JPH02261438A - 角膜計測用超音波探触子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は眼科計測装置、とくに超音波によって角膜の形
状および角膜の厚み分布を測定する角膜計測用超音波探
触子に関するものである。

［従来の技術］ 従来より、白内障手術で眼内レンズ挿入のために角膜形
状の測定が行なわれてきたが、近年、術後経過をみるた
めに角膜厚みの測定ら行なわれるようになってきた。ま
た、最近ではラジアルケラトトミーと称する近視眼を矯
正する手術に角膜形状と角膜厚みの分布の正確な測定が
必要とされるようになってきた。

従来は、角膜形状はケラトメータと称する光学式角膜形
状Ｃｊ定装置（特開昭６２−６４３３１号公報）で測定
され、角膜厚みは光学式または超音波式の角膜厚み測定
装置で別々に測定していた。しかしながら、従来の超音
波式角膜厚み測定装置の探触子は、単一の超音波振動子
を内蔵した直径が約１　、５　ｍｔａと細い先端部で構
成されており、角膜、１：を移動させて角膜の厚み分布
を測定している。なお、最近前述のような単一振動子か
らなる角膜厚み制定探触子の改善もなされており、複数
の振動子を備えた角膜厚み測定用超音波探触子（特開昭
０２−ＩＨ７５０号公報、特開昭６２〜１００７４９号
公報）も提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら従来の技術には以下のような欠点がある。

同一の角膜の形態を調べるのに角膜形状は角膜形状測定
装置で角膜厚みは角膜厚み測定装置で各々の測定装置で
別々の測定僅作を行なわなければならないという不便さ
があった。

また、従来の角膜厚み測定装置用探触子は先端が細いた
め角膜に傷をっけたり、厚み分布の位置精度が悪いとい
う欠点があった。なお、改善された複数個の振動子を備
えた角膜厚みの分布測定用探触子であっても曲面に振動
子を配置しなければならず、そのため位置精度を出すこ
とが容易でないという欠点がある。また、音響レンズを
配置していないため超音波の収集効果がなく測定精度お
よび７１ｐ１定感度が劣るという欠点もある。なお探触
子先端が角膜に接触する構造になっているため角膜への
圧迫による湾曲が生じ角膜の正確な形状は測定できない
という問題もある。

本発明は叙上の事情に鑑み、角膜の形状と角膜の厚みを
同一の超音波探触子で同時に測定でき、さらに測定位置
精度および超音波感度が良好で、しかも容易に製造可能
な角膜計測用超音波探触子を提供することを目的とする
。

［課題を解決するための手段］ 本発明の超音波探触子は、同一平面上に配列された１す
数の超音波振動子と凸面音響レンズと音響伝搬媒体と筐
体とからなる角膜計測用超音波探触子であって、前記凸
面音響レンズは前記！ｆｉ音波振動子群の上面に形成さ
れており、前記音響媒体は前記凸面音響レンズ上に形成
されており、前記超音波振動子と前記凸面音響レンズと
前記音響媒体とは前記筐体で保持されており、前記音響
媒体の音速は前記凸面音響レンズより速い材１）からな
り、前記音響媒体の被検眼側が前記凸面音響レンズと当
該音響媒体で構成される焦点を中心とした曲率の凹面に
形成されていることを特徴とする。

［作　用コ 本発明において、測定は複数の振動子を順番に駆動させ
ることによりなされ、具体的には任への単一の振動子が
発せられた超音波は凸面レンズにより屈折され媒体の凹
面開口部の法線方向へ出射され角膜からのエコーの時間
差により距離を測定するものである。

この場合、媒体凹面部からのエコーを起点とし凹面曲率
を所定の値に設定することにより凹面エコーと角膜エコ
ーの時間差測定により角膜の位置を算出することができ
る。同時に角膜の厚さも測定される。

このようにして順次複数個の振動子を駆動することによ
り角膜の形状と厚みがＪｉｌ＋定され計算処理により角
膜形状と厚みが平面的あるいは立体的に表示されること
を可能とした。

さらに、振動子は同一平面上に配列されていることによ
りその位置精度はよく、接眼部が直接角膜と接触してい
ないため不要の圧迫がなく、操作も複数個の振動子を瞬
時短時間で駆動送受できるため容易である。

なお、送受超音波感度は平面上の振動子を凸面レンズで
ビーム収集をかねて媒体開口端凹面部に縮小しているた
め超音波ビームを細くでき感度を高めることができる。

なお媒体凹面部が２次的なレンズとなっておりスコピゾ
ル等の音響媒体より遅い音速の流動体で充填することに
よりビームの拡散を除去でき、角膜上へのビームスポッ
ト面積も小さくでき測定精度、感度とも良好ならしめる
ことができる。

［実施例］ さらに本発明を実施例により詳細に説明する。

第１図は被検体眼球の（Ｋ））の角膜（７）に本発明の
探触子（１）を当てた状態を示す断面図である。（２）
は平面状に複数個配列した超音波振動子（たとえば、圧
電セラミック製）であり、（３）は振動子（２）　Ｊ：
に貼り合わせた凸面レンズ（例えばシリコンゴムあるい
はグリセリン等、ただしそれらの流動体でもよい）であ
り、（４）は凸面レンズ（３）に貼り合わせた音響媒体
（たとえば、ＰＭＭ＾樹脂）であり、その開口部（４ａ
）は凹面に形成されている。（５）は音響媒体（４）に
取付けられた筐体である。

媒体凹面部（４ａ）は第１図に示すように角膜（７）と
は間隔を設けて対向している。角膜（刀との接触媒質（
６）はスコピゾル等を使用し媒体凹面部（４ａ）と角膜
（７）間に充填される。

前述の構造の超音波探触子（１）の任意の単一振動子（
′２Ｊから発せられる超音波（９）は凸面レンズ曲率（
Ｒ）と凸面レンズ音速（Ｖ、）と音響媒体（４）の音速
（Ｖ８）の違いにより焦点（Ｆ）に、以下の式により収
束される。　Ｆ、、　　　−Ｒ１−ｖＢ／ｖＬ 本実施例の場合、シリコンゴムの凸面レンズ（３）の曲
率Ｒを４０市、その音速ｖＬを９００ｍ／ｓｅｃとし、
音響媒体（４）であるＰＭＭＡの音速ＶＢを２７００ｍ
／Ｓ８ｅとした。集魚距離Ｆは式により２０１ＩＩ１１
となる。

媒体凹面部（４ａ）の曲率は焦点（Ｆ）と同心にｌＯｍ
＋ｓとした。そのように設定された探触子は、任意の振
動子（２）から射出される超音波（９）は全て媒体凹面
部（４ａ〉の法線を通り焦点（Ｆ）に収束される。

なお角膜（７）との距離は筐体（５）により焦点（Ｐ）
と同心に３１程度の間隔を設けている。

このようにすると、各振動子（２）からの超音波（９）
は凹面開口部（４ａ）に寸法的に１７２に縮小されると
共にビーム面積を１／２に収束されて見かけ上凹面開口
部（４ａ）からの超音波（９）として角膜（７）に照射
される。

さらに開口凹面部（４ａ）は単一ビーム（９）にとって
凹面レンズとなっており、したがってビームは収束され
ており発散することはないので、角膜（７）からのエコ
ーが強く感度が高くなる。

なお、角膜（７）の直径は通常７市〜１０１程度であり
、開口凹面部（４ａ）と角膜（７）との距離が３　ｍｍ
程度あるので圧迫により角膜が変形することはないので
、精度よく測定ができる。

第２図は単一振動子での超音波エコー波であり横軸に時
間（１）、縦軸に強度をとったものである。＋ａ）は媒
体凹面部（４ａ）からのエコーで測定の起点となり、（
ｂ）は角膜（７）前面からのエコーであり、ＦＣ＞は角
膜（′７）後面からのエコーである。

ここで起点の位置はあらかじめ定められており、（ωと
＋ｂ＋との時間差より角膜（７）の所定の位置が計算さ
れ測定される。さらに山）と（Ｃ）との時間差により角
膜（７）の厚さが測定される。このように順次各県動子
（２）を駆動させ同様な測定をすることにより角膜（７
）の形状とその厚み分布が精度よく容易にｐ］定するこ
とができる。

第２図は本発明の同一表面上にマトリックス状に配列し
た超音波振動子部（２）からなる探触子（１）でありマ
トリックス的に順次駆動して角膜（７）の形状と厚み分
布を測定するものである。

第４図は本発明の同一平面上に円盤状単一振動子（２）
を２次元的に多数個細密充填して配列した超音波探触子
（１）であり各振動子（２）を独立に順次駆動して角膜
（′７）の形状と厚み分布を測定するものである。第５
図は本発明の異なる超音波探触子（１）であり、従来の
光学式ケラトメータとほぼ同じ角膜上のポイントを測定
可能としたものであり、第１図の構成および寸法で作ら
れ角膜上にほぼ３　ｍｍ径周辺と中心部の角膜形状と厚
みを測定可能としたものである。

［発明の効果コ 本発明によれば角膜側開口部を凹面とし、さらに角膜と
非接触と超音波エコーの起点とすることにより角膜の形
状および角膜厚み分布を同一探触子で同時にａｌｌ＋定
することを可能とした。

なお、単一凸面レンズを配置することにより各振動子の
超音波を圧縮し、ビームを収束し強度を強くしたことに
より測定感度および測定精度を向上した。

さらに同一平面上に複数個の振動子を配列したことによ
り素子間寸法精度は良好であり測定寸法精度を向上した
。また、操作も容易であり、簡単な構成でつくれるので
工業的価値は大であることは明らかである。なお、本発
明は被検体を角膜と設定したが、これに限るものではな
く、他の形状測定、例えばコンタクトレンズ形状厚み測
定用探触子としても使えることは明らかである。

明の探触子の例である。

（図面の主要符号） （１）：超音波探触子 （２）：超音波振動子 （３）：凸面音響レンズ （４）：音響媒体 （５）：筐　体 （６）：接触媒質

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超音波探触子における、被検眼に接触
した状態を示す断面図、第２図は超音波受信エコーパル
スの時間的変化を示すグラフ、第３図はマトリックス型
振動子配列の本発明の探触子、第４図は多素子振動子配
列の本発才　３ ′７４ 才２回 才５回 手続補正書 （方式） ％式％ ２発明の名称 角膜計測用超音波探触子 ３補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住゛　所　　愛知県名古屋市西区則武新町二丁目１１番
３３号６補正の対象 （１）　　明細書の「図面の簡単な説明」の欄７補正の
内容 （１）　　明細書１２頁１行の「の例である」を「、第
５図は本発明の他の探触子をそれぞれ示す説明図である
」と補正する。 以　　上 ばか２名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　同一平面上に配列された複数の超音波振動子と凸面
   音響レンズと音響伝搬媒体と筐体とからなる角膜計測用
   超音波探触子であって、前記凸面音響レンズは前記超音
   波振動子群の上面に形成されており、前記音響媒体は前
   記凸面音響レンズ上に形成されており、前記超音波振動
   子と前記凸面音響レンズと前記音響媒体とは前記筐体で
   保持されており、前記音響媒体の音速は前記凸面音響レ
   ンズより速い材料からなり、前記音響媒体の被検眼側が
   前記凸面音響レンズと当該音響媒体で構成される焦点を
   中心とした曲率の凹面に形成されていることを特徴とす
   る角膜計測用超音波探触子。 ２　前記焦点Ｆは、前記凸面音響レンズの曲率Ｒと前記
   凸面音響レンズの音速Ｖ＿Ｌと前記音響媒体の音速Ｖ＿
   Ｂとで次の関係式 Ｆ＝［−Ｒ／（１−Ｖ＿Ｂ／Ｖ＿Ｌ）］で計算設定され
   、前記音響媒体の被検眼部凹面の曲率は前記焦点Ｆを中
   心に設定されていることを特徴とする角膜計測用超音波
   探触子。