CN104856649B - 一种通过红外成像和压力变化来识别和穿刺血管的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通过红外成像和压力变化来识别和穿刺血管的方法及装置，它是利用红外成像原理和穿刺不同阶段压力变化原理指导机器人自动完成穿刺过程。它首先利用红外成像技术对人或者动物体表面的血管进行定位，自动筛选可以穿刺的血管。然后机器人自动夹取采血针，对准目标血管进行穿刺，同时抽气泵开始抽气。当采血针刺入皮肤后，针头被堵住，采血管内的负压上升，到达一定负压值后暂停抽气；当采血针继续穿刺到血管后，采血管内的负压下降，机器人停止穿刺，抽气泵继续抽气，直到血液达到所需量后停止。机器人拔出采血针，抽血过程完成。全自动无人穿刺采血系统的应用，满足医院的实际需求，可产生较大的社会效益与经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及智能医疗器械领域，特别是涉及一种利用利用成熟简单的红外成像原理和真空压力变化实现对人体或者动物体血管进行识别和穿刺的数字化方法及装置。
背景技术
人体或者动物的血管均位于皮下组织或者身体组织内部，在人或者动物患病以后，往往需要对静脉、动脉或者组织进行穿刺，主要目的一方面就是为了获取血液组织样本进行各种各样的化验分析，以获取患者的各种生化、免疫、病理等指标，指导医生做出正确判断；另一方面可以通过穿刺建立的静脉通道对患者进行输液。
现有的做法主要是依靠护士多年的经验和手感，进行人工穿刺，经常出现扎不准的情况，特别是在肥胖患者人群不断增多，加之婴幼儿和ICU病房患者对医护人员扎针穿刺技术要求高的情况下，给患者造成了很大痛苦，也增加了医患纠纷的概率。
市场上现有的红外血管显像仪主要利用了血管中血红蛋白对近红外光的吸收率与其他组织不同的原理，通过对数字影像的一系列处理，将皮下血管原位投影显示在皮肤表面，使医生能够清晰的识别患者皮下2-10mm的细微血管。这种识别技术还是靠人来看，只能提供平面而不是立体的位置信息，主要是给护士一个直观的参考，也确实能够提高穿刺的准确率。但是，这种方式不能够应用于全自动无人穿刺采血设备，不能和其他设备连用，形成自动化无人成套解决方案。
市场上也有借用彩色多普勒超声技术进行血管识别的，彩色多普勒超声一般是用自相关技术进行多普勒信号处理，把自相关技术获得的血流信号经彩色编码后实时地叠加在二维图像上，即形成彩色多普勒超声血流图像。但是都是模拟影像，没有数字化数据输出。彩色超声多普勒血管显像的主要目的是为了可以无创、实时地提供病变区域的血流信号信息，而不是血管定位。另外，超声技术造价过于高昂。
最接近本发明的是白杰“一种超声辅助采血寻找血管方法及设备”(申请号：201310033848.X)。它还是一种显示血管的辅助手段，不能提供一段血管的空间定位数据。
为了解决目前现有血管识别和定位技术瓶颈，本发明提出了一种通过在穿刺过程中，通过红外成像和压力变化来识别和穿刺血管的办法，确定人体或者动物血管的位置信息，形成数字化的空间定位数据。全自动无人穿刺采血系统的应用，能满足医院的实际需求，填补相关技术空白，又可产生较大的社会效益与经济效益。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，实现机器人全自动无人采样等功能，给自动手术机器人系统提供精确的血管或者组织的数字化定位数据，本发明提供了一种血管的识别定位方法，可以获得准确的血管位置相关数据信息，方便其他设备调用，推动高端医疗器械技术向前发展。
本发明所解决的技术问题所采用的技术方案是，首先利用红外成像技术对人或者动物体表面的血管进行平面数字化定位，自动筛选可以穿刺的目标血管。然后由计算机指挥机器人自动夹取采血针，对准目标血管进行穿刺，同时抽气泵开始抽气。当采血针刺入皮肤后，针头被堵住，采血管内的负压急剧上升；当采血针继续穿刺到血管后，采血管内的负压下降。机器人停止穿刺，抽气泵继续抽气，直到血液达到所需体积后停止。机器人拔出采血针，抽血过程完成。
一种通过红外成像和压力变化来识别和穿刺血管的方法及装置，采用现代传感和计算机技术，其特征在于利用成熟简单的红外成像原理和穿刺不同阶段压力变化原理就可以指导机器人自动完成人或者动物血管的穿刺过程。其特征在于采用压力传感器指导穿刺过程。利用穿刺过程中管路里面压力变化与穿刺针头所处位置变化一一对应的原理来定义穿刺位置。其特征在于利用红外摄像头对手臂或者动物体表进行拍照，然后通过计算机图像分析得到目标血管的平面位置数据。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：可以实时而精确地对人体或者动物的某一血管进行定位穿刺，利用成熟简单的红外成像原理和穿刺不同阶段压力变化原理就可以指导机器人自动完成穿刺过程。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明，本发明采用红外摄像头、压力传感器和抽气泵的组合，联合自动无人穿刺机器人，在计算机的统一调度下，可以自动完成对血管的定位和穿刺过程。
附图说明
图1是一种通过红外成像和压力变化来识别和穿刺血管的方法及装置。
图1中：
1、采血针 2、试管
3、抽气泵 4、压力传感器
5、抽血管 6、抽气管
7、三通 8、红外摄像头
9、手臂 10、采血针驱动电机
参考附图描述本发明的实施方式，下面结合图1对本发明进行具体说明。
一位被采血者手臂(9)固定后，首先红外摄像头(8)对手臂(9)进行照相，获取手臂局部血管的平面影像，计算机进行数据分析后，挑选出目标血管。机器人夹取采血针(1)，根据红外摄像头获得的数据，将采血针(1) 对准目标血管；然后开启抽气泵(3)抽气，压力传感器(4)开始监测抽气管(6)中的压力变化，同时采血针驱动电机(10)驱动采血针(1)开始对目标血管进行穿刺。当采血针(1)刺入皮肤后，针头被堵住，抽气管(6) 内的负压急剧上升，当负压上升到一定程度后，抽气泵(3)暂停抽气；当采血针(1)继续穿刺到血管后，血液顺着抽血管(5)流到试管(2)内，抽气管(6)内的负压下降。机器人停止穿刺，抽气泵(3)重新开启并继续抽气，直到血液在试管(2)内达到所需体积后停止。机器人拔出采血针(1)，抽血过程完成。
以上所述，仅是发明的较佳实施方式，并非对本发明做任何限制，凡是根据本发明实质对以上实施方式所作的任何修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种通过红外成像和压力变化来识别和穿刺血管的装置，其特征在于，包括红外摄像头、计算机、压力传感器、采血针、抽血管、试管、采血针驱动电机、抽气管和抽气泵；
所述红外摄像头，用于对待采血部位进行照相，获取所述待采血部位的局部血管图像，并将所述局部血管图像发送至所述计算机；
所述计算机，用于根据所述局部血管图像进行数据分析，确定目标血管；
采血针驱动电机，用于驱动所述采血针对所述目标血管进行穿刺；
所述压力传感器，用于检测所述抽气管内的压力变化；
所述抽气泵，用于对所述抽气管进行抽气，当负压上升到一定程度后，暂停抽气。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，采用压力传感器指导穿刺过程，利用穿刺过程中管路里面压力变化与穿刺针头所处位置变化一一对应的原理来定义穿刺位置。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，利用红外摄像头对人体表皮，包括手臂、手背、腿或者头部，或者动物体表进行拍照，然后通过计算机图像分析得到目标血管的平面位置数据。
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