JP4907320B2 - 非接触式眼圧計 - Google Patents

Description

本発明は、被検眼の眼圧を非接触にて測定する非接触式眼圧計に関する。

被検眼に向けて流体を噴射し角膜が所定の変形状態になったときの流体圧に基づいて眼圧値を測定する非接触式眼圧計が知られているが、従来では、角膜の硬度や厚さの影響が考慮されておらず、角膜が硬く厚い場合には被検眼の眼圧が高めに測定され、角膜が柔らかく薄い場合には被検眼の眼圧が低く測定される傾向にあった。

このような背景において、被検眼角膜の圧平状態を検出するための角膜変形検出光学系から出力される検出信号の第１のピークにおける圧力値と、角膜が凹んだ状態から復元する為に再度圧平状態を経た際に生じる第２のピークにおける圧力値との差（ヒステリシス）から眼圧値を補正し、角膜の影響を取り除いた眼圧値を求める非接触式眼圧計が知られている（特許文献１参照）。
特開２００５−５３１３６８

しかしながら、特許文献１に開示されるような装置を用いて眼圧値の補正を行おうとする場合、第2のピーク信号を精度良く検出するために被検眼角膜に対して強い流体圧での十分な噴射を行う必要があるが、患者（被検眼）にとっては大きな負担となる。

本発明は、上記問題点を鑑み、被検眼に対して噴射される流体による被検眼の負担を軽減すると共に、被検眼の角膜の硬さや厚さに関係なく正確な眼圧値を求めることができる非接触式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） 被検眼角膜に向けて圧縮流体を噴射する流体噴射手段と、該流体噴射手段からの圧縮流体による角膜の変形状態を光学的に検出する角膜変形検出手段と、
角膜に噴射される圧縮流体の圧力を検出する圧力検出手段と、前記角膜変形検出手段により前記角膜が所定の変形状態になったことを検出するとともに，該検出時における前記圧力検出手段の検出結果に基づいて眼圧値を求める演算手段と、を備える非接触式眼圧計において、被検眼角膜が前記所定の変形状態に変形後、さらに付加される圧縮流体の付加圧力により変形される角膜の付加的な変形信号を前記角膜変形検出手段から得て、付加的な変形信号に基づいて、所定の変形状態に変形されたときの圧縮流体の圧力に基づいて得られる眼圧値を補正する補正手段を備えることを特徴とする。
（２） （）の圧縮流体の付加的な変形信号は、圧縮流体の圧力が最大又は圧縮流体が所定の圧力増加したときの光量信号であることを特徴とする。
（３） （１）の補正手段は、補正前の眼圧値に、所定の変形状態に変形されたときの変形信号と付加的な変形信号との比率を対応させた補正テーブルを持つことを特徴とする。

本発明によれば、被検眼に対して噴射される流体による被検眼の負担を軽減すると共に、被検眼の角膜の硬さや厚さに関係なく正確な眼圧値を求めることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態に係る非接触式眼圧計の流体噴出機構及びその制御機構を示す図であり、図２は光学系の概略構成を示す図である。

［流体噴射機構］
流体圧は、シリンダ１内の空気をソレノイド３により駆動されるピストン２で押圧することにより、空気圧縮室１１で圧縮されて発生する。圧縮された空気はノズル６を通り、被検眼Ｅの角膜に向けて噴出される。

７は透明なガラス板で、ノズル６を保持するとともに、観察光やアライメント光を透過させる。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、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。

［光学系］
図２において、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、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、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のＬＥＤ５０の光に対して不透過の特性を持つ。ＣＣＤカメラ３５に結像した像はテレビモニタ３６に映し出される。Ｏ_Lはこの観察光学系の光軸を示し、ノズル６の軸線と一致している。

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で反射され、被検眼Ｅに正面方向から投影される。ＬＥＤ４０により被検眼角膜に形成される角膜輝点は、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、アライメントに利用される。

５０は角膜変形検出用の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で反射され、ピンホール板５５を通過して光検出器５６に受光される。これにより、被検眼角膜の変形状態が光学的に検出される。なお、上記角膜変形検出光学系は、被検眼角膜が所定の変形状態（例えば、圧平状態や偏平状態）になったときに、光検出器５６による検出信号が最大値（ピーク）になるように配置されている。そして、本実施形態では、被検眼角膜が圧平されたときに光検出器５６の受光量が最大になるように配置されており、圧縮流体の噴射によって被検眼角膜が圧平状態になったことを検出できる。

また、この角膜変形検出用の光学系は、作動距離検出光学系の一部を兼ねており、ビームスプリッタ５４を通過した光は一次元検出素子５７に入射し、この出力信号から作動距離が検出される。

［制御系］
図１において、２０は装置全体を制御する制御回路であり、圧力センサ１２からの出力信号及び光検出器５６からの出力信号は、圧平検出信号処理回路２１、信号検出処理回路２２を介して制御回路２０に入力される。制御回路２０は入力される各出力信号に基づき、所定の演算処理を行って眼圧を求める。その測定結果はテレビモニタ３６に表示出力される。２３はソレノイド３を駆動させる駆動回路である。２４はメモリであり、圧力センサ１２で検出される経時的な圧力変化のデータ及び光検出器５６からの経時的な出力信号データを記憶する。また、メモリ２４は、圧力センサ１２からの出力信号を眼圧データに変換補正する眼圧補正データを記憶している。

以上のような構成の装置において、眼圧算出の動作を中心に説明する。検者は、テレビモニタ３６に表示される前眼部像及びアライメント輝点を観察し、上下左右方向のアライメント調整を行う。また、作動距離方向は一次元検出素子５７から送られる位置情報に基づいてテレビモニタ３６に誘導指標が表示されるので、これに従ってアライメント調整を行う。

アライメント完了後、検者が測定開始スイッチを押すと（又は制御回路２０がアライメント光学系からの検出信号に基づき測定開始信号を自動的に発し）、制御回路２０は駆動回路２３を介してソレノイド３を駆動する。ピストン２はシリンダ１内の空気を圧縮し、ノズル６から圧縮された空気を被検眼角膜に吹きつける。圧縮空気の吹きつけにより角膜は徐々に変形し、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。圧力センサ１２、光検出器５６からの出力信号は、逐次処理されて時間と共にメモリ２４に保存される。

図３は、圧力センサ１２による圧力信号Ｐｓ、光検出器５６による角膜反射光量信号Ｑｓの経時的変化を示した図である。光量信号Ｑｓは、角膜表面の変形が開始されると圧力信号Ｐｓの増加と共に増えていき、角膜が圧平状態となったときにピーク（第１のピーク）を示す。なお、制御回路２０は、圧縮空気の吹付開始から終了までの間、圧力信号Ｐｓと光量信号Ｑｓを経時的にメモリ２４に記憶する。

なお、本実施形態において、制御回路２０は、被検眼に必要以上の流体圧を加えることなく眼圧を測定するために、被検眼角膜の変形状態を検出する光検出器５６からの検出信号に基づいて被検眼に対して噴射される圧縮流体の流体圧を制御する。この場合、例えば、被検眼角膜が圧平状態になったことが検出（光量信号が最大）された後にロータリソレノイド３への電荷供給を停止するようにしてもよいし、被検眼角膜の変形が開始された時の流体圧力から所定の圧力分、流体圧力が増加されたタイミングで加圧動作を停止するようにしてもよい（本出願人による特開平１１−１９２２０９号公報参照）。また、被検眼角膜の変形が開始された時点で加圧動作を小さくするようにしてもよい。

まず、制御回路２０は、光量信号ＱｓのピークＱｍａｘが得られたときの圧力値Ｐｓ₁から所定の眼圧演算式で演算することによって補正前の眼圧値ＰＥ１を算出する。なお、ここで得られる眼圧値ＰＥ１は、角膜の厚さや硬さの影響を考慮していない値であるので、角膜の硬さや厚みが異なると、算出される眼圧値ＰＥ１は異なる結果となる。すなわち、制御回路２０は、角膜が圧平状態となったときに前述の角膜変形検出光学系によって検出された検出結果を第１の検出結果として得て、これに基づいて眼圧値ＰＥ１を算出する。

次に、制御回路２０は、被検眼角膜が所定の変形状態となってから眼内方向にさらに変形される間に予め設定されている圧縮流体の圧力値に対する被検眼角膜の第２の変形状態を前述の角膜変形検出光学系により検出して第２の検出結果を得て、第１の検出結果と第２の検出結果との関係に基づいて補正前の眼圧値を補正する。より具体的には、前述のように第１の検出結果を用いて算出された補正前の眼圧値と、圧平後の被検眼角膜に所定の流体圧が噴射されたときに光検出器５６によって検出される検出光量とに基づいて眼圧値を補正する。

図３において、第１のピークに達した後の光量信号Ｑｓ（実線もしくは点線）は、被検眼角膜が陥没状態に向かうにつれて減少に向かい、被検眼角膜が眼内方向に最も変形されたとき（陥没状態とする）にボトムに達し、角膜が圧平状態に戻るにつれて増加していく。そして、角膜が再び圧平状態となったときにピーク（第２のピーク）に達し、最終的に圧平開始前の検出光量に戻る。

ここで、実線もしくは点線で描かれた光量信号Ｑｓはどちらも第１のピークＱｍａｘに達したときの圧力値がＰｓ１のものである。そして、点線で描かれた光量信号Ｑｓは被検眼角膜が圧平状態となってから陥没状態になる間の検出光量が大きく、実線で描かれた光量信号Ｑｓは被検眼角膜が圧平状態となってから陥没状態になる間の検出光量が小さいことを表している。逆にいえば、点線で描かれた光量信号Ｑｓは、第１のピークＱｍａｘからの検出光量の減少が小さく、実線で描かれた光量信号Ｑｓは第１のピークＱｍａｘからの検出光量の減少が大きいことを示している。これらの検出光量は、被検眼角膜が圧平状態となってから陥没状態になる間の被検眼の角膜の変形量によって変化するものである。そして、流体のある噴射圧力に基づく角膜の変形量は、被検眼の眼圧はもちろんのこと、角膜の硬さや厚さにも影響されるものと思われる。したがって、角膜圧平後の光量信号Ｑｓの検出信号に基づいて角膜圧平後の角膜の変形量を得ることにより、被検眼の角膜の硬さや厚みの影響度を求めることができる。

次に、制御回路２０は、上記のような角膜圧平後の検出光量の変化を利用して角膜の厚さや硬さの影響による眼圧値のずれを補正する。ここで、制御回路２０は、メモリ２４に記憶された角膜圧平後の光量信号Ｑｓに基づいて被検眼角膜が眼内方向に最も変形されたときの検出光量Ｑｍ（第２の検出結果）を得る。この場合、被検眼に噴射された流体圧が最大のとき（圧力信号ＰｓがＰｍａｘのとき）の光量信号Ｑｓをメモリ２４から取得するようにすればよい。このとき、得られる検出光量Ｑｍは、被検眼の角膜が厚く硬いほど高めの値（例えば、Ｑｍ₁）が得られ、被検眼の角膜が薄く柔らかいほど低めの値（例えば、Ｑｍ₂）が得られる。また、制御回路２０は、メモリ２４に記憶された光量信号Ｑｓに基づいて角膜圧平時の検出光量Ｑｍａｘを得る。

次に、制御回路２０は、上記のようにして得られた検出光量Ｑｍと角膜圧平時の検出光量Ｑｍａｘとの比率Ｑｍ／Ｑｍａｘを算出する。ここで得られる比率Ｑｍ／Ｑｍａｘは、被検眼角膜の角膜圧平時から眼内方向への変形量に換算することができ、被検眼の角膜が厚く硬いほど比率Ｑｍ（例えば、Ｑｍ₁）／Ｑｍａｘが大きくなり、被検眼の角膜が薄く柔らかいほど比率Ｑｍ（例えば、Ｑｍ₂）／Ｑｍａｘが小さくなる。よって、制御回路２０は、上記のように算出される比率Ｑｍ／Ｑｍａｘを用いて被検眼角膜の硬さや厚みの影響による眼圧値のずれを補正する。

メモリ２４には、図４に示すような測定眼圧値ＰＥ１と比率Ｑｍ／Ｑｍａｘの組み合わせに対応する補正値Ｐｈ（ＰＥ１、Ｑｍ／Ｑｍａｘ）のテーブルが予め記憶されており、補正が必要な場合には、このテーブルから補正値が求められる。なお、本実施形態のように、被検眼への流体圧軽減のために圧縮流体の流体圧を制御する場合、眼圧値ＰＥ１の各測定値毎に最大流体圧Ｐｍａｘが変化する可能性があるため、ＰＥ１の各測定値毎に最大空気圧Ｐｍａｘが記憶されている。また、流体圧の制御手法によっては、ＰＥ１の各測定値が同じでも最大流体圧Ｐｍａｘが変化する可能性があるが、その際には、眼圧値ＰＥ１と比率Ｑｍ／Ｑｍａｘと最大流体圧Ｐｍａｘの３つのパラメータからなる３次元的なテーブルをメモリ２４に記憶させておく。また、眼圧値ＰＥ１と所定の圧力値における比率Ｑｍ／Ｑｍａｘからなるテーブルを用いるようにしてもよい。なお、上記テーブルをメモリ２４に記憶させておく他、上記の組み合わせから所定の演算式を構築し、これに基づいて補正値を求めるようにしてもよい。

ここで、補正後の被検眼の眼圧値ＰＥ_THは、
ＰＥ_TH＝ＰＥ１＋Ｐｈ（ＰＥ１、Ｑｍ／Ｑｍａｘ）
の演算により算出され、モニタ３６に表示される。

なお、補正値Ｐｈのテーブルは、例えば、眼内に直接針を入れて眼内圧を測定するマノメトリーの測定結果と、同じ被検眼で上記の測定によって得られる眼圧値ＰＥ１及び比率Ｑｍ／Ｑｍａｘの関係を臨床実験により求め、これを多数の眼について行うことで作成することができる。

以上のような構成によれば、被検眼の角膜の硬さや厚さの影響による眼圧値の補正を行う場合に、第２のピーク位置を精度よく検出する必要はなくなる。したがって、被検眼に対する圧縮流体の流体圧を大きくしなくて済むため、被検眼に無用な流体圧を加えることがなくなり、より弱い流体の噴射での測定が可能となる。また、角膜圧平後の検出光量の変化から角膜の硬さや厚さの影響度を求めることで、角膜圧平までの時間を利用して眼圧値の補正を行う場合等に比べて、ノイズによる検出誤差が少なく、求められる影響度の安定性が高くなる。

また、本実施形態では、被検眼に噴射された流体圧が最大であるときの検出光量を利用したため、角膜の硬さや厚さの影響による検出光量の変化量が大きく、精度よく補正値（または角膜の硬さや厚さの影響度）が得られる。ただし、これに限るものではなく、図５に示すように、被検眼に噴射された流体圧が所定の圧力値Ｐ_PR（例えば、角膜圧平時から所定の圧力ΔＰ増加した時）であるときの検出光量Ｑ_PR（例えば、Ｑ_PR1、Ｑ_PR2）を用いて補正値を求めるようにしてもよい。この場合、角膜の硬さや厚さの影響による検出光量の変化量が大きいほど測定誤差が軽減されるので、検出光量の変化量と測定誤差の関係を考慮して、適正な検出位置を求めればよい。

また、本実施形態では、比率Ｑｍ／Ｑｍａｘを用いて補正値を求めるようにしたが、メモリ２４から得られる検出光量Ｑｍを利用して補正値を求めるものであれば、これに限定されるものではない。例えば、最大流体圧のときの検出光量Ｑｍａｘから検出光量Ｑｍを除算したＱｍａｘ−Ｑｍに基づいて補正値を求めるようにしてもよい。

本実施形態に係る非接触式眼圧計の流体噴出機構及びその制御機構を示す図である。 本実施形態に係る非接触式眼圧計の光学系の概略構成を示す図である。 圧力センサによる圧力信号、光検出器による角膜反射光量信号の経時的変化を示した図である。 測定眼圧値ＰＥ１と比率Ｑｍ／Ｑｍａｘの組み合わせに対応する補正値Ｐｈ（ＰＥ１、Ｑｍ／Ｑｍａｘ）のテーブルの例である。 所定の圧力値Ｐ_PR（例えば、角膜圧平時から所定の圧力ΔＰ増加した時）であるときの検出光量Ｑ_PRを用いて補正値を求める場合について説明する図である。

符号の説明

１ シリンダ
２ ピストン
３ ソレノイド
１２ 圧力センサ
２０ 制御回路
２２ 信号検出処理回路
２３ 駆動回路
２４ メモリ
５０ ＬＥＤ
５６ 光検出器

Claims (3)

1. 被検眼角膜に向けて圧縮流体を噴射する流体噴射手段と、該流体噴射手段からの圧縮流体による角膜の変形状態を光学的に検出する角膜変形検出手段と、
   角膜に噴射される圧縮流体の圧力を検出する圧力検出手段と、前記角膜変形検出手段により前記角膜が所定の変形状態になったことを検出するとともに，該検出時における前記圧力検出手段の検出結果に基づいて眼圧値を求める演算手段と、を備える非接触式眼圧計において、
   被検眼角膜が前記所定の変形状態に変形後、さらに付加される圧縮流体の付加圧力により変形される角膜の付加的な変形信号を前記角膜変形検出手段から得て、付加的な変形信号に基づいて、所定の変形状態に変形されたときの圧縮流体の圧力に基づいて得られる眼圧値を補正する補正手段を備えることを特徴とする非接触式眼圧計。
2. 請求項１の圧縮流体の付加的な変形信号は、圧縮流体の圧力が最大又は圧縮流体が所定の圧力増加したときの光量信号であることを特徴とする非接触式眼圧計。
3. 請求項１の補正手段は、補正前の眼圧値に、所定の変形状態に変形されたときの変形信号と付加的な変形信号との比率を対応させた補正テーブルを持つことを特徴とする非接触式眼圧計。