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技術 非接触式眼圧計

出願人 株式会社ニデック
発明者 三輪哲之
出願日 2002年9月25日 (18年3ヶ月経過) 出願番号 2002-279670
公開日 2004年4月15日 (16年8ヶ月経過) 公開番号 2004-113381
状態 特許登録済
技術分野 眼の診断装置
主要キーワード 液体噴射機構 ピーク変動 測定タイミング信号 空気圧縮室 流体噴射機構 上方光 信号検出処理回路 赤外照明光源
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2004年4月15日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

脈波所期する位相位置に対応した眼圧を複数回測定する際に、より信頼性の高い測定結果が得られる非接触式眼圧計を提供すること。

解決手段

検眼流体噴射する流体噴射手段を持ち、前記流体の噴射による被検眼角膜変形状態を検出して眼圧を測定する非接触式眼圧計において、被検者の脈波を検出する脈波検出器と、前記脈波検出器から出力される脈波信号を取得する脈波取得手段と、取得した脈波の所期する位相位置に眼圧測定が対応するように前記流体噴射手段を駆動するタイミングを決定する測定タイミング決定手段と、眼圧測定の実行により前記流体噴射手段により流体を噴射したときに前記脈波検出器から出力される脈波検出信号の取得を一時的に停止する停止手段と、を備える。

概要

背景

概要

脈波所期する位相位置に対応した眼圧を複数回測定する際に、より信頼性の高い測定結果が得られる非接触式眼圧計を提供すること。被検眼流体噴射する流体噴射手段を持ち、前記流体の噴射による被検眼角膜変形状態を検出して眼圧を測定する非接触式眼圧計において、被検者の脈波を検出する脈波検出器と、前記脈波検出器から出力される脈波信号を取得する脈波取得手段と、取得した脈波の所期する位相位置に眼圧測定が対応するように前記流体噴射手段を駆動するタイミングを決定する測定タイミング決定手段と、眼圧測定の実行により前記流体噴射手段により流体を噴射したときに前記脈波検出器から出力される脈波検出信号の取得を一時的に停止する停止手段と、を備える。   

目的

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、脈波の所期する位相位置に対応した眼圧を複数回測定する際に、より信頼性の高い測定結果が得られる非接触式眼圧計を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
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請求項1

検眼流体噴射する流体噴射手段を持ち、前記流体の噴射による被検眼角膜変形状態を検出して眼圧を測定する非接触式眼圧計において、被検者脈波を検出する脈波検出器と、前記脈波検出器から出力される脈波信号を取得する脈波取得手段と、取得した脈波の所期する位相位置眼圧測定が対応するように前記流体噴射手段を駆動するタイミングを決定する測定タイミング決定手段と、眼圧測定の実行により前記流体噴射手段により流体を噴射したときに前記脈波検出器から出力される脈波検出信号の取得を一時的に停止する停止手段と、を備えることを特徴とする非接触式眼圧計。

請求項2

請求項1の非接触式眼圧計において、前記脈波検出器は被検者の顔を支持する顔支持ユニットに設けられていることを特徴とする非接触式眼圧計。

請求項3

請求項1の非接触式眼圧計において、前記脈波取得手段により連続して取得された脈波信号が所定の使用条件を満たしているか否かを判定する判定手段と、前記停止手段により脈波信号の取得が停止されたときには、前記判定手段が判定に使用する脈波信号をクリアすることを特徴とする非接触式眼圧計。

請求項4

請求項1の非接触式眼圧計において、前記測定タイミング決定手段は被検者のある脈波に対応する測定タイミングを、それ以前に検出された脈波の周期に基づいて予測して決定する手段であり、前記停止手段により脈波検出信号の取得が停止された後の初めの測定タイミングは、停止以前に得られた脈波の周期に基づいて決定することを特徴とする非接触式眼圧計。

--

0001

本発明は、流体圧縮して被検眼吹付け角膜変形状態を検出することにより眼圧を測定する非接触式眼圧計係り、さらに詳しくは脈拍変動に基づく脈波を検出し、検出した脈波と眼圧変動とを関連付けて眼圧を測定する非接触式眼圧計に関する。

0002

【従来技術】
眼圧は血液の脈拍変動に同期した変動が存在するが、非接触式眼圧計で時間的に無作為に測定した場合、脈拍変動のどの部分で測定されているか不明であり、正確な測定結果が得られにくい。そこで、脈拍変動に基づく脈波を脈波検出器により検出し、脈波の所望する位相位置に対応(同期)した眼圧を測定する眼圧計が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この眼圧計では、被検者の額を当接させる額当て部に脈波検出器を設けている。これは、被検者の眼に近い顔部分の方が、実際の眼圧変動に近い脈波が検出可能なためである。

技術分野

0003

【特許文献1】
特開2002−102174号公報

0004

ところで、眼圧測定は、測定結果の信頼性を上げるために複数回行われることが多い。しかし、眼圧測定時には流体が吹付けられるので、反射的に被検者の体動が生じ、脈波検出器から出力される脈波検出信号が大きく乱れる場合がある。この場合、脈波を誤認識してしまい、次の測定時には脈波の所期する位相位置に対応した眼圧測定ができず、測定結果の信頼性が乏しくなったり、次の測定までに時間が掛かったりする。

発明が解決しようとする課題

0005

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、脈波の所期する位相位置に対応した眼圧を複数回測定する際に、より信頼性の高い測定結果が得られる非接触式眼圧計を提供することを技術課題とする。

課題を解決するための手段

0006

上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
(1) 被検眼に流体を噴射する流体噴射手段を持ち、前記流体の噴射による被検眼角膜の変形状態を検出して眼圧を測定する非接触式眼圧計において、被検者の脈波を検出する脈波検出器と、前記脈波検出器から出力される脈波信号を取得する脈波取得手段と、取得した脈波の所期する位相位置に眼圧測定が対応するように前記流体噴射手段を駆動するタイミングを決定する測定タイミング決定手段と、眼圧測定の実行により前記流体噴射手段により流体を噴射したときに前記脈波検出器から出力される脈波検出信号の取得を一時的に停止する停止手段と、を備えることを特徴とする。
(2) (1)の非接触式眼圧計において、前記脈波検出器は被検者の顔を支持する顔支持ユニットに設けられていることを特徴とする。
(3) (1)の非接触式眼圧計において、前記脈波取得手段により連続して取得された脈波信号が所定の使用条件を満たしているか否かを判定する判定手段と、前記停止手段により脈波信号の取得が停止されたときには、前記判定手段が判定に使用する脈波信号をクリアすることを特徴とする。
(4) (1)の非接触式眼圧計において、前記脈波取得手段により連続して取得された脈波信号が所定の使用条件を満たしているか否かを判定する判定手段と、前記停止手段により脈波信号の取得が停止されたときには、前記判定手段が判定に使用する脈波信号をクリアすることを特徴とする。

0007

以下、本実施例について図面に基づいて説明する。図1は本発明に係る非接触式眼圧計の外観略図である。
基台13上には、測定部15を上部に備える移動台14が水平移動可能に搭載されており、移動台14はジョイステック19の操作により移動される。また、ジョイスティック19の回転ノブを操作することにより、測定部15が上下左右方向と前後方向に移動するようになっている。

0008

基台13には被検者の顔を支持するための顔支持ユニット16が固定されている。顔支持ユニット16は、支基16aに固定された上下方向に高さ調節可能なあご台10と2本の支柱16bの上部に取り付けられた額当て部17からなる。額当て部17は被検者の額のカーブに沿う形状をしている。額当て部17の中央部には、被検者の脈波を検出する脈波検出器18が設けられている。また、額当て部17には、脈波検出器18の左右に2個の額当てゴム17aが取り付けられている。額当てゴム17aは、被検者の額の固定時に、血液が安定して流れ、額に虚血が起こらないように脈波検出器18から適当な距離を置いて配置されている。

0009

脈波検出器18は発光部と受光部からなる。人の血液中に含まれる血中ヘモグロビンは、ある波長帯の光に強い吸収スペクトルを持っている。血中ヘモグロビンは血管を流れる血液量に比例して変化する。したがって、発光部からある波長の光を照射したとき、額表面の皮膚部を介して骨より反射してくる検出光は、血管の容量変動に伴い変化するヘモグロビンの変化量に応じて変化するので、この検出光の強度を電気信号に変えることで、被検者の脈波を検出することができる。

0010

図2は、測定部15に配置されている流体噴射機構の側面概略構成、及び眼圧計の制御系の概略構成を示した図である。1は空気圧縮用のシリンダ部であり、眼圧計本体の水平線に対して傾斜して設けられている。2はピストン、3はロータリーソレノイドであり、ロータリーソレノイド3に駆動エネルギである電荷電流電圧)が付与されると、アーム4、コネクティングロッド5を介してピストン2にシリンダ1に沿って上に押し上げる。ピストン2の上昇によりシリンダ部1に連通する空気圧縮室11で圧縮された空気は、ノズル6から被検眼Eの角膜に向けて噴出される。また、ロータリーソレノイド3には図示なきコイルバネが備えられており、付与される電荷がカットされるとコイルバネの下降方向への付勢力により上昇したピストン2を下降させて初期位置に戻す。

0011

7は透明なガラス板であり、ノズル6を保持するとともに、観察光アライメント光等を透過させる。またガラス板7は空気圧縮室11の側壁となっている。9はノズル6の背面に設けられた透明なガラス板であり、空気圧縮室11の後壁を構成するとともに、観察光やアライメント光を透過させる。ガラス板9の背後には、後述する観察、アライメントのための光学系8が配置される。12は空気圧縮室11の圧力を検出する圧力センサである。

0012

20は制御部であり、圧力センサー12用の圧力検出処理回路21、後述する角膜変形検出光学系の光検出器56用の信号検出処理回路22、作動距離検出の一次元位置検出素子57用の信号検出処理回路26、CCDカメラ35用の画像処理回路27、脈波検出器18用の脈波検出処理回路28、ロータリーソレノイド3を駆動させるための駆動回路23が接続されている。

0013

図3は非接触式眼圧計の上方視光学系要部図である。赤外照明光源30により照明された被検眼像は、ビームスプリッタ31、対物レンズ32、ビームスプリッタ33及びフィルタ34を介してCCDカメラ35に結像する。フィルタ34は、光源30及びアライメント用光源40の光を透過し、後述する角膜変形検出用LED50の光に対しての不透過の特性を持つ。CCDカメラ35に結像した像はモニタ36に表示される。

0014

40はアライメント用の赤外LEDであり、投影レンズ41を介して投影された赤外光はビームスプリッタ31により反射され、被検眼に正面より投影される。LED40により角膜頂点に形成された角膜輝点は、ビームスプリッタ31〜フィルタ34を介してCCDカメラ35に結像し、上下左右方向のアライメント検出に利用される。

0015

45は固視投影用のLEDであり、LED45により照明された固視標46の光は投影レンズ47に通過した後、ビームスプリッタ33によって反射されて被検眼Eに向かう、検者は被検眼に固視標46を固視させた状態で測定を行う。

0016

50は角膜変形検出用の赤外LEDであり、LED50を出射した光はコリメータレンズ51により略平行光束とされて被検眼の角膜に投光される。角膜で反射した光は受光レンズ52、光源30及び光源40の光に対して不透過の特性を持つフィルタ53を通過した後、ビームスプリッタ54で反射し、ピンホール板55を通過して光検出器56に受光される。角膜変形検出用の光学系は、被検眼が所定の変形状態(偏平状態)のときに光検出器56の受光量が最大になるように配置されている。

0017

また、この角膜変形検出光学系は作動距離検出光学系の一部を兼ねており、LED50より投光され、角膜で反射した光はLED50の虚像である指標像を形成する。その指標像の光は、受光レンズ52、フィルタ53、ビームスプリッタ54を通過してPSDラインセンサ等の一次元位置検出素子57に入射する。被検眼(角膜)が作動距離方向に移動すると、LED50による指標像も一次元位置検出素子57上を移動するため、制御部20が一次元位置検出素子57から出力信号に基づいて作動距離情報を得る。

0018

以上のような構成を備える非接触式眼圧計において、その動作を説明する。検者は、顎台60を使って被検眼を固定させるとともに、被検者の額が額当て部17に接するよう被検者に指示する。被検者が額を2つの額当てゴム17aに当たるように位置させると、その中央部に位置する脈波検出器60にも額が接触するようになる。脈波検出器60からの出力信号は脈波検出処理回路28に入力される。脈波検出処理回路28は脈波検出器18からの出力信号のレベルゲイン)調整した後、制御部20に出力する。制御部20は脈波検出処理回路28からの脈波信号を取得し、その脈波信号について使用可能条件を満たしているか(脈波信号が安定して得られているか否か)を、次のように判断する。

0019

脈波信号の使用可能条件の判断には、脈波ピーク(脈波ピークは、1回の脈拍変動における波形信号全体を見て、波形信号の立ち上がりの傾き、信号レベル等から判断できる)の検出時間と、その脈波ピークの高さを使用する。これは何れか一方でも良いが、両者を使用した方が精度の良い判定ができる。図4に示すように、脈波検出開始から順次得られる脈波波形信号の3周期分について、1つ目の脈波ピークから2つ目の脈波ピークまでの検出時間(周期)をT1、2つ目の脈波ピークから3つ目の脈波ピークまでの検出時間(周期)をT2とする。ここで、両者の変化時間Th=|T1−T2|が、Th>10msとなった場合には、脈波波形信号の時間エラーとし、使用不可と判断する。

0020

また、1つ目の脈波ピークの高さ(ボトムからの高さ)をP1、2つ目の脈波ピークの高さP2、3つ目の脈波ピークの高さP3とする。そして、各ピーク変動率をPa=P1/P2、Pb=P2/P3、Pc=P1/P3により計算する。その結果、Pa、Pb及びPcの全てが、0.9〜1.1の範囲に収まらなかった場合に、脈波波形信号のピークエラーとし、使用不可と判断する。

0021

眼圧測定について説明する。被検眼を固定した後、検者はモニタ36に表示されるアライメント情報に基づいて測定部15を移動してアライメント調整する。CCDカメラ35により検出される指標像と、一次元位置検出素子57により検出される指標像がそれぞれ許容範囲になったときにアライメント完了信号が得られる。脈波の任意の位相位置と同期して測定する場合は、制御部20はその位相位置のタイミングを決定し、ソレノイド3を駆動する信号を出力して測定を実行する。ソレノイド3の駆動により、ピストン2が上昇して圧縮空気がノズル6から被検眼角膜に向けて吹き付けられる。この空気の吹き付けにより、角膜は徐々に変形される。角膜が圧平状態に達したとき、光検出器56に最大光量が入射される。制御部20は光検出器56に最大光量が入射したときの時間、あるいは光検出器56からの信号がピークを示した時の圧力センサ12からの圧力信号を得て、これを眼圧値に変換する。

0022

図5は脈波ピークの位相位置に同期させて眼圧測定する例を示す。制御部20は、順次得られる脈波波形信号の3周期分について、使用可能な脈波波形信号が得られたら、次に脈波ピークが来るときのタイミングを決定する。信号S1は使用可能な脈波波形信号が得られた後に、次に脈波ピークが来るときのタイミングを示す。本実施形態での信号S1のタイミングは、その直前に検出された2つの脈波ピークの周期により決定している。すなわち、使用可能な条件を満たす脈波ピークPk1、Pk2、Pk3が得られた後は、次に来る脈波ピークpk4のタイミングを、その直前のPk2とPk3の周期Ta1から決定する。さらに、脈波ピークpk4の次に来る脈波ピークpk5のタイミングは、その直前のPk3とPk4の周期Ta2から決定する。こうして、使用可能な脈波波形信号が得られることにより、次に来る脈波ピークのタイミングが決定される。信号Rは、アライメント完了信号を示す。このアライメント完了信号Rと信号S1が共に得られたときに、ソレノイド駆動信号S3が出力される。信号S3によりソレノイド36が駆動されることにより、前述のようにノズル6から圧縮空気が被検眼に吹き付けられて眼圧測定が実行される。

0023

なお、より精度良く脈波ピークの位相位置に眼圧測定のタイミングを合わせるためには、ソレノイド駆動信号3を出力してから空気の噴射により角膜が偏平されるまでの圧平検出時間Taplを考慮し、その時間Tapl分だけ溯ったタイミングでソレノイド駆動信号S3を出力すると良い。この時間Taplについては、同一被検眼の1回目の測定においては平均的な眼圧値を利用して設定し、2回目以降の測定においては1つ前の眼圧測定を基に設定することができる。

0024

続いて、次の測定を行う場合、被検眼角膜に圧縮空気が吹付けられたことにより、反射的に被検者に体動が生じ、脈波検出器18から得られる脈波波形信号に乱れが生じてしまうことがある。図6は、その例を示す図である。時間t1のときに眼圧測定を実行した後に、脈波信号に乱れが生じている。このような乱れた脈波信号を制御部20が取得すると、制御部20は前述の使用可能条件の判断に使用する脈波信号を誤認識してしまい、信号S1のタイミングが本来の脈波ピークと大きくずれてしまうことがある。この場合には、予定する脈波ピークでの測定がでないので、測定結果の信頼性が乏しくなる。また、脈波信号を誤認識により、続いて得られる脈波信号が使用できるものであっても、使用不可として判断してしまうことがある。この場合には、次に測定可能となるまでに時間的なロスが生じる。

0025

そこで、本装置では、図7に示すように、ロータリソレノイド3を駆動して圧縮空気を噴射したときの時刻t1から時刻t2までの所定時間Δt(例えば、0.5秒)の間、制御部20は脈波信号の取得を一時的に停止する。これにより、乱れた脈波信号が次の測定の判断に影響しないようにする。

0026

また、制御部20は脈波信号の取得を停止したときには、脈波の使用可能条件の判断に使用する脈波信号を一旦クリアする。その後、時刻t2から脈波信号の取得を再開する。ただし、次の測定タイミング信号S1は、3周期分の脈波信号が得られるまで待つのではなく、脈波信号の取得を再開した後に初めに得られる脈波ピークPk6(この場合、脈波ピークの高さのみ使用可能か否かを判断する)を基に決定する。脈波ピークPk6を基準にした次の脈波ピークの予測(Pk7に同期するタイミング)は、脈波信号の取得の停止前に得られた周期Ta2を使用する。次の脈波ピークPk8に同期するタイミング信号S1は、その直前の脈波ピークPk6とPk7の周期Ta3を使用して決定する。そして、アライメント完了信号Rと信号S1が共に得られたときに、ソレノイド駆動信号S3を出力して次の測定を実行する。

0027

なお、脈波信号の取得を停止する時間Δtはロータリソレノイド3を駆動するための電荷のチャージに必要な時間より短い時間が好ましい。さらに好ましくは、電荷のチャージ時間に達する前に1つ分の脈波が得られる時間に設定しておく。こうすると、電荷のチャージ時間経過後に、次の脈波ピークが来るタイミングで測定を実行することが可能になる。

発明を実施するための最良の形態

0028

以上は脈波ピークの位相位置に同期して測定する例を説明したが、脈波のボトムや脈波の中間位置(脈波振幅の中間位置)に同期して測定する場合であっても良い。

図面の簡単な説明

0029

以上説明したように、本発明によれば、眼圧を複数回測定する際にも、より信頼性の高い測定結果を得ることが可能になる。また、次の測定に必要となる時間を短縮できる。

図1
非接触式眼圧計の外観略図である。
図2
液体噴射機構の側面概略構成、及び眼圧計の制御系の概略構成を示した図である。
図3
非接触式眼圧計の上方光学系要部図である。
図4
制御部が、入力された脈波信号について、使用条件を満たしているか(脈波信号が安定して得られているか否か)を判断する方法を説明する図である。
図5
脈波ピークの位相位置に同期させて眼圧測定する例を示す図である。
図6
被検眼角膜に圧縮空気が吹付けられたことにより、反射的に被検者に体動が生じ、脈波検出器から得られる脈波波形信号に乱れが生じたことを示す図である。
図7
ロータリソレノイドを駆動して圧縮空気を噴射したときの時刻t1から時刻t2までの所定時間Δtの間、制御部が脈波信号の取得を一時的に停止したことを説明する図である。
【符号の説明】
1 シリンダ部
2 ピストン
3 ロータリーソレノイド
15 測定部
16 顔支持ユニット
17 額当て部
18 脈波検出器
20 制御部
28 脈動検出処理回路

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