DE60117792T2 - Vorrichtung zur messung des intraokularen druckes - Google Patents
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Description
- Erfindungsgebiet
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Aufzeichnen des Intraokulardrucks über einen Zeitraum. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Einrichtung, die zum ständigen Überwachen und Aufzeichnen von Intraokulardruck über einen längeren Zeitraum, z.B. 24 Stunden oder mehr, auf einer Kontaktlinse auf einem Auge plaziert werden kann.
- Allgemeiner Stand der Technik
- Glaukom ist eine weitverbreitete Krankheit (2–4% einer gegebenen Bevölkerung), die gekennzeichnet ist durch einen erhöhten Intraokulardruck (IOP – intraocular pressure). Dieser erhöhte IOP erzeugt einen allmählichen Verlust an peripherem Sehen.
- Es besteht deshalb eine Notwendigkeit, ausführliches Wissen über IOP in Glaukompatienten zu haben, um zum Bilden neuer Therapien eine zuverlässige Diagnose zur Verfügung zu stellen.
- Aus US-Patent Nr. 5,179,953 ist ein Intraokulardruck-Aufzeichnungssystem bekannt, hergestellt aus einer skleralen Kontaktlinse, umfassend einen Druckwandler mit einem Halbleiterdehnungsmeßstreifen, der die Sklera in einer festen Position eindrückt. Dies führt zu einer festen Vertiefungsverbindung des Meßstreifens mit der Sklera.
- Das US-Patent Nr. 4,089,329 offenbart ein Intraokulardruck-Aufzeichnungssystem, das aus einem Träger, z.B. einem Ring, hergestellt ist, der einen Druckwandler mit planarer Fläche umfaßt, der dafür ausgelegt ist, einen Abschnitt der skleralen Oberfläche zusammenzudrücken (abzuflachen).
- Aus US-Patent Nr. 4,922,913 ist ein Intraokulardruck-Aufzeichnungssystem bekannt, das aus einer halbstarren Kontaktlinse hergestellt ist, die einen Druckwandler, z.B. einen piezoelektrischen Dehnungsmeßstreifen enthält, der eine planare Oberfläche aufweist, die einen zentralen Abschnitt der Hornhaut abflacht.
- Aus der Veröffentlichung mit dem Titel "Intraocular pressure measurement with instrumented contact lenses, Investigative Ophthalmology", Apr. 1974, S. 299–302, Bd. 13, Nr. 4, ist ein Intraokulardruck-Aufzeichnungssystem bekannt, das aus einer Kontaktlinse hergestellt ist, auf der ein Dehnungsmeßstreifen in einem Meridionalwinkel des corneoskleralen Limbus plaziert ist, um Winkeländerungen zu messen. Diese Druckmessung basiert auf der theoretisch vorhergesagten Korrelation zwischen IOP und Winkeländerungen.
- Aus der Veröffentlichung mit dem Titel "A scleral buckle pressure gauge for continuous monitoring of Intraocular pressure", Myron et al., International Ophthalmology 2, 3: 11–17 (1980), ist ein implantierbarer Druckmeßstreifen mit veränderlichem Widerstand bekannt, der aus einem Streifen hergestellt ist, der von einem Chirurgen an der Peripherie der Sklera plaziert und darum angebracht werden muß.
- Aus der Veröffentlichung mit dem Titel "Distensibility mesurements of the rabbit eye", Tittel & Richards, Investigative Ophthalmology, 1971, Bd. 10, Nr. 10, 800–809, ist die Verwendung eines Umfangsmeßstreifens vom gleichen Typ des Buckeldruckstreifens bekannt, der bei Hasen implantiert wurde.
- Ein Intraokulardrucksensor gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus WO 9809564 bekannt.
- Die gegenwärtig verwendeten Einrichtungen sind entweder für den Patienten zu aggressiv oder nicht präzise genug oder machen es erforderlich, vor dem Testen das Auge des Patienten lokal zu anästhesieren und/oder zu operieren.
- Es besteht somit gegenwärtig ein Bedarf an einem komfortablen und präzisen Testen, das gleichzeitig keinen Arzt erfordert.
- Die vorliegende Erfindung ist darauf abgestellt, die oben erwähnten Anforderungen zu erfüllen. Sie betrifft ein Intraokulardruck-Aufzeichnungssystem, das eine weiche Kontaktlinse und einen an der Kontaktlinse befestigten aktiven Dehnungsmeßstreifen umfaßt, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß der aktive Dehnungsmeßstreifen eine Kreisbogengestalt aufweist und sich um die Mitte der weichen Kontaktlinse herum befindet. Diese besondere Konfiguration gestattet das sehr präzise Messen von sphärischen Verformungen des Augapfels, die zum IOP in Beziehung stehen.
- Die Verwendung des Gegenstands der vorliegenden Erfindung gestattet eine präzisere Messung des Augapfels und somit des IOP. Aufgrund der Tatsache, daß der Dehnungsmeßstreifen mit dem Auge nicht in direktem Kontakt steht, fühlt sich der Patient zudem sehr komfortabel und seine Sicht bleibt fast vollständig ohne Beeinträchtigung. Tatsächlich fühlt er sich so ähnlich wie eine Person, die übliche Kontaktlinsen trägt.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der aktive Dehnungsmeßstreifen einen Widerstandsmetall, wobei der Meßstreifenwiderstand entsprechend der Meßstreifenverformung variiert.
- Bevorzugt ist der aktive Dehnungsmeßstreifen ein durchgehendes Longitudinalelement, z.B. ein Draht oder ein in Mikrotechnik hergestelltes Objekt (MEMS), die zu einem Foliendehnungsmeßstreifen führen, auf dem eine Metallschicht auf einem Substrat (z.B. Polyimid) abgeschieden oder laminiert und durch Naß- oder Trockenätzung zu einer gewünschten Konfiguration (Gitter) strukturiert wird.
- Der Drahtdurchmesser kann zwischen 0,01 mm und 0,1 mm umfassen.
- MEMS-Meßstreifen werden entsprechend von integrierten Schaltungsherstellungsprozessen hergestellt, wobei diese Technik die folgenden Vorteile bietet: Jeder einzelne Parameter des Dehnungsmeßstreifens kann sehr präzise gesteuert werden (z.B. Dicke der metallischen Dehnungsmeßstreifenschicht), und auch das Design des Gitters kann mit einer Präzision von etwa 1 μm realisiert werden und liefert die Möglichkeit, wirklich spezifische Meßstreifen aufzubauen. Zudem ist der Prozeß vollständig und leicht reproduzierbar.
- Als Material, das für die Meßstreifen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, können wir Polyimid als Substrat und Platin als Metallschicht anführen, doch könnte jede Art von Widerstandsmaterial sowie Halbleiter oder Widerstandspolymer verwendet werden. Polyimid als Substrat ist wirklich geeignet, da es wohlbekannt und in der MEMS-Technologie verwendet wird und biokompatibel ist, sowie Platin, das ebenfalls einen guten Dehnungsmeßstreifenfaktor aufweist.
- Für einen Druckmeßstreifen mit veränderlichem Widerstand muß, damit man eine präzisere Messung hat, der Meßstreifenwiderstand maximiert werden und sein Gitterbereich muß alle Zonen abdecken, die überwacht werden müssen. Bei der vorliegenden Erfindung kann dies dadurch erreicht werden, daß das Longitudinalelement in mehrere Abschnitte gefaltet wird, die parallel zueinander angeordnet sind.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform bildet der aktive Meßstreifen fast einen ganzen Kreis.
- Mehrere aktive Meßstreifen können auf der Kontaktlinse plaziert werden. Sie können aus mehreren Kreisbogenabschnitten bestehen, die entlang des gleichen Umfangs plaziert sind, oder sie bestehen aus mehreren konzentrischen Kreisen.
- Bei einer weiteren Ausführungsform umfaßt das Intraokulardruck-Aufzeichnungssystem weiterhin passive Dehnungsmeßstreifen zur Wärmekompensation, die bevorzugt eine allgemeine Kreisbogengestalt aufweisen, aus einem durchgehenden Meridionalelement hergestellt und derart plaziert sind, daß mehrere ihrer Abschnitte radial angeordnet sind, d.h. ihre Richtung kreuzt die Linsenmitte C. Eine derartige Konfiguration führt zu einer präziseren Messung.
- Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Intraokulardruck-Aufzeichnungssystem vier Meßstreifen in einer Wheatstone-Brückenkonfiguration, z.B. sind zwei aktive Meßstreifen und zwei passive alternativ auf der Brücke plaziert.
- Der oder die aktiven Meßstreifen können in einer beliebigen Entfernung von der Mitte der Kontaktlinse plaziert sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der aktive Meßstreifen so geformt, daß er auf dem corneoskleralen Limbus plaziert werden kann, der eine Zone darstellt, wo Änderungen beim IOP eine maximale Hornhautverformung induzieren.
- Der oder die Meßstreifen können über ein beliebiges Verfahren an der Linse fixiert sein. Sie können zuerst an einem Substrat fixiert werden, das dann an der Linse fixiert wird, oder sie können direkt an der Linse fixiert werden.
- Die Datenübertragung mit der/den Meßstreifen kann durch Verwendung einer Drahtübertragung oder (bevorzugt) eines Funkübertragungssystems bewerkstelligt werden.
- Zusätzlich zu der oder den Meßstreifen kann die Kontaktlinse auch andere Meßeinrichtungen wie etwa einem ElectroRetinoGraph oder einen chemischen Analysesensor umfassen.
- Ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus den folgenden ausführlichen Beispielen zusammen mit den Zeichnungen. Es zeigen:
-
1 ein erstes Intraokulardruck-Aufzeichnungssystem gemäß der Erfindung, -
2 ein zweites Intraokulardruck-Aufzeichnungssystem gemäß der Erfindung, -
3 ein drittes Intraokulardruck-Aufzeichnungssystem gemäß der Erfindung, -
4 einen Dehnungsmeßstreifen, der mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, -
5 einen weiteren Dehnungsmeßstreifen, der mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, -
6 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Intraokulardruck-Aufzeichnungssystems gemäß der Erfindung mit einem eingebetteten Telemetriesystem und extrakorporalen Empfangseinheiten. - Wie in
1 bis3 gezeigt umfaßt das Intraokulardruck-Aufzeichnungssystem eine weiche Kontaktlinse1 mit einem um die Linsenmitte C herum angeordneten kreisförmigen aktiven Dehnungsmeßstreifen2 . Der aktive Dehnungsmeßstreifen2 weist einen durchgehenden Längsdraht auf, der derart gefaltet ist, daß mehrere seiner Abschnitte3 parallel zueinander und deshalb konzentrisch verlaufen. Beide Enden4 des Drahtes sind über ein Datenübertragungssystem (nicht dargestellt) verbunden. Die Übertragung kann über ein Funktelemetriesystem erreicht werden. -
2 und3 veranschaulichen eine weitere bevorzugte Einrichtung ähnlich der von1 , aber mit vier Meßstreifen in einer Wheatstone-Brückenkonfiguration, z.B. sind zwei aktive Meßstreifen und zwei passive alternativ auf der Brücke plaziert. Die passiven Dehnungsmeßstreifen5 weisen einen durchgehenden Draht auf, der zu mehreren Abschnitten7 gefaltet ist, die radial angeordnet sind, d.h. ihre Richtung kreuzt die Linsenmitte C. Die Drahtabschnitte von aktiven und passiven Meßstreifen können sehr nahe beieinanderliegen, um den Meßstreifenbereich zu minimieren, oder mehr beabstandet sein, um Wärmeaustausche und Meßstreifenbereich zu maximieren.3 zeigt eine Konfiguration mit einem recht großen passiven Meßstreifenbereich mit Drahtabschnitten, die zu mehr Blöcken6 gruppiert sind. Bei derartigen Konfigurationen (2 und3 ) messen die zwei aktiven Dehnungsmeßstreifen2 eine Art von Dehnung (die stärkste) und verdoppeln die Empfindlichkeit der Messung auf der Wheatstone-Brücke. Die beiden passiven Dehnungsmeßstreifen5 messen eine andere Art von Dehnung (die schwächste) und kompensieren eine thermische Ableitung, wobei aktive und passive Meßstreifen ohne ausgeübte Beanspruchung den gleichen Widerstandswert aufweisen. -
4 veranschaulicht einen Dehnungsmeßstreifen8 , der aus einem Draht10 hergestellt ist, und5 veranschaulicht einen weiteren Dehnungsmeßstreifen9 (MEMS) mit seinem Gitter11 , das gemäß einem Mikrofertigungsprozeß hergestellt ist. -
6 zeigt das vereinfachte Blockschaltbild einer bevorzugten Konfiguration des ganzen Systems mit einem eingebetteten Telemetriesystem und extrakorporalen Empfangseinheiten. Die Kontaktlinse umfaßt den Sensor, also aktive 2 und passive 5 Meßstreifen in einer Wheatstone-Brückenkonfiguration, einen leistungsarmen Transponder12 und eine Schleifenantenne13 . Bestromung und Kommunikation erfolgen kontaktlos zwischen dem Transponder und einer extrakorporalen mobilen Abfrageeinheit (MIU – mobile interrogation unit)14 über gekoppelte Schleifenantennen. Die MIU beliefert den Sensor mit Energie und schickt die empfangenen Transponderdaten über eine zweite HF-Strecke an den stationären Datenempfänger (SDR – stationary data receiver)15 weiter. Der SDR schließt den Überwachungsaufbau ab. Er speichert und zeigt die empfangenen Daten an.
Claims (14)
- Intraokulardruck-Aufzeichnungssystem, das eine weiche Kontaktlinse (
1 ) wie eine Silikonkontaktlinse und einen an der Kontaktlinse (1 ) befestigten aktiven Dehnungsmeßstreifen (2 ) umfaßt, wobei der aktive Dehnungsmeßstreifen (2 ) in einer Entfernung von der Mitte (C) der Kontaktlinse plaziert ist, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß der aktive Dehnungsmeßstreifen (2 ) mit dem Auge nicht in direktem Kontakt steht und einen Abschnitt mit einer Kreisbogengestalt umfaßt, der sich um die Mitte (C) der Kontaktlinse herum befindet. - Intraokulardruck-Aufzeichnungssystem nach Anspruch 1, wobei der aktive Dehnungsmeßstreifen (
2 ) aus einem Widerstandsmaterial wie etwa einem Metall oder einer Legierung besteht. - Intraokulardruck-Aufzeichnungssystem nach Anspruch 2, wobei der aktive Dehnungsmeßstreifen (
2 ) ein durchgehendes Longitudinalelement ist. - Intraokulardruck-Aufzeichnungssystem nach Anspruch 3, wobei das durchgehende Longitudinalelement derart plaziert ist, daß mehrere seiner Abschnitte (
3 ) parallel zueinander angeordnet sind. - Intraokulardruck-Aufzeichnungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, weiterhin mit einem passiven Dehnungsmeßstreifen (
5 ). - Intraokulardruck-Aufzeichnungssystem nach Anspruch 5, wobei der passive Dehnungsmeßstreifen (
5 ) eine allgemeine Kreisbogengestalt aus einem durchgehenden Meridionalelement aufweist, das derart plaziert ist, daß mehrere seiner Abschnitte (7 ) radial angeordnet sind. - Intraokulardruck-Aufzeichnungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei der aktive Dehnungsmeßstreifen (
2 ) gestaltet ist, um an dem corneoskleralen Limbus plaziert zu werden. - Intraokulardruck-Aufzeichnungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7 mit einem drahtlosen Telemetriesystem (
12 –15 ) zur Datenübertragung mit dem/den Dehnungsmeßstreifen (2 ,5 ). - Intraokulardruck-Aufzeichnungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, wobei mindestens eines des durchgehenden Longitudinal- oder Meridionalelements in Mikrotechnik hergestellt ist.
- Intraokulardruck-Aufzeichnungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, wobei mindestens eines des durchgehenden Longitudinal- oder Meridionalelements ein Draht ist.
- Intraokulardruck-Aufzeichnungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, wobei die Kontaktlinse (
1 ) weiterhin andere Meßeinrichtungen wie einen ElectroRetinoGraph oder einen chemischen Analysesensor umfaßt. - Intraokulardruck-Aufzeichnungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, wobei es mehrere aktive Meßstreifen (
2 ) umfaßt. - Intraokulardruck-Aufzeichnungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 12, wobei es mehrere passive Meßstreifen (
5 ) umfaßt. - Intraokulardruck-Aufzeichnungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 13, wobei es vier Meßstreifen in einer Wheatstone-Brückenkonfiguration umfaßt, wie etwa zwei aktive Meßstreifen und zwei passive, die alternativ auf der Brücke plaziert sind.
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