(57)【要約】【課題】血管の位置や方向等の生体の特徴情報を簡単な操作で正確かつ迅速に確認できる生体情報提示装置を提供する。【解決手段】生体を撮像する撮像手段４０２と、特定波長の照明光を照射する照明手段４０１と、撮像手段４０２からの撮影映像情報に基づいて、生体の特徴情報を強調した強調画像情報を生成する画像処理手段と、生体表面に特徴情報を強調した画像を投影する投影手段とを備える。生体の特徴情報は、例えば血管位置であり、血管を強調した画像が、実際の血管位置に投影される。【選択図】図１
2006102360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の特徴情報を画像として提示する生体情報提示装置であって、
前記特徴情報を撮影するための所定波長の照明光を前記生体へ照射する照明手段と、
前記生体を撮影し、生体撮像画像情報を取得する撮像手段と、
前記生体撮像画像情報に基づいて前記特徴情報を検出し、検出した前記特徴情報を画像化した投影画像情報に変換する画像処理手段と、
前記投影画像情報に基づく投影画像を前記生体表面に投影する投影手段と、を備える生体情報提示装置。
【請求項２】
請求項１記載の生体情報提示装置であって、
前記撮像手段は、前記投影手段が前記生体上に投影した前記投影画像を撮影して可視画像情報を取得し、
前記画像処理手段は、前記生体撮像画像情報に基づいて検出した前記特徴情報と、前記可視画像情報に基づいて検出した前記特徴情報との位置ずれを検出し、前記位置ずれに基づいて、前記投影手段が生体表面に投影した投影画像の前記特徴情報の位置が前記生体の特徴情報の位置と一致するように前記投影画像情報を補正する生体情報提示装置。
【請求項３】
請求項２記載の生体情報提示装置であって、
前記照明手段は、前記照明光を前記生体へ間欠的に照射し、
前記撮像手段は、前記照明光照射時の前記生体撮像画像情報に基づいて前記特徴情報を検出する生体情報提示装置。
【請求項４】
請求項２又は３記載の生体情報提示装置であって、
前記画像処理手段は、連続して取得した前記生体撮像画像情報に基づく前記特徴情報間の位置ずれを、前記生体の移動情報として検出し、前記移動情報に基づいて前記投影画像情報を補正する生体情報提示装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項記載の生体情報提示装置であって、
前記撮像手段と前記投影手段は、同一のレンズを使用する生体情報提示装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項記載の生体情報提示装置であって、
前記特徴情報は、血管位置であり、
前記照明手段は、近赤外波長の照明光を照射し、
前記撮像手段は、近赤外波長の分光感度が高いものであって、前記照明光照射時の前記生体撮像画像情報である近赤外画像情報、及び、前記照明光非照射時の前記生体撮像画像情報である可視画像情報を取得し、
前記画像処理手段は、前記近赤外画像情報に基づいて血管像を画像強調した投影画像情報を生成し、
前記投影手段は、前記投影画像情報に基づく可視画像を前記生体表面に投影する生体情報提示装置。
【請求項７】
請求項６記載の生体情報提示装置であって、
前記画像処理手段が、
前記生体撮像画像情報から前記特徴情報を生成する特徴抽出手段と、
前記特徴情報のうち、血管の位置形状情報から血管強調画像情報を生成する強調画像生成手段と、
前記血管強調画像情報を記憶し、該記憶した血管強調画像情報を前記投影画像情報として前記投影手段へ出力する血管強調画像記憶手段と、
前記生体撮像画像情報が生体からの近赤外光を撮像した近赤外画像情報の場合に、前記特徴抽出手段が生成する前記特徴情報を記憶する近赤外特徴情報第１記憶手段と、
前記生体撮像画像情報が生体からの可視光を撮像した可視画像情報の場合に、前記特徴抽出手段が生成する前記特徴情報を記憶する可視特徴情報記憶手段と、
前記生体撮像画像情報が生体からの近赤外光を撮像した近赤外画像情報の場合に、前記特徴抽出手段が生成する前記特徴情報を近赤外特徴情報第１記憶手段に記憶するに先立ち、前記近赤外特徴情報第１記憶手段に記憶されている前記特徴情報を記憶する近赤外特徴情報第２記憶手段と、
前記可視特徴情報記憶手段が記憶する前記特徴情報と前記近赤外特徴情報第１記憶手段が記憶する前記特徴情報から、前記特徴情報の位置ずれを検出し、該位置ずれの方向と位置ずれ量を第１のベクトルとして生成し、前記近赤外特徴情報第２記憶手段が記憶する前記特徴情報と前記近赤外特徴情報第１記憶手段が記憶する前記特徴情報から、前記特徴情報の位置ずれを検出し、該位置ずれの方向と位置ずれ量を第２のベクトルとして生成する位置ずれ検出手段と、
前記血管強調画像記憶手段が記憶する前記血管強調画像情報を前記第１のベクトル、または、前記第２のベクトルの方向へ該ベクトル量だけ移動させた補正画像情報を生成し、該補正画像情報を新たな血管強調画像情報として前記血管強調画像記憶手段に更新記憶させる画像補正手段と、を備える生体情報提示装置。
【請求項８】
請求項７記載の生体情報提示装置であって、
前記特徴抽出手段が生成する前記特徴情報が、血管の位置形状、もしくは、血管分岐点、もしくは、生体に貼付した特殊シールの像の位置、もしくは、最適穿刺領域の中心点であり、
前記位置ずれ検出手段が前記特徴情報の位置の変化を検出することを特徴とする生体情報提示装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項記載の生体情報提示装置であって、
前記照明手段と、前記撮像手段と、前記画像処理手段と、前記投影手段を収容する筐体と、
前記筐体を前記生体に対して所定の位置に支持するための支持手段を備える生体情報提示装置。
【請求項１０】
請求項９記載の生体情報提示装置であって、
前記生体をのせる台座手段を備え、
前記支持手段は、前記台座手段に固定化される生体情報提示装置。
【請求項１１】
請求項９又は１０記載の生体情報提示装置であって、
前記支持手段は、前記筐体の前記生体に対する角度又は高さが調整可能である生体情報提示装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか１項記載の生体情報提示装置であって、
前記画像処理手段が保持している情報を外部に出力するとともに外部からの情報を受信する入出力手段を備え、
前記画像処理手段は、前記投影画像情報と前記外部からの情報とを合成した合成画像情報を生成し、
前記投影手段は、前記合成画像情報に基づく投影画像を前記生体表面に投影する生体情報提示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体の血管位置等の特徴情報を画像として提示する生体情報提示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
医師または看護師が患者の腕等に対して静脈注射や点滴を行うためには、まず注射針やカテーテルを穿刺する患者の静脈の正確な位置を確認できなければならない。そして、内腕関節付近は比較的に脂肪層が薄く、静脈の確認が比較的容易である。そこで、通常、上腕部をゴムバンド等で絞めて静脈の血行を停止させ、静脈を血圧により膨張させてより正確な位置の確認がなされる。ところが、脂肪層が厚いほど静脈の位置を確認することが困難であり、上記ゴムバンド等を用いても確認できない場合もある。このように単にゴムバンドで上腕部を絞めただけでは静脈の位置が確認できない時には、従来では腕を温めたり針先で静脈を探る方法が行われていたが、熟練度を要求されるとともに患者に大きな苦痛を与えるという不具合があった。さらに、入院患者に対して夜間に行われる定期的処置等、薄暗がりの中で行う場合は、一層の困難さが伴う。
【０００３】
これらの困難を回避するための静脈探査装置が、従来から提案されている（特許文献１−６参照）。
【０００４】
図１０に、特許文献１に記載された従来の静脈探査装置の構成例を示す。図１０の静脈探査装置は、細長い筐体１の先端部に、赤色ないし赤外線領域の波長光を発光する発光素子２が先端前方を照射するように中央に配置される。また、筐体１の先端部に、この発光素子２を挟んで両側に、赤色ないし赤外線領域の波長を受光する受光素子３を備え、該受光素子３は、前記発光素子２の腕への波長光が静脈以外の他の組織による反射光のみを効率よく受光できるように配置される。また、筐体１には、駆動電源用の電池４が収納される。筐体１の外周壁には、電池４の駆動電源を供給制御するための電源操作スイッチ５と、該装置と静脈との位置の関係を表示する表示素子６が配置される。さらに、筐体１の先端部の外周壁中央に本装置の中心を示す矢印７が刻印され、本装置をポケットに挟むためのクリップ８が設けられる。
【０００５】
医師または看護師がこの装置を手に持ち、患者の腕上で穿刺したい箇所周辺に先端部をあてがって腕上をなぞると、２つの受光素子３の受光量の差が静脈位置に対する矢印７のずれ程度に対応し、該受光量の差に対応するように表示素子６に表示する。医師や看護師は表示素子６の表示を見ながら先端部の位置を微調整し、該受光量の差がゼロになるようにする。その時の矢印７が示す位置が、静脈が存在している位置を示すことになる。
【０００６】
また、特許文献２−６には、類似の静脈探査装置が記載されている。特許文献２の静脈探査装置は、発光素子と受光素子２個の組が複数組配列され、静脈の位置と方向を検知するものである。特許文献３の静脈探査装置は、２本のアームを腕に装着して、各アーム上を発光素子と受光素子２個の組を組み込んだカーソルが移動可能とすることによって、静脈の位置と方向を検知するものである。
【０００７】
特許文献４の静脈探査装置は、発光素子と受光素子２個の組が複数組配列された構成を有するとともに、腕上にスポット照明する手段を設け、腕上に静脈位置を示すものである。特許文献５の静脈探査装置は、発光素子と受光素子２個の組が複数組配列された構成を有するとともに、少なくとも１つの受光素子の受光量から脈動を検出し、脈動の有無を表示するものである。また、特許文献６の静脈探査装置は、腕輪に発光素子と受光素子２個の組を組み込んだカーソルをスライド可能にしておき、腕を締め付け、腕輪についたカーソルをスライドさせて、静脈真上にくると、腕輪上のＬＥＤが点灯するものである。
【０００８】
その他に、装置の目的は異なるが技術的に関連する従来の個人識別装置として、指の可視光像と近赤外像を取得・利用して血管パターンの特徴を抽出し、抽出された血管パターンの特徴と登録されている血管パターンの特徴と比較することで個人を識別する装置の提案がなされている（特許文献７参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開平２−１６１９５６号公報（第３頁、第２、３、４図）
【特許文献２】特開平２−１７２４７２号公報（第４頁、第３、４、５図）
【特許文献３】特開平２−１７２４７３号公報（第２頁、第１、２、３図）
【特許文献４】特開平２−１７４８５２号公報（第３頁、第３、４、５図）
【特許文献５】特開平２−１７４８５３号公報（第４頁、第１図）
【特許文献６】特開平２−１７４８５４号公報（第２頁、第１図）
【特許文献７】特開平１１−２０３４５２号公報（第３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記従来の構成では、装置を腕に接触もしくは装着した状態で注射を打つことになり、装置自体が邪魔になって穿刺しにくい。また、不特定多数の患者に使用する場合、血液感染の恐れもあり不衛生である。また、従来の構成では、より太く直線性のある最適な静脈位置や方向を探し出すことは困難である。さらに、従来の構成では、穿刺後、生体中にある針先端が正しく狙った静脈に刺さらなかった場合に、どのように針先端位置を動かして狙った静脈に刺し直すかがわからない。
【００１１】
本発明は、血管の位置や方向等の生体の特徴情報を簡単な操作で正確かつ迅速に確認できる生体情報提示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の生体情報提示装置は、生体の特徴情報を画像として提示するものであって、前記特徴情報を撮影するための所定波長の照明光を前記生体へ照射する照明手段と、前記生体を撮影し、生体撮像画像情報を取得する撮像手段と、前記生体撮像画像情報に基づいて前記特徴情報を検出し、検出した前記特徴情報を画像化した投影画像情報に変換する画像処理手段と、前記投影画像情報に基づく投影画像を前記生体表面に投影する投影手段と、を備えるものである。
【００１３】
本発明の生体情報提示装置は、前記撮像手段が、前記投影手段が前記生体上に投影した前記投影画像を撮影して可視画像情報を取得し、前記画像処理手段が、前記生体撮像画像情報に基づいて検出した前記特徴情報と、前記可視画像情報に基づいて検出した前記特徴情報との位置ずれを検出し、前記位置ずれに基づいて、前記投影手段が生体表面に投影した投影画像の前記特徴情報の位置が前記生体の特徴情報の位置と一致するように前記投影画像情報を補正するものを含む。
【００１４】
本発明の生体情報提示装置は、前記照明手段が、前記照明光を前記生体へ間欠的に照射し、前記撮像手段が、前記照明光照射時の前記生体撮像画像情報に基づいて前記特徴情報を検出するものを含む。
【００１５】
本発明の生体情報提示装置は、前記画像処理手段が、連続して取得した前記生体撮像画像情報に基づく前記特徴情報間の位置ずれを、前記生体の移動情報して検出し、前記移動情報に基づいて前記投影画像情報を補正するものを含む。
【００１６】
本発明の生体情報提示装置は、前記撮像手段と前記投影手段が、同一のレンズを使用するものを含む。
【００１７】
本発明の生体情報提示装置は、前記特徴情報が、血管位置であり、前記照明手段が、近赤外波長の照明光を照射し、前記撮像手段が、近赤外波長の分光感度が高いものであって、前記照明光照射時の前記生体撮像画像情報である近赤外画像情報、及び、前記照明光非照射時の前記生体撮像画像情報である可視画像情報を取得し、前記画像処理手段が、前記近赤外画像情報に基づいて血管像を画像強調した投影画像情報を生成し、前記投影手段が、前記投影画像情報に基づく可視画像を前記生体表面に投影するものを含む。
【００１８】
本発明の生体情報提示装置は、前記画像処理手段が、前記生体撮像画像情報から前記特徴情報を生成する特徴抽出手段と、前記特徴情報のうち、血管の位置形状情報から血管強調画像情報を生成する強調画像生成手段と、前記血管強調画像情報を記憶し、該記憶した血管強調画像情報を前記投影画像情報として前記投影手段へ出力する血管強調画像記憶手段と、前記生体撮像画像情報が生体からの近赤外光を撮像した近赤外画像情報の場合に、前記特徴抽出手段が生成する前記特徴情報を記憶する近赤外特徴情報第１記憶手段と、前記生体撮像画像情報が生体からの可視光を撮像した可視画像情報の場合に、前記特徴抽出手段が生成する前記特徴情報を記憶する可視特徴情報記憶手段と、前記生体撮像画像情報が生体からの近赤外光を撮像した近赤外画像情報の場合に、前記特徴抽出手段が生成する前記特徴情報を近赤外特徴情報第１記憶手段に記憶するに先立ち、前記近赤外特徴情報第１記憶手段に記憶されている前記特徴情報を記憶する近赤外特徴情報第２記憶手段と、前記可視特徴情報記憶手段が記憶する前記特徴情報と前記近赤外特徴情報第１記憶手段が記憶する前記特徴情報から、前記特徴情報の位置ずれを検出し、該位置ずれの方向と位置ずれ量を第１のベクトルとして生成し、前記近赤外特徴情報第２記憶手段が記憶する前記特徴情報と前記近赤外特徴情報第１記憶手段が記憶する前記特徴情報から、前記特徴情報の位置ずれを検出し、該位置ずれの方向と位置ずれ量を第２のベクトルとして生成する位置ずれ検出手段と、前記血管強調画像記憶手段が記憶する前記血管強調画像情報を前記第１のベクトル、または、前記第２のベクトルの方向へ該ベクトル量だけ移動させた補正画像情報を生成し、該補正画像情報を新たな血管強調画像情報として前記血管強調画像記憶手段に更新記憶させる画像補正手段と、を備えるものを含む。
【００１９】
本発明の生体情報提示装置は、前記特徴抽出手段が生成する前記特徴情報が、血管の位置形状、もしくは、血管分岐点、もしくは、生体に貼付した特殊シールの像の位置、もしくは、最適穿刺領域の中心点であり、前記位置ずれ検出手段が前記特徴情報の位置の変化を検出するものを含む。
【００２０】
本発明の生体情報提示装置は、前記照明手段と、前記撮像手段と、前記画像処理手段と、前記投影手段を収容する筐体と、前記筐体を前記生体に対して所定の位置に支持するための支持手段を備えるものを含む。
【００２１】
本発明の生体情報提示装置は、前記生体をのせる台座手段を備え、前記支持手段が、前記台座手段に固定化されるものを含む。
【００２２】
本発明の生体情報提示装置は、前記支持手段が、前記筐体の前記生体に対する角度又は高さが調整可能であるものを含む。
【００２３】
本発明の生体情報提示装置は、前記画像処理手段が保持している情報を外部に出力するとともに外部からの情報を受信する入出力手段を備え、前記画像処理手段が、前記投影画像情報と前記外部からの情報とを合成した合成画像情報を生成し、前記投影手段が、前記合成画像情報に基づく投影画像を前記生体表面に投影するものを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の生体情報提示装置の実施の形態について図面を用いて説明する。以下の説明では、生体情報提示装置の一例として、生体の特徴情報として血管位置を提示する血管位置提示装置について説明する。
【００２５】
従来から知られているように、生体内の静脈血は近赤外光を吸収しやすい特性があり、例えば、生体に近赤外光を照射した状態で生体からの反射光を、近赤外光に感度の高い撮像素子（例えばＣＣＤ型撮像素子）を用いて撮像すると、血管部分が相対的に低輝度で、皮膚部分が相対的に高輝度の画像が得られる。
【００２６】
本発明の血管位置提示装置は、この特性を利用して生体の血管を検出し、検出した血管を示す画像を生体の真の血管位置に投影するものである。したがって、医師や看護師が血管への注射を行う場合、目視で見えにくい血管であっても、生体に投影した画像により血管位置を正確かつ迅速に確認できる。
【００２７】
（第１の実施の形態）
図１に、本発明の第１の実施の形態の血管位置提示装置の概略機能ブロック図を示す。図１の血管位置提示装置は、照明手段４０１、撮像手段４０２、画像処理手段４０３、投影手段４０４、入出力手段４０５を含んで構成される。
【００２８】
照明手段４０１は、近赤外波長領域の照明光である近赤外光４２１を生体に照射するものであり、例えば近赤外ＬＥＤを近赤外光源として含む。照明手段４０１は、画像処理手段４０３からの指示４１１（最適な光の強度と照射タイミング）にしたがって、近赤外光源を発光させる。近赤外光４２１の照射は間欠的に行われ、例えば、撮像手段４０２が３フレームを撮像する期間照射し、続く９フレームを撮像する期間照射を休止する。また、照射する近赤外光４２１の強度は、近赤外光照射時の撮影画像において、血管部分と皮膚部分のコントラストが最大になるように画像処理手段４０３から指示４１１を出力し、近赤外ＬＥＤへの入力電流量を制御することによって制御される。
【００２９】
撮像手段４０２は、生体及び投影手段４０４が生体に投影した投影画像を撮影するもので、可視光波長から近赤外波長において分光感度の高いＣＣＤ撮像素子又はＣＭＯＳ撮像素子を備える。生体からの反射光４２２から得られる撮像画像情報は、生体撮像画像情報４１３として画像処理手段４０３に転送される。前述のように、照明手段４０１からの近赤外光４２１は間欠的に照射されるので、撮像手段４０２は、近赤外光４２１を照射した時の撮像情報である近赤外画像情報と、近赤外光４２１を照射しない時の撮像情報である可視画像情報を取得して、生体撮像画像４１３として画像処理手段４０３に転送する。なお、後述するように、撮像手段４０２は、近赤外光４２１照射時には近赤外波長の光だけを透過するフィルタを介して撮像し、近赤外光４２１非照射時には、このようなフィルタなしで撮像する。また、撮像手段４０２は、転送する生体撮像画像情報４１３が近赤外画像情報か可視画像情報かを区別するためのフラグ情報４１２を、合わせて画像処理手段４０３に転送する。フラグ情報４１２としては、近赤外波長の光だけを透過するフィルタの使用期間及び非使用期間を示す信号を利用できる。
【００３０】
投影手段４０４は、画像処理手段４０３からの投影画像情報４１４に基づいて生体表面に映し出す投影光４２３を生成するものである。投影画像情報４１４は、近赤外画像情報に基づいて血管像を画像強調したものであり、投影光４２３は可視光であるので、生体表面に映し出された像は、血管を可視化した投影血管像となり、医師や看護師の目にみえるものとなる。なお、投影画像情報４１４は、各画素の画素値がＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）各８ビットで表現される画像情報である。
【００３１】
画像処理手段４０３は、生体撮像画像情報４１３に基づいて生体の特徴情報を検出し、検出した特徴情報を血管の投影画像情報に変換するものであり、所定のプログラムを実行するプロセッサを主体に実現される。血管位置の提示を行う場合、具体的には、近赤外光４２１を照射した時の生体撮像画像情報４１３である近赤外画像情報に基づいて、血管像を画像強調した投影画像情報４１４を生成する。また、近赤外光４２１を照射しない時の生体撮像画像情報４１３である可視画像情報に基づいて、投影光４２３によって映し出された投影血管像の位置を認識する。そして、投影血管像の位置が生体の血管位置に一致するように、投影画像情報４１４を補正する。なお、投影画像情報４１４の補正に際しては、連続して取得した生体撮像画像情報４１３に基づいて検出した血管位置のずれを、生体の移動を示すベクトルとして検出し、このベクトルに基づいて投影画像情報４１４を補正してもよい。
【００３２】
なお、血管像を画像強調するに際しては、画像処理手段４０３にてエッジ強調や色の付加などの加工を行う。このような処理を行うことにより血管部分のエッジなどがぼやけていたりしても、投影画像は鮮明なものとなる。
【００３３】
また、画像処理手段４０３は、上記した投影画像情報４１４を投影手段４０４に送るとともに、照明手段４０１に対して近赤外光４２１の強度と照射タイミングを指示する指示４１１を送る。近赤外光４２１の強度は、生体撮像画像情報４１３である近赤外画像情報に基づいて求める。
【００３４】
入出力手段４０５は、画像処理手段４０３からの出力データ４１６を所定通信プロトコルにしたがってフォーマット化して通信情報４１５として外部に送信するとともに、外部からの通信情報４１５を前記同様の所定通信プロトコルにしたがってデフォーマットして入力データ４１６として画像処理手段４０３へ転送するものである。外部からの入力データ４１６は、血管像を画像強調した投影画像情報４１４に合成される。入出力データ４１６の利用については後述する。
【００３５】
図１に示される各要素は所定の筐体に収納され、血管位置を検出しようとする生体と所定の位置関係に設置されて使用される。図２は、本発明の第１の実施の形態の血管位置提示装置の配置を示す図である。
【００３６】
図１に示される各要素は筐体１０１に収納され、筐体１０１は支持手段１００によって、生体と所定の位置関係に保たれる。支持手段１００は、支持棒１０２、高さ固定部１０３、高さ調整支持棒１０４、電源部１０５、コンセントケーブル１０６、クリップ１０８を含んで構成され、クリップ１０８によって注射用の台座１０７に固定される。台座１０７は、一般医療現場で使用されている注射専用の台座であり、医師や看護師が静脈注射を行う際に、台座１０７に腕１０９がのせられる。
【００３７】
筐体１０１と支持手段１００は支持棒１０２で接続され、高さ固定部１０３は、高さ調節支持棒１０４に沿って上下し、腕１０９と筐体１０１との間が所定距離になる高さで、高さ固定部１０３を高さ調節支持棒１０４に固定化するものである。これによって、操作者は筐体１０１と腕１０９との距離を調整することができる。
【００３８】
高さ調節支持棒１０４は電源部１０５に固定されており、コンセントケーブル１０６にて外部から供給される電力は、前記支持手段を介して筐体１０１に供給される。なお、角度変更部１３１は、支持棒１０２と高さ固定部１０３との角度を変更させるためのものであり、操作者は筐体１０１を腕１０９に対し角度調整をすることができる。
【００３９】
筐体１０１には、撮像レンズユニット１１０、回転型光学フィルタ１１１、ＣＣＤ型撮像素子（以下、ＣＣＤ）１１２、情報処理手段１１３、可視光源１１４、液晶ユニット１１５、投影レンズユニット１１６、近赤外ＬＥＤ１２１、１２２、１２３が収容される。
【００４０】
照明手段４０１は、近赤外ＬＥＤ１２１、１２２、１２３からなり、腕１０９に対し、近赤外光を照射するものである。近赤外ＬＥＤ１２１、１２２、１２３の発光期間は、撮像手段４０２を構成する回転型光学フィルタ１１１の近赤外透過フィルタ３０３（図３参照）が撮像光軸を通過する期間と一致するように、画像処理手段４０３から指示される。
【００４１】
情報処理手段１１３は、画像処理手段４０３及び入出力手段４０５から構成されるものである。
【００４２】
可視光源１１４、液晶ユニット１１５、投影レンズユニット１１６は、投影手段４０４を構成するもので、一般的に使用されている３ＬＣＤ方式のプロジェクタである。画像処理手段４０３からの投影画像情報４１４は液晶ユニット１１５に転送され、バックライトとなる可視光源１１４からの光は液晶ユニット１１５に照射される。したがって、液晶ユニット１１５に表示された血管位置を強調した画像は、投影レンズユニット１１６を介して腕１０９に投影され、投影血管像１１８として腕１０９に現れる。
【００４３】
撮像レンズユニット１１０、回転型光学フィルタ１１１、ＣＣＤ１１２は、撮像手段４０２を構成するもので、腕１０９からの反射光を取り込んで回転型光学フィルタ１１１にて分別される２種類の波長光の画像をＣＣＤ１１２にて取得するものである。ここで、ＣＣＤ１１２は、可視光から近赤外光の波長領域に対して分光感度が高いものを使用する。また、回転型光学フィルタ１１１が分別する２種類の波長光は、近赤外波長光と可視波長光である。
【００４４】
図３に、本発明の第１の実施の形態の血管位置提示装置における回転型光学フィルタの構成図を示す。図３の回転型光学フィルタ１１１は、撮像レンズユニット１１０とＣＣＤ１１２間に配置され、回転軸３０１を中心に角速度一定で回転するものである。空洞部３０２は、何も存在しない空洞状態であり、近赤外透過フィルタ３０３は、近赤外波長の光だけを透過するフィルタである。
【００４５】
撮像レンズユニット１１０からＣＣＤ１１２へ向かう光軸は、空洞部３０２を９フレーム時間、近赤外透過フィルタ３０３を３フレーム時間通過する。なお、ここにフレーム時間とは、ＣＣＤ１１２が１枚の画像を撮像するための時間であり、例えば、ＣＣＤ１１２が１秒間に３０フレーム撮像可能ならば、１フレーム時間は約３３ミリ秒となる。照明部を構成する近赤外ＬＥＤ１２１、１２２、１２３は、撮像レンズユニット１１０からＣＣＤ１１２へ向かう光軸が近赤外透過フィルタ３０３を通過する時間駆動され、近赤外光４２１を腕１０９に照射される。よって、ＣＣＤ１１２は、前記３フレーム時間には腕１０９からの反射光のうち、近赤外波長の光に基づく画像を取得する。また、前記９フレーム時間には、可視波長と近赤外波長の光に基づく画像を取得する。
【００４６】
画像処理手段４０３は、近赤外波長の光に基づく３フレームの画像のうちの２フレーム目の画像を近赤外画像情報として利用し、可視波長と近赤外波長の光に基づく９フレームの画像うちの２、５、８フレーム目の３フレームの画像を可視画像情報として利用する。
【００４７】
なお、図３において空洞部３０２を何も存在しない空洞状態としたが、可視波長だけを透過する可視光透過フィルタ、もしくは近赤外光をカットする近赤外カットフィルタを備え付けてもよい。このようなフィルタを備えると、近赤外光４２１非照射時の画像情報として近赤外波長の光の影響がない可視画像情報を取得することができる。
【００４８】
図４は、本発明の第１の実施の形態の血管位置提示装置における画像処理手段４０３の内部ブロック図を示したものである。図４の画像処理手段は、制御手段８００、特徴抽出手段８０１、強調画像生成手段８０２、血管強調画像記憶手段８０３、セレクタ手段８０４、近赤外特徴情報第１記憶手段８０５、近赤外特徴情報第２記憶手段８１０、可視特徴情報記憶手段８０６、セレクタ手段８０７、位置ずれ検出手段８０８、画像補正手段８０９、画像合成手段８１１を含んで構成される。
【００４９】
制御手段８００は、フラグ情報４１２を基に、生体撮像画像情報４１３が近赤外画像情報か可視画像情報かを認識することで、各手段の動作を制御するものである。ここでは、特に、データの流れに関わる制御信号として、セレクタ手段８０４が、血管強調画像記憶手段８０３が記憶する血管強調画像情報と画像合成手段８１１にて生成される合成画像情報とのどちらを選択するかを示す選択信号８２１、及び、セレクタ手段８０７が、可視特徴情報記憶手段８０６に記憶される可視特徴情報と近赤外特徴情報第１記憶手段に記憶される近赤外特徴情報とのどちらを選択するかを示す選択信号８２２、の２種類の制御信号を図４に示している。
【００５０】
特徴抽出手段８０１は、撮像手段から入力される生体撮像画像情報４１３の特徴を抽出して特徴情報を生成するものである。後に詳細説明するが、特徴情報としては、血管の経路や血管分岐点に関わる血管パターン情報、前記血管パターン情報の中で直線性が高くて太い領域を意味する最適穿刺領域情報、腕に貼付した特殊シール位置情報が挙げられる。
【００５１】
強調画像生成手段８０２は、特徴抽出手段８０１が生成する特徴情報である血管パターン情報を基に血管の存在を強調した血管強調画像情報を生成するものである。
【００５２】
血管強調画像記憶手段８０３は、強調画像生成手段８０２が生成する血管強調画像情報を記憶し、記憶した血管強調画像情報を画像補正手段８０９にて補正された画像情報を再度血管強調画像情報として更新記憶するものである。
【００５３】
近赤外特徴情報第１記憶手段８０５は、特徴抽出手段８０１が生体撮像画像情報４１３である近赤外画像情報から生成した特徴情報を記憶するものであり、可視特徴情報記憶手段８０６は、特徴抽出手段８０１が生体撮像画像情報４１３である可視画像情報から生成した特徴情報を記憶するものである。近赤外特徴情報第２記憶手段８１０は、腕の動きを検出する際に、近赤外特徴情報第１記憶手段に記憶されている腕が動く前の特徴情報を一時的に記憶するためのものである。
【００５４】
セレクタ手段８０７は、選択信号８２２に従って、可視特徴情報記憶手段８０６に記憶される可視特徴情報と近赤外特徴情報第１記憶手段に記憶される近赤外特徴情報とのどちらかを選択するためのものである。
【００５５】
位置ずれ検出手段８０８は、セレクタ手段８０７からの特徴情報と近赤外特徴情報第１記憶手段８０５からの特徴情報を比較し、特徴情報に含まれる位置情報のずれを検出し該ずれ方向とずれ量をベクトルとして生成するものである。
【００５６】
画像補正手段８０９は、血管強調画像記憶手段８０３に記憶される血管強調画像情報を位置ずれ検出手段８０８が生成するベクトル分だけずらした画像情報を生成するものである。
【００５７】
画像合成手段８１１は、血管強調画像記憶手段８０３に記憶される血管強調画像情報と入出力手段４０５を介して外部から入力される画像情報、文字列情報等の入力データとを重ね合わせて合成した合成画像情報を生成するものである。
【００５８】
セレクタ８０４は、選択信号８２１に従って、血管強調画像記憶手段８０３が記憶する血管強調画像情報と画像合成手段８１１にて生成される合成画像情報とのどちらを選択して、投影画像情報４１４して出力するためのものである。
【００５９】
次に、本発明の第１の実施の形態の血管位置提示装置の概略動作を説明する。画像処理手段４０３は、近赤外光４２１を間欠的に照射した状態で、まず、生体撮像画像情報４１３として近赤外画像情報を受信し、特徴抽出手段８０１にて近赤外画像情報から血管の特徴を抽出して血管パターン情報を生成し、前記血管パターン情報を近赤外特徴情報第１記憶手段８０５に記憶すると同時に、強調画像生成手段８０２にて前記血管パターン情報から血管強調画像情報を生成し、前記血管強調画像情報を血管強調画像記憶手段８０３に記憶しておく。血管強調画像記憶手段８０３に記憶された血管強調画像情報は、セレクタ手段８０４にて選択されて、投影画像情報４１４として投影手段４０４へ転送される。
【００６０】
投影画像情報４１４に基づいて、投影手段４０４は、血管を示す投影血管像１１８を腕１０９へ投影する。投影血管像１１８は近赤外光４２１が腕に照射されていない期間に撮像手段４０２にて撮像され、該撮像された可視画像情報は生体撮像画像情報４１３として画像処理手段４０３へ転送される。特徴抽出手段８０１は、該可視画像情報から腕に投影された血管像の特徴を抽出して血管パターン情報を生成し、該血管パターン情報を可視特徴情報記憶手段８０６に記憶する。位置ずれ検出手段８０８は、可視特徴情報記憶手段８０６に記憶された可視特徴情報に対し、近赤外特徴情報第１記憶手段８０５に記憶された近赤外特徴情報がどの方向にどれだけずれているかを検出し、該ずれ方向とずれ量を第１のベクトルとして生成する。画像補正手段８０９は、血管強調画像記憶手段８０３に記憶されている前記近赤外画像情報に基づく血管強調画像情報を前記第１のベクトルの方向へ該ベクトル量だけずらした補正画像情報を生成し、該補正画像情報を新たな血管強調画像情報として血管強調画像記憶手段８０３に更新記憶し、該記憶された血管強調画像情報は、セレクタ手段８０４にて選択されて、投影画像情報４１４として投影手段４０４へ転送され、投影手段４０４にて腕１０９へ投影される。この一連の処理は、腕に映る投影血管像１１８と腕の血管１１７とが一致するように機能する。
【００６１】
前記一連の処理を数回繰り返し、位置ずれ検出手段８０８が生成する位置ずれ量がゼロとみなされると、腕に映る投影血管像１１８と腕の血管１１７とが一致したと判断して、前記一連の処理を終了する。ここまでの処理を以降、キャリブレーションと表現する。前記キャリブレーション終了以降は、腕１０９が動かない限り、腕に映る投影血管像１１８と腕の血管１１７とは一致していることになる。
【００６２】
前記キャリブレーション終了後は、腕１０９が動くことによって腕に映る投影血管像１１８と腕の血管１１７とが一致しなくなるので、腕１０９の動きに合わせて投影画像情報４１４を補正する必要がある。該処理を以後、動き補正処理と表現する。以下、該動き補正処理について説明する。近赤外光４２１を間欠的に照射した状態で、生体撮像画像情報４１３として近赤外画像情報を受信した特徴抽出手段８０１は、前記近赤外画像情報から血管の特徴を抽出して血管パターン情報を生成し、前記血管パターン情報を近赤外特徴情報第１記憶手段８０５に記憶する。次に同じく、生体撮像画像情報４１３として近赤外画像情報を受信すると、近赤外特徴情報第１記憶手段８０５に記憶された特徴情報を近赤外特徴情報第２記憶手段８１０に記憶してから、特徴抽出手段８０１は、前記近赤外画像情報から血管の特徴を抽出して血管パターン情報を生成し、該血管パターン情報を近赤外特徴情報第１記憶手段８０５に記憶する。位置ずれ検出手段８０８は、近赤外特徴情報第２記憶手段８１０に記憶された近赤外特徴情報（腕が動く前の特徴情報）に対し、近赤外特徴情報第１記憶手段８０５に記憶された近赤外特徴情報（腕が動いた後の特徴情報）がどの方向にどれだけずれているかを検出し、該ずれ方向とずれ量を第２のベクトルとして生成する。画像補正手段８０９は、前記キャリブレーション終了時点で血管強調画像記憶手段８０３に記憶されている血管強調画像情報を前記第２のベクトルの方向へ該ベクトル量だけずらした補正画像情報を生成し、該補正画像情報を新たな血管強調画像情報として血管強調画像記憶手段８０３に更新記憶し、該記憶された血管強調画像情報は、セレクタ手段８０４にて選択されて、投影画像情報４１４として投影手段４０４へ転送され、投影手段４０４にて腕１０９に投影される。この一連の処理により、腕に映る投影血管像１１８は、腕の動きによって動く腕の血管１１７と常に一致するように機能する。
【００６３】
したがって、図１に示すように、血管１１７の部分に投影血管像１１８を投影することができ、医師や看護師は投影血管像１１８の部分に血管が存在するものと認識することができる。
【００６４】
なお、前記キャリブレーション処理は、前記動き補正処理の最中に一時的に行ってもよい。また、前記特徴情報として、例えば、血管分岐点を用い、位置ずれ検出手段８０８において、血管分岐点の位置のずれを検出するものであってもよい。または、例えば、腕に貼付した特殊シールを特徴抽出手段８０１にて検出して、前記特徴情報として、該特殊シールの位置を用い、位置ずれ検出手段８０８において、該特殊シールの位置のずれを検出するものであってもよい。または、例えば、特徴抽出手段８０１にて、抽出した血管パターン情報から直線性が高くて太い領域である最適穿刺領域の中心点を前記特徴情報とし、位置ずれ検出手段８０８において、該最適穿刺領域の中心点の位置ずれを検出するものであってもよい。
【００６５】
入出力手段４０５は、外部から、例えば患者の点滴薬情報や点滴日時情報を受信する。受信した情報は、画像情報又は文字列情報等のサブ画像情報に加工して入力データ４１６として画像処理手段４０３へ送られ、サブ画像情報は、画像処理手段４０３内の画像合成手段８１１にて、血管強調画像記憶手段８０３に記憶されている血管強調画像情報と合成され、投影画像情報４１４として投影手段４０４に転送され、投影手段４０４にて腕１０９に投影される。したがって、患者の点滴薬情報や点滴日時情報の情報が腕に表示されることで、医療過誤を未然に防ぐ効果を得られる。
【００６６】
また、入出力手段４０５は、画像処理手段４０３が保持する血管強調画像情報を出力データ４１６として入出力手段４０５を介して通信情報４１５として外部へ転送することができる。血管位置提示装置外部の端末等が該通信情報４１５を受信して、元の血管強調画像情報を復元し、復元した血管強調画像を医師が見てその所見情報や指示情報を血管位置提示装置側に送ることにより、より適切な処置を行うことができる。また、所見情報や指示情報の送信は、電話線等の通信手段にて、通信情報４１５として入出力手段４０５へ送信してもよい。その場合、同様に、入出力手段４０５にて所見情報や指示情報を画像情報又は文字列情報等のサブ画像に加工して入力データ４１６として画像処理手段４０３へ送り、画像処理手段４０３内の画像合成手段８１１にて血管強調画像情報と合成し、投影画像情報４１４として投影手段４０４へ転送され、投影手段４０４にて腕１０９に投影される。これにより、遠隔地からの所見情報や指示情報を、簡単に取得・開示することができる。
【００６７】
図５は、本発明の第１の実施の形態の血管位置提示装置における特徴抽出手段８０１の血管位置検出処理と、強調画像生成手段８０２の処理を説明する図である。
【００６８】
図５（Ａ）に示す画像Ｅ（５０１）は、生体撮像画像情報４１３に対応する近赤外画像もしくは可視画像であり、血管５０２が映っている。ここでは、画像Ｅ（５０１）が近赤外画像の場合で説明する。特徴抽出手段８０１は、画像Ｅ（５０１）の各水平ライン５０４を走査して、横軸を水平１ライン、縦軸を輝度とした水平ラインの各画素の輝度グラフを生成する。例えば、水平ライン５０４が血管５０２と交差すると、図５（Ｂ）に示す輝度グラフ５０７のようになる。ここに、画素輝度５０５、５０６はそれぞれ、水平ライン走査上で血管近傍５０３内の最初の画素輝度、最後の画素輝度である。輝度グラフ５０７は所定の輝度閾値ＴＨ１と比較され、輝度グラフ５０７と輝度閾値ＴＨ１とが交差する位置に最も近い画素位置Ａ３、Ａ４を血管５０２の境界位置とみなし、画素位置Ａ３とＡ４との間の画素数、及び画素位置Ａ３とＡ４の中点に最も近い画素位置Ｐを記憶しておく。全ての水平ラインを走査終了した時点で、各ラインの画素位置Ａ３とＡ４との間の画素数、及び画素位置Ａ３とＡ４の中点画素位置Ｐを、血管パターン情報として保持しておく。
【００６９】
強調画像生成手段８０２は、前記近赤外画像情報の血管パターン情報を用いて血管強調画像情報を生成する場合、血管５０２の境界位置として検出された画素位置Ａ３、Ａ４の間の画素の輝度を一様に高輝度化させ、それ以外の画素輝度を０とした血管強調画像情報を生成する。投影手段４０４がカラー表示能力のある場合なら、例えば、画素位置Ａ３、Ａ４の間の画素色を一様に明るい赤色とし、それ以外の画素色を黒色としてもよい。
【００７０】
図６は、本発明の第１の実施の形態の血管位置提示装置における穿刺領域探索を説明する図である。穿刺領域探索は、前記血管パターン情報を基に、特徴抽出手段８０１によって行われる。
【００７１】
図６（Ａ）に示す画像６０１は、生体撮像画像情報４１３に対応する近赤外画像もしくは可視画像であり、血管６０３、６０４、６０５が映っている。この情報に基づいて、図５で説明した方法で血管境界を検出し、血管パターン情報を生成する。具体的には、まず、画像６０１の左上から１ラインずつ、順番６０２のとおり、一番上のラインから一番下のラインまで全ラインを走査し、各ラインが血管と交わる画素位置、血管領域の画素数、血管領域の中点画素位置を求める。例えば、水平走査ライン６０６においては、該ラインが血管境界と交わるＫ１とＫ２との間の画素数ＬＫ、Ｋ１とＫ２の中点画素位置ＰＫ、Ｓ１とＳ２との間の画素数ＬＳ、Ｓ１とＳ２との中点画素位置ＰＳ、Ｔ１とＴ２との間の画素数ＬＴ、Ｔ１とＴ２との中点画素位置ＰＴを検出し、水平走査ライン６０６の血管パターン情報として記憶しておく。同様にして、全ラインに対しこの処理を行うと、血管パターン情報として、全ての血管の太さと中心位置が生成されることになる。
【００７２】
血管パターン情報は、分岐点で分割された血管単位で管理される。図６の例では、図６（Ｂ）に示すように、中心位置ＰＫ０からＰＫ３９９にいたる点線経路で示される血管リスト１、中心位置ＰＳ０からＰＳ３００にいたる点線経路で示される血管リスト２、中心位置ＰＴ１７０からＰＴ３００にいたる点線経路で示される血管リスト３、中心位置ＰＵ３００からＰＵ３９９にいたる点線経路で示される血管リスト４によって管理される。図６（Ｂ）において、ＰＫ０、ＰＳ０は０ライン目の血管の中心位置を意味し、ＰＫ０位置、ＰＳ０位置の血管の太さがそれぞれＬＫ０、ＬＳ０である。また、ＰＳ３００、ＰＴ３００、ＰＵ３００は、３００ライン目の血管分岐点である。なお、この例では、画像６０１は、横６４０画素、縦４００画素で表される。
【００７３】
次に、穿刺に適した領域を抽出するため、各血管リストから、中心位置を結んだ点線部分の直線性が高い箇所をサブリストとして複数個抽出し、各サブリストにおける血管の太さの平均値が大きいものから順にＮ個（Ｎは自然数）のサブリストを選択する。このようにして選択されたサブリストによって特定される領域を、穿刺に適した領域とする。この例では、２個のサブリストが最適穿刺領域６１１、６１２として選択されている。
【００７４】
このように抽出された最適穿刺領域は、例えば、血管強調画像記憶手段８０３が記憶する血管強調画像情報に重畳されて腕１０９に投影してもよい。
【００７５】
図７は、本発明の第１の実施の形態の血管位置提示装置における位置ずれ量の検出動作を説明する図である。位置ずれ量の検出は、位置ずれ検出手段８０８によって前記キャリブレーション時、前記動き補正処理時ともに行われる。以下、位置ずれ情報はベクトルで表現する。
【００７６】
まず、前記動き補正処理の場合を例に説明する。図７（Ａ）に示すように、生体のあらかじめ穿刺したい箇所近辺の表面上に特殊シールが貼られ、特殊シール像７０４が映っている。この特殊シールは、近赤外光が当たると近赤外光を極端に蛍光もしくは吸収する材質のものである。
【００７７】
照明手段４０１が近赤外光を照射時に撮像した近赤外画像が、撮像画像領域７００にあるとする。この時、特徴抽出手段８０１は、特殊シール像７０４もしくは血管分岐点７０３の撮像画像領域７００内での画素位置を検出すると、該画素位置を近赤外特徴情報第１記憶手段８０５に記憶させる。なお、この特殊シールの像の位置検出は、前記図５で示した血管部分の輝度変化を検出する方法と同様の方法で行うものとする。
【００７８】
生体が動いたり揺れたりすると、次の時刻に撮像した近赤外画像では、血管７０１、７０２はそれぞれ血管７１１、７１２へ位置が動いており、同様に、血管分岐点７０３は血管分岐点７１３へ、特殊シール像自体も特殊シール像７０４から特殊シール像７１４へ動く。特徴抽出手段８０１は、同様に、特殊シール像７１４や血管分岐点７１３の撮像画像領域７００内での画素位置を検出すると、近赤外特徴情報第１記憶手段８０５に記憶しておいた前記特殊シール像７０４もしくは血管分岐点７０３の画素位置を近赤外特徴情報第２記憶手段８１０に記憶させてから、前記特殊シール像７１４もしくは血管分岐点７１３の画素位置を近赤外特徴情報第１記憶手段８０５に記憶させる。次に、位置ずれ検出手段８０８が、近赤外特徴情報第１記憶手段８０５、近赤外特徴情報第２記憶手段８１０に記憶された各情報を基に、特殊シール像７０４の位置から特殊シール像７１４の位置へのベクトル、もしくは血管分岐点７０３の位置から血管分岐点７１３の位置へのベクトルを算出する。例えば、血管分岐点７１３の位置が血管分岐点７０３の位置に対して水平左方向に５０画素、垂直下方向に２０画素ずれていたとすると、位置ずれベクトルは（−５０、＋２０）となる。
【００７９】
このように検出された位置ずれベクトルは、血管強調画像記憶手段８０３に記憶された血管強調画像情報の補正に利用される。すなわち、画像補正手段８０９が、血管強調画像記憶手段８０３に記憶された血管強調画像情報を、前記位置ずれベクトル分だけずらした血管強調画像情報を、動き補正後の血管強調画像情報として、血管強調画像記憶手段８０３に更新記憶され、投影画像情報４１４として投影手段４０４へ転送される。
【００８０】
キャリブレーション時の位置ずれベクトルは、次のように検出する。この場合、図７（Ａ）における血管７０１、７０２はキャリブレーション開始時に撮像した近赤外画像に映った血管であり、血管７１１、７１２は腕に投影した血管像を撮像した可視画像に映った血管であるものとする。装置の初期状態として、腕１０９の血管１１７と腕１０９への投影血管像１１８は一致している必要があるので、前記近赤外画像に映った血管から前記可視画像に映った血管への位置ずれベクトルを、前記動き補正処理時と同様の方法で検出し、画像補正手段８０９が、血管強調画像記憶手段８０３に記憶されている前記近赤外画像に基づく血管強調画像情報を、前記位置ずれベクトルと反対方向に、前記位置ずれベクトル量だけずらした画像情報を、再び血管強調画像記憶手段８０３に更新記憶するとともに、血管強調画像記憶手段８０３に記憶された血管強調画像情報を投影画像情報４１４として投影手段４０４へ転送する。
【００８１】
なお、特殊シールとしては、近赤外光によく蛍光するもしくは近赤外光をよく吸収するものを利用したが、可視光によく蛍光するもしくは可視光をよく吸収する性質のものを利用してもよい。この場合は、照明手段４０１が近赤外光を照射していない時に撮像した可視画像情報に基づいて、特殊シールの位置のずれをベクトル化する。また、この場合、照明手段４０１として別途可視光源を設け、近赤外光源が発光していない期間、この可視光源による可視光を生体に照射するようにしてもよい。
【００８２】
以上の説明では、位置ずれの検出に際して、生体に貼付した特殊シールの位置又は血管分岐点の位置を利用したが、図６で説明した穿刺領域を用いて行ってもよい。この場合、図７（Ｂ）に示すように、画像処理手段４０３は、生体が動く前と動いた後の血管パターン情報から生成した穿刺領域のずれを検出することで、位置ずれベクトルを生成する。図７（Ｂ）の例では、生体が動く前の最適穿刺領域６１１の中心点７０５が、生体が動いた後では最適穿刺領域７１７の中心点７１５に移動しているので、中心点７０５から中心点７１５へのベクトルを算出する。なお、図７（Ｂ）における動き探索領域７１６は、中心点７０５の近傍にある穿刺領域の中心点７１５を探索する範囲を意味する。
【００８３】
（第２の実施の形態）
図８は、本発明の第２の実施の形態の血管位置提示装置の配置を示す図である。第２の実施の形態の血管位置提示装置は、投影手段４０４の構成を除いて第１の実施の形態の血管位置提示装置と同様であるので、機能ブロック図の記載及び説明、支持手段１００及び台座１０７の記載及び説明を省略する。
【００８４】
図８における筐体１０１には、撮像レンズユニット１１０、回転型光学フィルタ１１１、ＣＣＤ１１２、情報処理手段１１３、可視光源１１４、カラーホイール光学部２０２、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）２０１、投影レンズユニット１１６、近赤外ＬＥＤ１２１、１２２、１２３が収容される。このうち、照明手段４０１を構成する近赤外ＬＥＤ１２１、１２２、１２３、画像処理手段４０３及び入出力手段４０５を構成する情報処理手段１１３、撮像手段４０２を構成する撮像レンズユニット１１０、回転型光学フィルタ１１１、ＣＣＤ１１２は、図２に示すものと同様であるので、説明を省略する。
【００８５】
この例の投影手段４０４は、可視光源１１４、カラーホイール光学部２０２、ＤＭＤ２０１、投影レンズユニット１１６を含むものであり、ＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）方式のプロジェクタで一般的に使用されている構成である。バックライトとなる可視光源１１４からの光は、カラーホイール光学部２０２にてＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色の光に分解され、各原色の光がＤＭＤ２０１に照射される。なお、近赤外光４２１を照射せず生体撮像画像情報４１３を可視画像情報として取得する際に、生体上に投影される血管像以外の特徴情報を高精度に取得可能にするために、カラーホイール光学部２０２に、Ｒ、Ｇ、Ｂに分光するためのカラーフィルタ以外に可視光源１１４からの可視光をそのまま通過させるための空洞部を備える構成にしてもよい。
【００８６】
画像処理手段４０３からの投影画像情報４１４はＤＭＤ２０１に転送され、各画素の明るさを元にＤＭＤ２０１が画素単位に制御して各画素に対応する反射光を生成し、この反射光を投影レンズユニット１１６を介して腕１０９に投影する。したがって、この投影された光は血管投影像１１８として腕１０９に現れる。
【００８７】
（第３の実施の形態）
図９は、本発明の第３の実施の形態の血管位置提示装置の配置を示す図である。第３の実施の形態の血管位置提示装置は、撮像手段４０２及び投影手段４０４の構成を除いて第１の実施の形態の血管位置提示装置と同様であるので、機能ブロック図の記載及び説明、支持手段１００及び台座１０７の記載及び説明を省略する。
【００８８】
図９における筐体１０１には、撮像レンズユニット１１０と投影レンズユニット１１６を共通にした撮像投影共用レンズユニット９０１、回転型光学フィルタ１１１、ＣＣＤ１１２、情報処理手段１１３、可視光源１１４、液晶表示ユニット１１５、近赤外ＬＥＤ１２１、１２２、１２３、撮像すべき光と投影すべき光を分離するプリズム９０２が収容される。このうち、照明手段４０１を構成する近赤外ＬＥＤ１２１、１２２、１２３、画像処理手段４０３及び入出力手段４０５を構成する情報処理手段１１３は、図２に示すものと同様であるので、説明を省略する。
【００８９】
この例の撮像手段４０２は、撮像投影共用レンズユニット９０１、プリズム９０２、回転型光学フィルタ１１１、ＣＣＤ１１２によって構成される。また、投影手段４０４は、可視光源１１４、液晶ユニット１１５、プリズム９０２、撮像投影共用レンズユニット９０１によって構成される３ＬＣＤ方式のプロジェクタである。
【００９０】
近赤外ＬＥＤ１２１、１２２、１２３による近赤外光の照射により腕１０９からの近赤外の反射光が撮像投影共用レンズユニット９０１により取り込まれる。入射光の光軸上には入射光の光軸と９０度の方向にあるＣＣＤ１１２に向かって入射光を反射させる反射層を備えたプリズム９０２配置されており、これによって腕１０９からの反射光は回転型光学フィルタ１１１を介してＣＣＤ１１２にて撮像される。
【００９１】
情報処理手段１１３を構成する画像処理手段４０３で生成された血管を画像強調した投影画像情報４１４は、液晶ユニット１１５に転送され、バックライトとなる可視光源１１４からの光を液晶ユニット１１５に照射する。液晶ユニット１１５からの血管強調画像光は、プリズム９０２、撮像投影共用レンズユニット９０１を介して腕１０９に投影され、腕１０９上に血管を示す血管投影像１１８が映る。なお、投影の光軸上に配置されているプリズム９０２は、反射層がハーフミラーとなっており、液晶ユニット１１５からの光はそのまま通過する構成になっている。
【００９２】
このように、撮像光学系と投影光学系が共通であるので、液晶ユニット１１５とプリズム９０２、及び、ＣＣＤ１１２とプリズム９０２との各距離が等しくなるように調整することにより、腕１０９の血管１１７と投影血管像１１８を正確に重ねることができる。
【００９３】
すなわち、第１の実施の形態及び第２の実施の形態の血管位置提示装置では、基本的に撮像手段４０２の撮像レンズユニット１１０と投影手段４０４の投影レンズユニット１１６が異なることから注射を穿刺する部分を撮影する光軸と投影する光軸には角度が生じるため、腕１０９に投影される投影血管像１１８が微妙にゆがむが、第３の実施の形態の血管位置提示装置では、投影される投影血管像１１８と実際の血管１１７とはほぼ一致して重なる。
【００９４】
以上のように、本発明の血管位置提示装置においては近赤外光の反射光を画像としてとして取り込み、患者の注射を穿刺する部分に可視像として見えにくい血管の形状を投影することにより、医師や看護師は、目視で見えにくい血管であっても、注射を穿刺する部分の血管を可視的に確認し、両手操作で注射をすることができる。
【００９５】
なお、以上の説明では、生体の特徴情報として血管位置を提示する場合を例にしたが、例えばシンチレーションに使われるように特定のがん細胞にラジオアイソトープをつけた抗体を反応させることで、がん細胞という生体情報を認識して、それを投影する装置に適用することもできる。このようにがん細胞の位置を投影表示することで切除手術を容易に行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明の生体情報提示装置は、所定波長の照明光で照明した生体の撮影画像を取り込み、目視で見えにくい生体の特徴情報を検出して強調画像を生成し、生体上に可視像として投影するものであり、生体の特徴情報を簡単な操作で正確かつ迅速に確認できる生体情報提示装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の第１の実施の形態の血管位置提示装置の概略機能ブロック図
【図２】本発明の第１の実施の形態の血管位置提示装置の生体との位置関係を示す図
【図３】本発明の第１の実施の形態の血管位置提示装置における回転型光学フィルタの構成図
【図４】本発明の第１の実施の形態の血管位置提示装置における画像処理手段の内部ブロック図
【図５】本発明の第１の実施の形態の血管位置提示装置における特徴抽出手段の血管位置検出処理と強調画像生成手段の処理を説明する図
【図６】本発明の第１の実施の形態の血管位置提示装置における穿刺領域探索を説明する図
【図７】本発明の第１の実施の形態の血管位置提示装置における位置ずれ量の検出動作を説明する図
【図８】本発明の第２の実施の形態の血管位置提示装置の配置を示す図
【図９】本発明の第３の実施の形態の血管位置提示装置の配置を示す図
【図１０】従来の静脈探査装置の構成図
【符号の説明】
【００９８】
１  筐体
２  発光素子
３  受光素子
４  電池
５  電源操作スイッチ
６  表示素子
７  矢印
８  クリップ
１００  支持手段
１０１  筐体
１０２  支持棒
１０３  高さ固定部
１０４  高さ調節支持棒
１０５  電源部
１０６  コンセントケーブル
１０７  台座
１０８  クリップ
１０９  腕
１１０  撮像レンズユニット
１１１  回転型光学フィルタ
１１２  ＣＣＤ型撮像素子（ＣＣＤ）
１１３  情報処理手段
１１４  可視光源
１１５  液晶ユニット
１１６  投影レンズユニット
１１７  血管
１１８  投影血管像
１２１  近赤外ＬＥＤ
１２２  近赤外ＬＥＤ
１２３  近赤外ＬＥＤ
１３１  角度変更部
２０１  ＤＭＤ
２０２  カラーホイール光学部
３０１  回転軸
３０２  空洞部
３０３  近赤外透過フィルタ
４０１  照明手段
４０２  撮像手段
４０３  画像処理手段
４０４  投影手段
４０５  入出力手段
４１１  指示
４１２  フラグ情報
４１３  生体撮像画像情報
４１４  投影画像情報
４１５  通信情報
４１６  入出力データ
４２１  近赤外光
４２２  生体からの反射光
４２３  投影光
５０１  画像Ｅ
５０２  血管
５０３  血管近傍
５０４  水平ライン
５０５  画素輝度
５０６  画素輝度   
５０７  輝度グラフ
６０１  画像
６０２  順番
６０３  血管
６０４  血管
６０５  血管
６０６  水平走査ライン
６１１  最適穿刺領域
６１２  最適穿刺領域
７００  撮像画像領域
７０１  血管
７０２  血管
７０３  血管分岐点
７０４  特殊シール像
７０５  中心点  
７１１  血管
７１２  血管
７１３  血管分岐点
７１４  特殊シール像
７１５  中心点
７１６  動き探索領域
７１７  最適穿刺領域
８００  制御手段
８０１  特徴抽出手段
８０２  強調画像生成手段
８０３  血管強調画像記憶手段
８０４  セレクタ手段
８０５  近赤外特徴情報第１記憶手段
８０６  可視特徴情報記憶手段
８０７  セレクタ手段
８０８  位置ずれ検出手段
８０９  画像補正手段
８１０  近赤外特徴情報第２記憶手段
８１１  画像合成手段
８２１  選択信号
８２２  選択信号
９０１  撮像投影共用レンズユニット
９０２  プリズム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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