Устройство для измерения внутриглазного давления через веко

Устройство для измерения внутриглазного давления через веко

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к портативной медицинской технике для офтальмологии, предназначенной для измерения внутриглазного давления (ВГД) с одновременным использованием статической нагрузки и ударного воздействия для деформации глазного яблока через веко, и может быть применено для массовых обследований населения на глаукому, контроля правильности ее лечения, индивидуального контроля за внутриглазным давлением без анестезии (обезболивания) и риска инфицирования.

Известно устройство измерения внутриглазного давления на открытом глазе, содержащее зонд, одна часть которого выполнена из магнитного материала, а другая часть из немагнитного с закругленным (полусферическим) основанием для деформации глаза, помещенный внутри электромагнитной обмотки для придания ему заданной скорости, причем электромагнитная обмотка встроена в стенку корпуса, удерживаемого рукой оператора при измерении (см. патент WO 03/105680 [PCT/F103/00489], А61В 3/16, публ. 24.12.2003 г.).

В известном устройстве при измерении ВГД используется ударное воздействие для деформации открытого глаза, причем статическая нагрузка на глаз отсутствует. При измерении ВГД через веко не обеспечивается необходимая точность измерения. Это связано с тем, что при измерении ВГД через веко требуется значительно большая энергия, чем на открытом глазе, для компенсации амортизационных свойств различных по анатомическому строению век. Вместе с тем увеличение ударного воздействия приводит к нестабильности положения глаза в пространстве за счет растяжения мышц, на которых он крепится. Эта нестабильность не позволяет измерять ВГД с необходимой точностью. Кроме того, закругление в основании зонда недопустимо в случае измерения через веко с большой ударной нагрузкой, поскольку приводит к чрезмерной болезненности при измерении.

Известны устройства для измерения ВГД через веко со стабилизацией положения глаза, например, за счет дополнительной статической нагрузки на него.

Например, известно устройство измерения внутриглазного давления, включающее кольцевую опору, через которую создается статическая нагрузка на глаз через веко при измерении, и шарик массой 0,3÷0,7 г для деформации роговицы глаза через веко ударным воздействием, установленный с возможностью свободного падения с высоты 120÷150 мм с последующим определением величины давления по высоте первого отскока шарика (см. патент РФ 2007951, кл. А61В 3/16, публ. 1990 г.).

Применение кольцевой опоры не позволяет жестко фиксировать к глазу устройство для измерения ВГД, что резко снижает его точность. Кроме того, дополнительная погрешность измерений резко возрастает при незначительном отклонении прибора от вертикали при измерении.

Наиболее близким к предложенному является устройство, содержащее корпус с размещенной в нем с возможностью ограниченного возрастно-поступательного перемещения подвижной втулкой, снабженной направляющими и опорной частью для создания постоянной заданной нагрузки, элемент деформации глазного яблока через веко в виде свободно падающего тела, установленный в полости втулки с возможностью свободного его падения в направляющих под действием собственного веса для создания ударной нагрузки, держатель элемента деформации в исходном верхнем положении, расположенный в верхней части полости подвижной втулки, измерительную обмотку, вмонтированную в стенку подвижной втулки и включенную в контур генератора для измерения функции перемещения элемента деформации во времени, датчик положения подвижной втулки относительно корпуса, выполненный в виде механического фиксатора исходного нижнего положения указанной втулки в корпусе, включающего подпружиненную кнопку, прижимная часть которой установлена в отверстии стенки корпуса с возможностью взаимодействия с внешней поверхностью подвижной втулки, причем опорная часть подвижной втулки выполнена с двумя выступами со скругленными опорными концами, равноудаленными на расстояние 7÷10 мм от оси перемещения свободно падающего тела, элемент упругой деформации выполнен в виде штока с конечной частью для соприкосновения с веком длиной не менее 3 мм с плоским основанием площадью 1÷7 мм², нижняя направляющая является ограничителем нижнего положения элемента деформации в полости подвижной втулки в нерабочем положении (см. патент РФ №2123798, кл. А61В 3/16, публ. 1998 г.).

В известном устройстве ударное воздействие при измерении создается свободно падающим штоком с плоским основанием площадью 1÷7 мм², а статическая нагрузка на глаз через веко создается подвижной втулкой, в которую вмонтирована измерительная обмотка вместе со средствами фиксации исходного положения штока, воздействующего на глаз через опору оригинальной конструкции, позволяющей жестко фиксировать устройство к глазу через веко.

Однако устройство требует строгой вертикальности при измерении, а также дополнительной процедуры установки штока в исходное положение перед измерением, нескольких измерений на глазе для повышения точности, что удлиняет процедуру измерения и не позволяет производить измерения ВГД самому пациенту.

Низкая точность измерения ВГД известным устройством связана с влиянием погрешности ручной установки корпуса устройства в вертикальное положение, отсутствием средств автоматического контроля правильности положения устройства при измерении, влиянием погрешности от механического фиксатора при создании заданной статической нагрузки в момент измерения.

Изобретение решает задачу повышения эксплутационных свойств устройства измерения ВГД через веко.

Технический результат изобретения заключается в повышении точности измерения путем обеспечения независимости показаний измерения от вертикальности корпуса устройства, сокращении времени на процедуру измерения в целом в несколько раз, упрощении и удобстве процедуры измерения, в возможности пациенту производить измерения ВГД самостоятельно.

Технический результат достигается тем, что в устройство для измерения внутриглазного давления через веко, содержащее корпус, подвижную втулку с опорой, установленную в корпусе с возможностью ограниченного возвратно-поступательного перемещения для создания статической нагрузки на глазное яблоко через веко, шток с плоским основанием, установленный в полости втулки с возможностью перемещения относительно опоры и создания ударного воздействия для деформации глазного яблока через веко, по меньшей мере, одну измерительную обмотку, размещенную в подвижной втулке, введен постоянный магнит, установленный на штоке, а измерительная обмотка расположена относительно постоянного магнита с возможностью управления направлением и скоростью перемещения штока и соединена с блоком управления, обработки и индикации, выполненным с возможностью создания на измерительной обмотке напряжения противоположных полярностей для отвода штока в исходное положение и последующего создания импульса движения штока в направлении к опоре с возможностью преобразования сигнала с измерительной обмотки для определения внутриглазного давления и отображения полученных результатов.

Устройство может быть снабжено бесконтактным сигнализатором наличия заданной статической нагрузки на глазное яблоко через веко при измерении, предпочтительно выполненное в виде датчика положения втулки относительно корпуса.

Целесообразно датчик положения подвижной втулки относительно корпуса выполнить содержащим генератор, дополнительную втулку с полостью и катушку, смонтированные соответственно на подвижной втулке и корпусе с возможностью изменения индуктивности обмотки катушки при перемещении подвижной втулки, а обмотка катушки включена в контур генератора.

Целесообразно генератор датчика положения подвижной втулки относительно корпуса соединить с блоком управления, обработки и отображения данных измерения.

Целесообразно выполнить шток с основанием площадью от 0,2 до 1,5 мм².

Предпочтительно опору выполнить съемной.

Целесообразно опору выполнить в виде двух вогнутых внутрь клинообразных выступов с округленными концами, между которыми расположен выравнивающий кольцевой выступ на высоте 3÷5 мм от их основания.

Целесообразно подвижную втулку и опору выполнить с соответствующими полостями и отверстиями для выхода воздуха при перемещении штока.

Сущность изобретения заключается в том, что принудительное управляемое перемещение штока с плоским основанием площадью 0,2÷1,5 мм² под действием электромагнитного поля при стабильной величине статической нагрузки на глазное яблоко через веко обеспечивает гарантированное сжимание различных по анатомическому строению век непосредственно в месте его деформации при измерении, что повышает точность измерения ВГД.

На фиг.1 представлено устройство для измерения ВГД в разрезе;

на фиг.2 - схема связи основных частей устройства для измерения ВГД, поясняющая его работу.

Устройство для измерения ВГД содержит (фиг.1) корпус 1 из пластмассы, подвижную втулку 2 с опорой 3, установленную в корпусе 1 с возможностью ограниченного возвратно-поступательного перемещения для создания статической нагрузки на глазное яблоко через веко. Шток 4 из немагнитного материала установлен в полости подвижной втулки 2 с возможностью перемещения относительно опоры 3 для деформации глазного яблока через веко ударным воздействием. Постоянный магнит 5 установлен на штоке 4. Катушка 6 размещена в стенке подвижной втулки 2 и выполнена с по меньшей мере одной измерительной обмоткой 7, установленной относительно постоянного магнита 5 с возможностью управления направлением и скоростью перемещения штока 4. Измерительная обмотка 7 соединена через вывод 8 с блоком 9 управления, обработки и индикации (фиг.2). Защитный экран 10, установленный с внешней стороны корпуса 1, обеспечивает экранировку измерительной обмотки 7 катушки 6.

Шток 4 выполнен пластмассовым и имеет плоское основание 11 площадью 0,20÷1,5 мм². При площади менее 0,20 мм² возможно болезненное ощущение процедуры измерения, при площади больше 1,5 мм² не обеспечивается гарантированное сжатие утолщенных век. Нижний и верхний подшипники 12 и 13 скольжения, образованные в подвижной втулке 2, обеспечивают свободное продольное движение штока 4 внутри катушки 6 и опоры 3. Перемещение штока 4 вниз ограничивается поверхностью 14 нижнего подшипника 12 скольжения. Установка штока 4 в верхнее исходное положение внутри подвижной втулки 2 ограничивается поверхностью 15 выступа штока 4 и верхним подшипником 13 скольжения.

В корпусе 1 выполнена продольная прорезь 16, в которую установлен ограничитель 17, выполненный за одно целое с подвижной втулкой 2 для ограничения ее вертикального возвратно-поступательного перемещения и исключения вращательного движения относительно корпуса 1. Для соединения измерительной обмотки 7 с блоком 9 управления, обработки и индикации применен вывод 8, часть которого встроена в полость ограничителя 17.

Устройство измерения ВГД снабжено бесконтактным сигнализатором наличия заданной статической нагрузки на глаз через веко при измерении, выполненным, например, в виде датчика 18 положения подвижной втулки 2 относительно корпуса 1. Указанный датчик 18 содержит дополнительную втулку 19 и неподвижную катушку 20, смонтированные соответственно на подвижной втулке 2 и корпусе 1, причем обмотка 21 неподвижной катушки 20 включена через вывод 22 в контур генератора 23, который соединен с блоком 9 управления, обработки и индикации (фиг.2).

Величина статической нагрузки при измерении (образованной массой подвижной втулки 2 с опорой 3, измерительной обмоткой и дополнительной втулкой 19, а также массой штока 4 с постоянным магнитом 5) должна быть от 20 до 30 грамм. При массе менее 20 грамм не обеспечивается стабильное и устойчивое положение глазного яблока, при массе более 30 грамм происходит значительное увеличение тонометрического внутриглазного давления за счет излишней деформации глазного яблока.

Опора 3 имеет два клинообразных выступа 24 со скругленными опорными концами, между которыми расположен кольцевой выступ с выравнивающей площадкой 25, выполненной на высоте (Н) 3÷5 мм от их основания. Клинообразные выступы 24 опоры 3 равноудалены на расстояние (S), равное 7÷10 мм от оси 26 перемещения штока 4. Для удобства дезинфекции опора 3 выполнена съемной сменной. Опора 3 закреплена в нижней части подвижной втулки 2 при помощи упругого фиксатора 27, обеспечивающего при необходимости поворот опоры 3 вокруг своей оси, а также снятие ее с целью извлечения штока 4 для профилактической очистки от загрязнений.

Корпус 1 может быть помещен в съемный пластмассовый защитный кожух 28, жестко соединенный с корпусом 1 посредством декоративной втулки 29. При этом указанный защитный кожух 28 и корпус 1 установлены с возможностью вертикального их совместного возвратно-поступательного перемещения относительно подвижной втулки 2 с опорой 3 в пределах расстояния (L), равного 4÷6 мм.

Подвижная втулка 2, неподвижная катушка 20 и опора 3 имеют соответствующие полости 30, 31, 32 и отверстия 33 для выхода воздуха при перемещении штока 4.

Блок 9 управления, обработки и индикации содержит коммутатор 34, усилитель 35, аналого-цифровой преобразователь 36, процессор 37, дисплей 38, источник питания 39. Первый и второй выводы коммутатора 34 подключены соответственно к первому и второму входам усилителя 35, выход которого соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя 36. Процессор 37 первым, вторым и третьим входами соединен соответственно с выходами аналого-цифрового преобразователя 36, генератора 23 и первым входом дисплея 38, а первым и вторым выходами соединен соответственно с третьим входом коммутатора 34 и с вторым входом дисплея 38. Источник питания 39 подключен к входу генератора 23, четвертому входу коммутатора 34, третьим входам соответственно усилителя 35, процессора 37 и второму входу аналого-цифрового преобразователя 36.

Первый и второй входы коммутатора 34 являются первым и вторым входами блока 9 управления, обработки и индикации и подключены через вывод 8 к измерительной обмотке 7. Четвертый вход коммутатора 34 является третьим входом блока 9 управления, обработки и индикации и соединен с генератором 23, выход которого подключен к входу процессора 37 и является входом указанного блока 9. Аналого-цифровой преобразователь 36 и процессор 37 представляют собой микропроцессор 40. Коммутатор 34 предназначен для изменения направления тока в измерительной обмотке 7 с целью изменения направления движения штока 4 и создания дозированного ударного воздействия на глазное яблоко и управляется микропроцессором 40.

Предлагаемое изобретение основано на использовании ударного воздействия для деформации глазного яблока через веко при создании одновременно стабильной статической нагрузки, удерживающей глазное яблоко в неизменном положении при измерении. Принцип действия устройства для измерения ВГД состоит в создании дозированного импульса движения штоку 4 для деформации глазного яблока через веко и преобразовании поступательно-возвратного его движения (в результате взаимодействия с упругой поверхностью глаза) в сигналы электрического тока.

Устройство для измерения внутриглазного давления через веко работает следующим образом. Голову пациента располагают лицом вверх. Устанавливается направление его взгляда для деформации глаза в области склеры примерно под углом 45° к горизонту (или 90° при деформации штоком 4 области центра роговицы через веко) с помощью использования в качестве ориентира, например, руки пациента. Удерживая включенное устройство за защитный кожух 28 в вертикальном положении, устанавливают опору 3 на участок верхнего века в области его хряща симметрично центра глазного яблока, касаясь века глазного яблока ее клинообразными выступами 24. Клинообразные выступы 24 и выравнивающая площадка 25 опоры 3 фиксируют веко и глазное яблоко в положении, постоянном при всех измерениях. Затем защитный кожух 28 вместе с корпусом 1 в небольших пределах (4÷6 мм) плавно опускается вниз относительно опоры 3. При этом подвижная часть устройства (состоящая из подвижной втулки 2 с измерительной обмоткой 7, дополнительной втулкой 19 и опорой 3) перемещается относительно корпуса 1 вверх. В результате этого дополнительная втулка 19, выполненная, например, из латуни, двигаясь поверх неподвижной катушки 20, изменяет индуктивность обмотки 21, тем самым изменяя частоту генератора 23, в контур которого она включена через вывод 22.

При определенной частоте указанного генератора 23 блоком 9 управления, обработки и индикации на измерительную обмотку 7 через вывод 8 автоматически подается напряжение постоянного тока определенной полярности, в результате чего шток 4 электромагнитным полем измерительной обмотки 7 перемещается вверх и устанавливается в исходное положение. Одновременно с этим включается короткий звуковой сигнал, который свидетельствует о том, что шток 4 находится в исходном для измерения ВГД положении, масса подвижной части устройства создает необходимую статическую нагрузку на глазное яблоко через веко. В этот момент необходимо прекратить опускание корпуса 1 относительно опоры 3, удерживая защитный кожух 28 с корпусом 1 в этом положении неподвижно (не более 3 секунд).

В то же время с измерительной обмотки 7 катушки 6 автоматически снимается ранее поданное напряжение постоянного тока и подается короткий импульс напряжения противоположной полярности. В результате этого шток 4 получает дозированный импульс движения в направлении к глазному яблоку и своим плоским основанием 11 деформирует веко и глазное яблоко, а затем отскакивает в обратном направлении.

Постоянный магнит 5, расположенный на штоке 4, проходя вниз (при движении в направлении к глазному яблоку) и вверх (при отскоке от него), создает в измерительной обмотке 7 катушки 6 напряжение, которое далее усиливается в усилителе 35 и используется для преобразования в цифровые значения обработки и анализа функции скорости движении штока 4 и в виде результата измерения ВГД индицируется на дисплее 38.

В процессе работы устройства верхний и нижний подшипники 12, 13 скольжения обеспечивают свободное продольное движение штока 4 внутри катушки 6 и опоры 3. Перемещение штока 4 вниз ограничивается поверхностью 14 нижнего подшипника скольжения 12. Установка штока 4 в верхнее положение ограничивается поверхностью 15 выступа штока 4 и верхним подшипником 13 скольжения. Отверстие 33 в опоре 3, полости 30, 31 внутри подвижной втулки 2 и полость 32 в неподвижной катушке 20 обеспечивают отвод воздуха при движении штока 4. Ограничитель 17, установленный в продольной прорези 16 корпуса 1, предотвращает вращение подвижной втулки 2 вокруг своей оси.

Преобразование аналогового сигнала с измерительной обмотки 7 в цифровую форму, программное управление режимами работы, цифровой обработки и анализа функции движения штока 4 проводятся микропроцессором 40, входящим в состав блока 9 управления, обработки и индикации.

В заявляемом устройстве обеспечено гарантированное сжатие различных по толщине век и повышена стабильность величины статической нагрузки на глаз при измерении (за счет введения бесконтактного сигнализатора ее заданной величины и формирования команды на автоматическое проведение измерения), что повышает точность измерения ВГД. Установка постоянного магнита 5 на шток 4 позволяет заменить ударное воздействие свободно падающего штока (как в прототипе) на принудительное управляемое перемещение штока 4 под действием электромагнитного поля. Это значительно снижает требование вертикальной установки прибора при измерении, а также создает возможность автоматической установки штока в исходное положение и проведения нескольких измерений ВГД за одну установку прибора на глаз.

Устройство для измерения ВГД, выполненное с контролем правильности задания статической нагрузки при измерении, удобно благодаря объединению всех элементов в один корпус с габаритными размерами не более 174×26×20 мм, массой не более 150 грамм. Предлагаемый вид сигнализации о наличии заданной статической нагрузки при измерении достаточно информативен и носит активный характер.

Предлагаемое устройство для измерения ВГД отличается информативной точностью задания статической нагрузки в процессе измерения ВГД, что повышает точность и быстродействие измерения. Процедура измерения безболезненна. Обеспечивается измерение внутриглазного давления в мм рт.ст. с точностью +/-0,4 мм рт.ст. Время измерения не более 3 секунд.

Проведение на одном пациенте многократных измерений ВГД в течение суток при минимальных затратах времени очень важно для контроля правильности выбранного метода лечения и позволяет существенно повысить его эффективность. При этом исключен риск занесения инфекции при измерении за счет отсутствия прямого контакта со слизистой оболочкой глаза.

Простота конструкции заявленного устройства позволяет изготавливать его по доступным ценам, а простота пользования позволяет применять его не только в клинических условиях, но и в домашних. Предлагаемое техническое решение позволяет повысить точность измерения ВГД и обеспечивает возможность слежения за изменениями давления в процессе лечения самим пациентом. Преимуществами устройства являются:

- высокая точность измерения;

- сокращение общего времени процедуры измерения ВГД;

- позволяет пациенту производить измерения ВГД самостоятельно;

- снижение времени ориентации устройства в рабочее положение;

- применение в любых условиях без специального обучения персонала;

- в улучшении потребительских свойств устройства (комфортности, удобства пользования, стабильности параметров);

- в упрощении эксплуатации устройства.

1. Устройство для измерения внутриглазного давления через веко, содержащее корпус, подвижную втулку с опорой, установленную в корпусе с возможностью ограниченного возвратно-поступательного перемещения для создания статической нагрузки на глазное яблоко через веко, шток с плоским основанием, установленный в полости втулки с возможностью перемещения относительно опоры и создания ударного воздействия для деформации глазного яблока через веко, по меньшей мере одну измерительную обмотку, размещенную в подвижной втулке, отличающееся тем, что оно снабжено постоянным магнитом, установленным на штоке, а измерительная обмотка расположена относительно постоянного магнита с возможностью управления направлением и скоростью перемещения штока и соединена с блоком управления, обработки и индикации, выполненным с возможностью создания на измерительной обмотке напряжения противоположных полярностей для отвода штока в исходное положение и последующего создания импульса движения штока в направлении к опоре, с возможностью преобразования сигнала с измерительной обмотки для определения внутриглазного давления и отображения полученных результатов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено бесконтактным сигнализатором наличия заданной статической нагрузки на глазное яблоко через веко при измерении.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что указанный сигнализатор представляет собой датчик положения втулки относительно корпуса.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что датчик положения подвижной втулки относительно корпуса содержит генератор, дополнительную втулку с полостью и катушку, смонтированные соответственно на подвижной втулке и корпусе с возможностью изменения индуктивности обмотки катушки при перемещении подвижной втулки, а обмотка катушки включена в контур генератора.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что генератор датчика положения подвижной втулки относительно корпуса соединен с блоком управления, обработки и отображения данных измерения.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что плоское основание штока имеет площадь от 0,2 до 1,5 мм².

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что опора выполнена съемной.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что опора выполнена в виде двух вогнутых внутрь клинообразных выступов с округленными концами, между которыми расположен выравнивающий кольцевой выступ на высоте 3-5 мм от их основания.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подвижная втулка и опора имеют соответствующие полости и отверстия для выхода воздуха при перемещении штока.