特開 2022-111333 眼科装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022111333

(43)【公開日】2022-07-29

(54)【発明の名称】眼科装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 3/16 20060101AFI20220722BHJP

【ＦＩ】

A61B3/16

【審査請求】有

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022093652

(22)【出願日】2022-06-09

(62)【分割の表示】P 2017059369の分割

【原出願日】2017-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】000220343

【氏名又は名称】株式会社トプコン

(74)【代理人】

【識別番号】100096884

【弁理士】

【氏名又は名称】末成 幹生

(72)【発明者】

【氏名】犬塚 尚樹

(57)【要約】

【課題】被検眼に圧縮空気を吹き付けて眼圧を測定する眼圧計において、被検眼への空気の噴射を効果的に抑える。
【解決手段】被検眼に吹き付ける空気を溜めるチャンバー室１２０と、チャンバー室１２０を加圧するポンプ１１０と、チャンバー室１２０とポンプ１１０との間に配置された開閉バルブ１４１と、被検眼に測定光を照射すると共に被検眼からの反射光を検出する光学系１２３とを備え、開閉バルブ１４１を開とした状態でポンプ１１０によりチャンバー室１２０を加圧することで被検眼に高圧空気を吹き付け、前記反射光の光量に基づき、前記開閉バルブ１４１が閉鎖される眼科装置１００。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検眼に吹き付ける空気を溜めるチャンバー室と、
前記チャンバー室につながる加圧室を備え、前記チャンバー室を加圧するポンプと、
前記チャンバー室と前記加圧室との間に配置された開閉弁と、
前記被検眼に測定光を照射すると共に前記被検眼からの反射光を検出する光学系と
を備え、
前記開閉弁を開とした状態で前記ポンプにより前記チャンバー室を加圧することで前記被検眼に高圧空気を吹き付け、
前記反射光を検出することで得た検出信号の波形は、直線状に立ち上がる部分と傾斜が小さくなりピークを迎える部分を有し、前記直線状の部分の終点の部分の波形の傾きの変化または前記直線状に立ち上がる部分の傾きから前記反射光の光量が最大となる時刻ｔが予想され、
前記開閉弁の閉鎖が前記時刻ｔとなる前の段階でおこなわれ、
前記開閉弁の閉鎖後に前記チャンバー室と前記加圧室の間が遮断状態とされる眼科装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、眼圧を測定する眼科装置に関する。

【背景技術】

【0002】

眼球に空気を吹き付け、その際の眼球の変形を光学的に計測することで眼圧の測定を行う非接触型の眼科装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

【0003】

この技術では、被検眼に高圧空気が噴射されるので、被検眼への負担が懸念される。この問題に対する対応として、圧縮空気を溜める空気室に外部への内圧の開放を行うための電磁弁を配置し、眼球の変形を見越して予想したタイミングで当該電磁弁を開放し、装置内部から圧縮空気を抜くことで、被検眼に吹き付けられる高圧空気の影響を低減する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８－２３７５１６号公報

【特許文献2】特開２００９－０８２５１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献２の装置内部の圧力を外部に抜く形態は、動作音、特に外部に抜ける空気の音が被検者に不快感を与える問題がある。また、ポンプは、停止が指示されてもピストン等の可動部が慣性で動き、急にはポンピングの作用が停止しない。そのため、上記の圧力を抜く動作後にも電磁弁からの空気の流出と同時に装置内部の内圧の上昇が生じ、この内圧の上昇に起因する被検眼への噴流がある。この噴流のため、被検者が感じる不快感を低減する効果は十分でない。

【0006】

このような背景において、本発明は、被検眼に圧縮空気を吹き付けて眼圧を測定する眼圧計において、被検眼への空気の噴射を効果的に抑えることができる技術の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、被検眼に吹き付ける空気を溜めるチャンバー室と、前記チャンバー室につながる加圧室を備え、前記チャンバー室を加圧するポンプと、前記チャンバー室と前記加圧室との間に配置された開閉弁と、前記被検眼に測定光を照射すると共に前記被検眼からの反射光を検出する光学系とを備え、前記開閉弁を開とした状態で前記ポンプにより前記チャンバー室を加圧することで前記被検眼に高圧空気を吹き付け、前記反射光を検出することで得た検出信号の波形は、直線状に立ち上がる部分と傾斜が小さくなりピークを迎える部分を有し、前記直線状の部分の終点の部分の波形の傾きの変化または前記直線状に立ち上がる部分の傾きから前記反射光の光量が最大となる時刻ｔが予想され、前記開閉弁の閉鎖が前記時刻ｔとなる前の段階でおこなわれ、前記開閉弁の閉鎖後に前記チャンバー室と前記加圧室の間が遮断状態とされる眼科装置である。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、被検眼に圧縮空気を吹き付けて眼圧を測定する眼圧計において、被検眼への空気の噴射を効果的に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態の眼科装置の概念図である。

【図2】光学系の一例を示す概念図である。

【図3】制御系の一例を示すブロック図である。

【図4】圧力信号と圧平信号の一例を示す図である。

【図5】処理の一例を示すフローチャートである。

【図6】処理の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

１．第１の実施形態
（全体構成）
図１には、眼科装置１００が示されている。眼科装置１００は、眼球の内圧（以下眼圧）を測定する。眼圧の測定は、例えば緑内障の診断に利用される。

【0011】

眼科装置１００は、ポンプ１１０を備える。ポンプ１１０により、チャンバー室１２０の加圧が行われ、ノズル１２１から被検眼に向けて高圧空気が噴射される。

【0012】

ポンプ１１０は、加圧室１１６を備える。ポンプ１１０は筒状のシリンダ１１１を備え、シリンダ１１１の内部には、ピストン１１２が軸方向に摺動可能な状態で納められている。ピストン１１２は、駆動ロッド１１３を介して駆動装置１１４により駆動される。

【0013】

駆動装置１１４は、クランク機構を用いて駆動ロッド１１３を軸方向で進退させるロータリーソレノイドである。ピストン１１２には、軸方向に貫通する吸気孔１１５が設けられている。吸気孔１１５の加圧室１１６の側には非可逆弁１１７が締結部材１１９により固定されている。

【0014】

非可逆弁１１７は、可撓性を有する樹脂フィルムで構成されており、ピストン１１２が加圧室１１６の方向に移動する際は、吸気孔１１５を塞ぎ、加圧室１１６の圧力が吸気室１１８の方に抜けないように作用する。ピストン１１２が加圧室１１６から離れる方向に動く際は、吸気室１１８と空気室１１の間の圧力差で、フィルム状の非可逆弁１１７が変形してめくれ、吸気室１１８から加圧室１１６に吸気孔１１５を介して空気が移動する。

【0015】

加圧室１１６は、連通管１０３を介してチャンバー室１２０に繋がっている。ピストン１１２が図の上方向に動くと、加圧室１１６の内部が加圧され、連通管１０３を介して、チャンバー室１２０が加圧される。

【0016】

連通管１０３には、バルブ駆動装置１４２によって開閉が駆動される開閉バルブ１４１が設けられている。開閉バルブ１４１により、加圧室１１６とチャンバー室１２０の間が開通状態または遮断状態とされる。開閉バルブ１４１は、バタフライバルブである。開閉バルブ１４１としては、ボールバルブ、ゲートバルブ、グローブバルブ、チャッキバルブ等を利用することが可能である。

【0017】

バルブ駆動装置１４２は、開閉バルブ１４１の可動部を動かすモータ、ソレノイド、アクチュエータ等により構成されている。

【0018】

チャンバー室１２０には細長い円筒形状のノズル１２１が接続されている。ノズル１２１は、ガラス等の光透過性の部材１２４を介して眼科装置１００の筐体に固定されている。また、チャンバー室１２０には、板状の光学フィルタ１２２を介して、眼球の形状変化を光学的に検出した信号である圧平信号を出力する光学系１２３が接続されている。チャンバー室１２０には、チャンバー室１２０内部の圧力を測定する圧力センサ１３２が配置されている。圧力センサ１３２からチャンバー室１２０の内圧を示す信号である圧力信号が出力される。

【0019】

（光学系）
図２に図１の光学系１２３の構成を示す。光学系１２３は、測定光を発光する発光部１２５を備える。発光は、ＬＥＤ等の発光素子によって行われる。発光のタイミング等の制御は、図３の発光制御部３０２によって行われる。

【0020】

発光波長としては、例えば７８０ｎｍ～１０００ｎｍの近赤外光が用いられる。発光部１２５から出た測定光は、ハーフミラー１２６で反射され、光学フィルタ１２２に入射する。光学フィルタ１２２は、測定光の波長帯域を選択的に透過するバンドパスフィルタ特性を有する。光学フィルタ１２２は、受光部１２７で検出される被検眼からの反射光のＳ／Ｎ比を向上させるために配置されている。

【0021】

発光部１２５から発せられた測定光は、ハーフミラー１２６で反射され、光学フィルタ１２２および光透過部材１２４を介して、被検眼に照射される（図１参照）。被検眼の眼球の表面で反射された測定光は、測定反射光としてハーフミラー１２６に戻り、そこを透過し、受光部１２７に至る。受光部１２７は、フォトダイオード等の光検出素子を有し、測定反射光はそこで電気信号（圧平信号）に変換される。受光部１２５から出力された圧平信号は、図３の制御系の圧平信号検出部３０３に送られる。

【0022】

（基本動作）
眼科装置１００を用いた被検眼の眼圧の測定では、被検眼に光学系１２３から測定光を照射した状態でポンプ１１０を作動させる。ポンプ１１０が作動すると、チャンバー室１２０の圧力が上昇する。それに伴い、ノズル１２１から空気が被検眼に噴出される。チャンバー室１２０の圧力の上昇に伴い、被検眼に吹き付けられる空気流の風圧が高くなり、この風圧により被検眼の眼球の表面形状が凸状態から平坦な状態に変形する。

【0023】

被検眼の眼球の表面形状が平坦に近づくにつれ、被検眼の眼球の表面形状が測定光に対して垂直面に近づき、反射光の反射方向がそろうので測定反射光の光量が増大する。そして、被検眼の眼球表面が最も平坦に近くなった段階で測定反射光の光量は最大となる。その後、被検眼に吹き付けられる風圧が更に高くなると、眼球表面が風圧で窪むので、反射光の反射方向がそろわなくなり、測定反射光の光量は減少する。

【0024】

こうして、図４に示すように、チャンバー室１２０の圧力を示す圧力信号と被検眼の眼球表面からの反射光の光量を示す圧平信号の関係が得られる。被検眼の眼圧は、圧平信号のピークが得られた時点におけるチャンバー室１２０の圧力の値に補正係数を掛けることで得られる。

【0025】

なお、図４の圧力信号１は、圧平信号のピークが検出された段階で開閉バルブ１４１を閉鎖しない場合の波形である。圧力信号２は、圧平信号のピークが検出された段階で開閉バルブ１４１を閉鎖した場合の波形である。

【0026】

（制御系）
図３には、眼科装置１００の制御系３００が示されている。制御系３００は、コンピュータとしての機能を有している。制御系３００は、専用または汎用の電子回路を用いて構成されている。なお、市販のＰＣ（パーソナル・コンピュータ）に図３に示す各機能を実行するソフトウェアをインストールし、当該ＰＣを用いて制御系３００を構成することもできる。

【0027】

制御系３００は、処理動作制御部３０１、発光制御部３０２、圧平信号検出部３０３、チャンバー室内圧力検出部３０４、バルブ制御部３０５、バルブ開閉タイミング判定部３０６、ポンプ制御部３０７、記憶部３０８、眼圧算出部３０９を備える。

【0028】

処理動作制御部３０１は、眼科装置１００および制御系３００の動作を制御する。特に処理動作制御部３０１は、後述する図５および図６に示す処理の実行を制御する。発光制御部３０２は、図２の発光部１２５の発光動作の制御を行う。

【0029】

圧平信号検出部３０３は、図２の受光部１２７の受光素子の出力を受け付け、圧平信号を検出する。図４に圧平信号の一例を示す。図４には、圧平信号と圧力信号の波形が示されている。圧平信号は、受光部１２７の出力波形である。圧力信号は、チャンバー室１２０の内部圧力を検知する圧力センサ１３２の出力波形である。

【0030】

チャンバー室内圧力検出部３０４は、圧力センサ１３２の出力に基づき、チャンバー室１２０の内圧を検出する。バルブ制御部３０５は、バルブ駆動装置１４２に制御信号を送り、開閉バルブ１４１の開閉動作を制御する。バルブ開閉タイミング判定部３０６は、開閉バルブ１４１を開閉するタイミング、特に開の状態から閉の状態に移行するタイミングを決定する判定を行う。

【0031】

ポンプ制御部３０７は、ポンプ１１０の動作を制御する。記憶部３０８は、眼科装置１００の動作に必要なデータ、プログラム、測定データ（被検眼の眼圧のデータ）、その他動作の過程で得られるデータを記憶する。

【0032】

眼圧算出部３０９は、時刻ｔ_ｇにおける圧力信号の値（チャンバー室１２０の圧力の値）に基づき検出眼圧値を算出する。時刻ｔ_ｇは、圧平信号の重心の位置の時刻、この場合は、圧平信号のピークの時刻を採用する。この処理では、理想模型眼を用いて圧平信号のピークの時点における圧力信号の値と眼球内の圧力の関係を予め求め、補正係数を予め取得しておく。そして、実際の測定に際し、圧平信号がピークとなった時点における圧力信号の値に補正係数を掛けて眼圧値を算出する。この処理が眼圧算出部３０９で行われる。

【0033】

（バルブ開閉制御）
以下、バルブ開閉タイミング判定部３０６で行われる処理について説明する。上述したように、眼圧の値は、圧平信号のピークが得られた時点のチャンバー室１２０の圧力に基づいて算出される。したがって、圧平信号のピークが得られた後における被検眼への空気の吹き付けは不要である。他方で、被検眼への空気の吹き付けにより、被検者が不快に感じる場合があるので、被検眼への空気の吹き付けは必要最小限なものとすることが好ましい。

【0034】

そこで、バルブ開閉タイミング判定部３０６は、圧平信号のピークを検出したか否か、を判定し、バルブ閉鎖指示信号を出力する。このバルブ閉鎖指示信号がバルブ制御部３０５に送られ、開閉バルブ１４１の開放状態から閉鎖状態への動作が実行される。圧平信号のピークは、圧平信号の波形の時間微分（接線の傾き）を刻々と計算し、その値が０になった時点として検出される。

【0035】

こうすることで、眼圧の測定に不要な被検眼への空気の噴射を抑え、被検者が感じる不快感を和らげることができる。

【0036】

（処理の一例）
図５には、制御系３００で行われる処理の手順の一例が示されている。図５に示す処理を実行するための動作プログラムは、記憶部３０８に記憶され、処理動作制御部３０１によって実行される。この動作プログラムは、適当な記憶媒体に記憶され、そこから提供される形態も可能である。

【0037】

処理が開始されると、開閉バルブ１４１を開にした状態でポンプ１１０の駆動が行われる（ステップＳ１０１）。ポンプ１１０が動き出すと、チャンバー室１２０の圧力が上昇を初め、図４に例示する圧力信号の出力が開始される。チャンバー室１２０の圧力が上昇するのに従って、圧力信号の出力レベルが徐々に高くなり、ある段階で圧平信号が得られる。

【0038】

バルブ開閉タイミング判定部３０６は、圧平信号検出部３０３が検出する圧平信号の時間微分の値を監視し、圧平信号のピークが得られたか否かの判定を行う（ステップＳ１０２）。圧平信号のピークが得られたら、開閉バルブ１４１を閉鎖する処理を行う（ステップＳ１０３）。また、ステップＳ１０３の実行と同時にピストン１１２を後退させての加圧室１１６の減圧を行う（ステップＳ１０４）。この際、加圧室１１６が大気圧未満になった段階で吸気室１１８から加圧室１１６に空気が流れ込む。

【0039】

次いで、ステップＳ１０３で取得した圧平信号のピークが得られた時刻における圧力信号の値（チャンバー室１２０の圧力）に基づき、眼圧の算出を眼圧算出部３０９で行い（ステップＳ１０５）、処理を終了する。

【0040】

（優位性）
上記の処理によれば、被検眼の眼圧の測定に支障が出ない状態で、被検眼への高圧空気の吹き付けに起因する被検者の負担を軽減できる。この動作形態によれば、開閉バルブ１４１の閉鎖がチャンバー室１２０の内圧が上昇しきる前（ピーク値になる前）の内圧が上昇している過程において行われるので、図４の圧力信号２の波形にみられるようなチャンバー室１２０の内圧のピークを抑えることができる。

【0041】

開閉バルブ１４１の閉鎖を行わない場合、圧力波形１に示すように、圧平信号のピークを得た後もチャンバー室１２０の内圧は上昇し続け、それに伴うノズル１２１からの高圧空気の噴出も継続する。しかもこの際のノズル１２１からの高圧空気の噴出は、時刻ｔ_gの時点に比較してより高圧となるので、被検者への負担が大きい。

【0042】

例示するピストン型のポンプに限らず、ポンプは急に停止せず、停止の指示を出した時点以後も惰性により動作し、ポンピングが継続される。上記の処理では、このポンピングの継続があっても加圧室１１６とチャンバー室１２０との間が開閉バルブ１４１により遮断されるので、開閉バルブ１４１を閉鎖した以後における上記のポンプ１１０の惰性による加圧室１１６の加圧が生じても、その影響はチャンバー室１２０には及ばない。このため、開閉バルブ１４１の閉鎖後は、チャンバー室１２０から空気が抜けるだけであり、チャンバー室１２０の圧力の上昇は有り得ない。

【0043】

仮に、チャンバー室１２０から外部に内圧を開放する形態とした場合、ポンプを停止したとしても惰性で行われる加圧の影響がチャンバー室１２０に及ぶ。このため、開放動作以後におけるチャンバー室１２０内部の圧力の上昇を抑えることが難しい。この点、開閉バルブ１４１を閉鎖する形態は、開閉バルブ１４１の閉鎖後におけるチャンバー室１２０内部の圧力の上昇が原理的に生じない優位性がある。

【0044】

２．第２の実施形態
第１の実施形態において、圧平信号ピーク時刻予想部を設ける構成も可能である。この場合、圧平信号ピーク時刻予想部は、圧平信号がピークとなる時刻を事前に予想する。この予想は、圧平信号の波形の形状に基づき行われる。

【0045】

例えば、多様な状態に設定した複数の模型眼を用いて圧平信号の波形の形状と波形のピークの時刻の関係を解析し、圧平信号のピークの時刻を予想する指標を予め獲得しておき、この指標から圧平信号のピークの時刻を予想する。

【0046】

以下、具体的な一例を説明する。図４に例示するように、圧平信号は、最初はなだらかに立ち上がり、徐々に傾斜が急になり、次いで直線状に立ち上がり、最後に傾斜が小さくなりピークを迎える。そこで、上記の直線状の部分の終点の部分を波形の傾きの変化（時間微分値の変化）から検出し、圧平信号のピークが得られる時刻を予想する。また他の方法として、上記の直線部分の傾きから圧平信号のピークが得られる時刻を予想する形態も可能である。

【0047】

以下、圧平信号のピークが得られる時刻を予想する形態の一例を説明する。図６に処理の一例を示す。この処理では、開閉バルブ１４１を開放した状態で、ポンプ１１０の駆動を開始し（ステップＳ２０１）、圧平信号が得られたら、上述した方法により圧平信号のピークの時刻を予想する（ステップＳ２０２）。

【0048】

ここで、被検眼には個人差があり、また疾患がある場合は模型眼とは異なる状態の場合があるので、圧平信号は必ずしも想定した波形とならない場合がある。そのため、圧平信号の波形からそのピークの時刻（時間軸上の位置）を算出できない場合もある。この場合に備えて、処理時間の上限を設け、規定の時間内に圧平信号のピークの時刻が算出できたか否かの判定が行われる（ステップＳ２０３）。また、通常は圧平信号の波形はある程度の範囲に収まるので、明らかに適切でない値（波形を評価する指標）が算出された場合、ステップＳ２０３の判定はＮＯとなる。

【0049】

ステップＳ２０３において、圧平信号がピークとなる時刻ｔが得られた場合、それを取得し（ステップＳ２０４）、時刻ｔとなる前の段階で開閉バルブ１４１を閉鎖する処理を行う（ステップＳ２０５）。この場合、時刻ｔの予想ができた時刻をｔ₀、開閉バルブ１４１の閉鎖を開始する時刻をｔ₁とすると、ｔ₀≦ｔ₁＜ｔの関係が満たされるようにする。

【0050】

他方で、ステップＳ２０３において、規定の時間内に圧平信号のピークの時刻が算出できず、あるいは適切でないと判定される値（予想される範囲を外れた値）が算出された場合、ステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６では、図５の処理と同様に実際の圧平信号のピークを検出し、当該ピークが検出された場合に開閉バルブ１４１を閉鎖する（ステップＳ２０７）。

【0051】

ステップＳ２０５またはステップＳ２０７と同時（またはそれ以後）に、ポンプ１１０の減圧処理（シリンダ１１２の後退）を行い（ステップＳ２０８）、更に先に予想された圧平信号のピークの時刻（またはステップＳ２０６で判定したピークの時刻）におけるチャンバー室１２０の圧力に基づく眼圧の算出を行い（ステップＳ２０９）、処理を終了する。

【0052】

（優位性）
圧平信号のピークが得られる時刻を予想し、それ以前にバルブの閉鎖処理を開始する形態は、圧平信号のピークを実際に検出した後に開閉バルブ１４１を閉鎖する形態に比較して、開閉バルブ１４１の閉鎖のタイミングを早めることができ、被検眼への負担をより抑えることができる。

【0053】

また、何らかの理由により、圧平信号のピークの時刻が予想できない場合、あるいはその予想値が適切でない場合、圧平信号のピークの検出を契機として開閉バルブ１４１の閉鎖を行うことで、個人差や被検眼の状態が想定されたものでなかった場合にも対応できる。

【0054】

４．その他
ポンプは、シリンダ型に限定されない。また、開閉バルブ１４１を閉鎖した状態で加圧室１１６を加圧し、次いで開閉バルブ１４１を開放してチャンバー室１２０の内圧を高め、ノズル１２１から被検眼への高圧空気の噴射を行う形態も可能である。この場合も圧平信号に基づく、開閉バルブ１４１の閉鎖処理を行い、被検眼への負担を軽減する。また、開閉バルブ１４１を閉じるタイミングを制御すると共に、開閉バルブ１４１を閉じるスピードを制御する形態も可能である。

【符号の説明】

【0055】

１００…眼科装置、１１０…ポンプ、１１１…シリンダ、１１２…ピストン、１１３…駆動ロッド、１１４…駆動装置、１１５…吸気孔、１１６…加圧室、１１７…非可逆弁、１１８…吸気室、１２０…チャンバー室、１２１…ノズル、１２２…光学フィルタ、１２３…光学系、１２４…光透過性の部材、１２５…発行部、１２６…ハーフミラー、１２７…受光部、１４１…開閉バルブ、１４２…駆動装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】