JP6371829B2 - 画像マルチチャネル光検出による光学画像装置 - Google Patents

Description

本開示は、一般的に、色の多重化（ｃｈｒｏｍａｔｉｃ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を有するインフュージョンポンプ（ｉｎｆｕｓｉｏｎ ｐｕｍｐ）に関し、特に、このポンプの異なる複数の部分で異なる画像を提供する単一のカラーイメージセンサの使用を可能にする単一又は複数の光源、単一のレンズ、鏡、及びビームコンバイナを用いるポンプに関する。

モノクロイメージセンサは、一般的に、カラーイメージセンサよりも安価である。しかし、同時に受信した複数の画像について、モノクロセンサはそれぞれの画像を分離することができず、例えば、従来の信号処理を使用して、それぞれの画像を生成、表示又は操作を行うことができない。例えば、モノクロセンサのピクセルが光を受信したときに、センサは、それぞれ画像がどの光に関連するのかを判断することはできない。

本明細書で説明する態様によれば、ドリップチューブを有する第一の部分、出口ポートを有する第二の部分、及び第一と第二の部分の間に位置する第三の部分を含むドリップチャンバを持つインフュージョンチューブと共に使用するための光学画像装置であって、第一、第二又は第三の光のスペクトルのうち少なくとも二つを発するための少なくとも一つの光源、及び、第一の部分を透過した第一の光のスペクトル、第二の部分を透過した第二の光のスペクトル、及び第三の部分を透過した第三の光のスペクトルのうち少なくとも二つを送受信するための単一のレンズを含む光学装置が提供される。光学装置は、単一のレンズからの第一、第二、又は第三の光のスペクトルのうち少なくとも二つを受光し、単一のレンズから受光する第一、第二、又は第三の光のスペクトルのうち少なくとも二つを特徴とするデータを生成及び伝送する単一のイメージセンサを含む。画像装置は、コンピュータ可読命令を記憶するメモリ素子及び、第一、第二、及び第三の部分のそれぞれ第一、第二、及び第三の画像のデータを用いて、生成のためのコンピュータ可読命令を実行するよう構成された少なくとも一つのプロセッサを含む。

本明細書で説明する態様によれば、ドリップチューブを有する第一の部分、出口ポートを有する第二の部分、及び第一と第二の部分の間に位置する第三の部分を含むドリップチャンバを持つインフュージョンチューブと共に使用するための光学画像装置であって、第一、第二又は第三のスペクトルの光を発する単一の光源、及び第一の部分を透過した第一の光のスペクトル、第二の部分を透過した第二の光のスペクトル、及び第三の部分を透過した第三の光のスペクトルのうち少なくとも二つを送受信するための単一のレンズ、及び単一のレンズからの第一、第二、又は第三の光のスペクトルのうち少なくとも二つを受光し、単一のレンズから受光する第一、第二、又は第三の光のスペクトルのうち少なくとも二つを特徴とするデータを生成及び伝送する単一のイメージセンサを含む光学画像装置が提供される。画像装置は、コンピュータ可読命令を記憶するメモリ素子及び、第一、第二、及び第三の部分のそれぞれ第一、第二、及び第三の画像のデータを用いて、生成のためのコンピュータ可読命令を実行するよう構成された少なくとも一つのプロセッサを含む。

本明細書で説明する態様によれば、ドリップチューブを有する第一の部分、出口ポートを有する第二の部分、及び第一と第二の部分の間に位置する第三の部分を含むドリップチャンバを持つインフュージョンチューブと共に使用するための光学画像装置が提供される。光学画像装置は、第一のスペクトルの光のみを発する第一の光源、第二のスペクトルの光のみを発する第二の光源、及び第三のスペクトルの光のみを発する第三の光源のうち少なくとも一つ、及び、第一の部分を透過した第一の光のスペクトル、第二の部分を透過した第二の光のスペクトル、及び第三の部分を透過した第三の光のスペクトルのうち少なくとも１つを送受信するための単一のレンズを含む。画像装置は、単一のレンズからの第一、第二、又は第三の光のスペクトルのうち少なくとも１つを受光し、単一のレンズから受光する第一、第二、又は第三の光のスペクトルのうち少なくとも１つを特徴とするデータを生成及び伝送する単一のイメージセンサを含む。画像装置は、コンピュータ可読命令を記憶するメモリ素子及び、第一、第二、及び第三の部分のそれぞれ第一、第二、及び第三の画像のデータを用いて、生成のためのコンピュータ可読命令を実行するよう構成された少なくとも一つのプロセッサを含む。第一、第二、及び第三の光のスペクトルは、互いに波長の重複がない。

本明細書で説明する態様によれば、ドリップチューブを有する第一の部分、出口ポートを有する第二の部分、及び第一と第二の部分の間に位置する第三の部分を含むドリップチャンバを持つインフュージョンチューブの画像化方法であって、コンピュータ実行可能命令をメモリ素子の中に記憶し、少なくとも１つの光源からの、第一、第二、又は第三の光のスペクトルの少なくとも２つを発し、第一の部分を透過した第一のスペクトルの光、第二の部分を透過した第二のスペクトルの光、又は第三の部分を透過した第三のスペクトルの光のうち少なくとも２つを単一のレンズを用いて送受信し、単一のイメージセンサを用いて、単一のレンズからの第一、第二、又は第三の光のスペクトルのうち少なくとも２つを受信し、単一のレンズから受信する第一、第二、又は第三のスペクトルの光のうち少なくとも２つに特徴づけられるデータを、単一のイメージセンサを用いて生成及び送信し、少なくとも一つのプロセッサを用いて、第一、第二、及び第三の部分のそれぞれ第一、第二、又は第三の少なくとも２つの画像のデータを用いて、生成のためのコンピュータ実行可能命令を実行する方法が提供される。

本明細書で説明する態様によれば、ドリップチューブを有する第一の部分、出口ポートを有する第二の部分、及び第一と第二の部分の間に位置する第三の部分を含むドリップチャンバを持つインフュージョンチューブの画像化方法であって、コンピュータ実行可能命令をメモリ素子の中に記憶し、単一の光源を用いて、第一、第二、又は第三の光のスペクトルの少なくとも２つを発し、第一の部分を透過した第一のスペクトルの光、第二の部分を透過した第二のスペクトルの光、又は第三の部分を透過した第三のスペクトルの光のうち少なくとも２つを単一のレンズを用いて送受信し、単一のカラーイメージセンサを用いて、単一のレンズからの第一、第二、又は第三の光のスペクトルのうち少なくとも２つを受信し、単一のレンズから受信する第一、第二、又は第三のスペクトルの光のうち少なくとも２つに特徴づけられるデータを、単一のカラーイメージセンサを用いて生成及び送信し、及び少なくとも一つのプロセッサを用いて、第一、第二、及び第三の部分のそれぞれ第一、第二、又は第三の少なくとも２つの画像のデータを用いて、生成のためのコンピュータ実行可能命令を実行する方法が提供される。

本明細書で説明する態様によれば、ドリップチューブを有する第一の部分、出口ポートを有する第二の部分、及び第一と第二の部分の間に位置する第三の部分を含むドリップチャンバを持つインフュージョンチューブの画像化方法であって、コンピュータ実行可能命令をメモリ素子の中に記憶し、第一の光源のみを用いた第一のスペクトルの光、第二の光源のみを用いた第二の光のスペクトルの光、又は第三の光源のみを用いた第三の光のスペクトルの光、のうち少なくとも１つを発し、第一の部分を透過した第一のスペクトルの光、第二の部分を透過した第二のスペクトルの光、又は第三の部分を透過した第三のスペクトルの光のうち少なくとも１つを単一のレンズを用いて送受信し、単一のカラーイメージセンサを用いて、単一のレンズからの第一、第二、又は第三の光のスペクトルのうち少なくとも１つを受信し、単一のレンズから受信する第一、第二、又は第三のスペクトルの光のうち少なくとも１つを特徴づけるデータを、単一のカラーイメージセンサを用いて生成及び送信し、及び少なくとも一つのプロセッサを用いて、第一、第二、及び第三の部分のそれぞれ第一、第二、又は第三の少なくとも１つの画像のデータを用いて、生成のためのコンピュータの実行可能命令を実行する方法が提供される。第一、第二、及び第三のスペクトルの光は、互いに波長の重複がない。

本発明の操作の性質及びモードは、添付の図面を用いて、以下の本発明の詳細な説明をさらに十分に記載される。
インフュージョン（輸液）ポンプの定義の概略図である。 光学画像装置を有するインフュージョンポンプの概略的なブロック図である。 図２に示される照射装置（イルミネーションシステム）の実施形態を示す。 図２に示される照射装置の実施形態を示す。 図２に示される照射装置の実施形態を示す。 図２に示される照射装置の実施形態を示す。 図２に示される照射装置の実施形態を示す。 図２に示される照射装置の実施形態を示す。 ＡからＣは、光学装置の実施形態の概略図である。 ＡからＣは、画像処理の定義を示す。 少なくとも部分的に液滴（ｄｒｏｐ）の境界外側内に含まれる円を含む液滴の画像を示す。 光学画像装置を有するポンプの操作を示すフローチャートである。 Ａ及びＢは、重力ベクトルを決定するための操作を実現するためのポンプの詳細図である。 Ａ及びＢは、光注入を用いたポンプの詳細図である。 Ａ及びＢは、メニスカス検出装置を有するポンプの詳細図である。 プライマリ及びセカンダリとしての構成でそれぞれ光学画像装置を有する２つのインフュージョンポンプの概略的なブロック図である。 光学画像装置を有するポンプの操作を示す最上位のブロック図である。 光学画像装置を有するポンプのための例示的な信号処理及びフィードバック制御を示すブロック図である。 光学画像装置を有するポンプ内の例示的なデジタルフィルタを示すブロック図である。 光学画像装置を有するポンプ内の、例示的な空間フィルタの概略図である。 複数の画像チャネル光検出及び単一の光源を有する光学画像装置の概略図である。 複数の画像チャネル光検出及び単一の光源を有する光学画像装置の概略図である。 複数の画像チャネル光検出及び単一の光源を有する光学画像装置の概略図である。 複数の画像チャネル光検出及び複数の光源を有する光学画像装置の概略図である。 ２チャンネル光学画像及び単一の光源を有する光学画像装置の概略図である。

最初に、異なる図面の数字は、同一の又は機能的に類似した本発明の構造要素を表す。本発明は、現在好ましい形態であると考えられるものに関して説明されているが、開示された形態に限定されるものではない。

さらに、本発明は特定の方法、材料、及び記載された変更に限定されず、また当然ながら変化する。また、本明細書で使用される用語は、単に特定の形態を説明する目的のためであり、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される本発明の範囲を限定するものではない。

特に定義しない限り、本明細書で使用される全ての技術用語及び科学用語は、一般的に、本発明が属する技術分野の当業者に理解されるものと同じ意味を有する。任意の方法、装置、又は本明細書に記載のものと類似又は同等の材料が本発明の実施又は試験に用いることができるが、好ましい方法、装置、及び材料をここに記載する。

図１は、インフュージョンポンプの定義の概略図である。

図２は、光学画像装置１０２を有するインフュージョンポンプ１００の概略的なブロック図である。ポンプ１００は特別にプログラムされたマイクロプロセッサ１０４、出力チューブ１０８に接続されたドリップチャンバ１０６、例えばＩＶバッグ（ＩＶ ｂａｇ）のような流体（液体）源１１２とドリップチャンバを接続するためのドリップチューブ１１０を含む。ドリップチューブはドリップチャンバ内に配置された末端１１４を含む。画像装置は照射装置（イルミネーションシステム）１１８及び光学装置１２０を含む。装置１１８は、ドリップチューブの末端（終端）から吊り下げられた流体の液滴（小滴）１２４又はその周辺へ、ドリップチャンバの壁１２３を介して光を伝送する光要素１２２を含み、例えば液滴及び末端１１４のひとつ又は両方が照射される。装置１１８はまた液滴へ送信される光の照射性質を制御する。装置１２０は、例えば光学センサ１２６を用いて、液滴を透過して、又は端部１１４を透過して又は周りへ伝送される光を受信し、マイクロプロセッサへ受信光に関するデータ１２９を送信する。ポンプ１００はまたポンプ機構１２７を含む。一実施形態では、機構は、頂部及び底部の流量制限器を含み、チューブ１０８を介して流体を変位させるために、例えば、ローラーのような蠕動アクチュエータを使用する。

図３Ａから図３Ｆは、図２に示される装置１１８の実施形態を示す。図３Ａに示すように、並行照射装置からの光線１２８は平行である。図３Ｂに示すように、拡散照射装置からの光線１３０は、照射面上の各発光点から円錐形状のパターンで発せられる。図３Ｃに示されるように、照射源１２２からの光線１３２は、テレセントリックレンズ１３４を通過して光線の束１３６を形成する。束になった光１３６は極めて平行に近い。光の束は、画像のエッジの鮮鋭感をもたらし、深さの歪みを最小限に抑える。図３Ｄに示されるように、不要な光又は迷光を制御し、照射される物体のエッジを強調するように、構造化された照明要素は、例えば光線１３８のように、照明を形作る。構造化された照明要素は、例えばブロッキング又は光源から発せられる光を変化させることにより照明を成形するために、照明光源と照射される物体、例えば液滴１２４の間に配置された障壁１３９を含むことができる。

図３Ｅは、測定液滴１２４へストライプパターンを投影するためにレーザー干渉の使用例を示す。照射源１２２はレーザー光源１８７を含む。光源１８７は、一度に多くのストライプ又は任意の縞からなる光パターンを投影する。この技術は、液滴１２４の画像について、多数のサンプルの同時の取得を可能にする。別の視点から見られるように、物体の表面形状によって、投影されたパターンは幾何学的に歪んで見える。一実施形態では、平行なストライプのパターンが使用されているが、他のパターンも使用することができることを理解されたい。縞の変位は、物体の表面、例えば液滴１２４の表面の詳細な３次元（３Ｄ）座標の正確な検索を可能にする。レーザー干渉は、レーザービーム１９１からの二つの広い平面１８９で動作する。前面の干渉は通常、等距離線、又は干渉パターン１９３となる。異なるパターンのサイズは、ビーム間の角度を変えることによって得ることができる。方法は、フィールドの無制限の深さの非常に微細なパターンを正確かつ容易に作成することができる。図３Ｅは、ポンプ１００の上面図であり、光源１８７は液滴チューブ１１０の軸１９５周りに放射状に配置されて示されている。しかし、ポンプに関して光源１８７の他の構成、例えば軸１９５に平行であること、も可能であることを理解されたい。

図３Ｆは装置１１８内の投射レンズ１９６の使用を示す。図３Ｆ内で、装置１１８の照射源はレンズ１９６を介して光１９７を伝送する。レンズの表面１９８は、当技術分野で公知のように、表面上にパターンを生成するために、例えば、エッチング、又はクロム又は他の材料の付着を介して変更される。レンズを介して通過する光１９７は液滴１２４上又はまわりのパターンのイメージを投影する。一実施形態では、投影されたパターン１９９は、ロンキールーリング、又はロンキー格子のような一定間隔の線とスペースの方形波の形をとる。

構造化された発光素子のための照明光源は、並行、拡散、又はテレセントリックにすることができる。構造化した照明は不要な光又は迷光を制御し、画像のエッジを強調することができる。一実施形態では、照明装置は、テレセントリック照明要素を含む。一実施形態では、照明装置は、構造化された照明要素を含む。

図２に戻って、マイクロプロセッサ１０４は、データ処理セグメント１４０と、データ取得及び制御セグメント１４２を含む。ポンプはまた、例えば、当該技術分野で知られている任意のグラフィカルユーザインタフェースの、制御パネル１４４を含む。光学装置からの出力、例えば、センサ１２６からのデータ１２９は、セグメント１４２に入力される。パネル１４４、又は他のオペレータ入力は、ドリップチャンバを通る所望の流量、ならびに薬物の種類及び治療情報などの他の必要なデータの入力に使用される。マイクロプロセッサ１０４は、当技術分野で公知の任意のマイクロプロセッサである。

ポンプ１００は、吊り下がった液滴の光学的検知を使用し、それは、出力チューブへとドリップチャンバを通る流体の流れを測定し、マイクロプロセッサによって制御されるクローズドループポンプ制御プロセスへの入力を提供するための、末端１１４からつりさげられた液滴である。流体は流体源１１２からドリップチューブの末端１１４に向かってドリップチューブを流れる。流体は末端１１４では液滴の形をとり、後で論じるドリップチューブの条件が適切な場合、液滴は末端１１４からドリップチャンバ内の流体１４６に落ちる。一般に、吊り下がった液滴は、チューブ１０８を介したドリップチャンバからの流体１４６の流出に比例した量で増加する。すなわち、時間枠の間の吊り下がった液滴の量の増加は、時間内のドリップチャンバからチューブ１０８へ通過する流体の量に等しい。前述の関係は、以下の仮定に基づいている。流体源からの流体は圧縮可能ではなく、流体源１１２、ドリップチューブ、ドリップチャンバ、チューブ１０８及びチューブ１０８が接続されている患者が、外部空気から遮断されている。液滴量の各測定値は、流体の量（又は質量）の測定を提供するために処理される。既知の時間間隔での液滴量の連続的な測定は、装置を通る流体の流量を計算するために、マイクロプロセッサによって使用される。

したがって、一実施形態では、ポンプ機構１２７の動作は、ドリップチャンバを通るための望ましい設定点、及びドリップチャンバを通過する流体の計測された流量に関するデータを用いて、マイクロプロセッサによって制御される。例えば、マイクロプロセッサは、測定された流量と望ましい流量を比較するフィードバックループを実行し、望ましい流量と測定された流量の間のずれを補正するためのポンプ機構を調整する。

図４Ａから図４Ｃは、光学装置１２０の実施形態の概略図である。図４Ａから４Ｃに示される実施形態は、 焦点面アレイの液滴１２４を、センサ１２６によって形成される焦点面アレイ上に、例えば液滴１２４の実際の共役像を形成する。図４Ａ及び４Ｂはそれぞれ、屈折光学、例えば単一のレンズ１４８又はレンズの結合体１５０などを用いる。図４Ｃは例えばレンズの集合体１５０などの屈折光学、及び例えば格納式鏡１５２などの屈折光学を示す。レンズ１４８、結合体１５０及び鏡１５２はいずれも当技術分野で公知のものであってよい。結合体１５０は図４Ｂ及び４Ｃで異なるレンズを含んでよい。

図２に戻って、一実施形態では、光学センサ１２６は、当技術分野で公知の任意の手段によって形成される焦点面アレイで、電荷結合素子（ＣＣＤ）、ＣＭＯＳ検出器、又はＣＭＯＳ読み出し集積回路に結合されたＩｎＧａＡｓのようなハイブリッドイメージングアレイ（ｈｙｂｒｉｄ ｉｍａｇｉｎｇ ａｒｒａｙ）を含むがそれに限定されるものではない。装置１２０は、液滴１２４の位置に焦点を合わせた光学、例えばレンズ１４８などを含む。そのほかの光学も装置１２０で使用できることを理解されたい。一実施形態では、チャンバ１０６は実質的に光学的に透明であり、例えばセンサ１２６のように、装置１１８は光学装置へチャンバの壁を介して光を導く。光は液滴の後ろ又は側面を照らすことができる。一実施形態では、装置１０２は、液滴１２４などに構成され、焦点面アレイは、光学的結合体であり、焦点面アレイは、液滴の実際の画像を記録する。画像装置は、単一の液滴の成長及び剥離を観察するのに十分な速度で液滴の画像を捕捉する。

一実施形態では、ポンプ１００は液滴１２４の画像に関して二つの重要な測定基準を満たす。最初に、液滴の大きさが成長し剥離するのに、フレームレート（毎秒画像）が画像のシーケンスを捕捉するのに十分であること。第二に、露光時間（各特定の画像のためのセンサで光が収集される時間）が、液滴の運動を止めるのに十分に短いこと。ポンプ１００は、明確なエッジの定義、（液滴全体のピクセル数の点での）十分な倍率、及び最小限のグレアなどのアーチファクトを持つ画像を生成する。

一実施形態では、画像装置１０２とマイクロプロセッサは、その後、液滴の量を決定するために、以下に記載するように分析された液滴の正確な画像を生成する。流体の液滴が均一な密度を有しており、気泡（閉塞）又はエントレインメントは、無視できるほど十分に小さいため、一実施形態では、液滴の量を計算するために、液滴の外表面のみが測定される。前述の計測は、正確に境界面を測定するための十分な空間分解能を用いて液滴を撮像することにより達成される。この境界を超える数値積分は、その後、液滴量を提供する。

図５Ａから図５Ｃは、画像処理の定義を示す。１つの実施形態では、基準／調節フレーム及び画像目盛り（１ｍｍ当たりのピクセル）が、図５Ａに示すように、ドリップチューブのオリフィスの末端１１４を配置することによって確立される。末端は、既知のサイズを有し、したがって、目盛り較正を提供する。末端はまた、以下に記載の量の計算に使用される液滴の上部境界を表している。一実施形態では、液滴の頂部１５４（固定／基準点から最も遠い点）が識別され、液滴の量の決定に使用される。例えば、センサ１２６などの光学装置は、ドリップチューブへと伝送され又は透過する光を受光し、マイクロプロセッサに受信光のデータを送る。一実施形態では、マイクロプロセッサは、データを用いて末端１１４の境界を決定し、及び以下にさらに記載されるように、液滴の量、形状又は位置を決定するための基準点として末端１１４の境界を用いる。

一実施形態として、さらに以下に記載されるように、液滴１２４に対する重力の方向（重力ベクトル１５６）が決定される。基準点は、例えば、末端１１４との境界、及び重力ベクトルは、画像処理のための基準フレームを確立するために使用される。

一実施形態では、液滴１２４の量は、データ１２９を受信し、データから液滴の画像を生成するマイクロプロセッサを用いて計算される。マイクロプロセッサは、液滴の境界１５７を定義するため、画像内の液滴の外縁に位置する。マイクロプロセッサは、境界で囲まれた面積を積分し、軸に対する液滴の対称性を仮定して、ドリップチューブの末端を交差する液滴の軸１５９に対して回転した量を算出する。

液滴１２４の量の計算は、少なくとも二つの広いアプローチを用いて計算することができる。境界制約量と呼ばれ、図５Ｂに示される最初のアプローチは、総量を計算するために液滴画像の外側の位置を使用する。画像からのピクセルデータの各水平列１５８は、外側の左右の境界に関連する。これらの境界の間の領域は、円形ディスク状の量（面積の回転対称な容積）の２次元投影として扱われる。液滴画像は、各行の容量を合計することにより、末端１１４から頂部へ積分される。境界制約量は、データの行ごとに最大解像度を取得する。

第２のアプローチは、フィット制約量と呼ばれ、図５Ｃに示される。すなわち、液滴１２４の量は、液滴の境界画像へパラメータ関数をフィッティングし、パラメータ関数を積分し、再び回転対称性を仮定することによって決定される。以下に説明するように、可能なフィッティングアルゴリズムは幾つかあるが、任意のフィットの結果は、全体の境界１５７を表す仮定関数のパラメータのセットである。フィット制約量は行の詳細を平滑化する。

一実施形態では、マイクロプロセッサは、データ１２９から液滴の時間的に連続する複数の画像を生成し、連続する各画像内の液滴のそれぞれの量を算出するか、ドリップチューブの末端から連続した液滴が離れる間のそれぞれの時間を算出する。時間的に連続した画像とは、時系列順に時間をかけて撮影した一連の画像を意味する。マイクロプロセッサは、それぞれの量又はそれぞれの期間を使用して、液滴の量の増加率を計算する。※上述したように、ドリップチューブからの流量は液滴の量の増加に実質的に等しく、従って、ドリップチューブの末端から液滴が離れるまでの時間は、連続する液滴の量の増加と相関づけられる。例えば一実施形態では、マイクロプロセッサは、下記及び上記に説明される操作を用いて、例えば、それぞれ連続する画像内の、液滴のそれぞれの量を算出し、各量の変化を計算し、各量の変化に基づいて出力チューブへの流体の流量を計算する。一実施形態では、マイクロプロセッサは、算出された流量に例えばマイクロプロセッサに格納された望ましい流量を一致させるために、機構１２７を制御する。

一実施形態では、液滴の量の増加率が例えばマイクロプロセッサへ格納された所定の値を超えたとき、マイクロプロセッサはフリーフローアラーム（ｆｒｅｅ ｆｌｏｗ ａｌａｒｍ）又は境界外状態アラーム（ｏｕｔ ｏｆ ｂｏｕｎｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ａｌａｒｍ）を生成する。一実施形態では、マイクロプロセッサは、フリーフローアラーム又は境界外状態アラームが生成されたときに、出力チューブへの流れを遮断するために機構１２７を制御する。一実施形態では、液滴の量の増加率が所定値未満である場合、マイクロプロセッサは、下流閉塞アラームを生成する。一実施形態では、マイクロプロセッサは、液滴が一定時間液滴チューブの末端に存在しないと、空袋アラーム又は気泡混入アラームを生成することを決定する。

一実施形態では、ポンプは、フリーフローアラーム又は境界外状態アラームが発生したときに出力チューブへの流れを遮断するための機構１２７を動作させるために使用されるプロセッサ１６３を含む。すなわち、安全性及び冗長性の要素として、第二のマイクロプロセッサがポンプで使用される。

液滴は最初に、ドリップチャンバ内の固定点、例えば、末端１１４からぶら下がっている。一実施形態では、マイクロプロセッサは、液滴が最大量に達した時を判断するための手段として、ドリップチャンバ内の固定点から剥離する時を識別する。マイクロプロセッサは時間的に連続した複数の液滴の画像を作成し、それらの画像を分析することによって、識別を行う。時間的に連続した画像とは、時系列順に時間をかけて撮影した一連の画像を意味する。

一実施形態では、マイクロプロセッサはそれぞれ連続した画像において、それぞれの境界上の点、たとえば頂点１５４を識別し、末端１１４からそれぞれの点までの距離を判断する。次にマイクロプロセッサは、上記の距離が、連続した１つめの画像の距離が連続した２つめの画像の距離より小さくなる、液滴の二つの連続した画像を識別する。この距離の減少は、１つめと２つめの画像の間の時間に液滴が固定点から離れたことを示し、さらに、１つめの画像で液滴が最大サイズに達したことを示す。マイクロプロセッサは、１つめの画像を使用して、液滴の量を計算する。

図６は、少なくとも部分的に液滴の境界外側１６４内に含まれる円１６２を含む液滴１２４の画像１６０を示す。図６はフィット制約量手法の具体例を示す図である。一実施形態では、マイクロプロセッサは、それぞれ時間的に連続した画像内の、それぞれの円１６２を特定する。円は、時間的に連続した画像のそれぞれの境界外側１６４で部分的に定義される。マイクロプロセッサは、それぞれの円について、ドリップチャンバ内の固定点に対してそれぞれの位置を特定し、それぞれの円を使用してデータから液滴の量を計算する。

一実施形態では、それぞれの円のそれぞれの位置を特定することは、例えばドリップチューブの末端から液滴が剥離する前の最後の画像など、液滴の最大サイズに一致する画像を特定することを含む。例えば、マイクロプロセッサは、それぞれの円上の、末端１１４などのドリップチャンバの固定点から一番遠いそれぞれの点を特定する。次に、マイクロプロセッサは、固定点から最も遠いそれぞれの点を決定し、固定点から遠いそれぞれの点を含む画像を特定する。すなわち、マイクロプロセッサは、最大の円を有する液滴を特定することによって最大の液滴を特定する。一実施形態では、最大の液滴は、第１の画像のすぐ前の第二の画像の、固定点からの頂点の距離に対して減少する第１の画像を決定することによって特定される。この減少は、第一及び第二の画像の間の時間に液滴が固定点から剥離していることを示し、さらに、液滴が第１の画像で最大サイズに達したことを示す。マイクロプロセッサは、固定点から最も遠いそれぞれの点を含む画像を使用して、液滴の量を計算する。

一実施形態では、マイクロプロセッサは、それぞれの境界外側は、ドリップチャンバ内の固定点から最も遠い液滴のそれぞれのエッジを含み、それぞれの円はそれぞれのエッジを含むような、一時的な画像のそれぞれへの境界外側を特定する。つまり、マイクロプロセッサは、例えば末端１１４など、固定点から最も遠い円上の点は上記液滴の上記エッジの一部であるなど、液滴の実際のエッジとともに上記に示された円を調節する。一実施形態では、マイクロプロセッサは、それぞれのエッジに対応する、及びそれぞれの円内のそれぞれの円弧を含む、それぞれの円弧を特定する。

一実施形態では、例えば、ドリップチューブの末端から液滴が剥離する直前の画像である、液滴の最大サイズに対応する画像を特定することは、円の中心点を用いることを含む。例えばマイクロプロセッサは、円のそれぞれの中心点１６６を算出し、末端１１４などの固定点に関して中心点の位置を算出する。次に、マイクロプロセッサは、固定点から最も遠い中心点を決定し、固定点から最も遠い中心点を含む画像を特定する。つまり、マイクロプロセッサは、最大の円をもつ液滴を特定することによって、最大の液滴を特定する。マイクロプロセッサは、固定点から最も遠い中心点を含む画像を用いて液滴の量を算出する。

図７は、光学画像装置を有するポンプ１００の操作を示すフローチャートである。図７はポンプ１００が使用できるアルゴリズムの例を示す。その他のアルゴリズムもポンプによって使用可能であることを理解されたい。液滴１２４の画像は、二値画像を作成するためにフィルタ処理、及びしきい値処理される。フィルタ処理は、メジアンフィルタリング（分離したグレアを取り除くため）、背景及び画像の一致性訂正（ダークノイズ、読み込みノイズ、ピクセルの不均一性、及び照明の不均一性によるノイズ源を取り除くため）、エッジの定義（畳み込み又はアンシャープマスキングの技術を使用して）。得られた画像は、二値画像を生成するためにしきい値処理される。二値画像は、中間のグレースケール値なしで、黒又は白のどちらかの値で構成される。画像はまた、特徴検出、パターンマッチング又はラドン変換などのような変換技術手法を用いて、末端１１４などの基準位置を見つけるために、（上記の動作と並行して）処理される。端点の位置は、画像マスクを形成するために使用される。マスクは、さらなる処理のための画像の領域を分離する。マスクの使用は、計算速度を増加させるだけでなく、さらに処理されてからのアーチファクトの情報を排除する。

一実施形態では、二値化された、マスクされた画像は、最右及び再左の境界を見つけるために、行ごとに処理される。この境界制約フィットは、液滴のエッジの形状の推定の一つである。一実施形態では、画像は、フィット制約アルゴリズムを使用して処理される。このようなアルゴリズムは、上記及び下記に記されたような液滴形状についての仮定に基づいて制約を課す。制約は、パラメータ制約関数と二値化エッジ画像のセットとの間の誤差を最小化するために、非線形最小二乗法最適化スキームが使用される。

二つの異なるエッジ近似が、境界制約の画像にフィット制約の画像を比較する、エッジ推定器アルゴリズムに提供される。最も単純なインスタンス化では、画像は行ごとに比較される。境界制約の画像は、特定のパラメータを超えてフィット制約の画像から外れない限り、「正しい」結果であると考えられる（このパラメータは、較正中に調整されている）。偏差が大きすぎる場合には、その行の境界制約画像の代わりにフィット制約画像の値が使用される。上記は推定量のコンセプトを説明することを意図している。実際の使用では、同時に２つの初期推定値との間の差を最適化するために、より洗練されたアルゴリズムが使用される。このようなアルゴリズムの例は、カルマンフィルタであるが、当業者によく知られている他のアルゴリズムを利用することもできる。

エッジ推定器からの出力は、液滴の頂点の位置を提供し、例えば時間依存性の重力ベクトルを計算するために使用される。この操作は、頂点の値の前の推定値へのアクセスを必要とし（変化を計算するために）、従って前の値の数はバッファに格納される。重力ベクトルは、フィット制約エッジ推定アルゴリズムに使用されるパラメータフィット関数の一部に必要とされる。したがって、重力ベクトルは、エッジフィットアルゴリズムのフィードバックループで使用される。

図８Ａ及び図８Ｂは、重力ベクトル１５６を決定するための操作を実現するためのポンプ１００の詳細図である。一実施形態では、装置１１８は末端１１４及び液滴１２４及び末端から発せられる光及び液滴から発せられる光を受信し、受信光に関してのデータ１２９を送信するセンサ１２６などの光学装置を照らす。マイクロプロセッサは、データを使用して液滴とドリップチューブの末端の各画像を生成し、ドリップチューブの末端から最も遠い距離にある液滴の部分である、液滴の頂点を配置する。マイクロプロセッサは、頂点の位置を用いて、ドリップチューブの末端に対しての液滴の方向を決定し、ドリップチューブの末端に対しての液滴の方向を利用して、ドリップチャンバの方向を算出する。一実施形態では、マイクロプロセッサは、マイクロプロセッサに格納された鉛直に関して一定の方向などの設定点とドリップチャンバの方向を比較し、その方向が指定された値が設定点に等しい、又は設定点から特定値変化した場合、境界超アラームを生成する。例えば、ドリップチャンバが垂直から離れすぎている場合、ポンプ１００の動作が損なわれる可能性があると警告が生成される。

例えば、図８Ａの液滴の実際の向きの線１６８及びドリップチャンバの軸１７０は同一直線である。液滴は必ず（垂直な）重力に合わせなければならないので、図８Ａでドリップチャンバの方向は垂直である。線１６８もまた重力ベクトル１５６と直線をなす。図８Ｂの線１６８及び１７０は、同一直線ではなく、ドリップチャンバが垂直ではない。したがって、一実施形態では、マイクロプロセッサは、ライン１６８及び１７０を生成し、それぞれの位置や線の向きを比較する。すなわち、マイクロプロセッサは、重力ベクトルに対するドリップチャンバの方向を算出する。データ１２９は、ある期間にわたってそれぞれの画像（時間的に連続した画像）を生成するために使用される場合、重力ベクトルは、ドリップチューブの末端及び、吊り下がった液滴の頂点の位置が時間をかけて成長するような液滴の画像を測定することによって、及びこれらの一連の測定にわたって頂点の時間依存の方向変化を追跡することによって、決定される。一実施形態では、末端１１４の境界は、上述のように計算され、境界が液滴及び／又はドリップチャンバの方向を算出するための基準面として使用される。

一実施形態では、照射装置は、ドリップチューブ、及び液滴の末端とマイクロプロセッサを照らす光の照明特性を制御し、各画像からドリップチューブ及び液滴の末端のそれぞれの境界を識別し、それぞれの境界にパラメータ関数をフィットさせそして、例えば上述したように、液滴の量を得るためにパラメータ関数を積分する。

一実施形態では、末端の位置、重力ベクトル、及び最適なエッジの推定値は、上述の“円盤”の仮定を使用してエッジ画像を積分する量演算ルーチンに入力される。重力ベクトルは、（重力ベクトルに対して直角な）水平の方向を決定するために使用され、ドリップチューブの末端の位置は、積分の上限値を決定するために使用される。これらの末端と重力データ値は、アルゴリズムからの出力としての量に沿って提供される。一実施形態では、アルゴリズムは、エッジフィットのパラメータ、ならびにフィット分散などの統計データを渡す。一実施形態では、前述の情報は、以下に説明するデジタル信号処理連鎖において用いられる。

多くの方法は、測定された画像に対して制約をフィットするように用いられる。一実施形態では、“吊り下がった液滴“アプローチは、表面張力のためのヤングラプラス方程式（アルカリ液）を解くことに関わる。接触点（終点）から吊り下がった液滴は重力と表面張力（粘度に関連する）のバランスにより制御された形状を有している。この仮定は、液滴が平衡状態にあるときのみに厳密に有効であり、（揺れや圧力変動による）振動はヤングラプラス予測から液滴の形状を歪ませる。しかし、小さな振動からフィットが失敗することはなく、実際には、フィットからの偏差は、このような振動の存在を示す良い指標である。

一実施形態では、円のハフ変換（ＣＨＴ）は、液滴の湾曲した底部を表す画像要素を識別するために画像に使用される。厳密には“フィット”ではないが、ＣＨＴは、円の半径の値と原点によって特徴づけられる液滴のパラメータ表現を提供する。 ＣＨＴアルゴリズムは、画像の数学的変換空間において決定又は適用される制約を表す。周知の当業者に他に広く使用されている変換は、フーリエ変換とウェーブレット変換、及びラドン変換である。

上記に記載されたパラメータフィッティング手順は、液滴のエッジの可能な位置に強い制約を適用する。継続の仮定（流体エッジが十分に短い距離で、その近隣から逸脱することはできない）及び液滴のエッジがドリップチューブオリフィスで終了する要件に伴い、上述したように、この手順は境界制約の画像を強化し、修正するために使用される。その他のフィッティング手順は、ここで説明したものと同様に動作する。

図９Ａ及び図９Ｂは、光注入を用いたンプ１００の詳細図である。ドリップチューブ１１０、ドリップチャンバ１０６、チューブ１０８、液滴１２４、画像装置１２０、及びセンサ１２６は、図２に記載される。照射装置１１８は、ドリップチューブに光１７４を送信又は注入するための照明源１７２を含む。光はドリップチューブの表面１７６に内面に面する複数の部分で反射し、反射光は、内部が均一に照らされるように、液滴１２４の内部１７７へとドリップチューブの末端１１４を透過する。光学装置は、液滴の内部から伝送された光１７８を受信し、受信した光に関するデータをコンピュータプロセッサへと送信する。受信された光についてのデータは、上記の述べたいずれの操作を用いて操作することができる。例えば、一実施形態では、照明装置は、液滴に伝送される光の照明特性を制御し、光学装置は、液滴からの光を受光する。マイクロプロセッサは、データから液滴の境界を含む画像を生成し、液滴の境界にパラメータ関数をフィッティングし、液滴の量を得るためにパラメータ機能を積分する。

したがって、光１７４は、有意な内部反射を受けるように（すなわち、いわゆる“臨界角”に等しいか、又は大きく）透明なドリップチューブに注入されるビームに形成される。チューブ表面の欠陥は光散乱を引き起こしながら、チューブの円筒形の穴は、（チューブの穴を埋めるように）チューブの内部で発散する内部反射を引き起こす。その結果、液滴は内部的に照らされる。これらの条件下で、装置１２０内の画像光学は、（レンズに到達する光のための直接的な光路は存在しない）液滴表面から発散された光のみを受ける。高コントラストのエッジ画像に加えて、このアプローチは非常にコンパクトな照明要素の使用を可能にする。

図１０Ａは、メニスカス検出装置を有するポンプ１００の概略詳細図である。ドリップチューブ１１０、ドリップチャンバ１０６、チューブ１０８、及び流体１４６は、図２に記載される。画像装置１０２は、光がドリップチャンバ内にたまっている流体の表面１８６に鋭角で反射するような、ドリップチャンバへと縦軸１８４に対して鋭角に光１８２を伝送する、レーザーのような光源を含む。装置１０２は、反射光１８２を受け取り、受信光についてのデータをコンピュータのプロセッサに送信するセンサ又は位置検出器１８８を含む。マイクロプロセッサは、受信光についてのデータを用いて、表面１８６の位置を算出する。

光１８２を受光するセンサ１８８上の位置は、表面１８６上の場所によって異なる。レベル１９０Ａ及び１９０Ｂは、流体１４６のための２つの可能なレベル、及びしたがって、表面１８６のための２つの可能な位置を示す。図１０Ｂに示すように、レベル１９０Ａ及び１９０Ｂから反射する、光１８２Ａ及び１８２Ｂはそれぞれ、センサ１８８の異なる部分に当たる。マイクロプロセッサは、流体１４６のレベル、つまり、ドリップチャンバ内のメニスカスを決定するために、センサ１８８上の位置との間の差を使用する。センサ１８８は、当該技術分野で公知の任意の位置検知型検出器、例えばセグメントセンサ又は横方向センサとすることができる。一実施形態では、例えば、ドリップチャンバが空である、又は光１８２が流体１４６に当たらないほどレベル１８６が低いなど、光源１８８から発せられる光が光学装置によって受信されないと、マイクロプロセッサは、例えば空液アラーム又は気泡混入アラームを生成する。

セグメント化された位置検知型検出器は、複数のアクティブエリア、例えば、小さなギャップや不感領域によって分離された４つのアクティブエリア、又は四分円を含む。対称光スポットがすべての四分円に等しく入射すると、装置は、４つの等しい流れを生成し、スポットは、装置の電気的センタ（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｅｎｔｅｒ）に位置する。スポットがアクティブエリアを横切って平行移動するように、各セグメントの流れの出力は、スポットの位置を計算するために使用することができる。横方向の位置感知検出器は、フォトダイオードの表面抵抗が位置を決定するために使用される、単一のアクティブな素子を含む。正確な位置情報は、光スポットの強度プロファイル、対称性又はサイズとは無関係に得られる。デバイス応答はデッドスペース無しに検出器の開口全体で均一である。

図１０Ｂは、メニスカス検出装置を有するポンプ１００の概略詳細図である。一実施形態では、画像装置１０２は、光１８２をドリップチューブを通して反射して戻すドリップチューブの反対側のミラー１９２及びセンサ１８８に反射光を導くビームスプリッタ１９４を含む。この構成では、チューブの同じ側上に光学系要素のための全ての電気機器を置くことができる。

以下は、メニスカスレベル測定に関するさらなる詳細を提供する。ドリップチャンバは、動作中は常に部分的に流体で満たされている。ドリップチャンバに閉じ込められた空気は、その上下の流体との圧力平衡状態にある。エアギャップを隔てた圧力差は、流体をドリップチャンバの底部から出して、下流チュービング１０８を介して動かす。流体が継続的に液滴の量が増えるようにドリップチューブチャンバに入り、出ることによって、流体のメニスカスレベルはほぼ一定となる。しかし、メニスカスレベルの変化がいくつかの理由で発生する可能性がある。液滴が切り離され、下の流体へと落ちたときに過渡変化が発生することがある、又は振動（ポンプ振動、チューブセットの動き、又は患者の動きに起因する）に起因する流体の圧力変動を発引き起こすことがある。これらの過渡変化は、平均メニスカス値のあたりで変動し、したがって、特性変動時間に比べて長時間にわたって流量の変化を示すものではない。

外圧による環境の変化（例えば移動車両や飛行機内）、患者と医療の問題に起因する背圧の変化、又はポンププロセスの閉塞又は誤作動によってより長い時間にわたる平均メニスカスレベルを変更するバリエーションが発生する可能性がある。これらの長時間にわたるメニスカスレベルの変化は、全体的な流量の同時変化を表し、上記した流量測定を改良することができる。したがって、注入中はメニスカスのレベルで監視し、インフュージョン装置の運用上の問題の指標として、又は、プライマリ光学的流量（ｐｒｉｍａｒｙ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｌｏｗ）測定の補助として、その中で得られた情報を使用することが望ましい。

流体１４６のレベルを測定するための上記の方法は、ドリップチャンバ内の流体の頂部表面からの光の反射を使用する。例えば光１８２Ａ及び１８２Ｂで示されるように、反射されたビームの軸は、流体レベルの変化に応じて横方向にシフト（偏向）される。偏向の量は、流体レベルの変化、ビームの入射角のみに依存する。レーザー光源が図に示されているが、この技術は、任意の光ビームに対応している。ビームは伝搬自由に示されているが、さらに、装置はビームを制御するためのレンズ素子を組み込むことができる。

（図示しない）一実施形態では、センサ１２６（画像焦点面アレイ）は、ビームスプリッタ及び他の単純な光学系を介して、液滴１２４を画像化する、及び流体１４６のメニスカスを測定するために使用される。センサ１２６は、少なくとも２つの方法で共有することができる。吊り下がった液滴の画像化のために使用されていないセンサの部分は同時に、偏向されたビームを記録することができ、吊り下がった液滴の画像のメニスカスレベル測定のための照明装置１１８は、センサが交互に液滴画像と偏向ビーム画像を記録するなどのように、時間的に交互に使用することができる。例えば、図２及び図１０Ａ／１０Ｂ又は、図２及び図９Ａに示すように、ポンプ１００は画像装置１０２を組み合わせることができる。

したがって、一実施形態では、装置１０２は、ドリップチューブの内側表面に面して反射する光などのように、ドリップチューブへと光を発する光源１７２のような第一の光源を含み、反射光は、ドリップチューブの第１の末端から吊るされたＩＶ流体（ＩＶ ｆｌｕｉｄ）の液滴の内部へと、ドリップチューブの末端を透過する。装置１０２はまた、ドリップチャンバの中に配置されたＩＶ流体の表面へ鋭角で反射する光のように、ドリップチャンバへとドリップチャンバの縦軸方向に関して鋭角に光を伝送する光源１８８などの第二の光源を含む。光学センサ１２６は、液滴の内部から発せられた反射光を受光し、第二の光源からの光を受光し、第一及び第二の光源から受けた光に関するデータをコンピュータプロセッサへと送信する。マイクロプロセッサは、上記に示すように、第一の光源から受けた光に関するデータを使用して液滴の量を算出し、第二の光源から受けた光に関するデータを使用して表面の位置を算出する。

図１１は、プライマリ及びセカンダリとしての構成でそれぞれ光学画像装置を有する２つのインフュージョンポンプアセンブリ２００Ａ及び２００Ｂの概略的なブロック図である。アセンブリは、プロセッサとコントロールパネルを除く、ポンプ１００のための要素を含む。一般的に、ポンプ１００の操作に関する記載は、アセンブリ２００Ａ及び２００Ｂの操作にも適用できる。アセンブリ２００Ａはプライマリ流体源（ｆｌｕｉｄ ｓｏｕｒｃｅ）１１２Ａに接続している。ポンプ２００Ｂはプライマリ流体源１１２Ｂに接続している。源１１２Ａ及び１１２Ｂはプライマリ／セカンダリインフュージョンの構成で配置されている。例えば、源（ｓｏｕｒｃｅ）１１２Ａ内のプライマリ薬剤は源（ｓｏｕｒｃｅ）１１２Ｂ内のセカンダリ薬剤と連携して投与される。当技術分野で知られているように、プライマリ／セカンダリの構成では、セカンダリの源の薬剤は、プライマリの源の投薬の前にインフュージョンされる。ポンプ機構１２７Ａ及び１２７Ｂからチューブ１０８Ａ及び１０８Ｂは、それぞれ、共通のチュービング２０２に接続されている。そして、プロセッサは自動的に必要に応じてアセンブリ２００Ｂを無効にし、源１１２Ａ内の流体のインフュージョンを開始する。

一実施形態では、アセンブリ２００Ａ及び２００Ｂでは単一のプロセッサとコントロールパネル、例えばプロセッサ１０４及びパネル１４４が使用される。プロセッサは、源１１２Ｂ内の流体の投薬が完了するまで、適切なプロトコルに従ってアセンブリ２００Ｂを動作させる。一実施形態（図示せず）においては、各アセンブリは、別個のプロセッサ及びコントロールパネルを有し、又は各アセンブリは、別個のプロセッサ及び共通の制御パネルを有する。

図１２は、光学画像装置を有するポンプ１００の操作を示す最上位のブロック図である。一実施形態では、上記に記載の量計測、及び適用できる場合はフィット測定基準は、流量を算出し、ポンプコントロール装置へフィードバックを提供する、デジタル信号処理アルゴリズムへ送られる。設備２１０は源１１２、ドリップチャンバ、ドリップチューブ、及びポンプ機構１２７を含む。マイクロプロセッサは、計測された流量２１６を提供するためにマイクロプロセッサの一部にデジタルフィルタ２１４でフィルタ処理され、液量とフィット測定基準２１２を出力する。計測された流量は望ましい流量と比較され、例えば、ポンプ１００のフィードバックループを閉じるように、パネル１４４を通してマイクロプロセッサへと入力される。

図１３は、光学画像装置を有するポンプ１００のための例示的な信号処理及びフィードバック制御を示すブロック図である。機構１２７はドライブ２１８及びモーター２２０を含む。装置１０２からの画像データは計測された液滴量を生成するために画像処理ブロック２２２にて処理され、結果はフィルターブロック２２４へと入力される。フィルターブロックの出力は計測された流量である。計測された流量はコンパレーター２２６によって望まれた流量比較され、流量誤差（見積もり誤差）を提供する。流量誤差は、ＰＩＤ（比例、積分、微分）制御アルゴリズム２２８の段階的なシリーズ（ｓｔａｇｅｄ ｓｅｒｉｅｓ）に送られる。それぞれのＰＩＤブロックは、連続的に早い時間の尺度で操作される。ブロック２２８Ａは流量を制御し、ブロック２２８Ｂはポンプモーター速度を制御し、ブロック２２８Ｃはポンプモーターの流れを制御する。速度制御は、モータ位置エンコーダ２３０からのフィードバックを組み込む。流れ制御は、モータ２２０内のモータの流れセンサからのフィードバックを組み込む。

図１４は、光学画像装置を有するポンプ１００の例示的なデジタルフィルタを示すブロック図である。フィルタ２３２は、当業者に知られているＦＩＲ／ ＩＩＲフィルタの一般的なクラスなど、当該技術分野で公知の任意のフィルタであることができる。簡単な例では、サンプル数を超える時間平均を実装するＦＩＲフィルタである。

図１５は、光学画像装置を有するポンプ１００内の、例示的な空間フィルタの概略図である。液滴１２４の画像の高解像度及びエッジ定義の目標は、例えば上記に記載の、照明技術、光学技術又はその両方によって達成される。一実施形態では、空間フィルタリング技術は装置１２０の光学系にて使われる。例えば、画像装置１０２の後焦点面のマスク２４０は、センサ１２６などの光学装置によって生成された画像を（光学フーリエ変換を通して）修正する。ＤＣブロックフィルタは図１５に示される。このフィルタは送信光の中心コーン（ｃｅｎｔｒａｌ ｃｏｎｅ）をブロックし、（錯乱光に関連付けられた）エッジ画像を強調する。

一実施形態では、センサ１２６の感度は、装置１１８内の光源の照明スペクトルに整合される。一実施形態では、センサ１２６は、低コストの可視光センサ（４００から１０００ｎｍの波長）であり、源１２２は人間の視覚の範囲外の光を生成する（すなわち、８００から１０００ｎｍ）。この場合、オペレータは、明るい照明源に気を取られることはない。

ポンプ１００は、当該分野で公知の任意のポンプ機構又はポンプアプリケーションであり、ＩＶインフュージョンポンプ（ＩＶ ｉｎｆｕｓｉｏｎ ｐｕｍｐ）の用途に限定されないことが理解されたい。重力供給方式の場合には、ポンプ機構は、バルブ又は流量制限器に置き換えることができ、さらに上記の構成及び動作と互換性がある。

図１６は、複数の画像チャネル光検出及び単一の光源を有する光学画像装置３００の概略図である。例えば一実施形態では、装置３００はドリップチャンバ３０４を含むインフュージョンチューブと共に使用される。ドリップチャンバ３０４は、ドリップチューブ３０８の部分３０６、出口ポート３１２を含む部分３１０、部分３０６及び３１０の間の部分３１４を含む。出力チューブ３１６はドリップチャンバ３０４を流れる流体の出口ポート３１２へ接続できる。ドリップチューブ３０８は投薬バッグ３１７などの流体３１７の源へと接続される。装置３００は光のスペクトルＳ１，Ｓ２，及びＳ３を発する少なくとも１つの光源３１８及び光学装置３１９を含む。

光源３１８は当該分野で周知の任意の光源、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ＬＥＤの列、レーザーダイオード、白熱灯又は蛍光灯を含み、限定されない。

光学装置は、Ｓ１Ｔ，Ｓ２Ｔ及びＳ３Ｔを送受信するための単一のレンズ３２０を含む。Ｓ１ＴＳ，２Ｔ及びＳ３Ｔは、それぞれ部分３０６、３１０、及び３１４を透過した、Ｓ１，Ｓ２及びＳ３のスペクトルを含む。光学装置３１９は、単一のレンズ３２０からのＳ１Ｔ，Ｓ２Ｔ，及びＳ３Ｔを受信するための単一のイメージセンサ３２２を含む。センサ３２２は、レンズ３２０によって受光される、それぞれＳ１Ｔ，Ｓ２Ｔ，及びＳ３Ｔに特徴づけられる、データ３２４，３２６，及び３２８を生成し、送信する。装置３００は、メモリ素子３２９及び少なくとも一つの特別にプログラムされたプロセッサ３３０を含む。メモリ素子３２９は、コンピュータ実行可能命令３３１を保存するよう構成される。プロセッサ３３０は、データ３２４，３２６，及び３２８を使用して、それぞれ部分３０６，３１０，及び３１４の画像３３２，３３４及び３３６を生成するために命令３３１を実行するよう構成される。

ここで“特徴づける”とは、それぞれのデータが、例えばそれぞれのデータを使用して画像の生成を可能にするパラメータを提供するスペクトルの光を記載する、又は測ることを表す。ここで“光を発する”とは、問題の中の要素（ｅｌｅｍｅｎｔ ｉｎ ｑｕｅｓｔｉｏｎ）が光を生成することを表す。ここで“伝送される”とは、部分３０６、３１０、及び３１４を通して光源３１８が渡す光によって発せられた光などの、問題の中の要素を通して光が渡されることを表す。

一実施形態では、センサ３２２はカラーイメージセンサである。一実施形態では、光源３１８は単一の光源である。

一実施形態では、部分３０６はドリップチューブ３０８から吊り下がった液滴３３８を含み、画像３３２は液滴３３８の画像を含む。プロセッサ３３０は画像３３２を使用して、吊り下がった液滴３３８の量を決定づける命令３３１を実行するように構成される。量はインフュージョンチューブ３０２を通して流体の流れを調節するための操作スキーム内で使用される。

一実施形態では、部分３１４はドリップチャンバ３０４内の流体のメニスカス３４２を含み、画像３３６はメニスカス３４２の画像を含む。プロセッサ３３０は画像３３６を使用してメニスカス３４２の位置を決定する命令３３１を実行するように構成される。位置は、インフュージョンチューブ３０２を通して流体の流れを調節するための制御及びアラームスキーム内で使用される。一実施形態では、気泡３４４は部分３１０に存在し、プロセッサ３３０は画像３３４を使用して気泡３４４の量を決定づける命令３３１を実行するよう構成される。量は、インフュージョンチューブ３０２の安全な操作を保証するため、アラームスキーム内で使用される。

一実施形態では、光源３１８は赤、青及び緑のスペクトル光を発する。一実施形態では、Ｓ１Ｔは、赤、青又は緑のスペクトル光の一つから成り、Ｓ２Ｔは、Ｓ１Ｔに含まれない光の赤、青又は緑のスペクトル光の一つから成り、Ｓ３Ｔは、Ｓ１Ｔ及びＳ２Ｔを含まない、赤、青、又は緑のスペクトル光の一つから成る。したがって、Ｓ１Ｔ、Ｓ２Ｔ及びＳ３Ｔは赤、青又は緑の光の一つから成り、他のＳ１Ｔ、Ｓ２Ｔ及びＳ３Ｔを含まない。ここで“赤スペクトル光”とは、波長が約６１０ｎｍから６７５ｎｍの間で、ピーク強度が約６２５ｎｍの光を意味する。ここで“青スペクトル光”とは、波長が約４１０ｎｍから４８０ｎｍの間で、ピーク強度が約４７０ｎｍの光を意味する。ここで“緑スペクトル光”とは、波長が約５００ｎｍから５７５ｎｍの間で、ピーク強度が約５２５ｎｍの光を意味する。したがって、それぞれ赤、青及び緑の光のスペクトルは波長の重複がない。

一実施形態では、装置３００はＳ１Ｔ、Ｓ２Ｔ及びＳ３Ｔのうちひとつのみを反射する鏡３４６を含む。例えば、光３４６ＡはＳ１Ｔを反射する。一実施形態では、装置３００はＳ１Ｔ、Ｓ２Ｔ又はＳ３Ｔのうち１つのみを反射する鏡３４６Ａ及び、Ｓ１Ｔ、Ｓ２Ｔ又はＳ３Ｔのうちの異なる１つのみ、たとえばＳ３Ｔを反射する鏡３４６Ｂを含む。一実施形態では装置３００はＳ１Ｔ，Ｓ２Ｔ又はＳ３Ｔのうち二つのみを反射するビームコンバイナ３４８Ａを含む。例えば図１６では、ビームコンバイナ３４８ＡはＳ１Ｔ及びＳ３Ｔを反射し、Ｓ２Ｔを通過させる。

以下に図１６に関するさらなる詳細を示す。以下に記載されるように、Ｓ１Ｔ，Ｓ２Ｔ及びＳ３Ｔを生成するために、様々なフィルタリング操作が使われる。鏡３４６Ａは源３１８から発せられ、ドリップチャンバ３０４の部分３０６によって伝送された、赤、青及び緑の結合スペクトルを受光し、ただし、Ｓ１Ｔスペクトルのみを反射する。鏡３４６Ｂは源（ｓｏｕｒｃｅ）３１８から発せられ、出口チューブ３１６の部分３１０によって伝送された、赤、青及び緑の結合スペクトルを受光し、ただし、Ｓ３Ｔスペクトルのみを反射する。このように、鏡３４８Ａ及び３４８Ｂはカラーフィルタリングである。

一実施形態では、センサ３２２はモノクロではなく、カラーイメージセンサである。ビームコンバイナ３４８Ａは源３１８から発せられたスペクトルＳ２Ｔのみを送信し、ドリップチャンバ３０４の部分３１４によって伝送される。特に、ビームコンバイナ３４８Ａは、源３１８から発せられ、ドリップチャンバ３０４の部分３１４によって伝送された、赤、青及び結合スペクトルを受光し、ただし、Ｓ２Ｔスペクトルのみを反射する。ビームコンバイナはまた鏡３４６Ａによって反射されたスペクトルＳ１Ｔ及び鏡３４６Ｂによって反射されたスペクトルＳ３Ｔを反射する。ここで留意すべきは、鏡３４６Ａ及び３４６ＢはスペクトルＳ２Ｔ及びＳ３Ｔ、及びスペクトルＳ１Ｔ及びＳ２Ｔのそれぞれを除去するため、ビームコンバイナ３４８Ａの反射操作は、広帯域反射を用いて実施できることである。

図１７は、複数の画像チャネル光検出及び単一の光源を有する光学画像装置４００の概略図である。装置３００についての議論は、以下を除いてポンプ４００に適用できる。一実施形態では、光学装置３１９はＳ１，Ｓ２又はＳ３の１つのみを、部分３０６、３１０、又は３１４の１つへ送信する鏡を含む、又は光学装置３１９はＳ１，Ｓ２又はＳ３のひとつのみを、部分３０６、３１０、又は３１４の一つへ反射する鏡を含む。たとえば、鏡３４６Ｃは部分３０６へＳ１を送信し、Ｓ２及びＳ３を反射し、鏡３４６ＤはＳ３を送信し、Ｓ２を部分３１４へ反射し、鏡３４６ＥはＳ３を部分３１０へ反射する。一実施形態では、鏡３４６Ｅは広帯域反射鏡である。

鏡３４６Ｆはビームコンバイナ３４８Ａへドリップチャンバ３０４の部分３０６から伝送されたスペクトルＳ１Ｔを反射する。一実施形態では、鏡３４６Ｆは広帯域反射鏡である。鏡３４６Ｇはビームコンバイナ３４８Ａへドリップチャンバ３０４の部分３１０から発信されたスペクトルＳ３Ｔを反射する。一実施形態では、鏡３４６Ｇは広帯域反射鏡である。例えば鏡３４６Ｇからの光はスペクトルＳ２Ｔのみであるなど、ビームコンバイナ３４８Ａへ入る光は個別のスペクトルへ分けられるので、広帯域送信及び反射操作はビームコンバイナ３４８Ａ内で用いることができる。

図１８は、複数の画像チャネル光検出及び単一の光源を有する光学画像装置５００の概略図である。装置３００及び４００に関するそれぞれの議論は以下を除いて装置５００へ適用できる。一実施形態では、光学装置３１９はビームコンバイナと鏡３４６Ｈ及び３４６Ｉと入れ替えることができる。鏡３４６Ｈは鏡３４６Ｆに反射されたＳ１Ｔを発信し、（鏡３４６Ｄからの）Ｓ２Ｔを反射する。鏡３４６Ｉは（鏡３４６Ｅからの）Ｓ３Ｔを発信し、（鏡３４６Ｈから発信された）Ｓ１Ｔ及び（鏡３４６Ｈから反射された）Ｓ２Ｔを反射する。

図１６では、光源３１８の長さＬ１は、光源３１８が部分３０６、３１０及び３１４を通して直接光を発しなければならないため、部分３０６、３１０及び３１４の長さに十分でないとならない。しかし、図１７及び１８では、光源３１８の長さＬ１は大幅に少なくてよく、例えば部分３０６の長さＬ２と同じほどで良い。図１７及び１８では、光源３１８は部分３０６を通して直接光を発するが、しかし、部分３１０及び３１４へ光を反射させるために鏡の組み合わせが使われる。したがって、図１７及び１８では光源３１８としてより小さく安い装置が使用できる。

図１９は、複数の画像チャネル光検出及び複数の光源を有する光学画像装置６００の概略図である。装置３００に関する議論は、以下を除いて装置６００へ適用できる。装置６００は三つの光源、スペクトルＳ１のみを発する光源３１８Ａ、スペクトルＳ２のみを発する光源３１８Ｂ、スペクトルＳ３のみを発する光源３１８Ｃを含む。光学装置３１９はＳ１Ｔを反射する鏡３４６Ｊ及びＳ３Ｔを反射する鏡３４６Ｋを含む。ビームコンバイナ３４８ＢはＳ２Ｔを伝送し、Ｓ１Ｔ及びＳ３Ｔを反射する。一実施形態では、鏡３４６Ｊ及び３４６Ｋのひとつ又は両方が広帯域反射鏡である。一実施形態では、ビームコンバイナ３４８Ｂは広帯域伝送及び反射機能性をもつ。

それぞれ装置３００、４００、５００及び６００の実施形態では、２チャネル画像が部分３０６、３１０又は３１４のうち二つのみへ実施され、画像は残りの部分３０６、３１０又は３１４では実施されない。

図２０は、２チャンネル光学画像及び単一の光源を有する光学画像装置７００の概略図である。装置７００では、色の多重化は部分３０６、３１０又は３１４のうち２つのみへ実行される。装置７００は装置４００を開始点として使用することができる。以下は装置４００及び７００の違いを記載する。図２０では、２チャネル光学画像が部分３０６及び３１４へ実施される。鏡３４６Ｅ及び３４６Ｇは取り除かれる。鏡３４６ＤはＳ３を伝送する必要がなくなる。ビームコンバイナ３４８ＡはＳ３Ｔを反射する必要がなくなる。その他の点では、部分３０６及び３１４に関する操作は図１７で記載されたものと同じである。一実施形態では、部分３１０の画像は、光源３１８から部分３１０を透過した光Ｓ１Ｔ／Ｓ２Ｔ／Ｓ３Ｔを受光するレンズ７０２を追加して実施される。レンズ７０２はイメージセンサ７０４へＳ１Ｔ／Ｓ２Ｔ／Ｓ３Ｔを伝送し、データ３２６を生成する。プロセッサ３３０はデータ３２６から画像３３４を生成する。イメージセンサ７０４は、色多重化が部分３１０へと実施されないため、モノクロである。

２チャネル光学検出の他の組み合わせが、装置７００で可能なことは当業者には明らかである。例えば、２チャネル光学検出は部分３０６及び３１０のみへ実行されるため、鏡３４６Ｄは取り除かれる。図１７で部分３０６及び３１０へ記載されたような操作は、概ね同じである。レンズ７０２は部分３１４によって伝送されたＳ１Ｔ／Ｓ２Ｔ／Ｓ３Ｔを受光し、イメージセンサ７０４へＳ１Ｔ／Ｓ２Ｔ／Ｓ３Ｔを送信し、それがデータ３２８を生成する。プロセッサ３３０はデータ３２８から画像３３６を生成する。イメージセンサ７０４はモノクロであってよい。例えば、２チャネル光学検出は部分３１０及び３１４のみへ実行されるため、鏡３４６Ｆは取り除かれる。図１７で部分３１０及び３１４へ記載されたような操作は、概ね同じである。レンズ７０２は部分３０６によって伝送されたＳ１Ｔ／Ｓ２Ｔ／Ｓ３Ｔを受光し、イメージセンサ７０４へＳ１Ｔ／Ｓ２Ｔ／Ｓ３Ｔを送信し、それがデータ３２４を生成する。プロセッサ３３０はデータ３２４から画像３３２を生成する。イメージセンサ７０４はモノクロであってよい。装置４００の要素の他の構成は２チャネル光学画像を実行可能であることを理解されたい。一実施形態では、２チャネル画像は部分３０６，３１０又は３１４のうち二つのみへ実施され、画像は残りの部分３０６，３１０又は３１４へ実施されない。すなわち、二番目のレンズ及びイメージセンサは残りの部分３０６、３１０又は３１４を画像化するのに使用されない。

装置３００は２チャネル操作へ変更可能なことは当業者にとって明らかである。例えば、２チャネル操作は、鏡３４６Ｂを取り除くことのみによって部分３０６及び３１４へ実施可能である。図１６で部分３０６及び３１４へ記載された操作は概ね同じである。部分３１０からのＳ１Ｔ／Ｓ２Ｔ／Ｓ３Ｔは二番目のレンズ（図示されない）によって受光され、モノクロでありうる二番目のイメージセンサ（図示されない）へと伝送される。二番目のセンサは画像３３４を生成するためのデータ３２６を生成する。例えば、２チャネル操作は、鏡３４６Ａを取り除くことのみによって、部分３１０及び３１４へ実施可能である。図１６で部分３１０及び３１４へ記載された操作は概ね同じである。部分３０６からのＳ１Ｔ／Ｓ２Ｔ／Ｓ３Ｔは二番目のレンズ（図示されない）によって受光され、モノクロでありうる二番目のイメージセンサ（図示されない）へと伝送される。二番目のセンサは画像３３２生成するためのデータ３２４を生成する。例えば、２チャネル操作は、部分３０６及び３１０のみへ実施可能である。図１６で部分３０６及び３１０へ記載された操作は概ね同じである。部分３１４からのＳ１Ｔ／Ｓ２Ｔ／Ｓ３Ｔは二番目のレンズ（図示されない）によって受光され、モノクロでありうる二番目のイメージセンサ（図示されない）へと伝送される。二番目のセンサは画像３３６生成するためのデータ３２８を生成する。装置３００の要素の他の構成は２チャネル光学画像を実行可能であることを理解されたい。一実施形態では、２チャネル画像は部分３０６，３１０又は３１４のうち２つのみへ実施され、画像は残りの部分３０６，３１０又は３１４へ実施されない。すなわち、二番目のレンズ及びイメージセンサは残りの部分３０６、３１０又は３１４を画像化するのに使用されない。

装置５００は２チャネル操作へ変更可能なことは当業者にとって明らかである。例えば、部分３０６及び３１４のみへ２チャネル操作を実施するために、鏡３４６Ｅは取り除かれる。図１８にて部分３０６及び３１４について記載された操作は概ね同じである。部分３１０からのＳ１Ｔ／Ｓ２Ｔ／Ｓ３Ｔは二番目のレンズ（図示されない）によって受光され、モノクロでありうる二番目のイメージセンサ（図示されない）へと伝送される。二番目のセンサは画像３３４生成するためのデータ３２６を生成する。例えば、部分３１０及び３１４のみへ２チャネル操作を実施するために、鏡３４６Ｆは取り除かれる。図１８にて部分３１０及び３１４について記載された操作は概ね同じである。部分３０６からのＳ１Ｔ／Ｓ２Ｔ／Ｓ３Ｔは二番目のレンズ（図示されない）によって受光され、モノクロでありうる二番目のイメージセンサ（図示されない）へと伝送される。二番目のセンサは画像３３２生成するためのデータ３２４を生成する。例えば、部分３０６及び３１０のみへ２チャネル操作を実施するために、鏡３４６Ｄ及び３４６Ｈは取り除かれる。図１８にて部分３０６及び３１０について記載された操作は概ね同じである。部分３１４からのＳ１Ｔ／Ｓ２Ｔ／Ｓ３Ｔは二番目のレンズ（図示されない）によって受光され、モノクロでありうる二番目のイメージセンサ（図示されない）へと伝送される。二番目のセンサは画像３３６生成するためのデータ３２８を生成する。装置５００の要素の他の構成は２チャネル光学画像を実行可能であることを理解されたい。一実施形態では、２チャネル画像は部分３０６，３１０又は３１４のうち２つのみへ実施され、画像は残りの部分３０６，３１０又は３１４へ実施されない。すなわち、二番目のレンズ及びイメージセンサは残りの部分３０６、３１０又は３１４を画像化するのに使用されない。

装置６００は２チャネル操作へ変更可能なことは当業者にとって明らかである。例えば、部分３０６及び３１４のみへ２チャネル操作を実施するために、鏡３４６Ｋは取り除かれる。図１９にて部分３０６及び３１４について記載された操作は概ね同じである。部分３１０からのＳ３Ｔは二番目のレンズ（図示されない）によって受光され、モノクロでありうる二番目のイメージセンサ（図示されない）へと伝送される。光源３１８Ｃは広帯域でありうる（Ｓ１／Ｓ２／Ｓ３を発する）。二番目のセンサは画像３３４生成するためのデータ３２６を生成する。例えば、部分３１０及び３１４のみへ２チャネル操作を実施するために、鏡３４６Ｊは取り除かれる。図１９にて部分３１０及び３１４について記載された操作は概ね同じである。部分３０６からのＳ１Ｔは二番目のレンズ（図示されない）によって受光され、モノクロでありうる二番目のイメージセンサ（図示されない）へと伝送される。光源３１８Ａは広帯域でありうる（Ｓ１／Ｓ２／Ｓ３を発する）。二番目のセンサは画像３３２生成するためのデータ３２４を生成する。例えば、部分３０６及び３１０のみへ２チャネル操作を実施するために、部分３１４からのＳ２Ｔは二番目のレンズ（図示されない）によって受光され、モノクロでありうる二番目のイメージセンサ（図示されない）へと伝送される。光源３１８Ｂは広帯域でありうる（Ｓ１／Ｓ２／Ｓ３を発する）。二番目のセンサは画像３３６生成するためのデータ３２８を生成する。図１９にて部分３０６及び３１０について記載された操作は概ね同じである。装置６００の要素の他の構成は２チャネル光学画像を実行可能であることを理解されたい。一実施形態では、２チャネル画像は部分３０６，３１０又は３１４のうち２つのみへ実施され、画像は残りの部分３０６，３１０又は３１４へ実施されない。すなわち、二番目のレンズ及びイメージセンサは残りの部分３０６、３１０又は３１４を画像化するのに使用されない。

簡潔さのために、以下の議論の部分は図１６の装置３００を対象とし、ただし、議論は図１７から図１９まで同様に適用可能であることを理解されたい。さらに、以下の議論は、複数チャネル光学検出が部分３０６，３１０及び３１４の３つ全てへ実行される実施形態を対象とする。しかし、議論は上記に議論される２チャネル実施形態へも適用可能であることを理解されたい。３つのレンズ及びセンサの代わりにレンズ３２０などの単一のレンズ及びセンサ３２２などのイメージセンサを用いることは、装置３００のコストと複雑さを減少させる。レンズ３２０によって伝送されたＳ１，Ｓ２及びＳ３の３つ全てのスペクトルは、同時に単一のイメージセンサ３２２によって受光される。しかし、センサ３２２がモノクロセンサの場合、従来の信号処理は画像３３２、３３４及び３４６を生成するのに使用できない。例えば、モノクロセンサは赤、青及び緑を識別できず、画像３３２、３３４及び３４６を生成するためのスペクトルＳ１Ｔ、Ｓ２Ｔ及びＳ３Ｔを分けるために従来の信号処理を使うことができない。有利には、装置３００はセンサ３２２にカラーイメージセンサを使用し、これはスペクトルＳ１Ｔ、Ｓ２Ｔ及びＳ３Ｔを識別することができる。

赤、青及び緑のスペクトルからの単一の、独立した、それぞれの色はそれぞれスペクトルＳ１Ｔ、Ｓ２Ｔ及びＳ３Ｔに使用されるので、画像３２２は単一のそれぞれのスペクトルへデータ３２４、３２６及び３２８を伝送することができ、これによって、部分３０６、３１０又は３１４それぞれの単一のそれぞれの画像は従来の信号処理操作を使用して生成することができる。例えば、スペクトルＳ１Ｔ、Ｓ２Ｔ及びＳ３Ｔはそれぞれ赤、青及び緑のスペクトル光から成る。センサの赤に反応したピクセルはスペクトルＳ１Ｔを受光し、センサの青に反応したピクセルはスペクトルＳ２Ｔを受光し、センサの緑に反応したピクセルはスペクトルＳ３Ｔを受光する。

このようにして、赤に反応したピクセルは液滴３３８の画像を記録し、青に反応したピクセルはメニスカス３４２の画像を記録し、緑に反応したピクセルは部分３１０の画像を記録する。このようにして、反応したピクセルのそれぞれのグループ（例えば赤に反応したピクセル）は、反応したピクセルの残りのグループ（例えば青及び緑に反応したピクセル）へ対応した他の画像からの画像に（本質的にフィルタリングとして）反応せず残る。このようにして、プロセッサ３３０へ伝送されるデータに含まれるスペクトル又は画像は重複せず、従来の信号処理は画像３３２、３３４及び３４６を生成するのに使用できる。

色のフィルタリング反射及び伝送というよりも、広帯域反射鏡／反射操作の使用は図１７から１９のそれぞれ光学装置３１９のコストを削減することができる。

一実施形態では（図示されない）、レンズ３２０などの単一のレンズ及び単一のモノクロイメージセンサがインフュージョンポンプ内の、時間多重化装置で使用される。例えば図１９を参照に用いて、それぞれの光源３１８Ａ／Ｂ／Ｃは同じスペクトルの光を発する。発せされた光は上記に記載の部分３０６、３１０及び３１４に類似した、インフュージョンチューブ３０２などのインフュージョンチューブの部分を透過する。鏡３４６Ａ／３４６Ｂ及びビームコンバイナ３４８Ａに類似した装置を通して、類似した部分を透過した光は、プロセッサ３３０のようなプロセッサへと光を伝送する単一のレンズへ伝送される。上述の通り、モノクロセンサは、従来の信号処理を使用して、同時に受信した３つの画像を識別することができない。しかし、一実施形態では、１つの光源のみがイメージセンサの画像フレーム毎に活動するように、３つの光源は順番に活動する。例えば、１つめのフレームで、部分３０６に類似した部分を透過した光を発する光源が活動し、次のフレームでは、部分３１０に類似した部分を透過した光を発する光源が活動し、その次のフレームでは、部分３１４に類似した部分を透過した光を発する光源が活動する。プロセッサはフレーム毎の一つの画像のみを受信し、プロセッサへとそれぞれのフレームのそれぞれの画像のためのデータをそれぞれ伝送することができる。プロセッサは同様に、ポンプのそれぞれ類似した部分のための画像を分離して生成することができる。モノクロイメージセンサ及び同じスペクトルを発する三つのバックライトの使用は実施形態の中のポンプのコストを削減することができる。

以下の議論は図１６から１９に関するさらなる詳細を提供する。以下の議論は上記に議論された２チャネル実施形態へ適用できることを理解されたい。一実施形態では、レンズ要素（図示されない）は、一致しない画像パスを補うために、装置３００から６００のためにそれぞれ画像パスを追加する（パスはイメージセンサへ光源から光を横切らせる）。一実施形態では、赤外線に近い領域（例えば、７００ｎｍから１，０００ｎｍの間）の光のスペクトルは部分３０６、３１０又は３１４を照らすために用いることができる。一実施形態では、光源３１８及び／又は光源３１８Ａ／Ｂ／ＣはＬＥＤであり、操作の効率性を高めるため、又はムービングアーチファクトのモーションブラーを除去するストロボ効果を作り出すために、ＬＥＤはパルス状になる。パルスはイメージセンサ３２２のシャッタースピードと同期する。一実施形態では、ビームコンバイナを使用しない図１８の一般的な構成では、図１９に表される３つの光源を用いて修正される。実施形態のコストを削減するために、結果の組み合わせは図１８に表されるより少ない数の鏡を使用するよう修正する。

このように、本発明の変更及び修正が当業者には明らかに容易であるが、本発明の目的は、効率的に請求される本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、得られることである。本発明を特定の好ましい実施形態を参照して説明したが、変形が請求される本発明の範囲又は精神から逸脱することなく変更され得ることは明らかである。

Claims (38)

1. インフュージョンチューブと共に使用するための光学画像装置であって、
   標的対象の一端近傍に配設される第一の部分と、
   標的対象の他端近傍に配設される第二の部分と、
   第一の部分と第二の部分との間に配設される第三の部分と、
   第一の光のスペクトル、第二の光のスペクトル又は第三の光のスペクトルのうち少なくとも二つを発するための少なくとも一つの光源と、
   第一の部分を透過した第一の光のスペクトル、第二の部分を透過した第二の光のスペクトル、及び第三の部分を透過した第三の光のスペクトルのうち少なくとも二つを送受信するための単一のレンズと、この単一のレンズからの第一、第二、又は第三の光のスペクトルのうち少なくとも二つを受光し、単一のレンズから受光する第一、第二、又は第三の光のスペクトルのうち少なくとも二つを特徴づけるデータを生成及び伝送する単一のイメージセンサと、を含む光学装置と、
   コンピュータ可読命令を記憶するメモリ素子と、
   それぞれの前記データを使用して、第一、第二、及び第三の部分における、第一、第二、又は第三の画像のうち少なくとも二つを生成するためのコンピュータ可読命令を実行するよう構成された少なくとも一つのプロセッサとから構成されることを特徴とする光学画像装置。
2. 前記単一のイメージセンサは単一のカラーイメージセンサで構成されることを特徴とする請求項１に記載の光学画像装置。
3. 前記少なくとも一つの光源は単一の光源で構成されることを特徴とする請求項１に記載の光学画像装置。
4. 前記光源は複数の光源で構成されることを特徴とする請求項１に記載の光学画像装置。
5. 前記光源は三つの光源で構成されることを特徴とする請求項１に記載の光学画像装置。
6. 第１の部分はドリップチューブからの吊り下がった液滴を含み、第１の画像は液滴の画像を含み、
   特別にプログラムされた少なくとも一つのプロセッサは第１の画像を用いて吊り下がった液滴の量を決定するように構成され、
   第三の部分はドリップチャンバの流体のメニスカスを含み、第三の画像はメニスカスの画像を含み、
   少なくとも一つのプロセッサは第三の画像を用いてメニスカスの位置を決定するためのコンピュータ実行可能命令を実行するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の光学画像装置。
7. 気泡は第二の部分に存在し、第二の画像は気泡の画像を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学画像装置。
8. 少なくとも１つのプロセッサは、第二の画像を用いて気泡の量を決定するための、コンピュータ実行可能命令を実行するように構成されることを特徴とする請求項７に記載の光学画像装置。
9. 少なくとも１つの光源は、赤、青、緑のスペクトルの光の少なくとも二つのスペクトルの光を発し、
   第一のスペクトルの光は、赤、青、又は緑のスペクトルの光の１つで構成され、
   第二のスペクトルの光は、第一のスペクトルに含まれていない、赤、青、又は緑のスペクトルの光の１つで構成され、
   第三のスペクトルの光は第一又は第二のスペクトルの光に含まれていない赤、青、又は緑のスペクトルの光のうちの１つから構成されることを特徴とする請求項１に記載の光学画像装置。
10. 光学装置はそれぞれ、第一、第二、又は第三のそれぞれの部分を透過した第一、第二又は第三のスペクトルの光の一つのみを反射する鏡を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学画像装置。
11. 光学装置は、第一、第二、又は第三の部分によって伝送されたそれぞれの第一、第二又は第三のスペクトルの光の一つのみを反射する第一の鏡、及び
    第一、第二、又は第三の部分によって伝送されたそれぞれの第一、第二又は第三のスペクトルの光のうちもう一つのみを反射する第二の鏡を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学画像装置。
12. 光学装置は、第一、第二、又は第三の部分によって伝送されたそれぞれの第一、第二又は第三のスペクトルの光のうちの２つを反射するビームコンバイナを含むことを特徴とする請求項１に記載の光学画像装置。
13. 光学装置は、少なくとも１つの光源によって発せられた第一、第二又は第三のスペクトルの光のうち１つのみを、第一、第二、又は第三の部分のうちの１つに伝送する、又は、
    少なくとも１つの光源によって発せられた第一、第二又は第三のスペクトルの光のうち１つのみを、第一、第二、又は第三の部分のうちの１つに反射する、鏡を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学画像装置。
14. インフュージョンチューブと共に使用するための光学画像装置であって、
    標的対象の一端近傍に配設される第一の部分と、
    標的対象の他端近傍に配設される第二の部分と、
    第一の部分と第二の部分との間に配設される第三の部分と、
    第一の光のスペクトル、第二の光のスペクトル又は第三の光のスペクトルのうち少なくとも二つを発する単一の光源と、
    第一の部分を透過した第一の光のスペクトル、第二の部分を透過した第二の光のスペクトル、及び第三の部分を透過した第三の光のスペクトルのうち少なくとも二つを送受信するための単一のレンズと、この単一のレンズからの第一、第二、又は第三の光のスペクトルのうち少なくとも二つを受光し、単一のレンズから受光する第一、第二、又は第三の光のスペクトルのうち少なくとも二つを特徴づけるデータを生成及び伝送する単一のカラーイメージセンサと、を含む光学装置と、
    コンピュータ可読命令を記憶するメモリ素子と、
    それぞれの前記データを使用して、第一、第二、及び第三の部分における、第一、第二、又は第三の画像のうち少なくとも二つを生成するためのコンピュータ可読命令を実行するよう構成された少なくとも一つのプロセッサとから構成されることを特徴とする光学画像装置。
15. 光学装置は、第一、第二、又は第三の部分のそれぞれによって伝送される第一、第二、又は第三の光のスペクトルのうち一つのみを反射する第一の鏡、及び
    第一、第二、又は第三の部分のそれぞれによって伝送される第一、第二、又は第三の光のスペクトルのうちもう一つのみを反射する第二の鏡を含むことを特徴とする請求項１４に記載の光学画像装置。
16. 光学装置は、第一、第二、又は第三の部分のそれぞれによって伝送される第一、第二、又は第三のスペクトルの光のうち２つのみを反射するビームコンバイナを含むことを特徴とする請求項１４に記載の光学画像装置。
17. インフュージョンチューブと共に使用するための光学画像装置であって、
    標的対象の一端近傍に配設される第一の部分と、
    標的対象の他端近傍に配設される第二の部分と、
    第一の部分と第二の部分との間に配設される第三の部分と、
    第一の光のスペクトルのみを発する第一の光源、第二の光のスペクトルのみを発する第二の光源、及び第三の光のスペクトルのみを発する第三の光源のうち少なくとも一つと、
    第一の部分を透過した第一の光のスペクトル、第二の部分を透過した第二の光のスペクトル、及び第三の部分を透過した第三の光のスペクトルのうち少なくとも１つを送受信するための単一のレンズと、この単一のレンズからの第一、第二、又は第三の光のスペクトルのうち少なくとも１つを受光し、単一のレンズから受光する第一、第二、又は第三の光のスペクトルのうち少なくとも１つを特徴づけるデータを生成及び伝送する単一のカラーイメージセンサと、を含む光学装置と、
    コンピュータ可読命令を記憶するメモリ素子と、
    それぞれの前記データを使用して、第一、第二、及び第三の部分における、第一、第二、又は第三の画像のうち少なくとも二つを生成するためのコンピュータ可読命令を実行するよう構成された少なくとも一つのプロセッサとから構成され、
    前記第一、第二、及び第三の光のスペクトルは、互いに波長の重複がないことを特徴とする光学画像装置。
18. 光学装置は、第一、第二、又は第三の部分のそれぞれによって伝送される第一、第二、又は第三の光のスペクトルのうち一つのみを反射する第一の鏡、及び
    第一、第二、又は第三の部分のそれぞれによって伝送される第一、第二、又は第三の光のスペクトルのうちもう一つのみを反射する第二の鏡を含むことを特徴とする請求項１７に記載の光学画像装置。
19. 光学装置は、第一、第二、又は第三の部分のそれぞれによって伝送される第一、第二、又は第三のスペクトルの光のうち２つのみを反射するビームコンバイナを含むことを特徴とする請求項１７に記載の光学画像装置。
20. インフュージョンチューブの画像化方法であって、
    標的対象の一端近傍に第一の部分を配設し、
    標的対象の他端近傍に第二の部分を配設し、
    第一の部分と第二の部分との間に第三の部分を配設し、
    コンピュータ実行可能命令をメモリ素子の中に記憶し、
    少なくとも１つの光源からの、第一、第二、又は第三の光のスペクトルの少なくとも２つを発し、
    第一の部分を透過した第一の光のスペクトル、第二の部分を透過した第二の光のスペクトル、又は第三の部分を透過した第三の光のスペクトルのうち少なくとも２つを単一のレンズを用いて送受信し、
    単一のイメージセンサを用いて、単一のレンズからの第一、第二、又は第三の光のスペクトルのうち少なくとも２つを受信し、
    単一のレンズから受信する第一、第二、又は第三の光のスペクトルのうち少なくとも２つから成るデータを、単一のイメージセンサを用いて生成及び送信し、
    少なくとも一つのプロセッサを用いて、それぞれの前記データを使用して、第一、第二、及び第三の部分における、第一、第二、又は第三の画像のうち少なくとも二つを生成するためのコンピュータの実行可能命令を実行することを特徴とするインフュージョンチューブの画像化方法。
21. 単一のイメージセンサは単一のカラーイメージセンサで構成されることを特徴とする請求項２０に記載のインフュージョンチューブの画像化方法。
22. 少なくとも１つの光源は単一の光源で構成されることを特徴とする請求項２０に記載のインフュージョンチューブの画像化方法。
23. 前記光源は複数の光源で構成されることを特徴とする請求項２０に記載のインフュージョンチューブの画像化方法。
24. 前記光源は３つの光源で構成されることを特徴とする請求項２０に記載のインフュージョンチューブの画像化方法。
25. 第一の部分はドリップチューブからの吊り下がった液滴を含み、第一の画像は液滴の画像を含み、
    第三の部分はドリップチャンバの流体のメニスカスを含み、第三の画像はメニスカスの画像を含み、
    さらに、少なくとも１つのプロセッサを用いて、第一の画像を用いて吊り下がった液滴の量を決定するコンピュータ実行可能命令を実行し、
    第三の画像を用いてメニスカスの位置を決定するように構成されることを特徴とする請求項２０に記載のインフュージョンチューブの画像化方法。
26. 気泡は第二の部分に存在し、第二の画像は気泡の画像を含むことを特徴とする請求項２０に記載のインフュージョンチューブの画像化方法。
27. 少なくとも１つのプロセッサを用いて、第二の画像を用いて気泡の量を決定するためのコンピュータ実行可能命令を実行するように構成されることを特徴とする請求項２０に記載のインフュージョンチューブの画像化方法。
28. 少なくとも１つの第一、第二、又は第三の光源は、赤、青、又は緑のスペクトルの光の少なくとも２つを発し、
    第一のスペクトルの光は、赤、青、又は緑のスペクトルの光の１つで構成され、
    第二のスペクトルの光は、第一のスペクトルの光に含まれていない、赤、青、又は緑のスペクトルの光の１つで構成され、
    第三のスペクトルの光は第一又は第二のスペクトルの光に含まれていない赤、青、又は緑のスペクトルの光のうちの１つから構成されることを特徴とする請求項２０に記載のインフュージョンチューブの画像化方法。
29. 鏡を用いて、第一、第二、又は第三のそれぞれの部分から伝送した第一、第二又は第三のスペクトルの光の１つのみを反射することを特徴とする請求項２０に記載のインフュージョンチューブの画像化方法。
30. 第一の鏡を用いて、第一、第二、又は第三のそれぞれの部分から伝送された第一、第二又は第三のスペクトルの光の１つのみを反射する、及び、
    第一の鏡を用いて、第一、第二、又は第三のそれぞれの部分から伝送された第一、第二又は第三のスペクトルの光のもう１つのみを反射することを特徴とする請求項２０に記載のインフュージョンチューブの画像化方法。
31. ビームコンバイナを用いて、第一、第二、又は第三のそれぞれの部分から伝送された第一、第二又は第三のスペクトルの光のうちの２つを反射することを特徴とする請求項２０に記載のインフュージョンチューブの画像化方法。
32. 鏡を用いて、少なくとも一つの光源から発せられた第一、第二、又は第三の光のスペクトルの１つのみを、第一、第二又は第三の部分の１つへ送信する、又は、
    鏡を用いて、少なくとも一つの光源から発せられた第一、第二、又は第三の光のスペクトルのもう１つのみを、第一、第二又は第三の部分の１つへ反射することを特徴とする請求項２０に記載のインフュージョンチューブの画像化方法。
33. インフュージョンチューブの画像化方法であって、
    標的対象の一端近傍に第一の部分を配設し、
    標的対象の他端近傍に第二の部分を配設し、
    第一の部分と第二の部分との間に第三の部分を配設し、
    コンピュータ実行可能命令をメモリ素子の中に記憶し、
    単一の光源を用いて、第一の光のスペクトル、第二の光のスペクトル、又は第三の光のスペクトルの少なくとも２つを発し、
    第一の部分を透過した第一の光のスペクトル、第二の部分を透過した第二の光のスペクトル、又は第三の部分を透過した第三の光のスペクトルのうち少なくとも２つを単一のレンズを用いて送受信し、
    単一のカラーイメージセンサを用いて、単一のレンズからの第一、第二、又は第三の光のスペクトルのうち少なくとも２つを受信し、
    単一のレンズから受信する第一、第二、又は第三の光のスペクトルのうち少なくとも２つに特徴づけられるデータを、単一のカラーイメージセンサを用いて生成及び送信し、
    少なくとも一つのプロセッサを用いて、それぞれの前記データを使用して、第一、第二、及び第三の部分における、第一、第二、又は第三の画像のうち少なくとも二つを生成するためのコンピュータの実行可能命令を実行することを特徴とするインフュージョンチューブの画像化方法。
34. 第一の鏡を用いて、第一、第二、又は第三のそれぞれの部分から伝送された第一、第二又は第三のスペクトルの光の１つのみを反射する、及び、
    第二の鏡を用いて、第一、第二、又は第三のそれぞれの部分から伝送された第一、第二又は第三のスペクトルの光のもう１つのみを反射することを特徴とする請求項３３に記載のインフュージョンチューブの画像化方法。
35. ビームコンバイナを用いて、第一、第二又は第三のそれぞれの部分から伝送された第一、第二又は第三のスペクトルの光のうち２つのみを反射することを特徴とする請求項３３に記載のインフュージョンチューブの画像化方法。
36. インフュージョンチューブの画像化方法であって、
    標的対象の一端近傍に第一の部分を配設し、
    標的対象の他端近傍に第二の部分を配設し、
    第一の部分と第二の部分との間に第三の部分を配設し、
    コンピュータ実行可能命令をメモリ素子の中に記憶し、
    第一の光源のみを用いた第一の光のスペクトル、第二の光源のみを用いた第二の光のスペクトル、又は第三の光源のみを用いた第三の光のスペクトルのうち少なくとも１つを発し、
    第一の部分を透過した第一の光のスペクトル、第二の部分を透過した第二の光のスペクトル、又は第三の部分を透過した第三の光のスペクトルのうち少なくとも１つを単一のレンズを用いて送受信し、
    単一のカラーイメージセンサを用いて、単一のレンズからの第一、第二、又は第三の光のスペクトルのうち少なくとも１つを受信し、
    単一のレンズから受信する第一、第二、又は第三の光のスペクトルのうち少なくとも１つを特徴づけるデータを、単一のカラーイメージセンサを用いて生成及び送信し、
    少なくとも一つのプロセッサを用いて、それぞれの前記データを使用して、第一、第二、又は第三の部分における、第一、第二、又は第三の画像のうち少なくとも１つを生成するためのコンピュータの実行可能命令を実行し、
    前記第一、第二、及び第三の光のスペクトルは、互いに波長の重複がないことを特徴とするインフュージョンチューブの画像化方法。
    
37. 第一の鏡を用いて、第一、第二、又は第三のそれぞれの部分から伝送された第一、第二又は第三のスペクトルの光の１つのみを反射する、及び
    第二の鏡を用いて、第一、第二、又は第三のそれぞれの部分から伝送された第一、第二又は第三のスペクトルの光のもう１つのみを反射することを特徴とする請求項３６に記載のインフュージョンチューブの画像化方法。
38. ビームコンバイナを用いて、第一、第二又は第三のそれぞれの部分から伝送された第一、第二又は第三のスペクトルの光のうち２つのみを反射することを特徴とする請求項３６に記載のインフュージョンチューブの画像化方法。
    
    
    
    
    
    

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