JP4981888B2 - 静脈ナビゲーション装置 - Google Patents
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Description
本発明は、被処置者の上にいくつかの方法で配置されるように適合されている。第1に、装置は小型かつ軽量であり、したがって被処置者に対して過労をもたらさない。第2に、装置とともに締結手段を使用することができる。第3に、装置自体を、或る解剖学的部位に適合するような形状とすることができ、または形態に柔軟性があることも可能である。
本発明は、皮下構造を照明する目的で少なくとも1つの発光源を備える。本発明の支配的な原理は、さまざまな皮下要素の特定の吸収特性、特に血液による特定のスペクトル波長の吸収率である。
本発明の一対象は、皮下血液充満構造のリアルタイム視覚化および真に迫った表現のための手段を備えることである。したがって、本発明は、光検出手段および表示手段を備える。
光源および検出装置(複数可)またはカメラ(複数可)の互いにかつ装置に関する構成は、本発明の一態様である。検出される光は、被処置者の身体内の皮下構造によって反射されるかまたは拡散される光である場合があり、本明細書では反射モードとして説明する。そうでない場合、検出される光は、被処置者の身体(一部)を横切った光と反射または拡散した光との組合せである場合もあり、本明細書ではこれを透光モードとして説明する。
好ましい実施形態では、皮下構造は反射モードで照明され視覚化される。光源を、検出装置またはカメラから離れて配置してもよく、好ましい光源はLEDである。距離を、LEDを検出装置/カメラに対して移動させることによって調整してもよく、または検出装置/カメラに対して固定してもよい。LEDは、検出装置/カメラに対して固定距離にあることが好ましい。LEDは、被処置者の身体表面に配置され、直接、またはそこからわずかな距離に載置される。距離は、シリコーン膜等、可撓性または適合性材料の膜によって提供してもよい。LEDが検出装置またはカメラから配置される距離に応じて、それに対する角度は90度であってもよく、それにより、対称的に配置されるLEDは、およそ同じ平面に、すなわち互いに対して180度に位置している。所与の光源から検出装置/カメラまでの角度は、5度と160度との間の任意の角度であってもよい。一実施形態では、角度は、20度、30度、40度、50度、60度または70度等、10度と80度との間の任意の角度であってもよい。好ましい実施形態では、光源と検出装置/カメラとの間の角度は、90度と140度との間であり、90度と110度との間であることがより好ましい。検出される光は、皮下構造によって拡散された光である。
本発明の一態様は、照明される皮下構造の記録されたリアルタイム画像の真に迫った表現をレンダリングする目的で少なくとも1つの表示手段を提供することである。ディスプレイは、装置自体から離れていてもよいが、装置の一体部分であることが好ましい。ディスプレイを装置のいずれの場所に配置してもよく、被処置者身体表面に載置される面とは異なる面にあることが好ましい。ディスプレイは、被処置者の身体表面から離れる方向に向いていることが最も好ましく、そのため、視線が、装置が配置される身体表面に対して垂直である。
本装置は、装置の操作者と医療処置の被処置者とが自由に移動できるようにするハンドヘルド装置である。したがって、本発明の一態様は、エネルギー源かまたは、遠隔エネルギー源に接続される手段、すなわち少なくとも1つのポートを備える、ということである。装置は、使い捨て電池または充電式電池等の電池を備えることが好ましい。さらに、装置は、外部電線もしくは装置を充電するために配置するカップまたは他のホルダに接続するソケット等、電池を充電するための手段を有してもよい。別法としてまたはさらに、装置またはそこに収容される充電式電池を、ユニバーサルシリアルバス(USB)接続を通して充電してもよい。外部電線またはホルダは、電流の変換手段を備えてもよい。
本装置は、画像を内部のデジタル記憶手段に格納する手段を備えてもよい。デジタル記憶手段は、以下の非網羅的リストからのいずれであってもよい。すなわち、コンピュータチップ、ユニバーサルシリアルバス(USB)ユーティリティ、ディスク装置等である。画像を後に呼び出し、装置のディスプレイに表示してもよく、装置とは別個のディスプレイに表示してもよく、もしくは外部記憶媒体またはプリンタに転送してもよい。収集された画像、静止画像、ビデオまたは他の情報の装置から任意の周囲の媒体への交換を、USB手段、可動ディスク、イーサネット、ブルートゥース、IRポートまたは他の無線コンピュータ化通信手段等の無線通信手段によって行ってもよい。これは、装置が、プラグインデバイス用ポート、有線転送用ポートまたは無線通信用の手段等、通信の目的の少なくとも1つのアセンブリを備える、ということを含む。好ましい実施形態は、少なくとも1つの無線通信手段を備える。本発明の代替実施形態は、感熱紙印刷手段を備える。
上述した実施形態はすべて、本発明の範囲内に含まれ、本発明はまた、後述するいくつかの代替実施形態も包含する。
本装置によって視覚化することができる皮下構造は、選択された光源から放出される波長の光を吸収する任意の構造である。本発明の一対象は、ヘモグロビン充填構造のリアルタイムの真に迫った画像を提供することである。ヘモグロビン充填構造には、静脈、動脈および毛細血管等の血管、もしくは出血中に発生するかまたは出血後に発見される血腫等の血液充満空間がある。さらに、血管が新生されたかまたは血液に富んだ、癌、腫瘍、感染部位または他の異常構造が視覚化される。
本発明は、いくつかのタイプの医療処置を施すことを極めて容易にする。皮下構造の視覚化が必要ないかなるタイプの医療処置も、この装置の使用から利益を得る。これには、皮下構造の単純な視覚化、すなわち出血、感染、拡張蛇行静脈等の存在および程度を確定するための単純な視覚化が含まれる。
個体内の皮下血液充填構造のパターンは、非常に一意であり、したがってそれを個人識別手段として使用することができる。さらに、皮下である上記パターンは、変更または複製することが極めて困難であり、したがって、個人の身元の認証に理想的に適している生物学的特性である。バイオメトリクスは、個人の生理学的特性または行動特性を測定することによる認証の科学および技術である。バイオメトリクスの使用は、金融部門、防衛部門および政府部門等、安全性の理由で個人の身元の認証が関連するすべての分野内で迅速に広がっている。本発明は、個体の皮下血液充満構造に基づいて個体を迅速に識別する手段を提供する。本発明の一対象は、個体の皮下血液充満構造に基づいて個体を即時視覚的に識別する手段を提供することである。本発明の好ましい実施形態は、本技術分野において既知である任意の手段により皮下血液充填構造の画像を中継し、比較しかつ識別する記憶および通信手段と連絡する、小型の携帯型ハンドヘルド装置である。
本発明は、さらに、装置の上述した実施形態の使用に関する。使用は、主に、身体内の皮下構造の視覚化に関し、その皮下構造は主に血液充満血管である。本明細書で説明した仕様のすべて、特に被処置者の表面に直接配置されるように適合されている装置の仕様による装置の使用は、1)身体、その下に位置する組織および皮下構造の選択された部位に光を放出するステップと、2)カメラ対応検出手段により反射光を検出し、照明された皮下構造の画像を記録するステップと、3)真に迫った照明された皮下構造のリアルタイム画像を表示するステップと、を含む。本装置は、特に、皮下注射針または他の医療器具の先端による血管の注射の前にかつその間に血管の位置を特定するように適合されており、したがって、本装置の好ましい使用はこれらステップを含む。
皮下血液充満構造を照明し視覚化する反射モードを採用する本発明の好ましい実施形態を示す。本装置を4つの異なる角度で示す。図1aは、患者の腕8または静脈11に対して垂直となる装置の2つの側面のうちの1つの図である。本装置は、被処置者の凸状表面に適合する装置の凹状形状により被処置者の上に配置されるように適合される。被処置者から離れる方向に向いている装置の上部1にはディスプレイ4が挿入されている。装置の底部は蓋(底蓋2)であり、被処置者の表面に載置される。底蓋2は、軽量な透明材料からなり、発光ダイオード(LED)7および他の構成要素を覆う。装置の側面3は、上部1および底蓋2を一緒にして、装置のハウジングを構成し、そこには、LED7、カメラ15、電池16等が包含される。装置の底蓋2にライトガイド5がある。ライトガイド5は、可視光を放出するLEDであり、被処置者の表面を照らすことにより、たとえば皮下注射針のディスプレイ4で視覚化される皮下構造内への挿入を支援する。ライトガイド5には、たとえば皮下注射針の挿入をさらに容易にするように正面に材料片6が取り付けられている。図1bは、被処置者の腕に対して平行となる装置の2つの側面のうちの1つの図であり、オン/オフスイッチ9が配置されている。スイッチ9は、操作者による操作すなわち装置をオンおよびオフにすることを容易にするためにこの側面に配置されている。装置が凹状形状であるため、ディスプレイ4はこの側面から見える。図1cは、装置の人間工学的湾曲、ライトガイド5、ライトガイド片(材料片)6およびディスプレイ4を示す、装置のわずかに持ち上げられた角からの図である。ディスプレイ4は、装置の湾曲に従うような形状である液晶ディスプレイ(LCD)である。図1dは、ディスプレイ4が挿入される装置の上部1の図である。ディスプレイ4は、少なくとも3cm×4cmであり、その上には中心線10がマークされている。中心線10は、図1aに示す装置の側面においてライトガイド5およびライトガイド片6と一直線になっている。中心線10は、皮下構造、ここでは静脈11が視覚化されるディスプレイを横切るように延びる。ディスプレイ4に表示されるように中心線10を静脈11のリアルタイム画像と位置合せすることにより、ライトガイド5は、静脈11の真上で被処置者の身体表面を照らす。材料片6は、さらに、たとえば皮下注射針を挿入するための正確な場所を特定する。
皮下血液充満構造を照明し視覚化する透光モードを採用する本発明の好ましい実施形態を示す。装置を4つの異なる角度で示す。図2aは、被処置者の腕8または静脈11に対して垂直となる装置の2つの側面のうちの1つの図である。本実施形態は、2つの半分、すなわち、カメラ15、ディスプレイ4、電池16および電子回路19を備えたハウジング18と、皮下構造を照明するLED7を備えたバックライト17と、を備える。ストラップ14が2つの半分を連結し、装置が被処置者に確実に取り付けられたままであるようにする。バックライト17は、バックライト上部12とバックライト底部13とから構成されており、バックライト底部13からはLED7が突出している。ハウジング18の底部2は、先の実施形態に対して説明したように、軽量透明蓋であり、他の内部構成要素とともに蓋の後方に位置するカメラ15の非吸収光へのアクセスを可能にする。照明の反射モードを採用する実施形態と同様に、装置の本実施形態は、被処置者の凸状表面に適合する装置の両半分の凹状形状によって被処置者の上に配置されるように適合されている。本実施形態は、上述したようなライトガイド5およびライトガイド片6も備える。図2bは、被処置者の腕に対して平行となる装置の2つの側面のうちの1つの図であり、上述したオン/オフスイッチ9が配置されている。スイッチ9は、装置のハウジング18内に配置されている。図2cは、装置の人間工学的湾曲、ライトガイド5、ライトガイド片6およびディスプレイ4を示す装置のわずかに持ち上げられた角からの図である。この場合もまた、ディスプレイ4は、装置の湾曲に従うような形状である液晶ディスプレイ(LCD)である。この角度から、LED7のアレイが見える。アレイは、黄色光、赤色光、橙色光および赤外光を放出するLED7を備える。LED7は、凹状バックライト17の底部13に配置されるため、列ごとに互いに対して角度をなしている。LED7は、同じ点に向かって光を放出し、これが、ハウジング18内に配置されたカメラ15の絞りとなる。LED7の数は図示するようなものであってもよく、またはアレイはさらなるLED7を含んでもよい。図2dは、ディスプレイ4が挿入されている装置の上部1の図である。ディスプレイ4、中心線10および静脈11は上述した通りである。さらに、この角度からストラップ14が見える。
皮下血液充満構造を照明し視覚化する反射モードを採用する本発明の好ましい実施形態の下側およびその内部構成要素うちのいくつかを示す。図3aは、光透過底蓋2が適所にある装置の下側の図である。図3bは、底蓋2が取り除かれた同じ図である。このような可視内部構成要素には、電池16、LED7、カメラ15があり、さらに装置の電子回路19を収容する。LED7は、黄色光、赤色光、橙色光および赤外光を放出し、互いに対して角度をなして配置されている。装置は、図示する数のLED7を備えてもよく、または好ましくはより多くのLED7を備えてもよい。カメラ15は、装置の最も直観的な使用が可能となるように装置の中心に配置されている。カメラ15はCCDカメラであり、光学フィルタ、好ましくは、アレイ状のナノチューブからなるフィルタまたは他のコリメータタイプフィルタを備える。皮下血液充満構造を照明し視覚化する透光モードを採用する本発明の好ましい実施形態は、LED7を除き、ハウジング18内に図3bに示すものと同じ内部構成要素を備える。
皮下血液充満構造を照明し視覚化する反射モードを採用する本発明の好ましい実施形態を示し、この実施形態はストラップを備える。装置を、4つの異なる角度で示す。図4aは、被処置者の腕8または静脈11に対して垂直となる装置の2つの側面のうちの1つの図である。本実施形態は2つの半分、すなわち、カメラ15、ディスプレイ4、電池16および電子回路19を備えたハウジング18と、皮下構造を照明するLED7を備えたピボットフラップ20と、を備える。LED7は、本実施形態では、本実施形態の外側とともに内側から見えるシリコーンブロックに埋め込まれている。LED7は、高効果の赤外LEDであり、シリコーンケーシングを介して被処置者の表面からわずかな距離に配置されている。ストラップ14が、2つのピボットフラップ20を結合し、装置が被処置者に確実に取り付けられたままであるようにする。ハウジング18の底部は先の実施形態で説明したように、光透過蓋(底蓋2)であり、他の内部構成要素とともに蓋の後方に位置するカメラ15の反射光へのアクセスを可能にする。装置の本実施形態は、アーチ形であり、ピボット継手22によって被処置者の腕に載置され、装置の下の皮下注射針の挿入を可能にし、それにより、挿入された針をディスプレイ4で視覚化することができる。図4bは、被処置者の腕に対して平行となる装置の2つの側面のうちの1つの図であり、上述したオン/オフスイッチ9が配置されている。スイッチ9は、装置のハウジング18に配置されている。4cは、この場合もまた液晶ディスプレイ(LCD)であるディスプレイ4を示す装置のわずかに持ち上げられた角からの図である。LED7は、被処置者の内側の同じ点に向かって光を放出する。LED7の数は、図示するように2つであって、被処置者の腕の各側に1つのLEDがあってもよく、別法として、さらなるLEDを追加してもよい。4dは、ディスプレイ4が挿入されている装置の上部1の図である。ディスプレイ4、中心線10および静脈11は上述した通りである。ディスプレイはまた、装置に電力を供給する電池の状態を示すインジケータ21を備える。さらに、この角度から、ピボットフラップ20とブロックを備えたLED7が見える。
皮下血液充満構造を照明し視覚化する反射モードを採用する本発明の好ましい実施形態を示し、本実施形態は対称的なライトガイドを備える。装置を、4つの異なる角度で示す。図5aは、被処置者の腕8に対して垂直となる装置の2つの側面のうちの1つの図である。本実施形態は、カメラ15、ディスプレイ4、電池16および電子回路19を備えたハウジング18と、皮下構造を照明する埋込みLED7を備えるピボットフラップ20と、を備える。LED7は、本実施形態でもまたシリコーンブロックに埋め込まれている。LED7は、高効果の赤外LEDであり、シリコーンケーシングを介して、被処置者の表面からわずかな距離に配置されている。装置の本実施形態は、被処置者の上に直接載置される。この角度では、2つのフード付きライトガイド23のうちの1つが見える。図5bは、被処置者の腕に対して平行となる装置の2つの側面のうちの1つの図であり、ピボットフラップ20、埋込みLED7およびスイッチ9を示す。図5cは、この場合もまた液晶ディスプレイ(LCD)であるディスプレイ4を示す装置のわずかに持ち上げた角からの図である。LED7は、被処置者の内側の同じ点に向かって光を放出する。図5dは、ディスプレイ4が挿入されている装置の上部1の図である。ディスプレイ4、中心線10および静脈11は上述した通りである。ディスプレイはまた、装置に電力を供給する電池の状態を示すインジケータ21を備える。さらに、この角度からは、ピボットフラップ20およびブロックを備えるLED7が見える。この角度から2つのフード付きライトガイド23が見える。2つある目的は、装置の両端における針の挿入を支援するために確実に装置を使用することができることである。
皮下血液充満構造を照明し視覚化する反射モードを採用する本発明の好ましい実施形態の下側およびその内部構成要素のうちのいくつかを示し、本実施形態は対称的なライトガイドを備える。図6aは、光透過底蓋2が適所にある装置の下側の図である。ピボット継手22、ピボットフラップ20、フード付きライトガイド23およびシリコーンに埋め込まれたLED7がさらに見える。図6bは、底蓋2が取り外された同じ図である。このように可視の内部構成要素は、電池16およびカメラ15を含み、さらに装置の電子回路19を収容する。カメラ15は、この場合もまた装置の最も人間工学的な使用を可能にするように装置の中心に配置されている。カメラ15は、CCDカメラであり、光学フィルタおよび広角レンズを備える。カメラ15の絞りは径が10mmと40mmとの間であり、それにより静脈11等、厚く、薄くかつ分岐した皮下血管のリアルタイム撮像が可能になる。
皮下血液充満構造を照明し視覚化する反射モードを採用する本発明の好ましい実施形態の下側およびその内部構成要素のうちのいくつかを示し、本実施形態はストラップを備える。図7aは、光透過底蓋2が適所にある装置の下側の図である。ピボット継手22、ピボットフラップ20、接続ストラップ14およびシリコーンブロックに埋め込まれたLED7がさらに見える。図7bは、底蓋2が取り除かれた同じ図である。このように可視の内部構成要素は、電池16およびカメラ15を含み、さらに装置の電子回路19を収容する。カメラ15は、この場合もまた装置の最も人間工学的な使用を可能にするように装置の中心に配置されている。カメラ15はCCDカメラであり、光学フィルタおよび広角レンズを備える。カメラ15の絞りは、径が10mmと40mmとの間であり、静脈11等、厚く、薄くかつ分岐した皮下血管のリアルタイム撮像が可能になる。
2 底蓋
3 装置の側面
4 ディスプレイ
5 ライトガイド
6 ライトガイド片(材料片)
7 発光ダイオード(LED)
8 患者の腕
9 オン/オフスイッチ
10 中心線
11 静脈
12 バックライト上部
13 バックライト底部
14 ストラップ
15 カメラ
16 電池
17 バックライト
18 ハウジング
19 電子回路
20 ピボットフラップ
21 インジケータ
22 ピボット継手
23 フード付きライトガイド
Claims (23)
- 被処置者の身体内の皮下構造(11)を視覚化する目的で設計された撮像装置であって、
a)身体表面、その下に位置する組織および皮下構造の選択された部位を照明する少なくとも1つの発光源(7)と、
b)前記照明された皮下構造(11)の画像を記録する少なくとも1つのカメラ対応検出システム(15)と、
c)前記照明された皮下構造(11)の記録された画像をレンダリングする少なくとも1つの表示手段(4)であって、当該装置の一体部分であり、かつ、前記被処置者の前記身体表面から離れる方向に向いている面(1)にある、少なくとも1つの表示手段(4)と、
を具備し、
d)当該装置は、前記被処置者の上に直接配置されるように適合され、前記少なくとも1つの光源(7)は、前記カメラ対応検出システム(15)に対して或る角度で光を放出し、該角度は5度と160度との間であり、
e)前記少なくとも1つの光源(7)は、当該装置に取り付けられるストラップまたはヒンジフラップ(20)に埋め込まれ、及び/または、前記身体表面から或る距離をおいて載置され、該距離は、可撓性または適合性材料の膜によって提供される、撮像装置。 - 前記被処置者に締結手段(14)によって締結される、請求項1に記載の撮像装置。
- 前記皮下構造(11)は血管である、請求項1または2に記載の撮像装置。
- 前記皮下構造(11)は静脈である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 前記皮下構造(11)は、皮下注射針が挿入される静脈である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 前記光源(7)は、前記身体表面を透光モードで照明する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 少なくとも1つの光源(7)は、可視光を放出する光源である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 少なくとも1つの光源(7)は、黄色光、燈色光または赤色光を放出する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 少なくとも1つの光源は、赤外発光源である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 前記光源(7)は、発光ダイオード(LEDs)およびレーザダイオード(LDs)からなる群から選択される、請求項1〜9のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 反射光をフィルタリングするかまたは偏向する手段を具備する、請求項1〜10のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 前記カメラ対応検出システム(15)は、電子デジタルカメラである、請求項1〜11のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 当該装置のすべての構成要素が、350cm3以下のフレーム内に包含される、請求項1〜12のいずれか一項に記載の撮像装贋。
- 少なくとも2つのカメラ(15)を配置することにより、三次元での皮下構造の視覚化が可能になる、請求項1〜13のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 超音波放出源および超音波検出システムを具備する、請求項1〜14のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 遠隔電源用の少なくとも1つのポートを具備する、請求項1〜15のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 少なくとも1つのデジタル記録手段を具備する、請求項1〜16のいずれか一項に記載の撮像装置。
- プラグインデバイス用ポート、有線転送用ポート、無線通信用手段の群から選択される通信目的のための少なくとも1つのアセンブリを具備する、請求項1〜17のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 少なくとも1つの無線通信手段を具備する、請求項1〜18のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 当該装置が配置されるように適合される前記被処置者は人間である、請求項1〜19のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 身体内の皮下構造を視覚化する方法であって、
a)身体表面、その下に位置する組織および皮下構造の選択された部位に光を放出するステップと、
b)カメラ対応検出手段によって反射または通過した光を検出し、照明された皮下構造の画像を記録するステップと、
c)照明された皮下構造の前記画像を表示するステップと、
を含み、
d)これらステップは、前記被処置者の上に直接配置されるように適合されている、請求項1〜20のいずれか一項で定義される装置によって実行される、身体内の皮下構造を視覚化する方法。 - 請求項1〜20のいずれか1項において定義されるような装置が、皮下血管を、皮下注射針の先端を前記血管内に注入する前に、かつその間に視覚化するために使用される、請求項21に記載の身体内の皮下構造を視覚化する方法。
- 請求項1〜20のいずれか1項において定義されるような装置が、個体を識別する目的で、皮下血液充満構造を視覚化するために使用される、請求項21に記載の身体内の皮下構造を視覚化する方法。
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