Автоматизированное взятие биоматериала с использованием системы технического зрения

Актуальность

Для диагностики заболеваний чаще всего проводят исследования крови. Часто человек сталкивается с необходимостью срочной сдачи крови, но при недостатке персонала или длинных очередях это может затянуться надолго.

В данное время практикуется создание специальных приборов для сбора анализов. Подобные машины способны быстро собирать кровь, благодаря чему время в очередях уменьшается.

Цель

Разработать прибор, способный самостоятельно осуществить забор крови с последующим её хранением.

Задачи

1. Поиск аналогов прибора для сбора анализов.
2. Подбор электронных компонентов.
3. Проектирование корпуса устройства.
4. Сбор электронной схемы прибора сбора крови.
5. Программирование управляющего устройства.
6. Создание ПО для визуализации вен на изображении.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Компьютер с установленным ПО (Arduino IDE, SOLIDWORKS 3D CAD, программная среда DipTrace и UDK)
• Микроконтроллер Arduino MEGA 2560
• Shield RAMPS 1,4
• Шаговые электродвигатели (2х)
• Сервопривод
• Концевые выключатели (3х)
• Ультразвуковой датчик
• Блок питания RAMPS 1,4 я
• Сменные шприцы
• Алюминиевый профиль и алюминиевые уголки
• Т-гайки
• ШВП
• Органическое стекло

Описание

Авторами проведён анализ уже существующих устройств по забору венозной крови (венепункции) для выполнения анализа крови. Исходя из собранной информации, авторы разработали устройство для забора венозной крови с использованием системы технического зрения.

На следующем этапе авторы определились с комплектующими прибора и начали собирать электронную схему.

Далее авторы собрали первичную установку визуализации вен для проверки её работоспособности. Принцип работы устройства основывается на инфракрасном способе.

Система с инфракрасным излучением для визуализации вен работает на принципе распространения света, т. е. поглощения, отражения и рассеяния света в тканях. Этот метод широко применяется в области биомедицинской визуализации и имеет ряд преимуществ по сравнению с другими лучевыми методами, используемыми для медицинской спектроскопии. Излучение не является ионизирующим, поэтому система может применяться несколько раз на пациенте без каких-либо вредных воздействий.

На следующем этапе написана программа по обработке изображения, получаемого в инфракрасном свете. Далее авторы сконструировали и распечатали на 3D-принтере корпус устройства, поместив в него собранную схему.

Устройство прошло опытную эксплуатацию. Недочёты, выявленные в процессе тестирования, были исправлены авторами.

Результаты работы/выводы

Разработан аппарат для исследования крови.

Установлена дезинфекция с помощью ультрафиолетового освещения, дополнительно авторы оснастили устройство датчиками давления и температуры для безопасности.

Перспективы использования результатов работы

Расширение функционала системы путём разработки модулей с различными опциями.

Мнение автора

«Считаем, что благодаря введению информационных систем в лабораторную диагностику качество выполнения лабораторных исследований значительно повысилось, а, следовательно, повысилось качество оказания медицинской помощи.

Благодарим городской образовательный проект «Инженерный класс в московской школе» и открытую городскую научно-практическую конференцию «Инженеры будущего» за возможность участия!»