DD235415A1 - Applanationstonometer - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Applanationstonometer zur Messung des Augen-Innendruckes, das ein axial bewegbares Messelement besitzt, mit dem eine Kraft auf das Auge ausgeuebt wird, um einen Teil der Augenoberflaeche abzuflachen und das damit zusammenwirkende Mittel zum Feststellen der Groesse der abgeflachten Oberflaeche bei einem vorgegebenen Druck oder zum Feststellen des Druckes bei einer vorgegebenen Groesse der abgeflachten Oberflaeche enthaelt. Es werden eine einfach zu handhabende Ausfuehrungsform als Handgeraet, zur Verwendung am liegenden Patienten beschrieben, die ein relativ zum Gehaeuse axial bewegbares Messelement besitzt und eine zweite Ausfuehrungsform als klinisch verwendbares Geraet zur Verwendung am sitzenden Patienten. Als Messsensoren dienen auf der Applanationsflaeche angebrachte Halbleiter-Drucksensoren. Die Energieuebertragung vom bewegbaren Messelement zum feststehenden Gehaeuse erfolgt reibungslos auf optoelektronischem oder induktivem Wege. Fig. 2

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Messung des Augeninnendrucks nach dem Prinzip der Applanationstonometrie.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

:s sind drei Grundprinzipien zur Messung des Augeninnendrucks allgemein bekannt, die Impressionstonometrie, die \pplanationstonometrie und die Non-Contact-Tonometrie.

:in Impressionstonometer mißt die Tiefe der Eindellbarkeit der Hornhaut, hervorgerufen durch einen mit einem bekannten jewicht belasteten Metallstempel. Bei demselben Gewicht verhält sich die Eindellbarkeit umgekehrt wie der Augeninnendruck, iie ist größer, wenn der Augeninnendruck niedriger liegt und umgekehrt. Der Widerstand, den die Hornhaut der Deformierung jntgegensetzt, wird dabei vernachlässigt. Der Hauptmangel der Impressionstonometrie beruht auf der Tatsache, daß das \ufsetzen des Tonometers und das Eindrücken des Metallstempels den Augeninnendruck erhöhen. Der Druck, der im Augenblick Jes Ablesens festgestellt wird, entspricht dem tonometrischen Druck und nicht derjenigen Tension, die im Augeninnern vor dem \ufsetzen des Tonometers herrscht. Dafür ist aber die Handhabung des Impressionstonometers recht einfach, so daß die Messung auch von Krankenschwestern und Augenoptikern durchgeführt werden kann. Da aber nicht der tonometrische Druck, sondern vielmehr der Augeninnendruck gemessen werden soll, muß entweder eine Ungenauigkeit der Messung in Kauf genommen werden, oder es sind zusätzlich Berechnungen erforderlich.

Ein weiterer Nachteil dieser Geräte besteht darin, daß bei der Messung des Augendrucks die Übertragung des Meßergebnisses nittels beweglicher Teile, Stempel, Achse, Hebel und Zeiger erfolgt, so daß Veränderungen der Reibungswerte dieser bewegten nechanischen Teile das Meßergebnis verfälschen können.

Ein Impressionstonometer, das ohne mechanische bewegliche Übertragungselemente für die Anzeige auskommt, ist in der DE-OS 3112910 A1 beschrieben. Dieses Gerät ist zur Langzeitmessung ausgelegt und weist einen Sensor in Form einer auf das \uge aufsetzbaren elastischen Kontaktlinse auf, die auf ihrer Unterseite eine kleine abgerundete zentrische Erhebung trägt. Auf iie Unterseite des Sensors ist über die gesamte Fläche verteilt eine elektrische Leiterbahn in Form einer Spirale aufgebracht. Die Dberseite der Kontaktlinse ist mit einer gegebenenfalls durchbrochenen oder spiralenförmig verlaufenden elektrischen .eiterbahn versehen. Die elektrischen Leiter auf der Ober-und Unterfläche sind miteinander verbunden und bilden einen massiven Sensorschwingkreis. Ferner ist ein aktiver Schwingkreis mit einem Hochfrequenzgenerator vorgesehen. Dieser Schwingkreis ist vorzugsweise in ein Brillengestell eingebaut, ebenso wie ein Dip-Meter und einTelemetriesender. Der Sensor /vird entsprechend des Augeninnendrucks verformt, so daß sich dadurch die Resonanzfrequenz des Sensorschwingkreises ändert. Diese Änderung kann entweder durch die sogenannte Dip-Frequenz, d. h. einem Einbruch im Schwingungsspektrum des aktiven Schwingungskreises oder als Änderding der Schwingungsamplitude des aktiven, mit einer einzigen Frequenz Detriebenen aktiven Schwingkreises festgestellt werden und entsprechenden Augeninnendrücken zugeordnet werden.

Doch auch dieses Gerät weist die generellen, oben dargelegten Nachteile der Impressionstonometer auf. Sie werden bei Anwendung des Applanationsprinzips überwunden. Dieses geht von dem Gesetz von Imbert aus, das besagt, daß der Druck in äinem mit Flüssigkeit angefüllten kugelförmigen Behälter dem Gegendruck entspricht, der eine bestimmte Oberfläche dieser <ugel abplattet. Dieses Gesetz stimmt jedoch nur dann genau, wenn die Kugelwand sehr dünn ist und der Verformung keinerlei Widerstand entgegen setzt. Dieses ist beim Augapfel der Fall, weshalb eine Augeninnendruckmessung auf der Grundlage dieses 3esetzes auf zwei verschiedene Arten möglich ist.

1. Es kann ein Tonometer mit konstantem Gewicht verwendet und die abgeplattete Oberfläche gemessen werden.

Z. Es kann die Kraft festgestellt werden, die erforderlich ist, um eine bekannte Oberfläche konstanter Größe zu applanieren.

3ekannt ist ein Tonometer von Perkins, das aus einem Kunststoffzylinder besteht, dessen unteres, planares Ende mit einer Gradeinteilung versehen ist. Am oberen Ende befindet sich eine Lupe. Nach Einträufeln von Fluorescein in den Bindehautsack äßt sich der Durchmesser der applanierten Hornhautfläche durch optisches Ablesen an der Grandskala bestimmen. Die Bestimmung des Augeninnendrucks erfolgt hier mittels einer konstanten Kraft.

i/Veiterhin bekannt ist ein Tonometer, das auf der Grundlage einer applanierten Oberfläche konstanter Größe arbeitet. Die Kornes wird hierbei mit Hilfe der viereckigen Basis eines Glasprismas abgeplattet. Der Augeninnendruck wird gemessen, indem der Druck des Prismas auf das Auge so lange verstärkt wird, bis der abgeplattete kreisförmige Hornhautbezirk mit den vier Seiten der Prismabasis niveaugleich ist.

Diese Tonometer haben neben anderen Nachteilen vor allem den, daß sie eine zu große Hornhautoberfläche abplatten und so künstlich den Augeninnendruck im Augenblick des Meßvorganges erhöhen.

Diesen Fehler vermeidet ein Gerät, das eine mit einem Manometer versehene Kammer besitzt, deren eine Seite aus einer dünnen elastischen Membran besteht. Diese wird an die Hornhaut gebracht und der Druck in der Kammer so lange erhöht, bis die Membran eben wird. In diesem Augenblick entspricht der Druck im Innern der Kammer dem Augeninnendruck.

Ein weiteres bekanntes Tonometer von Goldmann ist auf einer Spaltlampe montiert. Es besteht aus einer mit einem Kunststoffzylinder versehenen Torsionswaage. Die Vorderfläche des Zylinders ist eben. Sie wird an die Hornhaut gebracht und übthiereinen ansteigenden Druck aus, der mit Hilfe derTorsionswaage gemessen wird. Das Tonometer ist auf ein Biomikroskop mit maximal weitgestelltem Spalt montiert. Durch den transparenten Zylinder läßt sich die Kontaktzone der Hornhaut beobachten. Die Untersuchung erfolgt bei violettem Licht, nachdem die Tränenflüssigkeit mit Hilfe von Fluorescein gefärbt wurde, wobei die Peripherie der Kontaktzone als feiner, intensiv, grün gefärbter Kreis erscheint.

Diese beiden Geräte erfordern einen hohen technischen Aufwand, sind teuer und können nur von Spezialisten, also Augenärzten, bedient werden.

Darüber hinaus erfüllt das Tonometer von Goldmann zwar die Bedingung, daß die applanierte Oberfläche sehr klein sein muß (sie beträgt 7,35 mm²), aber es ist extrem empfindlich gegen den, wenn auch geringen Widerstand, den die Hornhaut der Verformung entgegengesetzt. Auch verfälscht die Oberflächenspannung der nach Peripherie verdrängten Tränenflüssigkeit durch einen Druck auf den Zylinder das Meßergebnis, da es nicht möglich ist, die Kontaktzone zwischen dem Auge und dem Tonometer trocken zu halten.

Das Tonometer von Goldmann kann nur bei sitzenden Patienten Verwendung finden. In bestimmten Fällen, zum Beispiel bei angeborenem Glaukom, also bei erhöhtem intraokularem Druck, ist es oft erforderlich, eine Narkoseuntersuchung durchzuführen und die Tonometrie im Liegen vorzunehmen. Dasfür diese Zwecke an sich gut geeignete Tonometer von Draeger ist aber so aufgebaut, daß der vom Prisma ausgeübte Druck mit Hilfe eines Motors erfolgt. Das bedeutet, daß keine feuergefährlichen Präparate für die Narkose verwendet werden können, da am Motor des Tonometers Funken entstehen können. Außerdem kann durch Anästhetika der allgemeine Arteriendruck und damit auch der Augendruck herabgesetzt werden.

Darüber hinaus muß die Messung in einem Augenblick stattfinden, in dem das Auge geradeaus blickt. Die Benutzung einer Pinzette zur Korrektur der Blickrichtung würde aber einen Meßfehler mit sich bringen, da der Augendruck erhöht wird. Das ist bei allen Geräten mit einer längeren Dauer des Meßvorganges von Bedeutung.

Ein weiteres bekanntes Tonometer von Mac Kay-Marg enthält an der Spitze des Meßkopfes einen kleinen, in eine elastische Manschette fixierten Quarzzylinder, dessen Lageverschiebung um nur wenige Mikron einen elektrischen Impuls verursacht, der aufgezeichnet wird. Der Meßkopf wird mit einem niederfrequenten, niedergespannten Strom gespeist und die durch den auf das Quarzkristall ausgeübten Druck hervorgerufenen Stromschwankungen werden verstärkt. Die Deutung derTonogramme ist aber

noch umstritten und das Problem der Eichung ungelöst. - _~ __.

Das Non-Contact-Tonometer (NCT) der American Optical Comp, produziert 12 ms. dauernde Luftstöße, innerhalb welcher die Stromgeschwindigkeit linear auf ein Maximum ansteigt. Wenn ein derartiger Luftstoß das Auge in Richtung der optischen Achse trifft, wird die Hornhaut mehr und mehr abgeflacht und schließlich eingedellt. Ein schräg einfallendes Bündel paralleler Lichtstrahlen wird als paralleles Bündel reflektiert, wenn der Luftstoß eben ein zentrales Areal von 3,6mmDurchmesser genau applaniert. Dieses reflektierte Bündel wird von einer Selenzelle aufgefangen und markiert so die Stromgeschwindigkeit und damit die Intensität des zur Applanation erforderlichen Luftstoßes. Bei Versuchen mit diesem Gerät ergab sich jedoch eine Meßfehlerbreite, die viermal größer war, als die des Applanationstonometers von Goldmann. Die US-PS 3913390 beschreibt ein optisches Applanationstonometer, in dem ein beweglicher Kolben aus Glasfasern

-Verwendung findet, der durch metallene Gewichtringe in seinem Auflagedruck veränderbar ist. An der Oberseite des Glasfaserkolbens ist eine Meßskala angeordnet, die sich bei aufgesetztem Gerät im Schärfebereich einer Betrachtungsoptik befindet. Durch die Glasfasern wird das Abbild der Applanationsfläche von der unteren Auflagefläche exakt zur oberen mit der Skala versehenen Fläche übertragen und kann dort gemessen werden. Der Nachteil dieses Gerätes besteht darin, daß es manuell optisch abgelesen werden muß, was gerade auf einer Meßskala subjektive Fehler nicht ausschließt.

Ein weiteres optisch wirkendes Applanationstonometer ist in der DE-OS 2643879 beschrieben. Bei diesem Gerät wird die ebene Fläche eines Prismas mit konstantem Druck gegen die Hornhautoberfläche gedrückt und Lichtstrahlen werden unter einem Winkel alpha auf diese Fläche geleitet. Da die Brechungskoeffizienten von Prisma und Auge wesentlich dichter beieinanderliegen als die Koeffizienten von Prisma und Luft setzen die Lichtstrahlen, die auf die Kontaktfläche treffen, ihren Weg in das Innere des Auges fort und werden dort absorbiert, während die Lichtstrahlen außerhalb des äußeren Randes der Kontaktfläche reflektiert werden. Die Differenz zwischen hineingestrahltem und reflektiertem Licht ergibt ein MaßfürdieAuflagefläche. Dieses Gerät hat zwei grundlegende Nachteile. Hornhauttrübungen oder weiße Narben reflektieren das Licht ebenfalls, so daß eine Fehlmessung nicht ausgeschlossen ist, bzw. das Gerät bei bestimmten Patienten überhaupt nicht anwendbar ist.

Darüber hinaus verfälscht Tränenflüssigkeit, die sich in wechselndem Ausmaß um die Auflagefläche sammelt und nie ganz vermeidbar ist, das Meßergebnis, da auch sie die Lichtstrahlen absorbiert und in ihrem Bereich eine Reflexion verhindert. Die US-PS 3564907 (identisch mit der DE-OS 2040238) und 3703095 beschreiben Tonometer, die vollkommen elektrisch funktionieren. Dabei wird zur Erzeugung eines starken Signals mit Hilfe einer federhalterartigen Sonde, die mit der Hornhaut des Patienten in Berührung gebracht wird, eine Druckmessung ausgenutzt. Der tränennasse Bereich in der Applanationsoberfläche erzeugt ein weiteres Signal, das zur Größe dieses Bereiches proportional ist. Beide Signale werden kombiniert und als intraokularer Augendruck auf einem einfachen analogen Meßinstrument angezeigt. Bei dem Gerät der US-PS 3703095 ist noch eine zweite Sonde vorhanden, die der Patient in der Hand haben muß. Nachteilig an diesen Geräten ist, daß auch hier der Bereich der Tränenflüssigkeit nicht eliminiert werden kann und daß die Sonden an Kabeln befestigt sind und das Anzeigegerät getrennt, , über das Kabel verbunden, aufgestellt ist. Darüber hinaus können auch hier materialbedingte Toleranzen und Alterungserscheinungen, z. B. des Halbleiterdr.uckmessers zu Meßfehlern führen. Darüber hinaus ist vor jeder Messung eine Eichung des Gerätes nötig, was seine praktische Handhabung erschwert.

Die US-PS 4305399 beschreibt eine miniaturisierte Vorrichtung in Form einer Kontaktlinse. Hier wird die Position beweglich zueinander angeordneter Spulen zur Frequenzveränderung verwendet, die ein Maß für den Augeninnendruck bildet. Auch hier können Veränderungen der Reibungswiderstände und Materialtoleranzen zu falschen Meßergebnissen führen. In der DE-OS 2221317 ist ein Tonometer beschrieben, das ein inneres und ein konzentrisch um dieses angeordnete rohrförmiges äußeres druckempfindliches Meßelement enthält. Diese Elemente wirken auf Dehnungsmeßstreifen, die auf verformbaren Bügeln angeordnet sind. Das Vorhandensein von vier Meßstreifen signalisiert, wenn das Gerät richtig am Auge anliegt, jedoch werden nur grobe Schrägstellungen des Tonometers erfaßt, während geringere Neigungen gegen die Senkrechte bei Anwendung des Tonisierungsdrucks nicht mehr angezeigt werden.

Ein weiteres optisch messendes Tonometer ist in der US-PS 41 92317 beschrieben. Das optische Meßverfahren besteht in einer Anordnung von Photodioden und Photodetektoren, zwischen denen sich zwei mit Linien versehene durchsichtige Skalen befinden, die durch den Tonisierungsstempel gegeneinander bewegt werden. Dabei werden Moirestreifen erzeugt, die in bekannterWeise als Maß für die Bewegung des Stempels verwendet werden. Dieses sehr handliche Gerät weist vor allem auch den Mangel auf, daß eine bewegbare Meßeinrichtung mit u.U. variabler Reibung vorhanden ist.

Die DE-AS 2622990 und die US-PS 3714819 beschreiben Luftstrahltonometer. Hier wird ein kräftiger Luftstrahl gegen das Auge gerichtet und die Verformung der Augenoberfläche gemessen. Obwohl als Vorteil betrachtet werden kann, daß diese Geräte ohne mechanische Berührung arbeiten, wird der erforderliche starke Luftstrom vom Patienten oft als noch unangenehmer empfunden. Die Meßgenauigkeit ist wesentlich geringer als bei den Applanationstonometern.

Insgesamt gesehen sind die bekannten Geräte entweder in der Meßgenauigkeit unbefriedigend oder technisch und kostenmäßig sehr aufwendig. Ein weiterer Nachteil ist der optische Einstellvorgang, derzeitaufwendig ist und nur von geübten Untersuchern in ausreichender Qualitätdurchführbar ist, wobei auf Grund der subjektiven Beobachtung und Messung der Größe der Applanationsfläche bei den optischen Geräten Fehlertrotzdem nicht auszuschließen sind. Darüber hinaus sind die meisten Geräte auf Grund ihres Aufbaus schwierig zu reinigen und zu desinfizieren und müssen zu diesem Zweck demontiert werden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, den hohen Aufwand an Kosten und technisch komplizierten Geräten zu vermeiden, sowie die Schwierigkeiten beim Meßvorgang und der Reinigung zu überwinden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zur Messung des Augeninnendrucks zu schaffen, das ohne hohen Kostenaufwand hergestellt werden kann, das leicht zu handhaben und einfach zu bedienen ist sowie subjektive Fehler bei der Messung vermeidet. Dabei soll der Meßwert auf optisch-elektronischem Wege ohne bewegliche mechanische Übertragungslieder nach dem Aufsetzen des Gerätes auf die Hornhaut ohne zusätzliche Justierungs- oder Einstellvorgänge srmittelt werden und direkt digital ablesbar sein. Das Gerät soll den Einfluß der Tränenflüssigkeit auf das Meßergebnis weitgehend ausschalten. Es soll sowohl am sitzenden als auch am liegenden Patienten anwendbar sein, und es soll möglich sein, sowohl die Fläche bei konstantem vorgegebenem Druck als auch den Druck bei einer vorgegebenen Fläche zu ermitteln. Darüber hinaus soll das Gerät leicht zu säubern und zu desinfizieren sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemä'ß durch ein Tonometer zur Messung des Augeninnendruckes nach dem ^pplanationsprinzip gelöst, das ein axial bewegbares Meßelement besitzt, mit dem eine Kraft auf das Auge ausgeübt wird, um sinen Teil der Augenoberfläche abzuflachen und das damit zusammenwirkende Mittel zum Feststellen der Größe der abgeflachten Oberfläche bei einem vorgegebenen Druck, oder zum Feststellen des ausgeübten Druckes bei einer vorgegebenen Größe der abgeflachten Oberfläche enthält, bei dem auf dem axial beweglichen Meßelement auf der zum Abflachen des Auges dienenden Applanationsfläche eine Vielzahl von Drucksensoren auf der Basis von Halbleiterkristallen angeordnet ist. Diese Halbleiter-Drucksensoren bestehen zweckmäßig aus einem Silizium-Substrat, das mit unterschiedlichen i/Viderstandsmaterialien neutronendotiert ist, wobei mehrere Widerstände in Brückenschaltung eindotiert sind. Derartige Halbleiter-Drucksensoren mit einer eindotierten Brückenschaltung sind an sich bekannt. Wenn ein derartiger Drucksensor einem Druck ausgesetzt wird, tritt eine Verstimmung der Brückenschaltung ein, wobei die durch die Verstimmung der 3rückenschaltung auftretende Differenzspannung ein Maß für den Druck darstellt, der auf den Drucksensor wirkt. Der *\nsprechwert der bekannten Drucksensoren liegt in der Größenordnung des durch den Augeninnendruck erzeugten Gegendrucks auf der applanierten Augenoberfläche.

^uf der Applanationsfläche des erfindungsgemäßen Tonometers werden eine Vielzahl derartiger Drucksensoren in Form von 3uf einem oder mehreren Halbleiter-Drucksensoren-Substraten eindotierter Brückenschaltungen angeordnet, wobei die Anordnung zweckmäßig in Form einer Matrix erfolgt. Es ist aber auch möglich, die Drucksensoren in Form eines Sterns, einer Spirale oder auch nur eines Kreuzes anzuordnen. Das Rastermaß für die einzelnen Drucksensoren liegt zweckmäßig unter 300μ.ιη, vorteilhaft in der Größenordnung von 50 bis ΙΟΟμ,Γη oder möglichst darunter. Die Größe des Rastermaßes ist eine Frage der Herstellungstechnologie und der Wert soll so niedrig wie möglich sein.

Die im Drucksensor in Form eines elektrischen Signals vorliegende Information wird impulswejse herausgeschoben und zeilenweise abgenommen, wie dies z. B. bei den bekannten CCD-Bauelementen erfolgt, so daß die Ansteuerung und die Abnahme der Information jeweils über nur eine Leitung erfolgen kann, wobei die Verstärkung des Ausgangssignals in bekannter =orm erfolgt (Elektronik 1980 H. 10; S49).

Das Auswerten der einzelnen elektrischen Signale der Drucksensoren erfolgt mittels bekannter elektronischer Schaltungen. Es <ann das Integral der Meßwerte ausgelesen werden und in Angaben des Druckes analog, digital, mit Kurzzeitspeicherung oder η laufender Anzeige ausgegeben werden. Es kann auch die Druckdifferenz zwischen der Mitte der Applanationsfläche und dem Rand derselben ermittelt werden, wobei einzelne Isobaren ermittelt werden können, deren eventuelle Unregelmäßigkeiten Aufschluß über Verhärtungen einzelner Stellen geben können. Durch Vorsehen eines Schwellenwertgebers ist es auch möglich, den Einfluß der Tränenflüssigkeit zu eliminieren, deren Gegendruck ja wesentlich geringer ist, als der der applanierten ^ugenoberfläche.

Nach dem erfindungsgemäßen Prinzip kann vorteilhaft ein einfach zu bedienendes Gerät zur Messung des Augeninnendrucks am liegenden Patienten geschaffen werden, das von jedem Arzt, jedem Augenoptiker und jeder Krankenschwester gehandhabt werden kann. Dabei ist das axial bewegbare Meßelement senkrecht bewegbar in einem Gehäuse angeordnet und erhält ein <onstantes Gewicht, mit dem es auf das Auge drückt. Das axial bewegbare Meßelement ist so ausgeführt, daß an der auf dem ^uge aufliegenden Applanationsfläche die Halbleiter-Drucksensoren angeordnet sind.

Die Versorgung der Halbleiter-Drucksensoren mit Energie erfolgt über optoelektronische Koppelelemente derart, daß im Gehäuse ein optoelektronischer Geber, zum Beispiel eine lichtemittierende Diode oder ein Diodenchip und diesem gegenüber 3uf dem bewegbaren Element ein geeigneter optoelektronischer Empfänger zum Beispiel eine Photodiode oder ein sntsprechender Chip vorgesehen sind. Die Ausgangssignale, werden, nachdem sie verstärkt wurden, ebenfalls über gleichartige Dptoelektronische Koppelelemente vom bewegbaren Element auf da§ Gehäuse übertragen, in dem sie mittels bekannter elektronischer Mittel zu einer Analog- oder Digitalanzeige weiterverarbeitet werden. Die hierfür erforderlichen elektronischen Mittel sind gemeinsam mit den zur Energieversorgung dienenden Batterien und der Anzeige selbst in dem zur Handhabung geeigneten Gehäuse angeordnet. Durch die rein optische Kopplung des bewegbaren Maßelements mit dem Gehäuse ist ein i/öllig reibungsloses Arbeiten mit dem Gerät möglich, wodurch jede Verfälschung des Meßwertes ausgeschlossen wird. Es ist zweckmäßig, wenn die optische Kopplung an dem der Applanationsfläche gegenüberliegenden Ende des axial bewegbaren Meßelementes vorgenommen wird, wobei dieses dann vorteilhaft prismenförmig ausgeführt ist. Um zu vermeiden, daß das axial bewegbare Meßelement um seine Längsachse verdreht wird, ist es zweckmäßig, es nicht als Zylinder auszuführen, sondern es mit polygonförmigem Querschnitt, in einer Führung mit gleichem Querschnitt auch geeignete Mittel vorgesehen werden, die ein Verdrehen verhindern und die optische Kopplung trotzdem ermöglichen.

Es ist auch möglich, die Energie zwischen dem Gehäuse und dem axial bewegbaren Meßelement reibungslos auf induktivem Weg zu übertragen. Dazu wird im Gehäuse ein induktiver Geber vorgesehen, der mit einem an entsprechender Stelle des axial bewegbaren Meßgliedes angeordneten induktiven Empfängerin Wirkbeziehung steht, der seinerseits mit den Halbleiter-Drucksensoren verbunden ist.

Die Ausgangssignale der Halbleiter-Drucksensoren werden nach Verstärkung zu dem auf dem axial beweglichen Meßelement angeordneten induktiven Geber geleitet, der mit einem induktiven Empfänger im Gehäuse in Wirkbeziehung steht, der an geeigneter Stelle in demselben angeordnet ist. Die induktiven Elemente können sowohl in Form von Spulen, als auch in Form aufgedampfter oder anderweitiger nach bekannten Verfahren aufgebrachter Strukturen vorgesehen sein, wobei es zweckmäßig ist, im Gehäuse Spulen anzuordnen und auf dem axial bewegbaren Meßelement aufgedampfte oder anderweitig aufgebrachte Strukturen anzuordnen.

Um ein einwandfreies Arbeiten mit dem Tonometer zu gewährleisten, muß dieses exakt senkrecht gehalten werden. Deshalb sind am Gehäuse, an der Austrittsstelle des axial bewegbaren Meßelementes mindestens drei Optokoppler, vorzugsweise Reflexkoppler, über den Umfang verteilt angeordnet. In dem Bereich des axial bewegbaren Meßgliedes, der beim Messen den Optokopplern gegenübersteht, ist dieses mit einem ringförmigen reflektierenden Belag versehen. Bei genau senkrecht stehendem Gerät wird der vom optischen Sender des Reflexkopplers ausgesandte Lichtstrahl beim auf das Auge aufgesetzten Gerät von dem reflektierenden Belag reflektiert und vom optischen Empfänger des Reflexkopplers empfangen. Das erzeugte elektrische Signal kann dazu verwandt werden, den Meßvorgang auszulösen. Wird das Gerät so aufgesetzt, daß das axial bewegbare Meßelement nicht senkrecht steht, also verkantet ist, und am Gehäuse anliegt, wird der vom Sender des Reflexkopplers ausgehende Lichtstrahl vom reflektierenden Belag des Meßelementes nach oben oder unten abgelenkt und erreicht den Empfänger nicht. Das nicht vorhandene elektrische Signal sperrt den Meßvorgang. Bei Ausführung des reflektierenden Belags in geeigneter Breite wird gleichzeitig erreicht, daß das Gerät in nicht aufgesetztem Zustand nicht arbeitet. Zwei verschiedenfarbige LED, die an geeigneter Stelle des Gehäuses angeordnet sind, zeigen an, ob das Gerät mißt oder ob der Meßvorgang unterbrochen ist, so daß der mit dem Gerät Arbeitende über den Zustand des Gerätes und den Zeitpunkt, zu dem es genau senkrecht gehalten wird, informiert ist.

Bei einer Verwendung des Gerätes am sitzenden Patienten ist das Gerät zweckmäßig so ausgeführt, daß das axial bewegbare Meßelement mit den Halbleiter-Drucksensoren an der Applanationsfläche waagerecht bewegbar an einem Hebel befestigt ist, dessen waagerechte Kraft regulierbar ist, um einen vorgegebenen Druck der Applanationsfläche auf das Auge einstellen zu

können. _ - ^: — - - - -

In dieser Ausführungsform sind zwei Varianten möglich. Es kann das Gerät im Prinzip ebenso ausgeführt sein, wie das zur Verwendung am liegenden Patienten, nur, das axial bewegbare Meßelement ist an dem genannten Hebel befestigt, der durch einen Schlitz des Gehäuses geführt ist und ist wiederum optisch an das Gehäuse angekoppelt, das die Stromversorgung und die elektronischen Mittel, einschließlich der Anzeige enthält.

Es kann aber auch das gesamte Gerät einstückig ausgeführt an dem Hebel befestigt und somit axial bewegbar sein, so daß sich eine Ausführung in Form eines festen Gehäuses und eines zu diesem relativ bewegbaren Meßelement erübrigt. In dieser Ausführung wären am vorderen Ende des axial bewegbaren, für sitzende Patienten also waagerecht bewegbaren, Hebelendes die Halbleiter-Drucksensoren angeordnet und die Stromversorgung, die elektronischen Mittel und die Digitalanzeige können an beliebiger Stelle des Gerätes, für den Untersuchenden leicht sichtbar angeordnet sein.

Fehlmessungen durch Tränenflüssigkeit, die sich, durch Verdrängung von der Applanationsfläche und durch die Kapillarwirkung herangezogen, um die Applanationsfläche sammelt, werden vermieden, weil der Druck, den die Tränenflüssigkeit auf die Drucksensoren ausübt, sich wesentlich vom Druck des Auges im Bereich der Applanationsfläche unterscheidet und die Verstimmung der Brückenschaltungen wesentlich andere Werte aufweist, die durch die Auswerteelektronik herausgefiltert werden können. Die Genauigkeit der Messung ist deshalb groß, weil nicht der Grad der Verstimmung einer Brückenschaltung die Meßgrundlage bildet, sondern die Anzahl der verstimmten Brückenschaltungen gezählt werden kann, die ein Maß für die applanierte Fläche bei vorgegebenem Druck bildet oder ein Maß für den Druck bei einer vorgegebenen Fläche.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung der Applanationsfläche des Tonometers; Fig. 2: eine Variante des erfindungsgemäßen Tonometers zur Verwendung am liegenden Patienten mit einem axial bewegbaren Meßelement mit optoelektronischer Kopplung an das zur Handhabung dienende Gehäuse, schematisch dargestellt, im

Schnitt; Fig. 3: eine zweite Variante des erfindungsgemäßen Tonometers zur Verwendung am liegenden Patienten mit einem axial bewegbaren Meßelement mit induktiver Kopplung an das zur Handhabung dienende Gehäuse, schematisch dargestellt,

im Schnitt; Fig. 4: eine erste Variante des erfindungsgemäßen Tonometers zur Verwendung am sitzenden Patienten, schematisch dargestellt;

Fig. 5: eine zweite Variante des erfindungsgemäßen Tonometers zur Verwendung am sitzenden Patienten. In Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht auf eine Applanationsfläche 2 eines erfindungsgemäßen Tonometers dargestellt. Die untere, die Drucksensoren 4 enthaltende Applanationsfläche 2 des axial bewegbaren Meßelementes 1 drücktauf das Auge 3 und flacht eine, mit einer ausgezogenen Linie in Fig. 1 dargestellte Fläche ab. Um diese Fläche herum sammelt sich Tränenflüssigkeit, die in Form einer gestrichelten Linie schematisch dargestellt ist. Diese führt bei den elektrischen oder manuelloptischen Flächenmessungen häufig zu Meßfehlern.

Wenn auf die, auf der Applanationsfläche 2 angeordneten Drucksensoren 4 ein Druck ausgeübt wird, z. B. durch den Gegendruck des Auges, der abhängig vom Augeninnendruck ist, tritt eine Verstimmung der Brückenschaltungen des Druckes enorm auf, die ein Maß für die Größe des Druckes ist. Nun kann durch Abfragen der Größe der Verstimmung der einzelnen Drucksensoren der Druck bei einer vorgegebenen Fläche, die durch Zählen der verstimmten Drucksensoren 4 bestimmt wird, bestimmt werden oder die Größe der Fläche, durch Zählen der verstimmten Drucksensoren, bei einem vorgegebenen Druck. Letzterer kann durch das Eigengewicht des axial bewegbaren Meßelementes 1 oder durch andere Mittel definiert sein, wobei eine Kontrolle durch die Größe der Verstimmung möglich ist.

Fig. 2 zeigt ein einfach zu handhabendes Applationstonometer zur Verwendung am liegenden Patienten, das von jedem Arzt, Augenoptiker und jeder Krankenschwester gehandhabt werden kann. Es enthält ein axial bewegbares Meßelement 1, das ein konstantes bestimmtes Gewicht aufweist und mit der Applanationsfläche 2 auf das Auge 3 aufgesetzt wird. Im Gehäuse 5 sind die Batterie 6 zur Energieversorgung und die elektronischen Mittel 7 zur Verarbeitung der Meßwerte zu einer vorzugsweisen Digitalanzeige angeordnet.

Die auf der Appianationsfläche2des beweglichen Meßelementes 1 angeordneten Drucksensoren 4 werden über Optokoppler 8.1 mit Elektroenergie versorgt und die Ausgänge der Drucksensoren 4 werden ebenfalls über Optokoppler 8.2 vom bewegbaren Meßelement 1 zu den im Gehäuse 5 befindlichen elektronischen Mitteln 7 der Auswerteschaltung übertragen, die diese Signale zu einer Digitalanzeige 9 verarbeitet, die an beliebiger Stelle sichtbar gemacht werden kann.

Zur Kontrolle, daß das Gerät genau senkrecht gehalten wird oder zur Sicherung, daß das Gerät nur bei genau senkrechter Lage mißt und somit Reibung durch ein Schleifen an den Wänden des Gehäuses oder Fehlmessungen durch schräges Aufsetzen vermieden werden, ist an ailen Geräten zur Verwendung am liegenden Patienten eine Überwachungseinrichtung vorgesehen. Diese besteht aus mindestens drei Optokopplern, vorzugsweise Reflexkopplern 13 mit nebeneinander liegenden Sendern und Empfängern. Diese Reflexkoppler 13 sind an der Stelle des Gehäuses 5 gleichmäßig über dem Umfang verteilt angeordnet, an der das axial bewegbare Meßelement aus dem Gehäuse 5 austritt. An der Stelle des axial bewegbaren Meßelementes 1, die sich beim Messen, d.h. beim auf das Auge 3 aufgesetzten Meßelements 1 den Reflexkopplern 13 gegenüber befindet, ist ringförmig ein reflektierender Belag 14 aufgebracht.

Bei genau senkrecht stehendem Gerät wird der vom optischen Sender, z. B. einer Photodiode ausgesandte Lichtstrahl beim auf das Auge aufgesetztem Gerät von dem reflektierenden Belag 14 reflektiert und vom optischen Empfänger, z.B. einer Photodiode oder einem Phototransistor, empfangen. Das erzeugte elektrische Signal kann dazu verwendet werden, den Meßvorgang auszulösen. Stehen das axial bewegbare Meßelement 1 und das Gehäuse 5 nicht achsengleich senkrecht, wird der von der Photodiode des Reflexkopplers 13 ausgesandte Lichtstrahlvom reflektierten Belag 14 des Meßelements 1 nach oben oder.unten abgelenkt und erreicht den Empfänger nicht. Das nicht vorhandene elektrische Signal sperrt den Meßvorgang. Bei Ausführung des Belags in geeigneter Breite wird gleichzeitig erreicht, daß das Gerät in nicht aufgesetztem Zustand nicht

arbeitet. ~- - -

Zwei verschiedenfarbige LED 11 u. 12, die an geeigneter Stelle des Gehäuses angeordnet sind, zeigen an, ob das Gerät mißt oder ob der Meßvorgang unterbrochen ist. Damit ist der mit dem Gerät arbeitende über den Zeitraum, in dem das Gerät mißt, stehts informiert oder auch darüber, daß es nicht gerade aufgesetzt ist.

Um eine leichte Reinigung des Gerätes zu ermöglichen und damit ein hygienisches Arbeiten und auch einen allgemeinen Schutz der Meßsensoren zu erreichen, ist die Applanationsfläche 2 über den Drucksensaren 4 mit einem glatten Schutzüberzug 10 versehen.

Wie in Fig. 3 dargestellt, kann die Kopplung zwischen dem Gehäuse 5 und dem axial beweglichen Meßelement 1 induktiv erfolgen. Dann ist auf der Eingangsseite der Energie im Gehäuse 5 ein induktiver Geber 22 vorgesehen, der mit der Energiequelle verbunden ist. Ihm gegenüber befindet sich auf dem axial bewegbaren Meßelement 1 ein induktiver Empfänger 23 der mit den Eingängen der Drucksensoren 4 verbunden ist. Von den Ausgängen der Drucksensoren 4 wird die Ausgangsenergie auf einen induktiven Geber 22 geleitet, der auf dem axial bewegbaren Meßelement 1 gegenüber einem induktiven Empfänger 23 angeordnet ist. Letzterer leitet seine Signale zu einer elektronischen Auswertungsschaltung, die sie zu einer Anzeige weiterverarbeitet.

Fig.4zeigt ein auf der Basis des Gerätes nach Fig.2 aufgebautes Tonometer zur Verwendung am sitzenden Patienten. Das axial bewegbare Meßglied 1 ist auch hier bewegbar gegenüber dem Gehäuse 5 ausgeführt und an einem Hebelarm 15 befestigt, der einen Drehpunkt 16 aufweist an dem mit bekannten Mitteln ein variables Drehmoment erzeugt werden kann, mittels dessen das bewegbare Meßelement 1 mit einem vorgegebenen Druck gegen das Auge 3 gedrückt werden kann. Der Hebel ist dabei zweckmäßig durch einen Schlitz 17 im Gehäuse 5 geführt, damit möglichst wenig störendes Nebenlicht auf die Optokoppler 8.1 und 8.2 fallen kann, über die das axial bewegbare Meßelement 1 elektrisch an das Gehäuse 5 gekoppelt ist. Bei einem Gerät dieser Bauart kann eine äußere Stromquelle über eine Zuleitung 18 angeschlossen werden. Auch die elektronischen Mittel können über eine Leitung 19 mit den Optokopplern 8.1 und 8.2 im Gehäuse verbunden, aber in einem getrennten Netz- und ' Auswertegerät 20 untergebracht sein. Hier kann aber die Kopplung zwischen dem axial bewegbaren Meßglied 1 und dem Gehäuse 5 ebenfalls auf induktivem Wege erfolgen, wie es in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 dargestellt ist.

In einer Variante nach Fig. 5 können auch die gesamten Auswerte- und Anzeigeelemente mit dem Meßglied in einem Stück, ohne relative Bewegbarkeit ausgeführt werden. Dann ist am Hebelarm 15 das Gehäuse 5 fest angeordnet und weist einen, dem Durchmesser des Meßgliedes der anderen Varianten entsprechenden Ansatz 21 auf, an dessen Frontfläche 22 der die Drucksensoren 4 in bereits beschriebener Art angeordnet ist. Die elektronischen Mittel (nicht dargestellt) und die Digitalanzeige sind dann im mit dem Hebelarm 15 schwenk- und bewegbaren Gehäuse 5 untergebracht.

Auch hier kann die Energieversorgung mittels einer äußeren Energiequelle erfolgen, wobei dann die Zuleitung 18 zweckmäßig um Drehpunkt des Hebels eingeführt wird, um die Rückwirkungen auf das Drehmoment gering zu halten. Es kann aber auch eine Batterie im Gehäuse vorgesehen sein.

Claims (20)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Applanationstonometer zur Messung des Augeninnendruckes nach dem Applantionsprinzip, das ein axial bewegbares Meßelement besitzt, mit dem eine Kraft auf das Auge ausgeübt wird, um einen Teil der Augenoberfläche abzuflachen und das damit zusammenwirkende Mittel zum Feststellen der Größe der abgeflachten Oberfläche bei einem vorgegebenen Druck, oder zum Feststellen des ausgeübten Druckes bei einer vorgegebenen Größe der abgeflachten Oberfläche enthält, gekennzeichnet dadurch, daß auf der zum Abflachen des Auges dienenden Applanationsfläche des bewegbaren Meßelements eine Vielzahl von Drucksensoren auf der Basis von Halbleiterkristallen angeordnet ist, die durch neutrodendotierte unterschiedliche Widerstandsmaterialien gebildet werden, wobei mehrere Widerstände in Brückenschaltung eindotiert sind, daß eine Versorgungsspannung zu den Brückenschaltungen zugeführt wird und Ausgangsleitungen vorhanden sind, die zu einer elektronischen Auswertungsschaltung geführt sind.
2. 2. KApplanationstonometer nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Drucksensoren auf der Applanationsfläche in Form einer Matrix angeordnet sind.
3. 3. Applanationstonometer nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß die Drucksensoren auf der Applanationsfläche in Form eines Sterns angeordnet sind.
4. 4. Applanationstonometer nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß die Drucksensoren auf der Applanationsfläche in Form einer Spirale angeordnet sind.
5. 5. Applanationstonometer nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß die Drucksensoren auf der Applanationsfläche in Form eines Kreuzes angeordnet sind.
6. 6. Applanationstonometer nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß das Rastermast der Drucksensoren unter 300^m liegt.
7. 7. Applanationstonometer nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Rastermaß der Drucksensoren in einem Bereich von 50 bis 100>m oder darunter liegt.
8. 8. Applanationstonometer nach Punkt 1 ,gekennzeichnet dadurch, daß die in Form eines elektrischen Signals im Drucksensor vorliegende Information impulsweise herausgeschoben und zeilenweise abgenommen wird.
9. 9. Applanationstonometer nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das axial bewegbare Meßelement (1) in einem Gehäuse (5) angeordnet ist, gegen das es eine Relativbewegung ausführt, daß es ein vorgegebenes Eigengewicht aufweist und daß die an seiner Applanationsfläche (2) angeordneten Drucksensoren (4) reibungslos mit dem Gehäuse (5) in Wirkbeziehung stehen.
10. 10. Applanationstonometer nach Punkt 9, gekennzeichnet dadurch, daß das zur Handhabung dienende Gehäuse (5), die zur _r Stromversorgung dienenden Batterien, die Koppelmittel für reibungslose Energieübertragung zum und vom axial beweglichen Meßelement (1), die gesamte elektronische Auswertungsschaltung und die Anzeige enthält.
11. 11. Applanationstonometer nach Punkt 9, gekennzeichnet dadurch, daß die reibungslose Kopplung des axial bewegbaren Meßelementes (1) mit dem Gehäuse (5) über Optokoppler (8.1 und 8.2) erfolgt.
12. 12. Applanationstonometer nach Punkt 11, gekennzeichnet dadurch, daß die Optokoppler (8.1 und 8.2) aus lichtemittierenden Dioden und Photodioden oder Phototransistoren bestehen.
13. 13. Applanationstonometer nach Punkt 9, gekennzeichnet dadurch, daß das axial bewegbare Meßelement (1) prismenförmig ausgeführt ist und daß die mit den Drucksensoren (4) verbundenen Optokoppler-Elemente (8.1 und 8.2) auf der Applanationsfläche (2) gegenüberliegenden Oberfläche des prismenförmigen axial beweglichen Meßelementes (1) angeordnet sind.
14. 14. Applanationstonometer nach Punkt 9, gekennzeichnet dadurch, daß die im Gehäuse vorgesehenen Optokoppler-Elemente (8.1 und 8.2) gegenüber der oberen Oberfläche des prismenförmigen axial bewegbaren Meßelementes (1) im Gehäuse (5) angeordnet sind.
15. 15. Applanationstonometer nach Punkt 9, gekennzeichnet dadurch, daß die reibungslose Kopplung des axial bewegbaren Meß*elementes (1) mit dem Gehäuse (5) induktiv erfolgt.
16. 16. Applanationstonometer nach Punkt 9, gekennzeichnet dadurch, daß zur Energieübertragung vom Gehäuse (5) zum bewegbaren Meßelement (1) im Gehäuse (5) ein induktiver Geber (23) angeordnet ist und auf dem axial bewegbaren Meßelement (1) ein induktiver Empfänger (24), der mit den Drucksensoren (4) verbunden ist und daß die Ausgänge der Drucksensoren (4) bzw. die Signalverstärker zur Energieübertragung auf das Gehäuse (5) mit je einem auf dem axial bewegbaren Meßelement (1) angeordneten induktiven Geber (23) verbunden sind, der mit je einem induktiven Empfänger (24) im Gehäuse (5) in Wirkbeziehung steht.
17. 17. Applanationstonometer nach Punkt 16, gekennzeichnet dadurch, daß die induktiven Elemente als Spulen angeführt sind.
18. 18. Applanationstonometer nach Punkt 16, gekennzeichnet dadurch, daß die induktiven Verfahren als aufgedampfte oder nach anderen bekannten Verfahren aufgebrachte Strukturen ausgeführt sind.
19. 19. Applanationstonometer nach Punkt 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die auf der Applanationsfläche (2) angeordneten Drucksensoren mit einem glatten Überzug (10) versehen sind.
20. 20. Applanationstonometer nach Punkt 1 bis 19, gekennzeichnet dadurch, daß ein oder mehrere Halbleiter-Drucksensoren als direkt beaufschlagter Sensor für die Messung des Augeninnendrucks Verwendung finden.