FI100765B

FI100765B - Method and apparatus for measuring intraocular pressure

Info

Publication number: FI100765B
Application number: FI943965A
Authority: FI
Inventors: Antti Ilmari Kontiola
Original assignee: Antti Ilmari Kontiola
Priority date: 1994-08-30
Filing date: 1994-08-30
Publication date: 1998-02-27
Also published as: WO1996006560A1; AU3259895A; FI943965A; EP0955862A1; JPH10504749A; FI943965A0; JP3638953B2

Description

1 1007651 100765

Menetelmä ja laite silmän sisäisen paineen mittaamiseksiMethod and apparatus for measuring intraocular pressure

Keksinnön kohteena on menetelmä ja laite silmän sisäisen paineen mittaamisek-5 si. Kiihtyvyysanturilla varustettu koetin singotaan silmää kohti tietyllä nopeudella ja törmäyshetki rekisteröidään. Silmänpaineesta riippuen saadaan koettimelle erilaisia hidastuvuuksia ja törmäysaikoja, jotka riippuvat silmän sisäisestä paineesta.The invention relates to a method and a device for measuring intraocular pressure. A probe equipped with an accelerometer is thrown towards the eye at a certain speed and the moment of impact is recorded. Depending on the intraocular pressure, different decelerations and collision times are obtained for the probe, which depend on the intraocular pressure.

10 Tällaista menetelmää tai laitetta ei ole aiemmin tunnettu. Tämä johtuu osittain siitä, että vasta viime vuosina on kehitetty menetelmään sopivia riittävän suorituskykyisiä ja kevyitä kapasitiivisia kiihtyvyysantureita.10 No such method or device is previously known. This is partly due to the fact that only in recent years have capacitive accelerometers of sufficient performance and lightness suitable for the method been developed.

Yleensä silmänpainetta mitataan tonometreilla, jotka asetetaan silmän sarveis-15 kalvon pintaan ja mitataan sen elastisuutta eri menetelmillä (Goldmannin tonometri, Schiötzin tonometri ym ). Kaksi yleisimmin käytettyä periaatetta näissä mittauksissa ovat sen voiman mittaaminen, joka tarvitaan silmän tietyn pinta-alan litistämiseen tai sen alueen läpimitan mittaaminen, jonka tietty voima litistää. Nämä menetelmät vaativat potilaan yhteistyökykyä, eivätkä sovi ilman yleis-20 anestesiaa pienille lapsille, dementikoille tai eläimille.In general, intraocular pressure is measured with tonometers placed on the surface of the corneal membrane of the eye and its elasticity is measured by various methods (Goldmann tonometer, Schiötz tonometer, etc.). The two most commonly used principles in these measurements are to measure the force required to flatten a specific area of the eye or to measure the diameter of the area that a particular force flattens. These methods require patient compliance and are not suitable without general anesthesia for young children, dementias, or animals.

On kehitetty myös menetelmiä, joissa ei kosketa sarveiskalvon pintaan, vaan vesi- tai ilmasuihkulla tai erilaisten aaltojen avulla mitataan silmän sisäistä painetta, esim. US-patenttijulkaisut 5148807, 5279300 ja 5299573. Nämä 25 menetelmät eivät ole yleisesti käytettyjä ja tällaiset mittarit ovat monimutkaisia ja siten kalliita.Methods have also been developed which do not touch the surface of the cornea but measure the intraocular pressure by water or air jet or by means of various waves, e.g. U.S. Pat. Nos. 5,148,807, 5,279,300 and 5,299,573. These methods are not commonly used and such meters are expensive.

| Toimintaperiaatteeltaan lähinnä tämän keksinnön menetelmä muistuttaa US- patenttijulkaisussa 5176139 selostettua metodia, jossa vapaasti putoava pallo 30 tiputetaan silmäluomen päälle ja mitataan pallon kimpoamiskorkeutta. Siinä pallon nopeus ja paino ovat samaa suuruusluokkaa kuin tässä keksinnössä koettimen nopeus ja paino.| In principle, the method of the present invention is similar to the method described in U.S. Patent No. 5,176,139, in which a free-falling balloon 30 is dropped onto the eyelid and the bounce height of the balloon is measured. There, the speed and weight of the ball are of the same order of magnitude as the speed and weight of the probe in the present invention.

2 100765 Tämän keksinnön tavoitteena on aikaansaada yksinkertainen ja edullinen mittari, jolla voidaan mitata silmänpaine myös yhteistyökyvyttömiltä potilailta, joita voidaan pitää aloillaan vain hetken. Lisäksi mittari soveltuu laajoihin seulontoihin, koska mittaus tapahtuu nopeasti ilman paikallispuudutusta 5 eikä vaadi erityiskoulutettua henkilökuntaa.It is an object of the present invention to provide a simple and inexpensive meter for measuring intraocular pressure even in non-cooperative patients who can be kept in their fields for only a short time. In addition, the meter is suitable for extensive screening because the measurement is performed quickly without local anesthesia 5 and does not require specially trained personnel.

Edellä esitetyt ja muut tämän keksinnön edut ja hyvät puolet saavutetaan keksinnön mukaisella menetelmällä ja laitteella, joiden tunnusomaiset piirteet on annettu oheisissa patenttivaatimuksissa.The above and other advantages and advantages of the present invention are achieved by a method and an apparatus according to the invention, the characteristic features of which are given in the appended claims.

1010

Lyhyesti keksinnön mukainen menetelmä on seuraavanlainen.Briefly, the method according to the invention is as follows.

Kiihtyvyysanturin sisältävä koetin saatetaan tiettyyn nopeuteen. Koettimen törmätessä silmään tai suljettuun silmäluomeen, koettimen liike äkillisesti hidastuu ja pysähtyy. Kiihtyvyysanturin ja elektroniikan avulla pystytään rekiste-15 röimään hidastuvuudet ja törmäysajat, jotka riippuvat silmän seinämän elastisuudesta (=silmänpaineesta). Koetin antureineen on kevyt ja käytetyt nopeudet pieniä eikä siten ole vaaraa silmän vaurioitumisesta. Silmänpaineen ollessa suuri saadaan koettimelle suurempia hidastuvuuksia ja lyhyempiä törmäysaikoja, kun taas pienillä silmänpaineilla hidastuvuudet ovat pienempiä ja 20 törmäysajat pidempiä. Koettimen paino vaikuttaa myös tuloksiin siten, että mitä kevyempi koetin, sitä pienemmät törmäysajat ja suuremmat hidastuvuudet.The probe containing the accelerometer is brought to a certain speed. When the probe strikes the eye or closed eyelid, the movement of the probe suddenly slows and stops. With the help of the accelerometer and electronics, it is possible to register decelerations and collision times, which depend on the elasticity of the eye wall (= intraocular pressure). The probe with its sensors is light and the speeds used are low and thus there is no risk of eye damage. At high intraocular pressure, higher decelerations and shorter collision times are obtained for the probe, while at low intraocular pressures the decelerations are smaller and the collision times are longer. The weight of the probe also affects the results, so that the lighter the probe, the lower the collision times and the greater the decelerations.

Menetelmää voidaan soveltaa myös silmäluomen ollessa kiinni, jolloin silmää ei tarvitse puuduttaa. Mittari kalibroidaan eri standardeilla vertailemalla tuloksia 25 muilla menetelmillä saatuihin.The method can also be applied with the eyelid closed, in which case the eye does not need to be anesthetized. The meter is calibrated to different standards by comparing the results with those obtained by other methods.

Seuraavassa keksintöä kuvataan yksityiskohtaisesti viittaamalla piirustuksiin, I ' : joissa 30 3 100765The invention will now be described in detail with reference to the drawings, I ': in which 30 3 100765

Kuvio 1 esittää kaavamaisesti mittarin toimintaa ja rakennetta a) ennen mittausta ja b) mittauksen jälkeen.Figure 1 schematically shows the operation and structure of the meter a) before the measurement and b) after the measurement.

Kuvio 2 esittää esimerkin mittarin rakenteesta ja kädessä pidettävästä 5 osasta a) ennen mittausta ja b) mittauksen jälkeen.Figure 2 shows an example of the structure of the meter and the hand-held part 5 a) before the measurement and b) after the measurement.

Kuvio 3 esittää kuvion 2 kaltaisella mittarilla saatuja hidastuvuus· käyriä erillisillä siansilmillä, jotka on paineistettu eri paineisiin.Figure 3 shows the deceleration curves obtained with a meter such as Figure 2 with separate pig eyes pressurized to different pressures.

10 Kuviossa 1 esitetään siis yksinkertaistettu kuva keksinnön mukaisesta silmänpainemittarista. Silmänpainemittariin kuuluu kiihtyvyysanturin 2 sisältävä koetin 1, jossa on, hygieenisistä syistä, vaihdettava kärki 3 ja mittalaitteen liikkeeseen saattava järjestelmä 6. Mittalaitteen anturista on jäljestetty tiedonsiirto 4 järjestelmään 5, joka mittaa, 15 käsittelee ja tulostaa tapahtumat.Figure 1 thus shows a simplified view of an intraocular pressure meter according to the invention. The intraocular pressure meter comprises a probe 1 comprising an accelerometer 2, which, for hygienic reasons, has a replaceable tip 3 and a system 6 for actuating the measuring device.

Kuviossa 2 esitetään eräs tarkempi kuvaus keksinnön mukaisen mittarin käytännön sovellutuksesta, joka on vain yksi monien joukosta, eikä ole siten tarkoitettu olemaan millään tavalla rajoittava. Mittari voi 20 koostua esimerkiksi kapasitiivisesta kiihtyvyysanturista 2, anturinval-mistajan analogisesta kapasitanssimittarista 9, AD-muuntimesta 10 ja tietokoneesta 11. On selvää, että kiihtyvyysanturi voi olla muutakin tyyppiä kuin kapasitiivinen. Tärkeää on sen sijaan, että anturin antama signaali, oli se mitä muotoa hyvänsä, voidaan muuttaa sopivalla tavalla 25 luettavaksi suureeksi, joka näytettynä halutulla näyttölaitteella antaa mittaajalle tiedon silmän paineesta.Figure 2 shows a more detailed description of the practical application of the meter according to the invention, which is only one of many and is therefore not intended to be limiting in any way. The meter 20 may consist of, for example, a capacitive accelerometer 2, an analog capacitance meter 9 of the sensor manufacturer, an AD converter 10 and a computer 11. It will be appreciated that the accelerometer may be of a type other than capacitive. What is important, instead, is that the signal given by the sensor, in whatever form, can be suitably converted into a readable quantity which, when displayed by the desired display device, informs the meter of the pressure in the eye.

Käytännössä koetin 1 saatetaan liikkeeseen sopivan voiman antavan välineen, esimerkiksi jousen 12 avulla käyttäen tarvittavia välikappalei-30 ta 13 tai vastaavia. Koettimen törmätessä silmään mitataan törmäys-hetken hidastuvuuksia. Anturi 2, kuten kapasitiivinen anturi mittaa hidastuvuutta kapasitanssin muutoksena, jonka em. analoginen kapasitanssimittari tulostaa jännitteen muutoksena. AD*muuntimella 4 100765 tulokset muutetaan digitaalisiksi ja voidaan siirtää mikroprosessoreille tai tietokoneelle käsiteltäväksi.In practice, the probe 1 is actuated by means of a suitable force-generating means, for example a spring 12, using the necessary spacers 30 or the like. When the probe collides with the eye, the decelerations of the moment of impact are measured. Sensor 2, such as a capacitive sensor, measures deceleration as a change in capacitance, which is output by the above-mentioned analog capacitance meter as a change in voltage. With the AD * converter 4 100765, the results are digitized and can be transferred to microprocessors or a computer for processing.

Vaikka jousi 12 onkin eräs todennäköinen ja käyttökelpoinen tapa 5 aikaansaada anturin liike, voidaan toki tarkoitukseen käyttää mitä tahansa muutakin menetelmää ja laitetta. Niinpä eräs toinen tapa, joka saattaisi käytännössä olla jopa jousta tarkempi, olisi käyttää magnetismiin perustuvaa liikkeelle saattavaa voimaa, kuten solenoidityyppistä ratkaisua. Haittana tällä olisi kuitenkin kenties huomattavasti jousta 10 suurempi paino. Mitä tahansa muutakin soveltuvaa välinettä on mahdollista käyttää.Although the spring 12 is a probable and useful way 5 to effect the movement of the sensor, any other method and device can of course be used for this purpose. Thus, another way, which could in practice be even more accurate than the spring, would be to use a driving force based on magnetism, such as a solenoid-type solution. However, the disadvantage of this would perhaps be a considerably higher weight than the spring 10. It is possible to use any other suitable means.

Keksinnön mukainen laite on mahdollista rakentaa, kuten on esitetty kuviossa 2, sisältämään mittausosan ja siitä erillisen tulostenkäsittely-15 osan, kuten mikrotietokoneen. Nykyaikainen tekniikka sallii kuitenkin myös erittäin pienikokoiset mikropiirit, joiden avulla koko laite on kutistettavissa helposti kädessä pidettäväksi laitteeksi, joka sisältää kaikki tarvittavat osat mittauksen suorittamiseen, tulosten käsittelyyn ja tulosten näyttämiseen. Tällöin laite olisi paikasta riippumaton ja 20 erittäin helppokäyttöinen.It is possible to construct the device according to the invention, as shown in Fig. 2, to include a measuring part and a separate data processing part 15, such as a microcomputer. However, modern technology also allows for very compact microcircuits that allow the entire device to be easily shrunk into a hand-held device that includes all the necessary parts to perform the measurement, process the results, and display the results. In this case, the device would be location-independent and very easy to use.

Kuvion 3 käyrät 14-16 kuvaavat edellä esitetyn tyyppisellä mittarin kokoonpanolla saatuja hidastuvuuskäyriä eri silmänpaineilla. Kuten edellä mainittiin, käytetty silmä oli sian silmä, joka oli paineistettu eri 25 paineisiin: käyrä 14 s 10 mmHg, käyrä 15 = 30 mmHg ja käyrä 16 = 60 mmHg. Aikaskaalan 17 jakoväli on 1 millisekunti ja kuvassa näkyvä kiihtyvyysalue n. 0-20 G. Kuten kuviosta nähdään, kalibroitu mittari pystyy antamaan saaduista käyristä erittäin tarkat mittaustulokset.Curves 14-16 in Figure 3 illustrate the deceleration curves obtained with a meter configuration of the type described above at different intraocular pressures. As mentioned above, the eye used was a pig's eye pressurized to different pressures: curve 14 s 10 mmHg, curve 15 = 30 mmHg and curve 16 = 60 mmHg. The interval of the time scale 17 is 1 millisecond and the acceleration range shown in the figure is about 0-20 G. As can be seen from the figure, the calibrated meter is able to give very accurate measurement results from the obtained curves.

30 Keksintö ei ole rajoittunut selityksissä ja piirustuksissa esitettyyn muotoon, vaan sitä voidaan muunnella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.The invention is not limited to the form shown in the descriptions and drawings, but may be modified within the scope of the appended claims.

Claims

Method for measuring the internal pressure of the eye by contacting a probe (1) which moves at a certain speed with the eye or the eyelid, characterized in that the deceleration caused by the impact and possibly its duration is measured with an accelerometer (2). ) and the internal pressure of the eye is derived from the results obtained.

Method according to claim 1, characterized in that the measurement is performed with the eyelid closed, through a diaphragm placed on the lid or through the mediation of an intermediate piece.

Method according to claim 1, characterized in that the determined speed of the probe (1) is achieved by means of a spring (12). 15

Method according to claim 1, characterized in that a capacitive acceleration sensor (2) is used.

Device for measuring the internal pressure of the eye with a device belonging to a probe (1), a device for giving the probe (1) a certain speed, and information processing and display devices (eg 11), characterized in that the probe (1) includes an accelerometer (2), the information provided by the accelerator sensor about the impact of the probe (1) against the eye or lid is intended to be used to derive the internal pressure of the eye.

Device according to claim 5, characterized in that the acceleration sensor (2) is a capacitive acceleration sensor.

7. Device according to claim 5, characterized in that the device for giving the probe (1) a certain force is a spring (12). 30

Device according to claim 5, characterized in that the probe (1) has a replaceable single-point tip (3).