CN105125177A - 一种半透式静脉穿刺视觉引导眼镜 - Google Patents

Abstract

一种半透式静脉穿刺视觉引导眼镜，包括镜框和镜片，还包括红外摄像头、图像处理模块、投影模块、可见光激光器，其中，红外摄像头设置在镜框上，镜头朝前；投影模块设置在镜框上部，投影模块的出射光线朝下；所述镜片采用半透半反滤光镜片，半透半反滤光镜片与镜框相应固定，镜框竖直放置时，半透半反滤光镜片的上部向前与竖向的镜框面组成45度的V型夹角；投影模块的出射光线向下发射到半透半反滤光镜片上，投影模块的出射光线与半透半反滤光镜片呈45度夹角；红外摄像头的信号输出端连接图像处理模块的图像信号输入端，图像处理模块的信号输出端连接投影模块的图像信号输入端；所述可见光激光器的发光部件朝前发射光线。

Description

一种半透式静脉穿刺视觉引导眼镜

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种半透式静脉穿刺视觉引导眼镜。

背景技术

静脉穿刺是护理工作中的一项基本技术操作，也是临床给药的主要方法之一。静脉穿刺的成功率至关重要，它不仅保证了治疗药物的及时有效应用，而且还减少了患者的痛苦。

临床上，由于各种原因，抢救患者时常常遇到周围静脉穿刺困难，以致因反复静脉穿刺失败而延误用药、输血以及补液的有利时机，直接威胁到患者的生命安全。

目前穿刺操作主要依赖于医护人员的肉眼观察以及穿刺经验，对操作技巧、经验甚至心理素质都有较高的要求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种半透式静脉穿刺视觉引导眼镜，可以让佩戴者在观察到所采集的血管图像的同时，还可以同时同步观察实际的操作，另外，通过原位投影实时校准技术，将当前采集的血管图像与佩戴者看到的实际操作场景图像实时对应重合，做到血管图像和实际血管位置严格对准，提高穿刺精度和成功率，降低穿刺的难度，并且使用操作简单，携带方便。

一种半透式静脉穿刺视觉引导眼镜，包括镜框和镜片，其中：还包括红外摄像头、图像处理模块、投影模块、可见光激光器，其中，红外摄像头设置在镜框上，镜头朝前；投影模块设置在镜框上部，投影模块的出射光线朝下；所述镜片采用半透半反滤光镜片，半透半反滤光镜片与镜框相应固定，镜框竖直放置时，半透半反滤光镜片的上部向前与竖向的镜框面组成45度的V型夹角；投影模块的出射光线向下发射到半透半反滤光镜片上，投影模块的出射光线与半透半反滤光镜片呈45度夹角；红外摄像头的信号输出端连接图像处理模块的图像信号输入端，图像处理模块的信号输出端连接投影模块的图像信号输入端；所述可见光激光器的发光部件朝前发射光线。

所述的半透式静脉穿刺视觉引导眼镜，其中：所述半透半反滤光镜片的其中一条对角线的两端分别设置一可见光激光器。

所述的半透式静脉穿刺视觉引导眼镜，其中：所述半透半反滤光镜片的左下角、右上角各设置一可见光激光器。

所述的半透式静脉穿刺视觉引导眼镜，其中：所述半透半反滤光镜片的左上角、右下角各设置一可见光激光器。

所述的半透式静脉穿刺视觉引导眼镜，其中：还包括红外辅助光源，红外辅助光源的出射光线朝前发射。

所述的半透式静脉穿刺视觉引导眼镜，其中：还包括可充电电池装置，可充电电池装置的电源输出端连接所述红外摄像头、图像处理模块、投影模块、红外辅助光源的电源输入端。

所述的半透式静脉穿刺视觉引导眼镜，其中：还包括用于佩戴在头上的可调头圈，所述镜框的左右两侧端部连接在可调头圈上。

本发明实施例提供的半透式静脉穿刺视觉引导眼镜，采用半透半反滤光镜片和红外成像技术，使通过红外成像技术投影的血管图像和实际操作场景的光线同时入射佩戴者的人眼，可以让佩戴者在观察到经过处理的血管图像的同时，还可以透过半透半反镜片观察实际的操作，同时，采用可见光激光器实现原位投影实时校准，将红外成像投影的图像与佩戴者看到的实际操作场景图像实时对应重合，做到血管图像和实际血管位置严格对准，提高穿刺精度和成功率，降低穿刺的难度，并且使用操作简单，携带方便。

附图说明

图1为本发明所提供的半透式静脉穿刺视觉引导眼镜的结构原理和佩戴效果示意图；

图2为本发明所提供的半透式静脉穿刺视觉引导眼镜中红外成像技术的电路结构原理图；

图3为本发明所提供的半透式静脉穿刺视觉引导眼镜的一种双半透半反滤光镜片的实施例图；

图4为本发明所提供的半透式静脉穿刺视觉引导眼镜的一种单半透半反滤光镜片的实施例图；

图5为通过半透半反滤光镜片观察到的手背实际图像；

图6为经过本发明半透式静脉穿刺视觉引导眼镜的红外摄像头、图像处理模块、投影模块处理后的手背血管投影图像；

图7为佩戴本发明半透式静脉穿刺视觉引导眼镜观察到的手背实际图像与手背血管投影图像定位重合后的图像。

具体实施方式

本发明提供了一种半透式静脉穿刺视觉引导眼镜，包括镜框和镜片，还包括红外摄像头、图像处理模块、投影模块、可见光激光器，其中，红外摄像头设置在镜框上，镜头朝前；投影模块设置在镜框上部，投影模块的出射光线朝下；所述可见光激光器设置在镜框上，可见光激光器的发光部件朝前发射光线；所述镜片采用半透半反滤光镜片，半透半反滤光镜片与镜框相应固定，当镜框竖直放置时，半透半反滤光镜片的上部向前与竖向的镜框面组成45度的V型夹角；投影模块的出射光线向下发射到半透半反滤光镜片上，与半透半反滤光镜片呈45度夹角，红外摄像头的信号输出端连接图像处理模块的图像信号输入端，图像处理模块的信号输出端连接投影模块的图像信号输入端。

可在所述半透半反滤光镜片的其中一条对角线两端的镜框处分别设置一可见光激光器。如：可在所述半透半反滤光镜片的左下角、右上角的镜框处各设置一可见光激光器；另外，可在所述半透半反滤光镜片的左上角、右下角的镜框处各设置一可见光激光器。

本发明技术方案还包括红外辅助光源，红外辅助光源的出射光线朝前发射。

本发明技术方案还包括可充电电池装置，可充电电池装置的电源输出端连接所述红外摄像头、图像处理模块、投影模块、红外辅助光源的电源输入端。

另外，本发明技术方案的半透式静脉穿刺视觉引导眼镜相对较重，为了佩戴方便，防止所述眼镜在实际穿刺操作中移动，采用用于佩戴在头上的可调头圈，将所述眼镜镜框的两端部连接在可调头圈上，可将所述眼镜方便地固定在头面部。

图1所示为本发明所提供的半透式静脉穿刺视觉引导眼镜的结构原理和佩戴效果示意图，如图1所示，所述半透半反滤光镜片B的上部向前与竖向的镜框面C组成45度的V型夹角，投影模块A的出射光线向下发射到半透半反滤光镜片B上，投影模块A的出射光线与半透半反滤光镜片B呈45度夹角，实际操作场景的光线D透过所述半透半反滤光镜片B，入射佩戴者的眼睛。

所述的半透半反滤光镜片B是在普通光学玻璃镜片上镀半透半反膜，透光率50％，反射率50％，即可以透射一半的入射光能量，反射其余一半的光线；投影模块A的出射光线向下发射到半透半反滤光镜片B上后，半透半反滤光镜片B可反射投影模块A发射的图像到佩戴者的眼睛，同时，实际操作场景的光线D有一半可直线透过半透半反滤光镜片B入射到佩戴者的眼睛内，这样，佩戴者可同时观察到投影的血管图像和实际操作图像。

人体的皮肤组织分为表皮、真皮和皮下组织，静脉血管通常位于真皮层中。当使用肉眼不可见的红外光辐射照到人体组织上时，无色素沉着的皮肤对红外辐射的反射率是0.55-0.62，有色素沉着的皮肤对红外的反射率为0.42，而血管对红外辐射的反射率为0.14，因此当使用可对红外成像的CCD摄像头成像时，有血管的位置在采集的图像中显现为一条黑影。

本实施例中，本发明技术方案的红外摄像头采用CCD摄像头，如图2所示，CCD摄像头采集到人体皮肤组织中的血管图像后送到图像处理器，图像处理器通过图像增强和锐化算法去除干扰图像和杂波，即可得到黑白的血管图像，图像处理器将处理后的黑白血管图像送到投影模块，由投影模块将该黑白的血管图像投射到半透半反滤光镜片B上，即可反射到人的眼睛。

为了提高穿刺操作的精确度，本发明技术方案提出了一种原位投影实时校准方式，随着佩戴者的移动，实际操作的场景随着不停变化，而佩戴者看到的黑白的投影血管图像和实际操作场景图像实时重合，即，可实现将透过半透半反滤光镜片B入射人眼的实际场景图像与经过半透半反滤光镜片B反射的投影血管图像对应重合，具体技术如下所述：在所述半透半反滤光镜片的左下角、右上角的镜框处各设置一可见光激光器，两可见光激光器的发光部件均朝前发射光线；如对手背进行穿刺操作时，两可见光激光器分别在穿刺部位的左下角、右上角投下照射光斑，如图5所示，红外摄像头采集图像时，同时采集到实际穿刺操作场景中的两激光器光斑；如图6所示为经过图像处理器处理后由投影模块投影的手背血管图像，可见左下角和右上角的辅助定位激光光斑，佩戴者通过调节投影模块的放大倍率和焦距，以及佩戴者移动、调整位置，将投影的血管图像中的辅助定位激光光斑与佩戴者观察到的实际操作场景中的激光光斑对应重合，并且图像最清晰后，即完成了穿刺前的准备工作。佩戴者依靠视觉引导即可精确寻找到需要的血管，并可实时观察实际的操作情况，可进行高精度、高准确度的穿刺操作。

本发明技术方案在对应半透半反滤光镜片的对角线的两端镜框处各设置一个可见光激光器，由于激光器的光斑非常小，且激光的准直性很好(准直性好，是指经过一段距离之后投射的光斑依然没有发散，保持原光斑大小，所以用来做对准用，可以保证图像中采集到的光斑和实际投影的光斑大小基本一致，保证严格对准)，因此使用激光器来引导佩戴者调整眼镜的位置和图像放大倍率，使得所看到的实际操作场景的两个激光光斑与所看到的黑白投影血管图像中的两个激光光斑对应重合，即可保证投影图像在水平方向和垂直方向上以及投影图像的大小与佩戴者看到的实际操作场景画面严格一致，避免图像虚幻、重影现象的发生。

具体引导过程如下：佩戴者打开设备后，观察实际操作，找到激光器在穿刺操作部位的实际光斑，接着，通过肉眼观察，移动、调整眼镜的位置和投影模块的放大倍率，使得看到的投影图像上的辅助定位激光光斑与实际操作场景中的激光光斑完全对应重合，即可。

将两个激光器分别放置在相应半透半反滤光镜片的对角线的两端镜框处，比如选择一个右上、一个左下的两个位置，或者选择一个左上、一个右下的两位置，而不选择左上右上，或者左下右下的排列方式，是由于左上右上或者左下右下，只能保证使用的画面与实际操作在水平方向上得位置和大小保持一致，在垂直方向上无法保证，同理如果选择左上左下或者右上右下排列，只能保证垂直一致，无法保证水平一致，而采用对角线排列，只要肉眼观察到投影图像中的辅助定位激光光斑与实际操作场景中的激光光斑对应重合，即可保证水平和垂直方向完全一致。

日光中包含有红外辐射光谱，因此在日光比较强的环境下无需红外辅助光源即可获得人体皮肤的图像。当日光比较暗时，即需要红外辅助光源的照射，从而得到包含人体血管的皮肤图像。红外辅助光源设置在镜框上或者设置在镜框外均可。

本发明技术方案利用45°设置的半透半反镜片，使投影的黑白血管图像和实际穿刺操作场景的图像同时进入佩戴者的眼睛，同时利用激光光斑成像来将投影血管图像和实际操作场景图像进行辅助对准，实现原位成像。本发明可以让佩戴者在观察到经过处理的血管图像的同时，还可以透过半透半反镜片观察实际的操作，并且做到血管图像和实际操作血管位置严格对准，提高穿刺精度和成功率，降低穿刺的难度，并且使用操作简单，携带方便。

图3为本发明所提供的半透式静脉穿刺视觉引导眼镜的一种双半透半反滤光镜片的实施例图，是从外正向观察(从前往后看)该眼镜的示图，该眼镜的左、右两个镜片分别采用半透半反滤光镜片B、B’，在眼镜镜框C的上部左、右两侧分别设置红外摄像头4、4’，两红外摄像头4、4’的镜头均朝前，两个半透半反滤光镜片B、B’的上部镜框处分别设置投影模块A、A’，另外还包括两个图像处理器，左侧红外摄像头4的信号输出端连接第一图像处理器的信号输入端，第一图像处理器的信号输出端连接左侧投影模块A的信号输入端；右侧红外摄像头4’的信号输出端连接第二图像处理器的信号输入端，第二图像处理器的信号输出端连接右侧投影模块A’的信号输入端。此外，如果图像处理器的处理速度足够，可以只采用一个图像处理器，左侧红外摄像头4的信号输出端连接图像处理器的第一信号输入端，右侧红外摄像头4’的信号输出端连接图像处理器的第二信号输入端，图像处理器的第一信号输出端连接左侧投影模块A的信号输入端，图像处理器的第二信号输出端连接右侧投影模块A’的信号输入端。

另外，如图3所示，左侧半透半反滤光镜片B的左下角和右上角镜框处分别设置第一校准激光器6、第二校准激光器5，右侧半透半反滤光镜片B’的左上角和右下角镜框处分别设置第三校准激光器5’、第四校准激光器6’；第一校准激光器6、第二校准激光器5、第三校准激光器5’、第四校准激光器6’的发光部件均朝前发射激光光线。

图4为本发明所提供的半透式静脉穿刺视觉引导眼镜的一种单半透半反滤光镜片的实施例图，是从外正向观察(从前往后看)该眼镜的示图：左侧采用半透半反滤光镜片B(即佩戴者角度的该眼镜右镜片)，在左侧镜框的上部设置一红外摄像头4，该红外摄像头4的镜头朝前，所述半透半反滤光镜片B的上部镜框处设置一投影模块A，另外还包括一图像处理器，红外摄像头4的信号输出端连接图像处理器的信号输入端，图像处理器的信号输出端连接投影模块A的信号输入端；另外，所述半透半反滤光镜片B的左下角和右上角分别设置第一校准激光器6、第二校准激光器5，第五校准激光器6、第六校准激光器5的发光部件朝前发射激光光线。

以上所述，仅为本发明的优选具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种半透式静脉穿刺视觉引导眼镜，包括镜框和镜片，其特征在于：还包括红外摄像头、图像处理模块、投影模块、可见光激光器，其中，红外摄像头设置在镜框上，镜头朝前；投影模块设置在镜框上部，投影模块的出射光线朝下；所述镜片采用半透半反滤光镜片，半透半反滤光镜片与镜框相应固定，镜框竖直放置时，半透半反滤光镜片的上部向前与竖向的镜框面组成45度的V型夹角；投影模块的出射光线向下发射到半透半反滤光镜片上，投影模块的出射光线与半透半反滤光镜片呈45度夹角；红外摄像头的信号输出端连接图像处理模块的图像信号输入端，图像处理模块的信号输出端连接投影模块的图像信号输入端；所述可见光激光器的发光部件朝前发射光线。

2.如权利要求1所述的半透式静脉穿刺视觉引导眼镜，其特征在于：所述半透半反滤光镜片的其中一条对角线的两端分别设置一可见光激光器。

3.如权利要求2所述的半透式静脉穿刺视觉引导眼镜，其特征在于：所述半透半反滤光镜片的左下角、右上角各设置一可见光激光器。

4.如权利要求2所述的半透式静脉穿刺视觉引导眼镜，其特征在于：所述半透半反滤光镜片的左上角、右下角各设置一可见光激光器。

5.如权利要求1或2或3或4所述的半透式静脉穿刺视觉引导眼镜，其特征在于：还包括红外辅助光源，红外辅助光源的出射光线朝前发射。

6.如权利要求5所述的半透式静脉穿刺视觉引导眼镜，其特征在于：还包括可充电电池装置，可充电电池装置的电源输出端连接所述红外摄像头、图像处理模块、投影模块、红外辅助光源的电源输入端。

7.如权利要求5所述的半透式静脉穿刺视觉引导眼镜，其特征在于：还包括用于佩戴在头上的可调头圈，所述镜框的左右两侧端部连接在可调头圈上。