JP6646736B2 - 目の測定のための方法及び装置 - Google Patents

Description

眼内圧（ＩＯＰ）は、失明の主な原因の一つである、開放隅角緑内障の発症において主要な役割を果たす。全世界で約１億５，０００万人の緑内障患者がおり、そのうちの約半分が知らずに影響を受けており、診断されていない。緑内障の罹患率は人口の高齢化に伴って増加し、これは、今後１０年間の緑内障症例の数で３０％増加することが予想される。現在、緑内障を治療する唯一の方法は、眼内圧（ＩＯＰ）を低下させることによる。

ＩＯＰ測定は、開放隅角緑内障をスクリーニングする最も実用的な方法である。しかしながら、診断されていない症例を見つけるには、人口の大部分をスクリーニングすることが必要とされる。

他の種類の緑内障は、数日で失明を引き起こし得る突然のＩＯＰ上昇を引き起こす狭隅角緑内障である。人口の１ミルあたり１人が急性狭隅角閉鎖緑内障の影響を受けるので、一般医療の地域救急部においてＩＯＰを測定することによって急性緑内障を診断することが義務付けられている。したがって、もし全ての診療所（doctor’s office）がＩＯＰを測定する手段を持つならば、有益であろう。

ＩＯＰを測定するための接触式の方法（例えば、ゴールドマントノメトリー、マッカイ−マーゴトノメトリー）は、測定を実施するために麻酔剤の使用をたいてい要求し、従って、例えば大きな人口をスクリーニングするためには実用的ではない。また、非接触式空気インパルス式トノメーターも数十年間にわたって市場に出回っている。空気インパルストノメーターの欠点は、空気インパルスに起因して経験される患者の不快感である。

米国特許出願公開第ＵＳ２０１０／２４９５６９Ａ１号公報は、目の中に波信号を励振するためにピエゾ電気変換器を用いる、ＩＯＰ測定のための非接触式超音波トノメーターを提示する。変換器の位置が正確に測定されなければならず、これはＩＯＰ測定手順を複雑かつ遅くする。また、温度変化は、位置測定における起こり得る誤差と共に、ＩＯＰ測定情報の誤差及び不確実性を引き起こす。目の形状はまた、バイアスすなわち誤差を測定に導入する。

米国特許第ＵＳ６０３０３４３Ａ号公報は、角膜から反射される空気伝達の超音波ビームに基づく‐同じビームが目を測定し発動させる（actuates）、方法を提示する。発動は、角膜を変形させる狭帯域超音波トーンバーストによって行われ、システムは、変形させられた目からの位相シフトを測定する。

米国特許公開第ＵＳ２００４１９３０３３号公報及び米国特許第ＵＳ５２５１６２７号公報は、線形励振（例えば、ラウドスピーカー又は超音波変換器）を用いた非接触式測定方法を記載する。

先行技術の解決策は、非接触式測定によって正確にかつ患者にとって快適にＩＯＰを測定するための便利で低コストの機器を達成することの困難性に悩まされる。

米国特許出願公開第２０１０／２４９５６９号公報 米国特許第６０３０３４３号公報 米国特許出願公開第２００４１９３０３３号公報 米国特許第５２５１６２７号公報

本発明の目的は、麻酔剤の必要なしにＩＯＰを測定するための、接触がなく、迅速かつ進歩した機器及び方法を達成することである。本発明の一つの目的は、正確な、すなわちバイアスされておらず、かつＩＯＰ推定における小さな不確実性を特徴付ける（features）ことの両方の、ＩＯＰの示度（reading）を達成することである。

これは、患者の目の圧力を測定するための眼内圧測定装置によって達成される。装置は、音響反射率、光学反射率、光路差、目に対する眼内圧測定装置の位置（positioning）、目に対する眼内圧測定装置の向き（orientation）、角膜の形状及び角膜厚のうちの少なくとも一つを検出するための手段、患者の目に結合（coupling）して目に少なくとも一つの表面波（surface wave）を生成する、ある距離からの音響波、非線形音響波、機械的波及び非線形機械的波のうちの少なくとも一つを生み出すための、少なくとも一つの供給源、圧力測定装置のデータ収集（data acquisition）をトリガするための手段、表面波情報を抽出するために、目から、ある距離から、少なくとも一つの表面波を検出するための手段、及び、その表面波情報に基づいて目の圧力情報を決定するための手段、を有する。

本発明は、音響反射率、光学反射率、又は光路差、目に対する眼内圧測定装置の位置、目に対する眼内圧測定装置の向き、角膜の形状及び角膜厚のうちの少なくとも一つの検出、並びに、患者の目に結合して目に少なくとも一つの表面波を生成する、ある距離からの音響波、非線形音響波、機械的波及び非線形機械的波のうちの少なくとも一つを生み出すこと、並びに、目の圧力測定装置のデータ収集をトリガすること、に基づく。

本発明は、患者及び使用者に、定量的な目の圧力情報を抽出するための測定情報を処理するための進歩した方法と共に、敏感な目の表面に触れる必要のない、やさしい使用を可能にする。一つの利点は、本発明は、目への接触が回避されるので、汚染に関して、より低い危険性で一人の患者から他の患者へと使用され得ることである。

非線形波励振が可能なソレノイド駆動される衝撃付与デバイス及び光学ピックアップ手段を備えた測定装置の一つの好ましい実施形態を示す。 非線形波励振が可能なバネ荷重された衝撃付与デバイス及び光学ピックアップ手段を備えた測定装置の一つの例示的な実施形態を示す。 目標／複数の目標に対して衝撃付与する、回転するロッド又はストリップに基づく非線形波励振が可能な装置を示す。 目標／複数の目標に対して衝撃付与する、回転するロッド又はストリップに基づく非線形波励振が可能な装置を示す。 空気中に非線形波を生成するホイップラッシュ（鞭打ち）効果に基づく非線形励振のための手段を示す。 レーザに基づく非線形励振のための手段を示す。 励振された波の伝播を制御するための装置を示す。 低出力広幅ビーム測定装置を示す。 異なる光検出器アレイの複数の例を示す。 広幅ビーム装置の、角膜形状及び／又は角膜曲率を測定する能力を示す。 角膜の厚さを決定することに使用され得る、角膜の前面及び後面からの反射光ビームの異なる経路及び角度を示す。 測定装置の位置及び向きを検出するための手段を示す。 角膜厚を決定することに使用される、アレイ内の一つの光検出器素子によって取得される信号の一つの例を示す。

本発明は、空気中への音響波の励振に基づき、その波は、次いで患者の目に結合し、目の表面上を伝わる線形波又は非線形波を生成する。飛行時間（time-of-flight）、音の速度、減衰、周波数コンテント、これらの波の分散（dispersion）又は表面運動のうちの少なくとも一つが、次いで単一又は複数の検出器を介して検出される。続いて、ＩＯＰはこれらのパラメータから決定される。

空気中への音響波の生成は多数の方法で行われ得る。それらの大半は、化学的爆発、（機械的又は電気的又は光学的のいずれかで生成される）プラズマバースト又は二つの表面の機械的衝撃のいずれかを伴う。これらの全てにおける組み合わせ要素は、エネルギーの必要性である：全ての方法は、少量の物質の中で短い時間枠内に大量のエネルギーが放出されることを要求する。商業的に実行可能であるために、このエネルギー貯蔵は、患者にとって安全であり、かつオペレータによって生成することが容易である必要がある。

本発明による複数の実施形態において、非接触式の光音響式及び超音波式の眼内圧（ＩＯＰ）測定技術が示される。その眼内圧測定技術は、例えば以下の要求を有し得る：患者のために安全な、非接触式の励振（excitation）及び検出方法、本質的に正確な眼内圧（ＩＯＰ）値の決定、患者のＩＯＰ値の追跡の可能性。また、その技術は、患者から患者への汚染の危険性を低減された便利かつ人間工学的な方法で、保健医療専門家によって及び／又は患者及び／又は第三者によって、使用されることができる。

図１は、本発明による好ましい例示的な実施形態を示す。空気中に非線形波を励振するための励振システムは、一つ又はいくつかのソレノイド１００ａ、並びに、重りに取り付けられたロッド１０４を備え、磁性材料で作られた（例えば、金属製であり、磁化されたか又は磁化されていない）重り１０１ａを有する。ソレノイド１００ａは、ソレノイドの空洞の中で重り‐ロッドのシステム（１０１ａ、１０４）を動かすために使用される。次いでこのロッドは、硬質又は軟質のいずれでもよい表面（衝撃付与目標１０５ａ）上に衝撃を与え、ロッドと表面との間の衝撃は、衝撃付与目標の他の側すなわち音エミッター（sound emitter）１０５ｂから空気中に非線形波を生成する。ロッドの先端は、最適に成形される（円錐形、波状、溝付き、パターン化された、数学関数）である。１０５ａは、音響エミッター１０５ｂにおいて任意の表面形状（円錐形、波状、溝付き、パターン化された、数学関数）を備えた（人工又は天然、硬質又は軟質）材料で作られた目標である。ソレノイドは、マイクロコントローラを用いて時間を定められてもよく、ソレノイドのタイミングは、衝撃の強さ及び持続時間、並びに続く非線形波生成を調整するために使用されてもよい。ソレノイドは、ロッド‐重りシステムの引き戻しを可能にするために負の電流を用いて駆動されてもよく、内壁１０６は、測定デバイスの自由な方向付け（orientation）を容易にするためにデバイスが動作していないときに、重り‐ロッドシステムを適切な位置に電磁的に保持するために使用されてもよい。一つの代替的な方法は、重り‐ロッドシステムを保持するために重力場を使用することであろう。１０６は、二つの区画を機械的に絶縁してもよい。

一つ又はいくつかのソレノイド１００ｂの第二の組は、カウンタウェイト１０１ｂを第一の重り‐ロッドシステムと反対方向に駆動して、操作者によって感じられる反動を低減するために使用されてもよい。これはまた、システムの励振部分とピックアップ部との間の機械的クロストークを最小化する。安全壁１０２，１０３は、重り１０１ａ，１０１ｂがデバイスから出ることを防止するために使用されてもよい。壁１０２は、好ましくは、ロッドのための穴を備えた金属製のエンクロージャである。

音エミッター１０５ｂは、目１０９に結合する音響波を発する。目の境界面上を伝播する波は、振動計１０７及び光ビーム１０８によってピックアップされる。

受信電子機器は圧電変換器によってトリガされてもよく、圧電変換器はインパクタ（１０２）のケーシングに取り付けられてもよく、或いは、圧電変換器は遠くからの非線形波を検出してもよい。

図２は、本発明による一つの例示的な実施形態を示す。本実施形態において、バネ駆動非線形波励振システムは、バネ２００に取り付けられた剛性構造２０７を有し、この剛性構造は、目標２０２に対して衝撃を与える重り２０１を動かす。音エミッター２０３は、目２０６に結合される音響波を発する。目の境界面上を伝播する波は、振動計又は光路差測定デバイス２０５及び光ビーム２０４によってピックアップされる。

操作者がデバイスをアームする（arm）ことを可能にするために、重りにロッドが挿入されてもよい。この重り‐バネシステムは、その中に作られた溝及びいくつかの停止溝を有する金属ケーシングの内側に配置されてもよい。これらの停止溝は、異なる制御されたエネルギーレベルがバネの中に蓄積されることを可能にし、続いて、蓄積されたエネルギーの解放において非線形励振のパラメータを変更すること（modifying）を可能にする。

図３ａは、本発明による一つの例示的な実施形態を示す。音響波励振システムは、目３０５の近くでそれに取り付けられたロッド又はストリップ３０１ａと共に回転する、ホイール３００を有する。一つの実施形態において、これらのロッド又はストリップ３０１ａは、弾性材料で作られ、硬質材料から作られたアーミング目標（arming target）３０２に対してそれらを回転させることによってアーミングされてもよい：ロッド又はストリップ３０１ｂは曲り、従ってそれらにエネルギーを蓄積する。ひとたびロッド又はストリップが十分に曲がると、急速に真直ぐになり衝撃付与目標３０４に対して衝撃を与えるロッド又はストリップによってエネルギーが解放される。この衝撃において非線形波が生成され、音エミッター３０３から発せられる。非線形励振のパラメータは、ロッド又はストリップの長さ及び形状、ロッド又はストリップの間隔、ロッド又はストリップの材料及びホイールの回転速度を調整することによって変えられてもよい。

図３ｂは他の実施形態を示す。本実施形態において、ホイール３００は高い角速度で回転し、剛性ロッド又はストリップ３０１ａは、直接的に衝撃付与目標３０４に対して衝撃を与え、音は、音エミッター３０３から目３０５に向かって発せられる。本実施形態において、衝撃波励振のパラメータは、ホイールの回転速度、並びにロッド又はストリップ及び目標の材料を調整することによって変えられてもよい。

図４は、本発明による一つの例示的な実施形態を示す。本実施形態において、目４０４の近くに配置された非線形波励振システムは、ソレノイドによって駆動される重り４００を有し、弾性ストリング４０２がそれに取り付けられている（ステップ１）。重りは、目標４０１に対して急速に駆動され（ステップ２）、目標からの重りの弾性反動が重りの移動方向を急速に変化させる（ステップ３）。代替的に、ソレノイド電流の急速な切り替えが重りのモメンタム（momentum）を逆転させる。この重りのモメンタムの符号の変化は、短時間の後に弾性ストリングにそのモメンタムを変化させ、鞭打ちのような（whiplash-like）運動及びストリング先端４０３付近の空気中の非線形波の生成を結果としてもたらす。非線形波励振のパラメータは、ストリングの長さ若しくは寸法又は材料、及び重りの時間の関数としての移動速度（速度プロファイル）を調整することによって変えられてもよい。

図５は、本発明による一つの例示的な実施形態を示す。本実施形態において、レーザシステム５０１は、光学素子（optics）５０３によって光学的吸収目標５０５上の点５０４の上に集束させられる（focused）レーザビーム５０２を生成する。吸収材料５０５の熱弾性膨張又はアブレーションは、音エミッター５０６から発せられる音波５０７を生成する。任意的に、光学素子５０３は要求されない。好ましい実施形態は、患者に対して有害な光又は音がシステムから逃げることを防止する壁５０８を有する。任意的に、レーザビームは、光学的破壊（プラズマ生成）及び音波５０７の生成を得るために、材料（気体、液体又は固体）の内側の点５０９に集束させられてもよい。この音は、気体、液体又は固体をデバイスの外側の空気に音響的に結合させる、薄い固体膜又は薄い多孔質膜又はプレート５１０を通して伝達される。

図６は、本発明による一つの例示的な実施形態を示す。本実施形態において、生成された非線形波面（wavefront）６００は、伝播する波面の前に配置される一つ又はそれ以上のピンホール６０２ａ‐６０２ｄ又はスリット６０２ｅ‐６０２ｇを備えた、音響反射性、吸収性、時間遅延性又は分散除去性の材料６０３を用いて成形されてもよい（６０４ａ‐６０４ｄ）。これらのピンホール又はスリットは、円形であってもよく又は任意に成形されてもよい。ピンホールはまた、６０２ｄに収束してもよく（converge）、又は目に向かって広がってもよい。ピンホールは、目の表面上での点状の励振６０２ａを可能にし、また、時間遅延励振（time-delayed excitation）６０２ｂ，６０２ｃ、従って目の表面上を伝播するモードを成形することを可能にする。時間遅延励振又はスリット６０２ｆ，６０２ｇの共焦点配置（confocal arrangement）は、伝播する波を目の上の波の光検出の点６０１の中に自然に集束させること又は分散除去のために使用されてもよい。加えて、これは、干渉モードの影響を低減するために使用されてもよい。ピンホールシステムは、サンプルとピックアップとの間で空気中を伝播する非線形波に起因する励振とピックアップとの間のクロストークを更に除く（eliminates）。

本発明による一つの例示的な実施形態において、患者は、任意の鎮静化する光、画像又は音楽と組み合わせた心理的に設計された励振音パターンを用いて癒されてもよい（soothed）。これは、患者のストレスを軽減し、結果として生じる眼球運動を測定状況から低減することによって、測定の再現性を向上させる。

図７は、本発明による例示的な実施形態の一つを示す。角膜表面波を検出し、測定のためにトノメーターの位置を調整するために、角膜に向けられたコヒーレント光の広幅の（例えば２‐８ｍｍ）出力ビームを使用し、ある角度で反射光を検出する。ビームが目の前面から向けられる場合、反射は、異なる角度で一つ又はそれ以上の位置から測定される。ビームが目に対して斜めに向けられる場合、反射光は反対側から測定される。ビームはまた、いくつかの方向から方向付けられ、検出されてもよい。

光源は、一つ又はそれ以上の異なる波長のレーザ７００又は複数のレーザ７００，７０１又はＬＥＤ灯７００，７０１又は超発光ダイオード７００，７０１を有してもよく、ビームスプリッタ７０２又は複数のビームスプリッタ（プレート又は立方形）は、（複数の）ビーム７０４を受光素子（receiving optics）に向ける。正又は負のレンズを含むコリメーション光学素子７０３の後、角膜に向かって伝播する光ビームは、例えば、ケプラー（Kepler）又はガルレアン（Galilean）構成の正又は負のレンズを含むビーム拡大光学素子７０５を用いて変更されてもよい。光は、回折格子（ホログラフィック又は溝付き（grooved））、エタロン又は両方７０６を通って方向付けられ、角膜７０７の表面に干渉パターンを形成する。眼内圧測定装置は、検出するための手段として、例えば、アレイ７０６内の少なくとも三つの光検出器及び角膜の表面上又はその近傍に集束させる光学素子（レンズ若しくは複数のレンズ又は非球面）７０８を含むレシーバーを有してもよい。各光検出器は、信号を強化し、ノイズを低減するために、それ自体のレンズ又は開口を有してもよい。例示的な光検出器構成８００，８０１，８０２が図８に示されている。少なくとも一つの供給源（例えば、図１‐図５に示された一つ又はそれ以上の供給源）によって生成された励振圧力パルスは、空気によって角膜に伝達され、角膜表面上の干渉パターンを変化させる表面波を生成し、その表面波は角膜をわずかに歪めて（deflects）局所的な高強度反射を形成し、両方がレシーバーによって観察され得る。

本発明による例示的な実施形態は、特定の位置に集束させられる既知の角度を備えた光源７００，７０１及びレシーバー７０９を有することにより、トノメーターの位置決め、すなわち正しい向き及び測定距離で使用されることができる。光源は、角膜７０７に向かって方向付けられ、レシーバーは、角膜からの反射ビームを検出するための位置にある。光源７００，７０１及びレシーバー７０９が、検出器アレイ７０９の中央が最大強度を記録するように配置されると、トノメーターは距離及び向きについて正確に位置決めされる。一つの実施形態において、光検出器アレイは三つの光検出器８０２のみからなる。ここで、全ての光検出器が同じか又はほぼ同じ信号強度を有する場合に、正しい位置が達成される。垂直方向の位置決めは、一つの加速度計又は異なる軸に沿った複数の加速度計によって達成されてもよい。ジャイロスコープは、トノメーターの円形の動きを検出することに使用されてもよい。これらのセンサはまた、トノメーターの動きの変化（円形又は指向性（directional））を検出することに使用されてもよい。測定は、トノメーターが正しい位置にありかつ移動していない場合、又は動きが最小である場合に開始されてもよい。トノメーターソフトウェアは、例えば、ディスプレイ内の矢印記号を使用することによって、トノメーターを正確に位置決めするようにユーザに指示してもよい。

図９は、本発明による例示的な実施形態を示す。本実施形態において、角膜曲率９０１，９０２は、中央及び側方の光ダイオード信号９０６の強度が互いにどのように異なるか、並びに、少なくとも三つの検出器の場合には角膜からの反射光の全信号強度に応じて、評価されてもよい。角膜の半径が小さく、角膜の曲率が急である場合には、より小さな曲率を伴うより大きな角膜半径の場合よりも、反射ビーム９０４，９０５はより大きく広がり、中央の光検出器の受信信号は、検出器アレイ内の周辺の光検出器の受信信号から、より大きく異なる。

測定システムは、角膜表面及び表面波の表面動乱（disturbances）を測定する。レシーバーは検出器アレイを有し、検出された波は検出器素子の各々に異なる時間に到着する。したがって、表面波速度が計算されることができる。

図１０は、角膜厚の測定を示す。光学素子（１０００）は、光線を角膜表面（１００１）に案内する。角膜の前面（１００５）からの反射光（１００１）は、角膜の厚さ及び内側部分は外側部分よりも曲率が急であるために、角膜表面の背面（１００３）から反射された光束（１００４）とは角度が異なる。また、屈折率の差は光を曲げる。球面又は非球面型のレンズ（１００７）を有する検出光学素子（１００７）は、光を検出器に案内する。反射角（１００２，１００４）の差は、角膜厚に依存し、光検出器によって検出される。厚さは、角膜（１００８）に沿った位置によって変化するかも知れず、前に記述された複数の検出器を用いて、又は角膜に沿って検出システムを動かすことによって測定されてもよい。これは、角膜内の起こり得る応力場の検出を可能にする。

角膜の前面からの反射光は、角膜の厚さ及び内側部分は外側部分よりも曲率が急であるために、角膜表面の背面から反射された光束とは角度が異なる。

角膜表面波が移動するときに、レシーバーのアレイ内の光検出器素子は、異なる時間に角膜の外側及び内側表面から反射された光線を受け取る。もし波がレシーバーから光源に向かって移動しているならば、角膜外側表面から反射された光線が最初に到着し、その後、角膜の後面から反射された光線が到着する。さもなければ、反対に、反射波の後部分が最初に検出される。

角膜曲率及び表面波速度が既知である場合に、角膜厚は測定データに基づいて計算されてもよい。測定に一つより多くの波長が使用されているならば、精度が向上され得る。異なる波長は、異なる屈折の特性を有する。屈折は、その伝達媒体の変化による波の伝播の方向の変化である。媒体は、角膜に入るときに変化し、角膜の内側では異なり、角膜を出ることは、異なる波長を生じさせ、角膜裏面反射光において異なるものにする。

異なる屈折特性を有する一つより多くの波長のコヒーレント光ビームの使用により、異なる波長ビームの表面及び後壁到着の間の不一致を測定することが可能である。このようにして、角膜厚を計算するために中心的な式を解く際に、より多くのパラメータが得られる。したがって、測定精度が向上する。

本発明による実施形態において、生成された非線形波面は、より局所化されかつコヒーレントな目の表面上での線形波励振を可能にするために、ピンポール若しくはウェッジ又はパターン化された表面又は導波路（waveguide）によって成形されてもよい。ピンポールは、非線形波のより大きいか若しくはより小さい円錐体又は他のトポロジカル形状（例えば、指数ホーン）が通過することを可能にするように、成形されてもよい。加えて、ピンホールは弧状のパターンで成形されてもよく、それは、目の表面上での波の自然な集束を可能にする。励振とピックアップとの間の機械的クロストークを低減するために、励振部は、衝撃吸収バネ又は音響制動（damping）材料、例えば、泡又はゴムを用いて空気中に吊るされてもよい。測定ヘッドの位置決めのために、ホログラフィック回折格子は、目の表面に長方形のグリッドを投影するために使用される。測定ヘッドに装着されたカメラは、グリッドの反射画像を画像化する。グリッドの画像の歪みに基づいて、角膜表面曲率及び目に対する相対的な位置（距離、角度傾斜）が計算される。位置データに基づいて、測定ヘッドは、測定ヘッドのより正確な向きのため、及び操作者の手又は被検者の目の動きを補償するために、リニアステージ（ピエゾ又はリニアモータ）を用いて移動させられてもよい。

図１１は、測定装置位置及び向きを検出するための手段を示す。ホログラフィックグリッドを組み込んだ可視波長又は赤外線波長のレーザ光源１１００は、角膜１１０３の表面上にグリッド１１０１ｂの画像を投影する１１０１ａ。グリッドは目の表面上に焦点を合わせられたカメラ１１０２で検出される。グリッドは、規則的な幾何学的形状、好ましくは四角形の、任意のパターンから成ってもよい。目に対する測定装置の位置に依存して、投影されるホログラフィ・グリッドは歪められ１１０１ｃ、歪みから、測定装置の位置及び向きが計算されてもよい。

図１２は、図１０に示された例示的な構成を用いて測定されるデータの予備的な組みを示す。二つの別個の特徴が見られる：角膜前面から反射される第一の到着１２００、続いて、角膜の底面に起因する、より小さな波頂（wavecrest）１２０１。

患者の目２０２の圧力を測定するための本発明による眼内圧測定装置は、以下のうちの一つ又はそれ以上を検出するための手段を有する：音響反射率、光学反射率、光路差、目に対する眼内圧測定装置の位置、目に対する眼内圧測定装置の向き、角膜の形状及び角膜厚。装置は、以下のうちの一つ又はそれ以上を生み出すための、少なくとも一つの供給源を有する：患者の目２０２に結合して目に少なくとも一つの表面波を生成する、ある距離からの音響波、非線形音響波、機械的波及び非線形機械的波。本発明による測定装置は、圧力測定装置のデータ収集をトリガするための手段を更に有する。少なくとも一つの表面波が、表面波情報を抽出するために検出する手段によって、目２０２から、ある距離２０１から検出される。また、目の圧力情報が、その表面波情報に基づいて、圧力情報を決定するための手段によって決定される。

本発明による異なる種類の実施形態において、測定装置は、以下のうちの一つ又はそれ以上を有してもよい：目２０２の方への非線形波生成のための手段、目２０２からの線形波ピックアップ（linear wave pick-up）のための手段、非線形波を成形するための手段、低出力広幅ビーム測定のための手段、角膜曲率情報を取得するための手段、角膜厚情報を取得するための手段、及び測定装置の場所（location）及び向き並びに角膜の曲率を決定するための手段。

本発明による一つの更なる実施形態において、測定装置は、測定速度を低減し、追従性及び他の人々への参照性を向上するために患者を落ち着かせるため、トリガするための手段を有してもよい。また、光及び画像は、上記の目的のうちの一つ又はそれ以上のために患者を落ち着かせるために利用されてもよい。

次に、提示された図１‐図１２のより詳細な記述が提供される。図１には、目２０２の方への非線形波生成のための手段、及び目２０２からの線形波ピックアップのための手段が示される。上記の手段は：衝撃付与デバイスを駆動するためのコイル（１００）、操作者によって感じられる励振からの反動を低減するためのカウンタウェイト（１０１ｂ）と結び付けられた、任意の表面形状（円錐形、波状、溝付き、パターン化された、数学関数）を備えたロッド又はストリップ（１０４）を備えた金属製の（磁化されたか又は磁化されていない）重り（１０１ａ）、並びに、後壁（１０３）及び二つの区画を分ける機械的に絶縁する内側壁（１０６）を備えた、ロッドのための穴を備えた金属製のエンクロージャ（１０２）を有する。（１０５ａ）は、任意の表面形状（１０５ｂ）（円錐形、波状、溝付き、パターン化された、数学関数）を備えた（人工又は天然、硬質又は軟質）材料で作られた目標である。（１０７）は、目（１０９）からの表面波ピックアップのためにレーザビーム又は光ビーム（１０８）を送信及び受信するための光学的手段である。

図２には、目２０２の方への非線形波生成、及び目２０２からの線形波ピックアップのため他の手段が示される。上記の手段は：固体のフレーム（２０７）に取り付けられたバネ（２００）、及び平坦であるか又は成形されている（円錐形、波状、溝付き、パターン化された）かのいずれかの表面を備えた衝撃付与質量体（impacting mass）（２０１）を有する。この衝撃付与質量体は、固体の目標（２０２）にぶつかる。固体の目標表面（２０３）は、成形（円錐形、波状、溝付き、パターン化された、数学関数）されてもよい。その後、生成された非線形波は、空気を通って目（２０６）の表面に伝わる。そこから、それは、レーザビーム又は光線（２０４）を送信及び受信する光学的手段（２０５）によってピックアップされる。

図３には、目２０２の方への非線形波生成のための他の手段が示される。上記の手段は：ホイール（３００）を有し、それに取り付けられた突出する弾性又は硬いロッド又はストリップ（３０１ａ）が回転する。ロッド又はストリップ（３０１ａ）は、滑らかであってもよく又はそれらの表面（３０４）は成形（円錐形、波状、溝付き、パターン化された、数学関数）されてもよい。回転しているときに、ホイールは、アーミング目標（３０２）に対して押圧するロッド内の張力を作り（図３ａ）、それはロッド又はストリップにバネ張力の形態のポテンシャルエネルギーを集めさせる（３０１ｂ）。その後、ロッド又はストリップは、ホイールの回転により解放され、衝撃付与目標（３０４）に対して衝撃を生じさせ、その表面は平坦であるか又はパターン化されていてもよい。その後、生成された非線形波は、目（３０５）に伝わる。本発明の一つの代替的な実施形態（図３ｂ）において、ホイール（３００）は、高い角速度で回転し、ロッド又はストリップ（３０１ａ）は、直接的に衝撃付与目標（３０４）に対して衝撃を与え、その表面（３０３）は成形されていてもよい。

図４には、目の方への非線形波生成（non-linear wave generation to the eye）のための他の手段が示される。上記の手段は：ソレノイド又はリニアモータのいずれかを含む駆動手段によって、又は重力手段によって、又は空気圧によって、又は化学反応によって変位させられ、弾性の衝撃付与目標（４０１）にぶつかる、重り４００を有する。衝突の後に、ニュートンの第二の法則により弾性ストリング（４０２）が遅れて、鞭打ちのような運動（４０３）を生成する。それは、局所的な超音速変位及び続いて非線形波（４０４）を引き起こし、その非線形波はその後に目（４０４）に結合する。

図５には、非線形波生成のための他の手段が示される。上記の手段は：集束光学素子（５０３）を通してレーザビーム（５０２）を伝達する、レーザ光源（５０１）を有する。本発明の一つの実施形態において、レーザビームは、天然又は合成材料、好ましくは金属で作られた目標（５０５）の表面に集束させられる（５０４）。目標の他方の表面（５０６）は、非線形波（５０７）を発する。他の実施形態において、レーザビーム（５０２）は、それが中を伝わる媒体（空気、水、固体）内の一つのスポットに集束させられ（５０９）、光学的破壊（プラズマ）を生成する。それは、膜（５１０）を通して生成された非線形波を伝達する。

図６は、本発明による一つの例示的な実施形態を示す。本実施形態において、生成された非線形波面６００は、非線形波を成形するための手段を使用することによって成形されてもよい（６０４ａ‐６０４ｄ）。上記の手段は：伝播する波面の前に配置される一つ又はそれより多くのピンホール６０２ａ‐６０２ｄ及び／又はスリット６０２ｅ‐６０２ｇを備えた、音響反射性、吸収性、時間遅延性及び／又は分散除去性の材料６０３を有する。これらのピンホール又はスリットは、円形であってもよく又は任意に成形されてもよい。ピンホールはまた、６０２ｄに収束してもよく、又は目に向かって広がってもよい。ピンホールは、目の表面上での点状の励振６０２ａを可能にし、また、時間遅延励振６０２ｂ，６０２ｃ、従って目の表面上を伝播するモードを成形することを可能にする。時間遅延励振又はスリット６０２ｆ，６０２ｇの共焦点配置は、伝播する波を目の上の波の光検出の点６０１の中に自然に集束させること又は分散除去のために使用されてもよい。加えて、これは、干渉モードの影響を低減するために使用されてもよい。ピンホールシステムは、サンプルとピックアップとの間で空気中を伝播する非線形波に起因する励振とピックアップとの間のクロストークを更に除く。

図７には、低出力広幅ビーム測定のための手段が示される。上記の手段は、一つ又はそれ以上の異なる波長のレーザ又は複数のレーザ及び／又は一つ又はそれ以上の異なる波長のＬＥＤ灯（７００，７０１）、光学素子、及びビーム（７０４）を光学素子に向けるためのビームスプリッタ（７０２）を有する。光学素子は、コリメータ（７０３）及びビーム拡大光学素子（７０５）を有してもよい。本発明の一つの実施形態において、エタロン又は回折格子（７０６）は、角膜（７０７）の表面に干渉パターンを形成するために使用される。その後に、反射光は、受光素子（７０８）を通して集められ、光ダイオードアレイ（７０９）を用いて記録される。各光ダイオードは、信号‐ノイズ比を向上させるために、それ自体のレンズ又は開口を有してもよい。

図８には、１５個の素子（８００）、１１個の素子（８０１）及び３個の素子（８０２）から成る、光検出器アレイ構成の一つの例が示される。光ダイオードは、長方形、球形又は不規則なグリッドパターンに配置されてもよい。

図９には、例えば、中央及び側方の光ダイオード信号強度が互いにどのように異なるか、並びに、三つの検出器又はそれ以上の場合には角膜からの反射光の全信号強度に応じて、角膜曲率を評価することによって角膜曲率情報を取得するための手段が示される。光源（９００）は光のビーム（９０３）を発し、それは角膜の表面から反射する。角膜の半径が小さく（９０２）、角膜の曲率が急である場合には、より小さな曲率を伴うより大きな角膜半径（９０１）の場合よりも、反射ビーム（９０４）はより大きく広がり、中央の光検出器の受信信号（９０５）は、検出器アレイ（９０６）内の周辺の光検出器から、より大きく異なる。

図１０には、角膜厚情報及び／又は角膜上を伝わる波に関する情報を取得するための手段が示される。角膜（１００２）の前面からの反射光は、角膜を通って伝わり（travels through the cornea）、角膜の厚さ及び内側部分（１００６）は外側表面（１００５）よりも曲率が小さいので、角膜表面の背面（１００３）から反射された光束とは角度が異なる。光検出器のアレイ（１００７）は、反射ビームの場所を検出する。場所の関数としての角膜厚（１００８）の差は、もし角膜形状が既知であるならば、角度から推測されてもよい。

図１１には、測定装置の場所及び向き並びに角膜の曲率を決定するための手段が示される。上記の手段は：角膜（１１０３）の表面上へのグリッド（１１０１ｂ）のホログラフィック回折格子投影（１１０１ａ）を組み込んだ光源（１１００）を有する。この投影光（１１０４）は、表面から反射され（１１０５）、カメラ（１１０２）を用いて検出される。もしプロジェクタ（１１００）の場所及び向きが既知であるならば、グリッド（１１０１ｃ）の歪められた画像から、角膜の曲率は計算される。プロジェクタ（１１００）と角膜表面（１１０３）との間の距離は、グリッドの見た目の大きさ（apparent size）から決定され得る。

図１２には、取得される信号の一つのサンプルが示される。活性化（Activation）（例えば、インパクタ／スパーク）励振が作り出され、それは角膜に到着して表面波を形成する。角膜表面波は光検出器によって検出され、それは、角膜表面及び表面波の表面動乱を測定することができる。レシーバーは検出器アレイを有し、検出された波は検出器素子の各々に異なる時間に到着している。したがって、表面波速度が計算されることができる。動いている表面波のうちの外側表面から反射された光束（１２０１）は、検出器素子に最初に到着し、その後、角膜内側表面（１２０２）から反射された光束が到着する。角膜の後ろから反射されたビームは、前面からの反射よりも、より低い強度である。

本発明に基づいて、熟練していないオペレータによっても操作され、麻酔薬及び使い捨ての廃棄物のない、迅速で快適な測定で眼内圧を測定することができる、理想的なトノメーターが実施され得る。

本発明は、添付の図面及び明細書を参照して示されているが、本発明は特許請求の範囲によって許容される範囲内の変形の対象であるので、本発明は、如何なる意味によってもそれらに限定されない。

Claims (18)

1. 目の圧力を測定するための眼内圧測定装置であって、当該装置は：
   ‐ 目に少なくとも一つの表面波を生成する、非線形波によって形成され、空気によって目に伝達される励振圧力パルスを生み出すための、少なくとも一つの供給源、
   ‐ 表面波情報を抽出するために、目から、ある距離から、前記少なくとも一つの表面波を検出するための手段、及び
   ‐ 前記表面波情報に基づいて目の前記圧力を決定するための手段、
   を有する、眼内圧測定装置。
2. 前記少なくとも一つの表面波を検出するための前記手段は、前記表面波の速度を決定するための手段を有する、請求項１に記載の眼内圧測定装置。
3. 前記少なくとも一つの表面波を検出するための前記手段は、前記表面波によって引き起こされる、目の角膜表面上の光干渉パターンの変化を決定するための手段を有する、請求項１に記載の眼内圧測定装置。
4. 当該装置は、目からの線形波ピックアップのための手段を有する、請求項１に記載の眼内圧測定装置。
5. 当該装置は、前記非線形波を成形するための手段を有する、請求項１に記載の眼内圧測定装置。
6. 当該装置は、少なくとも１つの光源及び少なくとも１つのレシーバーを含む広幅ビーム測定のための手段を有し、前記ビームは２〜８ｍｍの幅である、請求項１に記載の眼内圧測定装置。
7. 当該装置は、角膜曲率情報を取得するための手段を有する、請求項１に記載の眼内圧測定装置。
8. 当該装置は、角膜厚情報を取得するための手段を有する、請求項１に記載の眼内圧測定装置。
9. 当該装置は、角膜の曲率を決定するための手段を有する、請求項１に記載の眼内圧測定装置。
10. 目の圧力を測定するための眼内圧測定方法であって、当該方法は：
    ‐ 目に少なくとも一つの表面波を生成する、非線形波によって形成され、空気によって目に伝達される励振圧力パルスを生み出すステップ、
    ‐ 表面波情報を抽出するために、目から、ある距離から、少なくとも一つの表面波を検出するステップ、かつ
    ‐ 前記表面波情報に基づいて目の前記圧力を決定するステップ、
    を含む、眼内圧測定方法。
11. 当該方法は、前記表面波の速度を決定するステップを含む、請求項１０に記載の眼内圧測定方法。
12. 当該方法は、前記表面波によって引き起こされる、目の角膜表面上の光干渉パターンの変化を決定するステップを含む、請求項１０に記載の眼内圧測定方法。
13. 当該方法において、目からの線形波ピックアップが実行される、請求項１０に記載の眼内圧測定方法。
14. 当該方法において、非線形波が成形される、請求項１０に記載の眼内圧測定方法。
15. 当該方法において、少なくとも１つの光源及び少なくとも１つのレシーバーを含む広幅ビーム測定のための手段によって広幅ビームが測定され、前記ビームは２〜８ｍｍの幅である、請求項１０に記載の眼内圧測定方法。
16. 当該方法において、角膜曲率情報が取得される、請求項１０に記載の眼内圧測定方法。
17. 当該方法において、角膜厚情報が取得される、請求項１０に記載の眼内圧測定方法。
18. 当該方法において、角膜の曲率が決定される、請求項１０に記載の眼内圧測定方法。

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