Infračervená kamera SVIT
V oblasti medicíny přináší termovizní kamera
možnost vykonávat termografické vyšetření pacientů za účelem
včasné a preventivní diagnózy celé řady chorob před
objevením morfologických změn v tkáních a subjektivních pocitů zdravotních problémů pacientů.
Nejdůležitější výhodou termovizní diagnostiky je její absolutní
neškodnost a neinvazivnost. S pomocí termovizní kamery můžeme
vykonávat opakované měření jednotlivých oblastí pokožky
pacienta s akumulací informací o stavu organizmu v medicínské databázi. Tepelný zobrazovací systém SVIT drží
rekord v tepelné citlivosti s klasickými medicínskými tepelně
zobrazovacími systémy - standardní odchylka šumu v režimu běžného provozu přístroje na většině matričních prvků
koresponduje s teplotou přibližme 0,025 °C. Vysoké tepelné
rozlišení je obzvlášť důležité při používaní přístrojů v
medicíně, když umožňuje zobrazování nízko kontrastních oblastí termogramů, důležitých pro diagnostiku. Tepelné zobrazovací
systémy s tepelným rozlišením do 0,1 °C vede k slévání
nízkokontrastních oblastí termogramů, a složky jemné struktury
(cévní stavba, mírná ohnisková hyper- a hypotermie) se mění
na velké skvrny a stávají se neviditelnými. V tomto případě je
vyšší prostorové rozlišení takovýchto termovizních kamer
(256x256 elementů za sebou) jednoduše nadbytečné.
Hlavní oblasti medicíny, v kterých je termovizní diagnostika
pacientů nejefektivnější:
· Kontrolní vyšetření pracovníků v průmyslových podnicích
· experimentální medicína (sledování nových medicínských
preparátů a funkční vliv fyziologického množství) na lidský
organizmus
· mamologie (sledování prsních žláz žen na vykonávání
preventivních měření a sledování vývoje nových nádorových
formací)
· klinická diagnostika zápalových procesů (revmatická artritida,
primární deformace, osteoartróza, periartritída, vibrační těžkosti, polyneuropatie, sakroiliitída, spondylartritída,
poškození páteře, zápalové procesy žlučníku, štítné žlázy a
jiné)
· onkologie (ranná stádia a diferenciální diagnostika)
· traumatologie [popáleniny, omrzliny (stav cév) a jiné, s
následnou kontrolou efektivnosti léčby poranění, poškození
nervů, zlomenin]
· angiologie (diagnostika zápalu žil a rozšiřování křečových žil,
diabetická angiopatie)
· rychlá diagnostika všeobecné hypertermie otevřených častí
těla člověka (atypická pneumonie, horečky s různou etiologií).
V současnosti se termovizní metoda diagnostiky atypická
pneumonie efektivně využívá na letištích a místech
s vysokou
akumulací lidí)
· rychlá diagnostika LOR onemocnění (čelistní sinusitídy, čelní
sinusitídy, zápalu přínosových dutin)
· termovizní kontroly v sportovní medicíně, fyzioterapii,
kosmetologii.
Thermovizní kamera SVIT je určena pro používání v medicíně,
vědeckém výzkumu a průmyslu na vytváření tepelných obrazů
objektů (termogramů) a měření teploty jakéhokoliv bodu
objektu bez fyzického kontaktu s ním. Vysoké tepelné rozlišení
a obrazová frekvence kamery umožňuje získávání čistých
vysocekontrastních termogramů objektů v režimu reálného času (real-time).
To dává možnost efektivního využívání zařízení v rozličných
odvětvích vědy, technologie a medicíny.
Tepelnězobrazovací systém SVIT je
termografickou kamerou třetí generace, která pracuje v reálném
čase. Jako fotorecepční element slouží ohnisková matrice
polovodičových kondenzátorů na bázi InAs (obr. 1). Kamera je
určena k tepelnému měření a analýzu statických a dynamických
obrazů tepelné kondice objektů. Stacionární kamera vykázala
dobré výsledky při řešení problémů medicínské diagnózy chorob
metodou medicínské termografie, a též při řešení množství
technických a vědeckých problémů
v rozličných odvětvích
národního hospodářství, například při měření dynamických
termogramů povrchu rotačních pecí na produkci cementu.
Fotocitlivá matrice zaznamenává infračervené záření jakýchkoliv
horkých objektů, včetně přirozeného vyzařování lidské pokožky.
Obr. 1 Struktura fotonového přijímače
Všechny materiály s teplotou nad -273 °C (0
°K), emitují elektromagnetické záření, které v souladu s
Planckovým vztahem můžeme prezentovat ve formě, ukázané na
obr.2 (zobrazena je závislost emise fotonů na vlnové délce
při dvou teplotách černého tělesa). Při zvýšení teploty
objektu se množství emitovaných kvant záření - (infračervené
záření) s fixní vlnovou délku zvyšuje. Emitované světelné
kvanta, včetně neviditelných (infračervených) s vlnovou délkou
> 1 mkm je možné zachytit senzory infračerveného záření
(polovodičové fotonové senzory).
Obr.2 Závislost hustoty toku kvant, emitovaných
černým tělesem při dvou teplotách, k vlnové délce.
Rozsah spektra doporučené matrice je
2,65-3,05 mkm. Podle vývojářů je to pro množství termografických problémů
velmi výhodný spektrální rozsah. Toto,
spolu se skutečností, že pro přijímače fotonů závislost množství informací dopadajících
kvant záření (například pro
T=30 °C, teplota na povrchu lidské kůže) a parazitická kvanta
pozadí (teplota okolního pozadí s t=25 °C) se zvyšuje při
poklesu vlnové délky záření. Pro rozsah spektra 8,5-12 mkm,
je pro přijímače na základě sloučeniin merkúria, rtuti a teluru
charakteristický poměr 1,08, pro rozsah 7,5-8 mkm (přijímač na
bázi supermřížky AlGaAs/GaAs) - 1,1, pro rozsah 4,5-5 mkm (přijímače
na bázi InSb a silicia platiny) - 1,13, pro rozsah 3,5-3,9 (přijímače
na bázi InSb a silicia platiny) - 1,23, pro rozsah 2,65-3,05 mkm
(matrice na bázi InAs) - 1,3 a pro rozsah 1,4-1,8 mkm - 1,6. Jako
celek toto umožňuje matricím v oblasti krátkých vln
jednodušeji zaznamenávat malé teplotní kontrasty objektů.
Navíc, při poklesu vlnové délky radiace se snižuje
parazitický tok pozadí místnosti, což zjednodušuje okruh
čtení signálů.
Obr.3 Struktura hybridního mikroobvodu
Prvky ohniskové matrice proměňují světelná kvanta na elektrické náboje, které
jsou zpracovávané křemičitým
multiplexorem
(Obr.3), následné zesílené, předběžně zpracovávané
elektronickým obvodem a přenesou se do počítače (Obr.4). Na
obrazovce monitoru získáme jako výsledek termovizní obraz objektu
(termogram).
Obr.4 Blokový diagram termovizní kamery.
1 - objektiv, 2 - kalibrační zařízení, 3 -
studená membrána, 4 - matrice [FPU], 5 - vakuový kryostat s
průzračným oknem,
6 - generátor manažeru impulzů a soustavného
napětí, 7 - zesilovač s diferenciálním výstupem, 8 - tepelný
měřič [FPU] automatický nástroj zapínání mřížkového předpětí
základní InAs vrstvy, 9,14 - jednotka na kontrolu a
synchronizci, 10 - ACP,
11 - sčítací jednotka, 12 -
pridělovač paměti, 13,16 - paměťové banky, 15 - jednotka na
spojení s počítačem, 17 - počítač
Po technické stránce je jednou z výhod termovizního systému
"SVIT" skutečnost, že tento tepelně zobrazovací systém je
zkonstruovaný na bázi matrice infračerveného detektoru. Tato
výhoda se ukazuje v porovnaní s tepelně zobrazovacími systémy,
které využívají vnitřní skenovací systémy a jsou v současnosti
dostupné na světovém trhu. V souvislosti s využíváním principu
výstavby systému informací pro signální matrici tepelného
zobrazování, za stejných srovnávacích podmínek, vyhrál mezi
skenovacími systémy na základě parametrů jako jsou spolehlivost,
senzitivita, rychlost a prostorové rozlišení.
Obr. 5 Běžný vzhled termovízní kamery.
1 - sekce kryostatu s chlazzenou ohniskovou matricí
2 - odnímatelný objektiv a kalibrační jednotka
3 - odnímatelná elektronika
4 - hrdlo na naplnění tekutého dusíku
5 - stojan kamery
6 - připojovací oblast- standardní vysokorychlostní kabel USB 2.0
A/B, kabel (DUB-C5AB).
Termovizní kamera se dá jednoduše odebrat z podstavce a může být umístěna na
jiný, speciální držák, či stojan.
Zpět
