JP2017047128A - 非接触式眼圧計 - Google Patents

Abstract

【課題】 ピストンに与える力を好適に制御できる。【解決手段】 被検眼の眼圧を非接触にて測定する非接触式眼圧計であって、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と、前記駆動手段の駆動によってシリンダ内でピストンを第１方向に移動させて加圧動作をさせることによって被検眼の角膜に流体を噴出する流体噴出手段と、前記駆動手段への駆動電流の供給を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記駆動手段に順方向の駆動電流を供給することによって前記ピストンに前記第１方向の第１駆動力を与え、前記駆動手段に順方向とは逆方向の駆動電流を供給することによって前記ピストンに前記第１方向とは逆方向である第２方向の第２駆動力を与えることを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本開示は、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形態（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、被検眼の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。

特開平０３−１１８０３４号公報 特開２００４−８９４５５号公報

しかしながら、例えば、特許文献１および２に示すような従来の装置において、ピストンは自重またはバネ等の復帰力によって初期位置まで戻されるような構成となっている。このような場合、ピストンに付与する力を好適に制御することが難しかった。

本開示は、従来の問題点を鑑み、ピストンに与える力を好適に制御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、本開示は以下のような構成を備えることを特徴とする。

（１） 被検眼の眼圧を非接触にて測定する非接触式眼圧計であって、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と、前記駆動手段の駆動によってシリンダ内でピストンを第１方向に移動させて加圧動作をさせることによって被検眼の角膜に流体を噴出する流体噴出手段と、前記駆動手段への駆動電流の供給を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記駆動手段に順方向の駆動電流を供給することによって前記ピストンに前記第１方向の第１駆動力を与え、前記駆動手段に順方向とは逆方向の駆動電流を供給することによって前記ピストンに前記第１方向とは逆方向である第２方向の第２駆動力を与えることを特徴とする。

本実施例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部の側方概略構成及び制御系の具体例を示す図である。 流体噴出部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。 復帰力にバネの復元力を用いた場合と、復帰力にソレノイドの駆動力を用いた場合のソレノイドンへの電流波形とノズル部分の圧力波形を示す図である。 復帰力にバネの復元力を用いた場合と、復帰力にソレノイドの駆動力を用いた場合のノズル部分の圧力波形を比較する図である。

以下、本実施形態の非接触式眼圧計について簡単に説明する。本実施形態の非接触式眼圧計は、例えば、被検眼の眼圧を非接触にて測定する。例えば、非接触式眼圧計は、流体を噴出して被検眼Ｅの角膜を変形させ、その変形状態と流体の圧力に基づいて被検眼Ｅの眼圧を測定してもよい。非接触式眼圧計は、例えば、駆動部（例えば、ソレノイド３）と、流体噴出部（例えば、流体噴出部３０）と、制御部（例えば、制御部７０）と、を備える。

駆動部は、例えば、駆動電流を供給することにより駆動力を生じる。流体噴出部は、例えば、駆動部の駆動によってシリンダ内でピストンを第１方向に移動させて加圧動作をさせることによって被検眼の角膜に流体を噴出する。第１方向は、例えば、シリンダ内の空気を圧縮するときにピストンが移動する方向である。制御部は、例えば、駆動部への駆動電流の供給を制御する。もちろん、制御部は、駆動電圧を制御することによって駆動部への駆動電流の供給を制御してもよい。制御部は、例えば、駆動部に順方向の駆動電流を供給することによってピストンに第１方向の第１駆動力を与えてもよい。さらに制御部は、例えば、駆動部に順方向とは逆方向の駆動電流を供給することによってピストンに第１方向とは逆方向である第２方向の第２駆動力を与えてもよい。なお、駆動電流の方向は、Ｈブリッジ回路等の種々のスイッチ回路を用いて切り換えてもよい。

なお、制御部は、例えば、第１駆動力によって第１方向に移動するピストンに対して、第２駆動力を与えることによって、ピストンの移動速度を減少させてもよい。

なお、制御部は、駆動部に供給する駆動電流を制御することによって、第１駆動力によって第１方向に移動するピストンに対して、第１駆動力よりも大きな第２駆動力を与えてもよい。これによって、例えば、ピストンの減速を速やかに行ってもよい。

なお、制御部は、駆動部に供給する逆方向の駆動電流を制御することによって、ピストンに与える第２駆動力の大きさを調整してもよい。例えば、制御部は、駆動電流を大きくすることによって、駆動部の駆動力を大きくしてもよい。

なお、制御部は、駆動部に逆方向の駆動電流を供給する供給時間を制御することによってピストンに第２駆動力を与える時間を調整してもよい。例えば、制御部は、駆動電流を長い時間供給することによって、ピストンに与える第２駆動力の時間を長くしてもよい。

なお、制御部は、駆動部に供給する順方向の駆動電流の大きさおよび供給時間の少なくともいずれかに応じて駆動部に供給する逆方向の駆動電流の大きさおよび供給時間の少なくともいずれかを制御することによって、第１駆動力の大きさに応じて第２駆動力の大きさを調整してもよい。例えば、制御部は、第１駆動力を大きくした場合、それに応じて第２駆動力の大きさも大きくしてもよい。

なお、本装置は、例えば、変形検出部（例えば、検出光学系１０）をさらに備えてもよい。変形検出部は、例えば、流体噴射部による角膜の変形を検出する。この場合、制御部は、変形検出部から出力される検出信号の立ち上がりを検知してもよい。そして、制御部は、例えば、ピストンの第１方向への移動による加圧動作を停止させるように、駆動部に逆方向の駆動電流を供給し、ピストンに第２駆動力を与えてもよい。なお、制御部は、変形検出部によって角膜の変形が所定時間の間検出された場合に、検出信号の立ち上がりを検知してもよい。

なお、制御部は、例えば、第１駆動力によってピストンを初期位置から加圧終了位置まで第１方向に移動させ、第２駆動力によってピストンを加圧終了位置から初期位置まで第２方向に移動させてもよい。

なお、本装置は、位置検出部（例えば、位置検出センサ５０）をさらに備えてもよい。位置検出部は、例えば、ピストンの位置を検出する。この場合、制御部は、位置検出部によって検出されるピストンの位置に応じて、駆動部に供給する駆動電流を変化させてもよい。

なお、制御部は、ピストンの加圧動作終了後、ピストンを一時的に停止させてから初期位置に戻してもよい。なお、ピストンを一時的に停止させる場合、制御部は、駆動電流の供給を停止させてもよい。

なお、流体噴出部は、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駆動部により水平に移動させて加圧動作をさせることによって被検眼の角膜に流体を噴射してもよい。つまり、シリンダおよびピストンは、水平に配置されてもよい。この場合も前述と同様に、制御部は、ピストンを一時的に停止させる際に、駆動電流の供給を停止させてもよい。これによって、例えば、ピストンに対して駆動力が働かないまめ、ピストンは停止する。

なお、駆動部は、直動ソレノイドであってもよい。直動ソレノイドは、例えば、作動方向が直線である。

＜実施例＞
以下、本実施例について図面に基づいて説明する。本実施例の非接触式眼圧計は、例えば、被検眼の眼圧を非接触にて測定する。非接触式眼圧計は、例えば、被検眼の角膜に流体を噴射し、そのときの角膜の変形状態と流体の圧力の関係から被検眼の眼圧を測定する。図１または図２に示すように、非接触式眼圧計は、例えば、流体噴出部３０、検出光学系１０（図２）、観察・アライメント光学系１１、制御部７０等を備える。流体噴出部３０は、例えば、被検眼Ｅの角膜に流体を噴射する。検出光学系１０は、例えば、被検眼Ｅの角膜の変形状態を検出する。観察・アライメント光学系１１は、被検眼の観察画像の撮影、アライメント指標の投影などを行う。制御部７０は、例えば、装置全体の制御を司る。なお、図１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。

＜流体噴出部＞
流体噴出部３０は、例えば、シリンダ１、ピストン２、ソレノイドアクチュエータ（以下、ソレノイドともいう）３、ノズル６を備える。シリンダ１とピストン２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。シリンダ１は、例えば、円筒状である。ピストン２は、シリンダ１の軸方向に沿って摺動する。ピストン２は、シリンダ１内の空気圧縮室３４の空気を圧縮する。本実施例のソレノイド３は、いわゆる直動ソレノイドであり、直線的に作動する。ソレノイド３は、可動体４とコイル５を備える。可動体４には、例えば、永久磁石等の磁性体が用いられる。コイル５に電流が流れると、コイル５の内側に磁界が生じる。可動体４は、磁界から受けた電磁力によって図１のＡ方向に移動される。可動体４は、図示無きビス、ボルト、ナット等によってピストン２に固定される。したがって、ピストン２は、可動体４とともに移動する。可動体４の移動によって、ピストン２は圧縮方向（または前進方向、図１のＡ方向）に移動される。

ピストン２の移動によりシリンダ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）２０、圧縮された空気を収容する気密室２１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、例えば、シリンダ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てもよい。例えば、シリンダ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、本実施例のソレノイド３は、コイル５に流す電流の方向を変えることで、可動体４の移動方向を変更することができる。例えば、コイル５に順方向に電流を流すときに可動体４が圧縮方向（前進方向、図１のＡ方向）に移動し、逆方向に電流を流すときは可動体４が反対方向（後退方向、図１のＢ方向）に移動する。したがって、コイル５に流す電流の向きを切り換えることによって、可動体４とともに移動するピストン２の移動方向を変更できる。例えば、コイル５に順方向の電流を流し、ピストン２をＡ方向に移動させて空気圧縮室３４の空気を圧縮した後、コイル５に逆方向の電流を流すことによって、ピストン２をＢ方向に移動させて初期位置に戻すことができる。

流体噴出部３０は、例えば、ガラス板８と、ガラス板９を備えてもよい。ガラス板８は、透明であり、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。ガラス板９は、気密室２１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、本開示とは関連が少ないため、説明は省略する。

なお、流体噴出部３０は、例えば、圧力センサ１２、エア抜き穴１３を備えてもよい。圧力センサ１２は、例えば、気密室２１の圧力を検出する。エア抜き穴１３は、例えば、ピストン２に初速が付くまでの間の抵抗が減少され、時間的に比例的な立ち上がりの圧力変化を得ることができる。

＜検出光学系＞
検出光学系１０は、光源１４、コリメータレンズ１５、受光レンズ１６、ピンホール板１７、受光素子１８等を備える。光源１４は、例えば、角膜変形検出用の赤外ＬＥＤであってもよい。コリメータレンズ１５は、光源１４を出射した光を平行光束として被検眼Ｅの角膜に投光する。受光レンズ１６およびピンポール板１７は、角膜で反射した光を通過させて受光素子１８に受光させる。なお、検出光学系１０は、被検眼が所定の圧平状態のときに受光素子１８の受光量が最大となるように配置されている。

＜制御系＞
非接触式眼圧計は、例えば、制御部７０を備える。制御部７０は、例えば、装置全体の制御を司る。制御部７０は、例えば、ソレノイド３、検出光学系１０、観察・アライメント光学系１１、圧力センサ１２、位置検出センサ５０等と接続される。制御部７０は、例えば、圧力センサ１２からの信号処理、受光素子１８からの信号処理、ソレノイド３の駆動制御等を行ってもよい。

＜制御動作＞
以上のような構成を備える非接触式眼圧計における制御動作について説明する。検者は被検眼Ｅを所定の位置に配置させ、図示なきジョイスティック等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すると、検者は測定開始スイッチを押して（あるいは制御部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。

制御部７０は、測定開始信号が入力されると、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の付与を開始する。ソレノイド３が作動し、その駆動力がピストン２に伝達されると、ピストン２が圧縮方向に前進され、シリンダ１内で圧縮された空気は、チューブ２０を介して気密室２１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、被検眼の角膜が徐々に変形される。

光源１４から投光された光の角膜による反射光は受光素子１８へ入射し、角膜の変形状態が受光素子１８により検出される。そして、制御部７０は、受光素子１８からの信号によって、その受光光量が所定のピ−クを示したことを検知すると、被検眼の角膜が圧平状態に達したことを検知する。そして、制御部７０は、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。

また、制御部７０は、角膜が圧平状態に達したことを検知すると、コイル５に逆方向の電流を付与し、Ｂ方向の駆動力（復帰力）をピストン２に加える。ピストン２は、復帰力によって徐々に減速し、停止する。制御部７０は、ピストンが停止すると、一旦時間を置いてピストン２を停止させてから、ピストン２に再び復帰力を加えて初期位置に戻す。一旦時間を置いてピストン２を停止させるのは、流体の噴射によって被検眼Ｅから飛散した涙または埃等の吸い込みを抑制するためである。ピストン２を一旦停止させることによって、ピストン２を初期位置に戻すタイミングと、涙または埃等がノズル６付近に飛散するタイミングをずらすことができる。

なお、制御部７０は、ピストン２を初期位置に戻す際、ピストン２がシリンダ１に衝突することによって大きな衝突音が発生することを抑制するために、ピストン２の戻り速度を徐々に落としてもよい。例えば、ピストン２の位置によってコイル５に加える電流を変化させてもよい。例えば、制御部７０は、ピストン２の位置を位置検出センサ５０によって検出し、その位置に応じて設定された電流をコイル５に流してもよい。例えば、制御部７０は、ピストン２が初期位置に近づくにつれて、コイル５に流す電流を小さくしてもよい。これによって、ピストン２に加わる復帰力を段階的に小さくでき、ピストン２の戻り速度を徐々に低下させることができる。位置検出センサ５０は、例えば、磁気センサ等であってもよい。例えば、磁気センサによってピストン２に固定された可動体４の位置を検出してもよい。もちろん、位置検出センサ５０は、その他の方式のセンサ（例えば、光学式センサ）であってもよい。

上記のように、本実施例の制御部７０は、コイル５の電流の向きを切り換えることによって、ピストン２の前進と後退を切り換えることができる。さらに、コイル５に流す電流の大きさを調整することによって、ピストン２を前進または後退させるときの駆動力の大きさを調整することができる。例えば、制御部７０は、電流の大きさを一定にすることで、復帰力の大きさを一定に保つこともできる。このように、ピストン２を前進または後退させる際の動作を制御しやすい。例えば、バネの復元力などによってピストン２を初期位置に復帰させる構成の場合、ピストン２の位置（つまり、バネの伸び）によって復元力の大きさが異なり、また、復帰力が解除できないため、ピストン２の速度を制御することが難しい。また、バネの復元力は個体差が大きく、装置ごとの調整が必要となる場合がある。これに比べ、本実施例の流体噴出部３０は、ソレノイド３の制御によって簡単にピストン２の速度を制御できるため、ピストン２の後退速度を遅く設定し、涙または埃などの吸い込みを抑えることができる。

図３は、バネの復元力によってピストン２を後退させる場合（図３（ａ）参照）と、ソレノイド３の駆動方向を切り換えることによってピストン２を後退させる場合（図３（ｂ）参照）に、制御部７０がソレノイド３に供給する電流波形（実線）と圧力センサ１２によって検出された圧力波形（鎖線）を示す。図３（ａ）に示すように、バネを用いる場合、制御部７０は、ソレノイド３へ順方向の電流を付与する。一方、図３（ｂ）に示すように、ソレノイド３の駆動方向を切り換える場合、制御部７０は、ソレノイド３へ順方向の電流を付与し、所期する圧力が得られると、ソレノイド３に逆方向の電流を付与し、ピストン２を減速させる。図４に示すように、両者の圧力波形を比較すると、ソレノイド３の駆動方向を切り換えた場合（実線）の方が、バネを用いた場合（鎖線）より、圧力の減少が速やかになる。つまり、バネの復元力を用いた場合よりも速やかにピストン２を減速させ、余計な流体を被検眼に噴射することを防ぐことができる。これによって、本装置は、被検者に与える不快感を低減させることができる。

なお、本実施例において、ピストン２を圧縮方向に前進させるときにコイル５に流す電流の大きさに比べ、圧縮方向に移動するピストン２を停止させるときにコイル５に流す電流の大きさの方が大きくなるように設定される。これは、短い時間でピストン２を停止させ、余計な流体の吹付けを低減させるためである。

なお、制御部７０は、ソレノイド３によって、ピストン２が停止するまで復帰力を加えてもよいし、ピストン２が停止する前に復帰力を解除し、ピストン２とシリンダ１との摩擦力によってピストン２を停止させるようにしてもよい。また、制御部７０は、ピストン２が逆方向に移動し始めるまで復帰力を加えて続けてもよい。このように、ソレノイド３の制御方法は本実施例の方法に限定されない。

なお、制御部７０は、検出光学系１０によって検出された角膜の変形信号の立ち上がりを検知し、その検知信号に基づいてソレノイド３への電流の方向を順方向から逆方向に切り換えてもよい。ここで、制御部７０は、例えば、立ち上がりが検知された時点でソレノイド３への電流の方向を逆方向に切り換える。このとき、ピストン２は、ソレノイド３への電流が逆方向に切り換えられた後も慣性力で圧縮方向に移動されるが、逆方向の電流によって初期位置へ向かう方向への駆動力が働く。そして、この駆動力によりピストン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。このように、角膜が圧平状態になる前であって角膜の変形が始まるタイミングでソレノイド３の電流の方向を切り換えることによって、被検眼に余計な流体を吹き付けることを低減し、速やかにピストン２を初期位置に戻すことができる。

なお、以上の説明では、非接触式眼圧計を例に挙げたが、非接触式眼圧計とその他の眼特性を測定する眼科装置との複合機であってもよい。例えば、被検眼の眼屈折力を測定する眼屈折力測定部を備える非接触式眼圧計であってもよい。

なお、以上の説明では、直動ソレノイドを用いたが、ロータリーソレノイドでもよい。例えば、電流の向きを切り換えることによって回転方向を切り換え可能なロータリーソレノイドを用いて、上記のようなピストン２の駆動制御を行ってもよい。

１ シリンダ
２ ピストン
３ 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 受光素子
２０ 制御部

Claims (13)

1. 被検眼の眼圧を非接触にて測定する非接触式眼圧計であって、
   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と、
   前記駆動手段の駆動によってシリンダ内でピストンを第１方向に移動させて加圧動作をさせることによって被検眼の角膜に流体を噴出する流体噴出手段と、
   前記駆動手段への駆動電流の供給を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記駆動手段に順方向の駆動電流を供給することによって前記ピストンに前記第１方向の第１駆動力を与え、
   前記駆動手段に順方向とは逆方向の駆動電流を供給することによって前記ピストンに前記第１方向とは逆方向である第２方向の第２駆動力を与えることを特徴とする非接触式眼圧計。
2. 前記制御手段は、前記第１駆動力によって前記第１方向に移動する前記ピストンに対して、前記第２駆動力を与えることによって、前記ピストンの移動速度を減少させることを特徴とする請求項１の非接触式眼圧計。
3. 前記制御手段は、前記駆動手段に供給する駆動電流を制御することによって、前記第１駆動力によって前記第１方向に移動する前記ピストンに対して、前記第１駆動力よりも大きな前記第２駆動力を与えることを特徴とする請求項１または２の非接触式眼圧計。
4. 前記制御手段は、前記駆動手段に供給する逆方向の駆動電流を制御することによって前記ピストンに与える前記第２駆動力の大きさを調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれかの非接触式眼圧計。
5. 前記制御手段は、前記駆動手段に逆方向の駆動電流を供給する供給時間を制御することによって前記ピストンに前記第２駆動力を与える時間を調整することを特徴とする請求項１〜４のいずれかの非接触式眼圧計。
6. 前記制御手段は、前記駆動手段に供給する順方向の駆動電流の大きさおよび供給時間の少なくともいずれかに応じて前記駆動手段に供給する逆方向の駆動電流の大きさおよび供給時間の少なくともいずれかを制御することによって、前記第１駆動力の大きさに応じて前記第２駆動力の大きさを調整することを特徴とする請求項１〜５のいずれかの非接触式眼圧計。
7. 流体噴射部による角膜の変形を検出する変形検出手段と、
   前記制御手段は、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し、前記ピストンの前記第１方向への移動による加圧動作を停止させるように、前記駆動手段に逆方向の駆動電流を供給し、前記ピストンに第２駆動力を与えることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの非接触式眼圧計。
8. 前記制御手段は、前記第１駆動力によって前記ピストンを初期位置から加圧終了位置まで前記第１方向に移動させ、前記第２駆動力によって前記ピストンを前記加圧終了位置から前記初期位置まで前記第２方向に移動させることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの非接触式眼圧計。
9. 前記ピストンの位置を検出する位置検出手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記位置検出手段によって検出される前記ピストンの位置に応じて前記駆動手段に供給する駆動電流を変化させることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの非接触式眼圧計。
10. 前記制御手段は、前記ピストンの加圧動作終了後、前記ピストンを一時的に停止させてから初期位置に戻すことを特徴とする請求項１〜９のいずれかの非接触式眼圧計。
11. 前記制御手段は、前記ピストンを一時的に停止させる際に、前記駆動電流の供給を停止させることを特徴とする請求項１０の非接触式眼圧計。
12. 前記流体噴出部は、水平面に対して平行に配置された前記シリンダ内で前記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って被検眼の角膜に流体を噴射し、
    前記制御手段は、前記ピストンを一時的に停止させる際に、前記駆動電流の供給を停止させることを特徴とする請求項１０または１１の非接触式眼圧計。
13. 前記駆動手段は、作動方向が直線である直動ソレノイドであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかの非接触式眼圧計。