(57)【要約】      （修正有）【課題】皮下組織構造を撮影する装置及び方法を提供すること。【解決手段】実質的にコヒーレントな光で皮下組織構造を照明するように構成された光源と、センサモジュールと、皮下組織構造とセンサモジュールの間に配置され、皮下組織構造の画像をセンサモジュールに集束させるように構成された結像レンズとを含む撮影装置。更にデータベースに記憶された複数の人の画像と比較し、撮影された画像に関連する人を一意に識別する装置。また目標となる体の管を識別し、医療機器のペネトレータを目標に挿入することを可能とする装置。【選択図】図１
2007044532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
皮下組織構造を識別するための撮影装置であって、ハウジングを有し、
該ハウジングが、
実質的にコヒーレントな光で皮下組織構造を照明するように構成された光源と、
センサモジュールと、
前記皮下組織構造と前記センサモジュールの間に配置され、前記皮下組織構造の画像を前記センサモジュール上に集束させるための結像レンズと
を収容するように構成される、撮影装置。
【請求項２】
前記皮下組織構造の画像を記憶するように構成されたメモリを含む識別情報モニタを更に含む、請求項１に記載の撮影装置。
【請求項３】
前記識別情報モニタは、画像をリモートステーションに伝送するように構成されたトランシーバを含む、請求項２に記載の撮影装置。
【請求項４】
前記識別情報モニタは、
異なる人の皮下組織構造の複数の記録画像のデータベースを含むメモリと、
記憶された皮下組織構造の画像を前記複数の記録画像と比較し、第１の画像が前記記録画像のうちの１つに実質的に一致するか否かに基づいて、記憶された画像に関連する人を一意に識別するように構成されたコンパレータと
を含む、請求項２に記載の撮影装置。
【請求項５】
前記コンパレータは、
ピクセル強度パラメータ、
ピクセル位置パラメータ、及び
ピクセル量パラメータ
のうちの少なくとも１つによりピクセル単位の比較を実施するように構成される、請求項４に記載の撮影装置。
【請求項６】
皮下組織構造を有する第１の人の第１の体部分を載せるための接触面を有するハウジングであって、前記接触面が透明部材からなり、該透明部材が、前記光源からの光で前記皮下組織構造を照明し、前記皮下組織構造から反射された光を前記透明部材を通して前記結像レンズで受け取ることが可能な位置に配置される、ハウジングと
前記第１の人の前記第１の体部分と実質的に同様のやり方で第２の人の第２の体部分を位置決めすることが可能なやり方で、前記第１の体部分を前記接触面に位置決めすることができるように構成されたガイド機構と
を更に含む、請求項１に記載の撮影装置。
【請求項７】
前記ガイド機構は、前記ハウジングの前記接触面の上に着脱可能に置かれた前記第１の体部分の指先を部分的に取り囲むような形及び可変サイズの受け取り部材を含む、請求項６に記載の撮影装置。
【請求項８】
前記撮影装置に結合された医療機器であって、前記撮影装置は前記医療機器に対し、前記医療機器に隣接する前記皮下組織構造の目標の体の管を識別し、前記医療機器のぺネトレータを前記目標の体の管に挿入することが可能な位置に配置される、医療機器と、
前記皮下組織構造の画像を記憶するように構成されたメモリ、及び、記憶された画像を前記目標の体の管の所定の規準と比較し、記憶された画像中の管が、前記所定の規準を満たしているか否かを判定するためのコンパレータを含む、識別情報モニタと
を更に含む、請求項１に記載の撮影装置。
【請求項９】
前記コンパレータは、目標の体の管の特性を規定する閾値パラメータを有し、前記閾値パラメータは、サイズパラメータ、位置パラメータ、及び、深さパラメータのうちの少なくとも１つを含む、請求項８に記載の撮影装置。
【請求項１０】
前記インジケータモニタは、所定の規準が満たされているか否かをオペレータに知らせるように構成されたインジケータ機構を有し、前記インジケータ機構は、
発信音インジケータ、
光信号インジケータ、及び
前記目標の体の管の画像を視覚表示するように構成されたディスプレイインジケータ
のうちの少なくとも１つを含む、請求項８に記載の撮影装置。
【請求項１１】
前記医療機器は、前記撮影装置に着脱可能に結合される、請求項８に記載の撮影装置。
【請求項１２】
前記光源は、第１の波長の光、及び、該第１の波長とは異なる第２の波長の光を放射するように構成される、請求項１に記載の撮影装置。
【請求項１３】
第１の人の皮下組織構造を実質的にコヒーレントな赤外光で照明するように構成された光源と、
センサモジュールと、
前記皮下組織構造と前記センサモジュールの間に配置され、前記皮下組織構造の画像を前記センサモジュール上に集束させる結像レンズと、
第１の人に関連する画像を記憶するためのメモリと、記憶された画像を少なくとも１人の他の人に関連する皮下組織構造の少なくとも１つの記録画像と比較し、前記記憶された画像が前記少なくとも１つの記録画像に実質的に一致するか否かを判定するコンパレータとを含む画像マネージャと
からなる生体測定識別装置。
【請求項１４】
前記画像マネージャは、所与の時間にわたる吸収率を評価することにより、前記皮下組織構造の酸素含有量が時間によって変化するか否かを判定するように構成される、請求項１３に記載の生体測定識別装置。
【請求項１５】
前記光源によって放射される実質的にコヒーレントな赤外光は、第１の波長の光と、該第１の波長とは異なる第２の波長の光とを含み、前記画像マネージャは、前記皮下組織構造の少なくとも１つの静脈が、前記皮下組織構造の上にある皮膚に対する深さに依存することを識別するように構成される、請求項１３に記載の生体測定識別装置。
【請求項１６】
撮影装置を含む医療機器システムであって、
前記撮影装置は、
実質的にコヒーレントな赤外光で皮下組織構造を照明するように構成された光源と、
センサモジュールと、
前記皮下組織構造と前記センサモジュールの間に配置され、前記皮下組織構造の画像を前記センサモジュール上に集束させる結像レンズと、
前記画像を記憶するためのメモリと、記憶された画像を目標の体の管のモデル画像と比較し、記憶された画像中の対象となる体の管が、モデル画像中の前記目標の体の管に実質的に一致するか否かを判定するためのコンパレータとを含む画像マネージャと、
撮影装置に結合された挿入可能な医療機器と
を含み、前記所定の規準が満たされたときに、前記医療機器のぺネトレータが、前記皮下組織構造の前記対象となる体の管に挿入することが可能な位置に位置決めされるように構成される、医療機器システム。
【請求項１７】
前記画像マネージャは、所与の時間にわたって複数の記憶された画像を連続的に取得し、記憶された画像の１つが前記モデル画像に実質的に一致するまで、記憶された画像のそれぞれを前記モデル画像と比較し、一致した時点で、視覚的指示及び聴覚指示のうちの少なくとも一方により、実質的な一致状態をオペレータに警告するように構成される、請求項１６に記載の医療機器システム。
【請求項１８】
皮下組織構造を撮影する方法であって、
光源を使用して実質的にコヒーレントな赤外光を体部分に差し向け、その体部分の中の皮下組織構造を照明するステップと、
前記体部分と前記センサモジュールの間に配置された結像レンズを介して、皮膚の下から前記センサモジュールへ前記皮下組織構造の第１の画像を集束させるステップと、
所定の規準に対して前記第１の画像を評価し、前記皮下組織構造に関連する機能を実施できるようにするステップと、
からなる方法。
【請求項１９】
前記実質的にコヒーレントな光を差し向けるステップは、前記実質的にコヒーレントな赤外光が、第１の波長の赤外光、及び、該第１の波長とは異なる第２の波長の赤外光として放射されるように、前記光源を構成することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記所定の規準を評価するステップは、
体の管のモデル画像、
人に関連する体の管の少なくとも１つの記録画像、及び
目標の体の管に関連する少なくとも１つの定量パラメータであって、前記皮下組織構造の対象となる体の管が前記所定の規準を満たしているか否かを判定することが可能な少なくとも１つの定量パラメータ
のうちの少なくとも１つを含むように前記所定の規準を構成することを含む、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は皮下組織撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
全ての人体は一般に、筋骨格系、内蔵、皮膚等の作りが同じである。しかしながら、６０億を超える世界の人口にもかかわらず、ほとんど全ての人々が、それらの構成要素に独特のばらつきを有している。この現象は、心臓、動脈、及び、静脈を含む循環系に特に言える。例えば、血管は誰でもほぼ同じ範囲に位置しているが、その正確な位置、近くにある他の血管との接続、並びに、それらの血管の分岐は人によって大きく異なる。
【０００３】
解剖学的疑問は幾つかの言外の意味を有する。１つの意味として、カテーテルや注射針のような医療器具を挿入するための静脈の正確な位置を見付けることは非常に難しい。静脈を探すことは、患者が豊富な皮下脂肪組織を有し、その下にある血管を指による触診で見付けることが難しい場合、看護師や医師にとって特に難しい。ひどく脱水した患者や高齢者は、静脈が周辺組織の中に沈み込みがちで、静脈全体のサイズが収縮し、静脈を見つけることが難しいといった、関連問題を伴なう傾向がある。
【０００４】
こうした状況に対処する１つの従来のアプローチとして、皮膚の対象範囲を照明し、皮膚の下にある血管のビデオ画像を生成した後、それらのビデオ画像を下にある血管の仮想マップとして皮膚の表面に再び投影するものがある。残念ながら、これらのシステムは比較的大きくてがさばり、診療所や外来診療所で使用するには邪魔になる。また、撮影の目的で皮膚組織の照明に使用される従来の発光ダイオード（ＬＥＤ）は通常、複数のフィルタ、及び／又は、偏光器とともに配置され、比較的粗い画像コントラストを生み出す。そのような粗い画像は、下にある血管構造の正確な判定の邪魔になる。
【０００５】
また、人によって異なる身体構造上の多様性を利用すれば、個々の人を例えば指紋の比較によって一意に識別することができる。ただし、この昔ながらの識別方法は、誰にでもできるものではない。なぜなら、優れた犯罪者が、指紋識別の精度を低下させる方法を開発してしまったからである。したがって、人を一意に識別するのを補助するために、網膜識別ツールや音声認識ツールのような更に別の生体測定技術も開発されている。
【０００６】
したがって、人によって異なる人の生体構造のばらつきは、或る人の生体構造の正確な特徴を高い信頼性で識別する場合にも、それらの解剖学的特徴の画像に基づいて複雑な作業をどのように実施するかという点でも、難問を提示し続けている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態は皮下組織撮影装置に関する。一実施形態においてこの撮影装置は、光源と、センサモジュールと、結像レンズとを含む。光源は、実質的にコヒーレントな光で皮下組織構造を照明するように構成される。結像レンズは、皮下組織構造とセンサモジュールの間に配置され、皮下組織構造の画像をセンサモジュールに集束させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
下記の詳細な説明では添付の図面を参照する。図面は、本発明を実施することが可能な幾つかの実施形態を示している。これに関し、「上」、「下」、「前」、「後ろ」等の方向を示す用語は、説明中の図面の向きを基準にして使用される。本発明の実施形態の構成要素は種々の向きに配置することが可能であるから、方向を示す用語は、例示の目的で使用されるものであり、制限のために使用されることはない。本発明の範囲を外れることなく、他の実施形態を使用したり、構造的又は論理的変更を施すことも可能であるものと考えられる。したがって、下記の詳細な説明を制限の意味で解釈してはならない。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって規定される。
【０００９】
本発明の実施形態は、体部分の皮下組織構造の画像を生成する装置に関する。特に、本発明の実施形態は、実質的にコヒーレントな光で皮下組織構造を照明し、照明された皮下組織構造の画像を結像レンズを介してセンサモジュールで検出することが可能な装置に関する。結像レンズは、体表面の下の場所にある皮下組織構造からセンサモジュールに画像を集束させるような位置、形、及び、サイズを有する。
【００１０】
一態様において、撮影装置のこれらの構成要素は単一のハウジング内に収容される場合がある。他の態様において、撮影装置は携帯型であってもよい。
【００１１】
一実施形態において、人識別装置は、指の毛細血管構造のパターンのような皮下組織構造の画像を取得することにより、人を一意に識別する。一態様において、この画像は、後で参照するためにデータベースに格納される。この画像は、ある人を残りの他の人たち全てから区別して一意に識別するための「静脈プリント」として機能する。一態様において、この画像は、皮下組織構造の記憶画像のデータベースから取り出した少なくとも１つの記録画像と比較される。各記録画像は、ある特定の人に一意に対応している。
【００１２】
一実施形態において、この画像は、建物、部屋、装置、コンピュータ等に対するアクセスを求めている人の識別情報が、許可された人（アクセスを得る権利を有する人）に対応する少なくとも１つの記録画像に一致するか否かの確認に使用される。他の実施形態において、この画像は、人の識別情報が、指名手配中の犯罪者のようなグループ内の複数の人の識別情報に一致するか否かの判定に使用される。
【００１３】
他の実施形態において、「静脈プリント」画像は、従来のアナログ指紋法やデジタル指紋法、あるいは、他の生体測定識別子（例えば、網膜検出、音声認識等）と共に使用され、２以上の識別法を同時に使用することができる。
【００１４】
他の実施形態において、医療機器挿入装置は、カテーテルや注射針のような医療機器の挿入に適した目標の血管を特定するために、前腕の静脈のような皮下組織構造の画像を撮影する。一態様では、目標の静脈の画像を適当な静脈のサイズ、及び／又は、形の閾値と比較して、目標の静脈を使用すべきか否かをオペレータに知らせる場合がある。一態様では、目標の静脈の画像を表示し、医療機器を静脈に挿入する前後又は最中に目標の静脈を視認できるようにする場合がある。一実施形態において、撮影装置は医療機器に着脱可能に結合され、他の態様において、撮影装置は医療機器の一部に永久的に結合される。他の実施形態として、撮影装置は医療機器に結合されない場合もある。
【００１５】
本発明の実施形態は、実質的にコヒーレントな光を生成する光源を使用して、皮下組織構造を照明する。一実施形態において、この実質的にコヒーレントな光は赤外光である。結像レンズは、皮膚（又は人体表面）の下にある照明された皮下組織構造から散乱及び反射された光を画像としてセンサモジュールに集束させるようなサイズ、形、及び、位置を有する。センサモジュールは、皮下組織構造のデジタル表現を生成する。このデジタル表現は、記憶、及び／又は、表示される。表示される画像は、ピクセル値のグリッドとして表示されるか、又は、皮下組織構造の再構成画像として表示される。
【００１６】
一実施形態において、皮下撮影装置が使用される対象となる体部分は、人間の体部分からなる。他の実施形態において、体部分は、動物の体の部分からなる。
【００１７】
本発明の実施形態による皮下組織撮影装置の例について、図１〜図９を参照し、図示説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態による撮影装置１０の主な構成要素を示すブロック図である。図１に示すように、撮影装置１０は体部分１２の表面２２の下にある皮下組織構造２０の画像を撮影する。一態様において、表面２２は、前腕、指先、脚、銅などの体部分の皮膚表面である。
【００１９】
他の態様において、表面２２は、内蔵、管、又は、他の体内部分の表面のような皮膚ではない体の表面である。これに関し、皮下組織構造は、表面下の組織構造であると考えられる。なぜなら、表面２２は、厳密には皮膚表面ではなく、他の臓器や他の体部分の表面であるからである。
【００２０】
一実施形態において、撮影装置１０は、センサモジュール３０と、光源３４と、結像レンズ４０と、表示装置８０とを含む。動作に関し、一実施形態によれば、光源３４は、体部分２０を通る光（Ａ）を放射して皮下組織構造２０を照明し、それによって、皮下組織構造２０の吸収特性や反射特性の変化によって生じる散乱光効果を生成する。周知のメカニズムにより、血を運ぶ血管に指し向けられた赤外スペクトルの光は吸収される傾向がある一方、脂肪組織等のような他の組織に指し向けられた光はそれらの組織によって反射され、散乱される傾向がある。
【００２１】
結合レンズ４０は、皮下組織構造において反射、及び／又は、散乱された光をセンサモジュール３０のセンサアレイ３２上に集束させる働きをする。結像レンズ４０は、表面２２及び皮下組織構造２０に対してほぼ垂直な向きに配置される。光源３４は、光源３４からの光が表面２２に対し、光の散乱や吸収等を拡大するような角度で経路（Ａ）に沿って進み、皮下組織構造２０の特徴間の空間的差異が強調されるような位置に配置される。
【００２２】
一態様において、結像レンズ４０は、皮膚表面２２の下にある皮下組織構造２０の深さに対応する焦点距離が得られるようなサイズ及び形状を有する。他の態様において、結像レンズ４０は、センサアレイ３２及び皮膚表面２２に対して固定位置を有し、皮下組織構造２０の位置において結像レンズの焦点距離を使用することができる。一態様において、表面２２下の焦点深さを調節するために、結像レンズは、センサモジュール３０、及び／又は、皮下組織構造２０に対して選択的に移動させることができる（方向矢印Ｄで示すように）。一態様において、結像レンズ４０は、レンズの光軸が皮膚表面２２及び従って皮下組織構造２０に対して概ね垂直になるような位置に配置される。
【００２３】
光源３４からの照明に応答し、皮下組織構造２０から反射される光学的作用が、センサアレイ３２（例えば、フォトセンサアレイ）によって受信され、処理され、後で詳しく説明するように、撮影された皮下組織構造２０のデジタル表現が形成される。
【００２４】
一実施形態において、表示装置８０は、血管構造９２、及び、脂肪組織のような他の組織８２を含む皮下組織構造２０の再構成画像９０を表示するための画面を有する。一実施形態において、撮影装置１０は表示装置８０を備えない場合がある。代わりに、発信音や光インジケータのような他のタイプのインジケータを使用して、皮下組織構造２０の特徴に関する情報を知らせてもよい。本発明の一実施形態による撮影装置１０に関連する表示のこれらの特徴及び他の特徴については、図２Ａ〜図９に関連して図示説明される。
【００２５】
一実施形態において、センサモジュール３０及び光源３４は、光学撮影センサ集積回路（ＩＣ）６０の一部を形成する。図１に示すように、光学ナビゲーションセンサ６０は、デジタル入出力回路６６、ナビゲーションプロセッサ６８、アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）７２、センサモジュール３０のセンサアレイ（又はフォトディテクタアレイ）３４、及び、光源駆動回路７４を含む。一実施形態において、センサアレイ３２は、ＣＭＯＳフォトディテクタアレイからなる。
【００２６】
一実施形態において、センサアレイ３２の各フォトディテクタは、フォトディテクタに対する入射光の強度に応じて振幅が変化する信号を生成する。センサアレイ３２からの信号は、アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）７２に出力され、アナログデジタルコンバータ７２は、それらの信号を適当な分解能のデジタル値に変換する。デジタル値は、皮下組織構造２０の照明された部分のデジタル画像、すなわち、デジタル表現に相当する。アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）７２によって生成されたデジタル値は、画像プロセッサ６８に出力される。画像プロセッサ６８によって受信された幾つかのデジタル値は、１つのフレームとしてメモリ６９に記憶される。一実施形態において、皮下組織構造２０の照明された部分のデジタル画像又はデジタル表現は、表示装置８０上に表示される。一実施形態において、メモリ６９は皮下組織構造の画像アレイを記憶するデータベースを含み、アレイ内の各画像は、異なる人又は異なる体部分に対応する。データベース６８の使用については、図２〜図９に関連して詳しく説明する。
【００２７】
センサモジュール３０及びナビゲーションセンサ６０（図１）によって実施される種々の機能は、ハードウェアで実施してもよいし、ソフトウェアで実施してもよいし、ファームウェアで実施してもよいし、それらの組み合わせで実施してもよい。実施形態は、マイクロプロセッサ、プログラマブル・ロジック・デバイス、又は、ステートマシンによるものであってもよい。本発明の構成要素は、ソフトウェアとして１以上のコンピュータ読取可能媒体に格納することもできる。本明細書で使用されるようなコンピュータ読取可能媒体という用語は、フロッピー（Ｒ）ディスク、ハードディスク、ＣＤＲＯＭ、フラッシュメモリ、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、及び、ランダムアクセスメモリのような揮発性又は不揮発性の任意のタイプの記憶装置を含むものとして定義される。
【００２８】
一実施形態において、光源３４は、実質的にコヒーレントな光源である。一実施形態において、光源３４はレーザーである。本発明の一形態において、光源３４は、面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）ダイオードである。本発明の他の形態において、光源３４は、端面発光レーザーダイオードである。一態様において、光源３４は偏光される。光源３４の光の偏光される性質、及び、実質的にコヒーレントな性質によって、皮下組織構造を撮影するのに特に適した高いコントラストの画像が生成され、それによって、撮影の目的で使用されるコヒーレントな光源（例えば、広帯域波長を有する従来のＬＥＤ）の使用に一般に必要となる従来の偏光光学素子や従来のフィルタのような追加構造を省略することができる。他の実施形態において、光源３４は、広帯域光源（例えば、実質的に非コヒーレントな光を生成するＬＥＤ）と、その広帯域光源から実質的にコヒーレントな光を生成するように構成された光調整器の組み合わせからなる。
【００２９】
光源３４は駆動回路７４によって制御され、駆動回路７４は制御ライン７５を介してナビゲーションプロセッサ６８によって制御される。一実施形態において、制御ライン７５は、ナビゲーションプロセッサ６８が駆動回路７４の電源をＯＮ／ＯＦＦするのに使用され、それに対応して光源３４の出力がＯＮ／ＯＦＦされる。
【００３０】
一実施形態において、光源３４は、皮下組織構造による散乱及び吸収に適したものであることが当業者には知られている範囲内の単一波長の光を生成する光源からなる。使用される光の第１の波長は、約８３０ナノメートルから約８５０ナノメートルの範囲内の波長である。他の態様において、光源３４は、２つの異なる波長の光を生成する光源からなるものであってもよい（図１の光源３４に識別子「１」及び「２」で示すように）。各波長は、皮下組織構造による散乱及び吸収に適したものであることが当業者には知られている範囲内のものが選択される。一態様において、血管の光吸収率は、光の波長の関数として変化する。
【００３１】
２つの異なる波長の光で静脈構造を照明すると、皮下組織構造の三次元表現に対応する画像が生成され、それによって、付近の静脈構造の相対的深さに関する情報が得られる。一態様において、光源３４は、放射される光の波長をユーザによって選択されたものに変化させることが可能な調節式レーザー光源として構成され、それによって様々な波長の光を生成することができる。他の態様において、光源３４は、各光源が異なる波長の光を生成する複数のレーザー光源を含む光源ダイから構成される。
【００３２】
他の実施形態では、皮下組織構造２０の幾つかの静脈の深さ依存構造を検出することにより、撮影対象が、生きている人間や生きている動物に対応するものであるか否かを確認することができる。この機能によれば、偽の指や光学パターンのような無生物のおとりを使用して撮影装置１０をだまし、皮下組織構造に関する肯定的な識別をさせようとする策略を失敗させることができる。
【００３３】
また、光の吸収率は、血管構造中の酸素の量によっても変わる。したがって、目標の静脈構造中の酸素が増減すると、それに応じて、照明された目標の血管構造の画像にも対応する変化が現れる。一態様において、ストレスのような体の状態は、所与の時間にわたる吸収率に基づいて推測することができ、光検出器又はストレスメータのような撮像装置の動作が可能である。
【００３４】
他の態様では、皮下組織構造２０の静脈が酸素を運んでいるか否かを検出することにより、撮影対象が生きている人間や生きている動物に対応するものであるか否かを更に確認することができる。この機能によれば、偽の指や光学パターンのような無生物のおとりを使用して撮影装置１０をだまし、皮下組織構造に関する肯定的な識別をさせようとする策略を失敗させることができる。
【００３５】
最後に、撮影装置１０は、ビデオモニタやリモートステーションと短距離無線通信を行うための無線トランシーバ７８を含み、皮下組織構造の画像の表示、及び／又は、評価をすることができる。
【００３６】
図２Ａは、本発明の一実施形態による皮下組織構造の画像のデジタル表現の一例を示し、図２Ｂは、図２Ａの皮下組織構造のデジタル表現に基づく皮下組織構造の再構成画像の一例を示している。
【００３７】
図２Ａに示すように、表示装置８０は、皮下組織構造２０（図１）のピクセル単位のデジタル表現を示すフレーム１００を表示する。このデジタル表現において、異なる濃淡レベル（例えば、白、黒、グレイなど）は、皮下組織構造２０に関連する様々な構造的特徴（例えば、静脈、脂肪など）を表わしている。一実施形態において、フレーム１００は、暗いピクセル（例えば、黒のピクセル）の領域１１４、及び、明るいピクセル（例えば、白のピクセル）の領域１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃを有する。また、幾つかのピクセル１１１は、中間強度レベルを有するグレーのピクセルからなる。ピクセルの相対的暗さ（すなわち、グレーレベル強度）は、皮下組織構造の種々の解剖学的特徴によって生じる光の相対的吸収に概ね対応している。
【００３８】
一態様において、比較的暗い色のピクセルは一般に血管に対応し、比較的明るいピクセルは一般に脂肪組織のような他の組織に対応している。場合よっては、ピクセルの明るさや暗さは、所与の特徴が、皮下組織構造に対する撮影装置の焦点深さ内にあるか外にあるかに対応する場合がある。他の態様において、画像プロセッサ６８は、各ピクセルを血液を有するピクセルと、血液を有しないピクセルとに分類する場合がある。他の実施形態では、他の皮下構造が、中間レベルのピクセルによって表現される場合がある。
【００３９】
図２Ｂは、可視フレーム１３０によって表示された、本発明の一実施形態による皮下組織構造の再構成画像を示している。フレーム１３０は、フレーム１００のデジタル表現を処理し、より写真に似た表現の皮下組織構造２０が得られるようなアナログタイプの画像を生成することによって形成される。
【００４０】
図２Ｂに示すように、フレーム１３０は、第１の血管１３２、第２の血管１３４、及び、それらを取り巻く血管ではない構造１４０Ａ、１４０Ｂ、１４０Ｃを含む。再構成フレーム１３０の各部は通常、ピクセルごとに、デジタル表現フレーム１００の各グレーレベル部分に対応する。静脈構造１３１を表示することにより、見る者は、皮下組織構造２０の直接観察（裸眼、又は、顕微鏡による）によるものと同じ見慣れた生理学的構造を認識することができる。
【００４１】
図３は、本発明の一実施形態による、撮影装置を使用して皮下組織構造を識別する方法２００を示している。図３に示すように、２０２において、皮下組織構造は、光源からの実質的にコヒーレントな光によって照明される。一態様において、この光源は、レーザー光源から実質的にコヒーレントな光を生成する。
【００４２】
２０４では、照明された皮下組織構造の画像を結像レンズを通してセンサモジュールによって検出する。結像レンズは体の表面の下にある目標の皮下組織構造に焦点調節されている。２０５では、その画像をメモリに記憶する。一態様において、メモリは、１以上の人から得られた皮下組織構造の画像が記憶されるデータベースを含む。
【００４３】
一実施形態において、２０６では、記憶された画像をデータベースに記憶された少なくとも１つの記録画像と比較し、人を識別する。一態様において、この少なくとも１つの記録画像は複数の記録画像からなり、各記録画像は異なる人に一意に対応している。
【００４４】
他の実施形態において、２０８では、その画像を表示することにより、体の表面を通して体部分の皮下組織構造へ機器挿入することを容易にする。一態様では、機器（これは皮下組織構造を有する体部分の表面の外にある）の位置に隣接する皮下組織構造の画像の取得が容易になるように、撮像装置は機器に近接して結合される。使用後、撮影装置と機器は廃棄される。他の実施形態において、撮影装置は機器に対して着脱可能に結合され、後で別の機器で再利用するために、撮影装置を機器から取り外すことができる。
【００４５】
一実施形態において、方法２００は、図１に関連して上で図示説明した撮影装置１０、並びに、図４〜図９に関連してこれから説明する撮影装置２５０、３２５、４００、及び、６００のうちのいずれか１つを使用して実施される。
【００４６】
図４は、本発明の一実施形態による撮影装置２５０を示す斜視図である。撮影装置２５０は、図４に示す指先２６０のような体部分の皮下組織構造２６２によって人を一意に識別することが可能な人識別装置を含む。一実施形態において、撮影装置２５０は、図１に関連して上で説明した撮影装置１０と同じ機能及び特性を有するだけでなく、図４〜図６に関連してこれらから図示説明する更に別の機能も有する。
【００４７】
図４に示すように、撮影装置２５０は、光源３４、センサモジュール３０、及び、指先２６０を載せるための接触面２７７を有する透明窓２７４を含む撮影機構２７０を有する。ハウジング２７６は、撮影機構２７０を収容し、支持するための固定ステーションとして機能する。撮影機構２７０は、撮影装置１０（図１に示す）について上で説明したものと実質的に同じ態様で動作する光源３４、レンズ４０、及び、センサモジュール３０を使用して皮下組織構造２６２の画像を取得する。ただし、光源３４からセンサモジュール３０へ進む光が、ハウジング２７６の透明窓２７４を通過する点は異なる。一態様において、透明窓２７４は開口部を有する接触面２７７で置き換えられ、開口部は、光源３４からセンサモジュール３０へと、指先２６０に対して撮影機構２７０の内外へ光を通過させることができる。
【００４８】
他の実施形態において、接触面２７７（図４〜図５）は、着脱式の透明フィルム（又はシート）を有する。アーチファクト（例えば、グリース、汚れ、引っかき傷など）が、撮影装置１０、２５０によって実施される光学撮影の障害にならないように、この透明フィルム（又はシート）は使用のたびに廃棄される。
【００４９】
一実施形態において、撮影装置２５０は識別情報（ＩＤ）モニタ２８０を更に有し、撮影機構２７０によって生成された画像を使用して人を識別することができる。図４に示すように、撮影装置２５０は、コンパレータ２８２、表示装置２８４、ユーザインタフェース２８６、及び、データベース２８８を含む。コンパレータ２８２は、強度パラメータ２９２、位置パラメータ２９４、及び、量パラメータ２９６を含むピクセルモジュール２９０を有する。データベース２８８はメモリを含み、記録画像２８９のアレイを記憶すると共に、現在の画像を記憶する。
【００５０】
コンパレータ２８２は、現在の記憶画像をデータベース２８８に記憶された記録画像２８９と比較することができる。記録画像２８９は、以前に記憶された１以上の人の画像を含む。
【００５１】
コンパレータ２８２のピクセルモジュール２９０は、皮下組織構造の画像のどのくらい異なる特徴間の比較が行われるかを選択することができる。例えば、強度（強度パラメータ２９２による）、位置（位置パラメータ２９４による）、及び、量（量パラメータによる）のうちの１以上に従って、ある画像のピクセルが、別の画像の対応するピクセルと比較される。
【００５２】
一態様において、量パラメータ２９６は、現在の画像を記憶画像に一致しているとみなすために、記憶された記録画像中の対応するピクセルに実質的に一致（強度、及び／又は、位置に従って）していなければならない現在の画像のピクセルの量をコントロールする。「一致」ピクセルの量は、一致ピクセルの数、一致ピクセルのパーセンテージ、又は、その他、記憶された現在の画像と記憶された記録画像との間の一致ピクセルの量を表現する他の手段を使用して、ボリュームパラメータ２９４によって設定される。
【００５３】
一態様において、強度パラメータ２９２は、現在の画像中のピクセルが記憶された記録画像中の対応するピクセルに実質的に一致するか否かを判定するために使用される画像フレームの単一ピクセル、ピクセルグループ、又は、ピクセル領域の明暗の強度の閾値をコントロールする。他の態様において、位置パラメータ２９４は、現在の画像中のあるピクセル（又はピクセルグループ、又はピクセル領域）の位置が、記憶された記録画像中の対応するピクセル（又はピクセルグループ、又はピクセル領域）の位置に実質的に一致するか否かを判定するための、画像フレームの単一ピクセル、ピクセルグループ、又は、ピクセル領域に関する位置一致のための閾値をコントロールする。
【００５４】
コンパレータ２８２の写真モジュール２９７は皮下組織構造の画像の写真を表示することができ、それによってユーザは自分自身で、現在の画像を記憶された画像と比較することができる。例えば、現在の画像の写真タイプのフレーム（図２Ｂにおけるフレーム１３０と実質的に同じもの）が、１以上の記憶された記録画像の写真タイプのフレームと比較される。
【００５５】
ユーザインタフェース２８６によって、上で述べたコンパレータ２８２のパラメータ、表示装置８０の機能（例えば、オン／オフ機能や拡大機能など）、及び、撮影機構２７０の機能（例えば、レンズ４０の位置、オン／オフなど）を制御することができる。
【００５６】
図５は、本発明の一実施形態による、撮影装置２５０に使用される位置決め機構３００を示す平面図である。図５に示すように、位置決め機構３００は、第１のガイド３０２、第２のガイド３１０、及び、第３のガイド３１２を有し、更に、接触面２７７の境界３１４がマーキングされている。一実施形態において、位置決め機構３００は、ハウジング２７６の上部に、接触面２７７に近接して配置される。マーキングされた境界３１４は、指先を載せる目標として機能する。ガイド３０２、３１０及び３１２は、指先２６０を接触面２７７の上に正確に載せることができるように構成され、それによって、同じ人の指先を載せても、別の人の指先を載せても、撮影機構２７０によって得られる画像が、一貫性のあるものになる確率が向上する。したがって、この位置決め機構３００によれば、同様に位置決めされた指先に基づいて画像間を比較する能力が向上する。
【００５７】
一態様において、位置決め機構３００は、接触面２７７に対して指先２６０の位置を固定するのを容易にするために、クリップ、ストラップ、整合フラップ等を有する場合がある。
【００５８】
図６は、本発明の一実施形態による撮影装置３２５を示す斜視図である。図６に示すように、撮影装置３２５は、指ガイド３３１及び撮影機構３４０を有する。指ガイド３３１によれば、指先２６０の皮下組織構造２６２の画像を取得する際に、指先を指ガイド３３１の中に取り外しできるように挿入することにより、指先を撮影機構３４０に対して位置決めすることができる。
【００５９】
一実施形態において、撮影装置３２５は携帯型である。他の実施形態において、撮影装置３２５は静止型（固定の）撮影システムの一部を構成する場合がある。
【００６０】
一実施形態において、撮影装置３２５は、図１〜図３に関して上で説明したような撮影装置１０と実質的に同じ機能及び特性を有する。一態様において、撮影機構３４０は、図４に関して上で説明したような撮影装置２５０と実質的に同じ機能及び特性を有し、特に、撮影機構２７０、及び／又は、ＩＤモニタ２８０を含む場合があり、図６の接触面３３８は、接触面２７７（図４〜図５）と実質的に同じ機能及び特性を有する。
【００６１】
図６に示すように、指ガイド３３１は、側壁３３６によって画定された開口部３３２を有する管状部材３３０からなる。一態様において、管状部材３３０は、種々のサイズの指先に適合するように、弾力性及び可撓性を有する材料から形成される。一態様において、管状部材３３０は継ぎ目３４２を有し、側壁３３６を折り曲げて継ぎ目を開き、側壁間を互いに引き離すことにより、指先２６０を指ガイド３３１に容易に挿入することができる。指先２６０を接触面３３８に載せた後、管状部材３３０の弾力性によって、側壁３３６は指先２６０を中心にして閉位置に戻る。他の実施形態において、管状部材３３０は準剛性材料から形成され、指ガイド３３０の側壁３３６は、分離継ぎ目３４２に沿って開けることが可能なクリップの対向する部材のような働きをする。
【００６２】
一態様において、撮影機構３４０は、独自の電源及びメモリを有する場合がある。他の態様において、撮影機構３４０は、現在の画像をデータベースの画像と比較するために、撮影装置３２５によって得られた画像をリモートマネージャに無線伝送するための無線トランシーバ（撮影装置１０の場合のように）を更に有する場合がある。例えば、携帯型撮影装置３２５は、警備員や警察の職員が、人のデジタル「静脈プリント」を取得して、データベースの「静脈プリント」と直ぐに、又は、後で比較するために使用される。例えば、「静脈プリント」は、従来の指紋と同様に他の「静脈プリント」とは比較されず、単に取得され、将来の使用に備えて記憶される場合がある。
【００６３】
このように、皮下撮影装置は、ある人を他の人達と比較して一意に識別するための、人の「静脈プリント」の描くのに使用される。
【００６４】
図７は、本発明の一実施形態による撮影システム４００を示している。図７に示すように、システム４００は、カップラ４０６によって互いに接続された撮影装置４０２及び機器４０４からなる携帯装置４０１を含む。一実施形態において、撮影装置４０２は、インジケータ機構４２０、及び／又は、画像マネージャ４５０を含む。
【００６５】
一実施形態において、撮影装置４０２は、図１〜図４に関連して上で説明したような撮影装置１０、２５０と実質的に同じ機能及び特性を有し、センサ３０、光源３４、及び、結像レンズ４０を含む（図４には描かれていない）。一態様において、撮影装置４０２は、図４に関連して上で説明したような撮影装置２５０と実質的に同じ機能及び特性を有し、特に、撮影機構２７０、及び／又は、ＩＤモニタ２８０を含む。ただし、一実施形態において、撮影装置４０２は、皮下組織構造４７８の画像を取得するときに、体部分４７４の接触面４７６に接触しないが、他の実施形態では、画像を取得するときにそのような接触が可能である場合もある。
【００６６】
機器４０４はぺネトレータ４０５（例えば、針、カテーテル先端）を有し、ぺネトレータ４０５は、体部分４７４の表面４７６（例えば、皮膚、内蔵側壁など）を貫通して血管のような血を運ぶ管４７８まで完全に挿入される。一実施形態において、機器４０４は、心臓カテーテルのようなカテーテル（例えば、血管形成カテーテル、血管造影カテーテル、誘導シース等）を有する場合があり、他の実施形態において、機器４０４は注射針や探査針を有する場合がある。撮影装置４０２はカップラ４０６によって機器４０４の直ぐ近くに維持され、皮下組織構造４７７の画像を取得し、血を運ぶ管４７８を識別することにより、ぺネトレータ４０５の挿入時に、ぺネトレータ４０５を目標の血管（又は、他の体の管）に確実に命中させることができる。
【００６７】
皮下組織構造４７７の画像を使用すれば、適当な管４７８が見付かったことを知ることができる。図７に示すように、一実施形態において、システム４００はインジケータ４２０を有する。インジケータ４２０は、光インジケータ４２２、ディスプレイインジケータ４２４、及び、聴覚インジケータ４２６のうちの１以上からなる。光インジケータ４２２は、閃光又は光の点灯によって適当な管４７８の存在を知らせることができる。聴覚インジケータ４２６は、発信音（間欠的であっても連続的であってもよい）によって、適当な管４７８の存在を知らせる。撮影装置４０２が適当な管の上に位置していない場合、光インジケータと発信音はそれぞれ停止され、それによって、撮影装置４０２と機器４０４の間の結合により、機器４０４のぺネトレータ４０５が、ぺネトレータ４０５を適当な管４７８に挿入するための位置にないことを知らせることができる。
【００６８】
一態様において、表示装置４２４は、図１に示した表示装置８０と実質的に同じやり方で、皮下組織構造４７７の視覚的イメージを表示する。この視覚的イメージによって、撮影装置４０２及び機器のぺネトレータ４０５が、皮下組織構造４７７内の適当な管４７８の上に位置しているか否かが明らかになる。
【００６９】
一態様において、画像マネージャ４５０はインジケータ４２０と協働し、画像処理アルゴリズム及び画像相関アルゴリズムを使用して、血管構造の現在の取得画像を血管のモデル画像と次々に連続的に比較する。現在の画像のうちの１つがモデル画像に実質的に一致すると、それに応じてインジケータ機構４２０は、目標の血管が識別されたことを示す光又は音の合図を生成する。
【００７０】
後で詳しく説明するように、一態様において、インジケータ４２０の幾つかの構成要素は、撮影装置４０２のハウジング４０９に組み込まれる。
【００７１】
一実施形態において、撮影装置４０２は画像マネージャ４５０を含む。図７に示すように、画像マネージャ４５０は、コンパレータ４５２、閾値パラメータ４５４、及び、データベース４５６を含む。一実施形態において、コンパレータ４５２は、図４に関連して上で説明した撮影装置２５０のコンパレータ２８２と実質的に同じ機能及び特性を有する。したがって、コンパレータ４５２は、皮下組織構造４７７の現在の画像を、ぺネトレータ４０５の挿入に適すると思われるサイズ、形、又は、位置を有するモデル血管、又は、実際の血管の記憶された画像のような所定の規準と比較する。一態様において、血管のコントラスト比は、所定の規準のモデルコントラスト比に対する評価パラメータとして機能する。一態様において、閾値パラメータ４５４により、オペレータや設計者は、ぺネトレータ４０５の挿入に適すると思われる血管の閾値サイズ、形、及び／又は、位置を決定することができる。
【００７２】
一態様において、データベース４５６はメモリを含み、体の様々な部分（例えば、指、腕、脚、胴など）に応じて適当な血管の画像を記憶する。
【００７３】
一実施形態において、撮影装置４０２の無線トランシーバ７８（図１）によれば、遠く離れたビデオモニタへの画像のリアルタイム伝送が可能となり、皮下組織構造に対する機器の操作を容易にする手順において、機器４０４に関係する皮下組織構造を視覚表示することが可能となる。
【００７４】
一実施形態において、データベース４５６はメモリを含み、保険目的、法的目的、医療記録、研究の文書化等のための手順を記録するために、皮下組織構造に対する機器４０４の操作の際に、撮影装置４０２によって画像を記憶する。
【００７５】
一実施形態において、カップラ４０６は、撮影装置４０２を機器４０４に対して永久的に固定する。この場合、撮影装置４０２は、使用後に、使用された機器４０４と共に廃棄される可能性が最も高いであろう。他の実施形態において、カップラ４０６は、撮影装置４０２を機器４０４に対して着脱可能に固定し、後で同じタイプ又は別のタイプの機器４０４で再使用するために、機器４０４の使用後に、撮影装置４０２は機器４０４から取り外される。
【００７６】
また、他の実施形態において、撮影装置４０２は、機器４０４から分離され（又は分離可能に構成され）、機器４０４から独立して構成され、皮下組織構造の画像を使用して、体の種々の部分における皮下組織構造を評価するための診断ツールとして単独で使用される場合がある。
【００７７】
一実施形態において、カップラ４０６は、剛性かつ固定長である。他の実施形態において、カップラ４０６は、弾力性を有し、自由に曲げることができ、可変長である場合がある。
【００７８】
図８は、本発明の一実施形態による、使用中の撮影装置５００を示している。一実施形態において、撮影装置５００は、撮影装置４０２と実質的に同じ機能及び特性を有する。撮影装置５０２は、表示装置１０、光モジュール５２０、及び／又は、音声モジュール５２２を支持するハウジング５０２を有し、これらは、図７の表示装置４２４、光インジケータ４２２、及び、聴覚インジケータ４２６と実質的に同じ機能及び特性を有する。表示装置５１０は、撮影装置５０２の下に位置する血管４７８の画像５１２を表示する。図８には、撮影装置５０２を使用して血管４７８を探す際の装置５０２の水平方向の回転を示す回転経路Ｒも描かれている。
【００７９】
図９は、本発明の一実施形態によるシステム６００を示している。図９に示すように、システム６００は、ぺネトレータ６０５及び撮影装置６０２を有する機器６０４を含み、それらは、機器４０４及び撮影装置４０２と実質的に同じ機能を有する。ただし、撮影装置６０２は、機器６０４の本体６０８の下側に固定された機器である点が異なる。この構成では、図７に示したぺネトレータ４０５に対する撮影装置４０２の位置とはほぼ反対に、撮影装置６０２がぺネトレータ６０５の横に配置される。この図は、撮影装置が図７に示した特定の位置に限定されないことを示している。場合によっては、撮影装置は機器の正面（図７のように）や背面（図９のように）に配置することが望ましい場合もある。
【００８０】
本発明の実施形態によれば、ある人を他の人達から区別して一意に識別したり、目標の血管を特定して、その目標の血管に対して医療手順を実施したりするための、血管のような皮下組織構造の正確な撮影が可能となる。実質的にコヒーレントな光源（複数の場合もあり）を使用して皮下組織を照明することにより、コヒーレントな光を使用した従来の組織撮影において見られるような複数のフィルタ、及び／又は、偏光器の使用が不要となる。最後に、構成部品（例えば、光源、センサモジュール、及び、レンズなど）の寸法が小さいので、従来の組織撮影装置では不可能なポケット型の撮影装置に似た小型のフォームファクタが可能となる。
【００８１】
幾つかの特定の実施形態について図示説明してきたが、当業者には明らかなように、本発明の範囲から外れることなく、それらの図示説明した特定の実施形態の代わりに、種々の代替実施形態、及び／又は、等価実施形態を使用することも可能である。本願は、本明細書に記載した特定の実施形態の改変及び変形をすべてカバーすることを意図している。したがって、本発明は、特許請求の範囲及びその均等によってのみ制限される。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の一実施形態による撮影装置を示すブロック図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態による皮下組織構造のデジタル表現の表示を示す図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態による、図２Ａのデジタル表現に基づく皮下組織構造の再構成画像を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による、皮下組織構造を撮影する方法を示すフロー図である。
【図４】本発明の一実施形態による人識別装置を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による、識別装置のガイド機構を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態による、人識別装置を示す斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態による、医療機器挿入装置を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態による、医療機器挿入装置の応用形態を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態による、医療機器挿入装置を示す図である。
【図１】
2007044532.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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