分體式醫用無線多路視頻採集顯示系統的製作方法

2023-12-02 04:31:36 2

本發明涉及醫療器械領域，特別涉及一種分體式醫用無線多路視頻採集顯示系統。

背景技術：

信息化和數位化是如今醫院建設的重要目標之一，在使用如醫用氣管插管等設備進行診斷中，視頻和圖片等視音頻及影像數據極為重要。現有的視頻採集模塊存在採用攝像頭圖像採集模塊和發射模塊數據傳輸模塊等電路一體成型，成本較高，模塊回收率低，數據無法存儲等問題。

專利CN 203989368U 公開了一種視頻氣管導管裝置及視頻氣管導管。視頻氣管導管裝置包括視頻氣管導管及顯示器。視頻氣管導管包括氣管導管及攝像模塊，氣管導管的前端管壁中設有容置腔，攝像模塊可拆卸地安裝於容置腔中；攝像模塊包括攝像頭及光源，氣管導管的管壁中設置有導線，導線的前端與攝像模塊電連接、後端連接有視頻信號輸出接口。顯示器連接有視頻信號輸入接口，視頻信號輸入接口與視頻氣管導管的視頻信號輸出接口對應連接。上述技術採用的是與顯示設備的有線連接方式，無法針對任意環境下的顯示裝置適用，應用環境比較小，操作上不便利，在診斷過程中顯示裝置需要根據診斷地點進行移動，且接口數據線也需要額外配置。

專利無線視頻氣管導管專利CN203989369U公開了一種視頻氣管導管裝置及視頻氣管導管。視頻氣管導管裝置包括視頻氣管導管及顯示器。視頻氣管導管包括氣管導管、攝像模塊、無線通訊模塊及供電模塊；氣管導管的前端管壁中設有容置腔，攝像模塊安裝於容置腔中；攝像模塊與無線通訊模塊均電連接於供電模塊；攝像模塊與無線通訊模塊電連接。此項技術中的存在如下問題：

（1）攝像頭模塊集成有圖像處理器，其成本相對較高；而且圖像處理器發熱量大，容易灼燒人體內部組織。

（2）攝像頭與導線可拆卸連接，導致攝像頭探入人體後存在部件脫離的風險。

（3）其電路探入氣管腔外部，通信接口完全暴露在外部與接入模塊連接後處於可隨意甩動的狀態，使用過程中由於甩動會導致攝像模塊及其電路在氣管管體中生移動，更容易導致攝像頭的脫離，並且由於連接部件隨意甩動極易造成通信接口接觸不良。

技術實現要素：

1、本發明的目的。

本發明為了解決現有的可視電路存在成本較高的問題，由於成本高反覆使用導致的患者易互相感染，發熱大，容易灼燒人體內部組織，使得應用環境比較局限的問題，而提出了一種分體式醫用無線多路視頻採集顯示系統。

2、本發明所採用的技術方案。

為了實現可視化應用的靈活性，本發明基於現有的多種顯示方式包括手機、電腦、平板電腦，虛擬實境等顯示終端的通用性，設計了一種適合多環境下使用的可攜式、易更換、成本較低的分體式醫用無線多路視頻採集顯示系統。

系統包括攝像頭採集模塊、數據處理及無線視頻發射模塊；攝像頭採集模塊由一柔性電路板構成，其上一端設有攝像頭，另一端設有與數據處理及無線視頻發射模塊可拆卸連接的連接基座；數據處理及無線視頻發射模塊其上有與所述的攝像頭採集模塊的連接基座配合連接的連接件，連接件和連接基座連接後，數據處理及無線視頻發射模塊和攝像頭採集模塊的柔性電路板平行並相對貼合；數據處理及無線視頻發射模塊還包括無線發射晶片；柔性電路板上的攝像頭和光源採集不同的方位的圖像信號，將連接件和連接基座連接後通過數據處理器（後面有稱解碼器，是否與工程師確認該怎麼統一名稱。最好與系統邏輯框圖標示一致）分析、壓縮、儲存並通過數據處理及無線視頻發射模塊發射出去，最後通過外部無線接收顯示端顯示出來，可錄像，拍照，剪輯，儲存，分析、分享等。本發明的將整個完整的可視化系統分為了三大部分，攝像頭視頻採集模塊與數據處理及無線視頻發射模塊可連接可分離，數據處理及無線視頻發射模塊與外部顯示器可突破固定距離限制，各個部分之間既能實現配合工作又不相互制約；由於核心的圖像信號的分析、壓縮、存儲及處理部分的晶片以及發射模塊等位於數據處理及無線視頻發射模塊中，而攝像頭視頻採集模塊只包含鏡片、圖像感光晶片、攝像頭光源等，其成本降低了65%以上，所以攝像頭採集模塊探入人體採集視頻信息使用後可任意更換，避免了反覆使用患者之間交叉感染的問題。

數據處理及無線視頻發射模塊與攝像頭採集模塊通過連接件和連接基座連接，攝像頭採集模塊通過探條、喉鏡、氣管插管等探入人體，所述的數據處理及無線視頻發射模塊為立體結構，其上連接件位於立方體結構一面的外表面中心位置，從而保持數據處理及無線視頻發射模塊的中心線與插管等探入裝置中心線相對應，可使數據處理及無線視頻發射模塊能夠穩定地與連接件連接，解決了偏移設置無意刮碰導致接觸不良的問題。

為了實現電源用電的及時性和節能的作用，數據處理及無線視頻發射模塊與連接件相對應的另一面的外表面設有觸控電源開關，醫生在使用時觸碰電源開關即可打開視頻採集功能，採集完成後再觸碰電源開關實現設備的關閉，對於電量的使用效率顯著提高。

本發明針對探入式可視化的攝像頭視頻採集模塊設計了一套系統，使之適合所述的探入人體採集視頻數據的環境，攝像頭包括鏡頭、圖像感光晶片、鏡頭底座；鏡頭包括鏡片和濾光片，安裝在鏡頭底座上，鏡頭底座固定在柔性電路板上，鏡頭可通過螺絲安裝在鏡頭底座上，旋轉鏡頭可實現圖像焦距的調整。

為了適應人體內部採集環境，所述的攝像頭採集模塊上設有攝像頭的一端的前方還連接設置LED燈，提供光照，呈環狀結構。

更進一步，所述的攝像頭安裝在柔性電路板上，所述的LED燈也安裝在柔性電路板上與攝像頭朝向不同；使用時將攝像頭部分垂直與柔性電路板；所述的LED燈使用也垂直於柔性電路板，使之摺疊使用時位於攝像頭的正前方環繞攝像頭且朝向相同。

更進一步，所述的數據處理及無線視頻發射模塊上的連接件安裝在數據處理及無線視頻發射模塊內部的連接件電路板上，所述的數據處理及無線視頻發射模塊上的觸控電源開關連接在電源電路板上，連接件電路板與電源電路板通過電路連接。

為了可攜式使用，本發明所述的連接件電路板與電源電路板之間設有電池。

更進一步，連接件電路板與電源電路板之間通過定位柱使之與數據處理及無線視頻發射模塊立方體外殼結構相對應的面保持平行。

為了提高原件固定的穩固和可靠性，LED燈、攝像頭、連接件位於柔性電路板上背面相對應的位置設有補強板。

3、本發明的有益效果。

（1）本發明由於採用了視頻採集模塊與數據處理及無線發射模塊分離、無線發射模塊與外部顯示模塊相對分離的結構設置，每個部分獨立，且能夠協調工作，實現視頻採集模塊部分的更換的任意性、顯示終端的多樣性，適用範圍較廣。

（2）本發明的在使用時對管體設置比連接基座略小一點的口徑，僅將連接基座探出，數據處理及無線發射模塊的連接件從管體外部插入連接基座後，數據處理及無線發射模塊緊密貼合管體，視頻採集模塊、數據處理及無線發射模塊與管體位置相對固定，可保證視頻採集模塊的柔性電路在管體內部的相對位置固定，且連接件和連接基座使用過程中不易脫落保持信號的穩定性。

（3）本發明數據處理及無線發射模塊的連接件插入視頻採集模塊連接基座後，數據處理及無線發射模塊貼合視頻採集模塊的柔性電路板，

（4）本發明通由於核心的圖像存儲及處理部分晶片以及發射模塊等位於數據處理及無線視頻發射模塊中，而攝像頭視頻採集模塊只包含鏡片、圖像感光晶片、攝像頭光源等，其成本降低了65%以上，所以攝像頭採集模塊探入人體採集視頻信息使用後可任意更換，避免了反覆使用患者之間交叉感染的問題。

（5）本發明實現電源用電的及時性和節能的作用，醫生在使用時觸碰電源開關即可打開視頻採集功能，採集完成後再觸碰電源開關實現設備的關閉，對於電量的使用效率顯著提高。

綜上所述，本發明解決了現有技術中醫用可視裝置成本較高、使用環境局限等問題，而提出了一種分體式醫用無線多路視頻採集顯示系統，使得使用者改變最少的硬體，實現更高的清晰度和更快的視頻採集傳輸效率，降低了成本，每次更換隻需更換視頻採集模塊即可，無線發射模塊可反覆使用，在疾病監測階段能夠全方位的監測，提高了檢測的準確率，實時性，有效降低手術風險，為手術或診斷的進行提供了有效保障。

附圖說明

圖1為本發明數據處理及無線視頻發射模塊正視圖。

圖2為本發明數據處理及無線視頻發射模塊仰視圖。

圖3為本發明數據處理及無線視頻發射模塊側視圖。

圖4為本發明數據處理及無線視頻發射模塊右視圖。

圖5為本發明數據處理及無線視頻發射模塊立體圖。

圖6為本發明數據處理及無線視頻發射模塊儲存卡示意圖。

圖7為本發明攝像頭採集模塊正視圖。

圖8為本發明攝像頭採集模塊後視圖。

圖9為本發明攝像頭採集模塊側視圖。

圖10為本發明攝像頭採集模塊使用狀態圖。

圖11為本發明定焦攝像頭結構圖。

圖12為本發明定焦攝像頭正視圖。

圖13為本發明定焦攝像頭後視圖。

圖14為本發明定焦攝像頭整體結構圖。

圖15為本發明系統結構圖。

圖16為本發明軟體架構圖。

附圖具體部件：攝像頭採集模塊1，數據處理及無線視頻發射模塊2，外部顯示設備。

連接基座101，攝像頭102，LED燈103，柔性電路板104，補強板105，圖像感光晶片106，鏡頭107：鏡片107A，濾光片107B，鏡頭底座108。

連接件201，連接件電路板202，觸控電源開關203，電源電路板204，軟排線連接座205，軟排線206，電池夾板207，外殼上部208，外殼底部209，WiFi信號燈210，電源指示燈211，充電指示燈212，定位柱213，充電USB插口214，儲存卡插口215，電池216，攝像頭指示燈217。

具體實施方式

本發明的外部顯示器可以多種顯示方式包括手機、電腦、平板電腦、虛擬實境等顯示終端的通用性。

實施例1

本發明公開了一種分體式醫用無線多路視頻採集顯示系統，包括攝像頭採集模塊1、數據處理及無線視頻發射模塊2；攝像頭採集模塊由一柔性電路板104構成，其上一端設有攝像頭102，另一端設有與數據處理及無線視頻發射模塊2可拆卸連接的連接基座101；數據處理及無線視頻發射模塊2上有與所述的攝像頭採集模塊的連接基座可拆卸連接的連接件201，連接件和連接基座連接後，數據處理及無線視頻發射模塊2和攝像頭採集模塊的柔性電路板平行並相對貼合；數據處理及無線視頻發射模塊還包括無線發射晶片；柔性電路板104上的攝像頭102採集不同的方位的圖像，將連接件201和連接基座101連接後通過數據處理及無線視頻發射模塊2發射出去，通過外部顯示端顯示出來。

實施例2

相對於實施例1，如圖5所示，本發明進一步分體式醫用無線多路視頻採集顯示系統的數據處理及無線視頻發射模塊2為立方體結構；如圖2所示，其上連接件201位於立方體結構一面的外表面中心位置。數據處理及無線視頻發射模塊2上與連接件201相對應的另一面的外表面設有觸控電源開關203，如圖1所示。所述的數據處理及無線視頻發射模塊2上的連接件201安裝在數據處理及無線視頻發射模塊2內部的連接件電路板202上，所述的數據處理及無線視頻發射模塊上的觸控電源開關203連接在電源電路板204上，如圖3所示，連接件電路板201與電源電路板204通過軟排線206固定在軟排線連接座205上進行電路連接。所述的連接件電路板201與電源電路板204之間設有電池216，通過電池上下兩面設置電池夾板207，數據處理及無線視頻發射模塊2外殼上部208的中間為觸控電源開關203位置，可按壓打開和關閉電源；數據處理及無線視頻發射模塊2外殼底部209下表面中間為連接件201位置。

實施例3

相對於實施例1，如圖7和圖8所示，所述的攝像頭102包括鏡頭107、圖像感光晶片106、鏡頭底座108；如圖11所示，鏡頭包括鏡片107A和濾光片107B，安裝在鏡頭底座108上，鏡頭底座108粘接固定在柔性電路板104上，其正視圖和後視圖如圖12和13。所述的攝像頭採集模塊1上設有攝像頭102的一端的前方還通過電路線107連接設置LED燈103。如圖9所示，所述的攝像頭102安裝在柔性電路板104上，所述的LED燈103也安裝在柔性電路板104上與攝像頭102朝向不同；如圖10所示，使用時將攝像頭102部分垂直與柔性電路板104，所述的LED燈103使用也垂直於柔性電路板104，使之摺疊使用時位於攝像頭102的正前方且朝向相同，LED燈103為白光光源，其形狀環繞攝像頭102，LED白光光源用於物體光學反射，以便鏡頭清晰捕捉採集物體圖像。LED白光光源內置直流恆壓恆流CV/CC晶片，以降低光頻閃，減小對鏡頭的感光幹擾。連接件電路板201與電源電路板204之間通過定位柱213使之與數據處理及無線視頻發射模塊2立方體結構相對應的面保持平行。

實施例4

相對於實施例1、2、3，本實施例中，如圖8所示，數據處理及無線視頻發射模塊中的電源電路板上設有數個LED燈103、攝像頭102、連接件201位於柔性電路板104上背面相對應的位置設有補強板105，分別在電源、WIFI信號、攝像頭模組接通、充電時點亮提示，並且在電源欠壓、充滿時由不同顏色提示。數據處理及無線視頻發射模塊2立方體結構上還設置有電源指示燈211、WiFi信號燈210、充電指示燈212、攝像頭指示燈201中的一種或幾種，且可以設有充電USB插口214與電池216連接進行充電，如圖4所示。

實施例5

相對於實施例1、2、3，本實施例中，如圖6所示，數據處理及無線視頻發射模塊2上的某一面的外表面設有儲存卡插口215。存儲卡可以為SD卡，最大支持32G，用來保存錄像，錄像格式為MP4。

實施例6

相對於實施例1、2、3、4所述的無線傳輸模塊採用WiFi模塊，可以採用2.4G或5G，但不限於此兩種。本發明將經解碼器處理後的攝像頭採集的信號連接數據處理及無線視頻發射模塊2，實時獲得數字視頻攝像頭模塊採集到的圖像信號。攝像頭採集模塊可成為單獨產品，成本比較低，模塊可以反覆使用。

無線傳輸模塊採用WiFi模塊可以將信號採集器接收到的影像數據保存到無線接收顯示端設備上，也可上傳至網絡存儲空間例如網盤中，也可以將信號採集器接收到的影像數據實時地發送至其他網絡設備例如筆記本電腦、手機、平板電腦中，實現遠程專家會診。使用時，將影像採集裝置插入需要觀察的部位，調整攝像頭的距離，照明單元內的LED 光源通過照明通道提供光線，保證能清楚進行觀察和診斷，鏡體內的電池為LED光源和主控電路提供電源。電池採用3.7V、350mAH的鋰離子電池，可以通過USB口給電池充電，也可通過無線充電裝置充電。CMOS圖像傳感器，解析度為VGA，接口支持DVP parallel, MIPI, SPI，輸出數據格式支持YCbCr4:2:2, RGB565, Raw Bayer等類型。CPU採用雙核設計，DSP核部分負責圖像的壓縮編碼。ARM核負責一般的事物處理，比如響應用戶的按鍵、電池電量檢測、通過網絡發送視頻數據、從DSP獲取壓縮後的數據等。

WiFi採用模塊RTL8188，採用USB接口，工作於2.4GHZ的頻段，支持64/128 bit WEP，WPA-PSK/WPA2-PSK，WPA/WPA2等類型。認證採用WPA2-PSK AES，加密等級高，不容易被破解。平時作為熱點使用，手機登錄後，用於向手機傳輸視頻數據。

實施例7

相對於上述1-6實施例，本發明的軟體部分架構如圖所示，第一層是各種應用程式，網絡發送接收模塊、用戶輸入相應模塊、音視頻採集發送模塊。

第二層是各種庫函數，實現P2P的網絡傳輸庫、C庫、壓縮算法庫、數學庫等，供上層應用程式來調用。

第三層是開源的linux系統，負責整個系統中各個進程調度、文件系統的管理、內存管理、各種外設的管理。

第四層是驅動層，負責管理系統的各個硬體，如：音頻驅動、攝像頭驅動、視頻編碼驅動、無線網絡(WIFI)驅動、GPIO驅動、SD卡驅動等。

本發明一種優選的工作方式

（1）設備端開啟後，加載WIFI驅動後，WIFI模塊工作於AP模式，可供其他無線設備連接。

（2）手機或其他無線接收顯示端設備打開WIFI，找到設備的熱點，連接該熱點。

（3）在手機或其他無線接收顯示端設備上打開APP，在添加設備後，即可觀看從設備端發來的視頻。

本發明可採用IP或AP兩種模式，但不限於以上兩種模式。

將攝像頭採集模塊1插入需要觀察的部位，照明單元內的LED 光源通過照明通道提供光線，保證能清楚進行觀察和診斷，鏡體內的電池為LED光源和主控電路提供電源，通過無線視頻信號傳輸可以直接顯示反應在無線接收端設備的顯示屏上，可以靈活運用，更方便直觀清晰地觀察病灶位置圖像，為手術準確順利進行做指引參考，有效降低手術的風險和醫師的手術難度；縮短降低了手術時間及刀口大小，極大減輕了病人的痛苦，滿足生命科學發展和現代醫療的需求。