KR102281970B1 - 비접촉식 안압 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

피스톤의 가속 상태를 검출할 수 있는 비접촉식 안압 측정 장치가 개시된다. 상기 비접촉식 안압 측정 장치는 피검안(E)의 각막으로 압평 측정광을 조사하는 압평 광원(20); 피검안(E)의 각막에서 반사되는 압평 측정광을 검출하는 광검출기(22); 내부에 피스톤(38)이 장착되어 있으며, 상기 피스톤(38)의 왕복 구동에 의해 내부의 공기가 압축되어, 선단에 형성된 노즐 팁(32a)을 통해 피검안(E)으로 압축 공기를 분사하며, 후단에 상기 피스톤(38)이 소정의 속도로 가속되는 동안, 압축되는 공기를 외부로 배출하기 위한 공기 배출구(42)가 형성되어 있는 분사 노즐(32); 상기 분사 노즐(32)의 선단에 장착되어 상기 분사 노즐(32)에서 분사되는 압축 공기의 공기압을 검출하는 제1 압력 센서(34); 상기 분사 노즐(32)의 후단에 설치되어, 상기 분사 노즐(32) 내부의 공기압을 검출하는 제2 압력 센서(44); 및 상기 피스톤(38)의 구동을 제어하여 압축 공기의 생성을 조절하고, 상기 광검출기(22)에서 검출된 압평 측정광 및 상기 제1 압력 센서(34)로 얻은 압축 공기의 공기압으로부터 피검안(E)의 안압을 산출하며, 상기 제2 압력 센서(44)로 측정한 분사 노즐(32) 내부의 공기압 데이터로부터, 피스톤(38)의 가속 상태에 대한 정보를 얻는 제어부(40)를 포함한다.

Description

비접촉식 안압 측정 장치{Noncontact-type eye pressure measuring device}
본 발명은 비접촉식 안압 측정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 피스톤의 가속 상태를 검출할 수 있는 비접촉식 안압 측정 장치에 관한 것이다.
안압(Intraocular Pressure; IOP)은, 안구의 각막과 수정체 사이를 채우고 있는 용액인 방수(Aqueous humor)에 의해 안구에 작용하는 압력으로서, 정상 안압의 크기는 일반적으로 10 내지 21 mmHg 정도이다. 정상 크기의 안압은 안구의 형태와 기능을 유지하는 역할을 하지만, 방수의 생성과 배출에 이상이 발생하여, 안압이 비정상적으로 커지면, 망막의 시신경 섬유층을 손상시키거나, 녹내장과 같은 중증 질병을 유발하여, 시력을 잃게 되는 경우도 있다. 따라서, 정확한 안압 측정은 안과 질환의 조기 발견과 치료에 매우 중요하다.
안압을 측정하기 위한 안압계는, 장치의 일부와 각막의 직접 접촉 여부에 따라, 접촉식과 비접촉식으로 구분될 수 있다. 대표적인 접촉식 안압계는 골드만 압평 안압계(Goldmann Applanation Tonometer: GAT)로서, 프리즘이 내장된 탐색침(Probe)으로 각막 중심부를 누른 뒤, 각막의 표면이 편평화된 상태(압평)에 도달했을 때, 작용하는 힘을 측정한다. GAT는 측정 원리가 명확하고, 다른 방법으로 측정된 안압값의 정확도를 평가하기 위한 표준 장치로 사용되고 있으나, 안압 검사를 위해, 각막의 점안 마취가 필요하고, 검사 중에 장치 일부가 안구에 접촉된 상태를 유지하여야 하므로, 피검사자에게 공포심과 불쾌감을 유발하는 단점이 있다.
비접촉식 안압계(Noncontact type Tonometer: NCT)는, 솔레노이드 및 피스톤 구동에 의해 압축된 공기를 각막으로 분사하여, 공기 압력으로 각막의 일정 면적을 누르고(압평), 압평에 소요되는 시간과 가해진 공기 압력으로부터 안압을 산출한다. NCT는 점안 마취가 불필요하고, 검사가 순간적으로 이루어지며, 측정된 안압의 정확도가 우수한 장점이 있다. 도 1은 통상적인 비접촉식 안압계의 구조를 보여주는 도면이다. 통상적인 비접촉식 안압계는, 얼라인먼트(alignment) 관찰계, 압평 관찰계, 압축 공기 발생부 및 제어부를 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 얼라인먼트 관찰계는, 피검안(E)의 시선을 고정하는 시선 유도광을 조사하는 응시 투영 광원(12), 피검안(E)으로 얼라인먼트 광을 조사하는 얼라인먼트 광원(14), 상기 시선 유도광을 피검안(E) 방향으로 반사하며, 피검안(E)으로부터 반사된 얼라인먼트 광을 투과시키는 반사 미러(16) 및 피검안(E)에서 반사된 얼라인먼트 광을 검출하는 광검출 소자(18)를 포함한다. 상기 압평 관찰계는, 피검안(E)의 각막으로 압평 측정광을 조사하는 압평 광원(20), 및 상기 각막의 변형 상태에 따라 다른 강도로 각막에서 반사되는 압평 측정광을 검출하는 광검출기(22)를 포함한다. 상기 압축 공기 발생부는, 피스톤(38)을 구동하는 솔레노이드(30), 상기 피스톤(38)의 구동에 의해 압축 공기를 생성하고, 생성된 압축 공기를 피검안(E)으로 분사하는 분사 노즐(32), 및 상기 분사 노즐(32)에서 분사되는 압축 공기의 공기압을 검출하는 압력 센서(34)를 포함한다. 상기 제어부(40)는, 상기 솔레노이드(30)를 통해 피스톤(38)의 구동을 제어하여 압축 공기의 공급을 조절하고, 상기 광검출기(22)로부터 검출된 각막의 변형 상태, 및 상기 압력 센서(34)에서 검출된 압축 공기의 압력 등을 입력 받아, 피검안(E)의 안압을 산출한다.
도 1에 도시된 통상적인 비접촉식 안압계에 있어서, 분사 노즐(32)에 구비된 압력 센서(34)는 분사 노즐(32)에서 분사되는 압축 공기의 공기 압력, 즉, 피검안(E)을 누르는 압축 공기의 공기 압력을 검출하고, 검출된 공기 압력은 피검안(E)의 안압 산출에 사용된다. 따라서, 통상적인 압력 센서(34)는 분사 노즐(32)의 선단, 즉, 압축 공기가 배출되는 부분에 가깝게 설치된다. 그러나, 솔레노이드(30)의 편차, 피스톤(38) 불량 등에 의해 피스톤(38)이 올바로 가속되지 않는 경우, 기존의 비접촉식 안압계에서는, 압력 센서(34)를 통해 원하는 공기 압력이 발생하지 않음 만을 확인할 수 있을 뿐, 분사 노즐(32)의 이상 여부를 진단 또는 확인할 수 없는 단점이 있었다.
특허공개 10-2013-0107918호
본 발명의 목적은, 피스톤의 가속 상태를 검출하여, 분사 노즐의 이상 여부를 검사할 수 있는 비접촉식 안압 측정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 솔레노이드 편차 등에 의해 제품별 공기 압력 편차가 발생할 경우, 이를 검출하여 공기 압력을 균일화할 수 있는 비접촉식 안압 측정 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 피검안(E)의 각막으로 압평 측정광을 조사하는 압평 광원(20); 피검안(E)의 각막에서 반사되는 압평 측정광을 검출하는 광검출기(22); 내부에 피스톤(38)이 장착되어 있으며, 상기 피스톤(38)의 왕복 구동에 의해 내부의 공기가 압축되어, 선단에 형성된 노즐 팁(32a)을 통해 피검안(E)으로 압축 공기를 분사하며, 후단에 상기 피스톤(38)이 소정의 속도로 가속되는 동안, 압축되는 공기를 외부로 배출하기 위한 공기 배출구(42)가 형성되어 있는 분사 노즐(32); 상기 분사 노즐(32)의 선단에 장착되어 상기 분사 노즐(32)에서 분사되는 압축 공기의 공기압을 검출하는 제1 압력 센서(34); 상기 분사 노즐(32)의 후단에 설치되어, 상기 분사 노즐(32) 내부의 공기압을 검출하는 제2 압력 센서(44); 및 상기 피스톤(38)의 구동을 제어하여 압축 공기의 생성을 조절하고, 상기 광검출기(22)에서 검출된 압평 측정광 및 상기 제1 압력 센서(34)로 얻은 압축 공기의 공기압으로부터 피검안(E)의 안압을 산출하며, 상기 제2 압력 센서(44)로 측정한 분사 노즐(32) 내부의 공기압 데이터로부터, 피스톤(38)의 가속 상태에 대한 정보를 얻는 제어부(40)를 포함하는 비접촉식 안압 측정 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 비접촉식 안압 측정 장치는, 피스톤의 가속 상태를 검출하여, 분사 노즐의 이상 여부를 검사할 수 있을 뿐만 아니라, 솔레노이드 편차 등에 의해 제품별 공기 압력 편차가 발생할 경우, 이를 검출하여 공기 압력을 균일화할 수 있다.
도 1은 통상적인 비접촉식 안압계의 구조를 보여주는 도면.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 안압 측정 장치의 구조를 보여주는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 비접촉식 안압 측정 장치에 사용될 수 있는 분사 노즐의 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 비접촉식 안압 측정 장치의 분사 노즐 내에서, 피스톤의 구동 및 공기 압축을 설명하기 위한 그래프.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명한다. 첨부된 도면에서, 종래와 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 요소에는 동일한 도면 부호를 부여하였다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 안압 측정 장치의 구조를 보여주는 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 비접촉식 안압 측정 장치는 피검안(E)의 각막으로 압평 측정광을 조사하는 압평 광원(20), 피검안(E)의 각막에서 반사되는 압평 측정광을 검출하는 광검출기(22), 내부에 피스톤(38)이 장착되어 있는 분사 노즐(32), 상기 분사 노즐(32)에 장착된 제1 압력 센서(34)와 제2 압력 센서(44) 및 제어부(40)를 포함한다. 상기 압평 광원(20), 광검출기(22), 피스톤(38), 분사 노즐(32)에 구비된 제1 압력 센서(34) 등은 도 1에 도시된 종래의 요소(20, 22, 38, 30, 34)와 동일한 기능을 수행한다.
상기 분사 노즐(32)의 내부에는, 솔레노이드(30)에 의해 구동되는 피스톤(38)이 장착되어 있으며, 상기 피스톤(38)의 왕복 구동에 의해 분사 노즐(32)의 내부의 공기가 압축되어 압축 공기가 생성된다. 상기 분사 노즐(32) 및 피스톤(38)은 공기를 압축할 수 있는 다양한 형상을 가질 수 있으며, 예를 들면 실린더(cylinder) 형상을 가질 수 있다. 생성된 압축 공기는 분사 노즐(32)의 선단에 형성된 노즐 팁(32a)을 통해 피검안(E)으로 분사된다.
상기 분사 노즐(32)의 후단에는, 피스톤(38)이 소정의 속도로 가속(acceleration)되는 동안, 분사 노즐(32) 내의 공기가 압축되지 않도록, 분사 노즐(32) 외부로 공기를 배출하기 위한 공기 배출구(42)가 형성되어 있다. 도 3은 본 발명에 따른 비접촉식 안압 측정 장치에 사용될 수 있는 분사 노즐(32)의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 비접촉식 안압 측정 장치의 분사 노즐(32) 내에서, 피스톤(38)의 구동 및 공기 압축을 설명하기 위한 그래프이다. 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 분사 노즐(32) 내에서, 피스톤(38)이 초기 위치(a)에 있을 때, 피스톤(38)은 움직이지 않으므로 구동 속도는 0이다. 솔레노이드(30)가 피스톤(38)을 분사 노즐(32)의 노즐 팁(32a) 방향으로 밀어 구동시키면, 피스톤(38)이 가속되면서 노즐 팁(32a) 방향으로 전진하고, 분사 노즐(32) 내의 공기는 피스톤(38)에 밀려, 피스톤(38)의 초기 위치(a)로부터 소정 거리 이격되어 형성된(b 위치) 공기 배출구(42)를 통해 배출된다. 이와 같이, 피스톤(38)의 초기 이동 구간, 즉, 가속 구간에서, 분사 노즐(32) 내의 공기가 공기 배출구(42)를 통해 배출되므로, 피스톤(38)은 더욱 빠른 속도로 가속되고, 분사 노즐(32) 내의 공기는 압축되지 않는다. 피스톤(38)이 공기 배출구(42)가 형성된 위치(b)를 통과하면, 가속된 피스톤(38)은 노즐 팁(32a)이 형성된 위치(c 위치)까지 균일한 속도로 빠르게 이동하고(정속 구간), 분사 노즐(32) 내의 공기는 빠르게 이동하는 피스톤(38)에 의하여 단시간에 압축되어, 분사 노즐(32)의 노즐 팁(32a)을 통해 배출된다. 즉, 공기 배출구(42)가 형성된 위치(b)는 피스톤(38)의 가속 구간이고, 분사 노즐(32) 내의 공기를 압축하기 위한 예비 구간이며, 분사 노즐(32) 내의 공기가 실제로 압축되기 시작하는 지점이다. 따라서, 분사 노즐(32)의 선단, 통상적으로 노즐 팁(32a) 부근에 장착되는 제1 압력 센서(34)를 이용하여, 상기 분사 노즐(32)에서 분사되는 압축 공기의 공기압을 검출하면, 도 4의 "제1 공기압"으로 나타낸 바와 같이, 정속 구간에서 서서히 증가 후 서서히 감소하는 형태를 나타낸다.
도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 비접촉식 안압 측정 장치는 상기 분사 노즐(32) 내부의 공기압을 검출하는 제2 압력 센서(44)를 포함한다. 상기 제2 압력 센서(44)는 분사 노즐(32)의 후단, 구체적으로는 공기 배출구(42)가 형성된 위치, 즉, 피스톤(38)의 가속 구간의 끝단에 설치되어, 상기 분사 노즐(32) 내부의 공기압을 검출함으로써, 피스톤(38)의 가속 상태에 대한 정보를 제공한다. 상기 제2 압력 센서(44)로 측정한 분사 노즐(32) 내부의 공기압 데이터의 일 예를 도 4에서 "제2 공기압"으 로 나타내었다. 도 4에 도시된 바와 같이, 피스톤(38)이 초기 위치로부터 공기 배출구(42)가 형성된 위치로 이동하면, 피스톤(38)의 가속과 공기 배출구(42)를 통한 공기의 배출에 의해 분사 노즐(32) 내부의 공기압은 서서히 증가하고, 피스톤(38)이 공기 배출구(42)가 형성된 위치를 통과하면, 공기 배출구(42)가 형성된 위치의 분사 노즐(32) 내부의 공기는 가압되지 않고, 즉, 제2 공기압이 급속히 감소하여 대기압과 동일하게 된다. 따라서, 제2 압력 센서(44)로 측정한 분사 노즐(32) 내부의 공기압 데이터를 분석하여, 피스톤(38)의 가속 상태에 대한 정보를 얻을 수 있다.
상기 제2 압력 센서(44)의 장착 위치는, 피스톤(38)의 가속 상태에 대한 정보를 얻을 수 있도록, 피스톤(38)이 가속되는 구간의 끝단, 즉, 공기 배출구(42)가 형성된 위치일 수 있고, 예를 들면, 피스톤(38)의 전체 이동 거리(a ~ c의 거리)를 z라고 할 때, 공기 배출구(42)가 형성된 위치(b)로부터 0.1 x z 이내의 거리, 바람직하게는 0.05 x z이내의 거리일 수 있다.
상기 제어부(40)는 솔레노이드(30)를 통해 피스톤(38)의 구동을 제어하여 압축 공기의 생성을 조절하고, 상기 광검출기(22)에서 검출된 압평 측정광 및 상기 제1 압력 센서(34)로 얻은 압축 공기의 공기압으로부터 피검안(E)의 안압을 산출할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 비접촉식 안압 측정 장치에 있어서, 상기 제어부(40)는 제2 압력 센서(44)로 측정한 분사 노즐(32) 내부의 공기압 데이터로부터, 피스톤(38)의 가속 상태에 대한 정보를 얻고, 상기 솔레노이드(30)를 조작하여 피스톤(38)의 가속 상태를 조절할 수 있다. 즉, 본 발명에 의하면, 제2 압력 센서(44)를 이용하여 분사 노즐(32) 내부의 공기압을 모니터링하고, 피스톤(38)의 가속 구동을 균일하게 제어할 수 있고, 분사 노즐(32)에서 배출되는 공기압을 보다 정밀하게 조절할 수 있다. 또한, 피스톤(38)의 가속 구동에 문제가 발생하거나, 초기 가속도가 부족한 경우, 이를 조기에 진단하여, 안압 측정 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이상 예시적인 실시예들을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예들로 한정되지 않는다. 하기 청구항들의 범위는 예시적인 실시예의 변형들, 등가의 구성들 및 기능들을 모두 포괄하도록 해석되어야 한다.

Claims (5)

  1. 피검안(E)의 각막으로 압평 측정광을 조사하는 압평 광원(20);
    피검안(E)의 각막에서 반사되는 압평 측정광을 검출하는 광검출기(22);
    내부에 피스톤(38)이 장착되어 있으며, 상기 피스톤(38)의 왕복 구동에 의해 내부의 공기가 압축되어, 선단에 형성된 노즐 팁(32a)을 통해 피검안(E)으로 압축 공기를 분사하며, 후단에 상기 피스톤(38)이 소정의 속도로 가속되는 동안, 압축되는 공기를 외부로 배출하기 위한 공기 배출구(42)가 형성되어 있는 분사 노즐(32);
    상기 분사 노즐(32)의 선단에 장착되어 상기 분사 노즐(32)에서 분사되는 압축 공기의 공기압을 검출하는 제1 압력 센서(34);
    상기 분사 노즐(32)의 후단에 설치되어, 상기 분사 노즐(32) 내부의 공기압을 검출하는 제2 압력 센서(44); 및
    상기 피스톤(38)의 구동을 제어하여 압축 공기의 생성을 조절하고, 상기 광검출기(22)에서 검출된 압평 측정광 및 상기 제1 압력 센서(34)로 얻은 압축 공기의 공기압으로부터 피검안(E)의 안압을 산출하며, 상기 제2 압력 센서(44)로 측정한 분사 노즐(32) 내부의 공기압 데이터로부터, 피스톤(38)의 가속 상태에 대한 정보를 얻는 제어부(40)를 포함하고,
    상기 제1 압력 센서(34)는 분사 노즐(32)의 선단에 장착되며,
    상기 제2 압력 센서(44)의 장착 위치는, 피스톤(38)의 전체 이동 거리를 z라고 할 때, 공기 배출구(42)가 형성된 위치(b)로부터 0.1 x z 이내의 거리인 것인 비접촉식 안압 측정 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 피스톤(38)은 상기 공기 배출구(42)가 형성된 위치까지 가속 구동되고, 상기 공기 배출구(42)가 형성된 위치로부터 상기 노즐 팁(32a)이 형성된 위치까지 정속 구동되며, 상기 제2 압력 센서(44)는 피스톤(38)의 가속 구간의 끝단에 설치되는 것인, 비접촉식 안압 측정 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 피스톤(38)은 솔레노이드(30)에 의해 구동되는 것인, 비접촉식 안압 측정 장치.
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