JP5562703B2

JP5562703B2 - 非接触式超音波眼圧計

Info

Publication number: JP5562703B2
Application number: JP2010081598A
Authority: JP
Inventors: 哲之三輪
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2030-03-31
Also published as: JP2011212124A

Description

本発明は、超音波を用いて非接触にて被検者眼の眼圧を測定する非接触式超音波眼圧計に関する。

超音波を用いて非接触にて被検者眼の眼圧を測定する装置としては、被検者眼に入射させる超音波を発する送信部と被検者眼で反射された超音波を検出する受信部とを有する探触子を有し、探触子から出力される信号に基づいて眼圧を測定する装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００９−２６８６５２号公報

ところで、探触子の送受信部は外部に露出されており、送受信部の表面にホコリや手垢などが付着した場合、検出される角膜反射波に変動が生じてしまい、被検者眼の眼圧を正確に測定することができない。

本発明は、上記問題点を鑑み、被検者眼の眼圧を好適に測定可能な非接触式超音波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）
被検者眼角膜に対し超音波ビームを非接触にて送信し、前記超音波ビームによる角膜反射波を受信する送受信部を有する超音波探触子を備え、前記探触子によって受信された角膜反射波の特性に基づいて被検者眼の眼圧を測定する非接触式超音波眼圧計であって、
前記送受信部の汚れを検知する汚れ検知手段と、
前記汚れ検知手段による検知結果を報知する報知手段と、
被検者眼に対する前記超音波探触子のアライメント状態を検出するアライメント検出手段と、
を備え、
前記汚れ検知手段は、前記送受信部によって受信される角膜反射波に基づいて、前記アライメント検出手段によってアライメント状態が適正と判定された状態において前記超音波探触子の汚れを検知することを特徴とする。
（２）
被検者眼角膜に対し超音波ビームを非接触にて送信し、前記超音波ビームによる角膜反射波を受信する送受信部を有する超音波探触子を備え、前記探触子によって受信された角膜反射波の特性に基づいて被検者眼の眼圧を測定する非接触式超音波眼圧計であって、
前記送受信部の汚れを検知する汚れ検知手段と、
前記汚れ検知手段による検知結果を報知する報知手段と、
被検者眼の開瞼状態を判定する開瞼判定手段と、
を備え、
前記汚れ検知手段は、前記送受信部によって受信される角膜反射波に基づいて、前記開瞼判定手段によって開瞼状態が十分と判定された状態において前記超音波探触子の汚れを検知することを特徴とする。

本発明によれば、被検者眼の眼圧を好適に測定できる。

図１は、本実施形態に係る非接触式超音波眼圧計の測定系及び光学系の概略構成図であり、図２は、本実施形態に係る探触子を正面から見たときの概略構成図である。なお、以下の測定系及び光学系は、ある筐体に内蔵されている。また、その筐体は、周知のアライメント用移動機構により、被検者眼Ｅに対して三次元的に移動されてもよい。また、手持ちタイプ（ハンディタイプ）であってもよい。

＜超音波探触子＞
超音波探触子１０は、空気を媒体として被検者眼Ｅの角膜Ｅｃに向けて超音波ビーム（例えば、パルス波）を送信（出射）し、角膜Ｅｃで反射された超音波ビームを検出する。探触子１０は、超音波の送受信部１１として、角膜Ｅｃに入射させる超音波（入射波）を出射する送信部１２と、角膜Ｅｃで反射された超音波（反射波）を検出する受信部１３と、を有し、受信された角膜反射波の特性に基づいて被検者眼Ｅの眼圧を測定するために用いられる。

なお、本実施形態の探触子１０は、送信部１２と受信部１３とが別構成となっており、それぞれ異なる位置に配置されている。もちろん、これに限るものではなく、送信部１２と受信部１３とが兼用されていてもよい。

探触子１０は、その中心部に、観察光路として用いるのに十分な大きさを持つ開口部１５を有し、送受信部１１が開口部１５を囲むように配置されている。

より具体的には、送受信部１１は、開口部１５に対応する内径を持つ貫通孔が形成されたベース部１０ａの被検者眼Ｅ側に配置されており、貫通孔の外側に略円環状に配置されている。また、送信部１２と受信部１３とは、それぞれ異なる位置に同心円状に配置されている。

なお、図２の場合、送信部１２が外側に配置され、受信部１３が内側に配置されているが、受信部１３が外側に配置され、送信部１２が内側に配置されていてもよい。この場合、受信部１３を囲むように装着部１４が設けられることになる。

また、対物レンズ２２は、開口部１５に配置されている。もちろん、開口部１５には他の光学部材（例えば、ガラス板、フィルタ、等）が配置されていてもよいし、また、前述のような光学部材が配置されていなくてもよい。

また、開口部１５は、観察光学系２０による観察範囲が許容できる範囲で確保されるように、観察光学系２０による被検者眼の観察のために十分な大きさを持つ。例えば、開口部１５の大きさ（ベース部１０ａの貫通孔の内径）は、被検者眼に対するアライメントがスムーズに行えるか、前眼部の状態が良好に確認できるか、等を考慮して適宜決定される。また、開口部１５の形状は、正円形に限るものではなく、種々の形状（例えば、矩形、楕円形、等）であってもよい。

また、送受信部１１には、空気中での伝播効率を高めるために、広帯域の周波数成分を持つ超音波ビームを送受信する空気結合型の超音波送受信部（超音波探触子）が用いられることが好ましい。この場合、マイクロアコースティック（Microacoustic）社のBAT^TM探触子を用いることができる。このような探触子の詳細については、米国特許５２８７３３１号公報、特表２００５−５０６７８３号公報、等を参照されたい。もちろん、これに限るものではなく、ピエゾ型の超音波送受信部（超音波探触子）が用いられてもよい。

なお、送受信部１１の構成について、送信部と受信部とが、光軸に対して対称な位置に設けられた構成であってもよい。

また、眼圧計本体の被検眼側には、角膜Ｅｃ以外への超音波ビームの照射を制限する超音波制限部材１７（以下、制限部材１７と省略する）が設けられている（図３参照）。また、送信部１２の外側には、制限部材１７を筐体１９に取り付けるための装着部１４が設けられている。

そして、制限部材１７は、筐体１９の眼Ｅ側の側面に対し着脱可能に設けられている。このため、装着部１４の外周にはおねじが形成されている。

図３は、制限部材１７の側方図（図３（ａ））と制限部材１７の断面構造を示す側方断面略図（図３（ｂ））をそれぞれ示したものである。制限部材１７は、被検眼Ｅと探触子１０との間に配置される。そして、制限部材１７は、内側が空洞になっている筒状構造を有し、被検眼方向に向かって径がしだいに狭くなるように構成されている。このような形状により、被検者の鼻等に対し制限部材１７が接触しづらくなる。また、被検眼に対して斜め方向からアライメント光を投受光するアライメント光学系（例えば、指標投影光学系５０及び指標検出光学系５５）を設ける際に妨げにならない。なお、制限部材１７を紙面に対して垂直に切ったときの断面形状は、円形に限るものではなく、多角形等であってもよい。

そして、制限部材１７の末端側大径部１７ａの内周面には、めねじが形成されており、そのめねじと装着部１４のおねじがネジ止めされている。これにより、制限部材１７は、筐体１９における眼Ｅ側の面に装着される。

また、制限部材１７の被検眼方向の先端側小径部１７ｂの内側には、超音波を通過させるためのアパーチャー３１が形成されている。なお、アパーチャー３１の大きさは、角膜Ｅｃのみからの反射波を検出するために、開瞼エリアより小さくなるように形成されている。また、アパーチャー３１は、観察光学系２０の観察光路が十分に確保される大きさである必要がある。

なお、制限部材１７の材質について、例えば、超音波を反射する特性を持つ材質（例えば、アルミ）が用いられる。この場合、制限部材１７によって反射された超音波は、角膜Ｅｃで反射された超音波に比べ、速く戻ってくるため、時間的な差によりノイズとして除去される。

また、超音波を吸収する特性を持つ吸音材（グラスウール、ウレタン等）を用いてもよい。また、制限部材１７の内面に吸音材が接合された構成であってもよい。

また、制限部材１７を筐体１９に対して着脱可能とする構成について、差込み式やマグネット、面ファスナー等が用いられてもよい。

また、制限部材１７は、送受信部１１の全体を前面から覆うように設置されており、探触子１０を外部からの接触や衝撃から保護する役割を有する。

＜光学系＞
図１に戻る。本装置の光学系としては、被検者眼Ｅの前眼部を正面方向から観察するための観察光学系２０と、被検者眼Ｅを固視させるための固視標投影（呈示）光学系３０と、上下左右方向のアライメント状態検出用の第１指標を角膜Ｅｃに投影するための第１指標投影光学系４０と、前後方向である作動距離方向のアライメント状態検出用の第２指標を角膜Ｅｃに投影するための第２指標投影光学系５０と、角膜Ｅｃに投影された第２指標を検出するための指標検出光学系５５と、第３指標投影光学系３８（３８ａ〜３８ｄ）と、が設けられている。

観察光学系２０は、対物レンズ２２と、結像レンズ２４と、二次元撮像素子２６と、を有し、その光軸（観察光軸）Ｌ１が送受信部１１の中心軸と略同軸となるように配置されている。このため、被検者眼Ｅの所定部位（例えば、角膜中心、瞳孔中心）に対して観察光軸Ｌ１がアライメントされると、被検者眼Ｅに対する探触子１０の上下左右方向のアライメントがなされる。

第３指標投影光学系３８によって照明された被検者眼Ｅの前眼部像は、開口部１５を通過し、対物レンズ２２を透過し、ハーフミラー４６を透過し、ダイクロイックミラー３６を透過し、結像レンズ２４によって撮像素子２６に結像する。撮像素子２６によって撮像された前眼部像は、後述するモニタ７２に表示される。なお、ダイクロイックミラー３６は、第１指標投影光学系４０に用いられる赤外光を透過し、第２指標投影光学系５０に用いられる赤外光を遮断する特性を持っている。

固視標投影光学系３０は、可視光源３２を有し、被検者眼Ｅを固視させるための固視標を被検者眼Ｅに投影する。光源３２からの可視光は、赤外光を透過して可視光を反射するダイクロイックミラー３６で反射され、ハーフミラー４６を透過し、対物レンズ２２を透過して被検者眼Ｅの眼底に投影される。固視標投影光学系３０の光軸Ｌ２は、観察光学系２０の光路（観察光路）中に配置されたダイクロイックミラー３６によって観察光軸Ｌ１と同軸にされている。

第１指標投影光学系４０は、赤外光源４２を有し、上下左右方向のアライメント状態検出用の第１指標である赤外光を正面方向から角膜Ｅｃに投影する。光源４２からの赤外光は、ハーフミラー４６で反射され、対物レンズ２２を透過して角膜Ｅｃに投影される。これにより、光源４２の虚像である指標ｉ１を形成する。第１指標投影光学系４０の光軸Ｌ３は、観察光路（観察光束の光路）中に配置されたハーフミラー４６によって観察光軸Ｌ１と同軸にされている。

観察光学系２０は、第１指標投影光学系４０によって角膜Ｅｃに形成された第１指標像を検出する（角膜Ｅｃで反射された光源４２からの赤外光を受光する）。すなわち、観察光学系２０は、指標検出光学系を兼ねる。撮像素子２６によって撮像された第１指標像は、モニタ７２に表示される（図５の点像ｉ１０参照）。

第２指標投影光学系５０は、赤外光源５１を有し、作動距離方向のアライメント状態検出用の第２指標である赤外光を斜め方向から角膜Ｅｃに投影する。なお、第２指標投影光学系５０の赤外光源５１は、第１指標投影光学系４０の光源４２とは異なる波長の赤外光を発する。

指標検出光学系５５は、位置検出素子（例えば、ラインＣＣ）５８を有し、第２指標投影光学系５０によって角膜Ｅｃに形成された第２指標像を検出する（角膜Ｅｃで反射された光源５１からの赤外光を受光する）。なお、作動距離方向のアライメント状態の検出は、探触子１０によって行われてもよい（例えば、被検者眼に出射された超音波が探触子１０に戻っているまでの時間が距離に換算される）。

第３指標投影光学系３８は４個の光源３８ａ〜３８ｄを持ち（図１及び図２参照）、探触子１０より外側に配置されている。光源３８ａと３８ｂ及び光源３８ｃと３８ｄは、それぞれ光軸Ｌ１を挟んで同じ高さ距離に配置され、指標の光学的距離を同一にしている。光源３８ａ〜３８ｄは第１指標投影光学系の光源と同じ波長の赤外光を出射する。光源３８ａ、３８ｂからの光は被検眼の角膜周辺に向けて斜め上方向から照射され、光源３８ａ、３８ｂの虚像である指標ｉ２、ｉ３を形成する。また、光源３８ａ、３８ｂは開瞼状態を光学的に検出する（後述する）ための光源を兼ねている。光源３８ｃ、３８ｄからの光は被検眼の角膜周辺に向けて斜め下方向から照射され、光源３８ｃ、３８ｄの虚像である指標ｉ４、ｉ５を形成する。光源３８ａ〜３８ｄは被検眼前眼部を照明する照明用光源を兼ねている。

第３指標投影光学系３８は、複数のアライメント指標を被検眼に対して投影し、少なくとも一つが被検眼角膜中心部より上側に投影されるように（指標ｉ２、指標ｉ３），他のアライメント指標は前記角膜中心部及び／または該中心部より下側に投影されるように（指標ｉ１、指標ｉ４、指標ｉ５）構成される。なお、本実施形態では、指標投影系は、探触子１０による超音波ビームの照射エリアの上方に角膜輝点が少なくとも一つ形成されるように配置されている。

４個の指標ｉ２、ｉ３、ｉ４、ｉ５の光束は、観察光学系２０を介して撮像素子２６に入射し、撮像素子２６上に像を形成する。

図４は、本実施形態に係る装置の制御系の概略ブロック図である。演算制御部（以下、制御部と省略する）７０は、装置全体の制御等を行う。また、探触子１０からの出力信号を処理して被検者眼Ｅの眼圧を求める。探触子１０（送受信部１１）は増幅器８１に接続されており、探触子１０から出力された電気信号は増幅器８１によって増幅され、制御部７０に入力される。また、制御部７０には、撮像素子２６、光源３２、光源３８ａ〜３８ｄ、光源４２、光源５１、位置検出素子５８、モニタ７２、メモリ７５、等が接続されている。なお、メモリ７５には、探触子１０を用いて眼圧を測定するための測定プログラム、装置全体の制御を行うための制御プログラム、等が記憶されている。

なお、送受信部１１の汚れを検知する汚れ検知手段として、眼圧測定用の角膜反射波を検出する受信部１３と、受信部１３からの出力信号を得る制御部７０が送受信部１１の汚れの有無を検知するセンサとして用いられる。そして、上記センサによる検知結果は、モニタ７２、音声等を介して検者に報知される。

以上のような構成を備える装置において、被検者眼Ｅの眼圧を測定する場合について説明する。まず、検者は、被検者に固視標を注視させる。また、モニタ７２に表示された前眼部像を観察しながら、被検者眼Ｅに対する探触子１０のアライメントを行う。このとき、制御部７０は、図５に示すように、撮像素子２６によって撮像された指標像ｉ１０〜ｉ５０を含む前眼部像と後述するレチクルＬＴ及びインジケータＧとをモニタ７２に表示する。なお、制御部７０は、位置検出素子５８からの出力信号に基づいて作動距離方向のアライメント状態を検出し、その検出結果に基づいてインジケータＧの表示を制御する。

検者は、第１指標像ｉ１０がレチクルＬＴ内に入るように、上下左右方向のアライメントを行う。また、インジケータＧが適正な表示状態（例えば、インジゲータが一本の状態）となるように、作動距離方向のアライメントを行う。

上下左右前後方向のアライメントが完了され、所定のトリガ信号が手動で又は自動的に入力されると、制御部７０は、角膜Ｅｃ上に向けて送信部１２から超音波ビームを連続的に出射し、その角膜Ｅｃで反射された超音波ビームを受信部１３で検出する。

そして、送信部１２から出射される超音波について、角膜Ｅｃに向かう超音波ビームは、アパーチャー３１を通過して角膜Ｅｃに照射され、角膜Ｅｃ以外に向かう超音波は、制限部材１７によって制限される。すなわち、アパーチャー３１が形成された制限部材１７は、探触子１０から出射される超音波のビーム形状を制限する。

これにより、超音波ビームは、角膜Ｅｃにのみに照射され、その角膜反射波のみが検出される。よって、角膜Ｅｃ以外から反射したノイズ波を除去することができる。

なお、超音波ビームを被検眼に出射させ、その反射波を検出する際には、被検者眼の開瞼状態が十分でない場合（例えば、測定中に瞬きがあった場合）、被検者眼に入射される超音波が瞼（又は睫）によって遮られてしまい、角膜反射波を適正に検出できずに測定エラーとなる可能性がある。そのため、被検者眼の開瞼状態が十分である状態で、超音波ビームを被検眼に出射させるのが好ましい。

なお、開瞼状態が十分か否かについて、例えば、第３指標投影光学系３８による角膜反射像の有無により光学的に検知される。また、開瞼状態について、受信部１３から出力された反射波の音響強度の変化により検知することも可能である。

＜汚れ検知＞
図６は、受信部１３によって検出された反射波の音響強度の時間的変化を示したグラフである。Ｖは音響強度を示し、Ｖｐは音響強度におけるピークを示す。なお、図６（ａ）は、広帯域空気結合型超音波探触子を用いた場合に受信部１３から出力された反射波の音響強度を示すグラフである。図６（ｂ）は、送受信部１１に汚れが有る状態で、受信部１３から出力された反射波の音響強度を示すグラフである。制御部７０は、反射波の検出信号に基づいて送受信部１１における汚れの有無を判定する。

送受信部１１に汚れが無い場合、送受信部１１の汚れにより超音波のエネルギーが減衰してしまうことが無く、被検者眼に照射された超音波は、角膜で反射され、眼圧測定に十分な反射波が受信部１３によって検出される（図６(ａ)参照）。一方、送信部１２及び受信部１３の少なくともどちらかに汚れがある場合、超音波ビーム出射時或いは受信時に超音波のエネルギーは、汚れにより減衰してしまい、音響強度の低い反射波が受信部１３によって検出される（図６（ｂ）参照）。

そこで、制御部７０は、音響強度のピークＶｐが所定値Ｖｓ以上か否かより送受信部１１の汚れの有無を判定する。音響強度Ｖが所定値Ｖｓ以上であれば、汚れ無しと判定される。また、音響強度Ｖが所定値Ｖｓより小さければ、汚れ有りと判定される。なお、所定値Ｖｓは実験等により予め設定され、メモリ７５に記憶される。

汚れ無しと判定された反射波は、適正な眼圧値の算出が可能な反射波として判定され、測定がされる。また、汚れが有りと判定された反射波は、汚れによってエネルギーが減衰しているか減衰している可能性が高い反射波として判定される。

なお、制御部７０は、上記手法により開瞼状態が十分と判定された状態で汚れ検知を行うのが好ましい。そこで、制御部７０は、所定時間において複数回の超音波を出射し、これらの受信結果から検知する。（開瞼状態は時間的に変化するが、汚れは定常的であるため）。例えば、制御部７０は、各反射波の中で最もピークの大きい反射波から汚れの有無を判定する。

その後、制御部７０は、眼圧値の算出が可能な反射波に対し、その角膜反射波の特性（例えば、振幅、位相、等）に基づいて眼圧値を算出する。そして、測定値が所定数得られると、制御部７０は、測定を終了し、算出された測定値をモニタ７２に出力する（紙出力、外部装置へのデータ出力でもよい）。この場合、各反射波に対応する眼圧値、取得された所定数の眼圧値における平均値・最大値・最小値・中間値等、が出力されるようなことが考えられる。この場合、眼の脈動による眼圧の変動が示された測定結果が表示されるようにしてもよい。

また、送受信部１１に汚れが有りと判定された場合、検知結果を報知する報知手段として、制御部７０は、判定結果をモニタ７２上に表示する。この場合、汚れが有るという表示がモニタ７２上で報知される（例えば、「汚れエラー」等の表示）。なお、音声発生部を設け、汚れが有る旨を音声によって報知してもよいし、モニタ７２の画面の色を変化させて報知してもよい。なお、汚れが有りと判定された際に、一時的に測定が停止するようにしてもかまわない。この際には、制御部７０は、反射波が測定対象から除外された時に、送信部１２からの超音波ビームの出射を停止させ、判定結果をモニタ７２上に表示する。

そして、汚れエラーが表示された場合、検者は送受信部１１の汚れを除去する必要がある。ここで、検者は、制限部材１７を回転させ、これを装着部１４から離脱させる。そして、露出した送受信部１１に付着した汚れを拭き取ることで、容易に送受信部１１の汚れを除去することができる。これにより、被検者眼の眼圧を正確に測定することが可能になる。

なお、以上の説明においては、受信部１３を汚れ検知に用いたが、これに限るものではなく、送受信部１１から送信された超音波を受信し、受信した超音波に基づいて超音波探触子１０の汚れを検知する構成であればよい。例えば、送受信部１１とは異なる第２の受信部を設け、第２の受信部により受信した超音波に基づいて送受信部１１の汚れを検知してもよい。

具体的には、眼圧の測定前に被検眼の位置に第２の受信部を設け、送信部１２からの超音波ビームを検出し、判定を行うようにしてもよい。この場合、送信部１２の汚れのみを判定することになる。また、別途、汚れ検知用の光源と受光素子を設け、光源より送受信部に光を出射し、その反射光を受光素子より検出し、その光量変化から汚れを検出するといったような構成でもかまわない。

なお、本実施例においては、制限部材１７の形状について、探触子１０から出射される超音波のビーム形状を制限できる構造であればよい。例えば、円柱状（多角柱状でもよい）の空洞を持つ制限部材であってもよい。この場合、アパーチャーの開口が円柱状の空洞の径に対して狭い構成であってもよい。

また、制御部７０は、時間的に変化する音響強度の周波数を解析し（例えば、フーリエ変換）、音響強度における各周波数の振幅に基づいて汚れの有無を判定してもよい。例えば、ある周波数での振幅が所定値以上か否かにより判定される。また、汚れの有無による周波数帯域の変化を利用してもよい。なお、汚れがあるときと汚れがないときでの超音波の受信結果の変化を利用するものであれば、種々の変容が可能である。

本実施形態に係る非接触式超音波眼圧計の測定系及び光学系の概略構成図である。本実施形態に係る探触子を正面から見たときの概略構成図である。制限部材の側方図と制限部材の断面構造を示す側方断面略図をそれぞれ示したものである。本実施形態に係る装置の制御系の概略ブロック図である。本実施形態に係る前眼部観察画面を示す図である。受信部によって検出された反射波の音響強度の時間的変化を示した図である。

１０探触子
１７超音波制限部材
７０制御部
７２モニタ

Claims

被検者眼角膜に対し超音波ビームを非接触にて送信し、前記超音波ビームによる角膜反射波を受信する送受信部を有する超音波探触子を備え、前記探触子によって受信された角膜反射波の特性に基づいて被検者眼の眼圧を測定する非接触式超音波眼圧計であって、
前記送受信部の汚れを検知する汚れ検知手段と、
前記汚れ検知手段による検知結果を報知する報知手段と、
被検者眼に対する前記超音波探触子のアライメント状態を検出するアライメント検出手段と、
を備え、
前記汚れ検知手段は、前記送受信部によって受信される角膜反射波に基づいて、前記アライメント検出手段によってアライメント状態が適正と判定された状態において前記超音波探触子の汚れを検知することを特徴とする非接触式超音波眼圧計。
被検者眼角膜に対し超音波ビームを非接触にて送信し、前記超音波ビームによる角膜反射波を受信する送受信部を有する超音波探触子を備え、前記探触子によって受信された角膜反射波の特性に基づいて被検者眼の眼圧を測定する非接触式超音波眼圧計であって、
前記送受信部の汚れを検知する汚れ検知手段と、
前記汚れ検知手段による検知結果を報知する報知手段と、
被検者眼の開瞼状態を判定する開瞼判定手段と、
を備え、
前記汚れ検知手段は、前記送受信部によって受信される角膜反射波に基づいて、前記開瞼判定手段によって開瞼状態が十分と判定された状態において前記超音波探触子の汚れを検知することを特徴とする非接触式超音波眼圧計。