DE102015202772A1

DE102015202772A1 - Apparatus and method for determining at least one mechanical property of an examination subject

Info

Publication number: DE102015202772A1
Application number: DE102015202772.4A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Stolz; Stephan Reiß; Karsten Sperlich; Oliver Stachs; Rudolf Guthoff
Original assignee: Universitaet Rostock
Current assignee: Universitaet Rostock
Priority date: 2015-02-16
Filing date: 2015-02-16
Publication date: 2016-08-18
Also published as: WO2016131815A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung mindestens einer mechanischen Eigenschaft eines Untersuchungsobjekts, wobei die Vorrichtung aufweist:
– eine erste Signalquelle zum Erzeugen eines ersten Signals mit einer ersten Frequenz, wobei das erste Signal in das Untersuchungsobjekt einkoppelbar ist,
– eine weitere Signalquelle zum Erzeugen eines weiteren Signals mit einer weiteren Frequenz, wobei die weitere Frequenz von der ersten Frequenz verschieden ist, wobei die weitere Frequenz veränderbar ist, wobei das weitere Signal derart in das Untersuchungsobjekt einkoppelbar ist, dass sich das erste und weitere Signal in zumindest einem Teilbereich des Untersuchungsobjekts überlagern,
– eine Einrichtung zur Erfassung einer Intensität eines gestreuten Anteils (6) des ersten Signals, wobei der gestreute Anteil (6) ein durch das weitere Signal gestreuter Anteil des ersten Signals ist.The invention relates to an apparatus and a method for determining at least one mechanical property of an examination subject, the apparatus comprising:
A first signal source for generating a first signal having a first frequency, wherein the first signal can be coupled into the examination subject,
- Another signal source for generating a further signal having a further frequency, wherein the further frequency is different from the first frequency, wherein the further frequency is variable, wherein the further signal is coupled into the examination subject such that the first and further signal superimpose in at least a part of the examination subject,
- A device for detecting an intensity of a scattered portion (6) of the first signal, wherein the scattered portion (6) is a scattered by the further signal portion of the first signal.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung mindestens einer mechanischen Eigenschaft eines Untersuchungsobjekts.The invention relates to a device and a method for determining at least one mechanical property of an examination subject.

Eine nicht-invasive Bestimmung von mechanischen Eigenschaften von Materialien, z. B. Gewebe in der Medizintechnik, insbesondere in der Augenheilkunde, ist wünschenswert. Insbesondere bei der Diagnose von Hornhauterkrankungen, z. B. dem Keratokonus, anderen Hornhautdystrophien oder der Bestimmung des intraokularen Druckes, kann die nicht invasive Bestimmung von biomechanischen Eigenschaften des Auges hilfreich sein.Non-invasive determination of mechanical properties of materials, eg. As tissue in medical technology, in particular in ophthalmology, is desirable. In particular, in the diagnosis of corneal diseases, z. As the keratoconus, other corneal dystrophies or the determination of intraocular pressure, the non-invasive determination of biomechanical properties of the eye may be helpful.

Es ist bekannt, rheologische Eigenschaften von Gewebe im Allgemeinen und insbesondere von Kompartimenten des Auges, z. B. der Hornhaut, in Abhängigkeit des physikalischen Effekts der Brillouin-Streuung zu bestimmen. Dies ist beispielsweise in den Druckschriften von Scarcelli et al. „Brillouin Optical Microscopy for Corneal Biomechanics”, Invest Ophthalmol Vis Sci., vol. 53(1): 185–90, 2012 sowie Berovic et al. ”Observation of Brillouin Scattering from single muscle fibres”, European Biophysical Journal, vol. 17, 69–74, 1989 und Vaughan et al. ”Brillouin scattering, density and elastic properties of the lens and cornea of the eye”. Nature vol. 284, 489–491, 1980 beschrieben. Die rheologischen Eigenschaften werden hierbei in Abhängigkeit einer Frequenzverschiebung zwischen dem einfallenden Licht und zumindest einem Teil des gestreuten Lichts bestimmt. Als technologische Herausforderung ergibt sich jedoch, dass parasitäre Streueffekte das eigentliche Streusignal stark überlagern und unbrauchbar machen können. Sehr aufwändige spektroskopische Methoden ermöglichen zwar die Unterdrückung dieser parasitären Signale und die Durchführung von Messungen. Dennoch ist die Messgeschwindigkeit gering und der Aufwand für eine Anwendung in der klinischen Praxis hoch.It is known rheological properties of tissue in general, and in particular of compartments of the eye, z. As the cornea, depending on the physical effect of Brillouin scattering to determine. This is for example in the documents of Scarcelli et al. "Brillouin Optical Microscopy for Corneal Biomechanics", Invest Ophthalmol Vis Sci., Vol. 53 (1): 185-90, 2012 such as Berovic et al. "Observation of Brillouin Scattering from single muscle fibers", European Biophysical Journal, vol. 17, 69-74, 1989 and Vaughan et al. "Brillouin scattering, density and elastic properties of the lens and cornea of the eye". Nature vol. 284, 489-491, 1980 described. The rheological properties are determined as a function of a frequency shift between the incident light and at least a portion of the scattered light. The technological challenge, however, is that parasitic scattering effects can greatly overlap the actual scattered signal and render it unusable. Although very complex spectroscopic methods allow the suppression of these parasitic signals and the performance of measurements. Nevertheless, the measurement speed is low and the cost of an application in clinical practice is high.

Aus der Veröffentlichung von Reiß et al. „Ex Vivo Measurement of Postmortem Tissue Changes in the Crystalline Lens by Brillouin Spectroscopy and Confocal Reflectance Microscopy”, IEEE translations on bio-medical engineering. Vol. 59, 2348–2354, 2012 ist bekannt, dass ein hochdispersives Vielstrahlinterferometer die Messung und Bestimmung von biomechanischen Eigenschaften unter Verringerung der Messzeiten ermöglicht, jedoch der experimentelle Aufwand sehr hoch ist. Als problematisch bei der Messung von biologischem Gewebe im Allgemeinen und insbesondere an der Hornhaut des Auges erwies sich, dass zusätzlich zum Brillouin-Signal ein weiteres Streusignal entsteht, das um Größenordnungen die Intensität des Brillouin-Signals übersteigt. Nur mittels einer aufwändigen spektroskopischen Methode war es möglich Brillouin-Spektroskopie an Augenkompartimenten durchzuführen. Dies ist in den Veröffentlichungen von Reiß et al. „Spatially resolved Brillouin spectroscopy to determine the rheological properties of the eye lens”, Biomedical Optics Express. Vol. 2, 2144–2159, 2011 und Scarcelli et al. „In vivo Brillouin optical microscopy of the human eye”, Optics Express, Vol. 20, 9197–9202, 2012 beschrieben.From the publication of Reiß et al. "Ex Vivo Measurement of Postmortem Tissue Changes in the Crystalline Lens by Brillouin Spectroscopy and Confocal Reflectance Microscopy", IEEE translations on bio-medical engineering. Vol. 59, 2348-2354, 2012 It is known that a highly dispersive multi-beam interferometer allows the measurement and determination of biomechanical properties while reducing the measurement times, but the experimental effort is very high. As problematic in the measurement of biological tissue in general, and in particular on the cornea of the eye, it was found that in addition to the Brillouin signal, a further scattering signal is produced which exceeds the intensity of the Brillouin signal by orders of magnitude. Only by means of a complex spectroscopic method was it possible to perform Brillouin spectroscopy on ocular compartments. This is in the publications of Reiß et al. "Spatially resolved Brillouin spectroscopy to determine the rheological properties of the eye lens", Biomedical Optics Express. Vol. 2, 2144-2159, 2011 and Scarcelli et al. In vivo Brillouin Optical Microscopy of the Human Eye, Optics Express, Vol. 20, 9197-9202, 2012 described.

Die DE 10 2013 211 854.6 (noch nicht veröffentlicht) beschreibt eine Vorrichtung zur Bestimmung einer spektralen Änderung von gestreutem Licht relativ zum einfallenden Licht, wobei die Vorrichtung eine Lichtquelle, ein Filterelement und eine Einrichtung zur Erfassung eines Spektrums umfasst. Mittels der Lichtquelle ist monochromatisches Licht mit einer vorbestimmten Frequenz erzeugbar und auf eine Probe strahlbar, wobei mittels des Filterelements von der Probe gestreutes Licht filterbar ist. Mittels der Einrichtung zur Erfassung eines Spektrums ist gefiltertes Licht erfassbar und das Spektrum des gefilterten Lichts bestimmbar, wobei die spektrale Änderung in Abhängigkeit des Spektrums bestimmbar ist. Das Filterelement ist als Bandsperrfilter ausgebildet, wobei eine Halbwertbreite des Bandsperrfilters kleiner als eine vorbestimmte maximale Breite gewählt wird, wobei die maximale Breite zumindest in Abhängigkeit der vorbestimmten Frequenz gewählt wird.The DE 10 2013 211 854.6 (not yet published) describes an apparatus for determining a spectral change of scattered light relative to the incident light, the apparatus comprising a light source, a filter element and a means for detecting a spectrum. By means of the light source monochromatic light with a predetermined frequency can be generated and irradiated to a sample, wherein by means of the filter element scattered light from the sample is filterable. By means of the device for detecting a spectrum filtered light can be detected and the spectrum of the filtered light can be determined, the spectral change in dependence on the spectrum can be determined. The filter element is designed as a band-stop filter, wherein a half-width of the band-stop filter is chosen smaller than a predetermined maximum width, wherein the maximum width is selected at least in dependence on the predetermined frequency.

Es stellt sich das technische Problem, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung mindestens einer mechanischen Eigenschaft eines Untersuchungsobjekts zu schaffen, die eine zuverlässige und genaue Bestimmung der mechanischen Eigenschaft ermöglichen, wobei gleichzeitig der benötigte Zeitaufwand für die Inbetriebnahme und Durchführung der Bestimmung verringert wird.The technical problem arises of providing a device and a method for determining at least one mechanical property of an object to be examined, which allow a reliable and accurate determination of the mechanical property, while at the same time reducing the time required for the start-up and execution of the determination.

Vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Bestimmung mindestens einer mechanischen Eigenschaft eines Untersuchungsobjekts. Die mechanische Eigenschaft kann insbesondere der Kompressionsmodul sein. Selbstverständlich können auch andere oder mehr als eine mechanische Eigenschaft bestimmt werden, beispielsweise (noch) die Schallgeschwindigkeit im Untersuchungsobjekt.Proposed is a device for determining at least one mechanical property of an examination object. The mechanical property may in particular be the compression modulus. Of course, other or more than one mechanical property can be determined, for example (still) the speed of sound in the examination subject.

Das Untersuchungsobjekt kann aus menschlichem oder tierischem Gewebe bestehen. Beispielsweise kann das Untersuchungsobjekt ein Auge oder ein Teil davon sein. Insbesondere kann das Untersuchungsobjekt die Hornhaut des Auges sein. Selbstverständlich ist die Erfindung aber nicht auf diese Art von Untersuchungsobjekten begrenzt. Beispielsweise kann ein Untersuchungsobjekt auch gasförmig, flüssig oder fest sein. Insbesondere kann es z. B. auch ein Polymer sein.The examination object can consist of human or animal tissue. For example, the examination object may be an eye or a part thereof. In particular, the examination subject may be the cornea of the eye. Of course, the invention is not limited to this type of examination objects. For example, an examination object can also be gaseous, liquid or solid. In particular, it may, for. B. also be a polymer.

Die Vorrichtung weist eine erste Signalquelle zum Erzeugen eines ersten Signals mit einer ersten Frequenz auf. Das erste Signal ist in das Untersuchungsobjekt einkoppelbar. Somit kann die erste Signalquelle derart angeordnet und/oder ausgebildet sein, dass das erzeugte erste Signal in das Untersuchungsobjekt einkoppelbar ist. Beispielsweise kann das erste Signal in das Untersuchungsobjekt eingestrahlt werden. Auch kann die Vorrichtung mindestens ein Mittel zur Einkopplung des erzeugten ersten Signals in das Untersuchungsobjekt umfassen.The device has a first signal source for generating a first signal with a first frequency. The first signal can be coupled into the examination object. Thus, the first signal source can be arranged and / or configured such that the generated first signal can be coupled into the examination subject. For example, the first signal can be radiated into the examination subject. The device may also comprise at least one means for coupling the generated first signal into the examination subject.

Dieses erste Signal kann insbesondere monochromatisches Licht mit einer vorbestimmten Frequenz sein. Die erste Frequenz kann veränderbar, insbesondere einstellbar, sein. Z. B. kann die vorbestimmte Frequenz in einem vorbestimmten Frequenzbereich einstellbar sein. Insbesondere ist die erste Signalquelle eine Laserquelle.This first signal may in particular be monochromatic light with a predetermined frequency. The first frequency can be variable, in particular adjustable. For example, the predetermined frequency may be adjustable in a predetermined frequency range. In particular, the first signal source is a laser source.

Die Frequenz(en) des ersten Signals und/oder das Untersuchungsobjekt sollten insbesondere derart gewählt sein, dass das Untersuchungsobjekt für das erste und das weitere Signal zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, transparent ist.The frequency (s) of the first signal and / or the examination object should in particular be selected such that the examination object for the first and the further signal is at least partially, preferably completely, transparent.

Die Vorrichtung weist weiter eine weitere Signalquelle zum Erzeugen eines weiteren Signals mit einer weiteren Frequenz auf. Die weitere Frequenz ist von der ersten Frequenz verschieden. Die weitere Frequenz kann ebenfalls veränderbar, insbesondere einstellbar, sein. So kann die Frequenz des mindestens einen weiteren Signals in einem bestimmten Frequenzbereich veränderbar sein.The device further comprises a further signal source for generating a further signal with a further frequency. The other frequency is different from the first frequency. The further frequency can also be changed, in particular adjustable. Thus, the frequency of the at least one further signal in a certain frequency range can be changed.

Das weitere Signal kann insbesondere ein Ultraschallsignal sein. So kann die zweite Signalquelle zumindest ein Piezoelement zur Erzeugung des weiteren Signals umfassen.The further signal may in particular be an ultrasound signal. Thus, the second signal source may comprise at least one piezoelectric element for generating the further signal.

Das erste und das weitere Signal ist derart in das Untersuchungsobjekt einkoppelbar, dass sich das erste und weitere Signal in zumindest einem Teilbereich des Untersuchungsobjekts überlagern. Somit kann die weitere Signalquelle derart angeordnet und/oder ausgebildet sein, dass das erzeugte weitere Signal in das Untersuchungsobjekt entsprechend einkoppelbar ist. Insbesondere kann auch das weitere Signal in das Untersuchungsobjekt eingestrahlt werden. Auch kann die Vorrichtung mindestens ein Mittel zur entsprechenden Einkopplung des erzeugten weiteren Signals in das Untersuchungsobjekt umfassen.The first and the further signal can be coupled into the examination subject such that the first and further signals are superimposed in at least one partial area of the examination subject. Thus, the further signal source can be arranged and / or designed such that the generated further signal can be coupled into the examination subject correspondingly. In particular, the further signal can also be radiated into the examination subject. The device may also comprise at least one means for corresponding coupling of the generated further signal into the examination subject.

Der Begriff „Überlagern” kann ein räumliches Überlagern bedeuten. Insbesondere kann „Überlagern” aber bedeuten, dass die beiden Signale derart in das Untersuchungsobjekt eingekoppelt werden, dass mindestens eine Signaleigenschaft des ersten Signals bei Anwesenheit des weiteren Signals verändert wird. Die Signaleigenschaft kann insbesondere eine Strahlrichtung des ersten Signals oder eines Anteils davon sein. So kann die mindestens eine Signaleigenschaft des ersten Signals durch das weitere Signal oder durch Effekte, die das zweite Signal im Untersuchungsobjekt bewirkt, verändert werden. Insbesondere kann das erste Signal durch das weitere Signal gestreut werden.The term "overlay" can mean a spatial overlay. In particular, however, "overlaying" can mean that the two signals are coupled into the examination object in such a way that at least one signal property of the first signal is changed in the presence of the further signal. In particular, the signal property may be a beam direction of the first signal or a portion thereof. Thus, the at least one signal property of the first signal can be changed by the further signal or by effects which causes the second signal in the examination subject. In particular, the first signal can be scattered by the further signal.

Hierbei kann das erste und das weitere Signal derart in das Untersuchungsobjekt eingekoppelt werden, dass sich die Signale unter einem vorbestimmten oder bestimmbaren Schnittwinkel schneiden. Der Schnittwinkel kann hierbei einen Winkel zwischen den Ausbreitungsrichtungen der Signale bezeichnen. Der Schnittwinkel ist hierbei ungleich 90°. Bevorzugt weicht der Winkel jedoch maximal um vorbestimmtes geringes Maß von 90° ab, beispielsweise um nicht mehr als 0.1°, 0.2°, 0.5° oder 1°. Beispielsweise kann der Schnittwinkel 89.9° betragen. Alternativ kann der Schnittwinkel in einem Bereich um 90° herum liegen, beispielsweise in einem Bereich von 45° bis 135°, jedoch nicht 90° entsprechen.In this case, the first and the further signal can be coupled into the examination subject such that the signals intersect at a predetermined or determinable intersection angle. The cutting angle may in this case designate an angle between the propagation directions of the signals. The cutting angle is not equal to 90 °. Preferably, however, the angle deviates at most by a predetermined small amount of 90 °, for example by not more than 0.1 °, 0.2 °, 0.5 ° or 1 °. For example, the cutting angle can be 89.9 °. Alternatively, the cutting angle may be in a range around 90 °, for example, in a range of 45 ° to 135 °, but not 90 °.

Der Schnittwinkel kann hierbei veränderbar, insbesondere einstellbar, sein. Hierzu kann z. B. eine Lage und/oder Ausrichtung der ersten und/oder der weiteren Signalquelle verändert werden, beispielsweise manuell und/oder aktorgestützt.The cutting angle can in this case be changeable, in particular adjustable. For this purpose, z. B. a position and / or orientation of the first and / or the other signal source to be changed, for example, manually and / or actuator-supported.

Weiter umfasst die Vorrichtung eine Einrichtung zur Erfassung einer Intensität eines gestreuten Anteils des ersten Signals, wobei der gestreute Anteil ein durch das weitere Signal gestreuter Anteil des ersten Signals ist. Das Merkmal, dass ein Anteil des ersten Signals durch das weitere Signal gestreut wird, umfasst hierbei den Fall, dass ein Anteil des ersten Signals durch Effekte, die durch das zweite Signal im Untersuchungsobjekt bewirkt werden, gestreut wird. Insbesondere kann das erste Signal aufgrund von Dichteschwankungen im Untersuchungsobjekt gestreut werden, wobei die Dichteschwankungen durch das weitere Signal bewirkt werden. Durch die Dichteschwankungen kann insbesondere ein so genanntes Dichte- oder Schallgitter im Untersuchungsobjekt ausgebildet werden.The apparatus further comprises means for detecting an intensity of a scattered portion of the first signal, the scattered portion being a portion of the first signal dispersed by the further signal. The feature that a portion of the first signal is scattered by the further signal in this case comprises the case that a portion of the first signal is scattered by effects that are caused by the second signal in the examination subject. In particular, the first signal can be scattered due to density fluctuations in the examination subject, the density fluctuations being caused by the further signal. Due to the density fluctuations, in particular a so-called density or sound grid can be formed in the examination subject.

Alternativ oder kumulativ umfasst die Vorrichtung eine Einrichtung zur Erfassung einer Intensität eines nicht-gestreuten Anteils des ersten Signals, wobei der nicht-gestreute Anteil ein nicht durch das weitere Signal gestreuter Anteil des ersten Signals ist.Alternatively or cumulatively, the apparatus comprises means for detecting an intensity of a non-scattered portion of the first signal, the non-scattered portion being a portion of the first signal not scattered by the further signal.

Es ist möglich, dass eine gemeinsame Einrichtung zur Erfassung einer Intensität sowohl die Intensität des gestreuten Anteils als auch des nicht-gestreuten Anteils erfasst, wobei dann die Intensität des gestreuten Anteils und/oder des nicht-gestreuten Anteils aus der Gesamtintensität bestimmt werden kann, z. B. rechnerisch.It is possible that a common means for detecting an intensity detects both the intensity of the scattered fraction and the non-scattered fraction, and then the intensity of the scattered fraction and / or the non-scattered fraction can be determined from the total intensity, e.g. , B. mathematically.

Auch kann entweder eine Einrichtung zur Erfassung einer Intensität des gestreuten Anteils oder eine Einrichtung zur Erfassung einer Intensität des nicht-gestreuten Anteils vorgesehen sein, wobei die Einrichtung zur Erfassung einer Intensität des gestreuten Anteils nur die Intensität des gestreuten Anteils erfasst, wobei die Einrichtung zur Erfassung einer Intensität des nicht-gestreuten Anteils nur die Intensität des nicht-gestreuten Anteils erfasst. Selbstverständlich können auch sowohl eine Einrichtung zur Erfassung einer Intensität des gestreuten Anteils oder eine Einrichtung zur Erfassung einer Intensität des nicht-gestreuten Anteils vorgesehen sein, wobei die Einrichtung zur Erfassung einer Intensität des gestreuten Anteils nur die Intensität des gestreuten Anteils erfasst, wobei die Einrichtung zur Erfassung einer Intensität des nicht-gestreuten Anteils nur die Intensität des nicht-gestreuten Anteils erfasst. Also, either means for detecting an intensity of the scattered portion or means for detecting an intensity of the non-scattered portion may be provided, wherein the means for detecting an intensity of the scattered portion detects only the intensity of the scattered portion, the means for detecting an intensity of the non-scattered share, only the intensity of the non-scattered share. Of course, both means for detecting an intensity of the scattered portion or means for detecting an intensity of the non-scattered portion may be provided, wherein the means for detecting an intensity of the scattered portion detects only the intensity of the scattered portion, wherein the means for Recording an intensity of the non-scattered portion only the intensity of the non-scattered share recorded.

Insbesondere kann eine Einrichtung zur Erfassung der Intensität derart ausgebildet und/oder angeordnet sein, dass nur die Intensität des gestreuten Anteils oder nur des nicht-gestreuten Anteils erfassbar ist.In particular, a device for detecting the intensity can be designed and / or arranged such that only the intensity of the scattered fraction or only of the non-scattered fraction can be detected.

Die Einrichtung zur Erfassung der Intensität kann dann ein Ausgangssignal erzeugen, welches die Intensität repräsentiert.The means for detecting the intensity may then generate an output signal representing the intensity.

Wie nachfolgend noch näher erläutert, kann die Frequenz des ersten Signals und/oder die Frequenz des weiteren Signals und/oder der Schnittwinkel verändert werden, bis die erfasste Intensität des gestreuten Anteils maximal ist und/oder die Intensität des nicht-gestreuten Anteils minimal ist. Ist die Frequenz veränderbar, so ist selbstverständlich auch die zur Frequenz korrespondierende Wellenlänge veränderbar. Weiter kann die mindestens eine mechanische Eigenschaft in Abhängigkeit einer Frequenz bzw. Wellenlänge des ersten Signals und/oder einer Frequenz bzw. Wellenlänge des weiteren Signals und/oder des Schnittwinkels bestimmbar sein, für die die erfasste Intensität des gestreuten Anteils maximal ist und/oder die Intensität des nicht-gestreuten Anteils minimal ist.As explained in more detail below, the frequency of the first signal and / or the frequency of the further signal and / or the intersection angle can be changed until the detected intensity of the scattered component is maximum and / or the intensity of the non-scattered component is minimal. If the frequency can be changed, it goes without saying that the wavelength corresponding to the frequency can also be changed. Furthermore, the at least one mechanical property can be determinable as a function of a frequency or wavelength of the first signal and / or a frequency or wavelength of the further signal and / or the intersection angle for which the detected intensity of the scattered component is maximum and / or the Intensity of the non-scattered portion is minimal.

Weiterhin kann die Vorrichtung eine Auswerteeinrichtung zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaft umfassen. Mittels der Auswerteeinrichtung kann die Intensität des gestreuten Anteils und/oder des nicht-gestreuten Anteils des ersten Signals auswertbar und die vorhergehend beschriebene Bestimmung der mechanische Eigenschaft durchführbar sein.Furthermore, the device may comprise an evaluation device for determining the mechanical property. By means of the evaluation device, the intensity of the scattered component and / or the non-scattered component of the first signal can be evaluated and the previously described determination of the mechanical property can be carried out.

Die Erfindung nutzt die Interferenz von Wellen des ersten Signals bei Streuung durch das weitere Signal, insbesondere durch das vom weiteren Signal im Untersuchungsobjekt erzeugte Dichtegitter. Es kann davon ausgegangen werden, dass die Intensität des gestreuten Anteils maximal ist und/oder die Intensität des nicht-gestreuten Anteils minimal ist, wenn die so genannte Bragg-Bedingung erfüllt ist. In diesem Fall kann aus der Bragg-Bedingung in Abhängigkeit der Wellenlänge des ersten Signals, eines Schnittwinkels der Signale sowie einer gewünschte Ordnungszahl die Wellenlänge des weiteren Signals im Untersuchungsobjekt bestimmt werden. Die Wellenlänge des ersten Signals, des Schnittwinkels der Signale sowie die Ordnungszahl können bekannt oder mittels geeigneter Verfahren bestimmbar sein. Die Ordnungszahl kann vorzugsweise Eins betragen.The invention uses the interference of waves of the first signal when scattered by the further signal, in particular by the density grating generated by the further signal in the examination subject. It can be assumed that the intensity of the scattered portion is maximum and / or the intensity of the non-scattered portion is minimal when the so-called Bragg condition is satisfied. In this case, the wavelength of the further signal in the examination subject can be determined from the Bragg condition as a function of the wavelength of the first signal, an intersection angle of the signals and a desired ordinal number. The wavelength of the first signal, the intersection angle of the signals and the ordinal number can be known or determinable by means of suitable methods. The ordinal number may preferably be one.

In Abhängigkeit der Wellenlänge des ersten Signals, der Frequenz des weiteren Signals, des Schnittwinkels sowie einer Ordnungszahl kann dann die Ausbreitungsgeschwindigkeit des weiteren Signals im Untersuchungsobjekt bestimmt werden. Weiter kann in Abhängigkeit der Ausbreitungsgeschwindigkeit die mechanische Eigenschaft bestimmt werden. Vorzugsweise kann als mechanische Eigenschaft der Kompressionsmodul bestimmt werden, welcher in Abhängigkeit der Ausbreitungsgeschwindigkeit und einer Dichte des Untersuchungsobjekts bestimmt werden kann. Die Dichte kann bekannt oder mittels eines geeigneten Verfahrens bestimmbar sein.Depending on the wavelength of the first signal, the frequency of the further signal, the intersection angle and an ordinal number, the propagation speed of the further signal in the examination object can then be determined. Furthermore, depending on the propagation velocity, the mechanical property can be determined. Preferably, the mechanical modulus of the compression modulus can be determined, which can be determined as a function of the propagation velocity and a density of the examination subject. The density may be known or determinable by a suitable method.

Wie nachfolgend noch näher erläutert, kann das erste Signal ein Lasersignal und das weitere Signal ein Ultraschallsignal sein. Die nachfolgenden Ausführungen sind auf diese Signale bezogenen, können jedoch als beispielhaft für die Verwendung beliebiger Signale verstanden werden. Das Untersuchungsobjekt kann mit Ultraschallwellen beaufschlagt werden, sodass im Gewebe ein sogenanntes Schallgitter erzeugt wird. Dieses Schallgitter besteht in den Dichteschwankungen einer das Untersuchungsobjekt durchlaufenden Schallwelle. Die Schallwelle bewirkt im Untersuchungsobjekt eine periodische Änderung der Dichte und damit eine periodische Modulation des Brechungsindexes. Die Linien des Gitters sind voneinander mit einem Abstand, der einer Wellenlänge λ_US der Ultraschallwelle entspricht, beabstandet. Dabei ist die Wellenlänge λ_US mit der Schallgeschwindigkeit (Ausbreitungsgeschwindigkeit) c_US und der Schallfrequenz f_us wie folgt verknüpft: λ_US = c_US/f_US (Formel 1). As explained in more detail below, the first signal may be a laser signal and the further signal may be an ultrasound signal. The following explanations are related to these signals, but may be understood as exemplary of the use of any signals. The examination object can be acted upon by ultrasonic waves, so that a so-called sound grid is generated in the tissue. This sound grid consists in the density fluctuations of a sound wave passing through the object under investigation. The sound wave causes in the examination object a periodic change in density and thus a periodic modulation of the refractive index. The lines of the grating are spaced from each other by a distance corresponding to a wavelength λ _{US of} the ultrasonic wave. The wavelength λ _{US is} linked to the speed of sound (propagation velocity) c _US and the sound frequency f _us as follows: λ _US = c _US / f _US (formula 1).

Wird nun in das Untersuchungsobjekt das Lasersignal eingestrahlt, so wird das Lasersignal durch die Dichteschwankungen gestreut. Unter Einhaltung der Bragg-Bedingung lässt sich ein mathematischer Zusammenhang zwischen der Wellenlänge λ des einfallenden Laserstrahls und der Wellenlänge λ_US des Ultraschallsignals herleiten: λ_US = mλ/(2sin(90° – α)) (Formel 2) wobei α der Schnittwinkel zwischen Ultraschallsignal und Lasersignal ist und m eine natürliche Zahl ist, die die gewünschte Beugungsordnung angibt. Die Zahl m wird hierbei vorzugsweise als Eins angenommen.If now the laser signal is irradiated into the examination object, the laser signal is scattered by the density fluctuations. In compliance with the Bragg condition, a mathematical relationship between the wavelength λ of the incident laser beam and the wavelength λ _{US of} the ultrasonic signal can be derived: λ _US = mλ / (2sin (90 ° -α)) (formula 2) where α is the intersection angle between the ultrasonic signal and the laser signal and m is a natural number indicating the desired diffraction order. The number m is hereby preferably assumed to be one.

Ist die Bragg-Bedingung erfüllt, führt dies zu einer Interferenzverstärkung des gestreuten Lasersignals. Um die Bragg-Bedingung zu erfüllen, können die Wellenlänge des Ultraschallsignals, die Wellenlänge des Lasersignals und/oder der Schnittwinkel α verändert werden. Ist einer dieser Parameter oder sind mehrere oder alle Parameter derart eingestellt, dass die Intensität des gestreuten Lasersignals maximal ist, dann lässt sich aus der Frequenz des Lasersignals die Schallgeschwindigkeit im Untersuchungsobjekt berechnen, nämlich durch c_US = mλf_US/(2sin(90° – α)) (Formel 3) If the Bragg condition is satisfied, this leads to interference amplification of the scattered laser signal. In order to fulfill the Bragg condition, the wavelength of the ultrasonic signal, the wavelength of the laser signal and / or the cutting angle α can be changed. If one of these parameters or several or all parameters are set such that the intensity of the scattered laser signal is maximum, then the speed of sound in the examination subject can be calculated from the frequency of the laser signal, namely by c _US = mλf _US / (2sin (90 ° -α)) (formula 3)

Daraus lässt sich eine mechanische Eigenschaft des Gewebes, z. B. der Kompressionsmodul, durch K = (c_US^2 × ρ) (Formel 4) berechnen, wobei ρ die Dichte des Untersuchungsobjekts bezeichnet.This results in a mechanical property of the tissue, for. B. the compression module, by K = (c _US ^ 2 × ρ) (formula 4) where ρ denotes the density of the examination object.

Insgesamt ermöglicht die vorgeschlagene Vorrichtung eine einfache und zeitlich schnell vorzubereitende als auch durchzuführende Bestimmung mindestens einer mechanischen Eigenschaft des Untersuchungsobjekts.Overall, the proposed device enables a simple determination of at least one mechanical property of the examination object which is to be quickly prepared as well as carried out.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mindestens ein Mittel zur Signalführung und/oder -formung des ersten Signals. Selbstverständlich kann die Vorrichtung auch ein oder mehrere Mittel zur Signalführung und/oder ein oder mehrere Mittel zur Signalformung aufweisen.In a further embodiment, the device comprises at least one means for signal routing and / or shaping of the first signal. Of course, the device may also include one or more signal routing means and / or one or more signal shaping means.

Durch das mindestens eine Mittel zur Signalführung und/oder -formung kann das erste Signal in einen gewünschten Teilbereich des Untersuchungsobjekts mit einer gewünschten Ausbreitungsrichtung eingekoppelt werden. Durch ein Mittel zur Signalführung kann z. B. eine Signalausbreitungsrichtung geändert werden. Durch ein Mittel zur Signalformung kann das Signal z. B. gestreut oder gebündelt werden.By means of the at least one means for signal routing and / or shaping, the first signal can be coupled into a desired subarea of the examination object with a desired propagation direction. By a means for signal management z. B. a signal propagation direction can be changed. By means of signal shaping, the signal z. B. scattered or bundled.

Wenn es sich bei dem ersten Signal um ein Lasersignal handelt, dann kann das Mittel zur Signalführung ein Mittel zur Strahlführung des Lasersignals sein. Dieses Mittel kann z. B. als eine Glasfaser ausgebildet sein oder eine Glasfaser umfassen. Auch kann das Mittel mindestens ein Prisma, eine Linse und/oder mindestens einen Reflektor, beispielsweise einen Spiegel, umfassen. Das Mittel kann direkt oder indirekt, z. B. über ein Kontaktmedium, auf eine Oberfläche des Untersuchungsobjekts aufsetzbar sein. Das Kontaktmedium kann z. B. Ultraschallgel sein.If the first signal is a laser signal, then the means for signal routing can be a means for beam guidance of the laser signal. This agent may, for. B. may be formed as a glass fiber or comprise a glass fiber. The means may also comprise at least one prism, one lens and / or at least one reflector, for example a mirror. The agent may be directly or indirectly, e.g. B. via a contact medium, be placed on a surface of the examination object. The contact medium may, for. B. be ultrasound gel.

Weiter kann das Mittel zur Signalführung und/oder -formung eine Öffnung oder eine Ausnehmung aufweisen oder ausbilden, in der das Untersuchungsobjekt anordenbar ist. Alternativ kann das mindestens eine Mittel zur Signalführung und/oder -formung an einem Tragelement angeordnet sein, wobei das Tragelement die Öffnung oder Ausnehmung aufweist. In diesem Fall kann auch das Tragelement direkt oder indirekt, z. B. über ein Kontaktmedium, auf die Oberfläche des Untersuchungsobjekts aufsetzbar sein.Furthermore, the means for signal guidance and / or shaping can have or form an opening or a recess in which the examination subject can be arranged. Alternatively, the at least one means for signal guiding and / or shaping can be arranged on a support element, wherein the support element has the opening or recess. In this case, the support member directly or indirectly, z. B. via a contact medium, be placed on the surface of the examination object.

Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass das erste Signal in einen gewünschten Teilbereich des Untersuchungsobjekts mit einer gewünschten Ausbreitungsrichtung eingekoppelt werden kann.This advantageously results in that the first signal can be coupled into a desired subarea of the examination object with a desired propagation direction.

Selbstverständlich kann die Vorrichtung auch mindestens ein Mittel zur Signalführung und/oder -formung des weiteren Signals aufweisen. Dieses kann die vorhergehend bezüglich des Mittels zur Signalführung und/oder -formung des ersten Signals erläuterten Eigenschaften aufweisen.Of course, the device may also have at least one means for signal routing and / or shaping of the further signal. This may have the properties explained above with regard to the means for signal routing and / or shaping of the first signal.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Mittel zur Strahlführung des ersten Signals ein Gonioskop oder ist als Gonioskop ausgebildet. Ein Gonioskop kann auch als Kontaktglas bezeichnet werden. Das Gonioskop kann hierbei ein oder mehrere reflektierende(n) Bereich(e) aufweisen. Ein reflektierender Bereich kann z. B. durch einen Spiegel ausgebildet werden. In diesem Fall kann das Gonioskop auch als Spiegelgonioskop bezeichnet werden. Ein reflektierender Bereich kann derart angeordnet und/oder ausgebildet sein, dass das auf den reflektierenden Bereich eingestrahlte erste Signal unter einem gewünschten Reflexionswinkel reflektiert wird. Der Reflexionswinkel kann beispielsweise 89,9° oder auch 90° betragen. Anwendungsabhängig können selbstverständlich aber auch andere Reflexionswinkel bereitgestellt werden. Wichtig ist, dass der Reflexionswinkel derart gewählt wird, dass sich ein Schnittwinkel ungleich 90° ergibt.In a further embodiment, the means for beam guidance of the first signal comprises a gonioscope or is designed as a gonioscope. A gonioscope can also be called a contact lens. The gonioscope may here comprise one or more reflective area (s). A reflective area may, for. B. be formed by a mirror. In this case, the gonioscope may also be referred to as a mirror gonioscope. A reflective region may be arranged and / or formed such that the first signal irradiated onto the reflective region is reflected at a desired reflection angle. The reflection angle can be, for example, 89.9 ° or even 90 °. Of course, depending on the application, other angles of reflection can also be provided. It is important that the reflection angle is chosen such that a cutting angle not equal to 90 ° results.

Das Gonioskop kann eine zentrale Öffnung aufweisen, in der das Untersuchungsobjekt, beispielsweise das Auge, anordenbar ist. In diesem Fall kann der mindestens eine reflektierende Bereich um die Öffnung herum angeordnet sein.The gonioscope may have a central opening in which the examination object, for example the eye, can be arranged. In this case, the at least one reflective area may be arranged around the opening.

Durch das Gonioskop kann dann das erste Signal im Wesentlichen senkrecht zu einer zentralen Symmetrieachse des Untersuchungsobjekts in dieses eingekoppelt werden. Ist das Untersuchungsobjekt ein Auge, so kann die zentrale Symmetrieachse die Pupillenachse sein.By the gonioscope then the first signal can be coupled into this substantially perpendicular to a central axis of symmetry of the examination subject. If the examination subject is an eye, then the central axis of symmetry may be the pupil axis.

Das erste Signal kann über weitere Mittel zur Strahlführung des ersten Signals, z. B. eine Glasfaser, in das Gonioskop einkoppelbar oder einstrahlbar sein. The first signal can be transmitted via further means for beam guidance of the first signal, z. As a glass fiber, can be coupled or einstrahlbar in the gonioscope.

Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache und zuverlässige Einkopplung des ersten Signals in das Untersuchungsobjekt, sodass ein gewünschter Schnittwinkel mit dem weiteren Signal gewährleistet werden kann.This results in an advantageous manner a simple and reliable coupling of the first signal in the examination subject, so that a desired cutting angle can be ensured with the other signal.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Einrichtung zur Erfassung einer Intensität mindestens eine Photodiode. Insbesondere kann eine Einrichtung zur Erfassung der Intensität des gestreuten Anteils als auch eine Einrichtung zur Erfassung des nicht-gestreuten Anteils jeweils mindestens eine oder genau eine Photodiode umfassen.In a further embodiment, the means for detecting an intensity comprises at least one photodiode. In particular, a device for detecting the intensity of the scattered component as well as a device for detecting the non-scattered component may each comprise at least one or exactly one photodiode.

Die mindestens eine oder genau eine Photodiode oder eine Anordnung mehrerer Photodioden kann hierbei derart ausgebildet und/oder angeordnet sein, dass nur der gestreute Anteil oder nur der nicht-gestreute Anteil des ersten Signals durch die Photodiode(n) erfasst wird.The at least one or exactly one photodiode or an arrangement of a plurality of photodiodes can in this case be designed and / or arranged such that only the scattered component or only the non-scattered component of the first signal is detected by the photodiode (s).

Bei einer Einrichtung zur Erfassung der Intensität des nicht-gestreuten Anteils können mindestens zwei oder mehrere Photodioden derart beabstandet angeordnet werden, dass der nicht-gestreute Anteil des ersten Signals zwischen diesen Photodioden hindurchstrahlt, ohne von den Photodioden erfasst zu werden.In a device for detecting the intensity of the non-scattered component, at least two or more photodiodes can be arranged at a distance such that the non-scattered component of the first signal radiates between these photodiodes without being detected by the photodiodes.

Bei einer Einrichtung zur Erfassung der Intensität des gestreuten Anteils kann, wie nachfolgend noch näher erläutert, auch ein Filterelement optisch vor der/den Photodiode(n) angeordnet sein, welches nur den gestreuten Anteil des ersten Signals durchlässt.In a device for detecting the intensity of the scattered component, as will be explained in more detail below, a filter element may also be arranged visually in front of the photodiode (s), which transmits only the scattered component of the first signal.

Eine Einrichtung zur Erfassung der Intensität des gestreuten als auch des nicht-gestreuten Anteils kann mindestens zwei Photodioden umfassen, wobei eine der Photodioden den gestreuten Anteil und eine Photodiode den nicht-gestreuten Anteil erfasst.A means for detecting the intensity of the scattered as well as the non-scattered portion may comprise at least two photodiodes, wherein one of the photodiodes detects the scattered portion and a photodiode detects the non-scattered portion.

Selbstverständlich kann aber auch ein anderer ein- oder zweidimensionaler Sensor verwendet werden, der die Intensität des gestreuten ersten Signals erfasst und ein davon abhängiges Ausgangssignal erzeugt. Auch kann die Einrichtung zur Erfassung der Intensität eine Gesamtintensität des gestreuten als auch des nicht-gestreuten Anteils erfassen, wobei ein Auswertemittel der Einrichtung zur Erfassung der Intensität des gestreuten Anteils dann die Intensität des gestreuten Anteils aus der Gesamtintensität bestimmt. Denkbar ist z. B. dass die Einrichtung zur Erfassung ein Array von mehreren Photodioden, insbesondere einen CCD-Chip oder einen CMOS-Chip, umfasst.Of course, however, another one or two-dimensional sensor can be used which detects the intensity of the scattered first signal and generates a dependent output signal. Also, the means for detecting the intensity may detect an overall intensity of the scattered as well as the non-scattered portion, wherein an evaluation means of the means for detecting the intensity of the scattered fraction then determines the intensity of the scattered fraction from the total intensity. It is conceivable z. B. that the means for detecting an array of a plurality of photodiodes, in particular a CCD chip or a CMOS chip comprises.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mindestens ein Filterelement zum Filtern des gestreuten Anteils und/oder des nicht-gestreuten Anteils des ersten Signals.In a further embodiment, the device comprises at least one filter element for filtering the scattered portion and / or the non-scattered portion of the first signal.

Das mindestens eine Filterelement kann insbesondere dazu dienen, den nicht durch das weitere Signal gestreuten Anteil des ersten Signals, der durch das Untersuchungsobjekt hindurchstrahlt, aus der Signalgesamtheit herauszufiltern. Herausfiltern kann bedeuten, dass eine Intensität des nicht-gestreuten Anteils reduziert, insbesondere vollständig eliminiert wird. In diesem Fall wird nur der gestreute Anteil des ersten Signals von der Einrichtung zur Erfassung der Intensität des ersten Signals detektiert. Das mindestens eine Filterelement kann beispielsweise ein optisches Filterelement sein. Denkbar sind z. B. dem Fachmann bekannte räumlich-optische Filter. Das Filterelement kann dabei ein Teil der Einrichtung zur Erfassung des gestreuten Anteils des ersten Signals sein.The at least one filter element can in particular serve to filter out the portion of the signal signal which is not scattered by the further signal and which radiates through the examination object. Filtering out can mean that an intensity of the non-scattered portion is reduced, in particular completely eliminated. In this case, only the scattered portion of the first signal is detected by the means for detecting the intensity of the first signal. The at least one filter element may for example be an optical filter element. Conceivable z. B. known in the art spatial-optical filter. The filter element may be part of the device for detecting the scattered portion of the first signal.

Entsprechend kann das mindestens eine Filterelement dazu dienen, den durch das weitere Signal gestreuten Anteil des ersten Signals, der durch das Untersuchungsobjekt hindurchstrahlt, aus der Signalgesamtheit herauszufiltern. In diesem Fall wird nur der nicht-gestreute Anteil des ersten Signals von der Einrichtung zur Erfassung der Intensität des ersten Signals detektiert.Correspondingly, the at least one filter element can serve to filter out from the signal aggregate the portion of the first signal which is scattered by the further signal and which radiates through the examination subject. In this case, only the non-scattered portion of the first signal is detected by the means for detecting the intensity of the first signal.

In einer weiteren Ausführungsform ist das mindestens eine Filterelement als eine inverse Lochblende ausgebildet. Auch kann das Filterelement eine inverse Lochblende umfassen. Die inverse Lochblende kann eine Einrichtung bezeichnen, die in einem zentralen Bereich undurchlässig oder wenig durchlässig für das erste Signal, welches das Untersuchungsobjekt durchstrahlt, ist. Um den zentralen Bereich herum kann ein für das erste Signal durchlässiger Bereich angeordnet sein. Eine Größe, beispielsweise ein Durchmesser des zentralen Bereichs, kann derart gewählt sein, dass der nicht durch das weitere Signal gestreute Anteil nicht durch den zentralen Bereich der inversen Lochblende strahlen kann. Der durch das weitere Signal gestreute Anteil kann neben dem zentralen Bereich durch die inverse Lochblende strahlen. Selbstverständlich ist bei der Anwendung das Filterelement dementsprechend zu positionieren.In a further embodiment, the at least one filter element is designed as an inverse pinhole. Also, the filter element may comprise an inverse pinhole. The inverse pinhole may denote a device which is impermeable or poorly transparent in a central region for the first signal which irradiates the examination subject. Around the central region, a region permeable to the first signal can be arranged. A size, for example a diameter of the central region, may be chosen such that the portion not scattered by the further signal can not radiate through the central region of the inverse pinhole. The portion scattered by the further signal may radiate through the inverse pinhole next to the central area. Of course, the filter element is to be positioned accordingly in the application.

Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache Filterung des gestreuten Anteils.This results in an advantageous manner, a simple filtering of the scattered share.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Signal ein Infrarotsignal, insbesondere IR-Lasersignal. Die Frequenz des ersten Signals entspricht insbesondere einer Wellenlänge von 600 nm bis 1400 nm.In a preferred embodiment, the first signal is an infrared signal, in particular IR laser signal. The frequency of the first signal corresponds in particular a wavelength of 600 nm to 1400 nm.

Alternativ, bevorzugt aber kumulativ, ist das weitere Signal ein Ultraschallsignal. Die Frequenz des weiteren Signals liegt insbesondere im Bereich von 1 MHz bis 100 MHz.Alternatively, but preferably cumulatively, the further signal is an ultrasound signal. The frequency of the further signal is in particular in the range of 1 MHz to 100 MHz.

In diesem Fall kann die erste Signalquelle eine Einrichtung zur Erzeugung von Laserlicht sein, während die weitere Signalquelle eine Signalquelle zur Erzeugung von Ultraschallsignalen ist.In this case, the first signal source may be a device for generating laser light, while the further signal source is a signal source for generating ultrasound signals.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Positioniereinrichtung zum Positionieren der ersten Signalquelle. Die Positioniereinrichtung kann die erste Signalquelle entlang genau einer oder entlang mehrere Raumrichtungen positionieren. Insbesondere kann die erste Signalquelle senkrecht zu einer Richtung, die parallel zu der vorhergehend erläuterten zentralen Symmetrieachse des Untersuchungsobjekts orientiert ist, positionierbar sein. In Zusammenwirken mit dem ebenfalls vorhergehend erläuterten Gonioskop kann somit eine Einkopplung des ersten Signals in das Untersuchungsobjekt in verschiedenen Tiefenebenen erfolgen, wobei die Tiefe entlang der zentralen Symmetrieachse erfasst wird.In a further embodiment, the device comprises a positioning device for positioning the first signal source. The positioning device may position the first signal source along one or more spatial directions. In particular, the first signal source can be positioned perpendicular to a direction which is oriented parallel to the previously explained central axis of symmetry of the examination subject. In interaction with the gonioscope, which has also been explained above, coupling of the first signal into the examination object can therefore take place in different depth planes, the depth being detected along the central axis of symmetry.

Die Positioniereinrichtung kann sowohl mechanisch als auch elektrisch betrieben werden. Z. B. kann die Positioniereinrichtung als ein XY-Tisch ausgebildet sein, der mechanisch oder elektrisch gesteuert werden kann. Durch das Positionieren der ersten Signalquelle kann ein ortsaufgelöstes Bestimmen der mechanischen Eigenschaft erfolgen, insbesondere ein zweidimensionales Abrastern des Objekts. In diesem Fall kann das erste Signal also in vorteilhafter Weise in verschiedene Bereiche des Untersuchungsobjekts eingekoppelt werden.The positioning device can be operated both mechanically and electrically. For example, the positioning device may be formed as an XY table, which may be mechanically or electrically controlled. By positioning the first signal source, a spatially resolved determination of the mechanical property can take place, in particular a two-dimensional scanning of the object. In this case, the first signal can thus be advantageously coupled into different regions of the examination subject.

In einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Einkopplung des weiteren Signals in das Untersuchungsobjekt mit einer vorbestimmten Einkopplungsfrequenz. Die Einkopplungsfrequenz gibt hierbei eine Häufigkeit von Startzeitpunkten einer Einkopplung des weiteren Signals in das Untersuchungsobjekt pro einer festen Zeiteinheit, beispielsweise pro Sekunde, an. Ab dem Startzeitpunkt kann das weitere Signal dann für eine vorbestimmte Zeitdauer in das Untersuchungsobjekt eingekoppelt werden. Auch kann die Einkopplungsfrequenz eine Häufigkeit von Startzeitpunkten einer Erzeugung des weiteren Signals in das Untersuchungsobjekt pro einer festen Zeiteinheit, beispielsweise pro Sekunde, angeben.In a further embodiment, the coupling of the further signal into the examination subject takes place with a predetermined coupling frequency. The coupling frequency in this case indicates a frequency of start times of a coupling of the further signal into the examination object per one fixed time unit, for example per second. From the start time, the further signal can then be coupled into the examination subject for a predetermined period of time. Also, the injection frequency may indicate a frequency of start times of generation of the further signal into the examination subject per one fixed time unit, for example per second.

Hierzu kann die Vorrichtung beispielsweise eine Frequenz-Generatoreinrichtung umfassen. Die Frequenz-Generatoreinrichtung kann ein Ausgangssignal erzeugen, dass die Einkopplungsfrequenz kodiert. Beispielsweise kann eine Grundfrequenz des Ausgangssignals der Frequenz-Generatoreinrichtung der Einkopplungsfrequenz entsprechen. Das Ausgangssignal kann insbesondere ein Sinussignal oder ein Rechtecksignal sein. Das weitere Signal kann mit dem Ausgangssignal moduliert werden. Die Modulation kann insbesondere eine Amplitudenmodulation sein. In diesem Fall kann die Einkopplungsfrequenz der Modulationsfrequenz des weiteren Signals entsprechen. Somit entspricht die Frequenz, mit der das erste Signal durch das weitere Signal gestreut wird ebenfalls der Einkopplungsfrequenz. Mit anderen Worten entspricht die Modulationsfrequenz des weiteren Signals der Modulationsfrequenz des gestreuten als auch des nicht gestreuten Anteils des ersten Signals.For this purpose, the device may comprise, for example, a frequency generator device. The frequency generator means may generate an output signal encoding the launch frequency. For example, a fundamental frequency of the output signal of the frequency generator means may correspond to the injection frequency. The output signal may in particular be a sinusoidal signal or a rectangular signal. The further signal can be modulated with the output signal. The modulation may in particular be an amplitude modulation. In this case, the injection frequency may correspond to the modulation frequency of the further signal. Thus, the frequency at which the first signal is scattered by the further signal also corresponds to the launch frequency. In other words, the modulation frequency of the further signal corresponds to the modulation frequency of the scattered as well as the non-scattered component of the first signal.

Die Frequenz des Ausgangssignals ist insbesondere kleiner ist als die Frequenz des weiteren Signals.The frequency of the output signal is in particular smaller than the frequency of the further signal.

Durch eine nicht-dauerhafte Einkopplung des weiteren Signals kann in vorteilhafter Weise der durch das weitere Signal gestreute Anteil leichter identifiziert werden, da eine Streuung ebenfalls nur mit der Einkopplungsfrequenz erfolgt.By a non-permanent coupling of the further signal, the proportion scattered by the further signal can be identified more easily in an advantageous manner, since scattering also takes place only with the coupling-in frequency.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Lock-In-Verstärkereinrichtung zur Verstärkung des gestreuten Anteils auf. Die Frequenz des Referenzsignals der Lock-In-Verstärkereinrichtung entspricht der Einkopplungsfrequenz. Die Lock-In-Verstärkereinrichtung kann hierbei signaltechnisch mit der Einrichtung zur Erfassung einer Intensität des gestreuten Anteils gekoppelt sein. Auch die vorhergehend erläuterte Frequenz-Generatoreinrichtung kann signaltechnisch mit der Lock-In-Verstärkereinrichtung gekoppelt sein, insbesondere mit einem Referenzfrequenzeingang der Lock-In-Verstärkereinrichtung.In a further embodiment, the device has a lock-in amplifier device for amplifying the scattered component. The frequency of the reference signal of the lock-in amplifier corresponds to the coupling-in frequency. In this case, the lock-in amplifier device can be signal-coupled to the device for detecting an intensity of the scattered component. The previously explained frequency generator device can also be signal-coupled with the lock-in amplifier device, in particular with a reference frequency input of the lock-in amplifier device.

Die Lock-In-Verstärkereinrichtung kann insbesondere die Anteile des Ausgangssignals der Einrichtung zur Erfassung der Intensität des gestreuten Anteils verstärken oder bereitstellen, die die gleiche Frequenz wie das Referenzsignal aufweisen. Da das Referenzsignal die Frequenz aufweist mit der auch die Streuung durch das weitere Signal auftritt, kann somit insbesondere der gestreute Anteil verstärkt oder bereitgestellt werden, während die nicht durch das weitere Signal gestreuten Anteile reduziert oder eliminiert werden.In particular, the lock-in amplifier device can amplify or provide the portions of the output signal of the device for detecting the intensity of the scattered component, which have the same frequency as the reference signal. Since the reference signal has the frequency with which the scattering by the further signal also occurs, in particular the scattered component can be amplified or provided while the components not scattered by the further signal are reduced or eliminated.

Hierdurch wird in vorteilhafter Weise die Zuverlässigkeit bei der Bestimmung der Intensität des gestreuten Anteils erhöht.This advantageously increases the reliability in determining the intensity of the scattered component.

Weiter wird ein Verfahren zur Bestimmung einer mechanischen Eigenschaft eines Untersuchungsobjekts vorgeschlagen. Hierbei wird ein erstes Signal mit einer ersten Frequenz in das Untersuchungsobjekt eingekoppelt, wobei ein weiteres Signal mit einer weiteren Frequenz in das Untersuchungsobjekt eingekoppelt wird, wobei die weitere Frequenz von der ersten Frequenz verschieden ist. Das erste und/oder das weitere Signal werden derart in das Untersuchungsobjekt eingekoppelt, dass sich das erste und weitere Signal in zumindest einem Teilbereich des Untersuchungsobjekts überlagern. Hierbei kann das erste und das weitere Signal derart in das Untersuchungsobjekt eingekoppelt werden, dass sich die Signale unter dem vorhergehend bereits erläuterten Schnittwinkel schneiden.Furthermore, a method for determining a mechanical property of an examination object is proposed. This is a coupled first signal with a first frequency in the examination subject, wherein a further signal is coupled with a further frequency in the examination subject, wherein the further frequency is different from the first frequency. The first and / or the further signal are coupled into the examination subject such that the first and further signals are superimposed in at least one partial area of the examination subject. In this case, the first and the further signal can be coupled into the examination subject in such a way that the signals intersect at the intersection angle already explained above.

Weiter wird eine Intensität eines gestreuten Anteils des ersten Signals erfasst, wobei der gestreute Anteil ein durch das weitere Signal gestreuter Anteil des ersten Signals ist. Alternativ oder kumulativ wird eine Intensität des nicht-gestreuten Anteils des ersten Signals erfasst, wobei der nicht-gestreute Anteil ein nicht durch das weitere Signal gestreuter Anteil des ersten Signals ist.Furthermore, an intensity of a scattered portion of the first signal is detected, wherein the scattered portion is a portion of the first signal scattered by the further signal. Alternatively or cumulatively, an intensity of the non-scattered portion of the first signal is detected, wherein the non-scattered portion is a portion of the first signal not scattered by the further signal.

Weiter wird/werden die erste Frequenz und/oder die weitere Frequenz und/oder der Schnittwinkel derart eingestellt, dass die Intensität des gestreuten Anteils maximal ist bzw. maximiert wird. Alternativ oder kumulativ wird/werden die erste Frequenz und/oder die weitere Frequenz und/oder der Schnittwinkel derart eingestellt, dass die Intensität des nicht-gestreuten Anteils minimal ist bzw. minimiert wird. Hierbei entspricht die Veränderung einer Frequenz selbstverständlich auch der Veränderung der korrespondierenden Wellenlänge. Weitere Messbedingungen können hierbei selbstverständlich konstant bleiben.Further, the first frequency and / or the further frequency and / or the cutting angle is / are adjusted such that the intensity of the scattered portion is maximized or maximized. Alternatively or cumulatively, the first frequency and / or the further frequency and / or the cutting angle is / are set such that the intensity of the non-scattered component is minimal or minimized. Of course, the change of a frequency also corresponds to the change of the corresponding wavelength. Of course, further measuring conditions can remain constant.

Vorzugsweise wird nur die weitere Frequenz derart eingestellt, dass die Intensität des gestreuten Anteils maximal ist bzw. maximiert wird und/oder die Intensität des nicht-gestreuten Anteils minimal ist bzw. minimiert wird, wobei die erste Frequenz und der Schnittwinkel konstant sind.Preferably, only the further frequency is adjusted such that the intensity of the scattered portion is maximized or maximized and / or the intensity of the non-scattered portion is minimized or minimized, the first frequency and the intersection angle being constant.

Weiter wird die mindestens eine mechanische Eigenschaft in Abhängigkeit der ersten Frequenz bzw. der Wellenlänge des ersten Signals, des Schnittwinkels und der weiteren Frequenz bzw. der Wellenlänge des weiteren Signals bestimmt, für die die Intensität des gestreuten Anteils maximal ist und/oder die Intensität des nicht-gestreuten Anteils minimal ist.Furthermore, the at least one mechanical property is determined as a function of the first frequency or the wavelength of the first signal, the cutting angle and the further frequency or the wavelength of the further signal for which the intensity of the scattered component is at a maximum and / or the intensity of the non-scattered proportion is minimal.

Die mechanische Eigenschaft kann hierbei wie vorhergehend erläutert bestimmt werden. Insbesondere kann in Abhängigkeit der Wellenlänge des ersten Signals, des Schnittwinkels, einer gewünschten Ordnungszahl sowie der Frequenz des weiteren Signals eine Ausbreitungsgeschwindigkeit des weiteren Signals im Untersuchungsobjekt bestimmt werden. Weiter kann in Abhängigkeit der Ausbreitungsgeschwindigkeit und einer vorbestimmten oder bestimmbaren Dichte der Kompressionsmodul bestimmt werden.The mechanical property can be determined as previously explained. In particular, depending on the wavelength of the first signal, the cutting angle, a desired ordinal number and the frequency of the further signal, a propagation velocity of the further signal in the examination subject can be determined. Furthermore, the compression modulus can be determined as a function of the propagation speed and a predetermined or determinable density.

Das Verfahren ist hierbei in vorteilhafter Weise mit einer Vorrichtung gemäß einer der vorhergehend erläuterten Ausführungsformen durchführbar.The method is in this case advantageously feasible with a device according to one of the previously explained embodiments.

In einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Einkopplung des weiteren Signals mit einer vorbestimmten Einkopplungsfrequenz. Dies wurde ebenfalls vorhergehend erläutert.In a further embodiment, the coupling of the further signal takes place with a predetermined coupling frequency. This has also been explained above.

In einer weiteren Ausführungsform wird die erfasste Intensität mit einer Lock-In-Verstärkereinrichtung verstärkt. Dabei entspricht eine Frequenz eines Referenzsignals der Lock-In-Verstärkereinrichtung der Einkopplungsfrequenz. Dies wurde ebenfalls vorhergehend erläutert.In another embodiment, the detected intensity is amplified with a lock-in amplifier. In this case, a frequency of a reference signal of the lock-in amplifier device corresponds to the coupling-in frequency. This has also been explained above.

In einer weiteren Ausführungsform wird das erste Signal in verschiedene Bereiche, insbesondere in verschiedene Tiefenebenen, des Untersuchungsobjekts eingekoppelt. Dies wurde ebenfalls vorhergehend erläutert.In a further embodiment, the first signal is coupled into different regions, in particular into different depth planes, of the examination subject. This has also been explained above.

Insbesondere ist die vorgeschlagene Vorrichtung derart ausgestaltet, dass mit der Vorrichtung ein biologisches Gewebe, insbesondere eine Hornhaut eines Auges erfassbar ist.In particular, the proposed device is designed such that a biological tissue, in particular a cornea of an eye, can be detected by the device.

Weitere Vorteile sowie Einzelheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Figuren. Es zeigen:Further advantages and details of the device according to the invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the accompanying figures. Show it:

1 eine schematische Darstellung einer Beugungsgeometrie des ersten Signals an einem Schallgitter, das aus Dichteschwankungen einer ein Untersuchungsobjekt durchlaufenden Schallwelle besteht, 1 a schematic representation of a diffraction geometry of the first signal to a sound grid, which consists of density variations of a sound wave passing through an object under investigation,

2 eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Spiegelgonioskop und 2 a possible embodiment of a device according to the invention with a mirror gonioscope and

3 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, ähnlich wie in 2, mit einem Blockschaltbild. 3 an embodiment of the device according to the invention, similar to in 2 , with a block diagram.

Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen.Hereinafter, like reference numerals designate elements having the same or similar technical features.

In 1 sind schematisch Beugungseffekte eines ersten Signals 3 an einem Schallgitter 50 dargestellt, wobei das Schallgitter 50 von einem Ultraschallsignal erzeugt wird, welches in ein Untersuchungsobjekt eingekoppelt wird. Das Schallgitter 50 ist durch Gitterlinien 1 dargestellt, die mit einem Abstand 2 voneinander beabstandet sind. Der Abstand 2, in dem die Gitterlinien 1 des Schallgitters 50 voneinander beabstandet sind, entspricht einer Wellenlänge des Ultraschallsignals. Eine Ultraschallnormale 4 stellt die Hauptausbreitungsrichtung des Ultraschallsignals dar, das in dem Untersuchungsobjekt Dichteschwankungen in Form des Schallgitters 50 erzeugt.In 1 are schematically diffraction effects of a first signal 3 on a sound grid 50 shown, wherein the sound grid 50 is generated by an ultrasonic signal which is coupled into an examination subject. The sound grid 50 is by grid lines 1 shown with a distance 2 spaced apart from each other. The distance 2 in which the grid lines 1 of the sound grid 50 spaced apart, corresponds to a wavelength of the ultrasonic signal. An ultrasound standard 4 represents the main propagation direction of the ultrasound signal, which in the examination subject density variations in the form of the sound grid 50 generated.

Ein Infrarotsignal ist hierbei durch einen Pfeil 3 angedeutet, der gleichzeitig auch die Hauptstrahlrichtung des Infrarotsignals darstellt. Das Infrarotsignal wird dabei unter einem vorbestimmten Winkel α zur Ultraschallnormalen 4 in das Untersuchungsobjekt eingekoppelt und an den Gitterlinien 1 des Schallgitters 50 gestreut, sodass ein gestreuter Anteil 6 des Infrarotsignals entsteht. Im Fall einer konstruktiven Interferenz weist der gestreute Anteil 6 des Infrarotsignals 3 eine maximale Intensität auf.An infrared signal is here by an arrow 3 indicated, which also represents the main beam direction of the infrared signal. The infrared signal is at a predetermined angle α to the ultrasound normal 4 coupled into the examination object and on the grid lines 1 of the sound grid 50 scattered, so a scattered share 6 of the infrared signal arises. In the case of constructive interference, the scattered share 6 of the infrared signal 3 a maximum intensity.

In 2 ist schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt. Hierbei dient die Vorrichtung zum Bestimmen einer mechanischen Eigenschaft der Hornhaut 7 eines Auges, welches ein Untersuchungsobjekt darstellt. Die Vorrichtung umfasst ein Spiegelgonioskop 40, welches auf die Hornhaut 7 des Auges z. B. über ein Ultraschallgel 16 aufgesetzt ist. Das Spiegelgonioskop 40 weist zwei Prismen 9 auf, die symmetrisch zu einer vertikalen Mittelachse 70 des Spiegelgonioskops 40 angeordnet sind. An den äußeren, seitlichen Flächen 8a der Prismen 9 sind Spiegel 8 angeordnet. Das Spiegelgonioskop 40 weist weiterhin die seitlichen Flächen 41 auf, die zueinander parallel angeordnet sind und sich parallel zur vertikalen Mittelachse 70 des Spiegelgonioskops 40 erstrecken. In einem unteren Abschnitt des Spiegelgonioskops 40 weist dieses abgeschrägte seitliche Flächen auf, die mit einem vorbestimmten Winkel von beispielsweise 45° gegenüber den seitlichen Flächen 41 abgeschrägt angeordnet sind. An diesen abgeschrägten seitlichen Flächen sind die Spiegel 8 als auch die äußeren, seitlichen Flächen 8a der Prismen 9 angeordnet. In einem zentralen Bereich weist das Spiegelgonioskop 40 eine Öffnung auf, in der das Auge angeordnet ist, wenn das Spiegelgonioskop 40 auf das Auge aufgesetzt ist. Die seitliche Fläche 8a des Prismas 9 kann verspiegelt oder nicht verspiegelt sein. Wenn die seitliche Fläche 8a des Prismas 9 nicht verspiegelt ist, kann das Prisma 9 mit der seitlichen Fläche 8a an einem Spiegel 8 anliegen. Wichtig ist, dass das erste Signal 3 an den seitlichen Flächen 8a des Prismas 9 reflektiert werden kann, um in die Hornhaut 7 einzukoppeln.In 2 schematically a device according to the invention is shown. Here, the device serves to determine a mechanical property of the cornea 7 an eye, which represents an examination object. The device comprises a mirror gonioscope 40 which is on the cornea 7 of the eye z. B. via an ultrasound gel 16 is attached. The mirror gonioscope 40 has two prisms 9 on, which is symmetrical to a vertical central axis 70 of the mirror gonioscope 40 are arranged. On the outer, lateral surfaces 8a the prisms 9 are mirrors 8th arranged. The mirror gonioscope 40 also shows the side surfaces 41 on, which are arranged parallel to each other and parallel to the vertical center axis 70 of the mirror gonioscope 40 extend. In a lower section of the mirror gonioscope 40 has this beveled lateral surfaces, which at a predetermined angle of for example 45 ° to the lateral surfaces 41 are arranged sloping. At these beveled lateral surfaces are the mirrors 8th as well as the outer, lateral surfaces 8a the prisms 9 arranged. In a central area has the mirror gonioscope 40 an opening in which the eye is arranged when the mirror gonioscope 40 is placed on the eye. The side surface 8a of the prism 9 may be mirrored or not mirrored. If the side surface 8a of the prism 9 not mirrored, the prism can 9 with the side surface 8a at a mirror 8th issue. The important thing is that the first signal 3 on the side surfaces 8a of the prism 9 can be reflected to the cornea 7 couple.

Weiter umfasst die Vorrichtung eine Signalquelle (nicht dargestellt) zur Erzeugung des Infrarotsignals. Diese Signalquelle kann das Infrarotsignal in ein Mittel 14 zur Strahlführung des Infrarotsignals, beispielsweise eine Glasfaser, einkoppeln. Das Infrarotsignal verlässt über ein Auskopplungselement 10 das Mittel 14 zur Strahlführung und wird auf das Spiegelgonioskop 40, insbesondere auf das vorhergehend erläuterte Prisma 9, gestrahlt. Somit trifft das erste Signal 3 auf eines der Prismen 9, das insbesondere als ein PMMA-Prisma ausgebildet ist, und wird in die Hornhaut 7 des Auges eingekoppelt.Furthermore, the device comprises a signal source (not shown) for generating the infrared signal. This signal source can convert the infrared signal into a means 14 for beam guidance of the infrared signal, for example a glass fiber, couple. The infrared signal leaves via a decoupling element 10 the middle 14 for beam guidance and is placed on the mirror gonioscope 40 , in particular to the previously discussed prism 9 , blasted. Thus, the first signal hits 3 on one of the prisms 9 , which is particularly designed as a PMMA prism, and is placed in the cornea 7 of the eye.

Wird das Infrarotsignal auf eines der Prismen 9 gestrahlt, so wird das Infrarotsignal mit einem vorbekannten Reflexionswinkel reflektiert. Insbesondere kann das Infrarotsignal derart reflektiert werden, dass es im Wesentlichen quer durch das Auge verläuft. Durch das auf der gegenüberliegenden Seite angeordnete Prisma 9 wird das durch das Auge gestrahlte Infrarotsignal wieder mit einem vorbekannten Reflexionswinkel reflektiert. Die zentrale Mittelachse 70 kann parallel zu Pupillenachse sein.Will the infrared signal on one of the prisms 9 blasted, the infrared signal is reflected at a known reflection angle. In particular, the infrared signal may be reflected such that it extends substantially across the eye. Through the prism arranged on the opposite side 9 the infrared signal radiated by the eye is reflected again at a previously known reflection angle. The central central axis 70 may be parallel to pupil axis.

Weiter umfasst die Vorrichtung einen Ultraschallwandler 13, der auf die Hornhaut 7 des Auges über ein Ultraschallgel 16 aufgesetzt ist. Eine Ultraschallnormale 4 (siehe 1) kann parallel oder schräg zur zentralen Mittelachse 70 orientiert sein.Furthermore, the device comprises an ultrasonic transducer 13 that on the cornea 7 of the eye via an ultrasound gel 16 is attached. An ultrasound standard 4 (please refer 1 ) can be parallel or oblique to the central central axis 70 be oriented.

Wesentlich ist, dass die Ausbreitungsrichtung des Infrarotsignals und die Orientierung der Ultraschallnormalen im Auge derart eingestellt werden, dass sich ein Schnittwinkel ungleich 90° zwischen den Ausbreitungsrichtungen des Infrarotsignals und des Ultraschallsignals ergibt. Wird z. B. das Infrarotsignal parallel zu der zentralen Mittelachse 70 auf eines der Prismen 9 gestrahlt und mit einem Reflexionswinkel von beispielsweise 90° reflektiert und in das Auge eingekoppelt, so ist der Ultraschallwandler 13 derart aufzusetzen, dass die Ultraschallnormale schräg, also nicht parallel, zur zentralen Mittelachse 70 orientiert ist.It is essential that the direction of propagation of the infrared signal and the orientation of the ultrasound standards in the eye are adjusted such that an intersection angle not equal to 90 ° results between the propagation directions of the infrared signal and the ultrasound signal. If z. B. the infrared signal parallel to the central central axis 70 on one of the prisms 9 blasted and reflected with a reflection angle of, for example, 90 ° and coupled into the eye, so is the ultrasonic transducer 13 set up so that the ultrasound standards obliquely, that is not parallel to the central center axis 70 is oriented.

Der Ultraschallwandler 13 koppelt Schallwellen über die Hornhaut 7 ein, sodass Dichteschwankungen mit entsprechendem Schallgitter 50 in der Hornhaut 7 ausgebildet werden. Somit kommt es im Bereich der Hornhaut 7 dazu, dass das Infrarotsignal am bzw. durch das Schallgitter 50 gestreut wird.The ultrasonic transducer 13 couples sound waves over the cornea 7 a, so density variations with appropriate sound grid 50 in the cornea 7 be formed. Thus it comes in the area of the cornea 7 cause the infrared signal on or through the sound grid 50 is scattered.

Weiter wird der durch das Schallgitter 50 gestreute und nicht-gestreute Anteil des Infrarotsignals über ein weiteres Prisma 9 aus dem Auge ausgekoppelt und an der seitlichen Fläche 8a dieses Prismas 9 bzw. am entsprechenden Spiegel 8 reflektiert. Somit wird der gestreute und nicht-gestreute Anteil des Infrarotsignals aus dem Spiegelgonioskop 40 ausgekoppelt und strahlt zum Filterelement 11. Das Filterelement 11 ist insbesondere als inverse Lochblende ausgebildet. Das Filterelement 11 lässt hierbei nur den gestreuten Anteil 17 des Infrarotsignals zu einer Photodiode 12 passieren. Vorzugsweise ist das Filterelement 11 derart ausgestaltet, dass von der Photodiode 12 nur die erste Beugungsordnung des gestreuten Anteils 17 des Infrarotsignals erfasst wird. Allerdings ist es auch möglich, dass das Filterelement 11 derart ausgestaltet ist, dass von der Photodiode 12 zusätzlich eine oder mehrere von der ersten Beugungsordnung verschiedene Beugungsordnungen des gestreuten Anteils 17 des Infrarotsignals erfasst wird/werden. Vorzugsweise ist sicherzustellen, dass die Anzahl der erfassten Beugungsordnungen während der Veränderung der Frequenz des Funktionssignals konstant bleibt.Next is the through the sound grid 50 scattered and non-scattered portion of the infrared signal via another prism 9 decoupled from the eye and at the lateral surface 8a this prism 9 or at the corresponding mirror 8th reflected. Thus, the scattered and non-scattered portion of the infrared signal from the Spiegelgonioskop 40 decoupled and radiates to the filter element 11 , The filter element 11 is designed in particular as an inverse pinhole. The filter element 11 leaves only the scattered share 17 of the infrared signal to a photodiode 12 happen. Preferably, the filter element 11 configured such that of the photodiode 12 only the first diffraction order of the scattered share 17 of the infrared signal is detected. However, it is also possible that the filter element 11 is configured such that of the photodiode 12 additionally one or more diffraction orders of the scattered portion that are different from the first diffraction order 17 of the infrared signal is / are detected. It is preferable to ensure that the number of detected orders of diffraction remains constant during the change of the frequency of the function signal.

Die Photodiode 12 erzeugt ein Ausgangssignal, dessen Stärke oder Intensität proportional zur Intensität des auf die Photodiode 12 gestrahlten Signals und somit proportional zur Intensität des gestreuten Anteils ist.The photodiode 12 produces an output signal whose intensity or intensity is proportional to the intensity of the photodiode 12 radiated signal and thus proportional to the intensity of the scattered fraction.

In 3 ist ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Die Vorrichtung umfasst einen Lock-in Verstärker 20. Der Lock-In Verstärker 20 weist eine Signalverbindung 35 zur Photodiode 12 und eine weitere Signalverbindung 36 zu einem Referenzsignal-Generator 21 auf. Der Referenzsignal-Generator 21 ist über eine Signalverbindung 37 mit einem Funktionsgenerator 23 verbunden. Der Funktionsgenerator 23 ist über eine Signalverbindung 30 mit dem Ultraschallwandler 13 und über eine weitere Signalverbindung 38 mit einem Oszilloskop 22 verbunden.In 3 a block diagram of a device according to the invention is shown. The device includes a lock-in amplifier 20 , The lock-in amplifier 20 has a signal connection 35 to the photodiode 12 and another signal connection 36 to a reference signal generator 21 on. The reference signal generator 21 is via a signal connection 37 with a function generator 23 connected. The function generator 23 is via a signal connection 30 with the ultrasonic transducer 13 and via another signal connection 38 with an oscilloscope 22 connected.

Weiter umfasst die Vorrichtung eine erste Signalquelle 24, die insbesondere eine Laserquelle sein kann. Weiter dargestellt ist ein Mittel 14 zur Signalführung des ersten Signals, das zum Einkoppeln des von der Laserquelle erzeugten Infrarotsignals in das Spiegelgonioskop 40 dient.Furthermore, the device comprises a first signal source 24 , which may be in particular a laser source. Further shown is a means 14 for signal routing of the first signal, for coupling the infrared signal generated by the laser source into the mirror gonioscope 40 serves.

Der Funktionsgenerator 23 erzeugt ein Funktionssignal mit einer Ultraschallfrequenz, z. B. 8 MHz. Durch das Oszilloskop 22 wird das generierte Funktionssignal dargestellt. Der Ultraschallwandler 13 erzeugt entsprechend dem Funktionssignal ein Ultraschallsignal, welches in das Auge eingekoppelt wird.The function generator 23 generates a function signal having an ultrasonic frequency, e.g. 8 MHz. Through the oscilloscope 22 the generated function signal is displayed. The ultrasonic transducer 13 generates according to the function signal, an ultrasonic signal, which is coupled into the eye.

Der Referenzsignal-Generator 21 erzeugt ein Referenzsignal. Das von dem Funktionsgenerator 23 erzeugte Funktionssignal wird mit dem Referenzsignal moduliert. Dies führt dazu, dass der Ultraschallwandler periodisch, insbesondere mit der Referenzfrequenz, aktiviert wird. Hierdurch wird das Ultraschallsignal nur periodisch und nicht konstant in das Auge eingekoppelt.The reference signal generator 21 generates a reference signal. That of the function generator 23 generated function signal is modulated with the reference signal. This leads to the fact that the ultrasonic transducer is activated periodically, in particular with the reference frequency. As a result, the ultrasound signal is coupled into the eye only periodically and not constantly.

Diese Referenzfrequenz ist insbesondere kleiner als die Frequenz des Funktionssignals. Z. B. liegt sie im Bereich von 5 Hz bis 5 MHz. Das Referenzsignal wird über die Signalverbindung 36 an den Lock-In Verstärker 20 übertragen und dient als Referenzsignal des Lock-In-Verstärkers 20. Der Lock-In Verstärker 20 empfängt außerdem ein Ausgangssignal von der Photodiode 12. Insbesondere verstärkt der Lock-in Verstärker 20 nur den Signalanteil des Ausgangssignals der Photodiode 12, dessen Frequenz mit der Frequenz des Referenzsignals übereinstimmt.This reference frequency is in particular smaller than the frequency of the function signal. For example, it is in the range of 5 Hz to 5 MHz. The reference signal is via the signal connection 36 to the lock-in amplifier 20 transmitted and serves as a reference signal of the lock-in amplifier 20 , The lock-in amplifier 20 also receives an output signal from the photodiode 12 , In particular, the lock-in amplifier amplifies 20 only the signal component of the output signal of the photodiode 12 whose frequency coincides with the frequency of the reference signal.

Die Frequenz des Funktionssignals ist veränderbar. Insbesondere kann diese Frequenz so eingestellt werden, dass die Intensität des Ausgangssignals der Photodiode 12 bzw. des von dem Lock-In-Verstärker 20 verstärkten Signals maximal ist. Hierbei kann die maximale Intensität die Intensität bezeichnen, die im Vergleich zu den Intensitäten, die bei anderen Frequenzen des Funktionssignals (und somit des Ultraschallsignals) auftreten, am größten ist.The frequency of the function signal is changeable. In particular, this frequency can be adjusted so that the intensity of the output signal of the photodiode 12 or of the lock-in amplifier 20 amplified signal is maximum. Here, the maximum intensity may denote the intensity that is greatest in comparison to the intensities that occur at other frequencies of the functional signal (and thus the ultrasound signal).

In Abhängigkeit der Frequenz des Funktionssignals, bei der die Intensität des Ausgangssignals der Photodiode 12 bzw. des von dem Lock-In-Verstärker 20 verstärkten Signals maximal ist, kann dann, wie vorhergehend erläutert, die mechanische Eigenschaft des Auges, insbesondere der Kompressionsmodul, der Hornhaut 7 bestimmt werden.Depending on the frequency of the function signal, at which the intensity of the output signal of the photodiode 12 or of the lock-in amplifier 20 amplified signal is maximum, then, as previously explained, the mechanical property of the eye, especially the compression modulus, the cornea 7 be determined.

Die erste Signalquelle und/oder das Auskoppelelement 10 können in einer Raumrichtung, die orthogonal zu der in 2 dargestellten zentralen Mittelachse 70, orientiert ist, bewegbar sein. Insbesondere kann die Bewegung entlang einer Achse erfolgen, die in der in 2 dargestellten Zeichenebene liegt. Die Bewegung kann hierbei durch eine nicht dargestellte Positioniereinrichtung erfolgen. Aufgrund der durch das Spiegelgonioskop 40 bewirkten Strahlrichtungsänderung kann durch eine solche Bewegung das erste Signal in unterschiedliche Bereiche, insbesondere Tiefenebenen, der Hornhaut 7 in das Auge eingekoppelt werden. Somit kann die mechanische Eigenschaft ortsaufgelöst bestimmt werden.The first signal source and / or the decoupling element 10 may be in a spatial direction that is orthogonal to that in 2 illustrated central central axis 70 , is oriented, be movable. In particular, the movement can take place along an axis which is in the in 2 displayed plane is located. The movement can take place here by a positioning device, not shown. Because of through the mirror gonioscope 40 As a result of such a movement, the beam direction change caused by this movement can move the first signal into different regions, in particular depth planes, of the cornea 7 be coupled into the eye. Thus, the mechanical property can be determined spatially resolved.

Weiter dargestellt ist, dass der Referenzsignal-Generator 21 und die Photodiode 12 jeweils signaltechnisch mit dem zum Oszilloskop 22 verbunden sind. Somit kann das von der Photodiode 12 erzeugte Ausgangssignal und somit dessen Intensität, insbesondere auch die maximale Intensität, mittels des Oszilloskops 22 dargestellt werden. Auch das modulierte weitere Signal sowie das Referenzsignal kann mittels des Oszilloskops 22 dargestellt werden.Further shown is that the reference signal generator 21 and the photodiode 12 in each case signaling with the oscilloscope 22 are connected. Thus, that of the photodiode 12 generated output signal and thus its intensity, in particular the maximum intensity, by means of the oscilloscope 22 being represented. Also the modulated further signal as well as the reference signal can be measured by the oscilloscope 22 being represented.

Nicht dargestellt ist eine Einrichtung zur Frequenzbestimmung. Dies kann beispielsweise mit dem Mittel 14 zur Strahlführung signaltechnisch verbunden sein, um eine Frequenz des Infrarotsignals zu bestimmen, insbesondere wenn dieses veränderlich ist. Eine solche Einrichtung kann beispielsweise ein Wavelengthmeter oder ein Spektrometer sein.Not shown is a device for frequency determination. This can be done, for example, with the means 14 be signal technically connected to the beam guidance to determine a frequency of the infrared signal, especially if this is variable. Such a device can be for example a Wavelengthmeter or a spectrometer.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

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Claims

Device for determining a mechanical property of an examination object, the device comprising: a first signal source for generating a first signal having a first frequency, wherein the first signal can be coupled into the examination subject, a further signal source for generating a further signal with another one Frequency, wherein the further frequency is different from the first frequency, wherein the further frequency is variable, wherein the further signal can be coupled into the examination subject such that the first and further signal are superimposed in at least a partial area of the examination subject, - a device for Recording an intensity of a scattered share ( 6 ) of the first signal, the scattered portion ( 6 ) is a portion of the first signal scattered by the further signal and / or - means for detecting an intensity of a non-scattered portion of the first signal, the non-scattered portion being a portion of the first signal not scattered by the further signal.

Device according to claim 1, characterized in that the device comprises at least one means ( 14 ) for signal routing and / or shaping of the first signal.

Apparatus according to claim 2, characterized in that the means for signal routing ( 14 ) of the first signal a gonioscope ( 40 ).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the means for detecting the intensity of the scattered portion and / or the means for detecting the non-scattered portion at least one photodiode ( 12 ).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device comprises at least one filter element ( 11 ) for filtering the scattered portion and / or the non-scattered portion of the first signal.

Device according to claim 5, characterized in that the filter element ( 11 ) is formed as an inverse pinhole.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first signal is an infrared signal and / or the further signal is an ultrasonic signal.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device comprises a positioning device for positioning the first signal source.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling of the further signal into the examination object takes place with a predetermined coupling frequency.

Apparatus according to claim 9, characterized in that the device comprises a lock-in amplifier device ( 20 ) to reinforce the scattered share ( 6 ), wherein a frequency of the reference signal of the lock-in amplifier device ( 20 ) corresponds to the coupling frequency.

A method for determining a mechanical property of an examination object, wherein a first signal is coupled into the examination subject at a first frequency, wherein a further signal is coupled to the examination subject with a further frequency, wherein the further frequency is different from the first frequency, wherein the further signal is coupled into the examination subject in such a way that the first and further signals are superimposed in at least one subregion of the examination subject, wherein an intensity of a scattered component ( 6 ) of the first signal, the scattered portion ( 6 ) a fraction scattered by the further signal ( 6 ) of the first signal and / or wherein an intensity of a non-scattered fraction ( 6 ) of the first signal, the non-scattered portion ( 6 ) a fraction not scattered by the further signal ( 6 ) of the first signal, wherein the first frequency and / or the further frequency and / or a cutting angle (α) of the first and the further signal is adjusted such that the intensity of the scattered portion ( 6 ) is maximum and / or the intensity of the non-scattered portion is minimal, wherein the at least one mechanical property is determined as a function of the first frequency, the cutting angle (α) and the further frequency for which the intensity of the scattered fraction ( 6 ) is maximum and / or the intensity of the non-scattered fraction is minimal.

A method according to claim 11, characterized in that the coupling of the further signal takes place with a predetermined coupling frequency.

A method according to claim 12, characterized in that the detected intensity with a lock-in amplifier device ( 20 ), wherein a frequency of a reference signal of the lock-in amplifier device corresponds to the coupling-in frequency.

Method according to one of claims 11 to 13, characterized in that the first signal is coupled into different areas of the examination subject.