DD294411A5 - Applanationstonometer - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Applanationstonometer vorgeschlagen, das einfach zu handhaben ist, subjektive Meszfehler ausschlieszt und den Einflusz der Traenenfluessigkeit eliminiert. Als Meszsensor findet eine kapazitive Anordnung bestehend aus einer von einem Mantel umgebenen Gegenelektrode und einer mit einer metallisierten Schicht versehenen Folie Verwendung. Die durch das Andruecken dieser Anordnung an das Auge veraenderte Kapazitaet dient als Masz fuer den Innendruck des Auges.{Applanationstonometer; Meszsensor; Anordnung, kapazitiv; Gegenelektrode; Folie, metallisiert; Schicht; Kapazitaet, veraendert; Masz; Innendruck; Auge}
Description
Hierzu 1 Seite Zeichnung
Es sind drei Grundprinzipien zur Messung des Augeninnendrucks allgemein bekannt, die Impressionstonometrie, die Applanationstonometrie und die Non-Contact-Tonometrie.
Ein Impressionstonometer mißt die Tiefe der Eindellbarkeit der Hornhaut, hervorgerufen durch einen mit einem bekannten Gewicht belasteten Metallstempel. Bei demsolben Gewicht verhält sich die Eindellbarkeit urngekehrt wie der Augeninnendruck, sie ist größer, wenn der Augeninnendruck niedriger liegt und umgekehrt. Der Widerstand, den die Hornhaut der Deformierung entgegensetzt, wird dabei vernachlässigt. Der Hauptmangel der Impressionstonometrie beruht auf der Tatsache, daß das Aufsetzen des Tonometers und das Eindrücken des Motallstempels den Augeninnendruck erhöhen. Der Druck, der im Augenblick des Ablesens festgestellt wird, entspricht dem tonometrischen Druck und nicht derjenigen Tension, die im Augeninnern vor dem Aufsetzen 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 mittels beweglicher Teile, Stempel, Achse, Hebel und Zeiger erfolgt, so daß Veränderungen der Reibungswerte dieser bewegten mechanischen Teile das Meßargebnis 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 Auge aufsetzbaren elastischen Kontaktlinse auf, die auf ihrer Unterseite eine kleine abgerundete zentrische Erhebung trägt. Auf die Unterseite des Sensors ist über die gesamte Fläche verteilt eine elektrische Leiterbahn in Form einer Spirale aufgebracht. Die Oberseite der Kontaktlinse ist mit einer gegebenenfalls durchbrochenen oder spiralenförmig verlaufenden elektrischen Leiterbahn versehen. Die elektrischen Leiter auf der Ober- und Unterfläche sind miteinander verbunden und bilden einen passiven Sensorschwingkreis. Ferner ist ein aktiver Schwingkreis mit einem Hochfrequenzgenerator vorgesehen. Dieser Schwingkreis ist vorzugsweise in ein Brillengestell eingebaut, ebenso wie ein Dip-Meter und ein Telemetriesender. Der Sensor wird 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 Änderung der Schwingungsamplitude des aktiven, mit einer einzigen Frequenz betriebenen 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 Imbort aus, das besagt, daß der Druck in einem mit Flüssigkeit angefüllten kugelförmigen Behälter dem Gegendruck entspricht, der eine bestimmte Oberfläche dieser Kugel abplattet. Dieses Gesetz stimmt jedoch nur dann genau, wenn die Kugelwand sehr dünn ist und der Verformung keinerlei Widerstand entgegen sstzt. Dieses ist beim Augapfel der Fall, weshalb eine Augendruckmessung auf der Grundlage dieses Gesetzes auf zwei verschiedene Arten möglich ist. >
1. Es kann ein Tonometer mit konstantem Gewicht verwendet und die abgeplattete Oberfläche gemessen werden.
2. Es kam die Kraft festgestellt werden, die erforderlich ist, um eine bekannte Oberfläche konstanter Größe zu applanieren. Bekannt is ι ein Tonometer von Perkins, das aus einem Kunsistoffzylinder besteht, dessen unteres, planares Ende mit einer Gradeinstellung versehen ist. Am oberen Ende befindet sich eine Lupe. Nach Einträufeln von Fluorescein in den Bindehautsack läßt sich der Durchmesser der applanierten Hornhautfläche durch optisches Ablesen an der Gradskala bestimmen. Die Bestimmung des Augeninnendrucks erfolgt hier mittels einer konstanten Kraft.
Weiterhin bekannt ist ein Tonometer, day auf der Grundlage einer applanierten Oberfläche konstanter Größe arbeitet. Die Kornea 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 Feh'ar vermeidet ein Gerät, das eine mit einem Manometer versehener 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 Dructt 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 übt hier einen ansteigenden Druck aus, der mit Hilfe der Torsionswaage 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 7,35mm2), aber es ist extrem empfindlich gegen den, wenn auch geringen Widerstand, den die Hornhaut der Verformung entgegensetzt. Auch verfälscht die Oberflächenspannung der nach der Peripherie verdrängten Tränenflüssigkeit durch einen Druck auf d6n 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 Glaucom, also bei erhöhten intraokularem Druck, ist es oft erforderlich, eine Narkoseuntersuchung durchzuführen und die Tonometrie im Liegen vorzunehmen. Das für 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 Anaesthetika 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, ir einer elastischen 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 der Tonogramme ist aber noch umstritten und das Problem der Eichung ungelöst.
Das Non-Contact-Tonometer (NCT) der American Optical Comp, produziert 12ms 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 3,6mm Durchmesser genau applantiert. Dieses reflektierte Bündel wird von einer Selenzelle aufgefangen und markiert, so die SUomgeschwindigkeitund damit die Intensität des zur Applanation erforderlichen Luftstoßes. Bei Versuchen mit diesem Gerät ergab sich jedoch eine Meßfehlerbreite, die vier Mal größer war als die des Applanationstorsometers von Goldmann. Die US-PS 3913390 beschreibt ein optisches Applanationstonometer, in dem ein beweglicher Kolben aus Glasfasern Verwendung findet, der durch metallene Gewichtringe in seine· ι Auflayedruck 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 hineingestrahlten und reflektiertem Licht ergibt ein Maß für die Auflagefläche. 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, danach sie die Lichtstrahlen absorbiert und in ihrem Bereich eine Reflexion verhindert. Die US-PS 3564907 (identisch mit der DS-OS 2040238) und 3703095 beschriebenen 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 Halbieiterdruckmessers zu Meßfehlern führen. Darüber hinaus ist vor jeder Messung eine Eichung des Gerätes nötig, was seine praktische Handhabung erschwert.
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.
äußeres druckempfindliches Meßelement enthält. Diese Elemente wirken auf Dehnungsmeßstreifen, die auf verformbaren
werden nur grobe Schrägstellungen des Tonometers erfaßt, während geringere Neigungen gegen die Senkrechte bei
die durch den Tonisierungsstempel gegeneinander bewegt werden. Dabei werden Moire-Streifen erzeugt, die in bekannter
auf, daß eine bewegbare Meßeinrichtung mit u. U. variabler Reibung vorhanden ist.
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.
sehr aufwendig. Ein weiterer Nachteil ist der optische Einstellvorgang, der zeitaufwendig ist und nur von geübten Untersuchern in ausreichender Qualität durchführbar ist, wobei auf Grund der subjektiven Beobachtung und Messung der Größe der
aufweisen, mit welchem eine Kraft auf das Auge ausgeübt wird.
dienenden Seite zu einer ebenen Applanationsfläche zusammengeführt.
bei aufgesetztem Gerät von der Augenoberfläche reflektiert wird. Das reflektierte Licht wird in, an sich bekannter Weise, einer elektronischen Auswertung zugeleitet.
bestimmten Hochfrequenzspannung gespeist, die sie in eine von ihren Abmessungen abhängige Oberflächenschallwellenlänge umformen. Diese Oberflächenschallwellen werden von den Ausgangs- oder Empfänger-Interdigitalwandlern aufgenommen und in an sich bekannter Weise einer elektronischen Auswertung zugeführt, wobei die Dämpfung als Maß der Fläche dient.
der Basis von Halbleiterkristallen, die aus eindotierten Brückenschaltungen bestehen. Wenn ein derartiger Drucksensor einem
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.
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 bedienon ist, sowie subjektive Fehler bei der Messung vermeidet. Dabei soll der Meßwert ohne bewegliche mechanische Übertragungsglieder nach dem Aufsetzen des Gerätes auf die Hornhaut ohne zusätzliche Justierungs- und Einstellvorgänge ermittelt werden. Das Gerät soll den Einfluß der Tränenilüssigkeit weitestgehend ausschalten.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Tonometer zur Messung des Augeninnendrucks nach dem Applanationsprinzip gelöst, das ein Meßelement aufweist, 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 Drucks bei einer vorgegebenen Größe der abgeflachten Oberfläche enthält, welches einen Mantel aufweist, der eine Gegenelektrode umgibt und deren als Applanationsfläche ausgebildete vordere Endfläche um ein bestimmtes Maß in axialer Richtung überragt und eine Folie, die einem bestimmten Abstand von der vorderen t Endfläche der Gegenelektrode über die Mantelendfläche gespannt ist und auf der der Gegenelektrode abgewandten Seite mit einer metallisierten Schicht versehen ist. Die Folie ist mit einer solchen Spannung angeordnet, daß sie beim Andrücken des Meßelementes auf das Auge durch den Gegendruck der Augenoberfläche an die Applanationsfläche der Gegenelektrode aufgedrückt wird.
Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß sich beim Anlegen einer Spannung zwischen der Applanationsflache des Meßelementes und der Metallbeschichtung der Folie eine Kapazität C0 ausgebildet, wenn das Meßelement nicht auf der Augenoberfläche aufliegt. Beim Aufsetzen des Meßelements auf die Hornhaut bildet sich eine veränderte Kapazität Ci aus, welche nur von der applanierten Fläche und dem Foliendielektrikum abhängig ist.
Diese Kapazität C1 ist folglich ein Maß für die abgeflachte Oberfläche der Hornhaut und somit bei vorgegebenem Aufsetzdruck für den Innendruck des Auges.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt ein erfindungsgemäßes Meßelement mit metallisierter Folie schematisch im Schnitt.
Das Meßelement dos erfindungsgemäßen Tonometers besteht im wesentlichen aus einem Mantel 1, einer Gegenelektrode 2 und einer metallisierten Folie 3. Diese Folie 3 kann vorteilhaft eine Dicke von 3Mm aufweisen. Der Abstand zwischen der Folie 3 und der Gegenelektrode 2 wurde im Beispiel mit 40 μπι gewählt und der Durchmesser des Mantels 1 mit 10 mm. Ohne Andruck durch das Auge 5 bildet sich zwischen der Folie 3, d. h. zwischen der metallisierten Schicht 4 der Folie und der Gegenelektrode eine Grundkapazität C0 von ca. 2OpF aus. Beim Andrücken des Meßelementes an das Auge 5 wird die Folie 3 gegen die Gegenelektrode 2 gedruckt, wobei sich eine abgeflachte Fläche ausbildet, deren Größe abhängig vom Druck des Meßelementes und dem Gegendruck des Auges 5 ist, bzw. bei einem vorgegebenen Aufsetzdruck des Meßelementes ein Maß für den Innendruck des Auges ist.
Diese applanierte Fläche bildet nun eine veränderte Kapazität C1 aus, die nur durch die Fläche und durch das Foliendielektrikum bestimmt ist. Diese Kapazität C, kann folglich unmittelbar zur Bestimmung des Augeninnendrucks verwendet werden.
Claims (2)
1. Applanationstonometer zur Messung des Augeninnendrucks nach dem Applanationsprinzip, das ein Meßelement aufweist, mit dem eine Kraft auf das Auge ausgeübt wird, um einen Teil der Augenoberfläche abzuflachen und 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, gekennzeichnet durch ein Meßelement mit einem Mantel (1), der eine Gegenelektrode (2) umgibt und deren als Applanationsfläche ausgebildete vordere Endfläche um ein bestimmtes Maß in axialer Richtung überragt und eine Folie (3), die in einem bestimmten Abstand von der vorderen Endfläche der Gegenelektrode (2) über die Mantelendfläche gespannt ist und auf der der Gegenelektrode (2) abgowandten Seite mit einer metallisierten Schicht (4) versehen ist.
2. Applanationstonometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (3) mit einer solchen Spannung angeordnet ist, daß sie beim Andrücken des Meßelements an das Auge (5) durch den Gegendruck der Augenoberfläche an die Applanationsfläche der Gegenelektrode (2) angedrückt wird.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ENJ | Ceased due to non-payment of renewal fee |