(57)【要約】【課題】  超音波送信時の残響振動があっても、眼圧を精度よく検出する。【解決手段】  空気を媒体として被検者眼に対して超音波パルスを送受信するための圧電セラミック振動板を有する超音波探触子と、前記探触子の駆動を制御すると共に、前記探触子によって受信された角膜反射波の特性に基づいて被検者眼の眼圧を求める演算制御部と、を備える非接触式超音波眼圧計において、眼圧測定用のパルス信号が前記振動板に入力され所定時間経過後、前記振動板の残響振動の位相とは逆位相の残響抑制信号を前記振動板に入力する残響抑制手段を有し、前記演算制御部は、超音波パルスの出射による残響が抑制された状態の前記振動板を用いて眼圧を測定する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を媒体として被検者眼に対して超音波パルスを送受信するための圧電セラミック振動板を有する超音波探触子と、
前記探触子の駆動を制御すると共に、前記探触子によって受信された角膜反射波の特性に基づいて被検者眼の眼圧を求める演算制御部と、
を備える非接触式超音波眼圧計において、
眼圧測定用のパルス信号が前記振動板に入力され所定時間経過後、前記振動板の残響振動の位相とは逆位相の残響抑制信号を前記振動板に入力する残響抑制手段を有し、
前記演算制御部は、超音波パルスの出射による残響が抑制された状態の前記振動板を用いて眼圧を測定することを特徴とする非接触式超音波眼圧計。
【請求項２】
請求項１の非接触式超音波眼圧計において、
前記残響抑制手段は、前記振動板から出力される振動信号の位相を反転させて残響抑制信号として前記振動板に帰還入力するための制御回路を有することを特徴とすることを特徴とする非接触式超音波眼圧計。
【請求項３】
請求項２の非接触式超音波眼圧計において、
前記残響抑制手段は、前記振動板からの振動信号の振幅の減衰に合わせて前記残響抑制信号の振幅を減少させることを特徴とする非接触式超音波眼圧計。
【請求項４】
請求項３の非接触式超音波眼圧計において、
前記残響抑制手段は、前記振動板の振動波形に基づいて残響振動が除去されたか否かを判断し、残響振動が除去されたと判断されたとき、前記残響抑制信号の入力を停止することを特徴とする非接触式超音波眼圧計。
【請求項５】
請求項４の非接触式超音波眼圧計において、
前記残響抑制手段は、眼圧測定用のパルス信号を発した後の時間又は前記振動板の振動波形をモニタリングし、前記振動板が残響状態に達したタイミングにて前記残響抑制信号を前記振動板に帰還入力することを特徴とする非接触式超音波眼圧計。
【請求項６】
請求項１の非接触式超音波眼圧計において、
前記探触子は、被検眼側に配置された第１の圧電セラミック振動板と、前記第１の振動板の背面側に配置された第２の圧電セラミック振動板と、前記第１の振動板と前記第２の振動板との間に配置され第２の振動板からの振動を遅延させて前記第１の振動板に伝搬する超音波伝搬材料と、を有し、
前記残響抑制手段は、眼圧測定用のパルス信号を前記第１の振動板に入力すると共に、残響抑制用の駆動信号を前記第２の振動板に入力し、前記伝搬材料を介して前記第１の振動板に対し残響振動とは逆位相の振動を入力することを特徴とする非接触式超音波眼圧計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を用いて非接触で被検者眼の眼圧を測定する非接触式超音波眼圧計に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、被検者眼の角膜に向けて超音波を出射すると共に、角膜で反射された超音波を検出する探触子を備えて非接触で被検者眼の眼圧を測定する装置が提案されている（特許文献１参照）。なお、角膜に対する超音波の送受信に用いられる探触子としては、圧電素子（ピエゾ素子）と電極により構成される圧電セラミック振動板を有し、圧電効果によって超音波振動を発生するものが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００８／０７２５２７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のような探触子を用いて超音波パルスを被検眼に送信させる場合、インパルスの印加終了後も自己の発振及び共振作用により一定期間超音波の放出が続く（いわゆる残響振動）。したがって、非接触式超音波眼圧計のように近距離にて超音波を送受信する装置の場合、残響振動が残った状態で角膜反射波が受信されてしまうため、被検眼の眼圧によって変化する角膜反射波の波形を精度よく検出することができない。よって、測定精度が低下する。
【０００５】
本発明は、上記従来技術を鑑み、超音波送信時の残響振動があっても、眼圧を精度よく検出できる非接触式超音波眼圧計を提供することを技術課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
（１）
空気を媒体として被検者眼に対して超音波パルスを送受信するための圧電セラミック振動板を有する超音波探触子と、
前記探触子の駆動を制御すると共に、前記探触子によって受信された角膜反射波の特性に基づいて被検者眼の眼圧を求める演算制御部と、
を備える非接触式超音波眼圧計において、
眼圧測定用のパルス信号が前記振動板に入力され所定時間経過後、前記振動板の残響振動の位相とは逆位相の残響抑制信号を前記振動板に入力する残響抑制手段を有し、
前記演算制御部は、超音波パルスの出射による残響が抑制された状態の前記振動板を用いて眼圧を測定することを特徴とする。
（２）  （１）の非接触式超音波眼圧計において、
前記残響抑制手段は、前記振動板から出力される振動信号の位相を反転させて残響抑制信号として前記振動板に帰還入力するための制御回路を有することを特徴とすることを特徴とする。
（３）  （２）の非接触式超音波眼圧計において、
前記残響抑制手段は、前記振動板からの振動信号の振幅の減衰に合わせて前記残響抑制信号の振幅を減少させることを特徴とする。
（４）  （３）の非接触式超音波眼圧計において、
前記残響抑制手段は、前記振動板の振動波形に基づいて残響振動が除去されたか否かを判断し、残響振動が除去されたと判断されたとき、前記残響抑制信号の入力を停止することを特徴とする。
（５）  （４）の非接触式超音波眼圧計において、
前記残響抑制手段は、眼圧測定用のパルス信号を発した後の時間又は前記振動板の振動波形をモニタリングし、前記振動板が残響状態に達したタイミングにて前記残響抑制信号を前記振動板に帰還入力することを特徴とする。
（６）  （１）の非接触式超音波眼圧計において、
前記探触子は、被検眼側に配置された第１の圧電セラミック振動板と、前記第１の振動板の背面側に配置された第２の圧電セラミック振動板と、前記第１の振動板と前記第２の振動板との間に配置され第２の振動板からの振動を遅延させて前記第１の振動板に伝搬する超音波伝搬材料と、を有し、
前記残響抑制手段は、眼圧測定用のパルス信号を前記第１の振動板に入力すると共に、残響抑制用の駆動信号を前記第２の振動板に入力し、前記伝搬材料を介して前記第１の振動板に対し残響振動とは逆位相の振動を入力することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、超音波送信時の残響振動があっても、眼圧を精度よく検出できる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態について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超音波眼圧計の制御系の概略ブロック図である。
【００１０】
探触子（トランスデューサ）１０は、被検者眼Ｅから離れた位置に配置され、空気を媒体として被検者眼Ｅの角膜Eｃに向けて超音波パルスを出射し、また、角膜Ｅｃで反射された超音波パルスを反射波として検出する。探触子１０（超音波送受信部）は、被検者眼Ｅに入射させる超音波（入射波）を出射する超音波送信部と、被検者眼Ｅで反射された超音波（反射波）を検出する超音波受信部と、を兼用し、被検者眼Ｅの眼圧を非接触で測定するために用いられる。探触子１０の超音波振動子は、圧電素子（ピエゾ素子）と電極により構成される圧電セラミック振動板１５を有し、圧電効果によって超音波振動を発生する。
【００１１】
演算制御部（以下、制御部）７０は、測定値の算出、装置全体の制御、等を行う。制御部７０は、探触子１０からの出力信号を処理して被検者眼Ｅの眼圧を求める。なお、メモリ７５には、探触子１０を用いて眼圧を測定するための測定プログラム、装置全体の制御を行うための制御プログラム、等が記憶されている。
【００１２】
なお、探触子１０及び制御系は図示無き筐体内に配置され、被検眼と筐体とのアライメントによって探触子１０と角膜とが位置合わせされる。
【００１３】
制御回路３０は、送信回路３０ａと受信回路３０ｂを備え、探触子１０と制御部７０に接続されている。制御部７０は、制御回路３０を介して探触子１０を駆動させる共に、探触子１０から出力される受信信号を取得する。
【００１４】
送信回路３０ａは、正負高電圧発生回路３１、正弦波発生回路３３、アンプ（増幅器）３５、を有し、振動板１５に駆動信号を入力して振動板１５を振動させる。受信回路３０ｂは、アンプ３７、Ａ／Ｄ変換回路３９、を有し、振動板１５の振動を検出して受信信号を制御部７０に入力する。
【００１５】
制御部７０は、正負高電圧発生回路３１を用いて正弦波発生回路３３からパルス信号を発生させる。そして、正弦波発生回路３３からのパルス信号は、アンプ３５によって増幅された後、振動板１５に入力される。このパルス信号によって振動板１５が振動され、超音波が発生される。なお、超音波発生後、振動板１５には残響振動が生じる。
【００１６】
超音波による角膜反射波が振動板１５にて受信されると、振動板１５には反射波による振動が生じる。その振動による電気信号は、アンプ３７によって増幅され、Ａ／Ｄ変換回路３９によってアナログ信号からデジタル信号に変換された後、制御部７０に入力される。そして、制御部７０は、探触子１０にて検出された反射波の出力波形を解析して、眼圧値を算出する。
【００１７】
探触子１０から所定波形の超音波ビームが角膜Ｅｃに照射された場合、その超音波ビームによる角膜反射波の特性・波形（反射波の振幅、位相、等）は、被検者の眼圧によって変化する。そこで、制御部７０は、探触子１０で検出される反射波の特性・波形（例えば、超音波の振幅、位相、等の所定物理量）と眼圧との関係から、被検者眼の眼圧値を算出する。この場合、反射波の特性と入射波の特性との比較結果（例えば、入射波と反射波の位相差）に基づいて眼圧値を算出しても良い。
【００１８】
図２は送信回路及び受信回路についての波形の時間変化を示す図である。図２（ａ）は送信回路３０ａへの入力（印加）波形の時間変化を示す図であり、図２（ｂ）は、残響抑制制御を行う際の受信回路３０ｂからの出力波形の時間変化を制御部７０にてモニタリングしたときの図である。図２（ｃ）は、残響抑制制御を行わない場合の受信回路３０ｂからの出力波形の時間変化をモニタリングしたときの図である。
【００１９】
ここで、眼圧測定用の駆動信号（パルス信号）Ｐ１が送信回路３０ａを介して振動板１５に入力されると、振動板１５が振動され、被検眼角膜に向けて超音波パルスが発せられる。
【００２０】
このとき、振動板１５の振動による電気信号が受信回路３０ｂを介して振動波形として制御部７０に入力される。制御部７０は、探触子１０からの出力信号を逐次検出し、振動板１５の振動波形をリアルタイムでモニタリングし、振動板１５が残響状態に達したタイミングにて残響抑制信号を振動板１５に向けて入力する。
【００２１】
図２（ｂ）の振動波形が示すように、インパルスの印加終了後も自己の発振及び共振作用により一定期間超音波の放出が続く（いわゆる残響振動）。具体的には、振動板１５は、インパルスの印加後、発振状態が不安定な発振不安定期Ｔ１を経て、発振状態が安定した発振安定期（振動板１５が共振状態）Ｔ２に達した後、発振状態が減衰する発振減衰期（残響発生期）Ｔ３に達する。この場合、主に発振安定期Ｔ２での振動板の振動によって超音波が角膜に発せられる。そして、発振減衰期Ｔ３から所定時間経過後、発せられた超音波による角膜反射波Ｒ１が検出される。
【００２２】
ここで、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、振動板１５が発振減衰期（残響期）Ｔ３に達したとき（インパルス印加後、所定時間が経過した後）、制御部７０は、所定のトリガ信号を発し、制御部７０に入力された残響振動信号Ｚ１の位相を反転させ、残響抑制信号Ｚ２として送信回路３０ａに帰還入力する。そして、制御部７０は、残響振動による振幅レベルが所定のレベル以下になったら、残響振動が除去されたと判断し、振動板１５への残響抑制信号Ｚ２の入力を停止する。
【００２３】
この際、必ずしも印加したインパルスと同じような高電圧である必要は無く、残響波形に合わせた電圧と周期で制御すればよい。そこで、制御部７０は、残響波形の振幅の減衰に合わせて残響抑制信号の振幅を減少させるのが好ましい。また、残響抑制信号Ｚ２が振動子１５に到達するのに所定のタイムラグが生じることで、残響の減衰を効果的に行うことができる。
【００２４】
なお、図２（ｃ）の振動波形が示すように、図２（ａ）における残響抑制信号Ｚ２の入力を行わない場合、発振減衰期（残響期）Ｔ３と反射波の受信タイミングとが重複してしまうため、被検眼の眼圧によって変化する角膜反射波の波形を精度よく検出できない。
【００２５】
以上のような構成とすれば、角膜に超音波を送信する際に発生する振動板１５の残響が抑制されるため、残響振動が除去された状態の振動板１５によって角膜反射波が受信される。したがって、探触子１０と角膜との距離が短くても、Ｓ／Ｎ比の高い角膜反射波に基づいて眼圧を算出できるため、眼圧を精度良く測定できる。
【００２６】
また、所定の時間間隔にて超音波パルスを複数回送信して、被検眼の眼圧値を複数取得する場合、残響振動が除去された状態の振動板１５によって超音波を被検眼に出射できる。したがって、超音波パルスを用いて眼圧の連続測定を精度よく行うことができる。
【００２７】
上記制御回路３０において、図１に示すようにソフトウェア処理により残響抑制信号を生成させる構成の他、図３に示すようにハードウェア制御により残響抑制信号を生成するようにしてもよい。なお、図１と同様の番号を付したものについては、同様の機能・構成を備えるものとする。
【００２８】
図３において、高電圧生成回路３２によって生成された高電圧はコンデンサ３４に蓄電される。そして、所定のトリガ信号が出力されると、コンデンサ３４から振動板１５に向けてインパルスが入力され、超音波が発生する。そして、制御部７０は、インパルス印加後、所定のタイミングにて逆相アンプ３６を導通させ、振動板１５からの残響振動信号Ｚ１の位相を反転させた残響抑制信号Ｚ２を振動板１５に帰還入力する。
【００２９】
なお、以上の説明においては、残響抑制信号の帰還入力により残響振動を抑制するものとしたが、これに限るものではなく、図４に示すような探触子１０を用いるようにしてもよい。
【００３０】
振動板１６は、被検眼側に配置され、眼圧測定用の超音波を送受信するために用いられる。振動板１９は、振動板１６の背面側に配置され、振動板１６の残響振動を抑制するために用いられる。また、振動板１６と振動板１９との間には、超音波伝搬材料５０が配置されている。
【００３１】
振動板１６及び振動板１９は、それぞれ送信回路及び受信回路を介して制御部７０と接続される。そして、制御部７０は、振動板１６に駆動信号を入力して被検眼に超音波を送信すると共に、角膜反射波の受信による振動板１６の出力信号に基づいて眼圧を算出する。また、制御部７０は、振動板１９に駆動信号を入力して振動板１９を振動させ、超音波伝搬材料５０を介して振動板１６に残響抑制信号（残響抑制波）を送信する。
【００３２】
伝搬材料５０は振動板１９に生じた超音波を時間遅延させて振動板１６に伝搬する。伝搬材料５０は、振動板１６が残響状態に達したとき、振動板１９からの超音波が振動板１６に到達し、かつ、振動板１６の残響振動とは逆位相の振動が付与されるように、伝搬材料５０の厚さ、材質（例えば、シリコン）等が設定される。この場合、伝搬材料５０によって振動板１９からの超音波の振幅が調整されるようにしてもよい。なお、バッキング材５１は伝搬材料５０の背面側に配置され、振動板１９の超音波振動により生じた残響振動を抑制するために用いられる。
【００３３】
図５は振動板に生じた振動波形を示すものである。ここで、振動板１６に対して駆動信号（パルス信号）が入力されると、被検眼に向けて超音波振動が発せられる。また、振動板１９に対して駆動信号が入力されると、振動板１６に向けて超音波振動が発せられ、伝搬材料５０の伝搬分遅延された状態で、残響抑制信号Ｚ２が振動板１６に入力される。制御部７０は、残響波形の振幅の減衰に合わせて残響抑制信号の振幅を減少させるのが好ましい。振動板１９に付与する駆動信号は、伝搬材料５０を介して振動板１６の残響振動と逆位相の振動を付与できればよく、駆動信号の位相は、特に限定されない。また、振動板１９に駆動信号を付与するタイミングは、振動板１６の残響振動と逆位相の振動を付与できればよく、振動板１６への付与タイミングの前後は特に限定されない。
【００３４】
ここで、振動板１９からの残響抑制信号Ｚ２が振動板１６に入力されると、振動板１６の残響振動とは逆位相の信号によって振動板１６が振動されるため、残響を打ち消す方向に振動板１６が振動される。これにより、振動板１６の残響が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施形態に係る非接触式超音波眼圧計の制御系の概略ブロック図である。
【図２】送信回路及び受信回路についての波形の時間変化を示す図である。
【図３】ハードウェア制御により残響抑制信号を生成する場合のブロック図である。
【図４】残響抑制可能な探触子の構成を示す図である。
【図５】振動板に生じた振動波形を示すものである。
【符号の説明】
【００３６】
１０  探触子
１５  振動板
１６  振動板
１９  振動板
３０  制御回路
５０  伝搬材料
７０  演算制御部
【図１】
2011030755.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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