CN114206202A - 超声波眼压计 - Google Patents

Abstract

本发明的技术课题是提供一种能够对受检眼适当地照射超声波的超声波眼压计。超声波眼压计使用超声波测定受检眼的眼压，其包括：超声波致动器，对受检眼照射超声波；以及控制单元，向超声波致动器施加振幅调制后的信号。另外，超声波眼压计使用超声波测定受检眼的眼压，其包括：超声波致动器，具备设置有开口部的郎之万型振子，并对受检眼照射超声波；变形检测单元，检测所述角膜的变形状态；以及控制单元，基于由所述变形检测单元取得的所述角膜的变形状态来算出所述角膜的滞后。

Description

超声波眼压计

技术领域

本发明涉及使用超声波测定受检眼的眼压的超声波眼压计。

背景技术

作为非接触式眼压计，空气喷射式眼压计仍然很常见。空气喷射式眼压计通过检测向角膜喷射空气时的角膜的变形状态以及喷射到角膜的空气压，从而将预定的变形状态下的空气压换算成眼压。

另外，作为非接触式眼压计，提出有使用超声波测定眼压的超声波式眼压计(参见专利文献1)。专利文献1的超声波式眼压计通过检测向角膜辐射超声波时的角膜的变形状态以及喷射到角膜的辐射压，从而将预定的变形状态下的辐射压换算成眼压。

专利文献1：日本特开平5-253190号公报

但是，根据现有的装置，尚不能对受检眼的角膜适当地照射超声波。例如根据专利文献1的装置，实际上尚不能对受检眼施加使角膜扁平或凹陷的程度的超声波，尚不能对受检眼适当地照射超声波。

发明内容

本发明是鉴于现有的问题点而完成的，其技术课题在于提供一种能够对受检眼适当地照射超声波的超声波眼压计。

为了解决上述课题，本发明的特征在于具备以下结构。

(1)一种超声波眼压计，使用超声波测定受检眼的眼压，其特征在于，包括：超声波致动器，对受检眼照射超声波；以及控制单元，对超声波致动器施加振幅调制后的信号。

(2)一种超声波眼压计，使用超声波测定受检眼的眼压，其特征在于，包括：超声波致动器，具备设置有开口部的郎之万型振子，并对受检眼照射超声波；变形检测单元，检测所述角膜的变形状态；以及控制单元，基于由所述变形检测单元取得的所述角膜的变形状态来算出所述角膜的滞后。

附图说明

图1是超声波眼压计的外观图。

图2是超声波眼压计的内部结构图。

图3是表示超声波致动器的构造的图。

图4是表示超声波致动器的构造的图。

图5是对超声波眼压计的控制系统进行说明的图。

图6A是表示对超声波致动器施加的信号的图。

图6B是表示对超声波致动器施加的信号的图。

图7A是表示基于超声波的压力随时间变化的图。

图7B是表示基于超声波的压力随时间变化的图。

图8是表示变形检测系统的受光信号和声辐射压的随时间变化的图。

具体实施方式

<实施方式>

以下，对本发明的实施方式进行说明。本实施方式的超声波眼压计(例如超声波眼压计1)例如使用超声波测定受检眼的眼压。超声波眼压计例如具备超声波致动器(例如超声波致动器100)和控制部(例如控制部70)。超声波致动器例如对受检眼照射超声波。控制部例如对超声波致动器施加振幅调制后的信号。本实施方式的超声波眼压计通过具有这样的结构，从而能够对受检眼适当地照射超声波。例如通过对受检眼施加缓慢上升的压力，从而能够使受检眼可靠地变形。

另外，对超声波致动器施加的信号可以是猝发信号(burst signal)。通过施加猝发信号，能够更适当地产生超声波。

另外，控制部能够以使振幅逐渐增大的方式对信号进行调制。由此，能够使由超声波产生的压力上升变得缓慢。例如控制部可以将正弦波作为调制波对信号进行调制。

另外，超声波致动器可以具备设置有开口部(例如开口部101)的郎之万型振子。例如开口部可以朝向与超声波的音轴(例如音轴Q1)平行的方向开口。另外，开口部可以设置成供用于观察受检眼的观察光学系统(例如正面摄影系统220)的光轴(例如光轴O1)通过。

另外，超声波眼压计可以具备检测角膜的变形状态的变形检测部(例如变形检测系统260)。在这种情况下，控制部可以基于由变形检测部取得的角膜的变形状态算出角膜的滞后。控制部可以基于角膜的滞后算出更准确的眼压。另外，控制部可以基于角膜的滞后矫正眼压。超声波眼压计能够利用郎之万型振子的超声波使角膜充分变形，从而良好地算出角膜的滞后。另外，控制部可以基于变形检测部的检测结果判定角膜是否已变形成预定形状，并基于角膜变形成预定形状时的超声波致动器的输出信息算出受检眼的眼压。

另外，变形检测部可以通过光学方式检测角膜的变形状态，也可以通过声学方式检测角膜的变形状态。例如变形检测部可以对受检眼的角膜照射测定光或超声波，通过检测测定光或超声波的反射而检测角膜的变形状态。

<实施例>

以下，对本发明的实施例进行说明。本实施例的超声波眼压计例如使用超声波非接触地测定受检眼的眼压。超声波眼压计例如通过光学方式或声学方式检测对受检眼照射超声波时的受检眼的形状变化或振动等，从而测定眼压。例如超声波眼压计向角膜连续地照射脉冲波或猝发波(burst waveform)，基于角膜变形成预定形状时的超声波的输出信息等算出眼压。输出信息例如是指超声波的声压、声辐射压、照射时间(例如从触发信号输入起的经过时间)或频率等。另外，在使受检眼的角膜变形的情况下，例如使用超声波的声压、声辐射压或声流等。

如图1所示，超声波眼压计1例如具备基台2、测定部3、脸支承部4和驱动部5等。在测定部3的内部配置有后述的超声波致动器100和光学单元200等。脸支承部4支承受检眼的脸。脸支承部4例如设置于基台2。驱动部5例如为了校准而使测定部3相对于基台2移动。在测定部3的内部配置有超声波致动器100和光学单元200等(参见图2)。

<超声波致动器>

超声波致动器100例如向受检眼E照射超声波。例如超声波致动器100对角膜照射超声波，使角膜产生声辐射压。声辐射压例如是作用在声波的前进方向上的力。本实施例的超声波眼压计1例如利用该声辐射压使角膜变形。另外，本实施例的超声波致动器100为圆筒状，在中央的开口部101配置有后述的光学单元200的光轴O1。

本实施例的超声波致动器100是所谓的郎之万型振子。如图3所示，超声波致动器100例如具备超声波元件110、电极120、质量部件130和紧固部件160等。超声波元件110产生超声波。超声波元件110可以是电压元件(例如压电陶瓷)或磁致伸缩元件等。本实施例的超声波元件110为环状。例如超声波元件110可以层积有多个压电元件。图4是将图3的区域A1放大的图。在本实施例中，如图4所示，超声波元件110采用层积的两个压电元件(例如压电元件111、压电元件112)。例如两个压电元件分别与电极120(电极121、电极122)连接。本实施例的电极121、电极122例如为环状。

质量部件130例如夹持超声波元件110。质量部件130通过夹持超声波元件110，从而例如使超声波元件110的拉伸强度增强，可以承受强烈的振动。由此，能够产生高输出的超声波。质量部件130例如可以是金属块。例如质量部件130具备超声波振荡器(sonotrode；也称为喇叭或前质量部)131和后质量部132等。

超声波振荡器131是配置于超声波元件110的前方(受检眼侧)的质量部件。超声波振荡器131传播并放大由超声波元件110产生的超声波。本实施例的超声波振荡器131为中空圆筒状(中空圆柱状)。在超声波振荡器131的内圆侧，在局部形成有阴螺纹部133。阴螺纹部133与形成于后述的紧固部件160的阳螺纹部161螺纹连接。

本实施例的超声波振荡器131是具有不均匀的厚度的中空圆筒。例如超声波振荡器131为外径和内径在中空圆筒的音轴O1方向(长边方向)上变化的形状。例如图3所示，超声波振荡器131具备凹凸部180，该凹凸部180包含厚壁部181和薄壁部182。

后质量部132是配置于超声波元件110的后方的质量部件。后质量部132与超声波振荡器131共同夹持超声波元件110。后质量部132例如为圆筒状。在后质量部132的内圆部，在局部形成有阴螺纹部134。阴螺纹部134与后述的紧固部件160的阳螺纹部161螺纹连接。另外，后质量部132具备凸缘部135。凸缘部135由装配部400保持。

紧固部件160例如将质量部件130以及被质量部件130夹持的超声波元件110紧固。紧固部件160例如是中空螺栓。紧固部件160例如为圆筒状，在外圆部具备阳螺纹部161。紧固部件160的阳螺纹部161与在超声波振荡器131和后质量部132的内侧形成的阴螺纹部133、134螺纹连接。超声波振荡器131和后质量部132被紧固部件160向相互牵引的方向紧固。由此，夹持在超声波振荡器131与后质量部132之间的超声波元件110被紧固，被施加压力。

另外，超声波致动器100可以具备绝缘部件170。绝缘部件170例如防止电极120或超声波元件110等与紧固部件160接触。绝缘部件170例如配置于电极120与紧固部件160之间。绝缘部件170例如为套筒状。

<光学单元>

光学单元200例如进行受检眼的观察或测定等(参见图2)。光学单元200例如具备物镜系统210、正面摄影系统220、固定视标投影系统230、标志投影系统250、变形检测系统260、角膜厚度测定系统270、动作距离检测系统280、截面摄影系统290、分色镜201、分束器202、分束器203和分束器204等。

物镜系统210例如是用于向光学单元200取入来自测定部3的外部的光、或向测定部3的外部照射来自光学单元200的光的光学系统。物镜系统210例如具备光学元件。物镜系统210可以具备光学元件(物镜、中继透镜等)。

照明光学系统240对受检眼进行照明。照明光学系统240例如通过红外光对受检眼进行照明。照明光学系统240例如具备照明光源241。照明光源241例如配置于受检眼的斜前方。照明光源241例如射出红外光。照明光学系统240可以具备多个照明光源241。

正面摄影系统220例如对受检眼的观察图像进行摄影。正面摄影系统220例如对受检眼的前眼部图像进行摄影。正面摄影系统220例如具备受光透镜221和受光元件222等。正面摄影系统220例如接收由受检眼反射的来自照明光源241的光。正面摄影系统220例如接收以光轴O1为中心的来自受检眼的反射光束。例如来自受检眼的反射光经过超声波致动器100的开口部101，并经由物镜系统210和受光透镜221被受光元件222接收。

固定视标投影系统230例如向受检眼投影固定视标。固定视标投影系统230例如具备视标光源231、光圈232、投光透镜233和光圈234等。来自视标光源231的光沿着光轴O2经过光圈232、投光透镜233和光圈232等，被分色镜201反射。分色镜201例如使固定视标投影系统230的光轴O2与光轴O1同轴。被分色镜201反射的来自视标光源231的光沿着光轴O1经过物镜系统210，并照射到受检眼。受检者固定观察固定视标投影系统230的视标，从而受检者的视线稳定。

标志投影系统250例如向受检眼投影标志。标志投影系统250向受检眼投影XY校准用的标志。标志投影系统250例如具备标志光源(例如可以是红外光源)251、光圈252和投光透镜253等。来自标志光源251的光沿着光轴O3经过光圈252和投光透镜253，被分束器202反射。分束器202例如使标志投影系统250的光轴O3与光轴O1同轴。被分束器202反射的标志光源251的光沿着光轴O1经过物镜系统210，并照射到受检眼。照射到受检眼的标志光源251的光由受检眼反射，再次沿着光轴O1经过物镜系统210和受光透镜221等，被受光元件222接收。被受光元件接收的标志例如用于XY校准。在这种情况下，例如标志投影系统250和正面摄影系统220作为XY校准检测单元发挥功能。

变形检测系统260例如检测受检眼的角膜的变形状态。变形检测系统260例如具备受光透镜261、光圈262和受光元件263等。变形检测系统260例如可以基于由受光元件263接收的角膜反射光来检测角膜的变形状态。例如变形检测系统260可以通过由受光元件263接收来自标志光源251的光被受检眼的角膜反射而形成的光，从而检测角膜的变形。例如角膜反射光沿着光轴O1经过物镜系统210，被分束器202和分束器203反射。然后，角膜反射光沿着光轴O4经过受光透镜261和光圈262，被受光元件263接收。

变形检测系统260例如可以基于受光元件236的受光信号的大小来检测角膜的变形状态。例如变形检测系统260可以检测在受光元件236的受光量最大时角膜成为压平状态的情况。在这种情况下，例如变形检测系统260被设定成在受检眼的角膜成为压平状态时受光量最大。

角膜厚度测定系统270例如测定受检眼的角膜厚度。角膜厚度测定系统270例如可以具备光源271、投光透镜272、光圈273、受光透镜274和受光元件275等。来自光源271的光例如沿着光轴O5经过投光透镜272和光圈273，并照射到受检眼。然后，由受检眼反射的反射光沿着光轴O6被受光透镜274聚光，并被受光元件275接收。

动作距离检测系统280例如检测Z方向的校准状态。动作距离检测系统280例如具备受光元件281。动作距离检测系统280例如可以通过检测来自角膜的反射光而检测Z方向的校准状态。例如动作距离检测系统280可以接收来自光源271的光被受检眼的角膜反射而形成的反射光。在这种情况下，动作距离检测系统280例如可以接收来自光源271的光被受检眼的角膜反射而形成的光点。这样，光源271可以兼用作动作距离检测用的光源。例如被角膜反射的来自光源271的光沿着光轴O6被分束器204反射，并被受光元件281接收。

<检测部>

检测部500例如检测超声波致动器100的输出。检测部500例如是超声波传感器、位移传感器、压力传感器等传感器。超声波传感器检测从超声波致动器100产生的超声波。位移传感器检测超声波致动器100的位移。位移传感器可以通过持续检测位移而检测超声波致动器100产生超声波时的振动。

如图2所示，检测部500配置于超声波的照射路径A的外部。照射路径A例如是将超声波致动器100的前表面F与超声波的照射目标Ti连接的区域。检测部500例如配置于超声波致动器100的侧方或后方等。在如本实施例这样将检测部500配置于侧方的情况下，容易进行正面摄影系统220中的受检眼的观察。在使用超声波传感器作为检测部500的情况下，检测部500检测从超声波致动器100的侧方或后方泄漏的超声波。在使用位移传感器作为检测部500的情况下，检测部500从超声波致动器100的侧方或后方检测超声波致动器100的位移。位移传感器例如向超声波致动器100照射激光，并基于反射的激光来检测超声波致动器100的位移。由检测部500检测出的检测信号被发送到控制部。

<控制部>

使用图5，对控制系统的结构进行说明。控制部70例如进行装置整体的控制、测定值的运算处理等。控制部70例如由通常的CPU(Central Processing Unit：中央处理器)71、ROM72、RAM73等实现。在ROM72中存储有用于对超声波眼压计1的动作进行控制的各种程序、初始值等。RAM73临时存储各种信息。另外，控制部70可以由一个控制部或多个控制部(即多个处理器)构成。控制部70例如可以与驱动部5、存储部74、显示部75、操作部76、超声波致动器100、光学单元200和检测部500等连接。

存储部74是即便切断电源的供给也能保持存储内容的非临时性的存储介质。例如能够将硬盘驱动器、闪存ROM、可装拆的USB存储器等用作存储部74。

显示部75例如显示受检眼的测定结果。显示部75可以具备触摸面板功能。

操作部76接受检查者的各种操作指示。操作部76向控制部70输出与输入的操作指示对应的操作信号。在操作部76例如可以采用触摸面板、鼠标、控制杆、键盘等的至少任意一个用户接口。另外，在显示部75是触摸面板的情况下，显示部75可以作为操作部76发挥功能。

<测定动作>

对具备以上结构的装置的控制动作进行说明。首先，控制部70进行针对脸支承于脸支承部4的受检者的受检眼的超声波眼压计1的校准。例如控制部70从由受光元件222取得的正面图像检测标志投影系统250形成的亮点，以使亮点的位置处于预定位置的方式使驱动部5驱动。当然，检查者可以一边观察显示部75一边使用操作部76等而手动进行对受检眼的校准。如果使驱动部5驱动，则控制部70通过前眼部图像的亮点的位置是否处于预定位置来判定校准是否适当。

在对受检眼E的校准完成后，控制部70通过角膜厚度测定系统270测定角膜厚度。例如控制部70基于由受光元件275接收的受光信号算出角膜厚度。例如控制部70可以基于受光信号，从角膜表面的反射光的峰值与角膜背面的反射光的峰值的位置关系求出角膜厚度。控制部70例如将求出的角膜厚度存储于存储部74等。

接下来，控制部70使用超声波致动器100测定受检眼的眼压。例如控制部70对超声波元件110施加电压的猝发信号，向受检眼E照射超声波。如果因从超声波致动器100照射的超声波而在受检眼的角膜产生声辐射压，则角膜变形。控制部70通过变形检测系统260检测角膜的变形状态。例如控制部70基于受光元件263的受光信号对角膜已变形成预定形状(压平状态或扁平状态)的情况进行检测。声辐射压逐渐增强，角膜变得平坦(压平状态)。此时，变形检测系统260的信号变为最大，控制部70判定为角膜已成为压平状态。

如果声辐射压进一步增强，则角膜凹陷。此时，变形检测系统260的受光信号减弱。控制部70使超声波的照射逐渐减弱并停止。于是，角膜从凹陷状态恢复到压平状态。此时，受光信号再次变为最大。然后，随着角膜恢复为原来的形状，变形检测系统260的受光信号也变弱。

控制部70例如基于受检眼的角膜变形成预定形状时的声辐射压算出受检眼的眼压。施加于受检眼的声辐射压与超声波的照射时间相关，随着超声波的照射时间增加而变大。因此，控制部70基于超声波的照射时间求出角膜变形成预定形状时的声辐射压。预先通过实验等求出角膜变形成预定形状时的声辐射压与受检眼的眼压的关系，并存储于存储部74等。控制部70基于角膜变形成预定形状时的声辐射压和存储于存储部74的关系来决定受检眼的眼压。

<猝发信号的振幅调制>

控制部70对施加于超声波元件110的电压的猝发信号进行振幅调制。例如图6A示出振幅调制前的猝发信号B1，图6B示出振幅调制后的猝发信号B2。如图6A、图6B所示，振幅调制前的猝发信号B1的振幅恒定，振幅调制后的猝发信号B2的振幅变化。例如控制部70以使电压的大小逐渐增大然后逐渐减小的方式进行振幅调制。例如控制部70可以将正弦波作为调制波。也就是说，能够以猝发信号的振幅按照正弦波的波形那样逐渐增大然后逐渐减小的方式进行振幅调制。

图7A是对超声波致动器100施加了猝发信号B1时的声辐射压的随时间变化。图7B是对超声波致动器100施加了猝发信号B2时的声辐射压的随时间变化。如图7所示，与施加振幅恒定的猝发信号B1的情况相比，在施加振幅调制后的猝发信号B2的情况下，声辐射压的上升变得缓慢。也就是说，控制部70通过对施加于超声波元件110的电压的振幅进行调制，从而能够改变声辐射压的上升率(例如每单位时间的上升量)。

例如将测定眼压值J1的受检眼所需的声辐射压设为K1，将测定比眼压值J2大的眼压值J2(>J1)所需的声辐射压设为K2(参见图7)。另外，将从施加猝发信号B1至达到声辐射压K1为止的时间设为t11，将从施加猝发信号B1至达到声辐射压K2为止的时间设为t12(参见图7A)。此外，将从施加猝发信号B2至达到声辐射压K1为止的时间设为t21，将从施加猝发信号B2至达到声辐射压K2为止的时间设为t22(参见图7B)。如图7A、图7B所示，通过对电压信号的振幅进行调制使电压逐渐增大，从而压力的上升变得缓慢，因此时间t21与时间t22的间隔Δt2变得大于时间t11与时间t12的间隔Δt1，时间分辨率提高。也就是说，通过使声辐射压的上升变得缓慢，从而每个眼压值的角膜变形信号的峰值间隔变宽，误检测每个眼压值的峰值位置的可能性降低。由此，眼压的测定精度提高。

<滞后的算出>

另外，控制部70可以通过郎之万型振子的超声波使角膜充分变形，从而算出角膜的滞后。滞后例如用作表示角膜的刚性的指标。例如控制部70可以基于通过超声波使角膜变形时的变形检测系统260的受光信号算出角膜的滞后。例如在图8所示的变形检测系统260的受光信号Sg中，将角膜从通常形状变成压平状态而信号强度成为极大的时间t1与角膜从凹陷的状态恢复到压平状态而信号强度再次成为极大的时间t2的时间间隔设为时间Δt。另外，将压平状态下的信号强度V1与变形(凹陷)最大的状态下的信号强度V2之差设为强度差ΔV。控制部70可以基于这些参数求出角膜的滞后。例如控制部70可以将时间Δt、强度差ΔV等作为滞后求出，也可以基于利用ΔV/Δt求出的角膜分离率(来自角膜的反射的分离比例)求出滞后。另外，例如控制部70可以将相对于时间t1的时间Δt或强度差ΔV等作为滞后求出。

另外，滞后的求出方法不限于上述的方法。例如控制部70可以从变形检测系统260的受光信号Sg的随时间变化算出角膜的滞后。例如从角膜开始变形时至恢复到原来的形状为止的时间、从角膜开始变形时至变形最大为止的时间、或从角膜变形最大至恢复到原来的形状为止的时间等作为滞后求出。另外，控制部70可以将从角膜开始变形时至变形最大为止的信号强度的斜率、或从角膜变形最大时至恢复到原来的形状为止的信号强度的斜率等作为滞后求出。控制部70例如可以求出滞后作为表示角膜的随时间变形状态的指标之一。

另外，例如在图8的声辐射压P的坐标图中，控制部70可以求出时间t1时的声辐射压P1与时间t2时的声辐射压P2的压力差ΔP作为滞后。控制部70例如可以使用算出的滞后来矫正眼压。例如在滞后的参数是角膜的刚性低时的值的情况下，可以较高地矫正眼压。

另外，如上所述，眼压的算出方法不限于基于角膜发生预定变形时的超声波致动器100的输出来算出眼压的方法，可采用各种方法。例如控制部70可以通过变形检测系统260求出角膜的变形量，通过对变形量乘以换算系数来求出眼压。另外，控制部70例如可以根据受检眼的角膜厚度来矫正算出的眼压值。

另外，控制部70可以基于由受检眼反射的超声波来测定眼压。例如可以基于由受检眼反射的超声波的特性变化来测定眼压，也可以从由受检眼反射的超声波取得角膜的变形量，基于该变形量测定眼压。

附图标记说明

1 超声波眼压计

2 基台

3 测定部

4 脸支承部

5 驱动部

70 控制部

75 显示部

76 操作部

100 超声波致动器

101 开口部

200 光学单元。

Claims (7)

1.一种超声波眼压计，使用超声波测定受检眼的眼压，其特征在于，包括：

超声波致动器，对受检眼照射超声波；以及

控制单元，对所述超声波致动器施加振幅调制后的信号。

2.根据权利要求1所述的超声波眼压计，其特征在于，所述信号是猝发信号。

3.根据权利要求1或2所述的超声波眼压计，其特征在于，所述控制单元以振幅逐渐增大的方式对所述信号进行调制。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的超声波眼压计，其特征在于，所述控制单元将正弦波作为调制波对所述信号进行调制。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的超声波眼压计，其特征在于，所述超声波致动器具备设置有开口部的郎之万型振子。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的超声波眼压计，其特征在于，

包括变形检测单元，所述变形检测单元检测所述角膜的变形状态，

所述控制单元基于由所述变形检测单元取得的所述角膜的变形状态来算出所述角膜的滞后。

7.一种超声波眼压计，使用超声波测定受检眼的眼压，其特征在于，包括：

超声波致动器，具备设置有开口部的郎之万型振子，并对受检眼照射超声波；

变形检测单元，检测所述角膜的变形状态；以及

控制单元，基于由所述变形检测单元取得的所述角膜的变形状态来算出所述角膜的滞后。

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