DE4134275C1

DE4134275C1 - Tonometer for examination of human eye

Info

Publication number: DE4134275C1
Application number: DE19914134275
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl.-Phys. O-6900 Jena De Bischoff; Klaus Dipl.-Ing. O-6520 Eisenberg De Moehr; Peter Dipl.-Phys. O-6902 Jena De Voigt
Original assignee: Carl Zeiss Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 1991-10-17
Filing date: 1991-10-17
Publication date: 1993-04-08
Anticipated expiration: 2011-10-18

Abstract

Tonometer for examination of human eye uses integrated optical waveguide adjustably applied to cornea

Description

Die Erfindung betrifft ein Applanationstonometer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an applanation tonometer according to the Preamble of claim 1.

Es sind im wesentlichen drei Prinzipien zur Messung des intraokularen Druckes bekannt: Die Impressionstonometrie, die Applanationstonometrie und die berührungslose Tonometrie.There are essentially three principles for measuring the intraocular pressure known: Impression tonometry, the Applanation tonometry and non-contact tonometry.

Das Impressionstonometer nach Schiötz (Arch. Augenheilkunde, 52, 491 [1905]) mißt die Identationstiefe der Hornhaut. Diese Größe ist dem intraokularen Druck umgekehrt proprotional. Das Verfahren hat zwei wesentliche Nachteile: Erstens wird durch das Eigengewicht des Gerätes der Augeninnendruck erhöht, und zweitens erfolgt die Übertragung des Meßergebnisses über bewegliche mechanische Teile, deren Reibung das Meßergebnis beeinflussen kann.The impression tonometer according to Schiötz (arch. Ophthalmology, 52, 491 [1905]) measures the depth of identification of the cornea. These Size is inversely proportional to intraocular pressure. The The process has two major disadvantages: First, through the weight of the device increases the intraocular pressure, and secondly, the measurement result is transmitted via moving mechanical parts, the friction of which is the measurement result can influence.

Weiterhin ist das Applanationstonometer nach Goldmann bekannt (Ophthalmologica, 134, 221 [1957]). Sein Meßprinzip beruht auf dem Imbert-Fickschen Gesetz, wonach der intraokulare Druck gleich dem Quotienten aus der zur Bulbusdeformation erforderlichen Kraft und der hierbei verformten Fläche ist. Störend wirken sich der Einfluß der Hornhauttrigidität und der Tränenfilmadhäsion aus. Die von diesen Größen abgeleiteten Kräfte heben sich gegenseitig auf, wenn der Applanationskreisdurchmesser ca. 3 mm beträgt. Umfangreiche Versuche von Goldmann ergaben eine Applanationsfläche von 7,36 mm, was einem Applanationskreisdurchmesser von 3,06 mm entspricht. Das Tonometer nach Goldmann mißt die für die Applanation dieser Kreisfläche erforderliche Kraft z. B. mit einer Torsionswaage. Bei der angegebenen Fläche von 7,36 mm entspricht einer Kraft von 10 mN genau der Druck von 10 Torr = 1,33 kPa.The Goldmann applanation tonometer is also known (Ophthalmologica, 134, 221 [1957]). Its measuring principle is based on the Imbert-Fick law, according to which the intraocular pressure equal to the quotient from that required for bulb deformation Force and the deformed surface. Annoying the influence of corneal rigidity and tear film adhesion out. The forces derived from these quantities cancel each other out if the applanation circle diameter is about 3 mm. Extensive experiments by Goldmann resulted in an applanation area of 7.36 mm, which is one Applanationskreisdiameter of 3.06 mm corresponds. The Goldmann's tonometer measures that for the applanation of these Circular area required force z. B. with a torsion balance. For the specified area of 7.36 mm corresponds to a force of 10 mN exactly the pressure of 10 Torr = 1.33 kPa.

Das Instrument kann nur von Spezialisten bedient werden. Fehlermöglichkeiten bestehen bei der exakten Einstellung der Applanationsfläche infolge des Einflusses der Tränenflüssigkeit sowie der Zentrierung. Subjektive Fehler sind also nicht ausgeschlossen.The instrument can only be operated by specialists. There are potential errors in the exact setting of the Applanationsfläche due to the influence of the tear fluid as well as centering. So there are no subjective errors locked out.

Weiterhin sind Tonometer bekannt, die auf dem von Mackay und Marg entwickelten Gerät aufbauen (Acta Ophthalomologica, 37, 495 [1959]). Die benutzte Meßmethode vereinigt Elemente der Applanations- und der Impressionstonometrie. Im Zentrum einer Applanationsfläche befindet sich ein axial beweglicher Stempel, dessen Auslenkung ein Maß für den Augeninnendruck ist. Die Messung erfolgt kurzzeitig dynamisch, wodurch puls- und atemfrequenzsynchron Augeninnendruckschwankungen das Ergebnis beeinflussen können.Tonometers based on the Mackay and Marg developed device (Acta Ophthalomologica, 37, 495 [1959]). The measuring method used combines elements of the Applanation and impression tonometry. At the center of one Applanationsfläche is an axially movable Stamp, the deflection of which is a measure of intraocular pressure is. The measurement is dynamic for a short time, which means that and respiratory rate synchronized fluctuations in intraocular pressure Can influence the result.

Bekannt sind weiterhin berührungsfreie Tonometer, welche die Hornhaut durch einen Luft- oder Flüssigkeitsstrahl abflachen. Ihre Meßgenauigkeit ist wesentlich geringer als die der Applanationstonometer. Der Luft- oder Flüssigkeitsstrom wird vom Patienten oft als noch unangenehmer empfunden als die Anästhesierung und die Berührung der Hornhaut bei Verwendung der berührender Tonometer.Non-contact tonometers are also known, which the Flatten the cornea with a jet of air or liquid. Their measuring accuracy is much lower than that of Applanation tonometer. The air or liquid flow will often perceived by the patient as even more unpleasant than that Anesthesia and corneal contact when used the touching tonometer.

Insgesamt gesehen haben die bekannten Tonometer entweder eine unbefriedigende Meßgenauigkeit, oder sie sind technisch aufwendig. Oft kann der optische Einstell- und Meßvorgang nur von geübtem Personal sicher durchgeführt werden. Dabei sind subjektive Fehler nicht auszuschließen. Der Einfluß der Tränenflüssigkeit auf das Meßergebnis wird nicht absolut verhindert. Mit den meisten Geräten ist keine Selbsttonometrie möglich. Bei vielen Tonometern sind wegen des komplizierten Aufbaus die Reinigung und Desinfektion erschwert.Overall, the known tonometers have either one unsatisfactory measurement accuracy, or they are technically complex. Often the optical setting and measuring process can only be carried out safely by trained personnel. Are there subjective errors cannot be excluded. The influence of Tear fluid on the measurement result will not be absolute prevented. With most devices there is no self tonometry possible. Many tonometers are because of the complicated construction makes cleaning and disinfection difficult.

Gemäß DD-WP 2 51 701 wird ein Schichtwellenleiter, der mit einer dünnen Schicht bedeckt ist, deren Brechungsindex kleiner ist als der Brechnungsindex der Hornhaut, mit dem Auge in Kontakt gebracht. Das aus dem Wellenleiter in die Hornhaut übergekoppelte Licht führt zu einer Schwächung des im Wellenleiter geführten Lichtes. Die Größe der Lichtschwächung ist ein Maß für die Berührungsfläche.According to DD-WP 2 51 701, a layered waveguide is used is covered with a thin layer whose refractive index is smaller than the refractive index of the cornea, with the eye brought into contact. That from the waveguide into the cornea Coupled light leads to a weakening of the in the waveguide led light. The size of the light attenuation is a measure of the contact area.

Da die Hornhaut aber nur den sehr geringen Brechnungsindex 1,38 hat, läßt sich kein geeignetes Material für die Zwischenschicht finden. Die Anforderungen an die Genauigkeit der realisierten Zwischenschichtdicke wären außerdem extrem hoch. Because the cornea has only a very low refractive index 1.38 has no suitable material for the Find intermediate layer. The accuracy requirements the realized intermediate layer thickness would also be extreme high.

Aus der DE-OS 26 43 879 ist es bekannt, optische Wellenleiter in Form eines Lichtfaserbündels senkrecht auf das Auge aufzusetzen, wobei zum Messen der Applanationsfläche das veränderte Reflexionsverhalten der Lichtleiterenden beim Kontakt mit der Hornhaut herangezogen wird.From DE-OS 26 43 879 it is known to use optical waveguides Shape of a bundle of optical fibers perpendicular to the eye to put on, to measure the applanation area changed reflection behavior of the fiber ends at Contact with the cornea.

Weiterhin ist es aus DD 2 18 833 A1 bekannt, ein Prisma als Andruckkörper zu verwenden, wobei die Veränderung des Reflexionsverhaltens des Prismas bei Kontakt mit dem Auge ausgenutzt wird.Furthermore, it is known from DD 2 18 833 A1, a prism as Use pressure body, changing the Reflection behavior of the prism in contact with the eye is exploited.

Auch hierbei wird der Einfluß der Tränenflüssigkeit auf das Meßergebnis nicht absolut verhindert und mit hohem technischen Aufwand eine Messung durchgeführt. Here too the influence of the tear fluid on the Measurement result not absolutely prevented and with high technical Effort a measurement performed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine objektive Messung der Applanationsfläche mit hoher Genauigkeit zu realisieren. Das erfindungsgemäße Tonometer soll von kompaktem und kleinem Aufbau sein. Es soll auf die Verwendung einer Zwischenschicht verzichtet werden können.The invention has for its object an objective Measurement of the applanation area with high accuracy realize. The tonometer according to the invention is said to compact and small structure. The use of an intermediate layer should be avoided can be.

Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Applanationstonometer durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The task is with a generic applanation tonometer by the characterizing features of claim 1 solved.

Bevorzugte Ausbildungen der Erfindung bestehen insbesondere darin, daß entweder ein Schichtwellenleiter auf das Auge aufgesetzt wird oder eine Anordnung einer Vielzahl paralleler Streifenleiter Verwendung findet. Auch die Verwendung eines einzelnen Streifenwellenleiters, der durch den Mittelpunkt des Applanationskreises gelegt ist, ist möglich.Preferred embodiments of the invention exist especially in that either a layered waveguide the eye is put on or an array of a variety parallel stripline is used. Also the Using a single strip waveguide through is the center of the applanation circle possible.

Durch die Erfindung wird der vorteilhafte Einsatz von integriert- optischen Wellenleiteranordnungen in der Applanationstonometrie ohne die Verwendung von Zwischenschichten zwischen Cornea und Wellenleiter mit den oben beschriebenen Nachteilen ermöglicht. Dabei wird die Beeinflussung der Strahlung durch Absorption des evaneszenten Feldanteiles in der Cornea bestimmt. Das evaneszente Feld in den an einen Wellenleiter angrenzenden Medien ist beispielslweise in "Integrierte Optik", Leipzig, 1991, S. 31-35, beschrieben.The advantageous use of integrated optical waveguide arrangements in applanation tonometry without the use of intermediate layers between the cornea and waveguide with those described above Disadvantages enabled. The influence of the Radiation due to absorption of the evanescent field component in the cornea. The evanescent field in the one For example, waveguide adjacent media is in "Integrated optics", Leipzig, 1991, pp. 31-35.

Die Bestimmung des erreichten Applanationskreisdurchmessers erfolgt objektiv, d. h. ohne Beeinflussung durch die Bedienperson. Die Bedienung des Gerätes ist damit nicht mehr auf Spezialisten beschränkt. The determination of the applanation circle diameter reached is objective, d. H. without operator intervention. The device is no longer operated Specialists limited.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigenThe invention is described below using exemplary embodiments explained in more detail. Show it

Fig. 1a einen erfindungsgemäß eingesetzten Schichtwellenleiter, FIG. 1a is a inventively used film waveguide,

Fig. 1b eine Anordnung paralleler Streifenwellenleiter, FIG. 1b, an array of parallel strip waveguides,

Fig. 1c einen einzelnen Streifenwellenleiter, FIG. 1c, a single strip waveguide,

Fig. 2 eine weitere erfindungsgemäße Anordnung eines Streifenwellenleiters. Fig. 2 shows another arrangement of a strip waveguide according to the invention.

In Fig. 1a, b und c liegt der Applanationskreis 2 der Cornea an einem Schichtwellenleiter 1a, einer Anordnung paralleler Streifenwellenleiter 1b und einem einzelnen Streifenwellenleiter 1c, der durch den Mittelpunkt des Applanationskreises verläuft, an. Das ausgekoppelte Licht 4 ist gegenüber dem eingekoppelten Licht 3 durch den Einfluß der Cornea gedämpft. Die Dämpfung entsteht durch Absorption der in die Cornea als an den Wellenleiter angrenzendes Medium hineinreichenden evaneszenten Feldanteile der Lichtwelle. Sie ist von der Strecke abhängig, entlang welcher die Cornea den Wellenleiter berührt.In Fig. 1a, b and c, the applanation circuit 2 of the cornea lies against a layer waveguide 1 a, an arrangement of parallel strip waveguides 1 b and a single strip waveguide 1 c, which runs through the center of the applanation circle. The outcoupled light 4 is damped by the influence of the cornea compared to the incoupled light 3 . The damping results from the absorption of the evanescent field components of the light wave that extend into the cornea as a medium adjacent to the waveguide. It depends on the distance along which the cornea touches the waveguide.

Die Wellenlänge des geführten Lichtes wird erfindungsgemäß in Bereichen um 1,46 µm und 1,90 µm gewählt, um eine starke Absorption zu erreichen.The wavelength of the guided light is according to the invention in Ranges around 1.46 µm and 1.90 µm selected to be strong To achieve absorption.

Dabei ist der Einfluß der Tränenflüssigkeit zu beachten. Sie umgibt die Applanationsfläche ringförmig und trägt mit ihrer Lichtabsorption zur Dämpfung der geführten Welle bei. Zur Beseitigung dieses Einflusses wird zunächst der Durchmesser des "Tränensees" beim Aufsetzen der Cornea auf den Wellenleiter über die erfindungsgemäße Anordnung bestimmt, daraus die Breite des Tränenringes bei 3,06 mm Applanationsfläche errechnet und der errechnete Wert bei der Bestimmung der erforderlichen Andruckkraft berücksichtigt.The influence of the tear fluid must be taken into account. they surrounds the applanation surface in a ring and carries with it Light absorption to dampen the guided wave. For Eliminating this influence is first the diameter of the "teardrop lake" when the cornea is placed on the waveguide determined on the arrangement according to the invention, the Width of the tear ring calculated at 3.06 mm applanation area and the calculated value when determining the required Contact force is taken into account.

In Fig. 2 liegt der Streifenwellenleiter 1c lediglich in einem Fenster 5 mit einer vorzugsweisen Länge von 3,06 mm frei. Der übrige Teil des Streifenwellenleiters ist mit einer Schicht bedeckt, die ihn von Oberflächeneinflüssen abschirmt. Die Erfassung des Applanationskreisdurchmessers erfolgt dadurch, daß der Bereich des Fensters zur Applanation benutzt wird. Bei Erhöhung der Andruckkraft und damit wachsender Applanationsfläche 2 tritt nur solange eine Änderung der Intensität des austretenden Lichtes 4 auf, bis die Applanationsfläche 2 die Begrenzung des Fensters erreicht.In Fig. 2, the strip waveguide 1 c is only exposed in a window 5 with a preferred length of 3.06 mm. The rest of the strip waveguide is covered with a layer that shields it from surface influences. The diameter of the applanation circle is determined by using the area of the window for applanation. When the pressure force and thus growing applanation surface 2 increases , the intensity of the emerging light 4 only changes until the applanation surface 2 reaches the boundary of the window.

Die zugehörige Kraft dient zur Druckermittlung. Es wird unmittelbar der Applanationskreisdurchmesser der Cornea erfaßt, da aufgrund der unterschiedlichen Absorption von Cornea und Tränenflüssigkeit die Absorptionsänderung erst dann abgeschlossen ist, wenn die Cornea das Fenster ganz ausfüllt.The associated force is used to determine the pressure. It will be immediate the applanation circle diameter of the cornea is recorded, because of the different absorption of cornea and Tear fluid only then completed the change in absorption is when the cornea completely fills the window.

Claims

1. Applanation tonometer with an integrated optical waveguide arrangement, which can be placed on the cornea of an eye to be examined with an adjustable pressing force and which serves to determine the applanation surface due to an influence of a radiation guided in the waveguide arrangement which is dependent on the contact surface with the eye, characterized in that the wavelength of the radiation is approximately 1.46 micrometers and / or 1.90 micrometers and the influencing of the radiation is determined by absorption of the evanescent field component in the cornea.

2. applanation tonometer according to claim 1, characterized characterized in that the waveguide arrangement Layer waveguide is.

3. Applanation tonometer according to claim 1, characterized characterized in that the waveguide arrangement from a variety parallel strip waveguide exists.

4. applanation tonometer according to claim 1, characterized characterized in that the waveguide arrangement Strip waveguide is through the center of the Applanationsfläche is laid.

5. applanation tonometer according to claim 4, characterized characterized in that the waveguide arrangement with a Coating is covered, which is just a window free leaves.

6. applanation tonometer according to claim 5, characterized characterized in that the window has a length of 3.06 mm.