KR101578767B1 - 혈관 인식장치 및 인식방법 - Google Patents

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Abstract

혈관 인식장치 및 인식방법이 개시된다. 본 발명은 서로 다른 두 파장의 레이져 다이오드 광을 피부에 조사하고, 사람의 일정 영역 피부에 도달한 상기 서로 다른 두 파장의 레이져 다이오드 광이 피부에 조사된 후 반사되어 포토다이오드로 돌아가며, 근적외선 광이 피부 속으로 진행하여 혈관이 존재하는 위치에서는 헤모그로빈에 의한 흡수에 의해 광량이 감소되었는지 검출하고, 검출된 근적외선 광이 일정 광량 이하로 광이 줄어들면 레드 레이져의 광 출력을 오프시키며, 혈관을 벗어난 위치에서 근적외선 광의 광량이 상기 일정 광량 이상으로 증가하면 레드 레이져 광 출력을 온시킴으로써 혈관의 위치를 검출할 수 있고, 이를 가시광선으로 사람의 육안으로 구별 가능하도록 표시해 줄 수 있어 육안으로 보이지 않는 혈관을 정확하게 찾을 수 있는 것이다.

Description

혈관 인식장치 및 인식방법{VEIN ENHENCER AND THE METHOD FOR ENHENCE THE VEIN THEREOF}
본 발명은 혈관 인식장치 및 혈관 인식 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서로 다른 두 개 파장의 레이져 광을 방출하는 레이져를 사용하여 육안으로 구분이 어려운 혈관의 위치를 정확하게 표시해줄 수 있는 혈관 인식장치 및 인식방법에 관한 것이다.
일반적으로 혈관 주사는 약물 치료를 위해 혈관 속에 주사바늘을 삽입하여 약물을 직접 혈관 속에 주입하는 방법이다.
혈관 주사는 약물이 수분 내에 심장을 거쳐 신체의 필요한 조직에 도달함으로 약효가 빨리 나타나는 장점이 있다. 그래서 전해질 보급, 혈액보급을 비롯하여 해독제 등의 약물을 혈액속에 주입하거나 빠른 약효를기대하는 경우에 널리 사용되고 있다.
시술자가 혈관 주사를 위해 주사 바늘을 삽입하는 것은 환자의 혈관이 직관적으로 보이는 경우 별 어려움 없이 삽입이 가능 하지만 그렇지 않은 경우 시술자나 환자 모두에게 고통이 따른다.
즉, 숙련된 시술자라 하더라도 잦은 체혈이나 혈관 주사를 맞는 환자의 경우에는 혈관이 스트레스를 받아 축소되어 잘 드러나지 않으며, 노약자나 여성의 경우 피부의 지방층이 두꺼워서 혈관을 인식하는데 어려움이따른다.
환자의 혈관이 직관적으로 잘 보이지 않는 상태에서는 여러 회 실패를 통해 주사 바늘이 삽입되기 때문에, 시술자나 삽입을 받는 환자는 많은 고통이 뒤따르는 문제가 있다.
따라서, 혈관 주사 시 시술자와 환자의 고통을 예방하기 위하여 혈관에 정확하게 주사 바늘을 삽입할 수 있도록혈관의 위치를 안내할 수 있는 방안이 절실히 요구되고 있다.
이에 관련된 선행기술로서 미국 특허US8,255,040가 개시되어 있다.
상기 미국 특허는 핏줄의 위치를 파악하여 근적외선 레이져를 그리고 파악된핏줄의 위치를 사람의 육안으로 구별 가능하도록 표시해 주기 위한 방안으로 가시광선 레이져를 사용하고 있으며, 이를 두 개의 레이저를 하나의 광축으로 일치시켜 사람의 피부에 스캔하기 위한 수단으로 여러장의 반사 거울 및 파장 선택성 투과/반사 거울을 사용하는 것인데, 이는 광학계 구성이 매우 복잡하며 각 거울이 조립 후 경시 변화에 의한 틀어짐 발생으로 야기되는 두 개의 레이져 광 어긋남 문제가 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 서로 다른 두 개의 파장을 방출하는 레이져가 하나의 패키지에 장착된 두파장 원 패키지 레이저를 사용함에 의해 기존 특허에서 사용하는 여러 장의 반사거울 및 파장 선택성 반사/투과 거울이 필요없으며, 핏줄의 위치를 알고자하는 영역에 레이져광을 뿌려주기 위한 스캔 미러와 피부에서 반사되어 되돌아 오는 광을 검출하기 위한 포토다이오드의 구성으로 핏줄 위치 검출 및 표시가 가능하도록 한 혈관 인식장치 및 인식방법을 제공하는데 그 목적이 있다. .
상기한 본 발명의 목적은, 서로 다른 두 개 파장의 레이저를 방출하는 하나의 패키지로 구성된 레이져 다이오드 유닛; 상기 레이져 다이오드 유닛에서 방출되는 두개의 서로 다른 레이져 광을 혈관 위치를 관측하고자 하는 일정 영역에 스캔하여 뿌려 주기 위한 스캔 미러; 피부로부터 반사되어 되돌아 오는 광을 검출하기 위한 포토 다이오드; 상기 레이져 다이오드 유닛, 스캔 미러, 포토 다이오드를 구동하며 신호 검출을 위한 회로부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 혈관 인식장치에 의해 달성될 수 있다.
상기 레이져 다이오드 유닛에서 방출된 두개 파장의 광을 평행광으로 변환시키는 콜리메이터 렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
피부에서 반사되어 되돌아 오는 광의 일부를 상기 포토다이오드로 모아주는 제1수광렌즈 및 제2수광렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1수광렌즈 및 제2수광렌즈는 프레즈넬 렌즈나 일반적인 구면 또는 비구면 렌즈 중 택일되는 것을 특징으로 한다.
포토다이오드는 상기 제1수광렌즈 및 제2수광렌즈에 각기 대응되게 형성되며, 각 포토다이오드는 제1수광렌즈 및 제2수광렌즈에 대하여 어긋나게 배치되어 모든 광이 검출 가능하도록 한 것을 특징으로 한다.
상기 제1수광렌즈 및 제2수광렌즈의 전단에 장착되어 레이져 다이오드 유닛에서 방출되는 근 적외선 이외 파장의 광을 막아주어 신호 품질을 좋게 하는 적외선 투과 필터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 레이져 다이오드 유닛은 두 개의 서로 다른 파장을 방출하는 레이져 다이오드 칩이 하나의 패키지에 삽입되어 이루어지고, 상기 두 레이져 다이오드 칩은 서로 일정한 거리를 두고 이격된 것을 특징으로 한다.
상기 두 레이져 다이오드 칩은 750~810nm파장의 근적외선 레이져 다이오드 칩과, 630~680nm파장의 레이져를 방출하는 레드 레이져 다이오드 칩인 것을 특징으로 한다.
상기 두 레이져 다이오드 칩은 120um의 거리를 두고 장착된 것을 특징으로 한다.
피사체를 볼 때 사용되는 안경을 포함하는 것이며, 상기 안경은 파장이 630nm 이하의 가시광선은 차단하고, 상기 레이져 다이오드의 가시광선 파장인 630 ~ 680nm의 광은 투과하는 선택적 파장 투과 특성을 가져 핏줄의 위치를 더욱 선명하게 보기 위한 보조 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기한 혈관 인식장치를 이용하여 혈관을 인식하는 방법에 있어서, 서로 다른 두 파장의 레이져 다이오드 광을 피부에 조사하는 1단계; 사람의 일정 영역 피부에 도달한 상기 서로 다른 두 파장의 레이져 다이오드 광이 피부에 조사된 후 반사되어 포토다이오드로 돌아가는 2단계; 근적외선 광이 피부 속으로 진행하여 혈관이 존재하는 위치에서는 헤모그로빈에 의한 흡수에 의해 광량이 감소되었는지 검출하는 3단계; 검출된 근적외선 광이 일정 광량 이하로 광이 줄어들면 레드 레이져의 광 출력을 오프시키는 4단계; 혈관을 벗어난 위치에서 근적외선 광의 광량이 상기 미리 설정한 일정 광량 이상으로 증가하면 레드 레이져 광 출력을 온시키는 5단계;를 포함하는 것으로, 사람의 육안으로 식별이 가능한 레드 레이져 광이 오프된 부분에 혈관이 존재하는 것이 표시되도록 한 것을 특징으로 하는 혈관 인식방법에 의해 달성될 수 있다.
상기 포토다이오드는 혈관을 검출하고자 하는 일정 영역에서 반사되어 되돌아 오는 광의 일부를 수광렌즈로 집광하여 검출하며, 상기 수광렌즈로 입사하는 광의 각도가 상기 혈관 관측 영역의 스캔위치에 따라 변하게 되어 상기 포토다이오드로 집광되는 광의 위치가 변하는 것을 특징으로 한다.
상기 수광렌즈로 입사하는 피부로부터의 반사 광입사 각도를 고려하여 상기 포토다이오드는 상기 수광렌즈 중심에 대하여 일정량 이동되어 있는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기한 혈관 인식장치를 이용하여 혈관을 인식하는 방법에 있어서,서로 다른 두 파장의 레이져 다이오드 광을 피부에 조사하는 1단계; 사람의 일정 영역 피부에 도달한 상기 서로 다른 두 파장의 레이져 다이오드 광이 피부에 조사된 후 반사되어 포토다이오드로 돌아가는 2단계; 근적외선 광이 피부 속으로 진행하여 혈관이 존재하는 위치에서는 헤모그로빈에 의한 흡수에 의해 광량이 감소되었는지 검출하는 3단계; 검출된 근적외선 광이 일정 광량 이하로 광이 줄어들면 레드 레이져의 광 출력을 오프시키는 4단계; 혈관을 벗어난 위치에서 근적외선 광의 광량이 상기 미리 설정한 일정 광량 이상으로 증가하면 레드 레이져 광 출력을 온시키는 5단계;를 포함하는 것으로, 상기 1단계는, 서로 다른 파장의 광을 방출하는 레이저 다이오드 유닛 일정한 거리를 두고 떨어져 있는 콜리메이터 렌즈를 통과한 후 서로 다른 두 파장의 광은 일정한 각도로 이루며 상기 콜리메이터 렌즈로부터 방출되도록 하는 것을 특징으로 한다.
혈관 위치를 검출하고자 하는 사람의 피부에서 상기 두 파장의 레이져 광 위치가 서로 어긋남으로 이를 보상하는 방법으로서, 상기 레드 레이져 다이오드 온, 오프 시간을 상기 두 파장의 레이져 다이오드 광 위치 어긋남에 의해 결정되는 시간 지연 회로를 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 사람 피부 조직과 광에 대해 알려진 사실을 바탕으로 근적외선 레이져광을 사람 피부의 일정 영역에 스캔하여 뿌려주고 반사되어 되돌아 오는 광의 일부를 포토다이오드로 검출함에 따라 혈관, 보다 정확하게는 헤모글로빈에 의해 흡수되어 감소하는 광량을 검출함으로써 혈관의 위치를 검출할 수 있고, 이를 가시광선으로 사람의 육안으로 구별 가능하도록 표시해 줄 수 있어 육안으로 보이지 않는 혈관을 정확하게 찾을 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 혈관 인식장치의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 혈관 인식장치의 레이져 스캔 형상도,
도 3은 본 발명에 따른 혈관 인식장치에서 '레이져 다이오드 유닛'의 일 실시형태를 보여주는 예시도,
도 4는 본 발명에 따른 혈관 인식장치에서 '레이져 다이오드 유닛과 콜리메이터 렌즈'의 작용을 보여주는 예시도,
도 5는 본 발명에 따른 혈관 인식장치에서 두 파장 레이져 광 스캔을 나타낸 예시도,
도 6은 본 발명에 따른 혈관 인식장치에서 '수광부'를 나타낸 도면.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
첨부된 도면 중에서, 도 1은 본 발명에 따른 혈관 인식장치의 구성도, 도 2는 본 발명에 따른 혈관 인식장치의 레이져 스캔 형상도, 도 3은 본 발명에 따른 혈관 인식장치에서 '레이져 다이오드 유닛'의 일 실시형태를 보여주는 예시도, 도 4는 본 발명에 따른 혈관 인식장치에서 '레이져 다이오드 유닛과 콜리메이터 렌즈'의 작용을 보여주는 예시도, 도 5는 본 발명에 따른 혈관 인식장치에서 두 파장 레이져 광 스캔을 나타낸 예시도, 도 6은 본 발명에 따른 혈관 인식장치에서 '수광부'를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 혈관 인식장치는, 서로 다른 두 개 파장의 레이저를 방출하는 하나의 패키지로 구성된 레이져 다이오드 유닛(100); 상기 레이져 다이오드 유닛(100)에서 방출되는 두개의 서로 다른 레이져 광(109)을 혈관 위치를 관측하고자 하는 일정 영역에 스캔하여 뿌려 주기 위한 스캔 미러(102); 피부로부터 반사되어 되돌아 오는 광을 검출하기 위한 포토 다이오드(105,106); 상기 레이져 다이오드 유닛(100), 스캔 미러(102), 포토 다이오드(105,106)를 구동하며 신호 검출을 위한 회로부;를 포함하여 구성된다.
상기 레이져 다이오드 유닛(100)은, 두 개의 서로 다른 파장을 방출하는 레이져 다이오드 칩이 하나의 패키지에 삽입되어 이루어지고, 상기 두 레이져 다이오드 칩은 서로 일정한 거리를 두고 이격되어 구성된다.
상기 레이져 다이오드 유닛(100)은, 750~810nm파장의 근적외선 레이져 다이오드 칩(la-1)과, 630~680nm파장의 레이져를 방출하는 레드 레이져 다이오드 칩(la-2)이 포함되어 이루어진다.
바람직하게는 상기 두 레이져 다이오드 칩(la-1,la-2)은 일정 간격의 거리를 두고 이격되어 하나의 패키지에 장착된다.
본 발명에서는 780nm근방의 근적외선 레이져(W1)와, 650nm 근방의 레드 레이져(W2)가 사용되고, 상기 두 레이져 다이오드 칩(la-1,la-2)은 120㎛의 거리를 두고 하나의 패키지에 장착된다.
근적외선 레이져(W1)는 혈관의 위치를 검출하기 위한 목적으로 사용되는 것이고, 레드 레이져(W2)는 검출된 혈관 위치를 사람의 육안으로 구별이 가능하도록 표시해 주는 목적으로 사용된다.
한편 상기 레이져 다이오드 유닛(100)에서 각기 방출되는 광은 일정한 각도를 갖고 발산하는 광이므로, 이를 혈관 위치를 파악하고자 하는 위치로 전달하기 위해서는 평행광으로 만들어 주어야 한다.
따라서 상기 레이져 다이오드 유닛(100)에서 방출된 두개 파장의 광을 평행광으로 변환시키는 콜리메이터 렌즈(101)가 포함된다.
상기 콜리메이터 렌즈(101)는 광의 이용 효율을 높이기 위한 목적으로 초첨거리가 짧은 렌즈로하여 사용하는 것이 바람직하다.
상기 두파장 원 패키지 레이져 다이오드 유닛(100)에서 방출되는 레이져를 평행광으로 만들기 위한 목적으로 사용되는 콜리메이터 렌즈(101)와, 이 콜리메이터 렌즈(101)로부터 방출되는 근적외선 레이져 광과 레드 레이져 광이 방출된다.
서로 다른 파장을 방출하는 레이져 다이오드칩(la-1,la-2)이 일정한 거리를 두고 떨어져 있음으로 레이져 다이오드 유닛(100)에서 방출되는 광의 발광면으로부터 일정 거리 떨어져 위치한 콜리메이터 렌즈(101)를 통과한 서로 다른 두 개의 레이져 광은 광축이 서로 다른 각도를 갖고 방출된다.
한편 콜리메이터 렌즈(101)를 통과한 광은 스캔 미러(102)에서 발산되어 본 장치의 사용자가 검출하고자 하는 사람의 피부로 향하게 되는데, 스캔 미러(102) 일정한 각도 범위에서 각도 스캔을 통해 검출하고자 하는 영역에 레이져(109)가 뿌려진다.
도 2에 도시된 바와 같이, 사람의 피부 일부 영역에 본 발명을 사용하여 스캔되는 레이져 광의 형광도가 표시된다.
스캔 미러(102)는 레이져 다이오드 유닛(100)에서 방출되는 광에 대하여 45도 각도로 놓여져 레이져 다이오드 유닛(100)의 광축을 90도 꺽어 사람의 방향으로 향하게 하며, 도 2에 표시된 스캔 광을 x,y평면에 형성하기 위해 일정한각도로 45도 기준으로 각도 스캔하게 된다. 스캔 미러(102)의 스캔 방향 x,y와 미러의 45도 방향은 검출되는 신호의 변화량을 최소로하기 위한 조건으로 선정된다. 미러가 스캔을 목적으로 일정 각도로 기울어질 경우 기울어진 각도에 따라 반사되는 광량이 변하게 된다. 이는 미러의 기울어짐 각도가 증가할수록 입사하는 광 중 반사되는 광 면적이 줄어듬에 따라 발생하는 것으로 고주파로 스캔하는 x방향의 기울어짐 각도가 적도록 하여 반사 광량 변화를 적게하는 것이 바람직하다. 따라서 본 발명에서는 스캔 미러(102)의 45도 방향을 y 스캔 축으로 하는 것을 특징으로 한다.
x방향의 스캔은 y방향 대비 고주파로 스캔하여 수kHz 이상의 주파수로 스캔하며, y방향의 스캔은 사람의 육안으로 스캔되는 광의 움직임이 감지되지 않는 20Hz 이상의 주파수로 스캔된다.
즉, 스캔 미러(102)는 두 축으로 각도 스캔을 하는 멤스 미러를 사용하는 것이 바람직하다.
도 4에 도시된 바와 같이, 서로 다른 두 파장의 레이져(W1,W2)가 일정한 각도를 가지고 콜리메이터 렌즈(101)를 통과하여 방출되므로 혈관을 관측하고자 하는 사람의 피부에 도달시 위치가 서로 다르게 된다. 상기 두 파장 원 패키지 레이져 다이오드(100)에서 방출되는 레이져를 평행광으로 만들기 위한 목적으로 사용되는 콜리메이터 렌즈(101)과 렌즈로부터 방출되는 근적외선 레이져 광(w1)와 레드 레이져 광(w2)를 표시한 그림이다.
도 3은 본 특허에 사용하는 두 파장 원 패키지 레이져 다이오드 (100)의 일반적인 형상이다. (la-1)이 780nm 파장의 근적외선 레이져 다이오드 칩이며, (la-2)가 650nm 파장의 레이져를 방출하는 레드 레이져 다이오드 칩으로 두개의 서로 다른 파장을 방출하는 레이져 다이오드 칩이 하나의 패키지에 삽입된 소자로 두 레이져 다이오드 칩은 서로 일정한 거리를 두고 떨어져 있다. 본 특허의 예에서 사용하는 레이져의 경우 120um의 거리를 두고 두개의 레이져 다이오드 칩이 하나의 패키지에 장착되어 있다. 도 3에서 설명한 것처럼 서로 다른 파장을 방출하는 레이져 다이오드칩이 일정한 거리를 두고 떨어져 있음으로 레이져 다이오드(100)에서 방출되는 광의 발광면으로부터 일정 거리 떨어져 위치한 콜리메이터 렌즈(101)를 통과한 서로 다른 두개의 레이져 광은 광축이 서로 다른 각도를 갖고 방출된다.
한편, 도 5는 상기에서 설명한 콜리메이터 렌즈(101)로부터 방출된 레이져 광이 혈관을 관측하고자 하는 사람의 일정 영역에 스캔되는 경우 서로 다른 두 파장의 레이져 광(la-1,la-2)의 위치를 표시한 도면이다. 도 4에서 설명한 결과로 서로 다른 두 파장의 레이져가 일정한 각도를 가지고 콜리메이터 렌즈 (101)로 부터 방출됨으로 핏줄을 관측하고자 하는 사람의 피부에 도달 시 위치가 서로 다르게 된다. 도면5의 구성에서 두 레이져 광 (w1, w2) 위치는 y 방향으로 서로 다른 위치에 놓이게 되며 이는 핏줄 위치를 표시하는데 위치 오류로 나타난다. 본 특허에서는 이 문제를 해결하는 수단으로 회로적인 시간 지연 방법을 사용한다.
회로적으로 시간을 지연 시키는 것은 매우 일반적인 방법으로 구현이 가능한 것으로 본 특허의 경우 지연 량의 결정은 y 방향으로 주기적으로 레이져 광이 스캔됨에 따라 y 방향으로 한 주기 지연에 두 레이져 사이에 발생하는 위치 어긋남에 해당하는 시간을 보정하여 레드 레이져 광의 온, 오프 시간을 지연시켜 사용함에 따라 두 레이져 간의 y 방향 위치 오차를 상쇄 가능하다.
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한편 피부에서 반사되어 되돌아 오는 광의 일부를 상기 포토다이오드로 모아주는 제1수광렌즈(103) 및 제2수광렌즈(104)를 포함하여 구성된다. 도 6은 관측하고자 하는 사람의 피부로부터 반산되어 되돌아 오는 근적외 광을 검출하기 위한 수광부를 나타낸 그림이다. 기본적으로 수광부는 하나 이상을 갖으며 본 특허에서는 충분한 신호 검출을 위해 수광부 두개를 사용하는 예를 설명한다. 제1,2수광 렌즈 (103, 104)는 프레즈넬 렌즈나 일반적인 구면 또는 비구면 렌즈가 사용 가능하며 렌즈의 초점 위치에 포토다이오드 (605, 606)이 사용되어 피부로부터 반사되어 되돌아 오는 광을 검출한다. 피부에 스캔되는 광의 영역 (110)에서 반사되는 광은 x 방향으로 일정한각도를 이루며 제1,2수광 렌즈 (103, 104)로 입사됨으로 입사 각도를 고려하여 모든 광이 검출 가능하도록 포토다이오드 (605, 606) 위치를 수광 렌즈 (103, 104)에 대하여 어긋나게 배치하는 것이 바람직하다. 피부에서 반사되어 되돌아 오는 근적외 광 및 레드 레이져 광중 근적외 광 (111, 112) 만을 받기위해 근적외 광 만을 투과하는 적외선 투과 필터(107,108)은 로 신호 품질을 좋게하는 역할로 사용된다. 또한 본 필터는 사용 환경에 따라 존재하는 다른 파장의 외부 광을 차단하는 역할도 수행한다.
상기 제1수광렌즈(103) 및 제2수광렌즈(104)는 피부에서 반사되어 되돌아 오는 광의 일부를 포토다이오드로 모아주는 역할을 하는 렌즈이며, 프레즈넬 렌즈나 일반적인 구면 또는 비구면 렌즈 중 택일된다.
상기 포토다이오드(105,106)는 상기 제1수광렌즈(103) 및 제2수광렌즈(104)에 각기 대응되게 형성되며, 각 포토다이오드(105,106)는 제1수광렌즈(103) 및 제2수광렌즈(104)에 대하여 어긋나게 배치되어 모든 광이 검출 가능하도록 한다.
상기 제1수광렌즈(103) 및 제2수광렌즈(104)에는 각기 적외선 투과 필터(107,108)가 구비된다.
상기 적외선 투과 필터(107,108)는 레이져 다이오드 유닛(100)에서 방출되는 근 적외선 이외 파장의 광을 막아주어 신호 품질을 좋게 하는 목적으로 사용된다.
피부로부터 반사되어 되돌아 오는 근적외선 광을 검출하기 위한 포토다이오드(105,106)는 혈관을 검출하고자 하는 일정 영역에서 반사되어 되돌아 오는 광의 일부를 제1수광렌즈(103) 및 제2수광렌즈(104)로 집광하여 검출하며, 상기 제1수광렌즈(103) 및 제2수광렌즈(104)로 입사하는 광의 각도가 상기 혈관 관측 영역의 스캔 위치에 따라 변하게 됨으로 상기 포토다이오드(105,106)로 집광되는 광의 위치가 변하게 된다.
상기 제1수광렌즈(103) 및 제2수광렌즈(104)로 입사하는 피부로부터의 반사 광 입사 각도를 고려하여 상기 포토다이오드(105,106)는 제1수광렌즈(103) 및 제2수광렌즈(104) 중심에 대하여 일정량 이동되어 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.
혈관을 관측하고자 하는 사람의 일정 영역 피부에 도달한 상기 서로 다른 두 파장의 레이져 다이오드 광 중 근적외선 광(W1)은 피부 속으로 진행하며 혈관이 존재하는 위치에서는 해모글로빈에 의한 흡수가 발생하여 포토다이오드(105,106)로 되돌아 가는 광량이 감소하게 된다.
이 광량 감소를 검출하여 근적외선 광이 일정 광량 이하로 광이 줄어들면 레드 레이져의 광 출력을 오프하여 사람의 육안으로 식별이 가능한 레드 레이져 광(W2)이 오프된 부분을 혈관이 존재하는 것이 표시한다.
즉, 근적외선 광(W1)은 피부 속으로 진행하며 혈관이 존재하는 위치에서는 헤모글로빈에 의한 흡수가 발생하여 포토다이오드(105,106)로 되돌아가는 광량이 감소하며, 이를 검출하여 근적외선 광이 일정 광량 이하로 광이 줄어들면 레드 레이져의 광 출력을 오프(OFF)시킨다.
한편 혈관을 벗어난 위치에서 광량이 상기 미리 설정한 일정 광량 이상으로 증가하면 레드 레이져 광 출력을 온(ON)시켜 사람의 육안으로 식별이 가능하도록 혈관이 존재하는 위치에서만 레드 레이져가 출력 온 상태를 유지하도록 한다.
여기서 상기 레드 레이져의 온/오프는 혈관이 존재하는 위치에서 온시키는 경우 또는 오프시키는 경우 모두 가능함을 밝혀둔다.
즉, 레드 레이져를 온 시키는 경우 혈관이 있는 위치만 빨강 레이저로 표시된다. 또는 레드 레이져를 오프시키는 경우 혈관이 없는 부분만 빨강 레이저로 표시되는 것이다.
한편 상기 두 파장 원 패키지 레이져다이오드 유닛(100)은 서로 다른 파장의 광을 방출하는 레이져 다이오드 칩이 일정한 거리를 두고 떨어져 있는 상기 콜리메이터 렌즈(101)를 통과한 상기 서로 다른 두 파장의 광은 일정한 각도로 이루며, 상기 콜리메이터 렌즈(101)로부터 방출된다.
이로 인해 발생하는 혈관 위치를 검출하고자 하는 사람의 피부에서 상기 두 파장의 레이져 광 위치가 서로 어긋남으로 이를 보상하는 방법으로 상기 레드 레이져 다이오드 온, 오프 시간을 상기 두 파장의 레이져 다이오드 광 위치 어긋남에 의해 결정되는 시간 지연 보상 회로가 포함된다.
또한 피사체를 볼 때 사용되는 안경을 포함하는 것이며, 상기 안경은 파장이 630nm 이하의 가시광선은 차단하고, 상기 레이져 다이오드의 가시광선 파장인 630 ~ 680nm의 광은 투과하는 선택적 파장 투과 특성을 가져 핏줄의 위치를 더욱 선명하게 보기 위한 보조 수단이다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.
100 : 레이져 다이오드 유닛 101 : 콜리메이터 렌즈
102 : 스캔 미러 103,104 ; 수광렌즈
105,106 : 포토 다이오드

Claims (17)

  1. 750nm~ 810nm 파장의 근적외 광과 630nm~ 680nm파장의 레드 레이저를 방출하는 레이져 다이오드 칩이 서로 일정한 거리를 두고 이격되어 하나의 패키지에 삽입되어 구성되는 레이져 다이오드 유닛;
    상기 레이져 다이오드 유닛에서 방출되는 두개의 서로 다른 레이져 광을 혈관 위치를 관측하고자 하는 일정 영역에 스캔하여 뿌려 주기 위한 스캔 미러;
    피부로부터 반사되어 되돌아 오는 광을 검출하기 위한 포토 다이오드;
    상기 레이져 다이오드 유닛, 스캔 미러, 포토 다이오드를 구동하며 신호 검출을 위한 회로부;
    상기 레이져 다이오드 유닛에서 방출된 두개 파장의 광을 평행광으로 변환시키는 콜리메이터 렌즈;
    피부에서 반사되어 되돌아 오는 광의 일부를 포토다이오드로 모아주는 제1수광렌즈(103) 및 제2수광렌즈(104);를 포함하고,
    상기 제1수광렌즈 및 제2수광렌즈의 전단에 장착되어 레이져 다이오드 유닛에서 방출되는 근 적외선 이외 파장의 광을 막아주어 신호 품질을 좋게 하는 적외선 투과 필터;를 포함하고,
    상기 포토 다이오드는 상기 제1수광렌즈 및 제2수광렌즈에 각기 대응되게 형성되며, 각 포토 다이오드는 제1수광렌즈 및 제2수광렌즈에 대하여 어긋나게 배치되어 모든 광이 검출 가능하도록 형성되며,
    상기 두 레이져 다이오드 칩은 일정 거리로 이격되어 있어 각각에서 방출되는 두 파장의 레이져 광 위치가 서로 어긋남을 보상하기 위한 시간 지연 보상 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 인식장치.
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  10. 제 1항에 있어서,
    피사체를 볼 때 사용되는 안경을 포함하는 것이며, 상기 안경은 파장이 630nm 이하의 가시광선은 차단하고, 상기 레이져 다이오드의 가시광선 파장인 630 ~ 680nm의 광은 투과하는 선택적 파장 투과 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 혈관 인식장치.
  11. 제 1항 또는 제 10항에 기재된 혈관 인식장치를 이용하여 혈관을 인식하는 방법으로,
    서로 다른 두 파장의 레이져 다이오드 광을 피부에 조사하는 1단계;
    사람의 일정 영역 피부에 도달한 상기 서로 다른 두 파장의 레이져 다이오드 광이 피부에 조사된 후 반사되어 포토다이오드로 돌아가는 2단계;
    근적외선 광이 피부 속으로 진행하여 혈관이 존재하는 위치에서는 헤모그로빈에 의한 흡수에 의해 광량이 감소되었는지 검출하는 3단계;
    검출된 근적외선 광이 일정 광량 이하로 광이 줄어들면 레드 레이져의 광 출력을 오프시키는 4단계;
    혈관을 벗어난 위치에서 근적외선 광의 광량이 상기 일정 광량 이상으로 증가하면 레드 레이져 광 출력을 온시키는 5단계; 를 포함하는 것으로,
    사람의 육안으로 식별이 가능한 레드 레이져 광이 오프된 부분에 혈관이 존재하는 것이 표시되도록 한 것을 특징으로 하는 혈관 인식방법.
  12. 삭제
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 피부로부터 반사되어 되돌아 오는 광을 검출하기 위한 포토다이오드는 근적외광 만을 검출하기 위한 것을 특징으로 하는 혈관 인식방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 포토다이오드는
    혈관을 검출하고자 하는 일정 영역에서 반사되어 되돌아 오는 광의 일부를 수광렌즈로 집광하여 검출하며,
    상기 수광렌즈로 입사하는 광의 각도가 상기 혈관 관측 영역의 스캔위치에 따라 변하게 되어 상기 포토다이오드로 집광되는 광의 위치가 변하는 것을 특징으로 하는 혈관 인식방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 수광렌즈로 입사하는 피부로부터의 반사 광입사 각도를 고려하여 상기 포토다이오드는 상기 수광렌즈 중심에 대하여 일정량 이동되어 있는 것을 특징으로 하는 혈관 인식방법.
  16. 제 1항 또는 제 10항에 기재된 혈관 인식장치를 이용하여 혈관을 인식하는 방법으로,
    서로 다른 두 파장의 레이져 다이오드 광을 피부에 조사하는 1단계;
    사람의 일정 영역 피부에 도달한 상기 서로 다른 두 파장의 레이져 다이오드 광이 피부에 조사된 후 반사되어 포토다이오드로 돌아가는 2단계;
    근적외선 광이 피부 속으로 진행하여 혈관이 존재하는 위치에서는 헤모그로빈에 의한 흡수에 의해 광량이 감소되었는지 검출하는 3단계;
    검출된 근적외선 광이 일정 광량 이하로 광이 줄어들면 레드 레이져의 광 출력을 오프시키는 4단계;
    혈관을 벗어난 위치에서 근적외선 광의 광량이 상기 일정 광량 이상으로 증가하면 레드 레이져 광 출력을 온시키는 5단계;를 포함하는 것으로,
    상기 1단계는, 서로 다른 파장의 광을 방출하는 레이저 다이오드 유닛 일정한 거리를 두고 떨어져 있는 콜리메이터 렌즈를 통과한 후 서로 다른 두 파장의 광은 일정한 각도로 이루며 상기 콜리메이터 렌즈로부터 방출되도록 하는 것을 특징으로 하는 혈관 인식방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    혈관 위치를 검출하고자 하는 사람의 피부에서 상기 두 파장의 레이져 광 위치가 서로 어긋남을 보상하기 위해 상기 레드 레이져 다이오드 온, 오프 시간을 상기 두 파장의 레이져 다이오드 광 위치 어긋남에 의해 결정되는 시간 지연 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 인식방법.



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