JPH01280441A - 空気圧プローブ - Google Patents

空気圧プローブ

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JPH01280441A
JPH01280441A JP63279159A JP27915988A JPH01280441A JP H01280441 A JPH01280441 A JP H01280441A JP 63279159 A JP63279159 A JP 63279159A JP 27915988 A JP27915988 A JP 27915988A JP H01280441 A JPH01280441 A JP H01280441A
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pressure
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hollow shaft
chamber
pneumatic probe
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Maurice E Langham
モーリス イー ランガム
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    • A61B3/10Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/16Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for measuring intraocular pressure, e.g. tonometers

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  • Eye Examination Apparatus (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、生理学的の流体圧力の測定装置、特に空気圧
プローブに関する。
(従来技術とその問題点) 眼圧計としても知られている先行技術の空気圧プローブ
は通常、圧平圧力検出装置や力平衡圧力検出装置である
や圧平型圧力検出器は、流体を包み込んでいる面の所定
表面を平らにするのに必要とされる力を測定することに
よって作動する。
先行技術の代表的な眼圧計が米国特許 第3,714,819号に示されている。この装置は、
ピストンを駆動するガスによって作動される検出チップ
を備えた気体駆動式ピストンを使用する。力平衡は、装
置が当てられる器官、例えば目と装置自体の検出チップ
との間に維持される。すなわち、検出チップの膜を目に
押しつける力は、装置内のガスが検出チップを駆動する
ピストンを押す力に等しい。
米国特許第3,714,819号に開示された空気圧検
出器では、安定な読みを保証するのに用いられる方法は
、プローブにシリンダを設け、このプローブをシリンダ
内に空気圧によって移動可能に設け、作動ガスがシリン
ダからピストンを介してチップまで流れる漏れ路を設け
ることであった。ピストンは、ガス透過性・多孔性の支
持体すなわち、多孔性の青銅スリーブ内で移動できるよ
うにシリンダ内に設けられ、上記スリーブはガスの膜を
作るので、ピストンはその上をほとんど摩擦なしで運動
する。自由ピストンを、圧力室内にフランジを有するこ
とにより取付は部から分離されないようにした。多孔性
青銅スリーブを通るガス流は一部は圧力室へ通り、一部
はピストンづたいに漏れ、外部の大気に出る。2つの路
間にこのガス流が分けられるがその分流は、大気に通じ
るときにはほぼ等しいが、圧力を測定するときには等し
くなくなる。この不均等は、圧力室内に起こった背圧か
ら生ずるのである。この一般的な種類のプローブもまた
、ウォーカー・ラングハム(Walker  −Lan
gham)著、実験的眼研究(Experimen−t
al Eye Rese−arch)  20 : 1
67−172に開示されている。
自由に移動できるシリンダーを備える上記改良プローブ
を使用して眼内の流体圧力を測定する際には、潜在的に
誤差が起こることが明らかになった。第1に、眼に向か
うピストンの動きによって眼内に圧力の増大、すなわち
、圧力の変化を生じさせ、これを測定してしまう。この
眼圧の増大は、移動可能なピストンのフランジに作用し
ている室内に起こった圧力から生ずる。フランジは、ス
トップとして働いてピストンがプローブから完全に抜は
出さないようにした。フランジに及ぼす圧力は、角膜に
接触する移動可能なピストンのフットプレートに伝達さ
れる。このプツトプレートに作用する圧力は、圧力室内
に起る圧力とともに増大し、一方、この圧力は眼の圧力
の関数であり、またプローブの機械的増幅の関数であっ
た(機械的増幅は、圧力室の圧力に対する眼圧の割合を
表す)。従来のプローブでは、この割合はおよそ0゜5
であった。
人間や動物の眼に向かうピストンの動きによって引き起
こされる眼圧の乱れの例を第1図、第2図、第3図及び
第4図に略的に示す。第1a図乃至第1d図は、圧力検
出器を当てている間、人間の眼の内部で記録された圧力
を示す。第1a図と第1C図は、先行技術のガス支持空
気圧プローブが眼にプローブを当てた期間中、6龍Hg
だけ、すなわち15mmHgの設定眼圧から211mH
gまで圧力を増大を増大させたことを示す。これに対し
て、第1b図と第1d図は、本プローブが151■Hg
の設定眼圧を1wHg以下だけ増大させたことを示す。
鼠と猫に先行技術プローブを当てると眼圧の乱れは、各
々第2a図と第2b図に示すようによりひどくなった。
例えば第2a図は、平均眼圧20mmHgの鼠において
は、先行技術のプローブは圧力を30mt1g以上まで
増大させたことを示す。
ガス支持空気圧プローブを使用して行われた。
圧の測定誤差の第2の原因は、(第3図及び第4図に示
す)記した曲線からなる較正曲線を描く。
これは高い眼圧では圧力室を通るガス流の損失の増大に
基づくものである。高い眼圧はガス流に絞り作用を引き
起こし、その結果、直接大気へのガス流出を比例的に増
大させた。この損失の大きさ、その結果較正曲線の非直
線性の大きさは、通気路の形状寸法に大きく従属する。
実際には通気路の形状寸法を統制することは困難であり
、その結果プローブの曲線は著しく相違するやもじれな
い。
本発明のプローブは、ガス支持ピストンシステムを排除
することによってこの誤差の原因を除去する。第3図と
第5図は、かかるガスの漏れをな(したことにより、本
プローブを使用した人間の眼に対して直線の較正を描く
ことを示す。
従って、先行技術の装置の固有の誤差を回避し、身体の
膜を介して流体圧力を迅速且つ正確に測定するための手
段を有する空気圧プローブを提供する。本発明はこれら
の要求を満足させる。
(構成) 本発明は、眼や血管などの器官内流体圧力を器官自体を
歪めることなしに比較的迅速且つ正確な測定をする空気
圧プローブである。プローブは、誤差を導く力を加える
ことなしに器官に接触する検出器ヘッドを利用する。
本発明の空気圧プローブは、圧力室を構成する中空ハン
ドルとこのハンドル内に摺動自在に受入られた短縮可能
な中空シャフトとを有する。中空シャフトの近位端は圧
力室と連通しているが、圧力室内に発生した圧力によっ
て影響されない。検出器ヘッドは中空シャフトの遠位端
に取付けられ、通気室を形成するキャビティの他に接触
面を構成する。この通気室は接触面の検出穴に延び、そ
こで終わっている。任意的に、検出穴を膜によって保護
しても良い。中空シャフトはキャビティの中へ延び、そ
してスラストノズルで終わっている。
スラストノズルは、接触面によって構成される平面とほ
ぼ同一平面上にある。
使用中、接触面は器官、例えば眼を取り巻く膜に接触し
て置かれるが、眼などを歪めることはない。スラストノ
ズルから吐出するガスの推力は一定の力をスラストノズ
ルに接近した膜の上皮の表面に内皮の形状を変形させる
ことなく加える。その結果として、圧力が測定されるべ
きボディーフリュイドにはまったく力が加えられない。
これを第1b図及び第1c図に示す。第1b図及び第1
C図において、15mHgの眼圧の眼にプローブを当て
ている量大間の眼圧を記録した。これによればプローブ
が眼圧をlllHg以下だけ増大させたに過ぎないこと
がわかる。
シャフトにより検出器ヘッドをハンドルに対して移動さ
せ、これによって操作者の手の動きの影響を消す。
流体圧力の測定中患者は立った状態でも、座った状態で
も、仰向は状態でも良い。
本発明の他の多くの利点や機能は、以下の発明の詳細な
説明、実施例、添付図面及び特許請求の範囲から容易に
明らかになるであろう。
(実施例) 本発明は多くの異なる形態の実施例に適用できるが、こ
こでは本発明の好ましいいくつかの実施例を図面に示し
、詳細に説明する。しかしながら、この説明は、本発明
の原理の例示として考慮されるべきものであり、本発明
を示した実施例に制限する意図ではないことを理解すべ
きである。。
本発明の一つの実施例、空気圧プローブ12を第7図乃
至第9図に示す。空気圧プローブ12は、細長い中空ハ
ンドルと、ハンドル14の中へ延びる(第8図参照)近
位端26を有する中空で細長く縮小できるシャフト24
と、シャフト24の遠位端32に取付けられた検出器ヘ
ッド34とを有する。
ハンドル14は、その中に圧力室16を構成する。与圧
ガス流路18が圧力室16と連通しており、圧力室16
を与圧するための在来の与圧ガス源(図示せず)と関連
して作動するようになっている。与圧ガス流路18内の
スロットル手段22がガスの流量を絞ってガス源と圧力
室16との間に圧力勾配を作り出す。この圧力勾配は、
本器具を使用するとき、圧力室16内に生じた圧力によ
ってほとんど影響されない一定のガス流量を保証する。
変形例として、スロットル手段22をガス源と圧力室と
の間の他の場所に設置しても良いし或いはかかる手段を
除去しても良い。ガス出口流路20が圧力室16と連通
しており、室16内の圧力を測定するための在来の圧力
変換器(図示せず)と連通ずるようになっている。
中空のハンドル14はまた減衰室28を構成する。シャ
フト24はこの減衰室を貫通する。また、シャフト24
はハンドル内に摺動自在に受け入れられることによりハ
ンドル14に対して短縮でき、かくして、操作者の手の
粗野な動きにかかわらず接触面を身体膜と比較的安定な
接触状態に保たせることができる。測定すべき流体の圧
力に影響を及ぼさない限り、シャフト24がシャフト2
4を短縮させる機構は重要ではない。シャフト24の近
位の端26は圧力室16と連通している。圧力室16と
減衰室28との間に実質的にガス漏れはない。シャフト
24に固定された移動制限手段30がハンドル14に対
する検出器ヘッド34の移動を制限する。好ましい移動
制限手段30は摩擦係数の比較的低い円板(例えば、テ
フロンの名称で販売されているような固体ハロゲン炭化
水素重合体から作られた円板)である。この円板は減衰
室28に設置されているので、流れるガスによって円板
に力が加えられず、従って、円板は単に検出器ヘッドの
移動を制限するに過ぎず、円板はいかなる力も検出器ヘ
ッドに伝えない。
検出器ヘッド34はほぼ平らな接触面36と、接触面3
6の検出穴38まで延びそこで終わっている通気室44
を形成するキャビティとを構成する。周囲の通気孔42
が検出器ヘッド34に設けられ、かかる通気孔42は通
気室44と連通する。
スラストノズル40は中空シャフト24の連続部であり
、通気室44を貫通している。スラストノズル40は接
触面36と同一平面上にあることが好ましいが、接触面
36によって構成された平面から僅かに引っ込められて
も良い。このこの引っ込みは0.013 cn+(0,
005>ン)まで許容される。
接触面36を膜の壁に直接当てることもできるが、この
ことは成る場合には好ましくない。かかる場合には、な
めらかなサイラスティックのような厚さ通常約5ミクロ
ン乃至10ミクロンの保護膜70が、張力をかけないで
接触面36を覆う。
保護膜70は、周囲イ′846と交換可能に協力する保
持クリップ48としてここに示す膜保持手段によって所
定位置に保持される。そして、クリップ48は膜の一部
を形成しても良い。通気室44は、中空シャフト24お
よびその末端のスラストノズル40を介して圧力室16
と連通ずる。
第10図は、保護膜を利用しない検出器ヘッド34の別
の実施例を示す。スラストノズル140は、接触面13
6によって構成された平面とほぼ同一平面上にある。
ハンドル214の別の実施例を第11図に示す。
この実施例では、ハンドル214は圧力室を構成するだ
けで、減衰室を構成しない。圧力室216は、ハンドル
214の穴225の中に摺動自在に受け入れられる短縮
可能なシャフト224の近位端と連通ずる。
第12図と第13図は、第7図乃至第9図に示すような
中空で細長い短縮可能なシャフト24の別の実施例を示
す。第12図ではシャフト324は、相互作用要素35
2.354.356から成っている。これらの要素はシ
ャフト324を前後に伸縮させるように共同する。第1
3図では、シャフト424は短縮させることのできる伸
縮可能な部分460を有している。
本発明の装置の作動を特に第14図を参照して説明する
。第14図はほんの一例として、眼の中の眼圧を測定し
ている状態の本発明の検出器ヘッドを概略的に示す。前
述の圧力室からの全ガス流が中空シャフト24を介して
検出器ヘッド34に差し向けられ、ガスがスラストノズ
ル40から出る。膜70によって覆われた接触面36を
眼の隔膜62の上皮64に押し当てる。スラストノズル
40からの推力は力をスラストノズル40に隣接した上
皮表面に加える。圧力が通気室44内で高まると、検出
穴38によって囲まれた上皮64のal域の曲率半径は
幾分小さくなるが、内皮66の曲率半径はほとんど変わ
らない。上皮64は、スラストノズル40から流出して
いるガスに反力を及ぼす。この力は、第8図の室16の
ような圧力室の中に圧力を発生させる。ガス出口流路に
取付けられた圧力変換器は圧力室内の圧力を測定する。
ガスは通気孔42を通ってヰ★出器ヘッド34を出る。
眼の圧力を決定するのに使用されている領域の曲率は小
さくなるが、内皮66は平らにされないので、内皮66
の外形と眼の前室72 (角膜の後ろの室)内の圧力は
当てられた圧カブローブによって影響されない。
変換器によって測定された圧力室内の圧力は眼内の瞬間
圧力にほぼ相応する。従って、眼内の圧力変動を容易に
モニターすることができ、記録することができる。かく
して、患者の眼を眼圧だけではなく患者の循環系をもモ
ニターするのに適した“組み込み式”変換器として利用
することができる。眼圧の測定をするために、スラスト
ノズル40を通る流量を調整して眼の角膜62に当たる
推力、すなわち力を内皮66を平らにすることなく角膜
62の上皮64の曲率半径を小さくさせる程度のものに
する。測定中、圧力室と連通している通気室44は実質
的に大気圧よりも高い一定水準に保たれている。このよ
うにして、プローブによって検出された瞬間の圧力変動
を容易に測定し、かつ記録することができる。スラスト
ノズル40と通気室44の形状により、検出した瞬間の
変動を増幅させることもできる。特に、増幅は角膜と接
触するスラストノズル40の面積の関数であることがわ
かった。眼圧の測定には約2乃至3の増幅を利用するこ
とが好まししい、ここに用いた“増幅”は、眼圧と測定
装置内の圧力との比率として表される機械的増幅を意味
する。
第15図に示すように、すなわち保護膜なしで検出器ヘ
ッド134を使用するときには、関連したガス流路、圧
力室、中空シャフト124、通気孔142、ガス出口流
路120及び圧力変換器は上述したように作動する。ス
ラストノズル40から出るガスの推力はスラストノズル
40に隣接した上皮64の曲率半径を幾分減少させるが
、内皮66の曲率には影響を及ぼさない。スラストノズ
ル40に隣接した上皮の領域だけが影響を受けるに過ぎ
ない。
本発明の圧カブロープは、診断のため眼圧と眼圧振動、
即ち眼圧振幅を決定するのに特に有用である。
眼還流圧(眼を流れる流体の圧力)の状態もまた眼圧及
び眼圧の振幅から評価することができる。
この目的で、圧力測定中患者を心地良い状態に置(。こ
の手順において、患者の眼の眼圧振幅を正常眼圧で記録
する。次いで眼圧を上腕の収縮動脈圧の1.5倍に等し
くなるように上昇させる。眼圧を上昇させる都合の良い
方法は、真空系統から眼に吸引力を加えること、或いは
、上瞼と上瞼にデジタル圧力を加えることを含む。眼圧
振幅を上昇させた眼圧で記録する。標準に等しい、或い
は標準を超える眼還流圧の眼では、眼圧振幅値は同一状
態では両眼で対称であり、上昇させた眼圧での眼圧振幅
は初期の値のほぼ50%である。
他方、内頚動脈が狭くなっている患者では、眼動脈圧と
眼還流圧は眼圧振幅の低下として現われる。片目だけを
わずらっているときには、眼圧変動の読みは同一状態で
は両眼で対称にならない。
上昇させた眼圧では、わずらった眼の眼圧の振幅はその
初期の値よりも大変小さく零になるかもしれない。眼圧
零は、眼動脈圧が眼圧よりも低いことを表す。この手順
により、須動脈や眼動脈の状態を表す眼還流圧を迅速に
評価することができる。
本空気圧プローブの正確さは、検出器ヘッドを通るガス
の流量をほとんど一定に保つことによるのである。流量
をほとんど一定に保つときには、第5図に示すように眼
圧と圧力室内の圧力との間に線形関係がある。この線形
は、第4図かられかるように空気圧軸受プローブには存
在しないことがわかった。このプローブでは、線形から
のずれは眼の中の圧力レベルの上昇とともに生じる。
上記詳細な説明は、例示として意図されるものであり、
限定解釈すべきものではない。なお、本発明の精神と範
囲内で他の変更が可能であり、この変更は当業者にとっ
て自明であろう。
【図面の簡単な説明】
第1a図乃至第1d図は、先行技術の空気圧プローブと
本発明の空気圧プローブを使用した性能測定値のグラフ
図である。第1a図と第1c図は、先行技術のプローブ
が目に接触したときの眼圧の顕著な増加を示す先行技術
のガス支持空気圧プローブの性能測定値のグラフである
。第1b図と第1d図は、本発明のプローブが目に接触
したときの眼圧の僅かな増加を示す本発明のプローブの
性能測定値のグラフである。 第2a図と第2b図は夫々、うさぎと猫の目の眼圧を測
定するために先行技術の空気圧プローブを使用した性能
測定値のグラフである。白点は、先行技術の圧カブロー
ブによって測定されたときの眼圧を表示する。黒点は、
圧力の乱れのない眼圧の測定値を表示する。黒点と白点
との間の圧力差は、目に接触した先行技術のプローブに
よって増大された眼内の圧力を示す。測定値はハモンド
・バハタチャージー(Hammond −Bhatta
cherjee)、実験的眼研究(Experimen
tal Eye Re5earch)1984年39 
: 791−805より。 第3図は、同一人の目に先行技術のガス支持プローブと
本プローブを使用したときの較正測定値の比較を示す、
先行技術の空気圧プローブと本発明の空気圧プローブと
を使用した性能測定値のグラフである。 第4図は、摘出した十人の目に先行技術のガス支持プロ
ーブを利用した先行技術の空気圧プローブを使用したと
きの、設定眼圧と記録眼圧との関係を示す性能測定値の
グラフである。結果は、ラングハム・トミー(Lang
han+−Tomay)、実験的眼研究(Experi
mental Eye Re5earch)  197
8年27:11−25より。 第5図は、摘出した十人の目に本プローブを使用したと
きの設定眼圧と記録眼圧との関係を示すグラフである。 第6a図と第6b図は、本発明を実施したプローブを利
用した故意に座っている患者の眼圧を記録したグラフで
ある。示したのは、乱れのない眼における眼圧パルスで
あり(第6a図)、上腕動脈圧の1.5倍に等しい眼圧
での乱れのない眼における眼圧パルスである(第6b図
)。 第7図は、本発明を実施例する空気圧プローブの斜視図
である。 第8図は、本発明を実施する空気圧プローブの検出器ヘ
ッドとハンドルの部分の内部の詳細を示す第7図の8−
8線による部分断面図である。 第9図は、本発明を実施する検出器ヘッドの拡大斜視図
である。 第10図は、本発明を実施する別設計の検出器ヘッドの
断面図である。 第11図は、本発明を実施する別設計のハンドルの部分
断面図である。 第12図は、本発明を実施する空気圧プローブのハンド
ルに取付けられた伸縮自在の中空シャフトを示す部分断
面図である。 第13図は、本発明を実施する空気圧プローブのハンド
ルに取付けられた前後自在に軸線方向に伸縮できる中空
シャフトを示す部分断面図である。 第14図は、眼の角膜に当てたときを示した第8図の検
出器ヘッドの部分拡大断面図である。 段15図は、眼の角膜に当てたときを示した第10図の
検出器ヘッドの部分拡大断面図である。 12・・・空気圧プローブ 14・・・ハンドル 16・・・圧力室 24・・・シャフト 34・・・検出器ヘッド 28・・・減衰室 42・・・通気孔 44・・・通気室 図面の’:?3’内容に変更なし) リザーバー圧力(mml−1g+       リザー
バー圧力(+v+m1(ql読み出し圧力(mmHgl 記II&とれた眼圧(mmHq) 」=;]冥lた 眼圧(set) 時間(sec)             時間(se
c)手続補正書(方式) %式% 3、補正をする者 事件との関係  出願人 4、代理人

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)圧力室と、圧力室と連通し且つ圧力室を与圧する
    ための与圧ガス源と関連して作動するようになった与圧
    ガス流路と、圧力室と連通し且つ圧力変換手段と連通す
    るようになったガス出口流路とを構成する中空の細長い
    ハンドルと、前記ハンドル内に受け入れられ且つ近位端
    が前記圧力室の中へ延び、遠位端がハンドルを越えて延
    びている中空の細長い短縮可能なシャフトと、前記中空
    シャフトの遠位端に取付けられ且つ器官の上皮に当たる
    ほぼ平らな接触面と、接触面の検出穴まで延びそこで終
    わっている通気室を形成するキャビティと、このキャビ
    ティと連通する周囲通気孔手段とを構成する検出器ヘッ
    ドとを有し、前記シャフトの遠位端が一定の距離だけ前
    記キャビティの中へ延び且つスラストノズルで終わり、
    スラストノズルは前記接触面によって構成された平面と
    同一平面上にあり、かかる平面を越えて延びておらず、
    前記圧力室は前記中空シャフトを介して前記キャビティ
    と連通することを特徴とする空気圧プローブ。
  2. (2)前記スラストノズルが、接触面によって構成され
    た面から最長約0.013cm(0.005インチ)引
    っ込んでいることを特徴とする請求項(1)の空気圧プ
    ローブ。
  3. (3)前記検出器ヘッドが、取り外し可能な保護膜を前
    記接触面の所定位置に保持するための保護膜保持手段を
    有することを特徴とする請求項(1)の空気圧プローブ
  4. (4)前記保護膜保持手段が、周囲溝として検出器ヘッ
    ドによって構成され、前記溝と取り外し自在に共同する
    保持クリップを更に有することを特徴とする請求項(3
    )の空気圧プローブ。
  5. (5)前記中空シャフトが、前記ハンドルに摺動自在に
    受け入れられることを特徴とする請求項(1)の空気圧
    プローブ。
  6. (6)前記ハンドルに対して前記検出器ヘッドの移動を
    制限するための移動制限手段を有することを特徴とする
    請求項(5)の空気圧プローブ。
  7. (7)前記ハンドルが、その中に減衰室を構成し、前記
    中空シャフトの前記近位端は前記減衰室を通って前記圧
    力室の中へ延びることを特徴とする請求項(1)の空気
    圧プローブ。
  8. (8)前記中空シャフトが、前記ハンドルに摺動自在に
    受け入れられることを特徴とする請求項(7)の空気圧
    プローブ。
  9. (9)前記ハンドルに対して前記検出器ヘッドの移動を
    制限するための、前記シャフトと関連した移動制限手段
    を有することを特徴とする請求項(8)の空気圧プロー
    ブ。
  10. (10)前記移動制限手段が、前記減衰室内に設置され
    ていることを特徴とする請求項(9)の空気圧プローブ
  11. (11)前記移動制限手段が、前記中空シャフトに固定
    された円板であることを特徴とする請求項(10)の空
    気圧プローブ。
  12. (12)前記中空シャフトが、伸縮する中空シャフトで
    あることを特徴とする請求項(1)の空気圧プローブ。
  13. (13)前記中空シャフトが、前後に伸縮できる中空シ
    ャフトであることを特徴とする請求項(1)の空気圧プ
    ローブ。
  14. (14)前記与圧ガス流路が、前記ガス源と前記圧力室
    との間に圧力勾配を作り出すためのスロットル手段を有
    することを特徴とする請求項(1)の空気圧プローブ。
  15. (15)一端があいており且つ器官の上皮に当たるほぼ
    平らな接触面を構成する中空シリンダーと、前記接触面
    の検出穴の中へ延びそこで終わっている通気室を形成す
    るキャビティと、前記キャビティの中へ延び且つ前記接
    触面によって構成された平面とほぼ同一平面上にあり、
    この平面を越えて延びてないスラストノズルで終わって
    いる中空シャフトと、前記キャビティと連通している周
    囲通気孔手段とからなることを特徴とする空気圧プロー
    ブ用検出器ヘッド。
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