JP2004089455A - 非接触式眼圧計 - Google Patents
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Abstract
【課題】空気の急激な吸い込みや大きな音の発生を、より効果的に抑えることができる非接触式眼圧計を提供する。
【解決手段】ピストンによりシリンダ内の空気を圧縮し、圧縮した空気を被検眼角膜に吹き付け、角膜の変形状態を検出することにより眼圧を測定する非接触式眼圧計において、前記シリンダ内の空気を圧縮する方向へ前記ピストンを移動するソレノイドと、前記ピストンを空気圧縮方向とは反対の方向へ戻すように付勢する付勢手段と、該付勢手段により前記ピストンが戻されるときに、前記ソレノイドに供給する駆動エネルギを変化させる制御手段であって、供給する駆動エネルギを徐々に増加させる制御手段と、を備える。
【選択図】 図５
【解決手段】ピストンによりシリンダ内の空気を圧縮し、圧縮した空気を被検眼角膜に吹き付け、角膜の変形状態を検出することにより眼圧を測定する非接触式眼圧計において、前記シリンダ内の空気を圧縮する方向へ前記ピストンを移動するソレノイドと、前記ピストンを空気圧縮方向とは反対の方向へ戻すように付勢する付勢手段と、該付勢手段により前記ピストンが戻されるときに、前記ソレノイドに供給する駆動エネルギを変化させる制御手段であって、供給する駆動エネルギを徐々に増加させる制御手段と、を備える。
【選択図】 図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダ内の流体を圧縮して被検眼に吹付け、被検眼角膜の変形状態を検出することにより眼圧を測定する非接触式眼圧計に関する。
【０００２】
【従来技術】
非接触式眼圧計としては、シリンダ内の空気をピストンで圧縮し、シリンダに連通する圧縮室からノズルを通して被検眼に圧縮空気を吹付けて角膜を変形させ、角膜の変形状態を検出して眼圧を測定するものが知られている。また、ピストンの移動にはソレノイドが使用されている。空気の圧縮時には、ソレノイドに大きな駆動エネルギを供給する。角膜の変形状態を検出した後は、ソレノイドへの駆動エネルギの供給を停止し、ばね等の復元力によりピストンを初期位置まで戻す。このときノズルから急激に空気が吸い込まれる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、ノズルからシリンダ内へ空気が吸い込まれる際、同時に涙、埃、睫毛などの異物を吸い込んでしまうことがある。涙、埃、睫毛などを吸い込むと、ノズル背後に配置される光学系が汚れたり、睫毛等がシリンダとピストンの隙間に入り込んでピストンロックが発生することもある。この問題の対応として、特開平７−１００１１６号には、ピストンが初期位置に戻る際に、ロータリソレノイドに少なめの電流を減じながら供給し、ピストンを下降する慣性力を減じ、ピストンを徐々に初期位置に戻すようにした装置が開示されている。
しかしながら、特開平７−１００１１６号の方法は、ソレノイドの構造上の特性を考慮していなかったので、ピストンが初期位置に戻る際にその戻り速度が増加する問題があり、空気の急激な吸い込み防止が十分とは言えなかった。また、ピストンが初期位置に戻る際に、ピストンがシリンダの底部にぶつかり合うことによる音の発生の問題もあった。
【０００４】
本発明は、上記問題点を鑑み、空気の急激な吸い込みや大きな音の発生を、より効果的に抑えることができる非接触式眼圧計を提供することを技術課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
（１） ピストンによりシリンダ内の空気を圧縮し、圧縮した空気を被検眼角膜に吹き付け、角膜の変形状態を検出することにより眼圧を測定する非接触式眼圧計において、前記シリンダ内の空気を圧縮する方向へ前記ピストンを移動するソレノイドと、前記ピストンを空気圧縮方向とは反対の方向へ戻すように付勢する付勢手段と、該付勢手段により前記ピストンが戻されるときに、前記ソレノイドに供給する駆動エネルギを変化させる制御手段であって、供給する駆動エネルギを徐々に増加させる制御手段と、を備えることを特徴とする。
（２） （１）の非接触式眼圧計において、前記制御手段は前記ソレノイドに供給する駆動エネルギを断続的に供給すると共に、その断続的な駆動エネルギの供給時間を段階的に制御する手段を含むことを特徴とする。
（３） （１）の非接触式眼圧計において、前記ピストンが初期位置に戻されたことを検知する検知手段を備え、前記制御手段は前記ピストンが初期位置に戻されたときに前記ソレノイドに供給する駆動エネルギの変化を所定の状態に戻すことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本実施例について図面に基づいて説明する。図１は実施例の非接触式眼圧計の流体圧を創出する空気圧縮機構の側方概略構成と制御系を示す図であり、図２はノズル付近の光学系を上方より見た図である。
１は空気圧縮用のシリンダ部であり、眼圧計本体の水平線に対して傾斜して設けられている。２はピストンである。３はロータリーソレノイドであり、ロータリソレノイド３は駆動電流が付与されると、アーム４、コネクティングロッド（ピストンロッド）５を介してピストン２を上に押し上げる。ピストン２の上昇によりシリンダ部１に連通する空気圧縮室３４で圧縮された空気は、ノズル６から被検眼７の角膜に向けて噴出される。
【０００７】
ロータリソレノイド３の回転軸には、遮光板５０が取り付けられている。遮光板５０はロータリソレノイド３の回転にともない、回転軸を中心にアーム４と共に回転するようになっている。また、遮光板５０の回転状態を検出する検出部５１が、ロータリソレノイド３の付近に設けられている。検出部５１は、図３のように、ＬＥＤ等の発光部５２とフォトダイオードの受光部５３によって構成されている。ピストン２が初期位置にあるときには、遮光板５０は検出部５１に検出されず、受光部５３は発光部５２からの検出光を受光する。ピストン２が初期位置から外れたときには、遮光板５０は発光部５２と受光部５３の間に移動し、受光部５３は発光部５２からの検出光を受光しない状態となる。
【０００８】
８は透明なガラス板であり、ノズル６を保持するとともに、観察光やアライメント光を透過させる。又ガラス板８は空気圧縮室３４の側壁となっている。９はノズル６の背面に設けられた透明なガラス板であり、空気圧縮室３４の後壁を構成するとともに、観察光やアライメント光を透過させる。ガラス板９の背後は、観察・アライメント光学系１１が配置されるが、本発明とは関連が少ないため、説明は省略する。
１２は空気圧縮室３４の圧力を検出する圧力センサ、１３はエア抜き穴である。エア抜き穴１３により、ピストン２に初速がつくまでの間の抵抗が減少され、時間に比例的な立ち上がりの圧力変化を得ることができる。
【０００９】
図２において、１４は角膜圧平検出用の赤外ＬＥＤであり、ＬＥＤ１４を出射した光はコリメータレンズ１５により平行光束とされて被検眼の角膜に投光される。角膜で反射した光は受光レンズ１６、ピンホール板１７を通過して光検出器１８に受光される。角膜圧平検出用の光学系は、被検眼が所定の圧平状態のときに光検出１８の受光量が最大となるように配置されている。
２０は制御回路、２１は圧力センサ１２からの信号処理を行う圧力検出処理回路、２２は光検出１８からの信号処理を行う信号検出処理回路、２３はロータリーソレノイド３を駆動させるための駆動回路である。２４は検出部５１からの信号処理を行う処理回路である。
【００１０】
図６はロータリソレノイド３の構成を示す断面図である。固定子３５は、コイル３６によって磁気的に付勢される鉄心からなり、コイル３６に通電すると、電機子３７には吸引力が作用し、当該電機子３７およびこれが固定されてなる回転シャフト３８は軸方向に沿って移動すると共に、ケース３９とプレート４０に作られた特殊な溝をボール４１が移動することによって、プレート４０と電機子３７と回転シャフト３８は回転する。コイルバネ４２は、付与される駆動エネルギとしての電流がカット又は減じられると、プレート４０と電機子３７と回転シャフト３８を元の位置に戻す。
【００１１】
以上のような構成を備える非接触式眼圧計において、以下の動作について説明する。
検者は被検眼７を所定の位置に配置させ、図示なきジョイスティックを操作してアライメント調整を行う。アライメントが完了したら、検者は測定開始スイッチを押して（あるいは制御回路２０がアライメント光学系からの信号に基づき測定開始信号を自動的に発して）測定を開始する。制御回路２０は測定開始信号が入力されると駆動回路２３を介してロータリソレノイド３に動作可能な駆動エネルギーとしての電流（又は電圧）を付与してこれを駆動させる。
【００１２】
なお、実施例の眼圧計のロータリソレノイド３には、装置の電源投入時点からコイルバネ４２の付勢力に抗して動作しない（初期位置のピストンが作動しない）程度の弱電流が流れるように設定されている。一般に、ロータリソレノイド３には、ケース３９とプレート４１との間にわずかな間隙があり、電流を全く付与しない状態から動作可能な電流を付与すると、駆動時にケース３９とボール４０がぶつかって金属音が生じる。測定時にこの金属音が発生すると、被検者を驚かしてしまうことがある。したがって、常にロータリソレノイド３に動作しない程度の弱電流を流しておくことにより、ケース３９とボール４０を接触した状態とさせることができ、測定開始信号の入力時には金属音を生じさせなくてすむ。これにより、ロータリソレノイド３の作動音を小さくすることができる。
【００１３】
ロータリソレノイド３にさらに電流を流すと、ピストン２は上昇する。ピストン２の上昇により空気圧縮室３４の空気が圧縮され、圧縮空気がノズル６から被検眼７の角膜に向けて吹付けられる。被検眼７の角膜は、吹き付けられた圧縮空気によって徐々に変形される。ＬＥＤ１４から投光された光の角膜による反射光は光検出器１８へ入射し、角膜の変形状態が光検出器１８により検出される。
光検出器１８からの信号により、その受光光量が所定のピークを示したことを信号検出処理回路２２が検知すると、すなわち所定の圧平状態が得られたことを検知すると、制御回路２０はこの検知信号に基づいて眼圧を得る。
【００１４】
また、制御回路２０は被検眼が所定の圧平状態になったことが検知されると、ロータリソレノイド３への電流供給を止める。ピストン２は、ロータリソレノイド３への電流が止められた後も慣性力で上昇するが、ピストン２にはコイルバネ４２による下降方向への付勢力が働く。コイルバネ４２の付勢力とピストン２にかかる重力によりピストン２の速度は減衰されて一旦停止し、その後下降するようになる。
【００１５】
ピストン２が下降し空気圧縮室３４が負圧になると、ノズル６からは空気が吸い込まれる。このままであると、コイルバネ４２の付勢力とピストン２にかかる重力によりピストン２は速度を増して下降するので、ノズル６からは急激に空気が吸い込まれてしまう。そこで本眼圧計では、ピストン２の下降時にロータリソレノイド３への供給電流をカットした状態にするのではなく、その後弱電流を段階的に増加させながら供給することによって、ピストン２の下降速度を減衰し、ノズル６からの急激な空気の吸込みを抑える。なお、ロータリソレノイド３への弱電流の供給は、供給電流を一旦カットすることなく行うようにしてもピストンの下降速度を減衰できるが、この場合慣性力によるピストン２の上昇を助長することになり、被検眼に余分な空気を吹き付けてしまうこともあるので、実施例のように一旦カットすることが好ましい。
【００１６】
この時の弱電流の供給について説明する。まず、下降時のピストン２に加わる力のバランスについて図４を利用して説明する。ピストン２を下降させようとする力としては、ピストン２の重力Ｇとバネによる付勢力Ｔが働く。シリンダ部１は水平線に対して傾斜しているため、重力Ｇは壁面に沿ったＧｐと、壁面に垂直なＧｎの２つの分力に分けることができる。なお、本実施例ではロータリソレノイド３内に設けられたコイルバネ４２を使用しているため、コイルバネ４２の長さに対してピストン２の移動量は十分に小さい。このため、バネによる付勢力Ｔは、ピストンの位置によらずにほぼ一定であると考えることができる。
【００１７】
下降時のピストン２の上方向への力としては、摩擦力ｆとロータリソレノイド３に弱電流を供給してこれを駆動することによる力Ｆが働く。摩擦力ｆは垂直抗力となるＧｎの大きさに比例し、電流供給による駆動力Ｆはロータリソレノイド３へ供給される電流の大きさによって変化する。
【００１８】
図５（ａ）は、圧力センサ１２による検出圧力Ｐｎ及び光検出器１８の受光量Ｑｎの変化を時系列的に示した図である。図５（ｂ）と図５（ｃ）は、ソレノイド３への供給電流（電圧）の変化を示す時系列図である。
眼圧を測定するために、時刻ｔ１でロータリソレノイド３に強電流を供給し、ピストン２を作動させ、ノズル６から圧縮空気を被検眼へ吹付ける。圧縮空気によって、角膜の圧平検出をした時刻ｔ２で、ソレノイド３への電流をカットする。ピストン２には重力とコイルバネ４２による付勢力が働き、徐々に慣性力が打ち消されていく。その後、ピストン２は下降に転じる。ピストン２の動きに連動して空気圧縮室３４内の圧力値も最大値を示した後は減少し、ピストン２の下降により圧力は負圧になる。空気圧縮室３４内の圧力が負圧になると、ノズルから空気が吸い込まれるようになるため、空気圧縮室３４内の圧力が負圧になり、下降の加速度が増す。この前の時刻ｔ３で、ロータリソレノイド３を駆動させるように弱電流を供給する。
【００１９】
本発明者の実験によれば、図５に示す様に、圧力センサ１２による圧力値がピークを示した後に弱電流の供給を開始すると、被検眼に余分な空気を吹き付けることなく、最も効率良く圧力値が負圧になる程度を低く抑えることができた。
ただし、電流をカットしてから圧力センサ１２による検出圧力Ｐｎがピークを示す時間は、被検者の眼圧を得るために供給した電流とその供給時間によって異なる。本実施例の眼圧計では、例えば、電流をカットした後に圧力値がピークを示す時間ｔｂを、実験により眼圧測定開始から圧平検出までの間にソレノイド３に電流を供給した時間に対応させて得て、これらに応じた圧力がピークを示す時間ｔｂを制御回路にて決定する。測定時には電流供給をカットした後にソレノイド３に電流を供給した時間に応じて、各所定時間ｔｂが経過したタイミングで弱電流を供給する。
【００２０】
この弱電流供給の際、ピストンが初期位置に戻っていくにつれて、一定の電流供給ではソレノイド３の駆動力Ｆは低下してくる。これは、ピストン２が初期位置に近づくにつれて、ソレノイド３の電機子３７と固定子３５との距離が離れていき、軸方向の吸引力が低下してゆくためである。図７は、一定電流を供給した時の、電機子３７と固定子３５間の距離ｘと駆動力Ｆの関係をグラフ化したものである。このように、ソレノイド３に一定の電流を供給した場合、駆動力Ｆが低下してしまい、ピストン２にかかる重力Ｇとコイルバネ４２による付勢力Ｔによって、戻り速度の増加となる。そして、この特性はピストンが初期位置に近づくほど顕著に表れる。よって電機子３７と固定子３５間の距離増加による駆動力Ｆ低下を防ぐことができるよう、徐々に電流供給量を増加させることとする。この場合、図５（ｂ）のように、連続的に電流供給を増加させるほか、段階的に電流供給量を増加させても良い。或いは、図５（ｃ）のように供給量の大きい電流Ｖ１（ピストン２が初期位置にあるときに供給する弱電流よりは大きな電流）と、それより供給量の小さい電流Ｖ２の二段階に分け、Ｖ１の電流を断続的に供給すると共に、その供給時間を変化させる制御方法でも良い。例えば、ピストン２が初期位置に近づく程、Ｖ１の供給時間を増やしていく（ピストン２が上昇しないように、途中で電流の供給時間を短くする制御も含む）。そして、検出部５１によりピストン２が初期位置に戻ったことが検知された時刻ｔ４で、増加させた電流を元の定常状態である弱電流（ピストン２がコイルバネ４２に抗して作動しない程度の電流）の供給量に戻す。なお、ピストン２が初期位置に戻る時刻ｔ４は、眼圧測定終了の一定時間後（ｔ１〜ｔ２のソレノイド３の駆動時間に応じて決めることができる）としても良い。
【００２１】
こうして、ピストン２が重力Ｇの分力Ｇｐ、Ｇｎおよび摩擦力ｆは、シリンダ部１の傾斜角と依存してほぼ一定となり、バネによる付勢力もほぼ一定であるから、ソレノイド３の駆動力Ｆを上記のように制御することにより戻り速度を制御する。このとき、この４つの力の合成力が若干下向きとなり、戻り速度が一定となるようソレノイド３を駆動することによって、ノズル６からの吸込みを抑制する。
【００２２】
図８は測定開始から所定の時間が経過し、ロータリソレノイド３への電流供給を止めた後に、慣性力によってが上昇し、下降し始めてからピストン２が初期位置に戻るまでのピストンの戻り速度ｖをグラフにて表したものである。ｔ３はソレノイド３に減速制御を開始した時間である。ｔ４はピストンが初期位置に戻った時間である。ピストン２の減衰制御を行わない時は、戻り速度が大きい（グラフａ参照）。また、ソレノイドに一定の電圧を供給した場合は、上記のような電機子３７と固定子３５の距離増加による駆動力Ｆの低下が影響して、ピストンが初期位置に近づくほど、戻り速度が増加しており、急激な空気の吸込みが生じる可能性がある（グラフｂ参照）。ここで、図５（ｂ）又は（ｃ）にあるような減衰制御を行った場合、点線グラフｃに見られるようにピストンの戻り速度を一定（又は速度を徐々に低下させるよう）にすることが可能となり、急激な空気の吸込みを防ぐことが可能になる。
【００２３】
以上説明したように、本実施例の眼圧計はピストン２の戻り速度を遅くすることにより、特にピストンが初期位置に近づいた時の、ノズルからの急激な空気の吸込み抑えることができる
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ピストンの初期位置への戻り速度の減衰を効果的に行え、急激な空気の吸込みや大きな音の発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例である非接触式眼圧計の空気圧縮機構の側方概略構成と制御系を示すずである。
【図２】実施例である非接触式眼圧計の空気圧縮機構のノズル付近の光学系を上方より見た図である。
【図３】ロータリソレノイドに取り付けられた遮光板の検出機構の説明図である。
【図４】下降時のピストンに加わる力のバランスの説明図である。
【図５】ピストン駆動時におけるシリンダ内の圧力、圧平検出用光検出器の受光量、ピストン駆動装置への供給電流の変化を示す時系列図である。
【図６】ピストンを駆動させるロータリソレノイド３の構成を示す断面図である。
【図７】一定電流を供給した時の、ロータリソレノイドの電機子と固定子間の距離ｘと駆動力Ｆの関係をグラフ化したものである。
【図８】測定開始から所定の時間が経過し、ロータリソレノイドへの電流供給を止めた後に、慣性力によってが上昇し、下降し始めてからピストンが初期位置に戻るまでのピストンの戻り速度ｖをグラフにて表したものである。
【符号の説明】
１ シリンダ部
２ ピストン
３ ロータリソレノイド
２０ 制御回路
３５ 固定子
３６ コイル
３７ 電機子
３８ 回転シャフト
３９ ケース
４０ プレート
４１ ボール
４２ コイルバネ
５０ 遮光部
５１ 検出部
５２ 発光部
５３ 受光部
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダ内の流体を圧縮して被検眼に吹付け、被検眼角膜の変形状態を検出することにより眼圧を測定する非接触式眼圧計に関する。
【０００２】
【従来技術】
非接触式眼圧計としては、シリンダ内の空気をピストンで圧縮し、シリンダに連通する圧縮室からノズルを通して被検眼に圧縮空気を吹付けて角膜を変形させ、角膜の変形状態を検出して眼圧を測定するものが知られている。また、ピストンの移動にはソレノイドが使用されている。空気の圧縮時には、ソレノイドに大きな駆動エネルギを供給する。角膜の変形状態を検出した後は、ソレノイドへの駆動エネルギの供給を停止し、ばね等の復元力によりピストンを初期位置まで戻す。このときノズルから急激に空気が吸い込まれる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、ノズルからシリンダ内へ空気が吸い込まれる際、同時に涙、埃、睫毛などの異物を吸い込んでしまうことがある。涙、埃、睫毛などを吸い込むと、ノズル背後に配置される光学系が汚れたり、睫毛等がシリンダとピストンの隙間に入り込んでピストンロックが発生することもある。この問題の対応として、特開平７−１００１１６号には、ピストンが初期位置に戻る際に、ロータリソレノイドに少なめの電流を減じながら供給し、ピストンを下降する慣性力を減じ、ピストンを徐々に初期位置に戻すようにした装置が開示されている。
しかしながら、特開平７−１００１１６号の方法は、ソレノイドの構造上の特性を考慮していなかったので、ピストンが初期位置に戻る際にその戻り速度が増加する問題があり、空気の急激な吸い込み防止が十分とは言えなかった。また、ピストンが初期位置に戻る際に、ピストンがシリンダの底部にぶつかり合うことによる音の発生の問題もあった。
【０００４】
本発明は、上記問題点を鑑み、空気の急激な吸い込みや大きな音の発生を、より効果的に抑えることができる非接触式眼圧計を提供することを技術課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
（１） ピストンによりシリンダ内の空気を圧縮し、圧縮した空気を被検眼角膜に吹き付け、角膜の変形状態を検出することにより眼圧を測定する非接触式眼圧計において、前記シリンダ内の空気を圧縮する方向へ前記ピストンを移動するソレノイドと、前記ピストンを空気圧縮方向とは反対の方向へ戻すように付勢する付勢手段と、該付勢手段により前記ピストンが戻されるときに、前記ソレノイドに供給する駆動エネルギを変化させる制御手段であって、供給する駆動エネルギを徐々に増加させる制御手段と、を備えることを特徴とする。
（２） （１）の非接触式眼圧計において、前記制御手段は前記ソレノイドに供給する駆動エネルギを断続的に供給すると共に、その断続的な駆動エネルギの供給時間を段階的に制御する手段を含むことを特徴とする。
（３） （１）の非接触式眼圧計において、前記ピストンが初期位置に戻されたことを検知する検知手段を備え、前記制御手段は前記ピストンが初期位置に戻されたときに前記ソレノイドに供給する駆動エネルギの変化を所定の状態に戻すことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本実施例について図面に基づいて説明する。図１は実施例の非接触式眼圧計の流体圧を創出する空気圧縮機構の側方概略構成と制御系を示す図であり、図２はノズル付近の光学系を上方より見た図である。
１は空気圧縮用のシリンダ部であり、眼圧計本体の水平線に対して傾斜して設けられている。２はピストンである。３はロータリーソレノイドであり、ロータリソレノイド３は駆動電流が付与されると、アーム４、コネクティングロッド（ピストンロッド）５を介してピストン２を上に押し上げる。ピストン２の上昇によりシリンダ部１に連通する空気圧縮室３４で圧縮された空気は、ノズル６から被検眼７の角膜に向けて噴出される。
【０００７】
ロータリソレノイド３の回転軸には、遮光板５０が取り付けられている。遮光板５０はロータリソレノイド３の回転にともない、回転軸を中心にアーム４と共に回転するようになっている。また、遮光板５０の回転状態を検出する検出部５１が、ロータリソレノイド３の付近に設けられている。検出部５１は、図３のように、ＬＥＤ等の発光部５２とフォトダイオードの受光部５３によって構成されている。ピストン２が初期位置にあるときには、遮光板５０は検出部５１に検出されず、受光部５３は発光部５２からの検出光を受光する。ピストン２が初期位置から外れたときには、遮光板５０は発光部５２と受光部５３の間に移動し、受光部５３は発光部５２からの検出光を受光しない状態となる。
【０００８】
８は透明なガラス板であり、ノズル６を保持するとともに、観察光やアライメント光を透過させる。又ガラス板８は空気圧縮室３４の側壁となっている。９はノズル６の背面に設けられた透明なガラス板であり、空気圧縮室３４の後壁を構成するとともに、観察光やアライメント光を透過させる。ガラス板９の背後は、観察・アライメント光学系１１が配置されるが、本発明とは関連が少ないため、説明は省略する。
１２は空気圧縮室３４の圧力を検出する圧力センサ、１３はエア抜き穴である。エア抜き穴１３により、ピストン２に初速がつくまでの間の抵抗が減少され、時間に比例的な立ち上がりの圧力変化を得ることができる。
【０００９】
図２において、１４は角膜圧平検出用の赤外ＬＥＤであり、ＬＥＤ１４を出射した光はコリメータレンズ１５により平行光束とされて被検眼の角膜に投光される。角膜で反射した光は受光レンズ１６、ピンホール板１７を通過して光検出器１８に受光される。角膜圧平検出用の光学系は、被検眼が所定の圧平状態のときに光検出１８の受光量が最大となるように配置されている。
２０は制御回路、２１は圧力センサ１２からの信号処理を行う圧力検出処理回路、２２は光検出１８からの信号処理を行う信号検出処理回路、２３はロータリーソレノイド３を駆動させるための駆動回路である。２４は検出部５１からの信号処理を行う処理回路である。
【００１０】
図６はロータリソレノイド３の構成を示す断面図である。固定子３５は、コイル３６によって磁気的に付勢される鉄心からなり、コイル３６に通電すると、電機子３７には吸引力が作用し、当該電機子３７およびこれが固定されてなる回転シャフト３８は軸方向に沿って移動すると共に、ケース３９とプレート４０に作られた特殊な溝をボール４１が移動することによって、プレート４０と電機子３７と回転シャフト３８は回転する。コイルバネ４２は、付与される駆動エネルギとしての電流がカット又は減じられると、プレート４０と電機子３７と回転シャフト３８を元の位置に戻す。
【００１１】
以上のような構成を備える非接触式眼圧計において、以下の動作について説明する。
検者は被検眼７を所定の位置に配置させ、図示なきジョイスティックを操作してアライメント調整を行う。アライメントが完了したら、検者は測定開始スイッチを押して（あるいは制御回路２０がアライメント光学系からの信号に基づき測定開始信号を自動的に発して）測定を開始する。制御回路２０は測定開始信号が入力されると駆動回路２３を介してロータリソレノイド３に動作可能な駆動エネルギーとしての電流（又は電圧）を付与してこれを駆動させる。
【００１２】
なお、実施例の眼圧計のロータリソレノイド３には、装置の電源投入時点からコイルバネ４２の付勢力に抗して動作しない（初期位置のピストンが作動しない）程度の弱電流が流れるように設定されている。一般に、ロータリソレノイド３には、ケース３９とプレート４１との間にわずかな間隙があり、電流を全く付与しない状態から動作可能な電流を付与すると、駆動時にケース３９とボール４０がぶつかって金属音が生じる。測定時にこの金属音が発生すると、被検者を驚かしてしまうことがある。したがって、常にロータリソレノイド３に動作しない程度の弱電流を流しておくことにより、ケース３９とボール４０を接触した状態とさせることができ、測定開始信号の入力時には金属音を生じさせなくてすむ。これにより、ロータリソレノイド３の作動音を小さくすることができる。
【００１３】
ロータリソレノイド３にさらに電流を流すと、ピストン２は上昇する。ピストン２の上昇により空気圧縮室３４の空気が圧縮され、圧縮空気がノズル６から被検眼７の角膜に向けて吹付けられる。被検眼７の角膜は、吹き付けられた圧縮空気によって徐々に変形される。ＬＥＤ１４から投光された光の角膜による反射光は光検出器１８へ入射し、角膜の変形状態が光検出器１８により検出される。
光検出器１８からの信号により、その受光光量が所定のピークを示したことを信号検出処理回路２２が検知すると、すなわち所定の圧平状態が得られたことを検知すると、制御回路２０はこの検知信号に基づいて眼圧を得る。
【００１４】
また、制御回路２０は被検眼が所定の圧平状態になったことが検知されると、ロータリソレノイド３への電流供給を止める。ピストン２は、ロータリソレノイド３への電流が止められた後も慣性力で上昇するが、ピストン２にはコイルバネ４２による下降方向への付勢力が働く。コイルバネ４２の付勢力とピストン２にかかる重力によりピストン２の速度は減衰されて一旦停止し、その後下降するようになる。
【００１５】
ピストン２が下降し空気圧縮室３４が負圧になると、ノズル６からは空気が吸い込まれる。このままであると、コイルバネ４２の付勢力とピストン２にかかる重力によりピストン２は速度を増して下降するので、ノズル６からは急激に空気が吸い込まれてしまう。そこで本眼圧計では、ピストン２の下降時にロータリソレノイド３への供給電流をカットした状態にするのではなく、その後弱電流を段階的に増加させながら供給することによって、ピストン２の下降速度を減衰し、ノズル６からの急激な空気の吸込みを抑える。なお、ロータリソレノイド３への弱電流の供給は、供給電流を一旦カットすることなく行うようにしてもピストンの下降速度を減衰できるが、この場合慣性力によるピストン２の上昇を助長することになり、被検眼に余分な空気を吹き付けてしまうこともあるので、実施例のように一旦カットすることが好ましい。
【００１６】
この時の弱電流の供給について説明する。まず、下降時のピストン２に加わる力のバランスについて図４を利用して説明する。ピストン２を下降させようとする力としては、ピストン２の重力Ｇとバネによる付勢力Ｔが働く。シリンダ部１は水平線に対して傾斜しているため、重力Ｇは壁面に沿ったＧｐと、壁面に垂直なＧｎの２つの分力に分けることができる。なお、本実施例ではロータリソレノイド３内に設けられたコイルバネ４２を使用しているため、コイルバネ４２の長さに対してピストン２の移動量は十分に小さい。このため、バネによる付勢力Ｔは、ピストンの位置によらずにほぼ一定であると考えることができる。
【００１７】
下降時のピストン２の上方向への力としては、摩擦力ｆとロータリソレノイド３に弱電流を供給してこれを駆動することによる力Ｆが働く。摩擦力ｆは垂直抗力となるＧｎの大きさに比例し、電流供給による駆動力Ｆはロータリソレノイド３へ供給される電流の大きさによって変化する。
【００１８】
図５（ａ）は、圧力センサ１２による検出圧力Ｐｎ及び光検出器１８の受光量Ｑｎの変化を時系列的に示した図である。図５（ｂ）と図５（ｃ）は、ソレノイド３への供給電流（電圧）の変化を示す時系列図である。
眼圧を測定するために、時刻ｔ１でロータリソレノイド３に強電流を供給し、ピストン２を作動させ、ノズル６から圧縮空気を被検眼へ吹付ける。圧縮空気によって、角膜の圧平検出をした時刻ｔ２で、ソレノイド３への電流をカットする。ピストン２には重力とコイルバネ４２による付勢力が働き、徐々に慣性力が打ち消されていく。その後、ピストン２は下降に転じる。ピストン２の動きに連動して空気圧縮室３４内の圧力値も最大値を示した後は減少し、ピストン２の下降により圧力は負圧になる。空気圧縮室３４内の圧力が負圧になると、ノズルから空気が吸い込まれるようになるため、空気圧縮室３４内の圧力が負圧になり、下降の加速度が増す。この前の時刻ｔ３で、ロータリソレノイド３を駆動させるように弱電流を供給する。
【００１９】
本発明者の実験によれば、図５に示す様に、圧力センサ１２による圧力値がピークを示した後に弱電流の供給を開始すると、被検眼に余分な空気を吹き付けることなく、最も効率良く圧力値が負圧になる程度を低く抑えることができた。
ただし、電流をカットしてから圧力センサ１２による検出圧力Ｐｎがピークを示す時間は、被検者の眼圧を得るために供給した電流とその供給時間によって異なる。本実施例の眼圧計では、例えば、電流をカットした後に圧力値がピークを示す時間ｔｂを、実験により眼圧測定開始から圧平検出までの間にソレノイド３に電流を供給した時間に対応させて得て、これらに応じた圧力がピークを示す時間ｔｂを制御回路にて決定する。測定時には電流供給をカットした後にソレノイド３に電流を供給した時間に応じて、各所定時間ｔｂが経過したタイミングで弱電流を供給する。
【００２０】
この弱電流供給の際、ピストンが初期位置に戻っていくにつれて、一定の電流供給ではソレノイド３の駆動力Ｆは低下してくる。これは、ピストン２が初期位置に近づくにつれて、ソレノイド３の電機子３７と固定子３５との距離が離れていき、軸方向の吸引力が低下してゆくためである。図７は、一定電流を供給した時の、電機子３７と固定子３５間の距離ｘと駆動力Ｆの関係をグラフ化したものである。このように、ソレノイド３に一定の電流を供給した場合、駆動力Ｆが低下してしまい、ピストン２にかかる重力Ｇとコイルバネ４２による付勢力Ｔによって、戻り速度の増加となる。そして、この特性はピストンが初期位置に近づくほど顕著に表れる。よって電機子３７と固定子３５間の距離増加による駆動力Ｆ低下を防ぐことができるよう、徐々に電流供給量を増加させることとする。この場合、図５（ｂ）のように、連続的に電流供給を増加させるほか、段階的に電流供給量を増加させても良い。或いは、図５（ｃ）のように供給量の大きい電流Ｖ１（ピストン２が初期位置にあるときに供給する弱電流よりは大きな電流）と、それより供給量の小さい電流Ｖ２の二段階に分け、Ｖ１の電流を断続的に供給すると共に、その供給時間を変化させる制御方法でも良い。例えば、ピストン２が初期位置に近づく程、Ｖ１の供給時間を増やしていく（ピストン２が上昇しないように、途中で電流の供給時間を短くする制御も含む）。そして、検出部５１によりピストン２が初期位置に戻ったことが検知された時刻ｔ４で、増加させた電流を元の定常状態である弱電流（ピストン２がコイルバネ４２に抗して作動しない程度の電流）の供給量に戻す。なお、ピストン２が初期位置に戻る時刻ｔ４は、眼圧測定終了の一定時間後（ｔ１〜ｔ２のソレノイド３の駆動時間に応じて決めることができる）としても良い。
【００２１】
こうして、ピストン２が重力Ｇの分力Ｇｐ、Ｇｎおよび摩擦力ｆは、シリンダ部１の傾斜角と依存してほぼ一定となり、バネによる付勢力もほぼ一定であるから、ソレノイド３の駆動力Ｆを上記のように制御することにより戻り速度を制御する。このとき、この４つの力の合成力が若干下向きとなり、戻り速度が一定となるようソレノイド３を駆動することによって、ノズル６からの吸込みを抑制する。
【００２２】
図８は測定開始から所定の時間が経過し、ロータリソレノイド３への電流供給を止めた後に、慣性力によってが上昇し、下降し始めてからピストン２が初期位置に戻るまでのピストンの戻り速度ｖをグラフにて表したものである。ｔ３はソレノイド３に減速制御を開始した時間である。ｔ４はピストンが初期位置に戻った時間である。ピストン２の減衰制御を行わない時は、戻り速度が大きい（グラフａ参照）。また、ソレノイドに一定の電圧を供給した場合は、上記のような電機子３７と固定子３５の距離増加による駆動力Ｆの低下が影響して、ピストンが初期位置に近づくほど、戻り速度が増加しており、急激な空気の吸込みが生じる可能性がある（グラフｂ参照）。ここで、図５（ｂ）又は（ｃ）にあるような減衰制御を行った場合、点線グラフｃに見られるようにピストンの戻り速度を一定（又は速度を徐々に低下させるよう）にすることが可能となり、急激な空気の吸込みを防ぐことが可能になる。
【００２３】
以上説明したように、本実施例の眼圧計はピストン２の戻り速度を遅くすることにより、特にピストンが初期位置に近づいた時の、ノズルからの急激な空気の吸込み抑えることができる
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ピストンの初期位置への戻り速度の減衰を効果的に行え、急激な空気の吸込みや大きな音の発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例である非接触式眼圧計の空気圧縮機構の側方概略構成と制御系を示すずである。
【図２】実施例である非接触式眼圧計の空気圧縮機構のノズル付近の光学系を上方より見た図である。
【図３】ロータリソレノイドに取り付けられた遮光板の検出機構の説明図である。
【図４】下降時のピストンに加わる力のバランスの説明図である。
【図５】ピストン駆動時におけるシリンダ内の圧力、圧平検出用光検出器の受光量、ピストン駆動装置への供給電流の変化を示す時系列図である。
【図６】ピストンを駆動させるロータリソレノイド３の構成を示す断面図である。
【図７】一定電流を供給した時の、ロータリソレノイドの電機子と固定子間の距離ｘと駆動力Ｆの関係をグラフ化したものである。
【図８】測定開始から所定の時間が経過し、ロータリソレノイドへの電流供給を止めた後に、慣性力によってが上昇し、下降し始めてからピストンが初期位置に戻るまでのピストンの戻り速度ｖをグラフにて表したものである。
【符号の説明】
１ シリンダ部
２ ピストン
３ ロータリソレノイド
２０ 制御回路
３５ 固定子
３６ コイル
３７ 電機子
３８ 回転シャフト
３９ ケース
４０ プレート
４１ ボール
４２ コイルバネ
５０ 遮光部
５１ 検出部
５２ 発光部
５３ 受光部
Claims (3)
- ピストンによりシリンダ内の空気を圧縮し、圧縮した空気を被検眼角膜に吹き付け、角膜の変形状態を検出することにより眼圧を測定する非接触式眼圧計において、前記シリンダ内の空気を圧縮する方向へ前記ピストンを移動するソレノイドと、前記ピストンを空気圧縮方向とは反対の方向へ戻すように付勢する付勢手段と、該付勢手段により前記ピストンが戻されるときに、前記ソレノイドに供給する駆動エネルギを変化させる制御手段であって、供給する駆動エネルギを徐々に増加させる制御手段と、を備えることを特徴とする非接触式眼圧計。
- 請求項１の非接触式眼圧計において、前記制御手段は前記ソレノイドに供給する駆動エネルギを断続的に供給すると共に、その断続的な駆動エネルギの供給時間を段階的に制御する手段を含むことを特徴とする非接触式眼圧計。
- 請求項１の非接触式眼圧計において、前記ピストンが初期位置に戻されたことを検知する検知手段を備え、前記制御手段は前記ピストンが初期位置に戻されたときに前記ソレノイドに供給する駆動エネルギの変化を所定の状態に戻すことを特徴とする非接触式眼圧計。
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