HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Feld der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen von
Augenkrankheiten in einem Auge eines Patienten und
insbesondere eine Vorrichtung zum Erfassen von
Augenkrankheiten, bei der Laserlicht über ein optisches
System zu einem Punkt in der camera oculi des Auges des
Patienten gestrahlt wird, insbesondere in der vorderen Kammer
derselben, und das von diesem gestreute Laserlicht analysiert
wird, um die Proteinkonzentration zur Augenkrankheitserfassung
in der camera oculi zu messen.
Beschreibung des Stands der Technik
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Die camera oculi umfaßt die camera oculi anterior (vordere
Kammer) und die camera oculi posterior (hintere Kammer). Die
camera oculi anterior ist durch einen Raum definiert, der
umgeben ist von der hinteren Oberfläche der Hornhaut, einem
Teil des Ziliarkörpers, der Iris und der vorderen Oberfläche
der Kristallinse, während die camera oculi posterior durch
einen Raum definiert ist, der umgeben ist von der hinteren
Oberfläche der Iris, der inneren Oberfläche des Ziliarkörpers
und der vorderen Oberfläche der Kristallinse. Die camera oculi
ist mit transparentem humor aqueous gefüllt, welcher chemische
und physikalische Eigenschaften aufweist, die von denjenigen
der Lymphflüssigkeit verschieden sind, und eine nahe Beziehung
zum Stoffwechsel der Hornhaut oder Kristallinse aufweist. Der
humor aqueous enthält Proteine, deren Zunahme eine Trübung in
der camera oculi bewirkt, wenn sie sich entzündet.
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In dieser Hinsicht ist die Messung der Proteinkonzentration
in der camera oculi des Auges des Patienten von großer
Bedeutung beim Bestimmen, ob die camera oculi entzündet ist,
d.h. ob eine Blut-Wasser-Barriere normal funktioniert oder
nicht.
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Um die Proteinkonzentration in der camera oculi zu messen,
wird sehr häufig ein Schlitzlampenmikroskop verwendet, um die
Trübung durch Klassifizieren mittels des nackten Auges zu
bestimmen. Dies ist jedoch unvorteilhaft, da die Beurteilung
von der Person abhängt, welche die Messung durchführt.
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Andererseits wurde eine photographische Meßmethode
entwickelt, um eine quantitative Messung der
Proteinkonzentration durchzuführen. Diese Methode ist jedoch
höchst kompliziert zu analysieren und daher sehr schwierig
bei einer klinischen Untersuchung anzuwenden.
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Um dieses Problem zu überwinden, wurde eine Vorrichtung zum
Erfassen von Augenkrankheiten vorgeschlagen, welche Mittel
enthält, um einen Laserstrahl auf einen ausgewählten Punkt in
der camera oculi eines Auges zu fokussieren. Bei der
Vorrichtung wird das von dem Auge gestreute Licht
photoelektrisch erfaßt und in ein elektrisches Signal
umgewandelt, welches im folgenden verwendet wird, um die für
Augenkrankheitserfassung in der camera oculi des Auges des
Patienten wesentliche Proteinkonzentration zu bestimmen.
Siehe z.B. die japanische Offenlegungsschrift Nr. 120834/87.
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Bei einer solchen Vorrichtung des Stands der Technik wird das
seitlich von dem Auge gestreute Licht durch eine Maske mit
einem Schlitz hindurch erfaßt, um das Streulicht zu begrenzen,
welches auf die Maske auftrifft. Bei dieser Vorrichtung
werden das gestreute Licht von dem Laserstrahl und das diffus
gestreute Licht von Augenorganen, z.B. der Kristallinse,
vitreous humor, Netzhaut, eingepflanzter künstlicher
Kristallinse, etc., gleichzeitig beobachtet, wodurch ein
inadäquates S/N-Verhältnis und eine nicht zufriedenstellende
Meßgenauigkeit hervorgerufen werden.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum
Erfassen von Augenkrankheiten in dem Auge des Patienten zu
schaffen, welche geeignet ist, die Krankheiten in dem Auge
präzise und leicht zu machen.
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Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Apparat zum
Erfassen von Augenkrankheiten zu schaffen, der es ermöglicht,
das Rauschen von diffus gestreutem Licht aus dem Auge oder
reflektiertem oder gestreutem Licht, das auf den zu messenden
Punkt in dem Auge des Patienten treffen kann, zu reduzieren
oder zu beseitigen.
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Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zum Erfassen von
Augenkrankheiten in einem Auge eines Patienten vorgesehen,
umfassend eine Laserquelle zum Erzeugen eines Laserstrahls,
einen Laserstrahlprojektor zum Projizieren des Laserstrahls
von der Laserquelle und Fokussieren des Laserstrahls in einen
ausgewälten Punkt, um einen Meßpunkt in dem Auge des
Patienten zu bilden, photoelektrische Umwandlungsmittel, um
von dem Auge des Patienten gestreutes Licht zu empfangen und
es photoelektrisch in ein elektrisches Signal umzuwandeln,
welches verarbeitet wird, um aus diesem zur
Augenkrankheitserfassung ein Maß der Proteinkonzentration in
der camera oculi des Auges des Patienten abzuleiten, und eine
Maske, die vor den photoelektrischen Umwandlungsmitteln
angeordnet ist und mit einem darauf ausgebildeten Schlitz
versehen ist, der eine vorbestimmte Breite aufweist, um das
auf die photoelektrischen Umwandlungsmittel auftreffende,
gestreute Licht zu begrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß
dem Schlitz ein Lichtabschirmmittel zum Abblocken des von dem
ausgewählten Punkt gestreuten Lichts zugeordnet ist, daß das
Lichtabschirmmittel als ein linienförmiges Stoppelement
aufgebaut ist, welches mehrere Male breiter ist als das Bild
des Meßpunkts in dem Schlitz, wobei das Lichtabschirmmittel
orthogonal zu der Richtung, entlang welcher sich das
Lichtabschirmmittel erstreckt, in dem Schlitz verlagerbar ist;
und daß das Lichtabschirmmittel angeordnet ist, um in dem
Schlitz derart positionert zu werden, daß es das von dem
ausgewählten Punkt gestreute Licht abschirmt, so daß das von
dem unerwünschten diffusen Hintergrundlicht erzeugte Signal
subtrahierbar ist, um den Störabstand des Ausgangssignals zu
verbessern.
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Wie im vorhergehenden angegeben, kann bei der Öffnung in dem
Schlitz das gestreute Licht von dem Laserstrahl und das
diffus gestreute Licht von den verschiedenen Organen in dem
Auge beobachtet werden. Das Lichtabschirmelement ist in dem
Schlitz vorgesehen, um das diffus gestreute Licht von dem Auge
abzublocken. Dies macht es möglich, das effektive Signal zu
vergrößern, d.h. die Komponente des gestreuten Lichts von dem
Auge, und das Rauschen aufgrund des von dem Auge diffus
gestreuten Lichts zu verringern, wodurch das S/N-Verhältnis
und die Meßgenauigkeit verbessert werden.
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Die Erfindung wird lediglich beispielhaft in den beigefügten
Zeichnungen erläutert, in denen:
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Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung ist;
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Figur 2 eine erläuternde Ansicht ist, welche die Anordnung
des optischen Systems der Vorrichtung zeigt;
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Figur 3 eine erläuternde Ansicht ist, welche die Anordnung
der optischen Achsen eines Laserprojektors und Licht
empfangenden Abschnitts zeigt;
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Figur 4 eine erläuternde Darstellung ist, welche den Aufbau
einer Maske zeigt;
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Figur 5 eine erläuternde Darstellung ist, welche den
detaillierten Aufbau einer Maske mit einem
Lichtabschirmelement zeigt; und
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die Figuren 6 (A) und 6 (B) eine Seitenansicht und eine
Draufsicht sind, wobei beide einen Antriebsmechanismus für das
Lichtabschirmelement zeigen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die Erfindung wird im folgenden im Detail mit Bezug auf die
Zeichnungen beschrieben.
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In den Figuren 1 und 2, welche eine Anordnung der
erfindungsgemäßen Augenkrankheitserfassungsvorrichtung
zeigen, bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Laserlichtquelle,
z.B. eine Helium-Neon oder Argon-Laserquelle. Die
Laserlichtquelle 1 ist auf einer Plattform 2 angeordnet.
Licht von der Laserlichtquelle 1 wird durch einen
Laserstrahlfilter 3 geschickt und über ein Prisma 4, Prismen 5
und 6, eine Linse 7, einen Strahlteiler 8, eine
Kondensorlinse 9 und ein Prisma 10, um in dem zu
untersuchenden Auge 11 in einem Punkt in der vorderen Kammer
11a desselben zu konvergieren.
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Der Laserstrahlprojektor ist mit einer Schlitzlichtquelle 12
ausgestattet. Licht von der Schlitzlichtquelle 12 wird durch
ein Schlitzlichtabsperrelement 13 und einen Schlitz 14 und
durch den Strahlteiler 8, Linse 9 und Prisma 10 geschickt, um
ein Schlitzbild in der vorderen Kammer 11a zu bilden. Mit dem
aus der Laserlichtquelle auf einen Punkt P kanvergierten Licht
ist dieses Schlitzbild dazu da, das umgebende Gebiet
auszuleuchten, um eine Bestätigung der Position des Punkts des
konvergierten Lichts zu ermöglichen.
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Die Breite und Länge des Schlitzes 14 kann durch einen
Einstellknopf 15 und jeweils einen Umschaltknopf 16, welche
in Figur 1 zu sehen sind, eingestellt werden.
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Ein Anteil des von dem Meßpunkt P in der vorderen Kammer 11a
gestreuten Laserlichts geht durch eine Objektivlinse 20 eines
Erfassungsbereichs 29 und wird durch einen halb durchlässigen
Spiegel oder Strahlteiler 21 aufgeteilt. Ein Teil des derart
aufgeteilten Lichts geht durch eine Linse 22, eine mit einem
Schlitz 26a versehene Maske 26 und ein Absperrelement 26' und
trifft auf einen als den photoelektrischen Umwandler
verwendeten Photomultiplikator 27 auf. Der andere Anteil des
durch den Strahlteiler 21 gestreuten Lichts geht über eine
Linse 30 und Prismen 31 und 34 zu einem Okular 32, mittels
dessen ein Untersuchender 33 die Beobachtungen durchführen
kann.
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Das Ausgangssignal von dem Photomultiplikator 27 wird durch
einen Verstärker 28 geschickt und einem Zähler 40 zugeführt,
wobei die Intensität des von dem Photomultiplikator erfaßten
gestreuten Lichts als Anzahl von Impulsen pro
Einheitszeitperiode gezählt wird. Das Ausgangssignal des
Zählers 40, d.h. die Anzahl der Abtastungen oder der
Gesamtimpulszählwert wird für jede Einheitszeitperiode
verteilt in einem Speicher 25 gespeichert. Die in dem
Speicher 25 gespeicherten Daten werden durch eine
Auswertungseinrichtung 41 verarbeitet, die wie im folgenden
erklärt, die Proteinkonzentration in der vorderen Kammer auf
Grundlage des in dem Speicher 25 gespeicherten Zählwerts
berechnet.
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Der Detektor 29 ist an einem Träger 70 befestigt. Der Träger
70 und der Laserstrahlprojektor sind derart angeordnet, daß
sie relativ zueinander um eine Welle 71 drehbar sind, so daß
der Winkel zwischen den optischen Achsen des
Laserstrahlprojektors und des Licht empfangenden Mittels auf
die erforderliche Einstellung eingestellt werden kann. Bei
der bevorzugten Ausführungsform wird die Erfassung bei einem
auf ungefähr 90º eingestellten Winkel durchgeführt.
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Wie in Figur 3 dargestellt, sind das Licht empfangende Mittel
und der Laserstrahlprojektor gemäß dieser Ausführungsform
derart angeordnet, daß sich ihre optischen Achsen mit
ungefähr 90º kreuzen. Zu dieser Zeit wird ein durch die Linse
in dem Licht empfangenden Mittel gebildetes Bild 26" der
Maske an dem Mittelteil des Strahls 80 an der optischen Achse
des Licht empfangenden Mittels in einer Position gebildet,
welche zu derjenigen der Maske konjugiert ist.
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Die Figuren 4 und 5 zeigen den Schlitz 26a der Maske 26,
welche ein Lichtabschirmelement 61 zum Abblocken diffus von
dem Auge gestreuten Lichts, d.h. des von dem ausgewählten
Punkt P gestreuten Lichts aufweist. Das Lichtabschirmelement
61 ist als ein linienförmiges Stoppelement ausgebildet,
welches mehrere Male breiter ist als das Bild 1a, das durch
den Laserstrahl in dem ausgewählten Punkt P geformt ist und
das in dem Schlitz 26a auftaucht. Wie in Figur 6 dargestellt,
kann das Lichtabschirmelement 61 z.B. durch einen Motor 63
entlang von Seitenschienen 62, 62' angetrieben sein, um eine
orthogonale Richtung zu dem Laserstrahl 1a und daher
orthogonal zu der Richtung, entlang der sich das
Lichtabschirmelement 61 erstreckt, abzutasten.
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Eine Augenfixierlichtquelle 90, die durch eine
lichtemittierende Diode o. dgl. gebildet ist und durch von
einer Stromquelle 91 gelieferte Elektrizität mit Leistung
versorgt wird, ist in einer Position angeordnet, welche es dem
Untersuchenden ermöglicht, das Auge des Patienten zu
fixieren. Das für die Augenfixierung ausgewählte von der
Lichtquelle 90 erzeugte Licht hat eine andere Farbe als das
Licht der Laserlichtquelle 1. Wenn z.B. das Licht aus der
Laserlichtquelle rot ist, wird grünes Licht ausgewählt. Das
Augenfixierlicht aus der Lichtquelle 90 kann in der durch den
Pfeil angedeuteten Richtung mittels eines Gelenkmechanismus
92 gedreht werden, um zu ermöglichen, daß es derart
eingestellt ist, daß es relativ zu dem Auge des Patienten
immer in einer optimalen Stellung ist.
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Auf der Plattform 2 ist ein Eingabemittel z.B. ein mit einem
Druckknopf 46 ausgestatteter Joystick 45 angeordnet, der
betreibbar ist, um das Laserfilter 3, das
Schlitzlichtabsperrelement 13 und das
Photomultiplikatorabsperrelement 26' in das entsprechende
optische System einzuführen oder die besagten Elemente aus
dem entsprechenden optischen System herauszuziehen.
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Der Betrieb der derart angeordneten Vorrichtung wird im
folgenden beschrieben. Beim Durchführen der Messung wird die
Schlitzlichtquelle 12 betätigt und ein Bild des Schlitzes 14
über die Strahlteiler 8 und 10 und die Linse 9 auf einem Teil
der vorderen Kammer 11a gebildet, welcher den Meßpunkt P
beinhaltet. Darauffolgend wird Licht aus der Laserlichtquelle
1 auf den Meßpunkt P über das besagte optische System
konvergiert.
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Ein Teil des Lichts von dem Meßpunkt P wird gleichzeitig
durch den Strahlteiler 21 zu dem Untersuchenden 33 für die
Beobachtung geleitet und durch die Linse 22 und die Maske 26
zum Auftreffen auf den Photomultiplikator 27.
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Bei der Messung wird das Lichtabschirmelement 61 von der
oberen Kante der Öffnung des Schlitzes zu der unteren Kante
(d.h. in der durch X bezeichneten Richtung in Figur 5)
abgetastet. Wenn sich das Lichtabschirmelement 61 in der Nähe
der oberen Kante der Öffnung des Schlitzes befindet, wird
gestreutes Laserlicht und innerhalb des Auges diffus
gestreutes Licht beobachtet und die Intensität Iv der Summe
dieser Lichtanteile gemessen. Wenn sich das
Lichtabschirmelement 61 in dem zentralen Bereich des
Schlitzes befindet, wird gestreutes Laserlicht abgeblockt und
nur von innerhalb des Auges diffus gestreutes Licht
beobachtet und die Intensität des Lichts Ic gemessen. Wenn
sich das Lichtabschirmelement 61 in der Nähe der unteren
Kante des Schlitzes befindet, wird wiederum gestreutes
Laserlicht beobachtet, und die Intensität 1d von innerhalb des
Auges diffus gestreutem Licht gemessen. Daher kann die
Intensität Is des gestreuten Laserlichts durch Subtrahieren
von Ic von dem arithmetischen Mittelwert von Iv und Id
erhalten werden.
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Daher kann das Lichtabschirmelement 61 in dem Schlitz 26a in
einer Position angeordnet werden, in welcher es das von dem
ausgewählten Punkt P gestreute Licht abschirmt, so daß das
von dem unerwünschten diffusen Hintergrundlicht erzeugte
Signal abgezogen werden kann, um den Störabstand des
Ausgangssignals zu verbessern.
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Der photoelektrische Umwandler 27 empfängt Licht über den
Schlitz 26a und wandelt das Licht in eine entsprechende Serie
von Impulsen um, welche durch den Zähler 40 als Anzahl von
Impulsen pro Einheitszeit gezählt werden, wobei die Zählwerte
verteilt für jede Einheitszeitperiode in dem Speicher 25
gespeichert werden. Die Auswertungseinrichtung 41 verarbeitet
die in dem Speicher 25 enthaltenen Daten und benutzt
Gleichung (1) um die Proteinkonzentration in der vorderen
Kammer zu berechnen.
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Wenn das linienförmige Stoppelement nicht überstrichen wird,
wirkt das Stoppelement als ein Abschirmelement, um von
innerhalb des Auges diffus gestreutes Licht abzublocken,
wodurch die Genauigkeit der Messung von Protein in der
vorderen Kammer erhöht wird.
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Während die Erfindung mit Bezug auf ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, ist es für Fachleute
offensichtlich, daß unterschiedliche Abänderungen gemacht
werden können und Äquivalente für Elemente derselben
ausgetauscht werden können, ohne den Rahmen der Erfindung, wie
er in dem Anspruch definiert ist, zu verlassen. Darüber
hinaus können viele Abänderungen gemacht werden, um eine
bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehre
der Erfindung anzupassen, ohne den wesentlichen Rahmen
derselben, wie er in dem Anspruch definiert ist, zu verlassen.
Daher ist es beabsichtigt, daß die Erfindung nicht auf die
bestimmte Ausführungsform beschränkt sein soll, welche als die
zum Durchführen der Erfindung als am besten erscheinende Art
und Weise offenbart ist, sondern daß die Erfindung alle
innerhalb der Reichweite des angefügten Anspruchs fallenden
Ausführungsformen umfassen soll.