Устройство для исследования склеры и роговицы глаза

 

Использование: в медицинской технике, а именно в офтальмологии для исследования биомеханических свойств склеральной и роговой оболочек глаза. Сущность: устройство содержит плунжер 8 со штоком 7, связанный с ним механизм дозирования величины давления в виде двух взаимосвязанных контуров - контура управления дозирования давления, содержащего постоянный магнит 1, размещенный в отверстии электромагнитной катушки 4, установленной на каркасе 5, соединенной с генератором силового электрического напряжения 17 и через первый аналого-цифровой преобразователь 12 - с регистратором величины давления 18 и контура измерения перемещения плунжера, содержащего отражатель 9, жестко связанный через каркас электромагнитной катушки 4 со штоком 7 и оптически установленный между светодиодом 10, связанным с генератором опорного напряжения 19, и фотодиодом 11, связанным с последовательно соединенными усилителем фототока 13, амплитудным детектором 14, вторым аналого-цифровым преобразователем 15 и регистратором перемещения плунжера 20, при этом постоянный магнит в контуре управления дозирования давления дополнен магнитопроводом 2, в зазоре которого размещена электромагнитная катушка 4, жестко связанная через каркас со штоком, а каркас установлен в подвесках с возможностью линейного перемещения. Технический результат: обеспечение точности начальной установки плунжера устройства на поверхность глаза. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в офтальмологии для исследования биомеханических свойств склеральной и роговой оболочек глаза.

Известно устройство для исследования роговой и склеральной оболочек глаза, с помощью плунжера, контактирующего своим торцом с оболочкой глаза, и механизма дозирования величины давления.

Недостатками этого устройства является низкая информативность исследования, невозможность ступенчатого в одном измерении прижатия датчика к оболочке глаза.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является автоматический тонометр, содержащий плунжер со штоком и связанный с ним механизм дозирования величины давления с взаимосвязанными контурами управления дозирования давления и измерения площади под плунжером в зависимости от перемещения штока. При этом в контур управления дозирования давления входит постоянный магнит, размещенный в зазорe электромагнитной катушки, которая в свою очередь соединена с генератором силового электрического напряжения и, через аналого-цифровой преобразователь, с регистратором величины давления в виде ЭВM.

Недостатком данного устройства-прототипа является отсутствие возможности измерения перемещения плунжера в зависимости от величины приложенного давления.

Целью изобретения является повышение информативности, расширение функциональных возможностей исследования и обеспечение точности начальной установки плунжера устройства на поверхность глаза.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для исследования склеры и роговицы глаза, содержащее плунжер, взаимодействующий торцом с оболочкой глаза, и механизм дозирования величины давления снабжено контуром измерения перемещения плунжера, состоящим из чувствительного элемента в виде отражателя, жестко связанного с каркасом электромагнитной катушки и оптически установленного между светодиодом, связанным с генератором опорного напряжения, и фотодиодом, связанным с последовательно установленными усилителями фототока, амплитудным детектором, вторым аналого-цифровым преобразователем и регистратором перемещения плунжера. Кроме того, в контуре управления величиной давления постоянный магнит дополнен магнитопроводом, в зазоре которого размещена электромагнитная катушка, жестко связанная через каркас со штоком, при этом каркас установлен в подвесах с возможностью линейного перемещения.

На чертеже изображен поперечный разрез устройства для исследования склеры и роговицы глаза.

Устройство состоит из плунжера, осуществляющего своим торцом давление на оболочку глаза, механизма дозирования величины давления и контуров управления дозированием величины давления и измерения перемещения плунжера. Контур управления дозированием величины давления выполнен в виде постоянного магнита 1 с магнитопроводом 2, в зазор 3 которого помещена электрическая катушка 4 на каркасе 5, установленном в подвесах 6 с возможностью осевого линейного перемещения, штока 7, плунжера 8, отражателя 9, световода 10 и фотодиода 11. От внешнего источника питания подается напряжение на катушку 4, которая через аналого-цифровой преобразователь 12 соединена с регистратором величины давления 18.

Контур измерения перемещения плунжера 8 состоит из световода 10, освещающего отражатель 9, от которого свет попадает на фотодиод 11, далее на усилитель фототока 13, амплитудный детектор 14, аналого-цифровой преобразователь 15 и на регистратор 20 перемещения плунжера.

Устройство выполнено следующим образом. На каркасе 5 катушки 4 по оси закреплен шток 7, на котором установлен плунжер 8, взаимодействующий своим торцом с оболочкой глаза, а отражатель 9 через штангу 16 закреплен на каркасе 5 катушки 4, которая соединенa с внешним источником питания, например, генератором силового напряжения 17 и через аналого- цифровой преобразователь 12 с регистратором 18 величины давления. С выхода генератора опорного напряжения 19, сигнал подается на светодиод 10 и отражатель 9, от которого отраженный свет (сигнал) попадает на вход фотодиода 11 и через усилитель фототока 13, амплитудный детектор 14, аналого-цифровой преобразователь 15 на регистратор 20 перемещения плунжера.

Устройство работает следующим образом.

По команде оператора генератор силового напряжения 17 вырабатывает импульс напряжения специальной формы, питающий электрокатушку 4, которая, по причине взаимодействия возникающего в ней магнитного потока с магнитным потоком постоянного магнита 1, линейно перемещается вместе с каркасом 5 в зазоре 3 магнитопровода 2 в осевом направлении в подвесах 6, сообщая через шток 7 плунжера 8 усилие, с которым последний воздействует на склеру или роговицу исследуемого глаза.

Усилие воздействия пропорционально величине напряжения на катушке 4. Это напряжение преобразуется в аналого-цифровом преобразователе (АЦП) 12 в удобный вид и фиксируется в регистраторе силового напряжения 18. Под действием переменного опорного напряжения, вырабатываемого генератором 19, светодиод 10, излучает переменный световой поток, который после освещения отражателя 9, попадает на вход фотодиода 11. Величина светового потока зависит от расстояния между диодами и отражателем. Фототок усиливается (13), детектируется (14) и после преобразования к удобному виду в АЦП 15 передается в регистратор перемещения 20.

Совмещение во времени данных об усилии воздействия на оболочку глаза и о величине перемещения штока с плунжером 8 позволяет определить численные значения механических характеристик исследуемой ткани.

Использование предложенного устройства дает возможность быстро и точно определять различные биомеханические показатели склеральной и роговой оболочки глаза, например, коэффициенты упругости, а также зависимость измеряемых коэффициентов от величины приложенной нагрузки. Данный объективный критерий позволяет качественно и количественно оценить упругие свойства исследуемой оболочки и диагностировать нарушение ее биомеханического статуса.

С помощью предложенного устройства было обследовано 33 пациента в возрасте 8-41 года. Исследовались биомеханические свойства склеральной и роговой оболочек глаза.

П р и м е р 1. Испытуемая Д. , 23 года, эмметропия, без офтальмопатологии. Для исследования склеральной оболочки глаза используется плунжер диаметром 2,0 мм. Режим измерения: максимальная нагрузка - 5 г, время нагружения с постоянной скоростью - 10 с. Тангенсы углов наклона зависимости в начале и в конце нагружения составляют для данного глаза 0,48, что соответствует норме.

П р и м е р 2. Испытуемый В. , 24 года, эмметропия, без офтальмопатологии. Для исследования роговой оболочки глаза используется плунжер диаметром 3,0 мм. Режим измерения: максимальная нагрузка - 0,5 г, время нагружения с постоянной скоростью - 10 с. Аналогично первому примеру полученные параметры составили для данного глаза 0,39, что соответствует норме.

П р и м е р 3. Испытуемая С. , 12 лет. Миопия на правом глазу 4,0 диоптрий, прогрессирует, на левом - 3,25 диоптрий, не прогрессирует. Режим измерения: максимальная нагрузка - 5 г, время нагружения с постоянной скоростью - 15 с, разгрузки - 15 с. Диаметр плунжера - 2,0 мм. Полученная зависимость носит нелинейный характер.

Тангенсы углов наклона зависимости в начале и конце нагружения составляют: на правом глазу 0,44 и 0,4, а на левом - 0,26 и 0,31 соответственно. Сравнение этих показателей с зависимостью полученной для эмметропического глаза пациента той же возрастной группы, позволяет сделать вывод о наличии изменений биомеханического статуса склеры правого глаза данной пациентки.

П р и м е р 4. Испытуемый М. , 11 лет. Прогрессирующая миопия высокой степени - 12 диоптрий на обоих глазах. Режим измерения - максимальная нагрузка - 3 г, время нагружения с постоянной скоростью - 20 с, разгрузки - 10 с. Диаметр плунжера 2,3 мм. Аналогично первому примеру получены данные: 0,32 и 0,26 на левом глазу и 0,34 и 0,27 на правом. Это показывает наличие выраженных биомеханических нарушений склеральной оболочки обоих глаз свидетельствует o прогрессирующем миопическом процессе у данного пациента.

Устройство может быть использовано в глазных кабинетах при обследовании детей и взрослых для диагностики и прогнозирования течения прогрессирующей миопии и некоторых других офтальмологических состояний, связанных с нарушением биомеханического статуса оболочек глаза, для определения показаний к медикаментозному или хирургическому воздействию на склеру или роговицу с оценкой его эффективности. (56) Патент США N 4621644, кл. А 61 В 3/16, 1986 (прототип).

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СКЛЕРЫ И РОГОВИЦЫ ГЛАЗА, содержащее плунжер со штоком и связанный с ним механизм дозирования величины давления в виде двух взаимосвязанных контуров, один из которых выполнен в виде контура управления дозирования давления и содержит постоянный магнит, размещенный в отверстии электромагнитной катушки, установленной на каркасе, соединенной с генератором силового электрического напряжения и через первый аналого-цифровой преобразователь - с регистратором величины давления, отличающееся тем, что второй контур выполнен в виде контура измерения перемещения плунжера, содержащего отражатель, жестко связанный через каркас электромагнитной катушки со штоком и оптически установленный между светодиодом, связанным с генератором опорного напряжения, и фотодиодом, связанным с последовательно соединенными усилителем фототока, амплитудным детектором, вторым аналого-цифровым преобразователем и регистратом перемещения плунжера.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в контуре дозирования величины давления, постоянный магнит дополнен магнитопроводом, в зазоре которого размещена электромагнитная катушка, жестко связанная через каркас со штоком, при этом каркас установлен в подвесках с возможностью линейного перемещения.

РИСУНКИ

Рисунок 1