CN104706325A - 一种静脉观察装置及降低静脉观察装置功耗的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种静脉观察装置，包括有主机和静脉观察台，主机包括有发光组件和控制电路，发光组件包括有发光管和聚光装置,发光管发出照射光束，采用照射光束穿透手掌形成静脉痕迹来进行静脉观察定位和静脉穿刺，其特征在于：在观察阶段，将发光管切换在闪烁发光方式进行工作；在穿刺阶段，将发光管切换在连续发光方式进行工作，其中，闪烁发生电路输出闪烁脉冲来控制发光管以闪烁发光方式进行工作，闪烁切换开关来控制发光管在闪烁发光方式与连续发光方式之间进行切换。本发明以更低的发光管功耗来实现静脉观察，具有降低耗电，减少发热，延长发光管寿命的积极意义，并减少对医务人员眼睛伤害。

Description

一种静脉观察装置及降低静脉观察装置功耗的方法

本申请是申请日为2013年4月2日、申请号为201310112709.6、发明名称为“一种降低静脉观察装置功耗的方法”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种医疗装置的节电技术，具体为一种用于降低静脉穿刺时辅助装置功耗的方法。

背景技术

静脉穿刺辅助观察装置(简称静脉观察装置)是近年出现的医疗新产品，包括主机和主机上面用于放置手掌进行静脉观察的静脉观察台，主机里面包括有发光组件和控制电路，发光组件包括有发光管和聚光装置。工作时发光管作为光源发出红光，通过聚光成照射光束照射到手掌掌心，红光从手掌透过，由于红光较容易透过手掌的肌肉组织而照射到手背上，而手掌静脉所流动的暗红色静脉血对红光具有很强的吸收作用，使红光难以穿透静脉，所以在手掌背上便显示为在较亮的红光背景下呈现亮度较暗的静脉痕迹，便于医务人员观察和定位静脉，准确实现静脉穿刺，多应用在幼儿静脉穿刺场合。

按照现有技术的观点，由于手掌的生理结构较厚，为了保证发光管的红光能够穿透手掌肌肉，实现对静脉的识别，则需要发光管具有很高的发光亮度，使发光组件照射到手掌心的光通量足够大。现有产品的发光管工作功率往往达到20伏安左右，但这么大的工作功率导致发光管耗电大，发热严重，工作寿命低等缺点，而且由于发光管发光亮度很大，在工作中泄漏的红光会对医务人员的眼睛造成伤害。这是一个矛盾，目前解决该矛盾的技术方向一个是采用发光效率更高的发光管，以较小工作功率取得足够的发光亮度，而更先进的技术是采用更灵敏的CCD摄像头代替眼睛，采集手掌背透射的光，再在显示屏上显示出影像，这虽然可有效降低发光管亮度，但技术复杂，成本高，而且需要通过一边的显示屏来显示，在观察和定位静脉的同时要进行静脉穿刺时，由于操作点(手掌背)与显示屏不在同一位置，操作起来便显得非常不直观。

发明内容

本发明的目的便是公开这样一种能够降低静脉观察装置的发光管工作功耗的方法。

经过对静脉观察装置的实际使用过程进行分析，即使采用静脉观察装置，对手掌静脉的观察和定位也无法一下子就完成：从刚开始在整个手掌背中观察到多条静脉痕迹，到医务人员分析并选择其中一条最合适的静脉，再对该静脉进行准确定位，到最好进行静脉穿刺，这需要一个较长的过程。特别是在面向幼儿使用时，幼儿常会因恐惧而挣扎，手掌乱动，这一过程时间会更久。而现有的静脉观察装置在这一过程中，强烈的红光一直在照射，既造成发光管耗电大，发热严重，影响寿命，也会对医务人员的眼睛造成更大伤害。申请人对此做了一些试验，在前期对静脉的观察寻找的过程中，让红光以闪烁方式进行发光，发现红光的闪烁周期在一定范围内时，并不影响对手掌静脉的观察和寻找，甚至在红光亮度较低时，闪烁还使人更容易注意到观察对象的细微差别。

本发明的静脉观察装置的结构跟现有技术一样，包括有主机和静脉观察台，主机包括有发光组件和控制电路，发光组件包括有发光管和聚光装置。但本发明对静脉观察装置的工作方式进行改进，它包括采用发光管发出照射光束，采用照射光束穿透手掌形成静脉痕迹来进行静脉观察定位和静脉穿刺，其改进方法为：将静脉观察装置的整个工作过程分成两个阶段：在前期对静脉进行观察定位的观察阶段，和后期对静脉进行穿刺的穿刺阶段；在观察阶段，将发光管切换在闪烁发光方式进行工作；在穿刺阶段，将发光管切换在连续发光方式进行工作。根据静脉穿刺装置的工作原理，照射光束一般为红光。

具体实现上述改进的方法，本发明通过一个闪烁发生电路输出闪烁脉冲来控制发光管以闪烁发光方式进行工作，通过一个闪烁切换开关来控制发光管在闪烁发光方式与连续发光方式之间进行切换。

闪烁发生电路输出的控制发光管闪烁发光的闪烁脉冲，最好是方波脉冲，其占空比，也即发光管闪烁发光时的占空比，(发光周期占整个脉冲周期的比)，决定本发明节电的效果。为了达到节电一半以上，可将占空比定为小于0.5，即发光时的脉冲周期小于不发光时的周期，但发光周期过小时便难以进行观察，合适的，可定在0.2到0.4之间。而整个闪烁发光的闪烁周期，过长则闪烁过慢会影响工作效率，过短则闪烁过于急促容易使眼睛疲劳，根据实际使用在0.3秒至1.5秒之间比较合适，尤其在0.5秒至1秒之间最合适。

本发明的静脉观察装置的使用，在刚开始把手掌放置在观察台上、启动发光管工作发出红光时，通过闪烁切换开关将发光管切换在闪烁发光方式，使发光管以肉眼可见的闪烁发光(也即间隔发光)的工作方式发光，比如在1秒的周期里面发出0.25秒宽度的红光，(即占空比为0.25)，这种闪烁发光足以让医务人员从整个手掌背中观察到多条静脉痕迹，再选择确定其中一条最合适的静脉，并对该静脉进行定位。而在最后需要进行静脉穿刺时，如果发光管闪烁发光则会对穿刺工作造成影响，所以闪烁切换开关将发光管切换在连续发光状态，使发光管连续稳定发光，符合医务人员的使用习惯，让医务人员在清晰稳定的背景下进行静脉穿刺。显然，在开始启动观察装置至进行穿刺前这一阶段中，由于发光管一直以闪烁发光方式进行间隔工作，所以能够降低发光管功耗，减少发热，简化发光管散热装置，并延长发光管工作寿命。

现有的静脉观察装置，一般还带有调光功能，由调光电路对发光管的亮度进行调节。这种调光功能一般采用脉宽调制(即PWM)的方式，这实际上也是一种占空比可调的脉冲工作方式。但这种调光功能的脉冲工作方式跟本发明的闪烁发光方式是截然相反的，调光功能需要避免出现肉眼可感知的闪烁，所以都将脉冲频率定得很高，一般在几百、几千赫兹甚至几万赫兹以上，即发光周期在0.00几秒以下，眼睛所看到的是一种平均值的连续发光。而本发明的闪烁发光是特意让发光管以肉眼可见的闪烁发光(也即间隔发光)的方式工作，让发光管在发光间隔停止工作，以降低功耗和发热。

另外，申请人还发现发光管闪烁发光时眼睛对观察目标的细微差异具有更高的识别灵敏度，(这一点跟常规理解相反，可能是由于闪烁使观察对象的影像时暗时亮，在暗时眼睛为了看清观察对象而无意识地增大瞳孔，而后在观察对象又突然变亮时瞳孔还来不及缩小所导致的)，也即闪烁发光时即使发光管亮度比连续发光时降低一些，也同样能够有效观察识别到静脉。所以，作为进一步改进，当闪烁切换开关启动闪烁发生电路工作，发光管被切换至闪烁发光方式时，同时调低发光管的发光亮度。(大约可以调低20％—30％的亮度)。该改进使刚开始发光管在闪烁发光状态时，以较低亮度发光，进一步降低功耗，而在连续发光状态时，恢复正常的较高亮度，使医务人员能够在更稳定和更清晰的背景下进行静脉穿刺。

本发明将静脉观察装置的工作过程分为两个阶段，在观察寻找和定位静脉的阶段使发光管切换在闪烁发光状态，以更低的发光管功耗来实现静脉观察，具有降低耗电，减少发热，延长发光管寿命的积极意义，并减少对医务人员眼睛伤害。而在进行静脉穿刺的阶段，将发光管切换在连续发光状态，使医务人员在稳定清晰的光照下进行静脉穿刺，更符合使用习惯，不影响穿刺工作。

附图说明 图1是静脉穿刺辅助观察装置的结构示意图。

图2是实现本发明的方法的发光管相关控制电路的电路方框图。

图3是实现本发明的方法的一种闪烁发生电路的电路原理图。

具体实施方式 下面根据附图，对本发明进行说明。

图1是现有静脉穿刺辅助观察装置的结构示意图。它包括静脉观察装置的主机1和主机1上面用于放置手掌进行静脉观察的静脉观察台2，主机1内部设置有控制电路3和电源4。控制电路3包括有用于对发光管进行亮度调节的PWM调光电路和驱动电路；控制电路3与控制面板配合工作，以控制本装置的工作及对发光管的亮度进行调节。主机1内部设置有由发光管和聚光装置组成的发光组件5，能够向上面的观察台2发出高亮度的红光。观察台2上有透明的透光板6(有些产品的透光板呈向上凸出的半圆型)和可分离的挡光板7，挡光板7中间开有大小与手掌心相当的透光孔8，使红光只能从透光孔8射出，其他位置都被挡光板遮挡。观察台2上一般还设置有用于识别手掌是否放在挡光板7上面的感应开关10，感应开关10控制发光组件的工作，当感应开关10没有感应到手掌放在挡光板7上面时，发光组件不会发光工作，避免没有手掌时红光外射。使用时，将需要静脉穿刺的手掌9向下压在观察台2的挡光板7上面，感应开关10识别到这一状态，启动电路使发光组件发出红光，红光通过透光板6和挡光板上的透光孔8照射在手掌的手心上，在手掌的手背上便能够清楚地显示出静脉位置，便于医务工作者观察和定位静脉，准确的实现静脉穿刺，方便工作并减少患儿的痛苦。

图2是实现本发明的发光管相关控制电路的电路方框图。其中调光电路、驱动电路和发光管属于现有技术，用于使安装在发光组件里面的红光发光管发出亮度可调的高亮度红光。而闪烁发生电路、闪烁切换开关K是本发明新增加的电路和部件。这些电路的一个具体实施电路如图3。IC1即时基电路555等组成方波振荡电路作为闪烁发生电路，其输出的方波脉冲的高电平周期和低电平周期由电容C、电阻R1和R2决定。根据555时基电路的工作原理可知，当555处于充电时，充电周期T1＝0.693(R1+R2)C＝0.693CR1+0.693CR2，这时第3脚输出为高电平，通过驱动电路使发光管不发光(反相控制)，即充电周期为不发光周期T1。当555处于放电时，其放电周期T2＝0.693CR2，这时第3脚输出为低电平，通过驱动电路使发光管发光，即放电周期T2为发光周期。由于R1不为零，所以T2总是小于T1，也即发光周期总是小于不发光周期，所以发光周期对整个脉冲周期的占空比小于0.5，实现节电在50％以上。一种具体的方案，通过选取电容C和电阻R1和R2的值，(比如C取1微法，R1取600K，R2取300K)，将放电周期也即发光周期T2设为大约0.2秒，充电周期也即不发光周期T1约为0.6秒，则整个脉冲周期为0.8秒，发光周期的占空比为0.25，在闪烁发光状态，发光管节电约75％，是比较理想的方案。

闪烁切换开关K用于控制发光管在闪烁发光方式与连续发光方式之间进行切换。如图3所示，当闪烁切换开关K闭合时，闪烁发生电路通电工作，其输出闪烁脉冲信号通过驱动电路控制发光管以闪烁发光方式进行工作。当闪烁切换开关K断开时，闪烁发生电路断开电源停止工作，没有输出闪烁脉冲信号，所以发光管以连续发光方式工作。

闪烁发生电路所需的驱动电路可以利用原有调光电路的驱动电路，即两者共用一个驱动电路，如图2和图3所示。也可以自行带一个独立的驱动电路，与调光电路的驱动电路共同来驱动发光管工作，当然这会增加电路成本。

作为进一步改进，闪烁切换开关K同时连接并控制调光电路的工作，使调光电路与闪烁切换开关联动，当闪烁切换开关启动闪烁发生电路，发光管被切换在闪烁发光方式工作时，同时通过调光电路调低发光管的亮度，(大约可以调低20％—30％的亮度)，进一步降低功耗；而当K断开闪烁发生电路，发光管处于连续发光状态时，同时失去对调光电路的控制，发光管恢复正常的较高亮度，使医务人员能够在更稳定和更清晰的背景下进行静脉穿刺。

闪烁切换开关K可以设置在主机控制面板上，根据需要通过人工手动操作来切换闪烁发光与连续发光方式。作为改进，闪烁切换开关K安装在静脉观察台2下面，并受所要进行静脉观察的手掌压力的控制。比如，闪烁切换开关K采用常闭的压力开关或行程开关，安装在静脉观察台2下面，即图1的部件11，通过联动机构伸出到观察台2的表面，可接受挡光板7的压迫。当手掌9带着挡光板7放置在观察台2上面、而没有用力往下压时，这时挡光板7的压力不够，闪烁开关K闭合，发光管为闪烁发光，供医务人员观察定位手掌背的静脉；当准确定位静脉、准备穿刺时，医务人员可将手掌9稍微用力往下压，则挡光板7向下压迫闪烁切换开关K的联动机构，断开K的接点，将发光管切换为连续发光的状态，不用人工操作闪烁切换开关，使用更方便。

另外，本发明的闪烁发生电路也可采用其他电路如数字电路或专用IC、甚至采用微处理器MCU来实现。这时的闪烁发生电路可与调光电路结合在一起，用一片微处理器MCU或掩模专用IC来实现。这时虽然电路结构从表面看有了改变，但在IC里面，仍然包括有调光电路和闪烁发生电路的功能模块，跟本发明在实质上是一样的。

Claims (8)

1.一种静脉观察装置，其特征在于：包括主机和主机上面用于放置手掌进行静脉观察的静脉观察台，主机内部设置有由发光管和聚光装置组成的发光组件，能够向上面的观察台发出高亮度的红光，观察台上有透明的透光板和可分离的挡光板，挡光板中间开有大小与手掌心相当的透光孔，闪烁切换开关K用于控制发光管在闪烁发光方式与连续发光方式之间进行切换，闪烁切换开关K同时连接并控制调光电路的工作，使调光电路与闪烁切换开关联动，当闪烁切换开关启动闪烁发生电路，发光管被切换在闪烁发光方式工作时，同时通过调光电路调低发光管的亮度，而当K断开闪烁发生电路，发光管处于连续发光状态时，同时失去对调光电路的控制，发光管恢复正常的较高亮度。

2.根据权利要求1所述的静脉观察装置，其特征在于：当闪烁切换开关K闭合时，闪烁发生电路通电工作，其输出闪烁脉冲信号通过驱动电路控制发光管以闪烁发光方式进行工作，当闪烁切换开关K断开时，闪烁发生电路断开电源停止工作，没有输出闪烁脉冲信号，发光管以连续发光方式工作。

3.根据权利要求2所述的静脉观察装置，其特征在于：闪烁发生电路所需的驱动电路与调光电路的驱动电路共用一个驱动电路。

4.根据权利要求1或2所述的静脉观察装置，其特征在于：闪烁发生电路的时基电路555处于充电时，充电周期T1＝0.693(R1+R2)C＝0.693CR1+0.693CR2，这时第3脚输出为高电平，通过驱动电路使发光管不发光，当555处于放电时，其放电周期T2＝0.693CR2，这时第3脚输出为低电平，通过驱动电路使发光管发光，发光周期对整个脉冲周期的占空比小于0.5。

5.根据权利要求1或2所述的静脉观察装置，其特征在于：闪烁切换开关K设置在主机控制面板上，安装在静脉观察台下面，并受所要进行静脉观察的手掌压力的控制。

6.根据权利要求5所述的静脉观察装置，其特征在于：闪烁切换开关K采用常闭的压力开关或行程开关，当手掌带着挡光板放置在观察台上面、而没有用力往下压时，这时挡光板的压力不够，闪烁开关K闭合，发光管为闪烁发光，当准确定位静脉、准备穿刺时，手掌稍微用力往下压，则挡光板向下压迫闪烁切换开关K的联动机构，断开K的接点，将发光管切换为连续发光的状态。

7.根据权利要求6所述的静脉观察装置，其特征在于：主机内部设置有控制电路和电源，控制电路包括有用于对发光管进行亮度调节的PWM调光电路和驱动电路；控制电路与控制面板配合工作，以控制本装置的工作及对发光管的亮度进行调节。

8.一种降低静脉观察装置功耗的方法，使用权利要求1到7中之一的装置。