JP2590078B2 - Portable scanning digital pupillometer - Google Patents

Portable scanning digital pupillometer

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JP2590078B2
JP2590078B2 JP61501015A JP50101586A JP2590078B2 JP 2590078 B2 JP2590078 B2 JP 2590078B2 JP 61501015 A JP61501015 A JP 61501015A JP 50101586 A JP50101586 A JP 50101586A JP 2590078 B2 JP2590078 B2 JP 2590078B2
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pupil
portable
image
pixels
light
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ピー. カーター,エルバート
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FUEABIRU MEDEIKARU OPUTEIKUSU Inc
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、孔の検査及び径約10mm迄のギャップの測定
に有用であり、特に、瞳孔計に有用な、手に持つことが
できる、スキャニング、測定及び記録装置に関する。
The present invention is useful for examining holes and measuring gaps up to about 10 mm in diameter, and more particularly to a handheld scanning, measuring and recording device useful for pupillometers. .

瞳孔の大きさは、被検者の自律神経系及び一般的な生
理的状態の重要な指標であるので、人間や実験動物の眼
の瞳孔の大きさを測定すること及び記録することのため
には、多くの対物(objective)方法が考案されてい
る。これらの方法は、縮瞳効果又は散瞳効果を生ずる薬
品の作用期間をモニタするための定量的情報を与えるも
のであり、手術室、集中治療ユニット、及び回復室に於
ける麻酔科医やその他の者にとって有益なものであっ
た。
Since pupil size is an important indicator of the subject's autonomic nervous system and general physiological condition, it is necessary to measure and record the pupil size of human and experimental animal eyes. Many objective methods have been devised. These methods provide quantitative information to monitor the duration of action of drugs that produce miotic or mydriatic effects and can be used by anesthesiologists and others in operating rooms, intensive care units, and recovery rooms. It was useful for those of us.

しかし、多くの応用、特に臨床研究や基礎研究に於い
ては、光刺激に対する瞳孔の動的応答、即ち、対光反応
の測定が必要である。人間の研究のために開発された動
的瞳孔計測システムの中には、赤外(IR)映画撮影法
(ローウェンスタイン(Lowenstein)、米国特許第3,53
3683号)、IRスポットスキャニング又はIRビデオ瞳孔記
録がある。これらの方法の全ては、複雑で高価であり且
つ嵩高い装置を必要とし、手術室や他の限られた空間の
場所で使用するのに適したものではない。更に、これら
の公知方法及び装置は、相当の設置時間、高い初期費
用、被検者の訓練、それに熟練した保守作業を必要とす
る。
However, in many applications, especially in clinical and basic research, it is necessary to measure the dynamic response of the pupil to light stimuli, ie, the light response. Some dynamic pupil measurement systems developed for human research include infrared (IR) cinematography (Lowenstein, U.S. Pat. No. 3,533).
No. 3683), IR spot scanning or IR video pupil recording. All of these methods are complex, expensive and require bulky equipment and are not suitable for use in operating rooms or other confined space locations. In addition, these known methods and devices require considerable installation time, high initial costs, subject training and skilled maintenance.

発明の概要 本発明は上述の諸問題点を解決するものであり、2個
の主要部、即ち、医師又は高等動物研究及び臨床研究に
従事者によって容易に用いることのできるようにされ
た、容器内で組み合された手に持つことのできる光学ユ
ニットと商業的に入手可能なマイクロプロセッサを基礎
とする制御処理ユニットとを用いる測定装置を提供する
ことにより軽量、低価格のデジタル瞳孔計に対する要求
を充たすものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-identified problems and provides two primary components, a container that can be easily used by physicians or personnel engaged in higher animal and clinical research. The need for a lightweight, low-cost digital pupillometer by providing a measurement device using a hand-held optical unit combined with a commercially available microprocessor-based control processing unit Is satisfied.

広く云って、本発明の装置は、孔径、特に瞳孔径及び
エキサイテーション光パルスに応答しての瞳孔径の変化
を測定するためのものである。本発明の装置は、医師に
よって、特に、手術台上の患者の麻酔レベルの指示装置
として麻酔科医によって、又は各種の精神薬理的化合物
の生物検定の、麻酔薬依存の評価の、若しくは虹彩に対
する局部効果を有する薬品の分析の研究者によって使用
されることを第一の目的としている。本発明の装置は、
操作者の瞳孔像をイメージセンサ上にセンタリングする
能力のみによって制限される各種の条件下での瞳孔径の
測定に用いることができる。本発明の装置は、孔径が10
mmを経過しないのであれば、像がそのように位置させる
ことのできる適当に照明された物体の線形の寸法の測定
に適するようにもできる。
Broadly, the apparatus of the present invention is for measuring hole diameter, particularly pupil diameter, and the change in pupil diameter in response to an exciting light pulse. The device according to the invention can be used by physicians, in particular by anesthesiologists as an indicator of the level of anesthesia of patients on the operating table, or in bioassays of various pharmacopharmacological compounds, in the evaluation of anesthetic dependence or in the iris It is primarily intended for use by researchers in the analysis of drugs with local effects. The device of the present invention
It can be used for measuring the pupil diameter under various conditions limited only by the ability to center the pupil image of the operator on the image sensor. The device of the present invention has a pore size of 10
If it does not elapse mm, it can also be suitable for measuring the linear dimensions of a suitably illuminated object on which the image can be so positioned.

本発明の装置は、手に持つことのできる、軽量の光学
/イメージセンサとマイクロプロセッサを基礎とする制
御及びデータ処理ユニットとを有している。光学ユニッ
トのメインチューブは眼の像を、同心円を有するレチク
ル(reticle)上に投影する。それはアイピースを介し
て操作者によって観測され、瞳孔像の焦点合せとセンタ
リングを行うための手段が操作者に与えられることにな
る。メインチューブに直角なハンドルにはイメージセン
サを収容している。光学ビームスプリッタは、観測され
ている物体からの反射された近赤外光(赤外発光ダイオ
ードによって与えられた)をイメージセンサの方に向け
る。その経路中のレンズは、眼の像を約3分の1の大き
さでセンサ上に投影する。1組の赤外発光ダイオード
(IREDs)が、瞳孔/虹彩領域を照射し、該像の放射が
得られるように位置されている。背景照明のためのラン
プ(「ビューイング」ランプとパルス化されたエキサイ
テーションのためのランプは、一連の測定をはじめるた
めの「トリガ」スイッチに沿って配設されている。
The device of the invention comprises a hand-held, lightweight optical / image sensor and a microprocessor based control and data processing unit. The main tube of the optical unit projects an image of the eye onto a reticle having concentric circles. It is observed by the operator via the eyepiece, and the operator will be provided with a means for focusing and centering the pupil image. An image sensor is housed in a handle perpendicular to the main tube. The optical beam splitter directs the reflected near-infrared light (given by the infrared light emitting diodes) from the object being observed toward the image sensor. The lenses in the path project an image of the eye on the sensor at approximately one-third the size. A set of infrared light emitting diodes (IRED s ) are positioned to illuminate the pupil / iris region and provide emission of the image. Lamps for background lighting ("viewing" lamps and pulsed excitation lamps) are arranged along a "trigger" switch to start a series of measurements.

マイクロプロセッサを「基礎」とするユニットは、コ
ンピュータ、電池電源、4×4のキーパッド、及び2列
の16キャラクタ表示装置を収容している。該ユニットは
ビューイングランプを制御し、エキサイテーションラン
プをパルス発光させ、1秒当り10回の像捕捉の一連を順
序づける。また、各捕捉毎に瞳孔径を計算し、結果を表
示する。得られたデータはストアされる。プリンタに出
力する手段が設けられている。
The microprocessor-based unit contains a computer, battery power, 4x4 keypad, and two rows of 16 character displays. The unit controls the viewing lamp, pulses the excitation lamp, and sequences a series of 10 image captures per second. The pupil diameter is calculated for each capture, and the result is displayed. The obtained data is stored. Means for outputting to a printer is provided.

本発明の瞳孔計は、手によって持つことのできるよう
にされた本体、手動による該本体の眼の前方に於ける位
置合せの際に眼の瞳孔の領域に光が導かれるように本体
に取り付けられ、位置されており、一方の光源は瞳孔の
中心と接する平面から0°〜9°の限度内の線に沿って
該眼上に照射される光線を発するようにされており、他
方の光源は該瞳孔の近傍内の該眼上に該最初に述べた光
線よりもより直接的に該瞳孔内に照射される光線を発す
るようにされている、2個の光源、該他の光源からの光
の該照射に応答する瞳孔の作用が観測され記録されるよ
うに、該光源を選択的に作動させるための手段、赤外放
射により眼を照射し、該放射を観測されている眼からイ
メージセンサの方に指向させるための手段、イメージセ
ンサ、並びにコンピュータ、電池電源、キーパッド、及
びディスプレイユニットを有する、マイクロコンピュー
タを基礎とする制御及びデータ処理ユニットを備えてい
る。
The pupilometer of the present invention comprises a body adapted to be held by hand and attached to the body so that light is guided to the pupil region of the eye during manual alignment of the body in front of the eye. One light source is adapted to emit a beam of light illuminating the eye along a line within a limit of 0 ° to 9 ° from a plane tangent to the center of the pupil, and the other light source Are adapted to emit light rays that are directed into the pupil more directly than the first-mentioned light rays on the eye in the vicinity of the pupil, two light sources from the other light source Means for selectively activating the light source so that the effect of the pupil in response to the irradiation of light is observed and recorded, irradiating the eye with infrared radiation and imaging the radiation from the eye being observed Means for pointing towards the sensor, image sensor, and computer It has a microcomputer-based control and data processing unit with data, battery power, keypad, and display unit.

本発明は更に、眼の虹彩及び瞳孔の領域を赤外放射に
よって照射するステップ、(可視)光源からの光を瞳孔
の領域に選択的に指向して瞳孔反応をエキサイトさせる
ステップを含む、人間及び実験室動物に対する瞳孔の効
果の研究のための方法をも包含している。
The present invention further comprises illuminating the iris and pupil region of the eye with infrared radiation, selectively directing light from a (visible) light source to the pupil region to excite the pupil response. Methods for studying the effects of pupils on laboratory animals are also included.

本発明の新規な特徴及び動作は、添付図面を用いての
開示された実施例の記述及び説明によってより良く理解
されるであろう。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The novel features and operation of the present invention will be better understood from the description and description of the disclosed embodiments, taken together with the accompanying drawings.

図面の簡単な説明 第1図は本発明によって構成された瞳孔計の実施例の
平面図、 第2図は第1図に示された瞳孔計の正面図、 第3図は側面図、 第4図は背面図、 第5図は第2図の5−5線に沿う断面図、 第6図は制御及び表示パネルを示す図、 第7図は赤外発光ダイオードの取付の仕方を説明する
断面図、 第8図は第1図に示された瞳孔計の他の正面図、及び 第9図は他の側面図である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a plan view of an embodiment of a pupilometer constructed according to the present invention, FIG. 2 is a front view of the pupilometer shown in FIG. 1, FIG. FIG. 5 is a rear view, FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line 5-5 in FIG. 2, FIG. 6 is a view showing a control and display panel, and FIG. FIG. 8, FIG. 8 is another front view of the pupillometer shown in FIG. 1, and FIG. 9 is another side view.

好ましい実施態様の説明 以下に、添付図面に実施例が示されている発明の好ま
しい実施態様を詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, will be described in detail.

好ましい実施態様は、第1図に示す光学ユニット(1
0)と第6図に示すマイクロプロセッサを基礎とする制
御及びデータ処理ユニット(42)とを備えた、手に持つ
ことができる瞳孔計である。光学ユニットのメインチュ
ーブ(12)は、患者の眼(14)の像をレチクル(20)上
に投影する。アイピース(16)を介して操作者によって
観測されるスクリーンは同心円によってマークされてい
る。イメージセンサ(32)と、メインチューブに対して
直角のハンドル(15)内に収容されている(18)連合す
る回路基板(34)とは、ガラス蓋を有する64Kダイナミ
ックRAMメモリチップ(IS32 オプティックRAM、アイダ
ホ州ボイシのミクロンテクノロジー社より商業的に入手
可能)である。オプティックRAMは、ピクセルと呼ばれ
る65,536個の独立したイメージセンシングエレメントに
より成っている。これらのピクセルは、それぞれ128×2
56のピクセルを有する2個の長方形に構成されている。
それらは、1個の256×256のピクセルアレイとして用い
ることができる。ピクセルは明暗を示すことのみに使用
することができる。スキャンされている期間、各ピクセ
ルのキャパシタンスは電源電圧に充電されている。各ス
キャン間では、各ピクセルに当たる光によって該キャパ
シタンスは放電させられる。特定のピクセルキャパシタ
ンスの電圧が予め設定されているレベル以下に放電され
るならば、該ピクセルは次のスキャンで明(白)として
読み出される。そうでない場合は、ピクセルは暗(黒)
を示す。虹彩と瞳孔との間のコントランスは、虹彩と瞳
孔の端との間の明暗の識別に極めて適している。完全な
スキャンを10分の1秒毎に行うことができる。
In a preferred embodiment, the optical unit (1) shown in FIG.
0) and a handheld pupilometer comprising a microprocessor based control and data processing unit (42) shown in FIG. The main tube (12) of the optical unit projects an image of the patient's eye (14) onto a reticle (20). The screen observed by the operator via the eyepiece (16) is marked by concentric circles. The image sensor (32) and the associated circuit board (34) housed in the handle (15) at right angles to the main tube (18) comprise a 64K dynamic RAM memory chip with a glass lid (IS32 optic RAM) (Available commercially from Micron Technology, Boise, Idaho). An optic RAM is made up of 65,536 independent image sensing elements called pixels. Each of these pixels is 128x2
It is organized into two rectangles with 56 pixels.
They can be used as a single 256x256 pixel array. Pixels can only be used to indicate light and shade. During the scan, the capacitance of each pixel is charged to the supply voltage. Between each scan, the light impinging on each pixel discharges the capacitance. If the voltage at a particular pixel capacitance is discharged below a preset level, the pixel is read out as bright (white) in the next scan. Otherwise, the pixel is dark (black)
Is shown. The contrast between the iris and the pupil is very suitable for distinguishing light and dark between the iris and the edge of the pupil. A complete scan can be performed every tenth of a second.

IS32オプティックRAMは、行方向に512のエレメント位
置が延伸された256行×256列の幾何マトリクスのピクセ
ルの配列を有している。高速スキャナーは、各行に対し
て256列の位置を順次に走査する。データビットはシリ
アルに3MHzでマイクロプロセッサユニットに伝送され
る。これらは、8ビットバイトにアセンベルされて8K×
8ビットスタティックRAMチップ内にストアされる。完
全なスキャンには約22msを要する。次のスキャンは78ms
後に始まる。各行に対する瞳孔像は理想的にはまさに暗
ビットの連続ストリングであり、その数は容易に決定で
きる。最も暗い(most dark)ビットの行が目的とする
直径に対応する。しかし、不可避のノイズがあるので、
幾つかの隣接する行のビットが調べられ、最も確からし
いピクセルのカウント数が選択される。公知の光学縮小
比(reduction ratio)とピクセル間隔とによって、該
カウントを用いて直径は計算され得る。
The IS32 optic RAM has a 256-row × 256-column geometric matrix pixel array in which 512 element positions are extended in the row direction. The high-speed scanner sequentially scans the positions of 256 columns for each row. The data bits are transmitted serially to the microprocessor unit at 3 MHz. These are assembled into 8-bit bytes and 8Kx
Stored in an 8-bit static RAM chip. A complete scan takes about 22ms. Next scan is 78ms
Starts later. The pupil image for each row is ideally just a continuous string of dark bits, the number of which can be easily determined. The row of the darkest bit corresponds to the desired diameter. However, because there is inevitable noise,
The bits of several adjacent rows are examined and the most probable pixel count is selected. With the known optical reduction ratio and pixel spacing, the diameter can be calculated using the count.

IS32オプティックRAMのための高速ハードウエアスキ
ャナシステムはパッケージされて、光学ユニット(15)
のハンドル内に取り付けられている。ダイナミックRAM
ビットの読み取りは、4ステッププロセスなので、3MHz
のビット速度を得るためには12MHzのクロックが必要で
ある。この理由によって、物理的にセンサに近いスキャ
ナを持つことが極めて望ましいのである。データビット
に加えて、スキャナは接続ケーブル(40)を介して同期
信号を送出して、各ビットがそこにある場合及び8デー
タビットの各グループの終りにビットがある場合にマイ
クロプロセッサに伝える。
High speed hardware scanner system for IS32 optic RAM is packaged with optical unit (15)
Mounted inside the handle. Dynamic RAM
Bit reading is a 4 step process, so 3MHz
A 12 MHz clock is required to obtain a bit rate of. For this reason, it is highly desirable to have a scanner physically close to the sensor. In addition to the data bits, the scanner sends out a synchronization signal via the connecting cable (40) to tell the microprocessor if each bit is there and if there is a bit at the end of each group of 8 data bits.

瞳孔計測のための照射は、虹彩−瞳孔コントラストの
ために調整される。照射レベルが低過ぎるならば、虹彩
領域内のピクセルの幾つかは暗のままであり斑状(mott
led)効果を生ずることが理解される。レベルが高過ぎ
ると、瞳孔領域内のピクセルが明を示す。斑状効果は像
の中で検出し易く、それが消える迄放射レベルを増加す
ることができる。放射レベルがある点以上に増加される
につれて、観測される直径は一定となるか、又は、瞳孔
領域のピクセルが明を示し始めるレベル迄少し減ずるよ
うになる。この放射レベルは通常予め設定される。しか
し、特殊な用途のためには手動で又は自動的に調整可能
とすることもできる。
Illumination for pupil measurement is adjusted for iris-pupil contrast. If the illumination level is too low, some of the pixels in the iris area will remain dark and mottled (mott
led) is understood to produce an effect. If the level is too high, the pixels in the pupil region indicate light. The mottle effect is easy to detect in the image and the radiation level can be increased until it disappears. As the radiation level is increased above a certain point, the observed diameter will be constant or will decrease slightly to a level where the pixels in the pupil region begin to show light. This radiation level is usually preset. However, it may also be adjustable manually or automatically for special applications.

ビューイングランプ(38)によって照明され、操作者
は眼の像を適切に位置決めし、焦点合せできる。ビュー
イングランプの位置は、瞳孔反応の如何なるエキサイテ
ーションも最小となるようにされているが、その強度は
出来るだけ低く保たれるのが実際的である。瞳孔反応へ
の影響を避けるため、或る場合にはスイッチが切られる
こともある。
Illuminated by the viewing lamp (38), the operator can properly position and focus the eye image. The position of the viewing lamp is such that any excitation of the pupil reaction is minimized, but it is practical to keep the intensity as low as possible. In some cases, the switch may be turned off to avoid affecting the pupil response.

本発明のマイクロプロセッサを基礎とする制御及びデ
ータ処理ユニットは、モトローラ社の68092Eプログラム
ROM(EPROM−2764、8Kバイト)、RAM(2個のHM6264、
各8Kバイト、スタティック)、2個の16キャラクタライ
ン(41)(45)を有するLCD、4×4アレイのキーパッ
ド(44)、24時間クロック、手動又は自動選択スイッチ
を有し半電圧から全定格電圧迄の8段階を与えるビュー
イングランプ制御部、及びエキサイタランオプをオン/
オフする制御部を備えている。エキサイラランプのレベ
ルは、標準放射計で測定された所定の強度に設定される
のが通常である。該ユニットの電源は、6V、4.5AH、セ
ル−セルの電池であり、5.0Vの調整器を備え、限流、定
電圧充電調整器内に組み込まれている。
The microprocessor based control and data processing unit of the present invention is a Motorola 68092E program.
ROM (EPROM-2764, 8K bytes), RAM (two HM6264,
LCD with two 16 character lines (41) (45), 4x4 array keypad (44), 24 hour clock, manual or automatic select switch with half 16% to full Turn on / off the viewing lamp control unit that gives eight levels up to the rated voltage and the exciter lamp
A control unit for turning off is provided. The level of the excimer lamp is usually set to a predetermined intensity measured by a standard radiometer. The power supply for the unit is a 6V, 4.5AH, cell-cell battery, with a 5.0V regulator, built into a current limiting, constant voltage charge regulator.

第6図に示すキーパッド(44)は、操作者によって本
発明の瞳孔計を設定し操作するための手段である。キー
パッドはケーブル46によりデジタルディスプレイ(45)
に接続されている。制御は、それぞれが1個の文字とそ
れに続く1個の数字とにより構成されている2キャラク
タコマンドを入力することによって行われる。操作者か
らのデータが必要な場合には、プロンプトがディスプレ
イに示されて必要な項目が表示される。操作は、3個の
主要なグループ、即ち、設定、測定、データ読出/印字
に分けられる。
The keypad (44) shown in FIG. 6 is a means for setting and operating the pupilometer of the present invention by the operator. The keypad is a digital display (45) with a cable 46
It is connected to the. Control is performed by inputting a two-character command, each of which consists of one character followed by one number. When data from the operator is required, a prompt is shown on the display and the required items are displayed. The operations are divided into three main groups: setting, measurement, data reading / printing.

電源スイッチをオンにすると、日付/時間データが表
示される。訂正すべき場合には、時間設定コマンド、即
ち「C2」が入力される。月/日及び時間/分に対するプ
ロンプトが続く。新しいデータが入力されると、表示は
クリアされ、次のコマンドに対するプロンプトが示され
る。表示時間コマンド、即ち「C1」によって新しい日付
時間データがディスプレイに呼び出され、現在時に更新
される。
When the power switch is turned on, date / time data is displayed. If correction is required, a time setting command, that is, "C2" is input. Prompts follow for month / day and hour / minute. As new data is entered, the display clears and prompts for the next command. The display time command, ie, "C1", calls up the new date and time data on the display and updates it to the current time.

2個の8KバイトスタティックRAMユニットの一方は、
センサからのイメージデータの記憶に用いられ、他方
は、患者のデータの記憶とプログラム実行に用いられ
る、患者のデータは、ユニットの下位アドレス端より入
れられる。RAMの上位アドレス端の比較的小さい領域が
プログラムに用いられる。該領域は患者データからは保
護されている。一連の測定の始めに於いて、患者データ
領域からは前のデータがクリアされる。クロックとRAM
は連続して電源に接続されているので、1つのシリーズ
の患者データは消去される迄保存されている。そうでな
い場合は、新しい患者データは古いデータの後に続いて
入力される。メモリテストコマンドによって、イメージ
及び患者データ領域の両方がクリアされる。
One of the two 8K byte static RAM units is
Patient data is used from the lower address end of the unit, used to store image data from the sensor, and on the other hand, to store and execute patient data. A relatively small area at the upper address end of the RAM is used for programming. The area is protected from patient data. At the beginning of a series of measurements, the previous data is cleared from the patient data area. Clock and RAM
Are continuously connected to a power source, so that one series of patient data is stored until erased. Otherwise, new patient data is entered following the old data. The memory test command clears both the image and the patient data area.

もし、それが行われていないのであれば、患者ID設定
コマンドによりメモリクリアが促進され、日付時間が患
者データ記録の中に自動的に入力され、患者ID番号が要
求される。該番号が入力されると、ビューイングランプ
のレベルに対するプロンプトが続いて示される。該レベ
ルを手動で設定するためには、1から7迄の1個の数字
が入力される。1から7迄の数字によって、半電圧から
全電圧定格迄の8種のランプ電圧が与えられる。次のプ
ロンプトは、エキサイタランプの10分の1秒単位のパル
ス期間のためのものである。選択されたビューイングラ
ンプのレベルとエキサイタランプの期間は、患者レコー
ド内に入力される。この状態に於いて、2キャラクタの
「測定」コマンドが入力されなければならない。
If not, the Set Patient ID command prompts a memory clear, the date and time are automatically entered into the patient data record, and the patient ID number is requested. Once the number has been entered, a prompt for the level of the viewing lamp will follow. To set the level manually, one number from 1 to 7 is entered. The numbers 1 to 7 provide eight different lamp voltages from half voltage to full voltage rating. The next prompt is for the exciter lamp pulse period in tenths of a second. The selected viewing lamp level and exciter lamp duration are entered in the patient record. In this state, a two character "measure" command must be entered.

測定は、押しボタンスイッチ(36)を動作させた状態
で光学ユニットを患者の眼(14)の上方で位置決めし、
焦点を合せ、虹彩/瞳孔像をレチクル−スクリーン(1
0)上にセンタリングすることによって行われる。スイ
ッチが離されるとセンサ(32)のスキャンが始まり、プ
ロセッサは各スキャンから直径を抽出する。しかし、像
の焦点が合わされ、センタリングが行われて操作者がス
イッチを解放する迄、結果は無視される。良好に焦点合
せられた像がセンサ上に現れている場合には、幾つかの
同一の直径読取値が得られる。その直径が、各読取値の
1セットに対する最初の直径として入力される、エキサ
イタランプ(24)がパルス発光される。その放射光は開
口(25)を通過し、ビームスプリッタ(22)によって反
射され、焦点レンズ(26)及び第2のビームスプリッタ
(28)を通過して瞳孔上に焦点合せされる。ダイナミッ
ク瞳孔反応は、0.1秒毎に得られ、エキサイタランプの
パルスの始まりから計時されて3.0〜5.0秒間蓄積され
る。赤外発光ダイオード(39)は、瞳孔から反射される
ための光を供給する。反射光は焦点レンズ(30)を通っ
て、検出器(32)上に到達する。赤外発光ダイオード
は、第7図に於いて角度Aで示されているように、含ま
れた角度で配設されている。赤外発光ダイオードの好ま
しい配向は、反射面からの測定を行うための光学ユニッ
ト10Aであり、第8図及び第9図に示されている。患者
レコード内に入力された各直径は、各直径を表す暗ピク
セルの数である、その数は255より小さく、1バイト内
に記憶され得る。(毎3秒の)30スキャンのシリーズが
行われている間、プロセッサは最小の直径を捜し出す。
そして該シリーズを停止するようにプログラムされてい
てもよい。シリーズが終わると、プロセッサは演算を行
い、最初の直径、最小の直径、3秒後の直径、及び刺激
(stimulation)から最小直径迄の経過時間が表示され
る。それらのデータは最後にそして測定の最終のシリー
ズの次に表示される。
The measurement is performed by positioning the optical unit above the patient's eye (14) with the push button switch (36) activated,
Focus the iris / pupil image on the reticle-screen (1
0) by centering on top. When the switch is released, scanning of the sensor (32) begins and the processor extracts the diameter from each scan. However, the result is ignored until the image is focused, centered and the operator releases the switch. If a well focused image appears on the sensor, several identical diameter readings will be obtained. The exciter lamp (24) is pulsed, the diameter of which is entered as the first diameter for each set of readings. The emitted light passes through the aperture (25), is reflected by the beam splitter (22), passes through the focusing lens (26) and the second beam splitter (28) and is focused on the pupil. The dynamic pupil response is obtained every 0.1 seconds and is accumulated from 3.0 to 5.0 seconds, timed from the beginning of the exciter lamp pulse. The infrared light emitting diode (39) supplies light to be reflected from the pupil. The reflected light passes through the focusing lens (30) and reaches the detector (32). The infrared light emitting diodes are arranged at included angles, as indicated by angle A in FIG. The preferred orientation of the infrared light emitting diode is the optical unit 10A for performing measurements from the reflective surface, and is shown in FIGS. 8 and 9. Each diameter entered in the patient record is the number of dark pixels representing each diameter, which number is less than 255 and can be stored in a byte. While a series of 30 scans (every 3 seconds) is being performed, the processor looks for the smallest diameter.
And it may be programmed to stop the series. At the end of the series, the processor performs an operation and displays the initial diameter, the minimum diameter, the diameter after 3 seconds, and the elapsed time from stimulation to the minimum diameter. Those data are displayed last and next to the last series of measurements.

一時に1つのシリーズをバックアップするか、セット
の最初のシリーズを開始して1ステップずつ進むかのど
ちらかが行われて、より前の測定の結果を表示すること
もできる。プロセッサは、ピクセルのデータから直径の
データを計算し、それを上述のように表示する。必要な
らば、本発明の装置は、全患者レコードを所望の形で印
字できるようにプリンタを備えることもできる。ピクセ
ルのデータは、応答曲線をプロットするのに用いること
もできる。直径のデータを、上述のように計算し、印字
することができる。
Either back up one series at a time, or start the first series in the set and go one step at a time, and the results of earlier measurements may be displayed. The processor calculates the diameter data from the pixel data and displays it as described above. If desired, the device of the present invention can also include a printer so that all patient records can be printed in the desired format. Pixel data can also be used to plot a response curve. The diameter data can be calculated and printed as described above.

本願発明は上述の構成を採用したことにより、物体の
直径を、2次元アレイの複数の行から得られる連続する
信号の個数のうち、最大の個数に基づいて求めている。
すなわち2次元アレイの複数の行から得られる連続する
信号の個数のなかには、物体の直径に対応する最大の個
数が含まれる。本発明によれば、この最大の個数を検出
することにより、物体の直径を求めることができる。そ
の結果、瞳孔計を厳密に瞳孔と位置決めする必要がない
という顕著な効果を奏する。以下に本発明の作用および
効果をさらに詳しく説明する。
By adopting the above configuration, the present invention determines the diameter of the object based on the maximum number of the continuous signals obtained from a plurality of rows of the two-dimensional array.
That is, the number of consecutive signals obtained from the plurality of rows of the two-dimensional array includes the maximum number corresponding to the diameter of the object. According to the present invention, the diameter of the object can be obtained by detecting the maximum number. As a result, there is a remarkable effect that it is not necessary to precisely position the pupilometer with the pupil. Hereinafter, the operation and effect of the present invention will be described in more detail.

本発明の瞳孔計は、被測定者の瞳孔に対して厳密に位
置決めする必要がない。これは、本発明の瞳孔計が「2
次元のピクセルアレイ」および「電子データ処理ユニッ
ト」を利用していることによる。すなわち、本発明にお
いては、複数の暗ビットのランレングスのうちの、最大
値をとるランレングスに基づいて瞳孔の直径を求めてい
る。そのため、各行を走査する場合に、瞳孔の直径が25
6個の暗ビットのランレングスのうちのどれかに対応す
る限り、256個のラングレングスの最大値を求めること
によって、瞳孔の直径は一意的に定まる。したがって、
被測定者の瞳孔の中心を瞳孔計のレチクル(reticle)
に厳密に合わせる必要がなく、瞳孔が2次元のピクセル
アレイによってカバーされる程度に位置が合えば十分で
ある、これにより、熟練していない測定者でも容易に瞳
孔計を取り扱うことができる。また被測定者に対して瞳
孔を動かさないことを要求する必要もなくなる。本発明
によれば、結果として、迅速かつ正確に瞳孔の直径を測
定することが可能になる。
The pupilometer of the present invention does not need to be precisely positioned with respect to the pupil of the subject. This is because the pupilometer of the present invention is “2”.
Due to the use of "dimensional pixel arrays" and "electronic data processing units". That is, in the present invention, the diameter of the pupil is determined based on the run length having the maximum value among the run lengths of the plurality of dark bits. Therefore, when scanning each row, the pupil diameter is 25
The pupil diameter is uniquely determined by finding the maximum of 256 run lengths as long as it corresponds to any of the six dark bit run lengths. Therefore,
The center of the subject's pupil is the reticle of the pupillometer
It is sufficient if the pupil is positioned so that it is covered by the two-dimensional pixel array, so that an unskilled operator can easily handle the pupil meter. Also, there is no need to require the subject not to move the pupil. According to the present invention, as a result, the diameter of the pupil can be measured quickly and accurately.

麻酔学に於いて、更に研究及び臨床の両方の場合に於
いて広く用いられ得る本発明の瞳孔計の好ましい実施例
を説明した。個々の瞳孔計の性能を特定の実験又は測定
のために最適化する各種の変形も可能であることは、当
業者であれば容易に理解出来るであろう。
A preferred embodiment of the pupillometer of the present invention has been described which can be used extensively in anesthesiology as well as in both research and clinical cases. One skilled in the art will readily appreciate that various modifications are possible to optimize the performance of an individual pupillometer for a particular experiment or measurement.

本発明は、分析され適切に解釈されるならばたとえ初
期の段階であっても各種の神経心理学的状態を指示する
データ集積に便利で正確な手段を提供する。
The present invention provides a convenient and accurate means of collecting data indicating various neuropsychological conditions, even at an early stage, if analyzed and properly interpreted.

本発明に於いては、発明の範囲と精神とから逸脱する
ことなく、各種の付加、変更、変形、及び省略が可能な
ことは、当業者にが明らかであろう。従って、添付の請
求の範囲とそれらの等価物の範囲内に入るのであれば、
本発明はそのようなものも包含するものである。
It will be apparent to those skilled in the art that various additions, changes, modifications, and omissions can be made in the present invention without departing from the scope and spirit of the invention. Therefore, provided that it falls within the scope of the appended claims and their equivalents,
The present invention encompasses such.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−174138(JP,A) 特開 昭59−91942(JP,A) 特開 昭59−120128(JP,A) 特開 昭59−91942(JP,A) 特開 昭58−22027(JP,A) 米国特許3966310(US,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-59-174138 (JP, A) JP-A-59-91942 (JP, A) JP-A-59-120128 (JP, A) JP-A-59-120128 91942 (JP, A) JP-A-58-2227 (JP, A) US Patent 3,963,310 (US, A)

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】レチクル(20)と、瞳孔(14)の視覚的に
観察可能なイメージを該レチクル上に結像させる手段
(26)とを有する可視イメージ投影アセンブリ(20、2
6)と、 個々のピクセル(感光性素子)のアレイ、および該アレ
イに付属の電子的手段を有するイメージセンシングアセ
ンブリ(32、34)であって、該イメージセンシングアセ
ンブリは、一連の複数の出力信号を直列的に供給するよ
うに接続されており、該出力信号の各々は、該アレイの
所定のピクセルに入射するイメージの一部に対応してお
り、該出力信号の各々は、該ピクセルによって受けとら
れる光量が所定の光のしきい値について高レベルおよび
低レベルのいずれかのみをとりうるイメージセンシング
アセンブリと、 赤外照射によって該瞳孔(14)を照らす手段(39)と、
該瞳孔の可視イメージが該レチクル上に結像させられる
ときに、該瞳孔(14)の赤外イメージを該イメージセン
シングアセンブリの該ピクセルのアレイ上に結像させる
手段(28、30)と、を有する赤外イメージ投影アセンブ
リ(28、30、39)と、 該イメージセンシングアセンブリ(32、34)からのイメ
ージ情報を処理し、該瞳孔の直径のデジタル出力信号を
供給する電子データ処理ユニット(42)と、 を備えた携帯用スキャニングディジタル瞳孔計であっ
て、 少なくとも該可視および赤外イメージ投影アセンブリ
と、該イメージセンシングアセンブリの該ピクセルのア
レイとは、1つの本体(10)に組み込まれており、 該ピクセルのアレイは、2次元のアレイであり、 該本体(10)は、手で携帯可能なように設計されてお
り、 該携帯可能な本体は、可視光で該瞳孔を照明して、該視
覚的に観察可能な該瞳孔のイメージを形成する手段(3
8)をさらに含んでおり、 該携帯可能な本体に組み込まれた該ピクセルの2次元ア
レイは、ダイナミックランダムアクセスメモリのチップ
上に形成され、かつ行および列からなるマトリックス状
であって、該ピクセルの2次元アレイに付属の該電子的
手段もまた該携帯可能な本体に組み込まれており、 該電子データ処理ユニット(42)は、該ピクセルの2次
元アレイの各行から得られる2つのとりうるレベルであ
る、高レベルおよび低レベルのうちの1つのレベルが連
続する該出力信号の個数を決定することによって、かつ
該ピクセルの2次元アレイの各行に対応する該決定され
た連続する出力信号の個数の中から、該1つのレベルが
連続する該出力信号の最大の個数を選択することによっ
て、該瞳孔の直径を供給するように接続されており、 該瞳孔の直径は、該1つのレベルが連続する該出力信号
の該最大個数に対応している携帯用スキャニングディジ
タル瞳孔計。
1. A visible image projection assembly (20, 2) comprising a reticle (20) and means (26) for imaging a visually observable image of a pupil (14) on said reticle.
6) an image sensing assembly (32, 34) having an array of individual pixels (photosensitive elements) and electronic means associated with the array, the image sensing assembly comprising a series of a plurality of output signals. And each of the output signals corresponds to a portion of an image incident on a given pixel of the array, and each of the output signals is received by the pixel. An image sensing assembly in which the amount of light taken can only take either a high level or a low level with respect to a predetermined light threshold; means (39) for illuminating the pupil (14) by infrared irradiation;
Means (28, 30) for imaging an infrared image of the pupil (14) onto the array of pixels of the image sensing assembly when a visible image of the pupil is imaged on the reticle. An infrared image projection assembly (28, 30, 39) and an electronic data processing unit (42) for processing image information from the image sensing assembly (32, 34) and providing a digital output signal of the pupil diameter And a portable scanning digital pupillometer comprising: at least the visible and infrared image projection assembly and the array of pixels of the image sensing assembly are integrated into one body (10); The array of pixels is a two-dimensional array; the body (10) is designed to be portable by hand; Illuminating the pupil with visible light to form the visually observable image of the pupil (3)
8), wherein the two-dimensional array of pixels incorporated in the portable body is formed on a chip of a dynamic random access memory and is in a matrix of rows and columns, and The electronic means associated with the two-dimensional array of pixels are also incorporated into the portable body, and the electronic data processing unit (42) comprises two possible levels obtained from each row of the two-dimensional array of pixels. By determining the number of consecutive ones of the high and low levels of the output signal, and corresponding to each row of the two-dimensional array of pixels. The one level is connected to supply the diameter of the pupil by selecting the largest number of the output signals that are continuous. The diameter of the pupil aperture, portable scanning digital pupilometer correspond to said maximum number of said output signals said one level are continuous.
【請求項2】前記電子データ処理ユニット(42)は、暗
い信号の最大数を与える行を選択する、請求の範囲第1
項に記載の携帯用スキャニングディジタル瞳孔計。
2. The system according to claim 1, wherein said electronic data processing unit selects a row giving a maximum number of dark signals.
A portable scanning digital pupillometer according to claim 1.
【請求項3】前記電子データ処理ユニットは、暗い信号
の最大数を与える行を含有するイメージ領域中で、隣接
した行から得られる暗い信号の数を調べそして比較する
ことによって、前記瞳孔の直径を決定する、請求の範囲
第2項に記載の携帯用スキャニングディジタル瞳孔計。
3. The pupil diameter of the pupil by examining and comparing the number of dark signals obtained from adjacent rows in an image area containing a row providing a maximum number of dark signals. 3. A portable scanning digital pupillometer according to claim 2, which determines:
【請求項4】前記携帯可能な本体(10)に取り付けら
れ、そして手動による該本体の眼の前方における位置合
せの際に眼の瞳孔の領域に光がそこから導かれるよう位
置された、エキサイテーション光源(24)と、 該光源からの光の該照射に応答する瞳孔の作用が観測さ
れ得および記録され得るように、該光源を選択的に始動
させる手段と、 を含む瞳孔計として用いられる、請求の範囲第1項、第
2項または第3項に記載の携帯用スキャニングディジタ
ル瞳孔計。
4. An exciter mounted on said portable body (10) and positioned such that light is directed into an area of the pupil of the eye during manual alignment of said body in front of said eye. A light source (24), and means for selectively activating the light source so that the effect of the pupil in response to the illumination of light from the light source can be observed and recorded. A portable scanning digital pupilometer according to claim 1, 2 or 3.
【請求項5】眼を見るための前記照明手段(38)は、瞳
孔の中心と接する平面から0°〜9°の限度内の線に沿
って該眼上に照射される光線を発するように配設されて
いる第2光源であり、前記エキサイテーション光源(2
4)は、該瞳孔の近傍内の該眼上に該第2光源(38)か
らの光線よりもより直接的に該瞳孔内に照射される光線
を発する、請求の範囲第4項に記載の携帯用スキャニン
グディジタル瞳孔計。
5. The illumination means (38) for viewing the eye so as to emit light rays illuminated on the eye along a line within a range of 0 ° to 9 ° from a plane tangent to the center of the pupil. A second light source provided, wherein the excitation light source (2
4. The method according to claim 4, wherein 4) emits light rays that illuminate the pupil more directly on the eye in the vicinity of the pupil than light rays from the second light source (38). Portable scanning digital pupillometer.
【請求項6】前記エキサイテーション光源(24)は、携
帯可能な本体の光学及びビューイング軸に実質的に沿っ
て指向性光線が眼の中に指向するように配設されてい
る、請求の範囲第4項または第5項に記載の携帯用スキ
ャニングディジタル瞳孔計。
6. The apparatus of claim 1, wherein said excitation light source (24) is arranged such that a directional light beam is directed into said eye substantially along an optical and viewing axis of said portable body. A portable scanning digital pupillometer according to claim 4 or 5.
【請求項7】前記携帯可能な本体は、人間の観測者によ
って眼を見るためのレチクル(20)に隣接したアイピー
ス(16)、およびビームスプリット手段(22)を備えて
おり、そのため共通の軸に沿って該眼を見ることができ
前記第1光源によって照明される、請求の範囲第6項に
記載の携帯用スキャニングディジタル瞳孔計。
7. The portable body comprises an eyepiece (16) adjacent to a reticle (20) for viewing the eye by a human observer, and beam splitting means (22), so that a common axis is provided. 7. The portable scanning digital pupillometer of claim 6, wherein the eye can be viewed along and illuminated by the first light source.
【請求項8】前記赤外放射によって照射する手段は、前
記瞳孔の表面に分布された赤外照明又は照度を与える、
請求の範囲第1項から第7項のいずれかに記載の携帯用
スキャニングディジタル瞳孔計。
8. The means for irradiating with infrared radiation provides infrared illumination or illuminance distributed on the surface of the pupil.
A portable scanning digital pupillometer according to any one of claims 1 to 7.
【請求項9】前記赤外照射手段は、携帯可能な本体の光
学軸のまわりに分布された複数の赤外源を備えている、
請求の範囲第8項に記載の携帯用スキャニングディジタ
ル瞳孔計。
9. The infrared irradiating means includes a plurality of infrared light sources distributed around an optical axis of a portable body.
9. A portable scanning digital pupillometer according to claim 8.
【請求項10】前記ダイナミックランダムアクセスメモ
リチップ上に形成された前記2次元アレイは、256ピク
セル×256ピクセルのアレイを包含する、請求の範囲第
1項から第9項のいずれかに記載の携帯用スキャニング
ディジタル瞳孔計。
10. The portable device according to claim 1, wherein said two-dimensional array formed on said dynamic random access memory chip includes an array of 256 pixels × 256 pixels. Scanning digital pupil meter.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3966310A (en) 1974-02-15 1976-06-29 Larson Merlin D Pupillometer and method of use thereof

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