RU2058110C1

RU2058110C1 - Method and device for measuring and indicating eye bottom pressure

Info

Publication number: RU2058110C1
Authority: RU
Inventors: С.Н. Федоров; М.П. Козин; Н.В. Кудашов; Ю.И. Сахаров
Original assignee: Федоров Святослав Николаевич; Козин Михаил Петрович
Priority date: 1991-02-28
Filing date: 1991-02-28
Publication date: 1996-04-20

Abstract

FIELD: medicine. SUBSTANCE: back leap time of a body is measured. Passing of body is registered when the body is falling across specific position after it left initial position at the first back leap. Device has electron digital eye pressure indicator, connected with the device through its base by inductance coil. EFFECT: improved precision of measurement. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к медицине, а именно к офтальмологии, и может быть использовано для измерения и индикации внутриглазного давления в профилактических целях для диагностики глаукомы на ранней стадии и для индивидуально использования в быту при контроле за внутриглазным давлением. The invention relates to medicine, namely to ophthalmology, and can be used for measuring and indicating intraocular pressure for prophylactic purposes for the diagnosis of glaucoma at an early stage and for individual use in everyday life when monitoring intraocular pressure.

Известен способ измерения и индикации внутриглазного давления через веко и устройство для его осуществления путем динамического воздействия на роговицу глаза, прикрытую веком, свободно падающим телом и определение величины внутриглазного давления по высоте отскока, например, шарика через промежуточный элемент передачи энергии, например плунжер. Однако результат измерения представлен в неудобной форме, определяется визуально, что влияет на точность оценки внутриглазного давления. A known method of measuring and indicating intraocular pressure through the eyelid and a device for its implementation by dynamically acting on the cornea of the eye, covered by the eyelid, freely falling body and determining the value of intraocular pressure by the height of the rebound, for example, the ball through an intermediate element of energy transfer, for example a plunger. However, the measurement result is presented in an inconvenient form, is determined visually, which affects the accuracy of the assessment of intraocular pressure.

Целью изобретения является повышение точности, возможности представления результата измерения в удобной форме, например цифровой, и возможности запоминания результата измерения. The aim of the invention is to improve the accuracy, the ability to present the measurement result in a convenient form, for example digital, and the ability to memorize the measurement result.

Цель достигается тем, что в способе оценки внутриглазного давления через веко путем динамического воздействия на роговицу глаза, прикрытую веком, свободно падающим телом определяют время отскока тела, причем фиксируют прохождение падающего тела через определенное положение, сначала при падении его из исходного положения, а затем при первом отскоке. The goal is achieved by the fact that in the method for assessing intraocular pressure through the eyelid by dynamically acting on the cornea of the eye, covered by the eyelid, a freely falling body determines the time of rebound of the body, and record the passage of the falling body through a certain position, first when it falls from its original position, and then when first bounce.

Для достижения цели предлагаемое устройство, содержащее продолговатый корпус, металлический шарик с возможностью свободного перемещения внутри корпуса, основание, закрепленное в нижней части корпуса, соединенное через плоскопараллельные пружины с элементом передачи энергии падающего шарика на роговицу глаза через веко, держатель шарика, например, пружинного плана, закрепленный в верхней части корпуса, дополнительно снабжено катушкой индуктивности, охватывающей основание на уровне верхней части элемента передачи энергии падающего шарика (подпружиненного Т-образного плунжера), соединенной с автогенератором, детектором, формирователем, устройством для выделения измеряемого временного интервала, функциональным формирователем, преобразователем напряжение-частота, схемой совпадения, счетчиком-дешифратором и цифровым индикатором, причем катушка индуктивности подключена в контур автогенератора, соединенного с детектором, который подключен на вход формирователя, выходной сигнал которого подается на вход устройства формирования временного интервала, выход которого подключен к первому входу схемы совпадения и к входу функционального преобразователя, выходной сигнал которого воздействует на вход преобразователя напряжение-частота, выходной сигнал которого подключен к второму входу совпадения, воздействует своим выходным сигналом на вход счетчика-дешифратора, управляющего своими выходными шипами состоянием элементов цифрового индикатора. To achieve the goal, the proposed device comprising an elongated body, a metal ball with the possibility of free movement inside the body, a base fixed in the lower part of the body, connected via plane-parallel springs to the energy transfer element of the falling ball to the cornea of the eye through the eyelid, a ball holder, for example, a spring plan fixed in the upper part of the housing is additionally equipped with an inductor covering the base at the level of the upper part of the incident energy transfer element Arica (spring-loaded T-shaped plunger) connected to the oscillator, detector, driver, device for highlighting the measured time interval, the driver, voltage-frequency converter, matching circuit, counter-decoder and digital indicator, and the inductor is connected to the oscillator circuit, connected to the detector, which is connected to the input of the shaper, the output signal of which is supplied to the input of the device for forming a time interval, the output of which connected to the first input of the matching circuit and to the input of the functional converter, the output signal of which affects the input of the voltage-frequency converter, the output signal of which is connected to the second input of the coincidence, affects its output signal to the input of the counter-decoder that controls its output spikes by the state of the elements of the digital indicator .

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство. Figure 1 shows the proposed device.

Устройство содержит корпус 1, например, в виде прозрачной трубки, на которой установлен подпружиненный держатель 2 шарика 3 в исходном положении, ручку 4, опорную втулку-основание 5 со скругленным торцом, снабженную катушкой 6 индуктивности на уровне плоской части Т-образного плунжера 7, подпружиненного плоскопараллельными пружинами 8, катушка индуктивности соединена парой проводов 9 с электронным блоком 10, имеющим индикатор 11, например цифровой, на котором фиксируется величина измеряемого внутриглазного давления в мм рт.ст. значение которого сохраняется и может быть сброшено при нажатии на кнопку 12 сброса. The device comprises a housing 1, for example, in the form of a transparent tube on which a spring-loaded holder 2 of the ball 3 is mounted in its initial position, a handle 4, a support sleeve-base 5 with a rounded end, equipped with an inductor 6 at the level of the flat part of the T-shaped plunger 7, spring-loaded by plane-parallel springs 8, the inductor is connected by a pair of wires 9 with an electronic unit 10 having an indicator 11, for example a digital one, on which the measured intraocular pressure in mm Hg is fixed. the value of which is saved and can be reset by pressing the reset button 12.

Индивидуальная подстройка тонометра-индикатора под конкретного пациента при индивидуальном пользовании прибором достигается с помощью калибратора 13. При этом с помощью эталонного прибора предварительно определяется величина внутриглазного давления пациента, а затем с помощью калибратора 13 достигается соответствующее цифровое значение в процессе измерения и индикации внутриглазного давления. An individual adjustment of the tonometer indicator for a particular patient during individual use of the device is achieved using a calibrator 13. At the same time, the patient’s intraocular pressure is preliminarily determined using a reference device, and then, using a calibrator 13, a corresponding digital value is achieved during measurement and indication of intraocular pressure.

Устройство работает следующим образом. Перед установкой на веко пациента необходимо нажать кнопку 12 сброса. При этом на индикаторе 11 должно быть нулевое значение. Затем устанавливают вертикально корпус 1 на роговицу 14, прикрытую веком 15, и плавно нажимают на пружинный затвор ручки 4. Шарик 3 освобождается и падает на плоскую часть 7 Т-образного плунжера, при этом он падает в поле катушки 6 индуктивности, изменяя ее параметры (индуктивность). При отскоке шарик 3 выходит из поля катушки 6. Таким образом катушка 8 индуктивности, входящая в цепь блока 10, обеспечивает контроль положения шарика 3 в момент касания плоской части 7 Т-образного подпружиненного плунжера и в момент отскока. The device operates as follows. Before installing the patient on the eyelid, press the reset button 12. At the same time, indicator 11 should have a zero value. Then, the housing 1 is vertically mounted on the cornea 14, covered by the eyelid 15, and gently pressed on the spring shutter of the handle 4. The ball 3 is released and falls on the flat part 7 of the T-shaped plunger, while it falls into the field of the inductor 6, changing its parameters ( inductance). When bouncing, the ball 3 leaves the field of coil 6. Thus, the inductor 8 included in the circuit of block 10 provides control of the position of the ball 3 at the moment of touching the flat part 7 of the T-shaped spring-loaded plunger and at the moment of rebound.

Для определения цифрового значения внутриглазного давления в предлагаемом тонометре-индикаторе используется длительность первого отскока, т.е. интервал времени, в течение которого шарик 3, первый раз оторвавшись от плоской части плунжера 7, вновь возвратится и коснется плоской части плунжера 7. To determine the digital value of intraocular pressure in the proposed tonometer indicator, the duration of the first bounce is used, i.e. the time interval during which the ball 3, having first torn off the flat part of the plunger 7, returns again and touches the flat part of the plunger 7.

На фиг.2 представлена функциональная схема электронного блока 10. Figure 2 presents the functional diagram of the electronic unit 10.

Электронный блок содержит автогенератор 16, в контур которого включена индуктивная катушка 8, формирователь 17, устройство 18 формирования измерительного временного интервала, функциональный формирователь 19, преобразователь 20 напряжение-частота, схему 21 совпадения; счетчик-дешифратор 22, цифровой индикатор 23. The electronic unit contains an oscillator 16, the circuit of which includes an inductive coil 8, a shaper 17, a device 18 for forming a measuring time interval, a functional shaper 19, a voltage-frequency converter 20, a matching circuit 21; counter-decoder 22, digital indicator 23.

Элементы функциональной блок-схемы взаимодействуют следующим образом. При нахождении шарика в исходном верхнем положении, т.е. когда он удерживается с помощью держателя 2 (см. фиг.1), автогенератор 16 возбужден и на выходе его детектируется напряжение, подаваемое на вход формирователя 17, на выходе которого при этом имеется сигнал нулевого уровня. При свободном падении шарика 3 он при воздействии на силопередающий элемент попадает в поле катушки 8 (фиг.1). Это приводит к срыву колебаний автогенератора из-за уменьшения плотности катушки. Elements of the functional block diagram interact as follows. When the ball is in the initial upper position, i.e. when it is held by the holder 2 (see figure 1), the oscillator 16 is excited and its output detects the voltage applied to the input of the former 17, at the output of which there is a signal of zero level. With the free fall of the ball 3, when exposed to a power-transmitting element, it enters the field of the coil 8 (Fig. 1). This leads to a breakdown of oscillations of the oscillator due to a decrease in the density of the coil.

Срыв колебаний автогенератора 16 приводит к уменьшению детектируемого напряжения на входе формирователя 17 до нулевого уровня. При этом выходное напряжение формирователя 17 скачком изменяется от нулевого до единичного уровня, т. е. при срыве колебаний автогенератора 26 на выходе формирователя 17 имеет место переход типа 0->>1. Этот переход, воздействуя на вход устройства, приводит к изменению его состояния, что соответствует началу формирования измерительного временного интервала. Взаимодействие силопередающего элемента 7 (фиг. 1) с роговицей прикрытого веком глаза приводит к отскоку шарика 3. При этом уменьшается связь шарика 3 с катушкой 8 (фиг.1), что приводит к возобновлению колебаний генератора 16 и увеличению детектируемого напряжения на входе формирователя 17, что приводит к уменьшению его выходного напряжения до нулевого уровня. В процессе подскока металлический шарик 3 достигает некоторой высоты h относительно плоской части силопередающего элемента плунжера 7 и затем свободно падает на силопередающий элемент 7. В момент взаимодействия шарика 3 с элементом 6 вновь происходит срыв колебаний автогенератора 16, что приводит к уменьшению напряжения, детектируемого на входе формирователя 17, и появлению перехода типа 0__→1 на выходе формирователя 17, который изменяет состояние устройства 18. Это изменение характеризует собой окончание формирования измерительного временного интервала. Таким образом, на выходе устройства 18 формируется интервал времени, пропорциональной времени подскока металлического шарика 3. Высота подскока h шарика 3 характеризует величину внутриглазного давления исследуемого глаза. Высота h связана с временем подскока, т.е. с длительностью измерительного интервала, соотношением:
h

где g ускорение свободного падения.Failure of oscillations of the oscillator 16 leads to a decrease in the detected voltage at the input of the former 17 to a zero level. In this case, the output voltage of the shaper 17 abruptly changes from zero to a unity level, i.e., when the oscillator 26 fails, the transition of the type 0 - >> 1 takes place at the output of the shaper 17. This transition, acting on the input of the device, leads to a change in its state, which corresponds to the beginning of the formation of the measuring time interval. The interaction of the power-transmitting element 7 (Fig. 1) with the cornea of the eye covered with an eyelid leads to a rebound of the ball 3. In this case, the connection of the ball 3 with the coil 8 (Fig. 1) decreases, which leads to the resumption of oscillations of the generator 16 and an increase in the detected voltage at the input of the shaper 17 , which leads to a decrease in its output voltage to zero. In the process of jumping, the metal ball 3 reaches a certain height h relative to the flat part of the force-transmitting element of the plunger 7 and then freely falls on the force-transmitting element 7. At the moment of interaction of the ball 3 with the element 6, oscillation of the oscillator 16 again breaks, which leads to a decrease in the voltage detected at the input shaper 17, and the appearance of the transition type 0__ → 1 at the output of the shaper 17, which changes the state of the device 18. This change characterizes the end of the formation of the measuring time th interval. Thus, at the output of the device 18, a time interval proportional to the time of the jump of the metal ball 3 is formed. The height of the jump h of the ball 3 characterizes the value of the intraocular pressure of the examined eye. The height h is related to the bounce time, i.e. with the duration of the measuring interval, the ratio:
h

where g is the acceleration due to gravity.

Из этого соотношения видно, что результат, получаемый на индикаторе предлагаемого тонометра, должен быть пропорци- онален квадрату формируемого на выходе устройства 18 измерительного интервала t_n. Для достижения этого сигнал с выхода устройства 18 подается на вход функционального формирователя 19. В простейшем случае этот формирователь представляет собой формирователь пилообразного напряжения. Его выходное линейно растущее напряжение подается на преобразователь 18 напряжение-частота. Импульсное выходное напряжение преобразователя 20 подается на один из входов схемы 21 совпадения, на второй вход которой подается выходной сигнал устройства 16, длительность которого соответствует времени подскока шарика 3. Таким образом, на вход счетчика-дешифратора 22 за время измерительного интервала t_n поступит число импульсов r, определяемое соотношением:
r k·t $\binom{2}{n}$ , где k коэффициент пропорциональности, зависящий от коэффициентов преобразования формирователя 19 пилообразного напряжения и преобразователя 10 напряжения-частота.From this relation it is seen that the result obtained on the indicator of the proposed tonometer should be proportional to the square of the measuring interval t _n formed at the output of the device 18. To achieve this, the signal from the output of the device 18 is fed to the input of the functional driver 19. In the simplest case, this driver is a sawtooth voltage driver. Its output ramp voltage is supplied to the voltage-to-frequency converter 18. The pulse output voltage of the converter 20 is supplied to one of the inputs of the matching circuit 21, to the second input of which the output signal of the device 16 is supplied, the duration of which corresponds to the time of the jump of the ball 3. Thus, the number of pulses arrives at the input of the counter-decoder 22 during the measurement interval t _n r defined by the ratio:
rk t $\binom{2}{n}$ , where k is a proportionality coefficient depending on the conversion coefficients of the sawtooth shaper 19 and the voltage-frequency converter 10.

Коэффициент преобразования элементов 19 и 20 выбирают так, чтобы результат измерения, получаемый на цифровом индикаторе, соответствовал величине истинного внутриглазного давления исследуемого глаза, для чего регулятор, с помощью которого возможно изменение коэффициента преобразования, например элемента 19, выведен на переднюю панель блока 32 и снабжен надписью "Калибр". На фиг.1 этот регулятор показан позиционным номером 25. The conversion coefficient of the elements 19 and 20 is chosen so that the measurement result obtained on the digital indicator corresponds to the value of the true intraocular pressure of the examined eye, for which the regulator, by which the conversion coefficient can be changed, for example, element 19, is displayed on the front panel of the block 32 and is equipped with the inscription "Caliber". In figure 1, this controller is shown by the position number 25.

Индивидуальная настройка тонометра-индикатора на фиг.1 на конкретного пациента заключается в следующем. Эталонным тонометром, например, в условиях клиники пациенту измеряют его истинное внутриглазное давление Р₀. При этом же положении пациента ему измеряют внутриглазное давление с помощью тонометра-индикатора по фиг.1 и с помощью регулятора 13 добиваются на его цифровом индикаторе того же показания, что получено с помощью эталонного тонометра. В дальнейшем пациент, не нарушая положения регулятора 13, может пользоваться тонометром-индикатором в бытовых условиях для контроля за величиной своего внутриглазного давления.The individual setting of the tonometer indicator in figure 1 for a particular patient is as follows. A reference tonometer, for example, in a clinical setting, measures the patient's true intraocular pressure P ₀ . At the same position of the patient, the intraocular pressure is measured for him using the tonometer indicator of FIG. 1 and with the help of the regulator 13 they achieve the same reading on his digital indicator that was obtained using the reference tonometer. In the future, the patient, without violating the position of the regulator 13, can use the tonometer indicator in the home to monitor the value of his intraocular pressure.

На фиг. 3 представлен вариант принципиальной электрической схемы, соответствующий функциональной блок-схеме фиг.2. Здесь автогенератор 16 блок-схемы фиг. 2 реализован по классической схеме на основе операционного усилителя ДА1. В контур этого автогенератора включена катушка 8 по фиг.1. На выходе автогенератора включен детектор, состоящий из диода УД1, резистора R10 и конденсатора С5. Выходное напряжение детектора подается на вход формирователя 17, который на схеме фиг.2 реализован на основе триггера Шмидта ДД1.1. Формирователь 19 пилообразного напряжения по фиг.2 на схеме фиг.3 реализован с помощью транзисторов УТ1-УТ4, где на транзисторе УТ1 реализован генератор тока. Транзисторы УТ2 и УТ3 образуют ключ, а на УТ4 выполнен эмиттерный повторитель. Движок переменного резистора R6 под шлиц выведен на переднюю панель блока 22 по фиг.3. Линейно растущее напряжение с выхода формирователя подается на вход преобразователя 20 напряжение-частота по фиг.2. Схема 21 совпадения по фиг.2 на схеме фиг.3 реализована на основе элемента ДД1.2, выполняющего логическую функцию И-НЕ. Выходной сигнал схемы совпадения подается на вход счетчика-дешифратора 22 по фиг.2, который на схеме фиг. 3 реализован на основе трех включенных последовательно двоично-десятичных счетчиков-дешифраторов ДД3-ДД5. Выходные шины счетчиков-дешифраторов подключены к соответствующим выводам сегментов цифрового индикатора HG, на котором фиксируется результат измерения внутриглазного давления. С помощью кнопки К1 осуществляются сброс предыдущего измерения и подготовка тонометра к последующему измерению. Питание схемы осуществляется от батарей В1, В2, подключаемых с помощью выключателя S1. In FIG. 3 shows an embodiment of a circuit diagram corresponding to the functional block diagram of FIG. 2. Here, the oscillator 16 of the flowchart of FIG. 2 is implemented according to the classical scheme based on the operational amplifier DA1. The coil 8 of FIG. 1 is included in the circuit of this oscillator. A detector consisting of a diode UD1, resistor R10, and capacitor C5 is turned on at the output of the oscillator. The output voltage of the detector is supplied to the input of the shaper 17, which in the diagram of figure 2 is implemented based on the Schmidt trigger DD1.1. The sawtooth voltage generator 19 of FIG. 2 in the circuit of FIG. 3 is implemented using transistors UT1-UT4, where a current generator is implemented on the transistor UT1. Transistors UT2 and UT3 form a key, and on UT4 an emitter follower is made. The slider of the variable resistor R6 under the slot is displayed on the front panel of block 22 of FIG. 3. A linearly increasing voltage from the output of the driver is supplied to the input of the voltage-frequency converter 20 in FIG. 2. The coincidence circuit 21 of FIG. 2 in the diagram of FIG. 3 is implemented based on the DD1.2 element performing the AND-NOT logical function. The output of the match circuit is fed to the input of the counter-decoder 22 of FIG. 2, which in the circuit of FIG. 3 is implemented on the basis of three in series binary decimal counters-decoders DD3-DD5. The output buses of the counter-decoders are connected to the corresponding conclusions of the segments of the digital indicator HG, on which the result of the measurement of intraocular pressure is recorded. Using the K1 button, the previous measurement is reset and the tonometer is prepared for the next measurement. The circuit is powered by batteries B1, B2, connected using the switch S1.

Предлагаемый способ и устройство позволяют повысить точность измерения давления на 20% за счет представления информации в цифровой форме. The proposed method and device can improve the accuracy of measuring pressure by 20% by presenting information in digital form.

Claims

1. A method of measuring and indicating intraocular pressure, providing for a dynamic effect on the cornea of the eye, covered by the eyelid, from a solid body, characterized in that, in order to increase the accuracy of measurement, the dynamic effect is carried out by a freely falling body, while determining the time the body is in motion between the first and second bounces of it after a dynamic impact, and the measurement of intraocular pressure is carried out taking into account the value of this time.

2. A device for measuring and indicating intraocular pressure, comprising a body and a solid body mounted for movement, characterized in that, in order to improve the accuracy of measurement, the device is equipped with a ball-body holder fixed in the upper part of the body, a base, an energy transfer element, connected to the base through plane-parallel springs, as well as an inductor introduced into it, covering the base at the level of the upper part of the energy transfer element, series-connected auto generator p, connected to a coil former, a device for allocating the measured time interval, the functional generator and inverter voltage frequency and connected in series coincidence circuit, counter, decoder and a digital display, wherein the inputs of coincidence circuits connected to the outputs forming apparatus timeslot and inverter voltage frequency.