CH692129A5

CH692129A5 - Ophthalmic instrument for measurement of intra-ocular pressure

Info

Publication number: CH692129A5
Application number: CH239097A
Authority: CH
Inventors: Pierre-Alain Grounauer; Marc Heyraud
Original assignee: Marc Heyraud; Grounauer Pierre Alain
Priority date: 1997-09-29
Filing date: 1997-09-29
Publication date: 2002-02-28

Abstract

The instrument is able to use a digital measuring technique providing output data in digital format. - DETAILED DESCRIPTION - The method for determining intra-ocular pressure uses a modified version of Goldmann's applanation tonometer. The external force applied on the cornea by a plane push piece is increased until the deformed section of eyeball attains a certain surface size. The result is read on a graduated drum. The equipment is enhanced by the addition of a position sensor, such as an integrated optical sensor, enabling the result to be produced in digital electronic form. The sensor may be an incremental optical encoder operating on two channels, with a reference position detector as well. The position measurement may alternatively be another optical, magnetic, inductive of capacitive device operating without contact.

Description

La mesure de la pression oculaire (intraocular pressure IOP) est un moyen capital dans le dépistage du glaucome. La présente invention a pour objet le perfectionnement des instruments de mesures existants, en particulier les tonomètres à aplanation. The measurement of eye pressure (intraocular pressure IOP) is an essential means in the detection of glaucoma. The present invention relates to the improvement of existing measuring instruments, in particular the aplanation tonometers.

Le tonomètre à aplanation du type Goldmann, que la présente invention permet de rendre plus sûr et dont elle facilite l'usage, est un instrument de mesure mécanique. Un poussoir dont l'extrémité est plane est appliqué directement sur l'Öil du patient, et une certaine force est appliquée mécaniquement. Un objectif permet d'observer la déformation résultante du globe oculaire, sur lequel il se forme une surface plane qui dépend d'une part de la pression interne de l'Öil et d'autre part de la force appliquée sur l'Öil. Le procédé de mesure consiste à augmenter la force appliquée, jusqu'à ce que la partie déformée du globe oculaire ait atteint une certaine surface. On comprend que les moyens mécaniques mis en Öuvre doivent d'une part permettre de finement doser la force appliquée, et d'autre part permettre une bonne détermination de la surface de référence. The Goldmann type flattening tonometer, which the present invention makes safer and which it facilitates the use, is a mechanical measuring instrument. A pusher with a flat end is applied directly to the eye of the patient, and some force is applied mechanically. A lens makes it possible to observe the resulting deformation of the eyeball, on which a flat surface is formed which depends on the one hand on the internal pressure of the eye and on the other hand on the force applied to the eye. The measurement process consists in increasing the applied force until the deformed part of the eyeball has reached a certain surface. It is understood that the mechanical means used must on the one hand allow finely metering the applied force, and on the other hand allow a good determination of the reference surface.

Ces problèmes sont résolus par le tonomètre à aplanation du type Goldmann tel que fabriqué par la société Haag-Streit: La cornée est aplanie par un poussoir à prisme de dédoublement inséré dans une bague fixée à l'extrémité d'un balancier. La surface antérieure du prisme est plane, et ses bords sont légèrement arrondis afin d'éviter tout incident sur la cornée. En tournant le tambour de mesure du tonomètre, on déplace avec une très grande précision des masses placées à l'intérieur du boîtier, ce qui permet d'appliquer une force progressive. On augmente donc la surface aplanie, jusqu'à la valeur fixée de 3,06 mm de diamètre, parfaitement mise en évidence par le prisme. A ce moment le résultat peut être lu sur le tambour de mesure, qui comporte des lignes correspondant à un intervalle de 2 mm Hg. La valeur correcte correspond à la position indiquée sur la tambour en face d'une ligne de référence fixe. These problems are solved by the Goldmann type flattening tonometer as manufactured by the company Haag-Streit: The cornea is flattened by a prismatic plunger inserted in a ring fixed to the end of a pendulum. The anterior surface of the prism is flat, and its edges are slightly rounded in order to avoid any incident on the cornea. By turning the tonometer measuring drum, we move with great precision the masses placed inside the case, which allows to apply a progressive force. The planarized surface is therefore increased, up to the fixed value of 3.06 mm in diameter, perfectly highlighted by the prism. At this time the result can be read on the measuring drum, which has lines corresponding to an interval of 2 mm Hg. The correct value corresponds to the position indicated on the drum opposite a fixed reference line.

Un des avantages déterminants du tonomètre à aplanation Goldmann est la faible déformation du globe oculaire et l'infime quantité de fluide déplacé. De plus la rigidité oculaire et la courbure de la cornée ont peu d'effet sur le résultat de mesure. Le tonomètre à aplanation Goldmann est peu sensible à la température ou à la pression atmosphérique. Pour toutes ces raisons le tonomètre à aplanation Goldmann est devenu de facto un standard mondial de mesure. One of the decisive advantages of the Goldmann applanation tonometer is the small deformation of the eyeball and the tiny amount of fluid displaced. In addition, the ocular rigidity and the curvature of the cornea have little effect on the measurement result. The Goldmann applanation tonometer is not very sensitive to temperature or atmospheric pressure. For all these reasons, the Goldmann applanation tonometer has become de facto a world standard of measurement.

Le point faible de cet appareil est dû à la méthode de lecture et de transcription des résultats. En effet l'opticien doit lire des graduations sur le tambour et les reporter de manière manuelle dans son dossier, ce qui est évidemment lent et source d'erreurs. Les avantages de fournir les résultats de mesure sous forme électronique numérique sont donc évidents, et des efforts de recherche ont donc été accomplis dans ce sens. Le brevet USA 3 992 926 (Berryhill) ou le projet de J. François & al. (annales d'oculistique Vol. 185, 1952, p. 772) se proposent d'obtenir une information électronique numérique en utilisant un capteur de pression d'un nouveau type, ce qui signifie qu'on perd les bénéfices de la méthode à aplanation Goldmann et l'expérience accumulée dans le domaine mécanique. Il est pratiquement impossible d'équiper les instruments mécaniques déjà utilisés par des milliers d'opticiens. The weakness of this device is due to the method of reading and transcribing the results. In fact, the optician must read graduations on the drum and transfer them manually to his file, which is obviously slow and a source of errors. The advantages of providing the measurement results in digital electronic form are therefore obvious, and research efforts have therefore been made in this direction. The patent US 3 992 926 (Berryhill) or the project of J. François & al. (annales d'oculistique Vol. 185, 1952, p. 772) propose to obtain digital electronic information by using a pressure sensor of a new type, which means that we lose the benefits of the aplanation method Goldmann and the accumulated experience in the mechanical field. It is practically impossible to equip the mechanical instruments already used by thousands of opticians.

Le but de notre invention est de fournir un dispositif de lecture de la force appliquée qui permet de conserver les bénéfices de la méthode à aplanation Goldmann, l'expérience accumulée dans le domaine mécanique, et le parc d'instruments actuel, tout en supprimant les difficultés de transcription et les risques d'erreur des instruments actuels. De plus il est souhaitable de transformer l'information ainsi obtenue en un signal électronique numérique, non seulement utilisable directement sur une petite imprimante, mais aussi compatible avec les moyens informatiques dont disposent les médecins actuellement, en particulier les ordinateurs personnels. Cela permet des mesures rapides, un stockage des résultats et toutes les opérations sur les données rendues possibles par l'informatique, en particulier dans le domaine graphique. Il est en effet important de pouvoir répéter rapidement les mesures, les stocker, en tirer des moyennes et des tendances, ou en faire une analyse statistique, toutes choses faciles à réaliser avec un ordinateur personnel. Notre invention permet d'atteindre ce but d'une manière fiable et rapide, donc économique, et est montable sur les appareils mécaniques existants. The aim of our invention is to provide a device for reading the applied force which makes it possible to retain the benefits of the Goldmann aplanation method, the experience accumulated in the mechanical field, and the current fleet of instruments, while eliminating the transcription difficulties and the risk of error in current instruments. Furthermore, it is desirable to transform the information thus obtained into a digital electronic signal, not only usable directly on a small printer, but also compatible with the computer resources currently available to doctors, in particular personal computers. This allows rapid measurements, storage of results and all operations on data made possible by IT, in particular in the graphics field. It is indeed important to be able to quickly repeat the measurements, store them, derive averages and trends, or make a statistical analysis, all things easy to do with a personal computer. Our invention achieves this goal in a reliable and fast, therefore economical, and is mountable on existing mechanical devices.

Un résultat comparable peut être obtenu dans d'autres domaines de la mesure manométrique, par exemple dans la mesure veinomanométrique. A comparable result can be obtained in other fields of manometric measurement, for example in venomanometric measurement.

L'invention repose sur une combinaison nouvelle d'éléments connus dans différentes branches de la technique, à savoir le tonomètre mécanique du domaine de la mesure médicale, et le capteur de position, du domaine du réglage des moteurs électriques et des machines-outils. Le capteur dit électromécanique (on devrait dire mécano-électrique) fait correspondre à une position mécanique un signal électrique. Citons par exemple le capteur optique incrémental ou absolu, le résolveur, le capteur capacitif, le potentiomètre. L'intégration d'un capteur de position au tonomètre lui apporte une grande amélioration d'usage, le rendant par là même plus fiable et permettant plus d'examens pour un temps donné. Cette solution permet de résoudre les problèmes évoqués ci-dessus, avec des moyens plus simples que ceux utilisés par Berryhill ou J. François. Malgré le besoin manifeste d'une amélioration du genre de celle apportée par la présente invention, et malgré le marché considérable représenté par les tonomètres Goldmann existants ou à venir, rien n'a été développé dans le sens d'une utilisation plus simple, plus fiable et plus rapide de ce type d'instruments. Cela est dû au fait qu'il s'agit de mettre ensemble des technologies de domaines éloignés et aux difficultés pratiques que la présente invention a su résoudre, à savoir où et comment fixer le capteur de position sans perturber ni la mesure ni l'utilisateur, et cela à un prix compétitif (ce qui veut dire en utilisant un maximum d'éléments électroniques standards). Dans une forme préférée de l'invention, un disque comportant des fentes situées à un angle constant sur la périphérie à été introduit dans le tambour de mesure, et son mouvement module un signal lumineux projeté sur un élément électronique photosensible, selon un procédé bien connu dans le domaine du réglage des moteurs à courant continu (voir par exemple M. Heyraud, La Revue Polytechnique No 1478, 8/86, p. 763)). Un circuit électronique permet le décodage et le comptage des signaux modulés transmis par l'élément électronique photosensible. Les signaux électriques ainsi obtenus peuvent être transmis à un ordinateur ou à n'importe quel autre système de traitement des données numériques. The invention is based on a new combination of elements known in different branches of the art, namely the mechanical tonometer in the field of medical measurement, and the position sensor, in the field of adjusting electric motors and machine tools. The so-called electromechanical sensor (we should say mechano-electric) makes an electrical signal correspond to a mechanical position. Let us quote for example the incremental or absolute optical sensor, the resolver, the capacitive sensor, the potentiometer. The integration of a position sensor into the tonometer gives it a great improvement in use, thereby making it more reliable and allowing more examinations for a given time. This solution makes it possible to solve the problems mentioned above, with simpler means than those used by Berryhill or J. François. Despite the obvious need for an improvement of the kind provided by the present invention, and despite the considerable market represented by existing or future Goldmann tonometers, nothing has been developed in the direction of simpler, more reliable and faster of this type of instruments. This is due to the fact that it is a question of bringing together technologies from distant domains and to the practical difficulties that the present invention has been able to solve, namely where and how to fix the position sensor without disturbing either the measurement or the user. , and this at a competitive price (which means using a maximum of standard electronic elements). In a preferred form of the invention, a disc having slots located at a constant angle on the periphery has been introduced into the measuring drum, and its movement modulates a light signal projected on a photosensitive electronic element, according to a well-known method in the field of adjustment of DC motors (see for example M. Heyraud, La Revue Polytechnique No 1478, 8/86, p. 763)). An electronic circuit allows the decoding and counting of the modulated signals transmitted by the photosensitive electronic element. The electrical signals thus obtained can be transmitted to a computer or to any other digital data processing system.

Fig. 1: Vue du boîtier ouvert d'une forme préférée de réalisation de l'instrument de mesure de pression oculaire selon l'invention. Fig. 2: Vue détaillée du capteur dans une des formes d'éxécution de l'invention. Fig. 1: View of the open housing of a preferred embodiment of the ocular pressure measuring instrument according to the invention. Fig. 2: Detailed view of the sensor in one of the embodiments of the invention.

La fig. 1 est une vue du boîtier ouvert d'un tonomètre à aplanation disponible sur le marché. On a représenté de manière simplifiée le tambour de mesure 1, avec le poulet 2 manipulé par l'opticien durant la mesure, le poussoir plan 3, la masse 4 déplacée le long de l'axe 5 supportant le tambour, ainsi que le dispositif mécanique 6 permettant le réglage de la force appliquée. On a aussi représenté sur la fig. 1 le système de capteur incrémental optique monté sur le côté du boîtier opposé au tambour, mais qui est peut être monté dans le tambour de mesure. Le disque à fentes 7 rigidement fixé sur l'axe du tambour 5 passe entre un émetteur électronique de lumière (une photodiode dans le mode d'exécution préféré) 8 et un récepteur électronique photosensible (quatre phototransistors dans le mode d'exécution préféré) 9. Le faisceau lumineux de l'émetteur électronique de lumière 8 est modulé par la rotation du disque 7, donc par la rotation du tambour de mesure, puis capté et transformé en signal électronique de même modulation par le récepteur électronique photosensible 9. Dans la forme d'exécution préférée, le circuit électronique de décodage et comptage est intégré dans le même boîtier que les phototransistors 9. Pour la remise à zéro, l'étalonnage et la maintenance facile du tonomètre, la forme d'exécution préférée comporte aussi un second capteur de position qui détecte au moins une position de référence. Ce second capteur peut être réalisé sous la forme de commutateurs dit "de fin de course", bien connus dans l'industrie des machines, non représentés sur le dessin, qui sont actionnés par le déplacement de la pièce mécanique 4. Une autre forme d'éxécution serait réalisée en utilisant la pièce mécanique 4 comme support d'un capteur linéaire optique, magnétique ou capacitif. La fig. 2 est une vue plus détaillée du capteur optique incrémental. Fig. 1 is a view of the open case of an applanation tonometer available on the market. The measuring drum 1 is shown in a simplified manner, with the chicken 2 manipulated by the optician during the measurement, the flat pusher 3, the mass 4 displaced along the axis 5 supporting the drum, as well as the mechanical device 6 allowing adjustment of the applied force. Also shown in FIG. 1 the optical incremental sensor system mounted on the side of the housing opposite the drum, but which can be mounted in the measuring drum. The slotted disc 7 rigidly fixed on the axis of the drum 5 passes between an electronic light emitter (a photodiode in the preferred embodiment) 8 and a photosensitive electronic receiver (four phototransistors in the preferred embodiment) 9 The light beam of the electronic light emitter 8 is modulated by the rotation of the disc 7, therefore by the rotation of the measuring drum, then picked up and transformed into an electronic signal of the same modulation by the photosensitive electronic receiver 9. In the form preferred embodiment, the electronic decoding and counting circuit is integrated in the same housing as the phototransistors 9. For resetting, calibration and easy maintenance of the tonometer, the preferred embodiment also includes a second sensor which detects at least one reference position. This second sensor can be produced in the form of “end-of-travel” switches, well known in the machine industry, not shown in the drawing, which are actuated by the movement of the mechanical part 4. Another form of he execution would be achieved by using the mechanical part 4 as a support for an optical, magnetic or capacitive linear sensor. Fig. 2 is a more detailed view of the incremental optical sensor.

Claims

1. Instrument for measuring the eye pressure, characterized in that an electromechanical position sensor is mounted on an applanation tonometer comprising a mechanical device making it possible to apply pressure to the eye and a measuring drum allowing the reading visual of the applied pressure.

2. An instrument for measuring eye pressure, according to claim 1, characterized in that the tonometer is of the Goldmann type.

3. Instrument for measuring the eye pressure, according to one of claims 1 and 2, characterized in that the position sensor provides a digital signal.

4. Instrument for measuring the ocular pressure, according to claim 3, characterized in that the position sensor is an incremental optical encoder with two channels.

5. Instrument for measuring the eye pressure, according to one of claims 1 and 2, characterized in that the position sensor is mounted on the rotary axis of the measuring drum.

6. Instrument for measuring the eye pressure, according to one of claims 1 and 2, characterized in that the position sensor is mounted on one of the moving parts of the mechanical device for applying pressure.

7. Eye pressure measuring instrument according to one of claims 1 and 2, characterized in that it comprises a second sensor.

8. Instrument for measuring the ocular pressure, according to claim 7, characterized in that the second sensor is mounted on a movable part of the mechanical device making it possible to apply pressure.

9. Eye pressure measuring instrument according to claim 7, characterized in that the second sensor is mounted on the rotary axis of the measuring drum.

10. Instrument for measuring the ocular pressure, according to claim 7, characterized in that the second sensor is an optical, magnetic, inductive or capacitive system triggered without contact by the movement of a moving part inside the mechanical device to apply pressure.