Používanie termokamier na detekciu plynov
21. 7. 2023Termovízia od A po Z
21. 7. 2023Využitie termovíznych kamier pri skríningu infekčných ochorení
Možnosti použitia termokamier
Termokamera dokáže merať teplotu ľudskej pokožky, a preto je účinná, keď sa zvýši telesná teplota človeka. Priemerná telesná teplota na povrchu kože zdravého človeka sa pohybuje približne medzi 35,8 °C a 37 °C (tzv. prirodzená teplota). Ak teplota človeka (meraná na povrchu) prekročí 37 °C, môže ísť o prehriatie alebo obrannú reakciu imunitného systému na infekciu (tu môže povrchová teplota stúpnuť až o 3 °C, t. j. na telesnú teplotu 40 °C).
Termokamery tak možno v spojení so zvýšením povrchovej teploty kože použiť na detekciu prakticky všetkých typov vírusových alebo bakteriálnych ochorení u ľudí(vtáčia chrípka, prasacia chrípka, SARS, koronavírus atď.).
Termokamera je schopná zaznamenať zmeny teploty o 0,05 °C alebo dokonca o 0,03 °C. Zistiť zmenu teploty u chorého človeka (v porovnaní s referenčnou hodnotou) o 1 °C alebo dokonca o 2 °C je pomerne jednoduchá záležitosť, aj keď sa zohľadnia všetky možné neistoty. Na automatickú detekciu možno použiť funkciu izotermy, ktorá sa nastaví na prahovú teplotu, napr. 37. 5°C.
Termokamery sú také citlivé na zmeny teploty na povrchu ľudskej kože, že sa často s veľkým úspechom používajú v onkológii a športovej medicíne, kde sa hodnotia menšie zmeny teploty (desatiny ) ako pri skríningu infekčných chorôb. Snímková frekvencia termokamier LWIR je najčastejšie 30 Hz. Termokamera je preto schopná merať teplotu scény 30-krát za sekundu, t. j. dostatočne rýchle, aby skenovanie neobmedzovalo rýchlosť prechádzajúcich osôb. Premietanie nepredstavuje žiadne dopravné obmedzenie.
Pre úplnosť a aby sa predišlo nedorozumeniam, termokamery sa "ľudovo" nazývajú aj"termokamery" alebo"termovízne kamery", ale ide o rovnaký typ zariadenia, ktoré je len nesprávne označené.
Princíp detekcie zvýšenej teploty pomocou termovíznej kamery
Princíp detekcie pomocou termokamery je založený na meraní intenzity tepelného žiarenia vyžarovaného z povrchu kože. Táto intenzita je úmerná teplote na pokožke so štvrtou mocninou (Stefan-Boltzmannov zákon, Planckov zákon žiarenia). Toto tepelné žiarenie zaznamenáva infračervený snímač termokamery. Pre najčastejšie používaný typ zariadenia, t. j. Termokamery LWIR, ktorých snímač je tzv. mikrobolometer, ktorý mení svoju vlastnú teplotu v dôsledku zmeny intenzity dopadajúceho tepelného žiarenia z povrchu snímaných objektov.
Termokamera však nemeria teplotu priamo, ale určuje ju na základe zadaných parametrov (emisivita a odrazená zdanlivá teplota) a stanovenej intenzity žiarenia z meraného povrchu. Výhodou ľudskej pokožky je jej vysoká emisivita (približne 0,97) a s tým súvisiaci malý vplyv odrazenej zdanlivej teploty.
Pri tomto type povrchu je teda spoľahlivosť merania vysoká a požiadavky na odbornú spôsobilosť obsluhy sú výrazne nižšie. Podrobnosti sa preberajú na príslušnom školení, ako je vysvetlené nižšie.
Osoba sa prechádza po oblasti, v ktorej sa nachádza termovízna kamera. Priechod je voľný, vysoká rýchlosť termokamery nevytvára obmedzenia.
Namerané hodnoty vyhodnocuje operátor.
Potenciálne infekčné osoby sa ďalej vyšetrujú na možnú infekčnosť.
Potreba odbornej prípravy
Vzhľadom na uvedené skutočnosti je potrebné zaškoliť obsluhu prístroja, a to 1) z hľadiska obsluhy prístroja a 2) z hľadiska vyhodnocovania meraní a pochopenia základných zákonov termografie. Z hľadiska obsluhy prístroja postačí školenie v trvaní približne 1 hodiny (prístroj je jednoduchý na obsluhu) a z hľadiska fyziky približne 2 hodiny (ide o vysvetlenie základných fyzikálnych zákonov). Vhodný je napríklad školiaci kurz Základy práce s termokamerou, ktorý organizuje Termografické centrum. Vysvetlenie fyzikálnych súvislostí potom pomáha určiť správny postup merania, ale aj určiť správne miesta na povrchu ľudského tela vhodné na meranie a nastaviť meracie funkcie termokamery.
Termogram (obrázok z termokamery). Funkcia izotermy lokalizuje oblasti na povrchu kože, kde teplota presahuje 37,5 °C. Poznámka: na demonštračné účely, uvedená osoba nebola v oblasti Wuhan a nie je nositeľom vírusu Wuhan.
Tento termogram (tak sa nazývajú snímky z termokamery) neindikuje obeť prasacej chrípky alebo infekcie SARS, ale šírenie lokálneho zápalu (najmä) cez krvný systém. Teplota sa zvýši len lokálne o niekoľko desatín stupňa. Napriek tomuto malému nárastu dokáže termokamera spoľahlivo lokalizovať chorobu.
Prístrojové možnosti pre skríningové riešenia
V zásade sa používajú dva typy riešení, t. j. ručné termokamery a stacionárne termokamery. Oba systémy fungujú na rovnakom fyzikálnom princípe, používajú rovnaké typy prístrojov, ale líšia sa svojou konštrukciou a obslužnosťou (možnosť záznamu, špecifické funkcie atď.). Výhody a nevýhody oboch riešení sú zhrnuté nižšie.
Mobilná termovízna kamera
- Výhody: ručná termovízna kamera, možnosť voľného prenášania, dlhá výdrž batérie na jedno nabitie (4 hodiny + vymeniteľné batérie), nižšia obstarávacia cena, v prípade potreby je možné pripojiť k obrazovke a vytvoriť tak polostacionárny systém
- Nevýhody: obmedzená možnosť automatickej detekcie osôb so zvýšenou teplotou (používa sa funkcia izotermy)
Stacionárny termokamerový systém
- Výhoda - vyššia presnosť (stacionárne čierne teleso môže byť použité ako referenčné), lepšia servisovateľnosť, zvýšená možnosť automatickej detekcie osôb so zvýšenou teplotou, priame pripojenie k PC a vytvorenie databázy, možnosť vzdialeného prenosu a video streamu cez TCP/IP, alarm môže byť automaticky vyhodnotený a nadradený systém môže byť informovaný a celá udalosť "zaznamenaná"
- Nevýhody: vyššie náklady, časovo náročnejšia inštalácia a príprava systému, obmedzená mobilita
Viete, že?
Vedeli ste, že termokamery sa používali na kontrolu cestujúcich na letiskách počas epidémie SARS v roku 2003 a neskôr počas epidémie COVID-19 v roku 2020? Tieto kamery dokážu odhaliť zvýšenú telesnú teplotu, ktorá môže byť jedným z príznakov infekčnej choroby, a pomôcť tak identifikovať potenciálne nakazené osoby ešte pred ich vstupom do krajiny.
Na skríning horúčkovitých stavov odporúčame
Séria Exx
od 189 500 Kč
Séria T5xx
od 189 500 Kč
Séria T8xx
od €20 705
Séria T1K
od €41 000
