JP4792266B2 - 眼科測定装置用校正器 - Google Patents

Description

本発明は、眼科測定装置用校正器に関し、詳しくは、レーザー光を被検眼に照射し、前房内に集光して走査し、前房内からの散乱光を解析してフレア測定、セル測定など所定の眼科測定を行なう眼科測定装置の校正のための測定対象として、該装置に対し被検眼の占めるべき位置に配置されて使用される眼科測定装置用校正器に関するものである。

従来から、レーザー光を被検眼に照射し、前房内に集光して走査し、前房内の細胞あるいはたんぱく質からの散乱光を受光して、その受光信号を解析することにより、前房内の細胞数密度を測定したり（セル測定）あるいはたんぱく質濃度を測定する（フレア測定）眼科測定装置が知られている。

このような眼科測定装置の製造上での最終検査で校正が行われるが、この校正のための測定では、前房内の細胞をモデル化した試料を測定していた。その試料には、血球を緩衝液で希釈したものやラテックス粒子を希釈したものなどが用いられている。これらの試料は、普通、四面透明のガラスセルに入れられて測定される。眼球の角膜は曲面であるのに対し、ガラスセルの面は平面である。したがって、ガラスセルに入れられた試料を測定する際には、投光系の集光点の位置ずれおよび受光系の集光点の位置ずれを補正するための光学系が必要とされる。これらの光学系と上記の試料から眼科測定装置の校正のための測定対象としての校正器が構成され、眼科測定装置に対し被検眼の占めるべき位置に配置されて校正のための測定に使用されていた。

また、ほぼ前房内の細胞と同じ大きさの幅を有するスリットの透過光を、該細胞からの散乱光とみなすことにより、眼科測定装置の校正を行う構成が知られている（特許文献１）。

また、ユーザによる校正検査では、眼科装置本体に付属する校正器で、光源光を拡散板で減光しておいて測定を行い、装置状態を確認し、測定値を校正する方法がある。
特開平７−５１２２９号公報

従来のラテックス粒子を用いた校正器では、校正器そのものの生物学的変化や化学的変化による特性の経時変化が大きく、不安定であるという欠点があり、また、測定領域内の粒子数は、調整の手技や測定環境によって常に変化するので、その測定値は不安定であり、ラテックス粒子などでは、完全に細胞をモデル化できない、という問題がある。

また、特許文献１のような校正では、校正器そのものの生物学的変化や化学的変化による特性の経時変化が少ないので、再現性のよい校正が行えるものの、細胞のモデル化という点では完全ではなく、正確な校正を行なうことができない、という問題がある。

また、ユーザによる校正検査では、拡散板で減光された光源光を測定しているだけで、特定の校正対象物質からの反射光を測定しておらず、実際の眼球を測定したときに得られる信号パターンとは異なる信号が測定され、信頼性のある校正が行えない、という欠点があり、また、セル測定の校正が行えない、という問題もある。

したがって、本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、フレア測定時及びセル測定時に再現性の高い校正を行うことができ、正確なフレア測定及び／又はセル測定が可能な眼科測定装置用校正器を提供することを課題とする。

本発明は、
被検眼の前房をレーザー光で走査し、該レーザー光による前房内からの散乱光を受光手段で受光し、その受光信号を解析して所定の眼科測定を行う眼科測定装置を校正するために、該装置に対し被検眼の占めるべき位置に配置されて使用される眼科測定装置用校正器であって、
レーザー光の強度を調整するために光路に挿脱可能に配置された減光フィルターと、
前記レーザー光の集光点の位置近傍に配置される反射板とを備え、
前記反射板は、レーザー光による反射板からの表面反射光または裏面反射光が前記受光手段に受光されることのないように配置され、レーザー光を反射板に照射したときの該反射板からの散乱光を測定することによって校正が行なわれることを特徴とする。

本発明では、校正器の各構成部材は安定しており、生物学的変化や化学的変化がないので、ラテックス粒子などの溶液を用いた校正よりも安定で、正確な校正を行うことが可能となる。

また、レーザー光による反射板から表面反射光または裏面反射光が、受光手段に受光されることがないので、たんぱく質やラテックス粒子などと同一の散乱光を高信頼性で測定することができ、再現性の高い校正を行うことができる。

以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。

図１は、眼科測定装置の例として、レーザー光を被検眼に照射し、前房内に集光して走査し、前房内の細胞あるいはたんぱく質からの散乱光を受光して解析することにより、前房内の細胞数密度あるいはたんぱく質濃度を測定する装置を示している。

同図において、レーザー光源４１から放出されたレーザー光はレンズ４２，４３によって拡大、平行にされ、ガルバノミラー４４，４５によって２次元的に走査され、集光レンズ４６によって被検眼の眼球５４の前房内に集光される。

そして、前房内に存在する細胞あるいはたんぱく質にレーザー光が照射されると、レーザー光が散乱される。その散乱光は、レーザー光の照射方向に対してほぼ９０゜の方向へ結像レンズ４７によって集光され、ハーフミラー４８によって光路が分割され、一方はレンズ５３によって結像され、検者が観察する。他方は、レンズ４９を通過し、視野限定のための受光マスク５０上に結像され、受光マスク５０を通過した散乱光は、光電子増倍管５１によって電気信号に変換された後、演算装置５２によって解析され、前房内の測定体積内の細胞数が計測され、あるいはたんぱく質濃度が測定される。

このときレーザー光は、受光系の観測方向に走査されることになり、正確な意味では、常時、受光マスク５０上にはレーザービームの像が結像されているわけではないが、実用上は問題ない。通常、走査されているレーザー光が細胞に照射されると、細胞を取り囲む物質の屈折率と細胞の屈折率が異なるために、図２中で矢印で示されているようなスパイク状の信号が観測される。したがって、このスパイク状の信号を何らかの解析手法を用いて認識していけば、レーザー光の走査範囲と受光マスクの視野で決まる測定体積内の細胞数を計数することができる。このような測定体積内の細胞数を計数することをセル測定という。

また、図２の例えば時点ｔ１０とｔ２０での散乱光信号は、前房内のたんぱく質濃度（フレア値）を示すので、ガルバノミラー４４、４５の一方のみを駆動し、他方を固定して、レーザー光を１次元走査することにより、所定の区間内（例えば、時点ｔ１０とｔ２０間）の散乱光強度とバックグランド値の差をフレア値として測定する。このようなフレア値（濁度）を測定することをフレア測定という。

本発明は、眼科測定装置の製造上での最終検査で、フレア測定時あるいはセル測定時の校正のための校正器を提供するもので、フレア測定時の校正の場合には、図３に示したような校正器１０が使用される。

校正器１０は、図１の被検眼５４の占めるべき位置に配置されて、集光レンズ４６から入射するレーザー光が入射され、眼科測定装置のフレア測定時の校正を行う。校正器１０は、アクリル板（例えば、三菱レイヨン社製のアクリライト）のような固体形状の同一物質で構成された反射板１と、入射するレーザー光を減光させるＮＤフィルター２から構成される。

反射板１の内部での散乱性は、前房内のたんぱく質と同じような散乱特性を有しており、反射板１は、レーザー光の集光点４１ａ（被検眼の前房内の測定点に対応）が、反射板１の反射面の中心部で厚み方向のほぼ中央にくるように配置される。なお、レーザー光の集光点から外れた位置でも、レーザービーム径は、それほど測定に影響を与えるほど変化しないので、集光点４１ａが厳密に反射板の厚み方向の中央にくるように配置する必要はない。

また、反射板１は、その内部に眼科測定装置の測定点がすべて存在するように配置される。このとき、図５に示したように、レーザー光は、フレア測定時の校正時には１次元走査線６として図面で下から上方向に走査される。

また、反射板１は、図４に示したように、レーザー光の入射光軸Ａに対して所定角度θ（図示例では約６０度）傾斜され、反射板の表面１ａからのレーザー光による表面反射光３、及びその裏面１ｂからの裏面反射光４が、結像レンズ４７には入射せず、受光マスク５０並びに光電子増倍管５１には受光されることのないように配置される。

なお、図５で示したレーザー走査線６は、図４では仮想線として図示されている。また、図４では、煩雑さを避けるために、反射板とそれ以外での屈折率の相違による光線経路の屈折は無視して図示されている。

このような構成において、眼科測定装置のフレア測定時の校正時には、校正器１を図３、図４に示したように、配置する。また、ガルバノミラー４４、４５のうち一方のみを駆動して、片方を固定してレーザー光を１次元走査する。レーザー光を１次元走査したとき、図５に示したように、レーザーの光は、時間ｔ１〜ｔ４で反射板１を通過する。測定部には、仮想線で示した測定ウインドウ７が設定されており、レーザー光は時間ｔ２で測定ウインドウ７に入り、時間ｔ３で測定ウインドウ７を離脱する。

なお、この測定ウインドウ７は受光マスク５０とほぼ共役な関係になっている。

この１次元走査による反射板１の内部（集光点４１ａ）からの散乱光５は、結像レンズ４７によって集光され、受光マスク５０を介して光電子増倍管５１で検出される。このとき、光電子増倍管５１からは、図５に示したように散乱光信号が得られる。時間ｔ１〜ｔ２は、レーザー走査範囲ＹのＹ１の区間に相当し、この区間では、測定ウインドウ７外の走査となるので、バックグランド値ＢＧ１が得られる。時間ｔ２〜ｔ３は、レーザー走査範囲ＹのＹ２の区間に相当し、この区間では、測定ウインドウ７内の走査となるので、シグナル値Ｓが得られる。また、時間ｔ３〜ｔ４は、レーザー走査範囲ＹのＹ３の区間に相当し、この区間では、測定ウインドウ７外の走査となるので、バックグランド値ＢＧ２が得られる。測定ウインドウ７の区間Ｙ２内のシグナル値Ｓからバックグランド値ＢＧ１、ＢＧ２の平均値を減算した値が、校正器によるフレア値Ｆとなる。そして、このフレア値Ｆと、初期フレア値Ｆ’（例えば工場出荷時に校正器１０を用いて行われたときのフレア値）と比較し、Ｆ’／Ｆを補正係数として求める。このように校正した後、校正器を外し、図１の構成として被検眼のフレア値を測定する。その測定値に、上記校正時に求めた補正係数を乗じた値が実際のフレア値となる。

従来の校正方法では、バックグランド値の測定とシグナル値の測定を別々に行う必要があったが、この発明により一回の操作（測定）で両方の値を測定し、補正係数を計算することが可能になる。

また、反射板１の表面１ａからのレーザー光による表面反射光３、及びその裏面１ｂからの裏面反射光４は、結像レンズ４７には入射せず、受光マスク５０並びに光電子増倍管５１には受光されることがないので、Ｓ／Ｎ比がよい信号値が得られ、信頼性のある校正が可能となる。

濁度測定における校正器に使用する反射板としては、その表面が反射性で、半透過性の固体（直進性を妨げない光学物質）であれば、アクリル板以外でもよい。例えば、ある程度透明性があり、内部散乱を起こす物質が考えられる。例えば、透明な接着剤からなる反射板、あるいは色ガラス板でも、フレア波形を得ることができ、フレア測定時の校正用の反射板とすることができる。

また、校正器のＮＤフィルター２は、光路に挿脱可能であるので、減光度が異なる複数種類の減光フィルターを設け、いずれかのフィルターを光路に挿入し、反射板１に入射するレーザー光の強度を変えて、異なる強度での校正を行うことも可能である。

図１の眼科測定装置でセル測定を行うとき該装置を校正するときは、図３の校正器１０の反射板として、図６に示したように、酸化クロムを真空蒸着して蒸着膜２２を透明なガラスの裏面２１ｂに施した板状の蒸着ガラス２１が使用される。蒸着膜２２は、図６では、網点で図示されており、裏面２１ｂ全体ではなく、白丸部分２２ａは、非蒸着部となっており、それにより複数の白丸からなる蒸着パターンが得られる。白丸部分２２ａは、前房内の細胞モデルとなるもので、ラテックス粒子の散乱光と同様な散乱特性を有し、同心円周上に等間隔に配置される。各同心円周上の白丸部分を結ぶ線は、同心円の中心を通る直線となっている。なお、図６で破線の円周は、同心円を示すための仮想線である。

校正時には、ガルバノミラー４４、４５の両方を異なる周波数で駆動し、図８に示したように、レーザー光２６で蒸着ガラス２１を２次元走査する。蒸着ガラス２１からの散乱光は、結像レンズ４７を経て光電子増倍管５１で検出される。

図７には、１つの走査線２６ａが１つの白丸部分２２ａを通過するときのレーザー光の光線経路が図示されている。蒸着ガラス２１の反射板は、反射板１と同様に光軸Ａに対して所定の角度θ傾斜して配置されるので、蒸着ガラス２１の表面２１ａ並びに裏面２１ｂからの反射光２３、２４は、結像レンズ４７には入射せず、受光マスク５０並びに光電子増倍管５１には受光されることはない。一方、蒸着パターンの白丸部分２２ａからは、擬似散乱光２５が結像レンズ４７に入り、受光マスク５０並びに光電子増倍管５１に受光される。この光電子増倍管５１で受光された散乱光信号は、図９で矢印線で示すようなピークを示すので、蒸着パターンを２次元走査したときには、蒸着パターンの各白丸部分２２に基づくピーク信号３０が時系列的に発生する。このピーク信号３０は、蒸着膜２２からのバックグランド信号３１から突出しているので、このピーク信号を計数することにより、白丸部分の数、つまり、モデル細胞の数を計数することができる。

工場出荷時に上記校正を行って得られたモデル細胞の散乱強度を初期値Ｖ’として記録しておき、実際の校正時に得られたモデル細胞の散乱強度をＶとすると、Ｖ’／Ｖを補正係数として算出する。そして、図１の装置を用いてセル測定を行って得られた測定値に上記補正係数を乗算したときの測定値を、実際のセル測定値とする。

なお、レーザー光を２次元走査したとき、レーザー光の集光点が必ずしも各白丸部分の位置と一致するわけではないが、上述したように、レーザー光の集光点から外れた位置でも、レーザービーム径は、それほど変化することはなく、各ピーク信号３０のピーク値が多少変化する程度で、ピーク信号を計数するには問題がなく、必ずしも、レーザー光の集光点を白丸部分に厳密にヒットさせる必要はない。

また、非蒸着部の各白丸部分から更に良好な散乱光を得るために、各白丸部分に散乱性のある物質を蒸着するようにしてもよい。

また、蒸着パターンは、透明ガラスの裏面２１ｂに施すようにしているが、その表面２１ａに施すようにしてもよい。

また、フレア測定時の時と同様に、ＮＤフィルター２を挿脱することにより、あるいは異なる減光度のＮＤフィルターを用いることにより異なるレーザー強度での校正が可能である。

いずれの実施例１、２でも、校正器の各構成部材は安定しており生物学的変化や化学的変化がないので、ラテックス粒子などの溶液を用いた校正よりも安定で、再現性が高い校正が可能となる。

また、各反射板の測定領域内の物質濃度は一定であり、かつ反射板から得られる信号パターンは測定対象（たんぱく質やラテックス粒子）から得られる信号パターンと同様であるので、実際に人眼を測定したときに得られる信号と同パターンの信号を検知して、測定値を校正することができる。

また、ＮＤフィルターを設けて光源光量を変化させることで、所望の大きさのフレア信号及び／又はセル信号を得ることが可能であるので、光電子増倍管などの受光素子感度や散乱光強度の線形性を容易に確認することができる。

また、使用する反射板１あるいは２１に合わせて走査方式が変わるので、フレア測定の時の校正もセル測定の時の校正もスムーズに行なえる。

本発明の校正器により校正が行われる眼科測定装置の光学的な構成を示した構成図である。 眼科測定装置で測定される散乱光信号の波形を示す波形図である。 校正器の光学的な構成を示した構成図である。 校正器の反射板からの種々の光線の経路を示す説明図である。 反射板と走査線の関係、並びに校正器の反射板からの散乱光信号の波形を示す波形図である。 校正器に用いられる蒸着ガラスの斜視図である。 蒸着ガラスからの種々の光線の経路を示す説明図である。 蒸着ガラスを２次元走査する状態を示した説明図である。 蒸着ガラスからの散乱光信号の波形を示す波形図である。

符号の説明

１ 反射板
２ ＮＤフィルター
２１ 蒸着ガラス
４６ 集光レンズ
４７ 結像レンズ

Claims (4)

1. 被検眼の前房をレーザー光で走査し、該レーザー光による前房内からの散乱光を受光手段で受光し、その受光信号を解析して所定の眼科測定を行う眼科測定装置を校正するために、該装置に対し被検眼の占めるべき位置に配置されて使用される眼科測定装置用校正器であって、
   レーザー光の強度を調整するために光路に挿脱可能に配置された減光フィルターと、
   前記レーザー光の集光点の位置近傍に配置される反射板とを備え、
   前記反射板は、レーザー光による反射板からの表面反射光または裏面反射光が前記受光手段に受光されることのないように配置され、レーザー光を反射板に照射したときの該反射板からの散乱光を測定することによって校正が行なわれることを特徴とする眼科測定装置用校正器。
2. 前記減光フィルターが複数種類設けられることを特徴とする請求項１に記載の眼科測定装置用校正器。
3. 前記反射板は固体形状の同一物質で構成され、該反射板の内部に該測定装置の測定点がすべて存在するように配置され、１次元走査されたレーザー光による内部散乱光を測定して校正を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の眼科測定装置用校正器。
4. 前記反射板は少なくとも一面に蒸着パターンを施した蒸着ガラスで構成され、蒸着パターン上を２次元走査されたレーザー光による該パターンからの散乱光を測定して校正を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の眼科測定装置用校正器。

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