一种自动扎针系统及其控制方法
【专利摘要】本发明提供了一种自动扎针系统及其控制方法。该系统包括：依次连接的图像采集模块、图像处理模块、血管识别模块、定位模块以及扎针模块；所述图像采集模块，用以对待扎针区域进行图像采集；所述图像处理模块，用以对采集的图像进行图像分割处理；所述血管识别模块，对经图像分割处理后的图像进行血管识别处理，并计算血管上适合扎针的位置点；所述定位模块，对待扎针区域进行探测，根据计算出的血管上适合扎针的位置点进行定位，并将该定位信息输出至扎针模块；所述扎针模块，用以根据所述定位信息扎针给药。该系统及其控制方法能够有效的改善目前的医疗模式，改善医患关系，提升患者的就医体验。
【专利说明】
一种自动扎针系统及其控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及医疗器械的技术领域，具体地说，涉及一种自动扎针系统及其控制方 法。
【背景技术】
[0002] 远程医疗是指通过计算机技术、遥感、遥测、遥控技术为依托，充分发挥大医院或 专科医疗中心的医疗技术和医疗设备优势，对医疗条件较差的边远地区、海岛或舰船上的 伤病员进行远距离诊断、治疗和咨询。旨在提高诊断与医疗水平、降低医疗开支、满足广大 人民群众保健需求的一项全新的医疗服务。目前，远程医疗技术已经从最初的电视监护、电 话远程诊断发展到利用高速网络进行数字、图像、语音的综合传输，并且实现了实时的语音 和高清晰图像的交流，为现代医学的应用提供了更广阔的发展空间。国外在这一领域的发 展已有40多年的历史，而我国只在最近几年才得到重视和发展。
[0003] 近年来，随着远程医疗的发展，无人医疗服务在更多的领域和技术方面都提出了 更高的要求和发展方向。目前患者在医院排队打针，排队吊针，排队抽血等均需要经历漫长 的排队，延误病情，并易导致医患关系的恶化。
[0004] 现有技术中申请号为200410074345.8发明名称为活体手掌血管造影图像采集仪， 其仅能够实时采集并反映病患手掌血管网络的全貌，而不能对适合扎针的血管位置点进行 指引。为此，现在拯待一种解决方法，以解决该问题。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供了一种自动 扎针系统，包括:依次连接的图像采集模块、图像处理模块、血管识别模块、定位模块以及扎 针模块；
[0006]所述图像采集模块，用以对待扎针区域进行图像采集；
[0007] 所述图像处理模块，用以对采集的图像进行图像分割处理；
[0008] 所述血管识别模块，对经图像分割处理后的图像进行血管识别处理，并计算血管 上适合扎针的位置点；
[0009] 所述定位模块，对待扎针区域进行探测，根据计算出的血管上适合扎针的位置点 进行定位，并将该定位信息输出至扎针模块；
[001 0]所述扎针模块，用以根据所述定位信息扎针给药。
[0011] 在某些实施方式中，所述图像采集模块包括红外摄像装置。
[0012] 在某些实施方式中，所述定位模块包括佩戴于手腕处的定位链;所述定位链将血 管上适合扎针的位置点调制成位置点坐标信号，然后将位置点坐标信号输出至扎针模块。
[0013] 在某些实施方式中，还包括与所述扎针模块连接的给药模块，所述给药模块用以 控制扎针模块的给药剂量和/或给药种类。
[0014] 在某些实施方式中，所述定位链为具有通电线圈的电磁感应定位链;所述电磁感 应用以调整相邻所述通电线圈间的间距，以实现对定位链长短的调整。
[0015] 在某些实施方式中，所述定位链的两端均设有用于连接定位两端的连接件。
[0016] 在某些实施方式中，所述扎针模块包括针头和微控制单元，以及由所述微控制单 元控制的角度控件以及转动部件；
[0017] 针头，用以扎入皮肤给药；
[0018] 角度控件，用以控制针头扎入皮肤的角度；
[0019] 转动部件，用以控制所述针头在水平方向上360度旋转；
[0020] 微控制单元，用以接收所述定位模块的定位信息，根据该定位信息调整针头位置， 并控制针头插入的深度；
[0021] 所述针头、角度控件以及转动部件依次连接。
[0022] 在某些实施方式中，所述扎针模块置于所述定位链背离手腕的一侧。
[0023] 本发明还提供了一种自动扎针系统的控制方法，包括以下步骤：
[0024] 步骤S10,对待扎针区域进行图像采集；
[0025]步骤S20，对采集的图像进行图像分割处理；
[0026]步骤S30,对经图像分割处理后的图像进行血管识别处理，并计算血管上适合扎针 的位置点；
[0027] 步骤S40,对待扎针区域进行探测，根据计算出的血管上适合扎针的位置点进行定 位，并将该定位信息输出至扎针模块；
[0028] 步骤S50，根据所述定位信息扎针给药。
[0029] 在某些实施方式中，还包括调整给药剂量和/或给药种类的步骤。
[0030] 本发明提供的一种自动扎针系统及其控制方法的有益效果是：
[0031] 本发明通过血管识别模块，对经图像分割处理后的图像进行血管识别处理，并计 算血管上适合扎针的位置点;然后通过定位模块，对待扎针区域进行探测，根据计算出的血 管上适合扎针的位置点进行定位，并将该定位信息输出至扎针模块;扎针模块再根据定位 信息进行扎针给药实现了扎针过程的自动化、智能化。该系统定位准确，具有智能提醒，智 能调节扎针位置的功能，适于远程操作。避免了患者就医时长时间排队。使病人能轻轻松松 在家早受医疗服务。
[0032] 综上，该系统及控制方法能够有效的改善目前的医疗模式，改善医患关系，提升患 者的就医体验。
【附图说明】
[0033] 应当理解的是，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范 围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些 附图获得其他相关的附图。
[0034] 图1为一实施方式的自动扎针系统的框图；
[0035] 图2为一实施方式的扎针模块的框图；
[0036] 图3为一实施方式的自动扎针系统控制方法的流程图；
[0037]图4为扎针模块的结构示意图。
[0038] 附图标号说明：
[0039]
【具体实施方式】
[0040] 为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面结合具体实施例及图对本发明的权利 要求做进一步的详细说明，可以理解的是，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不 应被看作是对范围的限定，任何人在本发明权利要求范围内所做的有限次的修改，仍在本 发明的权利要求范围之内。
[0041] 参见图1，本发明提供了一种自动扎针系统1，包括:依次连接的图像采集模块11、 图像处理模块12、血管识别模块13、定位模块14以及扎针模块15;
[0042]所述图像采集模块11，用以对待扎针区域进行图像采集；
[0043]所述图像处理模块12,用以对采集的图像进行图像分割处理；
[0044]所述血管识别模块13,对经图像分割处理后的图像进行血管识别处理，并计算血 管上适合扎针的位置点；
[0045]所述定位模块14,对待扎针区域进行探测，根据计算出的血管上适合扎针的位置 点进行定位，并将该定位信息输出至扎针模块15;
[0046]所述扎针模块15,用以根据所述定位信息扎针给药。
[0047]上述，具有血管识别定位功能的电子装置主要包括：图像采集模块11、图像处理模 块12、血管识别模块13以及定位模块14,扎针模块15则根据定位信息实施扎针这一步骤。
[0048] 可以理解的是，图像采集模块11可以为医用PAD的摄像头也可以是红外摄像装置。
[0049] 其中，所述图像采集模块11用以对待扎针区域进行图像采集，该待扎针区域一般 为手掌、手背、手腕、脚腕或其他适宜扎针的部位;所述图像处理模块12用以对采集的图像 进行图像分割处理，把采集的待扎针区域的图像分成互不重叠的区域，以识别血管;所述血 管识别模块13对经图像分割处理后的图像进行血管识别处理，并计算血管上适合扎针的位 置点;所述定位模块14对对待扎针区域进行探测，根据计算出的血管上适合扎针的位置点 对位置点进行定位，并将该定位信息输出至扎针模块15。其中，所述定位模块14于可采用为 激光定位模块14,该激光定位模块14将血管上适合扎针的位置点的位置信号调制成光斑在 扎针部位上的位置，然后计算出光斑的位置。
[0050] 可以理解的是，扎针后续可包括注射或抽血等步骤。
[0051] 进一步的，所述图像采集模块11包括红外摄像装置。
[0052] 上述，具体的，图像采集模块11采集的人体手臂或手背处的血管图像为实时动态 图像，以便于医疗工作者可以根据该动态图像于人体上定位处血管位置，从而进行后续扎 针工作。
[0053]图像采集模块11包括红外摄像装置，该红外摄像装置提供被血液吸收的光波的光 源模块、及借助所述光源模块发出的光波采集血管图像的摄像模块。
[0054] 由于血液中血红素有吸收红外线光的特质，相反，人体的血管却没有该特质，因 此，红外摄像装置中的光源模块包括红外线发光二极管，而所述摄像模块包括CCD摄像头。
[0055] 通过上述红外发光二极管与具有红外线感应度的CCD摄像头相配合对人体进行摄 影，即可照着血管的阴影处拍录出图像来。前述血管识别模块13将图像采集模块11所拍录 的图像进行数字化处理，以制成血管图样影像，进行动态展示，以完成整个血管导航。
[0056] 进一步的，所述定位模块14包括佩戴于手腕处的定位链141;所述定位链141将血 管上适合扎针的位置点调制成位置点坐标信号，然后将位置点坐标信号输出至扎针模块 15。
[0057]进一步的，还包括与所述扎针模块15连接的给药模块，所述给药模块用以控制扎 针模块15的给药剂量和/或给药种类。
[0058] 上述，给药模块包括电动马达，通过电动马达，可控制药物注射及抽血的速度。该 马达可连接数控调度储备机;该机器主要是供医生为患者调备好药品剂量，并储备起来，可 供完成多个病人轮流打针的药物切换或单个个体病人拿回家后的多种药物定时定量切换 打入。
[0059] 该给药模块还可以包括数据采集单元，收集医生远程控制指令，医生为每个病人 量取不同的药液量，将药液注入数控调度储备机内。
[0060] 医生可为患者备好药物储备组合供患者在家使用。
[0061 ]进一步的，所述定位链141为具有通电线圈的电磁感应定位链141，所述电磁感应 用以调整相邻所述通电线圈间的间距，以实现对定位链141长短的调整。
[0062 ] 上述，该定位链141为具有通电线圈的电磁感应定位链141，可依据患者的手腕粗 细进行松紧的调节。调节方法即通过改变通电线圈内的电流大小即可实现。当通电线圈中 的电流方向一致时，依据安培定律，通电线圈之间相互吸引，定位链141夹紧手腕。当相邻两 个通电线圈内的电流方向相反，通电线圈间的相互排斥，定位链141松弛。当定位链141的两 端相互连接形成圆环的定位圆环时，该定位圆环形成一个以人的手腕为坐标原点的坐标 系。定位链141将扎针位置点调制成坐标信号输出至扎针模块15。当通电线圈内的电流方向 一致时，电流增大，可使通电线圈之间的引力增强，定位链141的收缩的力度加大，血管可明 显突出，方便扎针。当扎针完毕或紧急情况需要松开，相邻的通电线圈内通入相反的电流， 相邻的通电线圈产生相同的磁极，定位链141将会松弛开。该定位链141可根据患者手臂的 粗细，对通电线圈部进行个别拆卸或安装，使定位链141能满足不同患者的需要。
[0063]进一步的，所述定位链141的两端均设有用于连接定位两端的连接件1411。
[0064] 上述，可以理解的是，该定位链141两端通过连接件1411连接起来时，形成圆环状 的手环，便于扎针。当然，该定位链141也可直接置于手腕处，手腕放于水平的台面上，便于 该自动扎针系统1于手背处扎针。
[0065] 进一步的，所述扎针模块15包括针头151和微控制单元152，以及由所述微控制单 元152控制的角度控件153以及转动部件154;
[0066]针头151，用以扎入皮肤给药；
[0067]角度控件153,用以控制针头151扎入皮肤的角度；
[0068]转动部件154,用以控制所述针头151在水平方向上360度旋转；
[0069] 微控制单元152,用以接收所述定位模块14的定位信息，根据该定位信息调整针头 151位置，并控制针头151插入的深度；
[0070] 所述针头151、角度控件153以及转动部件154依次连接。
[0071] 参见图2,上述，转动部件154可连接于定位链141背离皮肤的一侧，控制针头151在 水平方向上360度旋转，调整针头151的位置。
[0072] 角度控件153,用于根据患者皮下脂肪的厚度，控制针头151插入皮肤的角度。同时 微控制单元152还可以调节针头151的插入深度，以保证扎针过程的安全。
[0073]进一步的，所述扎针模块15置于所述定位链141背离手腕的一侧。
[0074] 参见图3,本发明还提供了一种自动扎针系统1的控制方法，包括以下步骤：
[0075] 步骤S10相应的内容为，对待扎针区域进行图像采集；
[0076] 步骤S20相应的内容为，对采集的图像进行图像分割处理；
[0077]步骤S30相应的内容为，对经图像分割处理后的图像进行血管识别处理，并计算血 管上适合扎针的位置点；
[0078] 步骤S40相应的内容为，对待扎针区域进行探测，根据计算出的血管上适合扎针的 位置点进行定位，并将该定位信息输出至扎针模块15;
[0079] 步骤S50相应的内容为，根据所述定位信息扎针给药。
[0080] 进一步的，还包括调整给药剂量和/或给药种类的步骤。
[0081] 应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一 个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说 明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可 以理解的其他实施方式。
[0082]
【申请人】声明，本发明通过上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可 行性实施方式的具体说明，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程。并且即不 意味着本发明应依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应 该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方 式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
【主权项】
1. 一种自动扎针系统，其特征在于，包括:依次连接的图像采集模块、图像处理模块、血 管识别模块、定位模块以及扎针模块； 所述图像采集模块，用以对待扎针区域进行图像采集； 所述图像处理模块，用以对采集的图像进行图像分割处理； 所述血管识别模块，对经图像分割处理后的图像进行血管识别处理，并计算血管上适 合扎针的位置点； 所述定位模块，对待扎针区域进行探测，根据计算出的血管上适合扎针的位置点进行 定位，并将该定位信息输出至扎针模块； 所述扎针模块，用以根据所述定位信息扎针给药。2. 如权利要求1所述的自动扎针系统，其特征在于:所述图像采集模块包括红外摄像装 置。3. 如权利要求1所述的自动扎针系统，其特征在于:所述定位模块包括佩戴于手腕处的 定位链;所述定位链将血管上适合扎针的位置点调制成位置点坐标信号，然后将位置点坐 标信号输出至扎针模块。4. 如权利要求1所述的自动扎针系统，其特征在于:还包括与所述扎针模块连接的给药 模块，所述给药模块用以控制扎针模块的给药剂量和/或给药种类。5. 如权利要求4所述的自动扎针系统，其特征在于:所述定位链为具有通电线圈的电磁 感应定位链;所述电磁感应用以调整相邻所述通电线圈间的间距，以实现对定位链长短的 调整。6. 如权利要求4所述的自动扎针系统，其特征在于:所述定位链的两端均设有用于连接 定位两端的连接件。7. 如权利要求1所述的自动扎针系统，其特征在于，所述扎针模块包括针头和微控制单 元，以及由所述微控制单元控制的角度控件以及转动部件； 针头，用以扎入皮肤给药； 角度控件，用以控制针头扎入皮肤的角度； 转动部件，用以控制所述针头在水平方向上360度旋转； 微控制单元，用以接收所述定位模块的定位信息，根据该定位信息调整针头位置，并控 制针头插入的深度； 所述针头、角度控件以及转动部件依次连接。8. 如权利要求3所述的自动扎针系统，其特征在于:所述扎针模块置于所述定位链背离 手腕的一侧。9. 一种自动扎针系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤S10,对待扎针区域进行图像采集； 步骤S20,对采集的图像进行图像分割处理； 步骤S30,对经图像分割处理后的图像进行血管识别处理，并计算血管上适合扎针的位 置点； 步骤S40,对待扎针区域进行探测，根据计算出的血管上适合扎针的位置点进行定位， 并将该定位信息输出至扎针模块； 步骤S50，根据所述定位信息扎针给药。10.如权利要求9所述的自动注射系统的控制方法，其特征在于:还包括调整给药剂量 和/或给药种类的步骤。
【文档编号】A61M5/42GK106039487SQ201610512205
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】梁涛
【申请人】梁涛