一种数字式b-d测试判断系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种数字式B-D测试判断系统，其包括：机壳；安装在所述机壳内底部的用于放置B-D试纸的托盘；固定连接在所述机壳内顶部的用于拍摄所述B-D试纸的图样的成像装置；固定连接在所述成像装置底部外缘的环形光源；连接在所述机壳内顶部的盖章装置；安装在所述机壳内的控制板；以及与所述控制板通信连接的计算机。本发明通过采用成像装置拍摄B-D试纸的图样，并通过计算机对B-D试纸的有效变色区域的颜色及其分布均匀度进行定量分析，从而准确判断B-D测试是否合格，并实时存储判断结果以供查询；另外，本发明还通过盖章装置根据B-D测试结果在B-D试纸上盖章以在B-D试纸上明确显示测试结果，从而避免了舞弊的可能性。
【专利说明】—种数字式B-D测试判断系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种数字式B-D测试判断系统。
【背景技术】
[0002]Bowie-Dick测试(B-D测试)是用其开发者J.H.Bowie和J.Dick的姓氏命名的。该测试通常用于评估单次深真空灭菌器(single deep vacuum sterilizers)(也称为高真空灭菌器(high vacuum sterilizers))的真空过程,具体来说,该测试能评估不充分的真空状态，不充分的真空状态意味着从灭菌器柜内空气排除不完全或门的密封垫圈漏气，从而造成空气残留在灭菌器柜内，这些残留空气在灭菌过程的蒸汽暴露阶段将会阻止蒸汽对灭菌器柜内物品的穿透，从而降低灭菌质量。
[0003]B-D测试通常利用B-D试验测试包的指示剂试纸(以下称为B-D试纸)变色结果(包括变色深度及均匀度)以判断高温蒸汽渗透灭菌检测是否合格，具体来说，B-D试纸经高温加热之后产生的变化主要为反应物颜色变化，B-D试纸有效变色区域主要包括两个部分，反应物区域以及酶反应物区域。B-D试纸反应物的初始颜色为淡黄色，高温加热过后产生变化，由淡黄色变成深色，完全变化后的颜色为黑色；酶反应物的颜色为白色。当试纸颜色变化均匀时，表示灭菌设备可以正常使用，反之，则表示灭菌设备存在漏气现象，不能正常使用。
[0004]现阶段，对上述B-D试纸变色的判定主要依靠人眼判断变色效果是否达到指定标准，属于主观判定，因此B-D测试工作存在着操作随意、结果可替换、舞弊的可能性；而且肉眼在对颜色进行辨别的时候容易出现因人而异的情况，因而无法形成统一化标准；指示剂变色是否均匀同样也是灭菌是否合格的重要依据之一，仅凭肉眼是很难客观判定的，这种情况会给医疗灭菌质量安全管理带来了潜在隐患；另外，现有的测试结果的存储方法及查询方法较为复杂，主要依赖手工查询，因此不便于追溯及B-D测试流程控制。
【发明内容】
[0005]为了解决上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种数字式B-D测试判断系统，以避免人为判定造成的主观性、不稳定性，从灭菌监测的源头客观准确地判定B-D测试结果，并便于查询测试结果。
[0006]本发明所述的一种数字式B-D测试判断系统，其包括:
[0007]机壳；
[0008]安装在所述机壳内底部的用于放置B-D试纸的托盘；
[0009]固定连接在所述机壳内顶部的用于拍摄所述B-D试纸的图样的成像装置，其中，所述图样包括所述B-D试纸的有效变色区域的图像以及所述B-D试纸的条形码区域的图像；
[0010]固定连接在所述成像装置底部外缘的环形光源；
[0011]连接在所述机壳内顶部的盖章装置；[0012]安装在所述机壳内的控制板，其分别与所述成像装置、环形光源以及盖章装置连接；以及
[0013]与所述控制板通信连接的计算机，其一方面通过所述控制板控制所述成像装置的启闭，并接收该成像装置输出的所述B-D试纸的图样，从而根据所述B-D试纸的有效变色区域的图像对所述B-D试纸的有效变色区域的颜色及其分布均匀度进行定量分析并存储相应的B-D测试结果；其另一方面通过所述控制板控制所述环形光源的启闭；其又一方面据所述B-D测试结果通过所述控制板控制所述盖章装置在所述B-D试纸上加盖表示所述B-D测试结果的相应字样。
[0014]在上述的数字式B-D测试判断系统中，所述计算机包括:
[0015]与所述控制板连接的采集模块，其根据一控制模块输出的触发指令，通过所述控制板向所述成像装置输出采集指令，并采集所述成像装置输出的所述B-D试纸的图样；
[0016]与所述采集模块连接的处理模块，其根据所述B-D试纸的有效变色区域的图像对所述B-D试纸的有效变色区域的颜色及其分布均匀度进行定量分析并获得所述B-D测试结果;
[0017]与所述处理模块连接的打分模块，其根据所述B-D测试结果计算获得用于直观说明所述B-D试纸的判定情况的试纸分数；
[0018]与所述采集模块连接的读码模块，其根据所述B-D试纸的条形码区域的图像获得所述B-D试纸所对应的条形码信息；
[0019]与所述读码模块以及打分模块连接的结果图样输出模块，其根据所述试纸分数以及所述B-D试纸的条形码信息存储对应的表示所述B-D测试结果的结果图样，并存储所述成像装置输出的所述B-D试纸的图样；以及
[0020]与所述控制板以及所述处理模块连接的所述控制模块，其一方面通过所述控制板控制所述环形光源的启闭；其另一方面根据所述B-D测试结果通过所述控制板控制所述盖章装置在所述B-D试纸上加盖表示所述B-D测试结果的相应字样。
[0021]在上述的数字式B-D测试判断系统中，所述判断系统还包括固定连接在所述机壳内顶部的报警装置，其与所述控制板连接，所述计算机根据所述B-D测试结果通过所述控制板控制所述报警装置发出相应的警报声。
[0022]在上述的数字式B-D测试判断系统中，所述报警装置为蜂鸣器。
[0023]在上述的数字式B-D测试判断系统中，所述成像装置包括CMOS相机以及螺纹连接在该CMOS相机下方的光学镜头。
[0024]在上述的数字式B-D测试判断系统中，所述盖章装置包括电磁铁以及与该电磁铁连接的两枚印章。
[0025]在上述的数字式B-D测试判断系统中，所述环形光源为发出白光的LED光源。
[0026]在上述的数字式B-D测试判断系统中，所述托盘为抽拉式托盘。
[0027]由于采用了上述的技术解决方案，本发明通过采用成像装置拍摄B-D试纸的图样，并通过计算机对B-D试纸的有效变色区域的颜色及其分布均匀度进行定量分析，从而准确判断B-D测试是否合格，并实时存储判断结果以供查询；另外，本发明还通过盖章装置根据B-D测试结果在B-D试纸上盖章以在B-D试纸上明确显示测试结果，从而避免了舞弊的可能性。【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是本发明一种数字式B-D测试判断系统的内部结构示意图；
[0029]图2是本发明中计算机的内部功能模块框图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。
[0031]如图1所示，本发明，即一种数字式B-D测试判断系统，其包括:
[0032]机壳I ;
[0033]安装在机壳I内底部的用于放置B-D试纸(图中未示)的抽拉式托盘2 ；
[0034]固定连接在机壳I内顶部的用于拍摄B-D试纸的图样的成像装置，其中，图样包括B-D试纸的有效变色区域的图像以及B-D试纸的条形码区域的图像；在本实施例中，成像装置包括CMOS相机3以及通过卡口螺纹连接在该CMOS相机3下方的光学镜头4 ；
[0035]固定连接在成像装置底部外缘(即光学镜头4)的环形光源5，在本实施例中，环形光源5为发出白光的LED光源；
[0036]连接在机壳I内顶部的盖章装置，在本实施例中，盖章装置包括电磁铁7以及与该电磁铁7连接的两枚印章8 ；
[0037]固定连接在机壳I内顶部的报警装置9，在本实施例中，报警装置9为蜂鸣器；
[0038]安装在机壳I内的控制板6，其分别与成像装置的CMOS相机3、环形光源5、盖章装置以及报警装置9连接；以及
[0039]与控制板6通信连接的计算机，其具体包括:
[0040]与控制板6连接的采集模块11，其根据一控制模块12输出的触发指令，通过控制板6向成像装置输出采集指令，并采集成像装置输出的B-D试纸的图样；
[0041]与采集模块11连接的处理模块13，其根据B-D试纸的有效变色区域的图像对B-D试纸的有效变色区域的颜色及其分布均匀度进行定量分析并获得B-D测试结果，具体来说，试纸颜色的变化相应影响成像装置接收到的发射流量的变化，变化程度不同的反应物以及酶反应物的发射流量不同，具体到成像装置的结果就是变化程度不同的反应物以及酶反应物呈现的颜色不同，而不合格试纸往往是颜色变化不均匀，从而使一张试纸的反应物区域呈现不同的颜色，即颜色变化不均匀，反之，如果颜色变化均匀则表示测试合格，因此控制装置通过对B-D试纸的有效变色区域的颜色及其分布均匀度进行定量分析即可判断测试是否合格；
[0042]与处理模块13连接的打分模块14，其根据B-D测试结果计算获得用于直观说明B-D试纸的判定情况的试纸分数；
[0043]与采集模块13连接的读码模块15，其根据B-D试纸的条形码区域的图像获得B-D试纸所对应的条形码信息；
[0044]与读码模块15以及打分模块14连接的结果图样输出模块16，其根据试纸分数以及B-D试纸的条形码信息存储对应的表示B-D测试结果的结果图样，并存储成像装置输出的B-D试纸的图样；以及
[0045]与控制板6以及处理模块13连接的控制模块12，其一方面通过控制板6控制环形光源5的启闭；其另一方面根据B-D测试结果通过控制板6控制盖章装置在B-D试纸上加盖表示B-D测试结果的相应字样；其又一方面根据B-D测试结果通过控制板6控制报警装置9发出相应的警报声。
[0046]在本实施例中，CMOS相机3通过mini USB线将拍得的数字图像传输至控制装置，为获取反射光谱强度信息，使用的CMOS相机3具备宽光谱响应特性；光学镜头4用于将B-D试纸反射的光汇聚到CMOS相机3以供拍照；环形光源5固定在光学镜头4周围，从而可以发射白光以均匀照亮B-D试纸；电磁铁7为印章8提供动力，电磁铁7与印章8之间通过轻质塑料杆连接，从而起传动作用，两枚印章8分别印有“YES”和“NO”两种字样，每次B-D试纸判断完毕后，在计算机和控制板6的控制下根据B-D测试结果在B-D试纸上盖章，合格的B-D试纸盖“YES”，否则盖“NO” ;报警装置9根据每次B-D测试结果发出不同的声音以提醒用户，例如，当判断B-D试纸合格时响一下，不合格时连响两下；控制板6位于机壳I后部，紧靠可拆卸的机壳I后板，并竖向放置，其上焊接有控制芯片和控制元器件等；计算机与控制板6通过串口线进行通信；CMOS相机3的mini USB线、控制版6的串口线由一个USB Hub集成到一根USB线上，这根USB线连接到计算机上从而实现与计算机的通信和连接。
[0047]本发明的工作过程如下:
[0048]每次使用本判断系统前检查设备的连接，包括电源、USB线等；设备连接完成后，启动判断系统，即启动判断系统上方的电源按钮；当控制板与计算机连接后，控制模块发送指令(Oxaa)检测初始化是否正确，如果没有返回值，则说明USB线未连接或者USB 口设置错误，计算机弹出提示窗口进行提示；如果返回不同类型的返回值(Oxbb)，则说明USB线正确连接，并且COM 口设置正确，但是电源按钮尚未打开，计算机弹出窗口进行提示；如果返回同类型的返回值(Oxaa)，则说明USB线已连接，COM设置正确，电源按钮也已经打开，初始化完毕。
[0049]初始化完毕后，控制模块发送指令(0x01)至控制板以打开环形光源，从而准备进行待测B-D试纸的拍摄；此时，抽出托盘，将待检测的B-D试纸朝上放入托盘中，然后将托盘推入机壳；当待测试纸于试纸托盘上放置完毕并且已经推入机器内部之后，通过控制模块触发采集模块，使采集模块对COMS相机发送采集指令，CMOS相机对其响应并且采集待测B-D试纸的图样，采集到的待测B-D试纸的图样被送入处理模块以及读码模块；拍照完毕后控制模块通过控制板关闭环形光源。
[0050]读码模块对B-D试纸的图样的四个角区域进行检测，对检测到条形码的区域进行截取，并对截取的条形码区域图像进行图像二值化、图像锐化等处理，最后对处理后的条形码区域中的条形码图样进行读取，得到条形码信息后将其显示到计算机界面的“试纸信息“框中。
[0051]处理模块截取待测B-D试纸的图样中的有效变色区域，并对截取的有效变色区域图像进行相对反射光谱计算等操作，通过“相对反射光谱均匀性”算法得到判断结果；具体来说，“相对反射光谱均匀性”算法依据ISOl1140-3-2007和ISOl1140-4-2007标准，通过分析相对反射光谱强度的均匀性并结合二级判定机制实现对化学指示剂颜色变化的定量分析，并最终得到高温蒸汽渗透检测B-D试验是否通过以及具体得分(50分以上为合格)，其中:
[0052]“相对反射光谱强度”的定义为:化学指示剂的颜色变化其物理本质为在固定入射光条件下吸收光谱的变化或反射光谱的变化，本发明中的成像装置可以获得化学指示剂反射光谱强度的信息。在固定入射光照条件下，O。表示检测到的试纸空间中某位置处化学指示剂的反射光谱强度，Oce是指从临近酶反应物(非变色区)的反射光谱强度，则“相对反射光谱强度”定义如下:
[0053]Dlif=-1og10Rf
[0054]Rf=cVt
[0055]其中，Dm为变化的(未变化的)反应物和酶反应物的相关反射密度；
[0056]高温蒸汽渗透检测B-D试验中，试纸上化学指示剂相对反射光谱强度的变化均匀性是判定测试是否通过的主要指标。这里“均匀性”是指在在固定入射光照条件下，反射光谱在特定波长范围内的分量是否符合下述“一级判断”和“二级判断”的均匀性条件；
[0057]“一级判断”是指对试纸平面上化学指示剂区域各个像素点的相对反射光谱强度变化进行统计，分别针对350nm?450nm、450nm?550nm、550nm?650nm三个波长范围，通过加权重建的方法，以所有像素点相对反射光谱强度的标准差STD是否超过设定的阈值范围来进行判定。该阈值范围为[STDmin，STDmaJ，若STD小于STDmin则判断B-D试验合格，并根据STD的值确定得分(大于60分);若STD大于STDmax则判断B-D试验不合格，并根据STD的值确定得分(小于40分)；
[0058]“二级判断”是指对于“一级判断”无法确定的情况(即STD处于阈值范围[STDmin,STDmax]内)，针对350nm?450nm、450nm?550nm、550nm?650nm三个波长范围，通过加权重建的方法，对化学指示剂区域所有像素分布进行统计直方图分析，使用正态分布拟合实际统计数据，依据拟合参数中的偏度系数(Skewness)和峰度系数(Kurtosis)是否满足阈值条件来判定B-D试验是否合格，同时依据偏度系数和峰度系数的加权值来确定得分值(40?60分之间)。
[0059]打分模块在处理模块对B-D试纸判定为合格或者不合格之后调用处理过程中计算的数值，例如在颜色分布均匀度分析计算中所计算的反应物区域各像素RGB分量标准差或者在像素分布柱状图分析计算中的反应物区域像素分布柱状图分析结果，根据这些计算数值计算获得一个范围为0?100的试纸分数，用于直观的说明试纸判定情况，且这个试纸分数作为结果输出，显示在计算机界面的“试纸分数“一栏中。
[0060]处理模块将待测B-D试纸的图样经过一系列计算处理之后，得到该待测B-D试纸对应的测试结果:(I)若试纸判定为合格时，控制模块发送相应指令(0x03)，使得蜂鸣器响一次，绿灯闪烁I次，若操作成功则收到同类型的返回值(0x03);(2)若试纸判定为不合格，控制模块发送相应指令(0x04)，使得蜂鸣器响2次，红灯闪烁I次，若操作成功则收到同类型的返回值(0x04) ；(3)若判定过程中设备检测到异常(例如CMOS相机无法拍摄等)，控制模块发送另一指令(0x05)，使得蜂鸣器响4次，红灯闪烁4次，若操作成功则收到同类型的返回值(0x05);另外，若判定结果为合格，控制模块还发送指令(0x06)，使电磁铁响应，并使印章在B-D试纸上盖上“YES”字样，返回同类型的返回值(0x06)则说明操作成功；若判定结果为不合格，控制模块发送另一指令(0x07)，使电磁铁响应，并使另一印章在B-D试纸上盖上“NO”字样，返回同类型的返回值(0x07)则说明操作成功。
[0061]经过判定的B-D试纸的图样被送入结果图样输出模块中，每一次的判定都会在计算机的指定路径下输出两张图样，并以是否合格(试纸分数)，条形码信息，检测日期等作为这两张图样的保存名称，其中，一张图样为CMOS相机拍摄的并且经过光场校正过的B-D试纸的原始的图样，另一张为经过处理的结果图样，若试纸在颜色分布均匀度分析计算后被判定为不合格的情况下，处理模块将图样的反应物区域的不合格部分以红色填充后保存，其余情况保存的处理图样视觉上与试纸原始图样一致。
[0062]综上所述，本发明通过高精度的反射光谱成像装置、环形光源以及可靠的通信机制并通过“相对反射光谱均匀性”算法分析，实现了 B-D试验化学指示剂的定量判断和自动化分析，本发明具备高可靠性和高灵敏度的特点，可有效弥补传统肉眼观察评判的不足之处，如:人眼视觉错觉、分辨率不高、经验依赖性强、无法定量等，本发明还可与院感追溯系统结合，对灭菌锅具的性能状态进行连续跟踪、监控和预警。
[0063]以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。
【权利要求】
1.一种数字式B-D测试判断系统，其特征在于，所述判断系统包括: 机壳; 安装在所述机壳内底部的用于放置B-D试纸的托盘； 固定连接在所述机壳内顶部的用于拍摄所述B-D试纸的图样的成像装置，其中，所述图样包括所述B-D试纸的有效变色区域的图像以及所述B-D试纸的条形码区域的图像；固定连接在所述成像装置底部外缘的环形光源； 连接在所述机壳内顶部的盖章装置； 安装在所述机壳内的控制板，其分别与所述成像装置、环形光源以及盖章装置连接；以及 与所述控制板通信连接的计算机，其一方面通过所述控制板控制所述成像装置的启闭，并接收该成像装置输出的所述B-D试纸的图样，从而根据所述B-D试纸的有效变色区域的图像对所述B-D试纸的有效变色区域的颜色及其分布均匀度进行定量分析并存储相应的B-D测试结果；其另一方面通过所述控制板控制所述环形光源的启闭；其又一方面据所述B-D测试结果通过所述控制板控制所述盖章装置在所述B-D试纸上加盖表示所述B-D测试结果的相应字样。
2.根据权利要求1所述的数字式B-D测试判断系统，其特征在于，所述计算机包括: 与所述控制板连接的采集 模块，其根据一控制模块输出的触发指令，通过所述控制板向所述成像装置输出采集指令，并采集所述成像装置输出的所述B-D试纸的图样； 与所述采集模块连接的处理模块，其根据所述B-D试纸的有效变色区域的图像对所述B-D试纸的有效变色区域的颜色及其分布均匀度进行定量分析并获得所述B-D测试结果；与所述处理模块连接的打分模块，其根据所述B-D测试结果计算获得用于直观说明所述B-D试纸的判定情况的试纸分数； 与所述采集模块连接的读码模块，其根据所述B-D试纸的条形码区域的图像获得所述B-D试纸所对应的条形码彳目息； 与所述读码模块以及打分模块连接的结果图样输出模块，其根据所述试纸分数以及所述B-D试纸的条形码信息存储对应的表示所述B-D测试结果的结果图样，并存储所述成像装置输出的所述B-D试纸的图样；以及 与所述控制板以及所述处理模块连接的所述控制模块，其一方面通过所述控制板控制所述环形光源的启闭；其另一方面根据所述B-D测试结果通过所述控制板控制所述盖章装置在所述B-D试纸上加盖表示所述B-D测试结果的相应字样。
3.根据权利要求1或2所述的数字式B-D测试判断系统，其特征在于，所述判断系统还包括固定连接在所述机壳内顶部的报警装置，其与所述控制板连接，所述计算机根据所述B-D测试结果通过所述控制板控制所述报警装置发出相应的警报声。
4.根据权利要求3所述的数字式B-D测试判断系统，其特征在于，所述报警装置为蜂鸣器。
5.根据权利要求1所述的数字式B-D测试判断系统，其特征在于，所述成像装置包括CMOS相机以及螺纹连接在该CMOS相机下方的光学镜头。
6.根据权利要求1所述的数字式B-D测试判断系统，其特征在于，所述盖章装置包括电磁铁以及与该电磁铁连接的两枚印章。
7.根据权利要求1所述的数字式B-D测试判断系统，其特征在于，所述环形光源为发出白光的LED光源。
8.根据权利要求1中任意一项所述的数字式B-D测试判断系统，其特征在于，所述托盘为抽拉式托盘。
【文档编号】G01J3/50GK103674859SQ201310539682
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月4日 优先权日:2013年11月4日
【发明者】徐宏震, 罗栋, 张志强 申请人:上海感信信息科技有限公司