KR20160089355A - 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 디바이스 - Google Patents
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Abstract
육안으로 볼 수 있는 영역들과 연관된 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 디바이스에는, a) 검사될 생물학적 구조체에 의해 선택적으로 흡수되도록 구성된, 적외광에 의해 검사될 영역을 가시광 필드 내에 대역을 가진 광으로 조명하는 수단, b) 카메라에 대한 입구에서의 광을, 적외선 필드에 관한 스펙트럼 대역을 가진 광빔과 가시광 필드에서 스펙트럼 대역을 가진 광빔으로 분할하는 수단, c) 두 이미지(적외선 필드에 관한 분할된 광빔의 정보 컨텐츠에 관한 이미지와 가시광 필드에서 광빔의 정보 기여도에 관한 이미지)를 획득하는 수단, d) 검사될 숨겨진 구조의 형상을 중첩시킨 상태에서 가시광에서와 같이 검사될 영역을 보여주는 단일 이미지를 생성하도록 두 이미지를 중첩하는 수단, 및 e) 상기 단일 이미지를 뷰잉하기 위한 뷰어가 제공된다.
Description
본 발명은 인체에 존재하는 생물학적 구조체의 진단적 또는 조작적 연구의 분야에 관한 것이고, 더욱 구체적으로는, 바람직하지만 배타적이지는 않게, 숨겨진(hidden) 생물학적 구조체, 예컨대, 표면 혈관 등과 같은 관심 대상의 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 디바이스에 관한 것이다. 본 발명은 또한 예를 들어 이 디바이스에 의해 구현되는 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 방법에 관한 것이다.
공지된 바와 같이, 이미지(사진 등과 같은 고정된 것, 또는 비디오, 즉, 일련의 "프레임")는 뷰잉(즉, 보기)(viewing) 중에 있는 장면의 대상체들 상에 공급원으로부터 유입되는 광(즉, 전자기 방사선)의 작용의 결과이며, 이 방법에서 이들 대상체로부터의 광은 인간 눈일 수 있는 이미지 획득 센서, 광학 센서 등을 향하여 "되돌아온다". 즉, 그의 파장(또는 더욱 가능하게는, 파장의 스펙트럼 대역, 실제로, 이것은 항상 방출되며, 매우 좁은 대역의 방사선에 대해서도 그들의 파장의 약간의 가변성을 갖는 전자기파의 빔임)의, 공급원에 의해 방출된 전자기파의 물리적 특징에, 그리고 전자기파(더욱 명백하게는, 전자기파의 대역)가 충돌하는 실제 장면(장면을 "점유"하거나 또는 "형성"하는 실제 구조체)이 파와 "상호작용"하는 방식 및 센서가 실제 장면으로부터 유입되는 전자기파(일반적으로 이 장면과 상호작용함에 따라서, 장면에 의해 보내진 것들에 관하여 변화됨)를 수광하는 결과적인 방법(파장, 강도, 경사 등)에 따르면, 센서에 의해 공급되는 이미지는 상이한 정보 기여도(information contribution)로 공급될 것이고, 즉, 이미지를 보는 사람에게 상이한 정보를 부여할 것이다. 예를 들어, 주어진 장면이 가시광 내의 스펙트럼 대역을 가진 광으로만 조명되고, 그 장면이 가시광 및 적외광에 대해 민감한 센서에 의해 뷰잉된다면, 센서에 의해 생성된 이미지는 가시적인 것에 관련될 것이고, 그 이미지와 연관된 관련 정보 컨텐츠는 그 이미지 내에서 보여지고 가시광 대역과 상관이 있는 것에 관련될 것이다. 대신에, 동일한 장면이 적외선 내에만 스펙트럼 대역을 가진 광으로만 조명된다면, 동일한 센서에 의해 생성된 이미지는 가시광 내의 것에 관하여 상이할 것이며, 그리고 이미지와 연관된 관련 정보 컨텐츠는 이전의 정보 컨텐츠와는 상이할 것이다.
정보 기여도란 용어는 센서가 충돌하는 되돌아오는 광빔의 스펙트럼 대역에 관하여 이미지 내에서 보여지는 것과 연관된 모든 것으로서 의도되며; 예를 들어, 가시광의 경우에, 공간, 형상 색 등에 관한 기여도가 존재할 수 있는 한편, 적외선의 경우에, 장면 및 형상에 관한 정보는 존재할 수 있지만, 예를 들어, (적외 방사선의 보다 큰 침투력으로 인해) 육안으로 볼 수 없는 "구조체"에 관한 것과 또한 방출된 방사선의 강도에 의거한 구조체의 온도에 관한 정보는 그렇지 않다. 일반적으로, 각 신체 및 물질은 흡수 스펙트럼, 즉, 백색광이 특정 물질과 이들 파장의 상호작용으로 인해 더 적은 강도로 반사되는 주파수의 창을 지닌다. 이것은, 샘플에 의해 산란된 광이 구성 물질에 의한 조명으로서 이용되는 광의 흡수로 인해 조명 후 크게 감쇠되는 대역을 강조하는 샘플을 형성하는 물질에 대한 정보를 얻을 수 있는 모든 분광 기기의 기저를 이루는 물리적 원리이다.
상이한 물질은 자외선 내, 가시광 내, 또는 적외선의 임의의 부분 내에 흡수 스펙트럼을 가진다. 이 때문에, 상이한 광학 대역에 대응하는 수개의 이미지를 갖는 것은 조성이 다른 것과는 상이한 장면을 형성하는 상이한 구조에 관한 정보를 얻는 것을 가능하게 한다.
이 원리에 따르면, 정맥 조직과 상호작용하는 임의의 경우에 또는 혈액 샘플을 채취하기 용이하게 하기 위하여 표면 혈관의 비침습적 검출 디바이스는, 본질적으로 3가지 작동 원리, 즉, 혈액이 공급되지 않는 조직에 의한 NIR(근적외선) 필드(field) 내의 파장 또는 스펙트럼 대역을 가진 광의 반사, 가시광에 의한 투조(transillumination), 및 NIR 광에 의한 투조에 기초한다.
NIR 광을 이용하는 투조 디바이스는 수신기에 관하여 횡방향으로 NIR 광빔을 투사한다. 이들 디바이스는 검사될 조직과 접촉하여 디바이스 상에 위치된 디스플레이 상에 기저의 정맥을 나타내도록 동작한다. 적색 레이저빔은 어디에 주입할지를 의사에게 지시하기 위하여 디바이스의 측면으로부터 방출된다. 이 지점은 디스플레이 상에 보이지는 않지만 스크린으로부터 나가는 지점에서 정맥의 방향에 기초하여 추정된다. 작동 관점으로부터, 뷰잉이 특히 상세히 기술되는 것으로 보이지만, 이 디바이스는 환자와 접촉하고 있어, 후속의 이용을 위하여 연속하여 멸균되어야 하거나, 교체 가능한 보호가 적용되어야 하므로 사용하기 곤란하다. 게다가, 사지의, 결과적으로 정맥의 제한된 크기로 인해, 소아과 이용이 특히 곤란하다.
NIR 반사 디바이스는 대신에 일반적으로 반사된 NIR 광을 이용하고 가시광을 통해서 분석 중인 대상체(환자)의 표면 상에 숨겨진 구조체를 투영하는 방법을 활용하여 매립된 구조체를 검출한다. 실제로, 숨겨진 구조체들은 NIR 광을 이용해서 주사되고, 그들의 형태는 이어서 이들을 감추는 표면, 예를 들어, 환자의 피부 상에 디스플레이에 의해 투영된다.
환자의 관점으로부터, 환자의 피부 표면에 의해 숨겨진 생물학적 구조체를 검출하는 문제를 다루는 각종 특허가 있다.
예를 들어, US4817622에서, 신체의 일부, 전형적으로 팔꿈치의 내측은 적외선 광원으로 조명된다. 비디오 이미지를 생성하는 캠코더(캠코더 바로 위쪽에 위치된 모니터는 이 캠코더와 연관됨)가 피부를 관찰하기 위하여 이용된다. 캠코더는 적외 방사선에 민감하다. 이미지는 적외광을 흡수하는 부분, 예컨대, 보다 큰 정도로 조명되는 신체의 부분들에 관하여 정맥만을 보여준다. 또한 신호를 증폭시키고 적외선 이미지의 콘트라스트를 증가시키기 위한 회로가 있다. 이 해법은, 단지 정맥 구조가 보여지는 것을 허용하고, 그 정맥 구조가 외표면에 관하여 위치되는 것을 조작자가 이해하는 것을 도울 수 없으므로 제한된다.
US6032070은 주위 조직에 관하여 높은 콘트라스트의 혈관 등과 같은 해부학적 구조를 뷰잉하기 위한 방법 및 시스템을 기술한다. 이 시스템은 헬멧에서 적외 이미지를 조명하고 수신하기 위한 시스템의 통합을 제공한다. 이 시스템에는 증대된 콘스라스트를 가진 구조의 해부학적 이미지를 공급하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다.
본 발명의 목적은, 조작자에 대해서 그의 사용을 용이하게 하여 관심 대상 생물학적 구조체를 볼 때 "증강 현실"(augmented reality)을 느끼게 하는, 예컨대, 바람직하지만 배타적이지는 않게, 표면 혈관과 같은 관심 대상의 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 디바이스를 제조하는데 있다.
본 발명의 다른 중요한 목적은, 사용 동안 디바이스와 환자 사이에 최소 접촉으로 저감시키는, 관심 대상의 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 디바이스를 제조하는데 있다.
본 발명의 또 다른 중요한 목적은 환자의 임의의 부분에 용이하게 이용될 수 있는 관심 대상의 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 디바이스를 제조하는데 있다.
이하에서 더욱 명백하게 될 이들 및 기타 목적은, 첨부된 청구항 제1항에 나타낸 바와 같이, 예컨대, 바람직하지만 배타적이지는 않게, 표면 혈관과 같은 숨겨진 생물학적 구조체 등의 관심 대상의 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 디바이스에 의해 달성된다.
제1 양상에 따르면, 본 발명은 육안으로 볼 수 있는 영역들과 연관된, 바람직하게는 숨겨진 유형의 관심 대상의 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 디바이스에 관한 것으로, 해당 디바이스는,
- 상기 생물학적 구조체의 적어도 공간 내 위치 및 형상 중에서 상기 생물학적 구조체의 적어도 특정 파라미터를 검출하기 위하여, 특정 숨겨진 생물학적 구조체의 흡수 및/또는 반사 및/또는 다른 전형적인 상호작용이, 미리 결정된 방식으로, 시행되는 스펙트럼 대역 내에 포함되는 스펙트럼 대역들을 가진 하나 이상의 제1 광빔에 의해서 검사될 영역(area to be investigated)을 조명하도록 구성된 적어도 하나의 광원,
- 상기 적어도 하나의 광원에 의한 조명 후, 상기 검사될 영역으로 유입되는 하나 이상의 광 방사선과 연관된 이미지들, 그리고 특히 연관된 적어도 2개 그룹의 정보 기여도가 있는 이미지들을 획득하도록 구성된, 상기 검사될 영역에서 지향된 시계(field of view)를 가진 이미지 획득 유닛으로서, 상기 적어도 2개 그룹의 정보 기여도가,
o 적어도 숨겨진 생물학적 구조체에 관한 정보 기여도들, 즉, 광 방사선이 주위의 생물학적 조직 및/또는 구조체와는 적어도 부분적으로 다른 방식으로 상기 관심 대상 생물학적 구조체에 의해 산란, 반사 또는 흡수될 수 있도록, 그리고 상기 이미지들이 상기 관심 대상 생물학적 구조체를 표시할 수 있도록, 필드에 대응하는 스펙트럼 대역을 가진 적어도 하나의 제1 광 방사선과 연관된 정보 기여도들의 제1 그룹, 및
o 상기 이미지 획득 유닛의 시계에 존재하는, 상기 검사될 관심 대상 생물학적 구조체에 관하여 상기 제1 광 방사선과는 달리 상호작용하는 또 다른 또는 다른 생물학적 구조체에 관한, 상기 정보 기여도들의 제1 그룹과는 적어도 부분적으로 다른 정보 기여도들의 제2 그룹을 포함하는, 상기 이미지 획득 유닛,
- 전자 수단으로서,
o 관심 대상 생물학적 구조체에 관한 적어도 상기 정보 기여도들의 제1 그룹을 처리하고, 그리고
o 관심 대상 생물학적 구조체에 관한 상기 제 1그룹의 처리된 정보 기여도들과 상기 이미지 획득 유닛의 시계에서 상기 또 다른 또는 따른 생물학적 구조체에 관한 상기 제2 그룹의 선택적으로 또한 처리된 정보 기여도들을 적어도 하나의 이미지에 조합하도록 구성된, 상기 전자 수단, 및
- 적어도 하나의 뷰어(viewer)로서, 상기 디바이스가 상기 검사될 영역으로 떨어져 있는 상태에서 상기 적어도 하나의 뷰어를 관찰하고 있는 상기 디바이스의 사용자가 동일한 시계 내에 존재하는 상기 또 다른 또는 다른 생물학적 구조체의 이미지와 조합된 상기 관심 대상 생물학적 구조체의 적어도 하나의 처리된 이미지를 연속해서 볼 수 있게끔, 적어도 상기 이미지의 뷰잉을 허용하도록 구성된, 상기 적어도 하나의 뷰어를 포함한다.
조직의 "전형적인 상호작용"이란 용어는, 주위 조직으로부터 검사가 실시된 특정 조직의 거동을 구별할 수 있거나, 또는 발달 및/또는 노화 및/또는 기타 생물학적, 해부학적 그리고 병리학적 인자들의 상태를 구성하거나 이에 관련된 정보를 제공할 수 있는 흡수, 반사, 산란 중에서 모든 가능한 공지된 주된 광학적 상호작용에 관한 것이다. 전형적인 상호작용 가운데, 인광과 형광 및 유사한 그리고/또는 이들의 조합 중에서 주어진 전자기 방사선의 흡수에 기인하는 기타 특정 상호작용을 포함하는 것도 가능하다. 이들 경우에도, 상기 언급된 파라미터에 연관된, 단지 부분적으로 균일할 수 있고/있거나 숨겨질 수 있고/있거나 그를 둘러쌀 수 있는 다른 주위 조직에 관하여 특정 방식으로 조사가 시행된 조직의 상태에 연관된 정보를 얻는 것이 가능하다.
생물학적 구조체란 용어는, 예를 들어, 인체의 임의의 세포 형태로서 의도된다. 예를 들어, 상피(epidermis)는, 생물학적 구조체로서, 단지 종양 세포의 그룹으로서 간주되지만, 정의된 "구조체"가 본 발명에서 생물학적 구조체로서 간주되지 않을 수도 있다. 따라서, 이 용어는 인체의 명확하게 정의된 구조로서, 또한 더욱 일반적으로는, 생물학적 활성을 특징으로 하는 부분으로서 의도될 수 있다.
이하, "숨겨진" 생물학적 구조체 또는 "숨겨진" 구조체는 통상의 육안 검사 동안 완전히 또는 부분적으로 보이지 않는 조직 또는 조직들의 임의의 조합 등과 같이, 임의의 생물학적 구조체로서 의도된다. 특히, 이것은 다른 조직 밑에 있으므로, 또는 그의 크기가 육안에 의한 검출에 적합하지 않기 때문에 완전히 보이지 않을 수도 있다. 예를 들어, 숨겨진 구조체는 적어도 내피, 내피하 결합 조직, 혈관 평활근 및 혈액으로 구성된 정맥 혈관을 생성하는 조직들의 조립체를 지칭한다. 이 구조체는, 표면 혈관을 제외하고, 상피의 조직에 의해 흔히 거의 완전히 숨겨진다. 이런 유형의 구조가 그 위에 있는 조직에 관하여 깊어질수록, 가시광이 이들 외부 조직을 침투할 수 없으므로 더 많이 숨겨진다. 다른 생물학적 구조체는, 그들의 모든 부분이 시각적 분석이 실시되는 것은 아니므로, 부분적으로 숨겨진다. 예를 들어, 궤양 등과 같은 일부 피부 질환에 대해서, 통상의 시각적 분석은 단지 외부층 상에 수행될 수 있지만, 최내층에 관한 임의의 정보를 얻는 것은 가능하지 않고, 그들의 속성(동맥 또는 정맥)이 검출되지 않을 수 있다. 게다가, 최외 부분에서도, 시각적 분석을 통해 일련의 생리학적 및 병리학적 파라미터를 검출하는 것이 가능하지 않은데, 그 이유는 이들은 가시광의 반응과 상관되지 않고, 오로지 다른 유형의 방사선과 상관이 있기 때문이다. 또한, 피부의 악성 신생물(흑생종) 등과 같은 기타 구조체는, 시각적 검사를 통해서 완전히 검출되지 않을 수 있는데, 이들은 모두 최내층이 가시광에 의해서 접근 가능하지 않지만, 또한 그의 현미경 하위구조의 일부(해부학적-병리학적 수준에서 특성 규명됨)가 육안에 의해 검출될 수 없기 때문이다. 나아가서는, 이러한 유형의 종래 분석에 있어서, 혈관신생의 정도, 침투 정도, 그리고 진단과 임의의 치유적 및 수술적 개입의 계획을 크게 돕는 기타 인자가 검출될 수 없다.
본 발명은, 반드시 "완전히 숨겨진"것이 아닐 수도 있는 "관심 대상"으로 정의된 생물학적 구조체, 즉, 가시광에 의한 조명을 통한 간단한 검사가 모든 목적으로 하는 정보의 검출을 허용하지 않는 구조에 관한 것이다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 정보 기여도들의 제2 그룹 중의 정보 기여도들은, 상기 제2 그룹의 정보 기여도들을 포함하는 이미지들이 상기 검사될 영역의 표면 윤곽 및/또는 다른 표면 요소들을 나타낼 수 있게끔, 예컨대, 검사될 영역의 공간 내 위치 및 외부 형상을 규정하도록 검사될 영역의 윤곽 및/또는 표면 요소들에 관련될 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 바람직하게는 상기 디바이스의 전자 수단은 관심 대상 생물학적 구조체에 관한 적어도 상기 정보 기여도들의 제1 그룹을 처리하도록 구성되고, 이 구체적인 경우에, 이것은 상기 관심 대상 생물학적 구조체의 형상에 관한 부분을 증가/강조하도록 프로그래밍되며; 바람직하게는 상기 제1 및 제2 그룹의 상기 정보 기여도들을 포함하는 상기 이미지들의 획득, 처리 및 조합은 실시간에 일어난다.
바람직한 실시형태에 따르면, 본 발명에 따른 디바이스는, 상기 적어도 하나의 광원에 의한 조명 후 상기 검사될 영역으로 유입되는, 산란된 그리고/또는 반사된 광빔을 적어도 2개의 개별의 광 방사선(각각 광 방사선이 하나 이상의 주위 생물학적 구조체와는 적어도 부분적으로 상이한 방식으로 관심 대상 생물학적 구조체에 의해 산란, 반사 또는 흡수될 수 있도록 하는 필드에 대응하는 제1 스펙트럼 대역을 가진 적어도 하나의 제1 광 방사선과, 상기 제1 광 방사선에 관하여 적어도 부분적으로 상이한 방식으로 상기 관심 대상 생물학적 구조체에 의해 산란, 반사 또는 흡수될 수 있는, 상기 제1 스펙트럼 대역과는 적어도 부분적으로 상이한 제2 스펙트럼 대역을 가진 적어도 하나의 제2 광 방사선)으로 분할하도록 구성된 분할 수단을 포함하고; 상기 이미지 획득 유닛은 각각 상기 분할 수단에 의해 분할된 상기 광 방사선들과, 즉, 각각 상기 적어도 하나의 제1 광 방사선과, 그리고 상기 적어도 하나의 제2 광 방사선과 연관된 이미지들, 특히 관심 대상 생물학적 구조체에 관한 상기 정보 기여도들의 제1 그룹에 관한 정보 기여도에 속하는 정보 기여도들을 가진 적어도 하나의 제1 이미지와, 상기 정보 기여도들의 제2 그룹에 관한 정보 기여도들을 가진 적어도 하나의 제2 이미지를 획득하도록 구성되고; 상기 전자 수단은,
o 상기 관심 대상 생물학적 구조체에 관한 정보 기여도들을 포함하는, 획득된 상기 적어도 하나의 제1 이미지, 또는 획득된 상기 적어도 하나의 제1 이미지의 처리와,
o 상기 정보 기여도들의 제2 그룹 중의 정보 기여도들을 포함하는, 획득된 상기 적어도 하나의 제2 이미지, 또는 획득된 상기 적어도 하나의 제1 [제2] 이미지의 처리를 조합하도록 구성된다.
실제로, 대안적인 실시형태에 따르면, 검사될 영역으로부터 유입되는 광빔은 상이한 스펙트럼 대역을 가진 둘 이상의 시리즈의 광 방사선으로 분할될 수 있고, 이들 시리즈는 이미지 획득 유닛에 의해 서로 독립된 방식으로 검출될 수 있으므로, 특정 시리즈의 스펙트럼 대역의 유형과 연관된 이미지들을 획득할 수 있다. 이들 이미지는 목적으로 하는 결과를 얻기 위하여 처리될 수 있거나, 또는 처리되지 않을 수 있고, 서로 조합될 수 있다.
바람직하게는, 상기 적어도 하나의 제2 광 방사선은 가시광의 스펙트럼 대역에 적어도 부분적으로 포함된 스펙트럼 대역을 가지므로, 상기 이미지 획득 유닛은 각각 상기 분할 수단에 의해 분할된 상기 광 방사선들과, 즉, 각각 상기 적어도 하나의 제1 광 방사선과, 그리고 가시광 내에 대역을 가진 상기 적어도 하나의 제2 광 방사선과 연관된 이미지들, 특히 관심 대상 생물학적 구조체에 관한 상기 정보 기여도들의 제1 그룹에 속하는 정보 기여도들을 가진 적어도 하나의 제1 이미지 및 검사될 영역의 표면 뷰에 관한 정보 기여도들을 가진 적어도 하나의 제2 이미지를 획득하도록 구성되고; 상기 뷰어는 따라서 외부로부터, 즉 육안으로 볼 수 있는 검사될 영역, 그리고 동시에 육안으로 볼 수 없을지도 모르는 동일 영역에 존재하는 관심 대상 생물학적 구조체(또는 구조체들)를 바람직하게는 단일 이미지에 뷰잉할 수 있다. 이 해법에 의하면, 최적 "증강 현실"이 얻어지며, 이것은 건강관리 조작자의 작업을 용이하게 한다. 예를 들어, 환자의 팔에서 정맥을 찾을 것이 요구되는 조작자의 경우에, 디바이스는, 그의 "실제" 뷰의 팔(즉, 마치 육안으로 볼 수 있는 것처럼)과 팔 내측의 그들의 실제 부분에서의 정맥을 둘 다 뷰어 상에 디스플레이할 수 있다.
바람직한 실시형태에 따르면, 관심 대상 생물학적 구조체에 관한 적어도 상기 정보 기여도들의 제1 그룹을 처리하도록 구성된 상기 전자 수단은, 특히 상기 관심 대상 생물학적 구조체의 형상에 관한 부분을 증가/강조하도록 프로그래밍되고; 바람직하게는 상기 제1 및 제2 이미지 그룹 중의 상기 정보 기여도들을 포함하는 상기 이미지들의 획득, 처리 및 조합은 실시간에 일어난다.
바람직하게는, 상기 디바이스는 적어도 2개의 광원, 각각
- 상기 제1 광빔의 하나 이상에 의해, 육안으로 볼 수 있는 검사될 영역을 조명하도록 구성된 적어도 하나의 상기 제1 광원과,
- 상기 제1 광원에 의해 방출된 상기 제1 광빔의 대역과는 적어도 부분적으로 다른 스펙트럼 대역을 가진 하나 이상의 제2 광빔을 위한 적어도 하나의 제2 광원을 포함하고; 상기 제2 광빔은 상기 제1 광빔에 관하여 상이한 방식으로 검사될 영역과 광학적으로 상호작용하고 그리고 상기 정보 기여도들의 제2 그룹을 포함하는 이미지들을 생성하도록 적응된다.
바람직하게는, 상기 제1 및 제2 광원의 상기 광빔은 상기 두 광원으로부터 실질적으로 동시에 방출된다.
이와 같이 해서, 상이한 스펙트럼 대역을 가진 상이한 광에 의한 검사될 영역의 "전용" 조명은, 생물학적 구조체들에 충돌하는 특정 유형의 광에 대해서 상이한 방식으로 상호작용하는 상이한 생물학적 구조체를 분석하는 것을 가능하게 하여, 광의 유형에 따라서 서로 차별화된 정보 기여도들을 가진 특정 이미지들을 얻으며, 이어서 이들은 목적으로 하는 출력을 부여하기 위하여 서로 조합될 수 있다.
바람직한 실시형태에 따르면, 제2 광원은 적어도 가시광 내에 스펙트럼 대역을 가진 하나 이상의 제2 광빔을 방출한다. 이와 같이 해서, 가시광 내에 스펙트럼 대역을 가진 광에 의한 검사될 영역의 "전용" 조명은, 디바이스 외부의 주변 조명 조건에 관계 없이, 가시광 내에 정보 기여도들을 가진 최적 수율의 이미지 획득을 허용한다.
바람직한 실시형태들에 있어서, 상기 디바이스는 상기 적어도 하나의 광원의 휘도(luminosity) 및/또는 파워를 조절하기 위한 수단을 포함한다. 이 조절은, 상기 디바이스가 주변 조명 조건에 그리고/또는 검사될 영역으로부터의 거리에 기초하고, 그리고/또는 검사될 영역의 해부구조 및/또는 표면 색, 상기 적어도 하나의 광원(특히 존재한다면 가시광의 광원)의 필요한 휘도 및/또는 파워에 기초하여 평가될 수 있다는 의미에서 "자동적으로" 일어날 수 있다.
바람직한 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 상기 광원은 LED들의 평면 분포를 포함한다.
바람직한 실시형태에 따르면, 각 광원은 그것과 검사가 실시된 공간 사이에 개재된 적절한 산란 수단을 통해서 뷰잉 영역 내에서 더욱 균일하게 된다.
바람직하게는, 이미지 획득 유닛은 상기 적어도 하나의 제1 및 적어도 하나의 제2 이미지를 실질적으로 동시적인 방식으로 획득한다.
바람직한 실시형태에 따르면, 이미지 획득 유닛은 적어도 2개의 개별의 이미지 획득 카메라(상기 분할 수단에 의해 분할되고 상기 관심 대상 생물학적 구조체의 뷰잉과 연관된 상기 적어도 하나의 제1 광 방사선으로부터 유래되는 적어도 하나의 제1 이미지를 획득하기 위한 적어도 하나의 제1 카메라와, 상기 적어도 하나의 제2 분할 광 방사선으로부터 유래되는 적어도 하나의 제2 이미지를 획득하기 위한 적어도 하나의 제2 카메라)를 포함하며; 바람직하게는 상기 적어도 하나의 제2 카메라는, 육안으로 볼 수 있는 검사될 영역의 표면 구조의 뷰잉과 연관된, 바람직하게는 적어도 부분적으로 가시광 내에 스펙트럼 대역을 가진 상기 적어도 하나의 제2 광 방사선으로부터 유래되는 적어도 하나의 제2 이미지를 획득하도록 구성되고; 상기 카메라는 바람직하게는 이미지 센서이다.
바람직하게는, 상기 디바이스는 상기 검사될 영역으로부터 유입되는 광 방사선을 수광하는 적어도 하나의 광학 유닛을 포함하되, 상기 광학 유닛은 상기 분할 수단 및 동일한 시계를 관찰하도록 배열된 상기 적어도 2개의 카메라를 포함한다. 바람직하게는, 이 광학 유닛은 모두 동일한 광학 길이를 가진 광로들, 즉, 광학 경로들을 획정하며, 검사될 영역으로부터 이들은 대응하는 이미지 획득 카메라에 도달한다.
바람직하게는, 상기 광학 유닛은 상기 광학 유닛에 대해서 입구에서 또는 하나 또는 2개의 상기 카메라에 대해서 입구에서 배열된 적어도 하나의 광 집속 시스템을 포함하고; 바람직하게는 상기 광 집속 시스템은 적어도 하나의 줌 시스템을 포함한다.
실시형태들에 따르면, 상기 디바이스는 상기 검사될 영역으로부터 유입되는 모든 광 방사선을 수광하는 적어도 하나의 단일 광학 유닛을 포함하고; 이 단일 광학 유닛은 동일한 시계를 관찰하도록 배열된 상기 적어도 2개의 카메라와 상기 분할 수단을 포함한다.
바람직한 실시형태에 따르면, 상기 디바이스는 상기 분할 수단과 상기 제1 카메라 사이에 배열된 필터를 포함하되, 상기 필터는, 광 방사선이 주위 생물학적 구조체와는 다른 방식으로, 바람직하게는 대략 약 700㎚ 내지 1000000㎚, 더욱 바람직하게는 700㎚ 내지 1000㎚의 적외선 필드에서 숨겨진 생물학적 구조체에 의해 산란, 반사 또는 흡수될 수 있도록 필드에 대응하는 파장 또는 스펙트럼 대역을 가진 적어도 하나의 광빔의, 상기 제1 카메라를 향한 통과를 허용하도록 구성된다.
바람직한 실시형태에 따르면, 상기 디바이스는 상기 분할 수단과 상기 제2 카메라 사이에 배열된 필터를 포함하되, 해당 필터는 가시광 필드에 속하는 파장 또는 스펙트럼 대역을 가진 적어도 하나의 광빔의 상기 제2 카메라를 향한 통과를 허용하도록 구성된다.
바람직하게는, 상기 영역으로부터 유입되는 광 방사선을 분할하도록 구성된 상기 분할 수단은, 미리 결정된 스펙트럼 대역에 속하는 광 방사선을 미리 결정된 이미지 획득 영역들을 향하여 반사시키고 그리고 모든 다른 스펙트럼 대역에 속하는 다른 광 방사선을 다른 이미지 획득 영역들을 향하여 투과시키도록 구성된 적어도 하나의 미러를 포함한다.
바람직하게는, 상기 영역으로부터 유입되는 광 방사선을 분할하도록 구성된 상기 분할 수단은, 디바이스의 광 입구와 이미지 수신기 유닛 사이에 개재된 빔 스플리터 등을 포함하되, 이 빔 스플리터는 상기 제2 카메라를 향하여 가시광 내 파장을 가진 광빔의 투과와 상기 제1 카메라를 향하여 적외선 내 파장을 가진 빔의 반사를 허용하며; 바람직하게는 상기 빔 스플리터는 큐브 빔 스플리터 또는 프리즘 빔 스플리터 또는 3-대역 빔 스플리터, 또는 핫-미러 등을 포함한다.
바람직하게는, 상기 디바이스는 광학 유닛에 대한 입구에서 평광자를 포함한다.
바람직한 실시형태에 있어서, 상기 디바이스는 상기 뷰어가 제공되는 제1 면과 상기 이미지 획득 유닛의 상기 광 입구가 상부에 배열되는 제2의 대향면의 두 대향하는 주된 면을 포함한다. 유리하게는, 상기 디바이스의 전자적 관리, 처리 및 뷰잉 구성요소들의 대다수는 상기 두 면 사이에 실질적으로 포함되고, 상기 디바이스의 공간 내 연장부는 본질적으로 평탄하다.
바람직하게는, 상기 뷰어는 터치-스크린 모니터이고; 바람직하게는, 상기 디바이스를 관리하기 위한 제어부는 상기 모니터의 터치-스크린 인터페이스로부터 주로 관리된다.
바람직한 실시형태에 따르면, 상기 디바이스는 상기 뷰어 및 상기 이미지 획득 유닛을 포함하는 상기 디바이스의 주된 부분을 지지하기 위한 지지 구조체에 접속된 지지암(supporting arm)을 포함하므로, 상기 주된 부분은 검출 영역 위쪽에서 공간 내에 안정적으로 위지될 수 있으며; 바람직하게는 상기 주된 부분의 전원에의 전기적 접속부가 상기 지지암에 통합되어 있고; 바람직하게는 상기 지지 구조체는 부하-지탱 구조에 대한 가역적 고정을 위한 디바이스의 베이스부이다. 바람직하게는, 이 지지암은 접합형으로 이루어지고; 바람직하게는, 상기 암은 모터기동형의 적어도 하나의 접합부를 구비하며; 바람직하게는, 상기 적어도 하나의 접합부의 모터기동 이동은 상기 터치-스크린으로부터 관리된다.
유리하게는, 이 암에 의해서, 상기 뷰어 및 상기 이미지 획득 유닛을 포함하는 디바이스의 상기 주된 부분과 상기 암 사이에 가역적 접속 수단이 존재할 수 있으며; 상기 암으로부터 분리되었을 때 자율적 동작을 위한 배터리가 상기 주된 부분에 연관되어 있고; 바람직하게는 상기 가역적 접속 수단은 상기 암에 상기 주된 부분을 바람직하게는 모터기동 동작에 의해 고정시키기 위한 장치를 포함한다.
유리하게는, 이 지지 구조체는 바닥 상에서 이동하는 카트일 수 있고; 바람직하게는, 상기 카트는 검사될 영역을 가진 환자의 신체의 부분을 정지시키기 위한 표면을 포함하고; 바람직하게는 상기 정지시키기 위한 표면은 환자의 팔의 일부분을 입수하기 위하여 상향으로 대면하고 길이방향으로 긴 오목부를 가진다.
바람직한 실시형태에 따르면, 검출될 관심 대상 생물학적 구조체에 의해 미리 결정된 방식으로 흡수되도록 적응된, 상기 적어도 하나의 광원에 의해 방출된 적어도 하나의 제1 광빔은 약 700㎚ 내지 1000000㎚, 더욱 바람직하게는 약 700㎚ 내지 1000㎚이 파장의 필드에서, 즉, 바람직하게는 대략 적외선 필드에서 선택된 제1 파장 및/또는 제1 스펙트럼 대역을 가지며; 바람직하게는 상기 적어도 하나의 제2 광원에 의해 방출되거나 환경에 의해 방출된 적어도 하나의 광빔은, 즉 대략 가시광 필드 내에 약 300㎚ 내지 800㎚의 파장 또는 스펙트럼 대역을 지닌다.
바람직하게는, 적어도 2개의 이미지 획득 카메라는 획득을 담당하는 광학 방사선의 대역들에서 적절한 감도를 가진 각각의 이미지 센서를 포함하며; 바람직하게는, 이들 센서는 10㎚ 내지 1㎜, 더욱 바람직하게는 300㎚ 내지 1000㎚의 스펙트럼 대역에서 작동한다.
다른 양상에 따르면, 본 발명은 선행하는 실시형태들 중 하나 이상에 따른 디바이스 또는 다른 디바이스에 의해 얻어진 신체 표면 부근의 혈관의 비침습적 검출 방법에 관한 것이다. 이 방법은,
- 검출될 숨겨진 생물학적 구조체에 의해 미리 결정된 방식으로 흡수가 시행되는 스펙트럼 대역에 포함된 파장들 또는 스펙트럼 대역들을 가진 하나 이상의 광빔에 의해서 검사될 영역을 조명하는 단계(하나 이상의 광빔은 가시광 내에 파장 또는 스펙트럼 대역을 가짐),
- 상기 조명 후, 상기 검사될 영역으로 유입되는 산란 및/또는 반사된 광빔을 적어도 2개의 개별의 광 방사선(각각 광 방사선이 주위 생물학적 구조체와는 상이한 방식으로 숨겨진 생물학적 구조체에 의해 산란, 반사 또는 흡수될 수 있도록 하는 필드에 대응하는 파장 또는 스펙트럼 대역을 가진 적어도 하나의 제1 광 방사선과, 가시광의 스펙트럼 대역에 적어도 부분적으로 포함되는 파장 또는 스펙트럼 대역을 가진 적어도 하나의 제2 광 방사선)으로 분할하는 단계,
- 상기 분할된 광 방사선들과, 즉, 각각 상기 적어도 하나의 제1 광 방사선과 그리고 상기 적어도 하나의 제2 광 방사선과 각각 연관된 이미지들, 특히 숨겨진 생물학적 구조체에 관한 정보 기여도들을 가진 적어도 하나의 제1 이미지와 검사될 영역의 표면 뷰에 관한 정보 기여도들을 가진 적어도 하나의 제2 이미지를 획득하는 단계,
-
o 숨겨진 생물학적 구조체에 관한 정보 기여도들을 포함하는, 획득된 적어도 하나의 제1 이미지, 또는 획득된 상기 적어도 하나의 제1 이미지의 처리와,
o 검사될 영역의 표면 뷰에 관한 정보 기여도들을 포함하는, 획득된 적어도 하나의 제2 이미지, 또는 획득된 상기 적어도 하나의 제2 이미지의 처리
를 조합하여, 숨겨진 생물학적 구조체에 관한 정보 기여도들의 이미지와 검사될 영역의 표면 뷰에 관한 정보 기여도들의 이미지를 둘 다 포함하는 단일 출력 이미지를 생성하는 단계,
- 적어도 하나의 뷰어를 관찰하는 사용자가 검사될 영역을 보고, 상기 생물학적 구조체의 형상을, 이 영역 상에 중첩시키도록, 상기 적어도 하나의 뷰어 상에 상기 단일 이미지를 뷰잉하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 또한 중첩시키는 단계 전에 상기 적어도 하나의 이미지를 변형시키도록 적응된, 상기 적어도 하나의 제1 이미지 및/또는 상기 적어도 하나의 제2 이미지를 전자적으로 처리하는 단계를 포함하며; 바람직하게는 상기 처리하는 단계는 상기 숨겨진 생물학적 구조체의 형상에 관한 부분을 증가/강조하도록 적응되고; 바람직하게는 상기 이미지의 획득, 처리 및 중첩은 실시간에 일어난다.
바람직하게는, 상기 방법은 또한 상기 검사될 영역을 향하여 방출된 휘도 및/또는 파워를 조절하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 또한 상기 이미지들의 광학 획득 유닛에 의해서 상기 검사될 영역을 수동 또는 자동 집속하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 상기 광학 유닛에 대해서 입구에서 광을 편광시키기 위한 하나 이상의 디바이스를 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 상기 분할된 광빔들에 대해서 가시적이면서도 적외선 필드에서 각각 필터링하는 단계를 포함한다.
다른 양상에 다르면, 본 발명은, 신체의 외부로부터 그리고/또는 강내 수단(intracavitary means)에 의해 완전히 또는 부분적으로 접근 가능하든 아니든, 각종 피부 질환 또는 변화, 예컨대, 욕창, 정맥 및/또는 동맥 궤양 내지 피부 질환(진균증, 피부염, 기태(moles), 흑색종 등) 및 표면 조직의 광범위한 변형의 비침습적 진단 방법에 관한 것이다. 이 방법은,
- 검사된 조직의 광과의 적어도 하나의 전형적인 상호작용을 허용하는 스펙트럼 대역에 속하는 하나 이상의 광빔에 의해서 검사될 영역을 조명하는 단계,
- 상기 조명 후에 상기 검사될 영역에서 일어난 광학적 상호작용에 기초한 조직의 반응과 같은 광학기기로부터 수광된 광빔을, 검사된 조직의 진단 파라미터들을 특정 대역에서 조직의 반응의 획득으로부터 유래되는 이미지들과 상관시킬 수 있는 모든 대역으로 분할하는 단계,
- 상기 분할된 광 방사선과 각각 연관된 이미지들을 획득하는 단계,
- 상기 다수의 이미지를, 전술한 광 대역의 획득으로부터 유래된 다수의 이미지로 이루어진 초분광(hyperspectral) 정보로부터 시작하는 생물학적 파라미터, 해부학적 파라미터 및 병리학적 파라미터에 관한 전체 및/또는 국부 정보를 추정하도록 조합 방식으로 처리하는 단계, 및
- 특정 경우에 대해서, 예를 들어, 적어도 하나의 뷰어를 보는 사용자가 검사될 영역을 보고 이 영역 상에 검출된 파라미터들과 상관된 상기 생물학적 구조체의 형상 및 특정 착색을 중첩시키도록 상기 적어도 하나의 뷰어 상에 단일 이미지를 통해서, 상이한 정보를 제공하는 동시에 제시된 다수의 이미지를 통해서, 또는 간단한 분석을 통하여 육안으로 볼 수 없는 상기 파라미터들에 관한 정보를 사용자에게 공급할 수 있는 기타 실시간 뷰잉 수법을 통해서, 적절한 형태로 이 진단 정보를 뷰잉하는 단계를 포함한다.
본 발명의 추가의 특징 및 이점은 첨부 도면에서 비제한적인 예로서 예시된, 수 개의 바람직하지만 비제한적인 실시형태의 설명으로부터 더욱 용이해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 디바이스의 작동 원리의 도식도;
도 2는 도 1의 도식도에서와 같은 디바이스의, 구성요소들의 일부 및 이들 구성요소들의 이 부분 사이에서의 상호작용에 관한 블록도;
도 3은 도 1의 디바이스의 추가의 도식도로서, 그의 구성요소들의 블록도를 강조하여 도시한 도면;
도 4 및 도 5는 각각, 개략적 형태로 도시된, 도 1의 디바이스의 광학 유닛의 두 가능한 실시형태를 나타낸 도면;
도 6은 디바이스의 평탄한 형상을 알아볼 수 있는 본 발명에 따른 디바이스의 개략적 측면도;
도 7은 바닥 상에서 이동될 수 있는 카트를 또한 포함하는 본 발명에 따른 디바이스의 일례를 도시한 도면;
도 8은 단지 하나의 적외 광원과 하나의 적외 이미지 획득 카메라가 존재하는, 선행하는 도면에 도시된 것에 대한 본 발명의 다른 실시형태를 도시한 도면;
도 9는 도 8에서와 같은 디바이스의 작동 도식도;
도 10은, 또한 광원과 관련하여, 본 발명에 따른 디바이스의 광학 유닛의 구성요소들의 가능한 조합의 도식도;
도 11은, 또한 광원과 관련하여, 본 발명에 따른 디바이스의 수 개의 광학 유닛의 조합의 도식도;
도 12는 검사될 영역의 3-차원 뷰를 구현하는데 이용되는, 도 11에서와 같은 본 발명에 따른 디바이스 내의 적어도 2개의 광학 유닛의 조합의 도식도.
도 1은 본 발명에 따른 디바이스의 작동 원리의 도식도;
도 2는 도 1의 도식도에서와 같은 디바이스의, 구성요소들의 일부 및 이들 구성요소들의 이 부분 사이에서의 상호작용에 관한 블록도;
도 3은 도 1의 디바이스의 추가의 도식도로서, 그의 구성요소들의 블록도를 강조하여 도시한 도면;
도 4 및 도 5는 각각, 개략적 형태로 도시된, 도 1의 디바이스의 광학 유닛의 두 가능한 실시형태를 나타낸 도면;
도 6은 디바이스의 평탄한 형상을 알아볼 수 있는 본 발명에 따른 디바이스의 개략적 측면도;
도 7은 바닥 상에서 이동될 수 있는 카트를 또한 포함하는 본 발명에 따른 디바이스의 일례를 도시한 도면;
도 8은 단지 하나의 적외 광원과 하나의 적외 이미지 획득 카메라가 존재하는, 선행하는 도면에 도시된 것에 대한 본 발명의 다른 실시형태를 도시한 도면;
도 9는 도 8에서와 같은 디바이스의 작동 도식도;
도 10은, 또한 광원과 관련하여, 본 발명에 따른 디바이스의 광학 유닛의 구성요소들의 가능한 조합의 도식도;
도 11은, 또한 광원과 관련하여, 본 발명에 따른 디바이스의 수 개의 광학 유닛의 조합의 도식도;
도 12는 검사될 영역의 3-차원 뷰를 구현하는데 이용되는, 도 11에서와 같은 본 발명에 따른 디바이스 내의 적어도 2개의 광학 유닛의 조합의 도식도.
상기 도면을 참조하여, 이하에서 숨겨진 생물학적 구조체라고 지칭되는 관심 대상의 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 디바이스는 전체로서 숫자 (10)으로 표시된다. 이 예에서, 이 디바이스는 특히 환자의 표면 혈관을 검출하는데 적합하다.
그의 주된 구성요소에 있어서, 본 예의 디바이스(10)는, 상이한 파장 또는 스펙트럼 대역을 가진 2개의 광빔(이 경우에 환자의 영역의 표면 정맥 구조체를 검출될 숨겨진 생물학적 구조체에 의해 미리 결정된 방식으로 흡수되도록 적응된 파장들의 필드에서 선택된 적어도 하나의 제1 파장 또는 스펙트럼 대역을 가진 제1 광빔(f1)과 이 정맥 구조가 존재하는 검사될 영역의 가시광에서 뷰잉을 허용하도록 적응된, 가시광 필드에서의 제2 광빔(f2))에 의해서, 검사 중인 환자의 영역(Z)을 조명하도록 적응된 2개의 광원, 각각 제1 광원(11) 및 제2 광원(12)을 포함한다.
본 발명에서, 광, 광빔, 광 방사선, 광학 방사선, 광학 빔 등의 용어는, 즉, 100㎚ 내지 1㎝의 주어진 스펙트럼 대역 내에 성분들을 가진 전자기 방사선에 관한 동의어로서 간주되어야 한다.
당연히, 다른 실시형태에서, 제2 광원, 즉, 가시광 내에 파장을 가진 광빔에 관한 것은, 또한 주위 광이 검사될 영역을 조명하는데 이용되는 경우에 생략될 수도 있다.
이 예에서, 검출될 숨겨진 생물학적 구조체에 의해 미리 결정된 방식으로 흡수되도록 적응된, 제1 광원(11)에 의해 방출된 제1 광은, 예를 들어, 880㎚와 동일한, 즉, 대략 700㎚ 내지 1000000㎚, 또는 바람직하게는 700㎚ 내지 1000㎚의 파장의 필드에서, 즉, 대략 적외선 필드에서 선택된 제1 파장을 갖는다. 사실상, 정맥혈에 존재하는 헤모글로빈은 적외광을 흡수한다.
제2 광원(12)에 의해 방출된 제2 광빔은, 예를 들어, 백색 광이고, 따라서 대략 300㎚ 내지 800㎚, 즉, 대략 가시광 필드 내의 스펙트럼을 지닌다.
바람직하게는, 광원은 적외선 필드에서 작용하는 적어도 하나의 제1 그룹과 가시광 필드에서 작용하는 적어도 하나의 제2 그룹의 적어도 2개의 그룹으로 분할된 LED들의 평면(또는 2-차원) 분포를 포함한다.
작동 관점으로부터, 제1 광빔과 제2 광빔은 각각의 공급원에 의해 실질적으로 동시에 방출된다.
이 실시형태에서, 각 광원은 광원들의 휘도/파워를 조절하기 위한 수단(13)과 연관된다. 예를 들어, LED들은 디바이스의 처리 유닛(14)에 의해 직접 조절되고; 예를 들어, 각 그룹의 LED들의 강도는 독립적으로 제어된다. 휘도의 조절은 환자로부터 디바이스의 거리, 외부광의 존재를 오프셋시키고 그리고 형성될 수도 있는 임의의 그림자를 제거하기 위하여 필요하다.
LED들에 의해 발생된 광은 LED들의 지향성을 감소시키고 더욱 균일한 공급원을 생성할 목적을 가진 산란 스크린 등과 같은 산란 수단(15)을 통과한다.
상기 디바이스는, 검사될 영역(Z)으로부터 유입되는 광 방사선(R)의 파장과 각각 연관된 이미지들, 특히, 정맥의 공간 내 배열 및 형상에 관한 컨텐츠를 나타내는 제1 이미지(A1)와 검사될 영역에 관한 컨텐츠를 가진 제2 이미지(A2)를 획득하도록 적응된, 검사될 영역(Z)에서 지향된 시계를 가진 이미지 획득 유닛(16)을 포함한다.
더욱 유리하게는(도 4 및 도 5 참조), 이 이미지 획득 유닛(16)은 단일 광학 유닛(17)을 포함하며, 이 단일 광학 유닛을 통해서 디바이스(10)가 검사될 영역(Z)으로부터 유입되는 모든 광 방사선(R)을 수광한다.
이 광학 유닛(17)은, 2개의 광원(11 및 12)에 의한 조명 후에, 검사될 영역(Z)으로부터 유입되는 광 방사선(R)을, 광 방사선이 주위 생물학적 구조체와는 다른 방식으로 숨겨진 생물학적 구조체에 의해 산란, 반사 또는 흡수될 수 있도록 필드에 대응하는 파장 또는 스펙트럼 대역(또는, 당해 경우에, 700㎚ 내지 1000000㎚, 또는 바람직하게는 700㎚ 내지 1000㎚, 즉, 적외선 필드 내) 및 가시광의 스펙트럼 대역 내 또는 300㎚ 내지 800㎚의 대역 내에 적어도 부분적으로 포함된 파장 또는 스펙트럼 대역을 각각 가진 제1 및 제2 광 방사선(R1 및 R2)으로 분할하도록 구성된 분할 수단(18)을 포함한다.
바람직하게는 이들 분할 수단(18)은, 큐브 빔 스플리터 또는 프리즘 빔 스플리터 또는 3-대역 빔 스플리터 등과 같은 공지된 유형의 빔 스플리터 등, 또는 핫-미러 또는 이 기능을 수행하는 기타 수단을 포함한다.
동일 광학 유닛(17)은 또한 제1 이미지(A1)를 획득하기 위한 제1 카메라(19)와 제2 이미지(A2)를 획득하기 위한 제2 카메라(20)의 2개의 개별의 이미지 획득 카메라를 포함한다. 유리하게는, 이들 카메라는 이미지 센서, 예컨대 CCD 센서, CMOS 센서 등이다.
예를 들어, 이들 이미지 센서는 서로 직교방향으로 배향되는데, 그 이유는 빔 스플리터, 핫 미러(hot mirror) 또는 기타 분할 수단(18)이 제2 광 방사선(R2)의 직접 통과를 허용하는 한편, 이 방사선에 대한 광로의 각도를 90°만큼 증가시키기 위하여 적외선 내 제1 광 방사선을 반사시키기 때문이다. 따라서, 제2 카메라(20)는 광학 유닛의 광축에 전방으로(직교하여) 배열된 센서의 수광 표면을 갖는 한편, 제1 카메라(19)는 광축에 평행하게 배열된 센서의 수광 표면을 가진 채, 전자에 관하여 90°배향되도록 배향된다.
실제로, 빔 스플리터, 핫 미러 등은 디바이스의 광학 입력과 두 카메라에 의해 형성된 이미지 입수 유닛 사이에 개재된 미러이고, 이것은 제2 카메라를 향하여 가시광 내 파장 또는 스펙트럼 대역을 가진 광 방사선의 투과와, 제1 카메라를 향하여 적외선 내 파장 또는 스펙트럼 대역을 가진 광 방사선의 반사를 허용한다. 두 광학 방사선을 위에서 기재된 고려되는 두 대역으로 분할하기 위한 디바이스는 두 카메라에 의해 동일한 광학 필드의 획득을 허용하므로, 획득된 이미지(A1)(숨겨진 생물학적 구조체에 관한 정보 기여도들을 포함함) 및 (A2)(검사될 영역(Z)의 표면을 뷰잉하는 것에 관한 정보 기여도들을 포함함)가 필요한 경우 간단한 교정 절차를 통해서 정확하게 중첩될 수 있다.
실제로, 광학 유닛(17)은 광로들(즉, 검사될 영역(Z)으로부터 대응하는 이미지 획득 카메라(19 및 20)에 도달하는 경로)을 획정하며, 이들은 모두 공지된 방식으로 동일한 광학 길이를 갖는다.
바람직하게는, 두 이미지 획득 카메라(19 및 20)는 대략 300㎚ 내지 1000㎚의 동일 파장 대역에서 민감한 각각의 이미지 센서를 포함하고, 즉, 적외선 필드와 가시광 필드 둘 다를 포괄한다.
유리하게는, 광학 유닛(17)은 또한 적어도 하나의 광 집속 시스템(22)을 포함한다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 이 광 집속 시스템(22)은 광학 유닛에 대해서 입구에 배열된다. 대안적으로, 2개의 광 집속 시스템(22)이 존재하되, 카메라(19 및 20)에 대해서 입구에 배열된다.
유리하게는, 광 집속 시스템 또는 시스템들(22)은 뷰잉된 이미지의 부분을 확대 또는 축소할 수 있도록 줌 시스템을 포함할 수 있다. 이 시스템은 유리하게는 관리 시스템에 의해 제어될 수 있고, 디바이스의 모니터 상에 또는 임의의 다른 상호작용 디바이스 상에 사용자의 상호작용에 의해 입수된 표시를 통해서 그리고 자동적으로(오토포커스) 설정될 수 있다.
광학 유닛(17)은 또한 빔 스플리터, 핫 미러 등(18)과 제1 카메라(19) 사이에 배열된 제1 필터(23)를 포함할 수 있고, 이 제1 필터는 광 방사선이 주위 생물학적 구조체와는 다른 방식으로 숨겨진 생물학적 구조체에 의해 산란, 반사 또는 흡수될 수 있도록 필드, 바람직하게는 대략 약 700㎚ 내지 1000000㎚, 더욱 바람직하게는 700㎚ 내지 1000㎚의 적외선 필드에 속하는 파장 또는 스펙트럼 대역을 가진 광빔의, 상기 제1 카메라(19)를 통한 통과를 허용하며, 예를 들어, 이 제1 필터는 880㎚의 파장에서 센터링되는 50㎚의 대역을 갖는다.
마찬가지로, 광학 유닛(17)은 또한 빔 스플리터, 핫 미러 등(18)과 제2 카메라(20) 사이에 배열되어, 가시광 필드에 대략 속하는 파장 또는 스펙트럼 대역을 가진 광빔의, 상기 제2 카메라를 향한 통과를 허용하는 제2 필터(24)를 포함할 수 있다.
광학 유닛(17)에 대해서 입구에서, 특히 선택된 주파수에서 방출되는 광 방사선이 차례로 적절한 편광 디바이스를 통해서 특정 방향에 따라서 편광된다면, 편광자(25)가 존재할 수 있다. 이 해법은 특히 적외선 필드에서의 이미지에서 외부 조명 조건으로부터의 성능의 보다 큰 독립성, 및 보다 큰 콘트라스트를 보증할 수 있다.
또한, 방출된 방사선은 주위 환경의 휘도의 변화에 대해서 더 큰 면역성을 확보하도록 이 조명에 적절하게 동기화될 이미지의 획득을 위하여 그리고 미리 결정된 패턴에 따라서 시간 불연속적이 되는 것이 가능하다.
당연히, 이미지 수신기에 의해 수신된 이미지의 뷰잉을 허용하도록 구성된 뷰어(26)가 존재한다.
바람직하게는, 디바이스는, 이하에서 명백하게 되는 바와 같이, 이 생물학적 구조체(정맥)가 뷰어(26) 상에서 명확하게 구별될 수 있도록, 정맥의 형상을 강조하거나 콘트라스트를 증가시키도록 구성된, 제1 이미지(A1)의 전자 처리 수단(27)을 포함할 수 있다. 이 처리 알고리즘은 실시간이고, 상이한 전략을 따를 수 있으며, 그리고 오로지 적외선 내 광로로부터 유입되는 입력 비디오 흐름의 정보 또는 디바이스에 의해 획득된 모든 비디오 흐름에 기반할 수 있다. 이것은, 두 광로(적외선용의 것과 가시광용의 것)의 전형적인 경우에, 생물학적 구조체의 매핑을 생성하는데 요구되는 처리가 적외선 내 이미지의 정보와, 가시광으로부터 유입되는 것 둘 다에 기반할 수 있다는 것을 의미한다. 또한 뷰잉 및 그 내에 존재하는 정보 기여도를 향상시키기 위하여, 가시광에 관한 이미지(A2)의 처리 수단이 있을 수도 있음은 말할 것도 없다.
본 발명에 따르면, 디바이스(10)는 또한 광학 유닛으로부터 얻어지고/지거나 후속으로 처리된 제1 이미지(A1)(적외선 필드에 관한 정보 기여도들)와 제2 이미지(A2)(가시광 필드에 관한 정보 기여도들)를 중첩시킴으로써 생성된 단일 이미지를 생성하고, 이 단일 이미지를 뷰어(26)에 전달하도록 구성된 전자 수단(28)을 포함하므로, 이 디바이스의 사용자는, 이 디바이스가 검사될 영역(Z)으로부터 떨어져 있는 상태에서 뷰어에서 바라볼 때, 검사될 영역을 보고, 이 영역 상에서 정맥의 분포를 중첩시켜, 사실상 "증강 현실"을 가진 유형의 뷰잉 디바이스를 생성한다.
이와 같이 해서, 예를 들어, 샘플 영역에서 목적으로 하는 광학 유닛을 가진 디바이스를 통해서 환자의 팔로부터 혈액 샘플을 채취한 조작자는, 팔의 외부 구조 및 정맥의 분포를 명확하게 그리고 명백하게 보게 되고, 팔과 접촉하여 디바이스를 배치하는 일 없이 샘플을 안전하게 채취할 수 있다.
실제로, 디바이스는,
- 주위 조직에 관하여 산소-부족 헤모글로빈(정맥혈)의 흡수성 거동을 강조하기 위하여 파장 또는 스펙트럼 대역(700 내지 900㎚)을 가진 적어도 하나의 광빔을 투영하고; (검사될 영역은 디바이스에 통합된 광원을 통하여 또는 주위 조명을 통하여 가시광에서 조명이 시행되어야 하며; 예를 들어 이들 조명은 LED들의 평면 분포의 사용에 의해서 얻어짐);
- 필요한 경우, 수신기를 포화시키고 콘트라스트를 저감시키는 경향이 있는 표면 반사를 저감시키는 산란광, 편광 필터 또는 기타 수법을 사용하며;
- 후방산란된 광 방사선(즉, 검사될 영역으로부터 반사 및/또는 산란을 통해서 유입됨)을 핫-미러, 빔 스플리터 또는 기타 등가의 디바이스를 통해서 상이한 파장 또는 스펙트럼 대역(예를 들어 400 내지 700㎚ 및 700 내지 900㎚)을 가진 적어도 2개의 광로로 분리하는 단일 광학 유닛을 통해서 이미지를 수신하고;
- 각각 400 내지 900㎚ 대역에서 둘 다 민감한 두 개별의 이미지 센서에 의한 획득을 통해서 상이한 스펙트럼 컨텐츠를 가진 방사선으로부터 유래된 이미지들을 갖지만 두 동일한 장면을 제시하며;
- 적외선 필드 내 이미지들을 처리하여 혈관만을 강조하고 이어서 추정하고;
- 조작자가 시스템과 인터페이스할 수 있도록 터치-스크린이 설치된 LCD 모니터 상에서 자외광으로 얻어진 이미지들 상에 중첩된 이들 이미지를 뷰잉하도록 구성된 전자 조립체로 이루어진다.
구조적 관점으로부터, 상기 디바이스는 상기 뷰어(26)가 제공되는 제1 면(30)과, 이미지 획득 유닛(16)의 광 입구(16A)가 배열되는 제2의 대향면(31)의 2개의 대향하는 두 면을 포함한다.
실제로, 바람직하게는 디바이스(10)의 전자적 관리, 처리 및 뷰잉 구성요소들의 대다수는 실질적으로 상기 두 면(30)과 (31) 사이에 포함되되, 상기 디바이스의 공간 내 연장부가 본질적으로 평탄하며, 예를 들어, 전자 태블릿 디바이스의 형상과 유사하다. 즉, 뷰어는 평판 디스플레이를 포함하고; 도 6, 도 8 및 도 11에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 이미지 획득 유닛의 광학 유닛의 광축, 즉, 분할되기 전의 방사선(R)의 주된 광로가, 디바이스의 평탄한 연장부에 직교; 즉, 평판 디스플레이의 평면에 직교하고; 바람직하게는 광축은, 디바이스를 통한 관찰 효과를 간단한 방식으로 확보하기 위하여, 디스플레이의 중심을 통해서 직교방향으로 통과하는 축과 일치한다.
유리하게는, 뷰어(26)는 터치-스크린 모니터일 수 있고, 바람직하게는, 디바이스를 관리하기 위한 제어부는 모니터의 터치-스크린 인터페이스에 의해 주로 관리된다. 디바이스는 따라서 사용자용의 그래픽 인터페이스(26A)를 포함한다.
디바이스(10)의 사용을 용이하게 하기 위하여, 이미지 획득 유닛을 구비하는 뷰어(26)를 포함하는 디바이스의 주된 부분(10A)을 지지하기 위한 베이스부(33)에 대한 접속용의 지지암(32)을 포함하므로, 상기 주된 부분은 검출 영역(Z)에 걸쳐서 공간 내에서 안정적으로 위치될 수 있다.
바람직하게는, 이 지지 암(32)은 접합형으로 이루어지고, 공간 내 이동을 허용하거나 접합부의 강성의 자동 조절을 허용하는 하나 이상의 모터기동부를 포함할 수 있다. 유리하게는, 암의 이동을 관리하거나 접합부를 보강하기 위한 제어부는 터치-스크린 뷰어 상에 구현된다.
베이스부(33)는 바람직하게는 바닥 상에서 이동하는 카트이지만, 대안적으로 디바이스가 이용되는 맥락에서 존재하는 베드, 의료 장비 또는 기타 장비에 존재하는 테이블 또는 임의의 고정 지점일 수 있다. 이 카트는 무엇보다도 검사될 영역을 가진 환자의 신체 부분을 지지하기 위한 표면(34)을 포함할 수 있고; 예를 들어, 이 지지하기 위한 표면(34)은 환자의 팔의 일부분을 수용하기 위하여 위쪽으로 대향하면서 길이방향으로 긴 오목부를 갖는다.
바람직하게는, 전원에 대한 주된 부분의 전기 접속부(35)가 암(32)에 통합되어 있다. 예를 들어, 전기 트랙 또는 전기 케이블은, 뷰어를 구비한 이 주된 부분(10A)을, 카트 상에 존재하는 재충전 장치(36B)를 구비한 배터리(36A) 및/또는 전원 네트워크(E)에 대한 접속용 케이블을 구비한 시스템(36)에, 또는 전원 네트워크(E)에 대한 접속용의 케이블에 직접 연결한다.
바람직하게는, 가역적 접속 수단(37)은 뷰어(26)를 포함하는 디바이스의 주된 부분과 암(32) 사이에 존재한다. 유리하게는, 이들 가역적 접속 수단에는 접속기(37A)와 해당 접속기를 입수하기 위한 시트(seat)(37B), 그리고 선택적으로 패스워드와 연관된 터치-스크린 모니터 상에 사용자의 상호작용에 기반한 처리유닛에 의해 제어된 전기기계적 디바이스로 기계적으로 또는 구현될 수 있는 특정 해제 버튼의 작용을 통해서 해제될 수 있는 상기 시트에서 접속기(도면에 도시되지 않음)를 고정하는 장치가 설치되어 있다.
유리하게는, 디바이스의 주된 부분(10A)이 카트와 그리고/또는 전원 네트워크와 연관된 전원(36)과는 독립적으로 작동하고, 따라서 어디든지 이송되고 위치될 수 있도록, 이 주된 부분(10A)에는 재충전가능한 배터리(36C)가 설치된다.
본 명세서에 기재된 디바이스(10)의 목적은, 예를 들어, 신체의 표면 정맥 구조를 뷰잉하기 위한 것이며, 따라서, 예를 들어, 주사를 수행하고, 즉, 표면 정맥 구조의 정확한 지식을 요구하는 치료를 수행하기 위한 이상적인 위치를 의료진이 확인하는 것을 돕기 위한 것이다.
알 수 있는 바와 같이, 상기 디바이스는 주로 정지 이용을 위하여 제작된 기기이지만, 배터리가 장비된 상태에서, 적어도 짧은 시간 기간 동안 이동식 사용을 허용한다.
실제로, 상기 디바이스는, 관찰될 영역과 사용자의 눈 사이에 사용자를 위하여 최대한 편리한 거리에서 이를 개재시킴으로써 테이블 탑 확대경(table top magnifying glass)과 동일한 방식으로 사용될 수 있다.
상기 디바이스에는 아래쪽 영역을 포착하는 하부 상에 위치된 대물렌즈(objective)와, 실시간에, 아래쪽 이미지를 재현하는 상부측 상에 위치된 뷰어가 장비되어 있다.
"증강 현실" 수법을 이용해서, 상기 디바이스는 정맥의 위치를 확인하고, 실제 이미지 상에 (정맥을 나타내는) 위색(false color)으로 그래픽 기호들을 중첩시켜서, 환자의 피부 아래쪽에서 정맥을 보는 지각력을 사용자에게 생성시킨다.
상기 디바이스는 주위 조직의 것에 관하여 보다 큰 정도로 적외 방사선을 흡수하여 주위 영역에 관하여 육안으로 보이지 않는 정맥을 구별하도록 정맥혈의 특성을 작동 원리로서 사용한다.
따라서, 상기 디바이스는 예를 들어, 관심 대상 영역에 충돌 시 조직과 상호작용하는 적외선 광빔을 생성하기 위한 것이다. 이 광은 이어서 정맥혈의 많은 존재를 가진 영역들에 의해 더 낮은 강도로 반사 및/또는 산란되며, 따라서 어둡게 될 것이다.
적외광에 민감한 센서는 그 영역의 이미지를 수광하기 위하여 존재한다.
또한 공간적 기준으로서 작용하는 표면 조직을 제시하는 이미지를 생성하는 것을 가능하게 하기 위하여, 상기 디바이스에는, 가시광용의 센서와, 선택적으로 또한 백색광 조명 시스템이 설치될 수 있다.
이들 센서는, 대물렌즈가 위치된 거리에 관계 없이 시차 오차 없이 두 중첩 가능한 이미지를 생성하기 위하여 동일 시계를 관찰할 수 있게 하는 광학기기에 삽입된다.
사용자가 어떠한 오차 없이도 최적 거리에서 상기 디바이스를 위치시키는 것을 허용하기 위하여, 광학기기에는 미리 결정되지 않은 거리에서도 상세한 이미지를 확보하는 자동초점 시스템이 설치된다.
언급된 바와 같이, 이에 부가해서, 뷰어가 획득된 이미지 내에서 눈부심 및 정보의 포화를 방지하기 위하여 관심 대상 영역의 전체적인 뷰를 허용하고 그리고 근위 사용 동안 조명을 감소시키기 위하여 원위 영역에 있는 동안 광학 파워를 증가시킬 수 있는 방출된 방사선의 휘도를 조절하기 위한 자동 또는 수동 시스템이 제공될 수 있다.
2개 초과의 이용되는 광 방사선과 2개 초과의 이미지 획득 센서를 구비한 본 발명에 따른 디바이스의 다른 예는, 표면 정맥 혈관 및 동맥 혈관 둘다의 검출에 관한 것일 수 있다. 이 목적을 위하여, 상기 디바이스는 (예를 들어 위에서 기재된 바와 같은) 검사될 영역 둘레의 조직의 진정한 이미지를 재생하기 위하여 가시광 대역의 광학 방사선과, 적외선 대역 내의 두 상이한 하위대역 내 적어도 2개의 광학 방사선을 제공하기 위하여 다수의 광원을 구비하며; 제1 하위대역은 산소화 헤모글로빈의 흡수 스펙트럼에서 센터링되고, 다른 쪽은 탈산소화 헤모글로빈헤모글로빈의 흡수 스펙트럼에서 센터링된다. 선택적으로, 상기 디바이스는 또한 멜라닌의 흡수에 관련된 적외선 스펙트럼에서 제4 방사선을 방출할 수 있는 공급원을 포함할 수 있다. 후방산란된 광학 방사선, 즉 검사될 영역으로부터 유입되는 광학 방사선은 상기 신호를 획득할 수 있는 동일한 수의 카메라에 도달하도록 4개의 독립적인 광로 상에 4개의 방사선을 분리시킬 수 있는 적어도 하나의 광학 유닛에 의해 포착된다. 대응하는 정보 기여도들을 포함하는 획득된 4개의 이미지는, 따라서 동시에 획득되고, 그리고 멜라닌의 흡수에 관한 스펙트럼 컨텐츠를 가진 이미지 및 가시광 내 이미지를 고래해서 적응 방식으로, 각각의 이미지로부터 출발하는 정맥 및 동맥의 위치를 강조하기 위하여 적절한 알고리즘을 통해서 처리된다. 처리 결과는 실시간에 가시광 대역으로부터 유래된 이미지 상에 중첩된 두 혈관계를 강조할 수 있는 위색을 가진 단일 이미지 내로 실시간에 병합될 수 있거나, 또는 상기 디바이스의 디스플레이 상에, 그리고/또는 상이한 방식으로, 예를 들어, 획득된 것들 및/또는 처리된 것들의 일부를 포함하는 수개의 이미지를 나란히 배치하는 다른 선택적 모니터 상에 개별적으로 재현될 수 있다.
다른 응용예는 각종 유형의 해부학적 양상이 특히 중요할 수 있는 흑색종의 조기 진단에 관련된다. 현재, 육안으로 간단한 검사 시 나타날 수 있는 바와 같은 크기, 형상 및 색은 그의 예방 또는 치료를 위하여 특히 중요한 기타 파라미터로서 병리의 병기결정 또는 병리의 속성을 평가하는데 이용되는 주된 파라미터이다. 이 분석은 주파수 상에 센터링되는 대역들 내의 N개의 광학 방사선으로 조명될 수 있고 상기 파라미터들을 강조하는데 특히 중요한 결정될 연장부를 가진 본 발명에 따른 디바이스를 통해서 수행될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 디바이스에는 검사 영역으로부터 유래되는 광 방사선을 7개의 개별의 대역, 즉, 자외선 내 2개의 대역, 가시광 내 3개의 대역 및 적외선 내 2개의 대역으로 분할하는 스플리터가 설치될 수 있다. 상기 디바이스는, 위에서 나타낸 바와 같이, 프레임화된 장면이 동일하도록 그리고 획득 후 (필요한 경우 교정 단계를 통해서) 완벽하게 중첩 가능한 이미지들을 생성하기 위하여 수광된 방사선을 분리시킬 수 있다. 이들 이미지는, 실시간에 간단히 보여질 수 있어서, 의사가 기사광 밖의 스펙트럼 대역 내에서의 형상과 크기를 평가하고, 표면 아래쪽의 조직 부분들로부터 또한 산란된 적외선 대역 내의 이미지들을 통해서 신생물의 깊이에 관한 정보를 얻고, 자외선 등과 같은 보다 높은 주파수에서의 대역 내 흡수반응에 관한 정보 및 이들 다중분광 컨텐츠의 비교로부터의 접합 정보를 얻는 것을 가능하게 한다. 게다가, 적외선 대역들에 관한 이미지들은 신생물의 혈관신생 정도가 검출될 수 있게 하고, 상당한 확대로 얻어진다면, 검사된 조직을 혈관신생시키는 혈관의 치수가 또한 검출될 수 있다. 획득된 또는 위에서 기재된 것과 유사한 처리 후의 이미지로부터 직접 얻어진 이 정보는, 신생물의 활성을 검출하기 위한 강력한 진단 툴일 수 있고, 따라서 임의의 수술 또는 의료 시술에서 이들 조작 파라미터는 큰 도움이 될 수 있다. 또한, 악성에 대한 그리고 관심 대상 진단의 다른 인자에 대한 발달 단계에 더욱 용이하게 관련될 수 있는 유도된 파라미터의 이미지, 맵 또는 전체적 가치를 추정하기 위하여 기술된 이미지들 모두를 공동으로 처리하는 것도 가능하다. 이 유도된 정보는 위색 컨텐츠의 중첩을 통해서 또는 진단 의사가 용이하게 이해하는 표현의 임의의 다른 방법을 통해서 재구성될 수 있다.
본 발명에 따른 디바이스는 따라서 상이한 광학 대역에서 다수의 방사선으로 동일 시계를 획득할 가능성, 또한 공동으로 이들을 처리할 가능성, 그리고 사용자가 각 시간에 검사 중인 조직 상에 집중되도록 관심 대상 영역 위로 기기를 이동시킴으로써 간단히 상기 디바이스 상에 또는 적절한 뷰잉 수단 상에 진단 결과를 실시간에 얻을 수 있게 하는 적절한 방식으로 이들을 뷰잉하고/하거나 목적으로 하는 정보를 제시할 가능성을 보유하여, 표면 조직의 기타 병리에 관한 광대한 시리즈의 진단 절차에 적용될 수 있는 것은 명확하다.
많은 예가 있을 수 있음은 명확하다. 일반적으로, 상이한 스펙트럼 대역을 가진 방사선에 관한 이미지들을 획득하고, 상이한 스펙트럼 대역을 가진 방사선에 관한 상이한 정보 기여도를 제공하고 그리고 분석 중인 생물학적 구조체의 목적으로 하는 반응에 관한 상이한 정보 기여도를 제공하는 다수의 카메라와 동일한 개수의 공급원을 가질 필요는 없다. 예를 들어, 검사될 영역으로부터 유입되는 모든 광 방사선으로부터 분리될 정보 기여도를 분할하는 기능으로서 다수의 카메라를 구비하는 것이 가능하고, 즉, 검사될 영역으로부터 유입되는 방사선의 보다 넓은 대역의 하위대역의 기능으로서 방사선을 분할하는 것이 가능하며, 이 방사선은 동일 영역과 그 위에 투영된 광/광들과의 상호작용의 기능이다.
그러나, 하나의 또는 가장 간단한 형태(예를 들어 도 8에 개략적으로 도시됨)로, 본 발명에 따른 디바이스가 단일 광원(11), 예를 들어 적외선, 및 예를 들어, 이미지(A)를 제공하게 될 적외선에 민감한 디지털 방식의 이미지 센서를 포함하는 단일 카메라(19)에 의해 형성된 이미지 획득 유닛(16)을 어떻게 포함할 수 있는 지에 유의해야 하며; 상기 디바이스는 적외광(f1)을 방출하고, 이것은 검사될 영역(Z), 예를 들어, 환자의 신체에 충돌하며, 적외광은 피부 또는 피하 조직과 상호작용하는 이 구조와 상호작용한다. 숨겨진 생물학적 구조체를 나타내는 정맥 내 혈액은, 공지된 방식으로 적외 방사선을 흡수하고, 따라서 정맥으로부터 반사 및/또는 산란 및/또는 방출되는 광 방사선(그리고 몇몇 경우에 정맥으로부터)은 공지된 흡수의 기능이므로, 센서에 충돌하는 광 방사선은 센서에 의해 획득된 이미지(A)의 소정 부분(A1)을 생성하는 이 숨겨진 구조에 관련된 정보 기여도들의 제1 그룹(예를 들어, 정맥의 형상과 위치 및 소정의 색)을 제공한다. 이미지 획득 유닛과 동일 시계에서) 환자와 충돌하는 적외 방사선은 또한 피부 표면 등과 같은 정맥 이외의 생물학적 구조체와 상호작용한다. 이 상호작용의 방법은 정맥에 관하여 상이하므로, 상피로부터 반사 및/또는 산란 및/또는 방출되는 광 방사선이 정맥으로부터 유입되는 것과는 다를 것이고, 따라서 센서와 조우하게 되는 이 제2 광 방사선은, 예를 들어, 검사 영역(이미지(A)의 부분(A2))의 표면 윤곽(및/또는 기타 표면 요소, 예컨대, 머리카락 및 육안으로 볼 수 있는 표면과 연관된 기타 요소)을 규정하는 예를 들어 상피의 윤곽의 형상 및 위치에 관한 정보 기여도들의 제2 그룹을 제공한다. 상기 디바이스의 전자 수단은 이어서 이미지(A)의 부분(A1)에 관한 컨텐츠를 (27)에서 처리하고, 즉, 예를 들어, 정맥에 관한 형상의 콘트라스트를 증가시키기 위한 정보 기여도들의 제1 그룹(센서는 바람직하게는 디지털 방식이고, 이들 정보 기여도는 디지털 이미지를 형성하는 디지털 데이터이며, 따라서 이 처리는 공지된 이미지 처리 수법으로 일어남) 및 선택적으로 또한 이미지(A)의 부분(A2)에 관한 컨텐츠를 처리하며, 즉, 정보 기여도들의 제2 그룹은, 피부 표면의 윤곽(예를 들어, 환자의 신체의 이 부분이 검사되고 있다면, 팔의 윤곽)의 가시성을 향상시키기 위하여 (27)에서 처리된다. 따라서, 상기 디바이스의 전자 수단은 두 정보 그룹을 (28)에서 조합하여, 서로 조합되지만 특정 요구를 위하여 최적으로 그래픽 처리된, 명확하게 볼 수 있는 검사 중인 두 생물학적 구조체와 함께 검사 중인 신체 부분의 이미지를 출력하며, 예를 들어 두 정보 그룹은 명백하게 규정된 숨겨진 생물학적 구조체(예를 들어, 정맥) 및 이들 정맥이 명백하게 인지 가능하게 위치된 신체 부분의 윤곽을 갖는 단일 이미지를 부여하기 위하여 서로 중첩된 두 대응하는 이미지를 생성한다. 이미지 획득 유닛은, 예를 들어, 목적으로 하는 대역 밖의 스펙트럼 대역을 가진 광빔을 제외하기 위하여, 즉, 주어진 스펙트럼 대역에 속하는 광빔 만을 광 센서 또는 센서들에 전달하여, 오로지 그 특정 스펙트럼 대역과 연관된 정보 기여도들을 가진 이미지를 얻기 위하여 광학 필터(25)를 포함할 수 있으며; 예를 들어, 광학 필터는 적외선 대역 내의, 더욱 구체적으로는 근적외선(NIR) 내의 필터일 수 있다.
바로 위에서 나타낸 간단한 경우는 제외하고, 위에서 나타낸 다른 예에서는, 그 내부에 방사선을 수개의 광빔으로 분할하기 위한 분할 수단이 있고 각 광빔은 주어진 스펙트럼 대역과 관련되는, 검사될 영역과 대면하는 단일 광학 유닛을 가진 이미지 획득 유닛과, 획득된 각각의 광빔과 연관된 정보 기여도들을 가진 관련 이미지 획득 카메라를 주로 참조하였다. 도 10은 단일 광학 유닛(17)을 구비한 디바이스의 가능한 조합을 가진 광학 유닛을 요약하고 있는 일반적인 도식도로, 2에서부터 2보다 큰 수 k까지 가변적인 다수의 카메라(S1..Sk), 및 광학 유닛의 시계에 존재하는 검사될 영역으로부터 유입되는 광빔을, 각각의 카메라에 각각 지향된, 획득 카메라(S1..Sk)의 개수와 등가인 광빔(R1..Rk)의 수로 분할하기 위한 분할 수단(18)을 도시하고 있다. 관련된 획득 이미지들은, 수행될 검사 유형에 대해서 가장 적절한 방식으로 처리되거나 처리되지 않고, 그리고 서로 조합된다. 본 발명에 따른 디바이스에는 (광빔(f1..fi)을 생성하기 위하여) 1에서부터 1보다 큰 숫자 "i"까지 가변적인 양으로 다수의 광원(L1..Li)이 설치될 수 있다. 광원(L)의 개수 및 카메라의 개수는, 바람직하게는, 필수는 아니지만 동일할 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같은 다른 실시형태에 있어서, 수개의 광학 유닛(171..17j)(변수는 2에서 j까지의 숫자이고, j는 2보다 큼)이 제공될 수 있으며, 각각은 도 10에 기재된 바와 같은 형태를 가지며, 각 광학 유닛에는 동일 시계 또는 대략 동일 시계(예를 들어 이들 간에 미리 결정된 거리로 두 인근 필드)가 제공된다. 이 형태는, 필요한 경우, 사용 유연성 및 상이한 유형의 이미지의 처리 그리고 검사를 허용할 수 있다.
예를 들어, 2개 이상의 광학 유닛을 포함하는 본 발명에 따른 디바이스는, 3D 유형의 증강 현실을 이용하는 검사를 수행하기 위하여, 즉, 검사될 영역의 분석을 위하여 사용될 각각의 스펙트럼 대역에 관하여 이 영역의 입체적 뷰잉을 허용하기 위하여 사용될 수 있다.
실제로, 디바이스는 조작자에게 보다 큰 정확도의 증강 현실 경험을 얻게 하는 표면 조직의 병리의 비침습적 진단을 위하여 이용될 수 있다. 이것은, 예를 들어, 위에 기재된 빔 분할 수단을 구비하는 광학 유닛을 2개 이상의 개수로 반복함으로써 얻어진다. 이와 같이 해서, 미리 결정된 거리를 가진 두 지점 상에 센터링되고 서로 대략 동일한 적어도 2개의 중첩된 시계 상에 위에서 구현되는 디스플레이를 생성하는 것이 가능하다. 이것은 획득 및 처리 단계가 위에서 기재된 바와 같이, 더욱이 적절한 3D 재구성 알고리즘을 통해서 구현될 수 있게 하고, 깊이의 관점에서 정확한 위치에 기기 밑에 놓인 장면이 표현될 수 있게 하여, 기기를 통해 검사 중인 조직을 실제로 관찰하고 또한 위에서 기재된 바와 같은 이미지 병합 알고리즘을 통해 재구성되는 목적으로 하는 정보를 얻는 결과를 부여한다. 이것은 3D 디스플레이, 능동 혹은 수동 안경 등과 같은 오늘날 입수 가능한 다수의 기술을 통해서 얻어질 수 있다. 시스템의 가능한 구현의 그래픽 설명을 위하여 도 12를 참조해야 한다. 이 도면은 영역(Z)에 관한 시계(Q 및 W)가 각각 연관되는 두 광학 유닛(171 및 172)을 강조한다. 실시형태의 이 예에서, 디바이스는, 예를 들어, (시계(Q)에 관한 광학 유닛(171)을 위하여 NIR 및 가시광 대역, 그리고 시계(W)에 관한 광학 유닛(172)을 위하여 NIR 및 가시광과 연관된) 4개의 상이한 이미지를 동시에 획득하고, 위에 기재된 방법에 따른 두 광학 유닛의 이미지의 처리를 수행하여, 디스플레이(26) 상에 교대 뷰잉을 허용하도록 기여도의 3D 재구성을 수행한다. 안경(H)(렌즈(H1 및 H2)를 구비함)은 공지된 3D 뷰잉 모드에 따른 두 증강 현실 이미지의 뷰잉, 예를 들어, 한쪽 렌즈를 먼저 차단하고 이어서 다른 쪽 렌즈를 차단할 수 있게 하며: 특히, 광학 유닛(171)으로부터 유래되는 획득 및 처리에 관한 이미지가 디스플레이(26) 상에 제시될 경우, 렌즈(H1)는 투명할 것이고, 렌즈(H2)는 검게 될 것이다. 대신에, 광학 유닛(172)의 처리의 출력이 제시될 경우, 렌즈(H1)는 검게 될 것이고 렌즈(H2)는 투명할 것이다. 안경(H)은 임의의 방식으로 전송 케이블을 이용해서 혹은 이것 없이 디바이스에 능동적으로 접속된다.
이 가능한 실시형태에 의해 조작자가 깊이 관련 정보를 회수할 수 있게 되고, 이것은 의료적 그리고 외과적 수술이 기기의 모니터를 통해서 뷰잉함으로써 검사 중인 조직에 직접 수행될 경우 특히 유용할 수 있다.
도면은 단지 본 발명의 가능한 비제한적인 실시형태들을 도시할 뿐이며, 본 발명의 이들 실시형태는 그러나 본 발명이 기반으로 하는 개념의 범위로부터 벗어나는 일 없이 형태와 배열을 변화시킬 수 있음을 알 수 있다. 첨부된 청구범위에서의 임의의 참조부호는 상기 설명 및 첨부 도면을 감안하여 이를 읽는 것을 용이하게 하기 위하여 순수하게 제공되는 것이며, 여하튼 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
Claims (25)
- 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 디바이스로서,
- 상기 생물학적 구조체의 적어도 공간 내 위치 및 형상 중에서 상기 생물학적 구조체의 적어도 특정 파라미터를 검출하기 위하여, 검출될 특정 생물학적 구조체의 흡수 및/또는 반사 및/또는 다른 전형적인 상호작용이, 미리 결정된 방식으로, 시행되는 스펙트럼 대역들을 가진 하나 이상의 제1 광빔에 의해서 검사될 영역(area to be investigated)을 조명하도록 구성된 적어도 하나의 광원,
- 상기 적어도 하나의 광원에 의한 조명 후 상기 검사될 영역으로 유입되는 하나 이상의 광 방사선(light radiation)과 연관된 이미지들, 특히, 연관된 적어도 2개 그룹의 정보 기여도(information contribution)가 있는 이미지들을 획득하도록 구성된, 상기 검사될 영역에서 지향된 시계(field of view)를 가진 이미지 획득 유닛으로서, 상기 적어도 2개 그룹의 정보 기여도가,
o 적어도 상기 생물학적 구조체에 관한 정보 기여도들, 즉, 광 방사선이 주위의 생물학적 조직 및/또는 구조체와는 적어도 부분적으로 다른 방식으로 관심 대상 생물학적 구조체에 의해 산란, 반사 또는 흡수될 수 있도록, 그리고 상기 이미지들이 상기 관심 대상 생물학적 구조체의 유의한 파라미터를 표시 및/또는 검출할 수 있도록, 필드(field)에 대응하는 스펙트럼 대역을 가진 적어도 하나의 제1 광 방사선과 연관된 정보 기여도들의 제1 그룹, 및
o 상기 이미지 획득 유닛의 상기 시계에 존재하는, 검사가 실시되는 상기 관심 대상 생물학적 구조체에 관하여 상기 제1 광 방사선과는 달리 상호작용하는 또 다른 또는 다른 생물학적 구조체에 관한, 상기 정보 기여도들의 제1 그룹과는 적어도 부분적으로 다른 정보 기여도들의 제2 그룹을 포함하는, 상기 이미지 획득 유닛,
- 전자 수단으로서,
o 상기 관심 대상 생물학적 구조체에 관한 적어도 상기 정보 기여도들의 제1 그룹을 처리하고, 그리고
o 상기 관심 대상 생물학적 구조체에 관한 상기 제1 그룹의 처리된 상기 정보 기여도들과 상기 이미지 획득 유닛의 상기 시계에서 상기 또 다른 또는 다른 생물학적 구조체에 관한 상기 제2 그룹의 선택적으로 또한 처리된 정보 기여도들을 적어도 하나의 이미지에 조합하도록 구성된, 상기 전자 수단, 및
- 적어도 하나의 뷰어(viewer)로서, 상기 디바이스가 상기 검사될 영역으로 떨어져 있는 상태에서 상기 적어도 하나의 뷰어를 관찰하고 있는 상기 디바이스의 사용자가 동일한 시계 내에 존재하는 상기 또 다른 또는 다른 생물학적 구조체의 이미지와 조합된 상기 관심 대상 생물학적 구조체의 적어도 하나의 처리된 이미지를 연속해서 볼 수 있게끔, 적어도 상기 이미지의 뷰잉(viewing)을 허용하도록 구성된, 상기 적어도 하나의 뷰어를 포함하는, 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 디바이스. - 제1항에 있어서,
적어도 2개의 광원, 각각,
-상기 제1 광빔의 하나 이상에 의해서 상기 검사될 영역을 조명하도록 구성된 적어도 하나의 제1 광원과,
상기 제1 광원에 의해 방출된 상기 제1 광빔의 대역과는 적어도 부분적으로 다른 스펙트럼 대역을 가진 하나 이상의 제2 광빔을 위한 적어도 하나의 제2 광원이 존재하되, 상기 제2 광빔은 상기 제1 광빔에 관하여 상이한 방식으로 상기 검사될 영역과 광학적으로 상호작용하고 그리고 상기 정보 기여도들의 제2 그룹을 포함하는 이미지들을 생성하도록 구성되며,
- 상기 제1 및 제2 광원의 상기 광빔은 상기 2개의 광원에 의해 실질적으로 동시적인 방식으로 방출되고,
- 상기 이미지 획득 유닛은 상기 적어도 하나의 제1 이미지와 적어도 하나의 제2 이미지를 실질적으로 동시적인 방식으로 획득하며,
- 상기 디바이스는, 상기 뷰어가 상부에 제공되는 제1 면과 상기 이미지 획득 유닛의 광 입구가 상부에 배열되는 제2의 대향면의 두 대향하는 주된 면을 포함하고; 바람직하게는 상기 디바이스의 전자적 관리, 처리 및 뷰잉 구성요소들의 대다수는 상기 두 면 사이에 실질적으로 포함되고, 상기 디바이스의 공간 내의 연장부가 본질적으로 평탄하며; 상기 이미지 획득 유닛의 상기 광학 유닛의 광축, 즉, 분할되기 전의 방사선의 주 광로가 상기 디바이스의 상기 평탄한 연장부와 직교하고; 바람직하게는 상기 뷰어는 평판 디스플레이를 포함하고 그리고 상기 광축은 상기 평판 디스플레이에 직교하며; 바람직하게는 상기 광축은 상기 뷰어의 중심을 통해서 직교방향으로 통과하는 축과 일치하는, 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 디바이스. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 정보 기여도들의 제2 그룹 중의 상기 정보 기여도들은, 상기 제2 그룹의 상기 정보 기여도들을 포함하는 상기 이미지들이 상기 검사될 영역의 표면 윤곽 및/또는 다른 표면 요소들을 나타낼 수 있게끔, 상기 검사될 영역의 상기 공간 내 위치 및 형상을 규정하도록 상기 검사될 영역의 윤곽 및/또는 표면 요소들에 관련되는, 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 디바이스. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광원에 의해 조명 후 상기 검사될 영역으로 유입되는 산란된 그리고/또는 반사된 광빔을 적어도 2개의 개별의 광 방사선으로 분할하도록 구성된 분할 수단을 더 포함하되, 상기 적어도 2개의 개별의 광 방사선은, 각각, 광 방사선이 하나 이상의 주위 생물학적 구조체와는 적어도 부분적으로 상이한 방식으로 상기 관심 대상 생물학적 구조체에 의해 산란, 반사 또는 흡수될 수 있도록 하는 필드에 대응하는 제1 스펙트럼 대역을 가진 적어도 하나의 제1 광 방사선과, 상기 제1 광 방사선에 관하여 적어도 부분적으로 상이한 방식으로 상기 관심 대상 생물학적 구조체에 의해 산란, 반사 또는 흡수될 수 있는, 상기 제1 스펙트럼 대역과는 적어도 부분적으로 상이한 제2 스펙트럼 대역을 가진 적어도 하나의 제2 광 방사선이며; 상기 이미지 획득 유닛은 각각 상기 분할 수단에 의해 분할된 상기 광 방사선들과, 즉, 각각 상기 적어도 하나의 제1 광 방사선과, 그리고 상기 적어도 하나의 제2 광 방사선과 연관된 이미지들, 특히 상기 관심 대상 생물학적 구조체에 관한 상기 정보 기여도들의 제1 그룹에 속하는 정보 기여도들을 가진 적어도 하나의 제1 이미지 및 상기 정보 기여도들의 제2 그룹에 관한 정보 기여도들을 가진 적어도 하나의 제2 이미지를 획득하도록 구성되고; 상기 전자 수단은,
o 상기 관심 대상 생물학적 구조체에 관한 정보 기여도들을 포함하는, 획득된 상기 적어도 하나의 제1 이미지, 또는 획득된 상기 적어도 하나의 제1 이미지의 처리와,
o 상기 정보 기여도들의 제2 그룹 중의 정보 기여도들을 포함하는, 획득된 상기 적어도 하나의 제2 이미지, 또는 획득된 상기 적어도 하나의 제1 [제2] 이미지의 처리
를 조합하도록 구성되는, 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 디바이스. - 제4항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제2 광 방사선은 가시광의 스펙트럼 대역에 적어도 부분적으로 포함된 스펙트럼 대역을 지니므로, 상기 이미지 획득 유닛은, 각각 상기 분할 수단에 의해 분할된 상기 광 방사선들과, 즉, 상기 적어도 하나의 제1 광 방사선과 그리고 상기 적어도 하나의 제2 광 방사선과 연관된 이미지들, 특히 상기 관심 대상 생물학적 구조체에 관한 상기 정보 기여도들의 제1 그룹에 속하는 정보 기여도들을 가진 적어도 하나의 제1 이미지 및 상기 검사될 영역의 표면 뷰에 관한 정보 기여도들을 가진 적어도 하나의 제2 이미지를 획득하도록 구성되는, 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 디바이스. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 숨겨진 생물학적 구조체에 관한 적어도 상기 정보 기여도들의 제1 그룹을 처리하도록 구성된 상기 전자 수단은, 상기 관심 대상 생물학적 구조체의 형상에 관한 부분을 증가/강조하도록 구성되고; 바람직하게는 상기 제1 및 제2 이미지 그룹의 상기 정보 기여도들을 포함하는 상기 이미지들의 획득, 처리 및 조합은 실시간에 일어나는, 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 디바이스. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 2개의 광원, 각각,
- 상기 제1 광빔 중 하나 이상에 의해서 상기 검사될 영역을 조명하도록 구성된 적어도 하나의 제1 광원과,
- 상기 제1 광원에 의해 방출된 상기 제1 광빔의 대역들과는 적어도 부분적으로 다른 스펙트럼 대역들을 가진 하나 이상의 제2 광빔용의 적어도 하나의 제2 광원이 존재하되,
상기 제2 광빔은 상기 제1 광빔에 관하여 상이한 방식으로 상기 검사될 영역과 광학적으로 상호작용하고 그리고 상기 정보 기여도들의 제2 그룹을 포함하는 이미지들을 생성하도록 구성되는, 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 디바이스. - 제7항에 있어서,
상기 제2 광원은 적어도 가시광의 스펙트럼 대역을 가진 하나 이상의 제2 광빔을 방출하는, 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 디바이스. - 제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 제1 및 제2 광원의 상기 광빔들은 상기 두 광원에 의해 실질적으로 동시적인 방식으로 방출되는, 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 디바이스. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광원의 휘도 및/또는 파워를 조정하기 위한 수단을 포함하는, 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 디바이스. - 제4항에 있어서,
상기 이미지 획득 유닛은, 상기 분할 수단에 의해 분할되고 기준의 상기 생물학적 구조체의 뷰잉과 연관된 상기 적어도 하나의 제1 광 방사선으로부터 유래되는 적어도 하나의 제1 이미지를 획득하기 위한 적어도 하나의 제1 카메라와, 상기 적어도 하나의 제2 분할 광 방사선으로부터 유래되는 적어도 하나의 제2 이미지를 획득하기 위한 적어도 하나의 제2 카메라의 적어도 2개의 개별의 이미지 획득 카메라를 포함하되; 바람직하게는 상기 적어도 하나의 제2 카메라는 바람직하게는 적어도 부분적으로 가시광 내에 또는 주파수 대역 내에 스펙트럼 대역을 가진 상기 적어도 하나의 제2 광 방사선으로부터 유래되는 적어도 하나의 제2 이미지를 획득하도록 구성되고, 그 연관된 정보는 상기 검사될 영역의 상기 공간 내 위치 및 형상을 규정하도록, 상기 검사될 영역의 표면 생물학적 구조체들 및/또는 표면 요소들의 뷰잉과 상관될 수 있으며; 상기 카메라들은 바람직하게는 이미지 센서들인, 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 디바이스. - 제11항에 있어서,
상기 검사될 영역으로부터 유입되는 상기 광 방사선을 수광하는 적어도 하나의 광학 유닛을 포함하되, 상기 광학 유닛은 상기 분할 수단 및 동일한 시계를 관찰하도록 배열된 상기 적어도 2개의 카메라를 포함하는, 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 디바이스. - 제12항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광학 유닛은, 모두 동일한 광학 길이를 가진 광로들, 즉, 광학 경로들을 획정하되, 상기 경로들은 상기 검사될 영역으로부터 대응하는 이미지 획득 카메라들에 도달하는, 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 디바이스. - 제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광학 유닛은 상기 광학 유닛에 대해서 상기 입구에서 또는 하나 또는 2개의 상기 카메라에 대해서 상기 입구에서 배열된 적어도 하나의 광 집속 시스템을 포함하는, 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 디바이스. - 제14항에 있어서,
상기 광 집속 시스템은 적어도 하나의 줌 시스템을 포함하는, 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 디바이스. - 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분할 수단과 상기 제1 카메라 사이에 배열된 제1 필터를 포함하되, 상기 제1 필터는, 광 방사선이 주위 생물학적 구조체와는 다른 방식으로, 바람직하게는 대략 약 700㎚ 내지 1㎝, 더욱 바람직하게는 700㎚ 내지 1000㎚의 적외선 필드에서 상기 숨겨진 생물학적 구조체에 의해 산란, 반사 또는 흡수될 수 있도록 필드에 대응하는 스펙트럼 대역을 가진 적어도 하나의 광빔의, 상기 제1 카메라를 향한 통과를 허용하도록 구성된, 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 디바이스. - 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분할 수단과 상기 제2 카메라 사이에 배열된 제2 필터를 포함하되, 상기 제2 필터는 가시광 필드에 속하는 스펙트럼 대역을 가진 적어도 하나의 광빔이 상기 제2 카메라를 향하여 통과할 수 있도록 구성된, 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 디바이스. - 제11항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 영역으로부터 유입되는 상기 광 방사선을 분할하도록 구성된 상기 분할 수단은, 미리 결정된 스펙트럼 대역에 속하는 광 방사선을 미리 결정된 이미지 획득 영역들을 향하여 반사시키고 그리고 모든 다른 스펙트럼 대역에 속하는 다른 광 방사선을 다른 이미지 획득 영역들을 향하여 투과시키도록 구성된 적어도 하나의 미러를 포함하는, 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 디바이스. - 제11항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검사될 영역으로부터 유입되는 광 방사선을 모두 수광하는 적어도 하나의 단일 광학 유닛을 포함하되, 상기 광학 유닛은 동일한 시계를 관찰하도록 배열된 상기 적어도 2개의 카메라와 상기 분할 수단을 포함하는, 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 디바이스. - 제11항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
시계가 주로 중첩된 상태에서 그리고 동일한 검사될 영역과 대면하는 적어도 2개의 상기 광학 유닛을 포함하되, 상기 전자 수단에는 상기 검사될 영역의 3-차원 재구성을 수행하기 위하여 상기 적어도 2개의 광학 유닛으로부터 얻어진 이미지들의 3-차원 조합을 위한 수단이 제공되고, 바람직하게는 관련된 관심 대상 생물학적 구조체를 이용해서 검사 중인 상기 영역의 3-차원형태(three-dimensionality)를 상기 뷰어 상에서 보도록 안경이 제공되는, 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 디바이스. - 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이미지 획득 유닛은 상기 적어도 하나의 제1 및 적어도 하나의 제2 이미지를 실질적으로 동시적인 방식으로 획득하는, 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 디바이스. - 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 뷰어가 제공되는 제1 면과 상기 이미지 획득 유닛의 상기 광 입구가 상부에 배열되는 제2의 대향면의 두 대향하는 주된 면을 포함하고; 바람직하게는, 상기 디바이스의 전자적 관리, 처리 및 뷰잉 구성요소들의 대다수는 상기 두 면 사이에 실질적으로 포함되고, 상기 디바이스의 공간 내 연장부가 본질적으로 평탄한, 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 디바이스. - 제22항에 있어서,
상기 이미지 획득 유닛의 상기 광학 유닛의 상기 광축, 즉, 분할되기 전의 방사선의 주 광로가, 상기 디바이스의 상기 평탄한 연장부에 직교하며; 바람직하게는 상기 뷰어는 평판 디스플레이를 포함하고, 상기 광축은 상기 평판 디스플레이에 직교하며; 바람직하게는 상기 광축은 상기 뷰어의 중심을 통해서 직교방향으로 통과하는 축과 일치되는, 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 디바이스. - 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
검출될 상기 생물학적 구조체에 의해 미리 결정된 방식으로 흡수되도록 구성된, 상기 적어도 하나의 광원에 의해 방출된 상기 적어도 하나의 제1 광빔은 약 700㎚ 내지 1000000㎚, 더욱 바람직하게는 약 700㎚ 내지 1000㎚의 파장의 필드에서, 즉, 바람직하게는 대략 적외선 필드에서 선택된 제1 스펙트럼 대역을 갖고; 바람직하게는 상기 적어도 하나의 제2 광원에 의해 방출되거나 또는 환경에 의해 방출된 적어도 하나의 광빔은 약 300㎚ 내지 800㎚의 스펙트럼 대역, 즉, 대략 가시광 필드를 갖는, 미리 결정된 생물학적 구조체의 비침습적 검출 디바이스. - 신체 표면 부근의 혈관의 비침습적 검출 방법으로서,
- 검출될 생물학적 구조체에 의해 미리 결정된 방식으로 흡수 및/또는 산란 및/또는 반사 및/또는 또 다른 전형적인 광학적 상호작용이 시행되는 스펙트럼 대역에 포함된 스펙트럼 대역들을 가진 하나 이상의 광빔에 의해서 검사될 영역을 조명하는 단계로서, 하나 이상의 광빔은 가시광 내에 파장 또는 스펙트럼 대역을 갖는, 상기 조명하는 단계,
- 상기 조명 후에, 상기 검사될 영역으로부터 유입되는 전형적인 유형의 광학적 상호작용과 함께 산란 및/또는 반사 및/또는 상호작용된 상기 광빔을 적어도 2개의 개별의 광 방사선으로 분할하는 단계로서, 상기 적어도 2개의 개별의 광 방사선은, 각각, 광 방사선이 주위 생물학적 구조체와는 상이한 방식으로 관심 대상 생물학적 구조체에 의해 산란, 반사 또는 흡수될 수 있도록 하는 필드에 대응하는 스펙트럼 대역을 가진 적어도 하나의 제1 광 방사선과, 상기 가시광의 상기 스펙트럼 대역에 적어도 부분적으로 포함되는 스펙트럼 대역을 가진 적어도 하나의 제2 광 방사선인, 상기 분할하는 단계,
- 분할된 상기 광 방사선들과, 즉, 각각 상기 적어도 하나의 제1 광 방사선과 그리고 상기 적어도 하나의 제2 광 방사선과 각각 연관된 이미지들, 특히 상기 관심 대상 생물학적 구조체에 관한 정보 기여도들을 가진 적어도 하나의 제1 이미지와 상기 검사될 영역의 표면 뷰에 관한 정보 기여도들을 가진 적어도 하나의 제2 이미지를 획득하는 단계,
- o 상기 관심 대상 생물학적 구조체에 관한 정보 기여도들을 포함하는, 획득된 적어도 하나의 제1 이미지, 또는 획득된 상기 적어도 하나의 제1 이미지의 처리와,
o 상기 검사될 영역의 상기 표면 뷰에 관한 정보 기여도들을 포함하는, 획득된 상기 적어도 하나의 제2 이미지, 또는 획득된 상기 적어도 하나의 제2 이미지의 처리
를 조합하여, 상기 관심 대상 생물학적 구조체에 관한 상기 정보 기여도들의 상기 이미지와 상기 검사될 영역의 상기 표면 뷰에 관한 상기 정보 기여도들의 상기 이미지를 둘 다 포함하는 단일 출력 이미지를 생성하는 단계, 및
- 적어도 하나의 뷰어를 관찰하는 사용자가 상기 검사될 영역을 보고, 상기 생물학적 구조체의 형상을, 상기 영역 상에 중첩시키거나 또는 대안적으로 상기 영역에 대해서 조합된 방식으로 제시하도록, 상기 적어도 하나의 뷰어 상에 진단적 필요에 의해 적절하게 확인된 상기 단일 이미지 또는 단일의 조합된 표현을 뷰잉하는 단계를 포함하는, 신체 표면 부근의 혈관의 비침습적 검출 방법.
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