close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY14455

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2011.06.30
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
A 61B 3/02
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ
КОНТРАСТНОЙ И ЦВЕТОВОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ГЛАЗА
(21) Номер заявки: a 20090152
(22) 2009.02.05
(43) 2009.08.30
(71) Заявитель: Белорусский государственный университет (BY)
(72) Авторы: Федоров Юрий Германович; Дунай Валерий Иванович; Мирошниченко Игорь Федорович (BY)
(73) Патентообладатель:
Белорусский
государственный университет (BY)
BY 14455 C1 2011.06.30
BY (11) 14455
(13) C1
(19)
(56) ВОЛКОВ В.В. и др. Эргономика зрительной деятельности человека. - Ленинград: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1989. - C. 90-91.
BY a20080245, 2008.
BY a20080617, 2008.
RU 2245096 C1, 2005.
UA 66125 A, 2004.
SU 1145991 A, 1985.
US 5216458 A, 1993.
US 5430510 A, 1995.
(57)
Устройство для определения величины контрастной и цветовой чувствительности глаза, содержащее объектив, осветитель, механизм смены тест-объектов, демонстрационный
экран, блок питания, пульт дистанционного управления, блок тест-объектов с оптотипами,
геометрические параметры которых соответствуют международным стандартам, установленным для определения остроты зрения, отличающееся тем, что блок тест-объектов содержит четыре комплекта оптотипов черного, синего, зеленого и красного цвета, при этом
в каждом из комплектов контрастность оптотипов уменьшается от максимального значения, близкого к единице, до минимальной величины, при которой здоровый глаз еще способен идентифицировать оптотипы, а длина волны окраски цветных оптотипов равна
длине волны максимальных значений спектральных характеристик фоторецепторов сетчатки глаза, реагирующих на соответствующие цвета.
Фиг. 3
Изобретение относится к медицине и предназначено для использования в офтальмологии.
Впервые устройства для определения контрастной чувствительности глаза были запатентованы в США [1, 2]. В первом случае [1] это устройство представляет собою решетку,
BY 14455 C1 2011.06.30
образованную чередующимися светлыми и черными вертикальными полосами, частота
которых увеличивается слева направо, а контрастность уменьшается сверху вниз. Второе
устройство [2] представляет собою проекционный аппарат, который демонстрирует на
экране построенные в таком же порядке, как и в первом аналоге, полосы, но в отличие от
первого аналога они ограничены кругами, в пределах которых эти полосы повернуты под
различными углами. В этих устройствах определяется только качественная характеристика контрастной чувствительности глаза, что не позволяет практическому врачу-окулисту
сопоставлять полученные результаты с понятными количественными критериями оценки
остроты зрения. Кроме того, при реализации этой методики с помощью запатентованных
устройств необходимо строить частотно-контрастные характеристики глаза, для чего окулисту требуются определенные навыки и достаточно большое время - 15-20 мин. Последний фактор делает невозможным применение названных устройств в условиях
государственной поликлиники, где окулисту на одного пациента отводится по нормативам
всего 8 минут. При использовании упомянутых устройств окулист лишен возможности
контролировать точность фиксации испытуемым момента правильного определения периодичности решетки, что позволяет недобросовестным испытуемым прибегать как к симуляции, так и к диссимуляции.
Описанные недостатки были устранены в таблицах контрастных оптотипов, запатентованных в [3], где предложена методика определения количественной оценки контрастной чувствительности глаза в конкретных числовых величинах, что дает возможность
делать выводы о состоянии органа зрения путем сопоставления полученных результатов
со среднестатистическими значениями контрастной чувствительности здоровых глаз.
Кроме того, применение в этих таблицах в качестве оптотипов колец Ландольта позволило врачу контролировать правильность опознавания демонстрируемых тест-объектов, а
время определения контрастной чувствительности составило 1 мин.
Однако предложенные в [3] таблицы должны изготавливаться на белой бумаге, белизна которой, так же как и цветовые тона оптотипов, со временем в процессе использования
не должна меняться, так как в противном случае будет нарушаться заданная контрастность оптотипов относительно фона, что приведет к ошибкам в определении контрастной
чувствительности глаз.
Во-первых, с целью исключения этого недостатка таблиц целесообразно использовать
проектор, позволяющий проецировать оптотипы на специальный экран.
Во-вторых, заявляемое устройство позволяет определять цветовую чувствительность
глаза, определение которой фактически сводится к определению величины цветовой чувствительности фоторецепторов сетчатки глаза.
В соответствии с теорией трихроматического цветного зрения человеческого глаза [4,
С. 47] в сетчатке глаза имеется три типа фоторецепторов, каждый из которых реагирует на
один из трех основных цветов видимого света: синий, зеленый и красный. На фиг. 1 показаны спектральные характеристики фоторецепторов сетчатки глаза, реагирующих на синий
(кривая 1), зеленый (кривая 2) и красный (кривая 3) цвета. Все остальные цвета получаются
путем сочетания этих трех цветов в определенных энергетических соотношениях.
Однако у части людей фоторецепторы реагируют на все три основных цвета, но в неправильных пропорциях, что приводит к нарушению цветоощущения. К ним относится
около 7 % мужчин и 0,5 % женщин. Другим случаем нарушения цветовосприятия является реагирование лишь на два основных цвета: обычно красный и зеленый, реже синий [4,
С. 49].
В настоящее время для выявления нарушения цветовосприятия в странах СНГ применяются псевдоизохроматические таблицы Рабкина Е.Б., на которых цифры или фигуры
изображены кружочками одного цвета на фоне кружочков другого цвета [5]. Эти таблицы
не позволяют количественно оценивать цветовую чувствительность каждого из типов фоторецепторов.
2
BY 14455 C1 2011.06.30
Для того чтобы офтальмолог смог определить, каковы цветовые ощущения у пациента
и насколько правильно он воспринимает те или иные цвета, необходимо провести количественную оценку цветовой чувствительности каждого из типов фоторецепторов сетчатки.
Решение этой задачи целесообразно реализовать с помощью проектора тест-объектов, используя ту же методику, которая применена для измерения контрастной чувствительности
глаза, только вместо черных оптотипов, меняющих свою контрастность относительно белого фона, необходимо применить оптотипы синего, зеленого и красного цвета, которые
также в соответствии с заданным алгоритмом будут уменьшать в аналогичной таблице
слева направо свою контрастность относительно фона демонстрационного экрана.
Проведенный анализ рассмотренных аналогов показывает, что поставленная задача
может быть решена с помощью устройства, обеспечивающего демонстрацию в заданной
последовательности оптотипов черного, синего, зеленого и красного цвета, геометрические параметры которых изменяются в соответствии с международными стандартами. Такой аппарат, благодаря автоматической смене оптотипов на экране с помощью пульта
дистанционного управления, избавит окулиста от необходимости смены бумажных таблиц оптотипов различных цветов, что значительно сократит время обследования пациента
и уменьшит величину возможных ошибок измерения контрастной и цветовой чувствительности глаза за счет старения и износа таблиц бумажного варианта.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является
устройство, приведенное в [6], включающее объектив, осветитель, механизм смены тестобъектов, блок с тест-объектами черного цвета максимальной контрастности, близкой к
единице, геометрические параметры которых соответствуют международным стандартам,
демонстрационный экран, блок питания, пульт дистанционного управления.
Однако в этом устройстве отсутствуют оптотипы черного цвета с изменяющейся в
определенном порядке контрастностью относительно белого фона экрана, что не позволяет определять величину контрастной чувствительности глаза. Кроме того, в этом устройстве полностью отсутствуют цветные тест-объекты с изменяющейся контрастностью, что
не дает возможности количественно оценивать цветовую чувствительность глаза.
Задачей изобретения является разработка устройства, позволяющего определять величину контрастной и цветовой чувствительности глаза, одновременно сокращая время обследования пациента.
Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для определения величины контрастной и цветовой чувствительности глаза, содержащем объектив, осветитель,
механизм смены тест-объектов, демонстрационный экран, блок питания, пульт дистанционного управления, блок тест-объектов с оптотипами, геометрические параметры которых
соответствуют международным стандартам, установленным для определения остроты
зрения, блок тест-объектов содержит четыре комплекта оптотипов черного, синего, зеленого и красного цвета, при этом в каждом из комплектов контрастность оптотипов
уменьшается от максимального значения, близкого к единице, до минимальной величины,
при которой здоровый глаз еще способен идентифицировать оптотипы, а длина волны
окраски цветных оптотипов равна длине волны максимальных значений спектральных характеристик фоторецепторов сетчатки глаза, реагирующих на соответствующие цвета.
Поставленная задача достигается за счет применения в устройстве цветных оптотипов,
настроенных по частоте (по длине волны) на частоты (длины волн) максимальных значений спектральных характеристик фоторецепторов сетчатки глаза. При этом контрастность
оптотипов как цветных, так и черных относительно белого фона экрана уменьшается слева направо. Это новое свойство заявляемого устройства, не совпадающее со свойствами
прототипа, обеспечивает решение задачи, сформулированной в изобретении.
Алгоритм количественной оценки цветовой чувствительности глаза аналогичен алгоритму определения контрастной чувствительности глаза, изложенному в [3]. Для его реализации необходимо на экране устройства демонстрировать оптотипы, матрица которых
3
BY 14455 C1 2011.06.30
независимо от цвета оптотипов должна иметь следующую структуру. Геометрические параметры оптотипов должны уменьшаться по вертикали сверху вниз в соответствии с международными стандартами, установленными для определения остроты зрения. По
горизонтали контрастность оптотипов должна уменьшаться слева направо от максимального значения, близкого к единице, до минимального, при котором глаз здорового человека способен идентифицировать оптотипы.
Ввиду того что засвеченный растр на экране проектора имеет размеры в ширину 30 см
и в высоту 23 см, то разместить на экране всю таблицу целиком нельзя. Поэтому каждая
из четырех таблиц должна быть разделена на 4 части, и каждая часть, составляющая определенную группу оптотипов, высвечивается на экране по отдельности в соответствии с
методикой обследования пациента.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1, 2, 3, 4, где на фиг. 1 изображены спектральные характеристики фоторецепторов сетчатки глаза; на фиг. 2 изображена матрица таблиц
оптотипов, разделенная пунктирными линиями на четыре слайда, последовательно демонстрируемые на экране; на фиг. 3 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 4
изображен пульт дистанционного управления устройством.
На фиг. 1 показаны: спектральная характеристика фоторецепторов, реагирующих на
синий цвет, - кривая 1; спектральная характеристика фоторецепторов, реагирующих на
зеленый цвет, - кривая 2; спектральная характеристика фоторецепторов, реагирующих на
красный цвет, - кривая 3.
Важной особенностью заявляемого устройства является то, что тона цветов оптотипов
синего, зеленого и красного должны соответствовать длине волны максимальных значений спектральных характеристик соответствующих фоторецепторов сетчатки глаза. Как
следует из фиг. 1, синему цвету соответствует длина волны 430 нм, зеленому цвету 530 нм, красному цвету - 560 нм.
На фиг. 2 представлена матрица оптотипов, разделенная пунктирными линиями на четыре слайда: № 1, 2, 3, 4, в сумме образующих матричную таблицу того или иного цвета
оптотипов. Важнейшей отличительной особенностью заявляемого устройства является
наличие в блоке тест-объектов четырех матричных таблиц черного, синего, зеленого и
красного цвета.
Геометрические параметры оптотипов в каждой колонке каждой матрицы (фиг. 2)
уменьшаются сверху вниз в соответствии с международными стандартами, установленными для определения остроты зрения, и представлены в таблице. При этом пациент должен находиться на расстоянии 5 м от таблицы.
Геометрические параметры оптотипов
Диаметр кольца, мм
72,5 36,25 24,17 18,13 14,5 12,08 10,36 9,06 8,06 7,25 4,8
Толщина кольца, ширина раз14,5 7,25 4,83 3,63 2,9 2,42 2,07 1,81 1,61 1,45 0,97
реза, мм
Контрастность оптотипов в каждой строке каждой матрицы уменьшается слева направо от максимального значения, близкого к единице, до минимального, при котором здоровый глаз пациента еще способен идентифицировать демонстрируемые оптотипы.
Известно, что контрастность объекта относительно фона определяется по формуле:
E − E об
К= ф
,
(1)
Eф
где Eф - величина светового потока, отраженного от фона, на котором наблюдается объект;
Eоб - величина светового потока, отраженного от наблюдаемого объекта.
Тогда величина контрастной или цветовой чувствительности глаза будет характеризоваться величиной, обратно пропорциональной предельной (минимальной) контрастности
4
BY 14455 C1 2011.06.30
объекта относительно фона, при которой пациент еще способен опознать демонстрируемый объект:
1
,
ε=
(2)
Кп
где Кп - предельная (минимальная) контрастность объекта относительно фона, при которой пациент способен правильно опознать объект.
Проведенные испытания показали, что минимальная контрастность, рассчитанная по
формуле (1), при которой здоровый орган зрения способен идентифицировать тест-объект,
составляет 0,2. В связи с этим диапазон изменения контрастной чувствительности, рассчитанный по формуле (2), используемый в таблицах, будет лежать в пределах от 1 до 5,
как показано на фиг. 2.
На фиг. 3 представлено заявляемое устройство, включающее осветитель 1, который
предназначен для подсвета демонстрируемого слайда. Блок тест-объектов 2 содержит четыре комплекта оптотипов черного, синего, зеленого и красного цвета. Комплекты оптотипов 4, 5, 6, 7 содержат каждый по четыре слайда, в которых в качестве оптотипов
используются кольца Ландольта. Объектив 3 обеспечивает демонстрацию оптотипов на
экране 11 требуемых размеров и необходимого качества фокусировки. Механизм смены
оптотипов 8 обеспечивает вывод на экран требуемого слайда из заданного комплекта
оптотипов. Блок питания 9 обеспечивает питающим напряжением осветитель 1 и механизм смены оптотипов 8. Пульт дистанционного управления 10 предназначен для дистанционного управления механизмом смены оптотипов 8 с целью вывода на экран требуемой
группы оптотипов. Демонстрационный экран 11 предназначен для демонстрации заданной
группы оптотипов.
На фиг. 4 представлен пульт дистанционного управления, в котором кнопка выбора
комплекта оптотипов 12 позволяет выбрать требуемый цвет демонстрируемых оптотипов.
При нажатии одной из этих кнопок загорается соответствующая лампочка индикации выбранного комплекта 13. Кнопка выбора группы оптотипов 14 предназначена для высвечивания на экране требуемой группы оптотипов из заданного комплекта. При нажатии
одной из этих кнопок загорается лампочка индикации выбранной группы 15.
Методика обследования следующая. Сначала по левой колонке таблицы (фиг. 2) определяют разрешающую способность глаза по минимальным оптотипам, которые способен
опознать пациент, а затем по горизонтальной строке, соответствующей полученной разрешающей способности, переводя взгляд вправо, определяют контрастную или цветовую
чувствительность глаза (в зависимости от цвета оптотипов) по оптотипам с минимальной
контрастностью относительно фона, которые способен опознать пациент.
Острота зрения при использовании заявляемого устройства будет характеризоваться
как двухмерная функция, зависящая не только от разрешающей способности, но и от контрастной и цветовой чувствительности глаза.
Слайды с заданными параметрами могут быть изготовлены как на стекле, так и на кинопленке. Технология нанесения цветных оптотипов на слайды может быть применена та
же, что и технология нанесения черных оптотипов.
Таким образом, заявляемое устройство позволит реализовать методику количественной оценки контрастной и цветовой чувствительности глаза методом экспрессдиагностики, т.е. с минимальными временными затратами: 1-2 мин. Это даст возможность
использовать устройство в поликлиниках для более глубокого обследования пациентов
при проведении профилактических осмотров и диспансеризации населения. Заявляемое
устройство позволит выявлять заболевания на ранней стадии, когда пациент субъективно
еще не замечает наметившейся патологии, улучшить качество профессионального отбора
водителей различных видов транспорта и работников тех предприятий, к остроте зрения
которых предъявляются повышенные требования, что снизит аварийность на дорогах
страны, повысит эффективность производства ряда отраслей промышленности.
5
BY 14455 C1 2011.06.30
Источники информации:
1. Патент США 4.293.200, МПК A 61B 3/02, 1980.
2. Патент США 4.365.873, МПК A 61B 3/02, 1981.
3. Патент РБ 9853, МПК A 61B 3/02, 2007.
4. Цинн У., Соломон Г. Зрение, очки и контактные линзы. - С.-Петербург: Питер, 1996.
5. Шамшинова А.Н., Волков В.В. Функциональные методы исследования в офтальмологии. - М.: Медицина, 1999. - С. 117.
6. Волков В.В. и др. Эргономика зрительной деятельности человека. - Ленинград:
Машиностроение, 1989. - С. 90-91.
Фиг. 1
Фиг. 2
Фиг. 4
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
6
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
192 Кб
Теги
by14455, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа