專利名稱：血管找尋器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種血管找尋器，尤其是一種多光譜淺靜脈血管尋找器。
背景技術：
靜脈注射是臨床上最基本也是最頻繁的醫療處置，醫護人員要進行大量的針刺操作。目前醫護人員對病人注射藥物、提供輸液、導管插入等均采取直視下穿刺。醫護人員首先要對所穿刺血管進行定位，如患者體表血管較粗且充盈較好，操作者可通過肉眼直接進行血管穿刺點的定位，穿刺也很容易成功；但很多患者因膚色較深、體表血管充盈不好、血管較細、皮下脂肪較厚等原因(如老年、體弱者、兒童、體胖者等)，操作者無法直接看到所要穿刺的血管，熟練的操作者可依照以往的操作經驗進行穿刺，如改變進針角度，采取各種措施使血管充盈，通過手指探測血管搏動等方法定位血管。穿刺的成功率與操作者的經驗及熟練程度有關，這就不能保證每一名操作者穿刺的成功率，操作者如一次穿刺不成功有可能進行第二次或多次操作，這樣就增加了患者的痛苦和醫療風險。特別是在搶救危重病人和戰地救護過程中，有些患者由于失血過多、血管不充盈，靜脈血管無法用肉眼直接觀察到，不能及時找到血管不僅導致病人承受痛苦，還會延誤搶救和治療的最佳時機。目前尋找靜脈血管的公知技術，通常采用的照明源為普通光源或紅外線光源，主要的照射方式為透明照射和背面散射。透明照射方式采用高功率光源，利用組織與血管對光線吸收的差異性，產生顏色對比來尋找血管位置。高能量的電源不僅使操作者受強光刺激，而且也會灼傷患者；同時儀器的體積大，不便于操作使用。分立的濾光方式也會造成血管圖像噪聲，影響尋找血管圖像的準確度。背面散射方式采用延伸臂結構，在兩個延伸臂內設置照明光源，尋找淺靜脈血管時可阻隔側面的光線，降低側面光與組織表面的反射光強度。但這種結構降低了投射光的強度，阻礙了照明光源深壓組織血管的部位，影響了血管位置的判定。采用紅外線光源尋找淺靜脈血管，公知的技術是紅外光發射器發射波長為850nm 的照明光，靜脈血管中血紅蛋白對透射組織的波長為850nm近紅外光的吸收峰較大，利用組織與血管對光譜吸收的差異性，產生顏色對比，由近紅外接收并在攝像機成像。但是該公知技術在紅外光的傳輸成像過程中，使用分立的濾色鏡濾光會產生噪聲信號，這種噪聲信號會影響獲取圖像的準確性。
發明內容為了彌補上述現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種能實時、 準確、高靈敏度地判定靜脈血管位置的血管找尋器。為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案為一種血管找尋器，包括光源裝置，用于均勻照射待測組織血管，所述光源裝置包括窄帶LED光源組和可自動控制的開關，所述開關可以分別對不同的窄帶LED光源進行開關控制；[0010]成像裝置，用于接收待測組織血管的反射光和散射光并同時生成多幅窄帶血管圖像，所述成像裝置包括圖像傳感器，圖像傳感器的感光元件表面覆蓋設置有面陣式多通道窄帶濾光層，所述面陣式多通道窄帶濾光層由MXN個縱橫按周期排列的多通道窄帶濾光元組成，所述多通道窄帶濾光元由K個按矩陣排列的不同中心波長的窄帶濾光微元組成， 所述窄帶濾光微元的中心波長一一對應于血管指紋物質的特征波長，所述感光元件的每個像素單元表面有且僅覆蓋有一種窄帶濾光微元，所述M、N、K均為大于或等于1的正整數；處理裝置，用于處理成像裝置生成的窄帶血管圖像并將處理后的血管圖像輸送到顯示裝置；顯示裝置，包括顯示器，用于顯示處理裝置處理后的血管圖像。為進一步優化本發明，所述面陣式多通道窄帶濾光層貼附在所述成像裝置圖像傳感器的感光元件表面上。為進一步優化本發明，所述面陣式多通道窄帶濾光層以光刻或真空鍍膜方式直接制作在所述成像裝置圖像傳感器的感光元件表面上。為進一步優化本發明，所述窄帶LED光源的出光端還包含一個窄帶濾光片來允許比該窄帶LED光源的輻射帶更窄的波段的光透過照射到待測組織血管表面。為進一步優化本發明，所述面陣式多通道窄帶濾光層所透過的中心波長對應于去氧血紅蛋白吸收峰，所述窄帶LED光源組由輻射中心波長對應于去氧血紅蛋白吸收峰的窄帶LED光源組成。為進一步優化本發明，所述窄帶LED光源組由輻射中心波長分別為440nm、570nm、 850nm和970nm的窄帶LED光源組成，所述多通道窄帶濾光元由4個縱橫按矩陣周期排列的中心波長分別為440nm、570nm、850nm和970nm的窄帶濾光微元組成。為進一步優化本發明，所述面陣式多通道窄帶濾光層包含透過中心波長分別對應于去氧血紅蛋白吸收峰、水吸收峰、皮膚黑色素吸收峰、脂肪吸收峰的窄帶濾光微元，所述窄帶LED光源組由輻射中心波長對應于去氧血紅蛋白吸收峰的窄帶LED光源、輻射中心波長對應于水吸收峰的窄帶LED光源、輻射中心波長對應于皮膚黑色素的窄帶LED光源、輻射中心波長對應于脂肪的吸收峰的窄帶LED光源構成。為進一步優化本發明，所述窄帶LED光源組由輻射中心波長分別為577nm，650nm、 810nm、910nm的窄帶LED光源組成，所述多通道窄帶濾光元由4種縱橫按矩陣周期排列的中心波長分別為577nm、650nm、810nm、910nm的窄帶濾光微元組成。為進一步優化本發明，所述窄帶LED光源組由輻射中心波長分別為440nm、570nm、 850nm、970nm、770nm、810nm、910nm的窄帶LED光源組成，所述多通道窄帶濾光元由7種縱橫按矩陣周期個水平排列的中心波長分別為440nm、570nm、850nm、970nm、770nm、810nm、910nm
的窄帶濾光微元組成。本發明血管找尋器的創新點在于1、本發明以輻射中心波長對應于去氧血紅蛋白吸收峰的窄帶LED光源或輻射中心波長分別對應于去氧血紅蛋白吸收峰、水吸收峰、皮膚黑色素吸收峰和脂肪吸收峰的窄帶LED光源作為照射光源，充分利用組織和血管對光譜的吸收特異產生顏色對比，尤其是利用血液中去氧血紅蛋白對輻射中心波長對應于其吸收峰的吸收特異，與其他組織產生明顯的顏色對比；[0023]2、本發明的圖像傳感器的感光元件表面覆蓋設置有面陣式多通道窄帶濾光層，其中的窄帶濾光微元只允許對應于血液中去氧血紅蛋白吸收峰波長的光或者對應于水吸收峰、皮膚黑色素吸收峰和脂肪吸收峰波長的光通過，消除了與血管圖像無關的噪聲信號，提高了待測血管和周圍組織的視覺反差和對比度，從而使圖像傳感器在同一瞬間獲得多幅客觀準確的窄帶血管圖像；4、本發明設置有處理裝置對成像裝置生成的多幅窄帶血管圖像進一步分析、校正、綜合成像等處理，合成為一幅實時客觀、清晰準確的血管圖像并將處理后的血管圖像輸送到顯示裝置；5、本發明的顯示裝置用于顯示處理裝置處理后的血管圖像。本發明血管找尋器與現有技術相比，具有的有益效果是1、克服了紅外成像技術存在的紅外光在其它組織血管的相對模糊效應和強烈的光散射效應，可以穿透更深的血管，及時準確的尋找到細小難辨的淺靜脈血管位置，且體積小，成本低。2、消除了與血管圖像無關的噪聲信號，不僅提高了信噪比，同時也提高了待測血管和周圍組織的視覺反差和對比度，大幅提高了血管圖像的對比度和客觀準確度，可以更準確、更靈敏地確定靶目標血管。本發明血管找尋器可廣泛應用于各種醫療場合下對血管施診的過程，比如醫護人員對病患者的靜脈輸液、插入導管、結扎手術、疏通手術等靜脈血管的引導，尤其對于低齡幼童患者或者失血過多的危重病人和戰地救護傷員，本發明血管找尋器能快速準確的找到靜脈血管的位置進行穿刺，贏得搶救和治療的最佳時機。
圖1為本發明血管找尋器的原理結構示意圖。圖2為本發明面陣式多通道窄帶濾光層的結構示意圖。標號說明1、窄帶LED光源組11窄帶LED光源12、窄帶濾光片2、成像裝置3、圖像傳感器4、面陣式多通道窄帶濾光層5、多通道窄帶濾光元6、窄帶濾光微元7、處理裝置8、顯示裝置9、待測組織血管
具體實施方式
為詳細說明本發明的技術內容、構造特征、所實現目的及效果，以下結合實施方式并配合附圖詳予說明。參照圖1，本發明血管找尋器的結構包括光源裝置，用于照射待測組織血管，所述光源裝置1包括窄帶LED光源組1，所述窄帶LED光源組1由輻射中心波長對應于靜脈血管指紋物質特征吸收波長的LED光源組成。 靜脈血管指紋物質主要包含去氧血紅蛋白(又稱為血管血色素、血紅素、沒有與氧氣結合的血紅蛋白等)，還可以包含水；同時為了降低皮膚黑色素及皮下脂肪對靜脈血管的覆蓋，這些LED光源還可以包含中心波長對應于皮膚黑色素和皮下脂肪的吸收峰的相應波長的窄帶LED光源。相應地，LED光源組由輻射中心波長對應于去氧血紅蛋白吸收峰的窄帶LED 光源11或輻射中心波長分別對應于血管血色素吸收峰、水吸收峰、皮膚黑色素吸收峰和皮下脂肪吸收峰的窄帶LED光源11或同時包含輻射中心波長分別對應于去氧血紅蛋白吸收峰和血管血色素、水、皮膚黑色素和皮下脂肪吸收峰的窄帶LED光源組成；為進一步將窄帶 LED光源發出光的光譜范圍變窄從而與靜脈血管的指紋物質特征光譜中心波長匹配，光源裝置1的每一個窄帶LED光源11前還可以配備一個中心透過波長位于該窄帶LED光源的輻射中心波長的窄帶濾光片12來允許比該窄帶LED輻射帶更窄的波段的光透過照射到待測組織血管9表面上；成像裝置，用于接收濾光裝置的濾過光并生成窄帶血管圖像，所述成像裝置2包括圖像傳感器3，圖像傳感器的感光元件表面覆蓋設置有面陣式多通道窄帶濾光層4，所述面陣式多通道窄帶濾光層4的構造參照圖2所示，由MXN個縱橫按周期排列的多通道窄帶濾光元5 (也是圖2放大圖中“A“)組成在橫向上有M個水平排列的重復的多通道窄帶濾光元5組成，在縱向上有N個垂直排列的重復的多通道窄帶濾光元5組成，其中M和N均為大于或等于1的正整數。所述多通道窄帶濾光元5由K個按矩陣排列的不同透過中心波長的窄帶濾光微元6組成(圖2右邊放大圖例中K = 4)，窄帶濾光微元6的結構與公知常用的窄帶濾光片的結構相同，所述窄帶濾光微元6的中心波長一一對應于窄帶LED光源的輻射中心波長，所述感光元件的每個像素單元表面有且僅覆蓋有一種窄帶濾光微元6，以使感光區域的每個像素單元只感應到窄帶濾光微元的濾過光且為單一波長的光，保證成像的準確度，所述K為大于或等于1的正整數；由于圖像傳感器的感光元件表面覆蓋設置有面陣式多通道窄帶濾光層4，所述圖像成像裝置2能夠在同一瞬間獲得空間位置關系自動校準的 K幅有助于尋找靜脈血管的多幅單色光譜圖像，提高圖像傳感器多光譜終極圖像的幀頻率， 使得用戶在操作過程中獲得實時的關于穿透針尖與靜脈血管的相對位置的成像，用以指導用戶尋找血管；處理裝置7，用于處理成像裝置生成的窄帶血管圖像并將處理后的血管圖像輸送到圖像顯示裝置，所述處理裝置內預先設計的程序對多幅窄帶血管圖像進行分析、校正與綜合成像等處理，合成為一幅實時客觀、清晰準確的血管圖像；顯示裝置8，包括顯示器，用于顯示處理裝置處理后的血管圖像，指導用戶尋找血管。參照圖1與圖2，本發明血管找尋器的工作原理為使用時，窄帶LED光源組1在待測組織血管9的上方產生一個均勻的光場，光透入待測組織血管9時，由于組織與血管對光譜吸收有差異性，特別是血管內血液中的去氧血紅蛋白、水、皮膚和脂肪的吸收光譜明顯不同于周圍組織，其反射光和散射光會產生明顯的顏色對比，反射光和散射光經圖像傳感器3的感光元件表面覆蓋設置的面陣式多通道窄帶濾光層4，其窄帶濾光微元6只允許對應于血液中去氧血紅蛋白吸收峰、水吸收峰、皮膚黑色素和皮下脂肪吸收峰波長的光通過，消除了與血管圖像無關的噪聲信號，提高了待測血管和周圍組織的視覺反差和對比度，從而在圖像傳感器3上同一瞬間形成多幅直接反映血液中去氧血紅蛋白或血管血色素、水、皮膚和脂肪的圖像，這些圖像均可以作為反應血管特征的圖像。當窄帶LED光源組1由輻射中心波長對應于去氧血紅蛋白吸收峰的窄帶LED光源組成時，圖像傳感器3上獲得的圖像為直接反映血液中去氧血紅蛋白的圖像；當窄帶LED光源組1由輻射中心波長對應于去氧血紅蛋白、水、皮膚黑色素和皮下脂肪吸收峰的窄帶LED光源組成時，圖像傳感器3上獲得的圖像為直接反映去氧血紅蛋白、水、皮膚和脂肪的圖像。這些圖像都是可以反映出待測組織血管9的血管情況的窄帶血管圖像。圖像傳感器3獲得這些窄帶血管圖像后傳遞給處理裝置7，處理裝置7內預先設計的程序對多幅窄帶血管圖像進行分析、校正與綜合成像等處理，合成為一幅實時客觀、清晰準確的血管圖像并輸送到顯示裝置的顯示器，使醫務人員能快速準確的找到血管位置。為進一步優化本發明，所述面陣式多通道窄帶濾光層4貼附在所述感光元件表面上，此時面陣式多通道窄帶濾光層4為單獨制造的一個光學元件，有利于規模化生產與維修更換；為進一步優化本發明，所述面陣式多通道窄帶濾光層4以光刻或真空鍍膜方式直接制作在所述感光元件表面上，這種方式的優點在于能更好地覆蓋整個感光元件表面，防止其他波段光的噪聲干擾及單色透過光之間的相互干擾。為進一步優化本發明，所述光源裝置還包括開關，對不同的窄帶LED光源進行自動控制。為進一步優化本發明，所述窄帶LED光源組1由輻射中心波長對應于去氧血紅蛋白吸收峰的窄帶LED光源組成，這樣成像裝置獲得的窄帶血管圖像為直接反映待測組織血管9的血管血液中的去氧血紅蛋白的圖像。該優化方案的優選方式為所述窄帶LED光源的輻射中心波長分別為440nm、570nm、850nm和970nm，所述多通道窄帶濾光元5由4個2 X 2 矩陣排列的中心波長分別為440nm、570nm、850nm和970nm的窄帶濾光微元6組成。為進一步優化本發明，所述窄帶LED光源組1由輻射中心波長對應于血管血色素、 水、皮膚和脂肪吸收峰的窄帶LED光源組成。這樣成像裝置獲得的窄帶血管圖像為直接反映待測組織血管9的血管血色素、水、皮膚和脂肪的圖像。該優化方案的優選方式為所述窄帶LED光源的輻射中心波長分別為577nm、650nm、810nm、910nm，所述多通道窄帶濾光元 5由4個橫向與縱向緊密排列的中心波長分別為577nm、650nm、810nm、910nm的窄帶濾光微元6組成。作為該優化方案的并列優選方式，所述窄帶LED光源的輻射中心波長還可以選擇以下幾種組合A. 740nm、810nm、880nm、950nm ；B. 532nm、600nm、810nm ；C. 532nm、577nm、 766nm ；D. 550nm、589nm、810nm，相應的，所述多通道窄帶濾光元5由相應數目的中心波長一一對應于窄帶LED光源的輻射中心波長的窄帶濾光微元6組成。為進一步優化本發明，所述窄帶LED光源組1由同時包含輻射中心波長對應于去氧血紅蛋白吸收峰、水吸收峰、皮膚黑色素吸收峰和脂肪吸收峰的窄帶LED光源組成。這樣成像裝置獲得的窄帶血管圖像為直接反映待測組織血管9的血管血液中的去氧血紅蛋白、 水、皮膚和脂肪的圖像。該優化方案的優選方式為所述窄帶LED光源的輻射中心波長分別為440nm、570nm、850nm、970nm、770nm、810nm、910nm，所述多通道窄帶濾光元5由7個水平排列的中心波長分別為440nm、570nm、850nm、970nm、770nm、810nm、910nm的窄帶濾光微元6 組成。作為該優化方案的并列優選方式，所述窄帶LED光源的輻射中心波長還可以選擇以下幾種組合:A. 440nm、570nm、850nm、970nm、740nm、810nm、880nm、950nm ；B. 440nm、570nm、 850nm、970nm、532nm、600nm、810nm ；C.440nm、570nm、850nm、970nm、532nm、577nm、766nm ； D. 440nm、570nm、850nm、970nm、550nm、589nm、810nm，相應的，所述多通道窄帶濾光元 5 由相應數目的水平排列的中心波長一一對應于窄帶LED光源的輻射中心波長的窄帶濾光微元6 組成。本發明血管找尋器與現有技術相比，具有的有益效果是1、克服了紅外成像技術存在的紅外光在其它組織血管的相對模糊效應和強烈的光散射效應，可以穿透更深的血管，及時準確的尋找到細小難辨的淺靜脈血管位置，且體積小，成本低。2、消除了與血管圖像無關的噪聲信號，不僅提高了信噪比，同時也提高了待測血管和周圍組織的視覺反差和對比度，大幅提高了血管圖像的對比度和客觀準確度，可以更準確、更靈敏地確定靶目標血管。本發明血管找尋器可廣泛應用于各種醫療場合，特別適用于各種針刺或注射，尤其對于低齡幼童患者或者失血過多的危重病人和戰地救護傷員，本發明血管找尋器能快速準確的找到靜脈血管的位置進行穿刺，贏得搶救和治療的最佳時機。以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。
權利要求1.一種血管找尋器，其特征在于包括光源裝置，用于均勻照射待測組織血管，所述光源裝置包括窄帶LED光源組和可自動控制的開關，所述開關可以分別對不同的窄帶LED光源進行開關控制；成像裝置，用于接收待測組織血管的反射光和散射光并同時生成多幅窄帶血管圖像， 所述成像裝置包括圖像傳感器，圖像傳感器的感光元件表面覆蓋設置有面陣式多通道窄帶濾光層，所述面陣式多通道窄帶濾光層由MXN個縱橫按周期排列的多通道窄帶濾光元組成，所述多通道窄帶濾光元由K個按矩陣排列的不同中心波長的窄帶濾光微元組成，所述窄帶濾光微元的中心波長一一對應于血管指紋物質的特征波長，所述感光元件的每個像素單元表面有且僅覆蓋有一種窄帶濾光微元，所述M、N、K均為大于或等于1的正整數；處理裝置，用于處理成像裝置生成的窄帶血管圖像并將處理后的血管圖像輸送到顯示裝置；顯示裝置，包括顯示器，用于顯示處理裝置處理后的血管圖像。
2.根據權利要求1所述的血管找尋器，其特征在于所述面陣式多通道窄帶濾光層貼附在所述成像裝置圖像傳感器的感光元件表面上。
3.根據權利要求1所述的血管找尋器，其特征在于所述面陣式多通道窄帶濾光層以光刻或真空鍍膜方式直接制作在所述成像裝置圖像傳感器的感光元件表面上。
4.根據權利要求1所述的血管找尋器，其特征在于所述窄帶LED光源的出光端還包含一個窄帶濾光片來允許比該窄帶LED光源的輻射帶更窄的波段的光透過照射到待測組織血管表面。
5.根據權利要求1至4任意一項所述的血管找尋器，其特征在于所述面陣式多通道窄帶濾光層所透過的中心波長對應于去氧血紅蛋白吸收峰，所述窄帶LED光源組由輻射中心波長對應于去氧血紅蛋白吸收峰的窄帶LED光源組成。
6.根據權利要求5所述的血管找尋器，其特征在于所述窄帶LED光源組由輻射中心波長分別為440nm、570nm、850nm和970nm的窄帶LED光源組成，所述多通道窄帶濾光元由 4個縱橫按矩陣周期排列的中心波長分別為440nm、570nm、850nm和970nm的窄帶濾光微元組成。
7.根據權利要求1至4任意一項所述的血管找尋器，其特征在于所述面陣式多通道窄帶濾光層包含透過中心波長分別對應于去氧血紅蛋白吸收峰、水吸收峰、皮膚黑色素吸收峰、脂肪吸收峰的窄帶濾光微元，所述窄帶LED光源組由輻射中心波長對應于去氧血紅蛋白吸收峰的窄帶LED光源、輻射中心波長對應于水吸收峰的窄帶LED光源、輻射中心波長對應于皮膚黑色素的窄帶LED光源、輻射中心波長對應于脂肪的吸收峰的窄帶LED光源構成。
8.根據權利要求7所述的血管找尋器，其特征在于所述窄帶LED光源組由輻射中心波長分別為577nm，650nm、810nm、910nm的窄帶LED光源組成，所述多通道窄帶濾光元由4 種縱橫按矩陣周期排列的中心波長分別為577nm、650nm、810nm、910nm的窄帶濾光微元組成。
9.根據權利要求7所述的血管找尋器，其特征在于所述窄帶LED光源組由輻射中心波長分別為 440nm、570nm、850nm、970nm、770nm、810nm、910nm 的窄帶 LED 光源組成，所述多通道窄帶濾光元由7種縱橫按矩陣周期個水平排列的中心波長分別為440nm、570nm、850nm、970nm、770nm、810nm、910nm 的窄帶濾光微元組成。
專利摘要本實用新型涉及一種血管找尋器，包括光源裝置，包括含多個不同中心波長的窄帶LED光源構成的窄帶LED光源組；成像裝置，包括圖像傳感器，圖像傳感器的感光元件表面覆蓋設置有面陣式多通道窄帶濾光層；處理裝置；顯示裝置，包括顯示器。本實用新型血管找尋器具有的有益效果是1、克服了紅外成像技術存在的紅外光在其它組織血管的相對模糊效應和強烈的光散射效應，可以穿透更深的血管，及時準確的尋找到細小難辨的淺靜脈血管位置，且體積小，成本低。2、消除了與血管圖像無關的噪聲信號，不僅提高了信噪比，同時也提高了待測血管和周圍組織的視覺反差和對比度，大幅提高血管圖像的對比度和客觀準確度，可以更準確、更靈敏地確定靶目標血管。
文檔編號A61B5/00GK202078301SQ20112015808
公開日2011年12月21日 申請日期2011年5月17日 優先權日2011年5月17日
發明者孔令華, 易定容, 李志剛, 鄭勇 申請人:易定容