JP2001515744A - 眼の角膜の自己蛍光を測定するための測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明によると、失明を引き起こす糖尿病性網膜症の早期発見のために、眼の角膜（２）の自己蛍光を測定するための測定装置にして、接線方向に角膜を照明するための手段（３〜５）、この照明によって角膜で発生する自己蛍光放射を受光するための手段（１１〜１４）、及び測定された自己蛍光放射を処理するための手段を包含する測定装置であって、接線方向に角膜を照明するための該手段が、青色光を放射する少なくとも１つの光源（５）と、角膜への光路のうち少なくとも青色光の一部を透過する少なくとも１つのフィルター（１０）からなり、角膜で発生する自己蛍光放射を受光するための該手段が、緑色光を透過する少なくとも１つのフィルターからなる測定装置が用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、眼の角膜の自己蛍光を測定するため測定装置にして、実質的に接線
方向に角膜を照明するための手段、この照明によって角膜で発生する自己蛍光放
射を受光するための手段、及び測定された自己蛍光放射を処理するための手段を
包含する測定装置に関する。

【０００２】 このような装置の例としてはイタリア特許願ＩＴ−９４.５０１.０６９が知ら
れている。

【０００３】 眼の角膜の自己蛍光放射を測定するための測定装置は、糖尿病患者を糖尿病性
網膜症についてスクリーニングする際に用いられる。糖尿病性網膜症は西洋では
失明の最も重要な原因の１つであり、その早期発見は、レーザー治療を施すこと
による患者の失明の遅延や予防に貢献することができる。最近の研究は、特定の
波長領域における角膜組織の自己蛍光が糖尿病性網膜症の重症度に伴ってかなり
増加することを示している。他の従来法によると、糖尿病性網膜症及びその進行
は検出困難であるとされている。角膜の自己蛍光を測定することの有用性は、角
膜がすぐに検査できること及び角膜の自己蛍光量が年齢に非依存的か又はほんの
わずかに依存的なことにある。

【０００４】 上記のイタリア特許願で知られている装置において、上記の洞察が角膜の自己
蛍光を測定するための試みにすでに用いられている。しかしながら、実際この公
知の装置は、とりわけ角膜の後ろに位置する水晶体の自己蛍光が角膜自身の自己
蛍光よりも何倍も大きいために、感度や精度が不十分であることが証明されてお
り、水晶体の自己蛍光を抑制できる測定器を使用しない測定は十分に正確ではな
い。もう１つの問題は、水晶体の自己蛍光が高度に年齢依存的なことであり、誕
生時のほぼゼロから始まって、９０歳には角膜の自己蛍光値の５０倍にも増加す
る。更に、同年齢の個人間で水晶体の自己蛍光のばらつきが大きい。したがって
、水晶体の自己蛍光は、その値が未知であるために固定干渉因子として単純に排
除することができない。

【０００５】 本発明の目的は、この公知の装置を、単純であるが十分に正確な方法で角膜の
自己蛍光を測定することができ、しかも装置は単純で丈夫な構造であるような装
置に向上させることにある。更に、本発明の目的は、製造コストが高くなく、操
作が単純な装置を提供することにある。この目的は特に発展途上国での使用に非
常に重要である。

【０００６】 この目的のために、本発明は、上記の型の測定装置、すなわち、接線方向に角
膜を照明するための該手段が、青色光を放射する少なくとも１つの光源と、角膜
への光路のうち少なくとも青色光の一部を透過する少なくとも１つのフィルター
からなり、角膜で発生する自己蛍光放射を受光するための該手段が、緑色光を透
過する少なくとも１つのフィルターからなり、該測定装置が、更に瞳孔を縮小さ
せるための光源を包含し、また、第１の所定時間の間に青色光源のスイッチをオ
ンにし、続いて第２の所定時間の間に角膜を縮小させるための光源のスイッチを
オンにし、且つこのサイクルを何回も繰り返すためのスイッチ手段も包含するこ
とを特徴とする測定装置を提供する。

【０００７】 ＥＰ−Ａ−７７６６２８が、角膜で発生する自己蛍光の測定を含む様々なタイ
プの眼の測定を可能にすると断言する眼の測定用装置を開示していることが注目
される。しかしながら、この明細書は、患者が糖尿病を罹患しているかどうかを
判定するために自己蛍光値を測定することに向けられている。しかも、記載され
ている装置は、患者に糖尿病性網膜症が起こっているかどうかを判定するほどに
十分に正確なものではない。すなわち、すでに糖尿病を罹患していることがわか
っている患者について、糖尿病が角膜にも影響を及ぼしているかどうかについて
判定するほどに十分に正確なものではない。糖尿病の判定を目的として測定され
る角膜の自己蛍光値の差は非常に小さいので、この公知の装置を糖尿病性網膜症
の判定目的に適応することはできない。そのうえ、この公知の装置は大きくコス
トがかさみ、更に、角膜を励起させるために、本発明の光束（beam）のかわりに
直線型光線（ray）を用いている。また、上記の明細書には、測定の前及び測定 中に瞳孔を縮小させておくための他の光源設備についての記載がない。眼に焦点
を合わせるためのもう１つの光源が記載されているだけである。

【０００８】 以下、図面を参照しながら述べる具体例としての態様により本発明が更に明ら
かになる。

【０００９】 図１は、本発明の測定装置の側面を示す。明瞭さのために、水晶体１、瞳孔１
ａ、及び角膜２を含む眼についても概略的に示している。該測定装置は、このよ
うな眼の角膜２の自己蛍光を測定するためのものであり、この目的のために、複
数の光源５、６、７、８及び９、複数の光学的要素とフィルター要素３、４、１
０、更に角膜の蛍光放射を測定するための受光手段を包含する。該受光手段は、
具体例の中ではカメラ１１、１２、１３及び光電子増倍管（photomultiplier） １４を包含する。

【００１０】 光源はすべて、異なる色の光を放射する１つ以上の発光ダイオードで形成され
ていることが好ましい。以後、これらの発光ダイオードを「ＬＥＤ」と称す。該
測定装置には、６本の青色光発光ＬＥＤ５、１６本の緑色光発光ＬＥＤ７、１本
の赤外線発光ＬＥＤ６、及び眼の前の中央に位置する１本の赤色光発光ＬＥＤ８
が備えられている。

【００１１】 ＬＥＤ５の青色光束は、青色励起フィルター４及び内部全反射プリズム３を介
して、図中に点線で示すように角膜２に接線方向に透過される。青色光束は、頂
角１０〜６０°、好ましくは２０〜４０°を有し、例えば、中央の点線に対して
対称である。

【００１２】 図２Ａは、曲線IIが青色ＬＥＤ５の強度を波長（ｎｍ）の作用として示すグラ
フである。曲線Iは青色励起フィルター４の透過率を同様に波長の作用として示 し、曲線IIIはフィルター４を透過し、角膜２を通過する光の量を示す。

【００１３】 角膜に接線方向に到達する曲線IIIの青色光は、角膜の自己蛍光を励起し、そ れによって発生する自己蛍光放射は、フィルター１０を介して、図２の曲線IVで
示される透過率をもって透過される。このフィルター１０を介する放射は検査さ
れる角膜の特性に高度に依存的なことは明らかである。

【００１４】 したがって、青色ＬＥＤ５の課題は角膜の自己蛍光を励起させることにあり、
発明の主な目的でもある。青色フィルター４、及び緑色をしておりカメラに自己
蛍光放射を透過するフィルター１０は、青色光を検出回路に到達できなくするた
めに、青色励起光と緑色自己蛍光放射のスペクトルをできるだけ分離するという
目的を有する。実際に、２、３のフィルターの連結は、所望のスペクトルの分離
を実現するのに十分であることが証明されている。

【００１５】 他のＬＥＤ６、７及び８の目的は、測定を単純且つ正確に行うことを可能にし
、干渉シグナルを広範囲にわたって妨げることにある。これらの機能については
以下で議論する。

【００１６】 赤外線ＬＥＤ６の目的は、検査される眼に対してＸ軸方向に、本発明の測定装
置の位置を正確に決めることを可能にすることである。この目的のために、ＬＥ
Ｄ６は赤外線検出器９と共同して作用する。ＬＥＤ６の光は、場合によってはフ
ィルター４を介し、プリズム３を介して透過され、眼に接線方向に線型で向けら
れる。該測定装置が眼に対して正確に位置する場合は、赤外線は眼に吸収されず
に眼のすぐ前を通過する。そして、赤外線は反対側のプリズム３を介し、場合に
よってはフィルター４を介して赤外線検出器９に到達することができる。赤外線
検出器９は、例えば、電子回路に接続されることができる。該電子回路は、ＬＥ
Ｄ６からの赤外線が検出器９に到達する限り警告シグナルを発し、このシグナル
は、検出器９が光を全く受光しないかまたは不十分な光しか受光しないときは遮
られる。部分的に赤外線ＬＥＤ６の光と青色ＬＥＤ５の光は同じ光路をたどるの
で、誤った位置決めが除外される。このようにして、眼に対して正しい位置決め
をすぐにすばやく行うことができる。

【００１７】 緑色ＬＥＤ７の目的は、水晶体１の前に位置する眼の瞳孔１ａをできるだけ縮
小させるような量の光を発生することにある。これは、いかなる測定誤差も導入
しないために、角膜の自己蛍光よりも非常に強い水晶体１の蛍光を十分に抑制す
ることと非常に関連している。そのうえ、緑色ＬＥＤは眼を照明することができ
、フィルター１０を介して、眼をカメラのファインダーから見ることができる。
そのため、オペレーターは、眼に対してＹ軸方向とＺ軸方向にカメラの位置を正
しく決めることができる。

【００１８】 赤色ＬＥＤ８は中央に配置され、３つの異なる機能を有する。

【００１９】 赤色ＬＥＤ８の第１の重要な目的は、測定中、すなわち以下に説明するように
緑色ＬＥＤ７がオフのとき、瞳孔をできるだけ小さく保つことを保証することで
ある。瞳孔ができるだけ縮小されているときは、水晶体の自己蛍光放射の測定値
への寄与が最小となる。赤色ＬＥＤの光産生は緑色ＬＥＤのそれよりも何倍も大
きくできるので、１本の赤色ＬＥＤで十分である。設定段階のあいだは、赤色Ｌ
ＥＤの電力は測定段階のそれよりも小さい。

【００２０】 第２に、赤色光８は検査される患者に対して焦点として機能する。そのため患
者自身が、測定装置に対してＹ軸方向とＺ軸方向に眼の正しい位置決めを行う方
向に協力する。

【００２１】 赤色ＬＥＤ８の第３の作用は、瞳孔を介して水晶体から依然として放射されて
いるいかなる蛍光放射もブロックするための機械的遮蔽要素としての機能にある
。

【００２２】 角膜の自己蛍光放射は緑色蛍光フィルターであるフィルター１０を介してカメ
ラのレンズ１１に到達する。該カメラは、従来、更にシャッター１２、絞り１３
、及びフィルムのかわりに光電子増倍管１４を包含する。該光電子増倍管１４は
、受光した蛍光放射を本質的に公知の方法で電子シグナルに転換し、該電子シグ
ナルは光電子増倍管１４に到達する放射量の程度を示す。

【００２３】 図１の光電子増倍管１４、１５の出力シグナルは電子処理回路に付される。該
回路は更に様々なＬＥＤのオン／オフのサイクルを制御するための制御電子工学
を包含する。

【００２４】 図２Ｂは、本発明の測定装置を用いて得られた測定結果を示す。図２Ｂのグラ
フは、水平軸に沿って、角膜の自己蛍光を発生させるために用いた光の波長を３
６０から４８０ｎｍまで、すなわち、紫外線（＜４００ｎｍ）から青色光（約４
００〜５００ｎｍ）までプロットし、測定された自己蛍光は垂直軸に沿ってプロ
ットされている。紫外線は、眼の損傷の危険性を考慮し生体内の測定には適用し
ない。図中、白四角は健康な検体についての様々な波長における測定結果を示す
。そして、黒四角は糖尿病性網膜症を罹患している検体についての測定結果を示
す。図から明らかなように、青色光の範囲、特に４００〜５００ｎｍの波長にお
いて、健康な検体と病気の検体とを明確に区別する正しく有用な測定結果を得た
。

【００２５】 図３は制御回路と処理回路のブロック線図を示す。該回路はマイクロプロセッ
サー２０の周囲に作られている。光電子増倍管１４、１５の出力シグナルは、入
力／出力緩衝回路２１を介してマイクロプロセッサー２０によって制御される積
分器２２に付される。該積分器２２の出力シグナルは、標本化−保持（sample-a
nd-hold）回路２３を介してマイクロプロセッサー２０のＡ／Ｄ変換器２０ａに 付される。

【００２６】 赤外線ＬＥＤと赤外線検出器を用いて眼に対してＸ軸方向に測定装置の位置決
めをするために、マイクロプロセッサーのデジタル入力／出力ポートに接続して
いる緩衝回路２１を介して、マイクロプロセッサー２０は赤外線増幅器２４も制
御している。マイクロプロセッサー２０のデジタル入力／出力ポートは、適当な
制御緩衝回路２５を介して、以下に説明するように、更に様々なＬＥＤあるいは
ＬＥＤ群のための制御回路２６を制御している。

【００２７】 マイクロプロセッサー２０のシリアルポート２０ｃにはディスプレイ２７が接
続されている。該ディスプレイ２７は、数多くの測定サイクルの後、角膜の蛍光
の平均測定値を数字で表示する。

【００２８】 図４に示す測定サイクルは、適正化されてできるだけ高いシグナル／ノイズ比
を実現させ、一方、水晶体の蛍光の測定シグナルに対する望まない寄与を最小化
する。

【００２９】 図４は、水平軸に沿って時間をプロットし、垂直軸に沿って線ａ〜ｈ上に測定
装置の一部の能動状態又は受動状態をプロットしている。能動状態は「高い」シ
グナルによって示され、受動状態は「低い」シグナルによって示されている。

【００３０】 線ａ上の時間Ａで、測定装置の電源が作動する。時間Ａ〜Ｂに、測定装置は、
マイクロプロセッサー２０を用いて、様々なＬＥＤが正しく機能するかどうかに
ついて、それらのスイッチを選択的にオン又はオフにすることによってチェック
する。

【００３１】 時間Ａ〜Ｂのあいだのチェックがいかなるエラーも示さない場合、時間Ｂに、
検査される眼に対する測定装置の設定サイクルを開始する。

【００３２】 時間Ｂ〜Ｃのあいだに、緑色ＬＥＤ７（線ｂ）、赤外線ＬＥＤ６（線ｃ）、及
び赤色ＬＥＤ８（線ｄ）が共に作動する。赤色ＬＥＤ８は、この段階では焦点と
して機能するのみであり、低電流で作動する。そのため、その光産生は低く、検
査される患者の害にはならない。

【００３３】 時間Ｂ〜Ｃのあいだに、カメラのファインダーを介した緑色ＬＥＤ７の補助に
よって、検査者は測定装置を眼に対してＹ軸方向とＺ軸方向に正しく位置決めす
ることができる。また、赤外線ＬＥＤ６と関連する検出器９のシグナルの補助に
よって、Ｘ軸方向に正しく位置決めすることができる。

【００３４】 時間Ｃにカメラのシャッターが作動し、実際の測定サイクルを開始する。まず
、位置決めをするために用いられた緑色ＬＥＤ７のスイッチが、赤色ＬＥＤ８と
共にオフになる。次に、青色ＬＥＤ５が所定の時間、例えば線ｅ上に示すように
０．２秒間作動する。この０．２秒間に、光電子増倍管によって受光される蛍光
放射が積分される（線ｆ）。０．２秒間は短すぎて瞳孔が意味のある範囲まで広
がることはできない。

【００３５】 この０．２秒間が繰り返された後、作動した積分器２２（図３）の出力シグナ
ルは、標本化−保持回路２３に付され、マイクロプロセッサー２０のＡ／Ｄ変換
器によってデジタル測定シグナルに変換される。次に、積分器２２はＦＥＴスイ
ッチを介してマイクロプロセッサー２０によってゼロにリセットされ、０．２秒
間、青色ＬＥＤ５のスイッチをオフにしたまま、同様の方法でバックグラウンド
放射が厳密に測定される（線ｇ）。マイクロプロセッサーの積分器２２、標本化
−保持回路２３及びＡ／Ｄ変換器によって決定されるシグナルは、その際バック
グラウンド放射を示しており、この値が蛍光放射の測定シグナルから差し引かれ
て、バックグラウンド放射を除いた測定シグナルを得る。瞳孔の広がりを妨げる
ために、バックグラウンド放射の測定後、赤色ＬＥＤ８を高電流で作動させて高
い光度を得る。赤色ＬＥＤ８のスイッチをオフにした後、再び青色ＬＥＤを作動
させ、バックグラウンド放射を測定し、そして赤色ＬＥＤを作動させる。本発明
の各測定サイクルにおいて、青色ＬＥＤの作動後に毎回バックグラウンド放射を
測定し、そして赤色ＬＥＤ８を作動させることで、水晶体の蛍光とバックグラウ
ンド放射との干渉的寄与が妨げられる。

【００３６】 青色ＬＥＤのスイッチをオンにし、バックグラウンド放射を測定し、そして赤
色ＬＥＤのスイッチをオンにする上記のサイクルは、合計で１６回行われ、その
後、時間Ｄに停止シグナルが発生する。

【００３７】 様々なＬＥＤをオン及びオフにする時間、及びサイクル数が、適正な測定結果
が得られるように調整可能であることは明らかである。

【００３８】 測定の終わりに、以下のデータが入手できる：各サイクルの平均蛍光値と標準
偏差、及びバックグラウンドシグナルの最高値。この最後の測定値は、光電子増
倍管１４の飽和が起こらないように検査を行う空間のバックグラウンド照明を調
整するために用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 眼の前に置かれた本発明の測定装置の概略側面図である。

【図２Ａ】 それぞれ、フィルター操作前後の青色照明光源の強度、該照明光源用のフィル
ターの透過率、及び角膜の自己蛍光を測定するための蛍光フィルターの透過率の
グラフである。

【図２Ｂ】 本発明の測定装置を用いて得られた測定結果のグラフである。

【図３】 本発明の測定装置のブロック線図である。

【図４】 本発明の測定装置の様々な部分の作動を示す時図表である。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年３月１０日（２０００．３．１０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】 赤外線ＬＥＤ６の目的は、検査される眼に対してＸ軸方向に、本発明の測定装
置の位置を正確に決めることを可能にすることである。この目的のために、ＬＥ
Ｄ６は赤外線検出器９と共同して作用する。ＬＥＤ６の光は、プリズム３を介し
て透過され、眼に接線方向に線型で向けられる。該測定装置が眼に対して正確に
位置する場合は、赤外線は眼に吸収されずに眼のすぐ前を通過する。そして、赤
外線は反対側のプリズム３を介して赤外線検出器９に到達することができる。赤
外線検出器９は、例えば、電子回路に接続されることができる。該電子回路は、
ＬＥＤ６からの赤外線が検出器９に到達する限り警告シグナルを発し、このシグ
ナルは、検出器９が光を全く受光しないかまたは不十分な光しか受光しないとき
は遮られる。部分的に赤外線ＬＥＤ６の光と青色ＬＥＤ５の光は同じ光路をたど
るので、誤った位置決めが除外される。このようにして、眼に対して正しい位置
決めをすぐにすばやく行うことができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ファン ベスト，イャスペル，アントン オランダ国、エヌエル−2333 ゼットアー ライデン、アルビヌスドレーフ ２、ア カデミス ズイケンホイス ライデン、ア フデリング オーフへールクンデ イェー ３−エス (72)発明者 ドッキオ，フランコ イタリア国、イ−25123 ブレッシャ、ヴ ィア ブランツェ、38、ウニベルシタ デ ィ ブレッシャ、ファコルタ ディ イン ジェニェリア、ディパルティメント ディ エレトロニカ ペル ラウトマッツィオ ーネ内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】眼の角膜の自己蛍光を測定するための測定装置にして、実質的
   に接線方向に角膜を照明するための手段、この照明によって角膜で発生する自己
   蛍光放射を受光するための手段、及び測定された自己蛍光放射を処理するための
   手段を包含する測定装置であって、接線方向に角膜を照明するための該手段が、
   青色光を放射する少なくとも１つの光源と、角膜への光路のうち少なくとも青色
   光の一部を透過する少なくとも１つのフィルターからなり、角膜で発生する自己
   蛍光放射を受光するための該手段が、緑色光を透過する少なくとも１つのフィル
   ターからなり、該測定装置が、更に瞳孔を縮小させるための光源を包含し、また
   、第１の所定時間の間に青色光源のスイッチをオンにし、続いて第２の所定時間
   の間に角膜を縮小させるための光源のスイッチをオンにし、且つこのサイクルを
   何回も繰り返すためのスイッチ手段も包含することを特徴とする測定装置。
2. 【請求項２】実質的に接線方向に角膜を照明するための該手段が、照明軸に
   対して対称であり、且つ該軸の周囲に１０〜６０°、好ましくは２０〜４０°の
   角度を有する光束を放射することを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
3. 【請求項３】眼の前の中央に赤色光を放射する光源が配置されていて、この
   光源はとりわけ瞳孔を縮小させるための光源として並びに焦点としての役割を果
   たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の測定装置。
4. 【請求項４】青色光を透過するフィルターによって透過される光が、内部全
   反射プリズムを介して角膜に向けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれ
   かに記載の測定装置。
5. 【請求項５】眼の両側に少なくとも１つの青色光源が配置されていることを
   特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の測定装置。
6. 【請求項６】緑色光を透過するフィルターと検査される眼との間に少なくと
   も１つの緑色光を放射する光源が配置されていることを特徴とする請求項１〜５
   のいずれかに記載の測定装置。
7. 【請求項７】該測定装置が、片側に赤外線光源を、反対側に赤外線検出器を
   包含し、眼に対する該測定装置の位置決めを可能にすることを特徴とする請求項
   １〜６のいずれかに記載の測定装置。
8. 【請求項８】緑色光を放射する複数の光源が眼の向かい側に円状に配置され
   ていることを特徴とする請求項７に記載の測定装置。
9. 【請求項９】該光源が発光ダイオードであることを特徴とする請求項１〜８
   のいずれかに記載の測定装置。
10. 【請求項１０】該第１の所定時間が約０．２秒であることを特徴とする請求
    項１に記載の測定装置。
11. 【請求項１１】該測定装置が、赤色光源及び青色光源のスイッチをオンにす
    る前に、緑色光源のスイッチをオンにするためのスイッチ手段を包含することを
    特徴とする請求項６、７又は１０のいずれかに記載の測定装置。
12. 【請求項１２】該スイッチ手段が、緑色光源と同時間の間、その次の所定時
    間の間よりも低電力で、赤色光を放射する光源のスイッチもオンにすることを特
    徴とする請求項１１に記載の測定装置。