JP2004113382A

JP2004113382A - 非接触式眼圧計

Info

Publication number: JP2004113382A
Application number: JP2002279671A
Authority: JP
Inventors: Tetsuyuki Miwa; 三輪　哲之; Yuichi Takamatsu; 高松　勇一
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2022-09-25
Also published as: JP3986408B2

Abstract

【課題】検者に手間を掛けず、脈波に関連付けた眼圧の測定時間の短縮ができ、また、信頼性の高い測定結果が得られる非接触式眼圧計を提供すること
【解決手段】被検者の脈波を検出し、検出された脈波に関連付けて眼圧を測定する非接触式眼圧計において、被検者の顔を支持する顔支持ユニットと、該顔支持ユニットに設けられた脈波検出器と、被検眼に光束を照射しその反射光を受光して被検眼を検出する被検眼検出手段と、該被検眼検出手段による検出結果に基づいて前記脈波検出器からの脈波検出信号の取得を開始する信号取得手段と、を備える。
【選択図】　　　図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体を圧縮して被検眼に吹付け、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係り、さらに詳しくは脈拍変動に基づく脈波を検出し、検出した脈波と眼圧変動とを関連付けて眼圧を測定する非接触式眼圧計に関する。
【０００２】
【従来技術】
眼圧は血液の脈拍変動に同期した変動が存在するが、非接触式眼圧計で時間的に無作為に測定した場合、脈拍変動のどの部分で測定されているか不明であり、正確な測定結果が得られにくい。そこで、脈拍変動に基づく脈波を脈波検出器により検出し、脈波の所望する位相位置に対応（同期）した眼圧を測定する眼圧計が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この眼圧計では、被検者の額を当接させる額当て部に脈波検出器を設けている。これは、被検者の眼に近い顔部分の方が、実際の眼圧変動に近い脈波が検出可能なためである。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１０２１７４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、額当て部に脈波検出器を設ける場合、被検者の額が脈波検出器に当接し、動かない状態で眼圧測定を開始することが重要である。脈波検出に際して、被検者の顔が動くと、外乱光の影響により安定した脈波信号が得られず、脈波の所望する位相位置に同期した眼圧測定が難しくなり、測定結果の信頼性も乏しくなる。
【０００５】
また、通常、脈波の検出時にはその検出信号レベルに応じて検出感度（ゲイン）を調整するが、被検者の顔が動いた場合には、脈波の検出信号レベルも安定しないので、頻繁に感度を調整することになり、眼圧測定に時間が掛かることがある。検者が被検者の顔や眼の固定状態を確認して、脈波検出開始の信号を手動操作で入力することも考えられるが、これは検者にとって手間となる。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、検者に手間を掛けず、脈波に関連付けた眼圧の測定時間の短縮ができ、また、信頼性の高い測定結果が得られる非接触式眼圧計を提供することを技術課題とする。
【０００７】
【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）　被検者の脈波を検出し、検出された脈波に関連付けて眼圧を測定する非接触式眼圧計において、被検者の顔を支持する顔支持ユニットと、該顔支持ユニットに設けられた脈波検出器と、被検眼に光束を照射しその反射光を受光して被検眼を検出する被検眼検出手段と、該被検眼検出手段による検出結果に基づいて前記脈波検出器からの脈波検出信号の取得を開始する信号取得手段と、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、前記信号取得手段による脈波検出信号の取得開始は、前記脈波検出器から出力される脈波検出信号の検出感度の調整開始を含むことを特徴とする。
（３）　（１）の被検眼検出手段は、被検眼に照射する光束としてアライメント指標を角膜に形成するためのアライメント光束を利用すると共に、被検眼角膜に形成された指標を基に被検眼が測定を開始できる状態にあるか否かを検出することを特徴とする。
【０００８】
【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は本発明に係る非接触式眼圧計の外観略図である。
基台１３上には、測定部１５を上部に備える移動台１４が水平移動可能に搭載されており、移動台１４はジョイステック１９の操作により移動される。また、ジョイスティック１９の回転ノブを操作することにより、測定部１５が上下方向（Ｙ方向）に移動するようになっている。さらに、測定部１５は移動台１４に対して左右方向（Ｘ方向）及び前後方向（Ｚ方向）にも移動する。測定部１５の各方向（Ｘ，Ｙ，Ｚの方向）の移動は、それぞれモータやスライド機構を持つＸ方向移動機構８０、Ｙ方向移動機構８１、Ｚ方向移動機構８２（図２参照）により行われる。
【０００９】
基台１３には被検者の顔を支持するための顔支持ユニット１６が固定されている。顔支持ユニット１６は、支基１６ａに固定された上下方向に高さ調節可能なあご台１０と２本の支柱１６ｂの上部に取り付けられた額当て部１７からなる。額当て部１７は被検者の額のカーブに沿う形状をしている。額当て部１７の中央部には、被検者の脈波を検出する脈波検出器１８が設けられている。また、額当て部１７には、脈波検出器１８の左右に２個の額当てゴム１７ａが取り付けられている。額当てゴム１７ａは、被検者の額の固定時に、血液が安定して流れ、額に虚血が起こらないように脈波検出器１８から適当な距離を置いて配置されている。
【００１０】
脈波検出器１８は発光部と受光部からなる。人の血液中に含まれる血中ヘモグロビンは、ある波長帯の光に強い吸収スペクトルを持っている。血中ヘモグロビンは血管を流れる血液量に比例して変化する。したがって、発光部からある波長の光を照射したとき、額表面の皮膚部を介して骨より反射してくる検出光は、血管の容量変動に伴い変化するヘモグロビンの変化量に応じて変化するので、この検出光の強度を電気信号に変えることで、被検者の脈波を検出することができる。
【００１１】
図２は、測定部１５に配置されている流体噴射機構の側面概略構成、及び眼圧計の制御系の概略構成を示した図である。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、３はロータリーソレノイドであり、ロータリーソレノイド３に駆動エネルギである電荷（電流、電圧）が付与されると、アーム４、コネクティングロッド５を介してピストン２にシリンダ１に沿って上に押し上げる。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１１で圧縮された空気は、ノズル６から被検眼Ｅの角膜に向けて噴出される。また、ロータリーソレノイド３には図示なきコイルバネが備えられており、付与される電荷がカットされるとコイルバネの下降方向への付勢力により上昇したピストン２を下降させて初期位置に戻す。
【００１２】
７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等を透過させる。またガラス板７は空気圧縮室１１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１１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の背後には、後述する観察、アライメントのための光学系８が配置される。１２は空気圧縮室１１の圧力を検出する圧力センサである。
【００１３】
２０は制御部であり、圧力センサー１２用の圧力検出処理回路２１、後述する角膜変形検出光学系の光検出器５６用の信号検出処理回路２２、作動距離検出の一次元位置検出素子５７用の信号検出処理回路２６、ＣＣＤカメラ３５用の画像処理回路２７、脈波検出器１８用の脈波検出処理回路２８、ロータリーソレノイド３を駆動させるための駆動回路２３が接続されている。
画像処理回路２７はＣＣＤカメラ３５からの撮影像に対して画像処理を施し、その処理結果情報を制御部２０に入力する。制御回路２０はその入力信号により、指標像の位置情報や瞳孔位置情報を得る。
【００１４】
図３は非接触式眼圧計の上方視光学系要部図である。４０は第１アライメント光源、３２は投影レンズである。第一アライメント光源４０は波長９５０ｎｍの赤外光を出射する。第一アライメント光源４０を出射した赤外光束は投影レンズ４１によって平行光束とされた後、ビームスプリッタ３１によって反射する。光軸Ｌ１に沿ってノズル６内を通過して被検眼角膜Ｅに照射され、角膜輝点ｉ１が形成される。
【００１５】
第二アライメント光源３０は４個の光源３０ａ〜３０ｄをもつ。光源３０ａと３０ｂ及び光源３０ｃと３０ｄは、それぞれ軸Ｌ１を挟んで同じ高さ距離に配置され、指標の光学的距離を同一にしている。光源３０ａ〜３０ｄは第一アライメント用の赤外ＬＥＤと同じ波長９５０ｎｍの赤外光を出射する。光源３０ａ、３０ｂからの光は被検眼の角膜周辺に向けて斜め上方向から照射され、角膜輝点ｉ２、ｉ３が形成される。光源３０ｃ、３０ｄからの光は被検眼の角膜周辺に向けて斜め下方向から照射され、角膜輝点ｉ４、ｉ５が形成される。光源３０ａ〜３０ｄは被検眼前眼部を照明する照明用光源を兼ねている。
【００１６】
角膜輝点（指標）ｉ１、ｉ２、ｉ３、ｉ４、ｉ５の光束は、ビームスプリッタ３１、対物レンズ３２、ビームスプリッタ３３及びフィルタ３４を介してＣＣＤカメラ３５に入射し、ＣＣＤカメラ３５の撮影素子上に像を形成する。フィルタ３４は、光源３０及び光源４０の光を透過し、後述する角膜変形検出用のＬＥＤ５０の光に対しての不透過の特性を持つ。ＣＣＤカメラ３５に結像した像はモニタ３６に表示される。
【００１７】
６１はレチクル投影用光源で、６２は円環状等のマークが形成されたレチクル板、６３は投影レンズである。レチクル投影用光源に照明されたレチクル板６２上のレチクルは、投影レンズ６３、ビームスプリッタ３３、フィルタ３４を介してＣＣＤカメラ３５に受像される。
【００１８】
４５は固視標投影用のＬＥＤであり、ＬＥＤ４５により照明された固視標４６の光は投影レンズ４７に通過した後、ビームスプリッタ３３によって反射されて被検眼Ｅに向かう。被検眼には固視標４６を固視させた状態で測定を行う。
【００１９】
５０は角膜変形検出用の赤外ＬＥＤであり、ＬＥＤ５０を出射した光はコリメータレンズ５１により略平行光束とされて被検眼Ｅの角膜に投光される。被検眼Ｅで反射した光は受光レンズ５２、光源３０及び光源４０の光に対して不透過の特性を持つフィルタ５３を通過した後、ビームスプリッタ５４で反射し、ピンホール板５５を通過して光検出器５６に受光される。角膜変形検出用の光学系は、被検眼が所定の変形状態（偏平状態）のときに光検出器５６の受光量が最大になるように配置されている。
【００２０】
また、この角膜変形検出光学系は作動距離検出光学系の一部を兼ねており、ＬＥＤ５０より投光され、角膜輝点ｉ６が形成される。その指標像である角膜輝点ｉ６の光は、受光レンズ５２、フィルタ５３、ビームスプリッタ５４を通過してＰＳＤやラインセンサ等の一次元位置検出素子５７に入射する。被検眼角膜が作動距離方向に移動すると、角膜輝点ｉ６の指標像も一次元位置検出素子５７上を移動するため、制御部２０が一次元位置検出素子５７から出力信号に基づいて作動距離情報を得る。
【００２１】
以上のような構成を備える非接触式眼圧計において、その動作を説明する。検者は、顎台１０を使って被検眼を固定させるとともに、被検者の額が額当て部１７に接するよう被検者に指示する。被検者が額を２つの額当てゴム１７ａに当たるように位置させると、その中央部に位置する脈波検出器１８にも額が接触するようになる。検者は、モニタ３６に映し出される前眼部像を観察しながら、ジョイスティック１９等を操作し、被検眼に対して測定部１５を粗くアライメントする。被検眼には、固視標４６が見えるようになったら、これを固視させる。
【００２２】
図４はＸＹ方向が適正な状態にアライメントされたときのモニタ３６上に表示される画面例を示す。ＸＹ方向が適正な状態にアライメントされた状態では、アライメント光源３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄによりそれぞれ角膜周辺に形成された輝点ｉ２、ｉ３、ｉ４、ｉ５と、第一アライメント光源４０により角膜中心に形成された輝点ｉ１が、カメラ３５により撮像され、モニタ３６上に映し出される。６４はレチクル像を示す。
【００２３】
制御部２０は、検出される輝点の数と位置関係に基づいてＸ方向移動機構８０、Ｙ方向移動機構８１を駆動制御し、測定部１５を移動するオートアライメントを実行する。輝点ｉ１〜ｉ５の位置関係及び各輝点間の間隔は予め定められたデータとして与えられているので、制御部２０は検出された輝点がｉ１〜ｉ５の何れであるかを特定し、輝点ｉ１がレチクル像６４の中心に来るように測定部１４を移動する。輝点ｉ１〜ｉ５は、所定の光量を満たしており、且つその大きさが所定の範囲にあるか否かにより、ノイズと区別できる。輝点ｉ１が所定の許容範囲に入れば、ＸＹ方向のアライメントが完了する。このオートアライメントの詳細は、本出願人による特開平１０−７１１２２号公報を参照されたい。また、制御部２０は一次元位置検出素子５７からの信号により、被検眼に対する前後方向の偏位情報を得て、その情報に基づいてＺ方向移動機構８２を駆動制御して測定部１５をＺ方向に移動する。
【００２４】
ここで、本装置では、アライメント用の輝点ｉ１〜ｉ５の検出結果を利用して、被検者の顔が固定状態にあるか否か、すなわち、被検者が測定を開始できる状態にあるかを否かを判定する。このとき、アライメントが適正な状態にならなくても、輝点ｉ１〜ｉ５の何れかがカメラ３５により検出されれば、被検者が測定を開始できる状態にあると見なすことができる。測定部１５を移動することにより、輝点ｉ１〜ｉ５の何れかが検出できるようになれば、被検眼には固視標４６が見えるようになる。被検眼に固視標４６を固視させることで、被検者の顔が固定される。本装置では、輝点ｉ１〜ｉ５の内の２つ以上が特定できれば、脈波検出器１８からの脈波信号の検出を開始する。
【００２５】
なお、ＸＹ方向のオートアライメントは、実施形態の装置では検出範囲を広くとるために５つの輝点を使用したが、角膜頂点に形成される輝点ｉ１のみを使用する構成であっても良い。この場合は、輝点ｉ１が所定の検出条件を満たせば、被検者が測定を開始できる状態にあると判定する。また、アライメント用の輝点を利用する代わりに、ＣＣＤカメラ３５により撮像された前眼部像を利用することもできる。例えば、前眼部像の画像データから瞳孔中心を画像処理により検出し、瞳孔中心が所定の範囲にあるか否かにより被検者の顔の固定状態（測定を開始できる状態）を判定する。
【００２６】
図５は、脈波検出処理回路２８により処理される脈波信号の例を模式的に示した図である。被検者の額が脈波検出器１８に接触した時刻ｔ１で脈波検出信号に急激な変化が表れている。その後、測定部１５のアライメント移動により、時刻ｔ２にて輝点ｉ１〜ｉ５の内の２つ以上が特定できたとする。制御部２０は、この時刻ｔ２の時点より、脈波検出器１８からの脈波検出信号の取得を開始するように、脈波検出処理回路２８に指令する。脈波検出処理回路２８は、制御部２０からの指示信号により、脈波検出器１８からの出力信号のレベル（ゲイン）調整を開始する。脈波検出処理回路２８により処理された脈波信号は制御部２０に入力される。なお、脈波検出信号のレベル調整は脈波検出信号に急激な変化が表れた時刻ｔ１から開始しても良いが、被検眼の安定が検出される時刻ｔ２から始めた方が余分なノイズを含まないので、時間が掛からずに調整できる。
【００２７】
制御部２０は、入力された脈波信号について、使用可能条件を満たしているか（脈波信号が安定して得られているか否か）を、次のように判断する。脈波信号の使用可能条件の判断には、脈波ピーク（脈波ピークは波形信号の立ち上がりの傾き、信号レベル等から判断する）の検出時間と、その脈波ピークの高さを使用する。これは何れか一方でも良いが、両者を使用した方が精度の良い判定ができる。図６に示すように、脈波検出開始から順次得られる脈波波形信号の３周期分について、１つ目の脈波ピークから２つ目の脈波ピークまでの検出時間（周期）をＴ１、２つ目の脈波ピークから３つ目の脈波ピークまでの検出時間（周期）をＴ２とする。ここで、両者の変化時間Ｔｈ＝｜Ｔ１−Ｔ２｜が、Ｔｈ＞１０ｍｓとなった場合には、脈波波形信号の時間エラーとし、使用不可と判断する。
【００２８】
また、１つ目の脈波ピークの高さ（ボトムからの高さ）をＰ１、２つ目の脈波ピークの高さＰ２、３つ目の脈波ピークの高さＰ３とする。そして、各ピーク変動率をＰａ＝Ｐ１／Ｐ２、Ｐｂ＝Ｐ２／Ｐ３、Ｐｃ＝Ｐ１／Ｐ３により計算する。その結果、Ｐａ、Ｐｂ及びＰｃの全てが、０．９〜１．１の範囲に収まらなかった場合に、脈波波形信号のピークエラーとし、使用不可と判断する。
【００２９】
このようにして脈波信号の使用条件を判断する上では、被検者の顔が動いている状態の脈波信号を使用すると、乱れた波形信号が多くなるので、使用不可と判断されやすくなり、なかなか測定可能状態に移行できない。また、乱れた波形信号があるときに信号レベルの調整を開始すると、安定した信号レベルの調整に時間がかかり、所期する位相位置のタイミング決定の精度も悪くなる。そこで、前述のように、被検者の顔の安定状態を判定してから脈波検出を開始することにより、こうした問題を少なくできる。さらにまた、被検者の額が脈波検出器１８にゆっくり当接した場合には、時刻ｔ１での検出信号の急激な変化が表れないことがある。こうした場合においても、脈波検出開始のトリガ信号を与えることができるので、測定がスムーズに行える。
【００３０】
制御部２０は、脈波信号が上記の使用可能条件を満たせば、サンプリングした脈波信号から脈波の位相を求め（好ましくはサンプリングできた脈波波形の平均から求める）、予め定めた位相位置に同期するように眼圧測定のタイミングを演算する。
【００３１】
図７は、脈波ピークの位相位置に同期させて眼圧測定する例を示す。信号Ｓ１は脈波ピークＰのタイミングを示し、これは使用可能条件を満たした直前の脈波ピークから位相周期Ｔａ後に来るものとして順次求めていく。信号Ｒはアライメント完了信号を示す。このアライメント完了信号Ｒと信号Ｓ１が共に得られたタイミングでソレノイド駆動信号Ｓ３を出力し、測定を実行する。なお、より精度良く脈波ピークの位相位置に眼圧測定のタイミングを合わせるためには、ソレノード駆動信号３を出力してから空気の噴射により角膜が偏平されるまでの圧平検出時間Ｔａｐｌを考慮し、その時間Ｔａｐｌ分だけ溯ったタイミングでソレノイド駆動信号Ｓ３を出力すると良い。この時間Ｔａｐｌについては、同一被検眼の１回目の測定においては平均的な眼圧値を利用して設定し、２回目以降の測定においては１つ前の眼圧測定を基に設定することができる。
【００３２】
ソレノイド駆動信号Ｓ３によりソレノイド３６が駆動されると、ピストン２が上昇し、ノズル６から圧縮空気が被検眼に吹き付けられる。被検眼の角膜は空気の吹き付けにより徐々に変形し、角膜が偏平状態に達したとき、光検出器５６に最大光量が入射される。眼圧値は、光検出器５６から出力される圧平信号がピークを示したときの時間や、このときに得られる圧力センサ１２からの出力信号を使用して求められる。
【００３３】
以上説明した眼圧測定における脈波の位相位置や、脈波信号の使用可能の判定における数値等は単に例示に過ぎず、使用状況に応じて変更可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、被検者に手間を掛けずに、安定した脈波の検出が素早く行える。これにより、脈波の任意の位相位置に同期した眼圧測定に際しての測定時間の短縮化が図られる。また、信頼性の高い測定結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】非接触式眼圧計の外観略図である。
【図２】流体噴射機構の側面概略構成、及び眼圧計の制御系の概略構成を示した図である。
【図３】非接触式眼圧計の上方視光学系要部図である。
【図４】被検眼が適正な状態でアライメントされたときのモニタ上に表示される画面像を示した図である。
【図５】脈波検出処理回路により処理される脈波信号の例を模式的に示した図である。
【図６】制御部が、入力された脈波信号について、使用可能条件を満たしているか（脈波信号が安定して得られているか否か）を判断する方法を説明する図である。
【図７】脈波ピークに同期した測定開始のタイミングを説明する図である。
【符号の説明】
１　シリンダ部
２　ピストン
３　ロータリーソレノイド
１５　測定部
１６　顔支持ユニット
１７　額当て部
１８　脈波検出器
２０　制御部
２８　脈動検出処理回路
３０　第二アライメント光源
３５　ＣＣＤカメラ

Claims

被検者の脈波を検出し、検出された脈波に関連付けて眼圧を測定する非接触式眼圧計において、被検者の顔を支持する顔支持ユニットと、該顔支持ユニットに設けられた脈波検出器と、被検眼に光束を照射しその反射光を受光して被検眼を検出する被検眼検出手段と、該被検眼検出手段による検出結果に基づいて前記脈波検出器からの脈波検出信号の取得を開始する信号取得手段と、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、前記信号取得手段による脈波検出信号の取得開始は、前記脈波検出器から出力される脈波検出信号の検出感度の調整開始を含むことを特徴とする非接触式眼圧計。
請求項１の被検眼検出手段は、被検眼に照射する光束としてアライメント指標を角膜に形成するためのアライメント光束を利用すると共に、被検眼角膜に形成された指標を基に被検眼が測定を開始できる状態にあるか否かを検出することを特徴とする非接触式眼圧計。