Способ измерения внутриглазного давления и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК A61F9/00 

Изобретение относится к офтальмологии и предназначено для измерения внутриглазного давления.

Известен способ аппланационнойтоно- мётрии, где внутриглазное давление определяется по размеру отпечатки зоны контакта тонометра с роговицей.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ из- мерения внутриглазного давления 1 путем вдавливания роговицы тонометром с выпуклой сферической контактирующей поверхностью радиусом кривизны 8,5 мм, получение отпечатка зоны контакта, определение диаметра зоны контакта по отпечатку на окрашенной поверхности тонометра, вычисление внутриглазного давления по формуле:

(D

где Т - внутриглазное давление;

Р - масса инструмента;

х - радиус отпечатка зоны контакта по хорде.

Общими признаками прототипа и заявляемого способа являются:

вдавливание роговицы тонометром;

определение диаметра зоны контакта;

вычисление внутриглазного давления.

Недостатком известного способа является невысокая точность.

Невысокая точность измерения связана с тем. что измерение зоны контакта осуществляется по отпечатку на окрашенной контактирующей поверхности тонометра: :

под действием слезной жидкости расплывается граница зоны контакта;

ошибка установки груза прояШяется только после подъема тонометра по нарушению формы отпечатка, что исключает возможность производить корректировку установки во время измерений.

9

I

4

1

СО

со

Недостаточная технологичность способа связана с тем, что на рабочую (контактирующую) поверхность наносится краска, кроме того, с невозможностью автоматизации процесса,

Целью изобретения является повышение точности способа измерения внутриглазного давления.

Цель достигается тем, что согласно способу измерения внутриглазного давления путем вдавливания с нормированным усилием рогоъицьгг л Зза йнструментом и вычисления по дйаШтруЭойЫ контакта роговицы с инструментом внутриглазного давления, генерируют электрические колебания, с помощью которых возбуждают поверхностные волны (ПАВ) на поверхности инструмента, причем инструмент располагают так, чтобы ПАВ распространялись вдоль поверхности контакта роговицы с инструментом, выделяют моменты возникновения и окончания акустического дефекта путём сравнения амплитуды сигнала, снимаемого с инструмента, измеряют значения частоты выходного сигнала в эти моменты. Диаметр зоны контакта вычисляют по формуле: У..-, ;.;

D

FK - FH

FK-FH

где D - диаметр зоны контакта роговицы с инструментом;

FH значение частоты сигнала, снимаемого с инструмента в момент возникновения акустического дефекта;

FK - значение частоты сигнала, снимаемого с инструмента в моментокончания акустического дефекта;

К - коэффициент пропорциональности K Fo/B;

Fo;- средняя частота встречно-штыревого преобразователя;

В-угол наклона штырей встречно-штыревого преобразователя.

Способ состоит из следующей последовательности действий.

Больному, находящемуся в положении на спине, производится инстиляционная анестезия.

Тонометр устанавливается на центр роговицы глаза.

Производится вдавливание с нормированным усилием роговицы глаза инструментом...,.-.....„„....... V. ........

Генерируют электрические колебания.

Возбуждают поверхностные акустические волны на рабочей поверхности инструмента.

Определяют моменты возникновения и окончания акустического дефекта путем сравнивания амплитуды сигнала, снимаемого с инструмента.

Измеряют значения частоты выходного сигнала в эти моменты.

Диаметр контакта вычисляют по фор1иу- ле(2).

Внутриглазное давление вычисляют по формуле:

./4K-rV-FHv2

л ( FK-FH (3)

15 где С - скорость звука на поверхности инструмента;

К - угол наклона штырей преобразова-. теля;

FH, FK - час№ы, соответствующие нача20 лу и концу акустического дефекта.

Суть способа состоит в том, что при прохождении ПАВ вдоль границы контакта роговицы глаза и тонометра происходит затухание сигнала в зоне контакта и нали

25 чие сигнала вне ее.

Поверхностная волна распространяется вдоль гладкой поверхности твердого тела и, не встречая на своем пути препятствий, принимается приемным преобразователем,

30 который преобразует ее в электрический сигнал. .. -.- . ... :

При вдавливании инструментом роговицы глаза в зоне контакта находится слой жидкости, который является акустическим

35 дефектом. Наличие акустического дефекта на пути распространения ПАВ приводит к резкому увеличению затухания ПАВ из-за рассеивания акустической волны в жидкости. В результате амплитуда сигнала, сни40 маемого с преобразователя, уменьшится.

При изменении частоты сигнала происходит перемещение акустического луча вдоль нормали к распространению акустических волн. Это позволяет сканировать уз45 ким акустическим лучом поверхность контакта вдоль ординаты. Ордината акустического луча однозначно связана с частотой колебаний входного сигнала. Таким образом, измеряя частоту выходного сигнала в

50 момент входа и выхода в акустический де-. фект, можно определить размер акустического дефекта, т.е. размер зоны контакта роговицы с тонометром по формуле (2). Внутриглазное давление определяется

55 по формуле (3).

Применение ПАВ обусловлено тем, что взаимодействие роговицы глаза с тонометром осуществляется на поверхности твердого тела. ПАВ,распространяясь вдоль

поверхности твердого тела, осуществляет зондирование зоны взаимодействия.

Мощность применяемых в линиях задержки ПАВ, составляет порядка десятка микроватт (при частоте 10-100 МГц). Поэтому вредного влияния на глаз ПАВ не оказывает.

Длина волны ПАВ в твердом теле (например, в ниобате лития) составляет 36 мкм. Следовательно, точность измерения размера зоны контакта будет того же порядка, т.е. по сравнению с прототипом значительно выше. В ирототипе точность измерения 0,1 мм.

В предлагаемом способе измерение внутриглазного давления производится не по размеру пятна на окрашенной контактирующей поверхности.тонометра, а по частоте колебаний сигнала в моменты изменения амплитуды сигнала при аппланации. Тем самым улучшается технологичность способа.

Для реализации способа предложено устройство, позволяющее производить измерение внутриглазного давления.

Известно устройство для измерения внутриглазного давления, содержащее нормированный груз с выпуклой сферической поверхностью.

Недостатком такого устройства является невысокая точность измерения(причины описаны выше).

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Цель достигается тем, что в устройство для измерения внутриглазного давления, содержащее тонометр с контактирующей поверхностью, введены последовательно соединённые устройство управления, синтезатор частоты, линия задержки ПАВ с ве- ерны ми излучающим и приемным встречно-штыревыми преобразователями, расположенных на контактирующей поверхности тонометра, компаратор, частотомер и вычислительное устройство, причем выход синтезатора частоты соединен с излучающим ВШП, первый вход частотомера соединен с приемным ВШП, компаратор, вход которого соединен с приемным ВШП, . а выход - со вторым входом частотомера.

Введение устройства управления (например, формирователь сигналов пошагового управления) обеспечивает управление частотой синтезатора. Оно вырабатывает последовательность цифровых кодов для пошагового прохождения частотами синтезатора полосы пропускания ВШП.

Введение синтезатора частот обеспечивает получение синусоидального сигнала, необходимого для возбуждения ПАВ,

Введение линии задержки с веерными излучающим и приемным ВШП обеспечивает возбуждение ПАВ с узкой диаграммой направленности, ширина которой определяется выражением

L

4F0 KF

(4)

где К - угол наклона штырей ВШП;

FO - средняя частота ВШП; F - частота возбуждающего сигнала,

Выполнение излучающего и приемного

ВШП в виде веерного преобразователя поззоляет получить зависимость ординаты

акустического канала от частоты возбуждающего сигнала.

V-J(1-Ј)

$

где К - угол наклона штырей преобразователя;. ; .... F - частота возбуждающего сигнала; FO - средняя частота ВШП. При линейно-изменяющейся частоте входного сигнала луч ПАВ проходит/вдоль всей ординаты преобразователей,

В ведение компаратора позволяет определить соответствие принимаемого сигнала уровню сигнала, прошедшего линию задер- жки в отсутствие акустического дефекта.

Введение частотомера позволяет измерить частоты сигнала, соответствующие определенному уровню.

Введение вычислительного устройства позволяет производить вычисление внутриглазного давления.

Введение в устройство компаратора и частотомера позволяют зафиксировать моменты затухания и появления сигнала опре- деленного уровня, определить частоты, соответствующие этим моментам, и определить размер зоны контакта с высокой точностью.......-..- . .,--. ---:

На фиг.2 изображена амплитудно-час- тотная характеристика ПАВ, прошедших линию задержки.

На фиг,1 изображена функциональная схема устройства.

Обозначения, принятые на фигурах: 1 - устройство управления; 2 - синтезатор частоты; 3 - излучающий веерный ВШП; 4 - приемный веерный ВШП; 5 - тонометр; 6 - частотомер; 7 - компаратор; 8 - вычислительное устройство.

Устройство для измерения внутриглазного давления содержит тонометр Маклако- ва 5, последовательно соединенные устройство управления 1, синтезатор частоты 2, веерный излучающий 3 и приемный

ВШП, частотомер 6 и вычислительное устойство 8, нршё м выход синтезатора частоы 2 соединен с излучающим ВШП 3, ервый вход частотомера 6 соединен с примным ВШП 4, компаратор 7, вход которого оединен с приемным ВШП 4, а выход - со торым входом частотомера 6.

Устройство работает следующим обраом.

Тонометр 5 помещается на роговицу глаза так, чтобы зона контакта находилась между излучающим 3 и приемным 4 ВШП.

Устройство управления 1 подает на вход синтезатора частоты 2 код, соответствующий крайней частоте ВШП,.Синтезатор ;астоты 2 вырабатывает электрический сиг- нал, соответствующий этой частоте, и подает его на излучающий 3 ВШП. Излучающий ВШП 3 преобразует поступивший сигнал в узкий луч поверхностно-акустических волн. Луч приходит по крайней ординате и попадает на приемный ВШП 4, где преобразуется в электрический сигнал и поступает на компаратор 7. В компараторе 7 происходит сравнение опорного и поступившего сигнала. Если уровень поступившего сигнала меньше уровни первого опорного сигнала, то сигнал подается на частотомер б, который измеряет частоту поступившего сигнала FH. Если уровень поступившего сигнала больше уровня первого опорного сигнала, то сигнал на частотомер б не поступит. Измерение частоты не происходит. Затей устройство управления 1 подает на вход синтезатора частоты 2 новый код, изменяющий.частоту сигнала на минимальный дискрет частоты синтезатора 2. Луч проходит по ординате Y f AY, соответствующей изменениючастоты выхо дного сигнала.

Акустический дефект на пути луча, получающийся в результате вдавливания роговицы глаза контактирующей поверхностью инструмента, вызывает уменьшение амплитуды ПАВ. При этом на компараторе 7 уровень поступившего сигнала будет меньше уровня второго Опорного, и частотомер 6 не будет прЬйз вбдить измерение частоты, Измерение частоты не производится до тех пор, пока акустический луч не проскани- руёт весь акустический дефект и не пройдет вне его. В этом случае на компараторе 7 амплитуда пбступившего сигнала возрастёт; уровень сигнала превысит уровень второго опорного сигнала, и частотомер б измерение произведет. Последнее значение измерения частоты соответствует значению FK. Данные с частотомера 6 поступают на вычислительное устройство 8, где по формуле (2) вычисляется размер зоны контакта и по формуле (3) - внутриглазное давление

Пример. Устройство для измерения внутриглазного давления содержит тонометр Маклакова 5, на контактирующей поверхности которого размещена линия

задержки, выполненная из ниобата лития, на поверхности которой фотолитографическим способом по слою алюминия выполнена конфигурация веерного ВШП 3,4 с числом штырей 140, угол наклона штырей

2°, средняя частота преобразователя 47 МГц, апертура 3 мм.

Устройство управления выполнено в виде формирователя сигналов управления шаговым электродвигателем. Выход устройства управления соединен с синтезатором частоты (46-31), выход синтезатора соединен с излучающим ВШП 3, вход частотомера б (43-54) соединен с приемным ВШП 4. Компаратор 8 выполнен по схеме

двухпорогов ого компаратора, вход его соединен с приемным ВШП 4, а выход - со вторым входом.частотомера (внешний пуск), выход частотомера соединен с параллельным портом электроники ДВК-3 (МС0507)9,

: ;..; . - .

Формула изобретения 1. Способ измерения внутриглазного давления путем вдавливания с нормированным усилием роговицы глаза инструментом

и вычисления по диаметру зоны контакта роговицы с инструментом внутриглазного давления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, генерируют электрические колебания, с

помощью которых возбуждают поверхностные акустические волны на поверхности инструмента, причем инструмент располагают так, чтобы поверхностные акустические волны распространялись вдоль

поверхности контакта роговицы с инструментом, определяют моменты возникновения и окончания акустического дефекта путем сравнения амплитуды сигнала, снимаемого с инструмента, измеряют значение частоты выходного в эти моменты, диаметр зоны контакта роговицы с инструментом вычисляют по формуле

50

FK FH

FK-FH

где D - диаметр зоны контакта роговицы с инструментом;

FH - значение частоты сигнала, снимае- мого с инструмента в момент возникновения акустического дефекта;

FK - значение частоты сигнала, снимаемого с инструмента в момент окончания акустического дефекта;

К - коэффициент пропорциональности, K Fo/B;

F0- средняя частота встречно-штыревого преобразователя;

В - угол наклона штырей встречно-штыревого преобразователя.

2. Устройство для измерения внутриглазного давления, содержащее тонометр с контактирующей поверхностью, отличающееся тем. что в него введены последовательно соединенные устройство управления, синтезатор частоты, линия задержки поверхностных акустических волн с веер

ными излучающими и приемными встречно-штыревыми преобразователями, расположенная на контактирующей поверхности тонометра, компаратор, частотомер и вычислительное устройство, причем выход синтезатора частоты соединен с излучающим встречно-штыревым преобразователем, первый вход частотомера соединен с приемным встречно-штыревым преобразователем, вход компаратора Соединен с приемным встречно-штыревым преобразователем, а выход - с вторым вхбдом частотомера.

Использование: в офтальмологии для измерения внутриглазного давления. Сущность изобретения: проводят вдавливание роговицы нормированным грузом, йа контактирующей поверхности которого нанесена линия задержки ПАВ с веерными ВШП. По параметрам амплитудно-частотной характеристики ПАВ определяется радиус зоны контакта, по которому вычисляется внутриглазное давление. Способ даёт возможность производить измерения в момент контакта роговицы с грузом. 2 с.п.ф-лы, 2 ил.

4Ј ВШЛ 3 ВШП

U

фц.1