自動(dòng)iv監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的圖像處理、頻率估算、機(jī)械控制、以及照明的制作方法
【專利摘要】提供了靜脈內(nèi)（IV）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)備、機(jī)械裝置、和照明系統(tǒng)。該設(shè)備通過(guò)使用任何視頻或圖像處理技術(shù)來(lái)從IV點(diǎn)滴過(guò)程中提取周期性信號(hào)，并通過(guò)使用任何頻率估算技術(shù)來(lái)測(cè)量點(diǎn)滴的速度。該機(jī)械裝置根據(jù)由視頻或圖像處理所測(cè)得的IV點(diǎn)滴速度，通過(guò)改變IV管的厚度或直徑來(lái)控制點(diǎn)滴的速度。該照明系統(tǒng)照明該點(diǎn)滴腔從而可為視頻或圖像處理捕捉清晰的圖像。
【專利說(shuō)明】自動(dòng)IV監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的圖像處理、頻率估算、機(jī)械控制、
以及照明
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]美國(guó)申請(qǐng)12825368:通過(guò)數(shù)字圖像處理進(jìn)行IV監(jiān)測(cè)，同一發(fā)明人提交
[0003]美國(guó)申請(qǐng)12804163:通過(guò)視頻和圖像處理進(jìn)行IV監(jiān)測(cè)，同一發(fā)明人提交
[0004]美國(guó)申請(qǐng)13019698:用于IV控制的電機(jī)械系統(tǒng)，同一發(fā)明人提交
[0005]美國(guó)申請(qǐng)13356632:自動(dòng)IV監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的圖像處理、頻率估算、機(jī)械控制、以及照明，同一發(fā)明人提交
[0006]聯(lián)邦政府資助研究
[0007]不適用
[0008]聯(lián)合研究協(xié)議的其他各方名稱
[0009]不適用
[0010]序列表或程序
[0011]不適用
[0012]【背景技術(shù)】-【技術(shù)領(lǐng)域】
[0013]本發(fā)明涉及IV監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，通過(guò)視頻和圖像處理完成該系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、使用頻率估算技術(shù)測(cè)量該系統(tǒng)的點(diǎn)滴速度、使用機(jī)械組件控制該系統(tǒng)的點(diǎn)滴速率、且使用光學(xué)組件來(lái)完成該系統(tǒng)的照明。
[0014]【背景技術(shù)】-現(xiàn)有技術(shù)
[0015]首先，在輸液泵 被廣泛地用作自動(dòng)IV控制設(shè)備。大多數(shù)輸液泵并不監(jiān)測(cè)IV速度而是使用機(jī)械設(shè)備(最常見的是蠕動(dòng)泵)來(lái)控制速度。
[0016]其次，還存在很多經(jīng)由光學(xué)(最常見的是紅外或其他傳感器)、圖像處理、或其他方式來(lái)監(jiān)測(cè)IV速度的嘗試。
[0017]
【權(quán)利要求】
1.注意:這個(gè)PCT申請(qǐng)要求了我的兩個(gè)美國(guó)申請(qǐng)的 優(yōu)先權(quán)日:: 美國(guó)申請(qǐng)13019698:1V控制的電機(jī)械系統(tǒng) 美國(guó)申請(qǐng)13356632:自動(dòng)IV監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的圖像處理、頻率估算、機(jī)械控制、以及照明 本申請(qǐng)的內(nèi)容的大部分來(lái)自美國(guó)申請(qǐng)13356632，而第3節(jié)機(jī)械控制的一些部分來(lái)自美國(guó)申請(qǐng)13019698。圖像增強(qiáng)的直方圖匹配是在這個(gè)PCT申請(qǐng)中新引入的。在下述權(quán)利要求中，如果權(quán)利要求或該權(quán)利要求的一部分沒(méi)有特別指明其所要求的 優(yōu)先權(quán)日:，則它要求的是美國(guó)申請(qǐng)13356632的 優(yōu)先權(quán)日:；對(duì)于要求美國(guó)申請(qǐng)13019698的 優(yōu)先權(quán)日:的任何權(quán)利要求或權(quán)利要求的一部分，將會(huì)在括號(hào)中特別指明；對(duì)于其相應(yīng)說(shuō)明是在這個(gè)PCT申請(qǐng)中新引入的任何權(quán)利要求或權(quán)利要求的一部分，也將會(huì)明確標(biāo)記。 我要求一種設(shè)備，使用任何視頻/圖像技術(shù)(多個(gè))來(lái)從IV監(jiān)測(cè)過(guò)程提取周期性信號(hào)，且使用任何頻率估算技術(shù)來(lái)測(cè)量點(diǎn)滴速度。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備使用任何圖像增強(qiáng)技術(shù)來(lái)增強(qiáng)所述圖像，所述技術(shù)包括但不限于以任何次序、任何組合、使用任何次數(shù)的如下方法中的任思: (1)灰度轉(zhuǎn)換，包括但不限于: a.冪定律變換 b.指數(shù)變換 c.分段式線性變換和查詢表 d.使用直方圖信息的技術(shù)，包括直方圖匹配/指定或均衡 [在這個(gè)PCT申請(qǐng)中新引入] 以及灰度變換的其他方法。 (2)頻域技術(shù)，包括但不限于: a.與空間域?yàn)V波器等效的頻域?yàn)V波器； b.直接在頻率中設(shè)計(jì)的濾波器； (3)圖像增強(qiáng)的小波方法。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備使用閾值處理方法來(lái)將灰度圖像轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制圖像，包括但不限于以任何次序、任何組合、使用任何次數(shù)的如下方法中的任思: (1)迭代方法 (2)閾值處理的任意選取的值 (3)閾值處理的手動(dòng)確定的值 (4)閾值處理的區(qū)域像素值平均 (5)閾值處理的區(qū)域像素值的中值 (6)閾值處理的其他方法。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備使用頻率估算技術(shù)來(lái)根據(jù)經(jīng)由圖像處理獲得信號(hào)確定點(diǎn)滴速度，所述技術(shù)包括但不限于以任何次序、任何組合、使用任何次數(shù)的如下方法中的任意:
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備使用非參數(shù)方法用于頻率估算，所述技術(shù)包括但不限于以任何次序、任何組合、使用任何次數(shù)的如下方法中的任意: (1)樸素時(shí)域方法，包括但不限于: a.找出并計(jì)數(shù)值越界、值閾值處理、過(guò)零、或零值檢測(cè) b.找出并計(jì)數(shù)局部最大值/最小值。 (2)時(shí)域統(tǒng)計(jì)方法，包括但不限于: a.頻率估算的有偏或無(wú)偏自相關(guān) b.頻率估算的有偏或無(wú)偏自協(xié)方差 c.有偏或無(wú)偏的平均幅度差分函數(shù)(AMDF) (3)傅里葉或傅里葉相關(guān)的方法，包括但不限于: a.周期圖 b.Bartlett的周期圖平均 c.離散時(shí)間傅里葉變換(DTFT) d.自相關(guān)的相關(guān)圖或周期圖 e.自協(xié)方差的DTFT或周期圖 f.離散余弦變換(DCT) g.離散正弦變換(DST) (4)小波方法。
6.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備使用參數(shù)方法用于頻率估算，所述頻率估算包括但不限于以任何次序、任何組合、使用任何次數(shù)的如下方法中的任意: (1)自回歸或自回歸均值-平均頻譜估算，這包括但不限于 a.Yule-Walker 方法 (2)特征向量/子空間方法或可從信號(hào)的偽頻譜估算頻率的任何方法，包括但不限于: a.Pisarenko諧波分解方法 b.多發(fā)射器定位和信號(hào)參數(shù)估算(MUSIC)。
7.一種機(jī)械裝置，通過(guò)根據(jù)基于視頻/圖像處理的監(jiān)測(cè)設(shè)備測(cè)得的IV點(diǎn)滴速度來(lái)改變IV管的厚度或直徑來(lái)控制IV點(diǎn)滴的速度。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述裝置使用任何形狀和材料的管按壓器和支承器組合來(lái)按壓或釋放所述管，以使所述管的速度可控。
9.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述裝置在任何部分、以任意次數(shù)、使用導(dǎo)螺桿或任何類型的差分導(dǎo)螺桿組合，與其他組件任意組合、或通過(guò)所述導(dǎo)螺桿或任何類型的差分導(dǎo)螺桿組合本身，用于將旋轉(zhuǎn)移動(dòng)轉(zhuǎn)換為線性。 [該權(quán)利要求要求了美國(guó)申請(qǐng)13019698的 優(yōu)先權(quán)日:]
10.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述裝置使用單個(gè)類型的組件(多個(gè))或不同類型組件(多個(gè))的組合來(lái)引導(dǎo)一個(gè)或多個(gè)線性移動(dòng)部件的動(dòng)作，其目的可包括防止、減少、或控制所述線性移動(dòng)部件的離軸動(dòng)作，且可包括但不限于如下部件: (1)鍵/鍵溝組合， (2)齒條/槽組合， (3)位于所述線性部件內(nèi)部或外部或其他地方的軸承。
11.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述裝置在任何部分使用杠桿，使用任意次數(shù)、與其他組件任意組合、或通過(guò)其自身，目的可包括但不限于: (1)增強(qiáng)移動(dòng)的精度 (2)放大力 (3)將一個(gè)部件(多個(gè))的動(dòng)作轉(zhuǎn)換為另一個(gè)部件(多個(gè))的動(dòng)作。 [該權(quán)利要求要求了美國(guó)申請(qǐng)13019698的 優(yōu)先權(quán)日:]
12.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述裝置使用相對(duì)任何參考點(diǎn)而言具有絕對(duì)或相對(duì)可旋轉(zhuǎn)的移動(dòng)的部件或多個(gè)部件，與其他動(dòng)作同時(shí)地或非同時(shí)地，來(lái)按壓或釋放所述IV管。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，且特征在于，所述裝置具有 (1)樞轉(zhuǎn)端，圍繞一個(gè)或一個(gè)部件可旋轉(zhuǎn)； (2)所述IV管的部分可穿過(guò)的開口區(qū)域，且由于子權(quán)項(xiàng)中一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)部件(多個(gè))和靜止部件(多個(gè))的相對(duì)移動(dòng)或移動(dòng)部件之間的相對(duì)移動(dòng)引起的掃掠動(dòng)作帶來(lái)的該區(qū)域的變化，導(dǎo)致所述IV管的壓縮或釋放。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述裝置在其可移動(dòng)部件的一個(gè)或多個(gè)上，具有槽、切口、或開口，其可具有或不具有均勻?qū)挾龋宜龅牟?多個(gè))、切口(多個(gè))、或開口(多個(gè))可與線 性移動(dòng)的部件或多個(gè)部件在幾何配置中的任何地方連接或不連接，從而所述線性部件或多個(gè)部件的旋轉(zhuǎn)可轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)部件或多個(gè)部件(如權(quán)利要求13中所定義地)的旋轉(zhuǎn)，且所述裝置可在所述旋轉(zhuǎn)和線性部件的連接區(qū)域處具有如下中的一個(gè)或多個(gè): (1)與所述線性移動(dòng)的部件連接并契合在所述槽、切口、或開口中的圓球或圓球形狀的任何組件； (2)與所述線性移動(dòng)的部件連接并契合在所述槽、切口、或開口中的圓柱體或圓柱體狀的任何組件； (3)—個(gè)或多個(gè)軸承； (4)在其多個(gè)截面中具有至少一個(gè)采取圓形或具有圓形周邊的任何組件。
15.如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)部件的旋轉(zhuǎn)是由也旋轉(zhuǎn)的另一個(gè)組件所施加的，所述另一個(gè)組件可具有或不具有固定軸且可同時(shí)具有或不具有另一個(gè)移動(dòng)，且所述裝置可或擇一或兩者兼得: (1)使用齒輪(多個(gè))來(lái)向所述樞轉(zhuǎn)部件(多個(gè))施加旋轉(zhuǎn)； (2)使用旋轉(zhuǎn)電機(jī)來(lái)向所述樞轉(zhuǎn)部件(多個(gè))施加旋轉(zhuǎn)。
16.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，在所述系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)部件中使用凸輪或多個(gè)凸輪來(lái)將其他組件的線性動(dòng)作轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)或反之、或用所述凸輪的邊緣直接按壓所述IV管，且 (1)所述凸輪的移動(dòng)軸承(與線性移動(dòng)部件連接)在一些或多個(gè)部件中可采取螺旋形狀，包括但不限于阿基米德螺旋線； (2)所述凸輪可具有槽、或切口、或開口，所述線性移動(dòng)部件與組件通過(guò)其相連接，且所述連接組件可采取在多個(gè)截面中具有至少一個(gè)為圓形或圓形周邊的形狀，且在這個(gè)情況下，所述槽可，但非必須，采取所述連接組件沿特定曲線移動(dòng)的包絡(luò)的形狀。 [該權(quán)利要求要求了美國(guó)申請(qǐng)13019698的 優(yōu)先權(quán)日:]
17.一種照明系統(tǒng)，照明點(diǎn)滴腔，以使可對(duì)基于視頻/圖像處理的IV監(jiān)測(cè)系統(tǒng)獲取清晰的圖像；所述系統(tǒng)可使用如下原理中的一個(gè)或兩個(gè): (1)使用一個(gè)光學(xué)器件或光學(xué)器件的組合來(lái)產(chǎn)生效果，以使光從相比原始光源更為遠(yuǎn)離所述點(diǎn)滴腔的距離處發(fā)出； (2)使用一個(gè)光學(xué)器件或光學(xué)器件的組合來(lái)產(chǎn)生效果，以消除在所述點(diǎn)滴腔上的反射(多個(gè))或不均勻的亮度，因?yàn)閺脑谠脊庠瓷系睦硐朦c(diǎn)光源處發(fā)出的光看起來(lái)從相比它們實(shí)際起源更為分離的點(diǎn)光源處發(fā)出； 來(lái)減少或消除圖像中的反射(多個(gè))/亮度對(duì)比度。
18.如權(quán)利要求17所述的照明系統(tǒng)，所述照明系統(tǒng)使用方法，所述方法包括但不限于如下中的單個(gè)、多個(gè)、或組合: (1)多個(gè)光源，或相對(duì)分離、或靠近、或分離、圍繞或部分圍繞所述點(diǎn)滴腔或不圍繞、或包括獨(dú)立光源、或包含多個(gè)發(fā)光元件的封裝光源； (2)多個(gè)光源，所述多個(gè)光源經(jīng)由單個(gè)光源、或一個(gè)或多個(gè)單件集成或封裝的含多個(gè)發(fā)光元件照明設(shè)備，經(jīng)光管(多個(gè))、光管道(多個(gè))、集成條(多個(gè))、或光纖(多個(gè))、或它們的集束而引導(dǎo)； (3)鏡子、或鏡子組合，平坦、任意曲線、或采取特定幾何形狀，原始光源(多個(gè))的光線被引導(dǎo)通過(guò)它或它們； (4)透鏡或多個(gè)透鏡，其表面可具有任何形狀，或薄或厚，或者是構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)(多個(gè))的透鏡組合，具有正焦距長(zhǎng)度(對(duì)于薄透鏡)或正的有效焦距長(zhǎng)度(對(duì)于厚透鏡或光學(xué)系統(tǒng))，來(lái)產(chǎn)生所述原始光源的放大的圖像或多個(gè)圖像，所述圖像相比所述原始光源更遠(yuǎn)離或更接近所述點(diǎn)滴腔； (5)光阻擋器，其或被制成/集成為所述光源的一部分來(lái)防止所述光源散射光到所有方向、或與所述光源分離，且具照明所述點(diǎn)滴腔的任何平滑度的表面，從而不存在或僅存在微弱的反射/亮度對(duì)比度；所述表面的形狀可包括但不限于: a.橢圓形或橢圓體； b.拋物線或拋物面； c.雙曲面或雙曲線； d.或通過(guò)上述子權(quán)項(xiàng)(a)、(b)和(C)中的任意的掃掠動(dòng)作形成的形狀。
19.如權(quán)利要求17所述的照明系統(tǒng)，所述照明系統(tǒng)與圖像捕捉設(shè)備按照一配置而設(shè)置在一起，所述配置使得從所述圖像捕捉設(shè)備的視角可見到較少的反射/亮度對(duì)比度；可包括，單個(gè)或多個(gè)，下述項(xiàng)，但不限于此: (1)在所述光源和所述點(diǎn)滴腔之間延伸的光導(dǎo)向器/阻擋器，覆蓋所述光源或點(diǎn)滴腔部件中的一個(gè)或不覆蓋，從而光可從一方向照明所述點(diǎn)滴腔，所述方向可導(dǎo)致在圖像捕捉設(shè)備中的較少的反射/亮度對(duì)比度； (2)光導(dǎo)向器/阻擋器沒(méi)有在光源和所述點(diǎn)滴腔之間延伸，而僅是延伸超過(guò)和/或覆蓋光源或點(diǎn)滴腔部件(多個(gè))的一個(gè)或兩者，從而光可從一方向照明所述點(diǎn)滴腔，所述方向?qū)е略趫D像捕捉設(shè)備中的較少的反射/亮度對(duì)比度； (3)如子權(quán)項(xiàng)⑴和(2)所述的光導(dǎo)向器/阻擋器，其被集成 a.作為所述點(diǎn)滴腔的固定件、腔、或維持件的一部分；b.使用 該光，從而其如火炬般有效地起作用，其中出射光線已經(jīng)被引導(dǎo)。
【文檔編號(hào)】A61M5/172GK104010676SQ201280016765
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2012年1月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年2月2日
【發(fā)明者】陶鍇 申請(qǐng)人:陶鍇