隙燈顯微鏡；校準(zhǔn)裝置；校準(zhǔn)方法

裂隙燈顯微鏡是由顯微鏡和能夠產(chǎn)生裂隙圖像的照明系統(tǒng)組成的一種儀器，是眼科檢查必不可少的重要儀器之一，其方法是由燈光透過(guò)一個(gè)裂隙對(duì)眼睛進(jìn)行照明。由于是一條窄縫光源，因此被稱為“光刀”。將這種“光刀”照射于眼睛形成一個(gè)光學(xué)切面，即可依據(jù)所產(chǎn)生裂隙圖像檢查眼睛各部位的健康狀況，是驗(yàn)光配鏡和眼科醫(yī)學(xué)檢查時(shí)使用最頻繁的光學(xué)儀器。其本身量值的準(zhǔn)確與否，直接影響到眼科臨床診斷質(zhì)量，是人體健康安全的重要保障。

目前，市場(chǎng)上對(duì)裂隙燈顯微鏡的校準(zhǔn)裝置的研究甚少，隨著《裂隙燈顯微鏡校準(zhǔn)規(guī)范》的頒布實(shí)施，考慮到裂隙燈顯微鏡廣泛用于眼科醫(yī)療行業(yè)臨床診斷，筆者根據(jù)JJF（浙）1169-2019《裂隙燈顯微鏡校準(zhǔn)規(guī)范》和YY 0065-2016《眼科儀器 裂隙燈顯微鏡》中的相關(guān)計(jì)量性能要求和技術(shù)指標(biāo)，建立試驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)研究，理論探索，實(shí)現(xiàn)裂隙燈顯微鏡的視角放大率、裂隙像平行度等技術(shù)參數(shù)測(cè)量校準(zhǔn)。使裂隙燈顯微鏡的準(zhǔn)確度及有效性得到保證，提高眼科臨床診斷質(zhì)量，為人體健康安全提供技術(shù)保障。

1 裂隙燈顯微鏡校準(zhǔn)裝置的研究

研究設(shè)計(jì)的裂隙燈顯微鏡校準(zhǔn)裝置，包括一望遠(yuǎn)鏡以及玻璃線紋尺、玻璃平行尺，望遠(yuǎn)鏡上設(shè)有目鏡、目尺以及十字尺，目尺包括多個(gè)等距間隔設(shè)置的刻度線，十字尺呈“十”字。望遠(yuǎn)鏡包括測(cè)微裝置和望遠(yuǎn)系統(tǒng)，通過(guò)成像機(jī)理，進(jìn)行功能融合，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)物鏡焦距，獲取標(biāo)準(zhǔn)尺的清晰刻度線量值，具有較低的阿貝誤差。玻璃線紋尺測(cè)量范圍不小于10mm，分度值不大于0.1mm，最大允許誤差小于5um；玻璃平行尺選用膨脹系數(shù)較小的玻璃平板尺，橫向測(cè)量范圍不小于1mm，縱向測(cè)量范圍不小于20mm，分度值不大于0.1mm，平行度最大允許誤差小于0.1°。

1.1 望遠(yuǎn)鏡測(cè)微裝置的成像機(jī)理研究及標(biāo)準(zhǔn)器研制

由于裂隙燈顯微鏡的目鏡本身不具有測(cè)量功能，需研究現(xiàn)有測(cè)微裝置和望遠(yuǎn)系統(tǒng)，通過(guò)成像機(jī)理，實(shí)現(xiàn)測(cè)量功能。

測(cè)微裝置的成像機(jī)理為開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)，主要構(gòu)成組件為物鏡組和目鏡組，以及介于二者之間的轉(zhuǎn)像棱鏡。目標(biāo)光線通過(guò)低度正透鏡，再通過(guò)高度正透鏡，物鏡的聚合光線被目鏡還原成平行光線，光學(xué)成像原理如圖2所示。

放大倍率計(jì)算公式：

M＝M1ＸM2

式中：M為測(cè)微裝置總放大倍率，M1為物鏡放大倍率，M2為目鏡放大倍率。

測(cè)微裝置設(shè)計(jì)原理利用顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)尺的分度進(jìn)行放大、細(xì)分和讀數(shù)。測(cè)微裝置由目鏡、調(diào)焦手輪、標(biāo)尺、測(cè)微鼓輪、物鏡組、刻尺組成，測(cè)量時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)手輪，使可動(dòng)分劃板上的十字刻線與標(biāo)準(zhǔn)尺線紋象對(duì)準(zhǔn)，從測(cè)微鼓輪讀數(shù)。

1.2 玻璃線紋尺、玻璃平行尺的研制

玻璃線紋尺包括第一玻璃片以及設(shè)置在第一玻璃片上的多條等距間隔設(shè)置的直線紋，玻璃平行尺包括第二玻璃片以及設(shè)置在第二玻璃片上的多條等距間隔設(shè)置的平行線，平行線的長(zhǎng)度方向?yàn)椴Ａ叫谐叩目v向，多條平行線間隔排列方向?yàn)椴Ａ叫谐叩臋M向，望遠(yuǎn)鏡通過(guò)裂隙燈顯微鏡觀察玻璃線紋尺，能使玻璃線紋尺上直線紋與上述目尺的刻度線同時(shí)顯示在同一視角區(qū)域內(nèi)，望遠(yuǎn)鏡通過(guò)裂隙燈顯微鏡觀察玻璃平行尺，能使上述平行線、裂隙燈的裂隙像、十字尺同時(shí)顯示在同一個(gè)視角區(qū)域內(nèi)，望遠(yuǎn)鏡上還設(shè)有微調(diào)手輪，轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)手輪能使十字尺移動(dòng)。

玻璃線紋尺還包括若干線紋刻度值，各線紋刻度值均對(duì)應(yīng)一個(gè)直線紋，若干線紋刻度值等距間隔設(shè)置，所述玻璃平行尺還包括若干縱向刻度值以及若干橫向刻度值，若干縱向刻度值沿玻璃平行尺縱向等距間隔設(shè)置，若干橫向刻度值沿玻璃平行尺橫向等距間隔設(shè)置。

各玻璃片均設(shè)置在尺座上，尺座上設(shè)有與玻璃片一一對(duì)應(yīng)的玻璃孔，玻璃孔一端閉合，另一端開(kāi)口，玻璃片位于對(duì)應(yīng)玻璃孔內(nèi)，玻璃孔內(nèi)設(shè)有白底背景，白底背景設(shè)置在玻璃片朝向玻璃孔孔底的一側(cè)，玻璃片另一側(cè)設(shè)有一限位壓環(huán)，限位壓環(huán)呈環(huán)狀，限位壓環(huán)外周設(shè)有外螺紋，玻璃孔內(nèi)壁上配合設(shè)有內(nèi)螺紋，限位壓環(huán)設(shè)置在玻璃孔內(nèi)與玻璃孔螺紋連接，限位壓環(huán)一側(cè)朝外，限位壓環(huán)另一側(cè)壓靠在玻璃片上，直線紋或平行線位于對(duì)應(yīng)限位壓環(huán)的內(nèi)孔范圍內(nèi)。

2 裂隙燈顯微鏡校準(zhǔn)方法的研究

2.1 對(duì)裂隙燈顯微鏡放大率的校準(zhǔn)步驟

a. 將玻璃線紋尺裝入尺座的玻璃孔內(nèi)，尺座轉(zhuǎn)接在裂隙燈顯微鏡的頦托上，調(diào)整頦托高度，使玻璃線紋尺上的直線紋位于裂隙燈顯微鏡的物面中央，對(duì)裂隙燈顯微鏡調(diào)焦，并將視度調(diào)至零視度；

b. 用帶測(cè)微目鏡的望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)裂隙燈顯微鏡目鏡，通過(guò)帶測(cè)微目鏡的望遠(yuǎn)鏡的目鏡讀取出物面上玻璃線紋尺某一長(zhǎng)度，然后用帶測(cè)微目鏡的望遠(yuǎn)鏡上的目尺測(cè)量讀取長(zhǎng)度所對(duì)應(yīng)目尺上的長(zhǎng)度；

c. 按照裂隙燈顯微鏡視角放大率計(jì)算公式計(jì)算視角放大率，裂隙燈顯微鏡視角放大率計(jì)算公式為：

其中：

Γ為裂隙燈顯微鏡的放大率；

f'為望遠(yuǎn)鏡物鏡的焦距，單位為毫米（mm）；

l為通過(guò)望遠(yuǎn)鏡讀取的物面上玻璃線紋尺某一長(zhǎng)度的讀數(shù)，單位為毫米（mm）；

l'為通過(guò)目尺測(cè)量讀取長(zhǎng)度的讀數(shù)，單位為毫米（mm）；

常數(shù)250的單位為毫米（mm）。

d. 若裂隙燈顯微鏡有多個(gè)視角放大率時(shí)，應(yīng)按上述a、b、c逐個(gè)測(cè)量計(jì)算。

2.2 對(duì)裂隙燈顯微鏡視角放大率誤差的校準(zhǔn)步驟

a. 對(duì)裂隙燈顯微鏡按照2.1中a、b、c進(jìn)行校準(zhǔn)測(cè)量，測(cè)量計(jì)算至少進(jìn)行3次，總測(cè)量的平均值即為裂隙燈顯微鏡視角放大率Γ_均"；

b. 按照裂隙燈顯微鏡視角放大率相對(duì)誤差計(jì)算公式計(jì)算相對(duì)誤差，裂隙燈顯微鏡視角放大率相對(duì)誤差計(jì)算公式為：

其中：

△Γ為裂隙燈顯微鏡視角放大率相對(duì)誤差；

Γ_均為裂隙燈顯微鏡視角放大率總測(cè)量的平均值；

Γ_標(biāo)為裂隙燈顯微鏡放大率標(biāo)準(zhǔn)值。

2.3 裂隙燈顯微鏡左右觀察系統(tǒng)視角放大率相對(duì)誤差校準(zhǔn)步驟

a. 對(duì)裂隙燈顯微鏡左右觀察系統(tǒng)均按照2.2中的a進(jìn)行校準(zhǔn)測(cè)量，分別計(jì)算左右觀察系統(tǒng)的視角放大率"Γ_l、Γ_r；

b. 按照裂隙燈顯微鏡左右觀察系統(tǒng)視角放大率相對(duì)誤差公式計(jì)算相對(duì)誤差，裂隙燈顯微鏡左右觀察系統(tǒng)視角放大率相對(duì)誤差公式為：

其中：

V_r為裂隙燈顯微鏡左右觀察系統(tǒng)視角放大率相對(duì)誤差；

Γ_l為裂隙燈顯微鏡左觀察系統(tǒng)視角放大率；

Γ_r為裂隙燈顯微鏡右觀察系統(tǒng)視角放大率；

Γ_max為、 兩者中較大的值。

2.4 對(duì)裂隙燈的裂隙像兩邊平行度的校準(zhǔn)步驟

a. 將玻璃平行尺裝入尺座的玻璃孔內(nèi)，尺座轉(zhuǎn)接在裂隙燈顯微鏡的頦托上，調(diào)整頦托高度，使玻璃平行尺上的平行線位于裂隙燈顯微鏡的物面上，將裂隙燈顯微鏡的裂隙像寬度調(diào)至0.2mm，裂隙像長(zhǎng)度調(diào)至最大，使裂隙像其中一條邊與專用玻璃平行尺的縱向長(zhǎng)平行線相重合，從橫向刻度讀出裂隙像的另一邊與專用玻璃平行尺上間隔0.2mm的長(zhǎng)平行線間的最大偏離量△X和裂隙最大長(zhǎng)度，用以下公式計(jì)算其兩邊平行度。

b. 按照裂隙像兩邊平行度計(jì)算公式計(jì)算平行度，平行度計(jì)算公式為：

其中：

△X為裂隙像兩邊的平行度，單位為度（°）；

δ為裂隙像兩邊的最大偏離量，單位為毫米（mm）；

L為裂隙像的裂隙最大長(zhǎng)度，單位為毫米（mm）。

3 小結(jié)"

本套裂隙燈顯微鏡校準(zhǔn)裝置對(duì)測(cè)微裝置和望遠(yuǎn)系統(tǒng)特點(diǎn)研究，通過(guò)成像機(jī)理，將測(cè)微裝置應(yīng)用于望遠(yuǎn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)目鏡無(wú)測(cè)量裝置的讀數(shù)功能，配合玻璃線紋尺和玻璃平行尺，對(duì)裂隙燈顯微鏡的視角放大率和裂隙像兩邊的平行度進(jìn)行校準(zhǔn)，不僅操作方便，且校準(zhǔn)測(cè)量精度高，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在裂隙燈顯微鏡校準(zhǔn)領(lǐng)域的技術(shù)空白。

參考文獻(xiàn)：

[1] YY 0065-2016《眼科儀器 裂隙燈顯微鏡》

[2] JJF（浙）1169-2019《裂隙燈顯微鏡校準(zhǔn)規(guī)范》

項(xiàng)目資助：金華市科技計(jì)劃項(xiàng)目（2022-4-072）裂隙燈顯微鏡校準(zhǔn)裝置的研發(fā)和應(yīng)用。

作者單位：1. 金華市計(jì)量質(zhì)量科學(xué)研究院

2. 金華市知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)中心