JP7259599B2

JP7259599B2 - 超音波眼圧計

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Publication number: JP7259599B2
Application number: JP2019124544A
Authority: JP
Inventors: 哲之三輪
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2019-07-03
Filing date: 2019-07-03
Publication date: 2023-04-18
Anticipated expiration: 2039-07-03
Also published as: JP2021010393A

Description

本開示は、超音波を用いて被検眼の眼圧を測定する超音波眼圧計に関する。

非接触式眼圧計としては、未だ空気噴射式眼圧計が一般的である。空気噴射式眼圧計は、角膜に空気を噴射したときの角膜の変形状態と、角膜に噴射される空気圧とを検出することによって、所定の変形状態における空気圧を眼圧に換算していた。

また、非接触式眼圧計としては、超音波を用いて眼圧を測定する超音波式眼圧計が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１の超音波式眼圧計は、角膜に超音波を放射したときの角膜の変形状態と、角膜に噴射される放射圧とを検出することによって、所定の変形状態における放射圧を眼圧に換算するものである。

特開平５ー２５３１９０号公報

しかしながら、従来の装置では、被検眼の角膜に対して超音波を適正に照射することができていなかった。例えば、特許文献１の装置では、実際に角膜を扁平または陥没させる程度の超音波を被検眼に加えることはできておらず、被検眼に対して超音波を適正に照射した状態での検査（撮影または測定など）ができていなかった。

本開示は、従来の問題点を鑑み、被検眼に対して超音波を適正に照射した状態で検査できる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、本開示は以下のような構成を備えることを特徴とする。

（１）超音波を用いて被検眼の眼圧を測定する超音波眼圧計であって、開口部が設けられたランジュバン型振動子を有し、被検眼に対して超音波を照射する超音波アクチュエータと、前記開口部を介して前記被検眼の角膜に撮影光を照射し、前記角膜の断面画像を撮影する断面撮影手段と、を備えることを特徴とする。
（２）超音波を用いて被検眼の眼圧を測定する超音波眼圧計であって、開口部が設けられたランジュバン型振動子を有し、被検眼に対して超音波を照射する超音波アクチュエータと、前記角膜の変形状態を検出する変形検出手段と、を備え、前記変形検出手段によって取得された前記角膜の変形状態に基づいて、前記角膜のヒステリシスを算出し、前記ヒステリシスに基づいて前記被検眼の眼圧を補正することを特徴とする。

超音波眼圧計の外観図である。超音波眼圧計の内部構成図である。超音波アクチュエータの構造を示す図である。超音波アクチュエータの構造を示す図である。断面撮影系の一部を示す図である。超音波眼圧計の制御系について説明する図である。角膜断面画像の一例を示す図である。変形検出系の受光信号と音響放射圧の時間変化を示すグラフである。

＜実施形態＞
本開示の実施形態について説明する。本実施形態の超音波眼圧計（例えば、超音波眼圧計１）は、超音波を用いて非接触にて被検眼の眼圧を測定する。超音波眼圧計は、超音波アクチュエータ（例えば、超音波アクチュエータ１００）と、断面撮影部（例えば、断面撮影系２９０）を備える。超音波アクチュエータは、被検眼に対して超音波を照射する。超音波アクチュエータは、例えば、ランジュバン型振動子を備える。本実施例のランジュバン型振動子には、開口部（例えば、開口部１０１）が設けられる。断面撮影部は、被検眼の角膜の断面画像を撮影する。断面撮影部は、例えば、ランジュバン型振動子に設けられた開口部を介して被検眼の角膜に撮影光を照射する。これによって、本実施形態の超音波眼圧計は、例えば、ランジュバン型振動子から発生した超音波によって十分に変形させた角膜の断面画像を取得することができる。

なお、断面撮影部は、例えば、ランジュバン型振動子の開口部を介して被検眼の角膜にスリット状の測定光を照射し、角膜の断面画像を撮影するシャインプルーフカメラであってもよい。ランジュバン型振動子の開口部からスリット光を照射することによって、ランジュバン型振動子から発生した超音波によって十分に変形させた角膜の断面画像を容易に撮影することができる。

なお、超音波眼圧計を制御する制御部（例えば、制御部７０）を備えてもよい。制御部は、例えば、超音波アクチュエータ、断面撮影部などを制御する。制御部は、超音波アクチュエータの出力に基づいて断面撮影部のフレームレートを変化させてもよい。これによって、超音波の出力に応じて角膜の変形速度が異なる場合であっても、好適な撮影をおこなうことができる。例えば、角膜の変形速度が速い場合は速いフレームレートで撮影を行うことで角膜の変形を確実に撮影できるようにし、角膜の変形速度が遅い場合は遅いフレームレートで撮影を行うことでデータ量を減らすようにしてもよい。

なお、例えば、超音波による音響放射圧の立ち上がり時間は、空気噴射式に比べて短く、例えば、10msecほどで角膜を所定変形させるほどの圧力に達する。したがって、空気噴射式に比べて、超音波式は角膜が変形する速度が速い。このため、断面撮影部は高速度カメラであってもよい。高速度カメラを用いることによって、超音波眼圧計であっても角膜の変形状態を好適に撮影することができる。この場合、制御部は、断面撮影部のフレームレートを10000fps以上としてもよい。

なお、超音波眼圧計は、角膜の変形状態を検出する変形検出部（例えば、変形検出系２６０）を備えてもよい。この場合、制御部は、変形検出部によって取得された角膜の変形状態に基づいて、角膜のヒステリシスを算出してもよい。また、制御部は、算出したヒステリシスに基づいて被検眼の眼圧を補正してもよい。これによって、より正確な眼圧値を取得することができる。このように、本実施形態の超音波眼圧計は、ランジュバン型振動子の超音波によって角膜を十分に変形させることで、角膜のヒステリシスを好適に算出することができる。

なお、変形検出部は、角膜の変形状態を光学的に検出してもよいし、音響学的に検出してもよい。例えば、変形検出部は、被検眼の角膜に測定光または超音波を照射し、その反射を検出することによって角膜の変形状態を検出してもよい。なお、変形検出部は、断面撮影部であってもよい。

＜実施例＞
以下、本開示に係る実施例について説明する。本実施例の超音波眼圧計は、例えば、超音波を用いて非接触にて被検眼の眼圧を測定する。超音波眼圧計は、例えば、被検眼に超音波を照射したときの被検眼の形状変化または振動等を、光学的または音響的に検出することで眼圧を測定する。例えば、超音波眼圧計は、角膜へパルス波またはバースト波を連続的に照射し、角膜が所定形状に変形したときの超音波の出力情報等に基づいて眼圧を算出する。出力情報とは、例えば、超音波の音圧、音響放射圧、照射時間（例えば、トリガ信号が入力されてからの経過時間）、または周波数等である。なお、被検眼の角膜を変形させる場合、例えば、超音波の音圧、音響放射圧、または音響流等が用いられる。

図１に示すように、超音波眼圧計１は、例えば、基台２と、測定部３と、顔支持部４、駆動部５等を備える。測定部３の内部には後述する超音波アクチュエータ１００、光学ユニット２００等が配置される。顔支持部４は、被検眼の顔を支持する。顔支持部４は、例えば、基台２に設置される。駆動部５は、例えば、アライメントのために基台２に対して測定部３を移動させる。測定部３の内部には、超音波アクチュエータ１００と、光学ユニット２００等が配置される（図２参照）。

＜超音波アクチュエータ＞
超音波アクチュエータ１００は、例えば、超音波を被検眼Ｅに照射する。例えば、超音波アクチュエータ１００は、角膜に対して超音波を照射し、角膜に音響放射圧を発生させる。音響放射圧は、例えば、音波の進む方向に働く力である。本実施例の超音波眼圧計１は、例えば、この音響放射圧を利用して、角膜を変形させる。なお、本実施例の超音波アクチュエータ１００は、円筒状であり、中央の開口部１０１に、後述する光学ユニット２００の光軸Ｏ１が配置される。

本実施例の超音波アクチュエータ１００は、いわゆるランジュバン型振動子である。図３に示すように、超音波アクチュエータ１００は、例えば、超音波素子１１０、電極１２０、マス部材１３０、締付部材１６０等を備える。超音波素子１１０は、超音波を発生させる。超音波素子１１０は、電圧素子（例えば、圧電セラミックス）、または磁歪素子等であってもよい。本実施例の超音波素子１１０はリング状である。例えば、超音波素子１１０は複数の圧電素子が積層されたものでもよい。図４は、図３の領域Ａ１を拡大した図である。本実施例では、図４に示すように、超音波素子１１０は積層された２つの圧電素子（例えば、圧電素子１１１、圧電素子１１２）が用いられる。例えば、２つの圧電素子には、それぞれ電極１２０（電極１２１,電極１２２）が接続される。本実施例の電極１２１,電極１２２は、例えば、リング状である。

マス部材１３０は、例えば、超音波素子１１０を挟む。マス部材１３０は、超音波素子１１０を挟み込むことによって、例えば、超音波素子１１０の引っ張り強度を強くし、強い振動に耐えられるようにする。これによって、高出力の超音波を発生させることができる。マス部材１３０は、例えば、金属ブロックであってもよい。例えば、マス部材１３０は、ソノトロード（ホーン、またはフロントマスともいう）１３１と、バックマス１３２等を備える。

ソノトロード１３１は、超音波素子１１０の前方（被検眼側）に配置されたマス部材である。ソノトロード１３１は、超音波素子１１０によって発生した超音波を伝搬し、増幅させる。本実施例のソノトロード１３１は、中空円筒状（中空円柱状）である。ソノトロード１３１の内円側には、一部に雌ねじ部１３３が形成される。雌ねじ部１３３は、後述する締付部材１６０に形成された雄ねじ部１６１と螺合する。

本実施例のソノトロード１３１は、不均一な厚さを有する中空円筒である。例えば、ソノトロード１３１は、中空円筒の音軸Ｏ１方向（長手方向）に関して外径と内径が変化する形状である。例えば、図３のように、厚肉部１８１と薄肉部１８２を含む凹凸部１８０を備える。

バックマス１３２は、超音波素子１１０の後方に配置されたマス部材である。バックマス１３２は、ソノトロード１３１とともに超音波素子１１０を挟み込む。バックマス１３２は、例えば、円筒状である。バックマス１３２の内円部には、一部に雌ねじ部１３４が形成される。雌ねじ部１３４は、後述する締付部材１６０の雄ねじ部１６１と螺合する。また、バックマス１３２はフランジ部１３５を備える。フランジ部１３５は、装着部４００によって保持される。

締付部材１６０は、例えば、マス部材１３０と、マス部材１３０に挟み込まれる超音波素子１１０と、を締め付ける。締付部材１６０は、例えば、中空ボルトである。締付部材１６０は、例えば、円筒状であり、外円部に雄ねじ部１６１を備える。締付部材１６０の雄ねじ部１６１は、ソノトロード１３１およびバックマス１３２の内側に形成された雌ねじ部１３３，１３４と螺合する。ソノトロード１３１とバックマス１３２は、締付部材１６０によって、互いに引き合う方向に締め付けられる。これによって、ソノトロード１３１とバックマス１３２との間に挟まれた超音波素子１１０が締め付けられ、圧力が負荷される。

なお、超音波アクチュエータ１００は、絶縁部材１７０を備えてもよい。絶縁部材１７０は、例えば、電極１２０または超音波素子１１０などが締付部材１６０に接触することを防ぐ。絶縁部材１７０は、例えば、電極１２０と締付部材１６０との間に配置される。絶縁部材１７０は、例えば、スリーブ状である。

＜光学ユニット＞
光学ユニット２００は、例えば、被検眼の観察、または測定等を行う（図２参照）。光学ユニット２００は、例えば、対物系２１０、正面撮影系２２０、固視標投影系２３０、指標投影系２５０、変形検出系２６０、角膜厚測定系２７０、作動距離検出系２８０、断面撮影系２９０、ダイクロイックミラー２０１、ビームスプリッタ２０２、ビームスプリッタ２０３、ビームスプリッタ２０４等を備える。

対物系２１０は、例えば、光学ユニット２００に測定部３の外からの光を取り込む、または光学ユニット２００からの光を測定部３の外に照射するための光学系である。対物系２１０は、例えば、光学素子を備える。対物系２１０は、光学素子（対物レンズ、リレーレンズなど）を備えてもよい。

照明光学系２４０は、被検眼を照明する。照明光学系２４０は、例えば、被検眼を赤外光によって照明する。照明光学系２４０は、例えば、照明光源２４１を備える。照明光源２４１は、例えば、被検眼の斜め前方に配置される。照明光源２４１は、例えば、赤外光を出射する。照明光学系２４０は、複数の照明光源２４１を備えてもよい。

正面撮影系２２０は、例えば、被検眼の観察画像を撮影する。正面撮影系２２０は、例えば、被検眼の前眼部画像を撮影する。正面撮影系２２０は、例えば、受光レンズ２２１、受光素子２２２等を備える。正面撮影系２２０は、例えば、被検眼によって反射した照明光源２４１からの光を受光する。正面撮影系２２０は、例えば、光軸Ｏ１を中心とする被検眼からの反射光束を受光する。例えば、被検眼からの反射光は、超音波アクチュエータ１００の開口部１０１を通り、対物系２１０、受光レンズ２２１を介して受光素子２２２に受光される。

固視標投影系２３０は、例えば、被検眼に固視標を投影する。固視標投影系２３０は、例えば、視標光源２３１、絞り２３２、投光レンズ２３３、絞り２３４等を備える。視標光源２３１からの光は、光軸Ｏ２に沿って絞り２３２、投光レンズ２３３、絞り２３２等を通り、ダイクロイックミラー２０１によって反射される。ダイクロイックミラー２０１は、例えば、固視標投影系２３０の光軸Ｏ２を光軸Ｏ１と同軸にする。ダイクロイックミラー２０１によって反射された視標光源２３１からの光は、光軸Ｏ１に沿って対物系２１０を通り、被検眼に照射される。固視標投影系２３０の視標が被検者によって固視されることで、被検者の視線が安定する。

指標投影系２５０は、例えば、被検眼に指標を投影する。指標投影系２５０は、被検眼にＸＹアライメント用の指標を投影する。指標投影系２５０は、例えば、指標光源（例えば、赤外光源であってもよい）２５１と、絞り２５２、投光レンズ２５３等を備える。指標光源２５１からの光は、光軸Ｏ３に沿って絞り２５２、投光レンズ２５３を通り、ビームスプリッタ２０２によって反射される。ビームスプリッタ２０２は、例えば、指標投影系２５０の光軸Ｏ３を光軸Ｏ１と同軸にする。ビームスプリッタ２０２によって反射された指標光源２５１の光は、光軸Ｏ１に沿って対物系２１０を通り、被検眼に照射される。被検眼に照射された指標光源２５１の光は、被検眼によって反射され、再び光軸Ｏ１に沿って対物系２１０と受光レンズ２２１等を通り、受光素子２２２によって受光される。受光素子によって受光された指標は、例えば、ＸＹアライメントに利用される。この場合、例えば、指標投影系２５０および正面撮影系２２０は、ＸＹアライメント検出手段として機能する。

変形検出系２６０は、例えば、被検眼の角膜の変形状態を検出する。変形検出系２６０は、例えば、受光レンズ２６１、絞り２６２、受光素子２６３等を備える。変形検出系２６０は、例えば、受光素子２６３によって受光された角膜反射光に基づいて、角膜の変形状態を検出してもよい。例えば、変形検出系２６０は、指標光源２５１からの光が被検眼の角膜によって反射した光を受光素子２６３で受光することによって角膜の変形を検出してもよい。例えば、角膜反射光は、光軸Ｏ１に沿って対物系２１０を通り、ビームスプリッタ２０２、ビームスプリッタ２０３によって反射される。そして、角膜反射光は、光軸Ｏ４に沿って受光レンズ２６１および絞り２６２を通過し、受光素子２６３によって受光される。

変形検出系２６０は、例えば、受光素子２３６の受光信号の大きさに基づいて角膜の変形状態を検出してもよい。例えば、変形検出系２６０は、受光素子２３６の受光量が最大となったときに角膜が圧平状態になったことを検出してもよい。この場合、例えば、変形検出系２６０は、被検眼の角膜が圧平状態になったときに受光量が最大となるように設定される。

角膜厚測定系２７０は、例えば、被検眼の角膜厚を測定する。角膜厚測定系２７０は、例えば、光源２７１と、投光レンズ２７２と、絞り２７３と、受光レンズ２７４と、受光素子２７５等を備えてもよい。光源２７１からの光は、例えば、光軸Ｏ５に沿って投光レンズ２７２、絞り２７３を通り、被検眼に照射される。そして、被検眼によって反射された反射光は、光軸Ｏ６に沿って受光レンズ２７４によって集光され、受光素子２７５によって受光される。

作動距離検出系２８０は、例えば、Ｚ方向のアライメント状態を検出する。作動距離検出系２８０は、例えば、受光素子２８１を備える。作動距離検出系２８０は、例えば、角膜からの反射光を検出することによって、Ｚ方向のアライメント状態を検出してもよい。例えば、作動距離検出系２８０は、光源２７１からの光が被検眼の角膜によって反射した反射光を受光してもよい。この場合、作動距離検出系２８０は、例えば、光源２７１からの光が被検眼の角膜によって反射してできた輝点を受光してもよい。このように、光源２７１は、作動距離検出用の光源として兼用されてもよい。例えば、角膜によって反射した光源２７１からの光は、光軸Ｏ６に沿ってビームスプリッタ２０４によって反射され、受光素子２８１によって受光される。

＜断面撮影系＞
断面撮影系２９０は、被検眼の角膜断面画像を撮影する。断面撮影系２９０によって撮影された角膜断面画像は、例えば、角膜の変形状態などの確認などに用いられる。断面撮影系２９０は、例えば、投影系２９０ａと、撮像系２９０ｂ（図５参照）とを備える。投影系２９０ａは、例えば、超音波アクチュエータ１００の開口部１０１を介して被検眼に向けて撮影光を投影する。撮像系２９０ｂは、例えば、投影系２９０ａによって角膜に投影された反射光を受光して角膜断面画像を撮像する。

投影系２９０ａは、例えば、被検眼に向けてスリット光を投影するものであり、角膜断面撮影用の光源２９１、集光レンズ２９２、左右方向に長手方向を持つスリット板２９３、投影レンズ２９４、ダイクロイックミラー２９５を備え、ビームスプリッタ２０１、対物系２１０は他の光学系と兼用される。この場合、ダイクロイックミラー２９５は、光源２９１からの光を反射して固指標投影用の視標光源２３１からの光を透過する波長特性を有し、固視標投影系２３０と投影系２９０ａを同軸にする。また、スリット板２９３は、被検眼の前眼部と共役な位置（例えば、角膜頂点付近）に配置される。スリット板２９３としては、ガラス板の一部にスリット開口が形成され、スリット開口の周辺に光源２９１からの光を遮光するコーティングが施されたものでもよいし、光源２９１からの光を遮光するコーティングが施された金属板にスリット開口が形成されたものでもよい。また、光源２９１に使用する光源としては、例えば、中心波長がλ＝４７０ｎｍであって、λ＝４６０～４９０ｎｍの波長領域の光（青色光）を発する可視光源を用いることが考えられる。また、投影レンズ２９４及び対物系２１０は、光源２９１と超音波アクチュエータ１００との間に配置され、光源２９１から発せられた光を前眼部上に集光させる集光光学系として用いられる。

図５は、角膜断面撮像用の撮像系２９０ｂを示した概略光学図である。撮像系２９０ｂは、被検眼で反射した撮影光を撮像素子２９７に導く撮像レンズ２９６、被検眼の角膜断面像を撮像する二次元撮像素子２９７を備え、前眼部に投影されたスリット板２９３による投影断面をシャインプルークの原理に基づいて撮影することにより角膜断面像（前眼部断面像）を撮影する構成となっている。すなわち、投影系２９０ａによる投影像の光断面、撮像レンズ２９６の主平面及び二次元撮像素子２９７の撮像面の延長面が１本の交線（一軸）で交わるような光学配置となっている。なお、撮像系２９０ｂは、超音波アクチュエータ１００の下方に設けられており、鼻によって撮影光がけられるのを回避できる構成となっている。

光源２９１から出射された光束は、集光レンズ２９２によって集光され、スリット２９３を背後から照明する。このとき、スリット板２９３のスリット開口を通過する光束が左右方向に長手方向を持つスリット光となる。スリット板２９３により形成されたスリット光は、投影レンズ２９４によって平行光束とされ、ダイクロイックミラー２９５により固視標投影光学系２３０と同軸にされた後、ビームスプリッタ２０１にて反射される。そして、対物系２１０によって収束された後、超音波アクチュエータ１００の内側の中空部分を通過した光束は、被検眼の前眼部に集光される。これによって、超音波アクチュエータ１００の内部を通過したスリット光によって、被検眼の前眼部にスリット断面像が形成される。

＜検出部＞
検出部５００は、例えば、超音波アクチュエータ１００の出力を検出する。検出部５００は、例えば、超音波センサ、変位センサ、圧力センサ等のセンサである。超音波センサは、超音波アクチュエータ１００から発生した超音波を検出する。変位センサは、超音波アクチュエータ１００の変位を検出する。変位センサは、変位を継続的に検出することによって、超音波アクチュエータ１００が超音波を発生させるときの振動を検出してもよい。

図２に示すように、検出部５００は、超音波の照射経路Ａの外に配置される。照射経路Ａは、例えば、超音波アクチュエータ１００の前面Ｆと、超音波の照射目標Ｔｉを結ぶ領域である。検出部５００は、例えば、超音波アクチュエータ１００の側方または後方などに配置される。本実施例のように、検出部５００が側方に配置される場合、正面撮影系２２０での被検眼の観察を行い易い。検出部５００として超音波センサが用いられる場合、検出部５００は、超音波アクチュエータ１００の側方または後方から漏れる超音波を検出する。検出部５００として変位センサが用いられる場合、検出部５００は、超音波アクチュエータ１００の側方または後方から超音波アクチュエータ１００の変位を検出する。変位センサは、例えば、超音波アクチュエータ１００にレーザ光を照射し、反射したレーザ光に基づいて超音波アクチュエータ１００の変位を検出する。検出部５００によって検出された検出信号は、制御部に送られる。

＜制御部＞
図６を用いて、制御系の構成について説明する。制御部７０は、例えば、装置全体の制御、測定値の演算処理等を行う。制御部７０は、例えば、一般的なＣＰＵ（Central Processing Unit）７１、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３等で実現される。ＲＯＭ７２には、超音波眼圧計１の動作を制御するための各種プログラム、初期値等が記憶されている。ＲＡＭ７３は、各種情報を一時的に記憶する。なお、制御部７０は、１つの制御部または複数の制御部（つまり、複数のプロセッサ）によって構成されてもよい。制御部７０は、例えば、駆動部５、記憶部７４、表示部７５、操作部７６、超音波アクチュエータ１００、光学ユニット２００、検出部５００等と接続されてもよい。

記憶部７４は、電源の供給が遮断されても記憶内容を保持できる非一過性の記憶媒体である。例えば、ハードディスクドライブ、フラッシュＲＯＭ、着脱可能なＵＳＢメモリ等を記憶部７４として使用することができる。

表示部７５は、例えば、被検眼の測定結果を表示する。表示部７５は、タッチパネル機能を備えてもよい。

操作部７６は、検者による各種操作指示を受け付ける。操作部７６は、入力された操作指示に応じた操作信号を制御部７０に出力する。操作部７６には、例えば、タッチパネル、マウス、ジョイスティック、キーボード等の少なくともいずれかのユーザーインターフェイスを用いればよい。なお、表示部７５がタッチパネルである場合、表示部７５は、操作部７６として機能してもよい。

＜測定動作＞
以上のような構成を備える装置の制御動作について説明する。まず、制御部７０は、顔支持部４に顔を支持された被検者の被検眼に対する超音波眼圧計１のアライメントを行う。例えば、制御部７０は、受光素子２２２によって取得される正面画像から指標投影系２５０による輝点を検出し、輝点の位置が所定の位置になるように駆動部５を駆動させる。もちろん、検者は、表示部７５を見ながら、操作部７６等を用いて被検眼に対するアライメントを手動で行ってもよい。制御部７０は、駆動部５を駆動させると、前眼部画像の輝点の位置が所定の位置であるか否かによってアライメントの適否を判定する。

被検眼Ｅに対するアライメント完了後、制御部７０は、角膜厚測定系２７０によって角膜厚を測定する。例えば、制御部７０は、受光素子２７５によって受光された受光信号に基づいて角膜厚を算出する。例えば、制御部７０は、受光信号に基づいて、角膜表面の反射光によるピーク値と、角膜裏面の反射光のピーク値との位置関係から角膜厚を求めてもよい。制御部７０は、例えば、求めた角膜厚を記憶部７４等に記憶させる。

続いて制御部７０は、超音波アクチュエータ１００を用いて被検眼の眼圧を測定する。例えば、制御部７０は、超音波素子１１０に電圧を印加し、被検眼Ｅに超音波を照射する。また、制御部７０は、断面撮影系によって角膜断面の動画撮影を開始する。超音波アクチュエータ１００から照射された超音波によって被検眼の角膜に音響放射圧が発生すると、角膜が変形する。制御部７０は、変形検出系２６０によって角膜の変形状態を検出する。例えば、制御部７０は、受光素子２６３の受光信号に基づいて角膜が所定形状（圧平状態または扁平状態）に変形したことを検出する。音響放射圧は徐々に強まり、角膜が平坦（圧平状態）になる。このとき、変形検出系２６０の信号が最大になり、制御部７０は角膜が圧平状態になったと判定する。

音響放射圧がさらに強まると、角膜が陥没する。このとき、変形検出系２６０の受光信号は弱まる。制御部７０は超音波の照射を徐々に弱め、停止させる。すると、角膜が陥没状態から圧平状態に戻る。このとき、再度、受光信号が最大となる。その後、角膜が元の形状に戻るにつれて、変形検出系２６０の受光信号も弱くなる。

制御部７０は、例えば、被検眼の角膜が所定形状に変形したときの音響放射圧に基づいて被検眼の眼圧を算出する。被検眼に加わる音響放射圧は超音波の照射時間と相関があり、超音波の照射時間が長くなるにつれて大きくなる。したがって、制御部７０は、超音波の照射時間に基づいて、角膜が所定形状に変形したときの音響放射圧を求める。角膜が所定形状に変形するときの音響放射圧と、被検眼の眼圧との関係は、予め実験等によって求められ、記憶部７４等に記憶される。制御部７０は、角膜が所定形状に変形したときの音響放射圧と、記憶部７４に記憶された関係に基づいて被検眼の眼圧を決定する。

なお、断面撮影系２９０は、角膜が変形する様子を高速で撮影している。図７（ａ）～（ｇ）は、断面撮影系２９０によって撮影された断面画像の例である。例えば、図７（ａ）は角膜変形前の断面画像、図７（ｂ）は角膜変形開始後の断面画像、図７（ｃ）は角膜圧平状態の断面画像、図７（ｄ）は角膜陥没状態の断面画像、図７（ｅ）は角膜圧平状態に戻ったときの断面画像、図７（ｆ）は角膜が元の形状に戻る途中の断面画像、図７（ｇ）は角膜が元の形状に戻ったときの断面画像である。超音波によって角膜を変形させる場合、従来の空気噴射式眼圧計によって空気を噴出するときよりも角膜に生じる圧力の立ち上がりが早い。例えば、空気を噴出するときに圧力が最大になるまでの時間は25msec程度であるが、超音波による音響放射圧が最大になるまでの時間は、例えば、10msec以下である。このため、角膜の変形速度も速くなる。そこで、本実施例のように、断面撮影系２９０として高速度カメラを用いることによって、被検眼の変形状態をより詳細に撮影できる。例えば、断面撮影系２９０は、角膜が圧平状態となったときの様子を撮影し易い。断面撮影系２９０のフレームレートとしては、例えば、10000fps以上が好ましい。

なお、制御部７０は、超音波の出力に応じて断面撮影系２９０のフレームレートを変更してもよい。例えば、超音波の出力が大きいほど、断面撮影系２９０のフレームレートを大きくしてもよい。超音波の出力を大きくすると、角膜に生じる音響放射圧の立ち上がりが急峻になり、角膜の変形速度も大きくなる。したがって、制御部７０は、角膜の形状変化を的確に撮影できるように、断面撮影系２９０のフレームレートを大きくしてもよい。

以上のように、本実施例の超音波眼圧計１は、ランジュバン型振動子の超音波によって十分に変形させた角膜を断面撮影系２９０によって撮影することによって、空気を噴射させるよりも不快感を与えることなく、角膜の変形状態を好適に観察することができる。また、断面撮影系２９０として高速度カメラを用いることによって、超音波によって瞬時に変形された角膜の様子を適正に撮影することができる。

なお、制御部７０は、断面撮影系２９０によって撮影された角膜の断面画像に基づいて、超音波アクチュエータ１００の出力を制御してもよい。例えば、制御部７０は、角膜の断面画像を解析することによって角膜が圧平状態になったと判定した場合に、超音波アクチュエータの出力を停止させてもよい。これによって、制御部７０は、被検眼に不要な超音波を照射することを抑制できる。

＜ヒステリシスの算出＞
なお、制御部７０は、ランジュバン型振動子の超音波によって十分に変形させることによって、角膜のヒステリシスを算出してもよい。ヒステリシスは、例えば、角膜の剛性を示す指標として用いられる。例えば、制御部７０は超音波によって角膜を変形させたときの変形検出系２６０の受光信号に基づいて、角膜のヒステリシスを算出してもよい。例えば、図８に示すような変形検出系２６０の受光信号Ｓｇにおいて、角膜が通常形状から圧平状態になり信号強度が極大となる時間ｔ_１と、角膜が陥没した状態から圧平状態まで戻り信号強度が再び極大となる時間ｔ_２との時間間隔を時間Ｔとする。また、圧平状態での信号強度Ｖ_１と、最も変形（陥没）した状態での信号強度Ｖ_２との差を強度差Ｖとする。制御部７０は、これらのパラメータに基づいて角膜のヒステリシスを求めてもよい。例えば、制御部７０は、時間Ｔ、強度差Ｖなどをヒステリシスとして求めてもよいし、Ｖ／Ｔで求められる角膜分離率（角膜からの反射の分離割合）に基づいてヒステリシスを求めてもよい。また、例えば、制御部７０は、時間ｔ_１に対する時間Ｔ、または強度差Ｖなどをヒステリシスとして求めてもよい。

なお、ヒステリシスの求め方は、上記の方法に限らない。例えば、制御部７０は、変形検出系２６０の受光信号Ｓｇの時間的な変化から角膜のヒステリシスを算出してもよい。例えば、角膜が変形し始めたときから元の形状に戻るまでの時間、角膜が変形し始めたときから最も変形するまでの時間、または角膜が最も変形してから元の形状に戻るまでの時間などをヒステリシスとして求めてもよい。また、制御部７０は、角膜が変形し始めたときから最も変形するまでの信号強度の傾き、または角膜が最も変形したときから元の形状に戻るまでの信号強度の傾きなどをヒステリシスとして求めてもよい。制御部７０は、例えば、角膜の時間的な変形状態を示す指標の一つとしてヒステリシスを求めてもよい。

また、例えば、図８の音響放射圧Ｐのグラフにおいて、制御部７０は、時間ｔ_１における音響放射圧Ｐ_１と、時間ｔ_２における音響放射圧Ｐ_２との圧力差Ｄをヒステリシスとして求めてもよい。制御部７０は、例えば、算出したヒステリシスを用いて眼圧を補正してもよい。例えば、ヒステリシスのパラメータが角膜の剛性が低いときの値であった場合、眼圧を高く補正してもよい。

なお、断面撮影系２９０は、変形検出系２６０、角膜厚測定系２７０、および作動距離検出系２８０の少なくともいずれかとして機能してもよい。例えば、制御部７０は、断面撮影系２９０によって撮影された断面画像に基づいて角膜の変形状態を検出してもよいし、角膜厚を測定してもよいし、作動距離を検出してもよい。この場合、変形検出系２６０、角膜厚測定系２７０、および作動距離検出系２８０の少なくともいずれかの構成を省略してもよい。なお、断面撮影系２９０によって撮影された角膜断面画像を解析することによって、角膜ヒステリシスを算出してもよい。例えば、角膜断面画像を解析して得られた角膜頂点の位置変化、移動速度などに基づいてヒステリシスを算出してもよい。

なお、眼圧の算出方法は、上記に限らず、種々の方法が用いられてもよい。例えば、制御部７０は、変形検出系２６０によって角膜の変形量を求め、変形量に換算係数を掛けることによって眼圧を求めてもよい。また、制御部７０は、例えば、被検眼の角膜厚に応じて算出した眼圧値を補正してもよい。

なお、制御部７０は、被検眼によって反射した超音波に基づいて眼圧を測定してもよい。例えば、被検眼によって反射した超音波の特性変化に基づいて眼圧を測定してもよいし、被検眼によって反射した超音波から角膜の変形量を取得し、その変形量に基づいて眼圧を測定してもよい。

なお、断面撮影系２９０は、光干渉断層計（Optical Coherence Tomography：ＯＣＴ）であってもよい。ＯＣＴは、例えば、光源、光分割部、走査部、受光素子などを備える。光分割部は、光源からの光を測定光と参照光とに分割する。走査部は、測定光を被検眼上で走査させる。受光素子は、被検眼で反射された測定光と、参照光とが合成された光を受光する。ＯＣＴは、受光素子の受光信号に基づいて被検眼の断層画像を取得する。

１超音波眼圧計
２基台
３測定部
７０制御部
１００超音波アクチュエータ
１０１開口部
２００光学ユニット
２９０断面撮影系

Claims

超音波を用いて被検眼の眼圧を測定する超音波眼圧計であって、
開口部が設けられたランジュバン型振動子を有し、被検眼に対して超音波を照射する超音波アクチュエータと、
前記開口部を介して前記被検眼の角膜に撮影光を照射し、前記角膜の断面画像を撮影する断面撮影手段と、
を備えることを特徴とする超音波眼圧計。
前記断面撮影手段は、前記開口部を介して前記被検眼の角膜にスリット状の撮影光を照射し、前記角膜の断面画像を撮影するシャインプルーフカメラであることを特徴とする請求項１の超音波眼圧計。
前記超音波眼圧計を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記超音波アクチュエータの出力に基づいて前記断面撮影手段のフレームレートを変化させることを特徴とする請求項１または２の超音波眼圧計。
前記断面撮影手段のフレームレートは10000fps以上であることを特徴とする請求項１～３のいずれかの超音波眼圧計。
前記角膜の変形状態を検出する変形検出手段を備え、
前記変形検出手段によって取得された前記角膜の変形状態に基づいて、前記角膜のヒステリシスを算出し、前記ヒステリシスに基づいて前記被検眼の眼圧を補正することを特徴とする請求項１～４のいずれかの超音波眼圧計。
超音波を用いて被検眼の眼圧を測定する超音波眼圧計であって、
開口部が設けられたランジュバン型振動子を有し、被検眼に対して超音波を照射する超音波アクチュエータと、
前記角膜の変形状態を検出する変形検出手段と、を備え、
前記変形検出手段によって取得された前記角膜の変形状態に基づいて、前記角膜のヒステリシスを算出し、前記ヒステリシスに基づいて前記被検眼の眼圧を補正することを特徴とする超音波眼圧計。