JPS62122632A - 電子眼圧計 - 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】 発明の背景 眼内圧の測定は眼科医及びその他の眼科専門家が行なう
重要な検査の１つである。眼内圧の測定は、（ａ）緑内
障小者又は緑内障にかかつている恐れのある患者を発見
するための一般眼科検診のきまった項目として行なわれ
る場合と、（ｂ）患者の緑内障及び眼圧亢進の進行及び
治療効果を調べるために行なわれる場合とがある。

最初の眼圧計は１９２６年に開発されンエツツ（Ｓｃｈ
ｉｏｔｚ）眼圧計と指称される。この簡単な器具は錘の
ついたプランジャを使用し、このプランジャを下降させ
て麻酔をかけた眼を抑圧する。指示計の振れの量が眼内
圧に比例する。しかし乍ら、これは強膜の剛性にも敏感
なので測定値が不正確になり易い。眼内圧は補助表を用
いた間接値として得られる。多少使用し難（不正確なこ
の器具は旧式の眼科医及び一般的な健康診断て現在ても
広く使用されている。

圧平方法を用いて眼内圧を測定するボルドマン（Ｇｏｌ
ｄｍａｎ）圧平眼圧計は１９５７年に開発された。既知
の直径のガラスプレートに麻酔した角膜を偏平に押圧し
、器具の頭部と角膜との間で涙の薄膜のメニスカスを生
じさせる。この方法は強膜の剛性に対する感受性が小さ
い。しかし乍ら、Ｇｏｌｄｍａｎ眼圧計を用いるときに
は手動測定が正確にできるように眼圧計をスリットラン
プ顕微鏡に取り付ける必要がある。

Ｐｅｒｋｉｎｓ眼圧計はＧｏｌｄｍａｎ眼圧計を携帯用
に改良した公知の眼圧計であり、同様の圧平技術を使用
する手持ちデバイスである。しかし乍ら、この器具は極
めて使用し難い。その理由は、検査者の眼が患者の眼の
実質的に数インチ以内の近さになければならないこと、
及び、器具を安定させることが難しいことにある。従っ
て、Ｐｅｒｋｉｎｓ眼圧計は麻酔を使う検査以外にはめ
ったに使用されない。

１９５９年に紹介されたマツケイ／マーク（ＭｃＸ’ａ
ｙ／Ｍａｒｇ）眼圧計は別の技術を使用している。この
器具は手持ちプローブの先端に小型電気ひずみゲー＝４
− ジを組み込んでおり、このプローブは増幅器とストリッ
プチャート記録計と変成器とを内蔵する大形のキャリン
グケースに取付られでいる。これは接触デバイスであり
従って局部麻酔が必要である。

器具の作動によって眼内圧が電圧変化に変換され、一般
には複数の実質的に「合格の」信号を内挿して得られた
ストリップチャートの出力信号が使用者に読取られる。

空気圧眼圧計は１９７５年に紹介された。これは角膜に
軽い風圧（ａｉｒ　ｂｕｒｓｔ）を与え背圧を検出する
。

これが眼内圧に比例する。この器具は特に低圧の範囲で
は不正確である。

Ａ、Ｏ，Ｒｅ１ｃｈｅｒｔによる別の器具は、器具を眼
に接触させる必要がない空気圧平技術を使用している。

角膜を平坦にするために所与の力及び直径の空気吹き付
け（ａｉｒ　ｐｕｆｆ）を使用する。平坦化に必要な力
の量が器具によって検出され、これが眼内圧に比例する
。これは局部麻酔を必要としないので眼科学界でもっと
も普及した装置である。

Ｈａｒｏｌｄ　Ｒｏｓｅ及びＢｒｕｃｅ　５ａｎｄはデ
ジタル続出しを使用する圧平眼圧計を開発した。これは
米国特許第３，７２４，２６３号に記載されている。

前記の種々の器具はいずれも眼内圧に関して信頼できる
測定値を与えるが、携帯性、信頼性、正確度又は市場性
が欠如しており、幾つかの重要な特徴を併せもつ理想的
な器具ではない。従って、眼科専門家及び医学界一般で
は緑内障の診断及び管理に有効な携帯用握り形精密眼圧
計が待望されている。

関連出願 本発明は、Ｄａｖｉｄ　Ａ、Ｗａｌｌａｃｅ　Ｍ、Ｄ、
、５ｔｅｖｅｎ　Ｅ。

Ｆｅ１ｄｏｎ　Ｍ、Ｄ、、Ｇａｒｙ　Ｐ、Ｍｅｚａｃｋ
、Ｄｏｕｇｌａｓ　Ｌ、ＴｈｉｔｉｎｇＰｈ、Ｄ、、Ｗ
ｉｌｌｉａｍ　Ｆ、Ｄａｌｌｙ及び５ｃｏｔｔ　Ａ、Ｋ
ａｒｎｓ名義の同日出願の米国特許出願　゛。

゛　　　に記載の装置に関 連する。該出願は本明細書に包含されるものとする。本
発明はまた、５ｔｅｖｅｎ　Ｅ、Ｆｅ１ｄｏｎ　Ｍ、Ｄ
、及びｈ［）ａｖｉｄ　Ａ、Ｗａｌｌａｃｅ　Ｍ、Ｄ、
名義の同日出願の米国特許出願ｒｓｅｌｉｃｏｎｔａｉ
ｎｅｄ　Ｈａｎｄ−Ｈｅｌｄ　Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　
Ｉｎｓｔ−ｒｕｍｅｎｔ　ｆｏｒ　Ｏｐｈｔｈａｌｍｉ
ｃ　ＵｓｅＪに関連する。該出願も本明細書に含まれる
ものとする。

発明の概要 電子眼圧計は、精密ひずみゲージと３段高利得増幅器と
マイクロプロセッサとを含む。マイクロプロセッサは正
確なデータ収集と制御とを確保すべく増幅回路と高度に
相互作用性である。ひずみゲージの差分出力は第１増幅
段に供給され、ここで単一末端をもつ非差分出力に変換
される。変調搬送信号は増幅回路の第２段及び第３段で
順次増幅され、Ｈ４ｔａｃｈｉ　６３０５マイクロプロ
セツサの内部アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ
によって処理される。マイクロプロセッサは、データ分
析モードのとき搬送信号を収集し処理するために１〜１
０までの論理処理状態を実行する。正確な処理を行うた
めにマイクロプロセッサは信号の差分レベルだけを必要
とし絶対電圧基準レベルを必要としない。測定及び分析
プロセスが開始できる前に増幅器の第２段と第３段とを
帰零する必要がある。即ち、基準に対して安定な増幅基
線の捜出と圧力波形の相対振幅の算出とを実行する。こ
のために、マイクロプロセッサは６０ｍ５の期間をもつ
能動高コンデンサ放電信号を与える。これにより、増幅
器の第２段と第３段との入力の電荷を等化することによ
って増幅回路の第２段と第３段との双方を帰零する。

この中和効果は各増幅段に対する差分入力を等化し、そ
の結果利得が０になり、搬送信号が完全に除去される。

このプロセスでマイクロプロセッサは圧力波形を動的に
処理しつつ必要に応じて基線をリセットし得る。（実質
的に無限の時定数が存在するので）増幅器は結果的にｄ
ｃ結合され、従ってマイクロプロセッサで処理すべ（ｄ
ｃレベル信号が与えられる。従来のａｃ結合増幅回路で
は、複雑な精密自動帰零ハードウェア回路を使用するか
又は器具使用以前にオペレータの手動校正によって帰零
を行なう必要があった。

従って本発明の目的は、眼科専門家及び医学界全体で待
望されているような眼圧亢進及び緑内障の診断及び管理
に有効であり確実で正確な携帯用握り形精密内蔵眼圧計
を提供することである。

好適具体例 眼圧計は筆記用ペンと同じ握り方で容易に握れる外形の
ハウジングから成る。器具の先端は固体状態加圧変換素
子である。器具の別の機能素子として作動ボタン、液晶
ディスプレイ、リセットボタン及び着脱自在なバッテリ
カバーがある。作動ボタンは、器具の背面前部の使用者
の人さし指先端に極めて近接する場所に配置されている
。

測定変換器は固相感圧素子であり眼内圧変化に伴って電
圧変化を生じる。変換器を角膜と静かに接触させると、
生じた電気波形がデジタル信号に変換されマイクロプロ
セッサによって処理される。

マイクロプロセッサは増幅回路と高度に相互作用性であ
り、正確なデータ収集と制御とを確保する。

マイクロプロセッサは読取りの妥当性を判断するために
、波形の勾配及び輪郭の如き多数の判定基準を使用し、
平均眼内圧を信頼性の概数値と共１こ算出する。次に平
均圧力値と信頼性とが液晶ディスプレイに読出される。

第１図は、眼圧計２０の斜視図である。眼圧計２０はハ
ウジング２２を有しており、該ハウジングは、使用者が
器具を握って人さし指で作動ボタン２４を抑圧できるよ
うに形成されている。変換器ハウジング２６は角膜から
の圧力指示値を電気インパルスに変換すべく使用される
ひずみゲージを内包する。

変換器ハウジング２６の接触ヘッド２８はゴムの薄膜を
もち、これは、ひずみゲージ３６に取り付けられた中央
ポスト３４（第４図）を被覆する。角膜と間欠的に接触
させて測定を反復した後に、第２図に示す液晶ディスプ
レイ３ｏに圧力が続出される。

第３図は種々の素子を備えた眼圧計２０の平面図である
。バッテリ４ｏは眼圧計の後部に配置されている。バッ
テリ４ｏに隣接してディスプレイ３ｏが配置され、ディ
ｌスプレィ３ｏに隣接してマイクロプロセッサ４２が配
置されている。３段高利得増幅器４６とその基線基準帰
零回路とはマイクロプロセッサの助力の印刷回路板４４
（第４図）の上？こ配置されている。作動ボタン２４は
使用者が操作し易いように器具の前部」二面に配置され
ている。

第９Ａ図によれば、変換器は接触ヘッド２８と内部アセ
ンブリ２９とを含む。接触ヘッド２８は２つの素子、即
ちベース４８と中央ポスト３４とを含む。中央ホスト３
４ハヘース４８と同一平面に存在するがベース４８に対
して０．５マイクロメートル程度の高低差があっても測
定値には影響がない。中央ポスト３４は厚さ０．００２
インチ及び直径１．５インチの２つの曲げ部ｔ、Ｉ’３
３．３５に溶接されている。素子の強度を維−１１＝ 持しながら素子を軽量化する多数の空孔３７が設けられ
ている。前部曲げ部材３３は主としてポスト３４を軸合
わせすべく使用される受動部材である。後部曲げ部材３
５は眼内圧の測定に使用される能動素子である。曲げ部
材に４つの小型インピーダンス整合固体状態センサ３９
が装着されており、その２つは応力で変化し残りの２つ
はひずみで変化するように形成されている。回路はＴｈ
ｅａｔｓｔｏｎｅ　ｂｒｉｄｇｅとして形成されている
。必要に応じて平衡抵抗と温度補償抵抗とを回路に付加
し得る。中央ポスト３４に圧力が作用したときにブリッ
ジを作・動させるために２〜６■の電圧が使用される。

この力は曲げ部材に出力電圧に比例した状態変化を生じ
させる。

ポスト３４が予定外の大きい変位を生じないように能動
曲げ部材の後部にストップ４１が配置される。

中央ポストは変換器が「先端下降」から「先端上昇」に
移動するときに測定可能な力を生じる質量をもつ。作動
ボタン２４を迅速に２回連続して押圧することによって
校正を開始する。中央ポスト３４の質量に重力によって
供給される力を示す区間値にまで変換器の電気出力が自
動校正される。記憶された値と校正された値とのずれが
１０％のとき器具は測定モードになることができない。

従って再度の校正が試みられる。

第６図に示すごとく眼圧計２０が眼２１の視軸２３と軸
合わせされると、変換器は角膜表面に対して垂直に位置
合わせされる。不完全接触又は軸からずれた接触のとき
ポストが緩慢な及び／又は適切でない変位を生じる。眼
球に対する眼圧計の圧平か正しいとき、第８図の立ち上
がり９ｏに示すように変換器から電気波形の急な立ち上
がりが生じる。

角膜との接触に必要な圧力以上の圧力が続くと、第８図
にピーク９３で示すように器具自体によって眼内圧が人
為的に上昇する。最適接触のときには変換器先端のベー
スによって生じる角膜の凹みが最小である。この結果、
眼内圧測定方法によって測定される眼内圧に最もよく相
関する電圧の過渡降下９２が小さい。

変換器を角膜から取り外すと圧平波形の鏡像が形成され
、従って他の部分では安定な電圧中に圧平された角膜の
最小値に対応する第２の最小値９４が生じる。次に電圧
は立ち下がり９６で示すように基線まで急激に降下する
。この波形を第８図に示す。従って電圧降下９２と９４
とは実質的に等価で眼内圧と最もよく相関する。

変換器３６の出力電圧はａＣ結合されている。測定毎に
基線がずれることを阻止するために変換器を作動させる
直前にコンデンサを短絡する。次にアナログ電気信号を
マイクロプロセッサ４２によってサンプル抽出率２００
〜３００Ｈｚでデジタル化する。３２個までの連続する
値がマイクロプロセッサ４２のランダムアクセスメモリ
に記憶され分析される。

分析は接触ヘッド２８が眼に接触した時点から開始され
、先ず基線が正しいか、変換器が角膜に対して垂直に接
触及び／又は離間するか、角膜の凹みが最適であるか等
の種々の判定基準が判断される。読取り可能な状態で接
触ヘッド２８が眼に接触する度毎に使用者はマイクロス
ピーカ５０から与えられる短いクリックを聞く。これは
マイクロプロセッサ４２から印刷回路板に装着されたマ
イクロスピーカ５０に送出された一連の電気信号から生
じる。

６回の測定を行った後に読取り可能な眼内圧の測定値全
部が平均化される。この範囲が次に計算される。読取り
が得られたことを示す「信号音」がマイクロプロセッサ
４２からマイクロスピーカ５０への中間周波数出力によ
って与えられる。次に水銀（Ｈｇ）のｍｍで示される平
均眼内圧が液晶ディスプレイ３０に表示される。４つの
表示バー３４Ａ、　３４１３．３４Ｃ及び３４Ｄの１つ
以上が相関分散を示すために点灯される。表示バー３４
Ａは平均の±５％、表示バー３４Ｂは平均の±１０％、
表示バー３４Ｃは平均の±２０％及び表示バー３４Ｄは
平均の±２０％より多い分散の存在を示す。変換器が１
０回押圧されても６つの読取り可能な測定値が得られな
いときはデジタル値は表示されず「信号音」が与えられ
る。第２図に表示バーとディスプレイ３０との関係が示
されている。作動ボタン２４を押圧する度毎にマイクロ
プロセッサ４２が眼内圧を新しく測定する。第６図は点
線２３で示す視軸に沿って患者の眼２１の圧力を測定す
べく使用中の眼圧計２０を示す。

第５図は３段高利得増幅器４６をこれに協働する基線基
準帰零回路とマイクロプロセッサ４２とディスプレイ３
０と共に示す詳細なシステムブロック図である。眼内圧
を電気インパルスに変換するためにひずみゲージ３６（
第４図）が使用される。変換器ハウジング２６の接触ヘ
ッド２８が眼の表面と接触すると、ひずみゲージ３６の
中央ボスト３４が移動し、従ってひずみゲージ３６が装
着されたプレート３５がわずかに湾曲する。これにより
ひずみゲージ３６の抵抗の増減が生じる。ひずみゲージ
はＷｈｅａｔｓｔｏｎｅｂｒｉｄｇ６の抵抗素子の２つ
を形成している。Ｗｈｅａｔ　−５ｔｏｎｅ　ｂｒｉｄ
ｇｅの出力は３段高利得増幅器４６に接続されており、
この増幅器において信号はマイクロプロセッサ４２に人
力されるべく増幅される。次にマイクロプロセッサ４２
は第１０Ａ図から第１０Ｃ図の流れ図に示す順序で３段
高利得増幅器４６からの波形を分析する。第１０Ａ図か
ら第１０Ｃ図の流れ図に示すこの分析中、問題の相対差
分信号を測定するために、ｄｃ酸成分定常偏差又は基線
が第８図に示す圧力波形から減算される必要がある。

第７図は３段高利得増幅器４６をこれに協働する基線基
準帰零回路と共に示す。マイクロプロセッサ論理の状態
１は基準に対する安定な増幅基線の捜出と第８図に示す
圧力波形の相対振幅の算出とを含む。これを行なうため
にマイクロプロセッサ４２は能動の高（コンデンザ放電
）信号をリード７８からアナログスイッチ５８．６０の
制御ライン５４．５６に６０ｍ５間与える。これにより
コンデンサ６６．６８の両側で電荷が等化されて増幅回
路の第２段６２と第３段６４とが帰零される。リード７
１に供給される１、５ｖの基準電圧が存在しこれが第２
増幅段の基準電圧を等化しコンデンサ６６の第２段増幅
側に与えられるのでコンデンサの電荷は中和される。同
様にして、抵抗器７２．７４によって設定された０、４
Ｖがコンデンサ６８の第３段側に直接与えられ、この段
の基準電圧が等化される。この中和効果によって各増幅
段に対する両方の差分入力が等化され、その結果利得が
０になり、搬送信号が完全に除去される。６０ｍ５後に
リード５４．５６のコンデンサ放電信号が終了し、この
結果、マイクロプロセッサ４２によって制御されるアナ
ログスイッチ５８．６０の両方が開く。６０ｍ５の時間
中にマイクロプロセッサ４２は既に受信したデータを処
理する。

この設計の特徴は、マイクロプロセッサが圧力波形を動
的に処理しつつ必要に応じて基線を得るためにコンデン
サ放電制御を使用し得ることである。増幅器６２．６４
は、（実質的に無限の時定数が存在するので）結果的に
ｄｃ結合され、このためマイクロプロセッサ４２には処
理されるべくｄｃレベル信号が与えられる。従来のａｃ
結合増幅回路では複雑な精密自動帰零ハードウェアを使
用するか又は器具使用以前にオペレータの手動校正によ
って帰零を行う必要があった。

作動スイッチが２０秒間押圧されないと、電力の節約及
びバッテリの寿命維持とのためにマイクロプロセッサ４
２と変換素子とがオフに切り替えられる。小形個別素子
がこの機能を実行する。この素子はまた作動ボタンの押
圧に応答して電子素子と変換器とを作動させる。

眼圧計の全部の素子が多層回路板に接続されている。回
路板から離して４つの酸化銀バッテリが装着されている
。回路板４４にマイクロプロセッサとマイクロスピーカ
と「起動」及び変換信号処理に関係する個別回路とが装
着されている。また、回＝１９− 踏板はディスプレイ３０、作動ボタン２４及びＲ８２３
２コンピユータのインタフェースコネクタ３２に対する
コネクタである。

本発明システムの好適具体例に関して記載及び図示した
が、本発明の範囲内でこれらに関する幾つかの変更及び
変形が可能であることは当業者に明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は眼圧計の斜視図、第２図は液晶ディスプレイの
正面図、第３図は器具内部の種々の素子の配置を示ず眼
圧計の平面図、第４図は素子の配置を示す眼圧計の断面
図、第５図はシステム図、第６図は患者の眼圧読取りに
使用中の器具の斜視図、第７図は３段増幅器を協働基線
基準帰零回路と共に示す回路図、第８図は圧力測定から
得られた波形、第９八図は圧力変換器の断面図、第９Ｂ
図はプレート」二のひずみゲージの平面図、第１．ＯＡ
図から第１０Ｃ図はプログラムの流れ図である。 ２０・・・・・・眼圧計、２２・・・・・・ハウジング
、２４・・・・・・作動ボタン、２６・・・・変換器ハ
ウジング、２８・・・・・接触ヘッド、３０・・・・・
・ディスプレイ、３３．３５・・・・・・曲げ部材、３
４・・・・・中央ポスト、３６・・・・・ひずみゲージ
、４１・・・・・・ストップ、４２・・・・マイクロプ
ロセッサ、４６・・目・・増幅器、５０・・・・・マイ
クロスピーカ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）信号分析以前及び信号分析中に増幅段への入力が
   動的に等化される基線帰零システムであって、システム
   が、増幅手段と分析手段とアナログスイッチ手段とを含
   んでおり、前記増幅手段は複数の増幅段を有しており、
   その第１段が第２段に容量的に結合され第２段が第３段
   に容量的に結合されており、前記分析手段は圧力測定に
   対応する電子信号を前記第３段から受信すべく前記第３
   段に接続されており、アナログスイッチ手段は第１アナ
   ログスイッチと第２アナログスイッチとを有し、第１ア
   ナログスイッチは前記分析手段と前記第２段とに接続さ
   れ、第２アナログスイッチは前記分析手段と前記第３段
   とに接続されており、前記分析手段が、前記第３段から
   電子信号を受信する以前に開放状態と閉鎖状態との間で
   所定時間の期間中前記第１アナログスイッチ及び第２ア
   ナログスイッチを開閉すること、及び、前記第１及び第
   ２アナログスイッチが開放しているとき前記アナログス
   イッチ手段が前記第２段及び第３段の利得を所定の利得
   に設定することを特徴とする基線帰零システム。
2. （２）前記所定利得が０であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載のシステム。
3. （３）ディスプレイ手段を含んでおり、前記ディスプレ
   イ手段は前記分析手段に接続されており、圧力測定に対
   応する電子信号を受信し前記圧力測定に対応する数をデ
   ジタル表示すべく構成されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載のシステム。
4. （４）圧力測定に対応する電子信号を前記増幅器に供給
   すべく前記増幅器に接続された電気ブリッジと、圧力測
   定に対応する電子信号を前記ブリッジに供給すべく前記
   電気ブリッジに接続された変換手段とを含むことを特徴
   とする特許請求の範囲第３項に記載のシステム。
5. （５）筆記用ペンと同じ握り方で容易に握れるように構
   成された上面をもつ本体と、上面に配置され本体を筆記
   用ペンと同様に握ったときに人差し指の近傍に位置する
   ように構成された作動ボタンと、前記本体の前記上面で
   前記本体に接続されたディスプレイと、圧力変換器を内
   包し前記本体に接続された先端とを含んでおり、前記本
   体が、電力源とブリッジ回路と増幅器とマイクロプロセ
   ッサとを内蔵しており、前記電力源は前記ブリッジ回路
   と前記増幅器と前記マイクロプロセッサとに接続され、
   前記ブリッジ回路は前記マイクロプロセッサに接続され
   た前記増幅器に接続されていることを特徴とする眼圧測
   定用握り形電子眼圧計。