JP7828109B2 - 毛細血管床における１つまたは複数の毛細血管の画像を取得するための自動化システムおよび方法 - Google Patents

Description

政府の権利
本発明は、国立癌研究所SBIRプログラムによって与えられた認可番号R44CA228920および国立衛生研究所によって与えられた認可番号U54HL143541の下に米国政府支援を受けてなされた。米国政府は、対象の発明に一定の権利を有し得る。

関連出願の相互参照
本出願は、米国特許法第119条、第120条、第363条、第365条ならびに米国特許法施行規則第1.55条および第1.78条の下に、2021年8月2日に出願された米国仮出願第63/228,338号の利益および優先権を主張するものであり、この参照により同仮出願が本明細書に組み込まれている。

本発明は、毛細血管床における1つまたは複数の毛細血管の画像を取得するための自動化システムおよび方法に関する。

例えば、参照により本明細書に組み込まれている、特許文献１および特許文献２に開示されているような、非侵襲血液測定において血球動態を解析するための従来のシステムおよび方法は、毛細血管の非侵襲画像からの白血球測定の行い方を教示している。しかしながら、特許文献１および特許文献２に開示されているような画像の取得は、白血球数(WBC)および/または好中球減少および/または赤血球、ヘモグロビン、ヘマトクリット、血小板等を含む他の血液パラメータの測定を成功に導くのに十分な品質の画像を生成するために、撮像されるべき毛細血管の最適位置を決定すること、および焦点、照明、露光時間、操業度等を修正することが可能な熟練技術者による撮像システムの手動操作を必要とする。

米国特許第9,984,277号 米国特許出願公開第2019/0139221号 米国特許第11,160,492号

Robinson, D.、Milanfar, P.、Fast Local and Global Projection-Based Methods for Affine Motion Estimation、Journal of Mathematical Imaging and Vision 18、35-54 (2003)、https://doi.Org/10.1023/A:1021841127282

そのような測定を臨床設定のまたは在宅の監視されていない患者に利用可能にするために、熟練技術者によって行われる上述したプロセスは、自動化される必要がある。そのため、熟練技術者の介入を必要とすることなくWBCおよび/または好中球減少および/または他の血液パラメータを決定するために、自動化システムおよび方法がそのような測定を行う必要がある。

一態様において、毛細血管床における1つまたは複数の毛細血管の画像を取得するための自動化システムが特徴とされる。本システムは、被検者の身体部分を受け入れるためのプラットフォームと、身体部分の少なくとも毛細血管床の画像を取得する、再位置決め可能な視野を有し、かつ、プラットフォームに結合される撮像サブシステムと、撮像サブシステムの視野を毛細血管床の異なる範囲に自動的に再位置決めし、毛細血管床内の各視野において、撮像サブシステムを作動させて毛細血管床における1つまたは複数の毛細血管の画像を取得する、撮像サブシステムに通信可能に結合されるコントローラとを含む。

一実施形態において、コントローラは、各上記範囲の画像を処理し、各上記範囲における1つまたは複数の高品質毛細血管の位置および信頼度を割り当てるように構成されてよい。各視野からの情報は、コントローラによって繋ぎ合わされて、超視野にわたる毛細血管位置、毛細血管サイズ、および毛細血管存在の信頼レベルの分布を生成してよい。コントローラは、上記の毛細血管位置の分布および信頼レベルの分布を処理し、一組の高品質毛細血管の画像またはビデオを記録するための最適視野の位置および/またはサイズを決定するように構成されてよい。画像は、超視野にわたってコントローラによって繋ぎ合わされて単一画像を生成してよく、コントローラは、その単一画像において毛細血管位置、サイズ、および信頼レベルを検出してよい。被検者の身体部分は、被検者の手指、足指、舌、口唇、歯肉または耳垂のうちの1つを含んでよい。身体部分は、手指または足指の爪郭を含んでよい。超視野毛細血管分布プロットの位置は、爪郭の中央下位置から取得されてよい。コントローラは、撮像サブシステムを所定の開始位置に設定することによって撮像サブシステムを自動的に校正するように構成されてよい。コントローラは、撮像サブシステムの露光時間を自動的に調節するように構成されてよい。コントローラは、撮像サブシステムの利得を自動的に調節するように構成されてよい。コントローラは、撮像サブシステムの焦点を自動的に調節するように構成されてよい。コントローラは、撮像サブシステムが所望の速度で動作していることを自動的に保証するように構成されてよい。コントローラは、少なくとも毛細血管床の照明が所定の照明範囲内にあることを自動的に保証するように構成されてよい。コントローラは、露光時間が所定の露光時間範囲内にあることを自動的に保証するように構成されてよい。コントローラは、撮像システム利得が所定の範囲内にあることを自動的に保証するように構成されてよい。コントローラは、集束が所定の集束範囲内にあることを自動的に保証するように構成されてよい。コントローラは、撮像システムの1つまたは複数の光源を、1つまたは複数の選択された波長または波長範囲で光を発するように制御するように構成されてよい。コントローラは、画像品質に基づいて、1つまたは複数の波長または波長範囲を選択するように構成されてよい。コントローラは、毛細血管床の画像の品質に基づいて、撮像システムを作動させても作動させなくてもよい。コントローラは、撮像システムを作動させて、1つまたは複数の毛細血管において検出される光吸収ギャップ(OAG)の数に基づく時間の間、毛細血管床における1つまたは複数の毛細血管を含む画像を取得してよい。撮像サブシステムに通信可能に結合されるコントローラは、撮像サブシステムによってプラットフォームにおける手指移動を検出するように構成されてよい。

別の態様において、毛細血管床における1つまたは複数の毛細血管の画像を取得するための方法が特徴とされる。本方法は、人間被検者の身体部分を受け入れるステップと、再位置決め可能な視野で身体部分の少なくとも毛細血管床の画像を取得するステップと、視野を毛細血管床の異なる範囲に自動的に再位置決めするステップと、毛細血管床内の各視野において、毛細血管床における1つまたは複数の毛細血管の画像を取得するステップとを含む。

一実施形態において、本方法は、各上記範囲の画像を処理し、各上記範囲における1つまたは複数の高品質毛細血管の位置および信頼レベルを割り当てるステップを含んでよい。各視野からの情報は、繋ぎ合わされて、超視野にわたる毛細血管位置、毛細血管サイズ、および毛細血管存在の信頼レベルの分布を生成してよい。本方法は、上記の毛細血管位置および信頼レベルの分布を処理し、一組の高品質毛細血管の画像を記録するための最適視野の位置および/またはサイズを決定するステップを含んでよい。画像は、超視野にわたってコントローラによって繋ぎ合わされて単一画像を生成し、その単一画像において毛細血管位置、サイズ、および信頼レベルを検出してよい。超視野毛細血管分布プロットは、爪郭の中央下位置から取得されてよい。本方法は、撮像を所定の開始位置に自動的に校正するステップを含んでよい。本方法は、露光時間を自動的に調節するステップを含んでよい。本方法は、撮像システム利得を自動的に調節するステップを含んでよい。本方法は、焦点を自動的に調節するステップを含んでよい。本方法は、撮像が所望の速度であることを自動的に保証するステップを含んでよい。本方法は、少なくとも毛細血管床の照明が所定の照明範囲内にあることを自動的に保証するステップを含んでよい。本方法は、露光時間が所定の露光時間範囲内にあることを自動的に保証するステップを含んでよい。本方法は、撮像システム利得が所定の範囲内にあることを自動的に保証するステップを含んでよい。本方法は、集束が所定の集束範囲内にあることを自動的に保証し、次いで1つまたは複数の選択された波長または波長範囲で光を自動的に発するステップを含んでよい。本方法は、1つまたは複数の波長または波長範囲を選択することが、画像品質に基づいてよい。本方法は、毛細血管床における画像の品質に基づいて、撮像を作動させるまたは作動させないステップを含んでよい。本方法は、1つまたは複数の毛細血管において検出される光吸収ギャップの数に基づく時間の間、毛細血管床における1つまたは複数の毛細血管の画像を取得するステップを含んでよい。本方法は、撮像の間、手指の移動を検出するステップを含んでよい。

対象の発明は、しかしながら、他の実施形態において、全てのこれらの目的を達成する必要があるわけではなく、本明細書の請求項は、これらの目的を達成することが可能な構造または方法に限定されるべきでない。

他の目的、特徴および利点は、当業者には以下の好適な実施形態の説明および添付図面から想到されるであろう。

毛細血管床における1つまたは複数の毛細血管の画像を取得するための自動化システムの一例の主要部品を示す概略ブロック図である。 図1に示されるシステムの主要部品をさらに詳細に示す概略図である。 図1に示されるシステムの主要部品をさらに詳細に示す概略図である。 手指における毛細血管床の一例を示す図である。 走査ミラーに結合されるx軸モータおよびy軸モータに結合される、図1～図2Bの1つまたは複数に示されるコントローラの一例を示す図である。 毛細血管床の異なる範囲に再位置決めされる再位置決め可能な視野(FOV)の一例を示す図である。 コントローラによって繋ぎ合わされて、超FOVにわたる毛細血管位置、毛細血管サイズ、および毛細血管存在の信頼レベルの分布を生成する、2つのFOVからの情報の一例を示す図である。 超FOV、最適FOV、毛細血管位置サイズ、および信頼レベルの分布、ならびに解析されるべき最適FOV内の毛細血管の一例を示す図である。 超FOVにわたってコントローラによって繋ぎ合わされる複数FOVにおける毛細血管の一例を示す図である。 手指受けに手指が置かれ、画像が超FOVにわたってコントローラによって繋ぎ合わされて単一画像を生成し、単一画像において毛細血管位置、サイズ、および信頼レベルを検出する、図1～図8のうちの1つまたは複数に示されるシステムのプロトタイプの一例を示す図である。 毛細血管床における1つまたは複数の毛細血管の画像を取得するための方法の一例を示すフローチャートである。 図1～図10のうちの1つまたは複数に示されるシステムおよび方法のための自動化波長選択の一例を示す概略ブロック図である。 図1～図11のうちの1つまたは複数に示されるシステムおよび方法のための手指移動検出の一例を示すフローチャートである。 図1～図11のうちの1つまたは複数に示されるシステムおよび方法のための手指移動検出の一例を示すフローチャートである。

以下に開示される好適な実施形態を別にして、本発明は、他の実施形態が、および様々な仕方で実践されることまたは実施されることが可能である。そのため、本発明がその応用の際に以下の説明に記載されるまたは図面に例示される構造の詳細および部品の配置に限定されないことが理解されるべきである。たとえ一実施形態だけが本明細書に記載されるとしても、本明細書の請求項は、その実施形態に限定されるべきでない。その上、本明細書の請求項は、或る除外、制限または放棄を明らかにする明白かつ確証的な証拠がない限り限定的に読まれるべきでない。

図1に、毛細血管床における1つまたは複数の毛細血管の画像を取得するための自動化システム10の一例が図示される。システム10は、被検者の身体部分を受け入れるためのプラットフォーム12を含む。一例では、プラットフォーム12は、手指受け、例えばこの例ではエルゴノミック手置き16(以下にさらに詳細に述べられる)に開示される、図2Aおよび図2Bの手指受け14でよい。被検者の身体部分は、人間被検者の手指、足指、舌、口唇、歯肉または耳垂を含んでよい。図1は、プラットフォーム12へ挿入された手指18の上面図の一例を示す。図3は、毛細血管床36がシステム10によって自動的に撮像されることになる手指18の一例を図示する。

図1～図2Bのシステム10は、図示されるようにプラットフォーム12およびコントローラ22に結合される、焦点が調節可能な再位置決め可能な視野(FOV)を有する撮像サブシステム20も含む。撮像サブシステム20は、身体部分の少なくとも毛細血管床の画像を取得する。撮像サブシステム20は、図示されるように1つまたは複数の発光デバイス24、例えば発光ダイオード(LED)または同様の種類の発光デバイス、1つまたは複数の集束レンズ26、1つまたは複数の走査ミラー28、および光学窓30を好ましくは含む。

システム10は、撮像サブシステム20、1つまたは複数の集束レンズ26および1つまたは複数の走査ミラー28に通信可能に結合される、コントローラ22も含む。コントローラ22は、撮像サブシステム20のFOVを毛細血管床の異なる範囲に自動的に再位置決めする。図4は、各々好ましくは図示されるように走査ミラー28に結合されるX軸モータ32およびY軸モータ34に結合されるコントローラ22の一例を図示する。この例では、コントローラ22は、再位置決め可能なFOV28を、例えばFOV₁およびFOV₂によって図示されるように、毛細血管床の異なる範囲または位置に自動的に再位置決めする。図5は、手指18の、図3の毛細血管床36の異なる範囲に再位置決めされる再位置決め可能なFOV28の一例、例えばFOV₁-28およびFOV₂-28を図示する。毛細血管床36内の各再位置決め可能なFOV28において、図1および図2Aのコントローラ22は、撮像サブシステム20を作動させて毛細血管床36における1つまたは複数の毛細血管の画像を取得する。この例では、再位置決め可能なFOV28は、手指18の、図3の毛細血管床36の異なる範囲にコントローラ22によって好ましくは再位置決めされる。他の例では、再位置決め可能なFOV28は、人間被検者の足指、舌、口唇、歯肉または耳垂の毛細血管床の異なる範囲にコントローラ22によって再位置決めされてよい。

コントローラ22は、プロセッサ、1つもしくは複数のプロセッサ、特定用途向け集積回路(ASIC)、ファームウェア、ハードウェアおよび/もしくはソフトウェア(ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む)またはハードウェアおよびソフトウェア両方の組合せでよい。コントローラ22は、1つまたは複数のプロセッサによって実行されるように構成されるメモリに記憶される1つまたは複数のプログラムを好ましくは含む。コントローラ22の命令または動作を実施するためのプログラムのためのコンピュータプログラムコードは、オブジェクト指向プログラミング言語、例えばC++、スモールトーク、Java等、または「C」プログラミング言語、アセンブリ言語もしくは同様のプログラミング言語などの、従来の手続き型プログラミング言語を含むがこれに限定されない、1つまたは複数のプログラミング言語の任意の組合せで書かれてよい。

好ましくは、図1、図2Aおよび図4のコントローラ22は、毛細血管床の各範囲における画像を処理し、各範囲における1つまたは複数の高品質毛細血管の存在を示す位置および信頼レベルを割り当てる。本明細書に開示されるように、1つまたは複数の高品質毛細血管が1つまたは複数の所望の特徴の要件を好ましくは満たし、例えば、高品質毛細血管が1つまたは複数の光吸収ギャップ(OAG)を含み、撮像面に実質的に平行であり、白血球と同様の幅を有し、OAGの通過を許容するのに十分な長さを有し、高品質コントラストを有し、焦点が合い、十分に照明され、血流が好ましくは制限されない。そのため、本明細書で定義される高品質毛細血管は、解析のために好ましくは友好的であり、白血球数、および/または好中球減少分類、および/または任意の白血球の亜型および/または他の血液パラメータを含む正確な血液測定を生成する。

一設計において、上述した各FOVからの情報がコントローラ22によって好ましくは繋ぎ合わされて、超FOVにわたる毛細血管位置、毛細血管サイズ、および毛細血管存在の信頼レベルの分布を生成する。本明細書で定義されるように、超FOVは、撮像FOVが再位置決めされる幾何学的範囲である。

図6は、各FOV₁-28およびFOV_N-28からの情報がコントローラ22によって繋ぎ合わされて超FOV-40にわたる毛細血管位置、毛細血管サイズ、および毛細血管存在の信頼レベルの分布を生成する、FOV₁-28～FOV_N-28の一例を図示する。この例では、FOV₁-28に対する毛細血管位置、毛細血管サイズ、および毛細血管存在の信頼レベルの分布は、バウンディングボックス42、44および46に示されており、xはX座標を示し、yはY座標を示し、Sは毛細血管サイズ(幅および高さ)を示し、Cは高品質毛細血管の存在の信頼レベルを示す。同様に、FOV_N-28に関して、FOV_N-28に対する毛細血管位置、毛細血管サイズ、および毛細血管存在の信頼レベルの分布は、バウンディングボックス48、50、52および54に図示されており、xはX座標を示し、yはY座標を示し、Sは毛細血管サイズ(幅および高さ)を示し、Cは高品質毛細血管の存在の信頼レベルを示す。

図4および図6における例に図示されるように、FOV₁-28およびFOV_N-28からの情報は、コントローラ22によって好ましくは繋ぎ合わされて、超FOV40にわたる毛細血管位置、毛細血管サイズ、および毛細血管存在の信頼レベルの分布を生成する。

図1、図2Aおよび図4のコントローラ22は、上述した毛細血管位置、サイズ、および信頼レベルの分布を好ましくは処理し、一組の高品質毛細血管の画像またはビデオを記録するための最適視野の位置および/またはサイズを決定する。図7は、図4および図6を参照しつつ上述した超FOV40の一例、ならびにWBC数および/または好中球減少および/または白血球型および/または他の血液パラメータを決定するために解析されるべき高品質毛細血管62の一組の画像またはビデオを記録するための最適視野60の例を示す。図6を参照しつつ上述したバウンディングボックスにおける超FOV40にわたる毛細血管位置、毛細血管サイズ、および毛細血管存在の信頼レベルの分布も、図7の64に概略的に示される。

一例では、一組の高品質毛細血管62の画像またはビデオを記録するための、図7の最適FOV60は、最適FOV60のx-y座標ならびに最適FOV60の幅および高さ(x_opt、y_opt、w_opt、h_opt)を計算することによって決定されてよい。x_optおよびy_optを決定するために、x_targetおよびy_targetが決定され、ここでx_targetは、検出された毛細血管の、それらの信頼レベルによって加重される、x座標の加重平均であり、y_targetは、検出された毛細血管のy座標の加重95%パーセンタイルであり、加重は各対応する毛細血管の信頼度である。次いで、x_optはx_targetに等しく、y_optはy_target+0.25*h_FOVに等しい。この例では、w_optはw_F0Vに等しく、h_optはh_fovに等しく、ここでw_F0Vおよびh_FOVは撮像システムの固定視野の幅および高さである。

一設計において、画像が超FOVにわたって、図1、図2Aおよび図4のコントローラ22によって繋ぎ合わされて単一画像を生成してよく、コントローラ22は、単一画像において毛細血管位置、サイズ、および信頼レベルを好ましくは検出する。

図8は、図示されるように超FOV-80にわたってコントローラ22によって繋ぎ合わされる、FOV₁-28に対する1つまたは複数の毛細血管70の画像の描写およびFOV_N-28に対する1つまたは複数の毛細血管72の画像の描写の一例を図示する。コントローラ22は、単一画像において毛細血管位置、サイズ、および信頼レベルを好ましくは検出する。最適FOVは、1つまたは複数の図1～図7を参照しつつ上述したように決定される。

図9は、ユーザがプラットフォーム12の手指受け14に手指を置き、画像が超FOV80にわたって、図1、図2Aおよび図4のコントローラ22によって繋ぎ合わされて単一画像82を生成し、コントローラ22が単一画像において毛細血管位置、サイズ、および信頼レベルを好ましくは検出する、システム10のプロトタイプの一例を示す。最適FOVの一例が84に示される。

一例では、図1～図9の1つまたは複数を参照しつつ上述した毛細血管分布プロットの超FOVは、例えば、図5の100に概略的に示される、爪郭の中央位置から取得されてよい。

図2Aおよび図2Bは、エルゴノミック手置き16として構成されるシステム10のプロトタイプの例を図示する。システム10は、図示されるように人間被検者の手指または、被検者の手指、足指、舌、口唇、歯肉もしくは耳垂の1つを含む、被検者の他の身体部分を受け入れるための中心に位置し下方へ向けられた取り外し可能な手指受けまたはチューブ14を持つ凸状手支持体112を含む基部110を好ましくは含む。システム10は、使い捨て手指受けまたはチューブインサート14の上に上方へ延び、図2Bの表示画面114において終端する傾斜部118も好ましくは含む。傾斜部118は、図1～図2Bの1つまたは複数に図示される、撮像サブシステム20も好ましくは含む。この例では、基部110は、コントローラ22、図2Bの電源基板130、および入出力基板132も好ましくは含む。

一例では、凸状手支持体112は、基部110から上方へ傾斜し、基部110と傾斜部118との間の交差部120まで下方へ延びる。一例では、交差部は、図示されるように丸みをつけられる。一例では、凸状手支持体112は、様々な手のサイズに適合するために取り替え可能なパッドを含んでよい。少なくとも図2Aおよび図2Bに図示される手指受け14の追加の詳細は、本発明者らの1人による、特許文献３に開示されており、同特許が参照により本明細書に組み込まれる。

撮像サブシステム20は、取外し手指受けまたはチューブインサート14における手指の毛細血管床の1つまたは複数の高品質毛細血管の画像および/またはビデオを好ましくは取得および処理して、白血球(WBC)数および/または好中球減少分類および/またはWBC型および/または他の血液パラメータを含む血液測定を判定する。

毛細血管床における1つまたは複数の毛細血管の画像を取得するための方法の一例は、人間被検者の身体部分を受け入れる、図10のステップ90を含む。本方法は、再位置決め可能な視野FOVで身体部分の少なくとも毛細血管床の画像を取得する、ステップ92も含む。本方法は、FOVを毛細血管床の異なる範囲に自動的に再位置決めする、ステップ94も含む。本方法は、毛細血管床内の各FOVにおいて、毛細血管床における1つまたは複数の毛細血管の画像を取得するステップも含む。

一設計において、図1、図2Aおよび図4のコントローラ22は、撮像サブシステム20を所定の開始位置に設定することによって撮像サブシステム20を好ましくは自動的に校正する。コントローラ22は、撮像サブシステム20の露光時間も自動的に調節してよく、撮像サブシステム20の焦点を自動的に調節してよく、かつ/または撮像サブシステム20が所望の速度、例えば、フレーム毎秒で動作していると保証してよい。コントローラ22は、1つもしくは複数の毛細血管床の照明が所定の照明範囲内にあることを自動的に保証し、露光時間が所定の露光時間内にあることを自動的に保証し、かつ/または集束が所定の集束範囲内にあることを自動的に保証してもよい。コントローラ22は、撮像サブシステム20の、図1の1つまたは複数の光源24も1つまたは複数の選択された波長または波長範囲で光を発するように好ましくは制御する。好ましくは、コントローラ22は、画像品質に基づいて1つまたは複数の波長または波長範囲を選択する。

図1～図10の1つまたは複数を参照しつつ上述したシステム10およびその方法は、波長選択が好ましくは測定ごとベースで撮像品質のための最適波長を選択するのに備えたソフトウェアまたはコンピュータコードを好ましくは含む。波長選択は、各測定の前のセットアップ段階の間に好ましくは決定される。波長選択は、各利用可能な波長を使用して撮像品質メトリックを評価することによって最適波長を好ましくは決定する。メトリック値がより大きな波長が、そこで選択される。

波長選択は、とりわけフィッツパトリックスキンフォトタイプスケールにわたる色素沈着レベルおよび、そばかすなどの局所色素沈着を含む、広範囲のスキン特性にわたる取得成功を好ましくは最大化する。システム10による自動波長選択手順がなければ、波長選択は、訓練された技術者によって手動で行われる必要があるであろう。コストを最小化すること、および患者にとってもケアチームにとってもシステム10の使い易さを最大化することが重要な目的である。

一例では、コントローラ22は、適切な波長を自動的に選択するように好ましくは構成される。そのような自動化手順は、正しい方法論が好ましくたどられることを追加的に保証する。一例では、コントローラ22によって行われる波長選択は、スペクトル成分が近似範囲の照明、例えば約540～580nm照明(波長範囲1)を使用してセットアップ手順を実行することを好ましくは含む。最終対象FOVにおいて、自動露光および自動利得が安定した後に、波長範囲1を使用して1つのフレームが取り込まれる、図11のステップ100。照明が近似範囲、例えば約405～430nm照明(波長範囲2)に好ましくは切り替えられる。自動露光および自動利得が安定した後に、波長範囲2を使用して1つのフレームが取り込まれる。各フレームにおいて、物体検出ルーチンを使用して毛細血管が検出されて、毛細血管を識別し、毛細血管の周りにバウンディングボックスを作成し、毛細血管信頼値を属性とする、ステップ102。毛細血管バウンディングボックスによって識別される画像領域にコントラストアルゴリズムを実行することによって、所与の分類信頼閾値を超える毛細血管が次いで撮像コントラストのために評価される。毛細血管信頼度および毛細血管コントラストの積をとることによって、各毛細血管に対する単一メトリックが作られる。毛細血管スコアの合計をとることによって、次いで各波長のFOVに対する単一スコアが好ましくはとられる、ステップ104。最高のメトリック値を有する範囲が識別され、関連付けられた照明体制に切り替えられる、ステップ106。自動露光および自動利得が安定した後に、セットアップ手順を終える。図11を参照されたい。

コントローラ22は、毛細血管床における画像の品質に基づいて撮像サブシステム20を作動させても作動させなくてもよい。コントローラ22は、撮像サブシステム20を作動させて、1つまたは複数の毛細血管において検出されるOAGの数に基づく時間の間、毛細血管床における1つまたは複数の毛細血管の画像を取得してよい。

システム10のユーザは、測定される間、図2A～図2Bの手指受け14に自分の手指をじっと保つ必要がある。一部のユーザは、この命令に従うことに難しさを感じ得るため、早期に自分の手指を取り出すか測定中に手指受け14において自分の手指を動かすかし得る。手指移動が過剰であれば、システム10によって行われる解析は最適に及ばなくなり得るので、ユーザがいかなる動きもなく測定を繰り返すことが推奨される。

この問題に対処するために、撮像システム20に通信可能に結合されるコントローラ22は、撮像サブシステム20を使用して手指受け14内の手指の移動を好ましくは検出する。コントローラ22は、問題となる手指移動を検出することが可能な、図1の手指移動検出器モジュール150として構成されるソフトウェアまたはコンピュータコードを好ましくは含む。あらゆる測定の終了時に手指移動検出が好ましくは使用されて、過剰な手指移動のため前測定が繰り返される必要があるかどうかを判定する。手指移動検出器モジュール150は、測定からのビデオフレームのペア間の移動を評価することによって好ましくは動作する。測定された移動が許容閾値を超えればエラーが発せられる。

一例の手指移動検出器モジュール150は、1)測定ビデオにおける全ての連続したビデオフレーム間の高周波移動を推定するステップ、2)測定ビデオにおける1秒間離れたビデオフレーム間の低周波移動を推定するステップ、3)いずれかの移動推定量が閾値を超えればエラーを発するステップ、および4)ロビンソンの動き推定アルゴリズムを使用して移動を推定するステップを含む。例えば、参照により本明細書に組み込まれる、非特許文献１を参照されたい。図12を参照されたい。

本発明の特定の特徴が一部の図面に図示され他の図面には図示されないが、これは、本発明に従って各特徴がその他の特徴のいずれかまたは全てと組み合わされ得るため、単に便宜上のものである。本明細書で使用される単語「含む」、「備える」、「有する」および「持つ」は、広くかつ包括的に解釈されるべきであり、いかなる物理的相互接続にも限定されない。その上、対象の出願に開示されるいかなる実施形態も、唯一の可能な実施形態としてとられるべきでない。他の実施形態が当業者に想到されるであろうが、以下の請求項の範囲内である。

加えて、本特許のための特許出願の審査過程中に提出されるいかなる補正も、提出時の出願に提示されるいずれの請求項要素の放棄でもなく、全ての可能な均等物を文字通り包含するであろう請求項を立案するのを当業者に合理的には期待できず、多くの均等物が補正の時点では予見不可能であり、かつ放棄されるべきこと(あるとすれば)の公平な解釈を越えるものであり、補正の基礎となる理論的根拠は多くの均等物に僅かな関係しか持ち得ず、かつ/または補正されるいずれかの請求項要素の或る実体のない代替物を記載するのを出願人に期待できない多くの他の理由がある。

10 自動化システム
12 プラットフォーム
14 手指受け
16 手置き
18 手指
20 撮像サブシステム
22 コントローラ
24 発光デバイス
26 集束レンズ
28 走査ミラー
28 再位置決め可能なFOV
30 光学窓
32 X軸モータ
34 Y軸モータ
36 毛細血管床
40 超FOV
60 最適FOV
70 毛細血管
72 毛細血管
80 超FOV
82 単一画像
84 最適FOV
100 爪郭
110 基部
112 凸状手支持体
114 表示画面
118 傾斜部
120 交差部
130 電源基板
132 入出力基板
150 手指移動検出器モジュール

Claims (19)

1. 毛細血管床における１つまたは複数の毛細血管の画像を取得するための自動化システムであって、
   被検者の身体部分を受け入れるためのプラットフォームと、
   再位置決め可能な視野を有する撮像サブシステムであって、前記身体部分の少なくとも毛細血管床の画像を取得するために前記プラットフォームに結合された撮像サブシステムと、
   コントローラであって、
   前記撮像サブシステムの視野を前記毛細血管床の異なる範囲に自動的に再位置決めするために、かつ、
   前記毛細血管床内の各視野において、前記撮像サブシステムを作動させて、前記毛細血管床における１つまたは複数の毛細血管の画像を取得するために、かつ、
   各範囲の前記画像を処理し、前記各範囲における１つまたは複数の高品質毛細血管の位置および信頼度を割り当てるために、
   前記撮像サブシステムに通信可能に結合されており、
   各視野からの情報は、前記コントローラによって繋ぎ合わされて、超視野にわたる毛細血管位置、毛細血管サイズ、および毛細血管存在の信頼レベルの分布を生成する、コントローラと、
   を備える、自動化システム。
2. 前記コントローラは、前記毛細血管位置の分布および前記信頼レベルの分布を処理し、組の高品質毛細血管の画像またはビデオを記録するための最適視野の位置および／またはサイズを決定するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
3. 前記画像は、超視野にわたって前記コントローラによって繋ぎ合わされて単一画像を生成し、前記コントローラは、その単一画像において毛細血管位置、サイズ、および信頼レベルを検出する、請求項１に記載のシステム。
4. 超視野毛細血管分布プロットの位置は、爪郭の中央下位置から取得される、請求項２に記載のシステム。
5. 前記コントローラは、
   前記撮像サブシステムを所定の開始位置に設定することによって前記撮像サブシステムを校正する、
   前記撮像サブシステムの露光時間を自動的に調節する、
   前記撮像サブシステムの利得を自動的に調節する、
   前記撮像サブシステムの焦点を自動的に調節する、
   前記撮像サブシステムが所望の速度で動作していることを自動的に保証する、
   少なくとも毛細血管床の照明が所定の照明範囲内にあることを自動的に保証する、
   前記露光時間が所定の露光時間範囲内にあることを自動的に保証する、
   撮像システム利得が所定の範囲内にあることを自動的に保証する、または、
   集束が所定の集束範囲内にあることを自動的に保証する、
   のうちの少なくとも１つを自動的に処理するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
6. 前記コントローラは、撮像システムの１つまたは複数の光源を、１つまたは複数の選択された波長または波長範囲で光を発するように制御するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
7. 前記コントローラは、画像の品質に基づいて、１つまたは複数の波長または波長範囲を選択するように構成されている、請求項６に記載のシステム。
8. 前記コントローラは、撮像システムを作動させて、１つまたは複数の毛細血管において検出される光吸収ギャップ（ＯＡＧ）の数に基づく時間の間、前記毛細血管床における１つまたは複数の毛細血管を含む画像を取得する、請求項１に記載のシステム。
9. 前記撮像サブシステムに通信可能に結合されたコントローラは、前記撮像サブシステムによって前記プラットフォームにおける手指の移動を検出するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
10. 毛細血管床における１つまたは複数の毛細血管の画像を取得するための方法であって、
    人間被検者の身体部分を受け入れるステップと、
    再位置決め可能な視野で前記身体部分の少なくとも毛細血管床の画像を取得するステップと、
    前記視野を前記毛細血管床の異なる範囲に自動的に再位置決めするステップと、
    前記毛細血管床内の各視野において、前記毛細血管床における１つまたは複数の毛細血管の画像を取得するステップと、
    各範囲の前記画像を処理し、前記各範囲における１つまたは複数の高品質毛細血管の位置および信頼度を割り当てるステップと、
    を含み、
    各視野からの情報は、繋ぎ合わされて、超視野にわたる毛細血管位置、毛細血管サイズ、および毛細血管存在の信頼レベルの分布を生成する、方法。
11. 各範囲の前記画像を処理し、前記各範囲における１つまたは複数の高品質毛細血管の位置および信頼レベルを割り当てるステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
12. 各視野からの情報が繋ぎ合わされて、超視野にわたる毛細血管位置、毛細血管サイズ、および毛細血管存在の信頼レベルの分布を生成する、請求項１１に記載の方法。
13. 前記毛細血管位置の分布および前記信頼レベルの分布を処理し、組の高品質毛細血管の画像を記録するための最適視野の位置および／またはサイズを決定するステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
14. コントローラによって画像が超視野にわたって繋ぎ合わされて、単一画像を生成するとともに、その単一画像において毛細血管位置、サイズ、および信頼レベルを検出する、請求項１０に記載の方法。
15. 超視野毛細血管分布プロットは、爪郭の中央下位置から取得される、請求項１０に記載の方法。
16. 画像を所定の開始位置に自動的に校正するステップ、
    露光時間を自動的に調節するステップ、
    撮像システム利得を自動的に調節するステップ、
    焦点を自動的に調節するステップ、
    撮像が所望の速度であることを自動的に保証するステップ、
    少なくとも前記毛細血管床の照明が所定の照明範囲内にあることを自動的に保証するステップ、
    露光時間が所定の露光時間範囲内にあることを自動的に保証するステップ、
    撮像システム利得が所定の範囲内にあることを自動的に保証するステップ、または、
    集束が所定の集束範囲内にあることを自動的に保証し、次いで１つまたは複数の選択された波長または波長範囲で光を自動的に発するステップ、
    のうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
17. 前記１つまたは複数の波長または波長範囲を選択することは、画像の品質に基づく、請求項１６に記載の方法。
18. 前記１つまたは複数の毛細血管において検出される光吸収ギャップの数に基づく時間の間、前記毛細血管床における１つまたは複数の毛細血管の画像を取得するステップを含む、請求項１０に記載の方法。
19. 撮像の間、手指の移動を検出するステップを含む、請求項１０に記載の方法。