JP2021061131A - 照明装置および観察装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な装置構成で、通常目視できない体内の構成要素を可視化できる照明装置を提供すること。【解決手段】照明装置は、波長５００〜１０００ｎｍの光を受光する撮影装置に対して装着できる照明装置であって、波長８００〜１０００ｎｍの光を出射する光源と、光源から出射された光を拡散させつつ透過させる拡散部材と、拡散部材から出射した光を含む光が到達したときに、可視領域の波長の光を遮断し、可視領域の波長よりも長い波長の光を撮影装置に向けて透過させるためのフィルターと、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、照明装置および当該照明装置を有する観察装置に関する。

採血、静脈注射などの静脈穿刺では、注射針のサイズにあった血管の選択や、注射針の刺入位置、注射針の刺入方向、注射針の刺入経路などが重要である。しかしながら、臨床の現場では、可視困難な静脈がある。熟練した医療従事者であれば、触診で静脈を検知できるが、熟練していない医療従事者の場合、触診で可視可能な静脈を検知できない。

このような問題に対して、赤外光線を利用し、可視困難な静脈を容易に可視化できる装置が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。

特許文献１には、近赤外線を照射するための照明手段と、フィルタリング手段と、撮像手段とを有する静脈可視化装置が記載されている。特許文献１に記載の静脈可視化装置では、近赤外線を照射することにより得られた画像が、メガネなどの超小型モニターに表示される。

特許文献２には、複数の照明装置と、対物レンズと、近赤外イメージセンサと、可視光イメージセンサと、プロセッサとを有するマルチスペクトル医用撮像装置が記載されている。特許文献２に記載のマルチスペクトル医用撮像装置では、複数の照明装置を対物レンズの周りに配置し、イメージセンサと照明装置とにプロセッサ接続して、画像を得ている。

特許文献３には、複数の照明源と、拡散構造体と、イメージングデバイスと、ビデオプロジェクターと、偏光子とを有するイメージング・システムが記載されている。特許文献３に記載のイメージング・システムでは、複数の位置から赤外線を照射して、イメージングデバイスおよびビデオプロジェクターから画像を得ている。

特開２０１１−１６０８９１号公報 特開２０１６−０３０２１４号公報 特表２００７−５２４４２７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の静脈可視化装置では、画像を得る毎に超小型モニターを装着しなければならず、静脈穿刺の手技が煩雑になってしまう。また、特許文献２に記載のマルチスペクトル医用撮像装置および特許文献３に記載のイメージング・システムでは、装置構成が複雑になってしまう。

本発明の目的は、簡単な装置構成で、通常目視できない体内の構成要素を可視化できる照明装置および当該照明装置を有する観察装置を提供することである。

本発明の照明装置は、波長５００〜１０００ｎｍの光を受光し、映像または画像を撮影する撮影装置に対して装着できる照明装置であって、波長８００〜１０００ｎｍの光を出射する光源と、前記光源から出射された光を拡散させつつ透過させる拡散部材と、前記拡散部材から出射した光を含む光が到達したときに、可視領域の波長の光を遮断し、前記可視領域の波長よりも長い波長の光を前記撮影装置に向けて透過させるためのフィルターと、を有する。

また、本発明の観察装置は、波長５００〜１０００ｎｍの光を受光し、映像または画像を撮影する撮影装置と、本発明の照明装置と、を有し、前記照明装置は、前記撮影装置に対して装着できるように構成されている。

本発明の照明装置および観察装置は、簡単な装置構成で、通常目視できない体内の構成要素を可視化できる。

図１Ａ、Ｂは、本発明の実施の形態１に係る観察装置の構成を示す図である。 図２Ａ〜Ｄは、本発明の実施の形態１に係る観察装置の構成を示す他の図である。 図３は、拡散部材を外した本発明の実施の形態１に係る観察装置の底面図である。 図４Ａ、Ｂは、本発明の実施の形態２に係る観察装置の構成を示す図である。 図５Ａ〜Ｄは、本発明の実施の形態２に係る観察装置の構成を示す他の図である。 図６は、拡散部材を外した本発明の実施の形態２に係る観察装置の底面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

［実施の形態１］
（観察装置の構成）
観察装置は、人体に向けてかざした状態で、照明装置により近赤外線を照射しながら、撮影装置により画像または映像を撮影することにより、タイムリーに体内を可視化できる装置である。

図１Ａ、Ｂ、図２Ａ〜Ｄおよび図３は、本発明の実施の形態１に係る観察装置１００の構成を示す図である。図１Ａは、撮影装置１００の平面図であり、図１Ｂは、底面図である。図２Ａは、観察装置１００の左側面図であり、図２Ｂは、右側面図であり、図２Ｃは、背面図であり、図２Ｄは、正面図である。図３は、拡散部材１２３を外した観察装置１００の底面図である。

図１Ａ、Ｂ、図２Ａ〜Ｄおよび図３に示されるように、観察装置１００は、撮影装置１１０と、照明装置１２０とを有する。照明装置１２０は、撮影装置１１０に対して着脱可能に構成されており、使用時にのみ装着してもよいし、常時装着していてもよい。本実施の形態では、照明装置１２０は、撮影装置１１０の背面であって、かつ上側に装着される。

撮影装置１１０は、所定の波長の光を受光し、波長５００〜１０００ｎｍの光に受光感度を有する。撮影装置１１０が受光できる光の波長は、７００〜１０００ｎｍが好ましい。撮影装置１１０は、画像または映像を撮影できるように構成されている。撮影装置１１０は、上記の機能を発揮できれば既存の装置を使用できる。撮影装置１１０の例には、スマートフォン、タブレットが含まれる。本実施の形態では、撮影装置１１０は、光が入射する光入射部１１１が背面の角部に配置されたスマートフォンである。

照明装置１２０は、近赤外線を被写体に対して均一に出射する。「被写体」とは、体内の一部であって、通常目視できない部位を意味する。被写体の例には、血管、血液、臓器などが含まれる。

照明装置１２０は、ホルダー１２１と、光源１２２と、拡散部材１２３と、フィルター１２４とを有する。

ホルダー１２１は、照明装置１２０の各要素を保持するとともに、照明装置１２０を撮影装置１１０に固定する機能を有する。ホルダー１２１の構成は、上記の機能を発揮できれば特に限定されない。本実施の形態では、ホルダー１２１は、ホルダー本体１３１と、爪部１３２とを有する。

本実施の形態では、ホルダー本体１３１は板状に形成されており、光源１２２および拡散部材１２３を保持している。また、本実施の形態では、ホルダー本体１３１は、上記構成に加え、電源１２５およびスイッチ１２６を保持している。本実施の形態では、光源１２２および拡散部材１２３はホルダー本体１３１の上側（図１における紙面上側）に配置されており、電源１２５およびスイッチ１２６はホルダー本体１３１の下側（図１における紙面上側）に配置されている。ホルダー本体１３１は、照明装置１２０を撮影装置１１０に装着したとき、撮影装置１１０の背面であって、かつ上側半分を覆うように配置される。

ホルダー本体１３１の左右方向（図１における紙面左右方向）において対向する両側面部には、複数の爪部１３２が配置されている。本実施の形態では、ホルダー本体１３１の左右方向において対向する両側面部には、２つの爪部１３２がそれぞれ配置されている。

ホルダー本体１３１により、撮影装置１１０に対する照明装置１２０の前後方向を位置決めする。また、爪部１３２により、撮影装置１１０に対する左右方向を位置決めする。

光源１２２は、波長８００〜１０００ｎｍの光（赤外線の光）を出射する。光源１２２は、上記の範囲内の波長の光が出射できれば特に限定されない。光源１２２の例には、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザーダイオード（ＬＤ）が含まれる。本実施の形態では、光源１２２は、拡散部材１２３の側面に面するように配置されている。すなわち、光源１２２の出射面と拡散部材１２３の側面が対向するように配置されている。光源１２２の数は、１個でもよいし、複数個でもよい。本実施の形態では、光源１２２の数は、１個である。また、光源１２２が複数の場合には、広い範囲で光の強度を一定にできる。

拡散部材１２３は、光源１２２からの出射光を拡散させつつ、透過させる。拡散部材１２３の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、拡散部材１２３は、板状に形成された拡散板である。

拡散部材１２３の厚さは、上記機能が発揮できれば特に限定されない。拡散部材１２３の厚さは、一定であってもよいし、一定でなくてもよい。拡散部材１２３の厚さは、０．１〜５．０ｍｍである。拡散部材１２３の厚さが０．１ｍｍ以上であると、光源１２２から出射された光を均一な強度で出射できる傾向にある。一方、拡散部材１２３の厚さが５．０ｍｍ以下であると、照明装置１２０が小型化する傾向にある。厚さが一定でない拡散部材１２３の具体的な形状としては、例えば、光源１２２近くが厚く、光源から離れるにつれて薄くなるように形成されていてもよい。

拡散部材１２３は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、スチレン・メチルメタクリレート共重合樹脂（ＭＳ）などの光透過性樹脂により形成される。光拡散性を付与するため、拡散部材１２３の表面に微細な凹凸が形成されているか、または拡散部材１２３の内部にビーズなどの光拡散子が分散している。

拡散部材１２３の表面に形成された微細な凹凸形状は、光源１２２から出射された光が一定の強度で出射できれば特に限定されない。凹凸形状は、凸条が一の方向に連続して配置されていてもよいし、光源１２２を中心として平面視したときに、稜線が同心円となるように凸部が配置されていてもよい。また、拡散部材１２３の底面には、拡散部材１２３に入射した光の進行方向を制御する複数のマイクロリフレクタが配置されていてもよい。マイクロリフレクタの例には、特開２００２−６２４３５号公報に示されるマイクロリフレクタが含まれる。

拡散部材１２３は、貫通孔１３３を有する。当該貫通孔１３３は、撮影装置１１０に照明装置１２０を装着したときに、撮影装置１１０の光入射部１１１が位置する位置に形成されている。本実施の形態では、貫通孔１３３は、円筒状に形成されている。貫通孔１３３の大きさは、光入射部１１１に光が入射できる大きさであれば特に限定されない。本実施の形態では、貫通孔１３３の大きさは、平面視したときに光入射部１１１よりも大きく形成されている。これにより、光入射部１１１に入射する光を阻害することがない。また、貫通孔１３３の内面には、反射面１３４が形成されている。反射面１３４は、貫通孔１３３の形状により内面を反射面１３４としてもよいし、反射層を形成することで反射面１３４としてもよい。

光源１２２から出射した光は、拡散部材１２３の側面から入射し、撮影装置１１０に対向した面と反対側の面から均一の強度で出射される。

フィルター１２４は、拡散部材１２３から出射した光を含む光が到達したときに、可視領域の波長の光を遮断し、可視領域の波長よりも長い波長の光を撮影装置１１０に向けて透過させる。本実施の形態では、フィルター１２４は、波長５００ｎｍ以上８００ｎｍ未満の光を遮断し、波長８００ｎｍ超の光を透過させる。すなわち、フィルター１２４は、光源１２２から出射され、拡散部材１２３を透過した光を透過させ、光源１２２以外からの光を遮断する。

フィルター１２４は、平面視したときに、光入射部１１１よりも大きく形成されている。これにより、可視領域の波長の光が光入射部１１１に入射することがないため、画像の鮮明度を高くできる。本実施の形態では、平面視したときに、フィルター１２４は、貫通孔１３３よりも大きく形成されている。すなわち、本実施の形態では、平面視したときに、フィルター１２４の外縁部と拡散部材１２３の貫通孔１３３の周りは、一部重なっている。フィルター１２４は、照明装置１２０を撮影装置１１０に装着したときに、拡散部材１２３および光入射部１１１の間に配置されている。これにより、フィルター１２４の破損を防止できる。

電源１２５は、光源１２２の電力源である。電源１２５の種類は、光源１２２に電力を供給できれば特に限定されない。電源１２５の種類の例には、ボタン電池、乾電池が含まれる。なお、特に図示しないが、照明装置１２０および撮影装置１１０を電気的に接続し、光源１２２の電力を撮影装置１１０から供給してもよい。この場合、照明装置１２０に電源１２５は不要である。

スイッチ１２６は、光源１２２への電力の供給を切り替える。なお、特に図示しないが、照明装置１２０および撮影装置１１０を電気的に接続し、撮影装置１１０の撮影スイッチとスイッチ１２６を連動させてもよい。この場合、照明装置１２０にスイッチ１２６は、不要である。

また、特に図示しないが、照明装置１２０は、電源１２５の電力を光源１２２に供給するための電子回路を有している。

（効果）
以上のように、本実施の形態に係る観察装置１００は、既存の撮影装置１１０に、照明装置１２０を装着することができるため、簡単な装置構成で、通常目視できない体内の構成要素を可視化できる。

［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２に係る観察装置２００について説明する。実施の形態２に係る観察装置２００は、照明装置２１０の構成のみが実施の形態１に係る撮影装置１１０と異なる。そこで、実施の形態１に係る観察装置１００と同様の構成については、同様の符号を付してその説明を省略する。

図４Ａ、Ｂ、図５Ａ〜Ｄおよび図６は、本発明の実施の形態１に係る観察装置２００の構成を示す図である。図４Ａは、撮影装置２００の平面図であり、図４Ｂは、底面図である。図５Ａは、観察装置２００の左側面図であり、図５Ｂは、右側面図であり、図５Ｃは、背面図であり、図５Ｄは、正面図である。図６は、拡散部材１２３を外した観察装置２００の底面図である。

本実施の形態に係る照明装置２２０は、ホルダー１２１と、光源１２２と、拡散部材２２３と、フィルター２２４とを有する。また、照明装置２２０は、電源１２５およびスイッチ１２６を有する。

本実施の形態において、拡散部材２２３およびフィルター２２４は、平面視したときに、互いに重ならないように配置されている。すなわち、本実施の形態では、拡散部材２２３に貫通孔１３３は形成されていない。拡散部材２２３は、照明装置２１０を撮影装置１１０に装着したときに、光入射部１１１を避けるように配置されている。

また、フィルター２２４は、照明装置２２０を撮影装置１１０に装着したときに、拡散部材２２３よりも撮影装置１１０側に配置されている。これにより、照明装置２２０を小型化できる。

（効果）
以上のように、本実施の形態に係る観察装置２００は、実施の形態１に係る観察装置１００と同様の効果を有する。

本発明の撮影装置は、簡単な装置構成で体内を可視化できる。特に、本発明の撮影装置は、静脈穿刺のために血管を検知する場合や脈拍測定に活用できる。

１００、２００ 観察装置
１１０ 撮影装置
１１１ 光入射部
１２０、２２０ 照明装置
１２１ ホルダー
１２２ 光源
１２３、２２３ 拡散部材
１２４、２２４ フィルター
１２５ 電源
１２６ スイッチ
１３１ ホルダー本体
１３２ 爪部
１３３ 貫通孔
１３４ 反射面

Claims (6)

1. 波長５００〜１０００ｎｍの光を受光し、映像または画像を撮影する撮影装置に対して装着できる照明装置であって、
   波長８００〜１０００ｎｍの光を出射する光源と、
   前記光源から出射された光を拡散させつつ透過させる拡散部材と、
   前記拡散部材から出射した光を含む光が到達したときに、可視領域の波長の光を遮断し、前記可視領域の波長よりも長い波長の光を前記撮影装置に向けて透過させるためのフィルターと、
   を有する、
   照明装置。
2. 前記拡散部材は、板状に形成されており、
   前記光源は、前記拡散部材の側面に面して配置されており、
   前記照明装置を前記撮影装置に装着したときに、前記光源から出射された光は、前記拡散部材の前記側面から入射し、前記撮影装置に面する底面と反対側の天面から出射される、
   請求項１に記載の照明装置。
3. 前記拡散部材には、内面に反射面が配置された貫通孔が形成されており、
   前記貫通孔は、前記照明装置を前記撮影装置に装着したときに、前記撮影装置に光を入射させるための光入射部に対応する位置に形成されている、
   請求項１または請求項２に記載の照明装置。
4. 前記フィルターは、前記光入射部よりも大きく形成され、かつ前記照明装置を前記撮影装置に装着したときに、前記拡散部材と前記光入射部との間に配置される、請求項３に記載の照明装置。
5. 前記拡散部材および前記フィルターは、平面視したときに、互いに重なっておらず、
   前記フィルターは、前記照明装置を前記撮影装置に装着したときに、前記拡散部材よりも前記撮影装置側に配置されている、
   請求項１または請求項２に記載の照明装置。
6. 波長５００〜１０００ｎｍの光を受光し、映像または画像を撮影する撮影装置と、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の照明装置と、
   を有し、
   前記照明装置は、前記撮影装置に対して装着できるように構成されている、
   観察装置。

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