JP2009082514A - 非接触式眼圧計 - Google Patents

Abstract

【課題】 被検者への負担を軽減させる。
【解決手段】 圧縮気体を角膜にノズルを介して吹き付ける気体吹付機構と、角膜変形状態を検出する変形検出手段と、角膜の所定変形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、前記ノズルとは別に，圧縮気体を外部に放出するための開口部と、前記開口部の開放動作を行うために駆動される電磁弁と、を有し、被検者眼に対して第１の測定を行った際の変形検出手段からの検出信号に基づいて角膜の所定変形検出時間を得て、検出時間と電磁弁の応答時間とに基づいて電磁弁に対して開放指令信号を出力するタイミングを設定する設定手段と、電磁弁を駆動制御する駆動制御手段であって、被検者眼に対する第２の眼圧測定において、角膜の所定変形が検出される前に、設定手段によって設定されたタイミングにて電磁弁に対して開放指令信号を出力する駆動制御手段と、を備える。
【選択図】 図４

Description

本発明は、気体を圧縮して被検者眼に吹付け、被検者眼角膜の変形状態を検出することにより被検者眼の眼圧を測定する非接触式眼圧計に関する。

ピストンによりシリンダ内の気体を圧縮し、圧縮した気体を被検者眼角膜に吹き付け、被検者眼角膜の所定変形（例えば、圧平状態）を検出することにより被検者眼の眼圧を測定する非接触式眼圧計が知られている。

このような非接触式眼圧計において、シリンダに小さな開口が設けられ、開口の開閉が電磁弁によって電気的に制御されることにより、被検者眼に対する不用な気体噴射の軽減を目的とした装置が開示されている（特許文献１参照）。なお、この装置では、被検者眼角膜の所定変形が確認されると、電磁弁に対して開口の開放指令が行われるような構成となっている。
特開昭６３−９７１４３号公報

ところで、上記のような電磁弁は、開放指令が発せられてから開口が開くまでに所定の応答時間を要する。よって、上記のように電磁弁の開放制御を行う場合、被検者眼角膜の所定変形検出後、電磁弁の応答時間の間、角膜に気体が噴射された状態となる。したがって、被検者眼に対する不用な気体噴射が十分に軽減されているとはいえない。

本発明は、上記問題点を鑑み、被検者への負担を軽減させ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） ピストンによりシリンダ内の気体を圧縮し、圧縮した気体を被検者眼角膜にノズルを介して吹き付ける気体吹付機構と、該気体吹付機構による角膜の変形状態を検出する変形検出手段と、前記変形検出手段によって角膜の所定変形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、
前記気体吹付機構は、前記ノズルとは別に，圧縮気体を外部に放出するために設けられた開口部と、前記開口部の開放動作を行うために駆動される電磁弁と、を有し、
被検者眼に対して第１の眼圧測定を行った際の前記変形検出手段からの検出信号に基づいて角膜の所定変形検出時間を得て、該検出時間と前記電磁弁の応答時間とに基づいて前記電磁弁に対して開放指令信号を出力するタイミングを設定する設定手段と、
前記電磁弁を駆動制御する駆動制御手段であって、被検者眼に対する第２の眼圧測定において、角膜の所定変形が検出される前に、前記設定手段によって設定されたタイミングにて前記電磁弁に対して開放指令信号を出力する駆動制御手段と、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、
前記設定手段は、該検出時間に対して前記電磁弁の応答時間を差し引いた時間より長く前記検出時間より短い範囲で前記開放指令信号の出力タイミングを設定することを特徴とする。
（３） ピストンによりシリンダ内の気体を圧縮し、圧縮した気体を被検者眼角膜にノズルを介して吹き付ける気体吹付機構と、該気体吹付機構による角膜の変形状態を検出する変形検出手段と、前記変形検出手段によって角膜の所定変形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、
前記気体吹付機構は、前記ノズルとは別に，圧縮気体を外部に放出するために設けられた開口部と、前記開口部の開放動作を行うために駆動される電磁弁と、を有し、
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、
前記電磁弁を駆動制御する駆動制御手段であって、角膜の所定変形が検出される前に、前記検知手段から出力される検知信号に基づいて前記電磁弁に対して開放指令信号を出力する駆動制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、被検者への負担を軽減させることができる。

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被検者眼角膜に気体を噴射する気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は気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。

１は空気圧縮用のシリンダ部、２はピストンであり、これらは被検者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。

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、シリンダ部１には、ノズル６とは別に、圧縮気体を外部に放出するための開口部（空気孔）８０と、開口部８０の開放動作を行うために駆動される電磁弁８１、が設けられている。より具体的には、開口部８０の開口径は、ノズル６の開口径に比べて大きく、開口部８０が開放されたときにシリンダ部１内の圧縮空気が排出されやすい構成となっている。電磁弁８１は、開口部８０を開閉するための弁部８２と、弁部８２に連結されるプランジャ８３と、開閉方向にプランジャ８３を動かすためのコイル８４と、とを有し、電磁弁８１（コイル８４）に対する電流供給によってプランジャ８３が軸方向に移動されると、弁部８２によって開口部８０が開閉される。このようにして、開口部８０からの空気の流れが電気的に制御される。また、電磁弁８１には、図示なきコイルバネが設けられており、常時、弁部８２によって開口部８０が閉じられる方向（矢印Ｂの反対方向）に対してコイルバネによる付勢力が加えられている。なお、電磁弁８１としては、高速応答が可能なものが好ましく、例えば、５ｍｓ〜１０ｍｓ程度の応答速度を持つ電磁弁が用いられる構成が考えられる。

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である。

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者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、被検者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。駆動回路２４は電磁弁８１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）は最初の測定における圧力センサ１２の出力による圧力信号Ｐｓ１及び光検出器１８の出力による角膜変形信号Ｑｓ１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を介して被検者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＝Ｔａ）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Ｑｓ１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Ｑｓ１＝０の状態からΔｑ増加した状態を変形信号Ｑｓ１の立ち上がりとして検知するように設定されている。

ここで、制御回路２０は、立ち上がりが検知された時点で、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（ａ）は２回目の測定における圧力センサ１２の出力による圧力信号Ｐｓ２及び光検出器１８の出力による角膜変形信号Ｑｓ２の変化を時系列的に示した模式図であり、図４（ｂ）は電磁弁８１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。なお、ロ−タリソレノイド３へ電流を供給する電圧Ｖの変化については、最初の測定（図３（ｂ）参照）と同様であるため、図示を省略する。なお、図４においては、第１の測定と第２の測定における角膜圧平検出時間が同じであった場合を示している。

上記のようにして最初の測定（第１の測定）が行われると、制御回路２０は、次の眼圧測定（第２の眼圧測定）において電磁弁８１による開口部８０の開放動作を行うために、電磁弁８１に対して開放指令信号を出力するタイミングを算出する。より具体的には、制御回路２０は、最初の眼圧測定を行った際の光検出器１８からの検出信号（図３（ａ）参照）に基づいて角膜の圧平状態の検出時間（圧平到達時間）Ｔａを得て、開口部８０を開放させるために電磁弁８１に対して供給する駆動電流の供給開始時間Ｔｓを検出時間Ｔａと電磁弁８１の応答時間Ｔｒに基づいて算出する。この場合、制御回路２０は、検出時間Ｔａを基準とした所定範囲内（例えば、検出時間Ｔａの前後±１０％以内）において変形信号Ｑｓ１が連続的に上昇しているか否かを判別し、連続的な上昇があったときに限り、開始時間Ｔｓの算出を行うようにしてもよい。

なお、検出時間Ｔａは、被検者眼の脈動、微妙なアライメントずれ、等によって変動する可能性がある。そこで、本実施形態では、角膜の圧平前に、電磁弁８１によって開口部８０が開放され圧平検知ができなくなるのを防ぐため、検出時間Ｔａに対して変動比率Ｈをかけることにより予想最長検出時間Ｔｂ（図４（ｂ）参照）を求める（Ｔｂ＝Ｔａ×Ｈ）。この場合、開始時間Ｔｓは、予想最長検出時間Ｔｂから応答時間Ｔｒを差し引くことにより算出される（Ｔｓ＝Ｔｂ−Ｔｒ）。なお、実験によれば、変動比率Ｈ＝１．１前後が考えられる。

また、電磁弁８１の応答時間Ｔｒは、予め実験等により求めておく。この場合、電磁弁の個体差によって応答時間Ｔｒにバラツキが生じる可能性があるため、各電磁弁毎に応答時間Ｔｒを求め、これに基づいて開放指令信号の出力タイミングを設定するようにしてもよい。この場合、電磁弁を複数回駆動させたときの応答時間の変動を考慮するとよい。なお、本実施形態では、開口部８０を開放するための電磁弁８１に対する電流供給が開始されてから、弁部８１と開口部８０との間に外部への排出口が形成されるまでの時間を応答時間Ｔｒとして求める。

次に、制御回路２０は、前述のようにして算出された電磁弁８１への電流供給の開始時間Ｔｓを図示なきタイマーに設定する。これにより、２回目の測定において、タイマーに設定された出力タイミングにて電磁弁８１に対して開放指令信号が出力されるようになる。

ここで、２回目の測定における測定開始のトリガ信号が発せられると、制御回路２０は、ソレノイド３に対して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）。また、制御回路２０は、変形信号Ｑｓ２の立ち上がりｔ２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。

また、制御回路２０は、測定開始のトリガ信号が発せられた後の時間経過を計測し、予め設定された電流供給開始時間Ｔｓに達すると、電磁弁８１に対して動作可能な駆動エネルギーとしての電流（Ｖ＝Ｖ２）の付与を開始する。このようにして、角膜の圧平検出前に電磁弁８１の駆動が開始されると、電磁弁８１の応答時間Ｔｒの間に角膜の圧平が検出（検出時間Ｔａ）される。その後、予想最長検出時間Ｔｂ付近にて開口部８０が開放され、シリンダ部１の空気が開口部８０から放出される。これにより、角膜の圧平検出直後に、シリンダ部１内の圧力が急激に減圧され（図４（ａ）の実線Ｐｓ２参照）、ノズル６を介して被検者眼に噴射される空気圧は大きく減少される。

このようにすれば、被検者眼に対する不用な空気の噴射を軽減できる。すなわち、上記のように電磁弁８１に対する開放指令信号の出力タイミングを設定し、角膜の圧平検出前に開放指令を行うことにより、眼圧測定に必要な角膜の圧平検出直後に開口部８０を開放させることが可能となる。

よって、電磁弁８１による開口部８０の開放指令を角膜の圧平検出後に行う場合のように、角膜の圧平検出後、電磁弁の応答時間の間に、角膜に空気が噴射されるのを抑制できる。すなわち、被検者眼に噴射される不用な空気を極力軽減できる。

なお、以上の説明において、第１の測定における所定変形検出時間Ｔａと電磁弁８１の応答時間Ｔｒに基づいて開始時間Ｔｓを設定する場合、予想最長検出時間Ｔｂから電磁弁８１の応答時間Ｔｒを差し引いた時間を電流供給開始時間Ｔｓとして設定するようにしたが、予想最長検出時間Ｔｂから応答時間Ｔｒを差し引いた時間に対して所定時間Δｔを加えた時間を電流供給開始時間Ｔｓとしてもよい（Ｔｓ＝Ｔｂ−Ｔｒ＋Δｔ）。この場合、所定時間Δｔは、電磁弁８１の応答時間Ｔｒを越えない範囲で設定が可能である。また、前述の検出時間Ｔａから応答時間Ｔｒを差し引いた時間に所定時間Δｔを加えた時間を開始時間Ｔｓとしてもよい（Ｔｓ＝Ｔａ−Ｔｒ＋Δｔ）。この場合、開放指令信号の出力タイミングとしては、検出時間Ｔａに対して電磁弁８１の応答時間Ｔｒを差し引いた時間より長く、検出時間Ｔａより短い範囲で設定される。

また、以上の説明においては、時間経過に基づいて電磁弁８１を駆動制御するものとしたが、これに限るものではなく、検出時間Ｔａと電磁弁８１の応答時間Ｔｒに基づいて設定される開放指令信号の出力タイミングに基づいて電磁弁８１による開口部８０の開放動作を行うような制御であれば、種々の変容が可能である。例えば、制御回路２０は、前述のように算出される電流供給開始時間Ｔｓに対応する圧力センサ１２の圧力値を第１回の測定から得て、２回目の測定において、圧力値Ｐａ１に達したときに電磁弁８１に対して電流供給を行うようにしてもよい。また、制御回路２０は、上記のように検出時間Ｔａに応じて開始時間Ｔｓの算出を行う手法に限らず、予め図示無きメモリに記憶され検出時間Ｔａと電流供給開始時間Ｔｓの対応関係がまとめられたテーブル表から、第１回目の測定で得られた検出時間Ｔａに対応する電流供給開始時間Ｔｓを取得するようにしてもよい。

また、以上の説明においては、２回目以降の測定から電磁弁８１による開口部８０の開放動作を行うものとしたが、第１回目の測定において、変形信号Ｑｓ１の立ち上がりを検知し、その検知信号に基づいて電磁弁８１に対して開放指令信号を出力するようにしてもよい。

また、以上の説明において、電磁弁８１に対して開放指令信号を出力するタイミングを任意に設定できるようにしておき、設定されたタイミングに基づいて電磁弁８１による開口部８０の開放動作を行うようにしてもよい。例えば、測定開始のトリガ信号が発せられてから電磁弁８１に対して開口部８０を開くための電流供給を行うまでの時間（電流供給開始時間）を複数設定可能とし（図示無きメモリに予め記憶しておく）、所定の選択スイッチによって選択される電流供給開始時間を図示なきタイマーに設定するようにしてもよい。この場合、第１回目の被検者眼の眼圧値に応じて、電流供給開始時間を検者が選択するようなことが可能となる。また、所定のスイッチ等によって、電磁弁８１による開口部８０の開閉動作を行うか否かを選択できるような構成としてもよい。

また、以上の説明においては、シリンダ部１の側壁の一部に開口部８０及び電磁弁８１が設けられた構成としたが、シリンダ部１内にて圧縮される空気を収容する壁の一部であれば、他の部材に設けられていてもよい。例えば、チューブ７０又は気密室７１の壁の一部に開口部８０及び電磁弁８１が設けられた構成であってもよい。この場合、開口部８０及び電磁弁８１は、被検者眼の所定変形（例えば、圧平状態、偏平状態、等）検出時におけるシリンダ部１内のピストン２の位置よりノズル６側に設けられる必要がある。

また、以上の説明においては、１つの開口部と１つの電磁弁によって圧縮気体が排出されるような構成としたが、複数の開口部と、各開口部に対応して設けられる複数の電磁弁を用いるようにしてもよい。このようにすれば、１つの開口部の開口径を小さくでき、電磁弁の小型化が可能となるため、電磁弁の応答時間が短縮される。

本実施形態に係る非接触式眼圧計において被検者眼角膜に気体を噴射する気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。 本実施形態に係る非接触式眼圧計の気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。 最初の測定における圧力センサの出力による圧力信号Ｐｓ１及び光検出器の出力による角膜変形信号Ｑｓ１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。 ２回目の測定における圧力センサの出力による圧力信号Ｐｓ２及び光検出器の出力による角膜変形信号Ｑｓ２の変化を時系列的に示した模式図であり、図４（ｂ）は電磁弁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。

符号の説明

１ シリンダ部
２ ピストン
６ ノズル
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
８０ 開口部
８１ 電磁弁
８２ 弁部
８３ プランジャ
８４ コイル

Claims (3)

1. ピストンによりシリンダ内の気体を圧縮し、圧縮した気体を被検者眼角膜にノズルを介して吹き付ける気体吹付機構と、該気体吹付機構による角膜の変形状態を検出する変形検出手段と、前記変形検出手段によって角膜の所定変形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、
   前記気体吹付機構は、前記ノズルとは別に，圧縮気体を外部に放出するために設けられた開口部と、前記開口部の開放動作を行うために駆動される電磁弁と、を有し、
   被検者眼に対して第１の眼圧測定を行った際の前記変形検出手段からの検出信号に基づいて角膜の所定変形検出時間を得て、該検出時間と前記電磁弁の応答時間とに基づいて前記電磁弁に対して開放指令信号を出力するタイミングを設定する設定手段と、
   前記電磁弁を駆動制御する駆動制御手段であって、被検者眼に対する第２の眼圧測定において、角膜の所定変形が検出される前に、前記設定手段によって設定されたタイミングにて前記電磁弁に対して開放指令信号を出力する駆動制御手段と、を備えることを特徴と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、
   前記設定手段は、該検出時間に対して前記電磁弁の応答時間を差し引いた時間より長く前記検出時間より短い範囲で前記開放指令信号の出力タイミングを設定することを特徴とする非接触式眼圧計。
3. ピストンによりシリンダ内の気体を圧縮し、圧縮した気体を被検者眼角膜にノズルを介して吹き付ける気体吹付機構と、該気体吹付機構による角膜の変形状態を検出する変形検出手段と、前記変形検出手段によって角膜の所定変形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、
   前記気体吹付機構は、前記ノズルとは別に，圧縮気体を外部に放出するために設けられた開口部と、前記開口部の開放動作を行うために駆動される電磁弁と、を有し、
   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、
   前記電磁弁を駆動制御する駆動制御手段であって、角膜の所定変形が検出される前に、前記検知手段から出力される検知信号に基づいて前記電磁弁に対して開放指令信号を出力する駆動制御手段と、を備えることを特徴とする非接触式眼圧計。

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