JP7639685B2 - Ultrasound tonometry - Google Patents
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Description
本開示は、超音波を用いて被検眼の眼圧を測定する超音波眼圧計に関する。 The present disclosure relates to an ultrasonic tonometer that uses ultrasound to measure the intraocular pressure of a test eye.
非接触式眼圧計としては、未だ空気噴射式眼圧計が一般的である。空気噴射式眼圧計は、角膜に空気を噴射したときの角膜の変形状態と、角膜に噴射される空気圧とを検出することによって、所定の変形状態における空気圧を眼圧に換算していた。Air-injection tonometers are still the most common type of non-contact tonometer. Air-injection tonometers detect the state of deformation of the cornea when air is injected onto it, and the pressure of the air injected onto the cornea, and convert the air pressure at a given state of deformation into intraocular pressure.
また、非接触式眼圧計としては、超音波を用いて眼圧を測定する超音波式眼圧計が提案されている(特許文献1参照)。特許文献1の超音波式眼圧計は、角膜に超音波を放射したときの角膜の変形状態と、角膜に噴射される放射圧とを検出することによって、所定の変形状態における放射圧を眼圧に換算するものである。As a non-contact tonometer, an ultrasonic tonometer that uses ultrasound to measure intraocular pressure has been proposed (see Patent Document 1). The ultrasonic tonometer in
しかしながら、従来の装置では、被検眼の角膜に対して超音波を適正に照射することができていなかった。例えば、特許文献1の装置では、実際に角膜を扁平または陥没させる程度の超音波を被検眼に加えることはできておらず、被検眼に対して超音波を適正に照射することはできていなかった。However, conventional devices have not been able to properly irradiate the cornea of the subject's eye with ultrasound. For example, the device of
本開示は、従来の問題点を鑑み、被検眼に対して超音波を適正に照射できる超音波眼圧計を提供することを技術課題とする。 In consideration of the problems inherent in the prior art, the technical objective of this disclosure is to provide an ultrasonic tonometer that can properly irradiate ultrasound to the subject's eye.
上記課題を解決するために、本開示は以下のような構成を備えることを特徴とする。In order to solve the above problems, the present disclosure is characterized by having the following configuration.
(1) 超音波を用いて被検眼の眼圧を測定する超音波眼圧計であって、被検眼に対して超音波を照射する超音波アクチュエータと、振幅変調させたバースト信号を前記超音波アクチュエータに印加する制御手段と、を備え、前記制御手段は、振幅が徐々に大きくなるように前記バースト信号を変調することで、音響放射圧の上昇が緩やかになるように前記音響放射圧の上昇率を変化させ、被検眼の角膜が所定形状に変形したときの前記音響放射圧に基づいて被検眼の眼圧を算出することを特徴とする。 (1) An ultrasonic tonometer for measuring the intraocular pressure of a test eye using ultrasonic waves, comprising: an ultrasonic actuator for irradiating ultrasonic waves to the test eye; and a control means for applying an amplitude-modulated burst signal to the ultrasonic actuator, wherein the control means modulates the burst signal so that the amplitude gradually increases, thereby changing the rate of increase of the acoustic radiation pressure so that the increase in acoustic radiation pressure becomes gradual, and calculates the intraocular pressure of the test eye based on the acoustic radiation pressure when the cornea of the test eye is deformed into a predetermined shape .
<実施形態>
以下、本開示に係る実施形態を説明する。本実施形態の超音波眼圧計(例えば、超音波眼圧計1)は、例えば、超音波を用いて被検眼の眼圧を測定する。超音波眼圧計は、例えば、超音波アクチュエータ(例えば、超音波アクチュエータ100)と、制御部(例えば、制御部70)を備える。超音波アクチュエータは、例えば、被検眼に対して超音波を照射する。制御部は、例えば、振幅変調させた信号を超音波アクチュエータに印加する。本実施形態の超音波眼圧計は、このような構成を備えることによって、被検眼に対して超音波を適正に照射できる。例えば、被検眼に対して緩やかに上昇する圧力を加えることによって、被検眼を確実に変形させることができる。
<Embodiment>
Hereinafter, an embodiment according to the present disclosure will be described. An ultrasonic tonometer (e.g., ultrasonic tonometer 1) of this embodiment measures the intraocular pressure of a test eye using, for example, ultrasonic waves. The ultrasonic tonometer includes, for example, an ultrasonic actuator (e.g., ultrasonic actuator 100) and a control unit (e.g., control unit 70). The ultrasonic actuator irradiates, for example, ultrasonic waves to the test eye. The control unit applies, for example, an amplitude-modulated signal to the ultrasonic actuator. By including such a configuration, the ultrasonic tonometer of this embodiment can properly irradiate ultrasonic waves to the test eye. For example, the test eye can be reliably deformed by applying a gradually increasing pressure to the test eye.
なお、超音波アクチュエータに印加する信号はバースト信号であってもよい。バースト信号を印加することによって、より適正に超音波を発生させることができる。The signal applied to the ultrasonic actuator may be a burst signal. By applying a burst signal, ultrasonic waves can be generated more appropriately.
なお、制御部は、振幅が徐々に大きくなるように信号を変調してもよい。これによって、超音波によって発生する圧力の上昇を緩やかにすることができる。例えば、制御部は、正弦波を変調波として信号を変調してもよい。The control unit may modulate the signal so that the amplitude gradually increases. This allows the increase in pressure generated by the ultrasound to be gradual. For example, the control unit may modulate the signal using a sine wave as the modulating wave.
なお、超音波アクチュエータは、開口部(例えば、開口部101)が設けられたランジュバン型振動子を備えてもよい。例えば、開口部は、超音波の音軸(例えば、音軸Q1)に対して平行な方向に開口されてもよい。また、開口部は、被検眼を観察するための観察光学系(例えば、正面撮影系220)の光軸(例えば、光軸O1)が通過するように設けられてもよい。The ultrasonic actuator may include a Langevin type transducer having an opening (e.g., opening 101). For example, the opening may be opened in a direction parallel to the sound axis of the ultrasonic waves (e.g., sound axis Q1). The opening may also be provided so that the optical axis (e.g., optical axis O1) of an observation optical system (e.g., frontal imaging system 220) for observing the subject's eye passes through it.
なお、超音波眼圧計は、角膜の変形状態を検出する変形検出部(例えば、変形検出系260)を備えてもよい。この場合、制御部は、変形検出部によって取得された角膜の変形状態に基づいて、角膜のヒステリシスを算出してもよい。制御部は、角膜のヒステリシスに基づいて、より正確な眼圧を算出してもよい。また、制御部は、角膜のヒステリシスに基づいて眼圧を補正してもよい。超音波眼圧計は、ランジュバン型振動子の超音波によって角膜を十分に変形させることで、角膜のヒステリシスを好適に算出することができる。なお、制御部は、変形検出部の検出結果に基づいて角膜が所定形状に変形したか否かを判定し、角膜が所定形状に変形したときの超音波アクチュエータの出力情報に基づいて、被検眼の眼圧を算出してもよい。The ultrasonic tonometer may include a deformation detection unit (e.g., deformation detection system 260) that detects the deformation state of the cornea. In this case, the control unit may calculate the corneal hysteresis based on the deformation state of the cornea acquired by the deformation detection unit. The control unit may calculate a more accurate intraocular pressure based on the corneal hysteresis. The control unit may also correct the intraocular pressure based on the corneal hysteresis. The ultrasonic tonometer can suitably calculate the corneal hysteresis by sufficiently deforming the cornea with the ultrasonic waves of the Langevin transducer. The control unit may determine whether the cornea has been deformed into a predetermined shape based on the detection result of the deformation detection unit, and calculate the intraocular pressure of the test eye based on the output information of the ultrasonic actuator when the cornea has been deformed into the predetermined shape.
なお、変形検出部は、角膜の変形状態を光学的に検出してもよいし、音響学的に検出してもよい。例えば、変形検出部は、被検眼の角膜に測定光または超音波を照射し、その反射を検出することによって角膜の変形状態を検出してもよい。The deformation detection unit may detect the deformation state of the cornea optically or acoustically. For example, the deformation detection unit may detect the deformation state of the cornea by irradiating the cornea of the test eye with measurement light or ultrasound and detecting its reflection.
<実施例>
以下、本開示に係る実施例について説明する。本実施例の超音波眼圧計は、例えば、超音波を用いて非接触にて被検眼の眼圧を測定する。超音波眼圧計は、例えば、被検眼に超音波を照射したときの被検眼の形状変化または振動等を、光学的または音響的に検出することで眼圧を測定する。例えば、超音波眼圧計は、角膜へパルス波またはバースト波を連続的に照射し、角膜が所定形状に変形したときの超音波の出力情報等に基づいて眼圧を算出する。出力情報とは、例えば、超音波の音圧、音響放射圧、照射時間(例えば、トリガ信号が入力されてからの経過時間)、または周波数等である。なお、被検眼の角膜を変形させる場合、例えば、超音波の音圧、音響放射圧、または音響流等が用いられる。
<Example>
Hereinafter, an embodiment according to the present disclosure will be described. The ultrasonic tonometer of this embodiment measures the intraocular pressure of the subject's eye in a non-contact manner using, for example, ultrasonic waves. The ultrasonic tonometer measures the intraocular pressure by optically or acoustically detecting, for example, a change in shape or vibration of the subject's eye when ultrasonic waves are irradiated to the subject's eye. For example, the ultrasonic tonometer continuously irradiates a pulse wave or a burst wave to the cornea, and calculates the intraocular pressure based on output information of the ultrasonic waves when the cornea is deformed into a predetermined shape. The output information is, for example, the sound pressure, acoustic radiation pressure, irradiation time (e.g., the elapsed time after the trigger signal is input), or frequency of the ultrasonic waves. In addition, when deforming the cornea of the subject's eye, for example, the sound pressure, acoustic radiation pressure, or acoustic streaming of the ultrasonic waves is used.
図1に示すように、超音波眼圧計1は、例えば、基台2と、測定部3と、顔支持部4、駆動部5等を備える。測定部3の内部には後述する超音波アクチュエータ100、光学ユニット200等が配置される。顔支持部4は、被検眼の顔を支持する。顔支持部4は、例えば、基台2に設置される。駆動部5は、例えば、アライメントのために基台2に対して測定部3を移動させる。測定部3の内部には、超音波アクチュエータ100と、光学ユニット200等が配置される(図2参照)。
As shown in FIG. 1, the
<超音波アクチュエータ>
超音波アクチュエータ100は、例えば、超音波を被検眼Eに照射する。例えば、超音波アクチュエータ100は、角膜に対して超音波を照射し、角膜に音響放射圧を発生させる。音響放射圧は、例えば、音波の進む方向に働く力である。本実施例の超音波眼圧計1は、例えば、この音響放射圧を利用して、角膜を変形させる。なお、本実施例の超音波アクチュエータ100は、円筒状であり、中央の開口部101に、後述する光学ユニット200の光軸O1が配置される。
<Ultrasonic actuator>
The
本実施例の超音波アクチュエータ100は、いわゆるランジュバン型振動子である。図3に示すように、超音波アクチュエータ100は、例えば、超音波素子110、電極120、マス部材130、締付部材160等を備える。超音波素子110は、超音波を発生させる。超音波素子110は、電圧素子(例えば、圧電セラミックス)、または磁歪素子等であってもよい。本実施例の超音波素子110はリング状である。例えば、超音波素子110は複数の圧電素子が積層されたものでもよい。図4は、図3の領域A1を拡大した図である。本実施例では、図4に示すように、超音波素子110は積層された2つの圧電素子(例えば、圧電素子111、圧電素子112)が用いられる。例えば、2つの圧電素子には、それぞれ電極120(電極121,電極122)が接続される。本実施例の電極121,電極122は、例えば、リング状である。
The
マス部材130は、例えば、超音波素子110を挟む。マス部材130は、超音波素子110を挟み込むことによって、例えば、超音波素子110の引っ張り強度を強くし、強い振動に耐えられるようにする。これによって、高出力の超音波を発生させることができる。マス部材130は、例えば、金属ブロックであってもよい。例えば、マス部材130は、ソノトロード(ホーン、またはフロントマスともいう)131と、バックマス132等を備える。The
ソノトロード131は、超音波素子110の前方(被検眼側)に配置されたマス部材である。ソノトロード131は、超音波素子110によって発生した超音波を伝搬し、増幅させる。本実施例のソノトロード131は、中空円筒状(中空円柱状)である。ソノトロード131の内円側には、一部に雌ねじ部133が形成される。雌ねじ部133は、後述する締付部材160に形成された雄ねじ部161と螺合する。The
本実施例のソノトロード131は、不均一な厚さを有する中空円筒である。例えば、ソノトロード131は、中空円筒の音軸O1方向(長手方向)に関して外径と内径が変化する形状である。例えば、図3のように、厚肉部181と薄肉部182を含む凹凸部180を備える。The
バックマス132は、超音波素子110の後方に配置されたマス部材である。バックマス132は、ソノトロード131とともに超音波素子110を挟み込む。バックマス132は、例えば、円筒状である。バックマス132の内円部には、一部に雌ねじ部134が形成される。雌ねじ部134は、後述する締付部材160の雄ねじ部161と螺合する。また、バックマス132はフランジ部135を備える。フランジ部135は、装着部400によって保持される。The
締付部材160は、例えば、マス部材130と、マス部材130に挟み込まれる超音波素子110と、を締め付ける。締付部材160は、例えば、中空ボルトである。締付部材160は、例えば、円筒状であり、外円部に雄ねじ部161を備える。締付部材160の雄ねじ部161は、ソノトロード131およびバックマス132の内側に形成された雌ねじ部133,134と螺合する。ソノトロード131とバックマス132は、締付部材160によって、互いに引き合う方向に締め付けられる。これによって、ソノトロード131とバックマス132との間に挟まれた超音波素子110が締め付けられ、圧力が負荷される。The
なお、超音波アクチュエータ100は、絶縁部材170を備えてもよい。絶縁部材170は、例えば、電極120または超音波素子110などが締付部材160に接触することを防ぐ。絶縁部材170は、例えば、電極120と締付部材160との間に配置される。絶縁部材170は、例えば、スリーブ状である。The
<光学ユニット>
光学ユニット200は、例えば、被検眼の観察、または測定等を行う(図2参照)。光学ユニット200は、例えば、対物系210、正面撮影系220、固視標投影系230、指標投影系250、変形検出系260、角膜厚測定系270、作動距離検出系280、断面撮影系290、ダイクロイックミラー201、ビームスプリッタ202、ビームスプリッタ203、ビームスプリッタ204等を備える。
<Optical unit>
The
対物系210は、例えば、光学ユニット200に測定部3の外からの光を取り込む、または光学ユニット200からの光を測定部3の外に照射するための光学系である。対物系210は、例えば、光学素子を備える。対物系210は、光学素子(対物レンズ、リレーレンズなど)を備えてもよい。The
照明光学系240は、被検眼を照明する。照明光学系240は、例えば、被検眼を赤外光によって照明する。照明光学系240は、例えば、照明光源241を備える。照明光源241は、例えば、被検眼の斜め前方に配置される。照明光源241は、例えば、赤外光を出射する。照明光学系240は、複数の照明光源241を備えてもよい。The illumination
正面撮影系220は、例えば、被検眼の観察画像を撮影する。正面撮影系220は、例えば、被検眼の前眼部画像を撮影する。正面撮影系220は、例えば、受光レンズ221、受光素子222等を備える。正面撮影系220は、例えば、被検眼によって反射した照明光源241からの光を受光する。正面撮影系220は、例えば、光軸O1を中心とする被検眼からの反射光束を受光する。例えば、被検眼からの反射光は、超音波アクチュエータ100の開口部101を通り、対物系210、受光レンズ221を介して受光素子222に受光される。The
固視標投影系230は、例えば、被検眼に固視標を投影する。固視標投影系230は、例えば、視標光源231、絞り232、投光レンズ233、絞り234等を備える。視標光源231からの光は、光軸O2に沿って絞り232、投光レンズ233、絞り232等を通り、ダイクロイックミラー201によって反射される。ダイクロイックミラー201は、例えば、固視標投影系230の光軸O2を光軸O1と同軸にする。ダイクロイックミラー201によって反射された視標光源231からの光は、光軸O1に沿って対物系210を通り、被検眼に照射される。固視標投影系230の視標が被検者によって固視されることで、被検者の視線が安定する。The fixation
指標投影系250は、例えば、被検眼に指標を投影する。指標投影系250は、被検眼にXYアライメント用の指標を投影する。指標投影系250は、例えば、指標光源(例えば、赤外光源であってもよい)251と、絞り252、投光レンズ253等を備える。指標光源251からの光は、光軸O3に沿って絞り252、投光レンズ253を通り、ビームスプリッタ202によって反射される。ビームスプリッタ202は、例えば、指標投影系250の光軸O3を光軸O1と同軸にする。ビームスプリッタ202によって反射された指標光源251の光は、光軸O1に沿って対物系210を通り、被検眼に照射される。被検眼に照射された指標光源251の光は、被検眼によって反射され、再び光軸O1に沿って対物系210と受光レンズ221等を通り、受光素子222によって受光される。受光素子によって受光された指標は、例えば、XYアライメントに利用される。この場合、例えば、指標投影系250および正面撮影系220は、XYアライメント検出手段として機能する。The
変形検出系260は、例えば、被検眼の角膜の変形状態を検出する。変形検出系260は、例えば、受光レンズ261、絞り262、受光素子263等を備える。変形検出系260は、例えば、受光素子263によって受光された角膜反射光に基づいて、角膜の変形状態を検出してもよい。例えば、変形検出系260は、指標光源251からの光が被検眼の角膜によって反射した光を受光素子263で受光することによって角膜の変形を検出してもよい。例えば、角膜反射光は、光軸O1に沿って対物系210を通り、ビームスプリッタ202、ビームスプリッタ203によって反射される。そして、角膜反射光は、光軸O4に沿って受光レンズ261および絞り262を通過し、受光素子263によって受光される。The
変形検出系260は、例えば、受光素子236の受光信号の大きさに基づいて角膜の変形状態を検出してもよい。例えば、変形検出系260は、受光素子236の受光量が最大となったときに角膜が圧平状態になったことを検出してもよい。この場合、例えば、変形検出系260は、被検眼の角膜が圧平状態になったときに受光量が最大となるように設定される。The
角膜厚測定系270は、例えば、被検眼の角膜厚を測定する。角膜厚測定系270は、例えば、光源271と、投光レンズ272と、絞り273と、受光レンズ274と、受光素子275等を備えてもよい。光源271からの光は、例えば、光軸O5に沿って投光レンズ272、絞り273を通り、被検眼に照射される。そして、被検眼によって反射された反射光は、光軸O6に沿って受光レンズ274によって集光され、受光素子275によって受光される。The corneal
作動距離検出系280は、例えば、Z方向のアライメント状態を検出する。作動距離検出系280は、例えば、受光素子281を備える。作動距離検出系280は、例えば、角膜からの反射光を検出することによって、Z方向のアライメント状態を検出してもよい。例えば、作動距離検出系280は、光源271からの光が被検眼の角膜によって反射した反射光を受光してもよい。この場合、作動距離検出系280は、例えば、光源271からの光が被検眼の角膜によって反射してできた輝点を受光してもよい。このように、光源271は、作動距離検出用の光源として兼用されてもよい。例えば、角膜によって反射した光源271からの光は、光軸O6に沿ってビームスプリッタ204によって反射され、受光素子281によって受光される。The working
<検出部>
検出部500は、例えば、超音波アクチュエータ100の出力を検出する。検出部500は、例えば、超音波センサ、変位センサ、圧力センサ等のセンサである。超音波センサは、超音波アクチュエータ100から発生した超音波を検出する。変位センサは、超音波アクチュエータ100の変位を検出する。変位センサは、変位を継続的に検出することによって、超音波アクチュエータ100が超音波を発生させるときの振動を検出してもよい。
<Detection unit>
The
図2に示すように、検出部500は、超音波の照射経路Aの外に配置される。照射経路Aは、例えば、超音波アクチュエータ100の前面Fと、超音波の照射目標Tiを結ぶ領域である。検出部500は、例えば、超音波アクチュエータ100の側方または後方などに配置される。本実施例のように、検出部500が側方に配置される場合、正面撮影系220での被検眼の観察を行い易い。検出部500として超音波センサが用いられる場合、検出部500は、超音波アクチュエータ100の側方または後方から漏れる超音波を検出する。検出部500として変位センサが用いられる場合、検出部500は、超音波アクチュエータ100の側方または後方から超音波アクチュエータ100の変位を検出する。変位センサは、例えば、超音波アクチュエータ100にレーザ光を照射し、反射したレーザ光に基づいて超音波アクチュエータ100の変位を検出する。検出部500によって検出された検出信号は、制御部に送られる。As shown in FIG. 2, the
<制御部>
図5を用いて、制御系の構成について説明する。制御部70は、例えば、装置全体の制御、測定値の演算処理等を行う。制御部70は、例えば、一般的なCPU(Central Processing Unit)71、ROM72、RAM73等で実現される。ROM72には、超音波眼圧計1の動作を制御するための各種プログラム、初期値等が記憶されている。RAM73は、各種情報を一時的に記憶する。なお、制御部70は、1つの制御部または複数の制御部(つまり、複数のプロセッサ)によって構成されてもよい。制御部70は、例えば、駆動部5、記憶部74、表示部75、操作部76、超音波アクチュエータ100、光学ユニット200、検出部500等と接続されてもよい。
<Control Unit>
The configuration of the control system will be described with reference to FIG. 5. The
記憶部74は、電源の供給が遮断されても記憶内容を保持できる非一過性の記憶媒体である。例えば、ハードディスクドライブ、フラッシュROM、着脱可能なUSBメモリ等を記憶部74として使用することができる。The
表示部75は、例えば、被検眼の測定結果を表示する。表示部75は、タッチパネル機能を備えてもよい。The
操作部76は、検者による各種操作指示を受け付ける。操作部76は、入力された操作指示に応じた操作信号を制御部70に出力する。操作部76には、例えば、タッチパネル、マウス、ジョイスティック、キーボード等の少なくともいずれかのユーザーインターフェイスを用いればよい。なお、表示部75がタッチパネルである場合、表示部75は、操作部76として機能してもよい。The
<測定動作>
以上のような構成を備える装置の制御動作について説明する。まず、制御部70は、顔支持部4に顔を支持された被検者の被検眼に対する超音波眼圧計1のアライメントを行う。例えば、制御部70は、受光素子222によって取得される正面画像から指標投影系250による輝点を検出し、輝点の位置が所定の位置になるように駆動部5を駆動させる。もちろん、検者は、表示部75を見ながら、操作部76等を用いて被検眼に対するアライメントを手動で行ってもよい。制御部70は、駆動部5を駆動させると、前眼部画像の輝点の位置が所定の位置であるか否かによってアライメントの適否を判定する。
<Measurement operation>
The control operation of the device having the above configuration will be described. First, the
被検眼Eに対するアライメント完了後、制御部70は、角膜厚測定系270によって角膜厚を測定する。例えば、制御部70は、受光素子275によって受光された受光信号に基づいて角膜厚を算出する。例えば、制御部70は、受光信号に基づいて、角膜表面の反射光によるピーク値と、角膜裏面の反射光のピーク値との位置関係から角膜厚を求めてもよい。制御部70は、例えば、求めた角膜厚を記憶部74等に記憶させる。After completing the alignment with the subject's eye E, the
続いて制御部70は、超音波アクチュエータ100を用いて被検眼の眼圧を測定する。例えば、制御部70は、超音波素子110に電圧のバースト信号を印加し、被検眼Eに超音波を照射する。超音波アクチュエータ100から照射された超音波によって被検眼の角膜に音響放射圧が発生すると、角膜が変形する。制御部70は、変形検出系260によって角膜の変形状態を検出する。例えば、制御部70は、受光素子263の受光信号に基づいて角膜が所定形状(圧平状態または扁平状態)に変形したことを検出する。音響放射圧は徐々に強まり、角膜が平坦(圧平状態)になる。このとき、変形検出系260の信号が最大になり、制御部70は角膜が圧平状態になったと判定する。Next, the
音響放射圧がさらに強まると、角膜が陥没する。このとき、変形検出系260の受光信号は弱まる。制御部70は超音波の照射を徐々に弱め、停止させる。すると、角膜が陥没状態から圧平状態に戻る。このとき、再度、受光信号が最大となる。その後、角膜が元の形状に戻るにつれて、変形検出系260の受光信号も弱くなる。
When the acoustic radiation pressure becomes even stronger, the cornea collapses. At this time, the light receiving signal of the
制御部70は、例えば、被検眼の角膜が所定形状に変形したときの音響放射圧に基づいて被検眼の眼圧を算出する。被検眼に加わる音響放射圧は超音波の照射時間と相関があり、超音波の照射時間が長くなるにつれて大きくなる。したがって、制御部70は、超音波の照射時間に基づいて、角膜が所定形状に変形したときの音響放射圧を求める。角膜が所定形状に変形するときの音響放射圧と、被検眼の眼圧との関係は、予め実験等によって求められ、記憶部74等に記憶される。制御部70は、角膜が所定形状に変形したときの音響放射圧と、記憶部74に記憶された関係に基づいて被検眼の眼圧を決定する。The
<バースト信号の振幅変調>
制御部70は、超音波素子110に印加する電圧のバースト信号に対して振幅変調を行う。例えば、図6Aは振幅変調前のバースト信号B1を示し、図6Bは振幅変調後のバースト信号B2を示す。図6A,Bに示すように、振幅変調前のバースト信号B1は振幅が一定であり、振幅変調後のバースト信号B2は振幅が変化している。例えば、制御部70は、電圧の大きさが徐々に大きくなり、その後、徐々に小さくなるように振幅変調する。例えば、制御部70は、正弦波を変調波としてもよい。つまり、バースト信号の振幅が正弦波の波形に沿って徐々に大きくなり、その後、徐々に小さくなるように振幅変調してもよい。
<Amplitude modulation of burst signals>
The
図7Aは、超音波アクチュエータ100にバースト信号B1を印加したときの音響放射圧の時間変化である。図7Bは、超音波アクチュエータ100にバースト信号B2を印加したときの音響放射圧の時間変化である。図7に示すように、振幅が一定のバースト信号B1を印加する場合に比べ、振幅を変調したバースト信号B2を印加する方が、音響放射圧の上昇が緩やかになっている。つまり、制御部70は、超音波素子110に印加する電圧の振幅を変調することによって音響放射圧の上昇率(例えば、単位時間当たりの上昇量)を変化させることができる。
Figure 7A shows the change over time in acoustic radiation pressure when a burst signal B1 is applied to the
例えば、眼圧値J1の被検眼を測定するために必要な音響放射圧をK1、眼圧値J2よりも大きな眼圧値J2(>J1)を測定するために必要な音響放射圧をK2とする(図7参照)。また、バースト信号B1を印加してから音響放射圧K1に達するまで時間をt11、バースト信号B1を印加してから音響放射圧K2に達するまでの時間をt12とする(図7A参照)。さらに、バースト信号B2を印加してから音響放射圧K1に達するまでの時間をt21、バースト信号B2を印加してから音響放射圧K2に達するまでの時間をt22とする(図7B参照)。図7A,Bに示すように、電圧信号の振幅を変調して徐々に電圧を大きくすることで圧力の上昇が緩やかになるため、時間t21と時間t22との間隔Δt2は、時間t11と時間t12との間隔Δt1よりも大きくなり、時間分解能が向上する。つまり、音響放射圧の上昇を緩やかにすることで眼圧値ごとの角膜変形信号のピーク間隔が広がり、眼圧値ごとのピーク位置を誤検出する可能性が低下する。これによって、眼圧の測定精度が向上する。For example, the acoustic radiation pressure required to measure an eye with an intraocular pressure value J1 is K1, and the acoustic radiation pressure required to measure an intraocular pressure value J2 (>J1) greater than the intraocular pressure value J2 is K2 (see FIG. 7). In addition, the time from application of the burst signal B1 to the acoustic radiation pressure K1 is t11, and the time from application of the burst signal B1 to the acoustic radiation pressure K2 is t12 (see FIG. 7A). In addition, the time from application of the burst signal B2 to the acoustic radiation pressure K1 is t21, and the time from application of the burst signal B2 to the acoustic radiation pressure K2 is t22 (see FIG. 7B). As shown in FIG. 7A and B, the pressure rises slowly by modulating the amplitude of the voltage signal to gradually increase the voltage, so that the interval Δt2 between time t21 and time t22 is greater than the interval Δt1 between time t11 and time t12, improving the time resolution. In other words, by making the increase in acoustic radiation pressure more gradual, the interval between peaks of the corneal deformation signal for each intraocular pressure value is increased, and the possibility of erroneously detecting the peak position for each intraocular pressure value is reduced, thereby improving the accuracy of intraocular pressure measurement.
<ヒステリシスの算出>
なお、制御部70は、ランジュバン型振動子の超音波によって十分に変形させることによって、角膜のヒステリシスを算出してもよい。ヒステリシスは、例えば、角膜の剛性を示す指標として用いられる。例えば、制御部70は超音波によって角膜を変形させたときの変形検出系260の受光信号に基づいて、角膜のヒステリシスを算出してもよい。例えば、図8に示すような変形検出系260の受光信号Sgにおいて、角膜が通常形状から圧平状態になり信号強度が極大となる時間t1と、角膜が陥没した状態から圧平状態まで戻り信号強度が再び極大となる時間t2との時間間隔を時間Δtとする。また、圧平状態での信号強度V1と、最も変形(陥没)した状態での信号強度V2との差を強度差ΔVとする。制御部70は、これらのパラメータに基づいて角膜のヒステリシスを求めてもよい。例えば、制御部70は、時間Δt、強度差ΔVなどをヒステリシスとして求めてもよいし、ΔV/Δtで求められる角膜分離率(角膜からの反射の分離割合)に基づいてヒステリシスを求めてもよい。また、例えば、制御部70は、時間t1に対する時間Δt、または強度差ΔVなどをヒステリシスとして求めてもよい。
<Calculation of hysteresis>
The
なお、ヒステリシスの求め方は、上記の方法に限らない。例えば、制御部70は、変形検出系260の受光信号Sgの時間的な変化から角膜のヒステリシスを算出してもよい。例えば、角膜が変形し始めたときから元の形状に戻るまでの時間、角膜が変形し始めたときから最も変形するまでの時間、または角膜が最も変形してから元の形状に戻るまでの時間などをヒステリシスとして求めてもよい。また、制御部70は、角膜が変形し始めたときから最も変形するまでの信号強度の傾き、または角膜が最も変形したときから元の形状に戻るまでの信号強度の傾きなどをヒステリシスとして求めてもよい。制御部70は、例えば、角膜の時間的な変形状態を示す指標の一つとしてヒステリシスを求めてもよい。The method of calculating the hysteresis is not limited to the above method. For example, the
また、例えば、図8の音響放射圧Pのグラフにおいて、制御部70は、時間t1における音響放射圧P1と、時間t2における音響放射圧P2との圧力差ΔPをヒステリシスとして求めてもよい。制御部70は、例えば、算出したヒステリシスを用いて眼圧を補正してもよい。例えば、ヒステリシスのパラメータが角膜の剛性が低いときの値であった場合、眼圧を高く補正してもよい。
In addition, for example, in the graph of acoustic radiation pressure P in Figure 8, the
なお、眼圧の算出方法は、上記のように、角膜が所定変形したときの超音波アクチュエータ100の出力に基づいて眼圧を算出する方法に限らず、種々の方法が用いられてもよい。例えば、制御部70は、変形検出系260によって角膜の変形量を求め、変形量に換算係数を掛けることによって眼圧を求めてもよい。また、制御部70は、例えば、被検眼の角膜厚に応じて算出した眼圧値を補正してもよい。The method of calculating the intraocular pressure is not limited to the above-mentioned method of calculating the intraocular pressure based on the output of the
なお、制御部70は、被検眼によって反射した超音波に基づいて眼圧を測定してもよい。例えば、被検眼によって反射した超音波の特性変化に基づいて眼圧を測定してもよいし、被検眼によって反射した超音波から角膜の変形量を取得し、その変形量に基づいて眼圧を測定してもよい。The
1 超音波眼圧計
2 基台
3 測定部
4 顔支持部
5 駆動部
70 制御部
75 表示部
76 操作部
100 超音波アクチュエータ
101 開口部
200 光学ユニット
REFERENCE SIGNS
Claims (3)
被検眼に対して超音波を照射する超音波アクチュエータと、
振幅変調させたバースト信号を前記超音波アクチュエータに印加する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、振幅が徐々に大きくなるように前記バースト信号を変調することで、音響放射圧の上昇が緩やかになるように前記音響放射圧の上昇率を変化させ、被検眼の角膜が所定形状に変形したときの前記音響放射圧に基づいて被検眼の眼圧を算出することを特徴とする超音波眼圧計。 An ultrasonic tonometer for measuring intraocular pressure of a subject's eye using ultrasound, comprising:
an ultrasonic actuator that irradiates ultrasonic waves to the subject's eye;
A control means for applying an amplitude modulated burst signal to the ultrasonic actuator ,
the control means changes a rate of increase of the acoustic radiation pressure so that the increase in the acoustic radiation pressure becomes gradual by modulating the burst signal so that the amplitude gradually increases, and calculates the intraocular pressure of the test eye based on the acoustic radiation pressure when the cornea of the test eye is deformed into a predetermined shape .
前記制御手段は、前記変形検出手段によって取得された前記角膜の変形状態に基づいて、前記角膜のヒステリシスを算出することを特徴とする請求項1または2の超音波眼圧計。 a deformation detection means for detecting a deformation state of the cornea;
3. The ultrasonic tonometer according to claim 1 , wherein the control means calculates hysteresis of the cornea based on the deformation state of the cornea acquired by the deformation detection means.
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