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Miniatur-Umwandler
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Miniatur-Umwandler, welcher insbesondere
für ophthalmische Messungen und insbesondere für Messungen des intraokularen Drucks
in vivo verwendet wird.
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DAbei findet die Erfindung Anwendung für die genaue Diagnose und Behandlung
von Glaukomen.
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Obwohl die vorliegende Erfindung insbesondere für ophthalmische Anwendungen
geeignet ist, ist die Erfindung nicht auf diese Verwendungart beschränkt. BEispielsweise
kann der Umwandler
zur Feststellung der Acidität oder der Alkalinität
einer Lösung verwendet werden, wenn der Umwandler in ein pH-quellbares Plastimaterial
eingekapselt wird. Da der Umwandler klein genug ist, um wie eine Pille verschluckt
zu werden, kann die Lösung eine Intestinal-Lösung sein. In gleicher Weise kann der
Umwandler im Zusammenhang mit einem Bimetall- oder Biplastikstreifen verwendet werden,
um die Temperatur zu messen. Grundsätzlich reagiert der Umwandler direkt auf einen
Druck oder eine Kraft.
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Es wurden bereits verschiedene Versuche unternommen, den intraokularen
Druck zu messen. Aus den US-Patentschriften 3 893 444 und 3 769 961 ergibt sich
ein Telemetriesystem für die Messung biologischer Zustände innerhalb des Auges.
Diese Systeme erfordern äussere elektrische Leitungen, die vom Auge ausgehen.
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Solch ein System beeinträchtigt erheblich die Beweglichkeit des Patienten
und gibt Anlass zu anderen Nachteilen. Die US-Patentanmeldung 668 020 offenbart
einen Umwandler, welcher in oder auf dem Auge angebracht wird. Dieser Umwandler
wird durch Drähte mit einem Sender verbunden, der sich jedoch in der Nähe des Auges
auf dem Patienten direkt befindet. Daher werden der Sender und der Umwandler am
Patienten selbst angebracht, so dass die Beweglichkeit des Patienten nicht beeinträchtigt
ist.
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Jedoch ist eine solche Anordnung kostspielig und kompliziert.
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Weiterhin offenbart die US-PS 3 958 560 die Übertragung einer Infrarotstrahlung
durch das Auge. Der Infrarotsender befindet sich an einer Seite des Auges und der
Infrarotempfänger auf der anderen Seite des Auges. Ausserdem sind eine Kraftquelle
und ein Datensender am Auge angeordnet. Daher schafft diese Anordnung eine extrem
komplizierte und teure Lösung für das Problem der DIessung biologischer Zustände
im Auge.
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Aus R. C. A. Technical Note Nr. 602, vom Dezember 1964 ergeben
sich
drei verschiedene Formen eines Umwandlers, welcher auf dem oder in dem Auge angebracht
werden kann. Die erste dieser Ausführungsformen umfasst einen Resonanzkreis welcher
aus einer Einzelspule und einem Einzelkondensator und einem Magnet besteht, welcher
relativ zu dem Resonanzkreis oder Schwingkreis bewegbar ist. Die zweite Ausführungsform
umfasst einen Magneten und eine Einzelspule, welche beide einem äusseren Magnetfeld
ausgesetzt sind. Die dritte Ausführungsform umfasst einen druckempfindlichen Transistor
und einen komplizierten elektronischen Schaltkreis, um einen Betriebskreis für den
Transistor zu schaffen.
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Die vorgenannten Umwandler haben den Nachteil einer mangelnden Beweglichkeit
des Patienten, hoher Kosten und Kompliziertheit des Umwandlers oder des Fehlens
einer ausreichenden Resolution und/oder Genauigkeit.
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Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen relativ unkomplizierten
Umwandler zu schaffen, welcher preiswert herstellbar ist und eine adäquate Wirkung
und Betriebsweise garantiert.
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Die Erfindung wird beispielsweise erfindungsgemäss durch einen Umwandler
gelöst, welcher gekennzeichnet ist durch eine erste Spule, eine zweite Spule und
einen permeablen Kern, wobei die zweite Spule an einem festen Teil befestigt ist,
und die erste Spule und der Kern miteinander verbunden und relativ zu dem festen
Teil bewegbar sind, und durch eine nachgiebige Befestigungsanordnung, an der sich
die erste Spule und der Kern abstützen, wobei diese Befestigungseinrichtung die
erste Spule und den Kern in eine Ausgangs- oder Ruhestellung zum festen Teil drückt,
wenn keine Druckkraft auf die erste Spule und/ oder den Kern wirkt.
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Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Resonanzfrequenz
der beiden Spulen unter Verwendung eines elektromagnetischen oder anderen Feldes
an einem entfernten Punkt gemessen werden kann, ohne dass äussere Leitungen oder
Drähte notwendig wären, die vom Auge ausgehen. Daher ist der Patient keineswegs
beeinträchtigt oder in seiner Beweglichkeit eingeschränkt, wie dies bei den bekannten
Systemen der Fall ist.
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Darüber hinaus resultiert die lineare Verhaltensweise zwischen der
Umwandlerresonanzfrequenz und dem intraokularen Druck über physiologische Bereiche
in einer erwünscht hohen Betriebswirksamkeit des Umwandlers. Weiterhin ist die Konstruktion
des Umwandlers relativ unkompliziert, so dass der Umwandler mit geringen Kosten
hergestellt werden kann.
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Vorzugsweise umfasst das vorgenannte feste Teil ein Gehäuse für den
Umwandler. Zuzüglich berühren sich die beiden Spulen in der Ausgangs- oder Ruhestellung.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus den in der beigefügten Zeichnung rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel,
wobei die Zeichnung einen schematischen Querschnitt durch eine eliptische Kontaktlinse
zeigt, in die der Druckumwandler eingebaut ist.
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Ein Gehäuse 1 des Umwandlers umfasst eine topfförmige "Kontaktlinse",
die aus herkömmlichen Materialien hergestellt ist, wie beispielsweise Hydrogel oder
Polymethylmethacrylat. Das Gehäuse 1 ist durch eine gekrümmte Vorderabdeckung 2
abgedeckt. die die nach aussen gerichtete Fläche des Umwandlers darstellt. Entsprechend
gelangt die Vorderabdeckung 2 in Berührung mit der Innenfläche des Augenlides, während
die im wesentlichen konkave Fläche des Gehäuses 1 auf die Oberfläche des Auges aufgebracht
wird. Die Vorderabdeckung 2 besteht
vorzugsweise aus Polymethylmethacrylat
und ist auf das Gehäuse 1 mittels eines synthetischen Gummis aufgebracht bzw.
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verklebt.
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Das Innere des Gehäuses 1 ist so ausgebildet, dass es eine ringförmige
Ablage 3 vorsieht, die eine feste Abstützung für den Umwandler bildet. Eine innere
Spule 4 ist auf die Ablage 3 geklebt und windet sich in eine oder mehrere Schichten
parallel zur Ablage 3 mit im wesentlichen konzentrischen Wicklungen um eine in der
Ablage 3 befindliche Öffnung. Die äussere und oberste Wicklung der inneren Spule
4 setzt sich vorzugsweise so fort, dass sie die äusserste Wicklung der Einzelschicht
oder der untersten Schicht einer äusseren Spule 5 bildet, die normalerweise auf
der inneren Spule 4 ruht. Beide Spulen 4 und 5 sind im gleichen Sinn für eine Maximalkapazität
gewickelt. Die Spulen 4 und 5 sind vorzugsweise in eine acrylsaure Gebissgiessmasse
eingebettet.
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Die äussere Spule 5 ist auf einen permeablen Kern 6 geklebt, welcher
vorzugsweise aus in einem acrylsauren Leim oder in einen anderen Klebstoff eingebettetes,
fein geschliffenes Ferritmaterial besteht. Der Kern 6 hat die Form eines Zylinders,
welcher durch die beiden Spulen 4 und 5 ragt. Daher bildet der Kern 6 einen üblichen
permeablen Kern für beide Spulen.
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Es können allerdings auch andere permeable Materialien, wie herkömmliche
Ferrite, für den Kern 6 verwendet werden.
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Die äussere Spule 5 und der Kern 6 sind so angeordnet, dass sie sich
relativ zur inneren Spule 4 und zur Ablage 3 mittels einer Membran 7 aus synthetischem
Gummi oder ähnlichem Material bewegen. Diese Membran 7 bedeckt das nach innen gerichtete
Ende des Kerns 6 und die nach innen gerichtete Fläche der Ablage 3. WEiterhin verläuft
die Membran 7 teilweise in den
Ringraum zwischen der inneren Spule
4 und dem Kern 6.
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Wenn keine Kraft auf den Kern 6 oder die äussere Spule 5 aufgebracht
wird, drückt die Membran 7 die äussere Spule 5 in die Ausgangs- oder Ruhestellung,
in der sie die innere Spule 4 berührt. Wenn der Umwandler auf der Oberfläche des
Auges aufgebracht ist, wird der Kern 6 über den Augapfel dem intraokkularen Druck
ausgesetzt und bewegt daher die äussere Spule 5 weg von der inneren Spule 4.
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Die Trennung der Spulen 4 und 5 voneinander ändert die Eigenresonanzfrequenz
der Spulen 4 und 5, so dass die Resonanzfrequenz der Spulen von dem intraokularen
Druck abhängig ist.
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Über physiologische Bereiche ist dieses Verhältnis im wesentlichen
linear. Die Messung der Resonanzfrequenz der Umwandlerspulen kann durch die verschiedensten
Verfahren durchgeführt werden einschliesslich der bekannten Verwendung eines Griddippers
bzw. eines Resonanzmessgerätes.
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Entsprechend einer weiteren Ausführungsform kann die nachgiebige Befestigung
der Spule 5 und des Kerns 6 einen Körper 8 aus nachgiebigem Material, wie beispielsweise
ein Silikongummigel umfassen, welches sich zwischen der Vorderabdeckung 2 und der
Spule 5 befindet, wie dies durch unterbrochene Linien in der Zeichnung dargestellt
ist. Der Körper 8 berührt nicht die im wesentlichen zylindrischen Seiten der Spule
4 und berührt auch vorzugsweise (siehe Darstellung) nicht die im wesentlichen zylindrischen
Seitenflächen der Spule 5. Der Körper 8 kann alleine anstatt der Membran 7 oder
aber zusammen mit der Membran 7 verwendet werden, um eine Rückkehr der Spule 5 in
die Ausgangs- oder Ruhestellung zu bewirken, wenn kein zusätzlicher Druck auf den
Kern wirkt.
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Nach einer weiteren Ausführungsform kann die nachgiebige Anordnung
der Spule 5 und des Kerns 6 mittels zwei Metallhebeln oder Blattfedern 10 und 11
erfolgen, die in der Zeichnung in gepunkteten Linien dargestellt sind. Diese Federn
sind im Gehäuse 1 eingebettet und drücken auf die Spule 4 und den Kern 6.
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Um eine absolute Druckmessung zu schaffen, kann die Vorderabdeckung
2 mit Perforierungen oder Entlüftungslöchern 9 versehen und/oder flexibel sein,
um dadurch eine unverbotene Bewegung der Spule 5 und des Kerns 6 zu erlauben. Diese
Anordnung zum absoluten Messen eines Drucks kann für die Gummimembran 7, den nachgiebigen
Materialkörper 8 oder für die Kombination dieser beiden nachgiebigen Befestigungsanordnungen
verwendet werden.