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KR101434847B1 - 혈관 영상화 장치 - Google Patents

혈관 영상화 장치 Download PDF

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KR101434847B1 KR1020120057700A KR20120057700A KR101434847B1 KR 101434847 B1 KR101434847 B1 KR 101434847B1 KR 1020120057700 A KR1020120057700 A KR 1020120057700A KR 20120057700 A KR20120057700 A KR 20120057700A KR 101434847 B1 KR101434847 B1 KR 101434847B1
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Abstract

본 발명은 혈관을 흐르는 혈액의 구성성분과 동일한 주파수의 광원을 이용하여 혈관의 위치를 파악하고, 이를 영상화하여 피부에 그대로 투영함으로써, 피하지방층에 숨어있는 혈관의 위치를 안전하고 보다 쉽게 찾을 수 있게 하는 혈관 영상화 장치에 관한 것으로, 혈관의 헤모글로빈에 흡수되는 파장대역과 헤모클로빈에 흡수되지 않는 파장대역의 빛을 피검부위에 송출하는 제 1 광원부; 제 1 광원부의 반사광신호를 가공하여 피검부위의 혈관 위치를 2차원 좌표데이터화하는 영상신호 처리부; 영상신호 처리부에서 가공된 적외선 반사광신호의 좌표데이터를 따라 서로 다른 파장의 빛을 피검부위로 송출하는 제 2 광원부; 및 제 2 광원부의 빛을 합성하여 피검부위에 혈관의 위치를 선명하게 표시하는 광원합성렌즈모듈;을 포함한다.

Description

혈관 영상화 장치{BLOOD VESSEL IMAGING DEVICE}
본 발명은 혈관 영상화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피하지방층에 숨겨진 혈관을 찾아 환자의 피부 상에 영상으로 출력하여 보여주는 혈관 영상화 장치에 관한 것이다.
정맥(vein)은 온몸을 순환하여 이산화탄소와 노폐물을 포함한 혈액이 심장으로 가는 동안 거치는 혈관으로, 정맥은 피부와 가까워 눈으로 그 위치를 확인할 수 있는 얕은정맥(superficial vein)과, 피부 아래 근육들 사이나 근육 아래에 위치하고 있어 눈으로 확인되지 않는 깊은정맥(deep vein), 및 얕은정맥 및 깊은정맥을 연결하는 교통정맥(communicating vein)으로 구분된다.
한편, 피하(皮下)나 근육 내에 주사할 수 없는 약액의 경우, 또는 주사 할 수 있어도 약액량이 많은 경우, 또는 약물의 빠른 효과를 기대하는 경우 약액을 직접 정맥 내에 주사하게 된다.
정맥주사를 놓기에 적합한 정맥혈관은 주로 팔과 다리에 분포된다. 이렇게 팔과 다리에 분포하는 정맥횰관은 개인적으로 다소 차이는 있으나 대부분 피하(皮下) 5㎜ 이내의 깊이로 피하지방층에 위치한다. 따라서 정상 성인의 경우 이들 정맥은 표피층을 통해 그 윤곽을 육안으로 확인할 수 있지만, 어린이나 피하지방층이 남성보다 두꺼운 여성이나, 비만증이 심한 사람들은 표피층을 통해 그 윤곽을 육안으로 확인할 수 없는 일들이 종종 있는데, 이렇게 정맥혈관을 찾지 못할 경우에는 의료진의 경험에 의존하여 주사하는 수 밖에 없고, 경험이 부족하면 정맥혈관의 측부를 뚫어 관통시키는 등의 실수로 환자에게 고통을 주는 문제점이 있었다.
이러한 종래의 문제점을 해결하고자 정맥혈관을 찾을 수 있는 다양한 장치들이 개발되고 있는 실정이며, 그 대표적인 예로는 한국특허공개 제 2008-0091359 호(공개일자 : 2008년 10월 10일, 명칭: "마이크로 혈관 인핸서")가 있다.
본 발명은 혈관을 흐르는 혈액에 흡수 및 반사되는 주파수의 광원을 이용하여 혈관의 위치를 파악하고, 이를 영상화하여 피부에 그대로 투영함으로써, 피하지방층에 숨어있는 혈관의 위치를 안전하고 보다 쉽게 찾을 수 있게 하는 혈관 영상화 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 혈관 영상화 장치는, 혈관의 헤모글로빈에 흡수되는 파장대역과 헤모클로빈에 흡수되지 않는 파장대역의 빛을 피검부위에 송출하는 제 1 광원부; 제 1 광원부의 반사광신호를 가공하여 피검부위의 혈관 위치를 2차원 좌표데이터화하는 영상신호 처리부; 영상신호 처리부에서 가공된 적외선 반사광신호의 좌표데이터를 따라 서로 다른 파장의 빛을 피검부위로 송출하는 제 2 광원부; 및 제 2 광원부의 빛을 합성하여 피검부위에 혈관의 위치를 선명하게 표시하는 광원합성렌즈모듈;을 포함할 수 있다.
구체적으로 제 1 광원부는, 헤모글로빈에 대한 흡수율이 높은 파장대역을 광원을 발생하는 제 1 LED; 및 헤모글로빈에 대한 흡수율이 낮은 파장대역을 광원을 발생하는 제 2 LED;를 포함할 수 있다.
더 구체적으로, 제 1 LED는 850㎚~980㎚ 사이의 파장대역을 가지며, 제 2 LED는 390~750㎚의 파장대역을 가질 수 있다.
더 구체적으로, 제 1 LED는 적외선을 송출하는 적외선 LED이며, 제 2 LED는 가시광 영역대역의 LED 일 수 있다.
영상신호 처리부는, 제 1 LED의 반사광신호와, 제 2 LED의 반사광신호를 분리하고, 각각의 반사광신호의 반사량을 측정하여 디지털 신호로 변환하는 이미지센서; 및 이미지센서에서 입력되는 제 1 LED의 반사광신호와, 제 2 LED의 반사광신호를 2차원 좌표데이터로 변환하는 MPU;를 포함할 수 있다.
구체적으로 이미지센서는 CCD, 또는 CMOS 일 수 있다.
그리고 제 2 광원부는, 서로 다른 가시광 영역대의 파장대역을 가지는 제 3, 및 제 4 LED를 포함하며, 제 1 LED의 반사광신호의 좌표데이터에 따라 점등될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 혈관 영상화 장치는, 피검부위에 적외선, 및 적외선과 다른 파장의 빛을 송출하는 제 1 광원부와, 제 1 광원부의 반사광신호를 가공하여 피검부위의 혈관 위치를 데이터화하는 영상신호 처리부와, 영상신호 처리부에서 가공된 혈관 데이터를 따라 서로 다른 파장의 빛을 피검부위로 송출하는 제 2 광원부, 및 제 2 광원부의 빛을 합성하여 피검부위에 혈관의 위치를 선명하게 표시하는 광원합성렌즈모듈을 포함으로써, 피하지방층에 숨어있는 혈관의 위치를 안전하고 보다 쉽게 찾을 수 있을 뿐만 아니라 실제 혈관의 위치와 동일한 영상을 얻을 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명은 광원으로 적외선 LED 및 가시광 영역의 LED를 이용함으로써, 세포의 손상이 없어 신체 어느 부위나 안전하게 사용할 수 있을 뿐만 아니라 저전력에서도 동작이 가능하기 때문에 배터리의 전력소모량을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 혈관 영상화 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 혈관 영상화 장치를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 본 발명에 따른 혈관 영상화 장치(100)는, 혈관의 헤모글로빈에 흡수되는 파장대역과 헤모클로빈에 흡수되지 않는 파장대역의 빛을 피검부위에 송출하는 제 1 광원부(110)와, 제 1 광원부(110)의 반사광신호를 가공하여 피검부위의 혈관 위치를 데이터화하는 영상신호 처리부(120)와, 영상신호 처리부(120)에서 가공된 혈관 데이터를 따라 서로 다른 파장의 빛을 피검부위로 송출하는 제 2 광원부(130), 및 제 2 광원부(130)의 빛을 합성하여 피검부위에 혈관의 위치를 선명하게 표시하는 광원합성렌즈모듈(140)을 포함한다.
여기서 제 1 광원부(110)는 다수의 행과 열을 이루도록 배치되고, 제 2 광원부(130)는 각각의 제 1 광원부(110)의 일측에 배치됨과 아울러 제 1 광원부(110)를 따라 다수의 행과 열을 이루도록 배치된다. 그리고 광원합성렌즈모듈(140)은 각각의 제 2 광원부(130)를 따라 배치된다.
먼저, 제 1 광원부(110)는 광원을 생성하고, 생성된 광원을 피검부위에 송출하는 기능을 수행한다. 이러한 제 1 광원부(110)는 도시된 바와 같이 제 1 LED(112)와, 제 2 LED(114)를 포함한다.
제 1 LED(112)는 혈관(V)을 따라 흐르는 헤모글로빈(hemoglobin)에 대한 흡수율이 높은 파장대역의 광원을 발생하고, 제 2 LED(114)는 헤모글로빈(hemoglobin)에 대한 흡수율이 낮은 파장대역을 광원을 발생한다. 여기서, 제 1 LED(112)는 헤모글로빈에 대한 흡수율이 높은 850㎚~980㎚ 사이의 파장대역을 가지며, 제 2 LED(114)는 헤모글로빈에 대한 흡수율이 낮은 390~750㎚의 파장대역을 가진다. 바람직하게는 제 1 LED(112)는 적외선 광원을 송출하는 통상의 적외선 LED(IR LED: Infra-Red Light Emitting Diode)를 채택하며, 제 2 LED(114)는 가시광 영역대의 파장대역을 가지는 LED를 채택한다.
이와 같이 제 1 LED(112) 및 제 2 LED(114)로 이루어진 제 1 광원부(110)의 광원을 피검부위에 송출하게 되면, 제 1 LED(112)에서 발생하는 적외선 광원은 헤모글로빈에 흡수되기 때문에 제 2 LED(114)의 반사량 보다 현저히 줄어든 반사량을 보이게 된다.
이렇게 피검부위로 송출된 제 1 광원부(110)의 반사광신호는 영상신호 처리부(120)에 의해 전기적신호로 변환된다.
영상신호 처리부(120)는 이미지센서(122)와, MPU(124)를 포함한다.
이미지센서(122)는 제 1 광원부(110)의 반사광신호를 감지하여 이를 전기적인 영상 신호로 변환시킨다. 이러한 이미지센서(122)는 제 1 LED(112)의 반사광신호와, 제 2 LED(114)의 반사광신호를 분리하고, 각각의 반사광신호의 반사량을 측정하여 디지털 신호로 변환시킨다. 이때, 제 1 LED(112)의 광원은 헤모글로빈에 흡수되기 때문에 제 1 LED(112)의 반사광신호는 제 2 LED(114)의 반사광신호보다 낮은 광도를 나타낸다. 여기서 제 1 LED(112)의 반사광신호의 반사량에 따라 혈관(V)의 크기와 깊이 결정된다. 바람직하게는 이미지센서(112)는 통상의 CCD(Charge Coupled Device), CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 중 어느 하나 일 수 있다.
한편, MPU(124)는 이미지센서(122)에서 입력되는 신호를 가공하여 2차원 좌표데이터로 변환시킨다. 즉, MPU(124)는 제 1 LED(112)의 반사광신호와, 제 2 LED(114)의 반사광신호를 2차원 좌표데이터로 변환시키고, 이렇게 변환된 2차원 좌표데이터 중 제 1 LED(112)의 반사광신호의 좌표데이터는 제 2 광원부(130)를 구동하기 위한 소스데이터로 활용된다.
제 2 광원부(130)는 광원을 생성하고, 생성된 광원을 피검부위에 송출하는 기능을 수행한다. 제 2 광원부(130)는 서로 다른 가시광 영역대의 파장대역을 가지는 제 3, 제 4 LED(132, 134)를 포함한다. 이러한 제 2 광원부(130)의 제 3, 제 4 LED(132, 134)는 영상신호 처리부(120)의 MPU(124)에 의해 가공된 2차원 좌표데이터, 즉 제 1 LED(112)의 반사광신호의 좌표데이터를 따라 점등되며, 점등된 제 2 광원부(130)들은 하나의 라인(line)을 형성하면서 피검부위에 송출되어 영상으로 제공된다.
한편, 광원합성렌즈모듈(140)은 제 1 LED(112)의 반사광신호의 좌표데이터를 따라 점등된 제 2 광원부(130)의 광원, 즉 점등된 제 3, 제 4 LED(132, 134)의 광원을 합성한다. 이렇게 광원합성렌즈모듈(140)에 의해 합성된 제 3, 제 4 LED(132, 134)의 광원은 서로 다른 파장대역을 가지기 때문에 합성된 제 3, 제 4 LED(132, 134)는 실제 피부(S) 상에서 주변과 다른 색상으로 표현되고, 이렇게 다른 색상으로 투영된 영상은 실제의 혈관(V)과 동일하게 피검부위에 표현된다. 이와 같은 광원합성렌즈모듈(140)은 렌즈(lens)의 조합으로 이루어진다.
이와 같이 형성된 본 발명에 따른 혈관 영상화 장치(100)는, 피검부위에 적외선, 및 적외선과 다른 파장의 빛을 송출하는 제 1 광원부(110)와, 제 1 광원부(110)의 반사광신호를 가공하여 피검부위의 혈관 위치를 데이터화하는 영상신호 처리부(120)와, 영상신호 처리부(120)에서 가공된 혈관 데이터를 따라 서로 다른 파장의 빛을 피검부위로 송출하는 제 2 광원부(130), 및 제 2 광원부(130)의 빛을 합성하여 피검부위에 혈관의 위치를 선명하게 표시하는 광원합성렌즈모듈(140)을 포함으로써, 피하지방층에 숨어있는 혈관의 위치를 안전하고 보다 쉽게 찾을 수 있을 뿐만 아니라 실제 혈관(V)의 위치와 동일한 영상을 얻을 수 있다.
또한 본 발명은 광원으로 LED(112, 114, 132, 134)를 이용함으로써, 세포의 손상이 없어 신체 어느 부위나 안전하게 사용할 수 있을 뿐만 아니라 저전력에서도 동작이 가능하기 때문에 배터리의 전력소모량이 최소화할 수 있다.
상기와 같은 혈관 영상화 장치(100)는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
100 : 혈관 영상화 장치 110 : 제 1 광원부
112 : 제 1 LED 114 : 제 2 LED
120 : 영상신호 처리부 122 : 이미지센서
124 : MPU 130 : 제 2 광원부
132 : 제 3 LED 134 : 제 4 LED
140 : 광원합성렌즈모듈 S : 피부
V : 혈관

Claims (7)

  1. 혈관의 헤모글로빈에 흡수되는 파장대역과 헤모클로빈에 흡수되지 않는 파장대역의 빛을 피검부위에 송출하는 제 1 광원부;
    상기 제 1 광원부의 반사광신호를 가공하여 피검부위의 혈관 위치를 2차원 좌표데이터화하는 영상신호 처리부;
    상기 영상신호 처리부에서 가공된 적외선 반사광신호의 좌표데이터를 따라 서로 다른 파장의 빛을 피검부위로 송출하는 제 2 광원부; 및
    상기 제 2 광원부의 빛을 합성하여 피검부위에 혈관의 위치를 표시하는 광원합성렌즈모듈;을 포함하며,
    상기 제 1 광원부는,
    헤모글로빈에 흡수되는 850~980㎚ 파장대역의 광원을 발생하는 제 1 LED; 및 헤모글로빈에 흡수되지 않는 390~750㎚ 파장대역의 광원을 발생하는 제 2 LED;를 포함하고,
    상기 영상신호 처리부는,
    상기 제 1 LED의 반사광신호와, 상기 제 2 LED의 반사광신호를 분리하고, 각각의 반사광신호의 반사량을 측정하여 디지털 신호로 변환하는 이미지센서; 및
    상기 이미지센서에서 입력되는 상기 제 1 LED의 반사광신호와, 상기 제 2 LED의 반사광신호를 2차원 좌표데이터로 변환하는 MPU;를 포함하는 혈관 영상화 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 LED는 적외선을 송출하는 적외선 LED이며,
    상기 제 2 LED는 가시광 영역대역의 LED인 혈관 영상화 장치.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 이미지센서는 CCD, 또는 CMOS인 혈관 영상화 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2 광원부는,
    서로 다른 가시광 영역대의 파장대역을 가지는 제 3, 및 제 4 LED를 포함하며,
    상기 제 1 LED의 반사광신호의 좌표데이터에 따라 점등되는 혈관 영상화 장치.
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