激光靜脈顯影裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型適用于醫療器械領域，提供了一種激光靜脈顯影裝置，包括紅外激光掃描系統、雙光路探測系統、信號處理系統及可見光成像系統；紅外激光掃描系統與可見光成像系統的光路同軸；雙光路探測系統包括兩個鏡像對稱的紅外探測器，其視場具有大于紅外掃描區域的交匯區；信號處理系統包括數字信號處理器及探測信號預處理器，數字信號處理器與紅外激光掃描系統及可見光成像系統相連，并通過探測信號預處理器與雙光路探測系統相連；探測信號預處理器設有比較模塊。本實用新型采用雙光路探測系統于不同角度采集后向散射光，解決了體表具有弧度時探測精度低的問題。在探測信號預處理器中設有比較模塊，保證該裝置對不同部位、個人及人種都能自動適應。
【專利說明】激光靜脈顯影裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及醫療器械【技術領域】，尤其涉及一種激光靜脈顯影裝置。
【背景技術】
[0002]在臨床診療過程中，靜脈穿刺是一項非常普通又重要的醫療操作，在穿刺的過程中尋找血管是很常見的情況，比如靜脈注射，抽血等。在非常緊急的情況下，能夠快速準確地找到皮下靜脈血管，并且穿刺成功尤其重要。常用的穿刺方法是扎止血帶的方法，經驗豐富的醫護人員的穿刺成功率比較高，但是在以下情況中，即使是有豐富經驗的醫護人員，穿刺成功率也很低。例如:肥胖病人由于皮下脂肪較厚，靜脈較深，扎止血帶后，靜脈不易凸顯；一些患有水腫的病人，由于組織水腫的掩蓋，導致靜脈無法看清；年齡小的兒童，靜脈血管很細，再加上兒童的不配合，很難一次穿刺成功；深膚色的患者，如黑色人種等，也不易看清靜脈血管的具體位置。
[0003]為了解決上述問題，通常采用靜脈顯影設備將患者的靜脈血管位置呈現出來，或者在探測到血管位置后通過顯示設備顯示出來等等，以輔助醫護人員完成靜脈穿刺。靜脈顯影的主要原理是:采用紅外光照射目標區域，利用紅外探測器接收紅外光的后向散射光，由于血管與周圍組織對紅外光的吸收不同，使得紅外光的后向散射光的強度不同，利用這種差異確定血管的位置。而目前的靜脈顯影設備仍存在如下不足:1、對于諸如手背等具有弧度的曲面體表，后向散射光不能準確的射入探測器，影響探測精度，甚至出現顯示盲區；
2、人體的不同部位、不同個人以及不同人種都是有差異的，對紅外光的吸收程度不同，同一顯影設備針對不同人，其顯影效果是不同的，可能對某些人顯影精度較低，導致穿刺位置不準確，為患者帶來痛苦且為臨床診療帶來不便。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的在于提供一種激光靜脈顯影裝置，使之能夠對曲面體表區域進行高精度靜脈顯影，并且適用于人體的不同部位以及不同人群。
[0005]本實用新型是這樣實現的，激光靜脈顯影裝置，包括:紅外激光掃描系統、雙光路探測系統、信號處理系統以及可見光成像系統；
[0006]所述紅外激光掃描系統與可見光成像系統的光路同軸；
[0007]所述雙光路探測系統包括兩個鏡像對稱的紅外探測器，所述兩個紅外探測器的視場具有交匯區域，且所述交匯區域大于紅外激光掃描的區域；
[0008]所述信號處理系統包括數字信號處理器及探測信號預處理器，所述數字信號處理器與所述紅外激光掃描系統及可見光成像系統相連，并通過所述探測信號預處理器與所述雙光路探測系統相連；
[0009]所述探測信號預處理器中設有存儲了用于判斷掃描點處是否存在靜脈血管的參考數值的比較模塊。
[0010]作為本實用新型的優先技術方案:[0011]所述比較模塊通過第一數模轉換模塊與所述數字信號處理器相連。
[0012]所述紅外激光掃描系統包括:紅外激光器、位于所述紅外激光器的出光路徑上的具有半透半反性質的反光鏡、位于所述反光鏡的反射光路上的具有半透半反性質的棱鏡以及位于所述棱鏡的反射光路上的二維掃描振鏡。
[0013]所述紅外激光器通過第一驅動電路與所述數字信號處理器相連。
[0014]所述棱鏡為立方體結構，所述棱鏡于所述紅外光及可見光穿過的面上設有增透膜，所述棱鏡內部具有一用于將紅外光及可見光反射至所述二維掃描振鏡的半透半反膜。
[0015]所述二維掃描振鏡通過第二驅動電路分別連接第二數模轉換模塊及第三數模轉換模塊，所述第二數模轉換器及第三數模轉換器均與所述數字信號處理器相連。
[0016]所述可見光成像系統包括:紅光激光器以及所述的反光鏡、棱鏡及二維掃描振鏡，所述紅光激光器和紅外激光器分別位于所述反光鏡的兩側且出射光路相互垂直。
[0017]所述紅光激光器通過第一驅動電路與所述數字信號處理器相連。
[0018]所述雙光路探測系統包括:鏡像對稱的第一透鏡和第二透鏡、第一濾光片和第二濾光片以及第一紅外探測器和第二紅外探測器；
[0019]所述第一透鏡、第一濾光片和第一紅外探測器共軸，所述第二透鏡、第二濾光片和第二紅外探測器共軸；
[0020]所述第一紅外探測器與第二紅外探測器的視場具有交匯區域，所述交匯區域大于紅外激光掃描區域。
[0021]所述探測信號預處理器中還設有前級運算放大模塊及次級運算放大模塊，所述前級運算放大模塊的輸入端與所述第一紅外探測器和第二紅外探測器相連，輸出端與所述次級運算放大模塊相連；所述次級運算放大模塊的輸出端通過模數轉換模塊與所述數字運算處理器相連。
[0022]本實用新型提供的激光靜脈顯影裝置與現有技術相比，具有如下優點:
[0023]第一、采用雙光路探測系統于兩個不同角度采集紅外光的后向散射光，兩部紅外探測器的視場具有一定的交匯區域，交匯區域大于激光掃描區域，解決了體表具有弧度時探測精度不高的問題，消除探測盲區，并且可以減小輕微抖動帶來的影響，提高探測的準確性。
[0024]第二、增設自適應控制部分，在探測信號預處理器中設有比較模塊，其中存有判斷掃描點處是否存在靜脈血管的參考值，在激光掃描過程中，每秒更新一次參考值，保證了該裝置對于不同部位、不同個人、不同人種都能自適應正常工作。
[0025]第三、紅外激光掃描系統采用了鍍了增透膜和半透半反膜的棱鏡，使得光線以較高的透過率垂直入射二維掃描振鏡，并減小光點的畸變對靜脈定位精度的影響。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1是本實用新型實施例提供的激光靜脈顯影裝置的架構圖；
[0027]圖2是本實用新型實施例提供的激光靜脈顯影裝置的結構示意圖；
[0028]圖3是本實用新型實施例提供的激光靜脈顯影裝置的棱鏡結構示意圖；
[0029]圖4是本實用新型實施例提供的激光靜脈顯影裝置的工作原理示意圖。【具體實施方式】
[0030]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0031]圖1示出了本實用新型實施例提供的激光靜脈顯影裝置的結構示意圖，為了便于說明，僅不出了與本實施例相關的部分。
[0032]本實用新型實施例提供的激光靜脈顯影裝置包括:用于對目標區域進行紅外光掃描的紅外激光掃描系統1、用于對紅外光照在目標區域后的后向散射光進行探測的雙光路探測系統2、用于對后向散射光信號進行處理并控制其他系統正常工作的信號處理系統3以及用于顯現靜脈血管位置的可見光成像系統4。其中，紅外激光掃描系統I與可見光成像系統4為同軸光路，信號處理系統3分別與紅外激光掃描系統1、雙光路探測系統2及可見光成像系統4電連接。雙光路探測系統2包括兩個鏡像對稱的紅外探測器，該兩個紅外探測器的視場具有交匯區域，且該交匯區域大于紅外激光掃描的區域。信號處理系統3包括數字信號處理器31及探測信號預處理器32，其中，數字信號處理器31是信號處理系統的核心，與紅外激光掃描系統I及可見光成像系統4相連,控制紅外激光掃描系統1、可見光成像系統4的工作，并通過探測信號預處理器32與雙光路探測系統2相連，對目標區域的后向散射光數字信號進行處理。探測信號預處理器32中設有比較模塊321，其中存儲一參考值(一般為電壓參考值)，做為數字信號處理器判斷掃描點處是否存在靜脈血管的依據。
[0033]進一步地，探測信號預處理器32中還設有前級運算放大模塊和次級運算放大模塊，以將雙光路探測系統2輸出的散射光模擬信號放大，并通過一模數轉換模塊5輸送至數字信號處理器31。數字信號處理器31對散射光信號進行計算生成散射光靜脈點閾值，將該閾值通過第一數模轉模塊6轉換為電壓參考值，加入比較模塊321中，作為判斷掃描點處是否存在靜脈血管的依據。并且，該參考電壓值可以每秒鐘更新一次，以自動適應目標區域的各種變化并提聞顯影精度。
[0034]進一步地，紅外激光掃描系統I包括:紅外激光器11，位于紅外激光器11的出光路徑上的具有半透半反性質的反光鏡12，位于反光鏡12的反射光路上的具有半透半反性質的棱鏡13,以及位于棱鏡13反射光路上的二維掃描振鏡14。其中，紅外激光器11發出準直激光的光點直徑小于1_，其通過第一驅動電路7與數字信號處理器31相連。可見光成像系統4包括:紅光激光器41,以及上述的反光鏡12、棱鏡13及二維掃描振鏡14,紅光激光器41和紅外激光器11分別位于反光鏡12的兩側且出射光路相互垂直。反光鏡12、棱鏡13及二維掃描振鏡14是紅外激光掃描系統I和可見光成像系統4的共有部分,紅外激光掃描系統I和可見光成像系統4的光路于反光鏡12后變為同軸光路。紅光激光器11通過所述第一驅動電路7與數字信號處理器31相連。二維掃描振鏡14采用共振的模式工作，具有相互垂直的兩個軸，通過第二驅動電路8及第二數模轉換模塊9及第三數模轉換模塊10與數字信號處理器31相連,數字信號處理器31為二維掃描振鏡14的兩個軸加上一定頻率的電壓，驅動二維掃描振鏡14在兩個相互垂直的方向轉動，實現二維掃描。通過改變電壓的大小或頻率，可以改變二維掃描振鏡14的轉動幅度，調整掃描區域的大小和掃描形狀。
[0035]進一步地，棱鏡13為立方體結構，其中第一表面131、第二表面132及第三表面133分別面對反光鏡12、二維掃描振鏡14及掃描區域，且這三個面上(還可以包括第四表面134)設有增透膜。并且，棱鏡13內部還具有一斜面135，用于將紅外光和可見光(如紅光)向上反射至二維掃描振鏡14，該斜面135設有半透半反膜。
[0036]進一步地，雙光路探測系統2包括:鏡像對稱的第一透鏡21和第二透鏡22、第一濾光片23和第二濾光片24以及第一紅外探測器25和第二紅外探測器26，其中，第一透鏡21、第一濾光片23和第一紅外探測器25共軸，第二透鏡22、第二濾光片24和第二紅外探測器26共軸。其中，第一紅外探測器25和第二紅外探測器26均與探測信號預處理器32中的前級放大模塊和次級放大模塊相連，以將散射光模擬信號放大。該雙光路探測系統2中，第一紅外探測器25的探測鏡頭的視場與第二紅外探測器26的探測鏡頭的視場交叉，二者的交匯區域大于掃描區域，從而保證探測的準確性。另外，透鏡將目標區域的散射光進行聚焦，可增加探測的精度。
[0037]上述激光靜脈顯影裝置的工作原理如下:
[0038]首先，打開數字信號處理器31，通過數字信號處理器31打開紅外激光器11和第一紅外探測器25、第二紅外探測器26。然后，數字信號處理器31分別給第二數模轉換模塊9和第三數模轉換模塊10加上一定頻率的信號，信號經過第二、第三數模轉換模塊轉換成一定頻率的模擬信號，再經過第二驅動電路8的放大，得到所需要的兩個掃描信號。將這兩個掃描信號分別加到二維掃描振鏡14的兩個軸上，驅動二維掃描振鏡14開始工作。二維掃描振鏡14開始工作的同時,將紅外光的光點打在了目標區域。
[0039]然后，通過相互獨立的兩個探測光路將后向散射光信號分別傳輸給第一紅外探測器25和第二紅外探測器26。第一、第二紅外探測器將接收到的光信號轉換成所需的電信號，通過探測信號預處理器中的前級運算放大模塊和次級運算放大模塊對電信號進行放大處理，得到所需的反映紅外光后向散射狀況的信號。然后，此信號通過模數轉換模塊5轉換為數字信號，輸送至數字信號處理器31。數字信號處理器31對得到的數字信號進行加權平均處理，得到反映紅外激光照射到目標區域后的后向散射光的平均強度的數字信號數值，作為散射光靜脈點閾值，通過第一數模轉換模塊6將這個數字信號的閾值用電壓的大小表征，并將這個電壓值加到探測信號預處理器32中的比較模塊321的參考電壓端。并且，每秒更新一次參考電壓值。
[0040]在參考電壓值確定之后，分別將第一紅外探測器25和第二紅外探測器26接收到的光信號轉換成電信號，并且經過放大處理及模數轉換，得到表征散射光強度的電壓信號。數字信號處理器31將這兩個電壓信號相加后取平均值，然后與比較模塊321上的參考電壓值進行比較，若是得到的平均值比參考電壓值大，則證明該掃描點處有靜脈血管，則打開紅光激光器11，使紅光在該掃描點顯不出一個紅光光點，若是得到的平均值比參考電壓值小，則證明該點沒有靜脈血管，則關斷紅光激光器41。
[0041]本實用新型提供的激光靜脈顯影裝置與現有技術相比，具有如下優點:
[0042]第一、采用雙光路探測系統于兩個不同角度采集紅外光的后向散射光，兩部紅外探測器的視場具有一定的交匯區域，交匯區域大于激光掃描區域，解決了體表具有弧度時探測精度不高的問題，消除探測盲區，并且可以減小輕微抖動帶來的影響，提高探測的準確性。
[0043]第二、增設自適應控制部分，在激光掃描過程中，以每秒為一個掃描周期，通過數字信號處理器計算掃描區域的散射光靜脈點信號閾值，并反饋至比較模塊中作為參考電壓，保證了該裝置對于不同部位、不同個人、不同人種都能自適應正常工作。
[0044]第三、紅外激光掃描系統采用了鍍了增透膜和半透半反膜的棱鏡，使得光線以較高的透過率垂直入射二維掃描振鏡，減小光點的畸變對靜脈定位精度的影響。
[0045]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.激光靜脈顯影裝置，其特征在于，包括:紅外激光掃描系統、雙光路探測系統、信號處理系統以及可見光成像系統； 所述紅外激光掃描系統與可見光成像系統的光路同軸； 所述雙光路探測系統包括兩個鏡像對稱的紅外探測器，所述兩個紅外探測器的視場具有交匯區域，且所述交匯區域大于紅外激光掃描的區域； 所述信號處理系統包括數字信號處理器及探測信號預處理器，所述數字信號處理器與所述紅外激光掃描系統及可見光成像系統相連，并通過所述探測信號預處理器與所述雙光路探測系統相連； 所述探測信號預處理器中設有存儲了用于判斷掃描點處是否存在靜脈血管的參考數值的比較模塊。
2.如權利要求1所述的激光靜脈顯影裝置，其特征在于，所述比較模塊通過第一數模轉換模塊與所述數字信號處理器相連。
3.如權利要求1所述的激光靜脈顯影裝置，其特征在于，所述紅外激光掃描系統包括:紅外激光器、位于所述紅外激光器的出光路徑上的具有半透半反性質的反光鏡、位于所述反光鏡的反射光路上的具有半透半反性質的棱鏡以及位于所述棱鏡的反射光路上的二維掃描振鏡。
4.如權利要求3所述的激光靜脈顯影裝置，其特征在于，所述紅外激光器通過第一驅動電路與所述數字信號處理器相連。
5.如權利要求3所述的激光靜脈顯影裝置，其特征在于，所述棱鏡為立方體結構，所述棱鏡于所述紅外光及可見光穿過的面上設有增透膜，所述棱鏡內部具有一用于將紅外光及可見光反射至所述二維掃描振鏡的半透半反膜。
6.如權利要求3所述的激光靜脈顯影裝置，其特征在于，所述二維掃描振鏡通過第二驅動電路分別連接第二數模轉換模塊及第三數模轉換模塊，所述第二數模轉換器及第三數模轉換器均與所述數字信號處理器相連。
7.如權利要求3至6任一項所述的激光靜脈顯影裝置，其特征在于，所述可見光成像系統包括:紅光激光器以及所述的反光鏡、棱鏡及二維掃描振鏡，所述紅光激光器和紅外激光器分別位于所述反光鏡的兩側且出射光路相互垂直。
8.如權利要求7所述的激光靜脈顯影裝置，其特征在于，所述紅光激光器通過第一驅動電路與所述數字信號處理器相連。
9.如權利要求1所述的激光靜脈顯影裝置，其特征在于，所述雙光路探測系統包括:鏡像對稱的第一透鏡和第二透鏡、第一濾光片和第二濾光片以及第一紅外探測器和第二紅外探測器； 所述第一透鏡、第一濾光片和第一紅外探測器共軸，所述第二透鏡、第二濾光片和第二紅外探測器共軸； 所述第一紅外探測器與第二紅外探測器的視場具有交匯區域，所述交匯區域大于紅外激光掃描區域。
10.如權利要求9所述的激光靜脈顯影裝置，其特征在于，所述探測信號預處理器中還設有前級運算放大模塊及次級運算放大模塊，所述前級運算放大模塊的輸入端與所述第一紅外探測器和第二紅外探測器相連，輸出端與所述次級運算放大模塊相連；所述次級運算放大模塊的輸出端通過模數轉換模塊與所述數字運算處理器相連。
【文檔編號】A61B5/00GK203576477SQ201320778782
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年11月29日 優先權日:2013年11月29日
【發明者】焦國華, 白龍, 陳良培, 呂建成, 魯遠甫, 董玉明, 羅阿郁, 劉鵬, 陳巍 申請人:深圳先進技術研究院