JP2009061062A - 非接触式眼圧計 - Google Patents

Abstract

【課題】 眼圧測定時において効率よくピストンを動作させることができるとともに、被検者への負担を抑制する。
【解決手段】 駆動電流を供給することにより駆動力を生じる駆動手段を持ち、水平面に対して平行に配置されたシリンダ内でピストンを前記駆動手段により水平に移動させて加圧動作をさせることにより被検眼角膜に流体を噴射する流体噴射機構と、前記流体噴射機構による角膜の変形状態を検出する変形検出手段と、前記変形検出手段から出力される検出信号の立ち上がりを検知する検知手段と、前記検知手段から出力される検知信号に基づいて前記ピストンの移動による加圧動作を停止させるように駆動手段を制御する制御手段と、を備え、前記変形検出手段からの検出信号に基づいて被検眼の眼圧を測定する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、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被検眼の眼圧を非接触にて測定する非接触式眼圧計に関する。

被検眼に向けて空気等の流体をノズルを介して噴射し、噴射された流体による角膜の所定の変形状態（例えば、圧平状態）を検出して眼圧を測定する非接触式眼圧計が知られている。このような装置では、ソレノイド等の駆動部に駆動電流を供給し、その駆動力によってシリンダ内のピストンを前方へ押し出すことにより、被検眼角膜に流体を吹き付けて変形させている。また、被検眼への流体噴射後は、次なる眼圧測定に備えるべく、ピストンが初期位置まで戻されるような構成となっている。
特開２００４−８９４５４号公報

しかしながら、特許文献１に示すような従来の非接触式眼圧計の場合、シリンダが水平面に対して傾斜して配置されており、ピストンには、ピストンが受ける重力によってピストンの圧縮方向とは反対方向への力が常にかかっている。このため、ピストンの上昇時においては、ピストンに係る重力を考慮しつつ必要な流体の吹きつけ量が得られるように駆動部に対して駆動エネルギーを供給する必要があり、効率が悪い（例えば、被検眼に吹き付ける圧縮流体の流体圧不足の可能性、駆動部に供給する駆動エネルギーの増加、など）。また、ピストンの戻り時においては、ノズルから流体が急激に吸い込まれることによって装置内部への異物（涙、ほこり、睫、など）が入り込み、再測定の際に異物が被検眼に吹付けられたり、初期位置に戻るピストンとシリンダとがぶつかって衝撃音が発生することによって被検者を驚かしてしまう可能性があった。

本発明は、上記問題点を鑑み、眼圧測定時において効率よくピストンを動作させることができるとともに、被検者への負担を抑制す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。

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） 駆動電流を供給することにより駆動力を生じる駆動手段を持ち、水平面に対して平行に配置されたシリンダ内でピストンを前記駆動手段により水平に移動させて加圧動作をさせることにより被検眼角膜に流体を噴射する流体噴射機構と、
前記流体噴射機構による角膜の変形状態を検出する変形検出手段と、
前記変形検出手段から出力される検出信号の立ち上がりを検知する検知手段と、
前記検知手段から出力される検知信号に基づいて前記ピストンの移動による加圧動作を停止させるように駆動手段を制御する制御手段と、を備え、前記変形検出手段からの検出信号に基づいて被検眼の眼圧を測定する。
（２） （１）の非接触式眼圧計において、
前記制御手段は、前記検知手段からの検知信号が出力されたときに前記駆動手段に対する駆動電流の供給を停止することを特徴とする。
（３） （１）の非接触式眼圧計において、
前記制御手段は、前記駆動手段に供給する駆動電流を一旦止めた後、前記駆動手段に駆動電流を供給し，初期位置へのピストンの戻り速度を減衰させることを特徴とする。

本発明によれば、眼圧測定時において効率よくピストンを動作させることができるとともに、被検者への負担を抑制することができる。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１は本実施形態に係る非接触式眼圧計において流体（例えば、空気）を被検眼角膜に噴射する流体噴射機構の側方概略構成及び制御系の具体例を示す図であり、図２は流体噴出機構による角膜の変形状態を検出する光学系の具体例を示す図であって、ノズル付近の光学系を上方より見た図である。なお、図１中におけるＸ方向は左右方向、Ｙ方向は上下方向、Ｚ方向は前後方向を表す。

１は空気圧縮用のシリンダ部、２はピストンであり、これらは被検眼に噴出する空気を圧縮する空気圧縮機構として用いられる。３はロータリソレノイドであり、ロータリソレノイド３（以下、ソレノイド３として説明する）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を圧縮方向（矢印Ａ方向）に移動させる。ピストン２の移動によりシリンダ部１内の空気圧縮室３４で圧縮された空気は、シリンダ１の先端に連結されるチューブ（パイプでもよい）７０、圧縮された空気を収容する気密室７１を介して、ノズル６から被検者眼Ｅの角膜に向けて噴出される。なお、シリンダ部１は水平面（ＸＺ面）に対して平行に配置されており、ソレノイド３の駆動によってピストン２がシリンダ部１内で水平に移動されることにより空気の圧縮が行われる。より具体的には、シリンダ部１はその長手方向が水平方向と平行に配置され、シリンダ部１の内面はピストン２をガイドする。このため、ピストン２の移動方向（圧縮方向）は、水平方向となる。なお、上記各構成部材は、装置本体の筐体内に設けられたステージ上にそれぞれ配置されている（図示省略）。

また、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、付与される電流がカット又は減じられると、コイルバネの戻り方向への付勢力により、圧縮方向に移動されたピストン２が戻り方向（矢印Ａの反対方向）に移動されて初期位置に戻される。また、本実施形態では、ノズル６の軸線の上方に空気圧縮機構が配置された構成（ノズル６の軸線を外した構成）となっているため、シリンダ部１まで涙等が吸込まれる可能性は少ない。

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。また、ガラス板８は気密室７１を構成する壁の一部として用いられる。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、気密室７１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、観察・アライメント光学系１１がその観察光軸及びアライメント光軸と、ノズル６の軸線が同軸になるように配置されているが、本発明とは関連が少ないため、説明は省略する。

１２は気密室７１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に初速が付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。

１４は角膜変形検出用の赤外ＬＥＤ（図２参照）であり、ＬＥＤ１４を出射した光はコリメ−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−ル板１７を通過して受光素子である光検出器１８に受光される。なお、角膜変形検出用の光学系は、被検眼が所定の圧平状態のときに光検出器１８の受光量が最大となるように配置されている。

図１の説明に戻る。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は光検出器１８からの信号処理を行う信号検出処理回路、２３はソレノイド３を駆動させるための駆動回路である。

以上のような構成を備える非接触式眼圧計において、以下に動作について説明する。検者は被検者眼Ｅ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。

図３（ａ）は圧力センサ１２の出力による圧力信号Ｐｓ及び光検出器１８の出力による角膜変形信号Ｑｓの変化を時系列的に示した模式図であり、図３（ｂ）はロ−タリソレノイド３へ電流を供給する電圧Ｖの変化を時系列的に示した模式図である。

制御回路２０は、図示無き測定ボタンにより測定開始信号が入力されると、駆動回路２３を介してソレノイド３に動作可能な駆動エネルギとしての電流（Ｖ＝Ｖ₁）の付与を開始する（ｔ＝ｔ₀）。ソレノイド３が動作され、その駆動力がアーム４及びロッド５を介してピストン２に伝達されると、ピストン２が水平方向に前進され、シリンダ部１内で圧縮された空気は、チューブ７０を介して気密室７１内の空気を圧縮する。そして、ノズル６を介して被検眼の角膜に圧縮空気が吹き付けられることによって、被検者眼の角膜が徐々に変形される。

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。そして、光検出器１８からの信号により、その受光光量が所定のピ−クを示したことを信号検出処理回路２２が検知すると、被検者眼角膜が圧平状態に達したことが検知される。ここで、制御回路２０は、圧力検出回路２１を介して圧力センサ１２から出力される検出信号に基づいて圧平状態検知時（ｔ＝ｔ₂）における圧力値を得て、これに基づいて眼圧値を算出する。

なお、制御回路２０は、変形信号Ｑｓの立ち上がりｔ₁を検知し、その検知信号に基づいて駆動回路２３を介してロータリソレノイド３への電荷供給を停止する。より具体的には、変形信号Ｑｓ＝０の状態からΔｑ増加した状態を変形信号Ｑｓの立ち上がりとして検知するように設定されている。なお、Ｑｓ＝０の状態からの信号増加量Δｑについて、ノイズ信号によって変形信号が埋没されてしまう範囲を除いた上で、変形信号が上昇に転じるタイミング（Ｑ＞０となるタイミング）を出来る限り早く検知できるように設定されているのが好ましい。この場合、変形信号Ｑｓとノイズ信号との判別が難しい信号レベルの最大値Ｑｎから所定量Δα増加させた信号レベルをΔｑとして設定するようなことが考えられる（Δｑ＝Ｑｎ＋Δα）。

ここで、制御回路２０は、立ち上がりが検知された時点（ｔ＝ｔ₁：厳密に言えば、圧力信号Ｐｓのサンプリング時間及び信号処理に要する時間によって微小時間（数十μｓｅｃ）遅延する可能性あり）で、ロータリーソレノイド３への電荷（電流）供給を停止する。ピストン２は、ソレノイド３への電流が止められた後も慣性力で圧縮方向に移動されるが、ロッド５にはコイルバネによる戻り方向（初期位置へ向かう方向）への付勢力が働く。そして、コイルバネの付勢力によりピストン２の速度は減衰されて一旦停止し、その後戻り方向へ移動される。

図４は、ソレノイド３への電流供給停止後にピストン２が圧縮方向に移動するときのピストン２に加わる力のバランスについて説明する図である。図４において、ピストン２の圧縮方向へ働く力として、ソレノイド３の駆動によってピストン２が移動されたときの慣性力Ｋが働く。また、ピストン２の戻り方向へ働く力として、ソレノイド３が持つコイルバネによる付勢力Ｔと、シリンダ部１に対してピストン２が圧縮方向に移動することによって発生する摩擦力Ｆ１が働く。この場合、前述のように、ピストン２の圧縮方向が水平方向になるようにシリンダ部１及びピストン２が配置されているので、ピストン２にかかる重力は、ピストン２の戻り方向へ働く力としては実質的に作用しない。

なお、上記のようにシリンダ部１が水平に配置される場合、ピストン２が同じ速度で移動することを条件として、摩擦力Ｆ１は、シリンダ部１が傾斜して配置される場合に比べて増加する。しかしながら、シリンダ部１の内部はピストン２がスムーズに移動できるように摩擦係数が小さくなるように加工されており、摩擦力Ｆ１は、付勢力Ｔや慣性力Ｋに対して相対的に小さい力である。よって、ピストン２が水平に配置されたことによる摩擦力Ｆ１の増加は、慣性力Ｋと付勢力Ｔの力関係においては無視できる程度であるといえる。よって、ピストン２の重力によるピストン２の圧縮方向への移動速度の減衰作用は実質的に働かない。よって、ソレノイド３の駆動停止後におけるピストン２の圧縮方向への移動量（移動時間）は、同じ力で押し出すことを条件として、ピストン２が傾斜して配置されている場合に比べて大きくなる。

以上のように、シリンダ部１を水平に配置したことにより、ソレノイド３の駆動停止後におけるピストン２の圧縮方向への移動量（移動時間）を確保できるため、ソレノイド３の駆動を停止した後であっても、被検眼に吹き付ける空気圧の上昇が確保される。より具体的には、本実施形態によれば、ソレノイド３への電流供給が停止された後の圧力センサ１２からの出力をモニタリングしてみると、ソレノイド３への電流供給が停止された時点から約１２ｍｍＨｇ程度の空気圧の上昇が見られた。

したがって、被検眼角膜に噴射する空気圧を減らすべく早い段階（例えば、変形検出信号の立ち上がり検知時）でソレノイド３の駆動を停止した後であっても、被検眼を圧平できる程度の空気圧を確保できる。なお、図３（ａ）において点線で図示されているＰ’ｓは、角膜の圧平検知時にソレノイド３を駆動停止させたときの変形信号の変化を示すものである。また、ソレノイド３の駆動停止が早いほど、ソレノイド３に付与するエネルギーを減らすことができるので、使用電力量の観点から見ても効率がよい。

図５は、空気圧縮後、ピストン２が戻り方向に移動されるときのピストン２に加わる力のバランスについて説明する図である。図５において、ピストン２の戻り方向へ働く力として、ソレノイド３が持つ付勢力Ｔが働く。また、ピストン２の圧縮方向へ働く力として、摩擦力Ｆ２が働く。この場合、前述のように、ピストン２の圧縮方向が水平方向になるようにシリンダ部１及びピストン２が配置されているので、ピストン２にかかる重力は、ピストン２の戻り方向へ働く力としては実質的に作用しない。したがって、ピストン２の重力によるピストン２の戻り方向への移動速度の増幅作用は実質的に働かない。よって、ピストン２の戻り方向へ働く力が軽減された分、空気圧縮後にピストン２が初期位置に戻るときの戻り速度は、ピストン２が傾斜して配置されている場合に比べて小さくなるため、ピストン２が初期位置に戻る時に発生する気体の急激な吸込みや大きな音（例えば、ピストン２が初期位置に到達した時に発生する金属音）を抑制することができる。

なお、ソレノイド３への駆動電流の供給を一旦止めた後、ピストン２が初期位置に戻るときにソレノイド３に対して弱電流を加えておくことにより、ピストンの戻り速度が軽減されて、測定音と吸込みを軽減する手法が本出願人によって提案されている（詳しくは、特開平９−３１３４４８等参照）。そこで、この手法と本実施形態の構成を組み合せることにより、より効果的に測定音と吸い込みを減らすことができる。

なお、以上の説明においては、ノズル６の軸線上より上にピストン部１を水平に配置したが、ピストン２の移動方向が水平方向になるように、装置本体のいずれかにピストン部１が水平に配置されている構成であれば、これに限るものではない。

本実施形態に係る非接触式眼圧計において、流体（例えば、空気）を被検眼角膜に噴射する流体噴射機構の側方概略構成及び制御系の具体例を示す図である。 流体噴出機構による角膜の変形状態を検出する光学系の具体例を示す図であって、ノズル付近の光学系を上方より見た図である。 圧力センサの出力による圧力信号Ｐｓ及び光検出器の出力による角膜変形信号Ｑｓの変化を時系列的に示した模式図と、ロ−タリソレノイドへ電流を供給する電圧Ｖの変化を時系列的に示した模式図である。 ソレノイドへの電流供給停止後にピストンが圧縮方向に移動するときのピストンに加わる力のバランスについて説明する図である。 空気圧縮後、ピストンが戻り方向に移動されるときのピストンに加わる力のバランスについて説明する図である。

符号の説明

１ シリンダ部
２ ピストン
３ ロータリソレノイド
１４ ＬＥＤ
１５ コリメータレンズ
１６ 受光レンズ
１７ ピンホール板
１８ 光検出器
２０ 制御回路
２２ 信号検出処理回路
２３ 駆動回路

Claims (3)

1. 駆動電流を供給することにより駆動力を生じる駆動手段を持ち、水平面に対して平行に配置されたシリンダ内でピストンを前記駆動手段により水平に移動させて加圧動作をさせることにより被検眼角膜に流体を噴射する流体噴射機構と、
   前記流体噴射機構による角膜の変形状態を検出する変形検出手段と、
   前記変形検出手段から出力される検出信号の立ち上がりを検知する検知手段と、
   前記検知手段から出力される検知信号に基づいて前記ピストンの移動による加圧動作を停止させるように駆動手段を制御する制御手段と、を備え、前記変形検出手段からの検出信号に基づいて被検眼の眼圧を測定する非接触式眼圧計。
2. 請求項１の非接触式眼圧計において、
   前記制御手段は、前記検知手段からの検知信号が出力されたときに前記駆動手段に対する駆動電流の供給を停止することを特徴とする非接触式眼圧計。
3. 請求項１の非接触式眼圧計において、
   前記制御手段は、前記駆動手段に供給する駆動電流を一旦止めた後、前記駆動手段に駆動電流を供給し，初期位置へのピストンの戻り速度を減衰させることを特徴とする非接触式眼圧計。

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