KR102764610B1 - 비접촉식 안압 측정 장치 - Google Patents
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Abstract
압축 공기의 분사에 의한 진동을 억제할 수 있는 비접촉식 안압 측정 장치가 개시된다. 상기 비접촉식 안압 측정 장치는, 실린더(50) 내에서 슬라이딩 운동하여 압축 공기를 생성하기 위한 제1 피스톤(52); 상기 실린더(50)에서 생성된 압축 공기를 피검안으로 분사하는 분사 노즐(54); 상기 제1 피스톤(52)을 전진 구동시키기 위한 구동력을 생성하는 제1 솔레노이드(60); 상기 실린더(50)에 고정 장착되는 제2 솔레노이드(70); 및 상기 제2 솔레노이드(70)에 의해 구동되며, 상기 제1 피스톤(52)의 전진 구동에 의한 압축 공기의 분사에 의해 발생하는 진동을 상쇄하도록, 제1 피스톤(52)의 반대 방향으로 후진 구동되는 제2 피스톤(72)을 포함하는 비접촉식 안압 측정 장치를 포함한다.
Description
본 발명은 비접촉식 안압 측정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 압축 공기의 분사에 의한 진동을 억제할 수 있는 비접촉식 안압 측정 장치에 관한 것이다.
안압(Intraocular Pressure; IOP)은, 안구의 각막과 수정체 사이에 채워지는 액체인 방수(Aqueous humor)에 의해 안구에 작용하는 압력으로서, 정상 안압의 크기는 약 10 내지 21 mmHg이다. 정상적인 안압은 안구의 형태와 기능을 유지하는 역할을 하지만, 방수의 생성과 배출에 이상이 발생하여, 안압이 비정상적으로 커지면, 망막의 시신경 섬유층을 손상시키거나, 녹내장과 같은 중증 질병을 유발하여, 시력을 잃게 되는 경우도 있다. 따라서, 정확한 안압 측정은 안과 질환의 조기 발견과 치료에 매우 중요하다.
안압을 측정하기 위한 안압계(tonometer)는, 장치의 일부와 각막의 직접 접촉 여부에 따라, 접촉식과 비접촉식으로 구분된다. 대표적인 접촉식 안압계는 골드만 압평 안압계(Goldmann Applanation Tonometer: GAT)로서, 프리즘이 내장된 탐색침(Probe)으로 각막 중심부를 누른 뒤, 각막의 표면이 편평화된 상태(압평)에 도달했을 때, 작용하는 힘을 측정한다. GAT는 측정 원리가 명확하고, 다른 방법으로 측정된 안압값의 정확도를 평가하기 위한 표준 장치로 사용되고 있으나, 안압 검사를 위해, 각막의 점안 마취가 필요하고, 검사 중에 장치 일부가 안구에 접촉되므로, 피검사자에게 공포심과 불쾌감을 유발하는 단점이 있다.
비접촉식 안압계(Noncontact type Tonometer: NCT)는, 솔레노이드 및 피스톤 구동에 의해 압축된 공기를 각막으로 분사하여, 공기 압력으로 각막의 일정 면적을 누르고(통상, ‘압평’이라 한다), 압평에 소요되는 시간과 가해진 공기 압력으로부터 안압을 산출한다. NCT는 점안 마취가 불필요하고, 검사가 순간적으로 이루어지며, 측정된 안압의 정확도가 우수한 장점이 있다. 도 1은 통상적인 비접촉식 안압계의 구조를 보여주는 도면이다. 통상적인 비접촉식 안압계는, 얼라인먼트(alignment) 관찰계, 압평 관찰계, 압축 공기 발생부 및 제어부를 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 얼라인먼트 관찰계는, 피검안(E)의 시선을 고정하기 위하여 시선 유도광을 조사하는 응시 투영 광원(12), 피검안(E)으로 얼라인먼트 광을 조사하는 얼라인먼트 광원(14), 상기 시선 유도광을 피검안(E) 방향으로 반사하며, 피검안(E)으로부터 반사된 얼라인먼트 광을 투과시키는 반사 미러(16) 및 피검안(E)에서 반사된 얼라인먼트 광을 검출하는 광검출 소자(18)를 포함한다. 압평 관찰계는, 피검안(E)의 각막으로 압평 측정광을 조사하는 압평 광원(20), 및 상기 각막의 변형 상태에 따라 다른 강도로 각막에서 반사되는 압평 측정광을 검출하는 광검출기(22)를 포함한다. 압축 공기 발생부는, 피스톤(38)을 구동하는 솔레노이드(30), 상기 피스톤(38)의 구동에 의해 압축 공기를 생성하고, 생성된 압축 공기를 피검안(E)으로 분사하는(air-puffing) 분사 노즐(36)이 장착된 실린더(32), 및 상기 실린더(32)에서 분사되는 압축 공기의 공기압을 검출하는 압력 센서(34)를 포함한다. 제어부(40)는, 상기 솔레노이드(30)를 통해 피스톤(38)의 구동을 제어하여 압축 공기의 공급을 조절하고, 상기 광검출기(22)로부터 검출된 각막의 변형 상태, 상기 압력 센서(34)에서 검출된 압축 공기의 압력 등을 입력 받아, 피검안(E)의 안압을 산출한다.
상술한 바와 같이, 통상적인 비접촉식 안압계에 있어서는, 솔레노이드(30)의 구동으로 발생하는 외력에 의해 피스톤(38)을 구동시켜 압축 공기를 생성시키고, 이를 순간적으로 분사하여(air-puffing), 각막을 압평시키고, 각막의 변형 상태를 검출한다. 그러나, 솔레노이드(30)를 구동시켜 강한 압력의 압축 공기를 순간적으로 분사하면, 압축 공기의 분사에 의해 비접촉식 안압계가 진동하여 흔들리므로, 각막의 변형 상태 검출(Tracking) 및 데이터 측정에 오차가 발생할 수 있다.
본 발명의 목적은, 압축 공기의 분사에 의한 진동을 억제하여 안정성을 향상시킬 수 있는 비접촉식 안압 측정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 진동 없이 압축 공기를 분사하여, 각막의 변형 상태 검출 및 안압 측정 정확도를 향상시킬 수 있는 비접촉식 안압 측정 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 실린더(50) 내에서 슬라이딩 운동하여 압축 공기를 생성하기 위한 제1 피스톤(52); 상기 실린더(50)에서 생성된 압축 공기를 피검안으로 분사하는 분사 노즐(54); 상기 제1 피스톤(52)을 전진 구동시키기 위한 구동력을 생성하는 제1 솔레노이드(60); 상기 실린더(50)에 고정 장착되는 제2 솔레노이드(70); 및 상기 제2 솔레노이드(70)에 의해 구동되며, 상기 제1 피스톤(52)의 전진 구동에 의한 압축 공기의 분사에 의해 발생하는 진동을 상쇄하도록, 제1 피스톤(52)의 반대 방향으로 후진 구동되는 제2 피스톤(72)을 포함하는 비접촉식 안압 측정 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 비접촉식 안압 측정 장치는, 압축 공기의 분사에 의한 진동을 억제하여, 안정성을 향상시킬 수 있고, 각막의 변형 상태 검출 및 안압 측정 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 통상적인 비접촉식 안압계의 구조를 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 안압 측정 장치의 구조를 보여주는 도면.
도 3 및 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 안압 측정 장치의 동작 상태를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 비접촉식 안압 측정 장치에 있어서, 제1 솔레노이드(60) 및 제2 솔레노이드(70)의 작동 상태를 설명하기 위한 그래프.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 안압 측정 장치의 구조를 보여주는 도면.
도 3 및 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 안압 측정 장치의 동작 상태를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 비접촉식 안압 측정 장치에 있어서, 제1 솔레노이드(60) 및 제2 솔레노이드(70)의 작동 상태를 설명하기 위한 그래프.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명한다. 이하의 설명 및 도면에서, 본 발명에 직접 관련되지 않은 비접촉식 안압 측정 장치의 구성 요소에 대하여는 구체적인 설명 및 도시를 생략하였다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 안압 측정 장치의 구조를 보여주는 도면이고, 도 3 및 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 안압 측정 장치의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다. 도 2 내지 4에 있어서, 지면의 좌측에서 우측으로 이동하는 것을 “전진”이라 하고, 지면의 우측에서 좌측으로 이동하는 것을 “후진”이라 한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 비접촉식 안압 측정 장치는, 실린더(50) 내에서 슬라이딩 운동하여 압축 공기를 생성하기 위한 제1 피스톤(52), 상기 실린더(50)에서 생성된 압축 공기를 피검안으로 분사하는 분사 노즐(54), 상기 제1 피스톤(52)을 전진 구동시키기 위한 구동력을 생성하는 제1 솔레노이드(60), 상기 실린더(50)에 고정 장착되는 제2 솔레노이드(70), 및 상기 제2 솔레노이드(70)에 의해 구동되는 제2 피스톤(72)를 포함한다.
상기 실린더(50), 제1 피스톤(52), 분사 노즐(54) 및 제1 솔레노이드(60)는 통상의 비접촉식 안압 측정 장치에 사용되는 공지의 구성 요소이다. 상기 실린더(50)의 내부에는, 제1 솔레노이드(60)의 구동력에 의해 왕복 슬라이딩 구동되는 제1 피스톤(52)이 장착되어 있으며, 상기 제1 피스톤(52)의 왕복 슬라이딩 구동에 의해 실린더(50) 내부의 공기가 압축되어 압축 공기가 생성되고, 생성된 압축 공기는 분사 노즐(54)을 통해 피검안으로 분사된다. 상기 실린더(50) 및 제1 피스톤(52)은 공기를 압축할 수 있는 다양한 형상을 가질 수 있으며, 예를 들면 원통 형상을 가질 수 있다.
상기 제1 솔레노이드(60)는 제1 피스톤(52)을 왕복 슬라이딩 구동시킬 수 있는 통상의 솔레노이드일 수 있고, 예를 들면, 회전 구동되는 로터리 솔레노이드(rotary solenoid)일 수 있다. 상기 제1 솔레노이드(60)의 회전 운동을 제1 피스톤(52)의 왕복 슬라이딩 운동으로 전환하는 것은 통상의 다양한 동력 전달 수단으로 구현될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 솔레노이드(60)의 회전 구동력은 구동축(62)를 통해 제1 피스톤(52)으로 전달될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 솔레노이드(60)의 회전부 일단에 구동축(62)의 일단이 결합되고, 상기 구동축(62)의 다른 일단이 제1 피스톤(52)의 후단에 피봇(pivot)식으로 결합된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 솔레노이드(60)가 180도 회전하면, 상기 제1 솔레노이드(60)에 결합된 구동축(62)의 일단이 회전하면서 전진하여, 제1 피스톤(52)을 전진 구동시킨다. 이후, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 솔레노이드(60)가 180도 더욱 회전하면, 상기 제1 솔레노이드(60)에 결합된 구동축(62)의 일단이 회전하면서 후퇴하여, 제1 피스톤(52)을 후진 구동시켜, 도 2에 도시된 원래의 위치로 복귀된다.
상기 제2 솔레노이드(70)는 실린더(50)에 고정 장착되고, 상기 제1 피스톤(52)의 전진 구동에 의한 압축 공기의 분사(air-puffing)에 의해 발생하는 힘, 즉, 진동을 상쇄하도록, 제2 피스톤(72)을 제1 피스톤(52)의 반대 방향으로 후진 구동시킨다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 실린더(50)에는 고정 플레이트(80)가 장착되고, 상기 고정 플레이트(80)에 제2 솔레노이드(70)가 고정 장착될 수 있다. 상기 제2 피스톤(72)의 후진 구동 거리(d)는 제2 피스톤(72)의 크기, 무게 등에 따라 달라질 수 있으나, 바람직하게는 10 내지 50 mm, 더욱 바람직하게는 20 내지 40 mm, 예를 들면 30 mm이다. 상기 제2 솔레노이드(70)는 제2 피스톤(72)을 후진 슬라이딩 구동시킬 수 있는 통상의 솔레노이드일 수 있고, 예를 들면, 리니어 솔레노이드(linear solenoid)일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 안압 측정 장치에 있어서는, 제어부(40)를 통해, 상기 제1 솔레노이드(60)의 구동력을 제어하여, 제1 피스톤(52)의 전진 구동력 및 그에 의한 압축 공기의 분사 압력을 조절한다. 따라서, 상기 제어부(40)를 통해, 상기 제2 솔레노이드(70)의 후진 구동력을 적절히 제어하면, 제1 피스톤(52)의 전진 구동력 및 그에 의한 압축 공기의 분사 압력이 상쇄되도록, 제2 피스톤(72)을 제1 피스톤(52)의 반대 방향으로 후진 구동시킬 수 있다.
따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 솔레노이드(60)를 구동시켜, 제1 피스톤(52)을 전진 구동시키고, 압축 공기를 분사하면서, 동시에, 제2 솔레노이드(70)를 구동시켜, 제2 피스톤(72)을 후진 구동시키면, 제1 피스톤(52)의 전진 구동 및 압축 공기의 분사에 의해 발생하는 진동을 상쇄시킬 수 있다.
도 2 내지 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 피스톤(72)의 일단에는 제2 피스톤(72)의 후진 구동을 제한하는 스토퍼(74, stopper)가 장착된다. 상기 스토퍼(74)는 안압 측정 장치의 고정 프레임, 예를 들면, 제2 솔레노이드(70)의 일단에 의해 구동이 제한되어, 제2 피스톤(72)이 소정 거리, 예를 들면, 상기 제2 피스톤(72)의 후진 구동 거리(d) 이상으로 이동하지 못하도록 하는 역할을 한다.
또한, 필요에 따라, 상기 스토퍼(74)와 안압 측정 장치의 고정 프레임, 예를 들면, 제2 솔레노이드(70)의 일단의 사이에는 복귀 스프링(76, return spring)이 장착되어 있을 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제2 솔레노이드(70)의 구동에 의해 제2 피스톤(72)이 후진 구동되면, 상기 제2 피스톤(72)에 고정 장착된 스토퍼(74)도 후진 구동되고, 고정된 제2 솔레노이드(70)의 일단과 후진 구동되는 스토퍼(74) 사이에 위치하는 복귀 스프링(76)이 압축되면서, 제2 피스톤(72)의 후진 구동이 제한된다.
이와 같은 상태에서, 제2 솔레노이드(70)의 구동이 정지되면, 즉, 제2 피스톤(72)을 후진 구동시키는 힘이 없어지면, 도 4에 도시된 바와 같이, 압축된 복귀 스프링(76)이 원래의 형태로 복원되면서, 복귀 스프링(76)의 복원력에 의해, 제2 피스톤(72)이 전진 구동하여, 원래의 위치로 복원(return)된다.
상기 제2 피스톤(72)의 후진 구동은 제2 솔레노이드(70)의 작동에 의해 급격히 발생하므로, 제1 솔레노이드(60)의 구동에 의해 발생하는 진동을 상쇄시키지만, 상기 제2 피스톤(72)의 전진, 즉, 복귀 구동은, 복귀 스프링(76)의 복원력에 의해 상대적으로 천천히 발생하므로, 안압 측정 장치의 측정을 방해하는 진동을 유발하지는 않는다.
도 5는 본 발명에 따른 비접촉식 안압 측정 장치에 있어서, 제1 솔레노이드(60) 및 제2 솔레노이드(70)의 작동 상태를 설명하기 위한 그래프이다. 도 5에 있어서, 가로축은 작동 시간, 세로축은 동작 전압을 나타낸다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 솔레노이드(60)는 1단계 가속 단계 및 2단계 압축 공기 분사(air-puffing) 단계의 2단계로 동작된다. 1단계(가속 단계)는 제1 피스톤(52)이 충분한 가속도로 공기를 압축할 수 있도록, 제1 피스톤(52)의 가속도를 소정 가속도 이상으로 증가시키기 위하여, 공기 압축 없이 소정의 느린 가속도로 제1 피스톤(52)을 구동시키는 단계이다. 2단계는 압축 공기 분사 단계로서, 1단계의 가속도 보다 높은 가속도로 제1 피스톤(52)을 구동시켜 압축 공기를 분사하는 단계이며, 이때 안압 측정 장치에 진동이 발생한다. 이와 같이, 제1 솔레노이드(60)가 2단계의 압축 공기 분사 단계로 동작할 때, 제1 솔레노이드(60)의 동작에 의해 발생하는 힘(진동)을 상쇄시키도록, 제2 솔레노이드(70)가 제2 피스톤(72)를 구동시켜, 압축 공기 분사에 의해 발생하는 진동을 상쇄시킨다.
본 발명에 따른 비접촉식 안압 측정 장치는, 제1 솔레노이드(60)에서 발생되는 외력을 반작용 힘을 발생시켜 제거함으로써, 진동을 억제하면서 압축 공기를 분사한다. 따라서. 본 발명에 따른 비접촉식 안압 측정 장치는, 장치의 동작 안정성을 향상시킬 수 있고, 각막의 변형 상태 검출 및 안압 측정 정확도를 향상시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면과 예시적인 실시예들을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 도면에 도시된 내용 및 상술한 실시예들로 한정되지 않는다. 하기 청구항에서 이해를 돕기 위하여 도면 부호를 표기하였으나, 하기 청구항의 범위는 도면 부호 및 도면에 도시된 내용에 한정되지 않고, 예시적인 실시예의 변형들, 등가의 구성들 및 기능들을 모두 포괄하도록 해석되어야 한다.
Claims (5)
- 실린더(50) 내에서 슬라이딩 운동하여 압축 공기를 생성하기 위한 제1 피스톤(52);
상기 실린더(50)에서 생성된 압축 공기를 피검안으로 분사하는 분사 노즐(54);
상기 제1 피스톤(52)을 전진 구동시키기 위한 구동력을 생성하는 제1 솔레노이드(60);
상기 실린더(50)에 고정 장착되는 제2 솔레노이드(70); 및
상기 제2 솔레노이드(70)에 의해 구동되며, 상기 제1 피스톤(52)의 전진 구동에 의한 압축 공기의 분사에 의해 발생하는 진동을 상쇄하도록, 제1 피스톤(52)의 반대 방향으로 후진 구동되는 제2 피스톤(72)을 포함하는 비접촉식 안압 측정 장치. - 제1항에 있어서, 상기 제1 솔레노이드(60)는 로터리 솔레노이드이고, 상기 제2 솔레노이드(70)는 리니어 솔레노이드인 것인, 비접촉식 안압 측정 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제2 피스톤(72)의 일단에는 제2 피스톤(72)의 후진 구동을 제한하는 스토퍼(74)가 장착되는 것인, 비접촉식 안압 측정 장치.
- 제3항에 있어서, 상기 스토퍼(74)와 안압 측정 장치의 고정 프레임 사이에는 복귀 스프링(76)이 장착되어 있고,
상기 제2 솔레노이드(70)의 구동에 의해 제2 피스톤(72)이 후진 구동되면, 상기 제2 피스톤(72)에 고정 장착된 스토퍼(74)도 후진 구동되고, 상기 복귀 스프링(76)이 압축되면서, 제2 피스톤(72)의 후진 구동이 제한되며,
상기 제2 솔레노이드(70)의 구동이 정지되면, 압축된 복귀 스프링(76)이 원래의 형태로 복원되면서, 복귀 스프링(76)의 복원력에 의해, 제2 피스톤(72)이 전진 구동하여, 원래의 위치로 복원되는 것인, 비접촉식 안압 측정 장치. - 제1항에 있어서, 상기 제1 솔레노이드(60)는 1단계 가속 단계 및 2단계 압축 공기 분사 단계의 2단계로 동작되고, 1단계 가속 단계는 제1 피스톤(52)의 가속도를 소정 가속도 이상으로 증가시키기 위하여, 공기 압축 없이 소정의 가속도로 제1 피스톤(52)을 구동시키는 단계이고, 2단계는 1단계의 가속도 보다 높은 가속도로 제1 피스톤(52)을 구동시켜 압축 공기를 분사하는 단계이며,
상기 제1 솔레노이드(60)가 2단계의 압축 공기 분사 단계로 동작할 때, 제2 솔레노이드(70)가 제2 피스톤(72)를 구동시켜, 압축 공기 분사에 의해 발생하는 진동을 상쇄시키는 것인, 비접촉식 안압 측정 장치.
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