JP3986406B2

JP3986406B2 - 非接触式眼圧計

Info

Publication number: JP3986406B2
Application number: JP2002279669A
Authority: JP
Inventors: 哲之三輪
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2022-09-25
Also published as: JP2004113380A

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係り、さらに詳しくは脈拍変動に基づく脈波を検出し、検出した脈波と眼圧変動とを関連付けて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、正確な測定結果が得られにくい。そこで、脈拍変動に基づく脈波を脈波検出器により検出し、脈波の所望する位相位置に対応（同期）した眼圧を測定する眼圧計が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１０２１７４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の眼圧計では、例えば、ある脈波のピーク位置に対応した眼圧測定を可能にするために、それ以前に検出された脈波の周期を基に、脈波の変化（脈拍変動）が周期的に生じるものとして、直前に検出された脈波から次に来る脈波ピークを予測して眼圧測定のタイミングを決定している。脈波の変化が周期的に安定している被検者の場合には、このように事前に得られた脈波を基に眼圧測定のタイミングを予測することにより、脈波の所期する位相位置に眼圧測定を精度良く対応させることができる。
【０００５】
しかし、不整脈の症状を持つ被検者の場合には、脈波の変化が途中で抜ける。このときに、上記のように周期的に脈波の変化があるものとして測定を実行してしまうと、本来の脈波の位相に対応した測定にならず、測定結果の信頼性が乏しくなる。また、脈波の変化が途中で抜けた場合は、脈波の周期の判断に誤差が生じるために、次の測定タイミングの決定に誤差が生じやすくなる。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点を鑑み、脈波が安定している被検者及び不整脈のように脈波が不安定な被検者に応じて、所期する位相位置に対応した眼圧測定をそれぞれ適切に実行できる非接触眼圧計を提供することを技術課題とする。
【０００７】
【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器を持ち、該脈波検出器により検出された脈波信号に基づいて、脈波の所期する位相位置に対応した眼圧を測定する非接触式眼圧計において、ある脈波の所期する位相位置に対応する測定タイミングをそれより以前に検出された脈波の周期を基に決定する第１決定手段と、ある脈波の所期する位相位置に対応する測定タイミングをその脈波信号の変化を基に決定する第２決定手段と、前記第１決定手段と第２決定手段とを選択する選択手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
【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が上下左右方向と前後方向に移動するようになっている。
【０００９】
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に固定された上下方向に高さ調節可能なあご台１０と２本の支柱１６ｂの上部に取り付けられた額当て部１７からなる。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器１８が設けられている。また、額当て部１７には、脈波検出器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。
【００１０】
脈波検出器１８は発光部と受光部からなる。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量に比例して変化する。したがって、発光部からある波長の光を照射したとき、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の変化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２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。
【００１２】
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。
【００１３】
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用の画像処理回路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が接続されている。２５は入力部であり、測定モードを選択するスイッチ２５ａが設けられている。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
以上のような構成を備える非接触式眼圧計において、その動作を説明する。検者は、顎台６０を使って被検眼を固定させるとともに、被検者の額が額当て部１７に接するよう被検者に指示する。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からの出力信号は脈波検出処理回路２８に入力される。脈波検出処理回路２８は脈波検出器１８からの出力信号のレベル（ゲイン）調整した後、制御部２０に出力する。
【００１９】
被検眼を固定した後、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（後述する）、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から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、角膜は徐々に変形される。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に最大光量が入射したときの時間、あるいは光検出器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。
【００２０】
ここで、本実施形態の眼圧計には、脈波の変化が周期的にあるものとして、事前に得られた脈波の周期を基に、次に来る脈波の初期する位相位置に対応した測定タイミングを決定して眼圧測定する第１測定モードと、脈波の初期する位相位置を脈波信号の変化から決定して眼圧測定する第１測定モードが用意されている。第１測定モードと第２測定モードは、測定モード選択用のスイッチ２５ａにより切換える。
【００２１】
まず、第１測定モードについて説明する。第１測定モードに設定されている場合、制御部２０は脈波検出処理回路２８からの脈波信号を取得し、その脈波信号について使用可能条件を満たしているか（脈波信号が安定して得られているか否か）を、次のように判断する。
【００２２】
脈波信号の使用可能条件の判断には、脈波ピーク（ここでの脈波ピークは、１回の脈拍変動における波形信号全体を見て、波形信号の立ち上がりの傾き、信号レベル等から判断できる）の検出時間と、その脈波ピークの高さを使用する。これは何れか一方でも良いが、両者を使用した方が精度の良い判定ができる。図４に示すように、脈波検出開始から順次得られる脈波波形信号の３周期分について、１つ目の脈波ピークから２つ目の脈波ピークまでの検出時間（周期）をＴ１、２つ目の脈波ピークから３つ目の脈波ピークまでの検出時間（周期）をＴ２とする。ここで、両者の変化時間Ｔｈ＝｜Ｔ１−Ｔ２｜が、Ｔｈ＞１０ｍｓとなった場合には、脈波波形信号の時間エラーとし、使用不可と判断する。
【００２３】
また、１つ目の脈波ピークの高さ（ボトムからの高さ）をＰ１、２つ目の脈波ピークの高さＰ２、３つ目の脈波ピークの高さＰ３とする。そして、各ピーク変動率をＰａ＝Ｐ１／Ｐ２、Ｐｂ＝Ｐ２／Ｐ３、Ｐｃ＝Ｐ１／Ｐ３により計算する。その結果、Ｐａ、Ｐｂ及びＰｃの全てが、０．９〜１．１の範囲に収まらなかった場合に、脈波波形信号のピークエラーとし、使用不可と判断する。
【００２４】
図５は脈波ピークの位相位置に同期させて眼圧測定する例を示す。制御部２０は、順次得られる脈波波形信号の３周期分について、使用可能な脈波波形信号が得られたら、次に脈波ピークが来るときのタイミングを決定する。信号Ｓ１は使用可能な脈波波形信号が得られた後に、次に脈波ピークが来るときのタイミングを示す。本実施形態での信号Ｓ１のタイミングは、その直前に検出された２つの脈波ピークの周期により決定している。すなわち、使用可能な条件を満たす脈波ピークＰｋ1、Ｐｋ２、Ｐｋ３が得られた後は、次に来る脈波ピークｐｋ４のタイミングを、その直前のＰｋ２とＰｋ３の周期Ｔａ１から決定する。さらに、脈波ピークｐｋ４の次に来る脈波ピークｐｋ５のタイミングは、その直前のＰｋ３とＰｋ４の周期Ｔａ２から決定する。こうして使用可能な脈波波形信号が得られることにより、次に来る脈波ピークのタイミングが決定される。信号Ｒは、アライメント完了信号を示す。このアライメント完了信号Ｒと信号Ｓ１が共に得られたときに、ソレノイド駆動信号Ｓ３が出力される。信号Ｓ３によりソレノイド３６が駆動されることにより、前述のようにノズル６から圧縮空気が被検眼に吹き付けられて眼圧測定が実行される。
【００２５】
なお、より精度良く脈波ピークの位相位置に眼圧測定のタイミングを合わせるためには、ソレノイド駆動信号３を出力してから空気の噴射により角膜が偏平されるまでの圧平検出時間Ｔａｐｌを考慮し、その時間Ｔａｐｌ分だけ溯ったタイミングでソレノイド駆動信号Ｓ３を出力すると良い。この時間Ｔａｐｌについては、同一被検眼の１回目の測定においては平均的な眼圧値を利用して設定し、２回目以降の測定においては１つ前の眼圧測定を基に設定することができる。
【００２６】
また、脈波同期の測定のときには、図６に示すように、モニタ３６の画面上に「ＳＡＭＰ」マーク６１が表示される。使用可能条件を満たす脈波ピークが得られたときは、ハートマーク６３が０．５秒間点灯される。脈波ピークが連続して得られていれば、ハートマーク６３は点滅して見える。定期的にハートマーク６３が点滅表示されれば、脈波が安定して得られていると判断できる。
【００２７】
次に、第２測定モードについて説明する。第２測定モードは、第１測定モードに対してＳ１の測定タイミングの決定方法が異なる。脈波ピークの位相位置に同期させて眼圧測定する場合、第１測定モードのように、事前に得られた脈波の周期を基にするのではなく、脈波ピークが得られた時点（又は、他の位相位置が得られた時点から一定時間後の場合もある）で眼圧測定を開始する。制御部２０は次の４つの条件を満たしたときに脈波ピークが得られたと判断する（図７参照）。
【００２８】
条件１：脈波の波形信号が、ボトムから上昇し始めて１００ｍｓ以上の間上昇している。
条件２：条件１を満たした脈波の波形がピークを示したときのレベルを１００％とし、その後、９５％まで下がったレベルＶ０がある。
条件３：条件２を満たした波形のピークレベルが規定値Ｌｏ以上あり、かつ、振幅（ボトムからの高さ）が一つ前のピークの振幅に対して５０％以上ある。但し、初めて検出されるピークについては振幅の条件は除外される。
条件４：条件３を満たし、一つ前のピークとのインターバル時間Ｔｐが、０．５〜１．５ｓ以内ある。ただし、初めて検出されるピークについては、この条件は除外される。
【００２９】
以上の条件により脈波ピークがあると判断されたら、レベルＶ０が検出された時点を測定タイミングとして決定し、信号Ｓ１を出力する。そして、第１測定モードのときと同様に、アライメント完了信号Ｒと信号Ｓ１が共に得られたときに、ソレノイド駆動信号Ｓ３が出力され、眼圧測定が実行される。なお、レベルＶ０の検出時点は脈波ピークより９５％のレベルに達したでときであるが、これは時間的に僅かのズレであるので、ほぼ脈波ピークであると見なすことができる。
【００３０】
不整脈のように脈波が安定していない被検者の場合には、前述の第１測定モードよりも第２測定モードを用いる方が、より適切に脈波に同期した眼圧測定が行える。事前に被検者が不整脈であると分かっている場合、あるいは、図５に示すモニタ３６の表示で、ハートマーク６３の点滅表示が不規則である場合には、スイッチ２５ａにより、第１測定モードから第２測定モードに切換える。
【００３１】
以上は脈波ピークの位相位置に同期して測定する例を説明したが、脈波のボトムや脈波の中間位置（脈波振幅の中間位置）に同期して測定する場合であっても良い。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、脈波が安定している被検者及び不整脈のように脈波が不安定な被検者に応じて、所期する位相位置に対応した眼圧測定をそれぞれ適切に実行できる。
【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】液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３】非接触式眼圧計の上方光学系要部図である。
【図４】制御部が、入力された脈波信号について、使用条件を満たしているか（脈波信号が安定して得られているか否か）を判断する方法を説明する図である。
【図５】脈波ピークの位相位置に同期させて眼圧測定する例を示す図である。
【図６】モニタの画面上に「ＳＡＭＰ」マークが表示された時の図である。
【図７】制御部が、入力された脈波信号について、脈波ピークが得られたか否かを判断する方法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ロータリーソレノイド
１５測定部
１６顔支持ユニット
１７額当て部
１８脈波検出器
２０制御部
２５入力部
２８脈動検出処理回路
３５ＣＣＤカメラ

Claims

被検者の脈波を検出する脈波検出器を持ち、該脈波検出器により検出された脈波信号に基づいて、脈波の所期する位相位置に対応した眼圧を測定する非接触式眼圧計において、ある脈波の所期する位相位置に対応する測定タイミングをそれより以前に検出された脈波の周期を基に決定する第１決定手段と、ある脈波の所期する位相位置に対応する測定タイミングをその脈波信号の変化を基に決定する第２決定手段と、前記第１決定手段と第２決定手段とを選択する選択手段と、を備えることを特徴とする非接触式眼圧計。