JP2015192861A - 眼球の光計測装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】眼球の前眼房を横切る光を出射し、前眼房を横切って眼球から出た光を受光する場合において、眼球が正面を向いた状態で光の出射及び受光をする場合に比べ、目頭側における光出射手段又は受光手段の配置が容易な眼球の光計測装置等を提供する。【解決手段】光計測装置1は、被計測者の眼球10の前眼房13における眼房水の特性の計測に用いる光学系20、光学系20などを保持する保持部50を備え、光学系20は、発光系20Aと受光系20Bとを備えている。光路28は、眼球10が外転したとき、発光系20Aから出射した光が前眼房13を横切るように通過し、受光系20Bで受光できるように設定されている。【選択図】図1
Description
本発明は、眼球の光計測装置、眼球の光計測方法、及び、眼球に対する光照射受光方法に関する。
特許文献1には、所定の位置に予め配された眼球に光を照射する光源装置と、前記光源装置から出射された光に照射された前記眼球の角膜と空気との境界面による第1の後方散乱光の強度および角膜と前眼房との境界面による第2の後方散乱光の強度をそれぞれ検出する光検出器と、前記第1および第2の後方散乱光の強度に基づいて、前記前眼房内を満たす眼房水の屈折率を求める屈折率算出手段と、眼房水の屈折率と該眼房水中のグルコース濃度との対応関係が予め記憶された記憶部と、前記記憶部に記憶された対応関係、および前記屈折率算出手段により求められた眼房水の屈折率に基づいて、該眼房水中のグルコース濃度を求めるグルコース濃度算出手段とを備えたことを特徴とするグルコース濃度測定装置が記載されている。
特許文献2には、濃度未知の旋光性物質以外の妨害旋光性物質によって発現する旋光角範囲が既知である尿の旋光角を測定し、前記旋光性物質の濃度C[kg/dl]を(A−Ah)/(α×L)≦C≦(A−Al)/(α×L)
但し、A:測定された尿の旋光角[deg]
Ah:妨害旋光性物質によって発現する旋光角の最大値[deg]
Al:妨害旋光性物質によって発現する旋光角の最小値[deg]
α:旋光性物質の比旋光度[deg/cm・dl/kg]
L:測定光路長[cm]
の範囲であると判定する尿検査方法が記載されている。
但し、A:測定された尿の旋光角[deg]
Ah:妨害旋光性物質によって発現する旋光角の最大値[deg]
Al:妨害旋光性物質によって発現する旋光角の最小値[deg]
α:旋光性物質の比旋光度[deg/cm・dl/kg]
L:測定光路長[cm]
の範囲であると判定する尿検査方法が記載されている。
眼球の目頭側と目尻側に光出射手段及び受光手段を配置するとともに、前眼房を横切る光を出射及び受光する場合において、眼球が正面を向いた状態で光の出射及び受光を行なおうとすると、目頭側の皮膚が邪魔となり、目頭側に光出射手段又は受光手段を配置しづらかった。
本発明は、眼球の前眼房を横切る光を出射し、前眼房を横切って眼球から出た光を受光する場合において、眼球が正面を向いた状態で光の出射及び受光をする場合に比べ、目頭側における光出射手段又は受光手段の配置が容易な眼球の光計測装置等を提供する。
本発明は、眼球の前眼房を横切る光を出射し、前眼房を横切って眼球から出た光を受光する場合において、眼球が正面を向いた状態で光の出射及び受光をする場合に比べ、目頭側における光出射手段又は受光手段の配置が容易な眼球の光計測装置等を提供する。
請求項1に記載の発明は、被計測者の眼球の前眼房に向けて光を出射する光出射手段と、前記前眼房内の眼房水を通過した前記光を受光する受光手段と、前記眼球が外転した状態にて、前記光出射手段から出射された前記光が前記前眼房を横切って前記受光手段によって受光される位置に、当該光出射手段及び当該受光手段を保持する保持手段とを備える眼球の光計測装置である。
請求項2に記載の発明は、前記保持手段は、前記光出射手段及び前記受光手段の少なくとも一方が前記眼球の露出した領域の範囲外に配置されるように保持することを特徴とする請求項1に記載の眼球の光計測装置である。
請求項3に記載の発明は、前記保持手段は、前記光出射手段及び前記受光手段の両方が前記眼球の露出した領域の範囲外に配置されるように保持することを特徴とする請求項1に記載の眼球の光計測装置である。
請求項4に記載の発明は、被計測者の眼球を外転させた状態において、前記眼球の前眼房を横切るように光を通過させるステップと、前記前眼房内の眼房水を通過した前記光を受光するステップとを含む眼球の光計測方法である。
請求項5に記載の発明は、眼球が外転した状態で、前記眼球の前眼房を横切る光を照射し、前記前眼房を横切って前記眼球から出射された前記光を受光する、眼球に対する光照射受光方法である。
請求項2に記載の発明は、前記保持手段は、前記光出射手段及び前記受光手段の少なくとも一方が前記眼球の露出した領域の範囲外に配置されるように保持することを特徴とする請求項1に記載の眼球の光計測装置である。
請求項3に記載の発明は、前記保持手段は、前記光出射手段及び前記受光手段の両方が前記眼球の露出した領域の範囲外に配置されるように保持することを特徴とする請求項1に記載の眼球の光計測装置である。
請求項4に記載の発明は、被計測者の眼球を外転させた状態において、前記眼球の前眼房を横切るように光を通過させるステップと、前記前眼房内の眼房水を通過した前記光を受光するステップとを含む眼球の光計測方法である。
請求項5に記載の発明は、眼球が外転した状態で、前記眼球の前眼房を横切る光を照射し、前記前眼房を横切って前記眼球から出射された前記光を受光する、眼球に対する光照射受光方法である。
請求項1の発明によれば、眼球が正面を向いた状態で光の照射及び受光をする場合に比べ、目頭側における光出射手段又は受光手段の配置が容易になる。
請求項2の発明によれば、光出射手段及び受光手段を眼球の露出した領域内に配置する場合に比べ、眼球との接触が抑制される。
請求項3の発明によれば、光出射手段及び受光手段の少なくとも一方を眼球の露出した領域内に配置する場合に比べ、眼球との接触がより抑制される。
請求項4の発明によれば、眼球を外転させずに計測する場合に比べ、光出射手段又は受光手段の配置が容易になる。
請求項5の発明によれば、眼球を外転させない場合に比べ、眼球に対する光照射及び受光が容易になる。
請求項2の発明によれば、光出射手段及び受光手段を眼球の露出した領域内に配置する場合に比べ、眼球との接触が抑制される。
請求項3の発明によれば、光出射手段及び受光手段の少なくとも一方を眼球の露出した領域内に配置する場合に比べ、眼球との接触がより抑制される。
請求項4の発明によれば、眼球を外転させずに計測する場合に比べ、光出射手段又は受光手段の配置が容易になる。
請求項5の発明によれば、眼球を外転させない場合に比べ、眼球に対する光照射及び受光が容易になる。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
(光計測装置1)
図1は、本実施の形態が適用される光計測装置1の構成の一例を示す図である。
この光計測装置1は、被計測者の眼球10の前眼房13における眼房水の特性の計測に用いる光学系20、光学系20を制御する制御部40、光学系20、制御部40を保持する保持手段の一例としての保持部50、光学系20を用いて計測されたデータに基づいて眼房水の特性を算出する算出部60を備えている。
なお、図1に示す眼球10は、左目である。
(光計測装置1)
図1は、本実施の形態が適用される光計測装置1の構成の一例を示す図である。
この光計測装置1は、被計測者の眼球10の前眼房13における眼房水の特性の計測に用いる光学系20、光学系20を制御する制御部40、光学系20、制御部40を保持する保持手段の一例としての保持部50、光学系20を用いて計測されたデータに基づいて眼房水の特性を算出する算出部60を備えている。
なお、図1に示す眼球10は、左目である。
以下では、図1に示す光計測装置1において、紙面の上側と下側との方向を上下方向と呼ぶことがある。また、被計測者の前側と後側との方向を前後方向と呼ぶことがある。また、被計測者から見て内側(目頭側、鼻側)と外側(目尻側、耳側)との方向を内外方向と呼ぶことがある。
光計測装置1が測定する眼房水の特性とは、含まれる光学活性物質による直線偏光の偏光面の回転角(旋光度αM)、円偏光に対する吸色度(円二色性)などをいう。ここで、直線偏光の偏光面とは、直線偏光において磁界が振動する面をいう。
眼球10における前眼房13とは、レンズとして働く水晶体12(後述する図3参照)と角膜14(図3参照)との間の領域で、眼房水で満たされている。そして、前眼房13は、正面から見た形状が円形である。眼球10はほぼ球であるが、前眼房13は球の表面からやや飛び出している。なお、図1はまぶた17を開いた状態を示している。
光学系20は、発光部21、偏光子22、第1ミラー23、第2ミラー24、補償子25、検光子26、受光部27を備えている。
発光部21は、発光ダイオード(LED)やランプのような波長幅が広い光源であってもよく、レーザのような波長幅が狭い光源であってもよい。なお、波長幅が狭い方が好ましい。
また、少なくとも2以上の波長の光を出射するものであってもよい。
発光部21は、発光ダイオード(LED)やランプのような波長幅が広い光源であってもよく、レーザのような波長幅が狭い光源であってもよい。なお、波長幅が狭い方が好ましい。
また、少なくとも2以上の波長の光を出射するものであってもよい。
偏光子22は、例えば、ニコルプリズムなどであって、入射した光から、予め定められた偏光面の直線偏光を通過させる。
第1ミラー23及び第2ミラー24は、光路28を折り曲げるものであって、反射の前後において直線偏光をそのまま維持するものが好ましい。偏光面を回転させたり、直線偏光を楕円偏光にしたりするなど、偏光の状態を乱すものは好ましくない。なお、光路28を折り曲げる必要がない場合は、第1ミラー23又は/及び第2ミラー24を備えなくともよい。
補償子25は、例えばガーネット等を用いたファラデー素子などの磁気光学素子であって、磁場によって直線偏光の偏光面を回転させる。
検光子26は、偏光子22と同様の部材であって、予め定められた偏光面の直線偏光を通過させる。
受光部27は、シリコンダイオードなどの受光素子であって、光の強度に対応した出力信号を出力する。
受光部27は、シリコンダイオードなどの受光素子であって、光の強度に対応した出力信号を出力する。
なお、計測後に、算出部60によって算出された眼房水の特性(光学活性物質の濃度など)を表示する表示部(不図示)を備えてもよい。
制御部40は、光学系20における発光部21、補償子25、受光部27などを制御して、眼房水の特性に関する計測データを得る。また、計測データを算出部60に送信する。
保持部50は、光学系20及び制御部40を保持するとともに、端部が眼球10の周辺の予め定められた位置に接触して位置決めされた状態において、光学系20に設定された光路28が前眼房13における眼房水中を通過するように光学系20を保持する。保持部50を眼球10の周辺に接触させる方法としては、被計測者又は他者が自らの手で光計測装置1を把持して接触させてもよいし、光計測装置1が自動で前後方向に駆動する駆動装置を使用してもよい。また、保持部50を眼球10に対して位置決めできるのであれば、接触させる領域は眼球10の周辺である必要はなく、被計測者の顔の他の領域であってもよく、さらには、接触させずに位置決めできる場合は、接触させなくてもよい。
なお、破線で示す光路28は、後述するように、眼球10を回転(後述する外転)させたとき、発光部21から出射された光が前眼房13を横切るように通過し、受光部27で受光されるように設定されればよい。
また、光が前眼房13を横切るように通過するとは、眼球10を正面から見た場合において、上下方向よりも内外方向に近い角度(つまり、内外方向の水平軸に対して±45度未満の範囲)で通過することをいい、前後方向に斜めに通過する場合も含む。
なお、破線で示す光路28は、後述するように、眼球10を回転(後述する外転)させたとき、発光部21から出射された光が前眼房13を横切るように通過し、受光部27で受光されるように設定されればよい。
また、光が前眼房13を横切るように通過するとは、眼球10を正面から見た場合において、上下方向よりも内外方向に近い角度(つまり、内外方向の水平軸に対して±45度未満の範囲)で通過することをいい、前後方向に斜めに通過する場合も含む。
そして、保持部50は、眼球10に対して光計測装置1を固定し、光路28がずれないようにするように加工された接眼部材51を備えていてもよい。
図1に示す保持部50は、円筒を軸方向に平行な面で切断した形状であるが、これは、光学系20を見やすくするためであって、円筒であってもよい。また、断面が楕円形、四辺形などの筒状であってもよい。さらに、図1と同様に、筒状の一部が切り取られた形状であってもよい。
なお、保持部50は、メガネのフレームであってもよい。すなわち、光計測装置1を、メガネに光学系20及び制御部40を設けたメガネタイプとしてもよい。
算出部60は、制御部40から計測データを受信し、眼房水の特性を算出する。
ここでは、発光部21から出射された光は、光路28に沿って進み、受光部27に入射する。すなわち、発光部21から眼球10側に向かって出射された光は、偏光子22を通過後、第1ミラー23により前眼房13を横切る方向(目に平行な方向)に折り曲げられる。そして、前眼房13を横切る方向に通過する。さらに、第2ミラー24により、目から遠ざかる方向に折り曲げられる。そして、補償子25、検光子26を通過して、受光部27に入射する。
図1において、発光部21、偏光子22、第1ミラー23を含む部分が発光系20Aであって、光出射手段の一例である。第2ミラー24、補償子25、検光子26、受光部27を含む部分が受光系20Bであって、受光手段の一例である。
後述するように、保持部50は、発光系20Aを、受光系20Bに比べて、後側(奥側)にずらした状態、すなわち、非対称で保持している。
なお、発光系20Aと受光系20Bとを入れ替えた配置としてもよい。
図1において、発光部21、偏光子22、第1ミラー23を含む部分が発光系20Aであって、光出射手段の一例である。第2ミラー24、補償子25、検光子26、受光部27を含む部分が受光系20Bであって、受光手段の一例である。
後述するように、保持部50は、発光系20Aを、受光系20Bに比べて、後側(奥側)にずらした状態、すなわち、非対称で保持している。
なお、発光系20Aと受光系20Bとを入れ替えた配置としてもよい。
ここで、光計測装置1を前眼房13における眼房水を計測し、グルコース濃度の算出に用いる例を説明する。
糖尿病患者は、血液中のグルコース濃度により、投与するインスリンの量が制御される。よって、糖尿病患者には、血液中のグルコース濃度を常に把握することが求められる。そして、血液中のグルコース濃度の計測は、指先などを注射針で穿刺し、微量な血液を採取する方法によるのが主流である。しかし、微量の血液でも採血時の痛みによる苦痛が伴う。そこで、穿刺などの侵襲式検査法に代わる非侵襲式検査法の要求が高まっている。
血清とほぼ同じ成分である前眼房13における眼房水にはタンパク質、グルコース、アスコルビン酸等が含まれている。そして、血液中のグルコース濃度と眼房水中のグルコース濃度とは相関関係があることが知られている。さらに、眼房水中には、血液中の細胞物質が存在せず、光散乱の影響が小さい。そして、眼房水に含まれるタンパク質、グルコース、アスコルビン酸等は光学活性物質であって、旋光性を有している。すなわち、眼房水は、旋光性を利用して光学的にグルコースなどの濃度を計測する部位として有利である。
糖尿病患者は、血液中のグルコース濃度により、投与するインスリンの量が制御される。よって、糖尿病患者には、血液中のグルコース濃度を常に把握することが求められる。そして、血液中のグルコース濃度の計測は、指先などを注射針で穿刺し、微量な血液を採取する方法によるのが主流である。しかし、微量の血液でも採血時の痛みによる苦痛が伴う。そこで、穿刺などの侵襲式検査法に代わる非侵襲式検査法の要求が高まっている。
血清とほぼ同じ成分である前眼房13における眼房水にはタンパク質、グルコース、アスコルビン酸等が含まれている。そして、血液中のグルコース濃度と眼房水中のグルコース濃度とは相関関係があることが知られている。さらに、眼房水中には、血液中の細胞物質が存在せず、光散乱の影響が小さい。そして、眼房水に含まれるタンパク質、グルコース、アスコルビン酸等は光学活性物質であって、旋光性を有している。すなわち、眼房水は、旋光性を利用して光学的にグルコースなどの濃度を計測する部位として有利である。
光学的に眼房水に含まれる光学活性物質の濃度などを得る手法において、設定することのできる光路は以下の2つである。
一方は、眼球10に対して垂直に近い角度で光を入射させ、角膜14(後述する図3参照)と眼房水との界面又は眼房水と水晶体12(図3参照)との界面で光を反射させ、反射した光を受光(検出)する光路である。他方は、眼球10に対して平行に近い角度で光を入射させ、前眼房13における眼房水を通過した光を受光(検出)する光路である。
一方は、眼球10に対して垂直に近い角度で光を入射させ、角膜14(後述する図3参照)と眼房水との界面又は眼房水と水晶体12(図3参照)との界面で光を反射させ、反射した光を受光(検出)する光路である。他方は、眼球10に対して平行に近い角度で光を入射させ、前眼房13における眼房水を通過した光を受光(検出)する光路である。
まず、眼球10に対して垂直に近い角度で光を入射させる光路は、網膜16(図3参照)に光が達するおそれがある。特に、発光部21に、コヒーレント性が高いレーザを用いる場合、網膜16に光が達することは好ましくない。
これに対し、眼球10に対して平行に近い角度で光を入射させる光路では、角膜14を通して前眼房13を横切るように光を通過させ、眼房水を通過した光を受光(検出)する。このため、光が網膜16に達することが抑制される。
これに対し、眼球10に対して平行に近い角度で光を入射させる光路では、角膜14を通して前眼房13を横切るように光を通過させ、眼房水を通過した光を受光(検出)する。このため、光が網膜16に達することが抑制される。
しかし、眼球10は、外形がほぼ球であること、光を入射させる側又は通過した光を受光する側のいずれかに鼻(鼻梁)が位置し、その影響を受けて、光学系20における発光部21、偏光子22、補償子25、検光子26、受光部27などを配置するスペースが狭い。
そこで、眼球10に対して平行に近い角度で光を入射させ、前眼房13を横切るように通過させるように光路28を設定するため、図1に示すように、第1ミラー23、第2ミラー24を設け、光路28を折り曲げることで、スペースを有効に利用しようとしている。
なお、光学系20が小型であれば、光路28を折り曲げることを要しない。
そこで、眼球10に対して平行に近い角度で光を入射させ、前眼房13を横切るように通過させるように光路28を設定するため、図1に示すように、第1ミラー23、第2ミラー24を設け、光路28を折り曲げることで、スペースを有効に利用しようとしている。
なお、光学系20が小型であれば、光路28を折り曲げることを要しない。
図2は、光計測装置1によって、前眼房13における眼房水に含まれる光学活性物質による偏光面の回転角(旋光度)を計測する方法を説明する図である。ここでは、説明を容易にするため、光路28を折り曲げない(直線である)として、第1ミラー23及び第2ミラー24の記載を省略している。
図2に示す光学系20には、発光部21、偏光子22、前眼房13、補償子25、検光子26、受光部27のそれぞれの間において、光の進行方向から見た偏光の様子を円内の矢印で示している。
図2に示す光学系20には、発光部21、偏光子22、前眼房13、補償子25、検光子26、受光部27のそれぞれの間において、光の進行方向から見た偏光の様子を円内の矢印で示している。
発光部21は、ランダムな偏光面を持つ光を出射するとする。すると、偏光子22は、予め定められた偏光面の直線偏光を通過させる。図2においては、例として、紙面に対して平行な偏光面の直線偏光が通過するとする。
偏光子22を通過した直線偏光は、前眼房13における眼房水に含まれる光学活性物質により、偏光面が回転する。図2では、偏光面は角度αM(旋光度αM)回転するとする。
偏光子22を通過した直線偏光は、前眼房13における眼房水に含まれる光学活性物質により、偏光面が回転する。図2では、偏光面は角度αM(旋光度αM)回転するとする。
次に、補償子25に磁界を印加することにより、前眼房13における眼房水に含まれる光学活性物質により回転した偏光面を元に戻す。
そして、検光子26を通過した直線偏光を受光部27により受光し、光の強度に対応した出力信号に変換する。
そして、検光子26を通過した直線偏光を受光部27により受光し、光の強度に対応した出力信号に変換する。
ここで、光学系20による旋光度αMの計測方法の一例を説明する。
まず、発光部21を出射した光が前眼房13を通過しない状態において、発光部21、偏光子22、補償子25、検光子26、受光部27を含む光学系20において、受光部27の出力信号が最小になるように、補償子25及び検光子26を設定する。図2に示すように、光が前眼房13を通過しない状態においては、偏光子22を通過した直線偏光の偏光面は、検光子26を通過する偏光面と直交している。
なお、図2では、偏光子22の偏光面と検光子26を通過する前の偏光面が共に、紙面に平行であるとしている。しかし、補償子25によって予め偏光面が回転する場合には、検光子26を通過する前の偏光面が紙面に平行な面から傾いていてもよい。すなわち、光が前眼房13における眼房水を通過しない状態において、受光部27の出力信号が最小になるように、補償子25と検光子26とを設定すればよい。
まず、発光部21を出射した光が前眼房13を通過しない状態において、発光部21、偏光子22、補償子25、検光子26、受光部27を含む光学系20において、受光部27の出力信号が最小になるように、補償子25及び検光子26を設定する。図2に示すように、光が前眼房13を通過しない状態においては、偏光子22を通過した直線偏光の偏光面は、検光子26を通過する偏光面と直交している。
なお、図2では、偏光子22の偏光面と検光子26を通過する前の偏光面が共に、紙面に平行であるとしている。しかし、補償子25によって予め偏光面が回転する場合には、検光子26を通過する前の偏光面が紙面に平行な面から傾いていてもよい。すなわち、光が前眼房13における眼房水を通過しない状態において、受光部27の出力信号が最小になるように、補償子25と検光子26とを設定すればよい。
次に、光が前眼房13を通過する状態とする。すると、前眼房13における眼房水に含まれる光学活性物質によって、偏光面が回転する。このため、受光部27からの出力信号は、最小値から外れる。そこで、受光部27からの出力信号が最小になるように、補償子25に印加する磁場を設定する。すなわち、補償子25により偏光面を回転させ、検光子26を通過する偏光面と直交させる。
このとき、補償子25によって回転させた偏光面の角度が、眼房水に含まれる光学活性物質によって発生した旋光度αMに対応する。補償子25に印加した磁場の大きさと回転した偏光面の角度との関係は、事前に知られているので、補償子25に印加した磁場の大きさから、旋光度αMが分かる。
なお、旋光度αMを求める方法として補償子25を用いた例を述べたが、補償子25以外で旋光度αMを求めてもよい。また、図1、図2では、偏光面の回転角(旋光度αM)を測定する最も基本的な測定法である直交偏光子法(ただし補償子25を使用)について示したが、回転検光子法やファラデー変調法、光学遅延変調法といった他の測定方法を適用してもよい。
このとき、補償子25によって回転させた偏光面の角度が、眼房水に含まれる光学活性物質によって発生した旋光度αMに対応する。補償子25に印加した磁場の大きさと回転した偏光面の角度との関係は、事前に知られているので、補償子25に印加した磁場の大きさから、旋光度αMが分かる。
なお、旋光度αMを求める方法として補償子25を用いた例を述べたが、補償子25以外で旋光度αMを求めてもよい。また、図1、図2では、偏光面の回転角(旋光度αM)を測定する最も基本的な測定法である直交偏光子法(ただし補償子25を使用)について示したが、回転検光子法やファラデー変調法、光学遅延変調法といった他の測定方法を適用してもよい。
さらに具体的には、発光部21から前眼房13における眼房水に複数の波長λ(波長λ1、λ2、λ3、…)の光を入射し、それぞれに対して旋光度αM(旋光度αM1、αM2、αM3、…)を求める。これらの波長λと旋光度αMとの組が、算出部60に取り込まれ、求めたい光学活性物質の濃度が算出される。
なお、眼房水には、前述したように複数の光学活性物質が含まれている。よって、計測された旋光度αMは、複数の光学活性物質それぞれによる旋光度αの和である。そこで、計測された旋光度αMから、求めたい光学活性物質の濃度を算出することが必要となる。
求めたい光学活性物質の濃度の算出は、例えば、特開平09-138231号公報(上記特許文献2)に開示されているような公知の方法を用いればよいので、説明を省略する。
求めたい光学活性物質の濃度の算出は、例えば、特開平09-138231号公報(上記特許文献2)に開示されているような公知の方法を用いればよいので、説明を省略する。
図3は、眼球10の概要を説明する図である。図3(a)は、眼球10の上下方向の断面図、図3(b)は、眼球10に対する座標系を示す。
図3(a)に示すように、眼球10は、外形がほぼ球形であって、中央にガラス体11がある。そして、レンズの役割をする水晶体12が、ガラス体11の一部に埋め込まれている。水晶体12の外側に、前眼房13があり、その外側に角膜14がある。水晶体12の周辺部は虹彩に囲まれ、その中心が瞳孔15である。水晶体12に接する部分を除いて、ガラス体11は、網膜16で覆われている。
すなわち、前眼房13は、角膜14と水晶体12とで囲まれた領域であって、眼球10の球形からは、凸状に飛び出している。なお、前眼房13は、眼房水で満たされている。
図3(a)に示すように、眼球10は、外形がほぼ球形であって、中央にガラス体11がある。そして、レンズの役割をする水晶体12が、ガラス体11の一部に埋め込まれている。水晶体12の外側に、前眼房13があり、その外側に角膜14がある。水晶体12の周辺部は虹彩に囲まれ、その中心が瞳孔15である。水晶体12に接する部分を除いて、ガラス体11は、網膜16で覆われている。
すなわち、前眼房13は、角膜14と水晶体12とで囲まれた領域であって、眼球10の球形からは、凸状に飛び出している。なお、前眼房13は、眼房水で満たされている。
図3(b)に示す眼球10は、左目であって、正面を向いているとする。すなわち、向って左側が目頭側(鼻側)、右側が目尻側(耳側)である。そして、眼球10が行う回転運動の中心O(回旋点)を通って、向って右から左に向う軸をX軸、奥から手前に向う軸をY軸、下から上に向う軸をZ軸とする。
ここでは、眼球10が、Z軸を中心として、目頭側(鼻側)に回転することを「内転」、目尻側(耳側)に回転することを「外転」と表記する。なお、右目では、Z軸を中心とする回転の方向、すなわち、「内転」と「外転」の方向が逆になる。
ちなみに、眼球10がX軸を中心として、上方向に回転することを「上転」、下方向に回転することを「下転」、Y軸を中心として回転することを「回旋」という。
ここで、「外転」とは、眼球10(瞳孔15)が正面を向いた状態から、目尻側(耳側)に回転する場合の他、眼球10(瞳孔15)が上側に向いた状態、例えばZ軸方向に+45°以内の範囲で向いた状態において、目尻側(耳側)に回転する場合や、眼球10(瞳孔15)が下側に向いた状態、例えばZ軸方向に−45°以内の範囲で向いた状態において、目尻側(耳側)に回転する場合を含む。
また、「内転」についても同様である。
ここでは、眼球10が、Z軸を中心として、目頭側(鼻側)に回転することを「内転」、目尻側(耳側)に回転することを「外転」と表記する。なお、右目では、Z軸を中心とする回転の方向、すなわち、「内転」と「外転」の方向が逆になる。
ちなみに、眼球10がX軸を中心として、上方向に回転することを「上転」、下方向に回転することを「下転」、Y軸を中心として回転することを「回旋」という。
ここで、「外転」とは、眼球10(瞳孔15)が正面を向いた状態から、目尻側(耳側)に回転する場合の他、眼球10(瞳孔15)が上側に向いた状態、例えばZ軸方向に+45°以内の範囲で向いた状態において、目尻側(耳側)に回転する場合や、眼球10(瞳孔15)が下側に向いた状態、例えばZ軸方向に−45°以内の範囲で向いた状態において、目尻側(耳側)に回転する場合を含む。
また、「内転」についても同様である。
図4は、眼球10と光路28との関係を説明する図である。図4(a)は、眼球10を正面から見た図、図4(b)は、眼球10が正面を向いている場合における光路28を示す図、図4(c)は、眼球10を外転させた場合における光路28を示す図である。図4(b)、4(c)は、人を頭側(上側)から見た状態を示している。これらは、顔をモデル化したシミュレーションにより作図した。
図4(a)に示すように、光路28は、目尻側(耳側)から目頭側(鼻側)に向かうように設定されている。これは、説明を容易にするためである。光路28は、目頭側(鼻側)から目尻側(耳側)に向かうように設定されていてもよい。
図4(b)に示すように、眼球10が正面を向いている場合、発光系20A(図1参照)から出射した光は、角膜14を通過して、前眼房13に入射する。角膜14及び前眼房13における眼房水の屈折率が空気より大きく、前眼房13及び角膜14が凸状であるため、光路28は、眼球10側に曲げられる。そして、前眼房13を通過した後においても、光路28は、さらに眼球10側に曲げられる。よって、前眼房13を通過した後の光路28は、顔表面に近づいた軌跡を通る。
一般的な人では、目頭側の皮膚F1の方が目尻側の皮膚F2よりも前側に出ており、且つ、目頭側には鼻もあるため、眼球10が正面を向いている状態では、目頭側に受光系20B(図1参照)を配置するスペースを確保しづらい場合がある。
なお、皮膚F1及び皮膚F2から、眼球10が露出した領域Rにおける白目の部分(白目部分)Iに近接した位置など、眼球10に非常に近接した位置に受光系20Bを配置することができれば、目頭側の皮膚F1や鼻の存在が無視できる。しかし、眼球10に受光系20Bを構成する部材が接触しやすくなってしまう。
図4(b)に示すように、眼球10が正面を向いている場合、発光系20A(図1参照)から出射した光は、角膜14を通過して、前眼房13に入射する。角膜14及び前眼房13における眼房水の屈折率が空気より大きく、前眼房13及び角膜14が凸状であるため、光路28は、眼球10側に曲げられる。そして、前眼房13を通過した後においても、光路28は、さらに眼球10側に曲げられる。よって、前眼房13を通過した後の光路28は、顔表面に近づいた軌跡を通る。
一般的な人では、目頭側の皮膚F1の方が目尻側の皮膚F2よりも前側に出ており、且つ、目頭側には鼻もあるため、眼球10が正面を向いている状態では、目頭側に受光系20B(図1参照)を配置するスペースを確保しづらい場合がある。
なお、皮膚F1及び皮膚F2から、眼球10が露出した領域Rにおける白目の部分(白目部分)Iに近接した位置など、眼球10に非常に近接した位置に受光系20Bを配置することができれば、目頭側の皮膚F1や鼻の存在が無視できる。しかし、眼球10に受光系20Bを構成する部材が接触しやすくなってしまう。
これに対し、図4(c)に示すように、眼球10を外転させた場合、すなわち、視線が目尻側(耳側)に向いている場合には、発光系20Aから出射した光は、角膜14を通過して、前眼房13に入射する。このとき、眼球10が外転しているために、図4(b)の場合に比べて、前眼房13を通過後の光路28は、顔表面からより離れた軌跡を通る。
眼球10を外転させることで目頭側のスペースが広くなり、図4(b)に示した正面を向いている場合に比べ、目頭側に受光系20Bが配置しやすくなる。つまり、目頭側の広くなったスペースを活用して、眼球10が露出している領域Rと鼻との間の目頭側の皮膚F1上に受光系20Bを配置すればよい。この場合、受光系20Bを構成する部材と眼球10との距離が離れるので、受光系20Bを構成する部材が眼球10に接触することが抑制される。
また、眼球10の露出した白目部分I′に受光系20Bを配置させる場合であっても、白目部分I′は、図4(b)の眼球10が正面を向いている場合における白目部分Iに比べ、広くなるとともに、光路28が、眼球10から離れる。よって、受光系20Bを、眼球10から離れた位置に配置すれば、受光系20Bを構成する部材が眼球10に接触することが抑制される。
眼球10を外転させることで目頭側のスペースが広くなり、図4(b)に示した正面を向いている場合に比べ、目頭側に受光系20Bが配置しやすくなる。つまり、目頭側の広くなったスペースを活用して、眼球10が露出している領域Rと鼻との間の目頭側の皮膚F1上に受光系20Bを配置すればよい。この場合、受光系20Bを構成する部材と眼球10との距離が離れるので、受光系20Bを構成する部材が眼球10に接触することが抑制される。
また、眼球10の露出した白目部分I′に受光系20Bを配置させる場合であっても、白目部分I′は、図4(b)の眼球10が正面を向いている場合における白目部分Iに比べ、広くなるとともに、光路28が、眼球10から離れる。よって、受光系20Bを、眼球10から離れた位置に配置すれば、受光系20Bを構成する部材が眼球10に接触することが抑制される。
一方、目尻側は、眼球10を外転させることで、図4(b)に示した眼球10が正面を向いた場合に比べ、スペースが狭くなる。しかし、目尻側は目頭側に比べもともとスペースが確保しやすいので、露出した白目部分II′、目尻側の皮膚F2上、又は、それよりも外側に発光系20Aを配置すればよい。
発光系20Aの部材及び受光系20Bの部材が露出した眼球10に接触することを抑制するためには、目頭側、目尻側ともに眼球10が露出している領域R内に発光系20A又は/及び受光系20Bを配置せず、眼球が露出している領域Rの範囲外、例えば、皮膚F1上や皮膚F2上に発光系20A又は/及び受光系20Bを配置すればよい。このようにすれば、前後方向に位置がずれた場合であっても、部材の眼球10への接触が抑制される。なお、目頭側又は目尻側の少なくとも一方において、眼球10が露出している領域Rの範囲外に、発光系20A又は/及び受光系20Bを配置すればよい。
以上では、光路28を、目尻側(耳側)から目頭側(鼻側)に向かうように設定した場合を説明した。光路28を、目頭側(鼻側)から目尻側(耳側)に向かうように設定した場合においても同様である。すなわち、上記において、発光系20Aを受光系20B、受光系20Bを発光系20Aに読み替えればよい。
なお、本実施の形態における「皮膚F1上」、「皮膚F2上」とは、皮膚に接触している状態、接触していない状態の両方の状態を含むものであり、言い換えれば、眼球を正面から見た場合において皮膚と重なる位置を言う。
なお、本実施の形態における「皮膚F1上」、「皮膚F2上」とは、皮膚に接触している状態、接触していない状態の両方の状態を含むものであり、言い換えれば、眼球を正面から見た場合において皮膚と重なる位置を言う。
光路28が前眼房13から外れると、正確な計測が行えない場合がある。よって、光が、前眼房13から外れずに、前眼房13を横切るように通過するように光路28が設定されることで、より正確な計測が行われる。そして、旋光度αMは、光が前眼房13における眼房水を通過する長さである光路長の影響を受ける。よって、光路28が短い場合は、実際に光が通過した光路長と旋光度αMを算出するために使用する光路長との相対的なばらつきが大きくなりやすいため、光路28が長い場合と比較して、計測の精度が悪くなりやすい。
本実施の形態では、前眼房13を横切るように光路28を設定するので、前述した眼球10に対して垂直に近い角度で光を入射させる場合に比べて、光路長が長く設定される。これにより、垂直に近い角度で光を入射させる場合に比べて、計測の精度を高めやすい。
本実施の形態では、前眼房13を横切るように光路28を設定するので、前述した眼球10に対して垂直に近い角度で光を入射させる場合に比べて、光路長が長く設定される。これにより、垂直に近い角度で光を入射させる場合に比べて、計測の精度を高めやすい。
図5は、顔に対して保持部50を設置する方法の一例を説明する図である。
図4で説明したように、一般的な人では、目頭側の皮膚F1の方が目尻側の皮膚F2よりも前側に出ている。このため、保持部50は、顔の目頭側の皮膚F1及び目尻側の皮膚F2の形状(凹凸)に沿うように設けられている。すなわち、目尻側の皮膚F2に接触する目尻側端部50Bは、目頭側の皮膚F1に接触する保持部50の目頭側端部50Aに比べて、後側(奥側)にずれている。言い換えると、保持部50は、目頭側と目尻側とで、非対称に構成されている。また、保持部50によって保持される発光系20Aと受光系20Bも同様に、目頭側に配置される方が眼球10の前後方向に対して前側、目尻側に配置される方が眼球10の前後方向に対して後側となるように、お互いにずれて配置されている。
図4で説明したように、一般的な人では、目頭側の皮膚F1の方が目尻側の皮膚F2よりも前側に出ている。このため、保持部50は、顔の目頭側の皮膚F1及び目尻側の皮膚F2の形状(凹凸)に沿うように設けられている。すなわち、目尻側の皮膚F2に接触する目尻側端部50Bは、目頭側の皮膚F1に接触する保持部50の目頭側端部50Aに比べて、後側(奥側)にずれている。言い換えると、保持部50は、目頭側と目尻側とで、非対称に構成されている。また、保持部50によって保持される発光系20Aと受光系20Bも同様に、目頭側に配置される方が眼球10の前後方向に対して前側、目尻側に配置される方が眼球10の前後方向に対して後側となるように、お互いにずれて配置されている。
(光計測方法、及び、眼球への光照射及び受光方法)
図6は、光計測装置1により前眼房13における眼房水に含まれる光学活性物質の濃度を計測する光計測方法、及び、眼球10への光照射及び受光方法を説明するフローチャートである。
まず、被計測者が、光計測装置1の電源を入れて、光計測装置1を装着する(ステップ11、図6ではS11と表記する。以下同様とする)。光計測装置1は、電源が入れられると、光学系20、制御部40、算出部60が動作状態になる。
次に、制御部40により被計測者が光計測装置1の装着を完了(装着完了)したか否かが判断される(ステップ12)。例えば、光計測装置1に装着完了を通知するボタンを設け、被計測者が光計測装置1の装着完了後に、装着完了を通知するボタンを押すようにする。そして、装着完了を通知するボタンが押されたか否かによって、制御部40は、被計測者が光計測装置1の装着を完了したか否かを判断してもよい。
ステップ12において、否定(No)の判断がされた場合、すなわち、装着完了でない場合は、ステップ12に戻って、装着完了を待つ。
図6は、光計測装置1により前眼房13における眼房水に含まれる光学活性物質の濃度を計測する光計測方法、及び、眼球10への光照射及び受光方法を説明するフローチャートである。
まず、被計測者が、光計測装置1の電源を入れて、光計測装置1を装着する(ステップ11、図6ではS11と表記する。以下同様とする)。光計測装置1は、電源が入れられると、光学系20、制御部40、算出部60が動作状態になる。
次に、制御部40により被計測者が光計測装置1の装着を完了(装着完了)したか否かが判断される(ステップ12)。例えば、光計測装置1に装着完了を通知するボタンを設け、被計測者が光計測装置1の装着完了後に、装着完了を通知するボタンを押すようにする。そして、装着完了を通知するボタンが押されたか否かによって、制御部40は、被計測者が光計測装置1の装着を完了したか否かを判断してもよい。
ステップ12において、否定(No)の判断がされた場合、すなわち、装着完了でない場合は、ステップ12に戻って、装着完了を待つ。
一方、肯定(Yes)の判断がされた場合、計測を開始(計測開始)してよいか否かが判断される(ステップ13)。例えば、光計測装置1に計測開始を指示するボタンを設け、被計測者が光計測装置1の装着完了後に、計測開始を指示するボタンを押すようにする。そして、計測開始を通知するボタンが押されたか否かによって、制御部40は、計測を開始してよいか否かを判断してもよい。
ステップ13において、否定(No)の判断がされた場合、すなわち、計測開始でない場合は、ステップ13に戻って、計測開始を待つ。
ステップ13において、否定(No)の判断がされた場合、すなわち、計測開始でない場合は、ステップ13に戻って、計測開始を待つ。
一方、肯定(Yes)の判断がされた場合、すなわち、計測開始が指示された場合には、制御部40は、発光系20Aにおける発光部21から光を出射して(ステップ14)、前眼房13における眼房水を通過した光の旋光度αMを計測する(ステップ15)。次に、制御部40は、計測した旋光度αMなどの計測データを算出部60に送信する。
すると、算出部60は、計測対象物である眼房水において求めたい光学活性物質の濃度を算出(計測対象物の濃度算出)する(ステップ16)。
すると、算出部60は、計測対象物である眼房水において求めたい光学活性物質の濃度を算出(計測対象物の濃度算出)する(ステップ16)。
図6のフローチャートでは、例として、眼房水に含まれる求めたい光学活性物質の濃度を算出する方法を説明したが、眼房水の他の特性を計測するように構成してもよい。
また、眼房水に関する特性のみならず、光路28に存在する角膜等に関する特性を求めるために本実施の形態で説明した構成を応用してもよい。すなわち、眼球10の外部から光を入射させ、角膜14及び前眼房13内の眼房水に光を通過させることで、眼球10に関する特性を求めるものであれば、本実施の形態で説明した構成が適用できる。
また、眼房水に関する特性のみならず、光路28に存在する角膜等に関する特性を求めるために本実施の形態で説明した構成を応用してもよい。すなわち、眼球10の外部から光を入射させ、角膜14及び前眼房13内の眼房水に光を通過させることで、眼球10に関する特性を求めるものであれば、本実施の形態で説明した構成が適用できる。
なお、本実施の形態では、左目で説明したが、右目に適用してもよい。眼球10の外転の方向は、鼻から遠ざかる方向であって、共に、発光系20Aから出射された光が、前眼房13を横切るように通過して、受光系20Bにて受光されるように光路28を設定できる。
また、本実施の形態では、保持部50は、発光系20Aを、受光系20Bに比べて、後側(奥側)にずらした状態、すなわち、非対称で保持した形態を開示しているが、本発明は必ずしもこのような形態に限定されない。眼球10の前眼房を横切る光の照射及び受光を、眼球10が外転した状態で実施できる構造であれば、発光系20Aと受光系20Bとを対称で保持した形態であってもよいし、本実施の形態で開示する以外の非対称の構造であってもよい。
さらに、制御部40と算出部60とが一体に構成されてもよく、制御部40と算出部60とのデータの送受は有線で行っても、無線で行ってもよい。
また、本実施の形態では、保持部50は、発光系20Aを、受光系20Bに比べて、後側(奥側)にずらした状態、すなわち、非対称で保持した形態を開示しているが、本発明は必ずしもこのような形態に限定されない。眼球10の前眼房を横切る光の照射及び受光を、眼球10が外転した状態で実施できる構造であれば、発光系20Aと受光系20Bとを対称で保持した形態であってもよいし、本実施の形態で開示する以外の非対称の構造であってもよい。
さらに、制御部40と算出部60とが一体に構成されてもよく、制御部40と算出部60とのデータの送受は有線で行っても、無線で行ってもよい。
1…光計測装置、10…眼球、11…ガラス体、12…水晶体、13…前眼房、14…角膜、15…瞳孔、16…網膜、20…光学系、20A…発光系、20B…受光系、21…発光部、22…偏光子、23…第1ミラー、24…第2ミラー、25…補償子、26…検光子、27…受光部、28…光路、40…制御部、50…保持部、51…接眼部材、60…算出部
請求項1に記載の発明は、被計測者の眼球の前眼房に向けて光を出射する光出射手段と、前記前眼房内の眼房水を通過した前記光を受光する受光手段と、前記眼球が外転した状態にて、前記光出射手段から出射された前記光が前記前眼房を横切って前記受光手段によって受光される位置に、当該光出射手段及び当該受光手段を保持する保持手段とを備える眼球の光計測装置である。
請求項2に記載の発明は、前記保持手段は、前記光出射手段及び前記受光手段の少なくとも一方が前記眼球の露出した領域の範囲外に配置されるように保持することを特徴とする請求項1に記載の眼球の光計測装置である。
請求項3に記載の発明は、前記保持手段は、前記光出射手段及び前記受光手段の両方が前記眼球の露出した領域の範囲外に配置されるように保持することを特徴とする請求項1に記載の眼球の光計測装置である。
請求項2に記載の発明は、前記保持手段は、前記光出射手段及び前記受光手段の少なくとも一方が前記眼球の露出した領域の範囲外に配置されるように保持することを特徴とする請求項1に記載の眼球の光計測装置である。
請求項3に記載の発明は、前記保持手段は、前記光出射手段及び前記受光手段の両方が前記眼球の露出した領域の範囲外に配置されるように保持することを特徴とする請求項1に記載の眼球の光計測装置である。
請求項1の発明によれば、眼球が正面を向いた状態で光の照射及び受光をする場合に比べ、目頭側における光出射手段又は受光手段の配置が容易になる。
請求項2の発明によれば、光出射手段及び受光手段を眼球の露出した領域内に配置する場合に比べ、眼球との接触が抑制される。
請求項3の発明によれば、光出射手段及び受光手段の少なくとも一方を眼球の露出した領域内に配置する場合に比べ、眼球との接触がより抑制される。
請求項2の発明によれば、光出射手段及び受光手段を眼球の露出した領域内に配置する場合に比べ、眼球との接触が抑制される。
請求項3の発明によれば、光出射手段及び受光手段の少なくとも一方を眼球の露出した領域内に配置する場合に比べ、眼球との接触がより抑制される。
Claims (5)
- 被計測者の眼球の前眼房に向けて光を出射する光出射手段と、
前記前眼房内の眼房水を通過した前記光を受光する受光手段と、
前記眼球が外転した状態にて、前記光出射手段から出射された前記光が前記前眼房を横切って前記受光手段によって受光される位置に、当該光出射手段及び当該受光手段を保持する保持手段と
を備える眼球の光計測装置。 - 前記保持手段は、前記光出射手段及び前記受光手段の少なくとも一方が前記眼球の露出した領域の範囲外に配置されるように保持することを特徴とする請求項1に記載の眼球の光計測装置。
- 前記保持手段は、前記光出射手段及び前記受光手段の両方が前記眼球の露出した領域の範囲外に配置されるように保持することを特徴とする請求項1に記載の眼球の光計測装置。
- 被計測者の眼球を外転させた状態において、当該眼球の前眼房を横切るように光を通過させるステップと、
前記前眼房内の眼房水を通過した前記光を受光するステップと
を含む眼球の光計測方法。 - 眼球が外転した状態で、前記眼球の前眼房を横切る光を照射し、
前記前眼房を横切って前記眼球から出射された前記光を受光する、眼球に対する光照射受光方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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