JP5900689B2 - 眼球の光計測方法 - Google Patents
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Description
但し、A:測定された尿の旋光角[deg]
Ah:妨害旋光性物質によって発現する旋光角の最大値[deg]
Al:妨害旋光性物質によって発現する旋光角の最小値[deg]
α:旋光性物質の比旋光度[deg/cm・dl/kg]
L:測定光路長[cm]
の範囲であると判定する尿検査方法が記載されている。
本発明は、眼球の前眼房を横切る光を出射し、前眼房を横切って眼球から出た光を受光する場合において、目頭側と目尻側とで眼球の奥行き方向に対する位置をずらさないで光の出射及び受光を行なう場合に比べ、光出射手段又は受光手段の配置が容易な眼球の光計測装置等を提供する。
請求項2に記載の発明は、被計測者の眼球の目尻側に設けられる受光手段を、当該眼球の目頭側に設けられる光出射手段よりも当該眼球に対して奥側に位置決めするステップと、前記眼球を外転させた状態において、前記光出射手段から当該眼球の前眼房を横切るように光を通過させるステップと、前記前眼房を横切った前記光を前記受光手段で受光するステップとを含む眼球の光計測方法である。
請求項3に記載の発明は、前記位置決めするステップは、前記光出射手段及び前記受光手段の少なくとも一方が前記眼球の露出した領域の範囲外に配置されるように位置決めすることを特徴とする請求項1又は2に記載の眼球の光計測方法である。
請求項4に記載の発明は、前記位置決めするステップは、前記光出射手段及び前記受光手段の両方が前記眼球の露出した領域の範囲外に配置されるように位置決めすることを特徴とする請求項1又は2に記載の眼球の光計測方法。
請求項3の発明によれば、光出射手段及び受光手段を眼球の露出した領域内に配置する場合に比べ、眼球との接触が抑制される。
請求項4の発明によれば、光出射手段及び受光手段の少なくとも一方を眼球の露出した領域内に配置する場合に比べ、眼球との接触がより抑制される。
(光計測装置1)
図1は、本実施の形態が適用される光計測装置1の構成の一例を示す図である。
この光計測装置1は、被計測者の眼球10の前眼房13における眼房水の特性の計測に用いる光学系20、光学系20を制御する制御部40、光学系20、制御部40を保持する保持手段の一例としての保持部50、光学系20を用いて計測されたデータに基づいて眼房水の特性を算出する算出部60を備えている。
なお、図1に示す眼球10は、左目である。
発光部21は、発光ダイオード(LED)やランプのような波長幅が広い光源であってもよく、レーザのような波長幅が狭い光源であってもよい。なお、波長幅が狭い方が好ましい。
また、少なくとも2以上の波長の光を出射するものであってもよい。
受光部27は、シリコンダイオードなどの受光素子であって、光の強度に対応した出力信号を出力する。
なお、破線で示す光路28は、後述するように、眼球10を回転(後述する外転)させたとき、発光部21から出射された光が前眼房13を横切るように通過し、受光部27で受光されるように設定されればよい。
また、光が前眼房13を横切るように通過するとは、眼球10を正面から見た場合において、上下方向よりも内外方向に近い角度(つまり、内外方向の水平軸に対して±45°未満の範囲)で通過することをいい、前後方向に斜めに通過する場合も含む。
図1において、発光部21、偏光子22、第1ミラー23を含む部分が発光系20Aであって、光出射手段の一例である。第2ミラー24、補償子25、検光子26、受光部27を含む部分が受光系20Bであって、受光手段の一例である。
後述するように、保持部50は、発光系20Aを、受光系20Bに比べて、後側(奥側)にずらした状態、すなわち、非対称で保持している。
なお、発光系20Aと受光系20Bとを入れ替えた配置としてもよい。
糖尿病患者は、血液中のグルコース濃度により、投与するインスリンの量が制御される。よって、糖尿病患者には、血液中のグルコース濃度を常に把握することが求められる。そして、血液中のグルコース濃度の計測は、指先などを注射針で穿刺し、微量な血液を採取する方法によるのが主流である。しかし、微量の血液でも採血時の痛みによる苦痛が伴う。そこで、穿刺などの侵襲式検査法に代わる非侵襲式検査法の要求が高まっている。
血清とほぼ同じ成分である前眼房13における眼房水にはタンパク質、グルコース、アスコルビン酸等が含まれている。そして、血液中のグルコース濃度と眼房水中のグルコース濃度とは相関関係があることが知られている。さらに、眼房水中には、血液中の細胞物質が存在せず、光散乱の影響が小さい。そして、眼房水に含まれるタンパク質、グルコース、アスコルビン酸等は光学活性物質であって、旋光性を有している。すなわち、眼房水は、旋光性を利用して光学的にグルコースなどの濃度を計測する部位として有利である。
一方は、眼球10に対して垂直に近い角度で光を入射させ、角膜14(後述する図3参照)と眼房水との界面又は眼房水と水晶体12(図3参照)との界面で光を反射させ、反射した光を受光(検出)する光路である。他方は、眼球10に対して平行に近い角度で光を入射させ、前眼房13における眼房水を通過した光を受光(検出)する光路である。
これに対し、眼球10に対して平行に近い角度で光を入射させる光路では、角膜14を通して前眼房13を横切るように光を通過させ、眼房水を通過した光を受光(検出)する。このため、光が網膜16に達することが抑制される。
そこで、眼球10に対して平行に近い角度で光を入射させ、前眼房13を横切るように通過させるように光路28を設定するため、図1に示すように、第1ミラー23、第2ミラー24を設け、光路28を折り曲げることで、スペースを有効に利用しようとしている。
なお、光学系20が小型であれば、光路28を折り曲げることを要しない。
図2に示す光学系20には、発光部21、偏光子22、前眼房13、補償子25、検光子26、受光部27のそれぞれの間において、光の進行方向から見た偏光の様子を円内の矢印で示している。
偏光子22を通過した直線偏光は、前眼房13における眼房水に含まれる光学活性物質により、偏光面が回転する。図2では、偏光面は角度αM(旋光度αM)回転するとする。
そして、検光子26を通過した直線偏光を受光部27により受光し、光の強度に対応した出力信号に変換する。
まず、発光部21を出射した光が前眼房13を通過しない状態において、発光部21、偏光子22、補償子25、検光子26、受光部27を含む光学系20において、受光部27の出力信号が最小になるように、補償子25及び検光子26を設定する。図2に示すように、光が前眼房13を通過しない状態においては、偏光子22を通過した直線偏光の偏光面は、検光子26を通過する偏光面と直交している。
なお、図2では、偏光子22の偏光面と検光子26を通過する前の偏光面が共に、紙面に平行であるとしている。しかし、補償子25によって予め偏光面が回転する場合には、検光子26を通過する前の偏光面が紙面に平行な面から傾いていてもよい。すなわち、光が前眼房13における眼房水を通過しない状態において、受光部27の出力信号が最小になるように、補償子25と検光子26とを設定すればよい。
このとき、補償子25によって回転させた偏光面の角度が、眼房水に含まれる光学活性物質によって発生した旋光度αMに対応する。補償子25に印加した磁場の大きさと回転した偏光面の角度との関係は、事前に知られているので、補償子25に印加した磁場の大きさから、旋光度αMが分かる。
なお、旋光度αMを求める方法として補償子25を用いた例を述べたが、補償子25以外で旋光度αMを求めてもよい。また、図1、図2では、偏光面の回転角(旋光度αM)を測定する最も基本的な測定法である直交偏光子法(ただし補償子25を使用)について示したが、回転検光子法やファラデー変調法、光学遅延変調法といった他の測定方法を適用してもよい。
求めたい光学活性物質の濃度の算出は、例えば、特開平09-138231号公報(上記特許文献2)に開示されているような公知の方法を用いればよいので、説明を省略する。
図3(a)に示すように、眼球10は、外形がほぼ球形であって、中央にガラス体11がある。そして、レンズの役割をする水晶体12が、ガラス体11の一部に埋め込まれている。水晶体12の外側に、前眼房13があり、その外側に角膜14がある。水晶体12の周辺部は虹彩に囲まれ、その中心が瞳孔15である。水晶体12に接する部分を除いて、ガラス体11は、網膜16で覆われている。
すなわち、前眼房13は、角膜14と水晶体12とで囲まれた領域であって、眼球10の球形からは、凸状に飛び出している。なお、前眼房13は、眼房水で満たされている。
ここでは、眼球10が、Z軸を中心として、目頭側(鼻側)に回転することを「内転」、目尻側(耳側)に回転することを「外転」と表記する。なお、右目では、Z軸を中心とする回転の方向、すなわち、「内転」と「外転」の方向が逆になる。
ちなみに、眼球10がX軸を中心として、上方向に回転することを「上転」、下方向に回転することを「下転」、Y軸を中心として回転することを「回旋」という。
ここで、「外転」とは、眼球10(瞳孔15)が正面を向いた状態から、目尻側(耳側)に回転する場合の他、眼球10(瞳孔15)が上側に向いた状態、例えばZ軸方向に+45°以内の範囲で向いた状態において、目尻側(耳側)に回転する場合や、眼球10(瞳孔15)が下側に向いた状態、例えばZ軸方向に−45°以内の範囲で向いた状態において、目尻側(耳側)に回転する場合を含む。
また、「内転」についても同様である。
図4(b)に示すように、眼球10が正面を向いている場合、発光系20A(図1参照)から出射した光は、角膜14を通過して、前眼房13に入射する。角膜14及び前眼房13における眼房水の屈折率が空気より大きく、前眼房13及び角膜14が凸状であるため、光路28は、眼球10側に曲げられる。そして、前眼房13を通過した後においても、光路28は、さらに眼球10側に曲げられる。よって、前眼房13を通過した後の光路28は、顔表面に近づいた軌跡を通る。
一般的な人では、目頭側の皮膚F1の方が目尻側の皮膚F2よりも前側に出ており、且つ、目頭側には鼻もあるため、眼球10が正面を向いている状態では、目頭側に受光系20B(図1参照)を配置するスペースを確保しづらい場合がある。
なお、皮膚F1及び皮膚F2から、眼球10が露出した領域Rにおける白目の部分(白目部分)Iに近接した位置など、眼球10に非常に近接した位置に受光系20Bを配置することができれば、目頭側の皮膚F1や鼻の存在が無視できる。しかし、眼球10に受光系20Bを構成する部材が接触しやすくなってしまう。
眼球10を外転させることで目頭側のスペースが広くなり、図4(b)に示した正面を向いている場合に比べ、目頭側に受光系20Bが配置しやすくなる。つまり、目頭側の広くなったスペースを活用して、眼球10が露出している領域Rと鼻との間の目頭側の皮膚F1上に受光系20Bを配置すればよい。この場合、受光系20Bを構成する部材と眼球10との距離が離れるので、受光系20Bを構成する部材が眼球10に接触することが抑制される。
また、眼球10の露出した白目部分I′に受光系20Bを配置させる場合であっても、白目部分I′は、図4(b)の眼球10が正面を向いている場合における白目部分Iに比べ、広くなるとともに、光路28が、眼球10から離れる。よって、受光系20Bを、眼球10から離れた位置に配置すれば、受光系20Bを構成する部材が眼球10に接触することが抑制される。
なお、本実施の形態における「皮膚F1上」、「皮膚F2上」とは、皮膚に接触している状態、接触していない状態の両方の状態を含むものであり、言い換えれば、眼球を正面から見た場合において皮膚と重なる位置を言う。
本実施の形態では、前眼房13を横切るように光路28を設定するので、前述した眼球10に対して垂直に近い角度で光を入射させる場合に比べて、光路長が長く設定される。これにより、垂直に近い角度で光を入射させる場合に比べて、計測の精度を高めやすい。
図4で説明したように、一般的な人では、目頭側の皮膚F1の方が目尻側の皮膚F2よりも前側に出ている。このため、保持部50は、顔の目頭側の皮膚F1及び目尻側の皮膚F2の形状(凹凸)に沿うように設けられている。すなわち、目尻側の皮膚F2に接触する目尻側端部50Bは、目頭側の皮膚F1に接触する保持部50の目頭側端部50Aに比べて、後側(奥側)にずれている。言い換えると、保持部50は、目頭側と目尻側とで、非対称に構成されている。また、保持部50によって保持される発光系20Aと受光系20Bも同様に、目頭側に配置される方が眼球10の前後方向に対して前側、目尻側に配置される方が眼球10の前後方向に対して後側となるように、お互いにずれて配置されている。
図6は、光計測装置1により前眼房13における眼房水に含まれる光学活性物質の濃度を計測する光計測方法、及び、眼球10への光照射及び受光方法を説明するフローチャートである。
まず、被計測者が、光計測装置1の電源を入れて、光計測装置1を装着する(ステップ11、図6ではS11と表記する。以下同様とする)。光計測装置1は、電源が入れられると、光学系20、制御部40、算出部60が動作状態になる。
次に、制御部40により被計測者が光計測装置1の装着を完了(装着完了)したか否かが判断される(ステップ12)。例えば、光計測装置1に装着完了を通知するボタンを設け、被計測者が光計測装置1の装着完了後に、装着完了を通知するボタンを押すようにする。そして、装着完了を通知するボタンが押されたか否かによって、制御部40は、被計測者が光計測装置1の装着を完了したか否かを判断してもよい。
ステップ12において、否定(No)の判断がされた場合、すなわち、装着完了でない場合は、ステップ12に戻って、装着完了を待つ。
ステップ13において、否定(No)の判断がされた場合、すなわち、計測開始でない場合は、ステップ13に戻って、計測開始を待つ。
すると、算出部60は、計測対象物である眼房水において求めたい光学活性物質の濃度を算出(計測対象物の濃度算出)する(ステップ16)。
また、眼房水に関する特性のみならず、光路28に存在する角膜等に関する特性を求めるために本実施の形態で説明した構成を応用してもよい。すなわち、眼球10の外部から光を入射させ、角膜14及び前眼房13内の眼房水に光を通過させることで、眼球10に関する特性を求めるものであれば、本実施の形態で説明した構成が適用できる。
また、本実施の形態では、保持部50は、発光系20Aを、受光系20Bに比べて、後側(奥側)にずらした状態、すなわち、非対称で保持した形態を開示しているが、本発明は必ずしもこのような形態に限定されない。眼球10の前眼房を横切る光の照射及び受光を、眼球10が外転した状態で実施できる構造であれば、発光系20Aと受光系20Bとを対称で保持した形態であってもよいし、本実施の形態で開示する以外の非対称の構造であってもよい。
さらに、制御部40と算出部60とが一体に構成されてもよく、制御部40と算出部60とのデータの送受信は有線で行っても、無線で行ってもよい。
Claims (4)
- 被計測者の眼球の目尻側に設けられる光出射手段を、当該眼球の目頭側に設けられる受光手段よりも当該眼球に対して奥側に位置決めするステップと、
前記眼球を外転させた状態において、前記光出射手段から当該眼球の前眼房を横切るように光を通過させるステップと、
前記前眼房を横切った前記光を前記受光手段で受光するステップと
を含む眼球の光計測方法。 - 被計測者の眼球の目尻側に設けられる受光手段を、当該眼球の目頭側に設けられる光出射手段よりも当該眼球に対して奥側に位置決めするステップと、
前記眼球を外転させた状態において、前記光出射手段から当該眼球の前眼房を横切るように光を通過させるステップと、
前記前眼房を横切った前記光を前記受光手段で受光するステップと
を含む眼球の光計測方法。 - 前記位置決めするステップは、前記光出射手段及び前記受光手段の少なくとも一方が前記眼球の露出した領域の範囲外に配置されるように位置決めすることを特徴とする請求項1又は2に記載の眼球の光計測方法。
- 前記位置決めするステップは、前記光出射手段及び前記受光手段の両方が前記眼球の露出した領域の範囲外に配置されるように位置決めすることを特徴とする請求項1又は2に記載の眼球の光計測方法。
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