JP2018143648A - 眼科装置 - Google Patents

Abstract

【課題】架台を手動で操作する操作性を確保しつつ架台の動きに起因する眼科測定への悪影響が抑えられる眼科装置を提供する。
【解決手段】被検眼の測定を行う測定部１０４と、測定部１０４が固定され、被検眼に対して人力により移動可能な架台１０２と、架台１０２の移動速度を検出するセンサと、これらセンサにより検出される架台１０２の移動速度Ｖが予め規定された移動速度Ｖmaxを超える場合に架台１０２を動力により移動速度Ｖmaxで駆動するモータを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、手動で被検眼に対するアライメントが可能な眼科装置に関する。

カメラ等の測定部が配置された架台を手動で動かし、被検眼に対する測定部のアライメント（位置の調整）が可能な眼科装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。架台を手動で動かす構造の眼科装置は、操作性が良好で扱い易いという優位性がある。

特開２０１３−２２０１３４号公報

眼科装置の機能には、前眼部の撮影、眼底の撮影、眼底の血管の血流の測定、眼底の血管の造影撮影等がある。眼科装置を用いた被検眼の観察において、患部の選択や微調整のため撮影を行いながらアライメントを行う場合がある。この際、動作モードによっては、撮影の結果がアライメント時における架台の移動の影響を受ける場合がある。例えば血流の測定はドップラー効果を利用するので、測定中に架台を激しく動かすと、血流の測定値に誤差が生じる。

このような背景において、本発明は架台を手動で操作する操作性を確保しつつ架台の動きに起因する眼科測定への悪影響が抑えられる眼科装置の提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、被検眼の測定を行う測定部と、前記測定部が固定され、前記被検眼に対して人力により移動可能な架台と、前記架台の移動速度を検出するセンサと、前記センサにより検出される前記架台の移動速度Ｖが予め規定された移動速度Ｖmaxを超える場合に前記架台を動力により前記移動速度Ｖmaxで駆動する駆動装置とを備える眼科装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記駆動装置は、前記架台の移動速度Ｖが予め規定された移動速度Ｖmax以下である場合に前記架台を前記移動速度Ｖで駆動することを特徴とする。請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記測定部は、前記被検眼の血流を測定し、前記Ｖmaxは、前記血流の測定を阻害しない値に設定されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、被検眼の測定を行う測定部と、前記測定部が固定され、前記被検眼に対して人力で移動可能な架台と、前記架台に外部から加わる駆動力を検出する圧力センサと、前記架台を動力で駆動する駆動装置と、前記圧力センサの出力に基づき、前記架台が予め定めた速度Ｖmaxを超えて移動しないように前記駆動装置から前記架台に駆動力が加えられる眼科装置である。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記架台が人力により、Ｖ≦Ｖmaxを満たす速度Ｖで移動する際、前記駆動装置は、前記速度Ｖで前記架台を駆動することを特徴とする

本発明によれば、架台を手動で操作する操作性を確保しつつ架台の動きに起因する眼科測定への悪影響が抑えられる眼科装置が得られる。

眼科装置の概念図である。 制御系のブロック図である。 動作処理の手順の一例を示すフローチャートである。

（構成）
図１には、眼科装置１００が示されている。眼科装置１００は、本体の筐体となるベース部１０１を備えている。ベース部１０１には、架台１０２が配置されている。架台１０２は、ベース部１０１に対してＺ−Ｘ平面（水平面）で移動が可能な状態でベース部１０１上に配置されている。

架台１０２には、架台１０２を手動で動かすための操作レバー１０３が配置されている。操作レバー１０３を動かすと、その力が架台１０２に伝わり、架台１０２がＺ−Ｘ平面上で移動する。操作レバー１０３により架台１０２を動かす機構は、既に製品化されており、例えば特開２０１３−２２０１３４号公報等に記載された技術が公知である。なお、架台１０２は図示しない上下方向の微動手段も備えている。

架台１０２の上には測定部１０４が固定されている。測定部は、カメラを備え、ＯＣＴ、前眼部の撮影、眼底の撮影、眼底の血管の血流の測定、眼底の血管の造影撮影を行う機能を有する。これらの機能の一つは、動作モードを選択することで選択される。すなわち、後述するタッチパネル上に各機能を実行するための動作モードの選択ボタンがあり、希望する機能の選択ができるように構成されている。

眼科装置１００は、架台１０２の移動を電動で制限する駆動機構を備えている。図２には、眼科装置１００の制御系２００のブロック図が示されている。制御系２００は、制御用マイコン２０１により動作が制御される。制御用マイコン２０１は、ＣＰＵ、メモリ、各種のインターフェース回路を備えている。制御系２００の各部は、以下に説明する機能を実行するための電子回路や電子部品（センサがモータ等）によって構成されている。

図１には図示省略されているが、眼科装置１００は、タッチパネルディスプレイ１０６を備えたモニタ１０５を備えている。モニタ１０５は眼科装置１００が取得した画像(例えば眼底画像等)を表示すると共に、眼科装置１００の操作パネルとして機能する。

モニタ１０５は、タッチパネルディスプレイ１０６の出力（パネル操作に係る出力）は、メイン基板１０７で受け付けられる。なお、タッチパネルディスプレイ１０６に表示する画像の表示制御に係る回路は図示省略されている。

メイン基板１０７は、動作モード設定部１０８を備えている。動作モードには、ＯＣＴモード、前眼部の撮影モード、眼底の撮影モード、眼底の血管の血流の測定モード、眼底の血管の造影撮影を行う造影撮影モードが用意されている。ユーザは、タッチパネルディスプレイ１０６を操作し、これら動作モードの中から希望する動作モードを選択する。動作モード設定部１０８は、ユーザが選択した動作モードでドライバ制御部１３１および移動制御部１０９が動作するようにする設定信号を出力する。

移動制御部１０９は、Ｘ駆動モータドライバ１１０とＺ駆動モータドライバ１１１を備える。Ｘ駆動モータドライバ１１０は、架台１０２に対するＸ軸方向の駆動力を発揮するＸ駆動ステッピングモータ１１２の動作を制御する。Ｚ駆動モータドライバ１１１は、架台１０２に対するＺ軸方向の駆動力を発揮するＺ駆動ステッピングモータ１１３の動作を制御する。

Ｘ駆動ステッピングモータ１１２は、架台１０２のＸ軸方向に動かす駆動力を発生する。Ｚ駆動ステッピングモータ１１３は、架台１０２のＺ軸方向に動かす駆動力を発生する。Ｘ駆動ステッピングモータ１１２およびＺ駆動ステッピングモータ１１３は、動作モード設定部１０８で選択された動作モードで動作する。動作モードには、Ｘ駆動モータドライバ１１０およびＺ駆動モータドライバ１１１の一方または両方が駆動力を発揮しない場合も含まれる。

架台１０２は、操作レバー１０３が操作されることでＸ軸方向およびＺ軸方向に移動する。この架台１０２の移動の源となる駆動力は、ユーザによる操作レバー１０３の操作による人力で生じるが、この人力による駆動力がＸ(+)軸力検出センサ１２１、Ｘ(-)軸力検出センサ１２２、Ｚ(+)軸力検出センサ１２３、Ｚ(-)軸力検出センサ１２４によって検出される。

Ｘ(+)軸力検出センサ１２１、Ｘ(-)軸力検出センサ１２２、Ｚ(+)軸力検出センサ１２３、Ｚ(-)軸力検出センサ１２４は圧力センサである。Ｘ(+)軸力検出センサ１２１は、架台１０２がＸ(+)軸方向に移動しようとすると、架台１０２によって押され、その圧力を検出する。Ｘ(-)軸力検出センサ１２２は、架台１０２がＸ(-)軸方向に移動しようとすると、架台１０２によって押され、その圧力を検出する。Ｚ(+)軸力検出センサ１２３は、架台１０２がＺ(+)軸方向に移動しようとすると、架台１０２によって押され、その圧力を検出する。Ｚ(-)軸力検出センサ１２４は、架台１０２がＺ(-)軸方向に移動しようとすると、架台１０２によって押され、その圧力を検出する。

例えば、操作レバー１０３が操作されて架台１０２がＸ軸正方向に移動しようとすると、架台１０２がＸ(+)軸力検出センサ１２１を押す。この押圧力がＸ(+)軸力検出センサ１２１により検出される。この原理により、ユーザによる操作レバー１０３の操作に起因する架台１０２のＸ−Ｚ平面内での動きが、Ｘ(+)軸力検出センサ１２１、Ｘ(-)軸力検出センサ１２２、Ｚ(+)軸力検出センサ１２３、Ｚ(-)軸力検出センサ１２４により検出される。

各軸力検出センサの検出信号は、ドライバ制御部１３１の変換部１３２に送られる。変換部１３２は、軸力検出センサの検出信号を架台１０２の移動速度に変換する。例えば、架台１０２がＸ(+)軸方向に動かされると、Ｘ(+)軸力検出センサ１２１がＸ(+)軸方向の圧力を検出する。この圧力は、架台１０２のＸ(+)軸方向の速度に依存している。Ｘ(+)軸方向の圧力と架台１０２の同方向の速度との関係は予め取得されている。よって、Ｘ(+)軸方向の圧力が判ることで、架台１０２のＸ(+)軸方向の速度が得られる。つまり、Ｘ(+)軸力検出センサ１２２の出力から架台１０２のＸ(+)軸方向の速度が得られる。

同様の原理により、Ｘ(-)軸力検出センサ１２２の出力から架台１０２のＸ(-)軸方向の速度が得られ、Ｚ(+)軸力検出センサ１２３の出力から架台１０２のＺ(+)軸方向の速度が得られ、Ｚ(-)軸力検出センサ１２４の出力から架台１０２のＺ(-)軸方向の速度が得られる。これらの処理が変換部１３２で行われる。

ドライバ制御部１３１は、判定部１３３を備える。判定部１３３は、Ｘ(+)軸力検出センサ１２１、Ｘ(-)軸力検出センサ１２２、Ｚ(+)軸力検出センサ１２３およびＺ(-)軸力検出センサ１２４によって検出された架台１０２の移動速度が、規定の閾値（Ｖmax）以下か否かを判定する。この判定の結果に基づき、移動制御部１０９によるＸ駆動ステッピングモータ１１２とＺ駆動ステッピングモータ１１３の駆動が行われる。

（動作の一例）
以下、制御系２００で行われる処理の一例を説明する。図３は、制御系２００で行われる処理の手順の一例を示すフローチャートである。図３の処理を実行するプログラムは、制御用マイコンの記憶領域に記憶されている。この動作プログラムを適当な記憶媒体に記憶し、そこから提供する形態も可能である。

まず、ユーザ（眼科装置１００の操作者または被検眼者）は、動作モードの選択を行う。そして、選択した動作モード（例えば、眼底撮影モード）で被検眼に対する撮影が行われる。この際、操作レバー１０３が動かされ、被検眼のアライメント（被検眼に対する測定部１０４の位置合わせ）が行われ、架台１０２の移動が行われる。この過程において図３の処理が行われる。

図３の処理が開始されると、まずタッチパネルディスプレイ１０６に撮影プロトロコル画面が表示される（ステップＳ１０１）。撮影プロトロコル画面というのは、動作モードを選択する画面である。次いで、ユーザにより動作モードとして眼底血管の血流の測定を行うモードが設定されたか否か、が判定され（ステップＳ１０２）、当該動作モードが選択された場合、ステップＳ１０３に進み、他の動作モードが選択された場合は処理を終了する。

他の動作モードが選択された場合、架台１０２のモータ駆動は行われず、操作レバー１０３による人力による架台１０２の移動制御が行われる。なお、モータによる駆動を行わない場合に、モータが負荷になることによる操作レバー１０３の操作性の低下を抑えるために、Ｘ駆動ステッピングモータ１１２とＺ駆動ステッピングモータ１１３の出力を図示しないクラッチにより遮断する。

ステップＳ１０２で血流測定モードが選択された状態において、操作レバー１０３が操作されると、架台１０２が動き、その動きがＸ(+)軸力検出センサ１２１、Ｘ(-)軸力検出センサ１２２、Ｚ(+)軸力検出センサ１２３およびＺ(-)軸力検出センサ１２４の一つまたは複数で検出される（ステップＳ１０３）。

架台１０２の動きが検出されたら、軸力検出センサの検出出力を架台１０２の駆動速度（手動で動かされる架台１０２の速度）に変換する（ステップＳ１０４）。この処理は、変換部１３２で行われる。架台１０２の駆動速度Ｖは、Ｘ軸方向における速度をＶx、Ｚ軸方向における速度をＶzとして、Ｖ＝√（Ｖx²＋Ｖz²）により計算される。

次に、ステップＳ１０４で得た駆動速度Ｖが予め定めた規定値Ｖmax以下であるか否か、が判定される（ステップＳ１０５）。この処理では、ＶとＶmaxの絶対値が比較される。この処理は、判定部１３３で行われる。駆動速度Ｖが予め定めた規定値Ｖmax以下である場合、ステップＳ１０６に進む。Ｖmaxは、血流の測定を阻害しない架台の移動速度の上限値として設定される。

ステップＳ１０６では、架台１０２の速度がステップＳ１０３で検出した速度Ｖとなる駆動パルスが移動制御部１０９からＸ駆動ステッピングモータ１１２とＺ駆動ステッピングモータ１１３に向けて出力される（ステップＳ１０６）。そしてこの駆動パルスにより、Ｘ駆動ステッピングモータ１１２とＺ駆動ステッピングモータ１１３が駆動され（ステップＳ１０７）、架台１０２に対するモータの駆動力が発揮される。この場合、ユーザによる操作レバー１０３の操作がアシストされる状態で架台１０２が速度Ｖで動く。

例えば、ユーザが操作レバー１０３を操作して架台１０２を動かし、その際にＸ(+)軸力検出センサ１２１、Ｘ(-)軸力検出センサ１２２、Ｚ(+)軸力検出センサ１２３およびＺ(-)軸力検出センサ１２４センサの検出出力から変換部１３２において速度Ｖが得られた場合を想定する。ここで、速度ＶのＸ軸方向の成分はＶxであり、Ｚ軸方向の成分はＶzであり、絶対値で考えてＶ≦Ｖmaxであるとする。この場合、Ｘ駆動ステッピングモータ１１２は、架台１０２がＸ軸方向において速度Ｖxで移動するように架台１０２に対する駆動力を発揮する。Ｚ駆動ステッピングモータ１１２は、架台１０２がＺ軸方向において速度Ｖzで移動するように架台１０２に対する駆動力を発揮する。

なお、上記の架台１０２に対する速度Ｖでのモータによる駆動が行われている状況で、ユーザが操作レバー１０３に加える力を弱めると、ステップＳ１０３で検出される駆動力の検出値が低い値に変化し、モータの駆動力も弱くなり、対応して架台１０２の移動速度は低下する。つまり、ユーザが操作レバー１０３に加える力に対応したモータによる駆動アシスト力が生じるように制御が行われる。

そして、ユーザが指示するアライメント位置に架台１０２が移動し、ユーザから操作レバー１０３に加えられる力がゼロになると、軸力検出センサで検出される駆動力（操作レバー１０３から架台１０２に加えられる駆動力）がゼロになり、架台１０２に加わる力、すなわち操作レバー１０３からの駆動力とＸ駆動ステッピングモータ１１２およびＺ駆動ステッピングモータ１１３からの駆動力がなくなり、架台１０２は停止する（ステップＳ１０８）。なお、再び操作レバー１０３が操作されると、ステップＳ１０３以下の処理が行われる。

ステップＳ１０５において、操作レバー１０３による駆動速度Ｖ、つまり人力操作による架台１０２の駆動速度Ｖが規定測度Ｖmaxを超えている場合、ステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９では、Ｖmaxで架台１０２が動くように駆動パルスが出力される。ここで、Ｖmaxは操作レバー１０３による駆動速度Ｖと同じ方向となるように設定される。

そして、架台１０２がＶmaxで動くようにＸ駆動ステッピングモータ１１２およびＺ駆動ステッピングモータ１１３が駆動される（ステップＳ１１０）。この場合、架台１０２がＶmaxを超えて動くように、操作レバー１０３を動かしても、架台１０２がＶmaxで動くように、Ｘ駆動ステッピングモータ１１２およびＺ駆動ステッピングモータ１１３による強制駆動が行われ、人力操作による架台１０２の移動に制動がかかった状態となる。

またこの状況で、操作レバー１０３の操作力を緩めると、センサで検出される操作レバー１０３による駆動力が小さくなり、モータによる架台１０２の駆動力は低下する。

またこの場合も、ユーザが指示するアライメント位置に架台１０２が移動し、操作レバー１０３から架台１０２に加えられる駆動力がゼロになると、架台１０２は停止する（ステップＳ１０８）。

（優位性）
上記の動作によれば、操作レバー１０３を操作して架台１０２が動かされるが、その際に人力での駆動速度（人力駆動速度）ＶがＶmax以下であれば、検出された人力駆動速度Ｖで架台１０２が動くようにモータによるアシストが行われる。また、人力駆動速度ＶがＶmaxを超えている場合、Ｖmaxを超えないように架台１０２の移動速度を制限するモータ制御が行われる。

例えば、血流の測定時に想定箇所の変更や修正のために、ユーザによる架台１０２の人力による駆動が行われる場合を想定する。血流の測定はドップラー効果を利用するので、検出精度の観点から撮影中における架台１０２の速度には上限がある。この上限以下となるようにＶmaxが設定される。この場合、操作レバー１０３の操作が急激であっても架台１０２の移送速度が強制的にＶmax以下に抑えられる。そのため、操作レバー１０３を操作しながら（架台１０２を動かしながら）血流を測定した場合における血流の測定誤差が抑えられる。

また、操作レバー１０３を動かしての架台１０２の人力駆動がモータによりアシストされるので、操作レバー１０３の操作に要する労力が軽減される。

（むすび）
図１〜図３に示す駆動装置１００は、被検眼の測定を行う測定部１０４と、測定部１０４が固定され、被検眼に対して人力により移動可能な架台１０２と、架台１０２の移動速度を検出するＸ(+)軸力検出センサ１２１、Ｘ(-)軸力検出センサ１２２、Ｚ(+)軸力検出センサ１２３、Ｚ(-)軸力検出センサ１２４と、これらセンサにより検出される架台１０２の移動速度Ｖが予め規定された移動速度Ｖmaxを超える場合に架台１０２を移動速度Ｖmaxで駆動するＸ駆動ステッピングモータ１１２およびＺ駆動ステッピングモータ１１３を備える。

ここで、Ｘ駆動ステッピングモータ１１２およびＺ駆動ステッピングモータ１１３は、架台１０２の人力による移動速度Ｖが予め規定された移動速度Ｖmax以下である場合に、架台１０２を移動速度Ｖで強制駆動する。

また、眼科装置１００は、Ｘ(+)軸力検出センサ１２１、Ｘ(-)軸力検出センサ１２２、Ｚ(+)軸力検出センサ１２３、Ｚ(-)軸力検出センサ１２４に基づき、架台１０２が予め定めた速度Ｖmaxを超えて移動しないようにＸ駆動ステッピングモータ１１２およびＺ駆動ステッピングモータ１１３から架台１０２に駆動力が加えられる。また架台１０２が人力により、Ｖ≦Ｖmaxを満たす速度Ｖで移動する際、Ｘ駆動ステッピングモータ１１２およびＺ駆動ステッピングモータ１１３は、速度Ｖで架台１０２を駆動する。

（その他）
架台１０２の移動速度に代えて、あるいは架台１０２の移動速度に加えて、架台１０２の加速度を検出する形態も可能である。この場合、架台１０２の加速度Ｇを検出し、加速度Ｇが予め規定する規定値Ｇmaxを超える場合に、架台１０２の加速度がＧmaxとなるように、モータによる架台１０２の駆動が行われる。

Ｖmaxの設定が効果的な例として、血流を測定する場合を例示したが、ある程度の露出が必要な撮影の場合も、その過程で測定部と被検眼との間の相対的な激しい動きは好ましくない。この場合も本発明は有効である。また、Ｖmaxの値を複数用意し、動作モードや状況に応じてＶmaxの設定を使い分けてもよい。

Ｓ１０４における変換処理を行わず、軸力センサ（圧力センサ）の出力に基づき、ステップＳ１０６以下の処理を行うか、ステップＳ１０９以下の処理を行うかの選択（ステップＳ１０５に対応する処理）を行う構成も可能である。

本発明の摘要は、人力操作される架台の移動速度に上限を設け、架台が上限速度以上で動かない様にする点にある。この上限速度以上で動かないようにする契機として、図３の処理では軸力センサの出力を速度に変換し、この変換された速度をステップＳ１０５で判定している。しなしながら、軸力センサの出力が架台の速度に関係する点を考えれば、軸力センサの出力を閾値で判定する形態も可能である。例えば、Ｘ(+)軸方向の検知軸力が閾値を超えた場合に、Ｘ(+)軸方向の移動速度を規定の値（Ｖmax）に制限する制御も可能である。

１００…眼科装置、１０１…ベース部、１０２…架台、１０３…操作レバー、１０４…測定部。

Claims (5)

1. 被検眼の測定を行う測定部と、
   前記測定部が固定され、前記被検眼に対して人力により移動可能な架台と、
   前記架台の移動速度を検出するセンサと、
   前記センサにより検出される前記架台の移動速度Ｖが予め規定された移動速度Ｖmaxを超える場合に前記架台を動力により前記移動速度Ｖmaxで駆動する駆動装置と
   を備える眼科装置。
2. 前記駆動装置は、前記架台の移動速度Ｖが予め規定された移動速度Ｖmax以下である場合に前記架台を前記移動速度Ｖで駆動する請求項１に記載の眼科装置。
3. 前記測定部は、前記被検眼の血流を測定し、
   前記Ｖmaxは、前記血流の測定を阻害しない値に設定されている請求項１または２に記載の眼科装置。
4. 被検眼の測定を行う測定部と、
   前記測定部が固定され、前記被検眼に対して人力で移動可能な架台と、
   前記架台に外部から加わる駆動力を検出する圧力センサと、
   前記架台を動力で駆動する駆動装置と、
   前記圧力センサの出力に基づき、前記架台が予め定めた速度Ｖmaxを超えて移動しないように前記駆動装置から前記架台に駆動力が加えられる眼科装置。
5. 前記架台が人力により、Ｖ≦Ｖmaxを満たす速度Ｖで移動する際、
   前記駆動装置は、前記速度Ｖで前記架台を駆動する請求項４に記載の眼科装置。

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