JP2004329786A

JP2004329786A - Blood vessel projector and its projecting method

Info

Publication number: JP2004329786A
Application number: JP2003133577A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Tokumitsu; 聡徳光
Original assignee: Kawasumi Laboratories Inc
Current assignee: SB Kawasumi Laboratories Inc
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2023-05-12
Also published as: JP4361314B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a blood vessel projector which enables an unpracticed operator to puncture a needle infallibly and can be used not only for puncturing the needle including blood drawing but for detecting and observing a foreign body or a lesion under the skin. <P>SOLUTION: The blood vessel projector (A, B, C and D) comprises a blood vessel detector (DT) and a blood vessel indicator (ID). The blood vessel detector (DT) has an infrared laser generator (1, 11, 21 and 31) and a reflected infrared wave measuring means (6, 16, 26, 36, 7, 17, 27 and 37), and the blood vessel indicator (ID) has a visible light laser generator (2, 12, 22 and 32). <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は血管注射の際、注射に適した血管の特定を容易にする血管投影機及び血管投影方法であって、詳しくは血管の走行を対象上に投影することのできる血管投影機及び血管投影方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、医療過誤防止が訴えられる中、医療従事者の手技は低下している。とりわけ、血管注射は日常的に行われる手技であるが、これは熟練を要する手技であって、特に穿刺する対象の血管を視認することが困難な場合が多い。このような場合は、触覚による血管の位置確認と、術者の経験と勘により手技が行われている。ところが、患者によっては血管の位置を確認することが難しい場合があり、そのような場合は穿刺した注射針が血管をとらえられないことがある。緊急を要する手技の場合、穿刺のミスは治療の遅れにつながり、治療効果に重大な影響を及ぼす場合がある。さほど急を要さない場合であっても、穿刺した注射針が血管をとらえられない場合は穿刺を繰り返すこととなり、患者に必要以上の苦痛を与えることになる。また、こうした場合は、穿刺による副作用のリスクが増大する。また、注射する薬剤によっては、誤って血管外へ注射されると重大な副作用を生じる場合がある。従来、医療従事者はこのような医療過誤を減らすべく、多くの失敗を重ねながら経験を積み、少しずつ手技を身につけてきた。
【０００３】
そこで医療従事者が血管注射を行う際の血管注射補助装置として、例えば特許文献１には生物学的組織からの電磁反射波の検出方法と装置であって、ヘルメット装着型撮像装置が開示されている。しかしながら、この装置を一般的な注射などの手技に用いる場合、（Ａ）長時間の運用には外部電源が欠かせないが、外部電源とつながれた装置が体から容易に取り外せないため、医療従事者の行動を著しく制限するおそれがある。（Ｂ）また、ヘルメット装着型撮像装置は視野が狭いため手元や足元が見えにくく、さらに装着者自身からは見えない部分に突起部などが多いため、周りの人やものにぶつかりやすくなる。（Ｃ）また装置自体の重量や装着具そのものの装着時の圧力等により、長時間の装着は医療従事者にとって大きな負担となる。（Ｄ）また、ヘルメットを装着した観察者は、対象を電気的に処理した映像として捉えているため、肉眼で検知可能な重要な情報を認識できない等実用上の課題がある。さらに、本文献によると、映像の表示方法はテレビ型表示装置が想定されており、可視光レーザーによる対象への投影はなんら開示ないし示唆されていない。
特許文献２には血管の視認方法及び視認装置の発明が開示されている。
この発明は、可視光線の７００−８００ｎｍの光を対象へあて、血管とそれ以外の部分との反射率の差により血管が黒く見える旨が記載されているが、現実にこの波長の光はほぼ赤外線の領域でありこれを肉眼で捉えることは困難である。可視光の長波長側で赤外線付近のものは赤色として肉眼によりかすかに認識されるが、肉眼の感度は極めて鈍く、見かけ上きわめて暗いため血管のある部分とそれ以外の部分のコントラストが極めてあいまいになってしまうおそれがある。また、この波長の光を肉眼で利用するためには、この波長以外の光が見えてしまうことがノイズとなるためこの波長以外の可視光を遮断しなければならず、医療現場を暗黒にする必要があり、７００−８００ｎｍの光を頼りに手技を行うことを余儀なくされる。これは、現実には手探りで手技を行うことに等しく実用上に大きな問題がある。また本文献では、反射波を検知する装置や、それによって得られた映像を表示す方法についてはなんら開示ないし示唆されていない。
【０００４】
特許文献３に開示されている「静脈検出装置」は、波長が８９０ｎｍである光あるいはこの波長を含む光を静脈にあて、この波長を透過するフィルターを通して目視観察すると、皮下静脈の存在部位はより暗く見える旨が記載されている。しかしながら、波長が８９０ｎｍの光は赤外線であり肉眼で捉えることは不可能である。当該フィルターが８９０ｎｍの光線だけを通過させるならば、施術者はフィルターを透して何も見ることができない。したがって、この発明の実用化は不可能と考える。
特許文献４には対象温度を温度走査手段（赤外線検出器）によって感知し、得られたホットスポットを血管とみなし、顔料または点光源によってその位置を示す装置と方法が開示されている。しかしながら当該特許文献では、血管表示手段として対象に近赤外線領域の赤外線を照射する点及び当該赤外線の反射波を利用して、血管の位置を特定する点については何ら開示ないし示唆されていない。
また血管表示手段として点光源のＬＥＤが使用されているが、点では血管の走行を表現できず、血管の走行に合わせて注射針を穿刺することができない。当該装置では現実に血管への注射針の穿刺が容易になるとは考えられない。
特許文献５には２種類の波長の可視光線から２種類の観察像を得て、これらを演算処理することによって血管像を得る方法が開示されている。この文献に記載の発明は血管への注射針の穿刺をヒト（術者）ではなく、機械が行うことを前提に設計されており、光線の波長に近赤外線を使用する点及び血管の位置を対象上に直接投影する方法についてもなんら開示ないし示唆されていない。
【０００５】
特許文献６にはＬＥＤ等の発光部から６００〜９６０ｎｍの波長の光を対組織に照射し、その反射波を受光部で受光し、その反射波の強さがあらかじめ測定部に入力された値（閾値）より低い場合にそれを観察者に知らせることによって、血管の位置を特定する装置（血管センサ）が開示されている。
特許文献６は、赤色光から近赤外線域の光線を利用する旨が記載されているが、可視光線及び赤外線を併用する点及び血管の位置を対象上に直接投影する方法についてもなんら開示ないし示唆されていない。
また光源の末端に球状レンズ（一般に焦点距離が短い）を配置しているため、対象に極端に近づくか密着させる必要があり、穿刺する対象を汚染するおそれがある。また装置を利用しているあいだは装置が邪魔で穿刺できない等の課題が指摘され、実用的な設計ではない。
【０００６】
特許文献７には７００〜２０００ｎｍの光を出す発光手段の両脇に２つの受光手段を備え、これらの受光手段が受け取る光の強さの差を表示する手段を備えたカーソルを対向させて二組備えた静脈探査装置が開示されている。この発明では血管がそれぞれのカーソルの真下あるいは左右にずれた位置にあること知ることによって、カーソル間の血管の走行を推察することができる旨が記載されている。この血管特定方法は反射波を点で捕らえているが、近赤外線レーザーの反射波を赤外線センサでとらえることにより可視光レーザーによって血管の位置を対象上に直接投影する方法については何ら記載ないし示唆されていない。
また皮膚に密着させた状態で使用するため穿刺部を汚染する可能性があり穿刺に適当な構造とはいえない。またカーソル同士が十分に近くなければ血管の走行を特定することが困難である。カーソルが離れている場合、その間の走行が曲がっていても確認できないし、別の血管をとらえてしまうこともある。さらにカーソルが接近していると、装置が邪魔で穿刺ができない等の課題が指摘される。
特許文献８には光音響効果を利用した発明が開示されている。当該発明では４５０ｎｍおよび５５０ｎｍの二つの光線を使用しているが、光音響効果により、血管位置を特定するにすぎない。
【０００７】
【特許文献１】
特表平１１−５０９７４８号公報（要約、図５）
【特許文献２】
特開２０００−３１６８６６号公報（［０００７］、図１）
【特許文献３】
特開２００２−３４５９５３号公報（［０００６］、図１）
【特許文献４】
特表２００２−５０７４４６号公報（特許請求の範囲、図１）
【特許文献５】
特開平８−１６４１２３号公報（特許請求の範囲、図１）
【特許文献６】
特開平７−２５５８４７号公報（特許請求の範囲、図１）
【特許文献７】
特公平４−４２９４４号公報（２頁、図１）
【特許文献８】
特開昭６０−１０８０４３号公報（１頁、図１）
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明者は、以上の課題を解決するために、鋭意検討を重ねた結果、生体の血液とそれ以外の組織が赤外線に対し異なる吸収率を持つことに着目し、赤外線レーザーを対象（皮膚）に照射して、その反射波の強弱を測定することにより注射に適した血管を見つけ出す発明に到達した。これにより術者が手軽に利用できマン・マシン・インターフェースに優れた装置を提供することができる。
［１］本発明は、血管検出手段（ＤＴ）と血管表示手段（ＩＤ）を有する血管投影機（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）を提供する。
［２］本発明は、血管検出手段（ＤＴ）が赤外線レーザー発生器（１、１１、２１、３１）と赤外線反射波測定手段（６、１６、２６、３６、７、１７、２７、３７）である［１］に記載の血管投影機（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）を提供する。
［３］本発明は、血管表示手段（ＩＤ）が可視光レーザー発生器（２、１２、２２、３２）である［１］ないし［２］に記載の血管投影機（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）を提供する。
［４］本発明は、レーザー反射手段（３、４、１３、１４、２３、２４）を有する［１］ないし［３］に記載の血管投影機（Ａ、Ｂ、Ｃ）を提供する。
［５］本発明は、レーザー反射手段が回転反射鏡（３、４、２３、２４）または振動反射鏡（１３、１４）である［１］ないし［４］に記載の血管投影機（Ａ、Ｂ、Ｃ）を提供する。
［６］本発明は、赤外線反射波測定手段が赤外線センサ（６、１６、２６、３６）と信号処理・レーザー駆動装置（７、１７、２７）、または信号処理・ブザーもしくはランプ駆動装置（３７）である［１］ないし［５］に記載の血管投影機（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）を提供する。
［７］本発明は、赤外線レーザーと可視光レーザーの光軸が一致する（重なる）ように赤外線レーザー発生器（１、１１、３１）と可視光レーザー発生器（２、１２、３２）を配置した［１］ないし［６］に記載の血管投影機（Ａ、Ｂ、Ｄ）を提供する。
［８］本発明は、赤外線レーザーと可視光レーザーの光軸が所定の角度で交差するように赤外線レーザー発生器（２１）と可視光レーザー発生器（２２）を配置した［１］ないし［６］に記載の血管投影機（Ｃ）を提供する。
［９］本発明は、赤外線レーザーと可視光レーザーの光軸統一手段（５、１５、３５）を有する［１］ないし［７］に記載の血管投影機（Ａ、Ｂ、Ｄ）を提供する。
［１０］本発明は、光軸統一手段がプリズム（５、３５）またはハーフミラー（１５）である［１］ないし［７］、［９］に記載の血管投影機（Ａ、Ｂ、Ｄ）を提供する。
［１１］本発明は、赤外線レーザーの波長が７２０ｎｍ〜２０００ｎｍの近赤外線である［１］ないし［１０］に記載の血管投影機（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）を提供する。
［１２］本発明は、赤外線センサ（３６）によって感知した赤外線レーザー反射波の強さを、信号処理・ブザーまたはランプ駆動装置（３７）により音または光の変化に変換する［１］ないし［３］、［６］ないし［７］、［９］ないし［１１］に記載の血管投影機（Ｄ）を提供する。
［１３］本発明は、赤外線レーザーを対象（Ｓ）に照射し、赤外線レーザー反射波の強弱を測定して、赤外線レーザー反射波の弱い部位に可視光レーザーを照射することにより、血管の走行を対象（Ｓ）上に投影することができる血管投影方法を提供する。
［１４］本発明は、赤外線レーザーを対象（Ｓ）の走査面（８、１８、２８）上に複数の略平行線または略波状線で走査線（９、１９、２９）を描くように照射する［１３］に記載の血管投影方法を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１から図４は本発明の血管投影機Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの一実施態様を示す概略図である。
本発明の血管投影機Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、血管検出手段ＤＴと血管表示手段ＩＤを有する。
本発明の「血管検出手段ＤＴ」とは、赤外線レーザー発生器１、１１、２１、３１と赤外線反射波測定手段６、１６、２６、３６、７、１７、２７、３７である。
本発明の「血管表示手段ＩＤ」とは、可視光レーザー発生器２、１２、２２、３２である。
本発明はレーザー反射手段３、４、１３、１４、２３、２４を有する。「レーザー反射手段」とは、図１及び図３に例示する回転反射鏡３、４、２３、２４または図２に例示する振動反射鏡１３、１４である。
本発明の「赤外線反射波測定手段」とは、図１から図４に例示する赤外線センサ６、１６、２６、３６と信号処理・レーザー駆動装置７、１７、２７または信号処理・ブザーもしくはランプ駆動装置３７である。
図１、図２及び図４に例示する血管投影機Ａ、Ｂ及びＤでは、赤外線レーザーと可視光レーザーの光軸が一致する（重なる）ように赤外線レーザー発生器１、１１、３１と可視光レーザー発生器２、１２、３２が配置されている。
図３に例示する血管投影機Ｃでは、赤外線レーザーと可視光レーザーの光軸が所定の角度で交差するように赤外線レーザー発生器２１と可視光レーザー発生器２２を配置している。
また図１、図２及び図４に例示する血管投影機Ａ、Ｂ及びＤは、赤外線レーザーと可視光レーザーの光軸統一手段５、１５、３５を有する。光軸統一手段として、例えばプリズム５、３５またはハーフミラー１５が使用される。
本発明では、赤外線レーザーの波長が７２０ｎｍ〜２０００ｎｍの近赤外線が使用される。
赤外線の波長は波長がおよそ８００〜１５００ｎｍ、好ましくは８５０〜１２００ｎｍ、より好ましくは９４５〜１０５０ｎｍであることが望ましい。
本発明では、可視光レーザーとして、例えば波長が６３０ｎｍ〜６８０ｎｍの赤色レーザー、５３０ｎｍ付近の緑色レーザー、４１０ｎｍ以下の青紫レーザー等が使用される。
本発明の血管投影機Ａ、Ｂ、Ｃでは、赤外線センサ６、１６、２６によって感知した赤外線レーザー反射波の強さを、信号処理・レーザー駆動装置７、１７、２７に可視光レーザーの軌跡に変換することができる。また、血管投影機Ｄでは、赤外線センサ３６によって感知した赤外線レーザー反射波の強さを、信号処理・ブザーまたはランプ駆動装置３７により音または光の変化に変換することができる。
本発明の血管投影方法の基本的な原理は、赤外線レーザーを対象Ｓに照射し、赤外線レーザー反射波の強弱を測定して、赤外線レーザー反射波の弱い部位に可視光レーザーを照射することにより、血管の走行を対象Ｓ上に投影するものである。本発明の血管投影機Ａ、Ｂ、Ｃによる血管投影方法では、赤外線レーザーを対象Ｓに複数の略平行線または略波状線で走査線９、１９、２９を描くように照射する。血管投影機Ｄでは赤外線レーザーによる走査は手動で行われ、血管の存在する位置は、音や光によって術者に知らせられる。走査している位置または血管の存在する位置は可視光レーザーによって術者に示される。
【００１０】
図１の血管投影機Ａについて説明する。図１の血管投影機Ａは、赤外線レーザーと可視光レーザーを同一の光軸にするためにプリズム５を利用し、走査線９を操作面８上に描くために回転反射鏡３、４を利用した装置である。
血管投影機Ａは、赤外線レーザー発生器１と可視光レーザー発生器２をレーザー照射方向が交差するように配置している。そしてレーザー照射方向が交差する位置にプリズム５を配置することにより、可視光レーザー発生器２の光軸が赤外線レーザー発生器１の光軸と重なるように、調整されている。後述する図２、図４の血管投影機Ｂ、Ｄも血管投影機Ａと同様に可視光線レーザー発生器１２、３２の光軸がハーフミラー１５、プリズム（またはハーフミラー）３５によって赤外線レーザー発生器１１、３１の光軸と重なるように調整されている。なお本発明の血管投影機Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄで使用する光軸統一手段は、プリズム５、２５、３５、ハーフミラー１５、３５に限定されるものではなく、これらと同等の機能を有するものであれば何でも使用することができる。
また赤外線レーザー発生器１から照射された赤外線レーザーを反射する回転反射鏡３と当該回転反射鏡３より反射された赤外線レーザーを、さらに対象Ｓ方向へ反射する回転反射鏡４が配置されている。回転反射鏡３の回転軸３Ｃと回転反射鏡４の回転軸４Ｃは直角または略直角となるように調整されている。
回転反射鏡３、４は赤外線レーザーを、それぞれ所定の方向へ反射できるように例えば側部に複数の面を形成している。すなわち回転反射鏡３、４は断面が好ましくは正ｎ多角形に形成されている。
さらに対象Ｓより反射された赤外線レーザーの強弱を感知する赤外線センサ６を赤外線レーザーの反射方向に配置し、当該赤外線センサ６からの信号を処理し、可視光レーザーの照射を促す信号処理・レーザー駆動装置７が配置されている。
赤外線レーザー発生器１から照射された赤外線レーザーは、回転反射鏡３側面、さらに回転反射鏡４側面を経由して対象Ｓへ反射される。
対象Ｓ上では赤外線レーザーが照射される点が複数の平行線上を描くように動く。以下、これらの線を本発明で「走査線９」と云う。また走査線９が対象Ｓ上の走査面８において、走査線９の平行線上を移動する方向を水平方向Ｈ、それにほぼ直角な方向１０を垂直方向Ｐと云う。
【００１１】
図１の血管投影機Ａでは、可視光線レーザーと赤外線レーザーの光軸が重なるように調整されているので、血管投影機Ａでは赤外線レーザーによる走査線９と可視光レーザーによる走査線９は全く同一の走査線９を描くことになる。赤外線レーザー発生器１から照射された赤外線レーザーは走査線９となって対象Ｓ上を走査する。
赤外線レーザー反射波は、赤外線レーザーが対象Ｓの血管の少ない部分に照射されるときよりも、血管のある部分に照射されるときのほうが、赤外線が血液中のヘモグロビンによって吸収されるため弱くなる。この赤外線レーザー反射波の強弱の変化を赤外線センサ６で感知し、信号処理・レーザー駆動装置７により赤外線センサ６からの信号を処理し、可視光レーザー照射を促すことにより、可視光レーザー発生器２から可視光レーザーが照射される。
さらに詳述すれば赤外線レーザーが血管上を通過するときは赤外線反射波が弱くなる。これを信号処理・レーザー駆動装置７で感知して、可視光レーザーが照射されると、走査線９が血管上を通過するときだけ可視光レーザーが照射され、これが短時間に少しずつ位置を変えて繰り返されることにより、結果的に血管の走行のとおりに可視光レーザーが照射されることになる。たとえば、可視光レーザーが赤い光であったなら、血管の走行が赤い光で描き出されることになる。以上のようにして、血管の走行を対象Ｓ上に投影することができる。
【００１２】
次に血管投影機Ａにより、血管の走行を対象Ｓ上に投影する手段の一例について説明する。
たとえば、回転反射鏡３の回転軸３Ｃに垂直な断面が正ｎ角形である場合、走査線９が水平方向Ｈに動く角度θは、θ＝３６０｛１−（ｎ−２）／ｎ｝（式１）である。
回転反射鏡３の反射面から対象までの光学的な距離をｈとすると、走査線９が水平方向Ｈに動く長さ約ｌは最大で、ｌ＝ｈｓｉｎθ（式２）である。
また反射鏡３の回転数がｒ／秒のとき、水平方向の走査頻度ｆ／秒は、ｆ＝ｎ×ｒ（式３）である。
このときの水平方向Ｈの走査線の角速度ｖは、ｖ＝４Πｒ／秒（ただしΠ＝１８０度）（式４）である。
また回転反射鏡４の回転軸４Ｃに垂直な断面が正ｎ_ｖ角形である場合、走査線９が垂直方向Ｐに動く角度θ_ｖは、θ_ｖ＝３６０｛１−（ｎ_ｖ−２）／ｎ_ｖ｝（式５）である。
回転反射鏡４の反射面から対象Ｓまでの光学的な距離をｈ_ｖとすると、走査線９が垂直方向Ｐに動く長さ約ｌ_ｖは最大で、ｌ_ｖ＝ｈ_ｖｓｉｎθ_ｖ（式６）である。反射鏡４の回転速度がｒ_ｖ／秒のとき、垂直方向Ｐの走査頻度ｆ_ｖは、ｆ_ｖ＝ｎ_ｖ×ｒ_ｖ（式７）である。
このときの、垂直方向Ｐの走査線９の角速度ｖ_ｖは、ｖ_ｖ＝４Πｒ_ｖ／秒（ただしΠ＝１８０度）（式８）である。
また赤外線レーザーが対象Ｓを走査する最大の範囲約ＭＳは、ＭＳ＝ｌ×ｌ_ｖ（式９）である。走査する範囲の走査線９の数Ｆは、Ｆ＝ｆ／ｆ_ｖ（式１０）である。
走査する範囲の走査線の間隔Ｍは、Ｍ＝ｌ_ｖ／Ｆ（式１１）である。
走査する範囲の走査線の数は多いほうがより緻密な血管像を得ることができるため、水平方向Ｈの走査頻度ｆは垂直方向Ｐの走査頻度ｆ_ｖより十分に大きくすることが望ましい。同様の理由から、対象Ｓ上の走査線９の間隔Ｍはなるべく小さくすることが望ましく、できれば１ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下に設定することが望ましい。また、垂直方向Ｐの走査頻度ｆ_ｖはちらつきを抑えるため臨界フリッカ周波数を下回らないほうが望ましい。
「臨界フリッカ周波数：ＣＦＦ（ＣｒｉｔｉｃａｌＦｌｉｃｋｅｒＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）」とは、光がある周期で明滅している時に人間にとって連続光として感知される周波数で、光の強さをＩとしたとき、ＣＦＦ［Ｈｚ］＝ａｌｏｇ（Ｉ）＋ｂで表される。
【００１３】
図１に例示した血管投影機Ａのように赤外線レーザーと可視光レーザーの光軸が重なっている場合、回転反射鏡３、４のうちどちらか、あるいは両方に代えて、振動する反射鏡１３、１４（以下、振動反射鏡）を利用することができる。
次に振動反射鏡１３、１４を使用した図２の血管投影機Ｂの例について説明する。図２の血管投影機Ｂは赤外線レーザーと可視光レーザーを同一の光軸にするためにハーフミラー１５を利用し、対象Ｓの走査面１８上に走査線１９を描くために振動反射鏡１３、１４を利用した装置である。
血管投影機Ｂは、図１の血管投影機Ａ中の「回転反射鏡３、４」を「振動反射鏡１３、１４」に、「プリズム５」を「ハーフミラー１５」に置き換えたのみであり、その他の構成部材は血管投影機Ａと実質的に同じであるから詳細な説明は省略する。
振動とは回転方向の振動であり、振動軸１３Ｃ、１４Ｃは図１の回転反射鏡３、４の回転軸３Ｃ、４Ｃとほぼ同じである。
血管投影機Ｂも、血管投影機Ａと同様に、前記（式１）から（式１１）を用いて、血管の走行を対象Ｓ上に投影することができる。
なお血管投影機Ｂでは、「走査線１９を水平方向に振動する振動反射鏡１３の振動角度」の２倍が血管投影機Ａの走査線９が水平方向Ｈに動く角度θに相当し、また「振動反射鏡１３の振動数」が血管投影機Ａの走査線９の水平方向Ｈの走査振動数ｆに相当し、また「走査線１９を垂直方向Ｐに振動する振動反射鏡１４の振動角度」の２倍が走血管投影機Ａの査線９が垂直方向Ｐに動く角度θ_ｖに相当し、また「振動反射鏡１４の振動数」が血管投影機Ａの走査線９の垂直方向Ｐの振動数ｆ_ｖに相当するので、これらのパラメーター（振動数、振動角度等）を前記（式１）から（式１１）中で置換して使用する。ただし、振動は往復運動なので頻度としては２倍にあたる。
なお振動反射鏡１３、１４の場合、走査線１９の形状が平行線とはならず、たとえば振動の波長形状として例えば正弦波（のこぎり波、矩形波）を利用した場合、走査線１９は正弦波（のこぎり波、矩形波）と同等の形になる。たとえば正弦波を利用した場合、走査線１９の間隔は走査面１８の位置によって異なるが、走査面１８の中央部で走査線の間隔がなるべく小さくなるよう、たとえば１ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下に設定することが望ましい。
【００１４】
図１と図２の血管投影機Ａ、Ｂでは、赤外線レーザーと可視光レーザーの光軸を重ねた場合について説明したが、これらの光軸は必ずしも一致させる必要はない。
次に赤外線レーザーと可視光レーザーの光軸が所定の角度で交差している図３の血管投影機Ｃの例について説明する。
図３の血管投影機Ｃは赤外線レーザーと可視光レーザーが同一な光軸にない場合に、走査面２８上に走査線２９を描くために回転反射鏡２３、２４を利用した装置である。
血管投影機Ｃは、図１の血管投影機Ａと比較して、「赤外線レーザー発生器１、２１と可視光レーザー発生器２、２２」の配置を置き換えたのみであり、その他の構成部材並びにこれらの配置は血管投影機Ａと実質的に同じであるから詳細な説明は省略する。
血管投影機Ｃは、赤外線レーザーと可視光レーザーが同一の水平方向Ｈの走査線２９上を移動するように、各レーザー発生器は回転反射鏡２３の回転面に対し各レーザーの光軸が同一の角度になるように取り付けられることが望ましい。また、各レーザーの光軸は回転反射鏡２３の反射面で交差しなければならない。
さらに、レーザーを水平方向Ｈに動かす反射鏡は（振動反射鏡でなく）回転反射鏡であることが望ましい。また走査線２９が同一線上を水平方向Ｈに動くとき、赤外線レーザーが先に、可視光レーザーが後になるように、回転反射鏡２３の回転方向あるいは各レーザー発生器２１、２２の位置を調整する必要がある。
この場合、赤外線レーザーが対象Ｓの血管上を通り過ぎる瞬間に赤外線レーザーの反射波が小さくなり、血管の位置を特定できるが、赤外線レーザーと可視光レーザーの照射する位置がずれているため、正しい位置に可視光レーザーを照射するためには、可視光レーザーが特定された血管の上に到達するまでレーザーの発射を遅らせる必要がある。水平方向Ｈの走査線２９の角速度をｖ度／秒、赤外線レーザーと可視光レーザーの光軸の交わる角度がδθ度であるとすると、可視光レーザーの発射遅延時間ｔ秒は、ｔ＝δθ／ｖ（式１２）となる。
図４の血管投影機Ｄは、図１から３の血管投影機Ａ、Ｂ、Ｃを簡易にしたものである。血管投影機Ｄは、レーザー反射手段（回転反射鏡３、４等）による自動走査をせず、術者が装置を手に持つか、固定した装置の下で対象を動かすことにより走査を行うものである。
図４の血管投影機Ｄの構成と各部材の配置は、図１の血管投影機Ａと比較して、血管投影機Ａの「レーザー反射手段（回転反射鏡３、４等）」を省略するとともに、「赤外線センサ６に信号処理・レーザー駆動装置７を連結し、当該駆動装置７を可視光レーザー発生器２に連結する」代わりに、『赤外線センサ３６に信号処理・ブザーまたはランプ駆動装置３７を連結し、当該駆動装置３７にブザーあるいはランプ３８を連結した』以外は、血管投影機Ａと実質的に同じであるから詳細な説明は省略する。
赤外線レーザー発生器３１及び可視光レーザー発生器３２から出たレーザーはプリズムまたはハーフミラー３５によって光軸が重ねられる。赤外線レーザーの反射波は赤外線センサ３６によってその強弱を感知される。感知された赤外線レーザーの反射波の強弱は信号処理・ブザーまたはランプ駆動装置３７によって変換されブザーまたはランプ３８により音または光の変化として術者に示される。術者は、血管投影機Ｄまたは対象Ｓを動かして音やランプが変化したときに可視光レーザーが照射されている点に血管があることを知ることができる。また、信号処理・ブザーまたはランプ駆動装置３７を可視光レーザー発生器３２に連結することにより、血管を感知した部分にのみ可視光レーザーを照射することもできる。
【００１５】
本発明の血管投影機Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤにおいて、赤外線センサ６、１６、２６及び３６は可視光線のノイズを遮断するため赤外線だけを通過させるフィルターを取り付けることが望ましい。このようなフィルターが利用できない場合、可視光レーザーの反射波がノイズとなる場合がある。
［赤外線のみの通過フィルターを使用しない場合］は水平方向Ｈの走査を行うとき赤外線レーザーの走査と可視光線の走査を交互に行い、赤外線の走査が行われているあいだだけ赤外線センサ６、１６、２６及び３６を使用可能にし、可視光レーザーの走査が行われているあいだには赤外線センサ６、１６、２６及び３６を使用しないようにする。
このとき可視光レーザーの発射遅延時間ｔ１は血管投影機Ａ、Ｂ、Ｃにおいて、水平方向の走査頻度がｆ／秒のとき、ｔ１＝１／ｆ（式１３）である。
赤外線レーザーと可視光レーザーの走査を交互に行うと、赤外線レーザーによって特定された血管の位置と可視光レーザーが示す血管の位置が走査線２９の間隔（Ｍ）だけずれることになる。このずれを小さくするため、走査する範囲の走査線２９の数Ｆをできるだけ大きくすることが望ましい。また、走査線２９の間隔Ｍを見込んで、赤外線レーザーと可視光レーザーの光軸を走査線２９の方向と垂直方向にずらしておくことも可能である。ずらす方向は、赤外線レーザーの走査線の一走査線分後に可視光レーザーの走査線が通るようにする。この場合、ずらしておく角度θ１は、垂直方向Ｐへの走査線２９の角速度がｖ_ｖ度／秒、水平方向Ｈの走査頻度ｆ／秒とすると、θ１＝ｖ_ｖ／ｆ（式１４）である。
走査を交互に行う場合、走査を交互に行わない場合に比べて走査線の間隔Ｍが倍の広さとなるため、走査線の間隔をＭ／２程度に狭くしておくことが望ましい。また、両レーザーによる走査も２分の１に減ってしまうため、垂直方向Ｐへの走査頻度ｆ_ｖを倍にすることが望ましい。
血管投影機Ｄの場合、レーザーの発生頻度は、ちらつきを抑えるため臨界フリッカ周波数を下回らない程度であり、また常識的な走査頻度より十分に高ければよい。
【００１６】
なお、反射波の強弱を測定し血管の位置を特定する際、反射波の強さを絶対値で指定することが難しい場合は、血管の少ない部分と血管の上の部分を走査したときの反射波の違いを比較できる処理装置を、配置することができる。
この場合比較的反射波が小さい部分を血管の位置として特定できるようにできる。
【００１７】
図１から図４に示した血管投影機Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを使用して血管注射を行う場合、通常の血管注射と同様に駆血帯を使用して静脈を怒張させる。十分に静脈が怒張したら、血管投影機Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを注射部位の上に来るようにする。血管投影機Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄから発射される可視光レーザーが血管の走行を皮膚の上に表示する。術者は、通常通り穿刺部を消毒し、表示された血管の走行にあわせて穿刺を行う。
【００１８】
【発明の作用効果】
特許文献１と比較した場合、本発明は術者が何ら装置を身につける必要がなく、行動に制限を受けることがない。本発明を使用する例のように、従来と同様の作業性を保つことは、医療過誤を未然に防ぐ効果をいささかも減ずることがなく、本発明が特許文献１に示された発明と比較するときわめて実用性の高いものであるのは明らかである。
特許文献２と比較すると、本発明はこれを使用するために特殊な環境を作り出す必要がまったくなく、通常と同じ明るい場所で使用出来る。特許文献２に示された発明が事実上暗黒の中で作業される必要があることと比較すると、安全性および医療過誤を未然に防ぐ効果から考えても、本発明が特許文献２に示された発明に対してきわめて実用性の高いことは明らかである。
特許文献４（対象を点で照明する）と比較して、本願発明は血管の走行を確実に確認でき、血管の走行に合わせて注射針の穿刺を容易に行うことができる。
特許文献５と比較して、本願発明は単一光線を使用して血管透視を行う手段及び光線の波長に近赤外線を使用することにより、術者が直接血管の位置を確認して血管の走行に合わせて注射針の穿刺を容易に行うことができる。
特許文献６と比較して、本願発明では血管の位置を体表上に触れることなく術者が確認でき、血管の位置を確認しながら手技を行うことが可能である。
特許文献７と比較して、本願発明では近赤外線の反射波を赤外線センサでとらえ対象上に直接血管の走行を描き出すことにより、血管の走行をはっきり確認できるという点で優れている。
以上説明したように本発明の血管投影機Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは、血管の走行を二次元的に対象上に表示できるので、
（１）術者は血管の走行を確認しながら穿刺を行えるので、経験の少ない術者でも確実に穿刺を行うことができる。
（２）血管の走行を複数の術者が同時に観察できるため、血管注射の手技を説明する場合などの、教育的な目的にも利用可能である。
（３）採血を含む血管に注射針を穿刺する目的のみに使用されるばかりでなく、皮下の異物や病変を探索および観察する目的にも利用できる。
（４）赤外線を吸収する物質を対象に与え、これらの移動や分布を確認する用途としても利用できる、これらの利用法は皮下に対してばかりでなく、外科手術時に術野に対して適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の血管投影機Ａの原理を示す概略図（赤外線レーザーと可視光レーザーの光軸が一致する（重なる）ように光軸統一手段（プリズム５）を利用し、走査線９を対象Ｓの走査面８上に描くためにレーザー反射手段（回転反射鏡３、４）を利用した装置）
【図２】本発明の血管投影機Ｂの原理を示す概略図（赤外線レーザーと可視光レーザーの光軸が一致する（重なる）ように光軸統一手段（ハーフミラー１５）を利用し、走査線１９を対象Ｓの走査面１８上に描くためにレーザー反射手段（振動反射鏡１３、１４）を利用した装置）
【図３】本発明の血管投影機Ｃの原理を示す概略図（赤外線レーザーと可視光レーザーの光軸が重ならない（所定の角度で交差する）場合、走査線２９を対象Ｓの走査面２８上に描くためにレーザー反射手段（回転反射鏡２３、２４）を利用した装置）
【図４】本発明の血管投影機Ｄの原理を示す概略図。（赤外線レーザーと可視光レーザーの光軸がする（重なる）ように光軸統一手段すなわちプリズムまたはハーフミラー３５を利用し、レーザー反射手段を利用せず、赤外線レーザーの反射波の強弱を音の高低や光の強弱に変換する装置）
【符号の説明】
Ａ、Ｂ、Ｃ血管投影機
１、１１、２１、３１赤外線レーザー発生器
２、１２、２２、３２可視光レーザー発生器
３、４、２３、２４レーザー反射手段（回転反射鏡）
３Ｃ、４Ｃ、２３Ｃ、２４Ｃ回転軸
１３、１４レーザー反射手段（振動反射鏡）
１３Ｃ、１４Ｃ振動軸
５レーザー光軸統一手段（プリズム）
１５レーザー光軸統一手段（ハーフミラー）
３５レーザー光軸統一手段（プリズムまたはハーフミラー）
６、１６、２６、３６赤外線反射波測定手段（赤外線センサ）
７、１７、２７赤外線反射波測定手段（信号処理・レーザー駆動装置）
３７赤外線反射測定手段（信号処理・ブザーまたはランプ駆動装置）
８、１８、２８走査面
９、１９、２９走査線
３８ブザーまたはランプ
４０血管
Ｈ走査線の水平方向
Ｐ走査線の垂直方向
Ｓ対象[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a blood vessel projector and a blood vessel projection method for easily specifying a blood vessel suitable for injection during a blood vessel injection, and more particularly, to a blood vessel projector and a blood vessel projection capable of projecting a blood vessel on a target. About the method.
[0002]
Problems to be solved by the prior art and the invention
In recent years, while medical malpractice prevention has been sued, medical staff's procedures have declined. In particular, vascular injection is a routine procedure, which is a skill requiring skill, and it is often difficult to visually recognize a blood vessel to be punctured in particular. In such a case, the procedure is performed by confirming the position of the blood vessel by touch and by the experience and intuition of the operator. However, depending on the patient, it may be difficult to confirm the position of the blood vessel, and in such a case, the punctured injection needle may not be able to capture the blood vessel. In the case of an urgent procedure, a puncture mistake may lead to a delay in treatment, which may have a significant effect on the treatment effect. Even if it is not so urgent, if the punctured injection needle cannot catch the blood vessel, the puncture will be repeated, causing more pain than necessary to the patient. In such a case, the risk of side effects due to puncture increases. Further, depending on the drug to be injected, serious side effects may occur if the drug is accidentally injected outside the blood vessel. In the past, healthcare professionals have gained experience while making many mistakes and gradually acquired techniques to reduce such medical errors.
[0003]
Therefore, as a vascular injection assisting device when a medical worker performs a vascular injection, for example, Patent Literature 1 discloses a method and an apparatus for detecting an electromagnetic reflected wave from a biological tissue, and discloses a helmet-mounted imaging device. I have. However, when this device is used for general procedures such as injections, (A) an external power supply is indispensable for long-time operation, but since the device connected to the external power supply cannot be easily removed from the body, medical care May severely limit the behavior of others. (B) In addition, the helmet-mounted imaging device has a narrow field of view, so that it is difficult to see the hands and feet, and since there are many projections and the like in a portion that cannot be seen by the wearer himself, the helmet-mounted imaging device is likely to hit surrounding people or objects. (C) In addition, due to the weight of the device itself, the pressure at the time of mounting the mounting tool itself, and the like, long-time mounting places a heavy burden on medical staff. (D) In addition, since the observer wearing the helmet views the object as an electronically processed image, there is a practical problem such that important information that can be detected by the naked eye cannot be recognized. Further, according to this document, a television-type display device is assumed as an image display method, and no projection or projection to a target by a visible light laser is disclosed or suggested.
Patent Document 2 discloses an invention of a method and a device for visually confirming a blood vessel.
The present invention describes that a visible ray of 700 to 800 nm is applied to a target, and that the blood vessel looks black due to a difference in reflectance between the blood vessel and the other portion. This is an infrared region, and it is difficult to catch it with the naked eye. Those near the infrared wavelengths on the long wavelength side of visible light are perceived by the naked eye as red, but the sensitivity of the naked eye is extremely low, and the apparent contrast is extremely dark, so the contrast between the part with blood vessels and the other part is very vague. There is a risk of becoming. Also, in order to use light of this wavelength with the naked eye, visible light other than this wavelength must be blocked because visible light other than this wavelength becomes noise, and the medical site is darkened. It is necessary to perform the procedure relying on 700-800 nm light. In practice, this is equivalent to performing a groping procedure and has a serious problem in practical use. Further, this document does not disclose or suggest a device for detecting a reflected wave or a method for displaying an image obtained by the device.
[0004]
The “vein detection device” disclosed in Patent Document 3 applies light having a wavelength of 890 nm or light containing this wavelength to a vein, and visually observes through a filter that transmits this wavelength. It states that it looks dark. However, light having a wavelength of 890 nm is infrared light and cannot be captured by the naked eye. If the filter only allows the light of 890 nm to pass, the practitioner cannot see anything through the filter. Therefore, it is considered impossible to put this invention into practical use.
Patent Document 4 discloses an apparatus and method in which a target temperature is sensed by a temperature scanning unit (infrared detector), the obtained hot spot is regarded as a blood vessel, and the position is indicated by a pigment or a point light source. However, the patent document does not disclose or suggest a point of irradiating an object with infrared light in a near-infrared region as a blood vessel display means and a method of specifying a position of a blood vessel by using a reflected wave of the infrared light.
In addition, although a point light source LED is used as a blood vessel display means, the point cannot express the travel of the blood vessel, and the injection needle cannot be punctured in accordance with the travel of the blood vessel. It is not considered that the device actually makes it easier to puncture the injection needle into the blood vessel.
Patent Literature 5 discloses a method of obtaining two types of observation images from visible light of two types of wavelengths and performing arithmetic processing on these images to obtain a blood vessel image. The invention described in this document is designed based on the premise that a needle is punctured into a blood vessel, not by a human (operator), but by a machine. There is no disclosure or suggestion of a method of direct projection on an object.
[0005]
Patent Document 6 discloses that a light having a wavelength of 600 to 960 nm is irradiated to a tissue from a light emitting unit such as an LED, and the reflected wave is received by a light receiving unit, and the intensity of the reflected wave is a value previously input to a measuring unit. A device (blood vessel sensor) for specifying the position of a blood vessel by notifying the observer when the value is lower than (threshold value) is disclosed.
Patent Document 6 describes that light rays in the near-infrared region from red light are used. However, there is no disclosure or suggestion of a method of projecting a point using both visible light and infrared light and a position of a blood vessel directly on a target. It has not been.
In addition, since a spherical lens (generally having a short focal length) is disposed at the end of the light source, it is necessary to extremely approach or adhere to the target, which may contaminate the target to be punctured. In addition, while using the device, problems such as the device being unable to puncture due to obstruction were pointed out, and this is not a practical design.
[0006]
In Patent Document 7, two light receiving units are provided on both sides of a light emitting unit that emits light of 700 to 2,000 nm, and a cursor provided with a unit for displaying a difference in the intensity of light received by these light receiving units is opposed to each other. A combined vein probing device is disclosed. According to the present invention, it is described that the traveling of the blood vessel between the cursors can be inferred by knowing that the blood vessels are located immediately below or right and left of each cursor. This blood vessel identification method captures the reflected wave at a point, but there is no description or suggestion about a method of projecting the position of the blood vessel directly on the target with the visible light laser by capturing the reflected wave of the near infrared laser with an infrared sensor. Not.
In addition, since the puncture part is contaminated because it is used in close contact with the skin, the structure is not suitable for puncture. Unless the cursors are sufficiently close to each other, it is difficult to specify the travel of the blood vessel. When the cursor is far away, even if the running during that time is curved, it cannot be confirmed, and another blood vessel may be caught. Further, when the cursor is approaching, a problem is pointed out that a device cannot be punctured due to obstruction.
Patent Document 8 discloses an invention utilizing a photoacoustic effect. In the present invention, two light beams of 450 nm and 550 nm are used, but only the position of the blood vessel is specified by the photoacoustic effect.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 11-509748 (abstract, FIG. 5)
[Patent Document 2]
JP-A-2000-316866 ([0007], FIG. 1)
[Patent Document 3]
JP-A-2002-345953 ([0006], FIG. 1)
[Patent Document 4]
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-507446 (Claims, FIG. 1)
[Patent Document 5]
JP-A-8-164123 (Claims, FIG. 1)
[Patent Document 6]
JP-A-7-255847 (claims, FIG. 1)
[Patent Document 7]
Japanese Patent Publication No. 4-42944 (2 pages, FIG. 1)
[Patent Document 8]
JP-A-60-108043 (page 1, FIG. 1)
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has conducted intensive studies and, as a result, has focused on the fact that blood and other tissues of a living body have different absorptivity for infrared rays. ) And measure the intensity of the reflected wave to find a blood vessel suitable for injection. This makes it possible to provide a device which can be easily used by the surgeon and which is excellent in man-machine interface.
[1] The present invention provides a blood vessel projector (A, B, C, D) having a blood vessel detection means (DT) and a blood vessel display means (ID).
[2] In the present invention, the blood vessel detecting means (DT) includes an infrared laser generator (1, 11, 21, 31) and an infrared reflected wave measuring means (6, 16, 26, 36, 7, 17, 27, 37). The blood vessel projector (A, B, C, D) according to [1] is provided.
[3] The present invention provides a blood vessel projector (A, B, C, or C) according to [1] or [2], wherein the blood vessel display means (ID) is a visible light laser generator (2, 12, 22, 32). D).
[4] The present invention provides the blood vessel projector (A, B, C) according to any one of [1] to [3], including the laser reflecting means (3, 4, 13, 14, 23, 24).
[5] The present invention provides a blood vessel projector (A, A) according to [1] to [4], wherein the laser reflecting means is a rotary reflecting mirror (3, 4, 23, 24) or a vibration reflecting mirror (13, 14). B, C).
[6] In the present invention, the infrared reflected wave measuring means includes an infrared sensor (6, 16, 26, 36) and a signal processing / laser driving device (7, 17, 27), or a signal processing / buzzer or lamp driving device (37). The blood vessel projectors (A, B, C, D) according to [1] to [5] are provided.
[7] In the present invention, the infrared laser generators (1, 11, 31) and the visible light laser generators (2, 12, 32) are arranged such that the optical axes of the infrared laser and the visible light laser coincide (overlap). And a blood vessel projector (A, B, D) according to [1] to [6].
[8] In the present invention, the infrared laser generator (21) and the visible light laser generator (22) are arranged so that the optical axes of the infrared laser and the visible light laser intersect at a predetermined angle. ], A blood vessel projector (C).
[9] The present invention provides the blood vessel projector (A, B, D) according to any one of [1] to [7], including means for unifying the optical axes of the infrared laser and the visible light laser (5, 15, 35). .
[10] The blood vessel projector (A, B, D) according to any one of [1] to [7] and [9], wherein the optical axis unifying means is a prism (5, 35) or a half mirror (15). I will provide a.
[11] The present invention provides the blood vessel projector (A, B, C, D) according to any one of [1] to [10], wherein the wavelength of the infrared laser is a near infrared ray having a wavelength of 720 nm to 2000 nm.
[12] The present invention converts the intensity of the infrared laser reflected wave detected by the infrared sensor (36) into a sound or light change by a signal processing / buzzer or lamp driving device (37) [1] to [3]. ], [6] to [7], and [9] to [11].
[13] The present invention irradiates a target (S) with an infrared laser, measures the intensity of the infrared laser reflected wave, and irradiates a visible light laser to a portion where the infrared laser reflected wave is weak, so that the blood vessel travels. Provided is a blood vessel projection method that can project onto a target (S).
[14] The present invention irradiates an infrared laser on the scanning surface (8, 18, 28) of the object (S) with a plurality of substantially parallel lines or substantially wavy lines so as to draw the scanning lines (9, 19, 29). [13] A blood vessel projection method according to [13].
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1 to 4 are schematic views showing one embodiment of the blood vessel projectors A, B, C and D of the present invention.
The blood vessel projectors A, B, C, and D of the present invention have a blood vessel detection means DT and a blood vessel display means ID.
The "blood vessel detecting means DT" of the present invention is the infrared laser generators 1, 11, 21, 31 and the infrared reflected wave measuring means 6, 16, 26, 36, 7, 17, 27, 37.
The “blood vessel display means ID” of the present invention is the visible light laser generators 2, 12, 22, and 32.
The present invention has laser reflecting means 3, 4, 13, 14, 23, 24. The "laser reflecting means" is the rotary reflecting mirrors 3, 4, 23, 24 illustrated in FIGS. 1 and 3 or the vibration reflecting mirrors 13, 14 illustrated in FIG.
The "infrared reflected wave measuring means" of the present invention means the infrared sensors 6, 16, 26, and 36 and the signal processing / laser driving devices 7, 17, 27 or the signal processing / buzzer or lamp driving exemplified in FIGS. The device 37.
In the blood vessel projectors A, B, and D exemplified in FIGS. 1, 2, and 4, the infrared laser generators 1, 11, 31 and the visible light are adjusted so that the optical axes of the infrared laser and the visible light laser coincide (overlap). Laser generators 2, 12, 32 are arranged.
In the blood vessel projector C illustrated in FIG. 3, the infrared laser generator 21 and the visible light laser generator 22 are arranged such that the optical axes of the infrared laser and the visible light laser intersect at a predetermined angle.
Further, the blood vessel projectors A, B and D exemplified in FIGS. 1, 2 and 4 have optical axis unifying means 5, 15, and 35 for infrared laser and visible light laser. As the optical axis unifying means, for example, the prisms 5, 35 or the half mirror 15 are used.
In the present invention, near-infrared light having a wavelength of an infrared laser of 720 nm to 2000 nm is used.
The wavelength of the infrared ray is desirably about 800 to 1500 nm, preferably 850 to 1200 nm, and more preferably 945 to 1050 nm.
In the present invention, as a visible light laser, for example, a red laser having a wavelength of 630 nm to 680 nm, a green laser having a wavelength of about 530 nm, a blue-violet laser having a wavelength of 410 nm or less, or the like is used.
In the blood vessel projectors A, B, and C of the present invention, the intensity of the infrared laser reflected wave detected by the infrared sensors 6, 16, and 26 is applied to the signal processing / laser driving devices 7, 17, and 27 in the trajectory of the visible light laser. Can be converted. Further, in the blood vessel projector D, the intensity of the infrared laser reflected wave detected by the infrared sensor 36 can be converted into sound or light change by the signal processing / buzzer or the lamp driving device 37.
The basic principle of the blood vessel projection method of the present invention is to irradiate the object S with an infrared laser, measure the intensity of the infrared laser reflected wave, and irradiate the visible light laser to the weak portion of the infrared laser reflected wave, The travel of the blood vessel is projected onto the target S. In the blood vessel projection method using the blood vessel projectors A, B, and C of the present invention, the object S is irradiated with the infrared laser so as to draw the scanning lines 9, 19, and 29 by a plurality of substantially parallel lines or substantially wavy lines. In the blood vessel projector D, the scanning by the infrared laser is performed manually, and the position where the blood vessel exists is notified to the operator by sound or light. The scanning position or the location of the blood vessel is indicated to the operator by a visible light laser.
[0010]
The blood vessel projector A in FIG. 1 will be described. 1 uses the prism 5 to make the infrared laser and the visible light laser have the same optical axis, and uses the rotary reflecting mirrors 3 and 4 to draw the scanning line 9 on the operation surface 8. Device.
In the blood vessel projector A, an infrared laser generator 1 and a visible light laser generator 2 are arranged so that laser irradiation directions cross each other. By arranging the prism 5 at a position where the laser irradiation direction intersects, the optical axis of the visible light laser generator 2 is adjusted so as to overlap the optical axis of the infrared laser generator 1. The blood vessel projectors B and D in FIGS. 2 and 4 to be described later have an infrared laser generator in which the optical axes of the visible light laser generators 12 and 32 are controlled by a half mirror 15 and a prism (or half mirror) 35, similarly to the blood vessel projector A. It is adjusted so as to overlap the optical axes of 11 and 31. The optical axis unifying means used in the blood vessel projectors A, B, C, and D of the present invention is not limited to the prisms 5, 25, 35, and the half mirrors 15, 35, and has functions equivalent to those. Anything can be used.
Further, a rotary reflecting mirror 3 for reflecting the infrared laser radiated from the infrared laser generator 1 and a rotary reflecting mirror 4 for reflecting the infrared laser reflected by the rotary reflecting mirror 3 in the direction of the object S are arranged. The rotation axis 3C of the rotary reflection mirror 3 and the rotation axis 4C of the rotary reflection mirror 4 are adjusted to be a right angle or a substantially right angle.
The rotary reflecting mirrors 3 and 4 have, for example, a plurality of surfaces on their side portions so as to reflect the infrared laser in a predetermined direction. That is, the rotating reflecting mirrors 3 and 4 are preferably formed in a regular n-polygonal cross section.
Further, an infrared sensor 6 for detecting the intensity of the infrared laser reflected from the target S is disposed in the direction of reflection of the infrared laser, and a signal from the infrared sensor 6 is processed to perform signal processing and laser driving for prompting irradiation of the visible laser. The device 7 is arranged.
The infrared laser emitted from the infrared laser generator 1 is reflected to the target S via the side surface of the rotary reflecting mirror 3 and the side surface of the rotary reflecting mirror 4.
On the target S, the point irradiated with the infrared laser moves so as to draw on a plurality of parallel lines. Hereinafter, these lines are referred to as “scan lines 9” in the present invention. The direction in which the scanning line 9 moves on the scanning surface 8 on the target S on a parallel line to the scanning line 9 is referred to as a horizontal direction H, and the direction 10 substantially perpendicular thereto is referred to as a vertical direction P.
[0011]
In the blood vessel projector A of FIG. 1, since the optical axes of the visible light laser and the infrared laser are adjusted to overlap, in the blood vessel projector A, the scanning line 9 by the infrared laser and the scanning line 9 by the visible light laser are exactly the same. Will be drawn. The infrared laser emitted from the infrared laser generator 1 forms a scanning line 9 and scans the target S.
The infrared laser reflected wave is weaker when the infrared laser is applied to a part of the blood vessel of the subject S than when it is applied to a small part of the blood vessel because the infrared light is absorbed by hemoglobin in the blood. The change in the intensity of the infrared laser reflected wave is sensed by the infrared sensor 6, the signal from the infrared sensor 6 is processed by the signal processing / laser driving device 7, and the visible light laser generator 2 is urged. Is irradiated with a visible light laser.
More specifically, when the infrared laser passes over the blood vessel, the infrared reflected wave is weakened. When this is detected by the signal processing / laser driving device 7 and the visible light laser is irradiated, the visible light laser is irradiated only when the scanning line 9 passes over the blood vessel, and the position is gradually changed in a short time. As a result, the visible light laser is emitted as the blood vessels travel. For example, if the visible light laser was red light, blood vessel travel would be depicted with red light. As described above, the travel of the blood vessel can be projected on the target S.
[0012]
Next, an example of means for projecting the traveling of the blood vessel on the target S by the blood vessel projector A will be described.
For example, when the section perpendicular to the rotation axis 3C of the rotary reflecting mirror 3 is a regular n-gon, the angle θ at which the scanning line 9 moves in the horizontal direction H is θ = 360 {1− (n−2) / n} ( Equation 1).
Assuming that the optical distance from the reflecting surface of the rotary reflecting mirror 3 to the object is h, the length l of the scanning line 9 moving in the horizontal direction H is a maximum, and l = hsin θ (Equation 2).
When the rotation speed of the reflecting mirror 3 is r / sec, the scanning frequency f / sec in the horizontal direction is f = n × r (Equation 3).
At this time, the angular velocity v of the scanning line in the horizontal direction H is v = 4Πr / sec (Π = 180 degrees) (Equation 4).
The section perpendicular to the rotation axis 4C of the rotary reflecting mirror 4 is positive n _v The angle θ at which the scanning line 9 moves in the vertical direction P _v Is θ _v = 360 ｛1- (n _v -2) / n _v ｝ (Equation 5).
The optical distance from the reflecting surface of the rotary reflecting mirror 4 to the object S is h _v Then, the length that the scanning line 9 moves in the vertical direction P is about l. _v Is at most l _v = H _v sin θ _v (Equation 6). The rotation speed of the reflecting mirror 4 is r _v / Sec, scanning frequency f in vertical direction P _v Is f _v = N _v × r _v (Equation 7).
At this time, the angular velocity v of the scanning line 9 in the vertical direction P _v Is v _v = 4 r _v / Sec (Π = 180 degrees) (Equation 8).
The maximum range MS where the infrared laser scans the object S is MS = l × l _v (Equation 9). The number F of the scanning lines 9 in the scanning range is F = f / f _v (Equation 10).
The interval M between the scanning lines in the scanning range is M = 1 _v / F (Equation 11).
Since a finer blood vessel image can be obtained by increasing the number of scanning lines in the scanning range, the scanning frequency f in the horizontal direction H is equal to the scanning frequency f in the vertical direction P. _v It is desirable to make it much larger. For the same reason, it is desirable that the interval M between the scanning lines 9 on the target S be as small as possible, and if possible, it is desirable to set it to 1 mm or less, preferably 0.5 mm or less. Also, the scanning frequency f in the vertical direction P _v It is desirable not to fall below the critical flicker frequency in order to suppress flicker.
“Critical Flicker Frequency” is a frequency that is perceived by humans as continuous light when light is flickering in a certain cycle. When the intensity of light is I, CFF [Hz] = Alog (I) + b.
[0013]
When the optical axes of the infrared laser and the visible light laser overlap as in the blood vessel projector A illustrated in FIG. 1, a vibrating reflecting mirror 13 is used instead of one or both of the rotating reflecting mirrors 3 and 4. 14 (hereinafter referred to as a vibration reflecting mirror).
Next, an example of the blood vessel projector B of FIG. 2 using the vibration reflecting mirrors 13 and 14 will be described. The blood vessel projector B of FIG. 2 uses the half mirror 15 to make the infrared laser and the visible light laser have the same optical axis, and uses the vibration reflecting mirror 13 to draw the scanning line 19 on the scanning surface 18 of the object S. 14 is an apparatus utilizing the same.
The blood vessel projector B is different from the blood vessel projector A in FIG. 1 only in that the “rotating reflecting mirrors 3 and 4” are replaced with “vibrating reflecting mirrors 13 and 14” and the “prism 5” is replaced with a “half mirror 15”. Since the other components are substantially the same as those of the blood vessel projector A, detailed description will be omitted.
The vibration is a vibration in the rotation direction, and the vibration axes 13C and 14C are almost the same as the rotation axes 3C and 4C of the rotary reflecting mirrors 3 and 4 in FIG.
Similarly to the blood vessel projector A, the blood vessel projector B can project the running of the blood vessel onto the target S using the above (Equation 1) to (Equation 11).
In the blood vessel projector B, twice the “vibration angle of the vibration reflecting mirror 13 that vibrates the scanning line 19 in the horizontal direction” corresponds to the angle θ at which the scanning line 9 of the blood vessel projector A moves in the horizontal direction H. The “frequency of the vibration reflecting mirror 13” corresponds to the scanning frequency f of the scanning line 9 of the blood vessel projector A in the horizontal direction H, and the “vibration angle of the vibration reflecting mirror 14 that vibrates the scanning line 19 in the vertical direction P”. Is the angle θ at which the line of sight 9 of the scanning vessel projector A moves in the vertical direction P. _v And the “frequency of the vibration reflecting mirror 14” is the frequency f of the scanning line 9 of the blood vessel projector A in the vertical direction P. _v Therefore, these parameters (frequency, vibration angle, etc.) are used in the above (Equation 1) to (Equation 11). However, since the vibration is a reciprocating motion, the frequency is twice as high.
In the case of the vibration reflecting mirrors 13 and 14, the shape of the scanning line 19 does not become a parallel line. For example, when a sine wave (sawtooth wave, rectangular wave) is used as the wavelength shape of the vibration, the scanning line 19 becomes a sine wave. (Sawtooth wave, square wave). For example, when a sine wave is used, the interval between the scanning lines 19 varies depending on the position of the scanning surface 18, but the interval between the scanning lines is made as small as possible at the center of the scanning surface 18, for example, 1 mm or less, preferably 0.5 mm or less. It is desirable to set to.
[0014]
In the blood vessel projectors A and B shown in FIGS. 1 and 2, the case where the optical axes of the infrared laser and the visible light laser are overlapped has been described, but these optical axes do not always need to coincide.
Next, an example of the blood vessel projector C in FIG. 3 in which the optical axes of the infrared laser and the visible light laser intersect at a predetermined angle will be described.
The blood vessel projector C in FIG. 3 is an apparatus that uses the rotary reflecting mirrors 23 and 24 to draw the scanning lines 29 on the scanning surface 28 when the infrared laser and the visible light laser are not on the same optical axis.
The blood vessel projector C is different from the blood vessel projector A of FIG. 1 only in that the arrangement of the “infrared laser generators 1, 21 and the visible light laser generators 2, 22” is replaced. Since these arrangements are substantially the same as those of the blood vessel projector A, detailed description will be omitted.
In the blood vessel projector C, each laser generator has the same optical axis with respect to the rotation plane of the rotary reflecting mirror 23 so that the infrared laser and the visible light laser move on the same scanning line 29 in the horizontal direction H. It is desirable to be attached so as to be at an angle. Further, the optical axes of the lasers must intersect at the reflecting surface of the rotary reflecting mirror 23.
Further, it is desirable that the reflecting mirror that moves the laser in the horizontal direction H be a rotating reflecting mirror (not a vibrating reflecting mirror). When the scanning line 29 moves on the same line in the horizontal direction H, the rotation direction of the rotary reflecting mirror 23 or the positions of the laser generators 21 and 22 are adjusted so that the infrared laser comes first and the visible light laser comes later. There is a need.
In this case, at the moment when the infrared laser passes over the blood vessel of the target S, the reflected wave of the infrared laser becomes small, and the position of the blood vessel can be specified. In order to irradiate the visible light laser on the blood vessel, it is necessary to delay the emission of the laser until the visible light laser reaches the specified blood vessel. Assuming that the angular velocity of the scanning line 29 in the horizontal direction H is v degrees / second and the angle at which the optical axis of the infrared laser and the visible light laser intersect is δθ degrees, the emission delay time t seconds of the visible light laser is t = δθ / v (Equation 12).
The blood vessel projector D of FIG. 4 is a simplified version of the blood vessel projectors A, B, and C of FIGS. The blood vessel projector D does not perform automatic scanning by the laser reflecting means (the rotating reflecting mirrors 3, 4, etc.), but performs scanning by the operator holding the device or moving the object under a fixed device. It is.
The configuration of the blood vessel projector D of FIG. 4 and the arrangement of each member are omitted from the blood vessel projector A of FIG. At the same time, instead of “the signal processing / laser driving device 7 is connected to the infrared sensor 6 and the driving device 7 is connected to the visible light laser generator 2”, the “signal processing / buzzer or lamp driving device 37 is connected to the infrared sensor 36. , And a buzzer or lamp 38 is connected to the driving device 37 ", the detailed description is omitted.
The optical axes of the lasers emitted from the infrared laser generator 31 and the visible laser generator 32 are overlapped by a prism or a half mirror 35. The intensity of the reflected wave of the infrared laser is sensed by the infrared sensor 36. The intensity of the detected reflected wave of the infrared laser is converted by a signal processing / buzzer / lamp driving device 37 and is shown to the operator as a sound or light change by a buzzer / lamp 38. The operator can know that there is a blood vessel at the point where the visible light laser is irradiated when the sound or the lamp is changed by moving the blood vessel projector D or the object S. Further, by connecting the signal processing / buzzer or the lamp driving device 37 to the visible light laser generator 32, it is possible to irradiate the visible light laser only to the portion where the blood vessel is detected.
[0015]
In the blood vessel projectors A, B, C, and D of the present invention, it is preferable that the infrared sensors 6, 16, 26, and 36 have a filter that passes only infrared rays in order to block noise of visible rays. When such a filter cannot be used, the reflected wave of the visible light laser may become noise.
In the case of not using an infrared-pass filter, scanning of the infrared laser and scanning of visible light are performed alternately when scanning in the horizontal direction H, and the infrared sensors 6, 16, and 26 and 36 are enabled and the infrared sensors 6, 16, 26 and 36 are not used while the visible light laser is being scanned.
At this time, the emission delay time t1 of the visible light laser is t1 = 1 / f (Equation 13) when the horizontal scanning frequency is f / sec in the blood vessel projectors A, B, and C.
If the infrared laser and the visible light laser are alternately scanned, the position of the blood vessel specified by the infrared laser and the position of the blood vessel indicated by the visible light laser are shifted by the interval (M) between the scanning lines 29. In order to reduce this deviation, it is desirable to increase the number F of the scanning lines 29 in the scanning range as much as possible. In addition, the optical axes of the infrared laser and the visible light laser can be shifted in the direction perpendicular to the direction of the scanning line 29 in consideration of the interval M between the scanning lines 29. The shifting direction is such that the scanning line of the visible light laser passes after one scanning line of the scanning line of the infrared laser. In this case, the angle θ1 to be shifted depends on whether the angular velocity of the scanning line 29 in the vertical direction P is v _v Degrees / second, and the scanning frequency f / second in the horizontal direction H, θ1 = v _v / F (Equation 14).
When scanning is performed alternately, the interval M between scanning lines is twice as large as when scanning is not performed alternately. Therefore, it is desirable that the interval between scanning lines be narrowed to about M / 2. In addition, since the scanning by both lasers is reduced by half, the scanning frequency f in the vertical direction P _v Is desirably doubled.
In the case of the blood vessel projector D, the frequency of laser generation should not be lower than the critical flicker frequency in order to suppress flickering, and should be sufficiently higher than the common scan frequency.
[0016]
When it is difficult to specify the strength of the reflected wave by absolute value when measuring the strength of the reflected wave and specifying the position of the blood vessel, the reflection when scanning the part with few blood vessels and the part above the blood vessel is used. A processing device that can compare wave differences can be arranged.
In this case, the portion where the reflected wave is relatively small can be specified as the position of the blood vessel.
[0017]
When performing vascular injection using the blood vessel projectors A, B, C, and D shown in FIGS. 1 to 4, the veins are inflated using a tourniquet as in the case of normal vascular injection. When the veins are sufficiently inflated, the vascular projectors A, B, C, D are brought over the injection site. Visible light lasers emitted from the blood vessel projectors A, B, C, and D indicate the running of blood vessels on the skin. The operator disinfects the puncture part as usual, and performs puncture in accordance with the displayed movement of the blood vessel.
[0018]
Effects of the Invention
Compared with Patent Literature 1, the present invention does not require the surgeon to wear any device, and does not limit the behavior. As in the case of using the present invention, maintaining the same workability as before does not reduce the effect of preventing medical malpractice in any way. Obviously, it is very practical.
Compared with Patent Document 2, the present invention does not need to create any special environment to use it, and can be used in the same bright place as usual. Compared with the fact that the invention shown in Patent Document 2 needs to be practically worked in the dark, the present invention is shown in Patent Document 2 even from the viewpoint of safety and the effect of preventing medical malpractice. It is clear that the invention is very practical.
Compared with Patent Document 4 (illuminating a target with a point), the present invention can surely confirm the travel of a blood vessel, and can easily puncture an injection needle in accordance with the travel of a blood vessel.
Compared with Patent Literature 5, the present invention uses a means for performing blood vessel fluoroscopy using a single light beam and uses near-infrared light as the wavelength of the light beam so that the operator can directly confirm the position of the blood vessel and run the blood vessel The puncture of the injection needle can be easily performed according to the timing.
Compared with Patent Document 6, in the present invention, the surgeon can check the position of the blood vessel without touching the body surface, and can perform a procedure while checking the position of the blood vessel.
Compared with Patent Document 7, the present invention is superior in that the traveling of a blood vessel can be clearly confirmed by capturing the near-infrared reflected wave with an infrared sensor and drawing the traveling of the blood vessel directly on the target.
As described above, the blood vessel projectors A, B, C, and D of the present invention can two-dimensionally display the traveling of the blood vessel on the target,
(1) The surgeon can perform puncture while confirming the movement of the blood vessel, so that even an inexperienced surgeon can reliably perform puncture.
(2) Since a plurality of operators can observe the running of a blood vessel at the same time, it can also be used for educational purposes, such as when explaining a technique of vascular injection.
(3) It can be used not only for the purpose of puncturing a blood vessel including blood sampling with an injection needle, but also for the purpose of searching and observing a subcutaneous foreign substance or lesion.
(4) A substance that absorbs infrared rays can be given to a subject and used for confirming the movement and distribution of the substance. These methods are applied not only to the subcutaneous skin but also to the surgical field during surgery. It is also possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the principle of a blood vessel projector A of the present invention (a scanning line 9 using an optical axis unifying means (prism 5) so that the optical axes of an infrared laser and a visible light laser coincide (overlap)). Device using laser reflecting means (rotary reflecting mirrors 3 and 4) to draw the image on the scanning surface 8 of the object S)
FIG. 2 is a schematic view showing the principle of the blood vessel projector B of the present invention (scanning lines are used by using an optical axis unifying means (half mirror 15) so that the optical axes of an infrared laser and a visible light laser coincide (overlap). (Apparatus using laser reflecting means (vibrating reflecting mirrors 13 and 14) to draw 19 on scanning surface 18 of target S)
FIG. 3 is a schematic view showing the principle of the blood vessel projector C of the present invention (when the optical axes of the infrared laser and the visible light laser do not overlap (intersect at a predetermined angle), the scanning line 29 is set to the scanning surface 28 of the object S; A device using laser reflecting means (rotary reflecting mirrors 23, 24) to draw on the top)
FIG. 4 is a schematic diagram showing the principle of the blood vessel projector D of the present invention. (Using an optical axis unifying means such as a prism or a half mirror 35 so that the optical axes of the infrared laser and the visible light laser overlap (overlap), without using the laser reflecting means, the intensity of the reflected wave of the infrared laser is determined by sound pitch. Or a device that converts the intensity of light
[Explanation of symbols]
A, B, C blood vessel projector
1,11,21,31 Infrared laser generator
2,12,22,32 Visible laser generator
3, 4, 23, 24 Laser reflection means (rotary reflection mirror)
3C, 4C, 23C, 24C Rotary axis
13, 14 Laser reflection means (vibration reflection mirror)
13C, 14C Vibration axis
5. Means for unifying the laser optical axis (prism)
15 Laser beam axis unification means (half mirror)
35 Laser optical axis unification means (prism or half mirror)
6, 16, 26, 36 Infrared reflected wave measuring means (infrared sensor)
7, 17, 27 Infrared reflected wave measuring means (signal processing / laser driving device)
37 Infrared reflection measuring means (signal processing / buzzer or lamp driving device)
8, 18, 28 scanning plane
9, 19, 29 scan lines
38 Buzzer or lamp
40 blood vessels
H Horizontal direction of scanning line
P Vertical direction of scanning line
S target

Claims

A blood vessel projector (A, B, C, D) comprising a blood vessel detection means (DT) and a blood vessel display means (ID).

The blood vessel detecting means (DT) is an infrared laser generator (1, 11, 21, 31) and an infrared reflected wave measuring means (6, 16, 26, 36, 7, 17, 27, 37). The blood vessel projector (A, B, C, D) according to claim 1.

3. A blood vessel projector (A, B, C, D) according to claim 1, wherein the blood vessel display means (ID) is a visible light laser generator (2, 12, 22, 32). .

The blood vessel projector (A, B, C) according to any one of claims 1 to 3, further comprising a laser reflecting means (3, 4, 13, 14, 23, 24).

5. A blood vessel projector according to claim 1, wherein the laser reflecting means is a rotary reflecting mirror (3, 4, 23, 24) or a vibration reflecting mirror (13, 14). C).

The infrared reflected wave measuring means is an infrared sensor (6, 16, 26, 36) and a signal processing / laser driving device (7, 17, 27), or a signal processing / buzzer or lamp driving device (37). The blood vessel projector (A, B, C, D) according to any one of claims 1 to 5.

The infrared laser generator (1, 11, 31) and the visible laser generator (2, 12, 32) are arranged so that the optical axes of the infrared laser and the visible light laser coincide (overlap). 7. A blood vessel projector (A, B, D) according to claim 1 to claim 6.

The infrared laser generator (21) and the visible laser generator (22) are arranged so that the optical axes of the infrared laser and the visible laser intersect at a predetermined angle. The described blood vessel projector (C).

The blood vessel projector (A, B, D) according to any one of claims 1 to 7, further comprising an optical axis unifying means (5, 15, 35) for an infrared laser and a visible light laser.

The blood vessel projector (A, B, D) according to any one of claims 1 to 7, wherein the optical axis unifying means is a prism (5, 35) or a half mirror (15).

The blood vessel projector (A, B, C, D) according to any one of claims 1 to 10, wherein a wavelength of the infrared laser is a near infrared ray of 720 nm to 2000 nm.

4. The method according to claim 1, wherein the intensity of the infrared laser reflected wave detected by the infrared sensor is converted into a sound or light change by a signal processing / buzzer or a lamp driving device. The blood vessel projector (D) according to any one of claims 6 to 7, and 9 to 11.

The target (S) is irradiated with an infrared laser, the intensity of the reflected infrared laser beam is measured, and a visible light laser is applied to a portion where the reflected infrared laser beam is weak, thereby projecting a blood vessel on the target (S). A blood vessel projection method.

An infrared laser is irradiated onto the scanning surface (8, 18, 28) of the object (S) so as to draw the scanning lines (9, 19, 29) with a plurality of substantially parallel lines or substantially wavy lines. Item 14. The blood vessel projection method according to Item 13.