JP4981888B2 - 静脈ナビゲーション装置 - Google Patents

Description

出願において、すなわち本出願において引用されるすべての特許および非特許文献は、参照によりその開示内容がすべて本明細書に援用される。

本発明は、生物内の皮下構造を非侵襲的に視覚化する、撮像装置およびそれを使用する方法に関する。皮下構造の視覚化により、これら構造内に器具を挿入する必要がある医療処置を行う際の速度および精度が向上する。特に、装置が、装置の被処置者および操作者が完全に移動し続けることができるように、生物の上に配置されるように適合されているため、流体の生物への挿入または生物からの抽出が容易になる。

医療処置によっては、皮下血管の穿刺が必要であり、したがってこれらの正確な位置特定が必要なものがある。最も一般的に、位置特定は、視覚的に、または選択された部位を触診することによって行われるが、これは、医療処置の被処置者が、血管が小さくその位置が深いか、肥満体であるか、幼児であるか、貧血症であるか、暗色皮膚であるか、ストレスにより血管収縮しているか、もしくは、火傷、失血、脱水症または拡張蛇行静脈を患っている場合、妨げられる可能性がある。静脈アクセス装置による治療の繰返しのための血管壁肥厚または瘢痕組織もまた、カニューレ挿入処置を妨げる可能性がある。注入中に血管を見失うと、繰返し刺すことが必要であるため不快となる可能性があり、また、たとえば化学療法薬を注入する場合、血管が穿刺される場合の余分な血管出血または組織毒性等の深刻な結果となる可能性もある。

従来技術において、血管の位置特定のための多くの発明が提供されてきた。特許文献１において、Esparzaは、皮下注射針の挿入に対し血管の位置を特定するのを支援するために赤外光を利用する発明について述べている。注射を行う者は、片眼または両眼の前に赤外光源、ビデオカメラおよびモニタ画面を備えたヘッドピースを着用する。これは実際的ではなく、装置の操作者の可動性を制限する。

特許文献２では、発明の主な技術的構成要素は上述した発明と同じである。しかしながら、特許文献２に記載されている発明の構成要素は、フレーム内に包含され、装置の操作者と被処置者との間のスタンドに配置される。操作者は、２色フィルタ眼鏡を装着して、生成された画像の３次元効果を得る。この場合もまた、眼鏡類が必要であることが実際的でなく、スタンドの使用により、装置の使用の融通性および速度が制限される。

特許文献３において、Reynoldsは、被処置者の上に直接配置される発明について述べている。この発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）およびディスプレイを含むが、操作者に対し、皮下血管のリアルタイムビデオ画像を提供せず、かかる血管へのたとえば皮下注射針の挿入を表示することができない。
米国特許第５，６０８，２１０号明細書 米国特許第６，１７８，３４０号明細書 米国特許出願公開第２００５／０１１９５４６号明細書

直観的に使用でき、装置の操作者、および装置の使用から利益が得られ得るあらゆる医療処置の被処置者の、いずれの移動も制限することなく、概してあらゆる設定で使用可能である、皮下血液充満構造を視覚化する小型で実際的なリアルタイム撮像システムが依然として必要とされている。

本発明は、非侵襲性手段により皮下構造を視覚化する、医療用撮像装置およびそれを使用する方法に関する。視覚化により、医療機器を皮下構造に挿入する必要のある医療処置を施すことが容易になる。これはさらに、被処置者の上に配置されるように適合され、装置の操作者の両手を自由なままにし、操作者および治療の被処置者のいずれの身体移動も制限しない装置によって、さらに容易になる。

したがって、本発明の対象は、身体内の皮下構造を視覚化する目的で設計された撮像装置であって、被処置者の上に直接配置されるように適合された装置であり、身体表面、その下に位置する組織および皮下構造の選択された部位を照明する少なくとも１つの発光源と、前記照明された皮下構造の画像を記録する少なくとも１つのカメラ対応検出システムと、照明された皮下構造の記録された画像をレンダリングする少なくとも１つの表示手段と、を備える、撮像装置を提供することである。

さらに本発明の対象は、身体内の皮下構造を視覚化する目的で被処置者の上に直接配置されるように適合された装置の使用であって、身体表面、その下に位置する組織および皮下構造の選択された部位に光を放出するステップと、カメラ対応検出手段によって非吸収光を検出し、照明された皮下構造の画像を記録するステップと、照明された皮下構造の画像を表示するステップと、を含む、使用を提供することである。

さらに本発明の対象は、被処置者の上に直接配置されるように適合された装置により、身体内の皮下構造を視覚化する方法であって、身体表面、その下に位置する組織および皮下構造の選択された部位に光を放出するステップと、カメラ対応検出手段によって非吸収光を検出し、照明された皮下構造の画像を記録するステップと、最後に、照明された皮下構造の画像を表示するステップと、を含む、方法を提供することである。

本発明は、医療器具、たとえば皮下注射針を皮下構造内に挿入するのを容易にする目的で皮下構造をリアルタイムで視覚化する装置およびその使用に関する。本発明は、発光源、カメラおよびディスプレイを備え、医療処置の被処置者の上に配置されるように適合される。

被処置者への適合
本発明は、被処置者の上にいくつかの方法で配置されるように適合されている。第１に、装置は小型かつ軽量であり、したがって被処置者に対して過労をもたらさない。第２に、装置とともに締結手段を使用することができる。第３に、装置自体を、或る解剖学的部位に適合するような形状とすることができ、または形態に柔軟性があることも可能である。

装置のサイズは、１０００ｃｍ^３未満である。装置は、５００ｃｍ^３、４００ｃｍ^３または３５０ｃｍ^３より小さいことが好ましく、３００ｃｍ^３、２５０ｃｍ^３、１８０ｃｍ^３または１２５ｃｍ^３より小さいことがさらに好ましく、１００ｃｍ^３または５０ｃｍ^３より小さいことが最も好ましい。装置の重量は、５００ｇ以下であることが好ましく、３５０ｇ未満であってもよく、２５０ｇ未満または１７５ｇ未満であることが好ましく、１００ｇ未満または９０ｇ未満であることがより好ましく、８０ｇ、７０ｇ、６０ｇまたはｇ５０ｇ未満であることが最も好ましい。装置が被処置者によって支持されるため軽量装置であることがより好ましく、そのため、装置の重量は１００ｇ未満である。

締結手段を使用して、被処置者に対する装置の配置を確実にすることができる。締結手段は、テープ、両面テープ、接着剤または再剥離性接着剤等の接着剤であってもよい。これらはすべて、特に、被処置者の表面すなわち皮膚への刺激を低減するように医療目的で適合される製品であってもよい。締結手段は、ゴム、プラスチック、織物または金属等いかなる材料のいかなる種類のストラップ、ベルト、バンドまたは弾性材料であってもよく、単体で被処置者にすべるように嵌めてもよく、またはベルクロ（Ｖｅｌｃｒｏ）、ひも、バックル、半永久接着剤等により合わせられる２片構成であってもよい。締結手段は、本発明の永久的な特徴であってもよく、もしくは、清掃または衛生上の目的で、脱着式等、取外し可能であってもよく、もしくは装置が嵌合し、かつテープまたはひも等により被処置者に締結することができる、スリーブ、ラップ、カバー、包みまたはバッグ等、使い捨てであってもよい。装置を、使い捨てカバー、包み紙、ストラップ、スリップ、ポケット、もしくはカバー、包み紙、ストラップ、スリップ、ポケット等自体に付着することができる任意のもの等により、被処置者に締結してもよく、または低粘着性、再使用可能または再配置可能接着剤により被処置者に直接締結してもよい。使い捨て包み紙等は、任意の厚さおよび可撓性の透明なプラスチックまたはゴムであってもよい。装置は、使い捨てカバー内に収容されることが好ましい。

本発明の対象は、装置と、複数の使い捨て包み紙、カバー等と、脱着可能ストラップの１つまたは複数のセットと、を備えるボックスまたはキットを提供することである。使い捨てカバーの数は、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７５または１００カバーもしくはその間またはそれより多くの任意の数等、２以上の任意の数であってもよい。キットは、取扱説明書および／または電池をさらに備えてもよい。装置との使用に適した使い捨てカバーの別個のボックスまたはキットもまた、本発明の対象である。

好ましい実施形態では、装置自体を半円形に湾曲させてもよく、それにより形状のみで装置が被処置者の上に載置される。代替実施形態では、装置は、装置の構成要素を、互いに分離可能であるように配置することにより、または有機ディスプレイ等、それ自体撓曲可能な構造である可撓性構成要素を使用することにより、可撓性であってもよい。装置は、不変の上部部分に取り付けられる柔軟かつ可撓性材料からなる、被処置者に配置される下部部分があることによって、部分的に可撓性であってもよい。可撓性材料は、それが載置される表面に適合することができる。さらに、装置を、装置の操作者に人間工学的に適合されるような形状とすることができる。装置は、丸い縁を備え、形状が全体的に有機的であってもよく、装置を保持するように指を配置するために１つまたは複数の部品に制限があってもよい。装置を、任意の適当な材料から作成してもよく、装置は、内部および外部にいくつかのかかるタイプの材料を含んでもよい。装置は、１つまたは複数の軽量材料からなることが好ましい。

撮像装置を被処置者に配置されるように適合する利益は、医療処置を施している１人または複数の人が、それを行うために両手が空いている、ということである。さらに、医療処置を施している人は、自由な視界を阻止し医師の居場所を制限する、重くかつ扱い難いヘッドギアに束縛されない。さらに、本発明の利点は、被処置者が自由に移動できるということと、装置が移動した場合、被処置者の皮膚または皮下構造が移動した場合、または他の同様のシナリオにおいて、システムを容易に再設定できるということと、である。装置の発光源が埋め込まれる可撓性材料のヒンジフラップを備える実施形態等、本発明の実施形態の多くのさらなる利点は、装置と被処置者との間に最適な接触が確保される、ということである。これにより、皮下構造の撮像が容易になる。

装置が配置されるように適合されることができる被処置者は、いかなる生物であってもよく、哺乳動物等の動物が好ましく、人間が最も好ましい。装置を、脚、頭、胴体または腕等、被処置者の解剖学的構造のいかなる部位で使用してもよい。

光源
本発明は、皮下構造を照明する目的で少なくとも１つの発光源を備える。本発明の支配的な原理は、さまざまな皮下要素の特定の吸収特性、特に血液による特定のスペクトル波長の吸収率である。

本発明の一態様は、身体構造の選択された部位、その下に位置する組織および皮下構造の視覚化のために照明を提供することである。これを、透光モードまたは反射モードで行うことができる。本発明の一実施形態では、照明のモードは透光モードである。代替実施形態では、モードは反射モードである。

少なくとも１つの光源は、５５０ｎｍと１６００ｎｍとの間の波長の光を放出することが好ましい。このスペクトルは、可視光および赤外（ＩＲ）光の両方を含み、本発明の一実施形態では、いずれかを単独でまたは両方を結合して放出することができる光源を提供する。可視光は、５５０ｎｍ〜５８０ｎｍまたは５６０ｎｍ〜５７５ｎｍの波長の黄色光、５８０ｎｍ〜６３０ｎｍまたは５８５ｎｍ〜６１０ｎｍの波長の橙色光、６３０ｎｍ〜７００ｎｍまたは６４０ｎｍ〜６６５ｎｍの波長の赤色光であることが好ましい。赤外光は、７００ｎｍと１６００ｎｍとの間またはそれを超える波長の近赤外光または赤外光であってもよい。これには、限定されないが、７００ｎｍと８００ｎｍとの間、８００ｎｍと９００ｎｍとの間、９００ｎｍと１０００ｎｍとの間、１０００ｎｍと１１００ｎｍとの間、１１００ｎｍと１２００ｎｍとの間、１２００ｎｍと１３００ｎｍとの間、１３００ｎｍと１４００ｎｍとの間、１４００ｎｍと１５００ｎｍとの間、１５００ｎｍと１６００ｎｍとの間またはそれより高い波長の光等、その中のかつその中のいかなる間隔のいかなる波形の光をも含まれる。赤外光は、８３０ｎｍまたは８５０ｎｍ等、８１０ｎｍと８９０ｎｍとの間、８２０ｎｍと８８０ｎｍとの間、８３０ｎｍと８７０ｎｍとの間、８４０ｎｍと８６０ｎｍとの間、８４５ｎｍと８５５ｎｍとの間等、もしくは８２０ｎｍと８４０ｎｍとの間、８２５ｎｍと８３５ｎｍとの間等、８００ｎｍと９００ｎｍとの間の波長であることが最も好ましい。

本発明は、黄色光（５５０ｎｍ〜５８０ｎｍ）、橙色光（５８０ｎｍ〜６３０ｎｍ）および赤色光（６３０ｎｍ〜７００ｎｍ）を放出する光源の組合せを備えることが好ましい。この組合せにより、血液によって最大限吸収されかつ最も照明する波長が提供され、それにより、血液充満構造と周囲の組織との最適なコントラストが得られる。本発明は、さらに、組織への光透過性を加えるために赤外光（７００ｎｍ〜１０００ｎｍ）を含むことがより好ましい。

いくつかの光源が上述した波長の光を放出することができる。選択される光源は、身体を脅かすことのないいかなる光源であってもよく、発光ダイオード（ＬＥＤ）およびレーザダイオード（ＬＤ）、低エネルギーＩＲ ＬＥＤ、化学発光、白熱、レーザまたは蛍光源等、非限定的な例のうちの任意のものから選択してもよい。

本発明で特に重要なのは、限定されないが、発光ダイオード（ＬＥＤ）およびレーザダイオード（ＬＤ）等の種々のタイプのダイオードである。ＬＥＤは、プローブの先端に使用される材料に基づいて生成される、異なる色の単色光を放出する半導体素子である。赤色および黄色に対し、アルミニウムインジウムガリウムリン（ＡｌＩｎＧａＰ）が使用される。赤外スペクトルの光を放出するＬＥＤもまた利用可能であり、それらはガリウムアルミニウムヒ素（ＧａＡｌＡｓ）からなってもよく、低エネルギータイプであり得る。ＬＤも同様に半導体であり、ガスレーザと同じ原理で作用する。それらは、極めて小さいチャンバ内部で光子放出の連鎖反応を刺激することにより光発振器として機能する。レーザダイオードで使用される最も一般的な半導体は、ガリウムヒ素（赤外線の７５０ｎｍ〜９００ｎｍ）およびインジウムガリウムヒ素リン（赤外線の１２００ｎｍ〜１７００ｎｍ）に基づく化合物である。

本発明は、ＬＥＤ、ＬＤまたは低エネルギーＩＲ ＬＥＤ等に基づくダイオードである光源を備えることが好ましい。黄色光、橙色光、赤色光および赤外光を放出するＬＥＤが最も好ましい。

本発明のＬＥＤは、被処置者に不快をもたらすことなく皮下構造を照明するのに適した効果で光を放出する。それは、より優れた検出を可能するが著しい熱を発生する高効果を使用すること、および、準最適な検出になるが、被処置者を火傷させるか不快にすることのない低効果を使用することのトレードオフである。本発明は、０．５Ｗと１．５Ｗとの間の効果の光を放出する赤外ダイオードを備えることが好ましい。赤外ＬＥＤは、１Ｗ等、０．９Ｗと１．１Ｗとの間の効果の光を放出することがより好ましい。赤外ＬＥＤは、１Ｗの効果で８５０ｎｍの波長の光を放出することが最も好ましい。

本発明の一対象は、装置、特にＬＥＤによって発生する熱は、被処置者の皮膚の表面で測定して５０℃未満である、ということである。発生する熱は、４９℃未満、４８℃、４７℃、４６℃または４５℃未満であることが好ましい。装置によって発生する熱は、４３℃、４２℃、４１℃または４０℃等、４４℃未満であることがより好ましい。熱発生の低減を、上述したように達成してもよく、または以下に説明するように光をオン・オフに脈動させることによって達成してもよい。

本発明は、少なくとも１つの光源を備える。本発明の好ましい実施形態は、４、６、１０、１２、１６、２０、２４、３０、３２、３６、４０、４４または５０の光源等、少なくとも２つの光源等の複数の光源を備えるが、光源のこれらの数のいずれにも限定されず、これらの数のいずれを超過してもよい。

各々が同じかまたは異なる色および波長の光を放出する、複数の光源を組み合わせてもよい。本発明の一実施形態では、すべての光源が同じ波長の光を放出する。好ましい実施形態では、別個の光源が、３つまたは４つの異なる波長等、少なくとも２つの異なる波長の光を放出する。

光源を、装置の光学系および／またはカメラの周囲にあらゆる方法で配置してもよい。光源を、すべて同じ方向に向くように配置してもよい。好ましくは、それらを、互いに対して、特に装置の光学系および／またはカメラに対して角度をなすように配置して、身体構造ならびに下にある組織および構造の最適な照明を確保するようにしてもよい。より好ましくは、光源は、個々の光源または光源群の角度が装置の光学系および／またはカメラに同等に関連するように配置される。このため、本発明の一実施形態は、同じかまたは少なくとも２つの異なる波長を放出するいくつかの光源を備え、１つの波長を放出する光源は光学系／カメラに対して１つの角度で配置され、同じかまたは別の波長の光を放出する光源は、装置の光学系／カメラに対して別の角度で配置される等である。同じ波長の光を放出する光源を、装置の光学系／カメラに対して２つ以上の角度で配置してもよい。

本発明の別の実施形態では、１つの波長の光源は、互いに対して異なる角度で配置されるが、同じ点に向かって光を集束させ、別の波長の光源は、同様に互いに対して異なる角度で配置され、第１の波長の光源に比べて同じかまたは異なる点に向かって光を集束させる。第３または第４の波長またはより異なる波長の光を放出する光源を含む実施形態は、本発明の範囲内にある。カメラによって受け取られる光およびカメラ自体の角度が９０度である場合、本発明の一態様は、光源が、互いに対して３０度以上、より好ましくは互いに対して２０度または１５度、最も好ましくは互いに対して１０度〜５度の角度にある。

異なる波長は、血液によって吸収されるか、組織によって反射されるか、または組織を貫通するかいずれかであるため、これら異なる特性を有する光を放出する異なる光源は、皮下構造の最適な分析のために互いに対して角度をなして配置されることが好ましい。したがって、黄色放出ＬＥＤ、赤色放出ＬＥＤおよびＩＲ放出ＬＥＤは、互いの５度と１５度との間の角度で配置されることが好ましい。

光源を、一列で、並列で、正方形、矩形、半円または円、同心円もしくは星型等、いかなる構成で配置してもよい。このため、光源を、検出装置またはカメラの周囲に特定の構成で、たとえばカメラの開口の周囲に少なくとも１つの円で配置してもよい。さらに、それらを、互いに対してかつカメラに対して角度をなして配置してもよい。少なくとも１つの光源を、装置またはそれに取り付けられる任意のストラップまたは締結手段内の溝または凹部に配置してもよく、または、好ましくは、少なくとも１つの光源を、被処置者の身体表面に直接載置してもよい。少なくとも１つの光源を、カメラに対し、カメラ／検出装置に対して光源（複数可）を移動させることにより調整することができる距離に配置してもよく、または好ましくは、少なくとも１つの光源は、カメラ／検出装置に対して固定距離にあってもよい。

本発明の一実施形態は、ライトガイドを含む。このライトガイドは、身体表面を照明することにより、装置の操作者に対し、たとえば皮下注射針を注射すべき正確な場所を示す可視光を放出する、ＬＥＤまたは他の光源である。ライトガイドは、装置の側面に配置され、正面に材料片が取り付けられ、光ビームを分割して注射の正しい位置を特定するのにさらに役立つ。

さらなる実施形態は、１つの平面に対する移動の自由を制限することにより、検出された皮下構造内への針の挿入に役立つ、二又フォークすなわち「Ｖ」の形状の針ガイドを備える。ライトガイドおよび針ガイドは、本発明の同じ実施形態に存在してもよい。

カメラ
本発明の一対象は、皮下血液充満構造のリアルタイム視覚化および真に迫った表現のための手段を備えることである。したがって、本発明は、光検出手段および表示手段を備える。

カメラのような装置は、選択された光源から放出される光の検出および記録を可能にする。カメラのような装置は、受け取った光に対するフィルタリング手段と、選択されたスペクトルに反応するスペクトル選択性アレイタイプ撮像装置と、を備え、画像形成システムまたは表示手段に接続される。検出および記録手段は、限定されないが、カメラ、フィルム媒体、光電池、フォトダイオード、電子デジタルカメラ、電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラまたは相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）カメラを含んでもよい。

装置において、受け取った光の品質を向上させる処理手段として、フィルタおよび偏光器を使用してもよい。目的は、コントラストまたは信号対雑音比を向上させ、自然照明または人工照明状況におけるシステムの使用を可能にし、もしくは信号の感度を向上させることであり得る。本発明の目的は、特に蛍光光源または白熱光源等の人工的な手段によって照明される屋内の部屋において本明細書で説明するタイプの医療処置が施される可能性があるいかなる設定においても、適用可能である、ということである。このため、周囲光をフィルタによって除去してもよい。さらに本発明の目的は、皮下脂肪沈着の量が異なる被処置者の血液充満皮下構造の位置特定および視覚化に対して適用可能である、ということである。組織、特に脂肪組織は、光に対し吸収は非常に弱いが、拡散は非常に激しく、本発明の目的は、フィルタリング手段または偏向手段によってもたらされる雑音を低減するということである。

偏光器は、光の方向を所定方法で変更するための手段である。それは、いかなるサイズまたは形状であってもよく、コーティングが施されていてもよく、または光を反射することができる材料からなってもよい。偏光器およびそれらの使用については、当業者には一般に知られている。

光学フィルタは、或る特性を有する光（多くの場合、特定の波長の範囲、すなわち、光の色の範囲かまたは偏光）を選択的に透過し、残りを阻止するデバイスである。このため、フィルタは、干渉構造タイプであり、限定されないが、バンドパスフィルタ（キャビティ、ファブリ・ペロー、誘起透過）、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドストップフィルタ、偏光フィルタまたはチューナブルフィルタの群から選択されてもよい。本技術分野内の新規な発展は、ナノチューブの使用である。ナノチューブは、径はわずかに数ナノメートルであるが長さがミリメートルであり、そのため長さ対幅比が極めて高い。この比は、光をフィルタリングするために重要であり、有益な比率の一例は、２００：１の比率であるが、本装置で使用されるように最適化されるものであればいかなる比率であってもよい。

ナノチューブは、炭素または他の元素に基づく。チューブは、可視光およびＩＲ光を吸収し、チューブに対して平行に横切る光のみが光検出手段に到達できるようにする。このため、チューブは、拡散を劇的に低減するフィルタリング装置として機能する。カーボンナノチューブは、巨大分子を形成する円柱になるように丸められる炭素原子の六角形格子である。この構造に蓋をしてもよいが、蓋をしない方が好ましく、構造は、多層であってもよく、または好ましくは単層タイプであってもよい。ナノチューブを、束またはロープで配置してもよく、またはアレイで配置してもよい。ロープまたはアレイのナノチューブは、コリメータとして機能する。平行光線のビームまたは他の放射線を生成する装置であるいかなるタイプのコリメータも、本発明の範囲内にある。コリメータの例には、限定されないが、超高分解能（ＵＨＲ）、高分解能（ＨＲ）、汎用（ＡＰ）および高感度（ＨＳ）コリメータおよびシリコン微細加工コリメータアレイ（ＳＭＣＡ）がある。

２つ以上のフィルタが本発明内で適用可能であり、これらのタイプは同じであっても異なっていてもよい。このため、本発明の対象は、上述したいずれかによる少なくとも１つのフィルタリングおよび／または偏向手段を提供することである。

フィルタリングされた光および／または偏向された光は、選択されたスペクトルに応答する撮像装置によって検出される。本発明の一対象は、カメラ対応検出システムが電子デジタルカメラである、ということである。さらに、本発明の一対象は、電子デジタルカメラ対応検出システムが、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）、電荷結合素子（ＣＣＤ）アレイおよび電荷注入素子（ＣＩＤ）アレイからなる群から選択されるアレイタイプ検出器を含む、ということである。本発明が、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）アレイを含むことが最も好ましい。

電荷結合素子（ＣＣＤ）は、連結または結合されたコンデンサのアレイを含む集積回路からなる、画像を記録するセンサである。レンズによりコンデンサアレイに像が投影され、それにより各コンデンサが、その位置における光強度に比例する電荷を蓄積する。アレイが像に露出されると、制御回路は、各コンデンサに対し、その中身をその隣接するコンデンサに転送させる。アレイの最後のコンデンサは、その電荷を増幅器にダンプし、増幅器は電荷を電圧に変換する。このプロセスを繰り返すことにより、制御回路は、アレイの中身すべてを可変電圧に変換し、それをサンプリングし、デジタル化し、メモリに格納する。

電荷注入素子（ＣＩＤ）アレイのすべての画素に対し、行電極および列電極の電気的指標付けにより個々にアドレス指定することができ、したがって、ＣＩＤアレイでは、電荷はＣＣＤアレイのように位置間で移動しない。代りに、電荷「パケット」が個々に選択された画素内のコンデンサ間でシフトした時に、蓄積された信号電荷に比例する変位電流が読み出される。変位電流は増幅され、電圧に変換され、合成ビデオ信号またはデジタル信号の一部として外部に供給される。信号レベルが確定された後、電荷は画素においてそのままの状態であるため、読出しは非破壊的である。新たにフレームを取り込むためにアレイをクリアするために、各画素の行電極および列電極は、接地解放、すなわち電荷を基板に「注入する」ように瞬間的に切り替えられる。このように、過飽和素子からの流出による「ブルーミング」または「スミアリング」が回避される。

相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）は、集積回路の主要な種類である。技術の中心的な特徴は、そのトランジスタがオン状態とオフ状態との間で切り替えられている時にのみ著しい電力を使用する、ということである。したがって、ＣＭＯＳデバイスはほとんど電力を使用せず、他の形態のロジックほど熱を生成しない。ＣＭＯＳはまた、チップ上の高密度な論理機能を可能にする。

本発明は、少なくとも１つのカメラ対応検出システムまたは２つのかかる検出システム、最大３つのかかる検出システムを備えることができる。本発明の重要な一態様は、少なくとも１つのカメラが、被処置者の身体表面に直接接触している、ということである。しかしながら、代替実施形態では、少なくとも１つのカメラを装置の凹部に配置してもよく、そのため、被処置者の身体から離れて配置してもよい。

カメラが被処置者の表面から離れて配置される実施形態では、これら２つの間の距離は、３５ｍｍ未満、３０ｍｍ未満、２５ｍｍ未満等、４０ｍｍ未満である。カメラと被処置者の表面との間の距離は、１９ｍｍ、１８ｍｍ、１７ｍｍ、１６ｍｍ、１５ｍｍ以下等、２０ｍｍ未満であることが好ましい。

カメラの受像部分、すなわち絞り、レンズ等は、皮下構造の最適な視覚化を可能にするサイズでなければならず、したがって、検出装置の開口は、かかる構造のサイズに関連し、径が少なくとも５ｍｍ、好ましくは１０ｍｍ、最も好ましくは２０ｍｍでなければならない。開口のサイズは、本明細書で説明する径のいずれにも限定されない。装置は、１０ｍｍと４０ｍｍとの間の絞りを備えたＣＣＤカメラを備えることが好ましく、これは、このサイズの絞りにより、薄い血管、厚い血管および分岐血管のいずれの検出も可能であるためである。

本明細書で説明する実施形態のいずれにおいても、受像装置／カメラのシャッタ閉鎖／撮像可用性およびＬＥＤ放出光は、同時に脈動する（シャッタが開放する／画像が受け取られる容易ができている、ＬＥＤが光を放出する）と言うことができるように、互いに対して適合されている。その利点は、ＬＥＤがオンである時に熱を放出する際、熱の発生が少ないということであり、特に、同時脈動は、バッテリ駆動装置の場合、エネルギー消費がより負担の少ないものであることによりバッテリの寿命を長くするため、重要である。

カメラに、より広い画角を提供する広角レンズを装着してもよく、心射方位投影または魚眼レンズによって提供されるような非幾何学的投影を備えてもよい。

検出の深さは、光源および偏光器／フィルタリング手段の組合せによって決まり、本発明の一態様は、身体の表面から測定して１０ｍｍの組織深さまで（超えてもよい）検出手段を提供することである。この検出深さは、人間の８０％〜９０％の静脈および他の血液充満構造の位置特定に対して十分であると予測される。好ましい実施形態では、本発明は、１５ｍｍまで、より好ましくは２０ｍｍ、さらにより好ましくは２５ｍｍまたは最も好ましくは３０ｍｍまで（超えてもよい）の皮下血液充満構造の検出手段を提供する。特に、皮下構造を照明する透光モードを採用する本発明の実施形態の場合、ＩＲ光がおよそ１５０ｍｍの深さに達することができることが重要である。検出深さおよび４０ｍｍ、５０ｍｍ、６０ｍｍ、７０ｍｍ、８０ｍｍ、１００ｍｍ、１２０ｍｍおよび１５０ｍｍまでの検出深さに達する手段はすべて、１５０ｍｍを超える深さを含む本発明の範囲内にある。

透光モード
光源および検出装置（複数可）またはカメラ（複数可）の互いにかつ装置に関する構成は、本発明の一態様である。検出される光は、被処置者の身体内の皮下構造によって反射されるかまたは拡散される光である場合があり、本明細書では反射モードとして説明する。そうでない場合、検出される光は、被処置者の身体（一部）を横切った光と反射または拡散した光との組合せである場合もあり、本明細書ではこれを透光モードとして説明する。

このため、カメラおよび光源を、同じ方向に向けてもよく、または互いに角度を付けて配置してもよい。カメラによって受け取られる光と身体表面との間の角度が９０度であり、カメラの反対側に配置される光源が、カメラに対して１８０度の角度にある場合、視覚化および検出の透光手段を採用する実施形態では、光源は、本発明の少なくとも１つのカメラに対して、１８０度、１７０度または１６０度の角度にあることが好ましい。１つのかかる実施形態は、カメラによって受け取られる光に対して１８０度と１６０度の間の角度で配置される、黄色光、橙色光、赤色光およびＩＲ光を放出するＬＥＤを備える。

反射モード
好ましい実施形態では、皮下構造は反射モードで照明され視覚化される。光源を、検出装置またはカメラから離れて配置してもよく、好ましい光源はＬＥＤである。距離を、ＬＥＤを検出装置／カメラに対して移動させることによって調整してもよく、または検出装置／カメラに対して固定してもよい。ＬＥＤは、検出装置／カメラに対して固定距離にあることが好ましい。ＬＥＤは、被処置者の身体表面に配置され、直接、またはそこからわずかな距離に載置される。距離は、シリコーン膜等、可撓性または適合性材料の膜によって提供してもよい。ＬＥＤが検出装置またはカメラから配置される距離に応じて、それに対する角度は９０度であってもよく、それにより、対称的に配置されるＬＥＤは、およそ同じ平面に、すなわち互いに対して１８０度に位置している。所与の光源から検出装置／カメラまでの角度は、５度と１６０度との間の任意の角度であってもよい。一実施形態では、角度は、２０度、３０度、４０度、５０度、６０度または７０度等、１０度と８０度との間の任意の角度であってもよい。好ましい実施形態では、光源と検出装置／カメラとの間の角度は、９０度と１４０度との間であり、９０度と１１０度との間であることがより好ましい。検出される光は、皮下構造によって拡散された光である。

好ましい実施形態では、皮下構造は、反射モードにおいて、検出装置またはカメラから固定位置に、７０度と１１０度との間、９０度と１１０度との間、または８０度と１００度との間の角度で対称的に配置される、少なくとも２つの赤外ＬＥＤによって照明される。装置は、一部光源のカメラに対する配置により、検出深さが少なくとも１０ｍｍであることが好ましい。ＬＥＤは、装置、特にＬＥＤと被処置者との間の最適な接触を確実にして、可撓性材料のヒンジフラップに配置されるかまたは埋め込まれることが最も好ましい。ヒンジフラップのために、ＬＥＤとカメラとの間の実際の角度は、被処置者の表面の湾曲に応じて変化する。角度（ＬＥＤとカメラとの間）と本明細書で述べる手段のいずれかによる被処置者への適合との相互作用は、本発明の重要な対象である。

ディスプレイ
本発明の一態様は、照明される皮下構造の記録されたリアルタイム画像の真に迫った表現をレンダリングする目的で少なくとも１つの表示手段を提供することである。ディスプレイは、装置自体から離れていてもよいが、装置の一体部分であることが好ましい。ディスプレイを装置のいずれの場所に配置してもよく、被処置者身体表面に載置される面とは異なる面にあることが好ましい。ディスプレイは、被処置者の身体表面から離れる方向に向いていることが最も好ましく、そのため、視線が、装置が配置される身体表面に対して垂直である。

ディスプレイは、本技術分野において既知であるいかなるタイプのディスプレイであってもよい。たとえば、ディスプレイは、少なくとも１つのダイオードか、または互いに直線状かまたは互いに平行な２つの線状等、アレイに配置されたいくつかのダイオードであってもよい。ディスプレイは、限定されないが液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）または有機ディスプレイ等、フラットパネルディスプレイタイプであってもよい。ディスプレイには、中心線が、印刷されるか、刻印されるか、または表示されてもよい。中心線には、たとえば皮下注射針を血管の表示された画像と位置合せするのを支援するという目的がある。中心線は、皮下注射針を正確に挿入するのにさらに支援するように、ライトガイドおよびその正面に取り付けられた任意の材料片と一直線にある。

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、液体のように流れて光を曲げる棒状分子（液晶）を使用する表示技術である。結晶は、通電されないと、光を２つの偏光フィルタに通し、自然背景色が表示され得るようにする。通電されると、光を、偏光子のうちの１つに吸収されるように向け直し、交差した偏光子の暗い外観が表示されるようにする。分子がねじれるほど、コントラストおよび視野角がよくなる。

有機ＬＥＤディスプレイまたは有機エレクトロルミネッセント装置（ＯＬＥＤ）としても知られる有機ディスプレイは、発光する高速スイッチングダイオードを、半導体と同様にポリマーから作成することができるという発見に基づく。構造化ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）で覆われた標準ＬＣＤガラスから開始して、ポリマー材料に対し精密インクジェット印刷が施される。この技術により、赤色、緑色および青色材料の画素が与えられる。ディスプレイの各画素は、小型ＬＥＤと同様に動作する。パターン化された陰極が金属蒸着によって与えられた後、セルが封止される。有機ディスプレイは、実質的にいかなる面にも構成することができ、構造はより薄く、軽く、可撓性であり、加えてより電力効率がよい。

本発明の好ましい実施形態は、少なくとも１つの有機ディスプレイ手段を備える。有機ディスプレイは、フルカラーグラフィックスで静止画像またはリアルタイムビデオを表示することができる。本発明の好ましい実施形態は、リアルタイムビデオを表示する。

ディスプレイは、装置のサイズと互換性があり皮下構造の優れた視覚化を可能にするいかなるサイズであってもよい。ディスプレイは、３ｃｍ×３ｃｍまたは４ｃｍ×４ｃｍ、または５ｃｍ×５ｃｍ、または６ｃｍ×６ｃｍであってもよく、もしくは、形状が矩形であってもよく、そのため３ｃｍ×４ｃｍ、または３ｃｍ×５ｃｍ、または４ｃｍ×５ｃｍ、または４ｃｍ×６ｃｍ、または５ｃｍ×６ｃｍであってもよい。これらの測定値は、例としてのものであり、装置の構成に対して限定するものではない。

本発明の好ましい実施形態は、ライトガイドと、中心線を有するＬＣＤディスプレイと、を備え、ディスプレイは、約３ｃｍ×４ｃｍであり、黄色光、橙色光、赤色光およびＩＲ光を放出するＬＥＤから光を受け取るＣＣＤカメラに結合されている。

エネルギー源
本装置は、装置の操作者と医療処置の被処置者とが自由に移動できるようにするハンドヘルド装置である。したがって、本発明の一態様は、エネルギー源かまたは、遠隔エネルギー源に接続される手段、すなわち少なくとも１つのポートを備える、ということである。装置は、使い捨て電池または充電式電池等の電池を備えることが好ましい。さらに、装置は、外部電線もしくは装置を充電するために配置するカップまたは他のホルダに接続するソケット等、電池を充電するための手段を有してもよい。別法としてまたはさらに、装置またはそこに収容される充電式電池を、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）接続を通して充電してもよい。外部電線またはホルダは、電流の変換手段を備えてもよい。

装置自体を、使い捨てで、１００回まで使用されるように、または電池が消耗するまで使用されるように設計してもよい。装置を、繰返し使用されるように構成してもよい。装置が使用されるように意図される回数を、エネルギー源の選択のみでなく、本明細書で説明するすべての構成要素にも反映することができる。このため、使い捨てまたは数回の使用が意図された装置は、連続して使用されるように設計された装置に比べて耐久性およびコストが低い材料からなってもよい。

使用され得る電池の例は、ＡＡＡ電池か、または携帯電話から既知であるタイプのフラット電池か、または装置の使用時間の十分な持続時間および装置の全体サイズを提供する他の任意の電池である。

本発明の一実施形態は、電池が消耗し装置が廃棄されるまで単一カバーとともに使用される１００ｇ未満の装置である。

通信手段
本装置は、画像を内部のデジタル記憶手段に格納する手段を備えてもよい。デジタル記憶手段は、以下の非網羅的リストからのいずれであってもよい。すなわち、コンピュータチップ、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ユーティリティ、ディスク装置等である。画像を後に呼び出し、装置のディスプレイに表示してもよく、装置とは別個のディスプレイに表示してもよく、もしくは外部記憶媒体またはプリンタに転送してもよい。収集された画像、静止画像、ビデオまたは他の情報の装置から任意の周囲の媒体への交換を、ＵＳＢ手段、可動ディスク、イーサネット、ブルートゥース、ＩＲポートまたは他の無線コンピュータ化通信手段等の無線通信手段によって行ってもよい。これは、装置が、プラグインデバイス用ポート、有線転送用ポートまたは無線通信用の手段等、通信の目的の少なくとも１つのアセンブリを備える、ということを含む。好ましい実施形態は、少なくとも１つの無線通信手段を備える。本発明の代替実施形態は、感熱紙印刷手段を備える。

上述した機能のうちの任意ものを達成することができる本技術分野において既知であるいかなる技術も、本発明の範囲内にある。特に医療処置を施すことに関して、本発明の一態様は、医療処置を施す前、その間およびその後に皮下構造のレンダリングされた画像を任意の形式で格納する手段を提供することである。好ましい実施形態では、これは、同時に装置の充電を可能にするＵＳＢポートを備えた装置によって達成される。

代替実施形態
上述した実施形態はすべて、本発明の範囲内に含まれ、本発明はまた、後述するいくつかの代替実施形態も包含する。

本発明の一実施形態は、レンダリングされた画像の３次元（３Ｄ）での表示を含む。これを、本技術分野において既知であるように、カメラ、画像処理手段およびディスプレイを使用して達成することができる。好ましい実施形態では、本発明は、３Ｄ画像を提供する目的で互いに角度をなして配置される少なくとも２つのカメラを備える。

本発明の代替実施形態は、音声を収集し中継するシステムを含む。本発明による装置の意図は、皮下構造、特に静脈および動脈の位置を特定することである。静脈および動脈は、圧力下で血液をポンピングし、動脈は、本質的に静脈より高い圧力でポンピングする。この事実を、静脈構造と動脈構造との識別に採用することができ、たとえば視覚的手段と音声手段との両方によって装置の操作者に中継することができる。このため、装置の操作者が脈を聞くことができるようにしてもよい。

皮下構造を検出し視覚化するプロセスにおけるさらなる支援は、本発明の一実施形態に対し超音波走査機能を追加することであり得る。本発明の一実施形態において、皮下血液充満構造の位置を特定しそれを視覚化する目的で、超音波放出および受信装置を使用することができる。代替実施形態では、超音波装置が、本発明の上述した実施形態の光検出システムと結合される。

本明細書で説明し請求される実施形態の範囲内で本発明の分野における当業者が思いつく可能性があるように、本発明に対して変更を行ってもよい、ということが理解される。したがって、本発明の目的を達成する以下に企図されるすべての実施形態について、完全に詳細には示していない。本発明の精神または本明細書で説明した実施形態および添付の特許請求の範囲の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を展開してもよい。

皮下構造
本装置によって視覚化することができる皮下構造は、選択された光源から放出される波長の光を吸収する任意の構造である。本発明の一対象は、ヘモグロビン充填構造のリアルタイムの真に迫った画像を提供することである。ヘモグロビン充填構造には、静脈、動脈および毛細血管等の血管、もしくは出血中に発生するかまたは出血後に発見される血腫等の血液充満空間がある。さらに、血管が新生されたかまたは血液に富んだ、癌、腫瘍、感染部位または他の異常構造が視覚化される。

本発明の一態様は、血管、特に静脈および動脈、特に静脈を検出する手段を提供することである。本発明の一実施形態では、静脈と動脈とを識別するのを可能にする手段が提供される。これを、静脈と動脈との固有の圧力差と動脈における明確な脈の存在とに基づいて行うことができる。

異物が本発明から放出される光を吸収または反射する場合、それも同様に視覚化される。たとえば、皮下注射針の先端が、存在する他の任意の皮下構造とともに可視となる。これは、本明細書で説明した装置により、たとえば静脈または動脈等の血管に対する針の先端の正確な位置を見ることができることを意味する。これは、いくつかのタイプの医療処置を施すために極めて有用である。それは、皮下注射針の先端が血管と同時に可視となり、それによって先端が血管に挿入され、皮下注射針または点滴バッグ内の流体が血液流内に施されることが確実になるためである。

医療処置
本発明は、いくつかのタイプの医療処置を施すことを極めて容易にする。皮下構造の視覚化が必要ないかなるタイプの医療処置も、この装置の使用から利益を得る。これには、皮下構造の単純な視覚化、すなわち出血、感染、拡張蛇行静脈等の存在および程度を確定するための単純な視覚化が含まれる。

本発明を使用する場合、被処置者の表面に注射または他のタイプの切開が必要であるために被処置者に痛みを与える可能性のある医療処置を、正確に行うことができ、被処置者を犠牲にしてまたは被処置者に対して不快であるように繰り返す必要がない。特に、流体の投与または抽出のための静脈等の血管内への注射が容易になる。容易になる他の処置には、点滴の配置、血液の採取、プローブの配置、およびカテーテル、たとえば末梢から中心静脈まで挿入されたカテーテル（ｐｉｃｃ ｌｉｎｅ）の挿入がある。抗生物質、化学療法剤等の細胞毒性薬等を被処置者に投与する前、カニューレ／カテーテルが静脈内部に正しく配置されるのを確実にするために、血管を、或る量の塩水を流して洗うことが一般的な手続きである。これを確実にするためには大量の塩水が必要な場合がある。本発明の装置は、静脈の間違った穿孔に関連する可能性のある出血のように、わずかな量の塩水による静脈内部の血液の変位が可視であるため、大量の塩水（または他の流体）で洗い流す必要が軽減される。このように、上述したもののすべてにおけるように、「最初の試みでの」末梢カニューレ挿入の成功率が非常に向上する。同様に、本装置を使用して、静脈内（ＩＶ）点滴等から任意のタイプの流体を受け取る患者の場合のように、カニューレ／カテーテルの正しい配置を常時検証してもよい。このように、本発明の一実施形態は、カニューレ挿入の最初の試みの成功率を向上させることができ、かつ／またはカニューレ／カテーテル等が被処置者内に挿入される間にいつでも任意の静脈内装置の正しい配置を確実にし／検証することができる装置と、その装置を使用する方法と、を提供することである。

本発明の装置によって支援される、医療処置を施す際に可能となる容易さは、さらに、その製作に対して経済的誘因となる。これは、医療処置を行うために１回の挿入しか必要でない場合に節約される時間を含む、いくつかの要因による。このため、挿入の失敗に対し、第２の医師が試みを繰り返すのを待つのに対し、かつ後続する医療処置を行う際のあらゆる遅延に対し費やされる時間が軽減される。さらに、間違った処置を施すことにより後に続く可能性のある手続きの数と同様に、被処置者への間違った挿入の後の雑菌混入の可能性のために医療器具を繰返し配置するコストが低減する。

バイオメトリクス
個体内の皮下血液充填構造のパターンは、非常に一意であり、したがってそれを個人識別手段として使用することができる。さらに、皮下である上記パターンは、変更または複製することが極めて困難であり、したがって、個人の身元の認証に理想的に適している生物学的特性である。バイオメトリクスは、個人の生理学的特性または行動特性を測定することによる認証の科学および技術である。バイオメトリクスの使用は、金融部門、防衛部門および政府部門等、安全性の理由で個人の身元の認証が関連するすべての分野内で迅速に広がっている。本発明は、個体の皮下血液充満構造に基づいて個体を迅速に識別する手段を提供する。本発明の一対象は、個体の皮下血液充満構造に基づいて個体を即時視覚的に識別する手段を提供することである。本発明の好ましい実施形態は、本技術分野において既知である任意の手段により皮下血液充填構造の画像を中継し、比較しかつ識別する記憶および通信手段と連絡する、小型の携帯型ハンドヘルド装置である。

方法
本発明は、さらに、装置の上述した実施形態の使用に関する。使用は、主に、身体内の皮下構造の視覚化に関し、その皮下構造は主に血液充満血管である。本明細書で説明した仕様のすべて、特に被処置者の表面に直接配置されるように適合されている装置の仕様による装置の使用は、１）身体、その下に位置する組織および皮下構造の選択された部位に光を放出するステップと、２）カメラ対応検出手段により反射光を検出し、照明された皮下構造の画像を記録するステップと、３）真に迫った照明された皮下構造のリアルタイム画像を表示するステップと、を含む。本装置は、特に、皮下注射針または他の医療器具の先端による血管の注射の前にかつその間に血管の位置を特定するように適合されており、したがって、本装置の好ましい使用はこれらステップを含む。

被処置者の上に直接配置されるように適合されている装置を用いて身体内の皮下構造を視覚化する方法は、１）身体、その下に位置する組織および皮下構造の選択された部位に光を放出するステップと、２）カメラ対応検出手段により反射光を検出し、照明された皮下構造の画像を記録するステップと、３）照明された皮下構造のリアルタイム画像を表示するステップと、を含む。装置は、本明細書で説明した実施形態のうちのいずれかのものであることが好ましく、本方法は、皮下注射針または他の医療器具の先端を血管等の上記皮下構造内に注入する前にかつその間に適用されることがより好ましい。

被処置者に直接配置されるように適合されている装置を用いて身体内の皮下構造を視覚化する方法は、１）身体、その下に位置する組織および皮下構造の選択された部位に光を放出するステップと、２）カメラ対応検出手段により反射光を検出し、照明された皮下構造の画像を記録するステップと、３）照明された皮下構造のリアルタイム画像を表示するステップと、４）通信、記憶および処理手段により、上記画像を格納された画像と比較するステップと、を含む。装置は、本明細書で説明した実施形態のうちのいずれかのものであることが好ましく、本方法は個人の身元を認証するために使用されることがより好ましい。

図１
皮下血液充満構造を照明し視覚化する反射モードを採用する本発明の好ましい実施形態を示す。本装置を４つの異なる角度で示す。図１ａは、患者の腕８または静脈１１に対して垂直となる装置の２つの側面のうちの１つの図である。本装置は、被処置者の凸状表面に適合する装置の凹状形状により被処置者の上に配置されるように適合される。被処置者から離れる方向に向いている装置の上部１にはディスプレイ４が挿入されている。装置の底部は蓋（底蓋２）であり、被処置者の表面に載置される。底蓋２は、軽量な透明材料からなり、発光ダイオード（ＬＥＤ）７および他の構成要素を覆う。装置の側面３は、上部１および底蓋２を一緒にして、装置のハウジングを構成し、そこには、ＬＥＤ７、カメラ１５、電池１６等が包含される。装置の底蓋２にライトガイド５がある。ライトガイド５は、可視光を放出するＬＥＤであり、被処置者の表面を照らすことにより、たとえば皮下注射針のディスプレイ４で視覚化される皮下構造内への挿入を支援する。ライトガイド５には、たとえば皮下注射針の挿入をさらに容易にするように正面に材料片６が取り付けられている。図１ｂは、被処置者の腕に対して平行となる装置の２つの側面のうちの１つの図であり、オン／オフスイッチ９が配置されている。スイッチ９は、操作者による操作すなわち装置をオンおよびオフにすることを容易にするためにこの側面に配置されている。装置が凹状形状であるため、ディスプレイ４はこの側面から見える。図１ｃは、装置の人間工学的湾曲、ライトガイド５、ライトガイド片（材料片）６およびディスプレイ４を示す、装置のわずかに持ち上げられた角からの図である。ディスプレイ４は、装置の湾曲に従うような形状である液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である。図１ｄは、ディスプレイ４が挿入される装置の上部１の図である。ディスプレイ４は、少なくとも３ｃｍ×４ｃｍであり、その上には中心線１０がマークされている。中心線１０は、図１ａに示す装置の側面においてライトガイド５およびライトガイド片６と一直線になっている。中心線１０は、皮下構造、ここでは静脈１１が視覚化されるディスプレイを横切るように延びる。ディスプレイ４に表示されるように中心線１０を静脈１１のリアルタイム画像と位置合せすることにより、ライトガイド５は、静脈１１の真上で被処置者の身体表面を照らす。材料片６は、さらに、たとえば皮下注射針を挿入するための正確な場所を特定する。

図２
皮下血液充満構造を照明し視覚化する透光モードを採用する本発明の好ましい実施形態を示す。装置を４つの異なる角度で示す。図２ａは、被処置者の腕８または静脈１１に対して垂直となる装置の２つの側面のうちの１つの図である。本実施形態は、２つの半分、すなわち、カメラ１５、ディスプレイ４、電池１６および電子回路１９を備えたハウジング１８と、皮下構造を照明するＬＥＤ７を備えたバックライト１７と、を備える。ストラップ１４が２つの半分を連結し、装置が被処置者に確実に取り付けられたままであるようにする。バックライト１７は、バックライト上部１２とバックライト底部１３とから構成されており、バックライト底部１３からはＬＥＤ７が突出している。ハウジング１８の底部２は、先の実施形態に対して説明したように、軽量透明蓋であり、他の内部構成要素とともに蓋の後方に位置するカメラ１５の非吸収光へのアクセスを可能にする。照明の反射モードを採用する実施形態と同様に、装置の本実施形態は、被処置者の凸状表面に適合する装置の両半分の凹状形状によって被処置者の上に配置されるように適合されている。本実施形態は、上述したようなライトガイド５およびライトガイド片６も備える。図２ｂは、被処置者の腕に対して平行となる装置の２つの側面のうちの１つの図であり、上述したオン／オフスイッチ９が配置されている。スイッチ９は、装置のハウジング１８内に配置されている。図２ｃは、装置の人間工学的湾曲、ライトガイド５、ライトガイド片６およびディスプレイ４を示す装置のわずかに持ち上げられた角からの図である。この場合もまた、ディスプレイ４は、装置の湾曲に従うような形状である液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である。この角度から、ＬＥＤ７のアレイが見える。アレイは、黄色光、赤色光、橙色光および赤外光を放出するＬＥＤ７を備える。ＬＥＤ７は、凹状バックライト１７の底部１３に配置されるため、列ごとに互いに対して角度をなしている。ＬＥＤ７は、同じ点に向かって光を放出し、これが、ハウジング１８内に配置されたカメラ１５の絞りとなる。ＬＥＤ７の数は図示するようなものであってもよく、またはアレイはさらなるＬＥＤ７を含んでもよい。図２ｄは、ディスプレイ４が挿入されている装置の上部１の図である。ディスプレイ４、中心線１０および静脈１１は上述した通りである。さらに、この角度からストラップ１４が見える。

図３
皮下血液充満構造を照明し視覚化する反射モードを採用する本発明の好ましい実施形態の下側およびその内部構成要素うちのいくつかを示す。図３ａは、光透過底蓋２が適所にある装置の下側の図である。図３ｂは、底蓋２が取り除かれた同じ図である。このような可視内部構成要素には、電池１６、ＬＥＤ７、カメラ１５があり、さらに装置の電子回路１９を収容する。ＬＥＤ７は、黄色光、赤色光、橙色光および赤外光を放出し、互いに対して角度をなして配置されている。装置は、図示する数のＬＥＤ７を備えてもよく、または好ましくはより多くのＬＥＤ７を備えてもよい。カメラ１５は、装置の最も直観的な使用が可能となるように装置の中心に配置されている。カメラ１５はＣＣＤカメラであり、光学フィルタ、好ましくは、アレイ状のナノチューブからなるフィルタまたは他のコリメータタイプフィルタを備える。皮下血液充満構造を照明し視覚化する透光モードを採用する本発明の好ましい実施形態は、ＬＥＤ７を除き、ハウジング１８内に図３ｂに示すものと同じ内部構成要素を備える。

図４
皮下血液充満構造を照明し視覚化する反射モードを採用する本発明の好ましい実施形態を示し、この実施形態はストラップを備える。装置を、４つの異なる角度で示す。図４ａは、被処置者の腕８または静脈１１に対して垂直となる装置の２つの側面のうちの１つの図である。本実施形態は２つの半分、すなわち、カメラ１５、ディスプレイ４、電池１６および電子回路１９を備えたハウジング１８と、皮下構造を照明するＬＥＤ７を備えたピボットフラップ２０と、を備える。ＬＥＤ７は、本実施形態では、本実施形態の外側とともに内側から見えるシリコーンブロックに埋め込まれている。ＬＥＤ７は、高効果の赤外ＬＥＤであり、シリコーンケーシングを介して被処置者の表面からわずかな距離に配置されている。ストラップ１４が、２つのピボットフラップ２０を結合し、装置が被処置者に確実に取り付けられたままであるようにする。ハウジング１８の底部は先の実施形態で説明したように、光透過蓋（底蓋２）であり、他の内部構成要素とともに蓋の後方に位置するカメラ１５の反射光へのアクセスを可能にする。装置の本実施形態は、アーチ形であり、ピボット継手２２によって被処置者の腕に載置され、装置の下の皮下注射針の挿入を可能にし、それにより、挿入された針をディスプレイ４で視覚化することができる。図４ｂは、被処置者の腕に対して平行となる装置の２つの側面のうちの１つの図であり、上述したオン／オフスイッチ９が配置されている。スイッチ９は、装置のハウジング１８に配置されている。４ｃは、この場合もまた液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）であるディスプレイ４を示す装置のわずかに持ち上げられた角からの図である。ＬＥＤ７は、被処置者の内側の同じ点に向かって光を放出する。ＬＥＤ７の数は、図示するように２つであって、被処置者の腕の各側に１つのＬＥＤがあってもよく、別法として、さらなるＬＥＤを追加してもよい。４ｄは、ディスプレイ４が挿入されている装置の上部１の図である。ディスプレイ４、中心線１０および静脈１１は上述した通りである。ディスプレイはまた、装置に電力を供給する電池の状態を示すインジケータ２１を備える。さらに、この角度から、ピボットフラップ２０とブロックを備えたＬＥＤ７が見える。

図５
皮下血液充満構造を照明し視覚化する反射モードを採用する本発明の好ましい実施形態を示し、本実施形態は対称的なライトガイドを備える。装置を、４つの異なる角度で示す。図５ａは、被処置者の腕８に対して垂直となる装置の２つの側面のうちの１つの図である。本実施形態は、カメラ１５、ディスプレイ４、電池１６および電子回路１９を備えたハウジング１８と、皮下構造を照明する埋込みＬＥＤ７を備えるピボットフラップ２０と、を備える。ＬＥＤ７は、本実施形態でもまたシリコーンブロックに埋め込まれている。ＬＥＤ７は、高効果の赤外ＬＥＤであり、シリコーンケーシングを介して、被処置者の表面からわずかな距離に配置されている。装置の本実施形態は、被処置者の上に直接載置される。この角度では、２つのフード付きライトガイド２３のうちの１つが見える。図５ｂは、被処置者の腕に対して平行となる装置の２つの側面のうちの１つの図であり、ピボットフラップ２０、埋込みＬＥＤ７およびスイッチ９を示す。図５ｃは、この場合もまた液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）であるディスプレイ４を示す装置のわずかに持ち上げた角からの図である。ＬＥＤ７は、被処置者の内側の同じ点に向かって光を放出する。図５ｄは、ディスプレイ４が挿入されている装置の上部１の図である。ディスプレイ４、中心線１０および静脈１１は上述した通りである。ディスプレイはまた、装置に電力を供給する電池の状態を示すインジケータ２１を備える。さらに、この角度からは、ピボットフラップ２０およびブロックを備えるＬＥＤ７が見える。この角度から２つのフード付きライトガイド２３が見える。２つある目的は、装置の両端における針の挿入を支援するために確実に装置を使用することができることである。

図６
皮下血液充満構造を照明し視覚化する反射モードを採用する本発明の好ましい実施形態の下側およびその内部構成要素のうちのいくつかを示し、本実施形態は対称的なライトガイドを備える。図６ａは、光透過底蓋２が適所にある装置の下側の図である。ピボット継手２２、ピボットフラップ２０、フード付きライトガイド２３およびシリコーンに埋め込まれたＬＥＤ７がさらに見える。図６ｂは、底蓋２が取り外された同じ図である。このように可視の内部構成要素は、電池１６およびカメラ１５を含み、さらに装置の電子回路１９を収容する。カメラ１５は、この場合もまた装置の最も人間工学的な使用を可能にするように装置の中心に配置されている。カメラ１５は、ＣＣＤカメラであり、光学フィルタおよび広角レンズを備える。カメラ１５の絞りは径が１０ｍｍと４０ｍｍとの間であり、それにより静脈１１等、厚く、薄くかつ分岐した皮下血管のリアルタイム撮像が可能になる。

図７
皮下血液充満構造を照明し視覚化する反射モードを採用する本発明の好ましい実施形態の下側およびその内部構成要素のうちのいくつかを示し、本実施形態はストラップを備える。図７ａは、光透過底蓋２が適所にある装置の下側の図である。ピボット継手２２、ピボットフラップ２０、接続ストラップ１４およびシリコーンブロックに埋め込まれたＬＥＤ７がさらに見える。図７ｂは、底蓋２が取り除かれた同じ図である。このように可視の内部構成要素は、電池１６およびカメラ１５を含み、さらに装置の電子回路１９を収容する。カメラ１５は、この場合もまた装置の最も人間工学的な使用を可能にするように装置の中心に配置されている。カメラ１５はＣＣＤカメラであり、光学フィルタおよび広角レンズを備える。カメラ１５の絞りは、径が１０ｍｍと４０ｍｍとの間であり、静脈１１等、厚く、薄くかつ分岐した皮下血管のリアルタイム撮像が可能になる。

皮下血液充満構造を照明し視覚化する反射モードを採用する本発明の代表的な実施形態を示す。 皮下血液充満構造を照明し視覚化する透光モードを採用する本発明の代表的な実施形態を示す。 皮下血液充満構造を照明し視覚化する反射モードを採用する本発明の代表的な実施形態の下側およびその内部構成要素のうちのいくつかを示す。 皮下血液充満構造を照明し視覚化する反射モードを採用する本発明の好ましい実施形態を示し、この実施形態はストラップを備える。 皮下血液充満構造を照明し視覚化する反射モードを採用する本発明の好ましい実施形態を示し、この実施形態は対称ライトガイドを備える。 皮下血液充満構造を照明し視覚化する反射モードを採用する本発明の好ましい実施形態の下側およびその内部構成要素のうちのいくつかを示し、この実施形態は対称ライトガイドを備える。 皮下血液充満構造を照明し視覚化する反射モードを採用する本発明の好ましい実施形態の下側およびその内部構成要素のうちのいくつかを示し、この実施形態はストラップを備える。

符号の説明

１ 装置の上部
２ 底蓋
３ 装置の側面
４ ディスプレイ
５ ライトガイド
６ ライトガイド片（材料片）
７ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
８ 患者の腕
９ オン／オフスイッチ
１０ 中心線
１１ 静脈
１２ バックライト上部
１３ バックライト底部
１４ ストラップ
１５ カメラ
１６ 電池
１７ バックライト
１８ ハウジング
１９ 電子回路
２０ ピボットフラップ
２１ インジケータ
２２ ピボット継手
２３ フード付きライトガイド

Claims (23)

1. 被処置者の身体内の皮下構造（１１）を視覚化する目的で設計された撮像装置であって、
   ａ）身体表面、その下に位置する組織および皮下構造の選択された部位を照明する少なくとも１つの発光源（７）と、
   ｂ）前記照明された皮下構造（１１）の画像を記録する少なくとも1つのカメラ対応検出システム（１５）と、
   ｃ）前記照明された皮下構造（１１）の記録された画像をレンダリングする少なくとも1つの表示手段（４）であって、当該装置の一体部分であり、かつ、前記被処置者の前記身体表面から離れる方向に向いている面（１）にある、少なくとも1つの表示手段（４）と、
   を具備し、
   ｄ）当該装置は、前記被処置者の上に直接配置されるように適合され、前記少なくとも1つの光源（７）は、前記カメラ対応検出システム（１５）に対して或る角度で光を放出し、該角度は５度と１６０度との間であり、
   ｅ）前記少なくとも1つの光源（７）は、当該装置に取り付けられるストラップまたはヒンジフラップ（２０）に埋め込まれ、及び／または、前記身体表面から或る距離をおいて載置され、該距離は、可撓性または適合性材料の膜によって提供される、撮像装置。
2. 前記被処置者に締結手段（１４）によって締結される、請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記皮下構造（１１）は血管である、請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記皮下構造（１１）は静脈である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像装置。
5. 前記皮下構造（１１）は、皮下注射針が挿入される静脈である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の撮像装置。
6. 前記光源（７）は、前記身体表面を透光モードで照明する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の撮像装置。
7. 少なくとも１つの光源（７）は、可視光を放出する光源である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の撮像装置。
8. 少なくとも1つの光源（７）は、黄色光、燈色光または赤色光を放出する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の撮像装置。
9. 少なくとも1つの光源は、赤外発光源である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の撮像装置。
10. 前記光源（７）は、発光ダイオード(LEDs)およびレーザダイオード(LDs)からなる群から選択される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の撮像装置。
11. 反射光をフィルタリングするかまたは偏向する手段を具備する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の撮像装置。
12. 前記カメラ対応検出システム（１５）は、電子デジタルカメラである、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の撮像装置。
13. 当該装置のすべての構成要素が、３５０ｃｍ³以下のフレーム内に包含される、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の撮像装贋。
14. 少なくとも2つのカメラ（１５）を配置することにより、三次元での皮下構造の視覚化が可能になる、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の撮像装置。
15. 超音波放出源および超音波検出システムを具備する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の撮像装置。
16. 遠隔電源用の少なくとも1つのポートを具備する、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の撮像装置。
17. 少なくとも1つのデジタル記録手段を具備する、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の撮像装置。
18. プラグインデバイス用ポート、有線転送用ポート、無線通信用手段の群から選択される通信目的のための少なくとも1つのアセンブリを具備する、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の撮像装置。
19. 少なくとも1つの無線通信手段を具備する、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の撮像装置。
20. 当該装置が配置されるように適合される前記被処置者は人間である、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の撮像装置。
21. 身体内の皮下構造を視覚化する方法であって、
    ａ）身体表面、その下に位置する組織および皮下構造の選択された部位に光を放出するステップと、
    ｂ）カメラ対応検出手段によって反射または通過した光を検出し、照明された皮下構造の画像を記録するステップと、
    ｃ）照明された皮下構造の前記画像を表示するステップと、
    を含み、
    ｄ）これらステップは、前記被処置者の上に直接配置されるように適合されている、請求項１〜２０のいずれか一項で定義される装置によって実行される、身体内の皮下構造を視覚化する方法。
22. 請求項１〜２０のいずれか1項において定義されるような装置が、皮下血管を、皮下注射針の先端を前記血管内に注入する前に、かつその間に視覚化するために使用される、請求項２１に記載の身体内の皮下構造を視覚化する方法。
23. 請求項１〜２０のいずれか1項において定義されるような装置が、個体を識別する目的で、皮下血液充満構造を視覚化するために使用される、請求項２１に記載の身体内の皮下構造を視覚化する方法。

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