DE4134276C1

DE4134276C1 - Applanation tonometer for measuring intra-ocular pressure - has integrated optical interferometer with covering film in which window is formed for contact with cornea

Info

Publication number: DE4134276C1
Application number: DE19914134276
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: 1993-05-06
Anticipated expiration: 2011-10-18

Abstract

An applanation tonometer contains an integrated optical waveguide arrangement which is applied with adjustable pressure, to the cornea of an eye under investigation. The applanation area of the eye is determined from the effect on the beam in the waveguide. The waveguide arrangement contains at least one integrated optical interferometer (1) which detects the variation in refractive index dependent on the applanation area. the interferometer has a covering film contg. a window (4) enabling contact between the interferometer and cornea. USE/ADVANTAGE - Enables highly accurate, objective measurement of applanation area without intermediate film or influence of tears.

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 Indentationstiefe der Hornhaut. Diese Größe ist dem intraokularen Druck umgekehrt proportional. Das Verfahren hat zwei wesentliche Nachteile: Erstens wird durch das Eigengewicht des Gerätes der Augeninnendruck erhöht, und zweitens erfolgt die Übertragung des Meßergebnisses über gewegliche mechanische Teile, deren Reibung das Meßergebnis beeinflussen kann.The Schiötz Impression Tonometer (Arch. Ophthalmology 52: 491 (1905)) measures the depth of indentation 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 movable 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 erforder lichen Kraft und der hierbei verformten Fläche ist. Störend wirken sich der Einfluß der Hornhautrigidität und der Tränen filmadhäsion aus. Die von diesen Größen abgeleiteten Kräfte heben sich gegenseitig auf, wenn der Applanationskreisdurch messer 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 affect the influence of corneal rigidity and tears film adhesion from. The forces derived from these quantities cancel each other out when the applanation circle knife is approx. 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 Tränenflüssig keit 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 centering. So there are no subjective errors locked out.

Weiterhin sind Tonometer bekannt, die auf dem von Mackay und Marg entwickelten Gerät aufbauen (Acta Ophthalmologica: 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 atemfrequenzsynchrone Augeninnendruckschwankungen das Ergebnis beeinflussen können.Tonometers based on the Mackay and Set up Marg developed device (Acta Ophthalmologica: 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 intraocular pressure synchronous fluctuations in the eye 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 auf wendig. 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 Selbst tonometrie möglich. Bei vielen Tonometern sind wegen des komplizierten Aufbaus die Reinigung und Desinfektion er schwert.Overall, the known tonometers have either one unsatisfactory measurement accuracy, or they are technically up agile. 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, cleaning and disinfection sword.

Gemäß DD-WP 2 51 701 wird ein Schichtwellenleiter, der mit einer dünnen Schicht bedeckt ist, deren Brechungsindex kleiner ist als der Brechungsindex der Hornhaut, mit dem Auge in Kontakt gebracht. Das aus dem Wellenleiter in die Hornhaut übergekoppelte Licht führt zu einer Schwächung des im Wellen leiter 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 waves led light. The size of the light attenuation is a measure of the contact area.

Da die Hornhaut jedoch nur den sehr geringen Brechungsindex 1,38 hat, läßt sich kein geeignetes Material für die Zwischenschicht finden. Die Anforderungen an die Genauigkeit der realisierten Zwischenschichtdicke wären außerdem extrem hoch. However, since the cornea only has 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. Auf die Verwendung einer Zwischenschicht geringer Brechzahl soll verzichtet werden können. Es soll keine Beschränkung auf einen bestimmten Wellenlängen bereich vorliegen und damit die Verwendung kostengünstiger Bauteile ermöglicht werden. Der störende Einfluß der Tränen flüssigkeit bei der Messung soll ausgeschaltet werden.The invention has for its object an objective Measurement of the applanation area with high accuracy realize. On the use of an intermediate layer low refractive index should be able to be dispensed with. It is not intended to be limited to a particular wavelength area and thus the use more cost-effective Components are made possible. The disturbing influence of tears liquid during the measurement should be switched off.

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

Bevorzugte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteran sprüchen beschrieben. Die mit der Erfindung erzielten Vor teile bestehen insbesondere darin, daß es ermöglicht wird, im nahen infraroten Wellenlängenbereich zu arbeiten und damit kostengünstige Bauteile verwenden zu können und eine un günstige Beeinflussung des Patienten auszuschließen. Gegenüber bekannten technischen Lösungen kann mit höherer Empfindlichkeit und damit Genauigkeit gearbeitet werden. Bei Erreichen des vorgegebenen Applanationskreisdurchmessers ent steht ein eindeutiges Signal.Preferred embodiments of the invention are in the Unteran sayings described. The achieved with the invention parts consist in particular in that it enables to work in the near infrared wavelength range and thus to use inexpensive components and a un to rule out favorable influencing of the patient. Compared to known technical solutions, higher ones can be used Sensitivity and therefore accuracy can be worked. At Reaching the specified applanation circle diameter there is a clear signal.

Die Bestimmung erfolgt objektiv, d. h. ohne Beeinflussung durch die Bedienperson. Die Bedienung des Gerätes ist nicht mehr auf Spezialisten beschränkt.The determination is made objectively. H. without interference by the operator. The device is not operated more limited to specialists.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbei spielen näher erläutert.The invention will be explained in the following with the help of exemplary embodiments play explained in more detail.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 eine Anordnung mit einem integriert-optischen Inter ferometer, Fig. 1 shows an arrangement ferometer with an integrated optical Inter,

Fig. 2 eine weitere Anordnung mit einem integriert-optischen Interferometer, Fig. 2 shows a further arrangement with an integrated optical interferometer,

Fig. 3 eine Anordnung mit zwei Mach-Zehnder-Interferometern, Fig. 3 shows an arrangement with two Mach-Zehnder interferometers

Fig. 4 eine Anordnung einer Vielzahl von Mach-Zehnder-Inter ferometern. Fig. 4 shows an arrangement of a plurality of Mach-Zehnder inter ferometers.

In Fig. 1 ist ein Arm 3 eines integriert-optischen Interferometers 1, speziell eines Mach-Zehnder-Interferometers, durch ein Fenster 4 freigelegt. Berührt die Cornea 2 den Wellenleiter des Interferometerarmes 3 im Bereich des Fensters 4, so ändert sich seine effektive Brechzahl und das Interferometer 1 wird in Abhängigkeit von der Berührungslänge verstimmt. Am Interferometerausgang treten entsprechende Intensitätsänderungen des Lichtes auf. Sie sind ein Maß für den Durchmesser des Applanationskreises 2.In Fig. 1, an arm 3 of an integrated optical interferometer 1 , specifically a Mach-Zehnder interferometer, is exposed through a window 4 . If the cornea 2 touches the waveguide of the interferometer arm 3 in the area of the window 4 , its effective refractive index changes and the interferometer 1 is detuned depending on the length of contact. Corresponding changes in the intensity of the light occur at the interferometer output. They are a measure of the diameter of the applanation circle 2 .

Zur Eliminierung des Einflusses der Tränenflüssigkeit wird zunächst der Durchmesser des "Tränensees" beim Aufsetzen der Cornea auf den Wellenleiter mittels der erfindungsgemäßen Anordnung bestimmt, daraus die Breite des Tränenringes bei 3,06 mm Applanationsfläche errechnet und der errechnete Wert bei der Bestimmung der erforderlichen Andruckkraft berücksichtigt.To eliminate the influence of tear fluid first the diameter of the "teardrop lake" when the Cornea on the waveguide by means of the invention The arrangement determines the width of the tear ring 3.06 mm applanation area calculated and the calculated value taken into account when determining the required contact pressure.

In Fig. 2 legt das Fenster gerade 3,06 mm Wellenleiterlänge frei. Der Wellenleiter wird so mit der Cornea in Berührung gebracht, daß der Applanationskreis das Fenster symmetrisch umgibt. Die Kraft zum Erreichen des Applanationskreisdurchmessers 2 wird dadurch festgestellt, daß eine weitere Krafterhöhung keine Intensitätsänderung am Interferometerausgang mehr bewirkt.In Fig. 2 the window exposes just 3.06 mm waveguide length. The waveguide is brought into contact with the cornea in such a way that the applanation circle surrounds the window symmetrically. The force to reach the applanation circle diameter 2 is determined by the fact that a further increase in force no longer causes a change in intensity at the interferometer output.

Der Tränenfilm braucht hierbei vorteilhafterweise nicht eingerechnet werden, weil die Cornea eine höhere Brechzahl als die Tränenflüssigkeit hat und das Interferometer so lange verstimmt wird, bis das Fenster ganz von der Cornea bedeckt ist.The tear film advantageously does not need to be used here be included because the cornea has a higher refractive index than the tear fluid and the interferometer for so long is detuned until the window is completely covered by the cornea is.

In Fig. 3 ist ein erfindungsgemäßes Applanationstonometer mit zwei durch eine Deckschicht abgeschirmten Mach-Zehnder- Interferometern 1 dargestellt, deren Arme 3 einen Abstand von 3,06 mm aufweisen. Der Druckkörper wird so mit der Cornea in Berührung gebracht, daß der Applanationskreis symmetrisch zwischen den beiden Interferometern liegt. FIG. 3 shows an applanation tonometer according to the invention with two Mach-Zehnder interferometers 1 shielded by a cover layer, the arms 3 of which are spaced apart by 3.06 mm. The pressure body is brought into contact with the cornea in such a way that the applanation circuit lies symmetrically between the two interferometers.

Es wird die Kraft bestimmt, bei welcher beide Interferometer die Berührung durch die Cornea signalisieren. Da die Cornea eine höhere Brechzahl als die Tränenflüssigkeit hat, lassen sich die verursachten Signale voneinander trennen und damit der Einfluß der Tränenflüssigkeit eliminieren.The force at which both interferometers are determined is determined signal the touch through the cornea. Because the cornea have a higher refractive index than the tear fluid the signals caused separate from each other and thus eliminate the influence of tear fluid.

In Fig. 4 sind mehrere, parallel in gleichem Abstand angeordnete Mach-Zehnder-Interferometer vorgesehen, die jeweils Fenster 4 über Armen 3 aufweisen. Die Berührung durch die applanierte Cornea wird von den Interferometern durch eine Änderung der Lichtintensität an ihrem jeweiligen Ausgang signalisiert.In FIG. 4, a plurality of Mach-Zehnder interferometers are provided, which are arranged in parallel at the same distance and each have windows 4 over arms 3 . The interferometers signalise the touch through the appliqued cornea by a change in the light intensity at their respective output.

Der Applanationskreisdurchmesser 2 ergibt sich somit bei bekanntem Interferometerabstand durch Zählung der ausgelösten Signale. Zur Aufnahme der Signale kann beispielsweise eine Photoempfängerzeile 5 vorgesehen sein, mit der die Signale in ihrer zeitlichen Reihenfolge aufgenommen werden.The Applanationskreisdiameter 2 thus results from a known interferometer distance by counting the triggered signals. A photoreceiver line 5 can be provided for recording the signals, for example, with which the signals are recorded in their chronological order.

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 is used to determine the applanation surface on the basis of an influence of a radiation guided in the waveguide arrangement on the contact surface with the eye,
characterized in that
the waveguide arrangement has at least one integrated optical interferometer arrangement ( 1 ) which detects the change in the effective refractive index which is dependent on the applanation surface,
the interferometer arrangement is provided with a cover layer and a window ( 4 ) is provided in the cover layer, which enables the contact of a branch of the interferometer with the cornea of the eye.

2. applanation tonometer according to claim 1, characterized in that the interferometer arrangement ( 1 ) is a Mach-Zehnder interferometer.

3. applanation tonometer according to claim 1 or 2, characterized characterized in that with the cornea of the eye in Contacting branch of the interferometer through the The center of the applanation area runs and that the Window length larger than the diameter of the Applanationsfläche is.

4. applanation tonometer according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the window length is 3.06 mm.

5. applanation tonometer according to claim 1 or 2, characterized characterized that symmetrical to the center of the Applanationsfläche two interferometer branches provided are whose distance a predetermined diameter of Applanationsfläche corresponds.

6. applanation tonometer according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the interferometer arrangement from a There are a large number of individual interferometers that are used for quasi analogous determination of the circle diameter Cover application area.