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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 三輪哲之高松勇一
出願日 2002年9月25日 (18年3ヶ月経過) 出願番号 2002-279671
公開日 2004年4月15日 (16年8ヶ月経過) 公開番号 2004-113382
状態 特許登録済
技術分野 眼の診断装置
主要キーワード ピーク変動 位相周期 空気圧縮室 偏位情報 流体噴射機構 輝点間 信号検出処理回路 脈波検出信号
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。
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図面 (8)

課題

検者に手間を掛けず、脈波に関連付けた眼圧の測定時間の短縮ができ、また、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

被検者の脈波を検出し、検出された脈波に関連付けて眼圧を測定する非接触式眼圧計において、被検者の顔を支持する顔支持ユニットと、該顔支持ユニットに設けられた脈波検出器と、被検眼に光束を照射しその反射光受光して被検眼を検出する被検眼検出手段と、該被検眼検出手段による検出結果に基づいて前記脈波検出器からの脈波検出信号の取得を開始する信号取得手段と、を備える。

概要

背景

概要

検者に手間を掛けず、脈波に関連付けた眼圧の測定時間の短縮ができ、また、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者の脈波を検出し、検出された脈波に関連付けて眼圧を測定する非接触式眼圧計において、被検者の顔を支持する顔支持ユニットと、該顔支持ユニットに設けられた脈波検出器と、被検眼に光束を照射しその反射光受光して被検眼を検出する被検眼検出手段と、該被検眼検出手段による検出結果に基づいて前記脈波検出器からの脈波検出信号の取得を開始する信号取得手段と、を備える。   

目的

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、検者に手間を掛けず、脈波に関連付けた眼圧の測定時間の短縮ができ、また、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
2件
牽制数
0件

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請求項1

被検者脈波を検出し、検出された脈波に関連付けて眼圧を測定する非接触式眼圧計において、被検者の顔を支持する顔支持ユニットと、該顔支持ユニットに設けられた脈波検出器と、被検眼に光束を照射しその反射光受光して被検眼を検出する被検眼検出手段と、該被検眼検出手段による検出結果に基づいて前記脈波検出器からの脈波検出信号の取得を開始する信号取得手段と、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、前記信号取得手段による脈波検出信号の取得開始は、前記脈波検出器から出力される脈波検出信号の検出感度の調整開始を含むことを特徴とする非接触式眼圧計。

請求項3

請求項1の被検眼検出手段は、被検眼に照射する光束としてアライメント指標角膜に形成するためのアライメント光束を利用すると共に、被検眼角膜に形成された指標を基に被検眼が測定を開始できる状態にあるか否かを検出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、額当て部に脈波検出器を設ける場合、被検者の額が脈波検出器に当接し、動かない状態で眼圧測定を開始することが重要である。脈波検出に際して、被検者の顔が動くと、外乱光の影響により安定した脈波信号が得られず、脈波の所望する位相位置に同期した眼圧測定が難しくなり、測定結果の信頼性も乏しくなる。

0005

また、通常、脈波の検出時にはその検出信号レベルに応じて検出感度ゲイン)を調整するが、被検者の顔が動いた場合には、脈波の検出信号レベルも安定しないので、頻繁に感度を調整することになり、眼圧測定に時間が掛かることがある。検者が被検者の顔や眼の固定状態を確認して、脈波検出開始の信号を手動操作で入力することも考えられるが、これは検者にとって手間となる。

発明が解決しようとする課題

0006

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、検者に手間を掛けず、脈波に関連付けた眼圧の測定時間の短縮ができ、また、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

0007

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) 被検者の脈波を検出し、検出された脈波に関連付けて眼圧を測定する非接触式眼圧計において、被検者の顔を支持する顔支持ユニットと、該顔支持ユニットに設けられた脈波検出器と、被検眼に光束を照射しその反射光受光して被検眼を検出する被検眼検出手段と、該被検眼検出手段による検出結果に基づいて前記脈波検出器からの脈波検出信号の取得を開始する信号取得手段と、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、前記信号取得手段による脈波検出信号の取得開始は、前記脈波検出器から出力される脈波検出信号の検出感度の調整開始を含むことを特徴とする。
(3) (1)の被検眼検出手段は、被検眼に照射する光束としてアライメント指標を角膜に形成するためのアライメント光束を利用すると共に、被検眼角膜に形成された指標を基に被検眼が測定を開始できる状態にあるか否かを検出することを特徴とする。

0008

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が上下方向(Y方向)に移動するようになっている。さらに、測定部15は移動台14に対して左右方向(X方向)及び前後方向(Z方向)にも移動する。測定部15の各方向(X,Y,Zの方向)の移動は、それぞれモータスライド機構を持つX方向移動機構80、Y方向移動機構81、Z方向移動機構82(図2参照)により行われる。

0009

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。

0010

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。

0011

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。

0012

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。

0013

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。
画像処理回路27はCCDカメラ35からの撮影像に対して画像処理を施し、その処理結果情報を制御部20に入力する。制御回路20はその入力信号により、指標像位置情報瞳孔位置情報を得る。

0014

図3は非接触式眼圧計の上方視光学系要部図である。40は第1アライメント光源、32は投影レンズである。第一アライメント光源40は波長950nmの赤外光出射する。第一アライメント光源40を出射した赤外光束は投影レンズ41によって平行光束とされた後、ビームスプリッタ31によって反射する。光軸L1に沿ってノズル6内を通過して被検眼角膜Eに照射され、角膜輝点i1が形成される。

0015

第二アライメント光源30は4個の光源30a〜30dをもつ。光源30aと30b及び光源30cと30dは、それぞれ軸L1を挟んで同じ高さ距離に配置され、指標の光学的距離を同一にしている。光源30a〜30dは第一アライメント用の赤外LEDと同じ波長950nmの赤外光を出射する。光源30a、30bからの光は被検眼の角膜周辺に向けて斜め上方向から照射され、角膜輝点i2、i3が形成される。光源30c、30dからの光は被検眼の角膜周辺に向けて斜め下方向から照射され、角膜輝点i4、i5が形成される。光源30a〜30dは被検眼前眼部を照明する照明用光源を兼ねている。

0016

角膜輝点(指標)i1、i2、i3、i4、i5の光束は、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に入射し、CCDカメラ35の撮影素子上に像を形成する。フィルタ34は、光源30及び光源40の光を透過し、後述する角膜変形検出用の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。

0017

61はレチクル投影用光源で、62は円環状等のマークが形成されたレチクル板、63は投影レンズである。レチクル投影用光源に照明されたレチクル板62上のレチクルは、投影レンズ63、ビームスプリッタ33、フィルタ34を介してCCDカメラ35に受像される。

0018

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。被検眼には固視標46を固視させた状態で測定を行う。

0019

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Eの角膜に投光される。被検眼E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。

0020

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、角膜輝点i6が形成される。その指標像である角膜輝点i6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、角膜輝点i6の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。

0021

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10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18にも額が接触するようになる。検者は、モニタ36に映し出される前眼部像を観察しながら、ジョイスティック19等を操作し、被検眼に対して測定部15を粗くアライメントする。被検眼には、固視標46が見えるようになったら、これを固視させる。

0022

図4はXY方向が適正な状態にアライメントされたときのモニタ36上に表示される画面例を示す。XY方向が適正な状態にアライメントされた状態では、アライメント光源30a,30b,30c,30dによりそれぞれ角膜周辺に形成された輝点i2、i3、i4、i5と、第一アライメント光源40により角膜中心に形成された輝点i1が、カメラ35により撮像され、モニタ36上に映し出される。64はレチクル像を示す。

0023

制御部20は、検出される輝点の数と位置関係に基づいてX方向移動機構80、Y方向移動機構81を駆動制御し、測定部15を移動するオートアライメントを実行する。輝点i1〜i5の位置関係及び各輝点間の間隔は予め定められたデータとして与えられているので、制御部20は検出された輝点がi1〜i5の何れであるかを特定し、輝点i1がレチクル像64の中心に来るように測定部14を移動する。輝点i1〜i5は、所定の光量を満たしており、且つその大きさが所定の範囲にあるか否かにより、ノイズと区別できる。輝点i1が所定の許容範囲に入れば、XY方向のアライメントが完了する。このオートアライメントの詳細は、本出願人による特開平10−71122号公報を参照されたい。また、制御部20は一次元位置検出素子57からの信号により、被検眼に対する前後方向の偏位情報を得て、その情報に基づいてZ方向移動機構82を駆動制御して測定部15をZ方向に移動する。

0024

ここで、本装置では、アライメント用の輝点i1〜i5の検出結果を利用して、被検者の顔が固定状態にあるか否か、すなわち、被検者が測定を開始できる状態にあるかを否かを判定する。このとき、アライメントが適正な状態にならなくても、輝点i1〜i5の何れかがカメラ35により検出されれば、被検者が測定を開始できる状態にあると見なすことができる。測定部15を移動することにより、輝点i1〜i5の何れかが検出できるようになれば、被検眼には固視標46が見えるようになる。被検眼に固視標46を固視させることで、被検者の顔が固定される。本装置では、輝点i1〜i5の内の2つ以上が特定できれば、脈波検出器18からの脈波信号の検出を開始する。

0025

なお、XY方向のオートアライメントは、実施形態の装置では検出範囲を広くとるために5つの輝点を使用したが、角膜頂点に形成される輝点i1のみを使用する構成であっても良い。この場合は、輝点i1が所定の検出条件を満たせば、被検者が測定を開始できる状態にあると判定する。また、アライメント用の輝点を利用する代わりに、CCDカメラ35により撮像された前眼部像を利用することもできる。例えば、前眼部像の画像データから瞳孔中心を画像処理により検出し、瞳孔中心が所定の範囲にあるか否かにより被検者の顔の固定状態(測定を開始できる状態)を判定する。

0026

図5は、脈波検出処理回路28により処理される脈波信号の例を模式的に示した図である。被検者の額が脈波検出器18に接触した時刻t1で脈波検出信号に急激な変化が表れている。その後、測定部15のアライメント移動により、時刻t2にて輝点i1〜i5の内の2つ以上が特定できたとする。制御部20は、この時刻t2の時点より、脈波検出器18からの脈波検出信号の取得を開始するように、脈波検出処理回路28に指令する。脈波検出処理回路28は、制御部20からの指示信号により、脈波検出器18からの出力信号のレベル(ゲイン)調整を開始する。脈波検出処理回路28により処理された脈波信号は制御部20に入力される。なお、脈波検出信号のレベル調整は脈波検出信号に急激な変化が表れた時刻t1から開始しても良いが、被検眼の安定が検出される時刻t2から始めた方が余分なノイズを含まないので、時間が掛からずに調整できる。

0027

制御部20は、入力された脈波信号について、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。脈波信号の使用可能条件の判断には、脈波ピーク(脈波ピークは波形信号立ち上がりの傾き、信号レベル等から判断する)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6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。

0028

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。

0029

このようにして脈波信号の使用条件を判断する上では、被検者の顔が動いている状態の脈波信号を使用すると、乱れた波形信号が多くなるので、使用不可と判断されやすくなり、なかなか測定可能状態に移行できない。また、乱れた波形信号があるときに信号レベルの調整を開始すると、安定した信号レベルの調整に時間がかかり、所期する位相位置のタイミング決定の精度も悪くなる。そこで、前述のように、被検者の顔の安定状態を判定してから脈波検出を開始することにより、こうした問題を少なくできる。さらにまた、被検者の額が脈波検出器18にゆっくり当接した場合には、時刻t1での検出信号の急激な変化が表れないことがある。こうした場合においても、脈波検出開始のトリガ信号を与えることができるので、測定がスムーズに行える。

0030

制御部20は、脈波信号が上記の使用可能条件を満たせば、サンプリングした脈波信号から脈波の位相を求め(好ましくはサンプリングできた脈波波形の平均から求める)、予め定めた位相位置に同期するように眼圧測定のタイミングを演算する。

0031

図7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。信号S1は脈波ピークPのタイミングを示し、これは使用可能条件を満たした直前の脈波ピークから位相周期Ta後に来るものとして順次求めていく。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が共に得られたタイミングでソレノイド駆動信号S3を出力し、測定を実行する。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、ソレノード駆動信号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。

0032

ソレノイド駆動信号S3によりソレノイド36が駆動されると、ピストン2が上昇し、ノズル6から圧縮空気が被検眼に吹き付けられる。被検眼の角膜は空気の吹き付けにより徐々に変形し、角膜が偏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。眼圧値は、光検出器56から出力される圧平信号がピークを示したときの時間や、このときに得られる圧力センサ12からの出力信号を使用して求められる。

発明を実施するための最良の形態

0033

以上説明した眼圧測定における脈波の位相位置や、脈波信号の使用可能の判定における数値等は単に例示に過ぎず、使用状況に応じて変更可能である。

図面の簡単な説明

0034

以上説明したように、本発明によれば、被検者に手間を掛けずに、安定した脈波の検出が素早く行える。これにより、脈波の任意の位相位置に同期した眼圧測定に際しての測定時間の短縮化が図られる。また、信頼性の高い測定結果を得ることができる。

図1
非接触式眼圧計の外観略図である。
図2
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。
図3
非接触式眼圧計の上方視光学系要部図である。
図4
被検眼が適正な状態でアライメントされたときのモニタ上に表示される画面像を示した図である。
図5
脈波検出処理回路により処理される脈波信号の例を模式的に示した図である。
図6
制御部が、入力された脈波信号について、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)を判断する方法を説明する図である。
図7
脈波ピークに同期した測定開始のタイミング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
30 第二アライメント光源
35 CCDカメラ

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