JP3939216B2 - 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、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】
眼圧は血液の脈拍変動に同期した変動が存在するが、非接触式眼圧計で時間的に無作為に測定した場合、脈拍変動のどの部分で測定されているか不明であり、信頼性の高い測定結果が得られにくい。そこで、被検者の脈波（脈動波形）を検出し、脈波のピーク等の位相位置に対応する測定タイミングを決定して眼圧を測定する眼圧計が、特公昭４９−１７４６号、特開２００２−１０２１７４号等で提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来は、例えば、脈波のピークで眼圧測定を行ったときに最も眼圧が高くなり、脈波のボトムで眼圧測定を行ったときに眼圧値が低くなるとされていた。しかし、本発明者らが複数の被検者について眼圧測定を行ったところ、必ずしも、脈波のピークで最も高い眼圧値が得られないことがあった。
【０００４】
本発明は、上記従来技術の問題点を鑑み、被検者によって異なる脈波の波形変化を考慮し、より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。
【０００５】
【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。
（１） 被検者の脈波を検出する脈波検出手段を持ち、検出された脈波の所期する位相位置に対応する測定タイミングを決定して眼圧測定を行う非接触式眼圧計において、前記脈波検出手段により検出された脈波について、同じ周期を持つ脈波であっても脈波の波形形状の違いに応じて所期する位相位置に同期する測定タイミングを変える変更手段を備えることを特徴とする。
（２） 被検者の脈波を検出する脈波検出手段を持ち、検出された脈波の所期する位相位置に対応する測定タイミングを決定して眼圧測定を行う非接触式眼圧計において、前記脈波検出手段により検出された脈波の１周期の波形変化における所定の２点間の時間に応じて測定タイミングを変える変更手段を備えることを特徴とする。
（３） （２）の変更手段は、前記所定の２点間の時間が予め定められた時間より短い場合に、測定タイミングを早めることを特徴とする。
【０００６】
【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は本発明に係る非接触式眼圧計の外観略図である。
基台１３上には、測定部１５を上部に備える移動台１４が水平移動可能に搭載されており、移動台１４はジョイステック１９の操作により移動される。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。基台１３には被検者の顔を支持するための顔支持ユニット１６が固定されている。顔支持ユニット１６は、支基１６ａに固定された２本の支柱１６ｂの上部に取り付けられた額当て部１７を備える。額当て部１７は被検者の額のカーブに沿う形状をしている。額当て部１７の中央部には、被検者の脈波を検出する脈波検出ユニット１８が設けられている。また、額当て部１７には、脈波検出ユニット１８の左右に２個の額当てゴム１７ａが取り付けられている。額当てゴム１７ａは、被検者の額の固定時に、血液が安定して流れ、額に虚血が起こらないように脈波検出器１８から適当な距離を置いて配置されている。
【０００７】
図２は、脈波検出ユニット１８の構造を説明する図であり、図２（ａ）は脈波検出ユニット１８を上から見た時の断面図、図２（ｂ）はその側面断面図である。脈波検出ユニット１８が有する脈波検出器６０は、第一円筒部材６１と、第一円筒部材６１の中心部に配置された受光部６２と、受光部６２を挟むように二つ配置された発光部６３と、第一円筒部材６１の前側にふたをするように取り付けられた光透過性のシリコンゴムからなる接触部６４と、を備える。
【０００８】
脈波検出器６０の第一円筒部材６１は、横方に同軸に取り付けられた２個の支持ピン６５を介して第二円筒部材６６に支持されており、２個の支持ピン６５を軸中心として、第二円筒部材６６に対して上下方向に傾斜可能になっている。また、第一円筒部材６１の後端と第二円筒部材６６の筒底の間には、第二円筒部材６６の傾斜を水平に復元させるための復元バネ６７が取り付けられている。さらに、第二円筒部材６６は、額当て部１７に固定された第三円筒部材６８により、額方向に進退移動可能に保持されている。この第三円筒部材６８は額当て部１７の部材と一体的に形成しても良い。第二円筒部材６６の後端と、第三円筒部材６８の筒底の間には、圧縮バネ６９が配置されている。この圧縮バネ６９により、脈波検出器６０は第二円筒部材６６を介して額方向（前方向）に常時付勢されている。圧縮バネ６９は、脈波検出器６０に被検者が額を押し当てた際、その押し当て力を吸収するバネ力（付勢力）を持つ。
【０００９】
また、第三円筒部材６８の側面には、前後に伸びる溝６８ａが形成されている（図２（ｂ）参照）。そして、この溝６８ａに第二円筒部材６６の側面に取り付けられた止めピン７０が係合していることにより、脈波検出器６０の突出位置と回転が制限されている。
【００１０】
発光部６３は白色発光ＬＥＤであり、受光部６２はフォトダイオードである。人の血液中に含まれ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。血中ヘモグロビンは血管を流れる血液の量に比例して変化する。したがって、発光部６３からある波長帯の光を照射した時、額表面の皮膚部を介して骨より反射してくる検出光は、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、この検出光の強度を電気信号に変えることで、被検者の脈波を検出することができる。
【００１１】
図３は、接触部６４の構造を説明する図である。接触部６４の中心部６４ａは、額からの戻ってくる検出光を効率よく透過するために肉厚が薄くなっている。発光部６３の前に当たる部分には、発光部６３からの光を拡散させ、額に均一な光を照射する拡散部６４ｂが形成されている。拡散部６４ｂの外周には、接触部６４の変形を容易にするために、肉厚が薄くなってい窪み６４ｃが形成されている。
【００１２】
図４は、測定部１５に配置されている流体噴射機構の側面概略構成、及び眼圧計の制御系の概略構成を示した図である。１は空気圧縮用のシリンダー部であり、眼圧計本体の水平線に対して傾斜して設けられている。１はピストン、３はロータリーソレノイドであり、ロータリーソレノイド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にシリンダ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、ロータリーソレノイド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。
【００１３】
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。ガラス版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。
【００１４】
２０は制御部であり、圧力センサー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、脈波検出器１８用の脈波検出処理回路２８、ロータリーソレノイド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。
【００１５】
図５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の光に対しての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。
【００１６】
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。
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に通過した後、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。
【００１７】
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。
【００１８】
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条を移動するため、制御部２０が一次元位置検出素子５７から出力信号に基づいて作動距離情報を得る。
【００１９】
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。
検者は、被検者の額が額当て部１７に接するよう被検者に指示し、額当て部１７に取付けられた脈波検出器６０で被検者の額の脈波を測定する。被検者が額を２つの額当てゴム１７ａに当たるように位置させると、その中央部に位置する脈波検出器６０にも額が接触するようになる。脈波検出器６０は、額の押し当てにより後方へ移動するが、押し当て力を吸収するための圧縮バネ６９により額方向に付勢されており、適度な力で額に接触する。これにより、脈波検出部周辺は虚血することなく、血液の流れは保持される。また、脈波検出器６０は上下に傾斜する構造になっているので、額表面が上下方向に傾いていても、接触部６４の前面が額面の傾斜に対応して接触する。さらに、接触部６４材質を弾力性のあるシリコーンゴムとしたことにより、額との密着性が良くなる。これらにより、受光部６２への外乱の影響を少なくして、額からの反射光を安定して検出できる。
【００２０】
被検者の顔を固定した後、検者はモニタ３６に表示されるアライメント情報に基づいて測定部１５を移動してアライメント調整する。ＣＣＤカメラ３５により検出される指標像と、一次元位置検出素子５７により検出される指標像がそれぞれ許容範囲になったときにアライメント完了信号が得られる。脈波の任意の位相位置と同期して測定する場合は、制御部２０はその位相位置のタイミングを決定し、ソレノイド３を駆動する信号を出力して測定を実行する。ソレノイド３の駆動により、ピストン２が上昇して圧縮空気がノズル６かた被検眼角膜に向けて吹き付けられる。この空気の吹き付けにより、角膜は徐々に変形する。角膜が圧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。制御部２０は光検出器５６からの信号がピークを示した時の圧力センサ１２からの圧力信号を得て、これを眼圧値に変換する。
【００２１】
脈波ピークの位相位置に同期して測定する場合について説明する。脈波検出器６０により検出された脈波の検出信号は、脈波検出処理回路２８を経て制御部２０に入力される。図６に示すように、制御部２０は脈波信号を所定の時間幅Ｔｓ（例えば、３秒）で脈波信号Ｍを随時サンプリングしていき、サンプリング時間幅Ｔｓにおける脈波信号Ｍの平均的なピークの周期Ｔｐを得る。そして、この周期Ｔｐに基づき、サンプリング時間幅Ｔｓでの最終のピーク時刻ｔ１から次のピークが来る時刻ｔ２を予測し、測定タイミングＳが決定される。このとき、アライメント完了信号Ｒが入力されていれば、ソレノイド３が駆動されてア圧縮空気がノズル６から噴射され、眼圧測定が行われる。
【００２２】
ここで、通常は、脈波のピークで眼圧測定を行ったときに最も眼圧が高くなり、脈波のボトムで眼圧測定を行ったときに眼圧値が低くなるとされていた。ところが、本発明者らが複数の被検者について眼圧測定を行ったところ、必ずしも、脈波のピークで最も高い眼圧値が得られないことが分かった。そして、実験を重ねた結果、例えば、脈波ピークの立ち上がり（脈波信号レンベルが、所定の基準レベルを超えたとき）から脈波ピークまでの２点間の時間Ｔｋ（図６参照）が短い被検者ほど、脈波ピークの位相位置より早いタイミングで眼圧測定を行うことにより、最も高い眼圧値（眼圧ピーク）が得られることが分かった。時間Ｔｋは年齢の若い被検者ほど短く、年配者になるほど長くなる傾向があった。脈波の波形形状の違いは、血管を流れる血流量の時間的な変化として表れ、血流速度が速い被検者ほど上記の時間Ｔｋが短いと考えられる。そして、脈波の波形形状の違いによる眼圧変化のずれは、血流速度が速い被検者ほど、すなわち時間Ｔｋが短いほど、脈拍変動が眼底から角膜へと速く伝わるため生じると考えられる。以下、脈波の波形変化に応じて測定タイミングを変更する例を説明する。
【００２３】
図７において、３つの脈波Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３は、周期Ｔｐは何れも同じあるが、脈波ピークの立ち上がりから脈波ピークまでの時間がＴｋ１，Ｔｋ２，Ｔｋ３と異なる。Ｔｋ１＞Ｔｋ２＞Ｔｋ３である。例として、Ｔｋ１は２０１ｍｓ以上の場合であり、Ｔｋ２は１０１ｍｓ〜２００ｍｓの場合であり、Ｔｋ３は１００ｍｓ以下の場合である。脈波Ｍ１のＴｋ１の場合には、従来通り、ほぼ脈波ピークに眼圧ピークが来るとして、最後の脈波ピークから周期Ｔｐ後の時刻が測定タイミングＳとして決定される。脈波Ｍ２のＴｋ２の場合には、脈波ピークより早く眼圧ピークが来るとして、最後の脈波ピークから周期Ｔｐ×０．９５後の時刻が測定タイミングＳとして決定される。脈波ピークの立ち上がりから脈波ピークまでの時間が最も短い脈波Ｍ３のＴｋ３では、Ｔｋ２の場合よりさらに早く眼圧ピークが来るとして、最後の脈波ピークから周期Ｔｐ×０．９０後の時刻を測定タイミングＳとして決定される。
【００２４】
以上の説明では、脈波ピークの立ち上がりから脈波ピークまでの時間を３段階に分けて測定タミングを算出するものとしたが、もっと多くの段階に分けても良いし、連続的であっても良い。
また、脈波の波形変化を捉える部分は、図８に示すように、脈波ピークを挟んだ脈波ピークの立ち上がりから立ち下がりの２点間の時間Ｔｋ´としても良い。
【００２５】
また、本出願人による特開２００２−１０２１７４号に記載されているように、測定タイミングの決定は、測定開始信号を出力してからソレノイドの駆動し、圧平検出までに時間Δｔを要するときは、そのΔｔの時間分だけ早めて測定開始信号を出力するタイミングとすると、より正確に眼圧測定を行える。このΔｔは、平均的な時間を使用するほか、２回目以降の測定では、前に得られた結果を利用することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、より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】非接触式眼圧計の外観略図である。
【図２】脈波検出ユニットの構造を説明する図である。
【図３】脈波検出ユニットの接触部の構造を説明する図である。
【図４】流体噴射機構の側面概略構成、及び眼圧計の制御系の概略構成を示した図である。
【図５】非接触式眼圧計の上方視光学系要部図である。
【図６】脈波ピークの位相位置に同期して測定する場合について説明する図である。
【図７】脈波の波形変化に応じて測定タイミングを変更する場合について説明する図である。
【図８】脈波ピークを挟んだ脈波ピークの立ち上がりから立ち下がりの２点間について説明する図である。
【符号の説明】
１ シリンダ部
２ ピストン
３ ロータリーソレノイド
１２ 圧力センサ
１８ 脈波検出ユニット
２０ 制御部
２８ 脈動検出処理回路
３５ ＣＣＤカメラ
３６ モニタ
５０ ＬＥＤ
５６ 光検出器
５７ 一次元位置検出素子
６０ 脈動検出器

Claims (3)

1. 被検者の脈波を検出する脈波検出手段を持ち、検出された脈波の所期する位相位置に対応する測定タイミングを決定して眼圧測定を行う非接触式眼圧計において、前記脈波検出手段により検出された脈波について、同じ周期を持つ脈波であっても脈波の波形形状の違いに応じて所期する位相位置に同期する測定タイミングを変える変更手段を備えることを特徴とする非接触式眼圧計。
2. 被検者の脈波を検出する脈波検出手段を持ち、検出された脈波の所期する位相位置に対応する測定タイミングを決定して眼圧測定を行う非接触式眼圧計において、前記脈波検出手段により検出された脈波の１周期の波形変化における所定の２点間の時間に応じて測定タイミングを変える変更手段を備えることを特徴とする非接触式眼圧計。
3. 請求項２の変更手段は、前記所定の２点間の時間が予め定められた時間より短い場合に、測定タイミングを早めることを特徴とする非接触式眼圧計。

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