УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВНУТРИГЛАЗНОГО ДАВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК A61B3/16 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к аппаратуре, применяющейся в офтальмологии для исследования внутриглазного давления (ВГД) и может найти широкое применение в лечебно-поликлинических учреждениях здравоохранения при диагностике глаукому, проведения массовых профилактических осмотров населения с целью выявления заболеваний органов зрения, для ранней диагностики и контроля правильности лечения глазных болезней.

Известен тонометр-индикатор для измерения и индикации внутриглазного давления, содержащий корпус, отсчетное устройство и элемент для деформации роговицы глаза через веко в виде шарика, размещенного в корпусе с прозрачной рабочей частью с возможностью свободного падения внутри него и удерживаемого в верхнем нерабочем состоянии с помощью держателя, закрепленного в верхней части корпуса, при этом к нижней части корпуса прикреплен ограничитель нижнего положения шарика, при этом отсчетное устройство выполнено на прозрачной рабочей части корпуса в виде шкалы вдоль продольной оси этой части и раздельно в продольном направлении на три участка, соответствующих повышенному внутриглазному давлению в пределах нормы и пониженному [1]
В основу работы этого устройства положен принцип корреляционной зависимости между внутриглазным давлением и высотой первого отскока падающего шарика определенного диаметра и массы от поверхности глаза в области роговицы, прикрытой веком.

Высота отскока шарика фиксируется визуально лицом, которое производит измерение, по отсчетной шкале. В связи с этим устройство имеет низкую точность измерения и не удобно в эксплуатации для оператора при массовых обследованиях (при многочисленных измерениях), так как требуется повышенное внимание для фиксации результатов измерения.

Недостатком устройства является точность измерения ВГД. На точность измерения в значительной степени влияет оператор, так как результат измерения фиксируется визуально, а не автоматически.

Известно устройство для определения внутриглазного давления, содержащее нагружающее приспособления для создания давления на ткань глаза в положении упора, приспособление для сообщения механического толчка щупу и приспособления для измерения величины усилия, передаваемого нагружающим приспособлением в результате реакции ткани глаза на толчок [2]
Преимуществом устройства является кратковременность применения значительной нагрузки на глаз. Однако в нем снижается быстродействие за счет необходимости подвода щупа в положение упора. Устройство конструктивно сложно.

Известны импрессионные методы измерения ВГД, основанные на измерении степени вдавливания оболочки глаза плунжером. По величине этого вдавливания судят о степени ВГД.

Известно устройство для исследования склеры и роговицы глаза, содержащее плунжер со штоком и связанный с ним механизм дозирования величины давления в виде двух взаимосвязанных контуров, один из которых выполнен в виде контура управления дозирования давления и содержит постоянный магнит, размещенный в отверстии электромагнитной катушки, установленной на каркасе, соединенной с генератором силового электрического напряжения и через первый аналого-цифровой преобразователь с регистратором величины давления, при этом второй контур выполнен в виде контура измерения перемещения плунжера, содержащего отражатель, жестко связанный через каркас электромагнитной катушки со штоком и оптически установленный между светодиодом, связанным с генератором опорного напряжения, и фотодиодом, связанным с последовательно соединенными усилителем фототока, амплитудным детектором, вторым аналого-цифровым преобразователем и регистратором перемещения плунжера. В контуре дозирования величины давления, постоянный магнит дополнен магнитопроводом, в зазоре которого размещена электромагнитная катушка, жестко связанная через каркас со штоком, при этом каркас установлен в подвесках с возможностью линейного перемещения [3]
Известно устройство для измерения внутриглазного давления, держащее корпус с нижней, верхней и опорной частями, элемент деформации роговицы через веко, выполненный в виде плунжера с ферритовым элементом со сменными грузиками, установленный с возможностью перемещения в подшипниках, держатель штока в исходном верхнем нерабочем положении, измерительный преобразователь, выполненный в виде генератора, блока обработки данных, связанного с электромагнитной катушкой, сердечником которой является ферритовый элемент плунжера [4]
В этом устройстве шток своей нижней торцевой поверхностью действием своей массы деформирует поверхность роговицы глаза. величина деформации, т. е. глубина вдавливания штока, определяется величиной ВГД и является его мерой, выраженной в условных единицах Шиотца.

Известно устройство для измерения внутриглазного давления, содержащее корпус, подвижную втулку, элемент деформации роговицы через веко, выполненный в виде плунжера с ферритовым элементом со сменными грузиками, установленный с возможностью перемещения в подшипниках, держатель штока в исходном верхнем нерабочем положении с помощью электромагнитной катушки, измерительный преобразователь, выполненный в виде генератора, блока обработки данных, связанного с электромагнитной катушкой, сердечником которой является ферритовый элемент плунжера [5]
Достоинство этих устройство применение электронных средств автоматизации для измерения ВГД.

Недостатками этих аналогов и прототипа является то, что они требуют применения повышенных нагрузок для деформации глаза, чтобы обеспечить требуемую точность измерения, при низком быстродействии, так как предусматривают более длительные манипуляции на глазу, чем устройство [1] с применением отскока элемента деформации. В связи с большой силой давления на глаз (10 60 г) и сложностью методики тонометрии, а также сложностью конструкции такие устройства не получили массового распространения.

изобретение решает задачу повышения точности и быстродействия измерения ВГД при обеспечении простоты конструкции и удобной методики измерения (за счет снижения времени воздействия нагрузки на глаз и применения средств автоматизации для контроля ВГД по динамике перемещения элемента деформации глаза во времени).

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для измерения внутриглазного давления, содержащем корпус, втулку с опорной частью, элемент деформации исследуемого органа через веко, выполненный в виде штока с ферритовым элементом, держатель штока в исходном верхнем положении, измерительный преобразователь, выполненный в виде генератора, блока обработки данных, связанного с электромагнитной катушкой, сердечником которой является ферритовый элемент штока, втулка размещена в корпусе с возможностью ограниченного возвратно-поступательного перемещения в нем для создания постоянной заданной нагрузки и снабжена направляющими для штока, держатель штока расположен в верхней части полости втулки, шток установлен в полости втулки с возможностью падения в направляющих под действием собственного веса и является элементом ударной нагрузки, электромагнитная катушка измерительного преобразователя закреплена во втулке между направляющими, нижняя направляющая является ограничителем нижнего положения штока в полости втулки в нерабочем положении устройства. Предпочтительно, массу, высоту расположения штока и геометрические размеры его нижней части выбирать таким образом, чтобы выполнялось условие:

где m масса штока с ферритовым элементом;
S площадь поперечного сечения нижней части штока;
h высота размещения нижней части штока в полости втулки в исходном положении.

Целесообразно держатель штока выполнить в виде подпружиненной в горизонтальном положении пластины-защелки с отверстием для захвата верхнего конца штока и штифтом, закрепленным в торцевой ее поверхности и проходящим через соответствующее отверстие в корпусе, при этом штифт является приводом горизонтального перемещения пластины-защелки. При этом верхний конец штока можно выполнить, например, с упором для надежного его захвата.

Целесообразно в корпусе выполнить вертикальную прорезь, а на втулке закрепить штифт-указатель, установив его в указанную вертикальную прорезь для ограничения возвратно-поступательного перемещения втулки в корпусе.

Предпочтительно на торцевой части штифта-указателя и на корпусе выполнить метки, при этом метка на корпусе является указателем центра вертикальной прорези.

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволяет установить, что заявителем не обнаружены технические решения, характеризующиеся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных (по отношению к усматриваемому заявителем механическому результату) отличительных признаков в заявляемом объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Сведений об известности отличительных признаков в совокупностях признаков известных технических решений с достижением такого же, как у заявляемого устройства, положительного эффекта не имеется. На основании этого сделан вывод, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 представлена конструкция устройства; на фиг. 2 вид А на фиг. 1; на фиг. 3 показана зависимость изменения частоты генератора при падении и отскоке штока в полости втулки во времени.

Устройство для измерения давления содержит корпус 1, втулку 2, размещенную в корпусе 1 с возможностью ограниченного вертикального возвратно-поступательного перемещения для создания постоянной заданной нагрузки, шток 3 с ферритовым элементом 4, подпружиненную пружиной 5 держатель 6 штока в исходном положении, расположенный в верхней части полости втулки 2, первую направляющую 7 для штока 3, выполненную, в частности, в виде шайбы, вмонтированной в стенки втулки 2, вторую направляющую для штока 3, выполненную, в частности, в виде шайбы 8, опорную часть 9 втулки 2, измерительный преобразователь, выполненный в виде генератора 10 и блока обработки данных 11, связанного с электромагнитной катушкой 12, закрепленной во втулке 2 между направляющими 7, 8. При этом ферритовый элемент 4 штока 3 расположен в полости втулки выше катушки 12 и является ее сердечником. Шток 3 установлен в отверстиях направляющих 7, 8 с зазором в 0,1 0,2 мм, при этом обеспечивается возможность падения штока под действием собственного веса в полости втулки при ориентации устройства по вертикальной оси в одном направлении (рабочее положение, когда опорная часть втулки внизу, а шток зафиксирован в держателе 6 в исходном положении) и в другом направлении (при возврате штока после измерения в исходное положение). Нижняя направляющая 8 является ограничителем нижнего положения штока 3 в полости втулки 2. Держателем штока 3 в исходном положении является пластина-защелка 6 с отверстием для захвата верхнего конца штока 3. Штифт 13 является приводом горизонтального перемещения подпружиненной пластины-защелки 6. Пластина-защелка 6 подпружинивается с помощью проволочного элемента 5, встроенного в стенки втулки 2 и расположенного в соответствующем отверстии пластины-защелки 6.

В корпусе 1 выполнена вертикальная прорезь 14, в которую установлен штифт-указатель 15, закрепленный на втулке 2 для ограничения вертикального возвратно-поступательного перемещения втулки 2 в корпусе 1.

На торцевой части штифта-указателя 15 и на корпусе 1 выполнены метки 16, 17, при этом метка 17 на корпусе 1 является указателем центра вертикальной прорези 14.

Для уменьшения механического воздействия на глаз шток 3 в конечной части 18 может иметь, в частности, меньшую площадь поперечного сечения.

Масса (m) штока 3 (вместе с ферритовым элементом), площадь (S) поперечного сечения нижней части 18 (с детектором d) штока 3 высота (h) размещения нижней части 18 штока 3 в полости втулки в исходном положении устройства выбираются при конструировании из следующего соотношения:

Величина нижнего предела в указанном соотношении ограничена требованиями к погрешности измерения ВГД (чувствительностью электронной части устройства к изменению индуктивности электромагнитной катушки, соответствующей деформации исследуемого органа в результате ударной нагрузки при падении штока): при более низком значении погрешность измерения увеличивается.

Верхний предел в соотношении ограничен допустимой степенью механического воздействия на исследуемый орган: при более высоком значении резко увеличивается вероятность травмирования глаза.

Верхний конец штока выполнен, в частности, с упором 19 для надежной его фиксации в отверстии пластины-защелки.

Устройство работает следующим образом.

Удерживая устройство для измерения ВГД за корпус 1, опорную часть 9 подвижной втулки 2 устанавливают вертикально на закрытый веком глаз. При этом необходимо следить, чтобы штифт-указатель 16 располагался в середине вертикальной прорези 14 корпуса 1, что достигается совмещением цветных меток 16, 17 соответственно на корпусе 1 и на штифте-указателе 15. При этом условии исключается давление корпуса 1 на глаз. Затем кратковременным нажатием на штифт 13 (режим "Пуск") пластина-защелка 6, перемещаясь горизонтально в полости втулки 2, освобождает шток 3. Шток 3 под действием силы тяжести падает в полости втулки 2 в направляющих 7, 8 в сторону расположения глаза. Ударяясь о глаз, шток 3 отскакивает в обратном направлении. При этом ферритовый элемент 4, расположенный на штоке 3, проходя вниз (при падении штока 3) и вверх (при отскоке штока 3) создает изменение индуктивности электромагнитной катушки 12, которое фиксируется в виде изменяющейся частоты в блоке 11 обработки данных (в электронной части устройства), обрабатывается и выдается на индикатор в виде результата. На фиг.2 представлена кривая изменения частоты генератора во времени при падении и отскоке штока 3: участок "а" соответствует динамике падения штока 3 в полости втулки 2, точка "б" соответствует моменту касания нижней части 18 штока 3 с исследуемым органом (глазом), участок "в" кривой соответствует динамике входа и выхода штока 3 из глаза, участок "г" динамике штока 3 при отскоке после выхода из глаза. Форма и размеры участка "в" кривой соответствуют ВГД.

Подготовка устройства для измерения ВГД к следующему измерению осуществляется следующим образом. Удерживая устройство за корпус 1, осуществляют его поворот таким образом, чтобы опорная часть 9 втулки 2 располагалась вверху, устройство при этом располагают вертикально. Тогда шток 3 падает вниз под действием силы тяжести, отжимает подпружиненную пластину-защелку 6, при этом конец штока с упором 19 входит в отверстие пластины-защелки 6 и фиксируется в этом положении. Затем осуществляют поворот устройства в рабочее положение (опорной частью 9 вниз).

Заявляемое устройство обеспечивает измерение внутриглазного давления в миллиметрах ртутного столба.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить точность измерения ВГД и обеспечивает возможность слежения за изменениями ВГД в процессе лечения.

Устройство удобно в эксплуатации пациента и оператора, как длительность манипуляций непосредственно на исследуемом органе (глаза) сокращена и не требуется проведение анестезии, так как ударное воздействием на глаз штоком является кратковременным и слабо ощутимым. Высокое быстродействие измерения обеспечивается за счет снижения времени на установку устройства в исходное положение на глаз, на центрирование его и на подготовку к работе для следующего измерения.

Предлагаемое устройство обладает широкими диагностическими возможностями за счет обеспечения изучения динамики вхождения и выхождения элемента ударной нагрузки из глаз с применением автоматизации и запоминанием результатов, что особенно важной для контроля за правильностью лечения глазных болезней.

На результат измерения истинного внутриглазного давления в меньшей степени влияет аномальная регидность роговицы, объем глазного яблока и другие факторы, так как чем меньше усилие на глаз, тем меньше его деформация. Устройство обеспечивает точность измерения +1 мм рт.ст.

Простота конструкции и технологии измерения позволяют изготавливать устройство по доступным ценам как для индивидуального, так и для клинического применения и снизить трудоемкость на процесс измерения для оператора.

Все это улучшает потребительские свойства по сравнению с прототипом, что особенно важно для изделий медицинской техники длительного пользования.

Изобретение относится к медицинской технике и может найти применение при диагностике глаукомы, проведении массовых профилактических осмотров населения с целью выявления заболеваний органов зрения и контроле правильности лечения глазных болезней. Технический результат: повышение точности и быстродействия измерения ВГД при обеспечении простоты конструкции и удобной методики измерения. Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для измерения внутриглазного давления, содержащем корпус, втулку с опорной частью, элемент деформации исследуемого органа через веко, выполненный в виде штока с ферритовым элементом, держатель штока в исходном верхнем положении, измерительный преобразователь, выполненный в виде генератора, блока обработки данных, связанного с электромагнитной катушкой, сердечником которой является ферритовый элемент штока, втулка размещена в корпусе с возможностью ограниченного возвратно-поступательного перемещения в нем для создания постоянного заданной нагрузки и снабжена направляющими для штока. Шток установлен с возможностью падения в направляющих под действием собственного веса и является элементом ударной нагрузки. Нижняя направляющая является ограничителем нижнего положения штока в полости втулки в нерабочем положении устройства. Данное техническое решение при простой конструкции имеет высокую точность при быстроте измерения ВГБ и обеспечивает возможность автоматического слежения за изменениями ВГД в процессе лечения. Устройство удобно в эксплуатации пациента и оператора, так как длительность манипуляций непосредственно на исследуемом органе сокращена и не требуется проведение анестезии. 5 з. п ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для измерения внутриглазного давления, содержащее корпус, втулку с опорной частью, элемент деформации исследуемого органа через веко, выполненный в виде штока с ферритовым элементом, держатель штока в исходном верхнем положении, измерительный преобразователь, выполненный в виде генератора, блока обработки данных, связанного с электромагнитной катушкой, сердечником которой является ферритовый элемент штока, отличающееся тем, что втулка размещена в корпусе с возможностью ограниченного возвратно-поступательного перемещения в нем для создания постоянной заданной нагрузки и снабжена направляющими для штока, держатель штока расположен в верхней части полости втулки, шток установлен в полости втулки с возможностью падения в направляющих под действием собственного веса и является элементом создания ударной нагрузки, электромагнитная катушка измерительного преобразователя закреплена во втулке между направляющими, нижняя направляющая является ограничителем нижнего положения штока в полости втулки в нерабочем положении устройства. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что масса, высота расположения штока и геометрические размеры нижней его части выбираются из условия
h•m/S (40 90) кг/м,
где m масса штока с ферритовым элементом;
S площадь поперечного сечения нижней части штока;
h высота размещения нижней части штока в полости втулки в исходном положении. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что держатель штока выполнен в виде подпружиненной в горизонтальном положении пластины-защелки с отверстием для захвата верхнего конца штока и штифтом, закрепленным в торцевой ее поверхности и проходящим через соответствующее отверстие в корпусе, при этом штифт является приводом горизонтального перемещения пластины-защелки. 4. Устройство по пп.1 и 3, отличающееся тем, что верхний конец штока выполнен с упором для взаимодействия с пластиной-защелкой. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в корпусе выполнена вертикальная прорезь, а на втулке закреплен штифт-указатель, установленный в указанную вертикальную прорезь для ограничения возвратно-поступательного перемещения втулки в корпусе. 6. Устройство по пп.1 и 5, отличающееся тем, что на торцевой части штифта-указателя и на корпусе выполнены метки, при этом метка на корпусе является указателем центра вертикальной прорези.