JPH05253190A

JPH05253190A - 非接触式トノメーター

Info

Publication number: JPH05253190A
Application number: JP4239607A
Authority: JP
Inventors: N A Massie; エヌ・エィ・マッシー; Bruce W Maxfield; ブルース・ダブリュ・マックスフィールド
Original assignee: MASSIE RES LAB Inc
Current assignee: MASSIE RES LAB Inc
Priority date: 1991-10-10
Filing date: 1992-09-08
Publication date: 1993-10-05
Also published as: EP0536574B1; DE69215479D1; US5396888A; DE69215479T2; US5636635A; EP0536574A1

Abstract

(57)【要約】【構成】目の眼内圧力ＩＯＰを測定するための非接触
式トノメーターである。超音波出力トランスデューサ
（１３）により超音波ビーム（１７）が目に向けられ、
放射圧により生ずる力が目の陥凹又は偏平化を生じて、
これが超音波又は光学手段により検出される。適当なア
ライメントビーム（１８）がビームスプリッタ（１１）
を介して入射されて装置が目に対して位置決めされ、光
学系により目の像がもたらされる。別の超音波ビームを
用いて目に対するレンジが測定される。別の光学手段が
用いられて偏平又は陥凹が測定され、或いは別の超音波
トランスデューサ及びビームが用いられる。装置の動作
は超音波の連続波又はパルス励起による。出力レベル測
定用の別の超音波トランスデューサを用いて超音波出力
レベルの帰還制御が可能であり、測定精度が補完され
る。【効果】精度の良好な非接触式のトノメーターが低価
格で提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はトノメーター、即ち目の
内部の圧力（ＩＯＰ）を測定するために用いられる装置
に関する。より詳しくは本発明は、目に圧力を加えるた
めに超音波ビームの放射圧を用い、また印加された超音
波放射圧により生ずる偏平又は陥凹を測定するために光
学又は超音波ビームを用いる非接触式のトノメーターに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】緑内障は４０過ぎの人口の殆ど２％に影
響し、失明の主要な原因である。緑内障は眼圧（ＩＯ
Ｐ）の増大を通じて目にダメージを与える。ＩＯＰを測
定する理想的な手段があれば、それは大きな価値があ
る。しかし残念ながら、トノメーターと呼ばれるＩＯＰ
測定用の現在の装置は、１８世紀からの多くの研究者の
革新的な貢献にも拘らず、ほとんど全ての点において理
想的な機器からはほど遠い。

【０００３】これまでに、多種多様の機械的装置、電子
的装置、そして最も重要である、目に接触しない装置が
開発されてきている。１００年以上にもわたる熱心な活
動にも拘らず、理想的な装置はこれまで開発されてきて
いない。

【０００４】理想的なトノメーターは幾つかの特性を有
することになる。第一にそれは測定中に目に接触しては
ならない。即ちそれは非接触式トノメーターでなければ
ならない。このことは患者間での疾病の伝達可能性、角
膜損傷の可能性、及び接触眼圧測定に必要な局所麻酔薬
に対して患者が悪く反応する危険性を回避する。第二に
それは患者にとって快適であり、また動作が静かで患者
を驚かすことのないものでなければならない。第三に、
それは１０ｍｍＨｇから６０ｍｍＨｇのＩＯＰの全範囲
にわたり、少なくとも＋／−０．５ｍｍＨｇの精度を有
するものでなければならない。第四に、使用に際し、得
られる結果は臨床医師の技術に関して不感でなければな
らず、測定は容易に行い得るものであって臨床助手によ
っても検査を容易に行うことのできるものでなければな
らない。第五に、装置は低価格でなければならない。第
六に、理想装置は家庭用に適するものでなければならな
い。第七に、装置は患者が仰向けでも直立でも使用可能
でなければならない。第八に、それは周期的に再較正を
要するものであってはならない。そして第九に、一般開
業医が予備検診に用いるのに有用で且つ救急室で使用す
るのに有用なように、それは小さくて携帯式に作られて
いなければならない。

【０００５】現在用いられている、又はこれまでに開示
されているトノメーターは、幾つもの欠点を有する不利
がある。マクラコフ（Ｍａｋｌａｋｏｖ）という人は、
１８８５年に印象型トノメーターを開発した。この装置
では、既知の重量のプランジャが、仰向けになっている
患者の目に対して載置するようにされる。接触面積がダ
イにより求められ、重量が接触面積で除されて圧力が与
えられる。

【０００６】その後に、シオッツ（Ｓｃｈｉｏｔｚ）と
いう人により陥凹トノメーターが開発された。この装置
では、環状のフットプレートが目の上に載置され、固定
重量の中央プランジャが目に対して滑り降ろされる。陥
凹の深さは機械的なレバーシステムにより示され、この
陥凹はＩＯＰに対して一般的な反比例関係を有する。し
かしながら実質的な流体の変位の複雑な影響のために、
ＩＯＰは複雑な表を用いて求めねばならなかった。別の
欠点は、角膜の硬さ及び角膜の半径の両者が測定に影響
することである。このトノメーターのさらに別の欠点
は、それがデリケートな機械的構造からなり、使用に際
して細心の注意を必要とすることである。シオッツ及び
マクラコフのトノメーターはこれらの欠点にも拘らず、
両方とも今日世界中で使用されている。

【０００７】シオッツのトノメーターを用いて達成でき
るよりも優れた精度を有するトノメーターは、１９５０
年代にゴールドマン（Ｇｏｌｄｍａｎｎ）により開発さ
れた（米国特許第３０７０９９７号）。この装置におい
ては、小さなバイプリズムが角膜に対して圧接される。
角膜には、局所麻酔薬及びスリットランプ照射のダイを
適用することによって準備がなされる。プリズムの縁の
周囲で成長する涙膜の像はバイプリズムによって分割さ
れ、角膜をプリズムの直径にまで偏平（平坦化）するの
に丁度良い圧力が加えられた場合に、成長する環の半像
は相互に完全に整合するようになる。しかし正確な測定
を行うためには熟練した技術が必要とされ、また眼内の
脈の擾乱は視覚的に平均化されねばならない。涙の表面
張力の引力の影響、及び角膜の撓みによる反発力は両方
とも、測定に影響する。この理由から、プリズムの直径
は、典型的な患者についてこれらの力が可能な限り補償
されるように選択される。それにも拘らず、ゴールドマ
ンのトノメーターは実際上は、較正及び臨床技術に関連
した問題の故に、精度に疑問がある。また、接触式トノ
メーターであることから、それは角膜を損傷する可能性
があり、また患者間で疾病を伝達し得る。最後に、それ
は臨床助手により簡単に使用できるものではない。以上
の理由から、それは殆どの点において理想トノメーター
基準には合致しないものである。しかしながらそれは、
熟練した臨床医の手にかかれば十分に正確であり、治療
及び予備検診の両方に関して臨床的に有用なものであ
る。

【０００８】マカイ（Ｍａｋａｙ）及びマーグ（Ｍａｒ
ｇ）により開発された別の接触式トノメーターにおいて
は、円筒形で中空の壁の厚いチューブが目に接触される
（米国特許第３０４９００１号、第３１５０５２０号及
び３１５０５２１号）。次いで中央にあるプランジャが
用いられて、目の復原力が測定される。この装置もま
た、内径の大きな万年筆程度の大きさの携帯式装置とし
て実用化されている（米国特許第４７４７２９６号）。
この装置による測定は非常に技術依存度の高いものであ
り、このトノメーターは臨床的に有用であるとは余り考
えられていない。

【０００９】１９６０年代における、より優れたトノメ
ーターを開発しようとする別の試みとして、グロールマ
ン（Ｇｒｏｌｍａｎ）という人がエアー吹付又は流体放
出トノメーターを開発した（米国特許第３５３８７５４
号）。このトノメーターでは、短い時間の間にわたる空
気の吹付が目に対して向けられる。この放出の圧力は時
間と共に増大する。目の表面における空気流の瞬時圧力
がＩＯＰに等しくなると、角膜は平坦化される。光学系
により偏平化の時点が検出され、空気吹付の開始と同期
させることにより、ＩＯＰを示すことができる。だがこ
の装置は患者には余り歓迎されていない。というのは、
空気吹付を生成するためのノイズ、および角膜に対する
空気の感じが両方とも不愉快だからである。さらにま
た、この装置は精度が低いため、３０ｍｍＨｇを越える
領域では臨床的な価値は殆どない。この装置の幾つかの
改良版は臨床技術および調整に対して非常に敏感である
ため、多くの臨床医はこの装置では全く結果を得ること
ができない。

【００１０】他にも種々のトノメーターが特許されてい
るが、商業的には使用されていない。殆どのものは、上
述した各種の装置の線に沿ったものである。一つ別のタ
イプであるものは振動トノメーターであり、これは最初
に１９６０年代に特許されている（米国特許第３１９２
７６５号及び第３８８２７１８号）。この装置では、振
動的励起に対する目の応答をＩＯＰの尺度とすることが
提案されている。提案されている励起装置には、非常に
低周波の音波及び機械的プランジャが含まれる。しかし
ながら、目の振動周波数はＩＯＰに関係のない多くの要
因により影響されがちである。事実、目の実際の共振ス
ペクトルはＩＯＰよりも結合組織により多く支配される
ことが予想される。これらの事実の全ては、振動式トノ
メーターの開発が試みられているにも拘らず、その商業
的使用がこれまで何も明らかにされていない理由となっ
ている。さらに、振動は恐らくは患者にとって非常に不
快なものである。実用装置を製造しようとする試みがあ
るにも拘らず、この概念を商業的に適用したものは知ら
れていない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上を要するに、所望
とされる基準のすべてに合致する公知のトノメーターは
存在せず、また何れのものも実際に臨床的に好ましい精
度レベルには達しておらず、用いられる臨床技術に対す
る測定の非依存性もない。従って、上述した基準に合致
し、理想トノメーターと比較した場合の従来技術の装置
の欠点を回避することのできる、改良型の非接触式トノ
メーターを提供することが望ましい。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明においては、例え
ば目と空気の間における音響インピーダンス不整合から
の超音波ビームの反射に伴う放射圧が、目を陥凹させ又
は偏平（平坦）化させるために用いられる。超音波放射
圧及び目の歪みを同時に測定することにより、ＩＯＰを
求めることができる。非接触式眼圧測定についてのこの
技術により、前述の課題を解決することができる。第一
に、流体放出又は空気吹付トノメーターとは対照的に、
実行されている測定が患者に聞こえることはない。（前
述したように、流体放出又は空気吹付トノメーターの動
作は、患者を驚かせるような望ましくない音を伴う。）
本発明の新規な放射圧トノメーターについての超音波周
波数は典型的には１００ｋＨｚから１ＭＨｚの周波数範
囲にあり、人の可聴範囲を越えている。流体放出トノメ
ーターとは対照的に、特に圧力がゆっくりと穏やかに加
えられる実施例では、患者が力を感ずることは余りな
い。

【００１３】目に対する放射圧に関連する力Ｆは、Ｆ＝
２Ｐ／ｖにより与えられる。式中Ｐは入射する超音波ビ
ームの出力であり、ｖはその空気中での伝搬速度であ
る。例えば空気中で３．３７ワットを搬送する超音波ビ
ームは０．０２ニュートンの力を生ずる。これは２ｍｍ
の直径で頂冠断面のビームについて、４９ｍｍＨｇの圧
力を生ずる。従ってこのレベルの超音波出力において、
比較的高いＩＯＰである４９ｍｍＨｇの偏平化が達成さ
れる。

【００１４】角膜は、入射出力の大体１０^-8を除き、殆
どを反射する。従って上記の例について言えば、超音波
出力の僅かに３．３７ナノワットだけが目に入る。これ
はまた、目に入る僅かに１．１マイクロワット／ｃｍ²
という出力密度に対応している。本発明の装置は恐らく
最大パルス長さが０．１秒のパルスモードで動作するか
ら、０．１マイクロジュール／ｃｍ²の密度においては
３．３７ナノジュールより多いエネルギーが目に入るこ
とはない。これらの数値は全て、安全許容レベルよりも
ずっと低い。

【００１５】超音波は集束可能であるから、空気吹付ト
ノメーターの場合よりも小さな偏平化スポットを用いる
ことができ、これは流体放出、振動及びゴールドマンの
トノメーターとは対照的に、患者の感じ方を感覚閾値よ
りも恐らくは低いレベルにまで減少させる。ゴールドマ
ンのトノメーターに随伴していた涙の引力の問題も除去
される。また、角膜を撓ませることによる反発力の問題
も、気にならないレベルにまで減少される。なぜなら超
音波ビームはガウス分布を有する圧力場を生成し、角膜
の漸次的な撓みのみを生成するからである。超音波出力
レベルは、目の膜の動きを検出するための位相感知復調
が可能となる十分に高い周波数において変調することが
できる。このことは実質的に、測定システムの感度を多
数のコラプティング(corrupting)ノイズソースとするの
を助ける。力を局在させることができ、また標準的な高
帯域幅サーボループを介して正確に制御可能であるとい
う超音波放射手段の性質は、やはり流体吹付又は振動ト
ノメーターを用いることと対照され得るものである。超
音波トランスデューサの動作係数は時間と共に大きく変
化することはないから、再較正を行うことは不要であ
る。本発明の装置はまたコンパクトであり、携行携帯式
であって、家庭用に適している。

【００１６】提案に係る励起が機械的なプランジャや低
周波数の音波を用いて達成されるかどうかとは別に、本
発明には振動トノメーターを上回る付加的な利点があ
る。励起手段として低周波数の音波が用いられる場合に
は、その波長は比較的長く（目の直径程度）、目の直径
に比較して小さなスポットには集束できない。その結
果、非常に強度の高い音場が必要である。さらに、集束
されていないビームを用いる場合には、目における音の
強度を正確に求めることは困難である。これとは対照的
に本発明においては、目に対する不快な振動はない。角
膜は振動されるのではなく、放射圧によって穏やかに内
側へと押されるだけである。このことは、低周波数の励
起に対する生物学的組織の複雑な、位相的及び振幅的応
答を測定することを試みるという非常な困難性を完全に
回避する。最後に、そして非常に重要なことであるが、
超音波偏平化非接触式トノメーターから得られる結果
は、現在の臨床標準であるトノメーター、即ちゴールド
マンのトノメーターから得られる結果を継承するもので
なければならず、従って大きな集合をなしている既存の
臨床知識を密に辿ることのできるものでなければならな
い。

【００１７】本発明は、以下の詳細な説明及び添付図面
からより良好に理解されるものであり、また他の特徴も
示される。明細書に記載の特徴及び利点は全てを含むも
のではなく、図面、明細書及び特許請求の範囲に照らせ
ば、当業者には多くの付加的な特徴及び利点が明らかな
ものである。さらにまた、明細書で用いている用語は基
本的に読み易さと教示的な目的から選定されたものであ
って、発明の主題を正確に叙述し境界を画するために選
ばれたものでないことを銘記すべきである。発明の主題
は、特許請求の範囲に依拠して定められることが必要で
ある。

【００１８】

【実施例】図１から図９は、例示のためのみの目的でも
って、本発明の好ましい種々の実施例を示している。当
業者であれば以下の論述から、本明細書に記載されてい
る本発明の原理から逸脱することなしに、本明細書に例
示されている構造及び方法の別の実施例を採用可能であ
ることを容易に認識するであろう。

【００１９】本発明の非接触式トノメーターの特に好ま
しい実施例は、図１、図２及び図３に示されている。こ
れらはそれぞれ同軸配置、側方−側方配置、及び反射配
置における、本発明のトノメーターの簡単化された平面
図である。「同軸配置」という用語は、光学系及び超音
波系が共通の軸を有することを意味している。側方−側
方又は側方−中央というのは、目を観測している光学系
の側方から検出ビームを伝搬させることができ、これを
観測光学系又は観測光学系の反対側にある光学系の何れ
かにより受け取ることができることを意味している。

【００２０】同様に、超音波ビームは同じ経路を辿るこ
とができ、或いは超音波出力トランスデューサを側方に
配置して検出ビームを中間に配置することができる。例
えば図２は、側方−側方の光学系を示している。しかし
ながら、全ての側方−側方系は、図示されているような
ビームスプリッタを用いて中央を介して観測するように
片側に挿入することにより、その片側を除去することが
できる。

【００２１】図３に示されている反射配置においては、
超音波ビームは例えば、光学系に対しては透明であるガ
ラス板から目へと反射される。これは場合によっては、
トノメーターの実施及びパッケージ化を非常に容易なも
のとする。

【００２２】図１及び図４を参照すると、非接触式トノ
メーターは、目を陥凹させ又は偏平化させるために超音
波ビーム１７の放射圧を用い、また目１０の陥凹又は偏
平化を検出するために超音波トランスデューサ１６又は
光学手段２３の何れかを用いることによって達成され
る。超音波トランスデューサ１３は、目に対して超音波
出力ビーム１７を向けるように配向されており、対物レ
ンズ１９及び接眼レンズ２０からなる光学系は、トノメ
ーターを目に対して位置決めするために適当な光学アラ
イメントビーム１８がビームスプリッタ１１を介して入
射された場合に、目の像をもたらす。図４から図６に示
されているように、ビーム２２を用いて目とのアライメ
ント及び距離を測定するために付加的な超音波トランス
デューサ１４ａ及び１４ｂを用いることができ、アライ
メント即ち目の上におけるビームの位置を測定すること
は、光学手段２１によって補完される。光学手段２１は
また、偏平化又は陥凹を測定するためにも用いることが
できる。しかし別法として、付加的な超音波トランスデ
ューサ１６及び測定用超音波ビーム２９を用いることも
できる。（図１４は光学手段２１を二つの別個の手段と
して示しており、その一つはアライメントを測定するた
めのものであり、もう一つは偏平化又は陥凹を測定する
ためのものである。）別の超音波トランスデューサ１５
ａ及び１５ｂを用いて、目とそのトランスデューサによ
り形成されるキャビティ中における出力を測定すること
ができる。この装置の動作は、超音波の連続波又はパル
ス励起を介して行われ得る。出力レベルを測定し出力レ
ベル信号３９を生成するために上記別の超音波トランス
デューサ１５ａ及び１５ｂを用いて、超音波出力レベル
を帰還制御することも可能である。出力レベル信号３９
は、偏平又は陥凹センサーからの信号３８と共に、帰還
機構２４から帰還制御信号２５が発生されるようにし
て、測定精度を増大する。

【００２３】図４は超音波トランスデューサ１３の正面
図、即ち患者に向いている側の図である。別の超音波ト
ランスデューサ１４ａ−ｃ、１５ａ及びｂ並びに１６
は、適当な位置に示されている。対物レンズ１９は、ト
ランスデューサ１３の中央に配置されている。

【００２４】図５に示されているように、超音波トラン
スデューサ１３にはまた、周囲の媒体（典型的には空
気）へとより多くの出力を伝搬することを可能にする、
特別のインピーダンス整合層９０が設けられている。超
音波トランスデューサ１３が共振又は疑似共振する圧電
又は磁歪要素又は振動ダイアフラムの場合には、音響物
理学の基本法則を用いて理想的な層の性質を計算するこ
とができる。例えばフォックス(Fox, J.D.)、キューリ
−ヤクブ(Khuri-Yakub, B.T.)及びキノ(Kino, G.S.)の
「空気中での高周波音波測定」1983 IEEE Ultrasonics
Symposium, p.581-84を参照のこと。しかしながら、現
在入手可能な高出力又は高変位圧電セラミックスの何ら
かのものと、空気との間における理想的な整合を達成す
るための標準物質は容易には入手可能でない。

【００２５】適切な整合を達成するために、層９０はシ
リコーンゴムから、又は商品名アラルダイト(Araldite)
のような標準的なエポキシと混合したシリコーンゴムと
軽量充填剤、例えばガラス球又は軽量フィラーから作成
される。このような配合物は本発明の目的に関して適切
に機能する。トノメーターの挙動は、層９０の正確な配
合及び物性に大きく依存するものではないが、理想的な
整合条件の充足に近づき得るほど、トランスデューサ１
３へ伝達され散逸される出力はより少なくなければなら
ない。整合が不具合なものであれば、トランスデューサ
１３を永久的に損傷したりその挙動を漸次劣化させるほ
どの出力を入力することが必要とされる。

【００２６】本発明の側方−側方配置又は側方−中央配
置が図２に示されている。ＩＯＰを測定するための非接
触式トノメーターは、目を陥凹又は偏平化させるために
超音波ビーム１７の放射圧を用い、目１０の陥凹又は偏
平を検出するために超音波トランスデューサ１６（図
４）又は光学手段２１の何れかを用いることによって達
成される。超音波トランスデューサ１３は、目に対して
超音波ビーム１７を向けるように配向されており、対物
レンズ１９及び接眼レンズ２０からなる光学系は、装置
を目に対して位置決めするために適当なアライメントビ
ーム１８がビームスプリッタ１１を介して入射された場
合に、目の像をもたらす。或いはまた、アライメントビ
ームはソース２６から入射してレンズ２７を介して投射
し、対物レンズ１９及び接眼レンズ２０を介して可視化
することができる。この系は図１に示された系と同じ目
的を達成するが、主たる相違は、今度の場合には光学ビ
ームの非同軸的入射及び受容により、動きの検出（偏平
化に対極される）を行うことが可能であるという点にあ
る。

【００２７】本発明の反射配置は図３に示されている。
超音波出力トランスデューサ１３は、集束された超音波
ビーム１７を、典型的にはガラス板である反射部材１２
の上へと向ける。このガラス板は超音波ビーム１７を目
１０の上へと反射するが、光学的対物レンズ１９から
の、アライメント及び測定に用いられる光学ビームは伝
達する。前述のように、超音波出力トランスデューサ１
３と共に超音波出力測定用のトランスデューサ１５ａ及
び１５ｂが配置されていて、目１０とトランスデューサ
１３により形成されたキャビティを循環している出力を
測定する。偏平又は陥凹は、超音波トランスデューサ１
６（図４）により検出され、又は他の場合には目から反
射された光のビームを光学手段２１により検出すること
によって測定されうる。光学手段２１は、ビームスプリ
ッタ１１及び対物レンズ１９を介して目を見る。機器類
の目に対するアライメントは、光学手段２１及び／又は
超音波トランスデューサ１４ａ−ｃによって検出可能で
ある。前述のように、出力レベルを測定し出力レベル信
号３９を生成するために別の超音波トランスデューサ１
５ａ及び１５ｂを用いて、超音波出力レベルを帰還制御
することも可能である。出力レベル信号３９は、偏平又
は陥凹センサーからの信号３８と共に、帰還機構２４か
ら帰還制御信号２５が発生されるようにして、測定精度
を増大する。

【００２８】動作モード１．位相感知識別図７に示されているように、センサの光学放射チャンネ
ル側にエンコード方式を用いることにより、本発明のシ
ステムの挙動は向上される。この技術は室内照明、その
他の光学的ソース、及び種々の電磁干渉ソースに対する
識別を行うものである。また、この方式は直流や交流周
波数とはかけ離れた周波数において検出や増幅に備える
ものであるから、「１／ｆ」ノイズ及び電線の干渉の影
響は大きく減少される。図７を参照すると、センサ光源
５０は、周波数ｆにおいて発振器５２から給電されてい
る電力増幅器５１により駆動されている。従ってその光
は周波数ｆで変調され、受光する光検出器５３は周波数
ｆで振動する信号を生成し、これが前置増幅器５４によ
り増幅されて、基準信号を発振器５２から得ている位相
感知復調器５５へと供給される。検出後段の増幅器５６
は復調器５５からの信号を増幅し且つ帯域制限して、そ
れを信号５７として呈示する。この手順により生成され
る信号５７は、受光した光信号の強度に対して明確な一
定の関係を有し、インジケータに供給されたり、或いは
デジタルフォーマットでさらに処理するためにアナログ
−デジタル変換器へと供給される。周波数ｆは、室内照
明又は電線周波数中に含まれる周波数及びその調波に比
較して相対的に高くなるように選択され、また測定され
る如何なる現象よりもかなり高いものである。位相感知
弁別器は、適当な中央周波数のあたりの狭い帯域幅にな
い全ての信号、及び基準信号に対して正確な位相関係を
有していない全ての信号を識別する。このようにして、
干渉効果に対する優れた識別及び免疫性が達成される。

【００２９】２．偏平、陥凹又はその組み合わせによる
測定超音波放射圧トノメーターを用いての眼圧（ＩＯＰ）測
定は、幾つかの基本的な動作モードの一つにより、或い
は本明細書において複合法と呼ぶ幾つかのモードの組み
合わせにより達成される。偏平化即ち平坦化モードにお
いては、超音波放射圧は、角膜又は強膜が丁度平坦にな
るまで徐々に増大される。陥凹モードにおいては、目の
動き又は陥凹は、比較的小さくはあるが予め確立された
圧力に関して測定される。複合モードの一つの例は、偏
平化に必要とされる圧力に丁度等しい「定常状態」圧力
と、時間変動する比較的小さな圧力の両方を加えて、偏
平状態のあたりでの目の動きを変調させ、同時にこの小
さな圧力信号に対する目の応答を測定するものである。
この複合モードは、角膜が傷ついていたり硬直していた
りする患者にとって非常に有用である。

【００３０】偏平化トノメーターでは、偏平時におい
て、偏平領域全体にわたる超音波圧力の平均は、丁度Ｉ
ＯＰに等しい。この関係は、目の曲率半径（ＲＯＣ）二
よっては影響されない。また、圧力場はガウス分布を近
似するように作ることができるから、圧力は中央から漸
次逓減する。従って平坦から湾曲への角膜の撓みはゆっ
くりとしたものである。撓みの半径はゴールドマンのト
ノメーターにおけるそれよりも実質的に大きい。ゴール
ドマンのトノメーターでは、硬いプリズムが目に対して
押しつけられ、ＩＯＰの正確な測定を行うためには角膜
の撓みの力が明らかにされねばならない。偏平を用いる
ことの別の利点は、光学手段による偏平の検出が、陥凹
の量的測定に比較してより簡単であるという点にある。

【００３１】陥凹モードにおいては、角膜又は強膜は超
音波放射圧により陥凹される。所定の力に対する陥凹量
は、ＩＯＰの尺度となる。このアプローチは、この動き
が目のＲＯＣ及びＩＯＰに対して反比例しているという
点において不利を有している。ＲＯＣは人では１０％近
く変動するから、付加的にＲＯＣを測定しなければ、殆
ど正確な絶対的測定は行うことができない。この測定は
普通に行われているが、しかしそれでもこの測定を必要
とするのは不利である。陥凹測定を介してＩＯＰを測定
する別の不利は、目の陥凹が非常に小さいということに
ある。従ってセンサは非常に正確でなければならず、ま
た患者の目と装置との間の比較的大きな動きには不感で
なければならない。これは測定を困難なものとする。

【００３２】しかしながらこの陥凹アプローチの利点も
また、素晴らしいものである。マススクリーニングプロ
グラムにおいては、ＩＯＰの最も正確な測定を行うこと
が目的ではなく、むしろ実際のＩＯＰの一般的な指標を
測定することが目的である。多くの場合により重要なこ
とは、このような測定を最大の正確さをもってではな
く、最小限のコストで、そして最小限の臨床的困難性で
もって行うことである。従ってＲＯＣの測定を行うこと
は必要ではない。別の利点は、偏平化装置と比較した場
合に、超音波出力レベルが減じられることである。この
ことは超音波装置の寸法及びコストをも減ずる。また、
患者の感じ方も、偏平化測定におけるそれよりも減じら
れる。別の実質的な利点は、超音波出力レベルを振幅変
調することができ、センサにおいて位相感知検出を用い
ることができ、それによって患者の動きに対する装置の
感度を減少させられることである。

【００３３】複合モード即ち組み合わせモードにおいて
は、最良の利点は各種の動作モードの特別の特徴から取
り出すことができる。例えば超音波圧力は、目が偏平化
されるまで、或いは少なくとも殆ど偏平化されるまで増
大させることができる。次いで超音波出力に対して正弦
波（又は他の時系列）信号を、目を平坦化させるのに必
要とされるよりも小さな振幅でもって印加することがで
きる。その場合にＩＯＰの尺度は、この小さな信号に対
する目の応答となる。このアプローチの重要な特徴は、
このような技術の精度が、硬直し又は損傷した角膜の影
響を受けにくく、また目のＲＯＣによって影響されない
ということにある。

【００３４】３．正確なＩＯＰ測定を行うためのアルゴ
リズム測定値は、以下の方式の一つによってエンコードするこ
とができる。偏平化モードにおけるトノメーターの動作
と、図８に示されたような超音波出力とセンサ応答の時
間的変化を考える。この論述において対象とされるセン
サは、偏平に際して単一のピークを生ずるタイプのもの
である。

【００３５】超音波出力７４は時間と共に立ち上がっ
て、ピーク圧力レベル（通常は６０ｍｍＨｇ）に達す
る。この時間の間に、センサ出力は非常に鋭いピーク７
０を示し、偏平化が生じた圧力７７を指示する。これが
ＩＯＰを測定するための最も単純なアルゴリズムであ
る。しかしながら、より複雑な方式は、より正確な測定
をもたらしうる。

【００３６】図９において示されているアルゴリズムで
は、偏平ピーク７１に達した後に、恐らくはマイクロプ
ロセッサの制御下にあるシステムが、付加的な圧力レベ
ル７５の傾斜をもたらし、ＩＯＰを丁度まとめて扱う圧
力の鋸歯勾配輪郭を用いて、ＩＯＰ７８の付加的な測定
を行うことが可能となる。この方法により、多数のＩＯ
Ｐ測定の平均化を効率的に行うことができる。これは、
ＩＯＰが瞬間的に最大で２ｍｍＨｇ動揺する、眼内の脈
動の際に行われた測定と区別しようとする場合に重要で
ある。この多重測定技術における一つの考えられる処理
モードにおいては、平均に近くない測定値は捨てられ
る。（眼内の脈動は、短い断片的な時間の間「オン」に
なっているだけである。）別の方式が図１０に示されて
いるが、これは複合ＩＯＰ測定技術の実施形態として、
或いは測定精度を向上させるための別のエンコード方式
として考えることができる。超音波放射圧７２は、偏平
に到達するまで増大される。その後、圧力は、Ａ＋Ｂｓｉｎ（２πｆｔ）という形式に従い、この式中でｆは出力の変調周波数、
ｔは時間、Ａ（７９，図１０）は偏平化に要する圧力で
あり、Ｂ（７３）はＡよりもずっと小さい。センサ信号
は一般的に、Ｃ＋Ｄｓｉｎ（４πｆｔ）という形式をとり、式中でＣ（８１）は偏平に際しての
光信号であり、Ｄ（８０）は主として圧力項Ｂｓｉｎ
（２πｆｔ）から生ずる成分である。圧力関数と比較し
て光センサの出力の周波数が倍になっているのは、光信
号のピークにおける双方向性の伝達機能によるものであ
る。装置の何れかにおいて用いられる種々の変調及び／
又は分断周波数の相対値に対しても、適切な考慮が払わ
れねばならない。Ａの値が低すぎる場合には、「２ｆ」
信号は消失し、センサの変調はｆでもって、且つ圧力信
号と同相で行われる。Ａの値が高すぎる場合には、２ｆ
信号はやはり消失するが、周波数ｆでの変調は圧力信号
とは１８０度相がずれている。ＩＯＰに対応しているＡ
の値においては、Ｄの値は通常は最大になる。この信号
は、ＡをＩＯＰ値に維持するために、「登坂」サーボに
おいて用いることができる。このようなシステムは、そ
れが例えば目に対する血流の脈動により生ずる圧力波の
間に生ずるＩＯＰ変化を追跡することができるという点
において、大きな利点を有する。

【００３７】偏平化眼圧測定図１４は、本発明の偏平化超音波放射圧トノメーターの
好ましい実施例のより詳細な図を示している。後で別個
に説明するシステム構成部分には、超音波出力発生器、
測定及びレンジトランスデューサ、臨床医に対して目の
像を呈示する可視化システム、偏平センサ、患者に対す
る固定光源、及び横方向アライメント表示及び検出シス
テムがある。

【００３８】目の可視化システムは図１４の平面図に示
されている。図示しない別個の光源が、目を照射する。
光源は医師のスリットランプ、トノメーター上の別個の
ランプ又は室内照明であることもできる。第一の対物レ
ンズ１５２は、目１０を無限大へと結像する。目からの
光線１７４は、第一の対物レンズ１５２と第二の対物レ
ンズ１５３の間の空間で視準されてビーム１７６にな
る。二つの対物レンズを用いることは、目１０の高品質
の像を低コストで提供することになる。対物レンズ１５
２と１５３の間の空間は、偏平センサ用に用いるビーム
スプリッタ１５６を挿入するのに都合の良い位置をもた
らす。また、像の創設のために挿入されるピカン(Peca
n)プリズム１５５は、挿入位置では空間的収差に寄因す
ることはない。なぜならそれは１７７のような収斂ビー
ム位置におけるものだからである。第二の対物レンズは
ピカンプリズム１５５から光線を受け取り、収斂ビーム
１７７を標線１５４上へと再度集中させる。この標線は
図１６に示されているような典型的なパターンを有し、
臨床医が機器を目に対して整合させるのを助けるマーク
として用いられる。接眼レンズ２０は光線を視準して臨
床医の視界に入れる。典型的な機器では、標線上への目
１０の像は１対１の倍率であり、これは低い収差を有す
る光学系を提供するのをやはり助けるものである。

【００３９】患者には、固定した光源が与えられねばな
らない。好ましくは、患者によって知覚されるこの光源
の明るさは、患者の視力の関数ではないものとされる。
これを達成するために、ここではＬＥＤである光源１６
３であって、図１９に示すように患者の角膜１２１に焦
点合わせされたものが備えられる。この場合に、患者の
網膜１２２に到達する光線の円錐１２３の角寸法は、患
者の目のレンズの視覚的誤差によっては影響を受けな
い。第二の対物レンズ１５３の焦点に配置されたＬＥＤ
１６３からの放射は、経路１７３を辿り、薄膜ビームス
プリッタ１５７から反射されて主光学系に入る。この放
射は対物レンズ１５２と１５３の間の空間においてビー
ム１７６へと視準され、第一の対物レンズ１５２に入
る。この機器が目から適当な距離に配置されているなら
ば（目１０と第一の対物レンズ１５２の間の距離がレン
ズ１５２の焦点距離に等しい場合にそうなる）、ＬＥＤ
１６３からの光線は患者の角膜１２１上に焦点が合う。
この光線は目のレンズに焦点を有するから、目のレンズ
を通過する光線１２３の発散は、患者の視力によっては
ほんの僅かしか影響されない。しかしながらこの光線の
作る円錐の角度は、目における媒体の屈折率によって減
少される。このことは重要である。というのは、本発明
では固定した光線の角度的範囲は大きな屈折誤差のある
患者の場合には殆ど変わらないことになるが、これは緑
内障にかかり易く従って眼圧測定の必要なお年寄りに典
型的なことだからである。ＬＥＤ１６３は、後述のよう
に他の場所で用いられる別のＬＥＤ１６２と区別するた
めに、例えば緑である。或いはまたそれはＬＥＤ１６２
とは区別される仕方でオン／オフ発光されることができ
る。使用に際して、患者は光源であるＬＥＤ１６３から
の光線を凝視するように言われるが、しかし単純化した
システムでは、光源たるＬＥＤ１６２を固定だけのため
に用いることができる。

【００４０】偏平化を検出し、機器をｘ及びｙ方向並び
に頂点において目に垂直に整合させるために、別の光
源、ここではＬＥＤ１６２からの光線が用いられる。Ｌ
ＥＤ１６２からの光線１６４は薄膜ビームスプリッタ１
５６に突き当たり、視準されたビーム１６５としてレン
ズ１５２を出る。その場合、無限大までの完全な屈折を
有する弛緩した目には、ＬＥＤ１６２の像が見える。そ
うでない目には、焦点のずれたＬＥＤ１６２の像が見え
る。図２０に示されているように、ＬＥＤ１６２の反射
光は、光軸に対して垂直な平面により位置決めされる目
の頂点１７２において見える。接眼レンズ２０を通し
て、臨床医はこの反射を目の上の煌光として観察する。
図１７を参照のこと。この煌光１７２は、超音波ビーム
１７を焦点合わせすることが望ましい点にある。

【００４１】アライメントを達成するために、目１０は
最初に可視化される。臨床医は、典型的には同心のリン
グ１６９と十字線１７０（図１６）からなる標線１５４
と共に、瞳孔１５０及び虹彩１５１（図１５参照）を見
る。機器の構成によって、標線はシステムの光軸及び超
音波軸と同心に配置される。目１０の像、標線１５４、
ＬＥＤ１６２からの視準されたビームから生ずる煌光１
７２、及び患者に対する固定ビームから生ずる煌光１７
８が、不整合系に関して図１７に、整合系に関しては図
１８に示されている。図２０及び図２１は平面図におい
て、不整合の及び整合したビーム位置決めを示してい
る。しかして臨床医は、機器を目に対して焦点合わせ
し、次いで煌光１７２が標線１５４の中心にくるまで機
器を横方向に移動させるように指令される。

【００４２】本システムは、機器を目に整合させるのに
必要な動作を指示する。機器が横方向に整合しているこ
とを検証するために、光センサ１６１が中心を光軸に置
いて、目１０の結像平面に配置されている。このときセ
ンサ１６１は、ビームスプリッタ１５７を介して目の中
心を見る。ＬＥＤ１６２により発生された光は既知の高
い周波数で変調され、センサ１６１が、この周波数に同
調された増幅器と共に、ＬＥＤ１６２からの光について
有効なアライメント信号のみを生ずるようにされる。ま
た、センサ１６１の前には光学的帯域フィルタを配置す
ることができ、それによってＬＥＤ１６２の色だけがセ
ンサ１６１に突き当たるようにされる。機器がｘ及びｙ
に整合されている場合に、光センサ１６１に対する信号
は最適化され、アライメントが達成されたことを機器の
制御システムが臨床医に示す。この機器ではこれらの条
件が満たされた場合にのみ、オペレータがＩＯＰ測定を
行うことが可能になる。

【００４３】長手方向におけるアライメントの検証は、
超音波レンジトランスデューサ１４によって達成され
る。これは、超音波出力トランスデューサ１３と一緒に
配置されたトランスデューサであり、その出力はやはり
目１０に対して集束される。これはまた低い出力で、且
つ短いパルスモードにおいて作動される。超音波出力ビ
ーム（１７）の焦点深度はビーム幅(beam waists)の数
倍（数ｍｍ）の深さであるから、レンジトランスデュー
サは１ｍｍ程度の非常に穏当な精度を有する必要がある
だけであり、これは達成が極めて容易である。機器をよ
り使用し易くするために、患者と機器の間の距離仕様は
より緩やかにすることができ、またレンジトランスデュ
ーサからの情報は、ＩＯＰを計算する際に補正を行うた
めに用いられる。また、より機械化された機器では、自
動焦点及び自動アライメントの特徴を組み込むことも可
能である。

【００４４】次に、偏平センサについて説明する。この
センサの目的は、角膜が偏平化即ち平坦化された瞬間を
検出することである。その時点における圧力もまた知れ
るから、ＩＯＰを求めることができる。ＬＥＤ１６２は
ビームスプリッタ１５６を介して光学系に入射される光
ビーム１６４を生成し、これは第一の対物レンズ１５２
によって視準される。視準ビーム１６５中に位置し、こ
のビームの光軸に対して垂直な平坦表面は、第一の対物
レンズ１５２の焦点に対して光を戻す。従って対物レン
ズ１５２の焦点に配置された光センサ１６０は、平坦表
面から戻されたビームを検出する。目１０が偏平されて
いない場合のように、反射表面が湾曲している場合に
は、反射ビームの焦点は無限の付近にあり、光センサ１
６０の信号は取るに足らなくなる。従って光センサ１６
０の信号の大きさは角膜の平坦度の非常に敏感なインジ
ケータであり、平坦状態からの角膜の半径における非常
に僅かな変化も表示することが可能である。このシステ
ムは角膜の頂点と整列されており、また超音波圧力場の
力のベクトルは光軸に平行であるから、信号は光センサ
１６０へと理想的に戻る。

【００４５】陥凹眼圧測定陥凹トノメーターには、図２の側方−側方又は側方−中
央配置を用いることができる。対物レンズ１９と反転接
眼レンズ２０からなる可視化系により、目の像が接眼レ
ンズ２０に埋め込まれた標線１５４上に形成される。側
方−側方配置の検出システムは、光源２６と、投射レン
ズ２７と、受光レンズ２８と、動作検出手段２３とから
なる。トランスデューサ１３（発生ビーム１７を生ず
る）により発生される超音波放射圧により生ずる目１０
の動きの検出を行うための、種々の手段について以下に
説明する。

【００４６】光源は、ＬＥＤ、タングステン−ハロゲン
電球その他からなる一群のソースから選択することがで
きる。一つのアプローチでは、光はレンズ２７によって
目１０に集束される。レンズ２８は目の上の光のスポッ
トを正反射又は拡散反射によって再度結像する。再度結
像されたスポットは、動作検出装置２３に落とされる。
従って、超音波放射圧によって可視化システムの光軸の
方向に目１０が動かされれば、レンズ２８により結像さ
れた光学的スポットはレンズ２８の光軸に対して垂直方
向に移動するが、それは特定の選択された幾何学的形状
により変調された動きを伴う。検出機構２３に対する光
のスポットの像もまた移動する。従って、運動センサの
出力は角膜の陥凹に線形に比例し、角膜の陥凹は超音波
放射圧に比例し且つＩＯＰに反比例している。種々の運
動センサを用いることができる。運動センサのキーとな
る特徴は、目と頭の大きな動きにより生ずるスケールの
大きな目の動きの存在下において、１マイクロメートル
程度の大きさのスポットの、トノメーターからの陥凹力
により生ずる動きを低い信号対ノイズ比（ＳＮＲ）で検
出することのできる能力である。

【００４７】図２２を参照すると、結像されたスポット
の動きはチョッパホイールを用いることにより検出する
ことができる。図示されたホイールは、高速で回転され
る。面積の大きな光センサがホイールの後ろ側に配置さ
れて、スポット６０の正確な位置とは無関係に光を集め
る。この場合に回転ホイール５８の羽根は光を分断し、
光センサが交流信号を検出するようにする。信号の位相
は、チョッパホイールの羽根に関するスポットの位置に
よって定まり、この基準位相はエンコード機構５９によ
って検出される。従って、交流信号の相対位相によって
スポットの位置が示されることになり、システムの位置
感知性は羽根の幅をＳＮＲで除したものにほぼ等しい。
ダイナミックレンジは、最も単純なシステムでは羽根の
幅分である。しかしながら、簡単な位相連続技術を用い
ることにより、ダイナミックレンジはホイールの半径近
くにまで拡大することができる。このようにして、セン
サは大きなダイナミックレンジを有するように誘導され
うる。

【００４８】患者の頭（従って目）の動きと、超音波放
射圧により生じた目の動きとを区別するために、図７に
示したような室内照明に対する区別を行うために用いら
れる光学的識別方式に加えて、またそれに用いられる周
波数の範囲外にある周波数において、図２３に示したエ
ンコード方式を用いることができる。

【００４９】図２３において見られるように、超音波出
力トランスデューサ１３は、所望とする超音波周波数で
作動している発振器３７から給電されている電力増幅器
３０により駆動されている。発振器３１は、許容可能な
僅かな位相遅れでもって目１０が応答するのに十分に低
い、都合の良い可聴周波数で動作する。発振器３１は、
超音波出力信号の振幅変調を生ずるように用いられる。
光センサ３６は、幾らかの変調をもって光を受け取り、
光スポット６０の位置をエンコードする。この光学ビー
ム変調は、復調器６５によりデコードされる。このシス
テムは、復調器６５からの出力が目１０の動きに対して
比例し、患者の頭と目の動きに関する情報、並びに超音
波放射圧により駆動される動きに関する情報を含むよう
に構成されている。しかしながら、放射圧により惹起さ
れた動きは発振器３１の周波数において生じ、やはり発
振器３１からの基準信号により駆動されている乗算器３
４が、発振器３１の周波数においては生じない動きを全
て識別する。次いで後段の識別増幅器及び帯域制限器３
３が、固定された超音波放射圧により生ずる目１０の陥
凹に比例した出力信号３２を生成する。

【００５０】他の運動センサもまた考案することができ
る。例えばチョッパホイール６０は線形効果フォトダイ
オードで代替することができ、また線形勾配を有する中
性フィルタを単一の光センサと共に用いることができ
る。このような場合には、空間解像度は大体、装置の線
形の範囲を信号対ノイズ比（ＳＮＲ）で除したものに等
しい。これら全ての概念において、側方の受光装置は、
ビームスプリッタを用いて中央の軸を介して観測を行う
システムに置き換えることができる。

【００５１】側方−側方配置のシステムにより偏平化を
検出するためには、図１４のピーク焦点システムを配置
して、それが側方から目１０を観測するようにすること
ができる。

【００５２】陥凹を測定するのに高周波の超音波を用い
て、図２４に示されているようにして陥凹トノメーター
を構成することもできる。依然としてアライメント及び
可視化のために光学的手段を用いることができるが、陥
凹の測定は、別個の超音波トランスデューサ１６及び陥
凹測定ビーム２９を用いることによって達成される。例
えば、目１０を１０マイクロメートル陥凹させるのに十
分な力を発生する陥凹トノメーターにおいては、トラン
スデューサ１６が３．３７ＭＨｚの周波数で動作される
場合には、超音波の波長は１００マイクロメートルであ
る。

【００５３】発振器４１は、電力増幅器４０及びトラン
スデューサ１６を駆動する。トランスデューサ１６は伝
達モードから受信モードへと切り換えられ、その出力は
増幅器４５により増幅される。ミキサー４６は基準発振
器４１の出力を、増幅器４５から受信した出力と混合す
る。位相差は増幅器４７により増幅され、信号４３が出
力される。この位相差には超音波波長が乗算され、２で
除することによって角膜の動きが与えられる。

【００５４】この場合に、位相検知が用いられて距離が
測定され、その精度は超音波波長を受信機のＳＮＲで除
したものとなる。典型的な設置例では、これは０．１マ
イクロメートルより良好な解像度を与える。図２３に類
似したシステムを用いて、超音波放射圧により生じたも
のではない患者の頭及び目１０の動きに対する識別が行
われ得る。

【００５５】さらに別の実施例においては、超音波放射
圧場が目の中央領域の殆ど純粋な半径変化を生じ、この
半径変化が反射される光の焦点の位置に実質的な変化を
生ずるという事実から利点を得ることができる。トラン
スデューサにより生成される圧力パターンはガウス分布
により近似され、従って焦点におけるビーム半径（ビー
ムの裾幅の１／２）はおよそ、１．２λｆ／ｄであり、式中ｆは焦点距離、ｄはトランスデューサの直
径、λは超音波波長である。中央領域において、ガウス
関数は定数マイナス二次項として、一次に展開すること
ができる。この領域における目の湾曲もまた、二次項に
よって近似することができる。従って、圧力に比例して
生ずる変形は、二次関数に重畳された二次変動であり、
これはまた別の二次関数である。従って一次について
は、超音波放射圧場の効果は、目の曲率半径（ＲＯＣ）
を変化させることである。

【００５６】鏡の焦点距離と、光源及び焦点までの距離
ｓとの間の関係を規定している式を用いることにより
（レンズと目の間の距離がレンズの焦点距離にほぼ等し
い場合、或いは光源がレンズの焦点距離に配置されてい
る場合）、反射される光の焦点までの距離における相対
変化は、 Δｓ＝４ｚ（ｆ／ｒ₀）² によって与えられる。式中ｚは、ビーム幅の境界である
半径ｒ₀の（即ちビーム幅は２ｒ₀の直径を有する）目の
頂点からの湾曲の深さである。ｆ＝１０ｃｍ及びｒ₀＝
１ｍｍという典型的な数値について、Δｓ／ｚ＝４ｃｍ
／μｍである。これはｚを直接に測定することに比べ
て、大きな利点をもたらす。偏平に際しての変形した目
の典型的なｚの値は６０μメートルであり、高精度測定
に必要とされる解像度は０．６μメートルである。この
精度を達成することは可能であるが、患者の頭と目が両
方とも常に動いていることから、それは困難なものであ
る。この技術により、数センチメートルの範囲内におい
て焦点の絶対位置を測定することが必要とされるだけで
ある。患者と機器の間の距離における変化は一次に入る
だけであり、その比率はほぼ１対１である。

【００５７】従って、患者が０．５ｃｍ以内に静止する
ことができるならば−これは比較的容易である−ＲＯＣ
変化により生ずる焦点の動きはずっと大きくなる。ま
た、別の個所に開示したように、望ましくない患者の動
きから区別するために、陥凹はエンコードすることがで
きる。

【００５８】図２５は上述した技術の実施例を示してい
る。対物レンズ１３３の焦点に配置された光源１４０
は、光線１４３をビームスプリッタ１３４に向け、この
ビームスプリッタは次いで、光を対物レンズ１３３へと
向け、視準されたビーム１４４が角膜１４１に突き当た
る。反射された光１３２は、半径１３１の目の湾曲中心
１３０の２分の１の距離に配置された仮想ソース１４２
から生じているように現れる。反射光は位置１３５にお
いて焦点に達し、大面積光センサ１３６により集められ
検出される。回転シャフト１３７には複数のチョッパ羽
根が装着されているが、ここにはそのうち二つ、前部羽
根１３９及び後部羽根１３８が示されている。これらの
羽根は、ある時点においては一方のみがビームを阻止す
るようにカットされている。チョッパ羽根による光の掩
蔽の時間歴から、強度プロフィルを迅速に計算すること
ができる。種々のチョッパ羽根位置において求められた
プロフィルから、焦点を見積もることができる。

【００５９】別の実施例においては、チョッパ羽根は一
つ又はそれ以上の結像領域により置換され、これらもや
はり計算を通じて、焦点位置を求めるために用いること
ができる。

【００６０】機器構成トノメーターは、幾つかの異なる構成で実施することが
できる。商業的に重要と考えられる４つの実施例を、図
１１、１２及び１３に示した。図１１は、一般の医師の
スリットランプ上に設けることのできるトノメーターを
示している。スリットランプは実際、矩形の又はスリッ
ト状の領域でもって目に照明を投射することのできるラ
ンプである。スリットランプスタンドはまた、目を検査
するために設けられた低出力の顕微鏡を有している。通
常のゴールドマンのトノメーターはこの顕微鏡のてっぺ
んに装着されることが多く、それによって必要でない場
合にはそれを片側へと回しておき、患者に使用するとき
には顕微鏡の前に回してくることができるようになって
いる。

【００６１】図１１は、ゴールドマンのトノメーターに
より用いられているのと同じ取付方式を示すものであ
る。装置の基部１１１の上には、顎乗せ１１０と前頭部
当て１０８からなる患者の頭部支持システムと、スリッ
トランプ１２０と、顕微鏡１１４とが設けられており、
接眼レンズ１１３は、スイングアーム１１２の上に設け
られている。スリットランプ１２０、顕微鏡１１４及び
トノメーター１１８は、機械的なジョイスティック１１
９制御機構を用いて、ｘ、ｙ及びｚ方向に動かすことが
できる。使用していない場合には、スイングアームサポ
ート１１５を用いることにより、トノメーター１１８は
顕微鏡１１４の側方の外れた位置へと回されて格納され
る。トノメーターの超音波トランスデューサ１１６と対
物レンズ１１７もまた図示されている。

【００６２】図１２は、例えば家庭用に用いる単純化さ
れた形態を示している。これは基部１１１と、顎乗せ１
１０と前頭部当て１０８からなる、医師のスリットラン
プに類似した患者の頭部支持システムを用いるが、顕微
鏡１１４とスリットランプ１２０は設けられていない。
以下に説明するように、患者はアライメント信号を獲得
することができ、またサポート１２５を介してトノメー
ター１１８に装着されたジョイスティック１１９を用い
ることにより、トノメーターを自分自身の目に対して調
節し整合させることができる。

【００６３】図１２に示された家庭用のトノメーターに
ついては、患者にアライメント信号を提供することが必
要である。図１４のアライメントシステムは、患者に対
する固定光源や、検出及びアライメントのために、別個
の光源を提供している。これらの光源は、色でコード化
される。色盲の人については、光は連続的にオン／オフ
点滅するようにすることができる。例えば第一の色は短
時間オンとし、第二の色は長時間オンとして、次に短時
間の消灯時間を続ける。

【００６４】角膜に対して集束される患者に対する固定
光源は、網膜上に小さなスポットを生ずるが、その大き
さは患者の視覚的補正によって大きく影響されることは
ない。視準された検出及びアライメント用の光線は、患
者の視覚的誤差により影響されるスポット寸法を有す
る。この場合、スポットの大きさを異ならせることによ
ってこれらのスポットは区別される。

【００６５】システムをｘ及びｙ方向（機器の光軸に対
して直交する方向）に整列させるために、患者はジョイ
スティック１１９を用いて二つの光源が一致するように
させねばならない。このことは、検出用及び固定光源の
ビームの煌光（標線の中心に置かれる）を重ね合わせる
ときに医師が行うアライメント手順と同じ手順を実現す
ることになる。

【００６６】機器には、患者と機器との距離を測定する
ための超音波又は他の手段が装着される。患者には付加
的に、その距離が短すぎるか又は長すぎるかに関する音
によるヒントを与えることができ、そのヒントによって
患者をリードして、機器を調節して適切にアライメント
させることができる。機器自体の内部アライメントチェ
ック機構によって、機器のアライメントが確認されたな
らば、患者には静止したままでいるように音による指令
を与えることができ、同時に機器はＩＯＰ読み値のセッ
トを得る。

【００６７】図１３はトノメーターの携帯版を示す。こ
のトノメーターはピストル型のグリップ１０５で把持さ
れ、フットプレート１００を用いて患者の前頭部に載置
され、フットプレート１０７を用いて患者の頬に載置さ
れる。フットプレート１００及び１０７はさる環１０
２，１０３によってトノメーターの本体１０１に取着さ
れており、傾斜とチルトを両方とも調節可能にしてあ
る。トノメーターと患者の目との間の距離は、おそらく
はネジ切りの粗いスクリューである手段１０４により調
節可能にされている。オペレーターはトノメーターの位
置を調節すると同時に、対物レンズ１０８を通して見た
目を接眼レンズ２０を通して可視化する。一旦アライメ
ントが得られたなら、この装置はボタン１０６を用いて
起動される。また、このトノメーターは医師が手術室で
用いるスタンド上に設けることができる。

【００６８】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、非接
触式トノメーターであって、患者間での疾病の伝達可能
性、角膜損傷の可能性、及び局所麻酔の必要性などを回
避し、患者にとって快適で動作が静かなものが提供され
る。また精度も良好であり、検査を行う者の技術に依存
することがない。測定自体も容易であって、機器を低価
格で提供することができ、家庭用にも適するものであ
る。さらに較正の必要もなく、携帯式に作成可能である
など、種々の利点を有するものである。

【００６９】以上の説明から、本明細書に開示した発明
が、非接触式眼圧測定において新規且つ有利な装置を提
供することが明らかなものと考える。以上の論述は、単
に本発明の好ましい方法及び実施例を開示し記載したも
のに過ぎない。この技術分野における当業者には容易に
理解されるように、本発明はその本質的な特徴又は思想
から逸脱することなしに、他の特定的な形態によっても
実施され得るものである。異なる形態又は特定の部分の
みを使用することができる。従って、本明細書による本
発明の開示は、特許請求の範囲に記載された本発明の範
囲について例示的であることを意図するものであって、
限定的なものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】同軸配置にある本発明の非接触式トノメーター
の単純化した平面図である。

【図２】側方−側方又は側方−中央配置にある本発明の
非接触式トノメーターの単純化した平面図である。

【図３】反射配置にある本発明の非接触式トノメーター
の単純化した平面図である。

【図４】本発明の非接触式トノメーターに用いるのに適
した超音波トランスデューサの図１の１Ｄ−１Ｄ線に沿
って取った図である。

【図５】１Ｅ−１Ｅ線に沿って取った図４の超音波トラ
ンスデューサの図である。

【図６】１Ｆ−１Ｆ線に沿って取った図４の超音波トラ
ンスデューサの図である。

【図７】室内照明及び他の電気的照明ソースに対して光
学的に識別するための光源の変調／復調のための回路の
概略図である。

【図８】線形に増大する超音波圧力と光センサーにより
観察したそれによる偏平スパイクを示す時間軸グラフで
ある。

【図９】鋸歯状パターンの超音波圧力と光センサーによ
り観察したそれによる偏平スパイクを示す時間軸グラフ
である。

【図１０】小さな信号変調を伴う超音波圧力と光センサ
ーの応答を示す時間軸グラフである。

【図１１】スリットランプ上に設けられたトノメーター
の正面図である。

【図１２】家庭用に製造されたトノメーターの正面図で
ある。

【図１３】携帯用に設計されたトノメーターの側面図で
ある。

【図１４】偏平化検出用に構成されたトノメーターの詳
細平面図である。

【図１５】焦点板を持たないトノメーターのアイピース
を介して見た目の図である。

【図１６】典型的な焦点板のパターンである。

【図１７】目と、焦点板パターンとアライメントビーム
が不整合状態にある図である。

【図１８】目と、焦点板パターンとアライメントビーム
が整合状態にある図である。

【図１９】光学的固定ビームと共に示す目の平面図であ
る。

【図２０】不整合状態にある全てのビームを示す目の平
面図である。

【図２１】整合状態にある全てのビームを示す目の平面
図である。

【図２２】エンコーダ及び光学スポットを示すチョッパ
ホイールの一つの可能なパターンである。

【図２３】陥凹を光学的に検出するためのエンコードシ
ステムの機能的配置である。

【図２４】陥凹を超音波検出するためのエンコードシス
テムの機能的配置である。

【図２５】陥凹検出のための曲率検出用トノメーターの
平面図である。

【符号の説明】

１０目１１ビームスプリッタ１３超音波トランスデューサ１４ａ，１４ｂ超音波トランスデューサ１５ａ，１５ｂ超音波トランスデューサ１６超音波トランスデューサ１７超音波ビーム１８光学アライメントビーム１９対物レンズ２０接眼レンズ２１光学手段２２ビーム２３光学手段２６ソース２７レンズ２９測定用超音波ビーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第一の超音波ビームを発生し、それを目
に投射して目に対する放射圧を生成させる手段と、放射圧から生ずる目の応答から眼内圧力を求める手段と
からなる、目の眼内圧力を測定するための非接触式トノ
メーター。
【請求項２】第二の超音波ビームを発生し、それを目
に投射する手段と、第二の超音波ビームの目による反射から、目までの距離
を測定する手段とをさらに含む、請求項１の非接触式ト
ノメーター。
【請求項３】目までの距離を測定する前記手段がさら
に、トノメーターと目との間の距離が正しいことを検証
して眼内圧力測定の実行を可能ならしめる手段を含む、
請求項２の非接触式トノメーター。
【請求項４】目の表面に対する超音波ビームのアライ
メントを測定する手段をさらに含む、請求項３の非接触
式トノメーター。
【請求項５】目の応答から眼内圧力を求める手段がさ
らに、目の陥凹を測定する手段と、超音波ビームの放射圧を測定する手段と、この放射圧をこの放射圧により生じた目の陥凹に対して
比較する手段とを含む、請求項１の非接触式トノメータ
ー。
【請求項６】目の陥凹を測定する手段が光学的手段で
ある、請求項５の非接触式トノメーター。
【請求項７】目の陥凹を測定する手段が第三の超音波
ビームである、請求項６の非接触式トノメーター。
【請求項８】目の応答から眼内圧力を求める手段がさ
らに、目の偏平化を検出する手段と、目の偏平化が生ずるまで超音波ビームの放射圧を増大さ
せる手段と、目の偏平化が生じた時点の放射圧を測定する手段とを含
む、請求項１の非接触式トノメーター。
【請求項９】目の偏平化を検出する手段が光学的手段
である、請求項８の非接触式トノメーター。
【請求項１０】目の偏平化を検出する手段が第三の超
音波ビームである、請求項８の非接触式トノメーター。
【請求項１１】第一の超音波ビームを発生し、それを
目に投射して目に対する放射圧を生成させ、放射圧から生ずる目の応答から眼内圧力を求めることと
からなる、目の眼内圧力を測定するための方法。
【請求項１２】第二の超音波ビームを発生してそれを
目に投射し、第二の超音波ビームの目による反射から目までの距離を
測定することをさらに含む、請求項１１の目の眼内圧力
を測定するための方法。
【請求項１３】目までの距離を測定する前記段階がさ
らに、トノメーターと目との間の距離が正しいことを検
証して眼内圧力測定の実行を可能ならしめる段階を含
む、請求項１２の目の眼内圧力を測定するための方法。
【請求項１４】目の表面に対する超音波ビームのアラ
イメントを測定する段階をさらに含む、請求項１３の目
の眼内圧力を測定するための方法。
【請求項１５】目の応答から眼内圧力を求める段階が
さらに、目の陥凹を測定し、超音波ビームの放射圧を測定し、この放射圧をこの放射圧により生じた目の陥凹に対して
比較することを含む、請求項１１の目の眼内圧力を測定
するための方法。
【請求項１６】目の陥凹を測定する段階が、かかる測
定を行う光学的手段を設けることをさらに含む、請求項
１５の目の眼内圧力を測定するための方法。
【請求項１７】目の陥凹を測定する段階が、かかる測
定を行う第三の超音波ビームを提供することをさらに含
む、請求項１５の目の眼内圧力を測定するための方法。
【請求項１８】目の応答から眼内圧力を求める段階が
さらに、目の偏平化を検出し、目の偏平化が生ずるまで超音波ビームの放射圧を増大さ
せ、目の偏平化が生じた時点の放射圧を測定することを含
む、請求項１１の目の眼内圧力を測定するための方法。
【請求項１９】目の偏平化を測定する段階が、かかる
測定を行う光学的手段を設けることをさらに含む、請求
項１８の目の眼内圧力を測定するための方法。
【請求項２０】目の偏平化を測定する段階が、かかる
測定を行う第三の超音波ビームを提供することをさらに
含む、請求項１８の目の眼内圧力を測定するための方
法。