JP3762229B2 - 非接触式眼圧計 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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眼圧を測定する非接触式眼圧計に関する。
【０００２】
【従来技術】
眼圧は血液の脈動（脈波）に同期した時間的変動が存在する。非接触式眼圧計で時間的に無作為に測定した場合、時間的変化の中のどの点が測定されているかは不明である。測定回数が少ない場合、実際は眼圧が高いにも拘わらず、眼圧変動の中で最も低い点を測定してしまい、集団検診などのスクリーニングの際には、眼圧亢進が見落とされる可能性がある。
【０００３】
このため、脈動をサンプリングしながら、脈動の所定の位相位置に同期した出力信号のタイミングで眼圧を測定する非接触式眼圧計が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、こうした脈動検出は、眼圧の変動周期と近い額部が良いと言われている。しかし、額部で脈動をサンプリングした場合、瞬きによる外乱の変動が混入したり、エアーの吹き付けにより反射的に体動が生じ、脈動の検出が難しい。また、測定を開始すると脈拍数や血圧が変動する被検者もあり、脈動の位相位置に同期した測定をより難しくしている。
【０００５】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、脈動周期の位相に同期させた測定をスムーズに行い、また、信頼性の高い測定結果を得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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
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。
【０００７】
（１） 測定実行の指示信号を入力する指示信号入力手段と、指示信号に基づいて噴射信号を得て被検眼に流体を噴射する流体噴射手段を備え、前記流体の噴射による被検眼角膜の変形状態を検出することに基づいて眼圧を測定する非接触式眼圧計において、被検者の眼球近傍での第１の脈動を検出する第１脈動検出器を持つ第１脈動検出手段と、前記第１脈動検出器と異なる位置で第２の脈動を光学的に検出する第２脈動検出器を持つ第２脈動検出手段と、前記第１及び第２脈動検出手段によりそれぞれ検出される第１及び第２脈動の位相ズレを得る位相ズレ検出手段と、前記第２脈動検出手段の検出結果及び前記位相ズレ検出手段により得られた位相ズレに加えて、平均的な圧平検出時間又は前測定時に得られた圧平検出時間に基づいて，前記第２の脈動の所定の位相位置からの測定タイミングを決定するタイミング決定手段と、該決定された測定タイミングと前記指示信号の入力とに基づいて前記噴射信号の出力を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本実施例について図面に基づいて説明する。図１は非接触式眼圧計の流体噴射機構の側方概略及び制御系の要部を示した図である。
【００１３】
１は空気圧縮用のシリンダ部であり、眼圧計本体の水平線に対して傾斜して設けられている。２はピストン、３はロータリソレノイドであり、ロータリソレノイド３に駆動エネルギである電荷（電流、電圧）が付与されると、アーム４、コネクティングロッド５を介してピストン２をシリンダ１に沿って上に押し上げる。ピストン２の上昇によりシリンダ部１に連通する空気圧縮室１１で圧縮された空気は、ノズル６から被検眼Ｅの角膜に向けて噴出される。また、ロータリソレノイド３には図示なきコイルバネが備えられており、付与される電荷がカットされるとコイルバネの下降方向への付勢力により上昇したピストン２を下降させて初期位置に戻す。
【００１４】
７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等を透過させる。またガラス板７は空気圧縮室１１の側壁となっている。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、空気圧縮室１１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、後述する観察、アライメントのための光学系８が配置される。１２は空気圧縮室１１の圧力を検出する圧力センサである。
【００１５】
２０は制御部であり、圧力センサ１２用の圧力検出処理回路２１、後述する角膜変形検出光学系の光検出器５６用の信号検出処理回路２２、作動距離検出の一次元位置検出素子５７用の信号検出処理回路２６、ＣＣＤカメラ３５用の信号検出処理回路２７、額脈動検出器１８用の額脈動検出処理回路２８、指脈動検出器１９用の指脈動検出処理回路２９、ロータリソレノイド３を駆動させるための駆動回路２３、測定データや測定の制御条件等を記憶するためのメモリ２４が接続されている。２５は入力部であり、測定する同期タイミングの測定モードを選択するスイッチ２５ａを備える。２５ｂは測定開始スイッチである。
【００１６】
被検者の脈動を検出するため、図２に示す様に、第１の額脈動検出器１８は、被検者の顔を指示するための顔支持ユニット１６が備える額当て１７に取付けられている。本実施形態では、眼球内の脈動変動の位相とほぼ同じ位相を得るために、脈動検出器１８を額当て１７に設けたが、顎載せ台等、被検者の顔部に接触する位置に設けることでも良い。また、第２の指脈動検出器１９は、被検者の指を挟んで測定できるように、後述する移動台１４から延びたケーブルの先端に取付けられている。なお、額脈動検出器１８は被検者の額が安定して額当て１７に接しているかどうかの判定機能も兼ねている。
【００１７】
額脈動検出器１８、指脈動検出器１９は、共に発光部と受光部とからなり、発光部は血中ヘモグロビンの吸収スペクトルに対応した近赤外波長で発光波長帯域の狭い発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、受光部はフォトダイオードである。血中ヘモグロビンはある波長帯の光に強い吸収スペクトルを持っている。この波長帯の光を照射した時の生体の反射光は血管の容量変動に伴い変化するヘモグロビン量に応じて変化するので、この反射光の強度を電気信号に変えて脈動を検出する。
【００１８】
図２において、１５は流体噴射機構及び後述する光学系が配置される測定部であり、測定部１５は固定基台１３上を水平移動する移動台１４に搭載されている。移動台１４はジョイスティック１９の操作により移動され、また、ジョイスティック１９の回転ノブを操作することにより、測定部１５が上下移動するようになっている。
【００１９】
図３は非接触式眼圧計の上方視光学系要部図である。赤外照明光源３０により照明された被検眼像は、ビームスプリッタ３１、対物レンズ３２、ビームスプリッタ３３及びフィルタ３４を介してＣＣＤカメラ３５に結像する。フィルタ３４は、光源３０及びアライメント用光源４０の光を透過し、後述する角膜変形検出用のＬＥＤ５０の光に対して不透過の特性を持つ。ＣＣＤカメラ３５に結像した像はモニタ３６に表示される。
【００２０】
４０はアライメント用の赤外ＬＥＤであり、投影レンズ４１を介して投影された赤外光はビームスプリッタ３１により反射され、被検眼に正面より投影される。ＬＥＤ４０により角膜頂点に形成された角膜輝点は、ビームスプリッタ３１〜フィルタ３４を介してＣＣＤカメラ３５に結像し、上下左右方向のアライメント検出に利用される。
【００２１】
４５は固視標投影用のＬＥＤであり、ＬＥＤ４５により照明された固視標４６の光は投影レンズ４７を通過した後、ビームスプリッタ３３によって反射されて被検眼Ｅに向かう。検者は被検眼に固視標４６を固視させた状態で測定を行う。
【００２２】
５０は角膜変形検出用の赤外ＬＥＤであり、ＬＥＤ５０を出射した光はコリメータレンズ５１により略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５２、光源３０及び光源４０の光に対して不透過の特性を持つフィルタ５３を通過した後、ビームスプリッタ５４で反射し、ピンホール板５５を通過して光検出器５６に受光される。角膜変形検出用の光学系は、被検眼が所定の変形状態（偏平状態）のときに光検出器５６の受光量が最大になるように配置されている。
【００２３】
また、この角膜変形検出光学系は作動距離検出光学系の一部を兼ねており、ＬＥＤ５０より投光され、角膜で反射した光はＬＥＤ５０の虚像である指標像を形成する。その指標像の光は、受光レンズ５２、フィルタ５３、ビームスプリッタ５４を通過してＰＳＤやラインセンサ等の一次元位置検出素子５７に入射する。被検眼（角膜）が作動距離方向に移動すると、ＬＥＤ５０による指標像も一次元位置検出素子５７上を移動するため、制御部２０は一次元位置検出素子５７からの出力信号に基づいて作動距離情報を得る。
【００２４】
以上のような構成を備える非接触式眼圧計において、その動作について説明する。
【００２５】
まず、検者は、被検者の指に指脈動検出器１９を取付ける様に指示し、指脈動検出器１９で被検者の指の脈動を測定する。また、被検者の額が額当て１７に接するよう被検者に指示し、額当て１７に取付けられた額脈動検出器１８で被検者の額の脈動を測定する。額脈動検出器１８は、被検者の脈動を電気信号に変えて、額脈動検出処理回路２８に送る。同様に、指脈動検出器１９は、脈動を電気信号に変えて、指脈動検出処理回路２９に送る。額脈動検出処理回路２８、指脈動検出処理回路２９にて検出された脈動波形信号は制御部２０に入力される。
【００２６】
制御部２０は額の脈動波形信号を図４に示すようにサンプリングタイムＴｓの約５秒間（脈動の３周期以上）サンプリングする。このサンプリングタイムの間は、脈動波形信号が安定して得られるように被検者に静止を促す。一方、指の脈動波形信号は、順次サンプリングされている。
【００２７】
制御部２０は額脈動検出器１８からのサンプリングデータと指脈動検出器１９からのサンプリングデータとから、両者の位相ズレΔｔを求める。なお、心臓からの距離は指の方が額より遠いので、位相は指の方が遅れる。このため位相ズレΔｔは１心拍後の額の脈動とのズレで求めている。制御部２０はこの位相ズレΔｔと指から検出される脈動を基に、額における脈動の位相位置を基準にした眼圧測定タイミングを求める。ここでは、額における脈動の位相位置のピークに同期して、その眼圧測定を行うものとして説明する。眼圧測定を同期させる位相位置は、スイッチ２５ａにより予め設定しておく。
【００２８】
制御部２０は眼圧測定タイミングを次のように求める。図４において、Ｓ１は額における脈動位相のピークのタイミングであり、これは指で検出された脈動位相のピークから位相ズレΔｔだけ後にくるものとして求められる。Ｓ２はソレノイド３を駆動するための信号Ｓ３を出力する眼圧測定タイミングである。この眼圧測定タイミングＳ２は、ソレノイド駆動信号Ｓ３を出力後、ノズル６からの圧縮空気の噴射によって角膜が偏平されまで（光検出器５６から出力される圧平信号Ｑのピークとなるまで）の圧平検出時間Ｔａｐｌ分だけ、タイミングＳ１からそれぞれ溯ったタイミングにくるものとして求められる。すなわち、眼圧測定タイミングＳ２は、指で検出された脈動位相のピークを基準にして、
位相ズレΔｔ―圧平検出時間Ｔａｐｌ＝時間Ｔｓ後のタイミングとなる。
【００２９】
圧平検出時間Ｔａｐｌについて説明する。ソレノイド駆動信号Ｓ３を出力後に圧平信号Ｑのピークが得られる時間は、被検眼の眼圧や吐出圧力の立ち上がりによって異なってくる。ソレノイド駆動信号Ｓ３を出力後の吐出圧力の立ち上がりは、事前に得ることができる。したがって、被検眼の眼圧値が予測できれば圧平検出時間Ｔａｐｌも予測できる。同一被検眼で２回目以降の測定を実行する場合には、前に測定した測定眼圧値を予測値とし、そのときに制御部２０が計測した圧平検出時間Ｔａｐｌを次の測定で使用すれば良い。２回目以降の測定では、一つ前の測定での圧平検出時間Ｔａｐｌを利用して眼圧測定タイミングＳ２を求めることにより、脈動波形のピークと圧平信号Ｑのピークとが一致し易くなる。１回目の測定においては、平均的な眼圧値を使用して圧平検出時間Ｔａｐｌを設定するほか、被検眼の眼圧がある程度予測できる場合は、その眼圧値を入力部２５から入力して圧平検出時間Ｔａｐｌを設定すれば良い。
【００３０】
制御部２０は、指脈動検出器１９から指の脈動位相のピークが順次検出されたら、上記のように眼圧測定タイミングＳ２を定めて、測定実行の指示信号であるアライメント完了信号Ｒを待つ。検者は、モニタ３６上に表示されるアライメント情報に基づいてジョイスティック１９等を操作することにより測定部１５を移動してアライメント調整を行う。上下左右方向のアライメント調整は、ＬＥＤ４０により形成される角膜輝点をモニタ３６上に表示される図示なきレチクルと所定の関係になるようにする。作動距離方向のアライメント調整は、一次元位置検出素子５７から得られる作動距離情報に基づいて表示される距離指標に従って行う。なお、このアライメント調整の詳細については、本出願人による特開平７−２３９０７号等を参照されたい。また、アライメント指標像の検出情報に基づいて測定部１５を移動して、自動的にアライメントすることもできる。
【００３１】
制御部２０は、一次元位置検出素子５７により検出される指標像、ＣＣＤカメラ３５により検出される指標像がそれぞれ所定の許容範囲になったときにアライメント完了信号Ｒを得る。そして、アライメント完了信号Ｒが得られると、これを測定実行の指示信号とし、その直後の眼圧測定タイミングＳ２に同期してソレノイド駆動信号Ｓ３を出力し、測定を実行する。すなわち、制御部２０は駆動回路２３を介してロータリソレノイド３に動作可能な駆動エネルギとしての電荷を付与してこれを駆動させる。なお、アライメント完了信号Ｒを使用せずにマニュアルで測定を実行する場合、測定開始スイッチ２５ｂからトリガ信号が入力された直後の眼圧測定タイミングＳ２に同期してソレノイド駆動信号Ｓ３を出力する。
【００３２】
ロータリソレノイド３の駆動によりピストン２が上昇し、ピストン２により空気圧縮室１１の空気が圧縮され、圧縮空気がノズル６から被検眼Ｅの角膜に向けて吹付けられる。被検眼Ｅの角膜は吹き付けられた圧縮空気によって徐々に変形し、角膜が扁平状態に達したとき、光検出器５６に最大光量が入射される。この光検出器５６からの出力信号と圧力センサ１２からの出力信号は、逐次処理されて制御部２０に入力される。制御部２０は光検出器５６から出力される圧平信号Ｑがピークを示したときの時間を基準にし、その前後の所定の時間幅で得られる圧力Ｐｒの平均圧力を得て、これから眼圧値を求める。
【００３３】
なお、２回目以降の連続的な測定の場合には、ソレノイド３を駆動するための電荷のチャージ時間及びシリンダ部１内への空気の吸入時間を待ってソレノイド駆動信号Ｓ３が出力可能とされる。
【００３４】
以上は額からの脈動検出のサンプリング時に対して、その後の脈動周期も変化しないもの（許容範囲にあるもの）として説明したが、脈動周期が変化した場合には、制御部２０は測定タイミングＳ２を次のようにして補正する。
【００３５】
いま、図５に示されるように、初めの脈動検出時の脈動周期Ｔａが測定中にＴａ′に変化したとする。脈波の伝達速度が一定とすれば、このときの位相ズレΔｔ′は、
Δｔ′＝Ｔａ′−（Ｔａ−Δｔ）
で求められる。
【００３６】
脈動周期がＴａ′に変化したときの位相ズレΔｔ′が求まれば、前述と同様に、
位相ズレΔｔ′−圧平検出時間Ｔａｐｌ＝時間Ｔｓ′
によって補正後の眼圧測定タイミングＳ２が求められる。
【００３７】
なお、正常な生理反応で心拍数が上がると、血圧の上昇が伴う場合がある。血圧が上昇すると、脈拍伝達速度も速くなると考えられる。その場合には位相差も短くなるので、（Ｔａ′／Ｔａ）等の係数を上記の式に入れて補正しても良く、一般的には、
Δｔ′＝ｆ（Ｔａ，Ｔａ′，Δｔ）
で表される任意の関数で補正を行うこととなる。
【００３８】
また、以上の説明では脈動周期Ｔａが変化した場合、指脈動検出器１９の脈動検出結果から眼圧測定タイミングＳ２を測定するものとしたが、位相ズレΔｔを求めることなく、指脈動検出器１９により検出される脈動周期が変化したことを単に報知する構成とすることもできる。以下にこの例を説明する。
【００３９】
この例では、まず、額脈動検出器１８よりのサンプリングデータから、サンプリングタイムＴｓ後に予想される指の脈動位相におけるピークのタイミングＳ１を求める。眼圧測定タイミングＳ２は、前述と同様に、圧平検出時間Ｔａｐｌ分だけタイミングＳ１からそれぞれ溯ったタイミングで求める。すなわち、この例の眼圧測定タイミングＳ２は、額脈動検出器１８の検出結果によって定められ、脈動周期Ｔａ毎に繰り返される。
【００４０】
眼圧測定タイミングＳ２を求めた後は眼圧測定可能状態となり、アライメント完了信号Ｒが入力されると、制御部２０はソレノイド駆動信号Ｓ３を出力して測定を実行する。眼圧測定可能状態となった後は、指脈動検出器１９により脈動の変化を監視する。指脈動検出器１９から検出される脈動の周期（心拍数）が所定の許容値よりずれたら、制御部２０はその旨をモニタ３６に表示すると共に、図示なきアラームを鳴らして検者に報知する。その後は、再び額脈動検出器１８からの脈動をタイムＴｓでサンプリングするモードに入り、額脈動検出器１８により検出される脈動から新たな眼圧測定タイミングＳ２を求めた後に眼圧測定を可能な状態にする。また、脈動周期Ｔａの変化が検出された後に眼圧測定が実行されていれば、その測定データが信頼性に乏しいことを測定値とともに同時表示するようにしても良い。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、脈動周期の位相に同期させた測定をスムーズに行え、脈動周期が途中で変化した場合にも信頼性の高い測定結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】空気圧縮機構の側方概略構成と制御系を示す図である。
【図２】装置の外観及び脈動検出器の取付場所を示す図である。
【図３】空気圧縮機構のノズル付近の光学系を上方より見た図である。。
【図４】額と指の脈動と眼圧測定のタイミングを説明する図である。
【図５】脈動の周期が変動した場合の測定タイミングを説明する図である。
【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
１２ 圧力センサ
１８ 額脈動検出器
１９ 指脈動検出器
２０ 制御部
２８ 額脈動検出処理回路
２９ 指脈動検出処理回路
３６ モニタ
５０ ＬＥＤ
５６ 光検出器

Claims (1)

1. 測定実行の指示信号を入力する指示信号入力手段と、指示信号に基づいて噴射信号を得て被検眼に流体を噴射する流体噴射手段を備え、前記流体の噴射による被検眼角膜の変形状態を検出することに基づいて眼圧を測定する非接触式眼圧計において、被検者の眼球近傍での第１の脈動を検出する第１脈動検出器を持つ第１脈動検出手段と、前記第１脈動検出器と異なる位置で第２の脈動を光学的に検出する第２脈動検出器を持つ第２脈動検出手段と、前記第１及び第２脈動検出手段によりそれぞれ検出される第１及び第２脈動の位相ズレを得る位相ズレ検出手段と、前記第２脈動検出手段の検出結果及び前記位相ズレ検出手段により得られた位相ズレに加えて、平均的な圧平検出時間又は前測定時に得られた圧平検出時間に基づいて，前記第２の脈動の所定の位相位置からの測定タイミングを決定するタイミング決定手段と、該決定された測定タイミングと前記指示信号の入力とに基づいて前記噴射信号の出力を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする非接触式眼圧計。

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