DE4327051A1 - Programmierbare elektronische Okklusionsbrille - Google Patents

Description

Problemstellung

Bei Diagnose und Therapie von Sehschwächen und Fehlsichtigkeiten insbesondere bei Kindern entsteht oft die Notwendigkeit, die Sehfähigkeit eines dominanten Auges zugunsten des anderen Auges zeitweise einzuschränken. Dies geschieht normalerweise durch Abkleben des dominanten Auges oder durch geeignete Okklusionfolien auf dem Brillenglas. Gerade bei Kindern stößt jedoch diese Therapie oft auf Widerstand, da die plötzliche Okklusion als hinderlich empfunden wird. Anstelle einer mechanischen Okklusion empfiehlt sich deshalb eine elektronisch gesteuerte und damit besser dosierbare Okklusionsmöglichkeit zum Beispiel mithilfe eines Flüssigkristall-Lichtventils.

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung findet Anwendung in der Augenheilkunde und stützt sich auf anerkannte Techniken der Optik, Elektronik und Informatik. Die erforderlichen elektronisch gesteuerten Lichtventile nutzen Forschungsresultate aus dem Gebiet der Anzeige- und Displaytechnik.

Stand der Technik

Miniaturisierte Schaltkreise und Stromversorgungen werden hergestellt für eine breite Palette von Anwendungen im medizinisch technischen Bereich. Mit Ausnahme des elektronischen Lichtventils ist die technische Grundlage der Erfindung weitgehend die einer herkömmlichen Hörbrille. Für die Herstellung des Lichtventils empfiehlt sich die Verwendung von Flüssigkristallen, deren optische Durchlässigkeit elektronisch gesteuert werden kann. Auch andere Techniken wie Irisblenden oder Mikrojalousien wären im Prinzip geeignet zur Herstellung eines Lichtventiles, sind jedoch weniger robust und weniger kostengünstig herzustellen.

Übliche Flüssigkristallanzeigen arbeiten als reflektierende Anordnung, wo das eingestrahlte Licht unterschiedlich stark reflektiert oder gestreut wird. Einfache nematische Strukturen bewirken eine Streuung des einfallenden Lichtes durch die im Flüssigkristall induzierte Turbulenz. Eine wesentliche Kontrasterhöhung der Anzeige ergibt sich, wenn die optisch aktive Schicht zwischen Polarisatoren eingeschlossen wird und dem Flüssigkristall eine spiralförmige Kristallstruktur aufgeprägt wird ("twisted nematic"). Die Ansteuerung geschieht grundsätzlich mit Wechselspannungen zwischen 1.5 und 8 Volt, wobei die verdrillten Anordnungen mit kleinerem Spannungshub auskommen.

Transmissive Displays sind heute unüblich. Einer transmissiven Betriebsweise, wie sie für eine Okklusionbrille erforderlich wäre, steht jedoch grundsätzlich nichts im Wege. Polarisatoren müßten gegebenenfalls vor und hinter der aktiven Schicht vorgesehen werden. Durch geeignete Mischung von Flüssigkristallsubstanzen können Schaltgeschwindigkeit, Temperaturverhalten und Stromverbrauch beeinflußt werden.

Problemstellungen und Lösungsansätze

Bei der Therapie von Sehschwächen, insbesondere bei Kindern, entsteht oft die Notwendigkeit, die Sehfähigkeit eines dominanten Auges zugunsten des anderen Auges zeitweise einzuschränken. Eine ursprünglich vorgegebene Ungleichheit zwischen zwei Augen verschärft sich dadurch, daß der Patient sich angewöhnt, nur noch mit dem besseren Auge wahrzunehmen. Aus dieser Dominanz des besseren Auges ergibt sich eine progressive Verschlechterung der Adaptierungsfähigkeit, der Sehschärfe, des Stereosehens und der allgemeinen Bilderkennung des schlechteren Auges.

Das schlechtere Auge wird nun im Rahmen der Therapie trainiert, indem die Sehfähigkeit des dominanten Auges temporär eingeschränkt wird. Dies geschieht normalerweise durch Abkleben des dominanten Auges oder durch geeignete Okklusionfolien auf dem Brillenglas. Gerade bei Kindern stößt jedoch diese Therapie oft auf Widerstand. Nicht nur ist es unbequem, eine Brille zu tragen, sondern das Kind wird unter Umständen von Kameraden ausgelacht wegen seines abgeklebten Auges. Die hauptsächliche Behinderung besteht jedoch in der plötzlichen Okklusion und der damit schlagartig verschlechterten Orientierungsmöglichkeit des Patienten. Eine flexible Anpassung des Okklusionsgrades an die gerade anstehende Beschäftigung und an den Ermüdungszustand des Patienten ist nur schwer möglich.

Anstelle einer mechanische Okklusion empfiehlt sich deshalb eine elektronisch gesteuerte und damit besser dosierbare Okklusionsmöglichkeit zum Beispiel mithilfe eines Flüssigkristall-Lichtventils. Das Brillenglas vor dem dominanten Auge wird zusätzlich mit einer aktiven Flüssigkristallschicht versehen, die elektronisch zwischen transparent und matt umgeschaltet werden kann. Zwischenstufen sind ebenfalls möglich, aber nicht unbedingt sinnvoll.

In einer Gewöhnungsphase wird die Okklusion jeweils nur kurzzeitig eingeschaltet, beispielsweise für eine halbe Sekunde mit längeren Pausen von typischerweise einer Minute dazwischen. Mit fortschreitender Therapie kann der Okklusionsgrad bis auf 100% gesteigert werden. Für besonders schwierige Tätigkeiten kann die Okklusion durch den Patienten selbst reduziert oder ganz ausgesetzt werden, ohne daß die Brille ausgezogen werden muß bzw. darf. Hierfür dient zum Beispiel ein Druckknopf, der vom Patienten bedient werden kann und der Erleichterung bringt. Damit entsteht beim Patienten nicht das Gefühl dem Gerät ausgeliefert zu sein.

Eine Programmsteuerung im Gerät sorgt dafür, daß die Okklusion nicht dauernd ausgesetzt wird. So kann etwa nach einer 10 minütigen Pause, die vom Patienten gefordert wurde, die Okklusion wieder langsam auf den voreingestellten Wert gesteigert werden. Bei schlechten Lichtverhältnissen sollte unter Umständen die Okklusion automatisch ausgesetzt werden. Dies dient der Sicherheit des Patienten. Der praktische Einsatz des Gerätes wird zeigen, in welchem Umfang eine Programmsteuerung therapeutisch sinnvoll ist. Weitere prinzipiell mögliche Programmfunktionen könnten sein: Aufzeichnen der tatsächlichen Tragzeit der Brille, Kontrolle der Therapie durch den Arzt und dergleichen.

Aus der beschriebenen Technik ergibt sich ebenfalls ein interessantes Diagnoseinstrument für die Praxis des untersuchenden Augenarztes. Im Verlauf einer Augenuntersuchung muß oft ein Auge abgedeckt werden. Dies geschieht heute auf mechanische Weise und führt zu störenden Bewegungen des Patienten und des Arztes. Als Alternative hierzu kann eine elektronische Okklusionsbrille mit Fuß- oder Handsteuerung verwendet werden. Insbesondere können auf diese Weise schnelle Messungen am nicht akkomodierten Auge vorgenommen werden.

Ausführungsformen der Patentansprüche

In seiner Ausführungsform entspricht das Gerät weitgehend einer Hörbrille. Die Elektronik kann in den seitlichen Bügeln untergebracht werden. Um das Verlustrisiko zu reduzieren, könnte die Elektronik und die Stromversorgung aber auch als separate Einheit gebaut werden und z. B. über eine Zweidrahtleitung mit dem Brillengestell verbunden sein. Diese funktionelle Trennung empfiehlt sich auch für eventuelle Prototypen. Bei einem Einsatz im diagnostischen Bereich würde das Gerät eher vom Arzt in der Hand gehalten (Bild 3 & 4) oder in eine stationäre Apparatur eingebaut. Die Betätigung erfolgt dann entweder manuell oder mit einem Fußschalter, damit der Arzt die Hände frei behalten kann.

Wesentliches Element des Gerätes ist das Brillenglas mit elektronisch gesteuerter Lichtdurchlässigkeit. Hier wird die bei der Herstellung von reflektiven Displays übliche Technik verwendet. Allerdings entfällt der Spiegel und eventuell auch die Polarisatoren. Für das Brillenglas wird eine Sandwichkonstruktion verwendet, bestehend aus dem eigentlichen Brillenglas mit der notwendigen optischen Korrektur. Die innere Seite des Glases ist plan geschliffen und mit einer leitenden aber trotzdem durchsichtigen Schicht versehen. In der Mitte der Sandwichanordnung liegt die optisch aktive Flüssigkristallschicht. Deren Dicke beträgt ungefähr zwischen 10 und 200 Mikrometer je nach gewünschtem Betriebsmodus. Auf der anderen Seite der Flüssigkristallschicht liegt eine zweite Glasplatte mit ebenfalls einer leitenden Schicht auf ihrer Innenseite. Diese zweite Platte kann plan sein oder ebenfalls zur optischen Korrektur beitragen (Bild 1).

Eine Tastatur zur Eingabe von Sollwerten muß an der Brille nicht vorgesehen werden. Nur eine kleine Taste erlaubt dem Patienten die Okklusion zeitweise auszusetzen. Der Arzt verfügt jedoch über ein Zusatzgerät, um Parameter einzugeben und allfällige Aufzeichnungen vom Gerät entgegenzunehmen. Die Brille wird dazu in eine Halterung gebracht (Bild 2). Die Eingabe erfolgt entweder über metallische Kontakte oder kontaktlos über Infrarot bzw. über eine Induktionsspule. Die Ausgabe erfolgt am besten direkt über das Brillenglas, indem dieses im Rhythmus einer seriellen Datenübertragung hell und dunkel geschaltet wird.

In einer einfachen Ausführungsform kann die Programmfunktion unterbleiben. Der Okklusionsgrad könnte dann zum Beispiel durch Steckbrücken gesetzt werden.

Claims (9)

1. Okklusionsbrille, dadurch gekennzeichnet, daß die Okklusion des Brillenglases nicht mechanisch, sondern gesteuert in einem vorgegebenen Zeitrhythmus erfolgt.

2. Okklusionsbrille nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verwendung eines Flüssigkristalles als Lichtventil.

3. Okklusionsbrille nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eingebaute Programmsteuerung zur kontrollierten Okklusionstherapie.

4. Okklusionsbrille nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine spezielle Pausenfunktion, durch welche der Patient temporär die Okklusion aussetzen kann.

5. Okklusionsbrille nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Helligkeitssensor, der die Okklusion bei schlechten Lichtverhältnissen aussetzt.

6. Okklusionsbrille nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendbarkeit des Okklusionsglases als direkten Ausgabekanal zu einem externen Zusatzgerät.

7. Okklusionsbrille nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine paarweise Anordnung von Lichtventilen zur wechselweisen Okklusion des linken und des rechten Auges.

8. Okklusionsbrille nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine monokulare Anordnung eines Lichtventiles zur einseitigen Okklusion.

9. Okklusionsbrille nach Anspruch 1, jedoch modifiziert für den diagnostischen Einsatz in der Hand des Arztes oder in einer stationären Meßapparatur.