專利名稱：壓力測(cè)量方法、壓力測(cè)量裝置和眼壓計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓力測(cè)量方法、壓力測(cè)量裝置和眼壓計(jì)，其特別適于應(yīng)用到用于眼科檢查的眼內(nèi)壓測(cè)量技術(shù)。
背景技術(shù)：
下列兩種方法通常被認(rèn)為是眼內(nèi)壓測(cè)量方法。具體來(lái)洗，采用一種方法將預(yù)定壓力施加在角膜上，以便基于角膜的由壓力造成的受壓狀態(tài)來(lái)測(cè)量眼內(nèi)壓；此外還采用一種估計(jì)眼內(nèi)壓的方法，這是通過(guò)令加壓器接觸角膜(即接觸型)，或者通過(guò)對(duì)角膜吹壓縮空氣并且基于由氣壓使角膜變形的面積比例來(lái)估計(jì)眼內(nèi)壓。
然而，在這些方法中，角膜直接受到刺激，從而要求有高安全等級(jí)。此外，被檢人員必須承受較大的負(fù)擔(dān)，諸如必要的局部麻醉或者由吹氣所造成的不舒服感覺(jué)。
因此，為了解決這些問(wèn)題，已經(jīng)提出了各種方法。舉例來(lái)說(shuō)，所提出的方法的例子包括用聲波振動(dòng)眼球表面并且基于振動(dòng)幅度、眼球的共振頻率或者眼球的表面波的速度來(lái)測(cè)量眼內(nèi)壓的方法(見(jiàn)JP02-180241 A、US 5,375,595以及US 5,251,627)；以及在閉眼狀態(tài)下通過(guò)眼瞼按壓眼球以便測(cè)量眼內(nèi)壓的方法(見(jiàn)JP06-105811 A、JP 08-280630 A以及JP 08-322803 A)。
發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容本發(fā)明所解決的問(wèn)題然而，上述傳統(tǒng)的壓力測(cè)量方法和作為其裝置的眼壓計(jì)具有下列問(wèn)題。也就是說(shuō)，令加壓器直接接觸角膜的方法需要麻醉或類似處理并且造成被檢者感覺(jué)到不舒服或疼痛。
JP 02-180241 A、US 5,375,595和US 5,251,627中所描述的方法還因?yàn)檠蹆?nèi)壓測(cè)量是在睜眼的狀態(tài)下進(jìn)行而造成被檢者感覺(jué)到不舒服或疼痛。壓力測(cè)量裝置本身尺寸較大并且直接刺激角膜，從而要求高安全等級(jí)。因此，檢查者必須是醫(yī)生或醫(yī)務(wù)工作者。
JP06-105811 A、JP 08-280630 A和JP 08-322803 A公開(kāi)了在眼瞼閉合的狀態(tài)(即閉眼狀態(tài))下執(zhí)行檢查的方法。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人的發(fā)現(xiàn)，使用該方法的眼內(nèi)壓測(cè)量所獲得的結(jié)果的可重復(fù)性不夠。
因此，日益需要開(kāi)發(fā)出能夠測(cè)量壓力(例如眼內(nèi)壓)而不造成被檢者感覺(jué)不舒服或疼痛的技術(shù)，以及能夠由被檢者以高度可重復(fù)性測(cè)量壓力(例如眼內(nèi)壓)的技術(shù)。
這樣，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能夠用簡(jiǎn)單的測(cè)量方式以高度可重復(fù)性測(cè)量壓力的方法，以及提供一種壓力測(cè)量裝置，當(dāng)該壓力測(cè)量裝置被應(yīng)用于眼內(nèi)壓測(cè)量裝置(眼壓計(jì))時(shí)，該壓力測(cè)量裝置能夠通過(guò)僅與眼瞼發(fā)生輕微接觸來(lái)測(cè)量眼內(nèi)壓的，其通過(guò)簡(jiǎn)單的方法精確地測(cè)量壓力而不會(huì)使被檢者感到不舒服或疼痛，并且由被檢者測(cè)量眼內(nèi)壓。
用于解決問(wèn)題的措施為了解決傳統(tǒng)技術(shù)中的上述問(wèn)題，本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行了集中的研究，概述如下。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人的發(fā)現(xiàn)，在上述傳統(tǒng)技術(shù)中，在眼內(nèi)壓測(cè)量期間施加到角膜的負(fù)荷造成了不舒服的感覺(jué)。因此，本發(fā)明的發(fā)明人研究了在眼瞼閉合的狀態(tài)下實(shí)施眼內(nèi)壓測(cè)量而不對(duì)角膜施加負(fù)荷的方法。
作為研究的結(jié)果，本發(fā)明的發(fā)明人提出使用振動(dòng)器。也就是說(shuō)，作為各種實(shí)驗(yàn)和基于所述實(shí)驗(yàn)的研究的結(jié)果，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)一個(gè)特征當(dāng)預(yù)定的交流電壓被施加到振動(dòng)器(例如雙壓電晶片型振動(dòng)器)以便連續(xù)驅(qū)動(dòng)它時(shí)，流經(jīng)該振動(dòng)器的電流相應(yīng)于與該振動(dòng)器相接觸的材料而變化。作為進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)和基于該發(fā)現(xiàn)的研究的結(jié)果，本發(fā)明的發(fā)明人總結(jié)出在眼球由振動(dòng)器振動(dòng)時(shí)，流經(jīng)該振動(dòng)器的電流根據(jù)眼內(nèi)壓而改變，從而可以通過(guò)電流值測(cè)量來(lái)測(cè)量眼內(nèi)壓。
本發(fā)明是基于上述研究而導(dǎo)出的。
本發(fā)明的特征在于使用了一種壓力測(cè)量裝置，其中振動(dòng)裝置可以直接或間接地與被測(cè)對(duì)象相接觸，向該振動(dòng)裝置施加電壓以使得該振動(dòng)裝置與被測(cè)對(duì)象一起振動(dòng)，測(cè)量根據(jù)該振動(dòng)裝置的振動(dòng)幅度而改變的電流值，并且基于所測(cè)量的電流值來(lái)計(jì)算被測(cè)對(duì)象的壓力。
具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的第一個(gè)方面提供一種壓力測(cè)量方法，包括令振動(dòng)裝置通過(guò)接觸裝置與被測(cè)對(duì)象相接觸，該振動(dòng)裝置連接到該接觸裝置以便與被測(cè)對(duì)象相接觸并且通過(guò)施加電壓而被振動(dòng)，其中該被測(cè)對(duì)象具有預(yù)定的形狀并且從該被測(cè)對(duì)象在向外方向上施加壓力；通過(guò)電壓施加裝置給該振動(dòng)裝置施加電壓，該電壓施加裝置用于將交流電壓施加到該振動(dòng)裝置；通過(guò)測(cè)量裝置來(lái)測(cè)量流過(guò)該振動(dòng)裝置的電流值，該測(cè)量裝置用于測(cè)量流過(guò)該振動(dòng)裝置的電流值；以及基于所測(cè)量的電流值來(lái)計(jì)算壓力。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，在典型的情況下，基于由振動(dòng)頻率的變化引起的所述電流值的變化通過(guò)信息處理裝置來(lái)計(jì)算被測(cè)對(duì)象的共振點(diǎn)，以及測(cè)量基于在該共振點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)的電流值的壓力。
在本發(fā)明的第一個(gè)方面中，適于使用被測(cè)參考對(duì)象來(lái)作為校正測(cè)量值變化的參考，該測(cè)量值變化是由所述振動(dòng)器的溫度特性造成的，在對(duì)被測(cè)對(duì)象執(zhí)行壓力測(cè)量之前或者基本上與對(duì)被測(cè)對(duì)象執(zhí)行壓力測(cè)量同時(shí)地對(duì)被測(cè)參考對(duì)象執(zhí)行壓力測(cè)量，并且把被測(cè)參考對(duì)象的測(cè)量值與被測(cè)對(duì)象的測(cè)量值進(jìn)行比較以便測(cè)量被測(cè)對(duì)象的壓力。
本發(fā)明的第二個(gè)方面提供一種壓力測(cè)量裝置，包括用于與被測(cè)對(duì)象相接觸的接觸裝置，其中該被測(cè)對(duì)象具有預(yù)定的形狀并且從該被測(cè)對(duì)象在向外方向上施加壓力；振動(dòng)裝置，其與該接觸裝置連接并且通過(guò)施加電壓而被振動(dòng)；電壓施加裝置，其用于給該振動(dòng)裝置施加交流電壓；測(cè)量裝置，其用于測(cè)量流過(guò)該振動(dòng)裝置的電流值；以及信息處理裝置，其用于計(jì)算對(duì)應(yīng)于由該測(cè)量裝置所測(cè)量的電流值的壓力值，其中，當(dāng)通過(guò)該電壓施加裝置把該交流電壓施加到該振動(dòng)裝置同時(shí)該振動(dòng)裝置通過(guò)該接觸裝置與該被測(cè)對(duì)象相接觸時(shí)，通過(guò)該測(cè)量裝置來(lái)測(cè)量流過(guò)該振動(dòng)裝置的該電流值，并且通過(guò)該信息處理裝置來(lái)計(jì)算該被測(cè)對(duì)象的壓力。
本發(fā)明的第三個(gè)方面提供一種眼壓計(jì)，包括
接觸裝置，其用于與眼球間接接觸；振動(dòng)裝置，其與該接觸裝置相連接并且通過(guò)施加電壓而被振動(dòng)；電壓施加裝置，其用于給該振動(dòng)裝置施加交流電壓；測(cè)量裝置，其用于測(cè)量流過(guò)該振動(dòng)裝置的電流值；以及信息處理裝置，其用于計(jì)算對(duì)應(yīng)于由該測(cè)量裝置所測(cè)量的該電流值的壓力值，其中，當(dāng)通過(guò)該電壓施加裝置把該交流電壓施加到該振動(dòng)裝置同時(shí)該振動(dòng)裝置通過(guò)該接觸裝置與眼球相接觸時(shí)，通過(guò)該測(cè)量裝置來(lái)測(cè)量流過(guò)該振動(dòng)裝置的該電流值，并且通過(guò)該信息處理裝置來(lái)計(jì)算眼球的眼內(nèi)壓。
在本發(fā)明的第二和第三個(gè)方面中，在典型的情況下，基于由振動(dòng)頻率的變化引起的所測(cè)量的電流值的變化來(lái)計(jì)算被測(cè)對(duì)象的共振點(diǎn)，以及測(cè)量在該共振點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)的電流值。
在本發(fā)明的第二和第三個(gè)方面中，在典型的情況下，進(jìn)一步在所述接觸裝置的可移動(dòng)區(qū)域和所述振動(dòng)裝置的可移動(dòng)區(qū)域的外部設(shè)置支撐裝置。
在本發(fā)明的第二和第三個(gè)方面中，適于采用這樣一種結(jié)構(gòu)，其中，在對(duì)被測(cè)對(duì)象執(zhí)行壓力測(cè)量或眼內(nèi)壓測(cè)量之前對(duì)被測(cè)參考對(duì)象執(zhí)行壓力測(cè)量以作為用于校正測(cè)量值變化的參考，該測(cè)量值變化是由所述振動(dòng)器的溫度特性造成的，以及通過(guò)所述計(jì)算裝置把被測(cè)參考對(duì)象的測(cè)量值與被測(cè)對(duì)象的測(cè)量值進(jìn)行比較以便測(cè)量被測(cè)對(duì)象的壓力。
在本發(fā)明的第二和第三個(gè)方面中，適于進(jìn)一步包括輸出裝置以用于輸出由所述測(cè)量裝置獲得的結(jié)果和/或由所述計(jì)算裝置獲得的結(jié)果。在本發(fā)明中，所述接觸裝置典型地通過(guò)固定元件與振動(dòng)裝置連接。期望使用彈性實(shí)體(例如橡膠)來(lái)作為該固定元件。
本發(fā)明的技術(shù)思想不必限于上述組合。這樣，還包括由本發(fā)明的上述多個(gè)方面的任意適當(dāng)組合所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)思想。
本發(fā)明的效果如上所述，根據(jù)本發(fā)明的壓力測(cè)量方法，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的方法以高度可重復(fù)性測(cè)量被測(cè)對(duì)象的壓力，該被測(cè)對(duì)象具有預(yù)定形狀并且從該被測(cè)對(duì)象向外施加壓力。
根據(jù)本發(fā)明的壓力測(cè)量裝置和眼壓計(jì)當(dāng)中的每一個(gè)，可以僅僅通過(guò)眼瞼與被測(cè)對(duì)象或眼球進(jìn)行輕微接觸來(lái)測(cè)量用于保持被測(cè)對(duì)象的形狀的內(nèi)部壓力或眼內(nèi)壓。因此，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的方法來(lái)精確地測(cè)量所述壓力而不會(huì)對(duì)被測(cè)對(duì)象產(chǎn)生大的影響。
根據(jù)本發(fā)明的眼壓計(jì)，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的方法來(lái)精確地測(cè)量眼內(nèi)壓而不會(huì)對(duì)眼球產(chǎn)生影響。因此，可以由被檢者安全地精確測(cè)量眼內(nèi)壓而不會(huì)使被檢者感到不舒服。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的壓力測(cè)量裝置的圖示；圖2是示出了在本發(fā)明的實(shí)施例中用于眼內(nèi)壓測(cè)量的測(cè)量器的示意圖；圖3A是示出了在本發(fā)明的實(shí)施例中被包括在所述測(cè)量器中的雙壓電晶片型振動(dòng)器的示意圖；圖3B是示出了在本發(fā)明的實(shí)施例中被包括在所述測(cè)量器中的雙壓電晶片型振動(dòng)器的示意圖；圖4A是示出了在本發(fā)明的實(shí)施例中的振動(dòng)器等效電路的圖示；圖4B是在本發(fā)明的實(shí)施例中的振動(dòng)器的頻率-阻抗特性；圖5A是示出了利用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的眼內(nèi)壓測(cè)量方法、通過(guò)改變裝有水的氣球的內(nèi)部壓力而獲得的頻率-電流特性結(jié)果的曲線圖；圖5B是示出了利用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的眼內(nèi)壓測(cè)量方法、通過(guò)改變裝有水的氣球的內(nèi)部壓力而獲得的頻率-電流特性結(jié)果的曲線圖；圖6A是示出了在本發(fā)明的實(shí)施例中的測(cè)量器直接接觸豬眼的狀態(tài)下、通過(guò)測(cè)量眼內(nèi)壓而獲得的結(jié)果的曲線圖；圖6B是示出了在本發(fā)明的實(shí)施例中的測(cè)量器直接接觸豬眼的狀態(tài)下、通過(guò)測(cè)量眼內(nèi)壓而獲得的結(jié)果的曲線圖；圖7A是示出了在本發(fā)明的實(shí)施例中的測(cè)量器通過(guò)眼瞼接觸豬眼的狀態(tài)下、通過(guò)測(cè)量眼內(nèi)壓而獲得的結(jié)果的曲線圖；圖7B是示出了在本發(fā)明的實(shí)施例中的測(cè)量器通過(guò)眼瞼接觸豬眼的狀態(tài)下、通過(guò)測(cè)量眼內(nèi)壓而獲得的結(jié)果的曲線圖；圖8是示出了在本發(fā)明的實(shí)施例中的測(cè)量器直接接觸豬眼的情形下以及在該測(cè)量器通過(guò)眼瞼接觸豬眼的情形下、通過(guò)電流-壓力特性測(cè)量而獲得的結(jié)果的曲線圖；
圖9A是示出了在利用本發(fā)明的實(shí)施例中的測(cè)量器對(duì)同一被檢者執(zhí)行10次眼內(nèi)壓測(cè)量的情形下、通過(guò)頻率-電流特性測(cè)量而獲得的結(jié)果的曲線圖；圖9B是示出了在利用本發(fā)明的實(shí)施例中的測(cè)量器對(duì)同一被檢者執(zhí)行10次眼內(nèi)壓測(cè)量的情形下、通過(guò)頻率-電流特性測(cè)量而獲得的結(jié)果的曲線圖；圖10是解釋用于本發(fā)明的實(shí)施例中的眼內(nèi)壓測(cè)量的校準(zhǔn)方法的示意圖；圖11是示出了在使用本發(fā)明的實(shí)施例中的測(cè)量器和傳統(tǒng)吹氣型眼壓計(jì)來(lái)測(cè)量人眼內(nèi)壓的情形下、通過(guò)測(cè)量而獲得的結(jié)果變化的曲線圖；圖12是示出了在本發(fā)明的實(shí)施例中配備有支撐基座的測(cè)量器的示意圖；以及圖13是示出了在本發(fā)明的實(shí)施例中配備有支撐基座的測(cè)量器的示意圖。
本發(fā)明的最佳實(shí)施方式下面將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)注意，對(duì)應(yīng)于下列實(shí)施例的每個(gè)附圖中的相同或相應(yīng)部分用相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示。
首先描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的壓力測(cè)量裝置。圖1示出了根據(jù)該實(shí)施例的壓力測(cè)量裝置的整體結(jié)構(gòu)。
如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的壓力測(cè)量裝置被作為眼壓計(jì)使用，其包括用于實(shí)際測(cè)量眼內(nèi)壓的測(cè)量器1、壓電驅(qū)動(dòng)器2、終端基座3、信息處理裝置4和電阻器5。
使用該壓電驅(qū)動(dòng)器2來(lái)放大所施加的電壓。終端基座3被用于集中輸入和輸出配線，把由壓電驅(qū)動(dòng)器2放大的電壓施加到測(cè)量器1以作為輸出，并且測(cè)量作為輸入的電勢(shì)或電壓。應(yīng)當(dāng)注意，壓電驅(qū)動(dòng)器2被構(gòu)造成使得從終端基座3輸出的電壓可被放大例如15倍。使用電阻器5以便在電阻器5的兩個(gè)端部之間產(chǎn)生電壓降，其電阻值在該實(shí)施例中為例如1kΩ。
信息處理裝置4包括信息處理部分和輔助存儲(chǔ)部分，其構(gòu)成例如帶有硬盤(pán)的計(jì)算裝置，比如個(gè)人計(jì)算機(jī)。信息處理裝置4還包括能夠輸出由計(jì)算獲得的結(jié)果以及由測(cè)量獲得的結(jié)果的顯示器以作為輸出裝置。在該實(shí)施例中，使用個(gè)人計(jì)算機(jī)以作為信息處理裝置4。然而，可以采用包括能夠執(zhí)行信息處理(諸如計(jì)算處理)的信息處理部分和存儲(chǔ)部分的每個(gè)裝置，因此信息處理裝置4不必限于個(gè)人計(jì)算機(jī)。
在信息處理裝置4中所包括的輔助存儲(chǔ)部分(未示出)具有用于操作信息處理裝置4的操作系統(tǒng)(OS)4a(其充當(dāng)基礎(chǔ))、信息存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)4b、測(cè)量結(jié)果處理應(yīng)用4c、輸入數(shù)據(jù)分析程序4d、計(jì)算處理應(yīng)用4e以及輸出側(cè)頻率改變程序4f，這些都安裝在其中。信息處理裝置4基于所述程序來(lái)執(zhí)行多種分析處理和計(jì)算處理。在下面描述的例子中，基于所述程序來(lái)執(zhí)行測(cè)量處理和分析處理。
(測(cè)量器)接下來(lái)將描述用于根據(jù)該實(shí)施例的壓力測(cè)量裝置的測(cè)量器1。圖2示出測(cè)量器1，圖3示出用于測(cè)量器1的雙壓電晶片型振動(dòng)器的一個(gè)例子。
如圖2所示，根據(jù)該實(shí)施例的測(cè)量器1具有用于在眼內(nèi)壓測(cè)量期間令接觸器14與眼瞼16相接觸的結(jié)構(gòu)。測(cè)量器1包括用作振動(dòng)裝置的振動(dòng)器11(例如雙壓電晶片型振動(dòng)器)、四個(gè)橡膠基座12作為彈性實(shí)體、可以與罩在其中的振動(dòng)器11和橡膠基座12一起振動(dòng)的外殼13以及用于與眼瞼16實(shí)際接觸的接觸器14。因此，振動(dòng)器11基本上間接地與眼球17接觸，從而使眼球17與振動(dòng)器11一起振動(dòng)。
由兩對(duì)橡膠基座12在兩側(cè)固定振動(dòng)器11，從而使其定位并且固定在外殼13的中心。如圖3所示，振動(dòng)器11具有這樣的結(jié)構(gòu)金屬板11b夾在陶瓷元件11a的中間。振動(dòng)器11通過(guò)振動(dòng)器線纜15與壓電驅(qū)動(dòng)器2電連接(在圖3中未示出)。
在具有上述結(jié)構(gòu)的測(cè)量器1中，當(dāng)通過(guò)振動(dòng)器線纜15從外部施加電壓到振動(dòng)器11時(shí)，振動(dòng)器11首先振動(dòng)。接著，所述振動(dòng)通過(guò)橡膠基座12、外殼13和接觸器14，從而使整個(gè)外殼13振動(dòng)以便通過(guò)接觸器14和眼瞼16將所述振動(dòng)傳送到眼球17。也就是說(shuō)，該實(shí)施例中的測(cè)量器1被用于給被檢眼球提供振動(dòng)，并且無(wú)侵入地測(cè)量被檢眼球的振動(dòng)。應(yīng)當(dāng)注意，“無(wú)侵入”一詞表明不使用直接接觸眼球17的角膜(未具體示出)的元件。
(眼內(nèi)壓測(cè)量原理)下面將描述使用具有上述結(jié)構(gòu)的壓力測(cè)量裝置來(lái)測(cè)量眼內(nèi)壓的測(cè)量原理。
作為實(shí)驗(yàn)和集中研究的結(jié)果，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在測(cè)量器1中提供的振動(dòng)器11具有以下特征當(dāng)施加預(yù)定的交流電壓以連續(xù)地驅(qū)動(dòng)該振動(dòng)器時(shí)，流經(jīng)該振動(dòng)器的電流對(duì)應(yīng)于被測(cè)對(duì)象的狀態(tài)而變化，該被測(cè)對(duì)象通過(guò)接觸器14與振動(dòng)器11相接觸。將在下面描述對(duì)于被用作振動(dòng)器11的雙壓電晶片型振動(dòng)器的實(shí)驗(yàn)和研究。
(雙壓電晶片型振動(dòng)器)振動(dòng)器11可以由圖4A示出的等效電路來(lái)表示。該等效電路是振動(dòng)器11在非接觸狀態(tài)下的等效電路。即使當(dāng)振動(dòng)器11與任意對(duì)象相接觸時(shí)，也可以基本獲得相同的等效電路。圖4B示出該等效電路的頻率-阻抗特性。
如圖4B所示，振動(dòng)器11并行共振并且其阻抗根據(jù)所施加的電壓的頻率而變化。因此，很明顯，當(dāng)所施加的交流電壓被連續(xù)地保持在預(yù)定電壓時(shí)，流經(jīng)該振動(dòng)器11的電流根據(jù)頻率而變化。在圖4B中，作為共振點(diǎn)之一的fs是振動(dòng)器11的機(jī)械共振點(diǎn)，作為另一個(gè)共振點(diǎn)的fp是由振動(dòng)器11導(dǎo)致的共振點(diǎn)。
包括振動(dòng)器11的測(cè)量器1被放置在橡膠振動(dòng)隔離器(未示出)上。設(shè)置其他振動(dòng)器線纜等。此后，在每個(gè)測(cè)量頻率下用激光照射振動(dòng)器11，以便利用激光位移計(jì)來(lái)測(cè)量其振動(dòng)幅度。以10Hz的間隔把所施加的電壓的頻率設(shè)置到400Hz至700Hz。將所述測(cè)量頻率設(shè)置到預(yù)先確定的共振點(diǎn)的附近，更具體來(lái)說(shuō)，將其設(shè)置在接近該共振點(diǎn)的頻率范圍內(nèi)。
作為測(cè)量結(jié)果，發(fā)現(xiàn)特征值和共振頻率根據(jù)材料的硬度而偏移。如上所述，振動(dòng)器11并行共振并且其阻抗根據(jù)所施加的電壓的頻率而變化。也就是說(shuō)，當(dāng)所施加的交流電壓被連續(xù)地保持在預(yù)定電壓時(shí)，所流過(guò)的電流根據(jù)頻率而變化。因此，該特征被利用。從與振動(dòng)器11串聯(lián)連接的電阻器5兩端的電壓降來(lái)測(cè)量流經(jīng)振動(dòng)器11的電流?；谒鶞y(cè)量的電流值來(lái)計(jì)算眼內(nèi)壓。
(眼內(nèi)壓測(cè)量方法)具體來(lái)說(shuō)，首先把測(cè)量器1設(shè)置成通過(guò)眼瞼16與眼球17相接觸。接下來(lái)，根據(jù)安裝在信息處理裝置4內(nèi)的頻率變化程序把交流電壓施加到振動(dòng)器11。當(dāng)該振動(dòng)器11由于該交流電壓的施加而振動(dòng)時(shí)，整個(gè)測(cè)量器1振動(dòng)。該振動(dòng)通過(guò)眼瞼16被傳送到眼球17。當(dāng)該振動(dòng)被傳送到眼球17時(shí)，眼球17也產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于其眼內(nèi)壓的振動(dòng)，從而改變測(cè)量器1的振動(dòng)幅度。因此，振動(dòng)器11的幅度改變，并且流經(jīng)振動(dòng)器11的電流由于其幅度的變化而改變。
接著，測(cè)量電阻器5兩端的電勢(shì)，并且將所測(cè)得的電勢(shì)值輸入到信息處理裝置4。信息處理裝置4基于所述計(jì)算處理應(yīng)用對(duì)所述電勢(shì)值執(zhí)行計(jì)算處理，以便得到其間的差值(即電壓)。因此，計(jì)算出流經(jīng)振動(dòng)器11的電流的變化。通過(guò)信息處理裝置4基于所述電流值來(lái)計(jì)算眼內(nèi)壓值。由于信息處理裝置4包括作為輸出裝置的顯示器，因此當(dāng)計(jì)算所述電流變化時(shí)，把使用分析程序的分析處理所獲得的結(jié)果顯示在該顯示器上。
下面雖然將參照例子描述具體實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的特定方法，但本發(fā)明不限于這些方法。
例1裝有水的橡膠氣球作為眼球的模型被附著到圓柱形玻璃管的一端。該圓柱形玻璃管被固定在支撐基座上。測(cè)量器1的接觸器14與該氣球相接觸，并且水被慢慢注入到該玻璃管中以改變?cè)摎馇虻膬?nèi)壓。此時(shí)，把從氣球和玻璃管之間的界面部分增加1cm的水平設(shè)為參考。以5cm的間隔把所述水平從該參考增加到5cm、10cm和15cm，以便改變氣球的內(nèi)壓。圖5示出了通過(guò)測(cè)量所獲得結(jié)果的頻率特性，圖5B是示出了圖5A中所示的頻率范圍內(nèi)的共振點(diǎn)區(qū)域的放大曲線圖。
從圖5中看出，當(dāng)測(cè)量器1與橡膠氣球相接觸以進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可以按照壓力的順序獲得電流特性，并且振動(dòng)器11的共振點(diǎn)存在于700Hz到850Hz的頻率區(qū)域內(nèi)。還可從圖中看出，在兩個(gè)共振點(diǎn)之間的頻率區(qū)域外的頻率范圍內(nèi)，隨著壓力的增加，電流特性減小。與此相反，在兩個(gè)共振點(diǎn)之間的頻率區(qū)域內(nèi)，隨著壓力的增加，電流特性增加。從中可以看出，在機(jī)械共振的情況下，隨著氣球內(nèi)壓的增加，電流減小。在基于電容的共振的情況下，隨著壓力的增加，電流增加。從中可以看出，當(dāng)內(nèi)壓改變時(shí)，可以使用測(cè)量器1確定改變的壓力。
例2接下來(lái)，在其眼球的內(nèi)壓改變的情形下測(cè)量豬的帶有眼瞼的眼球(帶有眼瞼的豬眼)的頻率-電流特性。所要采用的眼內(nèi)壓改變的方法是這樣一種方法從豬眼的視神經(jīng)插入注射針頭，將該注射針頭與包含正常鹽水溶液的容器相連，并且將該容器上下移動(dòng)以使得該容器的水平面基本等于豬眼的水平，從而改變豬的眼內(nèi)壓。接著，張開(kāi)帶有眼瞼的豬眼的眼瞼，并且使測(cè)量器1直接接觸眼球。在700Hz到850Hz的頻率區(qū)域內(nèi)實(shí)施測(cè)量。此后，合上眼瞼并且與眼瞼相接觸地實(shí)施相同的測(cè)量。在改變眼內(nèi)壓的同時(shí)重復(fù)上述一系列測(cè)量。
通過(guò)如上所述的頻率-電流特性測(cè)量所獲得的結(jié)果在圖6和7中示出。圖6示出在測(cè)量器1直接接觸眼球的情況下的測(cè)量所獲得的結(jié)果。圖7示出在眼瞼閉合的狀態(tài)下測(cè)量器1接觸眼瞼的情況下的測(cè)量所獲得的結(jié)果。圖6B和7B是示出了圖6A和7A中所示的頻率范圍內(nèi)的共振點(diǎn)區(qū)域的放大曲線圖。
從圖6和7中看出，可以在測(cè)量器1接觸眼球和測(cè)量器1接觸眼瞼的每種情況下按照壓力的順序獲得電流特性。此外，在測(cè)量器1接觸眼球的情況下的結(jié)果與在測(cè)量器1接觸眼瞼的情況下的結(jié)果非常相似。
基于所述結(jié)果，圖8關(guān)于在769Hz(其是在局部最大點(diǎn)和局部最小點(diǎn)(即兩個(gè)共振點(diǎn))之間的中間點(diǎn))的頻率點(diǎn)下的電流值與壓力的相關(guān)性示出了圖6的結(jié)果和圖7的結(jié)果之間的比較。
從圖8中可以看出，雖然在測(cè)量器1接觸眼球的情況與測(cè)量器1接觸眼瞼的情況之間產(chǎn)生了電流偏移，但是獲得了類似的特性。因此，很明顯的是眼瞼16的影響在測(cè)量器1被用在該實(shí)施例中的情況下是很小的。
例3在對(duì)豬眼進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)測(cè)量器1的振動(dòng)器11具有溫度特性，并且由此改變了電流。接著，本發(fā)明的發(fā)明人設(shè)想了一種在振動(dòng)器11持續(xù)振動(dòng)直到其溫度飽和后實(shí)施測(cè)量的方法。因此，可以執(zhí)行穩(wěn)定的眼內(nèi)壓測(cè)量。
采用該方法，并且使用測(cè)量器1對(duì)于同一被檢者連續(xù)執(zhí)行電流特性測(cè)量。也就是說(shuō)，振動(dòng)器11振動(dòng)45分鐘。在振動(dòng)器11的溫度飽和后馬上使該實(shí)施例中的測(cè)量器1接觸人的眼瞼，并且在2分鐘的間隔下執(zhí)行10次電流特性測(cè)量。對(duì)應(yīng)于電流特性測(cè)量的頻率區(qū)域被設(shè)置到700Hz至840Hz。測(cè)量器1對(duì)于每次測(cè)量都與眼瞼16分開(kāi)。圖9示出測(cè)量所獲得的結(jié)果。圖9B是示出了圖9A中所示的頻率范圍內(nèi)的共振點(diǎn)區(qū)域的放大曲線圖。
從圖9中可以看出，隨著兩個(gè)共振點(diǎn)之間的頻率區(qū)域外部的頻率范圍內(nèi)的測(cè)量數(shù)量的增加，電流增大。從上述例1的結(jié)果已經(jīng)很明顯的看出，兩個(gè)共振點(diǎn)之間的頻率區(qū)域外部的頻率范圍內(nèi)的電流增大等效于所測(cè)得的壓力的減小。因此，很明顯的是測(cè)量的重復(fù)改變了眼內(nèi)壓。
例4對(duì)于上述電流特性測(cè)量所采用的使振動(dòng)器11振動(dòng)直到其溫度飽和的方法太花費(fèi)時(shí)間。其原因在于振動(dòng)器11具有溫度特性。于是，作為對(duì)于最小化溫度特性影響的方法的研究結(jié)果，本發(fā)明的發(fā)明人設(shè)想出一種使用參考基座來(lái)執(zhí)行校準(zhǔn)的方法。圖10示出了使用該參考基座的校準(zhǔn)程序。
如圖10所示，參考基座21由例如橡膠制成，并且被放置在具有與眼球被壓的情況相同的彈性的彈簧22上。測(cè)量器1的接觸器14與參考基座21的上部接觸，以便執(zhí)行測(cè)量。在此之后馬上使測(cè)量器1的接觸器14與眼瞼16接觸，以便測(cè)量眼內(nèi)壓。也就是說(shuō)，基本上同時(shí)執(zhí)行對(duì)于參考基座21(對(duì)之持續(xù)保持預(yù)定壓力)的測(cè)量和對(duì)于作為被檢對(duì)象的被檢眼球的測(cè)量。具體來(lái)說(shuō)，所述測(cè)量是一前一后相繼進(jìn)行的。因此，基于使用參考基座21測(cè)得的值對(duì)于在接觸眼瞼以便為了獲得眼內(nèi)壓而執(zhí)行分析的情況下所測(cè)得的值進(jìn)行校準(zhǔn)，以便提高測(cè)量的精度。
具體來(lái)說(shuō)，相對(duì)于在接觸器14接觸參考基座21的情況下所獲得的值“x”，在接觸眼瞼的情況下所獲值“y”的增益α在每個(gè)頻率下使用下面的表達(dá)式(1)進(jìn)行計(jì)算。
α＝y(tǒng)/x(1)在表達(dá)式(1)中的增益α是連續(xù)施加在參考基座21上的預(yù)定壓力與從眼瞼16測(cè)得的壓力的比值。施加在參考基座21上的壓力被保持恒定，從而所測(cè)得的壓力變得恒定。因此，從眼瞼16測(cè)得的眼內(nèi)壓值可以基于增益α而精確地獲得。對(duì)于參考基座21的測(cè)量與對(duì)于眼瞼16的測(cè)量基本上同時(shí)執(zhí)行，從而溫度特性的影響可以被減到最小。
例5基于上述校準(zhǔn)，本發(fā)明的發(fā)明人在該實(shí)施例中的測(cè)量器1與人的眼瞼接觸的狀態(tài)下實(shí)施眼內(nèi)壓測(cè)量。作為比較例子，本發(fā)明的發(fā)明人使用傳統(tǒng)的吹氣型眼壓計(jì)對(duì)人的眼球?qū)嵤┭蹆?nèi)壓測(cè)量。圖11示出測(cè)量所獲得的結(jié)果。如圖11所示，在使用測(cè)量器1的情況下的測(cè)量號(hào)與使用傳統(tǒng)的吹氣型眼壓計(jì)的情況下的測(cè)量號(hào)偏移1。這是為了滿足在例3中確定的由連續(xù)測(cè)量造成的眼內(nèi)壓變化。
從圖11中可以看出，在使用該實(shí)施例中的測(cè)量器1的眼內(nèi)壓測(cè)量中的眼內(nèi)壓變化跟隨使用傳統(tǒng)的吹氣型眼壓計(jì)的測(cè)量，從而基本上獲得相同的結(jié)果。
本發(fā)明的發(fā)明人從上述例子中發(fā)現(xiàn)，為了把該實(shí)施例中的測(cè)量器1用作可重復(fù)性進(jìn)一步提高的眼壓計(jì)，必須對(duì)于每次接觸使測(cè)量器1與人的眼瞼在相同條件下進(jìn)行接觸。然而，當(dāng)令測(cè)量器1的接觸器14與人的眼瞼相接觸以執(zhí)行測(cè)量時(shí)，很難將測(cè)量器1的外殼13放在人的眼瞼上。于是，作為研究的結(jié)果，本發(fā)明的發(fā)明人設(shè)想出提供一種用于支撐測(cè)量器1的外殼13的支撐基座。圖12和13示出提供有該支撐基座的測(cè)量器1的結(jié)構(gòu)。
如圖12和13所示，支撐基座23支撐外殼13并且具有接近于其中的人眼附近的骨骼形狀的凹陷曲線狀部分。在該實(shí)施例中，支撐基座23被形成為使得圖12示出的一側(cè)對(duì)應(yīng)于人臉的左側(cè)或右側(cè)。另外，支撐基座23被形成為使得圖13示出的左側(cè)對(duì)應(yīng)于與眼睛相對(duì)的鼻側(cè)，并且其中示出的右側(cè)對(duì)應(yīng)于與眼睛相對(duì)的太陽(yáng)穴側(cè)。因此，支撐基座23被構(gòu)造成支撐測(cè)量器1，并且在人臉上覆蓋眼睛附近。當(dāng)支撐基座23的凹陷曲線狀部分與人的眼球附近相接觸時(shí)，接觸器14與眼瞼16相接觸。為了防止支撐基座23影響眼內(nèi)壓測(cè)量，支撐基座23被固定在外殼13的外部，其附著到位于接觸器11的可移動(dòng)區(qū)域(即振動(dòng)區(qū)域)外部的一部分并且不會(huì)阻礙振動(dòng)。
因此，當(dāng)測(cè)量器1的使用者固定支撐基座23以便測(cè)量眼內(nèi)壓時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)使用者的手在振動(dòng)期間與接觸器14、罩住振動(dòng)器11的外殼13或類似裝置相接觸的情況。因此，使用測(cè)量器1的測(cè)量不受影響。將接觸器14相對(duì)固定到支撐基座23，從而可能使接觸器14在相同的條件下恒定地接觸人的眼瞼。
上面具體描述了本發(fā)明的實(shí)施例及其例子。然而，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，并且可以基于本發(fā)明的技術(shù)思想進(jìn)行各種修改。
例如，在該實(shí)施例中所描述的數(shù)值只是例子，如果需要的話可以使用不同的數(shù)值。
例如，在上述實(shí)施例中，采用雙壓電晶片型振動(dòng)器作為測(cè)量器1的振動(dòng)器?？梢圆捎闷渲须娏髦蹈鶕?jù)振動(dòng)幅度而變化的任何振動(dòng)器作為這種振動(dòng)器。例如，可以采用諸如Langevin型振動(dòng)器的壓電陶瓷振動(dòng)器。
在上述實(shí)施例中，作為彈性實(shí)體的彈性橡膠被用作在外殼13內(nèi)固定振動(dòng)器11的支撐元件。然而，還可以使用例如彈簧或合成樹(shù)脂。還可以使用能夠通過(guò)適當(dāng)?shù)牧潭ㄕ駝?dòng)器的其他材料。
另外，例如為了在上述實(shí)施例中的測(cè)量器1內(nèi)的振動(dòng)器11中產(chǎn)生更大的振動(dòng)，可以在振動(dòng)器11中進(jìn)一步設(shè)置由例如黃銅、不銹鋼或者例如鉛(Pb)或銅(Cu)的金屬制成的重物。該重物可以設(shè)置在振動(dòng)器11的任意部分中。為了振動(dòng)的穩(wěn)定性，希望在振動(dòng)器11的中心部分中、在垂直于其振動(dòng)幅度方向的表面上設(shè)置該重物。
附圖標(biāo)記列表1測(cè)量器2壓電驅(qū)動(dòng)器3終端基座4信息處理裝置4a操作系統(tǒng)4b信息存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)4c測(cè)量結(jié)果處理應(yīng)用4d輸入數(shù)據(jù)分析程序4e計(jì)算處理應(yīng)用4f輸出側(cè)頻率改變程序5電阻器11振動(dòng)器11a陶瓷元件11b金屬板12橡膠基座13外殼14接觸器15振動(dòng)器線纜16眼瞼17眼球21參考基座22彈簧23支撐基座
權(quán)利要求
1.一種壓力測(cè)量方法，包括令振動(dòng)裝置通過(guò)接觸裝置與被測(cè)對(duì)象相接觸，該振動(dòng)裝置連接到該接觸裝置以便與該被測(cè)對(duì)象相接觸并且通過(guò)施加電壓而被振動(dòng)，其中該被測(cè)對(duì)象具有預(yù)定的形狀并且從該被測(cè)對(duì)象在向外方向上施加壓力；通過(guò)電壓施加裝置給該振動(dòng)裝置施加電壓，該電壓施加裝置用于將交流電壓施加到該振動(dòng)裝置；通過(guò)測(cè)量裝置來(lái)測(cè)量流過(guò)該振動(dòng)裝置的電流值，該測(cè)量裝置用于測(cè)量流過(guò)該振動(dòng)裝置的電流值；以及基于所測(cè)量的電流值來(lái)計(jì)算壓力。
2.如權(quán)利要求1所述的壓力測(cè)量方法，進(jìn)一步包括基于由振動(dòng)頻率的變化而引起的所述電流值的變化，通過(guò)信息處理裝置來(lái)計(jì)算所述被測(cè)對(duì)象的共振點(diǎn)；以及基于該共振點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)的電流值來(lái)測(cè)量所述壓力。
3.一種壓力測(cè)量裝置，包括用于與被測(cè)對(duì)象相接觸的接觸裝置，其中該被測(cè)對(duì)象具有預(yù)定的形狀并且從該被測(cè)對(duì)象在向外方向上施加壓力；振動(dòng)裝置，其與該接觸裝置連接并且通過(guò)施加電壓而被振動(dòng)；電壓施加裝置，其用于給該振動(dòng)裝置施加交流電壓；測(cè)量裝置，其用于測(cè)量流過(guò)該振動(dòng)裝置的電流值；以及信息處理裝置，其用于計(jì)算對(duì)應(yīng)于由該測(cè)量裝置所測(cè)量的電流值的壓力值，其中，當(dāng)通過(guò)該電壓施加裝置把該交流電壓施加到該振動(dòng)裝置同時(shí)該振動(dòng)裝置通過(guò)該接觸裝置與該被測(cè)對(duì)象相接觸時(shí)，通過(guò)該測(cè)量裝置來(lái)測(cè)量流過(guò)該振動(dòng)裝置的該電流值，并且通過(guò)該信息處理裝置來(lái)計(jì)算該被測(cè)對(duì)象的壓力。
4.如權(quán)利要求3所述的壓力測(cè)量裝置，其中基于由振動(dòng)頻率的變化而引起的所測(cè)量的電流值的變化來(lái)計(jì)算所述被測(cè)對(duì)象的共振點(diǎn)；以及測(cè)量在該共振點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)的電流值。
5.如權(quán)利要求3或4所述的壓力測(cè)量裝置，進(jìn)一步包括支撐裝置，其中，在所述接觸裝置的可移動(dòng)區(qū)域和所述振動(dòng)裝置的可移動(dòng)區(qū)域的外部設(shè)置該支撐裝置。
6.一種眼壓計(jì)，包括接觸裝置，其用于與眼球間接接觸；振動(dòng)裝置，其與該接觸裝置相連接并且通過(guò)施加電壓而被振動(dòng)；電壓施加裝置，其用于給該振動(dòng)裝置施加交流電壓；測(cè)量裝置，其用于測(cè)量流過(guò)該振動(dòng)裝置的電流值；以及信息處理裝置，其用于計(jì)算對(duì)應(yīng)于由該測(cè)量裝置所測(cè)量的該電流值的壓力值，其中，當(dāng)通過(guò)該電壓施加裝置把該交流電壓施加到該振動(dòng)裝置同時(shí)該振動(dòng)裝置通過(guò)該接觸裝置和眼瞼與眼球相接觸時(shí)，通過(guò)該測(cè)量裝置來(lái)測(cè)量流過(guò)該振動(dòng)裝置的該電流值，并且通過(guò)該信息處理裝置來(lái)計(jì)算眼球的眼內(nèi)壓。
7.如權(quán)利要求6所述的眼壓計(jì)，其中基于由振動(dòng)頻率的變化而引起的所測(cè)量的電流值的變化來(lái)計(jì)算所述被測(cè)對(duì)象的共振點(diǎn)；以及測(cè)量在該共振點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)的電流值。
8.如權(quán)利要求6或7所述的眼壓計(jì)，進(jìn)一步包括支撐裝置，其中，在所述接觸裝置的可移動(dòng)區(qū)域和所述振動(dòng)裝置的可移動(dòng)區(qū)域的外部設(shè)置該支撐裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種壓力測(cè)量方法以及一種眼內(nèi)壓測(cè)量裝置，在該壓力測(cè)量方法中用簡(jiǎn)單的方法并且以高度可重復(fù)性測(cè)量壓力，該眼內(nèi)壓測(cè)量裝置能夠通過(guò)只與眼瞼接觸來(lái)測(cè)量眼內(nèi)壓，并且被試者自己可以執(zhí)行眼內(nèi)壓測(cè)量。所述眼內(nèi)壓測(cè)量裝置包括測(cè)量器(1)、壓電驅(qū)動(dòng)器、終端基座、信息處理裝置和電阻器。測(cè)量器(1)包括諸如雙壓電晶片型振動(dòng)器的振動(dòng)器(11)、四個(gè)橡膠基座(12)、可以與容納在其中的振動(dòng)器(11)和橡膠基座(12)一起振動(dòng)的外殼(13)以及與眼瞼(16)接觸的接觸器(14)。在眼內(nèi)壓測(cè)量中，接觸器(14)與眼瞼(16)接觸。由雙壓電晶片型振動(dòng)器來(lái)構(gòu)造振動(dòng)器(11)，其中電流根據(jù)與該振動(dòng)器相接觸的被測(cè)對(duì)象的內(nèi)壓而改變，該振動(dòng)器具有施加到其上的恒定AC電壓。通過(guò)測(cè)量在該振動(dòng)器內(nèi)流動(dòng)的電流值來(lái)測(cè)量諸如被測(cè)對(duì)象的眼內(nèi)壓的壓力。
文檔編號(hào)G01L11/00GK101026990SQ20058001260
公開(kāi)日2007年8月29日 申請(qǐng)日期2005年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月23日
發(fā)明者中井真琴, 武田樸, 內(nèi)山明彥, 簗島謙次, 藤田明宏, 吉澤周 申請(qǐng)人:學(xué)校法人早稻田大學(xué), 興和株式會(huì)社