一種數字式b-d測試判斷系統的製作方法

2023-05-06 05:16:51

一種數字式b-d測試判斷系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種數字式B-D測試判斷系統，其包括：機殼；安裝在所述機殼內底部的用於放置B-D試紙的託盤；固定連接在所述機殼內頂部的用於拍攝所述B-D試紙的圖樣的成像裝置；固定連接在所述成像裝置底部外緣的環形光源；連接在所述機殼內頂部的蓋章裝置；安裝在所述機殼內的控制板；以及與所述控制板通信連接的計算機。本發明通過採用成像裝置拍攝B-D試紙的圖樣，並通過計算機對B-D試紙的有效變色區域的顏色及其分布均勻度進行定量分析，從而準確判斷B-D測試是否合格，並實時存儲判斷結果以供查詢；另外，本發明還通過蓋章裝置根據B-D測試結果在B-D試紙上蓋章以在B-D試紙上明確顯示測試結果，從而避免了舞弊的可能性。
【專利說明】—種數字式B-D測試判斷系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種數字式B-D測試判斷系統。
【背景技術】
[0002]Bowie-Dick測試(B-D測試)是用其開發者J.H.Bowie和J.Dick的姓氏命名的。該測試通常用於評估單次深真空滅菌器(single deep vacuum sterilizers)(也稱為高真空滅菌器(high vacuum sterilizers))的真空過程,具體來說,該測試能評估不充分的真空狀態，不充分的真空狀態意味著從滅菌器櫃內空氣排除不完全或門的密封墊圈漏氣，從而造成空氣殘留在滅菌器櫃內，這些殘留空氣在滅菌過程的蒸汽暴露階段將會阻止蒸汽對滅菌器櫃內物品的穿透，從而降低滅菌質量。
[0003]B-D測試通常利用B-D試驗測試包的指示劑試紙(以下稱為B-D試紙)變色結果(包括變色深度及均勻度)以判斷高溫蒸汽滲透滅菌檢測是否合格，具體來說，B-D試紙經高溫加熱之後產生的變化主要為反應物顏色變化，B-D試紙有效變色區域主要包括兩個部分，反應物區域以及酶反應物區域。B-D試紙反應物的初始顏色為淡黃色，高溫加熱過後產生變化，由淡黃色變成深色，完全變化後的顏色為黑色；酶反應物的顏色為白色。當試紙顏色變化均勻時，表示滅菌設備可以正常使用，反之，則表示滅菌設備存在漏氣現象，不能正常使用。
[0004]現階段，對上述B-D試紙變色的判定主要依靠人眼判斷變色效果是否達到指定標準，屬於主觀判定，因此B-D測試工作存在著操作隨意、結果可替換、舞弊的可能性；而且肉眼在對顏色進行辨別的時候容易出現因人而異的情況，因而無法形成統一化標準；指示劑變色是否均勻同樣也是滅菌是否合格的重要依據之一，僅憑肉眼是很難客觀判定的，這種情況會給醫療滅菌質量安全管理帶來了潛在隱患；另外，現有的測試結果的存儲方法及查詢方法較為複雜，主要依賴手工查詢，因此不便於追溯及B-D測試流程控制。

【發明內容】

[0005]為了解決上述現有技術存在的問題，本發明旨在提供一種數字式B-D測試判斷系統，以避免人為判定造成的主觀性、不穩定性，從滅菌監測的源頭客觀準確地判定B-D測試結果，並便於查詢測試結果。
[0006]本發明所述的一種數字式B-D測試判斷系統，其包括:
[0007]機殼；
[0008]安裝在所述機殼內底部的用於放置B-D試紙的託盤；
[0009]固定連接在所述機殼內頂部的用於拍攝所述B-D試紙的圖樣的成像裝置，其中，所述圖樣包括所述B-D試紙的有效變色區域的圖像以及所述B-D試紙的條形碼區域的圖像；
[0010]固定連接在所述成像裝置底部外緣的環形光源；
[0011]連接在所述機殼內頂部的蓋章裝置；[0012]安裝在所述機殼內的控制板，其分別與所述成像裝置、環形光源以及蓋章裝置連接；以及
[0013]與所述控制板通信連接的計算機，其一方面通過所述控制板控制所述成像裝置的啟閉，並接收該成像裝置輸出的所述B-D試紙的圖樣，從而根據所述B-D試紙的有效變色區域的圖像對所述B-D試紙的有效變色區域的顏色及其分布均勻度進行定量分析並存儲相應的B-D測試結果；其另一方面通過所述控制板控制所述環形光源的啟閉；其又一方面據所述B-D測試結果通過所述控制板控制所述蓋章裝置在所述B-D試紙上加蓋表示所述B-D測試結果的相應字樣。
[0014]在上述的數字式B-D測試判斷系統中，所述計算機包括:
[0015]與所述控制板連接的採集模塊，其根據一控制模塊輸出的觸發指令，通過所述控制板向所述成像裝置輸出採集指令，並採集所述成像裝置輸出的所述B-D試紙的圖樣；
[0016]與所述採集模塊連接的處理模塊，其根據所述B-D試紙的有效變色區域的圖像對所述B-D試紙的有效變色區域的顏色及其分布均勻度進行定量分析並獲得所述B-D測試結果;
[0017]與所述處理模塊連接的打分模塊，其根據所述B-D測試結果計算獲得用於直觀說明所述B-D試紙的判定情況的試紙分數；
[0018]與所述採集模塊連接的讀碼模塊，其根據所述B-D試紙的條形碼區域的圖像獲得所述B-D試紙所對應的條形碼信息；
[0019]與所述讀碼模塊以及打分模塊連接的結果圖樣輸出模塊，其根據所述試紙分數以及所述B-D試紙的條形碼信息存儲對應的表示所述B-D測試結果的結果圖樣，並存儲所述成像裝置輸出的所述B-D試紙的圖樣；以及
[0020]與所述控制板以及所述處理模塊連接的所述控制模塊，其一方面通過所述控制板控制所述環形光源的啟閉；其另一方面根據所述B-D測試結果通過所述控制板控制所述蓋章裝置在所述B-D試紙上加蓋表示所述B-D測試結果的相應字樣。
[0021]在上述的數字式B-D測試判斷系統中，所述判斷系統還包括固定連接在所述機殼內頂部的報警裝置，其與所述控制板連接，所述計算機根據所述B-D測試結果通過所述控制板控制所述報警裝置發出相應的警報聲。
[0022]在上述的數字式B-D測試判斷系統中，所述報警裝置為蜂鳴器。
[0023]在上述的數字式B-D測試判斷系統中，所述成像裝置包括CMOS相機以及螺紋連接在該CMOS相機下方的光學鏡頭。
[0024]在上述的數字式B-D測試判斷系統中，所述蓋章裝置包括電磁鐵以及與該電磁鐵連接的兩枚印章。
[0025]在上述的數字式B-D測試判斷系統中，所述環形光源為發出白光的LED光源。
[0026]在上述的數字式B-D測試判斷系統中，所述託盤為抽拉式託盤。
[0027]由於採用了上述的技術解決方案，本發明通過採用成像裝置拍攝B-D試紙的圖樣，並通過計算機對B-D試紙的有效變色區域的顏色及其分布均勻度進行定量分析，從而準確判斷B-D測試是否合格，並實時存儲判斷結果以供查詢；另外，本發明還通過蓋章裝置根據B-D測試結果在B-D試紙上蓋章以在B-D試紙上明確顯示測試結果，從而避免了舞弊的可能性。【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是本發明一種數字式B-D測試判斷系統的內部結構示意圖；
[0029]圖2是本發明中計算機的內部功能模塊框圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖，給出本發明的較佳實施例，並予以詳細描述。
[0031]如圖1所示，本發明，即一種數字式B-D測試判斷系統，其包括:
[0032]機殼I ;
[0033]安裝在機殼I內底部的用於放置B-D試紙(圖中未示)的抽拉式託盤2 ；
[0034]固定連接在機殼I內頂部的用於拍攝B-D試紙的圖樣的成像裝置，其中，圖樣包括B-D試紙的有效變色區域的圖像以及B-D試紙的條形碼區域的圖像；在本實施例中，成像裝置包括CMOS相機3以及通過卡口螺紋連接在該CMOS相機3下方的光學鏡頭4 ；
[0035]固定連接在成像裝置底部外緣(即光學鏡頭4)的環形光源5，在本實施例中，環形光源5為發出白光的LED光源；
[0036]連接在機殼I內頂部的蓋章裝置，在本實施例中，蓋章裝置包括電磁鐵7以及與該電磁鐵7連接的兩枚印章8 ；
[0037]固定連接在機殼I內頂部的報警裝置9，在本實施例中，報警裝置9為蜂鳴器；
[0038]安裝在機殼I內的控制板6，其分別與成像裝置的CMOS相機3、環形光源5、蓋章裝置以及報警裝置9連接；以及
[0039]與控制板6通信連接的計算機，其具體包括:
[0040]與控制板6連接的採集模塊11，其根據一控制模塊12輸出的觸發指令，通過控制板6向成像裝置輸出採集指令，並採集成像裝置輸出的B-D試紙的圖樣；
[0041]與採集模塊11連接的處理模塊13，其根據B-D試紙的有效變色區域的圖像對B-D試紙的有效變色區域的顏色及其分布均勻度進行定量分析並獲得B-D測試結果，具體來說，試紙顏色的變化相應影響成像裝置接收到的發射流量的變化，變化程度不同的反應物以及酶反應物的發射流量不同，具體到成像裝置的結果就是變化程度不同的反應物以及酶反應物呈現的顏色不同，而不合格試紙往往是顏色變化不均勻，從而使一張試紙的反應物區域呈現不同的顏色，即顏色變化不均勻，反之，如果顏色變化均勻則表示測試合格，因此控制裝置通過對B-D試紙的有效變色區域的顏色及其分布均勻度進行定量分析即可判斷測試是否合格；
[0042]與處理模塊13連接的打分模塊14，其根據B-D測試結果計算獲得用於直觀說明B-D試紙的判定情況的試紙分數；
[0043]與採集模塊13連接的讀碼模塊15，其根據B-D試紙的條形碼區域的圖像獲得B-D試紙所對應的條形碼信息；
[0044]與讀碼模塊15以及打分模塊14連接的結果圖樣輸出模塊16，其根據試紙分數以及B-D試紙的條形碼信息存儲對應的表示B-D測試結果的結果圖樣，並存儲成像裝置輸出的B-D試紙的圖樣；以及
[0045]與控制板6以及處理模塊13連接的控制模塊12，其一方面通過控制板6控制環形光源5的啟閉；其另一方面根據B-D測試結果通過控制板6控制蓋章裝置在B-D試紙上加蓋表示B-D測試結果的相應字樣；其又一方面根據B-D測試結果通過控制板6控制報警裝置9發出相應的警報聲。
[0046]在本實施例中，CMOS相機3通過mini USB線將拍得的數字圖像傳輸至控制裝置，為獲取反射光譜強度信息，使用的CMOS相機3具備寬光譜響應特性；光學鏡頭4用於將B-D試紙反射的光匯聚到CMOS相機3以供拍照；環形光源5固定在光學鏡頭4周圍，從而可以發射白光以均勻照亮B-D試紙；電磁鐵7為印章8提供動力，電磁鐵7與印章8之間通過輕質塑料杆連接，從而起傳動作用，兩枚印章8分別印有「YES」和「NO」兩種字樣，每次B-D試紙判斷完畢後，在計算機和控制板6的控制下根據B-D測試結果在B-D試紙上蓋章，合格的B-D試紙蓋「YES」，否則蓋「NO」 ;報警裝置9根據每次B-D測試結果發出不同的聲音以提醒用戶，例如，當判斷B-D試紙合格時響一下，不合格時連響兩下；控制板6位於機殼I後部，緊靠可拆卸的機殼I後板，並豎向放置，其上焊接有控制晶片和控制元器件等；計算機與控制板6通過串口線進行通信；CMOS相機3的mini USB線、控制版6的串口線由一個USB Hub集成到一根USB線上，這根USB線連接到計算機上從而實現與計算機的通信和連接。
[0047]本發明的工作過程如下:
[0048]每次使用本判斷系統前檢查設備的連接，包括電源、USB線等；設備連接完成後，啟動判斷系統，即啟動判斷系統上方的電源按鈕；當控制板與計算機連接後，控制模塊發送指令(Oxaa)檢測初始化是否正確，如果沒有返回值，則說明USB線未連接或者USB 口設置錯誤，計算機彈出提示窗口進行提示；如果返回不同類型的返回值(Oxbb)，則說明USB線正確連接，並且COM 口設置正確，但是電源按鈕尚未打開，計算機彈出窗口進行提示；如果返回同類型的返回值(Oxaa)，則說明USB線已連接，COM設置正確，電源按鈕也已經打開，初始化完畢。
[0049]初始化完畢後，控制模塊發送指令(0x01)至控制板以打開環形光源，從而準備進行待測B-D試紙的拍攝；此時，抽出託盤，將待檢測的B-D試紙朝上放入託盤中，然後將託盤推入機殼；當待測試紙於試紙託盤上放置完畢並且已經推入機器內部之後，通過控制模塊觸發採集模塊，使採集模塊對COMS相機發送採集指令，CMOS相機對其響應並且採集待測B-D試紙的圖樣，採集到的待測B-D試紙的圖樣被送入處理模塊以及讀碼模塊；拍照完畢後控制模塊通過控制板關閉環形光源。
[0050]讀碼模塊對B-D試紙的圖樣的四個角區域進行檢測，對檢測到條形碼的區域進行截取，並對截取的條形碼區域圖像進行圖像二值化、圖像銳化等處理，最後對處理後的條形碼區域中的條形碼圖樣進行讀取，得到條形碼信息後將其顯示到計算機界面的「試紙信息「框中。
[0051]處理模塊截取待測B-D試紙的圖樣中的有效變色區域，並對截取的有效變色區域圖像進行相對反射光譜計算等操作，通過「相對反射光譜均勻性」算法得到判斷結果；具體來說，「相對反射光譜均勻性」算法依據ISOl1140-3-2007和ISOl1140-4-2007標準，通過分析相對反射光譜強度的均勻性並結合二級判定機制實現對化學指示劑顏色變化的定量分析，並最終得到高溫蒸汽滲透檢測B-D試驗是否通過以及具體得分(50分以上為合格)，其中:
[0052]「相對反射光譜強度」的定義為:化學指示劑的顏色變化其物理本質為在固定入射光條件下吸收光譜的變化或反射光譜的變化，本發明中的成像裝置可以獲得化學指示劑反射光譜強度的信息。在固定入射光照條件下，O。表示檢測到的試紙空間中某位置處化學指示劑的反射光譜強度，Oce是指從臨近酶反應物(非變色區)的反射光譜強度，則「相對反射光譜強度」定義如下:
[0053]Dlif=-1og10Rf
[0054]Rf=cVt
[0055]其中，Dm為變化的(未變化的)反應物和酶反應物的相關反射密度；
[0056]高溫蒸汽滲透檢測B-D試驗中，試紙上化學指示劑相對反射光譜強度的變化均勻性是判定測試是否通過的主要指標。這裡「均勻性」是指在在固定入射光照條件下，反射光譜在特定波長範圍內的分量是否符合下述「一級判斷」和「二級判斷」的均勻性條件；
[0057]「一級判斷」是指對試紙平面上化學指示劑區域各個像素點的相對反射光譜強度變化進行統計，分別針對350nm?450nm、450nm?550nm、550nm?650nm三個波長範圍，通過加權重建的方法，以所有像素點相對反射光譜強度的標準差STD是否超過設定的閾值範圍來進行判定。該閾值範圍為[STDmin，STDmaJ，若STD小於STDmin則判斷B-D試驗合格，並根據STD的值確定得分(大於60分);若STD大於STDmax則判斷B-D試驗不合格，並根據STD的值確定得分(小於40分)；
[0058]「二級判斷」是指對於「一級判斷」無法確定的情況(即STD處於閾值範圍[STDmin,STDmax]內)，針對350nm?450nm、450nm?550nm、550nm?650nm三個波長範圍，通過加權重建的方法，對化學指示劑區域所有像素分布進行統計直方圖分析，使用正態分布擬合實際統計數據，依據擬合參數中的偏度係數(Skewness)和峰度係數(Kurtosis)是否滿足閾值條件來判定B-D試驗是否合格，同時依據偏度係數和峰度係數的加權值來確定得分值(40?60分之間)。
[0059]打分模塊在處理模塊對B-D試紙判定為合格或者不合格之後調用處理過程中計算的數值，例如在顏色分布均勻度分析計算中所計算的反應物區域各像素RGB分量標準差或者在像素分布柱狀圖分析計算中的反應物區域像素分布柱狀圖分析結果，根據這些計算數值計算獲得一個範圍為0?100的試紙分數，用於直觀的說明試紙判定情況，且這個試紙分數作為結果輸出，顯示在計算機界面的「試紙分數「一欄中。
[0060]處理模塊將待測B-D試紙的圖樣經過一系列計算處理之後，得到該待測B-D試紙對應的測試結果:(I)若試紙判定為合格時，控制模塊發送相應指令(0x03)，使得蜂鳴器響一次，綠燈閃爍I次，若操作成功則收到同類型的返回值(0x03);(2)若試紙判定為不合格，控制模塊發送相應指令(0x04)，使得蜂鳴器響2次，紅燈閃爍I次，若操作成功則收到同類型的返回值(0x04) ；(3)若判定過程中設備檢測到異常(例如CMOS相機無法拍攝等)，控制模塊發送另一指令(0x05)，使得蜂鳴器響4次，紅燈閃爍4次，若操作成功則收到同類型的返回值(0x05);另外，若判定結果為合格，控制模塊還發送指令(0x06)，使電磁鐵響應，並使印章在B-D試紙上蓋上「YES」字樣，返回同類型的返回值(0x06)則說明操作成功；若判定結果為不合格，控制模塊發送另一指令(0x07)，使電磁鐵響應，並使另一印章在B-D試紙上蓋上「NO」字樣，返回同類型的返回值(0x07)則說明操作成功。
[0061]經過判定的B-D試紙的圖樣被送入結果圖樣輸出模塊中，每一次的判定都會在計算機的指定路徑下輸出兩張圖樣，並以是否合格(試紙分數)，條形碼信息，檢測日期等作為這兩張圖樣的保存名稱，其中，一張圖樣為CMOS相機拍攝的並且經過光場校正過的B-D試紙的原始的圖樣，另一張為經過處理的結果圖樣，若試紙在顏色分布均勻度分析計算後被判定為不合格的情況下，處理模塊將圖樣的反應物區域的不合格部分以紅色填充後保存，其餘情況保存的處理圖樣視覺上與試紙原始圖樣一致。
[0062]綜上所述，本發明通過高精度的反射光譜成像裝置、環形光源以及可靠的通信機制並通過「相對反射光譜均勻性」算法分析，實現了 B-D試驗化學指示劑的定量判斷和自動化分析，本發明具備高可靠性和高靈敏度的特點，可有效彌補傳統肉眼觀察評判的不足之處，如:人眼視覺錯覺、解析度不高、經驗依賴性強、無法定量等，本發明還可與院感追溯系統結合，對滅菌鍋具的性能狀態進行連續跟蹤、監控和預警。
[0063]以上所述的，僅為本發明的較佳實施例，並非用以限定本發明的範圍，本發明的上述實施例還可以做出各種變化。即凡是依據本發明申請的權利要求書及說明書內容所作的簡單、等效變化與修飾，皆落入本發明專利的權利要求保護範圍。本發明未詳盡描述的均為常規技術內容。
【權利要求】
1.一種數字式B-D測試判斷系統，其特徵在於，所述判斷系統包括: 機殼; 安裝在所述機殼內底部的用於放置B-D試紙的託盤； 固定連接在所述機殼內頂部的用於拍攝所述B-D試紙的圖樣的成像裝置，其中，所述圖樣包括所述B-D試紙的有效變色區域的圖像以及所述B-D試紙的條形碼區域的圖像；固定連接在所述成像裝置底部外緣的環形光源； 連接在所述機殼內頂部的蓋章裝置； 安裝在所述機殼內的控制板，其分別與所述成像裝置、環形光源以及蓋章裝置連接；以及 與所述控制板通信連接的計算機，其一方面通過所述控制板控制所述成像裝置的啟閉，並接收該成像裝置輸出的所述B-D試紙的圖樣，從而根據所述B-D試紙的有效變色區域的圖像對所述B-D試紙的有效變色區域的顏色及其分布均勻度進行定量分析並存儲相應的B-D測試結果；其另一方面通過所述控制板控制所述環形光源的啟閉；其又一方面據所述B-D測試結果通過所述控制板控制所述蓋章裝置在所述B-D試紙上加蓋表示所述B-D測試結果的相應字樣。
2.根據權利要求1所述的數字式B-D測試判斷系統，其特徵在於，所述計算機包括: 與所述控制板連接的採集 模塊，其根據一控制模塊輸出的觸發指令，通過所述控制板向所述成像裝置輸出採集指令，並採集所述成像裝置輸出的所述B-D試紙的圖樣； 與所述採集模塊連接的處理模塊，其根據所述B-D試紙的有效變色區域的圖像對所述B-D試紙的有效變色區域的顏色及其分布均勻度進行定量分析並獲得所述B-D測試結果；與所述處理模塊連接的打分模塊，其根據所述B-D測試結果計算獲得用於直觀說明所述B-D試紙的判定情況的試紙分數； 與所述採集模塊連接的讀碼模塊，其根據所述B-D試紙的條形碼區域的圖像獲得所述B-D試紙所對應的條形碼彳目息； 與所述讀碼模塊以及打分模塊連接的結果圖樣輸出模塊，其根據所述試紙分數以及所述B-D試紙的條形碼信息存儲對應的表示所述B-D測試結果的結果圖樣，並存儲所述成像裝置輸出的所述B-D試紙的圖樣；以及 與所述控制板以及所述處理模塊連接的所述控制模塊，其一方面通過所述控制板控制所述環形光源的啟閉；其另一方面根據所述B-D測試結果通過所述控制板控制所述蓋章裝置在所述B-D試紙上加蓋表示所述B-D測試結果的相應字樣。
3.根據權利要求1或2所述的數字式B-D測試判斷系統，其特徵在於，所述判斷系統還包括固定連接在所述機殼內頂部的報警裝置，其與所述控制板連接，所述計算機根據所述B-D測試結果通過所述控制板控制所述報警裝置發出相應的警報聲。
4.根據權利要求3所述的數字式B-D測試判斷系統，其特徵在於，所述報警裝置為蜂鳴器。
5.根據權利要求1所述的數字式B-D測試判斷系統，其特徵在於，所述成像裝置包括CMOS相機以及螺紋連接在該CMOS相機下方的光學鏡頭。
6.根據權利要求1所述的數字式B-D測試判斷系統，其特徵在於，所述蓋章裝置包括電磁鐵以及與該電磁鐵連接的兩枚印章。
7.根據權利要求1所述的數字式B-D測試判斷系統，其特徵在於，所述環形光源為發出白光的LED光源。
8.根據權利要求1中任意一項所述的數字式B-D測試判斷系統，其特徵在於，所述託盤為抽拉式託盤。
【文檔編號】G01J3/50GK103674859SQ201310539682
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月4日 優先權日:2013年11月4日
【發明者】徐宏震, 羅棟, 張志強 申請人:上海感信信息科技有限公司