EP0238522A1 - Applanation tonometer - Google Patents

Applanation tonometer

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Publication number
EP0238522A1
EP0238522A1 EP19860905229 EP86905229A EP0238522A1 EP 0238522 A1 EP0238522 A1 EP 0238522A1 EP 19860905229 EP19860905229 EP 19860905229 EP 86905229 A EP86905229 A EP 86905229A EP 0238522 A1 EP0238522 A1 EP 0238522A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
applanation
sensor
force
cornea
area
Prior art date
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Pending
Application number
EP19860905229
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Burkhard Hechler
Stefan Levedag
Gottfried Rudolph
Jorg Draeger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Draeger Jorg Universitatsaugenklinik
Original Assignee
Draeger Jorg Universitatsaugenklinik
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Draeger Jorg Universitatsaugenklinik filed Critical Draeger Jorg Universitatsaugenklinik
Publication of EP0238522A1 publication Critical patent/EP0238522A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/16—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for measuring intraocular pressure, e.g. tonometers

Definitions

  • the invention relates to an applanation tonometer, in particular for applanation tonometry according to Goldmann, according to the preamble of patent claim 1.
  • the internal pressure in the eye can be determined with sufficient accuracy by flattening the cornea by means of a pressure body and measuring the force required to achieve a certain flattening area.
  • the diameter of the 15 flattened surface should be 3.06 mm, since with this diameter the intrinsic rigidity of the cornea and the capillary adhesion of the tear fluid on the corneal surface are precisely balanced, so that the force required for flattening is maintained in relation to the flattening area corresponds to a pressure of just 20 dm in the eye.
  • the diameter of the flattened surface was determined visually using a scale in the observation beam path.
  • a surface sensor for the applied surface which uses the resistance change of an electrode arrangement due to the wetting with tear fluid to determine the size of the surface.
  • the pressure body is designed as a prism, which is illuminated by a light source.
  • the entrance and exit faces of the prism are formed such that the illumination light is totally reflected at the locations where the Druckkör- 20 P e r rests on the cornea, while the illumination light at the points at which the pressing body does not lie, not is reflected.
  • the intensity of the total reflected light is measured with a detector, the output signal of which is a measure of the size of the applied 2 . 5 area is used.
  • the sensors mentioned above for the applied surface - as has been recognized according to the invention - have a systematic measurement error due to the adherence of tear fluid to the pressure body: due to capillary adhesion, tear fluid also adheres to the side of the applied surface, so that with the known sensors not the size of the actually applied area, but an enlarged 10th area compared to this area.
  • the invention is based on the object of specifying an application tonometer in which an exact determination of the pressure prevailing in the eye is possible.
  • the flattened area of the cornea 5 is measured with an area sensor. Since the applied surface and the liquid ring surrounding it are measured with the surface sensor, the size of the liquid ring is determined according to the invention before the actual applanation measurement. This information is obtained - as TX - has also been recognized according to the invention - from the output signal of the area sensor with "zero applanation", i.e. the moment the pressure body "just” touches the corneal surface. With the size of the liquid ring determined in this way, the measurement result for the applied surface is then corrected during the measurement, i.e. essentially subtracts the area of the surrounding liquid ring from the measured area. This means that regardless of the specific surface wetting, the actual applanation diameter is always obtained, which allows the application of the IMBERT-FICK law.
  • the force with which the flattening is caused is determined during the measurement. This determination of the actually acting force can either be carried out by evaluating the specific data of the drive used or by using a force measuring device.
  • capacitive area- 0 * sensor is utilized, the good electrical conductivity in water acceptance range cornea.
  • the applanation surface serves as a plate of a capacitor, against which a metal plate coated with a dielectric is pressed as a sensor surface and as a pressure body. This creates
  • the measuring device 30 can be an optical sensor for determining the flattened area. This optical sensor uses the different refraction and reflection properties when touching media with different refractive index.
  • the beam guidance in the measuring head can be designed in this way be, as described for example in DE-OS 26 43 879. Furthermore, it can also be designed in such a way that where the cornea or tear fluid is present as an aqueous medium, the rays are broken away from the plane of incidence away from the cornea, while the surface areas reflect totally against air. In any case, the size of the wetted sensor surface can be deduced from the difference between incident and reflected light, which is measured with an intensity sensor. Furthermore, it is also possible to work with a spatially resolving sensor, for example to directly determine the diameter of the applied surface.
  • a further possibility for the area sensor is characterized in claim 6: a multiplicity of conductor tracks, which are connected to high-resistance input connections of the control unit, are applied to the sensor surface, which lies against the cornea.
  • the comparatively good conductive cornea or the tear fluid briefly infer the directly adjacent conductor tracks to a potential that is applied, for example, to the forehead support of the tonometer.
  • the control unit "counts" the short-circuited conductor tracks.
  • This surface sensor also has the advantage over the sensor known from DE-PS 20 40 238 that individual fluctuations in the resistance of the cornea have no influence on the measurement result.
  • the drives characterized in claims 7 and 8 not only offer the possibility to apply the forces required to achieve the desired application area in the range of about 1 to 5 ponds simply and quickly — so that no falsifications of the measurement result can occur — but allow them also in a simple way to determine the applied force from the feed current.
  • a particularly advantageous embodiment of the tonometer according to the invention is characterized.
  • an axial force transducer is used, which is in contact with the surface sensor, so that the instantaneous pressure can be determined with the application of any force.
  • FIG. 1 a part of a tonometer according to the invention, namely a capacitive area sensor
  • FIG. 2 part of a tonometer according to the invention namely a "potential line area sensor”.
  • FIG. 1 shows part of an application tonometer according to the invention, namely a pressure body designed as a surface sensor.
  • the pressure body has an electrically conductive plate 1, which is coated with a dielectric 2.
  • the plate 1, the dielectric 2 and the cornea 3 of the applied eye form a capacitor, the capacitance C of which is measured with the measuring circuit indicated schematically in FIG. 1.
  • This measuring circuit can be closed, for example, via the forehead support of the tonometer.
  • the capacitance of the capacitor is a measure of the applied area and the tear fluid ring 4 surrounding this area.
  • the size of the wetting of the sensor surface is the capacitance of the capacitor formed with zero applanation, i.e. measured at the moment when the sensor surface just touches the cornea 3 without flattening it.
  • the control unit (not shown) can at any time correct the applanation area measured at a certain force by the instantaneous proportion of the liquid ring 4 surrounding the actual applanation area, since the width b of the liquid ring 4 from the "zero measurement" is known.
  • the applanation tonometer according to the invention is not only suitable for measurements according to Goldmann, in which the force is determined which is required to achieve a flattened surface with a diameter of 3.06 mm, but also for other measurements , for example for measurement in 10 of veterinary medicine, where other diameters of the applied area are required, or for measurements in human medicine in which force / applanation area characteristics are recorded.
  • FIG. 2 shows an embodiment of the surface sensor of an applanation tomometer according to the invention.
  • the pressure body not shown in detail, has a large number of conductor tracks 10 to 10 on its contact surface, which are connected to inputs of a control unit 11.
  • An analog or digital circuit or a computer can be used as the control unit.
  • it is particularly advantageous to use a single-chip microprocessor which, in particular when a device without a drive for the applanation force is used, enables the design of a compact and lightweight device which is only of pen size.
  • the applanation tonometer according to the invention can also be integrated into a slit lamp or an observation magnifier.
  • devices can of course also be used in which a position-independent drive for the application force, for example a moving coil or a Voice coil drive is used.
  • a position-independent drive for the application force for example a moving coil or a Voice coil drive is used.
  • These drives have the advantage that a rapid increase in power can be achieved with them.
  • 25 force applied to the drive can be determined via the feed current.

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Abstract

Le tonomètre ci-décrit comporte un corps de pression applicable sur la cornée de l'oeil à examiner, lequel corps peut subir une pré-contrainte définie, et un capteur (1, 10) pour mesurer la surface d'aplanissement. L'effet de capillarité du liquide lacrymal ayant une incidence sur le résultat des mesures, on détermine d'abord les dimensions de la surface d'humidification, c'est-à-dire au moment précis où le capteur de surface (1, 10) touche la cornée (3) sans l'aplanir. A partir de la mesure effectuée ensuite de la surface d'aplanissement pour un effort de pression défini, une unité de commande (11) calcule la tension intra-oculaire en tenant compte de la surface d'humidification.The tonometer described below comprises a pressure body applicable on the cornea of the eye to be examined, which body can undergo a defined pre-stress, and a sensor (1, 10) for measuring the leveling surface. Since the capillary effect of the tear fluid affects the measurement result, the dimensions of the humidification surface are first determined, i.e. at the precise moment when the surface sensor (1, 10 ) touches the cornea (3) without flattening it. From the next measurement of the planarization surface for a defined pressure force, a control unit (11) calculates the intraocular pressure taking account of the humidification surface.

Description

1 Applanationstonometer 1 applanation tonometer
B e s c h r e i b u n gDescription
5 Die Erfindung bezieht sich auf ein Applanationstonometer, insbesondere zur Applanationstonometrie nach Goldmann, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.5 The invention relates to an applanation tonometer, in particular for applanation tonometry according to Goldmann, according to the preamble of patent claim 1.
Nach der von Fick d.Ä., I bert sowie Goldmann entwickelten 10. Theorie kann der Innendruck im Auge dadurch hinreichend genau bestimmt werden, daß man mittels eines Druckkörpers die Hornhaut abplattet, und die zur Erzielung einer bestimmten Abplattungsfläche benötigte Kraft erfaßt. Nach den Berechnungen von Goldmann sollte der Durchmesser der 15 abgeplatteten Fläche 3,06mm sein, da sich bei diesem Durchmesser die Eigensteifigkeit der Cornea und die Kapil¬ laradhäsion der Tränenflüssigkeit an der Hornhautoberflä¬ che gerade die Waage halten, so daß die zur Abplattung benötigte Kraft bezogen auf die Abplattungsfläche gerade 20 d m im Auge herrschenden Druck entspricht.According to the 10th theory developed by Fick d.Ä., I bert and Goldmann, the internal pressure in the eye can be determined with sufficient accuracy by flattening the cornea by means of a pressure body and measuring the force required to achieve a certain flattening area. According to Goldmann's calculations, the diameter of the 15 flattened surface should be 3.06 mm, since with this diameter the intrinsic rigidity of the cornea and the capillary adhesion of the tear fluid on the corneal surface are precisely balanced, so that the force required for flattening is maintained in relation to the flattening area corresponds to a pressure of just 20 dm in the eye.
Bei dem von Goldmann entwickelten Spaltlampentonometer ist der Durchmesser der abgeplatteten Fläche visuell mittels einer Skala im Beobachtungsstrahlengang bestimmt worden.In the slit lamp tonometer developed by Goldmann, the diameter of the flattened surface was determined visually using a scale in the observation beam path.
25 Ein Bestimmung des Applanationsdurchmessers durch die untersuchende Person ist ferner auch bei dem in der DE-AS 1 291 438 beschriebenen Tonometer sowie den in dieser Druckschrift als Stand der Technik angegebenen Applana- tionstonometern vorgesehen (Auf den vorstehend sowie im25 A determination of the applanation diameter by the examining person is also provided in the tonometer described in DE-AS 1 291 438 and in the application tomometers indicated as prior art in this publication (refer to the above and in
30 folgenden angegebenen Stand der Technik wird im übrigen zur Erläuterung aller nicht im einzelnen beschriebenen Merkmale ausdrücklich Bezug genommen.)30 the following prior art is expressly referred to for the explanation of all features not described in detail.)
Die Bestimmung des Applanationsdurchmessers durch dieThe determination of the applanation diameter by the
35 Untersuchungsperson hat den Nachteil, daß subjektive35 examiner has the disadvantage that subjective
Beurteilungen in den Meßvorgang einfließen, so daß relativ große Fehler bei der Bestimmung des Durchmessers derEvaluations flow into the measuring process, so that relatively large errors in the determination of the diameter of the
f *£* 1 applanierten Fläche auftreten können.f * £ * 1 applanated area can occur.
Deshalb ist verschiedentlich vorgeschlagen worden, die 5 applanierte Fläche bzw. deren Durchmesser mit einem (ob¬ jektiven) Meßverfahren zu bestimmen.For this reason, various proposals have been made to determine the 5 applied surface or its diameter using an (objective) measuring method.
Beispielsweise ist aus der DE-PS 20 40 238 ein Flächensen¬ sor- für die applanierte Fläche bekannt, der die Wider- 10.. siandsanderung einer Elektrodenanordnung aufgrund der Benetzung mit Tränenflüssigkeit zur Bestimmung der Größe der- Fläche verwendet.For example, from DE-PS 20 40 238 a surface sensor for the applied surface is known, which uses the resistance change of an electrode arrangement due to the wetting with tear fluid to determine the size of the surface.
Ferner ist aus der DE-OS 26 43 879 ein optischer Sensor 15 für die applanierte Fläche bekannt. Hierzu ist der Druck¬ körper als Prisma ausgebildet, das von einer Lichtquelle beleuchtet wird. Die Eintritts- und Austrittsflachen des Prismas sind so ausgebildet, daß das Beleuchtungslicht an den Stellen total reflektiert wird, an denen der Druckkör- 20 Per auf der Cornea aufliegt, während das Beleuchtungslicht an den Stellen, an denen der Druckkörper nicht aufliegt, nicht reflektiert wird. Die Intensität des total reflek¬ tierten Lichts wird mit einem Detektor gemessen, dessen Ausgangssignal als Maß für die Größe der applanierten 2.5 Fläche herangezogen wird.Furthermore, from DE-OS 26 43 879 an optical sensor 15 for the applied surface is known. For this purpose, the pressure body is designed as a prism, which is illuminated by a light source. The entrance and exit faces of the prism are formed such that the illumination light is totally reflected at the locations where the Druckkör- 20 P e r rests on the cornea, while the illumination light at the points at which the pressing body does not lie, not is reflected. The intensity of the total reflected light is measured with a detector, the output signal of which is a measure of the size of the applied 2 . 5 area is used.
Diese bekannten Sensoren für die Größe der applanierten Fläche haben eine Reihe von Nachteilen:These known sensors for the size of the applied area have a number of disadvantages:
30 °ie elektrischen Eigenschaften der Corneaoberflache wech¬ seln von Messung zu Messung. Hierzu wird auf den Artikel von H.J. Schlegel "Versuche zu einer elektronischen Appla- nationstheorie" in Ber. Dtsch. Ophthal. Ges. 67, S.239-245 verwiesen. Deshalb ist der in der DE-PS 20 40 238 be-30 ° i e electrical properties of the Corneaoberflache clauses wech¬ from measurement to measurement. For this purpose, the article by HJ Schlegel "Experiments on an electronic application theory" in Ber. German Ophthal. Ges. 67, S.239-245 referenced. Therefore, the one described in DE-PS 20 40 238
35 schriebene Impedanzsensor für applanierte Fläche mit einem relativ großem Fehler behaftet. 135 written impedance sensor for applied surface has a relatively large error. 1
Vor allem aber weisen die vorstehend genannten Sensoren für die applanierte Fläche - wie erfindungsgemäß erkannt worden ist - einen systematischen Meßfehler aufgrund des 5 Anhaftens von Tränenflüssigkeit am Druckkörper auf: Durch Kapillaradhäsion haftet Tränenflüssigkeit auch seitlich von der applanierten Fläche an, so daß mit den bekannten Sensoren nicht die Größe der tatsächlich applanierten Fläche, sondern ein gegenüber dieser Fläche vergrößertes 10. Flächenareal gemessen wird.Above all, however, the sensors mentioned above for the applied surface - as has been recognized according to the invention - have a systematic measurement error due to the adherence of tear fluid to the pressure body: due to capillary adhesion, tear fluid also adheres to the side of the applied surface, so that with the known sensors not the size of the actually applied area, but an enlarged 10th area compared to this area.
Darüberhinaus haben die meisten bekannten Applanationsto¬ nometer den Nachteil, daß die Kraft, mit der der Druckkör¬ per an das Auge angedrückt wird, nicht lageunabhängig ist. 15In addition, most known applanation tonometers have the disadvantage that the force with which the pressure body is pressed against the eye is not position-independent. 15
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Applana¬ tionstonometer anzugeben, bei dem eine exakte Bestimmung des im Auge herrschenden Drucks möglich-ist.The invention is based on the object of specifying an application tonometer in which an exact determination of the pressure prevailing in the eye is possible.
20 Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit ihren Weiterbildungen in den Ansprüchen gekennzeichnet.20 An inventive solution to this problem is characterized with its developments in the claims.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß bei den bekannten Tonometern zwei Fehlerquellen für die DruckbestimmungAccording to the invention it has been recognized that in the known tonometers two sources of error for the pressure determination
25 auftreten können: Zum einen wird die Applanationsfläche durch die aufgrund der Kapillaradhäsion zusammengezogene25 can occur: On the one hand, the applanation surface is contracted by the capillary adhesion
Tränenflüssigkeit vergrößert, die am Druckkörper und anTear fluid enlarged on the pressure body and on
- der Cornea aufgrund der Oberflächenbenetzung anhaftet. Zum anderen treten bei manchen der bekannten Verfahren Fehler- adheres to the cornea due to surface wetting. On the other hand, errors occur in some of the known methods
30 bei der Kraftbestimmung auf, die insbesondere durch eine lageabhängige Kraftapplikation hervorgerufen werden.30 when determining the force, which is caused in particular by a position-dependent force application.
Zur Beseitigung dieser Fehlerquellen wird erfindungsgemäß von einem Applanationstonometer gemäß dem Oberbegriff desTo eliminate these sources of error, an applanation tonometer according to the preamble of the invention
35 Patentanspruchs 1 ausgegangen, und dieses Tonometer durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils weitergebildet:35 Claim 1, and this tonometer through further developed the characteristics of the characteristic part:
Erfindungsgemäß wird die abgeplattete Fläche der Cornea 5 mit einem Flächensensor gemessen. Da mit dem Flächensensor jeweils die applanierte Oberfläche und der sie umgebende Flüssigkeitsring gemessen wird, wird erfindungsgemäß vor der eigentlichen Applanationsmessung die Größe des Flüs¬ sigkeitsrings bestimmt. Diese Information erhält man - wie TX- ebenfalls erfindungsgemäß erkannt worden ist - aus dem Ausgangssignal des Flächensensors bei "Null-Applanation" , d.h. in dem Moment, in dem der Druckkörper "gerade" die Hornhautoberfläche berührt. Mit der so bestimmten Größe des Flüssigkeitsrings wird dann während der Messung das 5 Meßergebnis für die applanierte Fläche korrigiert, d.h. im wesentlichen die Fläche des umgebenden Flüssigkeitsrings von der gemessenen Fläche subtrahiert. Damit erhält man unabhängig von der spezifischen Oberflächenbenetzung immer den tatsächlichen Applanationsdurchmesser, der die Anwen- 0 düng des IMBERT-FICK' sehen Gesetzes erlaubt.According to the invention, the flattened area of the cornea 5 is measured with an area sensor. Since the applied surface and the liquid ring surrounding it are measured with the surface sensor, the size of the liquid ring is determined according to the invention before the actual applanation measurement. This information is obtained - as TX - has also been recognized according to the invention - from the output signal of the area sensor with "zero applanation", i.e. the moment the pressure body "just" touches the corneal surface. With the size of the liquid ring determined in this way, the measurement result for the applied surface is then corrected during the measurement, i.e. essentially subtracts the area of the surrounding liquid ring from the measured area. This means that regardless of the specific surface wetting, the actual applanation diameter is always obtained, which allows the application of the IMBERT-FICK law.
Zusätzlich wird die Kraft, mit der die Abplattung hervor¬ gerufen wird, während der Messung bestimmt. Diese Bestim¬ mung der tatsächlich angreifenden Kraft kann entweder 5 durch die Auswertung der spezifischen Daten des verwende¬ ten Antriebs oder durch die Verwendung einer Kraftmeßein¬ richtung erfolgen.In addition, the force with which the flattening is caused is determined during the measurement. This determination of the actually acting force can either be carried out by evaluating the specific data of the drive used or by using a force measuring device.
Somit erhält man eine genaue Messung sowohl der tatsäch- 0 lieh an der Hornhautoberfläche angreifenden Kraft als auch der tatsächlich applanierten Fläche, die eine exakte Bestimmung des Innendrucks erlauben; bei den bekannten Verfahren dagegen wird der tatsächlich herrschende Druck aufgrund des angelagerten Flüssigkeitsrings in der Regel 5 unterschätzt. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben:This gives an exact measurement of both the actual force acting on the surface of the cornea and the actually applied area, which allow an exact determination of the internal pressure; in the known methods, on the other hand, the pressure actually prevailing is generally underestimated due to the attached liquid ring. Further developments of the invention are specified in the subclaims:
5 In den Ansprüchen 2 bis 4 sind Ausführungen des Flächen¬ sensors angegeben, die beispielsweise bei dem erfindungs¬ gemäßen Tonometer verwendet werden können:5 Claims 2 to 4 specify designs of the surface sensor which can be used, for example, in the tonometer according to the invention:
Bei. dem- in Anspruch 2 beanspruchten kapazitiven Flächen- 0* sensor wird die gute elektrische Leitfähigkeit der wasser¬ reichen Cornea ausgenutzt. Die Applanationsfläche dient als eine Platte eines Kondensators, gegen die eine mit einem Dielektrikum beschichtete Metallplatte als Sensor¬ fläche und als Druckkörper gedrückt wird. Damit enstehtAt. DEM claimed in claim 2 capacitive area- 0 * sensor is utilized, the good electrical conductivity in water acceptance range cornea. The applanation surface serves as a plate of a capacitor, against which a metal plate coated with a dielectric is pressed as a sensor surface and as a pressure body. This creates
15 eine der Applanationsfläche proportionale Kapazität, die mit den in der Elektrotechnik bekannten Verfahren bestimmt werden kann. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenr gemäß Anspruch 3 die von der Cornea und dem Druckkörper gebildete Kapazität als frequenzbestimmehdes Glied eines 0 Oszillators genutzt wird, da dann die Kapazitätsmessung mit Hochfrequenzströmen erfolgen kann, für die der Wider¬ stand der Cornea und damit die Abweichung vom idealen Kondensatorverhalten besonders gering ist. Anders als bei dem aus der DE-PS 20 40 238 bekannten Flächensensor gehen15 a capacitance proportional to the applanation area, which can be determined using the methods known in electrical engineering. It is particularly advantageous if, according to claim 3, the capacitance formed by the cornea and the pressure body is used as the frequency-determining element of an oscillator, since the capacitance measurement can then be carried out with high-frequency currents for which the resistance of the cornea and thus the deviation from the ideal capacitor behavior is particularly low. Different from the surface sensor known from DE-PS 20 40 238
25. damit von Auge zu Auge und von Messung zu Messung unter¬ schiedliche Leitfähigkeiten praktisch nicht in die Bestim¬ mung der applanierten Fläche ein.25. Thus, conductivities that differ from eye to eye and from measurement to measurement practically do not affect the determination of the applied area.
In Anspruch 4 ist gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung 30 zur Bestimmung der abgeplatteten Fläche ein optischer Sensor sein kann. Dieser optische Sensor nutzt die unter¬ schiedlichen Brechungs- und Reflexionseigenschaften bei der Berührung von Medien mit unterschiedlichem Brechungs¬ index.In claim 4 it is characterized that the measuring device 30 can be an optical sensor for determining the flattened area. This optical sensor uses the different refraction and reflection properties when touching media with different refractive index.
3535
Die Strahlführung im Meßkopf kann dabei so ausgelegt werden, wie dies beispielsweise in der DE-OS 26 43 879 beschrieben ist. Ferner kann sie auch so beschaffen sein, daß dort, wo die Hornhaut bzw. die Tränenflüssigkeit als wässriges Medium anliegt, die Strahlen vom Einfallslot weg zur Hornhaut hin gebrochen werden, während die Grnezfla¬ chen gegen Luft total reflektieren. In jedem Falle kann aus der Differenz zwischen einfallendem und reflektiertem Licht, das mit einem Intensitätssensor gemessen wird, auf 3 die Größe der benetzten Sensorfläche geschlossen werden. Ferner ist es auch möglich, mit einem ortsauflösenden Sensor zu arbeiten, um beispielsweise den Durchmesser der applanierten Fläche direkt zu bestimmen.The beam guidance in the measuring head can be designed in this way be, as described for example in DE-OS 26 43 879. Furthermore, it can also be designed in such a way that where the cornea or tear fluid is present as an aqueous medium, the rays are broken away from the plane of incidence away from the cornea, while the surface areas reflect totally against air. In any case, the size of the wetted sensor surface can be deduced from the difference between incident and reflected light, which is measured with an intensity sensor. Furthermore, it is also possible to work with a spatially resolving sensor, for example to directly determine the diameter of the applied surface.
r Um jeden Einfluß störenden Umgebungslichts auszuschließen, ist es gemäß Anspruch 5 besonders vorteilhaft, als Licht¬ quelle des optischen Sensors eine Infrarotleuchtdiode zu verwenden, die mit einem modulierten Signal angesteuert wird. r In order to rule out any ambient light that interferes with the influence, it is particularly advantageous according to claim 5 to use an infrared light-emitting diode as the light source of the optical sensor, which is controlled by a modulated signal.
In Anspruch 6 ist eine weitere Möglichkeit für den Flä¬ chensensor gekennzeichnet: Auf der Sensoroberfläche, die an der Hornhaut anliegt, ist ein Vielzahl von Leiterbahnen aufgebracht, die mit hochohmigen Eingangsanschlüssen der Steuereinheit verbunden sind. Die vergleichsweise gut leitende Hornhaut bzw. die Tränenflüssigkeit schliessen die direkt anliegenden Leiterbahnen kurz auf ein Poten- tial, das beispielsweise an der Stirnstutze des Tonometers anliegt. Zur Berechnung der applanierten Fläche "zählt" die Steuereinheit die kurz geschlossenen Leiterbahnen. Auch dieser Flächensensor hat gegenüber dem aus der DE-PS 20 40 238 bekannten Sensor den Vorteil, daß individuelle Schankungen im Widerstand der Cornea keinen Einfluß auf das Meßergebπis haben.A further possibility for the area sensor is characterized in claim 6: a multiplicity of conductor tracks, which are connected to high-resistance input connections of the control unit, are applied to the sensor surface, which lies against the cornea. The comparatively good conductive cornea or the tear fluid briefly infer the directly adjacent conductor tracks to a potential that is applied, for example, to the forehead support of the tonometer. To calculate the applied area, the control unit "counts" the short-circuited conductor tracks. This surface sensor also has the advantage over the sensor known from DE-PS 20 40 238 that individual fluctuations in the resistance of the cornea have no influence on the measurement result.
In den Ansprüchen 7 folgende sind Möglichkeiten beschrie- ben, die tatsächlich an der Cornea angreifende Kraft genau zu bestimmen.In the claims 7 following options are described to determine exactly the force actually acting on the cornea.
Die in den Ansprüchen 7 und 8 gekennzeichneten Antriebe bieten nicht nur die Möglichkeit, die zum Erzielen der gewünschten Applanationsfläche erforderlichen Kräfte im Bereich ca 1 bis 5 Pond einfach und schnell -so daß keine Verfälschungen des Meßergebnisses auftreten können- auf den Druckkörper aufzubringen, sondern erlauben auch in einfacher Weise, aus dem Speisestrom die aufgebrachte Kraft zu bestimmen.The drives characterized in claims 7 and 8 not only offer the possibility to apply the forces required to achieve the desired application area in the range of about 1 to 5 ponds simply and quickly — so that no falsifications of the measurement result can occur — but allow them also in a simple way to determine the applied force from the feed current.
In Anspruch 9 ist eine besonders vorteilhafte Ausbildung des erfindungsgemäßen Tonometers gekennzeichnet. Bei diesem Tonometer wird ein axialer Kraftaufnehmer verwen¬ det, der mit dem Flächensensor in Kontakt steht, so daß sich der momentane Druck bei beliebiger Kraftausübung bestimmten läßt.In claim 9, a particularly advantageous embodiment of the tonometer according to the invention is characterized. In this tonometer, an axial force transducer is used, which is in contact with the surface sensor, so that the instantaneous pressure can be determined with the application of any force.
Damit ist es auch möglich, gemäß Anspruch 10 auf jeden Antrieb zum Aufbringen der für die Applanation benötigten Kraft zu verzichten. Die bloße Annäherung mit der Untersu¬ cherhand genügt, um eine Applanation zu erzielen, die den gewünschten Bereich (Durchmesser der applanierten Fläche = 5mm) überdeckt.It is thus also possible to dispense with any drive for applying the force required for the applanation. The mere approximation with the examiner's hand is sufficient to achieve an applanation that covers the desired area (diameter of the applanated area = 5 mm).
Damit wird es möglich, das eigentliche Tonometer auf die Größe eines "Kugelschreibers inmitten einer Visierlupe" zu reduzieren.This makes it possible to reduce the actual tonometer to the size of a "ballpoint pen in the middle of a magnifying glass".
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei¬ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrie¬ ben, in der zeigen:The invention is described in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawing, in which:
Fig.1 einen Teil eines erfindungsgemäßen Tonometers, nämlich einen kapazitiven Flächensensor, und Fig.2 einen Teil eines erfindungsgemäßen Tonometers, nämlichen einen "Potentiallinien-Flächensensor".1 a part of a tonometer according to the invention, namely a capacitive area sensor, and FIG. 2 part of a tonometer according to the invention, namely a "potential line area sensor".
Fig. 1 zeigt einen Teil eines erfindungsgemäßen Applana- tionstonometers, nämlich als Flächensensor ausgebildeten Druckkörper. Der Druckkörper weist eine elektrisch leiten¬ de Platte 1 auf, die mit einem Dielektrikum 2 beschichtet ist. Die Platte 1, das Dielektrikum 2 und die Hornhaut 3 des applanierten Auges bilden einen Kondensator, dessen Kapazität C mit dem in Fig. 1 schematisch angedeuteten Meßkreis gemessen wird. Dieser Meßkreis kann beispielswei¬ se über, die Stirnstütze des Tonometers geschlossen werden. Die Kapazität des Kondensators ist dabei ein Maß für die applanierte Fläche sowie den diese Fläche umgebenden Tränenflüssigkeitsring 4.1 shows part of an application tonometer according to the invention, namely a pressure body designed as a surface sensor. The pressure body has an electrically conductive plate 1, which is coated with a dielectric 2. The plate 1, the dielectric 2 and the cornea 3 of the applied eye form a capacitor, the capacitance C of which is measured with the measuring circuit indicated schematically in FIG. 1. This measuring circuit can be closed, for example, via the forehead support of the tonometer. The capacitance of the capacitor is a measure of the applied area and the tear fluid ring 4 surrounding this area.
Zur Bestimmung der Größe des Rings 4, d.h. der Größe der Benetzung der Sensorfläche wird erfindungsgemäß die Kapa¬ zität des gebildeten Kondensators bei Null-Applanation, d.h. in dem Moment gemessen, in dem die Sensorfläche die Hornhaut 3 gerade berührt, ohne sie abzuplatten. Mit dieser Messung vor Beginn der eigentlichen Applanation kann die nicht dargestellte Steuereinheit jederzeit die bei einer bestimmten Kraft gemessene Applanationsfläche um den momentanen Anteil des die eigentliche Applanationsflä¬ che umgebenden Flüssigkeitsrings 4 korrigieren, da die Breite b des Flüssigkeitsrings 4 aus der "Null-Messung" bekannt ist.To determine the size of ring 4, i.e. According to the invention, the size of the wetting of the sensor surface is the capacitance of the capacitor formed with zero applanation, i.e. measured at the moment when the sensor surface just touches the cornea 3 without flattening it. With this measurement before the actual applanation begins, the control unit (not shown) can at any time correct the applanation area measured at a certain force by the instantaneous proportion of the liquid ring 4 surrounding the actual applanation area, since the width b of the liquid ring 4 from the "zero measurement" is known.
Damit erhält man die tatsächliche Applanationsfläche, beispielsweise mit einem Durchmesser von 3,06mm, für die dann das IMBERT-FICK' sehe Gesetz gilt, so daß der Innen- druck des Auges leicht über die zur Erzielung dieser Fläche benötigte Kraft ohne systematischen Fehler bestimmt 1 werden kann .This gives the actual applanation surface, for example with a diameter of 3.06 mm, for which the IMBERT-FICK 's law then applies, so that the internal pressure of the eye easily determines the force required to achieve this surface without systematic errors 1 can be.
Ausdrücklich wird jedoch darauf hingewiesen, daß sich das 5 erfindungsgemäße Applanationstonometer nicht nur für Messungen nach Goldmann eignet, bei denen die Kraft be¬ stimmt wird, die zum Erzielen einer abgeplatteten Fläche mit einem Durchmesser von 3,06mm benötigt wird, sondern auch für andere Messungen, beispielsweise für Messung in 10 der Veterinärmedizin, bei denen u.U. andere Durchmesser der applanierten Fläche erforderlich sind, oder zu Messun¬ gen in der Humanmedizin, bei denen Kraft/Applanationsflä- che-Kennlinien aufgenommen werden.However, it is expressly pointed out that the applanation tonometer according to the invention is not only suitable for measurements according to Goldmann, in which the force is determined which is required to achieve a flattened surface with a diameter of 3.06 mm, but also for other measurements , for example for measurement in 10 of veterinary medicine, where other diameters of the applied area are required, or for measurements in human medicine in which force / applanation area characteristics are recorded.
15 Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführung des Flächen¬ sensors eines erfindungsgemäßn Applanationstonometers. Der nicht im einzelnen dargestellte Druckkörper weist auf seiner Anlagefläche eine Vielzahl von Leiterbahnen 10. bis 10..- auf, die mit Eingängen einer Steuereinheit 11 verbun-FIG. 2 shows an embodiment of the surface sensor of an applanation tomometer according to the invention. The pressure body, not shown in detail, has a large number of conductor tracks 10 to 10 on its contact surface, which are connected to inputs of a control unit 11.
20 den sind. Legt man an das applanierte Auge ein Potential, beispielsweise wiederum über die Stirnstütze des Tonome¬ ters an, so werden (bei dem gezeigten Beispiel) die Lei¬ terbahnen 10. bis 10g durch die applanierte Hornhaut 3 bzw. den sie umgebenden Tränenflüssigkeitsring 4 -in Fig.220 den are. If a potential is applied to the applanated eye, for example again via the forehead support of the tonometer, the conductor tracks 10 to 10 g through the appliqued cornea 3 or the tear fluid ring 4 surrounding it (in the example shown). in Fig. 2
25 nur durch einen Kreis 12 angedeutet- "kurzgeschlossen", d.h. die entsprechenden Eingänge der Stuereinheit liegen beispielsweise auf " 1 "-Potential. Damit erlaubt auch der in Fig. 2 dargestellte "Potentialliniensensor" eine genaue Bestimmung der applanierten Fläche, die wiederum in der25 only indicated by a circle 12 - "short-circuited", i.e. the corresponding inputs of the control unit are, for example, at "1" potential. The "potential line sensor" shown in FIG. 2 thus also allows an exact determination of the applied area, which in turn is in the
30 vorstehend erläuterten Weise von der nicht im einzelnen dargestellten Steuerelektronik um die Fläche des Rings 4 korrigiert wird, so daß man die tatsächlich applanierte Fläche erhält.30 described above is corrected by the control electronics not shown in detail around the surface of the ring 4, so that the actually applied surface is obtained.
35 Vorstehend ist die Erfindung exemplarisch beschrieben worden. Es versteht sich von selbst, daß innerhalb des 1 allgemeinen Erfindungsgedankens die verschiedensten Modi¬ fikationen möglich sind:35 The invention has been described above by way of example. It goes without saying that within the 1 general inventive concept, the most varied modifications are possible:
5 Als Steuereinheit kann eine analoge oder digitale Schal¬ tung oder auch ein Computer verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, einen Einchip-Mikroprozessor zu verwenden, der insbesondere dann, wenn ein Gerät ohne Antrieb für die Applanationskraft verwendet wird, den 1.0 Aufbau eines kompakten und leichten Geräts ermöglicht, das nur noch Kugelschreibergröße hat.An analog or digital circuit or a computer can be used as the control unit. However, it is particularly advantageous to use a single-chip microprocessor which, in particular when a device without a drive for the applanation force is used, enables the design of a compact and lightweight device which is only of pen size.
Das erfindungsgemäße Applanationstonometer kann aber auch in eine Spaltlampe oder eine Beobachtungslupe integriert 15 werden.However, the applanation tonometer according to the invention can also be integrated into a slit lamp or an observation magnifier.
Neben der besonders bevorzugten Ausführungsform, bei der ein Flächen- und ein Kraftsensor verwendet werden, und der Benutzer selbst die Applanationskraft ausübt, können 0 natürlich auch Geräte verwendet werden, bei denen ein lageunabhängiger Antrieb für die Applanations-Kraft, beispielsweise ein Drehspul- oder ein Tauchspulantrieb verwendet wird. Diese Antriebe haben den Vorteil, daß mit ihen ein schneller Kraftanstieg realisierbar ist. Die vonIn addition to the particularly preferred embodiment, in which a surface and a force sensor are used and the user himself exerts the application force, devices can of course also be used in which a position-independent drive for the application force, for example a moving coil or a Voice coil drive is used. These drives have the advantage that a rapid increase in power can be achieved with them. The of
25 dem Antrieb aufgebrachte Kraft kann über den Speisestrom bestimmt werden. Natürlich ist es aber auch möglich, einen zusätzlichen Kraftaufnehmer zu verwenden.25 force applied to the drive can be determined via the feed current. Of course, it is also possible to use an additional force transducer.
In jedem Falle erhält man ein genaues und dennoch kompak- 30 tes Gerät, das in der Human- und Veterinärmedizin univer¬ sell verwendbar ist.In any case, an accurate, yet compact device is obtained which can be used universally in human and veterinary medicine.
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Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Applanationstonometer mit einem an die Hornhaut des zu 5 untersuchenden Auges anlegbaren Druckkörper, der mit einer bestimmten Kraft vorspannbar ist, einer Meßeinrichtung für die Applanationfl che und einer Steuereinheit, die aus der Kraft und der Applanationsfläche den Augeninnendruck berechnet, jO gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:1. applanation surface and a to the cornea of 5 eye being examined can be applied pressure body which is prestressed with a certain force, a measuring device for the Applanationfl a control unit which calculates from the force and the applanation intraocular pressure, j O characterized by the Combination of the following features:
(a) die Kraft greift definiert unabhängig von der Lage des Applanationstonometer am Druckkörper an, und(a) the force acts independently of the position of the applanation tonometer on the pressure body, and
(b) ein Flächensensor mißt die Fläche der Benetzung des(b) an area sensor measures the area of wetting of the
Druckkörpers mit Tränenflüssigkeit und die Applana-Pressure body with tear fluid and the applana
-JR tionsflache vor und während des Angreifens der Kraft, und-JR area before and during the attack of the force, and
(c) die Steuereinheit korrigiert zur Berechnung des Augen- innendrucks die währe *nd des Angreifens der Kraft gemessene Applanationsfläche um die zuvor gemessene(c) the control unit corrects the calculation of the eye internal pressure of the Währe * nd of attacking the force measured to the previously measured applanation
20 Benetzungsfläche mit Tränenflüssigkeit.20 Wetting surface with tear fluid.
2. Applanationstonometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung für die Applantionsflache ein kapazitiver Flächensensor (1,2,3)2. applanation tonometer according to claim 1, characterized in that the measuring device for the applanation area a capacitive area sensor (1,2,3)
25 ist.25 is.
3. Applanationstonometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität des Flächensen¬ sors mit einem Hochfrequenzstrom gemessen wird.3. applanation tonometer according to claim 2, characterized in that the capacitance of the Flächensen¬ sensor is measured with a high frequency current.
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4. Applanationstonometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flächensensor ein opti¬ scher Sensor ist, der die unterschiedliche Reflexion von Licht an der applanierten Fläche und der nicht auf der 35 Hornhaut aufliegenden Fläche erfaßt. 4. applanation tonometer according to claim 1, characterized in that the surface sensor is an opti¬ cal sensor that detects the different reflection of light on the applanierte surface and the surface not lying on the 35 cornea.
5. Applanationstonometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle des optischen Sensors eine gepulste Infrarotlichtquelle ist.5. applanation tonometer according to claim 4, characterized in that the light source of the optical sensor is a pulsed infrared light source.
6. Applanationstonometer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß auf der Auflagefläche des Druckkörpers eine Vielzahl (10) von Leiterbahnen aufge¬ bracht sind, die die applanierte Fläche "kurzschließt.6. applanation tonometer according to claim 1, characterized in that on the bearing surface of the pressure body a plurality (10) of conductor tracks are brought up which "short-circuits the applanated surface".
7. Applanationstonometer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tauchspulen-Antrieb den Druckkörper an die Hornhaut andrückt.7. applanation tonometer according to one of claims 1 to 6, characterized in that a plunger drive presses the pressure body against the cornea.
8. Applanationstonometer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehspulen-Antrieb den Druckkörper an die Hornhaut andrückt.8. applanation tonometer according to one of claims 1 to 6, characterized in that a moving coil drive presses the pressure body against the cornea.
9. Applanationstonometer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kraftsensor vorgesehen ist.9. applanation tonometer according to one of claims 1 to 8, characterized in that a force sensor is provided.
10. Applanationstonometer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die untersuchende Person den Druckkörper andrückt und das Tonometer als kleines Handge¬ rät ausgebildet ist. 10. applanation tonometer according to claim 9, characterized in that the examining person presses the pressure body and the tonometer is designed as a small handheld device.
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RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: DRAEGER, JORG

Inventor name: HECHLER, BURKHARD

Inventor name: LEVEDAG, STEFAN

Inventor name: RUDOLPH, GOTTFRIED