СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВНУТРИГЛАЗНОГО ДАВЛЕНИЯ ЧЕРЕЗ ВЕКО (ВАРИАНТЫ) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2008 года по МПК A61B3/16 A61F9/00 

Изобретение относится к измерению физических величин и может использоваться для измерения внутриглазного, внутричерепного и другого давления.

Известен метод определения внутриглазного давления Маклакова, основанный на установке на человеческий глаз определенного груза с плоской поверхностью. По площади соприкосновения груза с поверхностью глаза (величина продавливания) определяют величину внутриглазного давления.

При использовании данного метода необходимо применение местной анестезии. На точность метода оказывает влияние радиус кривизны роговицы глаза и жесткость роговицы, которая учитывается в методе как среднестатистическая у всех людей, но с возрастом она увеличивается и у всех людей, естественно, разная.

Известен способ измерения внутриглазного давления через веко, патент РФ №98101607, авторы Пилецкий Г.К. и др., взятый в качестве прототипа, основанный на статической деформации века нагрузкой опоры с двумя выступами и динамической деформацией глазного яблока через веко свободно падающим относительно опоры телом, с последующим определением величины упругой деформации поверхности глазного яблока, закрытого веком, по параметрам функции перемещения свободно падающего тела во времени.

При использовании данного способа на точность результата измерения оказывает влияние жесткость склеры глаза, которая изменяется как с возрастом человека, так и с ростом внутриглазного давления. Погрешность метода зависит от перпендикулярности падения штока к поверхности глаз, реакции мышц глаза на удар падающим штоком, толщины и жесткости века.

Известно устройство для измерения внутриглазного давления через веко, патент РФ №98101607, авторы Пилецкий Г.К. и др., взятое в качестве прототипа, состоящее из корпуса с размещенной в нем с возможностью ограниченного возвратно-поступательного перемещения опорой с двумя выступами, предназначенной для создания постоянной заданной нагрузки, элемента деформации глазного яблока через веко в виде свободно падающего штока, установленного в полости опоры с возможностью свободного его падения в направляющих под действием собственного веса для создания ударной нагрузки, держателе штока в исходном верхнем положении, преобразователя линейного перемещения штока, выполненного в виде генератора, связанного с электромагнитной катушкой.

При использовании данного способа на точность результата измерения оказывает влияние жесткость склеры глаза, которая изменяется как с возрастом человека, так и с ростом внутриглазного давления. Погрешность метода зависит от перпендикулярности падения штока к поверхности глаз, реакции мышц глаза на удар падающим штоком, толщины и жесткости века.

Задача, на решение которой направлено изобретение, - это создать такой способ измерения внутриглазного давления через веко, при котором результат измерения не зависит от условий падения штока, радиуса кривизны роговицы глаза, жесткости роговицы, точности установки прибора на поверхность века глаза и толщины века.

Технический результат направлен на создание прибора, позволяющего определять через веко внутриглазное давление независимо от геометрических и физических характеристик покрывающего глаз века и жесткости склеры.

В предлагаемом способе и устройстве технический результат достигается использованием следующих узлов: противовеса штока, блока ускорения штока, блока добавочного давления на глаз, датчика давления опоры на глаз.

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

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует требованию «новизна» по действующему законодательству.

Сведения 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».

Способ измерения внутриглазного давления и устройство для его осуществления поясняются чертежами, где

на фиг.1 представлена типовая характеристика падения штока на поверхность глаза через веко.

На фиг.2 представлена типовая характеристика изменения жесткости склеры глаза от внутриглазного давления.

На фиг.3 представлено устройство измерения внутриглазного давления (вариант 1).

На фиг.4 представлено устройство измерения внутриглазного давления (вариант 2).

При использовании способа определения внутриглазного давления, представленного в прототипе, в котором шток падает на поверхность века и глаза под ним, определена типовая характеристика изменения скорости падения штока при падении его на глаз, которая представлена на фиг.1. На характеристике легко определить четыре зоны:

- зона I описывает изменение скорости штока при его подлете к поверхности века глаза;

- зона II описывает изменение скорости штока при его проникновении в веко глаза;

- III описывает изменение скорости штока при его проникновении в область глаза, защищенного веком;

- IV описывает изменение скорости штока при его отскоке от глаза.

В прототипе используют такую область зоны III для определения внутриглазного давления, которая максимально независима от влияния века на точность измерения, но это приводит к другой погрешности измерения, а именно реакции склеры глаза на изменение внутриглазного объема.

Известно, что с ростом внутриглазного давления резко увеличивается жесткость склеры, как представлено на фиг.2. Также известно, что склера и роговица при увеличении внутриглазного давления могут растягиваться в очень ограниченном диапазоне. У взрослых людей этот показатель не превышает 5% и с возрастом уменьшатся. У детей склера и роговица очень эластичны и могут сильно растягиваться. На фиг.2 кривая 1 описывает изменение жесткости склеры среднестатистического взрослого человека, кривая 2 описывает изменение жесткости склеры среднестатистического пожилого человека, а кривая 3 описывает изменение жесткости склеры ребенка.

Из вышеизложенного следует, что у взрослых и пожилых людей крайне трудно точно определить внутриглазное давление динамическими способами при его высоких значениях, а у статических способов, таких как по Маклакову и т.п., возрастает погрешность измерения.

При ударе штока по глазу в глазу протекают два динамических процесса - распространение волны деформации внутри глаза и распространение поверхностной (упругой) волны деформации склеры и роговицы глаза. Первый процесс распространяется со скоростью звука в жидкости и занимает время реакции на возмущение около 20-40 мкс, и как видно на фиг.1, не оказывает заметного влияния на отскок штока от глаза, так как процесс взаимодействия штока с глазом занимает время около 1000 мкс. Второй процесс развивается как колебание мембраны с определенной жесткостью, и именно он является определяющим в реакции глаза на проникновение штока в глаз. В связи с этим авторы утверждают, что все динамические методы измерения внутриглазного давления напрямую зависят от жесткости склеры и роговицы, жесткость которых зависит от внутриглазного давления. При этом в данные методы вносится ошибка, вызванная ростом жесткости склеры с возрастом человека.

Авторами предлагается следующий способ измерения внутриглазного давления, при котором в результат измерения вводится коррекция на изменение жесткости склеры или роговицы и физических параметров века. Для этого достаточно любым динамическим способом дважды измерить внутриглазное давление, при разном известном статическом давлении на глаз опорой.

Исходя из вышесказанного, способ измерения внутриглазного давления заключается в следующем - создается внешним определенным воздействием (например, руки оператора) статическая деформация глазного яблока опорой с двумя выступами, затем осуществляется динамическая деформация глазного яблока через веко свободно падающим относительно опоры телом, с последующим определением величины упругой деформации поверхности глазного яблока, закрытого веком. Затем опорой с двумя выступами производится статическая деформация глазного яблока большим относительно первоначального значения давлением и повторно осуществляется динамическая деформация глазного яблока через веко свободно падающим относительно опоры телом, с последующим определением величины упругой деформации поверхности глазного яблока, закрытого веком. По двум полученным параметрам функции перемещения свободно падающего тела во времени определяется величина внутриглазного давления. При этом статическое давление опоры должно быть больше, чем внутриглазное давление.

Устройство для измерения внутриглазного давления приведенным способом представлено на фиг.3 и состоит - из корпуса 7, в котором расположена опора с двумя выступами 4, при этом опора 4 связана с корпусом датчиком давления опоры на глаз 6, узла фиксации штока 8, штока 3, датчика скорости штока 5.

Устройство для измерения внутриглазного давления работает следующим образом (см. фиг.3). На глазное яблоко 1, защищенное веком 2, устанавливается опора с двумя выступами 4, которая за счет веса прибора и давления руки оператора создает определенное статическое давление на глаз, при этом величина давления на глаз определяется датчиком давления опоры на глаз 6. При достижении определенной величины давления на глаз узел фиксации штока 8 отпускает шток, и он под действием силы гравитации падает на глазное яблоко 1, защищенное веком 2. При этом определяются временные характеристики перемещения штока при его проникновении в глаз. Далее шток 3 фиксируется в узле фиксации штока 8. На глазное яблоко осуществляется другое давление опорой с двумя выступами 4, давление опоры фиксируется датчиком давления опоры на глаз 6, и при достижении заданного (другого, чем в первый раз) значения давления на глаз, узел фиксации штока 8 отпускает шток, и он под действием силы гравитации падает на глазное яблоко 1, защищенное веком 2. При этом определяются временные характеристики перемещения штока при его проникновении в глаз. По двум временным характеристикам перемещения штока при его проникновении в глаз определяется величина внутриглазного давления.

Авторы полагают, что при измерении высокого внутриглазного давления энергии свободно падающего штока может не хватить, в связи с чем предлагается ввести в способ и устройство дополнительный элемент ускорения штока магнитным полем.

В приведенном выше способе результат измерения определяется реакцией склеры на внешнее возмущение, удар штока о глаз, который деформирует поверхность склеры глаза. При этом в деформации глаза участвуют две составляющие силы, а именно масса штока, движущегося со скоростью V, и вес штока, зависящего от ускорения свободного падения Земли. Одна из сил, гравитационная, в данном способе разгоняет шток до определенной скорости и при взаимодействии штока с глазом действует постоянно, и при этом вносит систематическую ошибку в процесс измерения, так как осуществляет демпфирование реакции склеры глаза на деформацию. Целесообразно использовать такой способ деформации глазного яблока, при котором гравитационная составляющая веса штока компенсировалась. Авторами предлагается для этого использовать противовес штока.

Способ измерения внутриглазного давления через веко работает следующим образом - создается внешним воздействием (например, рукой оператора) статическая деформация глазного яблока опорой с двумя выступами, затем осуществляется динамическая деформация глазного яблока через веко штоком с противовесом, при этом кинетическую энергию ему придает блок ускорения штока, с последующим определением величины упругой деформации поверхности глазного яблока, закрытого веком. Затем опорой с двумя выступами производится статическая деформация глазного яблока большим относительно первоначального значения давлением и повторно осуществляется динамическая деформация глазного яблока через веко штоком с противовесом, при этом кинетическую энергию ему придает блок ускорения штока, с последующим определением величины упругой деформации поверхности глазного яблока, закрытого веком. По двум полученным параметрам функции перемещения штока с противовесом во времени определяется величина внутриглазного давления. Измерение можно проводить как на защищенной веком склере, так и на защищенной веком роговице глаза. При этом статическое давление опоры должно быть больше, чем внутриглазное давление.

Устройство для измерения внутриглазного давления по приведенному способу состоит (см. фиг.4) - из корпуса 7, в котором расположена опора с двумя выступами 4, при этом опора 4 связана с корпусом датчиком давления опоры на глаз 6, штока 3, датчика скорости штока 5, противовеса штока 9, опоры центра масс штока и противовеса 10, блока ускорения штока 11.

Устройство для измерения внутриглазного давления работает следующим образом (см. фиг.4). На глазное яблоко 1, защищенное веком 2, устанавливается опора с двумя выступами 4, которая за счет веса прибора и давления руки оператора создает определенное статическое давление на глаз, при этом величина давления на глаз определяется датчиком давления опоры на глаз 6. При достижении определенной величины давления на глаз блок ускорения штока 11 разгоняет шток 3, и он под действием силы ускорения падает на глазное яблоко 1, защищенное веком 2. Перед ударом штока о глаз блок ускорения штока отключается. При этом определяются временные характеристики перемещения штока при его проникновении в глаз. Далее шток 3 под действием блока ускорения штока 11 возвращается в исходную точку. На глазное яблоко осуществляется дополнительное давление опорой с двумя выступами 4, давление опоры фиксируется датчиком давления опоры на глаз 6, и при достижении заданного значения давления на глаз блок ускорения штока 11 разгоняет шток 3, и он под действием силы ускорения падает на глазное яблоко 1, защищенное веком 2. Перед ударом штока о глаз блок ускорения штока отключается. При этом определяются временные характеристики перемещения штока при его проникновении в глаз. По двум временным характеристикам перемещения штока при его проникновении в глаз определяется величина внутриглазного давления.

Так как при ударе штока по глазу через веко давлением, большим, чем внутриглазное давление, в глазу появляются упругие волны деформации склеры и роговицы глаза, то целесообразно внутриглазное давление измерять следующим способом. На защищенный веком глаз устанавливается статическая опора, которая давит на поверхность глаза давлением, меньшим, чем внутриглазное давление, и устанавливается датчик перемещения (скорости, ускорения) поверхности глаза. Затем осуществляется динамическая деформация глаза любым известным способом (свободно падающим телом, штоком, ускоренным магнитным полем, ультразвуковой волной и т.п.), при этом деформация осуществляется многократно, с нарастающей силой давления на глаз, например от 20 до 100 мм рт.ст., и в момент появления поверхностной упругой волны на склере глаза фиксируется значение внутриглазного давления, при этом останавливается наростающая динамическая деформация глаза. При применении данного способа измерения необходимо учитывать торможение штока за счет деформации века глаза. Данная величина случайна. Для преодоления неоднозначности авторами предлагается следующий метод - в приведенном способе осуществлять деформацию века глаза штоком, который осуществляет давление меньше внутриглазного давления, например 10÷15 мм рт.ст., при этом необходимо фиксировать пространственно-временные параметры погружения штока в веко. В дальнейшем, при достижении поверхностной упругой волны в склере или роговице учитывать измерение влияния века на окончательный результат измерения.

Датчик появления упругой волны деформации склеры или роговицы можно расположить на статической опоре и целесообразно во все вышеприведенные способы устройства ввести дополнительный блок измерения скорости перемещения опоры 4 относительно корпуса 7 или блок измерения ускорения перемещения опоры 4 относительно корпуса 7. При этом датчик упругой волны деформации склеры или роговицы может устанавливаться на веке глаза независимо от опоры, в виде измерительного щупа с датчиками скорости или ускорения щупа относительно корпуса.

В качестве блока ускорения штока 11 может служить соленоид, магнитным полем которого разгоняется противовес штока до определенной скорости, а скорость погружения штока в глаз определяет блок измерения скорости штока, который может быть тем же соленоидом.

Изобретение относится к медицине. Способ измерения внутриглазного давления через веко основан на статической деформации века нагрузкой опоры с двумя выступами и с одновременной динамической деформацией глазного яблока через веко свободно падающим штоком, с последующим измерением параметров функции перемещения штока во времени. Измерение производится дважды, при разных величинах статической нагрузки опорой на глаз. Динамическая деформация глазного яблока также может осуществляться штоком с противовесом, при этом скорость штоку придает блок ускорения. Дополнительно ускорение штоку может придавать магнитное поле. В случае многократной динамической деформации глаза с нарастающей силой давления на глаз, в момент появления волны деформации склеры или роговицы глаза фиксируется значение внутриглазного давления, после чего останавливается нарастающая динамическая деформация глаза. Устройство, с помощью которого производят измерение внутриглазного давления, содержит датчик давления опоры на глаз и датчик скорости перемещения штока. Применение данной группы изобретений позволит определять через веко внутриглазное давление независимо от геометрических и физических характеристик. 7 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ измерения внутриглазного давления через веко, основанный на статической деформации века нагрузкой опоры с двумя выступами и с одновременной динамической деформацией глазного яблока через веко свободно падающим штоком, с последующим измерением параметров функции перемещения штока во времени, отличающийся тем, что измерение производится дважды при разных величинах статической нагрузки опорой на глаз.2. Способ измерения внутриглазного давления через веко, основанный на статической деформации века нагрузкой опоры с двумя выступами и с одновременной динамической деформацией глазного яблока через веко штоком, с последующим измерением параметров функции перемещения штока во времени, отличающийся тем, что измерение производится дважды при разных величинах статической нагрузки опорой на глаз и динамическая деформация глазного яблока через веко осуществляется штоком с противовесом, при этом необходимую скорость штоку придает блок ускорения штока.3. Способ измерения внутриглазного давления через веко, основанный на статической деформации века нагрузкой опоры с двумя выступами и с одновременной динамической деформацией глазного яблока через веко свободно падающим штоком, с последующим измерением параметров функции перемещения штока во времени, отличающийся тем, что измерение производится дважды при разных величинах статической нагрузки опорой на глаз, и штоку дополнительно придается ускорение магнитным полем.4. Способ измерения внутриглазного давления через веко, основанный на статической деформации века нагрузкой опоры с двумя выступами и с одновременной динамической деформацией глазного яблока через веко штоком, с последующим измерением параметров функции перемещения штока во времени, отличающийся тем, что динамическая деформация глаза осуществляется многократно, с нарастающей силой давления на глаз и в момент появления волны деформации склеры или роговицы глаза фиксируется значение внутриглазного давления, после чего останавливается нарастающая динамическая деформация глаза.5. Способ измерения внутриглазного давления через веко по п.1, отличающийся тем, что для определения величины внутриглазного давления дополнительно используется информация о скорости или ускорении перемещения опоры вверх во время погружения штока в глазное яблоко.6. Способ измерения внутриглазного давления через веко по п.2, отличающийся тем, что для определения величины внутриглазного давления дополнительно используется информация о скорости или ускорении перемещения опоры вверх во время погружения штока в глазное яблоко.7. Способ измерения внутриглазного давления через веко по п.3, отличающийся тем, что для определения величины внутриглазного давления дополнительно используется информация о скорости или ускорении перемещения опоры вверх во время погружения штока в глазное яблоко.8. Способ измерения внутриглазного давления через веко по п.4, отличающийся тем, что для определения величины внутриглазного давления дополнительно используется информация о скорости или ускорении перемещения опоры вверх во время погружения штока в глазное яблоко.9. Устройство для измерения внутриглазного давления, содержащее корпус с размещенной в нем опорной частью с двумя выступами, предназначенной для создания постоянной заданной нагрузки, элемент деформации глазного яблока через веко в виде штока, установленный в полости втулки с возможностью перемещения его в направляющих под действием собственного веса для создания ударной нагрузки, отличающееся тем, что используется датчик давления опоры на глаз, блок ускорения штока магнитным полем и датчик перемещения скорости штока.10. Устройство для измерения внутриглазного давления, содержащее корпус с размещенной в нем опорной частью с двумя выступами, предназначенной для создания постоянной заданной нагрузки, элемент деформации глазного яблока через веко в виде штока, установленный в полости втулки с возможностью перемещения его в направляющих под действием собственного веса для создания ударной нагрузки, отличающееся тем, что используется противовес штока, блок ускорения штока, опора центра масс штока с противовесом, датчик измерения пространственно-временных характеристик противовеса штока, датчик упругой волны деформации склеры, датчик скорости перемещения штока.11. Устройство для измерения внутриглазного давления, содержащее корпус с размещенной в нем опорной частью с двумя выступами, предназначенной для создания постоянной заданной нагрузки, элемент деформации глазного яблока через веко в виде штока, установленный в полости втулки с возможностью перемещения его в направляющих под действием собственного веса для создания ударной нагрузки, и датчик давления опоры на глаз, отличающееся тем, что дополнительно используется датчик скорости или ускорения перемещения опоры относительно корпуса.12. Устройство для измерения внутриглазного давления по п.9, отличающееся тем, что дополнительно используется датчик скорости или ускорения перемещения опоры относительно корпуса.13. Устройство для измерения внутриглазного давления по п.10, отличающееся тем, что дополнительно используется датчик скорости или ускорения перемещения опоры относительно корпуса.