JP6289040B2 - 非接触眼球加振式眼圧計 - Google Patents

Description

本発明は、眼圧計、特に、非接触眼球加振式眼圧計に関する。

眼圧を測定するための従来の装置は、例えば、特許文献１に開示されるように、眼に空気を吹き付け、眼の凹みを光で検出する方式が採用されている。また、特許文献２や特許文献３では、空気を吹き付けないで、音で眼を加振する方式の眼圧計が開示されている。

特公昭５４−３８４３７号公報 米国特許第５１４８８０７号明細書 国際公開第０３/０８２０８７号公報

眼に空気を吹き付ける特許文献１のような方式では、空気吹き付けによる弊害（不快感、眼を瞑る、感染など）がある。特許文献２の方式では、空気の吹き付けは不要であるが、加振のために大きな音が必要であり、被験者も周囲も不快である。特許文献３の方式では、音圧を高めるためにカップを用いるが、背音は周囲へ拡散してしまい、また非接触とは言い難い。

上記事情を考慮し、本発明は、空気の吹き付けや、被験者ならびに周囲にとって不快な大音量を発することなく非接触的に眼圧を測定することができる眼圧計の提供を目的とする。

本発明者らが鋭意検討した結果、以下のような本発明を完成した。
（１）被検眼の表面に音波が指向されるように構成されたパラメトリックスピーカーと、パラメトリックスピーカーからの音波に対する被検眼の振動データを検出する検出装置と、上記被検眼の振動データから被検眼の眼圧を算出する処理装置と、を備え、上記パラメトリックスピーカーが、被検眼の表面で焦点を結ぶ球面に配置された複数の超音波発音素子を有する、非接触眼球加振式眼圧計。
（２）パラメトリックスピーカーが、１０〜１００Ｈｚの周波数による変調がかけられた３０〜５０ｋＨｚの超音波信号を発することができ、かつ、前記変調における周波数は時間に応じてスイープさせることができる、超音波発音素子を有する、（１）の非接触眼球加振式眼圧計。
（３）検出装置が超音波検出素子を有する（１）又は（２）の非接触眼球加振式眼圧計。
（４）検出装置が、被検眼の振動を光学的に検出する受光素子を有する（１）又は（２）のいずれかの非接触眼球加振式眼圧計。

本発明によれば、被検眼の表面近傍では測定に十分な音圧を発生させることができ、かつ、被験者や周囲の者には極めて小さな音波のみが到達するので、不快感を与えないで被検眼を加振することができる。具体的には、本発明によれば、眼球加振により眼球を振動させ、眼球の固有振動数を求め、その振動数から、眼球の内圧である眼圧を測定するので、従来の空気噴きつけによる、被験者の不快感、涙液飛散（飛沫による院内感染の恐れ）、高齢者の開瞼不良（データ信頼性低下）などがなくなり、より品質の高い眼圧測定が可能になる。また、加振が被検眼の近傍のみに行われて眼の周囲には振動をほとんど与えないため、眼の周囲の振動の影響が小さく、被検眼の振動を精度よく検出できるという利点もある。

超音波発音素子を配置する球面の模式図である。 超音波発音素子の配置の一例の模式図である。 本発明の非接触眼球加振眼圧計の一例の模式配置図である。 本発明の非接触眼球加振眼圧計の別の一例の模式配置図である。 本発明の非接触眼球加振眼圧計の構成例の模式図である。 本発明で用いる信号のタイミングの一例の模式図である。

以下、図面を適宜参照しながら本発明を説明する。本発明は、図示された態様に限定されるわけではない。

本発明の非接触眼球加振眼圧計（以下、単に「眼圧計」とも表記する。）では、パラメトリックスピーカーを用いる。パラメトリックスピーカーは、超音波発音素子を駆動する信号を低周波で振幅変調することにより、音の発生する非線形性により、低周波音圧を発生させるスピーカーである。超音波を用いることで鋭い指向性を持たせることが可能である。パラメトリックスピーカー自体の構成や具体的な形態については、スピーカー分野における先行技術を適宜参照することができる。

パラメトリックスピーカーは、典型的には、複数の超音波発音素子が所定の配置を成して構成される。好ましくは、超音波発音素子は、５〜１００Ｈｚの周波数による変調がかけられた３０〜１００ｋＨｚの超音波信号を発することができるように構成されている。上記変調は、より好ましくは、１０〜１００Ｈｚの範囲であり、さらに好ましくは１０〜１００Ｈｚの中の任意の範囲であり、この範囲であれば眼球の固有振動数がカバーされる。超音波信号は、好ましくは３０〜５０ｋＨｚであり、さらに好ましくは、３０〜１００ｋＨｚの中の任意の範囲である。より好ましくは、前記変調における周波数は時間に応じてスイープさせることができるように、超音波発音素子は構成されている。各超音波発音素子は、上記に例示される超音波周波数により駆動される、駆動波には、パラメトリックスピーカーを原理とする上記に例示される周波数での変調が行われる。なお、本発明のためのパラメトリックスピーカーによる可聴音（音波）の発生は、周波数差によるビート音で発生させてもよい。より具体的には、低周波音圧を発生させるために、発音素子群を２つに分け、一方の駆動周波数と他方の周波数に差を持たせ、差により発生するビートにより低周波音圧を生成させることができる。あるいは、振動が音となる時の非線形性によって低周波音（音波）を発生させてもよい。

好ましくは、複数の超音波発音素子は、被検眼の表面で焦点を結ぶ球面上に配置される。図１は、前記球面の模式図である。球面１０の各部分の垂線は、球の中心点１１に集まる。図２は、超音波発音素子の配置の一例の模式図である。球面上に超音波発音素子２０を、球の内側に出力が向くように配置することで、球の中心部分に焦点が集まり、その中心部分に被検眼２１が位置するようにして、眼圧計を構成することが好ましい。前記球面については、幾何学的に完全な球である必要はなく、被検眼２１に超音波発音素子２０の出力が指向できる程度であればよい。このような構成により、超音波発音素子２０から発せられた音は、被検眼２１の位置に集中して音圧が高まる。そして、例えば、球の中心から５ｍｍ程度よりも離れるとヒトの聴覚では音が聴取できないほどに音圧の指向性を高めることができる。

上述の好適態様では、超音波発音素子２０を球面に配置していたが、別の好適態様として、超音波発音素子を平面上に配置し、各発音素子の駆動波形に位相を調整し、中心の素子から離れるにつれて駆動波形を進相させることにより、眼の付近で音圧が高まるようにすることも挙げられる。

本発明の眼圧計では、パラメトリックスピーカーの使用により、超音波発音素子を駆動する信号を低周波で振幅変調すると、音の発生する非線形性により、低周波音圧（音波）が発生するが、この低周波音圧もまた焦点付近で音圧が高まる。そして、超音波発音素子を上述のように好適に配置することにより、音が指向性をさらに高め、被検眼の表面近傍のみ音圧が高まる。低周波音圧により被検眼を加振すると、被検眼の表面のみに音波を発生させることができ、被験者も周囲の者にも音は聞こえず、不快感を与えないで加振できる。被検眼は、眼圧等の要因にもとづく固有振動数を有しており、与えられた音波信号に対する応答としての振動を発する。よって、本発明の眼圧計では、被検眼の振動データを検出する検出装置を必須の構成として有する。

図３は、本発明の眼圧計の一例の模式配置図である。パラメトリックスピーカー３０から低周波により変調された超音波３３を発し、被検眼３１近傍で発する音波（低周波音圧）により被検眼３１が加振され、その振動（振幅）のデータ３４が検出装置としての超音波センサー３２で検出される。

図４は、本発明の眼圧計の別の一例の模式配置図である。パラメトリックスピーカー４０から低周波により変調された超音波４４を発し、被検眼４１近傍で発する音波（低周波音圧）により被検眼４１が加振され、その振動（振幅）のデータが検出装置としての光検出器４３で検出される。被検眼４１の振動データの光学的な検出のために、例えば、光源４２から検出用の光４５を被検眼４１に照射して、被検眼４１からの反射光４６を光検出器４３で受光することなどが挙げられる。

上述したように、被検眼の振動データの検出方法は、特に限定なく、超音波検出技術や光学検出技術などを適宜参照することができる。図５は、本発明の眼圧計の構成例の模式図である。図５では、被検眼の振動を超音波で検出する場合の例を示す。ここでは被検眼の振動による表面の変位によって引き起こされる、超音波の伝播時間の進み・遅れを測定し、振動が検出される。発振器においては、超音波に相当する周波数（例：４０ｋＨｚ）の信号が生成される。低周波発振は可聴周波数音源に近い周波数（例：５〜５０Ｈｚ）を発振する。超音波周波数信号は、低周波により変調がかけられ、変調は時間とともにスイープさせる。パラメトリックスピーカーは、変調された超音波周波数にて駆動され、各発音素子は、球面上に配置され、眼の表面付近でのみ低周波音圧（音波）を発生する。低周波音圧は眼を振動させ、その周波数はスイープし、眼の振動は共振点で高まる。被検眼の振動（変位）の計測のために、パラメトリックスピーカーを駆動する周波数より高い周波数を超音波送信器から発生させ、被検眼に当てる。被検眼からの反射を超音波受信器で捉え、検波し、反射時間の変化をアナログ量に変換する。反射時間の変化は被検眼の振動（眼の表面の変位）を含むので、ここから被検眼の振動を求める。その時の極大値となる周波数Ｆと振幅Ａを記録（複数）する。その中で最大値となった周波数Ｆｘと振幅Ａｘを求め、これを被検眼の振動データとして眼圧算出のために以後の処理に供される。

検出された被検眼の振動データから、被検眼の眼圧が算出される。本発明の眼圧計には、被検眼の振動データから被検眼の眼圧を算出する処理装置が備えられる。眼圧の算出は、上記得られた振動データから被検眼の眼球の固有振動数を求め、その振動数から、眼球の内圧である眼圧を求めることが基本的な処理である。

図６は、本発明で用いる信号のタイミングの一例の模式図である。図面中に記載される数値は具体例であり、本発明の範囲を限定するものではない。被検眼の振動を超音波で検出する場合の各部の信号のタイミングを示す。反射して帰ってくる受信波が検波され、受信波の遅れはサンプルホールドのタイミングを変化させ、サンプルホールド値の変化となり、被検眼の振動を反映する。かくして、被検眼の振動が検出される。被検眼は低周波で加振され、加振周波数はスイープされるので、そのいずれかの周波数で被検眼の共振点と一致すると振動の振幅が増大する。例えば、統計的に作成された眼球固有振動数・対・圧力の関係式から眼圧値を求めることができる。なお、図６においては、被検眼の振動は、全波整流された図となっている。

本発明の眼圧計には、個体差補正の為、ＯＣＴや角膜厚さ計、眼軸長計とデータリンクが可能となるように構成されていてもよい。

本発明によれば、完全な非接触であり、被験者や測定者などが騒音を聴覚で関知することなく測定ができ、被検眼の周囲の振動の影響が極小化されて被検眼の振動のデータを高精度に検出でき、眼圧測定がより手軽かつ高性能になることが期待される。

１０ 球面 １１ 中心
２０ 超音波発音素子 ２１、３１、４１ 被検眼
３０、４０ パラメトリックスピーカー ３２ 超音波センサー
３３、４４ 超音波 ３４ 振動データ
４２ 光源 ４３ 光検出器
４５、４６ 光

Claims (4)

1. 被検眼の表面に音波が指向されるように構成されたパラメトリックスピーカーと、
   パラメトリックスピーカーからの音波に対する被検眼の振動データを検出する検出装置と、
   上記被検眼の振動データから被検眼の眼圧を算出する処理装置と、
   を備え、上記パラメトリックスピーカーが、被検眼の表面で焦点を結ぶ球面に配置された複数の超音波発音素子を有する、非接触眼球加振式眼圧計。
2. パラメトリックスピーカーが、１０〜１００Ｈｚの周波数による変調がかけられた３０〜５０ｋＨｚの超音波信号を発することができ、かつ、前記変調における周波数は時間に応じてスイープさせることができる、超音波発音素子を有する、請求項１記載の非接触眼球加振式眼圧計。
3. 検出装置が超音波検出素子を有する請求項１又は２に記載の非接触眼球加振式眼圧計。
4. 検出装置が、被検眼の振動を光学的に検出する受光素子を有する請求項１又は２に記載の非接触眼球加振式眼圧計。