用于測量眼睛的眼內(nèi)壓的壓平眼壓計和方法
【專利摘要】一種用于測量眼內(nèi)壓(IOP)從而能夠確定人或動物的眼睛健康狀況的壓平眼壓計(1)。壓平眼壓計(1)包括棱鏡(9)，棱鏡(9)在一端處具有接觸頂端(10)，接觸頂端(10)將移動與眼睛的角膜接觸并且輕觸摸角膜。入射激光(76)通過棱鏡向內(nèi)傳輸?shù)浇佑|頂端(10)，在接觸頂端(10)處，取決于在接觸頂端與角膜之間的接觸面積，光中的一些(82)被去耦并且通過接觸頂端消失。其余光(84)被接觸頂端向外反射通過棱鏡。對由棱鏡(9)的接觸頂端(10)反射的光(84)做出響應(yīng)的光檢測器(64)和對在接觸頂端與角膜之間的接觸面積處的壓力做出響應(yīng)的力檢測器(44)生成成對的力和面積數(shù)據(jù)對，該數(shù)據(jù)對被處理以測量IOP。
【專利說明】用于測量眼睛的眼內(nèi)壓的壓平眼壓計和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于提供人或動物患者的眼睛內(nèi)的眼內(nèi)流體壓力(IOP)測量的壓平眼壓計。在本文中公開的壓平眼壓計具有對于眼壓計對角膜的接觸力和眼壓計與角膜的觸摸接觸面積做出響應(yīng)從而收集成對的力和面積數(shù)據(jù)的裝置，由此可以以在角膜上最短的停留時間和最少的患者不適來準確地測量IOP。
【背景技術(shù)】
[0002]眼壓計是迄今已經(jīng)用于測量人或獸組織的壓力或張力的非侵入式儀器。在身體中，測量在眼睛中的眼內(nèi)流體壓力(IOP)以提供用于青光眼和相關(guān)眼睛疾病的診斷和治療的基本彳目息。
[0003]眼壓計的易用性、準確性和無菌性在醫(yī)療應(yīng)用中是至關(guān)重要的。已知提供高度準確IOP測量的一種儀器是Goldmann壓平 眼壓計(GAT)。采集準確的IOP測量的準科學(xué)基礎(chǔ)被稱作Imbert-Fiek原理。根據(jù)這種原理,通過計算由GAT的頂端施加的在角膜上的接觸力除以接觸面積來確定Ι0Ρ。即，利用GAP確定IOP依靠接觸頂端將壓平面積覆蓋到3.06mm的固定直徑。由保健醫(yī)師或技術(shù)員手動調(diào)整到達所需壓平面積需施加的力。因為接觸頂端在角膜上的停留時間通常以秒測量，需要將眼睛局部麻醉。在與具有一定范圍的IOP的眼角膜進行多次觸摸接觸之后由GAT做出的力和面積測量，關(guān)于動物和人眼睛的總體的直接套管測量的匯集，形成IOP的諾模圖導(dǎo)出的推理的基礎(chǔ)。
[0004]有時，GAT的移動零件可能卡住，這可能會干擾IOP測試的有效性。此外，接觸頂端正確地壓在角膜上所需的相對較長的停留時間和因此施加局部麻醉的需要可能會增加患者的不適感和組織安全問題。在此相同方面，在許多情況下，優(yōu)選地將數(shù)據(jù)采集限制為單次光觸摸，同時向保健專業(yè)人員提供對患者眼睛成功或不成功壓力測量的瞬時確認。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]概括地說，根據(jù)優(yōu)選實施例，公開了一種不具有移動零件的壓平眼壓計，以提供人或動物眼內(nèi)的眼內(nèi)流體壓力(IOP)的準確測量，以便提供可用于診斷和治療青光眼和其它眼睛健康問題的信息。壓平眼壓計包括在其近端的棱鏡組件，在遠端的激光器模塊和在棱鏡組件與激光器模塊之間的中間分束器模塊。
[0006]壓平眼壓計的棱鏡組件包括向(例如，圓形)接觸頂端逐漸縮小(taper)的錐形棱鏡。接觸頂端具有在Imm至8_之間的理想直徑。壓電元件與棱鏡的接觸頂端相反定位，壓電元件在接近角膜飽和及完全壓平時、在角膜飽和及完全壓平期間和在角膜飽和及完全壓平之后，對于接觸頂端壓在角膜上時所生成的力做出響應(yīng)。具有光吸收中心、光吸收外側(cè)區(qū)域和在光吸收中心與外側(cè)區(qū)域之間的光傳輸區(qū)域的光環(huán)位于棱鏡的接觸頂端后方，以允許入射光束和出射光束向內(nèi)傳輸通過棱鏡和從棱鏡向外傳輸。
[0007]壓平眼壓計的激光器模塊包括光源(例如，激光器或LED)，其經(jīng)由準直器、分束器模塊和棱鏡組件的光環(huán)，向棱鏡組件的棱鏡供應(yīng)入射光束。分束器模塊包括光電二極管和內(nèi)反射表面，光電二極管和內(nèi)反射表面對準以將在完全壓平之前、完全壓平期間和完全壓平之后將通過棱鏡內(nèi)反射的出射光束反射到光電二極管。由光電二極管檢測的光的強度取決于在棱鏡壓在眼睛上時由接觸頂端覆蓋的角膜的面積。
[0008]在壓平眼壓計朝向眼睛移動并且棱鏡的接觸頂端壓靠在角膜上以實現(xiàn)壓平時，一些光與通過棱鏡向內(nèi)傳輸?shù)娜肷涔馐ヱ?。被去耦的入射光傳輸通過棱鏡的接觸頂端并且消失到眼睛內(nèi)。去耦是制造錐形棱鏡使得從激光器模塊的光源傳輸通過棱鏡的入射光束被內(nèi)反射到棱鏡的接觸頂端，以便與棱鏡的錐形壁形成20至27度之間的角的結(jié)果。未被去耦的其余光被棱鏡內(nèi)反射并且從棱鏡向外反射通過棱鏡組件的光環(huán)并且離開分束器組件的反射表面，以被光電二極管檢測到。壓電元件和光電二極管的輸出提供力和面積數(shù)據(jù)對，力和面積數(shù)據(jù)對可以在測試位點或遠程地顯示、存儲和處理，以提供IOP的測量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例用于測量眼內(nèi)壓的壓平眼壓計的透視圖；
[0010]圖2為圖1的壓平眼壓計的分解圖；
[0011]圖3示出了壓平眼壓計，圖示了入射光束和內(nèi)反射的出射光束所經(jīng)過的路徑；
[0012]圖4不出了圖3的入射光束和反射光束傳輸穿過的光環(huán)；
[0013]圖5示出了當(dāng)棱鏡的接觸頂端與患者的眼睛間隔開時，相對于壓平眼壓計的棱鏡的入射光束和反射光束的路徑；
[0014]圖6為當(dāng)棱鏡的接觸頂端移動成與眼角膜接觸以實現(xiàn)壓平時，相對于棱鏡的入射光束和反射光束的路徑；
[0015]圖7示出了在壓平之前、壓平期間和壓平之后壓平眼壓計的壓電元件和光電二極管的輸出電壓響應(yīng)的線性表不；以及
[0016]圖8為說明用于顯示、存儲和處理從壓平眼壓計的壓電元件和光電二極管的輸出導(dǎo)出的力/面積數(shù)據(jù)的裝置的框圖。
【具體實施方式】
[0017] 最初參考附圖的圖1和圖2，示出了無移動零件的壓平眼壓計I的優(yōu)選實施例，其適于向保健專業(yè)人員提供患者眼睛內(nèi)的眼內(nèi)流體壓力的測量，以輔助診斷青光眼和其它眼睛健康問題，諸如鞏膜硬度。壓平眼壓計I包括在其近端的棱鏡組件3、在其遠端的激光器模塊5和在棱鏡組件3與激光器模塊5之間的中間分束器模塊7。棱鏡組件3、分束器模塊7和激光器模塊5在軸向彼此對準。
[0018]壓平眼壓計I的棱鏡組件3包括錐形棱鏡9(在圖4和圖5中最佳地示出)，錐形棱鏡9由玻璃、丙烯酸或其它合適的光傳輸材料制成。棱鏡9的近端被磨平以形成圓形接觸頂端10，圓形接觸頂端10將移動成與患者的眼角膜接觸以用于將在下文中更詳細地解釋的目的。取決于眼壓計所用于的壓力測試應(yīng)用，棱鏡9的圓形接觸頂端10具有1-Smm的理想直徑。棱鏡組件3包括外殼體12,外殼體12包圍并且支撐棱鏡9。一對固位環(huán)14和16位于外殼體12前方以保持棱鏡9與分束器模塊7軸向?qū)?。固位環(huán)18位于外殼體12后方以包圍棱鏡9并且向棱鏡9提供額外支撐。棱鏡組件3還包括壓電環(huán)19，壓電環(huán)19包圍力響應(yīng)(例如，壓電)元件(在圖3中標記為44)。[0019]位于棱鏡組件3與激光器模塊5之間的壓平眼壓計I的分束器模塊7具有固位環(huán)20和22,固位環(huán)20和22位于分束器模塊7的相反端中的每一個處，以包圍并且支撐分束器模塊7。開口或腔體26在徑向延伸到分束器模塊7內(nèi)，在開口或腔體26中接納光檢測器(諸如在圖3中標記為64的光電二極管)，使得棱鏡組件3和光檢測器將保持彼此光學(xué)對準。
[0020]固位環(huán)28和30包圍并且支撐激光器模塊5的相反端。激光器模塊5還在其每一端具有對準環(huán)32和34，對準環(huán)32和34位于固位環(huán)28和30中的每一個內(nèi)側(cè)并且與其鄰近，以提供激光器模塊相對于分束器模塊7和棱鏡組件3的自對中。線端口 36和38形成于對準環(huán)32和34中，電線(未圖示)通過線端口 36和38連接到由中間分束器模塊7承載的壓電兀件和光電二 極管。激光器模塊5理想地向棱鏡組件3的棱鏡9提供平行激光束，以首先被棱鏡9內(nèi)反射到分束器模塊7并且然后到分束器模塊7的光電二極管。
[0021]圖3為先前參考圖1和圖2所描述的壓平眼壓計I的棱鏡組件3、激光器模塊5和中間分束器模塊7的額外細節(jié)的圖。棱鏡組件3的錐形棱鏡9被示出從壓平眼壓計的近端向外延伸，使得接觸頂端10能短暫地壓在患者的角膜上并且向患者的角膜施加壓力來實現(xiàn)壓平。凸緣40包圍棱鏡9的后部以便保持光環(huán)42(即，擋光板)與棱鏡9同軸對準，使得當(dāng)棱鏡9的接觸頂端10壓靠在角膜上時，棱鏡9和光環(huán)42將壓靠在壓電元件44上。舉例而言，壓電元件44由金屬摻雜的陶瓷盤或類似物制成，其安裝在電基板或墊片上，并且將如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的那樣適于生成輸出電壓信號，輸出電壓信號指示在測試期間在棱鏡9的接觸頂端10壓靠在患者角膜上時的力變化。壓電元件44具有穿過其中心的光傳輸孔45,以使得由激光器模塊5生成的光能到達棱鏡組件3。由于壓電兀件44為常規(guī)的，其細節(jié)將不再展開描述。
[0022]簡要地附圖中的圖4，提供了由圖3的凸緣40鄰近壓電元件44保持并且與棱鏡組件3的棱鏡9同軸對準的光環(huán)或擋光板42的細節(jié)。光環(huán)42優(yōu)選地為輕重量的光學(xué)透明材料制成的盤(即，光學(xué)純的基板)。光學(xué)上不透明(即，光吸收)的點46或類似物位于光環(huán)42的中心。點46的大小和形狀適于匹配棱鏡9的圓形接觸面積10的直徑。因此，該點46的直徑理想地在I至8mm之間。光環(huán)42的光學(xué)透明的環(huán)形區(qū)48包圍光學(xué)不透明的點46。光學(xué)透明的環(huán)形區(qū)48的大小將取決于棱鏡9的大小和內(nèi)角。光吸收環(huán)形區(qū)50包圍光環(huán)42的光學(xué)透明的環(huán)形區(qū)48。例如光吸收區(qū)50可以是圍繞光環(huán)42的基板外側(cè)周向地涂覆的涂層或合適的不透明材料。因此可以意識到并且如圖3所示，從激光器模塊5傳輸?shù)嚼忡R9的入射光和由棱鏡9向分束器模塊7內(nèi)反射的出射光將穿過光環(huán)42的光學(xué)透明的環(huán)形區(qū)48。
[0023]返回至圖3，壓平眼壓計I還包括位于棱鏡組件3與分束器模塊7之間從而位于從激光器模塊5傳輸?shù)娜肷涔夂蛷睦忡R9反射的出射光的路徑中的一對常規(guī)的光束擴展器和/或準直器54和56。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知，光束擴展器和準直器54和56適于聚焦并且吸收雜散光，從而在來自源的入射光并不作為平行束傳輸?shù)那闆r下減少雜光傳輸(spuriouslight transmission)。因此,擴展器與準直器的組合可以用于不同的應(yīng)用。
[0024]壓平眼壓計I的分束器模塊7包括具有內(nèi)反射表面58的常規(guī)分束器。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，從激光器模塊5傳輸?shù)娜肷淦叫泄馐?0穿過分束器到棱鏡組件3的棱鏡
9。由棱鏡9內(nèi)反射的出射平行光束62被傳輸?shù)椒质髂K7的反射表面58并且由分束器模塊7的反射表面58反射到光電二極管64,光電二極管64固持在模塊7的開口(在圖1和圖2中標記為26)內(nèi)。為了便于說明，入射光束60和出射光束62被示出為在分開的路徑中行進。但是如參考圖5和圖6所解釋的，入射光束和出射光束沿著分束器模塊7與棱鏡組件3之間的相同路徑行進。
[0025]另一對常規(guī)光束擴展器和/或準直器66和68位于分束器模塊7與激光器模塊5之間。擴展器/準直器66和68可以與棱鏡組件3與分束器模塊7之間被標記為54和56的那些相同。光束擴展器和準直器66和68也控制入射光并且進一步確保平行光束60將穿過分束器模塊7到棱鏡組件3。在此方面，可以意識到位于分束器模塊7的相反端的成對的光束擴展器/準直器54、56和66、68合作以形成熟知的光管理組件。
[0026]激光器模塊5優(yōu)選地為II類激光器(例如，激光二極管)。但是，任何其它合適光源(例如，LED)可以代替前述激光二極管。在優(yōu)選實施例中，由激光器模塊5生成的入射平行對準激光束經(jīng)由分束器模塊7和在分束器模塊的相反端的光束擴展器/準直器組件，通過光環(huán)42被供應(yīng)給棱鏡9。在此相同方面，應(yīng)理解發(fā)散或會聚光(與平行光束相對照)也可以被供應(yīng)給棱鏡9。
[0027]在轉(zhuǎn)向附圖中的圖5和圖6的同時，解釋用于提供患者眼睛的眼內(nèi)壓(IOP)測量的壓平眼壓計I的操作。圖5示出了在棱鏡9的接觸頂端10移動成與患者角膜接觸并且向患者角膜施加壓力之前 的棱鏡組件3。也就是說，在棱鏡9近端的接觸頂端10與眼睛之間最初存在空間或空氣間隙74，在圖6中，棱鏡組件3朝向眼睛重新放置，使得棱鏡9的接觸頂端10移動為與角膜接觸并且壓靠在角膜上。
[0028]在錐形棱鏡9與患者眼睛以圖5中的空氣間隙74分開的情況下，入射的平行對準的激光束76從激光器模塊5傳輸通過壓電兀件44的中心孔(在圖3中標記為45),在光環(huán)42的光學(xué)透明區(qū)域(在圖4中標記為48)附近并且穿過，并且向內(nèi)通過棱鏡9。在此情況下，所有入射光束76被棱鏡的頂端10在棱鏡9內(nèi)完全地內(nèi)反射。因此，出射平行對準的激光束78被錐形外壁79反射并且被從棱鏡9向外反射,在光環(huán)42的光學(xué)透明區(qū)域48附近并且穿過，并且穿過壓電元件44的中心孔45，以通過圖3的分束器模塊7的反射表面58而被光電二極管64接收。應(yīng)了解通過光環(huán)42的光學(xué)透明區(qū)域48和棱鏡9的向內(nèi)和向外光傳輸相對于光環(huán)周向(即，大約完全360度)地發(fā)生。因此，圖5和圖6所示入射光方向箭頭和出射光方向箭頭在兩個方向示出。
[0029]如所解釋的那樣，入射光束76和反射光束78兩者沿著相同的路徑在光環(huán)42的光學(xué)透明區(qū)域48附近并且穿過其傳遞。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)錐形棱鏡9應(yīng)被制造為使得其錐形外壁79的斜率相對于錐形棱鏡9的縱向軸線在20度至27度之間，由此入射的平行對準光束76將被錐形外壁76反射并且朝向(或從)接觸頂端10反射，以便相對于錐形壁79形成在20至27度之間的相同角80。
[0030]在圖6中，錐形棱鏡9朝向患者的眼睛移動直到消除了空氣間隙(圖5的74)，并且棱鏡9的接觸頂端10與角膜完全接觸(B卩，壓平)，而無論施加的推壓力如何。在此情況下，入射的平行對準激光束76再次從激光器模塊5傳輸，在光環(huán)42的光學(xué)透明區(qū)域48附近并且穿過，通過壓電元件(圖3的44)并且向內(nèi)通過棱鏡9，以角80在棱鏡9的錐形外壁79處反射到抵靠角膜的接觸頂端10。在壓平眼壓計I朝向飽和(即，與角膜完全接觸)移動時，光束82中的一些將與在錐形棱鏡壁79處被反射到棱鏡9的接觸頂端10的入射光束76去耦。去耦的光束82離開棱鏡以由患者的眼睛吸收并且不返回到光電二極管64。
[0031]未與入射束76去耦的出射平行對準的光束84由接觸頂端10內(nèi)反射，首先朝向錐形外棱鏡壁79，然后在光環(huán)42的光學(xué)透明區(qū)域48附近并且穿過，穿過壓電元件44并且到棱鏡9外部以經(jīng)由分束器模塊(圖3的7)而被光電二極管64接收。
[0032]如將解釋的那樣，在壓平之前、壓平期間和壓平之后由棱鏡9內(nèi)反射到光電二極管64的出射光束(圖5的78和圖6的84)的強度與棱鏡9的接觸頂端10和患者角膜的相對表面之間的觸摸接觸面積成反比。換言之，棱鏡9內(nèi)反射的量隨著接觸頂端漸進地壓平角膜而減少，因此產(chǎn)生差分信號。當(dāng)差分光信號與差分力信號配對時，可獲得信息以準確地計算Ι0Ρ。在此相同方面，將意識到從棱鏡9出來以被眼睛吸收的去耦光束82也取決于在接觸頂端10與角膜之間的觸摸接觸面積。
[0033]圖7為示出隨著棱鏡組件3的棱鏡9朝向患者的眼角膜移動、與患者的眼角膜接觸并且離開患者的眼角膜時，在圖1至圖3的壓平眼壓計I的壓電元件44與光電二極管64的電壓響應(yīng)的曲線(即，線性)表示的圖。應(yīng)了解壓電元件44和光電二極管64的響應(yīng)也可以由電阻而不是電壓來指示。在本電壓示例中，線性表示中的第一個(最底部)說明了隨著推力首先增加以實現(xiàn)完全壓平并且隨后在角膜飽和之后減小時，壓電元件44的輸出電壓信號。特別地，當(dāng)棱鏡9與眼睛以圖5所示的空氣間隙74間隔開并且因而沒有向角膜施加壓力時，最初設(shè)定平坦的基線電壓88，。
[0034]隨著更用力將棱鏡9的接觸頂端10推壓到角膜上，接觸壓力將增加，使得由壓電元件44生成的電壓90相對應(yīng)地并且持續(xù)地增加，直到在觸摸接觸的頂點生成了最大電壓92。但是，最初使患者眼睛飽和并且實現(xiàn)完全壓平所需的推力(電壓94)通常小于最大推力(電壓92)。在向角膜施加了最大推力(電壓92)之后，隨著棱鏡9隨后遠離患者的眼睛移動并且患者眼睛處的接觸壓力最終消除，壓電元件44將感測到持續(xù)減小的力并且生成相對應(yīng)的更小的電壓96，使得生成指示沒有力的另一平坦的基線電壓98。
[0035]圖7的線性表不中的另一個(即，最上部)表不光電二極管64的輸出電壓,其取決于在棱鏡9的接觸頂端10與患者角膜之間的接觸面積和通過棱鏡9向內(nèi)傳輸并且在接觸頂端去耦的入射激光量。也就是說，增加觸摸面積大小導(dǎo)致更大的去耦并且更少的光通過棱鏡向外反射到光電二極管64。
[0036] 更具體而言，當(dāng)棱鏡9與眼睛以空氣間隙(圖5中的74)間隔開，使得在接觸頂端10與角膜之間并無觸摸接觸(當(dāng)壓電元件44并未檢測到力時)時，最初設(shè)定平坦基線電壓100。隨著棱鏡9的接觸頂端10抵靠角膜推壓，由接觸頂端覆蓋的接觸面積增加。隨著反射光通過棱鏡9向外傳輸而由光電二極管64生成的電壓102從電壓104和無接觸的面積轉(zhuǎn)變?yōu)楦叩碾妷?06和完全觸摸面積。在完全觸摸開始時的最初電壓106與首先發(fā)生完全壓平的力下由壓電元件44生成的電壓94相對應(yīng)。在棱鏡9的接觸頂端10尚未從飽和的角膜移除期間，由光電二極管64生成穩(wěn)態(tài)電壓108 (在電壓點106與110之間)，使得由接觸頂端10覆蓋的角膜面積保持恒定，而與壓力增加和由壓電元件44生成的電壓92’的相應(yīng)增加無關(guān)。當(dāng)棱鏡9從患者的眼睛移除時，由接觸頂端10覆蓋的面積和由光電二極管64生成的電壓112將從完全觸摸接觸期間的最后的電壓110轉(zhuǎn)變回到另一無接觸的平坦基線電壓114，在此電壓114時，由壓電元件44指示的抵靠角膜的推壓力(基線電壓98)完全終止。[0037]圖8為示出了用于在測試位點使用以接收由圖3的壓電元件44和光電二極管64生成的輸出信號的微處理器120。僅舉例而言，與壓平眼壓計I 一起使用以提供IOP測量的、具有整合的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的合適微處理器為由National Semiconductor Corporation制造的零件號LM12458或LM12H458中的任一種。這種微處理器120提供組合全差分自校準13位模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器與采樣和保持特點的優(yōu)點?？删幊痰臄?shù)據(jù)采集時間和轉(zhuǎn)換速率可以由內(nèi)部時鐘驅(qū)動的定時器提供。微處理器能夠利用5伏直流(例如，電池)電源122操作。
[0038]微處理器120可以被編程以在例如IXD顯示器124的板上顯示器上顯示其IOP的確定。微處理器120也可以控制光指示器以便向測試管理者提供患者IOP測試結(jié)果表示通過的壓力還是失敗的壓力的瞬時測量。
[0039]IOP測量可以由在測試位點的微處理器120內(nèi)部地計算。在此情況下，計算結(jié)果可以被儲存在板上存儲器126中。在替代方案中，可以由諸如iPhone、iPad、平板電腦等的熟知的遙控手持設(shè)備來讀取和/或分析(并且顯示)計算結(jié)果。無線數(shù)據(jù)發(fā)射器128與遙控手持設(shè)備經(jīng)由無線路徑通信。
[0040]一般而言，通過計算接觸力除以由壓電元件44和光電二極管64生成的輸出電壓信號對(諸如圖7的94和106)表示的觸摸接觸面積來確定IOP?？梢栽诖笥?000cp采集成對的力和面積測量。在僅單次觸摸之后計算測量平均值和方差，但可以采用多個觸摸數(shù)據(jù)采集?？梢酝ㄟ^分析在實現(xiàn)了壓平時在圖7的增加的電壓90與102之間的較寬范圍的力-面積對來推斷組織硬度。如同Goldmann壓平眼壓計，也可以基于從人和動物眼睛的總體取得的臨床或?qū)嶒炇也杉臏y試測量匯集的IOP的諾模圖導(dǎo)出參考來執(zhí)行表查找操作。 [0041]然而，本文所公開的壓平眼壓計I通過允許以與下面的組織最小的觸摸接觸來進行快速并且客觀的面積和力測量，而相對于Goldmann設(shè)備得到改進。較短的停留時間(通常小于100msec)在大部分情況下避免了對于局部麻醉的需要，從而減少了患者安全問題。由于排除了移動的零件，可以提供不會卡住、穩(wěn)定并且自行校準的測試環(huán)境。
[0042]已經(jīng)在其優(yōu)選地用于測量在眼睛內(nèi)的IOP的優(yōu)選應(yīng)用中描述了壓平眼壓計I。但應(yīng)了解眼壓計的使用可以擴展到包括獲得在植物組織、生理學(xué)固體、流體或空氣填充的人或動物器官，諸如血管、胃、膽囊、肺、手指或踝和柔性流體靜力主體中的壓力測量。此外，目艮壓計也可通過測量與產(chǎn)品和包裝相關(guān)聯(lián)的任何光吸收表面的壓力以預(yù)測裂縫或斷裂并且因此確保生產(chǎn)品質(zhì)、保質(zhì)期耐用性和包裝完整性，而用于產(chǎn)品和包裝制造。
【權(quán)利要求】
1.一種用于測量柔性流體靜力主體的光吸收表面處的壓力的眼壓計(I)，所述眼壓計包括: 光源(5)，所述光源用于生成光； 棱鏡(9),所述棱鏡被定位成接收由所述光源生成的光，使得所述光在第一方向(60，76)上向內(nèi)傳輸通過所述棱鏡，所述棱鏡具有接觸頂端(10)，所述接觸頂端將被移動成與所述流體靜力主體的所述光吸收表面接觸，并且向所述光吸收表面施加壓力；并且所述接觸頂端被定位成:接收在所述第一方向上向內(nèi)傳輸通過所述棱鏡的光，并且取決于在所述棱鏡的所述接 觸頂端與所述光吸收表面之間的接觸面積，將所述向內(nèi)傳輸?shù)墓獾闹辽僖恍┰诘诙较?62,84)上向外反射通過所述棱鏡； 光檢測器(64)，所述光檢測器用于接收由所述接觸頂端(10)在所述第二方向(62,84)上向外反射通過所述棱鏡(9)的光，并且對此響應(yīng)而提供輸出信號； 力檢測器(44)，所述力檢測器用于響應(yīng)于由移動成與所述光吸收表面接觸的所述棱鏡(9)的所述接觸頂端(10)在所述接觸面積處生成的壓力而提供輸出信號；以及 處理裝置(120)，所述處理裝置用于:接收由所述光檢測器(64)和所述力檢測器(44)提供的所述輸出信號，并且取決于所述輸出信號來提供所述光吸收表面的壓力的測量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼壓計(I)，其中，所述光源(5)為激光器或LED中的一種，以生成用于在所述第一方向(60)上向內(nèi)傳輸通過所述棱鏡(9)的所述光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼壓計(I)，其中，所述光檢測器(64)為光電二極管，以接收由所述棱鏡的所述接觸頂端(10)反射的光。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼壓計(I)，其中，所述力檢測器(44)為與所述棱鏡(9)對準的壓電元件，并且在所述力檢測器中形成有開口(45)，使得由所述光源(5)生成的光通過所述開口到達所述棱鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼壓計(1)，其中，所述棱鏡(9)具有縱向軸線和傾斜外壁(79)，所述傾斜外壁(79)相對于所述縱向軸線成20至27度之間的角，在所述第一方向(60)上向內(nèi)傳輸通過所述棱鏡的光在所述棱鏡的所述傾斜外壁處被反射，以由所述棱鏡的所述接觸頂端(10)接收。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼壓計(I)，其中，所述棱鏡(9)具有外壁(79)，所述外壁(79)從所述力檢測器(44)所在的寬第一端向所述接觸頂端(10)所在的窄相反端傾斜，使得由所述光源(5)生成并且在所述第一方向(76)上向內(nèi)傳輸通過所述棱鏡的光以相對于所述外壁為20至27度之間的角在所述窄端處被所述傾斜的外壁朝向所述接觸頂端反射。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的眼壓計(I)，其中，所述棱鏡(9)具有一定形狀并且所述棱鏡的所述接觸頂端(10)具有一定大小，使得在所述接觸頂端被移動成與所述光吸收表面接觸之后，在所述第一方向(76)上向內(nèi)傳輸通過所述棱鏡并且被所述棱鏡的所述傾斜外壁(79)朝向所述接觸頂端反射的光中的一些從所述向內(nèi)傳輸?shù)墓馊ヱ?82)，以便通過所述接觸頂端離開所述棱鏡到達所述光吸收表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的眼壓計(I)，其中，所述棱鏡(9)具有一定形狀并且所述接觸頂端(10)具有一定大小，使得在所述第一方向(76)上向內(nèi)傳輸通過所述棱鏡的光的、并未去耦并且并未離開所述棱鏡的其余部分是被所述接觸頂端內(nèi)反射并且在所述第二方向(84)上向外傳輸通過所述棱鏡(9)以被所述光檢測器(64)接收的至少一些光，由此在所述第二方向(84)上傳輸并且由所述光檢測器接收的反射光的強度與在所述接觸頂端和所述光吸收表面之間的所述接觸面積成反比。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼壓計(I)，進一步包括位于所述棱鏡(9)與所述光檢測器(64)之間的反射表面(58)，所述反射表面被對準以將由所述接觸頂端(10)反射并且在所述第二方向(62)上向外傳輸通過所述棱鏡的光反射到所述光檢測器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的眼壓計(I)，進一步包括分束器(7)，所述分束器(7)包括所述反射表面(58),所述分束器被定位成使得在所述第一方向(60)上向內(nèi)傳輸通過所述棱鏡(9)的光從所述光源(5)經(jīng)由所述分束器傳輸?shù)剿隼忡R，并且被所述棱鏡的所述接觸頂端在所述第二方向(62)上反射的至少一些光被所述分束器的所述反射表面反射到所述光檢測器(64)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的眼壓計(I)，其中，所述分束器(7)中形成有開口(26)，所述光檢測器(64)位于所述開口中，使得所述分束器的所述反射表面(58)被對準以將由所述棱鏡(9)的所述接觸頂端(10)反射的至少一些光反射到所述光檢測器。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼壓計(I)，進一步包括位于所述光源(5)與所述棱鏡(9)之間的光環(huán)(42)，所述光環(huán)具有光學(xué)不透明內(nèi)部(46)和外部(50)區(qū)域以及位于所述光學(xué)不透明區(qū)域之間的光學(xué)透明區(qū)域(48)，所述光環(huán)被定位成使得由所述光源生成并且在所述第一方向(60)上向內(nèi)傳輸通過所述棱鏡的光和由所述棱鏡的所述接觸頂端(10)反射并且在所述第二方向(62)上向外傳輸通過所述棱鏡的至少一些光在所述光環(huán)的所述光學(xué)不透明內(nèi)部區(qū)域周圍并且通過所述光學(xué)透明區(qū)域傳輸。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的眼壓計(I)，其中，所述棱鏡(9)的所述接觸頂端(10)的大小和所述光環(huán)(42)的所述光學(xué)不透明內(nèi)部區(qū)域(46)的大小是相同的。
14.一種用于測量眼睛的眼內(nèi)壓的壓平眼壓計(I)，所述壓平眼壓計包括: 光源(5),用于生成光； 光傳輸主體(9)，用于接收由所述光源生成的光，所述光傳輸主體具有接觸頂端(10)，所述接觸頂端被移動成與所述眼睛的角膜接觸并且向所述角膜施加壓力，使得從所述光源生成的光在所述第一方向(76)上向內(nèi)傳輸通過所述光傳輸主體到達所述光傳輸主體的接觸頂端，使得在所述第一方向上傳輸?shù)墓獾囊恍┍蝗ヱ?82)以通過所述接觸頂端離開所述光傳輸主體；并且向內(nèi)傳輸?shù)墓獾奈幢蝗ヱ畈⑶也⑽措x開所述光傳輸主體的其余部分被所述接觸頂端反射，并且在第二方向(84)上向外傳輸通過所述光傳輸主體； 光檢測器(64)，用于響應(yīng)于由所述接觸頂端(10)反射并且在所述第二方向(84)上傳輸?shù)墓舛峁┹敵鲂盘枺龉鈾z測器輸出信號取決于在所述光傳輸主體(9)的所述接觸頂端(10)與所述眼睛的角膜之間的接觸面積； 力檢測器(44)，用于在所述光傳輸主體的所述接觸頂端被移動成與所述眼睛的角膜接觸之后，響應(yīng)于在所述接觸面積處生成的壓力而提供輸出信號；以及 處理裝置(120)，用于接收由所述光檢測器(64)和所述力檢測器(44)提供的所述輸出信號，并且取決于所述輸出信號來提供所述眼睛的眼內(nèi)壓的測量。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的壓平眼壓計(I)，其中，所述光傳輸主體為棱鏡(9)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的壓平眼壓計(I)，其中，所述棱鏡(9)具有外壁(79)，所述外壁(79)從所述力檢測器(44)所在的所述棱鏡的寬第一端向所述接觸頂端(10)所在的窄相反端傾斜，使得由所述光源(5)生成并且在所述第一方向(76)上向內(nèi)傳輸通過所述棱鏡的光被所述傾斜外壁反射到所述接觸頂端。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的壓平眼壓計(I)，其中，所述力檢測器為與所述棱鏡(9)對準的壓電元件(44)，并且在所述力檢測器中形成有開口(45)，使得由所述光源(5)生成的光經(jīng)過所述開口到達所述棱鏡。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的壓平眼壓計(I)，進一步包括位于所述光源(5)與所述棱鏡(9)之間的擋光板(42)，所述擋光板具有光學(xué)不透明內(nèi)部區(qū)域(46)和包圍所述光學(xué)不透明內(nèi)部區(qū)域的光學(xué)透明外部區(qū)域(48)，所述擋光板被定位成使得由所述光源生成并且在所述第一方向(76)上向內(nèi)傳輸通過所述棱鏡的光和由所述棱鏡的所述接觸頂端(10)反射并且在所述第二方向(84)上向外傳輸通過所述棱鏡的光在所述擋光板的所述光學(xué)不透明內(nèi)部區(qū)域周圍并且通過所述光學(xué)透明區(qū)域傳輸。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的壓平眼壓計(I)，進一步包括分束器(7)，所述分束器位于所述光源(5)與所述棱鏡(9)之間，使得由所述光源生成的光經(jīng)由所述分束器傳輸?shù)剿隼忡R，所述分束器具有反射表面(58)，所述反射表面被對準以將由所述棱鏡的所述接觸頂端(10)在所述第二方向(84)上向外反射通過所述棱鏡的光反射到所述光檢測器(64)。
20.一種用于測量眼睛的眼內(nèi)壓的方法，所述方法包括以下步驟: 使光在第一方向(76)上向內(nèi)傳輸通過具有接觸頂端(10)的棱鏡(9)； 將所述棱鏡的所述接觸頂端(10)移動為與眼睛的角膜接觸以便向所述眼睛施加壓力，使得在所述第一方向(76)上向內(nèi)傳輸通過所述棱鏡的光被供應(yīng)到所述接觸頂端(10)，在所述接觸頂端處，所述向內(nèi)傳輸?shù)墓庵械闹辽僖恍┍蝗ヱ?82)以通過所述接觸頂端離開所述棱鏡(9);并且未被去耦并且未離開所述棱鏡的所述光的其余部分被所述接觸頂端反射并且在第二方向(84)上向外傳輸通過所述棱鏡； 響應(yīng)于由所述接觸頂端(10)反射并且在所述第二方向(84)上向外傳輸通過所述棱鏡(9)的光而提供第一信號，所述輸出信號取決于所述棱鏡的所述接觸頂端與所述眼睛的角膜的接觸面積； 響應(yīng)于與利用處于與所述眼睛的角膜接觸的所述棱鏡(9)的所述接觸頂端(10)在所述接觸面積處生成的壓力，提供第二信號；以及 將所述第一和第二信號傳輸?shù)教幚硌b置(120)，并且處理所述信號以取決于所述第一和第二信號來提供所述眼睛的眼內(nèi)壓的測量。
【文檔編號】A61B5/05GK103987312SQ201280053144
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2012年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月28日
【發(fā)明者】約翰·M·馬賈諾, 史蒂文·E·毛拉特, 邁克爾·默韋 申請人:光觸有限責(zé)任公司