趙曉辰張永壽

體溫表自動計量檢測消毒裝置的研制

趙曉辰①②張永壽②

目的：依據(jù)溫度計檢定規(guī)程的要求，設(shè)計制作體溫表自動計量檢測消毒裝置。方法：分析實現(xiàn)溫度計自動檢定的關(guān)鍵技術(shù)，提出相應(yīng)的解決方案，利用自動定位控制、圖像處理、模式識別及計算機(jī)通訊等技術(shù)手段，實現(xiàn)基本的溫度計自動檢定系統(tǒng)。結(jié)果：利用機(jī)電傳送裝置，輸送帶采用軟性有槽并配以微震動方式使體溫表定位，配合攝像設(shè)備采樣。形成一體化流水線檢測，提高了檢測效率。結(jié)論：消毒環(huán)節(jié)作為裝置的輔助部分，由計算機(jī)實施嚴(yán)格的消毒管理和自動消毒控制。該裝置留有計算機(jī)通信接口，以納入未來形成的衛(wèi)生裝備計算機(jī)管理系統(tǒng)。

機(jī)電傳輸；圖像采集；消毒；計量質(zhì)控

2 體溫表自動計量檢測消毒裝置

目前，國內(nèi)、外對水銀玻璃溫度計的讀數(shù)研究多數(shù)處于實驗室狀態(tài)，僅僅停留在對讀數(shù)方法的理論研究，未見有研究成果報道。體溫表自動計量檢測消毒裝置應(yīng)用有效的、能付諸實施的讀數(shù)技術(shù)，同時配以先進(jìn)有效的實施手段，著眼為應(yīng)用服務(wù)，實現(xiàn)在線應(yīng)用服務(wù)、實時計量檢測，將對實現(xiàn)計量檢測與臨床應(yīng)用的統(tǒng)一具有現(xiàn)實意義[2]。

體溫表自動計量檢測消毒裝置通過使用先進(jìn)的圖像處理技術(shù)以及機(jī)電傳送設(shè)置，取代人工檢測體溫計的方法，實現(xiàn)體溫計自動計量檢測，該裝置可批量檢測體溫計。裝置中設(shè)有輸送帶，溫度計放入軟槽后即可自動完成一系列的檢測，方便省事。利用電荷耦合器件(charge coupled device，CCD)采集圖像，可增強(qiáng)圖像的分辨率，提高采集的靈敏度[2]。通過設(shè)計計算機(jī)系統(tǒng)，可有效地對被檢測的體溫計進(jìn)行消毒處理。

3 總體設(shè)計

如圖1所示，整個裝置的研制共分為9個部分，分別是：①體溫表讀數(shù)的攝??；②攝取信號與圖像數(shù)據(jù)的預(yù)處理；③裝置內(nèi)體溫表復(fù)位功能；④恒溫槽在裝置內(nèi)的實現(xiàn)；⑤體溫表報廢剔除功能的研發(fā)；⑥體溫表消毒系統(tǒng)的研發(fā)；⑦技術(shù)控制管理軟件的開發(fā)；⑧裝置結(jié)構(gòu)外形設(shè)計制作；⑨在試驗室對各參數(shù)按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行模擬測試。

圖1 總體設(shè)計圖

4 圖像識別與數(shù)據(jù)處理技術(shù)的研究及控制

4.1 圖像識別與處理

圖像識別與處理通過攝像設(shè)備、圖像傳輸(依據(jù)適用的數(shù)學(xué)模型與算法進(jìn)行)、圖像處理及信號轉(zhuǎn)換等。裝置動作的控制則通過I/O輸入輸出接口，獲取裝置傳感器的狀態(tài)信號[3]；嚴(yán)格按照裝置功能要求，發(fā)出動作的執(zhí)行指令，裝置的執(zhí)行機(jī)構(gòu)實施動作；同時經(jīng)過攝像系統(tǒng)與相關(guān)傳感器檢查實施動作的結(jié)果，進(jìn)入后續(xù)工作(如圖2所示)。

圖2 圖像識別與數(shù)據(jù)處理流程圖

4.2 數(shù)據(jù)處理技術(shù)的研究

在圖像識別中，由于體溫表的讀數(shù)有一定的角度，而作為一個應(yīng)用于臨床的自動化裝置必須在自動功能方面有大的體現(xiàn)。因此，解決在線動態(tài)讀取體溫表數(shù)值成為了關(guān)鍵問題。研究通過CCD傳感及傳送線的反復(fù)試驗得出一個科學(xué)可行的合理方案。

4.2.1 對水銀玻璃體溫表基于機(jī)器視覺讀數(shù)進(jìn)行研究

目前，醫(yī)院使用的體溫表基本屬于放棄計量檢定的放任狀態(tài)，存在極大安全隱患；而且在臨床預(yù)檢與診斷中幾乎完全依賴人工讀數(shù)和記錄，誤讀錯寫的問題時有發(fā)生。對此，研發(fā)出一種基于計算機(jī)視覺的體溫表自動讀數(shù)系統(tǒng)[3-5]。若要改變用人工進(jìn)行觀察讀數(shù)的方法，其關(guān)鍵是要實現(xiàn)溫度計的自動讀數(shù)。溫度計垂直插入恒溫槽中，CCD攝像機(jī)獲取溫度計圖像后傳入計算機(jī)。在該系統(tǒng)中攝像機(jī)一次可攝取多支溫度計的圖像。

4.2.2 對水銀玻璃體溫表計量檢測讀取數(shù)值方式進(jìn)行比較研究

用實驗的方法對體溫表進(jìn)行直讀法試驗，用一高精度的恒溫水槽，將待檢體溫表插入其中，待熱平衡后用計算機(jī)圖像識別系統(tǒng)進(jìn)行處理，再用高精度的溫度計比較檢測的綜合精度，反復(fù)多次趨于平穩(wěn)結(jié)果[6-7]。

5 機(jī)電傳送與復(fù)位實施設(shè)計

(1)機(jī)電傳送包括溫度表的傳輸線，涉及恒溫水槽。輸送帶采用軟性、并有溝槽，配以微震動的方式使溫度表定位，配合攝像設(shè)備采樣。輸送帶中部設(shè)有岔道功能或可供人工去除失效溫度表的結(jié)構(gòu)。恒溫水槽針對裝置經(jīng)常排、放水不便及能耗效率問題，選用3個對應(yīng)取樣點(diǎn)不同溫度的恒溫水槽，且體積小、相對精度得以保障。

(2)復(fù)位器作為裝置的配套件，有馬達(dá)和多個溫度表塑料管狀容器及相關(guān)連接件構(gòu)成，裝置檢測的溫度表達(dá)到預(yù)定數(shù)量時發(fā)出提示信號，由人工將檢測好的溫度表放置復(fù)位器容器中進(jìn)行復(fù)位[8-10]。

6 計算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計

通過通信接口連接檢測儀器，計算機(jī)控制整個檢測流程，檢測數(shù)據(jù)直接傳輸至計算機(jī)檢測系統(tǒng)中，在計算機(jī)中分析處理，得到檢測結(jié)果[11]。整個系統(tǒng)的檢測流程如圖3所示。

圖3 檢測系統(tǒng)流程圖

7 結(jié)論

通過設(shè)計體溫表自動計量檢測消毒裝置，可實現(xiàn)下述功能：①通過自動攝像定位系統(tǒng)，實現(xiàn)對溫度計讀數(shù)的測量；②設(shè)計機(jī)電傳輸系統(tǒng)，形成了集體溫表復(fù)位、計量和消毒為一體的自動流水線，達(dá)到自動化批量檢測消毒的目的；③設(shè)計制作消毒系統(tǒng)，可解決溫度計污染率高的問題[12]；④目前對溫度計尚未進(jìn)行質(zhì)量檢測，這一研究將填補(bǔ)體溫表計量檢測的空白；⑤將臨床應(yīng)用與計量檢測形成一體，且裝置具有智能功能和通信接口，有利于建立質(zhì)量管理控制系統(tǒng)。

該裝置采用的新型圖像識別及處理系統(tǒng)已在多個領(lǐng)域得到了成功應(yīng)用，通過機(jī)器視覺產(chǎn)品(即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種)將圖像獲取后傳送至處理單元，通過數(shù)字化處理，根據(jù)像素分布、亮度和顏色等信息進(jìn)行尺寸、形狀及顏色等的判別，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果控制現(xiàn)場的設(shè)備動作[13]。機(jī)器視覺伴隨計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)日臻成熟，并廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)。機(jī)器視覺的引入，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工檢測方法，極大地提高了檢測質(zhì)量和工作效率。

[1]崔馨元.玻璃液體溫度計檢定技術(shù)[J].計量與測試技術(shù),2010(1):27-29.

[2]秦巖,何相勇,李剛,等.溫度計自動檢定的圖像分割技術(shù)[J].兵工自動化,2005,24(6):76-77.

[3]曹風(fēng)云,周澤鴻.計量管理一體化在溫度計自動檢定中的應(yīng)用[J].計量技術(shù),2003(2):38-40.

[4]陳恪.基于機(jī)器視覺的玻璃液體溫度計自動檢定系統(tǒng)的研究[J].計量技術(shù),2010(3):53-57.

[5]張哲,馮玉玲,胡靖.觀測角度對玻璃液體溫度計讀數(shù)的影響[J].計量學(xué)報,2007(28):218-220.

[6]賴衛(wèi)國.玻璃溫度表的計算機(jī)視覺檢定系統(tǒng)研究[J].氣象與減災(zāi)研究,2002(3):27-32.

[7]婁方,馮新滬,顧潔,等.玻璃液體溫度計檢定自動讀數(shù)系統(tǒng)的研制[J].后勤工程學(xué)院學(xué)報,2007(3):45-48.

[8]章毓晉.圖像工程[M].北京:清華大學(xué)出版社,2009.

[9]祝常紅.數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2008:25-35.

[10]風(fēng)薩雷斯.數(shù)字圖像處理[M].北京:電子工業(yè)出版社,2009:110-200.

[11]余成波.傳感器原理與應(yīng)有[M].武漢:華中科技大學(xué)出版社,2010:20-80.

[12]張文福.醫(yī)用消毒學(xué)[M].北京:軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)出版社,2002.

[13]沈為民,王素珍.玻璃液體溫度計自動檢測方法的研究[J].計量技術(shù),2001(10):37-39.

Development of thermometer automatic measuring disinfection device

ZHAO Xiaochen, ZHANG Yong-shou

Objective: To develop a thermometer automatic measuring disinfection device base on the thermometer verification regulation requirements. Methods: We put forward appropriate solutions and used automatic positioning control, image processing, pattern recognition and computer communications technology to realize the basic thermometer automatic verification system. Results: The use of mechanical and electrical transmission device was effective. The conveyor belt was soft slot which matches with the vibration mode micro and makes thermometer positioning. It co-operated with camera equipment sampling to form integration test line and improve the detection efficiency. Conclusion: As the auxiliary device, disinfection link part has a computer implemented strict disinfection management. It implements automatic disinfection control. At the same time, the device with computer communication interface. So health equipment computer management system can be formed in the future.

Mechanical and electrical transmission; Image acquisition; Disinfection; Quality measurement

College of Technology and Engineering, Shandong University of Traditional Chinese Medicine, Jinan 250355, China.

1672-8270(2012)08-0026-03

TH789

A

1 體溫表檢測概述

趙曉辰,女,(1988- ),碩士研究生，就讀于山東中醫(yī)藥大學(xué)理工學(xué)院，主要研究方向為醫(yī)療設(shè)備質(zhì)量控制。

2012-03-28

①山東中醫(yī)藥大學(xué)理工學(xué)院 山東 濟(jì)南 250355

②濟(jì)南軍區(qū)總醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科 山東 濟(jì)南 250031

China Medical Equipment,2012,9(8):26-28.

水銀玻璃體溫表是醫(yī)院最常用的測量儀表之一，按照國家計量檢定規(guī)程的要求必須定期檢定。由于體溫計數(shù)量較多、檢測復(fù)雜，醫(yī)院無法對體溫計進(jìn)行嚴(yán)格的計量管理。而現(xiàn)有的人工檢校存在很大弊端，如人工直接讀數(shù)費(fèi)力且估讀誤差大，計算過程易出差錯，整個檢定過程工作量大等。傳統(tǒng)的檢測方法為：將恒溫槽加熱到設(shè)定溫度，然后人工對恒溫槽中的溫度計進(jìn)行讀數(shù)、記錄數(shù)據(jù)，形成報表和鑒定證書。人工檢測效率低，且易受主觀因素的影響，會造成很大誤差[1]。