Способ и устройство для измерения внутриглазного давления - RU2290856C2
Код документа: RU2290856C2
Чертежи
Описание
Область техники
Настоящее изобретение относится к способу измерения внутриглазного давления и устройству для измерения внутриглазного давления.
Предшествующий уровень техники
В качестве методов измерения внутриглазного давления общеизвестны следующие способы: способ приложения предварительно установленного давления к роговице и контроля прогибания роговицы в это время, с измерением при этом внутриглазного давления; и способ, в котором при введении толкателя в контакт с роговицей или при подаче воздуха к роговице для измерения давления часть роговицы становится плоской, при этом измеряется внутриглазное давление. При этих способах необходимо обеспечить высокую безопасность, поскольку осуществляется стимулирование непосредственно роговицы. Таким образом, необходимо, чтобы осмотр проводил врач или профессиональный специалист. Кроме того, при осмотре, на человека оказывается значительная нагрузка, поскольку требуется местная анестезия, или подаваемый воздух вызывает дискомфорт.
Для решения подобных проблем были предложены несколько разновидностей способов: способ осуществления вибрации поверхности глазного яблока посредством звуковой волны и измерения внутриглазного давления на основании амплитуды вибрации, резонансной частоты глазного яблока или скорости поверхностной волны глазного яблока (JP 02-181241 A, US 5375595 и US 5251627); способ приложения давления на веко в закрытом состоянии глаза для измерения внутриглазного давления (JP 06-105811 A, JP 08-280630 A и JP 08-322803 A); и тому подобное.
С другой стороны, в способе измерения внутричерепного давления используется звуковая волна, значение Q известно как один из параметров, имеющих отношение к внутричерепному давлению (US 5919144).
Сущность изобретения
Целью настоящего изобретения является обеспечение способа измерения внутриглазного давления и устройство измерения внутриглазного давления, которые являются безопасными и имеют незначительные погрешности.
Авторы настоящего изобретения установили, что значение Q в резонансе во время, когда глазное яблоко вибрирует, связано с внутриглазным давлением, и эта связь не зависит от размера глазного яблока, что легло в основу настоящего изобретения.
Поэтому настоящее изобретение предусматривает следующие способы и устройства.
(1) Способ измерения внутриглазного давления, включающий в себя обеспечение вибрации исследуемого глазного яблока посредством звуковой волны, измерение вибрации исследуемого глазного яблока бесконтактными средствами для определения значения Q резонанса исследуемого глазного яблока и определение внутриглазного давления в зависимости от значения Q.
(2) Устройство измерения внутриглазного давления, включающее в себя устройство вибрации для обеспечения вибрации исследуемого глазного яблока посредством звуковой волны, устройство измерения для бесконтактного измерения вибрации исследуемого глазного яблока, устройство вычисления значения Q для расчета значения Q резонанса исследуемого глазного яблока в зависимости от вибрации, измеренной устройством измерения, и устройство вычисления внутриглазного давления в зависимости от значения Q.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - полная структурная диаграмма, иллюстрирующая пример устройства согласно настоящему изобретению.
Фиг.2 иллюстрирует примеры результатов, полученных при измерении переходной характеристики.
Фиг.3 иллюстрирует пример зависимости между внутриглазным давлением и значением Q.
Фиг.4 представляет вид сбоку в разрезе устройства согласно примеру 3.
Фиг.5 иллюстрирует вид сверху в разрезе устройства согласно примеру 3.
Фиг.6 иллюстрирует вид спереди устройства согласно примеру 3.
Фиг.7 иллюстрирует поясняющий вид, показывающий состояние во время, когда устройство согласно примеру 3 воздействует на глазное яблоко.
Фиг.8 иллюстрирует пример результата, полученного устройством согласно примеру 3.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения
В дальнейшем способ согласно настоящему изобретению и устройство согласно настоящему изобретению будут описаны по порядку.
1. Способ согласно настоящему изобретению
Способ согласно настоящему изобретению является способом измерения внутриглазного давления, содержащим следующие этапы: обеспечение вибрации исследуемого глазного яблока посредством звуковой волны, измерение вибрации исследуемого глазного яблока бесконтактными средствами для определения значения Q резонанса исследуемого глазного яблока и вычисление внутриглазного давления в зависимости от значения Q.
Что касается измерения значения Q резонанса исследуемого глазного яблока, то исследуемое глазное яблоко вибрирует под действием звуковой волны, и вибрация измеряется с помощью бесконтактных средств. При этом может вибрировать все исследуемое глазное яблоко или только часть склеры. При применении звуковой волны исследуемое глазное яблоко может подвергаться вибрации, не будучи в непосредственном контакте с роговицей. Кроме того, даже при закрытом состоянии глаза исследуемое глазное яблоко может подвергаться вибрации. Другими словами, веко, как телесная ткань, с точки зрения акустики может быть рассмотрено как вода, которая применяется в качестве среды звукового давления. Таким образом, веко не препятствует вибрации глазного яблока, полученной от воздействия звуковой волны. Частота используемой звуковой волны соответственно выбирается согласно способу расчета значения Q.
Расчет значения Q в зависимости от измеренной вибрации может быть осуществлен, например, частотным способом или импульсным способом. В соответствии с частотным способом используемая частота может непрерывно или дискретно изменяться в произвольном интервале, включая частоту, при которой исследуемое глазное яблоко резонирует (точка резонанса). В соответствии с импульсным способом, звуковая волна используется в качестве импульса, а используемый импульс включает в себя частотную компоненту более высокую, чем точка резонанса. Кроме того, импульсный способ может включать в себя этап усовершенствования соотношения сигнал/шум, такой как усреднение результатов неоднократно проведенных измерений.
Альтернативно, приближенное значение Q, которое может быть получено при расчете, отличается от значения Q, определенного в теории цепей, например, отношение между коэффициентом усиления в точке резонанса и коэффициентом усиления на частоте, удаленной от точки резонанса на заданную частоту. Кроме того, значение Q может быть определено в зависимости от отношения коэффициентов усилений на двух частотах.
Вибрация, сформированная звуковой волной, обычно является вибрацией синусоидального колебания или по существу синусоидального колебания, а предпочтительной является вибрация синусоидального колебания.
Источник, генерирующий звуковую волну, не ограничен конкретным выполнением. Например, может использоваться громкоговоритель, телефон или тому подобное. Устройство измерения вибрации не ограничено конкретным выполнением, если оно не находится в непосредственном контакте с глазным яблоком. Тем не менее, предпочтительно, чтобы измерялась звуковая волна, полученная при вибрации исследуемого глазного яблока. В качестве устройства измерения звуковой волны может быть использован микрофон (включающий электретный конденсатор), бесконтактный измеритель смещения, датчик ускорения и тому подобное. Если источник, генерирующий звуковую волну, и устройство измерения вибрации расположены в непосредственной близости друг к другу, то предпочтительно, чтобы источник, генерирующий звуковую волну, и устройство измерения вибрации выбирались так, чтобы не оказывать влияния друг на друга.
В этом описании «бесконтактное устройство» включает в себя устройство, которое не находится в непосредственном контакте с роговицей. Что касается бесконтактного устройства для измерения вибрации исследуемого глазного яблока, то имеется устройство для измерения звуковой волны, полученной от вибрации глазного яблока, устройство для оптического измерения смещения поверхности глазного яблока, и тому подобное.
Предпочтительно, чтобы измерение вибрации глазного яблока осуществлялось посредством измерения звуковой волны, полученной от вибрации. В этом случае, как описано выше, веко с точки зрения акустики может быть рассмотрено в качестве воды, которая используется как среда звукового давления. Следовательно, влияние века на резонансную характеристику настолько мало, что вибрация исследуемого глазного яблока может измеряться даже при закрытом глазе.
Расчет внутриглазного давления, исходя из значения Q, может быть осуществлен способом, в котором отношение между внутриглазным давлением и значением Q получают посредством измерения значения Q глазного яблока, внутриглазное давление которого уже известно, и измеренное значение Q преобразуется во внутриглазное давление, исходя из этого отношения. Так как на отношение между внутриглазным давлением и значением Q не влияет размер глазного яблока, то нет необходимости проводить коррекцию в соответствии с размером глазного яблока. Другими словами, внутриглазное давление может быть точно измерено без учета влияния индивидуальных различий в размере глазного яблока.
2. Устройство согласно настоящему изобретению
Устройство согласно настоящему изобретению является устройством для измерения внутриглазного давления, которое содержит устройство вибрации для обеспечения вибрации исследуемого глазного яблока посредством звуковой волны, устройство измерения для бесконтактного измерения вибрации исследуемого глазного яблока, устройство вычисления значения Q для расчета значения Q резонанса исследуемого глазного яблока в зависимости от вибрации, измеренной посредством устройства измерения, и устройство вычисления внутриглазного давления для расчета внутриглазного давления в зависимости от значения Q.
Устройство вибрации может формировать вибрацию исследуемого глазного яблока посредством звуковой волны. Такое устройство вибрации обычно испускает звуковую волну, имеющую переменную частоту, и состоит, например, из генератора переменной частоты и передающего элемента, который соединен с генератором и передает звуковую волну в соответствии с сигналом от генератора. В качестве примеров передающего элемента можно указать громкоговоритель проводящего типа или пьезоэлектрического типа, телефон проводящего типа или пьезоэлектрического типа и тому подобное. Вибрация, формируемая звуковой волной, обычно является вибрацией синусоидального колебания или по существу синусоидального колебания, предпочтительно, синусоидальным колебанием или суммой синусоидальных колебаний.
Устройство измерения бесконтактно измеряет вибрацию исследуемого глазного яблока. Заметим, что в данном описании слово «бесконтактный» обозначает, что не используется элемент, который непосредственно контактирует с роговицей. Такое устройство измерения состоит, например, из принимающего элемента для измерения звуковой волны, полученной от вибрации исследуемого глазного яблока, и усилительной схемы для усиления сигнала от принимающего элемента. В качестве примеров принимающего элемента можно указать конденсаторный микрофон и тому подобное.
Устройство вычисления значения Q осуществляет расчет значения Q резонанса исследуемого глазного яблока в зависимости от вибрации, измеренной с помощью устройства измерения. Например, имеется устройство вычисления значения Q на основании переходной характеристики, полученной при измерении вибрации исследуемого глазного яблока, когда частота звуковой волны изменяется в пределах диапазона, включающего в себя резонансную частоту исследуемого глазного яблока. Подобное устройство вычисления значения Q состоит, например, из компьютера для расчета значения Q в зависимости от частоты звуковой волны, поступающей от устройства вибрации, и вибрации, поступающей от устройства измерения.
Между устройством измерения и устройством расчета значения Q может быть предусмотрен фильтр для отсечки ненужного сигнала.
Вариант осуществления устройства в соответствии с настоящим изобретением описан ниже со ссылками на фиг.1. Передающий элемент соединен с генератором синусоидального колебания переменной частоты. Звуковая волна испускается передающим элементом в соответствии с сигналом, поступающим от генератора. Кроме того, сигнал генератора синусоидального колебания переменной частоты поступает в компьютер через усилитель. Принимающий элемент соединен с усилительной схемой. Сигнал от принимающего элемента усиливается с помощью усилительной схемы и вводится в компьютер через фильтр. Передающий элемент и принимающий элемент расположены в различных местоположениях на веке.
Согласно данному варианту осуществления генератор синусоидального колебания переменной частоты и передающий элемент, соединенный с генератором, образуют устройство вибрации. Принимающий элемент и усилительная схема, которая усиливает сигнал от принимающего элемента, образуют устройство измерения. Компьютер является устройством вычисления значения Q.
Измерение внутриглазного давления с использованием устройства в соответствии с этим вариантом осуществления может быть осуществлено следующим образом.
(1) Размещение на глазу передающих и принимающих звуковую волну элементов.
(2) Направление звуковой волны от передающего элемента к глазу.
(3) Изменение частоты передаваемой звуковой волны и определение переходных частотных характеристик приема и передачи.
(4) Определение значения Q резонансной частоты в зависимости от полученных переходных частотных характеристик.
(5) Определение внутриглазного давления в соответствии с определенным значением Q.
Устройство вибрации и устройство измерения обычно предусмотрены в корпусе устройства таким образом, что вибрация от устройства вибрации не передается непосредственно к устройству измерения. Предпочтительно, что устройство дополнительно имеет средство, обеспечивающее взаимодействие устройства вибрации и устройства измерения с веком исследуемого глазного яблока под соответствующим давлением. Устройство вибрации и устройство измерения могут быть снабжены гибким материалом для прикрепления к корпусу.
Оптимальный режим измерения тот, в котором веко слегка деформируется в областях, которые контактируют с передающим элементом и принимающим элементом, причем передающий и принимающий элементы находятся в тесном контакте с глазным яблоком через веко, а глазное яблоко сохраняется в естественном состоянии, в котором оно не деформировано. Таким образом, давления, с которыми передающий и принимающий элементы надавливают на глазное яблоко, регулируются таким образом, чтобы получить заданный режим.
ПРИМЕРЫ
В дальнейшем, настоящее изобретение будет описано со ссылками на примеры. Однако настоящее изобретение не ограничивается только указанными примерами.
Пример 1
Баллон, наполненный водой таким образом, чтобы получить предварительно заданное внутреннее давление, был использован как модель глазного яблока. К баллону были прикреплены телефон, в качестве передающего элемента, и микрофон, в качестве принимающего элемента, при этом была измерена переходная характеристика. Фиг.2 показывает измеренные колебания. В измеренных колебаниях разность коэффициентов усилений на частоте в максимуме и на низкой частоте, достаточно удаленной от максимума, соответствует значению Q. Как видно из фиг.2, установлено, что даже если диаметр баллона изменяется, то разность коэффициентов усилений существенно не изменяется, что означает, что на значение Q не влияет размер баллона. Поэтому, когда внутриглазное давление определяют в зависимости от значения Q, то не требуется принимать во внимание индивидуальные различия в размере глазного яблока.
Пример 2
Переходная характеристика была измерена с использованием глазного яблока поросенка (глаз поросенка), и отношение между внутриглазным давлением и значением Q было определено в зависимости от измеренного колебания.
Телефон, в качестве передающего элемента, и конденсаторный микрофон, в качестве принимающего элемента, были соответственно вставлены в резиновый виброизолятор, в котором предусмотрены отверстия. Резиновый виброизолятор прикреплен к основанию, выполненному из гофрированного картона. Глаз поросенка был помещен на основание таким образом, чтобы телефон был в контакте со зрачком (черная часть), а конденсаторный микрофон был в контакте с белой частью. Глаз поросенка был размещен точно на основании, и к тому же передающий и принимающий элементы не были зафиксированы клеем или двусторонней лентой.
Глаз поросенка был проколот у зрительного нерва инъекционной иглой. Инъекционная игла была соединена с контейнером, который вмещает физиологический солевой раствор. Высота поверхности воды в контейнере была установлена по существу равной положению глаза поросенка, и давление внутренней части глаза изменялось вертикальным перемещением контейнера.
На фиг.3 представлены результаты, показывающие отношение между внутриглазным давлением и значением Q, которое было получено. Как видно из фиг.3, установлено, что значение Q изменяется в зависимости от внутриглазного давления.
Пример 3.
Значение Q было измерено для человеческого глазного яблока. В этом примере было использовано устройство, как показано на фиг.4-6. На фиг.4 показан вид сбоку в разрезе, фиг. 5 - вид сверху в разрезе, а фиг.6 - вид спереди. Устройство имеет следующие характеристики.
1. Телефон, в качестве передающего элемента 3, и конденсаторный микрофон, в качестве принимающего элемента 4, соответственно вставлены в резиновый виброизолятор 2, в котором предусмотрены отверстия. Резиновый виброизолятор 2 прикреплен к цилиндрическому корпусу 1, имеющему изоляционную стенку по существу в центральной части. Корпус 1 вставлен в держатель 5. Так как резиновый виброизолятор 2 расположен между передающим элементом 3 и принимающим элементом 4, то отсутствует непосредственная передача вибрации от передающего элемента 3 к принимающему элементу 4. Кроме того, резиновый виброизолятор 2 изогнут таким образом, чтобы передающий элемент 3 и принимающий элемент 4 взаимодействовали с веком 6 по существу в перпендикулярном к нему направлении (фиг.7).
2. Один конец держателя 5 расширен, так что он может быть размещен на лице исследуемого человека без соприкосновения с исследуемым глазом. Кроме того, держатель 5 является полым, так что корпус 1 может быть перемещен в осевом направлении держателя 5. Таким образом, корпус может быть установлен в тесном контакте с исследуемым глазом через веко под соответствующим давлением Р, а исследуемый глаз может быть закрыт. Таким образом можно предотвратить влияние воздуха, присутствующего между элементами и веком, звука и вибрации извне и тому подобного, так что возможно осуществить точное измерение.
Средство давления, такое как пружина, может быть использовано в способе приложения давления Р. В этом примере исследуемый глаз был обращен вверх, давление было обеспечено посредством установки пуансона на изолирующей стенке корпуса 1. В соответствии с указанным способом давление Р может точно регулироваться.
Если давление Р слишком высокое, то теряется степень свободы глазного яблока. Таким образом, даже если глазное яблоко воспринимает звуковую волну от передающего элемента 3, то оно не вибрирует в естественном состоянии. Поэтому точное измерение внутриглазного давления невозможно. С другой стороны, если давление Р слишком слабое, то образуется промежуток между передающим элементом 3 и веком 6, и между принимающим элементом 4 и веком 6, и присутствующий в нем воздух препятствует необходимой передаче вибрации (звуковой волны) от передающего элемента 3 к глазному яблоку. Поэтому точное измерение внутриглазного давления невозможно.
Оптимальным режимом измерения является режим, в котором веко 6 слегка деформируется, передающий элемент 3 и принимающий элемент 4 находятся в тесном контакте с глазным яблоком через веко 6, а глазное яблоко сохраняется в естественном положении, в котором оно не деформировано. Поэтому давление Р было отрегулировано для обеспечения указанного режима.
На фиг.8 представлены результаты, полученные при измерении значения Q в этом режиме. Значение Q определено в зависимости от соотношения между коэффициентом усиления на частоте 100 Гц и коэффициентом усиления в максимуме. Следует отметить, что значение Q незначительно изменяется в соответствии с амплитудой Р (если Р ослабляется, то значение Q становится меньшим). Таким образом, предпочтительно, чтобы значение Q надлежащим образом корректировалось в соответствии с Р.
Промышленная применимость
В соответствии с настоящим изобретением, лицо, иное нежели врач или специалист, может осуществить безопасное исследование, так как роговица непосредственно не стимулируется. Кроме того, внутриглазное давление может быть измерено более легко и точно, так как не требуется проведение коррекции в соответствии с размером глазного яблока.
Реферат
Изобретение относится к офтальмологии. При измерении внутриглазного давления обеспечивают вибрацию исследуемого глазного яблока посредством средства вибрации для обеспечения вибрации глазного яблока посредством звуковой волны. Измеряют вибрацию исследуемого глазного яблока средством измерения для бесконтактного измерения вибрации глазного яблока для определения значения Q резонанса исследуемого глазного яблока. Вычисляют внутриглазное давление в зависимости от значения Q. Средство вибрации и средство измерения расположены на веке глазного яблока. Изобретение позволяет обеспечить безопасное измерение с незначительными погрешностями. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 8 ил.
