BR102017026024A2

BR102017026024A2 - VISUALIZER VEHICLE SYSTEM FOR MOBILE DEVICES

Info

Publication number: BR102017026024A2
Application number: BR102017026024-0A
Authority: BR
Inventors: Rosana Claudia De Assunção; Augusto Luengo Pereira Nunes; Gabrielle Jacklin Eler; Kao Yu Chun; Vinicius Gambi Sales
Original assignee: Instituto Federal Do Paraná
Priority date: 2017-12-03
Filing date: 2017-12-03
Publication date: 2019-06-25

Abstract

sistema visualizador de veias para dispositivos móveis. a prática da punção venosa periférica requer habilidades específicas relacionadas a limitações características das estruturas que formam a pele humana, como o calibre de veias, camadas de gordura e condições clínicas do paciente. embora o mercado de dispositivos de imagens médicas forneça visualizadores de veias baseados em fotografia do espectro de luz infravermelho, caracterizado por uma penetração maior em estruturas orgânicas, o custo elevado de tal aparelho é um impeditivo para a disseminação desta tecnologia. o invento apresentado neste documento é um sistema visualizador de veias definido por um dispositivo de amostragem especificamente desenvolvido para obter imagens de veias a partir de sua interação com comprimentos de onda infravermelhos curtos. tal dispositivo caracteriza-se por ser integrável a dispositivos móveis convencionais, através de conexão via cabo e um aplicativo auxiliar que processa e apresenta imagens de veias subcutâneas na tela do smartphone ou tablet, em tempo real. o sistema de iluminação do dispositivo de amostragem provê dois comprimentos de onda, 760nm e 850nm, ativados alternadamente por chave seletora e atenuados por um potenciômetro. a fixação do dispositivo de amostragem ao corpo do dispositivo móvel convencional é realizada através de uma base regulável, que pode ser inclinada para prover amostragem perpendicular à tela do dispositivo móvel, além de conectada a uma haste flexível para suporte do sistema completo, liberando as mãos do usuário.vein viewer system for mobile devices. The practice of peripheral venipuncture requires specific skills related to characteristic limitations of the structures that make up human skin, such as the caliber of veins, fat layers, and the patient's clinical condition. Although the medical imaging device market provides infrared light-spectrum photography-based vein viewers, characterized by greater penetration into organic structures, the high cost of such an apparatus is an impediment to the spread of this technology. The invention presented herein is a vein viewer system defined by a sampling device specifically designed to obtain vein images from their interaction with short infrared wavelengths. It is integrable with conventional mobile devices via cable connection and an auxiliary application that processes and displays subcutaneous vein images on the smartphone or tablet screen in real time. The sampler lighting system provides two wavelengths, 760nm and 850nm, alternately activated by selector switch and attenuated by a potentiometer. Attachment of the sampling device to the body of the conventional mobile device is accomplished by means of an adjustable base, which can be tilted to provide perpendicular sampling to the mobile device screen, as well as connected to a flexible rod to support the complete system, freeing the hands. of user.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "Sistema visualizador de veias para dispositivos móveis".Report of the Invention Patent for "Vein Visualizer System for Mobile Devices".

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção se refere a um equipamento de visualização de estruturas venosas subcutâneas do corpo humano, dotado de sensor e emissores ópticos independentes, que atuam na faixa de comprimentos de onda infravermelhos curtos, e que, quando conectado a dispositivos móveis com sistema operacional e fonte de energia próprios, pode auxiliar profissionais da área da saúde em ações relacionadas à punção venosa, além de atividades nas quais a inspeção de estruturas vasculares subcutâneas se faz necessária, como procedimentos estéticos e terapêuticos.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a subcutaneous visualization of subcutaneous structures of the human body, provided with sensors and independent optical emitters, which operate in the short infrared wavelength range, and which, when connected to mobile devices with a system operative and energy source, can assist health professionals in actions related to venipuncture, in addition to activities in which the inspection of subcutaneous vascular structures is necessary, such as aesthetic and therapeutic procedures.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO A punção venosa é um procedimento que consiste na colocação de um dispositivo (cateter intravascular) no interior do vaso venoso, podendo ou não ser fixado na pele, requerendo cuidados contínuos em caso de sua permanência. Serve principalmente para estabelecer uma via de acesso para infusões terapêuticas para o interior das veias. No ambiente de saúde, a punção venosa periférica (PVP) é um procedimento diário que representa 85% de todas as atividades executadas pelos profissionais de enfermagem. Para tal procedimento, é necessário ter habilidade e competência técnica com conhecimentos oriundos da anatomia, fisiologia, microbiologia, farmacologia, psicologia e destreza manual.BACKGROUND OF THE INVENTION Venipuncture is a procedure that consists of placing a device (intravascular catheter) inside the venous vessel, and may or may not be fixed to the skin, requiring continuous care in case of its permanence. It mainly serves to establish a route of access for therapeutic infusions into the veins. In the health setting, peripheral venous puncture (PVP) is a daily procedure that represents 85% of all activities performed by nursing professionals. For this procedure, it is necessary to have skill and technical competence with knowledge coming from anatomy, physiology, microbiology, pharmacology, psychology and manual dexterity.

Diversos fatores podem dificultar o sucesso da realização da PVP, gerando desconforto e ansiedade para os pacientes que dele necessitam, incluindo fatores que limitam a realização correta desta prática. Dificuldades podem surgir a partir de especificidades da anatomia e fisiologia, além de características da pele humana, calibre e posicionamento das veias, espessura de gordura corporal e condições clínicas do paciente. Além disso, uma prática mal realizada influencia no aumento de tempo de internação e custos assistenciais. As principais complicações podem gerar trauma vascular ocasionando hematoma e flebite, até mesmo transfixação do vaso durante a punção, levando à esclerose da veia e à conseqüente dor.Several factors may hamper the success of PVP, generating discomfort and anxiety for patients who need it, including factors that limit the correct performance of this practice. Difficulties can arise from specificities of anatomy and physiology, in addition to human skin characteristics, caliber and vein positioning, body fat thickness and clinical conditions of the patient. In addition, a poorly performed practice influences the increase in length of hospitalization and care costs. The main complications can generate vascular trauma causing hematoma and phlebitis, even transfixation of the vessel during puncture, leading to vein sclerosis and consequent pain.

Como uma tecnologia consolidada no auxílio da prática de saúde, a visualização de veias em tempo real, implementada em diversos dispositivos de mercado, baseia-se no registro da interação entre a luz e a pele humana. Entretanto, as soluções que existem no mercado são onerosas, ineficientes quanto ao uso em variadas regiões corporais, ou incompatíveis quanto à integração com múltiplos modelos de dispositivos moveis, o que dificulta o acesso e disseminação em meio aos profissionais de saúde. A invenção apresentada neste documento é um novo aparelho de visualização de veias subcutâneas desenvolvido para ser integrado a dispositivos móveis convencionais, como smartphones e tablets, visando auxiliar procedimentos médicos, estéticos ou terapêuticos, através de um sistema de tempo real, no qual seja possível identificar veias próximas da superfície da pele, numa região do corpo humano, de forma anatomicamente correta. Além disso, tal aparelho foi desenvolvido para funcionar em conjunto com o poder computacional disponível em dispositivos móveis, eliminado tal custo do dispositivo e aumentando a potencial aderência desta tecnologia. Finalmente, os sensores e emissores de luz utilizados neste invento estão configurados para atuar na faixa de comprimentos de onda conhecida como infravermelhos curtos (de 700nm a 1000nm), e dentro da chamada 'janela terapêutica', que é uma região do espectro eletromagnético na qual os tecidos humanos permitem maior penetração luminosa.As a technology consolidated in the aid of health practice, the visualization of veins in real time, implemented in diverse devices of market, is based on the record of the interaction between the light and the human skin. However, solutions that exist in the market are costly, inefficient in terms of use in various body regions, or incompatible with integration with multiple models of mobile devices, which hinders access and dissemination among health professionals. The invention presented herein is a novel subcutaneous vein visualization apparatus developed to be integrated with conventional mobile devices, such as smartphones and tablets, to aid medical, aesthetic or therapeutic procedures through a real-time system in which it is possible to identify veins close to the surface of the skin, in a region of the human body, anatomically correct. In addition, such a device is designed to work in conjunction with the computing power available on mobile devices, eliminating such device cost and increasing the potential adherence of this technology. Finally, the sensors and light emitters used in this invention are configured to act in the range of wavelengths known as short infrared (from 700nm to 1000nm), and within the so-called 'therapeutic window', which is a region of the electromagnetic spectrum in which human tissues allow greater light penetration.

ESTADO DA ARTE O estado da arte desta patente de inovação é configurado por um cenário em quatro frentes: • Amostragem do sinal eletromagnético específico refletido pelas veias subcutâneas; • Sistema de processamento dos sinais obtidos pela amostragem para realce ou filtragem de dados; • Estratégia de visualização dos sinais obtidos pela amostragem; e • Construção física e organização dos componentes de entrada e saída de dados do sistema.STATE OF ART The state of the art of this innovation patent is configured by a four-pronged scenario: • Sampling of the specific electromagnetic signal reflected by the subcutaneous veins; • Signal processing system obtained by sampling for data enhancement or filtering; • Visualization strategy of the signals obtained by sampling; and • Physical construction and organization of the input and output components of the system.

PRODUTOS BASEADOS EM INFRAVERMELHOS CURTOS O mercado de dispositivos para visualização de veias apresenta diversas soluções baseada no uso de infravermelho e técnicas de fotografia computacional. Em geral, tais trabalhos buscam iluminar a superfície da pele com uma fonte de luz de infravermelhos curtos, em alguns casos de forma multiespectral, gerando imagens a partir de sensores sensíveis ao infravermelho. Tais imagens carregam consigo informações que, após processamento com algoritmos específicos, mostram estruturas venosas subcutâneas. Por fim, as imagens resultantes são projetadas novamente sob a superfície da pele, como uma técnica de realidade aumentada, ou são exibidas em monitores convencionais. As especificações quanto ao poder computacional de tais sistemas, e mesmo a disposição precisa de seus sensores, requer configurações estruturais específicas para alimentação de energia e organização de componentes, variando de aparelhos fixos a até portáteis, mas não móveis (como smartphones, por exemplo).CURRENT INFRARED BASED PRODUCTS The vein imaging device market presents several solutions based on the use of infrared and computer photography techniques. In general, such works seek to illuminate the surface of the skin with a short infrared light source, in some cases multispectral, generating images from infrared sensitive sensors. Such images carry information that, after processing with specific algorithms, shows subcutaneous venous structures. Finally, the resulting images are projected back under the surface of the skin as an augmented reality technique, or are displayed on conventional monitors. The specifications regarding the computational power of such systems, and even the precise arrangement of their sensors, require specific structural configurations for power supply and component organization, ranging from fixed to portable but not mobile devices (such as smartphones) .

Com relação aos produtos da linha VeinViewer® (Vision, FLEX e Vision 2), tais dispositivos permitem penetração do infravermelho a até 15mm, onde todos eles são unidades autosuficientes, com alimentação de energia própria, e visualização por projeção sob a pele. Estes dispositivos diferem do invento apresentado no presente documento por não serem unidades integráveis a dispositivos móveis convencionais, possuírem unidades próprias de processamento, projetarem imagens sob a pele do paciente, e possuírem bases próprias para apoio do dispositivo durante a inspeção das estruturas venosas (para os modelos Vision e Vision 2). Já o produto Accuvein AV400 (desenvolvido pela Accuvein Inc.) é um sistema portátil com fonte de energia própria, cuja visualização das veias é projetada na própria pele dos pacientes, e a amostragem de infravermelhos curtos pode atingir até 10mm de profundidade. Tal produto difere do invento apresentado neste documento por não ser integrável a dispositivos móveis convencionais e por projetar imagens das veias sob a pele do paciente.With regard to VeinViewer® products (Vision, FLEX and Vision 2), these devices allow infrared penetration up to 15mm, where all of them are self-contained units, with their own power supply, and projection under the skin. These devices differ from the invention presented herein in that they are not units integrable with conventional mobile devices, have their own processing units, project images under the patient's skin, and have bases suitable for supporting the device during inspection of the venous structures (for the Vision and Vision models 2). The Accuvein AV400 (developed by Accuvein Inc.) is a portable system with its own power source, whose veins are projected onto patients' own skin, and short-infrared sampling can reach up to 10mm deep. Such a product differs from the invention presented herein in that it is not integrable with conventional mobile devices and by projecting images of the veins under the skin of the patient.

Os produtos MD-260-01, MD-260-03, MD-260-04, MD-500S, MD-VS300, desenvolvidos pela Chemira Medpharma Limited, também são baseados em emissão e amostragem de infravermelhos curtos, com resultado projetado sob a pele do paciente. O modelo MD-260-01 apresenta suporte próprio para o dispositivo, e uma tela adicional onde o resultado é replicado (mostrado tanto na tela quanto projetado na pele). O modelo MD-260-03 apresenta suporte anatômico para apoio do antebraço durante punção venosa, além de possuir iluminação e sensores na faixa de 740nm a 980nm. O modelo MD-260-04 é portátil, com bateria própria. O modelo MD-500S também é portátil, e amostra os comprimentos de onda 850nm e 940nm. O modelo MD-VS300 amostra o comprimento de onda 850nm, podendo chegar a 12mm de profundidade. Tais produtos diferem do invento descrito no presente documento por não serem integráveis a dispositivos móveis convencionais e por projetarem seus resultados diretamente sob a pele do paciente.The products MD-260-01, MD-260-03, MD-260-04, MD-500S, MD-VS300, developed by Chemira Medpharma Limited, are also based on short infrared emission and sampling, with a result designed under the patient's skin. The MD-260-01 features proprietary support for the device, and an additional screen where the result is replicated (shown both on the screen and projected onto the skin). The model MD-260-03 features anatomic support for support of the forearm during venipuncture, and has lighting and sensors in the range of 740nm to 980nm. The MD-260-04 is portable, with its own battery. The MD-500S model is also portable, and sample 850nm and 940nm wavelengths. The MD-VS300 model shows the wavelength 850nm, and can reach 12mm deep. Such products differ from the invention described herein because they are not integrable with conventional mobile devices and by projecting their results directly under the skin of the patient.

Com relação ao produto Vasculuminator, desenvolvido pela de Koningh Medical Products, tal dispositivo utiliza amostragem infravermelhos curtos, providos por LEDs (Light Emitting Diode - Diodo Emissor de Luz) específicos, cujo resultado é mostrado numa tela fixada na estrutura do aparelho, junto aos demais sensores e fonte de energia. Tal produto difere do invento descrito no presente documento por não ser integrável a dispositivos móveis e por possuir unidades próprias de processamento de imagem e alimentação de energia. O produto OWL 2.0, desenvolvido pela Evena Medical, tal dispositivo amostra imagens de estruturas venosas subcutâneas, através sensores multiespectrais específicos fixados junto a um monitor, onde são apresentados seus resultados (imagens geradas por unidade de processamento própria). Outro produto da Evena Medical, o Eyes On-Glasses, é constituído de um óculos com emissores e sensores multispectrais embutidos, com a capacidade de amostrar veias subcutâneas e projetar imagens nas lentes dos óculos, produzindo efeitos de realidade aumentada. Tais produtos diferem do invento apresentado neste documento por não serem integráveis a dispositivos móveis e possuírem unidades de processamento próprias.Regarding the product Vasculuminator, developed by Koningh Medical Products, this device uses short infrared sampling, provided by specific LEDs (Light Emitting Diode), whose result is shown in a screen fixed in the structure of the apparatus, along with the others sensors and power source. Such a product differs from the invention described herein in that it is not integrable with mobile devices and because it has its own image processing and power supply units. The product OWL 2.0, developed by Evena Medical, demonstrates images of subcutaneous venous structures through specific multispectral sensors attached to a monitor, where the results are presented (images generated by the own processing unit). Another product from Evena Medical, Eyes On-Glasses, is a built-in eyewear and multispectral sensors built with the ability to sample subcutaneous veins and project images into the lenses of the glasses, producing augmented reality effects. Such products differ from the invention presented herein because they are not integrable with mobile devices and have their own processing units.

Com relação ao produto Veinsite, desenvolvido pela Vuetek Scientific, tal dispositivo é um HMD (Head-mounted Display), com emissores e sensores de infravermelhos curtos, além de unidade de processamento de imagem própria, que projeta versões modificadas da cena real eu seu monitor interno (localizado a frente dos olhos do usuário), no qual é possível visualizar veias subcutâneas. Tal produto difere do invento deste documento por não ser integrável a dispositivos móveis convencionais (como smartphones e tablets), além de possuir unidades próprias de processamento e alimentação de energia.Regarding the Veinsite product, developed by Vuetek Scientific, this device is an HMD (Head-mounted Display) with short infrared emitters and sensors, as well as its own image processing unit, which designs modified versions of the actual scene and its monitor (located in front of the user's eyes), in which it is possible to visualize subcutaneous veins. Such a product differs from the invention herein because it is not integrable with conventional mobile devices (such as smartphones and tablets), and has its own power and processing units.

PRODUTOS PORTÁTEIS BASEADOS EM LUZ VISÍVELPORTABLE PRODUCTS BASED ON VISIBLE LIGHT

Além dos produtos listados até aqui, os quais são baseados na amostragem de infravermelhos curtos, o mercado também oferece soluções baseadas em comprimentos de onda visíveis, porém com limitações quanto à profundidade da amostragem e requisitos de esterilização. Tais produtos são baseados no conceito de transiluminação, onde comprimentos de onda visíveis e longos (próximos dos 750nm) interagem de forma difusa com as camadas da pele, em profundidades de aproximadamente 2mm, ressaltando as veias mais próximas da superfície.In addition to the products listed so far, which are based on short infrared sampling, the market also offers solutions based on visible wavelengths but with limitations on sampling depth and sterilization requirements. Such products are based on the concept of transillumination, where visible and long wavelengths (close to 750 nm) interact diffusely with the layers of the skin, at depths of approximately 2 mm, highlighting the veins closest to the surface.

Entretanto, as estruturas venosas comumente utilizadas para punção venosa, encontram-se na hipoderme, que em muitos casos fica a profundidades superiores a 2mm. Assim, produtos baseados em transiluminação frequentemente requerem proximidade com a pele, além de uma inspeção minuciosa. O produto Venoscope II Transilluminator, desenvolvido pela Venoscope, apresenta dois conjuntos de LEDs com coloração próxima do extremo vermelho no espectro visível (até 750nm), dispostos numa estrutura não convexa. Para observar estruturas venosas é preciso tocar o aparelho sob a superfície da pele, o que requer uma capa adicional, em material plástico, para manter a esterilização. Tal estratégia permite visualizar veias subcutâneas a profundidades pequenas. De forma similar, os produtos da linha VeinLite® (LED, LEDX, EMS PRO e EMS) possuem um conjunto de LEDs com coloração dentro do espectro visível e próximo do extremo vermelho, dispostos em formato 'C', com abertura específica para punção venosa. Em tais produtos, a inspeção das veias subcutâneas requer o toque na pele, e portanto, é necessário utilizar uma capa protetora para manter a esterilização. Além disso, são produtos portáteis, ou seja, com bateria própria para alimentação de energia. Outro exemplo deste tipo de equipamento é o produto Illumivein Vein Finder, desenvolvido pela Illumivein / Easy-RN, o qual se assemelha a uma lanterna, com nove LEDs de coloração visível e próximos do vermelho extremo (até 750nm). Ao aproximar ou tocar a pele com o dispositivo, em ambientes com baixa iluminação, é possível visualizar estruturas venosas subcutâneas.However, the venous structures commonly used for venipuncture are found in the hypodermis, which in many cases is at depths greater than 2 mm. Thus, products based on transillumination often require proximity to the skin, in addition to a thorough inspection. The product Venoscope II Transilluminator, developed by Venoscope, presents two sets of LEDs with coloration near the red end in the visible spectrum (up to 750nm), arranged in a non-convex structure. To observe venous structures, it is necessary to touch the device under the surface of the skin, which requires an additional plastic cover to maintain sterilization. Such strategy allows visualizing subcutaneous veins at small depths. Similarly, VeinLite® products (LED, LEDX, EMS PRO and EMS) have a set of LEDs with coloration within the visible spectrum and close to the red end, arranged in a 'C' format, with a specific opening for venipuncture . In such products, inspection of the subcutaneous veins requires touching the skin, and therefore, it is necessary to use a protective cap to maintain sterilization. In addition, they are portable products, that is, with its own battery for power supply. Another example of this type of equipment is the Illumivein Vein Finder, developed by Illumivein / Easy-RN, which resembles a flashlight, with nine LEDs that are visible and close to extreme red (up to 750nm). When approaching or touching the skin with the device, in environments with low illumination, it is possible to visualize subcutaneous venous structures.

Os produtos listados nesta seção diferem do invento descrito pelo presente documento por não serem integráveis a dispositivos móveis convencionais, serem baseados em emissão de luz visível e não possuírem qualquer processo de amostragem ou visualização eletrônica ou computacional. Além disso, requerem o toque na pele do paciente, o que envolve acessórios específicos para manter esterilização.The products listed in this section differ from the invention described herein because they are not integrable with conventional mobile devices, are based on visible light emission and have no electronic or computer sampling or visualization process. In addition, they require touching the patient's skin, which involves specific accessories to maintain sterilization.

PRODUTOS PARA DISPOSTIVOS MÓVEIS O VeinSeek Pro, desenvolvido pela VeinSeek, é um aplicativo para smartphones que aplica algoritmos próprios de processamento sobre imagens convencionais (obtidas com espectro de luz visível), e produz a visualização de veias superficiais na tela do próprio smartphone. Uma vez que os comprimentos de onda visíveis e longos penetram na pele aproximadamente 2mm, e a imagem obtida contém todo o espetro de luz visível, as características específicas da câmera, da pele do paciente, da iluminação ambiente, além do poder computacional do smartphone, têm grande influência sobre o resultado da visualização das veias. Assim, o aplicativo desenvolvido para iPhone (Appel Inc.) é a única versão estável, já que o hardware de tal aparelho é específico e uniforme, enquanto a versão para Android (Google Inc.) não é funcional devido às diversas versões de smartphones que possuem tal sistema operacional. Tal produto difere do invento descrito do presente documento por ser uma solução exclusivamente de software, amostrar apenas comprimentos de onda visíveis, ser dependente de características de hardware do smartphone, não ser um componente externo integrável ao dispositivo móvel e por ser funcional apenas para iPhone.PRODUCTS FOR MOBILE DEVICES VeinSeek Pro, developed by VeinSeek, is a smartphone application that applies proprietary processing algorithms over conventional images (obtained with visible light spectrum), and produces the visualization of superficial veins on the screen of the smartphone itself. Since the visible and long wavelengths penetrate the skin approximately 2mm, and the image obtained contains all the visible light spectrum, the specific characteristics of the camera, the skin of the patient, the ambient light, besides the computing power of the smartphone, have great influence on the outcome of the visualization of the veins. Thus, the application developed for iPhone (Appel Inc.) is the only stable version, since the hardware of such a device is specific and uniform, while the Android version (Google Inc.) is not functional due to the different versions of smartphones that have such an operating system. Such a product differs from the invention described herein because it is an exclusively software solution, shows only visible wavelengths, is dependent on hardware features of the smartphone, is not an external component integrable with the mobile device and is functional only for iPhone.

TRABALHOS ACADÊMICOS A possibilidade da visualização de veias com o auxílio de computação e amostragem do espectro infravermelho foi formalmente apresentada no artigo de Herbert D. ZEMAN, Gunnar LOVHOIDEN, Carlos VRANCKEN e Robert K. DANISH em 2004. Tais autores construíram um dispositivo de visualização de veias utilizando um computador ligado a um projetor convencional, que era capaz de projetar na pele de um paciente, imagens com veias realçadas a partir de algoritmos específicos aplicados às imagens de uma câmera sensível ao espectro infravermelho curto, em cenas iluminadas por LEDs de 760nm. Desde então, diversos trabalhos têm abordado formas de melhorar as etapas de amostragem, processamento, visualização ou organização funcional de dispositivos deste tipo. Entretanto, o texto do presente invento concentra-se em trabalhos acadêmicos focados em tecnologias para dispositivos móveis, visando a visualização de estruturas venosas subcutâneas. O artigo de Jae Hee SONG, Choye KIM, e Yangmo YOO, de 2015, mostra um aplicativo para smartphone convencional, que amostra comprimentos de onda visíveis através da câmera do dispositivo, estima a imagem resultante considerando apenas o comprimento de onda de 620nm (a partir da decomposição do sinal RGB utilizando estimativa de Wiener), além de equalizar o histograma da imagem para ressaltar as veias com pouca profundidade. Para o algoritmo apresentado, é fundamental conhecer a sensibilidade espectral da câmera, além de manter as mesmas condições de iluminação do laboratório e características da pele usada como referência na construção do método. Além disso, o processamento em tempo real desse método é altamente custoso em termos computacionais. Tais características impedem a reprodução de tal método em dispositivos móveis arbitrários, diferenciando-o totalmente do invento descrito no presente documento quanto à metodologia de amostragem, algoritmo de processamento de imagens e organização de componentes (já que o método do artigo é, essencialmente, um software). O artigo de Simon JURIC, Vojko FLIS, Matjaz DEBEVC, Andreas HOLZINGER e Borut ZALIK, apresentado em 2014, mostra uma revisão dos produtos e métodos de visualização de estruturas venosas baseados no uso de infravermelhos curtos. Além disso, o artigo apresenta um modelo conceituai onde uma câmera externa, conectada a um smartphone, poderia ser uma solução para obter imagens do espectro infravermelho curto, e assim prover imagens de veias em tempo real. Tal trabalho difere do invento descrito no presente documento por não apresentar qualquer solução para conexão da câmera externa ao smartphone, de tal forma que as imagens da câmera sejam mostradas na tela do dispositivo, não possuir sistema de iluminação por infravermelhos curtos em dois comprimentos de onda distintos para realçar estruturas venosas com diferentes composições sanguíneas, não possuir sistema de controle de intensidade da iluminação, não possuir base de fixação ao smartphone dobrável em noventa graus (para visualização paralela ou perpendicular à tela do próprio dispositivo móvel), e principalmente, por ser um trabalho de revisão e projeção de tendências para a organização de componentes.ACADEMIC WORKS The possibility of visualizing veins with the aid of computation and sampling of the infrared spectrum was formally presented in the article by Herbert D. ZEMAN, Gunnar LOVHOIDEN, Carlos VRANCKEN and Robert K. DANISH in 2004. These authors constructed a visualization device of veins using a computer attached to a conventional projector, which was capable of projecting onto a patient's skin, veined images enhanced from specific algorithms applied to the images of a camera sensitive to the short infrared spectrum in scenes illuminated by 760nm LEDs. Since then, several studies have addressed ways to improve the sampling, processing, visualization or functional organization of devices of this type. However, the text of the present invention concentrates on academic works focused on technologies for mobile devices, aiming at the visualization of subcutaneous venous structures. Jae Hee SONG's article, Choye KIM, and Yangmo YOO, 2015, show a conventional smartphone application, which shows wavelengths visible through the device camera, estimates the resulting image considering only the 620nm wavelength (the from RGB signal decomposition using Wiener's estimation), in addition to equalizing the histogram of the image to highlight the shallow veins. For the presented algorithm, it is fundamental to know the spectral sensitivity of the camera, besides maintaining the same lighting conditions of the laboratory and characteristics of the skin used as reference in the construction of the method. In addition, real-time processing of this method is highly computationally costly. Such features prevent reproduction of such a method in arbitrary mobile devices, by totally distinguishing it from the invention described herein for sampling methodology, image processing algorithm and component organization (since the method of the article is essentially a software). The article by Simon JURIC, Vojko FLIS, Matjaz DEBEVC, Andreas HOLZINGER and Borut ZALIK, presented in 2014, shows a review of the products and methods of visualization of venous structures based on the use of short infrared. In addition, the article presents a conceptual model where an external camera, connected to a smartphone, could be a solution to obtain images of the short infrared spectrum, thus providing images of veins in real time. Such work differs from the invention described herein because it does not provide any solution for connecting the external camera to the smartphone in such a way that the camera images are shown on the device screen, do not have a short infrared light system in two wavelengths distinct to highlight venous structures with different blood compositions, no lighting intensity control system, no base of attachment to the folding smartphone in ninety degrees (for parallel or perpendicular visualization to the screen of the mobile device itself), and mainly for being a work of revision and projection of tendencies for the organization of components.

PATENTESPATENTS

Dentre as patentes existentes para as diferentes implementações de dispositivos visualizadores de veias, o presente documento concentra-se naquelas relacionadas à implementações que envolvem dispositivos móveis, já que o estado da arte descrito na seção de produtos de mercado, ilustra as variações de técnicas de amostragem, processamento, visualização e organização de componentes. Assim, a patente com registro WO2017042555 A1 descreve modificações na câmera interna de smartphones ou tablets, trocando-as por versões sensíveis aos comprimentos de onda infravermelhos curtos, para mostrar imagens de veias na tela do dispositivo (após aplicação de algoritmos de tratamento de imagens). Além disso, tal documento descreve um suporte anatômico para encaixe do smartphone modificado ao antebraço do paciente, com abertura específica para prática de punção venosa. Essa patente difere do invento descrito no presente documento por não ser um dispositivo externo e integrável à smartphones ou tablets, preservando suas funcionalidades originais. Além disso, as bases de sustentação dos dispositivos são frontalmente diferentes, assim como as tecnologias desenvolvidas para viabilizar o invento.Among the existing patents for the different implementations of vein visualization devices, this document focuses on those related to implementations involving mobile devices, since the state of the art described in the section on market products illustrates variations in sampling techniques , processing, visualization and organization of components. Thus, WO2017042555 A1 describes modifications to the internal camera of smartphones or tablets, switching them to versions sensitive to short infrared wavelengths, to display images of veins on the device screen (after application of imaging algorithms) . In addition, such document describes an anatomical support for fitting the modified smartphone to the patient's forearm, with specific aperture for venipuncture practice. This patent differs from the invention described herein because it is not an external device and integrable with smartphones or tablets, while preserving its original functionalities. Moreover, the bases of support of the devices are frontally different, as well as the technologies developed to make the invention viable.

OBJETIVOS DA INVENÇÃO O presente invento tem por objetivo auxiliar profissionais da área da saúde em atividades que envolvam a visualização de estruturas venosas subcutâneas em tempo real, porém, através de tecnologia eficiente e com custo acessível. Assim, a estratégia deste invento é integrar um dispositivo de amostragem externo com o poder computacional de smartphones e tablets convencionais, o que otimiza no custo final da solução, já que não se trata de um aparelho dependente de uma tecnologia fechada (como o smartphone de uma marca em particular). Além disso, a própria construção de um dispositivo de amostragem específico para essa tarefa, diminui requisitos mínimos de processamento do dispositivo móvel, fazendo com que, mesmo modelos de baixo custo, possam ser integrados ao invento aqui apresentado. Com relação à eficiência, o dispositivo de amostragem deste invento foi desenvolvido para obter imagens de comprimentos de onda infravermelhos curtos, de acordo com sistema de iluminação próprio, em faixas que favorecem a visualização de veias subcutâneas, na própria tela do dispositivo móvel integrado. Finalmente, todas as funcionalidades dos dispositivos móveis são preservadas, não sendo afetadas ou danificadas por qualquer processo vinculado ao invento descrito neste documento.OBJECTS OF THE INVENTION The present invention aims at assisting healthcare professionals in activities involving the visualization of subcutaneous venous structures in real time, however, through efficient and affordable technology. Thus, the strategy of this invention is to integrate an external sampling device with the computational power of conventional smartphones and tablets, which optimizes the final cost of the solution, since it is not a device dependent on closed technology (such as the smartphone of particular brand). Furthermore, the construction of a specific sampling device for that task itself decreases minimum processing requirements of the mobile device, so that even low-cost models can be integrated with the invention presented herein. Regarding efficiency, the sampling device of this invention has been developed for obtaining short infrared wavelength images according to the own lighting system in bands favoring the visualization of subcutaneous veins on the screen of the integrated mobile device. Finally, all the functionalities of the mobile devices are preserved, unaffected or damaged by any process attached to the invention described herein.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO O visualizador de veias, definido por esta invenção, é um sistema composto por um dispositivo de amostragem de estruturas venosas subcutâneas sob iluminação por infravermelhos curtos, que deve ser conectado a um smartphone ou tablet para alimentação de energia e processamento de imagens em tempo real, cujo resultado é mostrado na própria tela do dispositivo móvel. O sistema de iluminação do dispositivo emite dois comprimentos de onda (760nm e 850nm), de acordo com a escolha do usuário feita através de chave seletora. A intensidade da iluminação é controlada por um potenciômetro acoplado. Um sensor óptico monocromático para infravermelhos curtos produz amostragens das veias subcutâneas, as quais requerem processamento específico por algoritmos implementados na forma de um aplicativo para dispositivo móvel. Tal aplicativo possui também, os algoritmos de comunicação entre o dispositivo móvel e o dispositivo externo de amostragem.SUMMARY OF THE INVENTION The vein viewer, defined by this invention, is a system composed of a subcutaneous venous structure sampling device under short infrared illumination, which must be connected to a smartphone or tablet for energy supply and image processing in real time, the result of which is shown on the screen of the mobile device itself. The device's illumination system emits two wavelengths (760nm and 850nm), according to the user's choice made by selector switch. The intensity of the illumination is controlled by a potentiometer coupled. A monochromatic optical sensor for short infrared produces subcutaneous vein sampling, which requires specific processing by algorithms implemented in the form of a mobile device application. Such an application also has the communication algorithms between the mobile device and the external sampling device.

Em termos funcionais, o visualizador de veias possui uma base regulável para encaixe em dispositivos móveis com diferentes tamanhos, a qual permite a amostragem de veias em posição paralela ou perpendicular à tela do dispositivo móvel. Além disso, uma haste flexível pode ser conectada à base regulável para liberar as mãos de um usuário durante procedimentos de inspeção ou punções venosas.In functional terms, the vein viewer has an adjustable base for fitting into mobile devices of different sizes, which allows the sampling of veins parallel or perpendicular to the screen of the mobile device. In addition, a flexible rod can be attached to the adjustable base to release a user's hands during inspection procedures or venipuncture.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS A presente invenção será detalhada com base nas seguintes figuras: Figura 1: Base regulável (2) para fixação do dispositivo de amostragem ao dispositivo móvel (smartphone ou tablet). A base possui duas garras de fixação lateral (1) com sistema de pressão por mola, além de um engate (3) para haste de suporte (será detalhada na figura 5).SUMMARY OF THE DRAWINGS The present invention will be detailed on the basis of the following figures: Figure 1: Adjustable base (2) for attaching the sampling device to the mobile device (smartphone or tablet). The base has two lateral clamping jaws (1) with spring pressure system, as well as a clamp (3) for support rod (will be detailed in figure 5).

Figura 2: Visão superior do dispositivo externo de amostragem de veias. Tal dispositivo conta com sistema de iluminação comporto por três LEDs de 760nm (1) e três LEDs de 850nm (2) acionados por chave seletora (3) e com intensidade controlada por potenciômetro (5). Além disso, conta também com um sensor óptico (4) para amostragem de comprimentos de onda infravermelhos curtos.Figure 2: Top view of the external vein sampling device. This device has a lighting system with three LEDs of 760nm (1) and three LEDs of 850nm (2) activated by selector switch (3) and with intensity controlled by potentiometer (5). In addition, it also has an optical sensor (4) for sampling short wavelengths.

Figura 3: Dispositivo externo de amostragem de veias (2) integrado à dispositivo móvel convencional (3) através de cabo USB (Universal Serial Bus - Barramento Serial Universal) (1), em posição paralela à base regulável.Figure 3: External vein sampling device (2) integrated into the conventional mobile device (3) via a Universal Serial Bus (USB) cable (1), parallel to the adjustable base.

Figura 4: Dispositivo externo de amostragem de veias (2) integrado ao dispositivo móvel (2) em posição perpendicular à base regulável (em até 90 graus).Figure 4: External vein sampling device (2) integrated into the mobile device (2) perpendicular to the adjustable base (up to 90 degrees).

Figura 5: Dispositivo externo de amostragem integrado à dispositivo móvel convencional (2) e haste flexível (1) de suporte para sustentação do sistema.Figure 5: External sampling device integrated with the conventional mobile device (2) and flexible support rod (1) for supporting the system.

Figura 6: Dispositivo de amostragem (1) conectado à haste flexível (1). A haste possui uma presilha de pressão (3) para fixação em bases arbitrárias, como mesas ou grades.Figure 6: Sampling device (1) connected to the flexible rod (1). The rod has a pressure tab (3) for attachment to arbitrary bases, such as tables or grids.

Figura 7: Visão frontal de dispositivo móvel convencional (1) integrado, integrado ao dispositivo de amostragem (3) através de cabo USB (2). A visualização das veias é disponibilizada na tela (4) do smartphone ou tablet.Figure 7: Front view of an integrated conventional mobile device (1) integrated with the sampling device (3) via USB cable (2). Vein viewing is available on the screen (4) of your smartphone or tablet.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a um sistema visualizador de veias integrável a dispositivos móveis convencionais, para auxílio em atividades nas quais a inspeção e identificação de veias subcutâneas sejam necessárias, como a punção venosa e outras ações terapêuticas e de saúde.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a vein viewer system integrable with conventional mobile devices to aid in activities in which inspection and identification of subcutaneous veins are necessary, such as venipuncture and other therapeutic and health actions.

Tal invenção e composta por uma combinação única para processos de amostragem, processamento, visualização e organização de componentes: -Uma base com fixadores por pressão (Figura 1 - item 1) permite acoplar o invento a dispositivos móveis convencionais, mediante regulagem da dimensão de tal base (Figura 1 - item 2). Alem disso, um encaixe específico (Figura 1 - item 3) na estrutura permite a conexão de uma haste flexível para sustentação do aparelho. - Um dispositivo de amostragem externo (Figura 2) e definido por um sistema de iluminação próprio formado por dois conjuntos de três LEDs infravermelhos, um de 760nm (Figura 2 - item 1) e outro de 850nm (Figura 2 - item 2). Uma chave seletora (Figura 2 - item 3) configura o conjunto de LEDs ativo, cuja intensidade e controlada por um potenciômetro (Figura 2 -item 5). No centro do dispositivo, encontra-se um sistema óptico composto por um sensor monocromático sensível aos infravermelhos curtos, neste caso, entre 760nm e 850nm, alem de um sistema de lentes delgadas. - Fixado à base regulável, o dispositivo de amostragem (Figura 3 -item 1) e acoplado à parte traseira de dispositivos móveis convencionais (Figura 3 - item 2), conectados atraves de um cabo USB (Figura 3 - item 3) de acordo com o padrão OTG (On-The-Go). A posição inicial do dispositivo de amostragem fica na traseira do smartphone ou tablet, paralelo à sua tela. Entretanto, a base regulável descrita anteriormente permite a inclinação do dispositivo de amostragem em 90 graus, ficando em posição perpendicular à tela de visualização (Figura 4). - A estrutura do invento aqui descrito conta com uma haste flexível (Figura 5 - item 1) que poder ser conectada diretamente à base regulável do dispositivo de amostragem (Figura 6 - item 1), enquanto sua outra extremidade possui uma presilha (Figura 6 - item 3) para fixação em objetos como mesas, por exemplo. - Um aplicativo especificamente desenvolvido para este invento, com algoritmos de processamento de imagem e comunicação via USB, processa os dados obtidos pelo dispositivo de amostragem, e mostra imagens das veias subcutâneas na tela do smartphone ou tablet em tempo real (Figura 7).Such an invention is comprised of a unique combination for sampling, processing, viewing and organization of components: - A base with pressure fasteners (Figure 1 - item 1) enables the invention to be coupled to conventional mobile devices by regulating the size of such base (Figure 1 - item 2). In addition, a specific fitting (Figure 1 - item 3) in the structure allows the connection of a flexible rod to support the apparatus. - An external sampling device (Figure 2) and defined by its own lighting system consisting of two sets of three infrared LEDs, one of 760nm (Figure 2 - item 1) and another of 850nm (Figure 2 - item 2). A selector switch (Figure 2 - item 3) configures the set of active LEDs whose intensity is controlled by a potentiometer (Figure 2 - item 5). In the center of the device is an optical system composed of a monochromatic sensor sensitive to short infrared, in this case between 760nm and 850nm, in addition to a thin lens system. - Fixed to the adjustable base, the sampling device (Figure 3 - item 1) and attached to the back of conventional mobile devices (Figure 3 - item 2), connected through a USB cable (Figure 3 - item 3) according to the OTG (On-The-Go) standard. The initial position of the sampling device is on the back of your smartphone or tablet, parallel to your screen. However, the adjustable base described above allows the tilting of the sampling device by 90 degrees, standing perpendicular to the viewing screen (Figure 4). The structure of the invention described herein has a flexible rod (Figure 5 - item 1) that can be connected directly to the adjustable base of the sampling device (Figure 6 - item 1), while its other end has a tab (Figure 6 - item 3) for attachment to objects such as tables, for example. An application specifically developed for this invention, using image processing algorithms and USB communication, processes the data obtained by the sampling device, and shows images of the subcutaneous veins on the screen of the smartphone or tablet in real time (Figure 7).

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Visualization system of subcutaneous veins to aid in activities that do not exclusively involve the inspection of vascular structures in real time CHARACTERIZED BY a device of sampling of optical properties of veins (Figure 2) integrable to conventional mobile devices, henceforth defined as smartphones or tablets.

Device according to claim 1, CHARACTERIZED BY using power supply from the conventional mobile device to which it is integrated (Figure 3).

Device according to claim 1, CHARACTERIZED BY using an image display system from the conventional mobile device to which it is integrated (Figure 7).

Device according to claim 1, CHARACTERIZED as being integrable to mobile devices via cable connection of the Universal Serial Bus (USB) type, for passing data and energy (Figure 3 - item 1).

Device according to claim 1, CHARACTERIZED BY at least one monochromatic photosensitive sensor (Figure 2 - item 4) for sampling optical signals exclusively in the intersection range between the so-called therapeutic window and the infrared wavelength range short, ie wavelengths between 760nm and 850nm.

A device according to claim 1, characterized by a lighting system defined by two sets of Light Emitting Diodes (LED), where one of the sets (Figure 2 - item 1) acts at wavelengths of 760nm (highlighting veins with the highest presence of deoxygenated blood), while the other (Figure 2- item 2) acts at wavelengths of 850nm (highlighting veins with greater presence of oxygenated blood).

A device according to claim 1, characterized by a lighting system defined by two sets of Light Emitting Diodes (LED), where the drive of each set is alternately controlled by selector switch (Figure 2 - item 3) attached to the body of the sampling device.

A device according to claim 1, characterized by a lighting system defined by two sets of light emitting diodes (LED), where the luminous intensity is controlled by a potentiometer (Figure 2- item 5) fixed to the body of the device sampling.

A device according to claim 1, CHARACTERIZED by adjustable size base (Figure 1 - item 2) and pressure fitting (Figure 1 - item 1) for attachment of the sampling device to the body of the mobile device.

Device according to claims 1 and 11, CHARACTERIZED by foldable base (Figure 4 - item 1) for positioning the sampling device perpendicular to the body of the mobile device.

Device according to Claims 1 and 11, CHARACTERIZED by pressure fitting (Figure 1 - item 3) for flexible and removable rod (Figure 5 - item 1) for supporting and accommodating the mobile device.

Device according to claim 1, CHARACTERIZED BY flexible and removable rod (Figure 5 - item 1) for supporting and accommodating the mobile device.

Device according to claim 1, CHARACTERIZED BY the mobile device system responsible for performing communication between the operating system of such device and the sampling device connected via the USB cable.

Device according to claims 1, 5, 7 and 15, CHARACTERIZED BY a mobile device system for real-time highlighting subcutaneous veins in images shown on the screen (Figure 7 - item 1) of the conventional mobile device itself which is integrated.

A device according to claims 1, 8 and 9, CHARACTERIZED BY AUTOMATICALLY activating the set of Active Light Emitting Diodes (LED), as defined by the selector switch (Figure 2 - item 3).