WO2020246731A1 - 인체 주입 액적량 측정방법 및 시스템과, 이를 이용한 액적량 원격제어 시스템 및 방법 - Google Patents

인체 주입 액적량 측정방법 및 시스템과, 이를 이용한 액적량 원격제어 시스템 및 방법 Download PDF

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한주현
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    • G16H20/17—ICT specially adapted for therapies or health-improving plans, e.g. for handling prescriptions, for steering therapy or for monitoring patient compliance relating to drugs or medications, e.g. for ensuring correct administration to patients delivered via infusion or injection

Definitions

  • the present invention relates to a system that controls the amount of Ringer's liquid while measuring the amount of Ringer's liquid injected into the human body.In particular, the amount of droplets injected into the human body is accurately measured and the amount of droplets injected into the human body is remotely monitored by monitoring the injection situation.
  • the present invention relates to a method and system for measuring the amount of droplets injected into a human body, and a system and method for remote control of the amount of droplets using the same.
  • the amount of droplets was measured using the number of droplets falling per unit time on the premise that the volume of the droplets was constant by counting the number of droplets that the liquid discharged from the nozzle falls into the droplet chamber.
  • the volume per droplet is not constant. If the patient changes posture during Ringer's solution injection in the medical field, the difference in height of the droplet may change and the volume of the droplet may change. have.
  • Japanese Patent Publication No. Japanese Patent Publication No.
  • Japanese Patent Document 1 6,06590 (2018.09.28) (hereinafter, Japanese Patent Document 1), which is a prior patent document, captures an area where the entire droplet formed on the nozzle and the nozzle enters the field of view, The amount of droplets was calculated by detecting the still images before and after the droplets falling, and integrating them by the divisional quadrature method based on the still images before and after the droplets falling on the nozzle.
  • Ringer's solution is injected into the human body by intravenous therapy in which an injection needle is inserted directly into the vein.
  • Intravenous injection has a problem in that the injection solution is injected directly into the vein, so the effect is accurate and fast, whereas if the injection solution is injected even a little excessively, side effects may occur, and if the injection solution is insufficient, the drug effect does not appear properly. Therefore, when injecting Ringer's solution into the human body, it is important to accurately maintain the injected amount and to inject the injection solution at an accurate rate.
  • the number of droplets that the liquid discharged from the nozzle falls into the dropping chamber is counted and the amount of droplets is measured using the number of droplets falling per unit time on the premise that the volume of the droplets is constant. I did.
  • the present invention can accurately and quickly measure the amount of droplets injected into the human body in consideration of the amount of droplets attached to the inner wall of the dripping chamber, and by monitoring the droplet injection state from a remote location to the human body from time to time.
  • An object of the present invention is to provide a method and system for measuring the amount of droplets injected into a human body capable of controlling the amount of droplets injected, and a system and method for remote control of the amount of droplets using the same.
  • a droplet exists in the fall determination region among consecutive image frames of the photographed image, and the droplet It is characterized in that the first or second video frame that does not exist.
  • the pixel is characterized in that it is displayed on the camera CCD.
  • the number of pixels of the image occupied by the human body injection droplet is referred to as a total droplet image, the image including the falling droplet falling away from the nozzle and the inner wall droplet attached to the inner wall of the droplet chamber, and the falling liquid among the inner wall droplets in the total droplet image
  • a total droplet image the image including the falling droplet falling away from the nozzle and the inner wall droplet attached to the inner wall of the droplet chamber, and the falling liquid among the inner wall droplets in the total droplet image
  • an inner wall droplet excluding a portion overlapping an enemy is referred to as a two-dimensional inner wall droplet
  • it is characterized in that the number of pixels occupied by a droplet (a human body injection droplet) excluding the two-dimensional inner wall droplet in the entire droplet image.
  • the acquisition of the two-dimensional inner wall droplet may include: detecting a boundary line where the shape of the inner wall droplet and the shape of the falling droplet meet; Detecting inflection points on the detected boundary line; connecting the inflection points and neighboring inflection points with a straight line; And excluding the falling droplets connected in a straight line from the inner wall droplets and the falling droplets.
  • the calculation of the amount of droplets per unit pixel includes counting the number of pixels of the droplet image for each falling droplet; calculating the number of pixels for the total number of droplets falling for a predetermined time; and the weight of the total number of pixels and the total amount of dropped droplets. It may be performed including the step of calculating the weight of the droplet for one pixel by using.
  • the image frame immediately after the fall detection unit for detecting a first or second image frame in which a droplet exists in the fall determination region among consecutive image frames generated by the photographing apparatus and the droplet does not exist as an image frame immediately after the fall; And counting the number of pixels of an image occupied by droplets (human body injection droplets) injected into the human body from the image frame immediately after falling, and using a previously calculated droplet amount per unit pixel to determine the amount of droplets corresponding to the counted number of pixels. It includes a droplet amount calculation unit to calculate.
  • the number of pixels occupied by the human body injection droplet is referred to as a total droplet image, the image including the falling droplet falling away from the nozzle and the inner wall droplet attached to the inner wall of the droplet chamber, and overlapping the falling droplet among the inner wall droplets in the total droplet image.
  • a 2D inner wall droplet it is characterized in that it is the number of pixels occupied by a droplet (a human body injection droplet) excluding the 2D inner wall droplet in the entire droplet image.
  • the droplet amount calculation unit may include a boundary line detection unit detecting a boundary line where the shape of the inner wall droplet and the shape of the falling droplet meet; An inflection point detection unit for detecting inflection points on the detected boundary line; And a two-dimensional inner wall droplet detector configured to connect the inflection point and the adjacent inflection line in a straight line to detect the two-dimensional inner wall droplets excluding the falling droplets connected in the straight line from the inner wall droplets and the falling droplets.
  • the droplet amount calculation unit counts the number of pixels of the droplet image for each falling droplet, calculates the number of pixels for all the droplets falling for a predetermined time, and uses the total number of pixels and the total amount of the dropped droplets into one pixel.
  • the amount of droplets can be used as the amount of droplets per unit pixel.
  • a human body injection droplet amount remote control system for achieving another object of the present invention, a plurality of droplet amount control device for measuring and adjusting the amount of droplets injected into the human body; And an operation server that receives data on the amount of droplets injected into the human body from the plurality of droplet amount control devices, monitors and displays the state of the droplet amount injection, and remotely controls the amount of droplets injected into the human body, wherein the droplet amount control device A photographing apparatus for generating a time-sequential image frame by photographing the liquid condensed on the tip of the nozzle, the droplets falling from the nozzle, and the drop chamber; A lighting device that provides illumination to a subject photographed by the photographing device; A droplet amount control unit that measures the amount of droplets by counting the number of pixels of the image occupied by the droplets injected into the human body using the image photographed by the photographing device, calculates the droplet injection amount per unit time, and adjusts the amount of droplets injected into the human body ;
  • the droplet amount control unit counts the number of pixels of the image occupied by droplets injected into the human body using the image photographed by the photographing device, and uses the amount of droplets per unit pixel calculated in advance to correspond to the counted number of pixels.
  • a droplet amount measuring unit for measuring an appropriate amount; When the total amount of the injected droplets is less than the total amount of the preset droplets and the droplet injection amount per unit time is less than or greater than the preset target amount, a flow rate control unit that adjusts the amount of droplets injected into the human body so that the measured droplet amount and the target amount are the same;
  • a communication unit that transmits the amount of droplets measured by the droplet amount measurement unit, the total amount of injected droplets, the amount of droplets injected per unit time, and the target amount of human body injection to the operation server, and receives a control signal for adjusting the amount of droplets from the operation server ;
  • a user interface unit that monitors and displays a droplet amount injection state, and provides a user menu
  • the droplet amount measurement unit may exist in the drop determination area among consecutive image frames generated by the photographing apparatus.
  • the droplet amount calculation unit may include a boundary line detection unit detecting a boundary line where the shape of the inner wall droplet and the shape of the falling droplet meet; An inflection point detection unit for detecting inflection points on the detected boundary line; And a two-dimensional inner wall droplet detector configured to connect the inflection point and the adjacent inflection line in a straight line to detect the two-dimensional inner wall droplets excluding the falling droplets connected in the straight line from the inner wall droplets and the falling droplets.
  • the droplet amount control unit may further include an alarm generator for generating an alarm when a power supply is not supplied to the droplet amount control device due to a power failure, or when a bubble occurs in a tube through which droplets flow, or when droplet injection reaches a target amount. have.
  • the method for remotely controlling the amount of droplets injected into a human body according to the present invention according to the present invention for achieving the above technical problem comprises: photographing a droplet chamber including a nozzle and a droplet; Acquiring an image immediately after the drop is dropped from the nozzle; Counting the number of pixels of an image occupied by droplets injected into the human body from the image immediately after falling; Calculating an amount of droplets corresponding to the counted number of pixels by using a previously calculated droplet amount per unit pixel; Calculating a total amount of droplets injected into the human body (total amount of droplets injected) and an amount of droplets injected per unit time (injection amount per unit time) using the calculated droplet amount; And if the total amount of injected droplets is less than the total amount of the preset droplets, and the unit time injection amount is less than or greater than a preset injection target amount per unit time (unit time target amount), the amount of injected droplets is remotely equal to the unit time injection amount and unit time target amount.
  • the method for remotely controlling the amount of droplets injected into a human body according to the present invention comprises the steps of: displaying a droplet injection image including at least a droplet chamber captured by a camera on a remotely located operation server; Displaying the total amount of injected droplets, the amount of injection per unit time, and the target amount of unit time on the operation server; And providing a user interface capable of remotely controlling the flow control valve.
  • the number of pixels of the image occupied by the human body injection droplet is referred to as a total droplet image, the image including the falling droplet falling away from the nozzle and the inner wall droplet attached to the inner wall of the drop chamber, and the falling liquid among the inner wall droplets in the total droplet image
  • a total droplet image the image including the falling droplet falling away from the nozzle and the inner wall droplet attached to the inner wall of the drop chamber, and the falling liquid among the inner wall droplets in the total droplet image
  • an inner wall droplet excluding a portion overlapping an enemy is referred to as a two-dimensional inner wall droplet
  • it is characterized in that the number of pixels occupied by a droplet (a human body injection droplet) excluding the two-dimensional inner wall droplet in the entire droplet image.
  • the method for remotely controlling the amount of droplets injected into the human body according to the present invention according to the present invention is when the power supplied to the droplet amount control device is cut off by the droplet amount control unit due to a power failure, or when bubbles are generated in the tube through which the droplets flow It may further include generating an alarm when this target amount is reached.
  • the amount of droplets attached to the inner wall of the drop chamber is excluded from the amount of droplets injected into the body, and the number of pixels of the image of the falling droplet is counted.
  • the amount of droplets injected into the human body can be accurately and quickly measured, and the amount of droplets injected into the human body can be remotely controlled by monitoring the human body injection progress of the droplets remotely.
  • the nurse can remotely recognize it through the operation server (computer), reducing the problem handling time and causing the patient's anxiety. It can be solved. In addition, it is possible to relieve the inconvenience of having to go to the nurse to check the patient one by one.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a system for measuring the amount of droplets injected into a human body according to the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of a droplet amount measuring apparatus constituting the system for measuring the amount of droplets injected into the human body of FIG. 1.
  • FIG. 3 shows a field of view (FOV) photographed by the photographing device.
  • FIG. 4 is a diagram showing an inner wall droplet, a total droplet including a falling droplet and an inner wall droplet, and a two-dimensional inner wall droplet.
  • FIG. 5 shows pixels in a field of view (FOV) area displayed on a CCD of the photographing apparatus.
  • FOV field of view
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an embodiment of a method for measuring the amount of droplets injected into a human body according to the present invention.
  • FIG. 7 is a detailed flowchart illustrating a droplet amount calculation step of FIG. 6.
  • FIG. 8 is a detailed flowchart illustrating a step of extracting a 2D inner wall droplet of FIG. 7.
  • FIG. 9 is a detailed illustration of the process of extracting the two-dimensional inner wall droplets.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an error that may occur through straightening of the inflection point of FIG. 9.
  • FIG. 11 shows an embodiment of the configuration of a system for remote control of the amount of droplets injected into a human body according to the present invention.
  • FIG. 12 is a block diagram showing an embodiment of each configuration of the droplet amount control device.
  • FIG. 13 is a block diagram showing a more detailed configuration of the droplet amount control unit.
  • 16 is a block diagram showing an embodiment of a detailed configuration of a droplet amount measuring unit.
  • FIG. 17 shows a field of view (FOV) photographed by the photographing apparatus.
  • FIG. 18 is a diagram showing an inner wall droplet, a total droplet including a falling droplet and an inner wall droplet, and a two-dimensional inner wall droplet.
  • Fig. 19 shows pixels in a field of view (FOV) area displayed on a CCD of the photographing apparatus.
  • FOV field of view
  • 20 is a flowchart illustrating an embodiment of a method for measuring the amount of droplets injected into a human body according to the present invention.
  • FIG. 21 is a detailed flowchart illustrating a droplet amount calculation step of FIG. 20.
  • FIG. 22 is a detailed flowchart illustrating a step of extracting a 2D inner wall droplet of FIG. 21.
  • FIG. 23 is a detailed diagram illustrating a process of extracting a two-dimensional inner wall droplet.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating an error that may occur through straightening of the inflection point of FIG. 23.
  • 25 is a flowchart showing a process in which the method for remotely controlling the amount of droplets injected into a human body according to the present invention is remotely processed through an operation server.
  • Figure 1 shows an embodiment of the configuration of a human body injection Ringer droplet amount measurement system according to the present invention.
  • An embodiment of the configuration of the system for measuring the amount of droplets injected into the human body according to the present invention includes a photographing device 110, a lighting device 120, and a droplet amount measuring device 130.
  • the photographing apparatus 110 photographs the liquid condensed at the tip of the nozzle 140 and the droplets 160 and the dropping chamber 150 falling from the nozzle 140 to generate an image frame in chronological order.
  • a camera having an image pickup device such as a charge coupled device (CCD) may be used.
  • CCD charge coupled device
  • an image of 60 to 90 frames may be captured per second.
  • the lighting device 120 provides illumination to a subject photographed by the photographing device 110, and may include an LED light emitting device, a filter for parallel light, and an optical system such as a lens.
  • An RGB backlight may be used as the lighting device 120.
  • the photographing device 110 and the lighting device 120 are installed in an indirect lighting method so that direct sunlight is not irradiated to the camera, so that the falling droplets are captured as a clear image, and RGB lighting may be different according to the type of the falling droplets.
  • the droplet amount measuring device 130 measures the amount of liquid crystal by using the image captured by the photographing device 110.
  • 2 is a block diagram showing an embodiment of a detailed configuration of the droplet amount measuring apparatus 130 constituting the system for measuring the amount of droplets injected into the human body according to the present invention.
  • the droplet amount measuring apparatus 130 includes an image frame detecting unit 210 and a droplet amount calculating unit 220 immediately after falling.
  • the image frame detection unit 210 immediately after falling refers to the area set between the nozzle 140 and the droplet immediately after falling away from the nozzle 140 as the falling determination area 170
  • the continuous generated by the photographing apparatus 110 Among the image frames a droplet exists in the fall determination area 170 and the first or second image frame in which the droplet does not exist is detected as an image frame immediately after the fall.
  • the droplet amount calculation unit 220 counts the number of pixels of an image occupied by droplets (human body injection droplets) injected into the human body from the image frame immediately after the fall, and the counted number of pixels using a previously calculated droplet amount per unit pixel Calculate the amount of droplets corresponding to.
  • 3 shows a field of view (FOV, 300) photographed by the photographing apparatus 110, the liquid 310 formed at the nozzle 140 and the nozzle tip, and the droplets falling from the nozzle 140 ( 320), the drop determination region 170, the drop chamber 150, and the inner wall droplet 330 attached to the inner wall of the drop chamber are enlarged.
  • 4 shows an inner wall droplet 410, a total droplet 420 including a falling droplet 422 and an inner wall droplet 424, and a two-dimensional inner wall droplet 430.
  • the droplet amount calculating unit 220 must first determine a human injection droplet before counting the number of pixels of an image occupied by the human injection droplet.
  • the droplet amount calculation unit 220 is an inner wall droplet that increases the area of the falling droplet attached to the falling droplet 422 in an image frame having the falling droplets 320 and 422 and the inner wall droplets 330 and 410 to determine the droplet injected into the body. It is necessary to exclude (426).
  • the droplet amount calculation unit 220 includes a boundary line detection unit 222, an inflection point detection unit 224, and a two-dimensional inner wall droplet detection unit 226.
  • the boundary line detection unit 222 detects a boundary line where the shape of the falling droplet 422 and the shape of the inner wall droplet 426 meet.
  • the inflection point detection unit 224 detects inflection points on the detected boundary line.
  • the two-dimensional inner wall droplet detection unit 226 connects the inflection point and the neighboring inflection line with a straight line 428, excluding the falling droplet 426 connected by the straight line from the total droplet including the inner wall droplet and the falling droplet.
  • the inner wall droplet 430 is detected.
  • the pixels may be displayed on the camera CCD of the photographing apparatus 110.
  • 5 shows pixels of a field of view (FOV) area 500 displayed on a CCD of the photographing apparatus 110. That is, the droplets photographed in the FOV area 500 are divided into fine grids (pixels), and the number of pixels is counted to calculate the area of the droplets. For pixels that are not sufficiently occupied by droplets in each pixel, it may be determined whether or not there are droplets by applying a threshold value. For example, if a droplet occupies more than 1/2 of the pixel size by setting 0.5 as the default, it is counted as having a pixel, and when a droplet occupies less than 1/2 of the pixel size, it is counted as no pixel. In FIG. 5, two droplets 510 and 520 exist, and when the threshold is set to 1/2, the upper droplet 510 counts as having 24 pixels, and the lower droplet 520 has 15 pixels. Counts as being present.
  • the number of pixels occupied by the human body injection droplet is referred to as a total droplet image, and the image including the falling droplet 160 falling away from the nozzle 140 and the inner wall droplet 152 attached to the inner wall of the dropping chamber 150 is referred to as a total droplet image.
  • a total droplet image When an inner wall droplet excluding a portion that overlaps the falling droplet 160 among the inner wall droplets 152 in the droplet image is referred to as a two-dimensional inner wall droplet, the droplet (human body injection droplet) excluding the 2D inner wall droplet in the total droplet image It can be the number of pixels occupied.
  • the number of pixels of the droplet image is counted for each falling droplet to calculate the number of pixels for the entire droplet falling for a predetermined time, and the total number of pixels and the total amount of the dropped droplets are calculated. It can be obtained in advance by calculating the amount of droplets for one pixel by using.
  • the above-described droplet amount measuring apparatus 130 may be implemented by a program executed by a computer. For example, an image captured from the photographing apparatus 110 is received and an image frame immediately after falling is extracted. In addition, by executing the image processing program, the outline of the falling droplet and the inner wall droplet is detected through vision processing to find the inflection point, and the two-dimensional inner wall droplet can be obtained by straightening the neighboring inflection points. Then, from the total droplets of the image frame immediately after the fall, the human body injection droplets excluding the two-dimensional inner wall droplets are calculated, and the number of pixels of the image occupied by the human body injection droplets is counted to calculate the amount of the human body injection droplets. By repeating this process, the amount of liquid crystal injected for a certain period of time may be obtained.
  • an additional method may be used to increase the speed of calculating the amount of droplets.
  • the falling droplets fall down by gravity, that is, the edge continuously increases with time, and the droplets attached to the inside of the chamber have a fixed size. Therefore, in calculating the amount of droplets, the speed of calculating the amount of droplets can be increased by calculating only the amount of change in the size of the falling droplets for a time when the size of the inner wall droplets attached to the inside of the chamber is fixed. That is, the volume of the droplet may be calculated by adding only the change amount of pixels inside the closed curved surface of the outline of the falling droplet.
  • the method of calculating the amount of droplets can be used in parallel with the method of detecting the inflection point and the method of calculating the amount of variation in the inner area of the closed curve, or selectively according to the state of the image.
  • the number of pixels of the image occupied by the droplets injected into the human body from the image frame immediately after falling is calculated, and the amount of droplets corresponding to the counted number of pixels is calculated using the amount of droplets per unit pixel calculated in advance. .
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an embodiment of a method for measuring the amount of droplets injected into a human body according to the present invention.
  • the droplet chamber including the nozzle and the droplet is photographed through the photographing apparatus 110 (step S610), and an image immediately after the drop immediately after the droplet falls from the nozzle is obtained (step S620).
  • Step S630 The number of pixels of the image occupied by the droplet (human body injection droplet) injected into the human body is counted from the image immediately after the drop through the droplet amount measuring device 630.
  • Step S630 The amount of droplets per unit pixel calculated in advance is used to calculate the number of pixels.
  • step S640 The amount of droplets corresponding to the counted number of pixels is calculated (step S640).
  • the pixels may be displayed on the camera CCD.
  • FIG. 7 is a detailed flowchart illustrating the droplet amount calculation step (S640) of FIG. 6.
  • the 2D inner wall droplets are extracted (S710). If the 2D inner wall droplets are excluded from the falling droplets and the inner wall droplets of the image frame immediately after the fall, the human body injection droplets can be extracted (S720). A first or second image frame in which a droplet exists in the fall determination region 170 among consecutive image frames of the image captured by 110) and no droplets may be used as the image frame immediately after the fall.
  • the human body injection droplet is obtained, the number of pixels of the human body injection droplet may be counted, and a droplet amount corresponding to the counted pixel number may be calculated (step S730).
  • FIG. 8 is a detailed flowchart illustrating the step of extracting a 2D inner wall droplet (step S710) of FIG. 7.
  • the two-dimensional inner wall droplet can be obtained as follows. First, the boundary line where the inner wall droplet meets the falling droplet is detected (step S810), and inflection points are detected at the detected boundary line (step S820). The detected inflection point and the neighboring inflection point are connected with a straight line (step S830). The falling droplets connected in the straight line are excluded from the inner wall droplets and the falling droplets (S840 step).
  • FIG. 9 is a detailed illustration of the process of extracting the two-dimensional inner wall droplets.
  • a shape of an inner wall droplet attached to an inner wall of the drop chamber 150 is extracted from an image frame photographing a drop chamber including a dropping droplet and an inner wall droplet (910 ).
  • the shape of the falling droplet overlapping the inner wall droplets is extracted.
  • a boundary line between the shape of the extracted inner wall droplet and the shape of the falling droplet overlapping the inner wall droplet is detected.
  • An inflection point is extracted from the detected boundary line, and the inflection point and the neighboring inflection point are extracted.
  • the two-dimensional inner wall droplet is extracted from the inner wall droplet at which the boundary line is detected and the falling droplet linearized between the inflection points (950).
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an error that may occur through the straightening of the inflection point 940 of FIG. 9. As shown in FIG. 10, the more the inflection point is straightened in the inner wall droplet, the greater the error may be.
  • the error generation area 1010 shown in FIG. 10 is only 1% or less error even if it is generated in the eight inner wall droplets as a result of the simulation, and the size of the inner wall droplet is 10% or less compared to the size of the falling droplet. Therefore, the occurrence error 1010 is insignificant. If the maximum allowable error is 3%, the occurrence error 1010 is negligible.
  • the image including the falling droplet falling away from the nozzle 140 and the inner wall droplet attached to the inner wall of the droplet chamber 150 is referred to as a total droplet image. It can be calculated as the number of pixels occupied by droplets (human body injection droplets) excluding 2D inner wall droplets in the image.
  • the amount of droplets per unit pixel can be calculated in advance as follows. After counting the number of pixels in the droplet image for each dropping drop, calculating the number of pixels for the total dropping drops for a predetermined time, the total number of pixels and the weight of the total dropped drop are used to calculate the number of droplets for one pixel. You can calculate the weight. For example, suppose that 300 droplets fall from the nozzle for 10 minutes, and the number of pixels in the droplet image is counted for each drop falling, and the number of pixels is 100, 102, 101, 98. . . The number of pixels for 300 dropping droplets is summed up. Then, after measuring the total weight of the dropped droplets, dividing the weight by the number of pixels, the weight of one pixel, that is, the amount of droplets per unit pixel can be calculated.
  • the amount of droplets injected into the human body is measured and controlled through the remote control system.
  • a separate reference numeral will be assigned to the same structure as the droplet amount measuring system as shown in the accompanying drawings for a smooth flow of explanation.
  • An embodiment of the configuration of the system for controlling the amount of droplets injected into the human body according to the present invention includes a plurality of apparatuses for controlling the amount of droplets 110, 120, and 130, and an operation server 140.
  • the operation server 140 is installed remotely to receive data on the amount of droplets injected into the human body through the network 150 from a plurality of droplet amount control devices 110, 120, 130, monitor and display the droplet amount injection state, and remotely The amount of droplets injected into the human body can be adjusted.
  • the operation server 140 may measure and display the amount of droplets injected into the human body at all times, check the injection state with an LCD image, and control the flow control valve of the flow controller with the set amount of injected droplets.
  • the operation server 140 may display a video that is actually injected, and provide an emergency stop and alarm function in case of an abnormal operation.
  • the operation server 140 may separate the manager terminal (not shown) and connect to the network 150.
  • the operation server 140 may be installed in a computer room of a hospital, and the manager terminal may be a PC or a mobile computing device used by nurses who manage patients in the hospital while being connected to the operation server through a network.
  • the manager terminal can display information provided from the operation server 140, and the manager can check in real time information on the injection solution administered to the patient from a distance by monitoring the information provided from the operation server 140.
  • the droplet amount control unit 230 receiving the injection rate control signal from the operation server 140 may adjust the injection liquid injection rate through the flow rate control unit 320.
  • the flow control unit 230 may exchange signals with the flow controller through short-range communication such as Bluetooth or ZigBee or wired.
  • the plurality of droplet amount control devices 110, 120, and 130 measure and adjust the amount of droplets injected into the human body.
  • the number of droplet control devices may be 255, for example, but there is no limitation.
  • 12 is a block diagram showing an embodiment of the configuration of each of the droplet amount control device (110, 120, 130).
  • Each of the plurality of droplet amount control devices 110, 120, 130 includes a photographing device 210, an illumination device 220, a droplet amount control unit 230, and a flow rate controller 240, and an ultrasonic sensor 250 It may further include.
  • the photographing apparatus 210 photographs the liquid condensed on the front end of the nozzle 212, the droplets 214 falling from the nozzle 212, and the dropping chamber 216 to generate an image frame in chronological order.
  • a camera having an image pickup device such as a charge coupled device (CCD) may be used.
  • CCD charge coupled device
  • an image of 60 to 90 frames may be captured per second.
  • the lighting device 220 provides lighting to a subject photographed by the photographing device 210 and may provide RGB lighting to clarify an image of the subject.
  • the lighting device 220 may include an LED light emitting device and an optical system such as a filter and a lens for parallel light, and an RGB backlight may be used.
  • the photographing device 110 and the lighting device 120 are installed in an indirect lighting method so that direct sunlight is not irradiated to the camera, so that the falling droplets are captured as a clear image, and RGB lighting may be different according to the type of the falling droplets.
  • the droplet amount control unit 230 measures the amount of droplets by counting the number of pixels of the image occupied by the droplets injected into the human body using the image photographed by the imaging device 210, calculates the droplet injection amount per unit time, and puts it into the human body. Adjust the amount of droplets to be formed.
  • 13 is a block diagram showing a more detailed configuration of the droplet amount control unit 230, wherein the droplet amount control unit 230 includes a droplet amount measurement unit 310, a flow rate control unit 320, a communication unit 330, and a user interface unit ( It includes 340, and may further include an alarm generating unit 350.
  • the flow controller 240 adjusts the amount of droplets injected into the human body by changing the pressure applied to the tube through which the droplets flow according to the flow control signal received from the droplet amount control unit 230.
  • 14 and 15 show an embodiment of the flow controller 240. Referring to FIG. 14, when the droplet flows down the tube 430 by gravity, the eccentric cam 420 rotates by the rotational force of the motor 410 and controls the rotational speed of the motor, thereby reducing the cross-sectional area of the tube 430. Adjust to adjust the amount of droplets injected into the human body. Referring to FIG.
  • the centrifugal roller 470 rotates by the motor 460 to act as a pump to squeeze the injection solution by pressing the tube. do.
  • the injection power of the injection solution is a pumping force, and the amount of droplets injected into the human body can be adjusted through angle control and pumping rotation speed.
  • the flow controller 240 may be controlled by a user in the droplet amount control unit 230 or remotely from the operation server 140.
  • the ultrasonic sensor 250 is installed in the tube 252 through which the droplet flows, and detects whether air bubbles exist in the droplet flowing through the tube 252.
  • the droplet amount measurement unit 310 counts the number of pixels of an image occupied by droplets injected into the human body using an image photographed by the photographing device 210, and the counted pixels using a previously calculated droplet amount per unit pixel. The amount of droplets corresponding to the number is measured. When the total amount of the injected droplet is less than the total amount of the preset droplet and the droplet injection amount per unit time is smaller or larger than the preset target amount, the flow control unit 320 adjusts the amount of droplets injected into the human body so that the measured droplet amount and the target amount are the same. .
  • the droplet amount measurement unit 310 and the flow rate control unit 320 may be implemented as programs executed through a CPU.
  • the communication unit 330 transmits the amount of droplets measured by the droplet amount measurement unit 310, the total amount of injected droplets, the amount of droplets injected per unit time, and the target amount of human injection to the operation server 140, and from the operation server 140 Receives a control signal for adjusting the amount of droplets, and may be implemented as a wireless or wired communication module.
  • each of the plurality of droplet amount control devices 110, 120, and 130 may communicate with the operation server 140 using a wireless LAN as the network 150.
  • the user interface unit 340 monitors and displays a droplet amount injection state locally, provides a user menu for controlling the droplet amount injected into the human body, and may use a touch panel as a user interface.
  • the user interface unit 340 may control the flow rate controller 240 by placing a touch panel without a keyboard or a mouse to serve as a control panel.
  • the user interface unit 340 may locally control remote control from the remote server 140. That is, it is possible to receive droplet amount data injected into the human body, monitor and display the droplet amount injection state, and remotely control the amount of droplets injected into the human body.
  • the user interface unit 340 may always display the measured amount of droplets injected into the human body, check the injection state through an LCD image, and control the amount of the injected droplets. In addition, the user interface unit 340 may provide an emergency stop and an alarm function in case of an abnormal operation. Priority to the user interface unit 340 existing locally and the operation server 140 existing remotely may be placed locally.
  • the alarm generator 350 generates an alarm when power is not supplied to the droplet amount control devices 110, 120, 130 due to a power failure, or when bubbles are generated in the tube through which droplets flow, or when droplet injection reaches the target amount. Let it.
  • the droplet amount measuring unit 310 measures the amount of droplets using an image photographed by the photographing apparatus 210.
  • 16 is a block diagram showing an embodiment of a detailed configuration of the droplet amount measuring unit 310.
  • the droplet amount measuring apparatus 310 includes an image frame detecting unit 510 and a droplet amount calculating unit 520 immediately after falling.
  • the image frame detection unit 510 immediately after falling refers to the area set between the nozzle 212 and the droplet immediately after falling away from the nozzle 212 as a fall determination area 224, and the photographing apparatus 210 Among the successive image frames generated by this, a droplet exists in the drop determination region 224 and the first or second image frame in which the droplet does not exist is detected as an image frame immediately after the fall.
  • the droplet amount calculation unit 520 counts the number of pixels of an image occupied by droplets (body injection droplets) injected into the human body from the image frame immediately after the fall, and the counted number of pixels using a previously calculated droplet amount per unit pixel Calculate the amount of droplets corresponding to.
  • FIG. 17 shows a field of view (FOV, 600) photographed by the photographing apparatus 110, and the liquid 610 formed at the nozzle 212 and the nozzle tip, and the droplets falling from the nozzle 212 ( 620), the drop determination region 224, the drop chamber 216, and the inner wall droplet 630 attached to the inner wall of the drop chamber are enlarged.
  • FIG. 18 shows an inner wall droplet 710, a total droplet 720 including a falling droplet 722 and an inner wall droplet 724, and a two-dimensional inner wall droplet 730.
  • the droplet amount calculation unit 520 must first determine a human injection droplet before counting the number of pixels of an image occupied by the human injection droplet.
  • the droplet amount calculation unit 520 is an inner wall droplet that is attached to the falling droplet 722 in an image frame having the falling droplets 620 and 722 and the inner wall droplets 630 and 710 to increase the area of the falling droplet. It is necessary to exclude (726).
  • the droplet amount calculation unit 520 includes a boundary line detection unit 222, an inflection point detection unit 224, and a two-dimensional inner wall droplet detection unit 226.
  • the boundary line detection unit 522 detects a boundary line where the shape of the falling droplet 722 and the shape of the inner wall droplet 726 meet.
  • the inflection point detection unit 524 detects inflection points on the detected boundary line.
  • the two-dimensional inner wall droplet detection unit 526 connects the inflection point and the neighboring inflection line with a straight line 728, excluding the falling droplet 726 connected by the straight line from the total droplet including the inner wall droplet and the falling droplet.
  • the inner wall droplet 730 is detected.
  • the pixels may be displayed on the camera CCD of the photographing apparatus 210.
  • 19 shows pixels of a field of view (FOV) area 800 displayed on a CCD of the photographing apparatus 210. That is, the droplets photographed in the FOV area 800 are divided into fine grids (pixels), and the number of pixels is counted to calculate the area of the droplets. For pixels that are not sufficiently occupied by droplets in each pixel, it may be determined whether or not there are droplets by applying a threshold value. For example, if a droplet occupies more than 1/2 of the pixel size by setting 0.5 as the default, it is counted as having a pixel, and when a droplet occupies less than 1/2 of the pixel size, it is counted as no pixel. In FIG. 19, two droplets 810 and 820 exist, and when the threshold is set to 1/2, the upper droplet 810 is counted as having 24 pixels, and the lower droplet 820 has 15 pixels. Counts as being present.
  • FOV field of view
  • the number of pixels occupied by the human body injection droplet is referred to as a total droplet image, and an image including a falling droplet 214 falling away from the nozzle 212 and an inner wall droplet 222 attached to the inner wall of the drop chamber 216 is referred to as a total droplet image.
  • a total droplet image an image including a falling droplet 214 falling away from the nozzle 212 and an inner wall droplet 222 attached to the inner wall of the drop chamber 216 is referred to as a total droplet image.
  • an inner wall droplet excluding a portion that overlaps the falling droplet 214 among the inner wall droplets 222 in the droplet image is referred to as a two-dimensional inner wall droplet
  • the droplet (human body injection droplet) excluding the two-dimensional inner wall droplet in the total droplet image It can be the number of pixels occupied.
  • the number of pixels of the droplet image is counted for each falling droplet to calculate the number of pixels for the entire droplet falling for a predetermined time, and the total number of pixels and the total amount of the dropped droplets are calculated. It can be obtained in advance by calculating the amount of droplets for one pixel by using.
  • the above-described droplet amount measurement unit 310 may be implemented by a program executed by a computer. For example, an image captured from the photographing apparatus 210 is received and an image frame immediately after falling is extracted. In addition, by executing the image processing program, the outline of the falling droplet and the inner wall droplet is detected through vision processing to find the inflection point, and the two-dimensional inner wall droplet can be obtained by straightening the neighboring inflection points. Then, from the total droplets of the image frame immediately after the fall, the human body injection droplets excluding the two-dimensional inner wall droplets are calculated, and the number of pixels of the image occupied by the human body injection droplets is counted to calculate the amount of the human body injection droplets. By repeating this process, the amount of liquid crystal injected for a certain period of time may be obtained.
  • an additional method may be used to increase the speed of calculating the amount of droplets.
  • the speed of calculating the amount of droplets can be increased by calculating only the amount of change in the size of the falling droplets for a time when the size of the inner wall droplets attached to the inside of the chamber is fixed. That is, the volume of the droplet may be calculated by adding only the amount of change in pixels inside the closed curved surface of the outline of the falling droplet.
  • the method of calculating the amount of droplets can be used in parallel with the method of detecting the inflection point and the method of calculating the amount of variation in the inner area of the closed curve, or selectively according to the state of the image.
  • the number of pixels of the image occupied by the droplets injected into the human body from the image frame immediately after falling is calculated, and the amount of droplets corresponding to the counted number of pixels is calculated using the amount of droplets per unit pixel calculated in advance. .
  • FIG. 20 is a flowchart illustrating an embodiment of a method for remotely controlling the amount of droplets injected into a human body according to the present invention.
  • the droplet chamber including the nozzle and the droplet is photographed through the photographing apparatus 210 (step S910), and an image immediately after the drop immediately after the droplet falls from the nozzle is obtained (step S920).
  • the liquid of the droplet amount control unit 230 The number of pixels of the image occupied by the droplets injected into the human body from the image immediately after the fall through the appropriate amount measuring unit 310 is counted (step S930) using the amount of droplets per unit pixel calculated in advance.
  • the amount of droplets corresponding to the number of pixels is calculated (step S940).
  • the pixels may be displayed on the camera CCD.
  • FIG. 21 is a detailed flowchart illustrating the droplet amount calculation step (S940) of FIG. 20.
  • the two-dimensional inner wall droplets are extracted. (S1010 step) If the two-dimensional inner wall droplets are excluded from the falling droplets and the inner wall droplets of the image frame immediately after the fall, the human body injection droplets can be extracted (S1020 step). Among the continuous image frames of the image captured by 210), the first or second image frame in which a droplet exists in the drop determination region 224 and no droplet exists may be used as the image frame immediately after the fall.
  • the human body injection droplet is obtained, the number of pixels of the human body injection droplet may be counted and an amount of the droplet corresponding to the counted pixel number may be calculated (step S1030).
  • FIG. 22 is a detailed flowchart illustrating the step of extracting the two-dimensional inner wall droplets of FIG. 21 (step S1010).
  • the two-dimensional inner wall droplet can be obtained as follows. First, a boundary line where an inner wall droplet meets a falling droplet is detected (step S1110), and inflection points are detected at the detected boundary line (step S1120). By connecting the detected inflection point and the neighboring inflection point in a straight line (step S1130), the The falling droplets connected in the straight line are excluded from the inner wall droplets and the falling droplets (step S1140).
  • FIG. 23 is a detailed diagram illustrating a process of extracting a two-dimensional inner wall droplet.
  • the shape of the inner wall droplet attached to the inner wall of the drop chamber 216 is extracted from an image frame photographing the drop chamber including the falling droplet and the inner wall droplet (1210).
  • a boundary line between the shape of the extracted inner wall droplet and the shape of the falling droplet overlapping the inner wall droplet is detected.
  • An inflection point is extracted from the detected boundary line, and the inflection point and the neighboring inflection point are extracted.
  • a two-dimensional inner wall droplet is extracted from the inner wall droplet at which the boundary line is detected and the falling droplet linearized between the inflection points. (1250)
  • FIG. 24 is a diagram illustrating an error that may occur through the straightening 1240 of the inflection point of FIG. 23.
  • the error occurrence area 1310 shown in FIG. 24 is only 1% or less error even if it is generated in the eight inner wall droplets as a result of the simulation, and the size of the inner wall droplet is 10% or less than the size of the falling droplet. Therefore, the generation error 1310 is insignificant. In addition, if the maximum allowable error is 3%, the generated error 1310 is negligible.
  • the number of pixels of the image occupied by the human body injection droplet is a total droplet image when an image including a falling droplet falling away from the nozzle 212 and an inner wall droplet attached to the inner wall of the droplet chamber 216 is referred to as a total droplet image. It can be calculated as the number of pixels occupied by droplets (human body injection droplets) excluding 2D inner wall droplets in the image.
  • the amount of droplets per unit pixel can be calculated in advance as follows. After counting the number of pixels in the droplet image for each dropping drop, calculating the number of pixels for the total dropping drops for a predetermined time, the total number of pixels and the weight of the total dropped drop are used to calculate the number of droplets for one pixel. You can calculate the weight. For example, suppose that 300 droplets fall from the nozzle for 10 minutes, and the number of pixels in the droplet image is counted for each drop falling, and the number of pixels is 100, 102, 101, 98. . . The number of pixels for 300 dropping droplets is summed up. Then, after measuring the total weight of the dropped droplets, dividing the weight by the number of pixels, the weight of one pixel, that is, the amount of droplets per unit pixel can be calculated.
  • step S950 step the total amount of droplets injected into the human body (total injected droplets) and the droplet amount injected per unit time (unit time injection amount) using the calculated droplet amount ) Is calculated (S950 step)
  • the amount of injected droplets is remotely adjusted so that the unit time injection amount and unit time target amount are the same. Adjust. (S960 step)
  • An alarm may be generated when power supplied to the droplet amount control devices 110, 120, 130 due to a power outage is cut off, when bubbles occur in a tube through which droplets flow, or when droplet injection reaches a target amount (S970). step)
  • the amount of droplets injected into the human body may be remotely controlled through the operation server 140.
  • 25 is a flowchart illustrating a method of remotely controlling the amount of droplets injected into the human body through the operation server 140 according to an embodiment of the method for remotely controlling the amount of droplets injected into the human body according to the present invention.
  • a droplet injection image including at least the droplet chamber 216 captured by the camera 210 is displayed on a remotely located operation server 140 (step S1410)
  • the total amount of droplets injected into the human body step S1410).
  • the total amount of injected droplets), the amount of droplets injected per unit time (unit time injection amount), and a preset target amount (unit time target amount) of droplets injected into the human body per unit time are displayed on the operation server 140 (step S1420).
  • a preset target amount (unit time target amount) of droplets injected into the human body per unit time are displayed on the operation server 140 (step S1420).
  • the method and system for measuring the amount of droplets injected into the human body and the system and method for remote control of the amount of droplets using the same can be implemented as codes that can be read by a computer (including all devices having an information processing function) on a computer-readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium includes all types of recording devices storing data that can be read by a computer system. Examples of computer-readable recording devices include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tapes, floppy disks, and optical data storage devices.
  • the “unit” may be a hardware component such as a processor or a circuit, and/or a software component executed by a hardware configuration such as a processor.

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Abstract

본 발명은 인체에 주입되는 액적량을 정확하게 측정하고 액적 주입 진행상태를 모니터링하여 인체에 주입되는 액적량을 원격으로 제어하는 인체 주입 액적량 측정방법 및 시스템과 이를 이용한 액적량 원격제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 점적챔버 내벽에 붙어 있는 액적량은 인체주입 액적량에서 제외하고, 낙하액적 영상의 픽셀수를 카운트하여 픽셀수에 따른 액적량을 계산함으로써 인체에 주입되는 액적량을 정확하고 빠르게 측정하며, 원격에서 액적의 인체주입 진행상태를 모니터링하여 인체에 주입되는 액적량을 원격으로 제어할 수 있다.

Description

인체 주입 액적량 측정방법 및 시스템과, 이를 이용한 액적량 원격제어 시스템 및 방법
본 발명은 인체에 주입되는 링거액의 양을 측정하면서 링거액의 양을 제어하는 시스템에 관한 것으로, 특히 인체에 주입되는 액적량을 정확하게 측정하고 액적의 주입 상황을 모니터링하여 인체에 주입되는 액적량을 원격으로 제어하는 인체 주입 액적량 측정방법 및 시스템과, 이를 이용한 액적량 원격제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
약제 또는 영양제 등이 포함된 링거액을 인체에 주입할 때 주입되는 양을 정확하게 유지하는 것이 필요하다. 이를 위해 종래에는 노즐로부터 토출되는 액체가 점적챔버로 떨어지는 액적의 수를 카운트하여 액적의 체적이 일정하다는 전제로 단위 시간당 떨어지는 액적의 수를 이용하여 액적의 양을 측정하였다. 그러나 액적의 표면 장력은 점도나 주변온도 등의 조건에 따라 변하기 때문에 액적 하나 당 부피는 일정하지 않으며, 의료 현장에서 링거액 주입 중에 환자가 자세를 바꾸게 되면 점적액의 높이 차가 변하여 액적의 부피가 변할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 선행특허문헌인 일본등록특허공보 제6406590호(2018.09.28)(이하,일본특허문헌1)에서는 노즐과 노즐에 맺혀있는 액적 전체가 시야에 들어오는 영역을 촬영하여 노즐에 맺힌 액적의 낙하 전후의 정지영상을 검출하여 노즐에 맺힌 액적의 낙하 전후의 정지영상을 근거로 구분구적법에 의해 적분하여 액적의 양을 산출하였다.
그러나 상기 일본특허문헌 1에서는 노즐로부터 액체가 분리되어 액적을 형성하여 떨어지면서 점적챔버 내벽에 액적이 붙는 경우가 생기는데, 이러한 점적챔버 내벽에 붙어있는 액적의 체적은 고려되지 못한다. 그리고 액적의 부피를 구하기 위해 액적을 평면화한 다음 회전시켜 용적을 구하게 되면 계산량이 너무 크고 시간이 많이 걸리는 문제점이 있다.
또한, 링거액은 정맥 속에 직접 주사 바늘을 삽입하는 정맥주사 요법에 의해 인체에 주입된다. 정맥주사는 정맥 속에 직접 주사액을 주입하므로 정확하고 빠른 효과가 나타나는 반면, 주사액이 조금이라도 과하게 주입되면 부작용이 생길 수 있고 부족하게 주입되면 약 효과가 제대로 나타나지 않는 문제점이 있다. 따라서 링거액을 인체에 주입할 때 주입되는 양을 정확하게 유지하고, 정확한 속도로 주사액이 주입되는 것이 중요하다.
종래에는 링거액(주사액) 주입량을 계산하기 위하여, 노즐로부터 토출되는 액체가 점적챔버로 떨어지는 액적의 수를 카운트하여 액적의 체적이 일정하다는 전제로 단위 시간당 떨어지는 액적의 수를 이용하여 액적의 양을 측정하였다.
그러나 액적의 표면 장력은 점도나 주변온도 등의 조건에 따라 변하기 때문에 액적 하나 당 부피는 일정하지 않으며, 노즐로부터 액체가 분리되어 액적을 형성하여 떨어지면서 점적챔버 내벽에 액적이 붙어 있게 되는데, 이러한 점적챔버 내벽에 붙어있는 액적의 체적은 고려되지 않으므로 정확한 액적량을 측정하는데 한계가 있다.
한편, 대부분의 병원에서는 링거액의 투여 시 주입 속도를 조절하기 위하여 링거액이 공급되는 튜브에 수동 수액조절기를 장착하고 롤러를 돌리며 링거액의 주입 속도를 조절하고 있다. 하지만 수동으로 조절하다보니 조절하는 사람에 따라 링거액의 주입 속도가 일정하지 않고, 동작이 불편한 중증 환자의 경우 스스로 주입 속도를 조절하기 힘들다는 문제점이 있다.
그뿐만 아니라, 환자나 노약자에게 의료용 링거 세트를 사용할 경우에 간호사나 보호자는 링거액의 투여상태를 수시로 점검하고 잔여량을 관찰해야 하나 일반적으로 투여 시간이 길어 장시간 집중하는 것이 그리 쉽지 않다. 특히 야간에는 당직 간호사의 수가 적어서 세심한 환자 관리가 쉽지 않다. 또한 링거액의 주입이 완료되면 공기가 혈관 속으로 주입될 수 있고, 환자나 보호자가 간호사에게 이를 알려야 하거나 혹은 간호사가 수시로 확인해야 하는 불편함이 있었다.
본 발명은 위와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 점적챔버 내벽에 붙어 있는 액적량을 고려하여 인체에 주입되는 액적량을 정확하고 빠르게 측정할 수 있고, 원격에서도 수시로 액적 주입 상태를 모니터링하여 인체에 주입되는 액적량을 제어할 수 있는 인체 주입 액적량 측정방법 및 시스템과 이를 이용한 액적량 원격제어 시스템 및 방법을 제공하는 것을 기술적 목적으로 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 인체 주입 액적량 측정방법은,노즐과 액적을 포함한 점적챔버를 촬영하는 단계; 상기 액적이 상기 노즐로부터 떨어진 직후의 낙하직후영상을 획득하는 단계; 상기 낙하직후영상으로부터 인체에 주입되는 액적(인체주입액적)이 차지하는 영상의 픽셀수를 카운트하는 단계; 및 미리 산출된 단위 픽셀당 액적량을 이용하여 상기 카운트된 픽셀수에 상응하는 액적의 양을 산출하는 단계를 포함한다.
상기 낙하직후영상은 상기 노즐과 상기 노즐로부터 떨어진 낙하직후액적 사이에 설정되는 영역을 낙하판단영역이라 할 때, 상기 촬영된 영상의 연속된 영상 프레임 중에서 상기 낙하판단영역에 액적이 존재하다가 상기 액적이 존재하지 않는 첫번째 또는 두번째 영상프레임 인 것을 특징으로 한다. 상기 픽셀은 카메라 CCD에 표시되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 인체주입액적이 차지하는 영상의 픽셀 수는 노즐로부터 떨어져 낙하하는 낙하액적과 점적챔버 내벽에 붙어 있는 내벽액적을 포함하는 영상을 전체액적영상이라 하고, 상기 전체액적영상에 있는 내벽액적 중 상기 낙하액적과 겹치는 부분을 제외한내벽액적을 2차원내벽액적이라 할 때, 상기 전체액적영상에서 상기 2차원내벽액적을 제외한 액적(인체주입액적)이 차지하는 픽셀 수인 것을 특징으로 한다.
상기 2차원내벽액적 획득은 상기 내벽액적 형상과 상기 낙하액적 형상이 만나는 경계선을 검출하는 단계; 상기 검출된 경계선에서 변곡점들을 검출하는 단계;상기 변곡점과 이웃하는 변곡점을 직선으로 연결하는 단계; 및 상기 내벽액적과 낙하액적에서 상기 직선으로 연결된 낙하액적을 제외하는 단계를 포함한다.
상기 단위 픽셀당 액적양 산출은 낙하되는 액적마다 액적영상의 픽셀수를 카운트하는 단계;소정 시간 동안 낙하되는 액적 전체에 대해 픽셀수를 산출하는 단계;및 상기 전체 픽셀수와 낙하된 액적 총량의 중량을 이용하여 하나의 픽셀에 대한 액적의 중량을 산출하는 단계를 포함하여 수행될 수 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 인체 주입 액적량 측정 시스템은, 노즐의 선단부에 맺혀있는 액체와 상기 노즐로부터 낙하하는 액적 및 점적챔버를 촬영하여 시계열순 영상 프레임을 생성하는 촬영장치; 상기 촬영장치에 의해 촬영되는 피사체에 조명을 제공하는 RGB조명; 및 상기 촬영장치에 의해 촬영된 영상을 이용하여 액정량을 측정하는 액적량 측정장치를 포함하고, 상기 액적량 측정장치는 상기 노즐과 상기 노즐로부터 떨어진 낙하직후액적 사이에 설정되는 영역을 낙하판단영역이라 할 때,상기 촬영장치에 의해 생성된 연속된 영상 프레임 중에서 상기 낙하판단영역에 액적이 존재하다가 상기 액적이 존재하지 않는 첫번째 또는 두번째 영상프레임을 낙하직후영상프레임으로 검출하는 낙하직후영상프레임 검출부; 및 상기 낙하직후영상프레임으로부터 인체에 주입되는 액적(인체주입액적)이 차지하는 영상의 픽셀수를 카운트하고, 미리 산출된 단위 픽셀당 액적양을 이용하여 상기 카운트된 픽셀수에 상응하는 액적의 양을 산출하는 액적량산출부를 포함한다.
상기 인체주입액적이 차지하는 픽셀 수는 노즐로부터 떨어져 낙하하는 낙하액적과 점적챔버 내벽에 붙어 있는 내벽액적을 포함하는 영상을 전체액적영상이라 하고, 상기 전체액적영상에 있는 내벽액적 중 상기 낙하액적과 겹치는 부분을 제외한내벽액적을 2차원내벽액적이라 할 때, 상기 전체액적영상에서 상기 2차원내벽액적을 제외한 액적(인체주입액적)이 차지하는 픽셀 수인 것을 특징으로 한다.
상기 액적량산출부는 상기 내벽액적 형상과 상기 낙하액적 형상이 만나는 경계선을 검출하는 경계선검출부; 상기 검출된 경계선에서 변곡점들을 검출하는 변곡점검출부; 및 상기 변곡점과 이웃하는 변곡선을 직선으로 연결하여 상기 내벽액적과 낙하액적에서 상기 직선으로 연결된 낙하액적을 제외하여 2차원내벽액적을 검출하는 2차원내벽액적 검출부를 포함한다.
상기 액적량산출부는 낙하되는 액적마다 액적영상의 픽셀수를 카운트하여소정 시간 동안 낙하되는 액적 전체에 대한 픽셀수를 산출하고, 상기 전체 픽셀수와 낙하된 액적 전체의 양을 이용하여 하나의 픽셀에 대한 액적량을 단위 픽셀에 대한 액적량으로 이용할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 인체 주입 액적량 원격제어 시스템은, 인체에 주입되는 액적량을 측정하고 조절하는 복수의 액적량조절장치; 및 상기 복수의 액적량조절장치로부터 인체투입 액적량 데이터를 수신하고 액적량 주입상태를 모니터링하고 디스플레이하며, 원격으로 인체에 주입되는 액적량을 조절하는 운영서버를 포함하고, 상기 액적량조절장치는 노즐의 선단부에 맺혀있는 액체와 상기 노즐로부터 낙하하는 액적 및 점적챔버를 촬영하여 시계열순 영상 프레임을 생성하는 촬영장치; 상기 촬영장치에 의해 촬영되는 피사체에 조명을 제공하는 조명장치; 상기 촬영장치에 의해 촬영된 영상을 이용하여 인체에 주입되는 액적이 차지하는 영상의 픽셀수를 카운트하여 액적량을 측정하고, 단위시간당 액적 주입량을 산출하여 인체에 투입되는 액적량을 조절하는 액적량 제어부; 및 상기 액적량제어부로부터 수신된 유량조절신호에 따라 액적이 흐르는 튜브에 가해지는 압력을 변화시킴으로써 인체에 투입되는 액적량을 조절하는 유량조절기를 포함한다.
상기 액적량 제어부는 상기 촬영장치에 의해 촬영된 영상을 이용하여 인체에 주입되는 액적이 차지하는 영상의 픽셀수를 카운트하고 미리 산출된 단위 픽셀당 액적량을 이용하여 상기 카운트된 픽셀수에 상응하는 액적량을 측정하는 액적량 측정부; 주입된 액적의 총량이 미리 설정된 액적의 총량보다 적고 단위시간당 액적 주입량이 미리 설정된 목표량보다 작거나 크면 측정된 액적량과 상기 목표량이 같아지도록 인체에 투입되는 액적량을 조절하는 유량제어부; 상기 액적량 측정부가 측정한 액적량, 주입된 액적의 총량, 단위시간당 주입되는 액적량 및 인체주입 목표량을 상기 운영서버로 전송하고, 상기 운영서버로부터 상기 액적량을 조절하는 제어신호를 수신하는 통신부; 및 액적량 주입상태를 모니터링하고 디스플레이하며, 인체에 주입되는 액적량을 조절할 수 있는 사용자 메뉴를 제공하는 사용자 인터페이스부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 액적량측정부는 상기 노즐과 상기 노즐로부터 떨어진 낙하직후액적 사이에 설정되는 영역을 낙하판단영역이라 할 때, 상기촬영장치에 의해 생성된 연속된 영상 프레임 중에서 상기 낙하판단영역에 액적이 존재하다가 상기 액적이 존재하지 않는 첫번째 또는 두번째 영상프레임을 낙하직후영상프레임으로 검출하는 낙하직후영상프레임 검출부; 및 상기 낙하직후영상프레임으로부터 인체에 주입되는 액적(인체주입액적)이 차지하는 영상의 픽셀수를 카운트하고, 미리 산출된 단위 픽셀당 액적양을 이용하여 상기 카운트된 픽셀수에 상응하는 액적의 양을 산출하는 액적량산출부를 포함한다. 상기 액적량산출부는 상기 내벽액적 형상과 상기 낙하액적 형상이 만나는 경계선을 검출하는 경계선검출부; 상기 검출된 경계선에서 변곡점들을 검출하는 변곡점검출부; 및 상기 변곡점과 이웃하는 변곡선을 직선으로 연결하여 상기 내벽액적과 낙하액적에서 상기 직선으로 연결된 낙하액적을 제외하여 2차원내벽액적을 검출하는 2차원내벽액적 검출부를 포함한다. 상기 액적량 제어부는 정전이 되어 상기 액적량조절장치에 정원공급이 안될 때 또는 액적이 흐르는 튜브에 기포가 발생했을 때 또는 액적주입이 목표량을 달성했을 때 알람을 발생시키는 알람발생부를 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 본 발명에 의한 인체 주입 액적량 원격제어 방법은, 노즐과 액적을 포함한 점적챔버를 촬영하는 단계; 상기 액적이 상기 노즐로부터 떨어진 직후의 낙하직후영상을 획득하는 단계; 상기 낙하직후영상으로부터 인체에 주입되는 액적(인체주입액적)이 차지하는 영상의 픽셀수를 카운트하는 단계; 미리 산출된 단위 픽셀당 액적량을 이용하여 상기 카운트된 픽셀수에 상응하는 액적의 양을 산출하는 단계; 상기 산출된 액적량을 이용하여 인체에 주입된 액적의 총량(주입액적총량)과 단위시간당 주입되는 액적량(단위시간 주입량)을 산출하는 단계; 및 상기 주입액적총량이 미리 설정된 액적의 총량보다 적고, 상기 단위시간 주입량이 미리 설정된 단위시간당 주입 목표량(단위시간 목표량)보다 작거나 크면 원격에서 상기 단위시간 주입량과 단위시간 목표량이 같아지도록 투입 액적량을 조절하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의한 본 발명에 의한 인체 주입 액적량 원격제어 방법은, 카메라에 의해 촬영된 적어도 점적챔버를 포함한 액적 주입 영상을 원격에 위치한 운영서버에 디스플레이하는 단계; 상기 주입액적총량과 단위시간 주입량 및 단위시간 목표량을 상기 운영서버에 디스플레이하는 단계; 및 상기 유량조절밸브를 원격에서 제어할 수 있는 사용자 인터페이스를 제공하는 단계를 더 포함한다.
상기 인체주입액적이 차지하는 영상의 픽셀 수는 노즐로부터 떨어져 낙하하는 낙하액적과 점적챔버 내벽에 붙어 있는 내벽액적을 포함하는 영상을 전체액적영상이라 하고, 상기 전체액적영상에 있는 내벽액적중 상기 낙하액적과 겹치는 부분을 제외한 내벽액적을 2차원 내벽액적이라 할 때, 상기 전체액적영상에서 상기 2차원 내벽액적을 제외한 액적(인체주입액적)이 차지하는 픽셀 수인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 본 발명에 의한 인체 주입 액적량 원격제어 방법은, 상기 액적량제어부가 정전으로 인한 액적량조절장치에 공급되는 전원이 차단될 때 또는 액적이 흐르는 튜브에 기포가 발생할 때 또는 액적주입이 목표량을 달성했을 때 알람을 발생시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 인체 주입 액적량 측정방법 및 시스템과 이를 이용한 액적량 원격제어 시스템 및 방법에 의하면, 점적챔버 내벽에 붙어 있는 액적량은 인체주입 액적량에서 제외하고, 낙하액적 영상의 픽셀수를 카운트하여 픽셀수에 따른 액적량을 계산함으로써 인체에 주입되는 액적량을 정확하고 빠르게 측정하며, 원격에서 액적의 인체주입 진행상태를 모니터링하여 인체에 주입되는 액적량을 원격으로 제어할 수 있다.
또한, 액적 투여시 환자의 혈액이 역류하는 경우에 환자가 수면 중이거나 이를 감지하지 못하는 경우라도 간호사가 원격에서 운영서버(컴퓨터)를 통해 인지할 수 있기 때문에 문제 처리시간을 감소시켜 환자의 불안감을 해소할 수 있다. 또한, 간호사가 일일이 환자를 체크하러 다녀야 하는 불편함을 해소할 수 있다.
또한, 인체에 주입되는 주사액이 모두 소진되었을 때, 알람을 통해 주입 완료를 알려줌으로써 공기가 혈관 속으로 주입되지 않도록 튜브를 제 때 차단할 수 있어 링거액 소진을 걱정하는 환자 또는 환자 보호자의 불안감을 해소할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 인체 주입 액적량 측정 시스템의 일실시예를 나타낸 것이다.
도 2는 도 1의 인체 주입 액적량 측정 시스템을 구성하는 액적량 측정장치의 일실시예에 관한 블록도이다.
도 3은 촬영장치에 의해 촬영되는 영역(Field of View, FOV)을 나타낸 것이다.
도 4는 내벽액적,낙하액적과 내벽액적을 포함하는 전체액적, 2차원내벽액적을 그림으로 나타낸 것이다.
도 5는 촬영장치의 CCD에 표시된 FOV(Field Of View) 영역의 픽셀을 나타내고 있다.
도 6은 본 발명에 따른 인체 주입 액적량 측정 방법의 일실시예를 흐름도로 나타낸 것이다.
도 7은 도 6의 액적량 산출 단계를 보다 세부적으로 나타낸 흐름도이다.
도 8은 도 7의 2차원 내벽액적 추출 단계를 보다 세부적으로 나타낸 흐름도이다.
도 9는 2차원 내벽액적을 추출하는 과정을 보다 상세하게 그림으로 나타낸 것이다.
도 10은 도 9의 변곡점 직선화를 통해 발생될 수 있는 오차를 그림으로 설명한것이다.
도 11은 본 발명에 따른 인체 주입 액적량 원격제어 시스템의 구성에 대한 일실시예를 나타낸 것이다.
도 12는 액적량 조절장치 각각의 구성에 대한 일실시예를 블록도로 나타낸 것이다.
도 13은 액적량 제어부의 보다 세부적인 구성을 블록도로 나타낸 것이다.
도 14 및 도 15는 유량조절기의 실시예를 나타낸 것이다.
도 16은 액적량 측정부의 세부 구성에 대한 일실시예를 블록도로 나타낸 것이다.
도 17은 촬영장치에 의해 촬영되는 영역(Field of View, FOV)을 나타낸 것이다.
도 18은 내벽액적,낙하액적과 내벽액적을 포함하는 전체액적, 2차원내벽액적을 그림으로 나타낸 것이다.
도 19은 촬영장치의 CCD에 표시된 FOV(Field Of View) 영역의 픽셀을 나타내고 있다.
도 20는 본 발명에 따른 인체 주입 액적량 측정 방법의 일실시예를 흐름도로 나타낸 것이다.
도 21은 도 20의 액적량 산출 단계를 보다 세부적으로 나타낸 흐름도이다.
도 22는 도 21의 2차원 내벽액적 추출 단계를 보다 세부적으로 나타낸 흐름도이다.
도 23은 2차원 내벽액적을 추출하는 과정을 보다 상세하게 그림으로 나타낸 것이다.
도 24는 도 23의 변곡점 직선화를 통해 발생될 수 있는 오차를 그림으로 설명한것이다.
도 25는 본 발명에 따른 인체 주입 액적량 원격 제어 방법이 운영서버를 통해 원격으로 처리되는 과정을 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 인체 주입 링거 액적량 측정 시스템의 구성에 대한 일실시예를 나타낸 것이다. 본 발명에 의한 인체 주입 액적량 측정 시스템의 구성에 대한 일 실시예는 촬영장치(110), 조명장치(120) 및 액적량측정장치(130)를 포함하여 이루어진다.
촬영장치(110)는 노즐(140)의 선단부에 맺혀있는 액체와 노즐(140)로 부터 낙하하는 액적(160) 및 점적챔버(150)를 촬영하여 시계열순으로 영상 프레임을 생성한다. 촬영장치(110)로는 CCD(Charge Coupled Device) 등의 촬상소자를 구비한 카메라가 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 1초에 60~90 프레임의 영상을 촬영할 수 있다. 조명장치(120)는 촬영장치(110)에 의해 촬영되는 피사체에 조명을 제공하며, LED 발광소자와 평행광을 위한 필터 및 렌즈 등의 광학계를 구비할 수 있다. 조명장치(120)로는 RGB 백라이트가 사용될 수 있다. 촬영장치(110)와 조명장치(120)는 직사광이 카메라에 조사 되지 않도록 간접조명 방식으로 설치되어 낙하액적이 선명한 이미지로 촬영되도록 하기 위해 낙하액적의 종류에 따라 RGB 조명을 달리할 수 있다.
액적량 측정장치(130)는 촬영장치(110)에 의해 촬영된 영상을 이용하여 액정량을 측정한다. 도 2는 본 발명에 따른 인체 주입 액적량 측정 시스템을 구성하는 액적량 측정장치(130)의 세부 구성에 대한 일 실시예를 블록도로 나타낸 것이다. 도 2를 참조하면, 액적량 측정장치(130)는 낙하직후 영상프레임 검출부(210) 및 액적량 산출부(220)을 포함하여 이루어진다.
낙하직후영상프레임 검출부(210)는 노즐(140)과 노즐(140)로부터 떨어진 낙하직후 액적 사이에 설정되는 영역을 낙하판단영역(170)이라 할 때, 촬영장치(110)에 의해 생성된 연속된 영상 프레임 중에서 낙하판단영역(170)에 액적이 존재하다가 상기 액적이 존재하지 않는 첫번째 또는 두번째 영상프레임을 낙하직후영상프레임으로 검출한다.
액적량산출부(220)는 상기 낙하직후영상프레임으로부터 인체에 주입되는 액적(인체주입액적)이 차지하는 영상의 픽셀수를 카운트하고, 미리 산출된 단위 픽셀당 액적량을 이용하여 상기 카운트된 픽셀수에 상응하는 액적의 양을 산출한다. 도 3은 촬영장치(110)에 의해 촬영되는 영역(Field of View, FOV, 300)을 나타낸 것으로서, 노즐(140)과 노즐 선단부에 맺혀있는 액체(310)와 노즐(140)로부터 낙하하는 액적(320), 낙하판단영역(170), 점적 챔버(150) 및 점적챔버 내벽에 붙어 있는 내벽액적(330)을 확대하여 나타낸 것이다. 도 4는 내벽액적(410),낙하액적(422)과 내벽액적(424)을 포함하는 전체액적(420), 2차원 내벽액적(430)을 나타낸 것이다.
도 3과 도 4를 참조하면, 액적량산출부(220)는 인체주입액적이 차지하는 영상의 픽셀 수를 카운트 하기 전에 먼저 인체주입액적을 결정해야 한다. 액적량 산출부(220)는 인체주입액적을 결정하기 위해 낙하액적(320, 422)과 내벽액적(330, 410)이 있는 영상프레임에서 낙하액적(422)에 붙어 낙하액적의 면적을 늘리는 내벽액적(426)을 제외할 필요가 있다. 이를 위해, 액적량 산출부(220)는 경계선 검출부(222), 변곡점 검출부(224) 및 2차원 내벽액적 검출부(226)를 구비한다. 경계선검출부(222)는 낙하액적(422) 형상과 내벽액적(426) 형상이 만나는 경계선을 검출한다. 변곡점검출부(224)는 상기 검출된 경계선에서 변곡점들을 검출한다. 2차원내벽액적 검출부(226)는 상기 변곡점과 이웃하는 변곡선을 직선(428)으로 연결하여 상기 내벽액적과 낙하액적을 포함하는 전체액적에서 상기 직선으로 연결된 낙하액적(426)을 제외하여 2차원내벽액적(430)을 검출한다.
상기 픽셀은 촬영장치(110)의 카메라 CCD에 표시될 수 있다. 도 5는 촬영장치(110)의 CCD에 표시된 FOV(Field Of View) 영역(500)의 픽셀을 나타내고 있다. 즉, FOV 영역(500) 내에 촬영된 액적을 미소 격자(픽셀)로 구분하여 각 픽셀의 개수를 카운트하여 액적의 면적을 계산한다. 각 픽셀에 충분히 액적이 차지하지 않는 픽셀은 임계값(Threshold value)을 적용하여 액적이 있는가 없는가를 판단할 수 있다. 예를 들어 디폴트(default)로 0.5를 설정하여 액적이 픽셀크기의 1/2 이상 차지 하면 픽셀이 있는 것으로 카운트하고 액적이 픽셀크기의 1/2보다 작게 차지 하면 픽셀이 없는 것으로 카운트할 수 있다. 도 5에는 두 개의 액적(510, 520)이 존재하며, 임계값을 1/2로 할 경우, 상부 액적(510)은 24개의 픽셀이 있는 것으로 카운트되고, 하부 액적(520)은 15개의 픽셀이 있는 것으로 카운트된다.
상기 인체주입액적이 차지하는 픽셀 수는 노즐(140)로부터 떨어져 낙하하는 낙하액적(160)과 점적 챔버(150) 내벽에 붙어 있는 내벽액적(152)을 포함하는 영상을 전체액적영상이라 하고, 상기 전체액적영상에 있는 내벽액적(152) 중 낙하액적(160)과 겹치는 부분을 제외한 내벽액적을 2차원 내벽액적이라 할 때, 상기 전체액적영상에서 상기 2차원 내벽액적을 제외한 액적(인체주입액적)이 차지하는 픽셀 수가 될 수 있다.
한편, 상기 단위 픽셀에 대한 액적량 산출은 낙하되는 액적마다 액적영상의 픽셀수를 카운트하여 소정 시간 동안 낙하되는 액적 전체에 대한 픽셀수를 산출하고, 상기 전체 픽셀수와 낙하된 액적 전체의 양을 이용하여 하나의 픽셀에 대한 액적량을 산출함으로써 미리 얻을 수 있다.
상술한 액적량 측정장치(130)는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램에 의해 구현될 수도 있다. 예를 들어, 촬영장치(110)로부터 촬영된 영상을 수신하여 낙하직후영상프레임을 추출한다. 그리고 영상처리 프로그램을 실행하여 비전(vision) 처리를 통해 낙하액적 및 내벽액적의 외곽선을 검출하여 변곡점을 찾고, 이웃하는 변곡점을 직선화하여 2차원 내벽액적을 구할 수 있다. 그리고 나서 낙하직후영상프레임의 전체액적에서 2차원 내벽액적을 제외한 인체주입액적을 구하여 인체주입액적이 차지하는 영상의 픽셀수를 카운트하여 인체주입액적량을 산출할 수 있다. 이러한 과정을 반복함으로써 일정한 시간 동안 주입된 액정량을 구할 수도 있다.
그리고 액적량을 산출할 때 액적량 산출의 속도를 증가시키기 위해 추가적인 방법을 사용할 수도 있다. 낙하하는 액적은 중력에 의해 아래로 떨어질수록 즉, 시간에 따라 연속적으로 외곽선(Edge)가 증가하며, 챔버 내부에 붙어있는 액적은 그 크기가 고정적이다. 따라서 액적량을 산출함에 있어서 챔버 내부에 붙어있는 내벽액적의 크기가 고정적인 시간 동안은 낙하액적 크기의 변화량만 산출하면 액적량 산출의 속도를 증가시킬 수 있다. 즉, 낙하액적의 외곽선의 폐곡면 내부 픽셀 변화량만 더하여 액적의 부피를 산출할 수도 있다. 본 발명에서 액적량 산출방법은 상술한 변곡점 검출 방식과 폐곡선 내면적의 변동량 계산 하는 방식을 병행 하거나 이미지의 상태에 따라 선택적으로 사용 할 수 있다.
낙하직후영상프레임으로부터 인체에 주입되는 액적(인체주입액적)이 차지하는 영상의 픽셀 수를 카운트하고, 미리 산출된 단위 픽셀당 액적량을 이용하여 상기 카운트된 픽셀 수에 상응하는 액적의 양을 산출한다.
도 6은 본 발명에 따른 인체 주입 액적량 측정 방법의 일실시예를 흐름도로 나타낸 것이다. 촬영장치(110)를 통해 노즐과 액적을 포함한 점적챔버를 촬영하여(S610단계), 상기 액적이 상기 노즐로부터 떨어진 직후의 낙하직후영상을 획득한다.(S620단계)
액적량측정장치(630)을 통해 상기 낙하직후영상으로부터 인체에 주입되는 액적(인체주입액적)이 차지하는 영상의 픽셀수를 카운트한다.(S630단계) 미리 산출된 단위 픽셀당 액적량을 이용하여 상기 카운트된 픽셀수에 상응하는 액적의 양을 산출한다.(S640단계) 상기 픽셀은 카메라 CCD에 표시되어 있을 수 있다.
도 7은 도 6의 액적량 산출 단계(S640단계)를 보다 세부적으로 나타낸 흐름도이다. 액적량 산출은 2차원 내벽 액적을 추출한다.(S710단계) 낙하직후영상프레임의 낙하액적과 내벽액적에서 2차원내벽액적을 제외하면 인체주입액적을 추출할 수 있다.(S720단계) 촬영장치(110)에 의해 촬영된 영상의 연속된 영상 프레임 중에서 낙하판단영역(170)에 액적이 존재하다가 상기 액적이 존재하지 않는 첫번째 또는 두번째 영상프레임을 상기 낙하직후영상프레임으로 할 수 있다. 인체주입액적이 구해지면 인체주입액적의 픽셀수를 카운트하고 카운트된 픽셀수에 상응하는 액적량을 산출할 수 있다.(S730단계)
도 8은 도 7의 2차원 내벽액적 추출 단계(S710단계)를 보다 세부적으로 나타낸 흐름도이다. 상기 2차원내벽액적은 다음과 같이 구할 수 있다. 먼저, 내벽액적과 낙하액적이 만나는 경계선을 검출하고(S810단계), 상기 검출된 경계선에서 변곡점들을 검출한다.(S820단계)상기 검출된 변곡점과 이웃하는 변곡점을 직선으로 연결하여(S830단계) 상기 내벽액적과 낙하액적에서 상기 직선으로 연결된 낙하액적을 제외한다.(S840단계)
도 9는 2차원 내벽액적을 추출하는 과정을 보다 상세하게 그림으로 나타낸 것이다. 도 9를 참조하면, 낙하액적과 내벽액적을 포함하고 있는 점적챔버를 촬영한 영상프레임으로부터 점적챔버(150)의 내벽에 붙어있는 내벽액적의 형상을 추출한다.(910) 그리고 내벽액적의 형상과 내벽액적이 겹쳐진 낙하액적의 형상을 추출한다.(920) 추출된 내벽액적의 형상과 내벽액적이 겹쳐진 낙하액적의 형상의 경계선을 검출한다.(930) 검출된 경계선으로부터 변곡점을 추출하여 변곡점과 이웃하는 변곡점을 직선화한다.(940) 경계선이 검출된 내벽액적과 낙하액적에서 변곡점 간에 직선화된 낙하액적을 제외하면, 2차원 내벽액적이 추출된다.(950)
도 10은 도 9의 변곡점 직선화(940)를 통해 발생될 수 있는 오차를 설명하는 그림이다. 도 10에 도시된 대로 내벽액적에서 변곡점 직선화가 많을수록 오차가 커질 수 있다. 도 10에 도시된 오차발생 면적(1010)은 시뮬레이션 결과 8개의 내벽 액적에 발생되어도 1% 이하의 오차에 불과하며, 내벽액적의 크기는 낙하액적의 크기에 비해 10% 이하로 작다. 따라서 발생오차(1010)은 미미하다.또한 최대허용오차가 3%라고 하면 상기 발생오차(1010)은 무시할 정도이다.
한편, 상기 인체주입액적이 차지하는 영상의 픽셀 수는 노즐(140)로부터 떨어져 낙하하는 낙하액적과 점적챔버(150) 내벽에 붙어 있는 내벽액적을 포함하는 영상을 전체액적영상이라 할 때, 상기 전체액적영상에서 2차원 내벽액적을 제외한 액적(인체주입액적)이 차지하는 픽셀 수로 구할 수 있다.
그리고 단위 픽셀당 액적량 산출은 다음과 같이 미리 구할 수 있다. 낙하되는 액적마다 액적영상의 픽셀수를 카운트하고, 소정 시간 동안 낙하되는 액적 전체에 대해 픽셀수를 산출한 후, 상기 전체 픽셀수와 낙하된 액적 총량의 중량을 이용하여 하나의 픽셀에 대한 액적의 중량을 산출할 수 있다. 예를 들어, 노즐로부터 10분 동안 300개의 액적이 떨어져 낙하했다고 하면, 낙하하는 액적마다 액적영상의 픽셀수를 카운트하여 픽셀수가 100개, 102개, 101개, 98개. . . 등으로 하여 낙하액적 300개에 대한 픽셀수를 모두 합한다. 그리고 나서 낙하한 액적의 총 중량을 측정한 후, 중량을 픽셀수로 나누면 픽셀 하나의 중량, 즉 단위 픽셀당 액적량을 산출할 수 있다.
한편, 인체에 주입되는 액적량이 원격제어 시스템을 통해 측정되고 조절된다. 액적량 원격제어 시스템을 설명함에 있어 설명의 원활한 흐름을 위해 첨부된 도면들과 같이 액적량 측정시스템과 동일한 구조에 대해서도 별도의 부호를 부여하기로 한다.
도 11은 본 발명에 따른 인체 주입 액적량 원격제어 시스템의 구성을 보여주는 일실시예이다. 본 발명에 의한 인체 주입 액적량 원격제어 시스템의 구성에 대한 일실시예는 복수의 액적량 조절장치(110, 120, 130) 및 운영서버(140)를 포함하여 이루어진다.
운영서버(140)는 원격에 설치되어 복수의 액적량조절장치(110, 120, 130)로부터 네트워크(150)를 통해 인체투입 액적량 데이터를 수신하고 액적량 주입상태를 모니터링하고 디스플레이하며, 원격으로 인체에 주입되는 액적량을 조절할 수 있다. 운영서버(140)는 인체에 주입되는 액적량을 측정하여 상시 표시할 수 있고, LCD 화상으로 주입상태를 확인할 수 있고, 설정된 주입액적량으로 유량조절기의 유량조절밸브를 제어할 수도 있다. 또한 운영서버(140)은 실제 주입되는 동영상이 표시되고, 비정상 동작시 비상정지 및 알람기능을 제공할 수 있다. 그리고 운영서버(140)는 관리자 단말(미도시)을 별도로 분리하여 네트워크(150)에 연결할 수 있다. 예를 들어 운영서버(140)은 병원의 전산실에 설치하고, 관리자 단말은 운영서버와 네트워크를 통해 연결되면서 병원 내 환자를 관리하는 간호사들이 사용하는 PC 또는 모바일 컴퓨팅 장치 일 수 있다. 관리자 단말은 운영서버(140)로부터 제공된 정보를 디스플레이할 수 있으며, 관리자는 운영서버(140)로부터 제공된 정보를 모니터링함으로써 원거리에서 환자에게 투여된 주사액에 관한 정보를 실시간으로 확인할 수 있다. 또한 특정 환자에게 투여된 주사액의 주입속도를 조절하기 위한 제어신호를 생성하고 생성된 제어신호를 운영 서버로 전송할 수 있다. 운영서버(140)로부터 주입속도 조절신호를 받은 액적량제어부(230)는 유량제어부(320)를 통해 주사액 주입속도를 조절할 수 있다. 이 때 유량제어부(230)는 유량조절기와 블루투스 또는 지그비와 같은 근거리 통신 또는 유선을 통해 신호를 주고 받을 수 있다.
복수의 액적량 조절장치(110, 120, 130)는 인체에 주입되는 액적량을 측정하고 조절한다. 액적량 조절장치의 개수는 예를 들어 255개를 둘 수도 있지만 제한이 없다. 도 12는 액적량 조절장치(110, 120, 130) 각각에 대한 구성에 대한 일실시예를 블록도로 나타낸 것이다. 복수의 액적량 조절장치(110, 120, 130) 각각은 촬영장치(210), 조명장치(220), 액적량 제어부(230) 및 유량조절기(240)를 포함하여 이루어지고, 초음파 센서(250)를 더 포함할 수 있다.
촬영장치(210)는 노즐(212)의 선단부에 맺혀있는 액체와 노즐(212)로부터 낙하하는 액적(214) 및 점적챔버(216)를 촬영하여 시계열순 영상 프레임을 생성한다. 촬영장치(210)로는 CCD(Charge Coupled Device) 등의 촬상소자를 구비한 카메라가 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 1초에 60~90 프레임의 영상을 촬영할 수 있다.
조명장치(220)는 촬영장치(210)에 의해 촬영되는 피사체에 조명을 제공하며, 피사체의 영상을 명확하게 하기 위해 RGB조명을 제공할 수 있다. 조명장치(220)는 LED 발광소자와 평행광을 위한 필터 및 렌즈 등의 광학계를 구비할 수 있으며, RGB 백라이트가 사용될 수 있다. 촬영장치(110)와 조명장치(120)는 직사광이 카메라에 조사 되지 않도록 간접조명 방식으로 설치되어 낙하액적이 선명한 이미지로 촬영되도록 하기 위해 낙하액적의 종류에 따라 RGB 조명을 달리할 수 있다.
액적량 제어부(230)는 촬영장치(210)에 의해 촬영된 영상을 이용하여 인체에 주입되는 액적이 차지하는 영상의 픽셀수를 카운트하여 액적량을 측정하고, 단위시간당 액적 주입량을 산출하여 인체에 투입되는 액적량을 조절한다. 도 13은 액적량 제어부(230)의 보다 세부적인 구성을 블록도로 나타낸 것으로서, 액적량 제어부(230)는 액적량 측정부(310), 유량제어부(320), 통신부(330) 및 사용자 인터페이스부(340)를 포함하며, 알람발생부(350)를 더 구비할 수 있다.
유량조절기(240)는 액적량제어부(230)로부터 수신된 유량조절신호에 따라 액적이 흐르는 튜브에 가해지는 압력을 변화시킴으로써 인체에 투입되는 액적량을 조절한다. 도 14 및 도 15는 유량조절기(240)의 실시예를 나타낸 것이다. 도 14를 참보하면, 중력에 의해 액적이 튜브(430)로 흘러내려갈 때 모터(410)의 회전력에 의해 편심캠(420)이 회전을 하고 모터의 회전속도를 제어함으로써 튜브(430)의 단면적을 조절하여 인체에 투입되는 액적량을 조절한다. 도 15를 참조하면, 튜브(450)가 180도 가량 우회하도록 설치되어 튜브 내의 주사액이 주입될 때, 모터(460)에 의해 정심롤러(470)가 회전하여 튜브를 눌러 주사액을 짜내는 펌프 역할을 한다. 도 15에서는 주사액의 주입동력이 펌핑력이고 각도제어 및 펌핑하는 회전속도를 통해 인체에 투입되는 액적량을 조절할 수 있다. 유량제어기(240)는 액적량제어부(230)에서 사용자에 의해 제어될 수도 있고, 운영서버(140)에서 원격으로 제어될 수도 있다.
초음파 센서(250)는 액적이 흐르는 튜브(252)에 설치되며, 튜브(252)에 흐르는 액적에 기포가 존재하는지를 감지한다.
액적량 측정부(310)는 촬영장치(210)에 의해 촬영된 영상을 이용하여 인체에 주입되는 액적이 차지하는 영상의 픽셀수를 카운트하고 미리 산출된 단위 픽셀당 액적량을 이용하여 상기 카운트된 픽셀수에 상응하는 액적량을 측정한다. 유량제어부(320)는 주입된 액적의 총량이 미리 설정된 액적의 총량보다 적고 단위시간당 액적 주입량이 미리 설정된 목표량보다 작거나 크면 측정된 액적량과 상기 목표량이 같아지도록 인체에 투입되는 액적량을 조절한다. 액적량측정부(310) 및 유량제어부(320)는 CPU를 통해 실행되는 프로그램으로 구현될 수 있다.
통신부(330)는 액적량 측정부(310)가 측정한 액적량, 주입된 액적의 총량, 단위시간당 주입되는 액적량 및 인체주입 목표량을 운영서버(140)로 전송하고, 운영서버(140)로부터 상기 액적량을 조절하는 제어신호를 수신하며, 무선 또는 유선 통신모듈로 구현될 수 있다. 예를 들어 복수의 액적량 조절장치(110, 120, 130) 각각은 무선 LAN을 네트워크(150)로 하여 운영서버(140)와 통신할 수 잇다.
사용자 인터페이스부(340)는 로컬에서 액적량 주입상태를 모니터링하고 디스플레이하며, 인체에 주입되는 액적량을 조절할 수 있는 사용자 메뉴를 제공하며, 사용자 인터페이스로 터치 판넬(touch panel)을 이용할 수 있다. 예를 들어, 사용자 인터페이스부(340)는 키보드나 마우스 없이 터치 판넬을 두어 제어판 역할을 하게하여 유량조절기(240)를 제어할 수 있다. 그리고 사용자 인터페이스부(340)은 원격서버(140)에서 원격으로 제어하는 것을 로컬에서 제어할 수 있다. 즉, 인체투입 액적량 데이터를 수신하고 액적량 주입상태를 모니터링하고 디스플레이하며, 원격으로 인체에 주입되는 액적량을 조절할 수 있다. 사용자 인터페이스부(340)는 측정된 인체에 주입되는 액적량을 상시 표시할 수 있고, LCD 화상으로 주입상태를 확인할 수 있고, 설정된 주입액적량으로 제어할 수도 있다. 또한 사용자 인터페이스부(340)은 비정상 동작시 비상정지 및 알람기능을 제공할 수 있다. 로컬에 존재하는 사용자인터페이스부(340)와 원격에 존재하는 운영서버(140)에 대한 우선권은 로컬에 둘 수도 있다.
알람발생부(350)는 정전이 되어 액적량조절장치(110, 120, 130)에 전원공급이 안될 때 또는 액적이 흐르는 튜브에 기포가 발생했을 때 또는 액적주입이 목표량을 달성했을 때 알람을 발생시킨다.
한편, 액적량측정부(310)를 보다 상세히 설명하기로 한다. 액적량 측정부(310)는 촬영장치(210)에 의해 촬영된 영상을 이용하여 액적량을 측정한다. 도 16은 액적량 측정부(310)의 세부 구성에 대한 일 실시예를 블록도로 나타낸 것이다. 도 16을 참조하면, 액적량 측정장치(310)는 낙하직후 영상프레임 검출부(510) 및 액적량 산출부(520)을 포함하여 이루어진다.
낙하직후영상프레임 검출부(510)는 도 12를 참조하면 노즐(212)과 노즐(212)로부터 떨어진 낙하직후 액적 사이에 설정되는 영역을 낙하판단영역(224)이라 할 때, 촬영장치(210)에 의해 생성된 연속된 영상 프레임 중에서 낙하판단영역(224)에 액적이 존재하다가 상기 액적이 존재하지 않는 첫번째 또는 두번째 영상프레임을 낙하직후영상프레임으로 검출한다.
액적량산출부(520)는 상기 낙하직후영상프레임으로부터 인체에 주입되는 액적(인체주입액적)이 차지하는 영상의 픽셀수를 카운트하고, 미리 산출된 단위 픽셀당 액적량을 이용하여 상기 카운트된 픽셀수에 상응하는 액적의 양을 산출한다. 도 17은 촬영장치(110)에 의해 촬영되는 영역(Field of View, FOV, 600)을 나타낸 것으로서, 노즐(212)과 노즐 선단부에 맺혀있는 액체(610)와 노즐(212)로부터 낙하하는 액적(620), 낙하판단영역(224), 점적 챔버(216) 및 점적챔버 내벽에 붙어 있는 내벽액적(630)을 확대하여 나타낸 것이다. 도 18은 내벽액적(710),낙하액적(722)과 내벽액적(724)을 포함하는 전체액적(720), 2차원 내벽액적(730)을 나타낸 것이다.
도 17과 도 18을 참조하면, 액적량산출부(520)는 인체주입액적이 차지하는 영상의 픽셀 수를 카운트 하기 전에 먼저 인체주입액적을 결정해야 한다. 액적량 산출부(520)는 인체주입액적을 결정하기 위해 낙하액적(620, 722)과 내벽액적(630, 710)이 있는 영상프레임에서 낙하액적(722)에 붙어 낙하액적의 면적을 늘리는 내벽액적(726)을 제외할 필요가 있다. 이를 위해, 액적량 산출부(520)는 경계선 검출부(222), 변곡점 검출부(224) 및 2차원 내벽액적 검출부(226)를 구비한다. 경계선검출부(522)는 낙하액적(722) 형상과 내벽액적(726) 형상이 만나는 경계선을 검출한다. 변곡점검출부(524)는 상기 검출된 경계선에서 변곡점들을 검출한다. 2차원내벽액적 검출부(526)는 상기 변곡점과 이웃하는 변곡선을 직선(728)으로 연결하여 상기 내벽액적과 낙하액적을 포함하는 전체액적에서 상기 직선으로 연결된 낙하액적(726)을 제외하여 2차원내벽액적(730)을 검출한다.
상기 픽셀은 촬영장치(210)의 카메라 CCD에 표시될 수 있다. 도 19는 촬영장치(210)의 CCD에 표시된 FOV(Field Of View) 영역(800)의 픽셀을 나타내고 있다. 즉, FOV 영역(800) 내에 촬영된 액적을 미소 격자(픽셀)로 구분하여 각 픽셀의 개수를 카운트하여 액적의 면적을 계산한다. 각 픽셀에 충분히 액적이 차지하지 않는 픽셀은 임계값(Threshold value)을 적용하여 액적이 있는가 없는가를 판단할 수 있다. 예를 들어 디폴트(default)로 0.5를 설정하여 액적이 픽셀크기의 1/2 이상 차지 하면 픽셀이 있는 것으로 카운트하고 액적이 픽셀크기의 1/2보다 작게 차지 하면 픽셀이 없는 것으로 카운트할 수 있다. 도 19에는 두 개의 액적(810, 820)이 존재하며, 임계값을 1/2로 할 경우, 상부 액적(810)은 24개의 픽셀이 있는 것으로 카운트되고, 하부 액적(820)은 15개의 픽셀이 있는 것으로 카운트된다.
상기 인체주입액적이 차지하는 픽셀 수는 노즐(212)로부터 떨어져 낙하하는 낙하액적(214)과 점적 챔버(216) 내벽에 붙어 있는 내벽액적(222)을 포함하는 영상을 전체액적영상이라 하고, 상기 전체액적영상에 있는 내벽액적(222) 중 낙하액적(214)과 겹치는 부분을 제외한 내벽액적을 2차원 내벽액적이라 할 때, 상기 전체액적영상에서 상기 2차원 내벽액적을 제외한 액적(인체주입액적)이 차지하는 픽셀 수가 될 수 있다.
한편, 상기 단위 픽셀에 대한 액적량 산출은 낙하되는 액적마다 액적영상의 픽셀수를 카운트하여 소정 시간 동안 낙하되는 액적 전체에 대한 픽셀수를 산출하고, 상기 전체 픽셀수와 낙하된 액적 전체의 양을 이용하여 하나의 픽셀에 대한 액적량을 산출함으로써 미리 얻을 수 있다.
상술한 액적량 측정부(310)는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램에 의해 구현될 수도 있다. 예를 들어, 촬영장치(210)로부터 촬영된 영상을 수신하여 낙하직후영상프레임을 추출한다. 그리고 영상처리 프로그램을 실행하여 비전(vision) 처리를 통해 낙하액적 및 내벽액적의 외곽선을 검출하여 변곡점을 찾고, 이웃하는 변곡점을 직선화하여 2차원 내벽액적을 구할 수 있다. 그리고 나서 낙하직후영상프레임의 전체액적에서 2차원 내벽액적을 제외한 인체주입액적을 구하여 인체주입액적이 차지하는 영상의 픽셀수를 카운트하여 인체주입액적량을 산출할 수 있다. 이러한 과정을 반복함으로써 일정한 시간 동안 주입된 액정량을 구할 수도 있다.
그리고 액적량을 산출할 때 액적량 산출의 속도를 증가시키기 위해 추가적인 방법을 사용할 수도 있다. 낙하하는 액적은 중력에 의해 아래로 떨어질 수록 즉, 시간에 따라 연속적으로 외곽선(Edge)가 증가하며, 챔버 내부에 붙어있는 액적은 그 크기가 고정적이다. 따라서 액적량을 산출함에 있어서 챔버 내부에 붙어있는 내벽액적의 크기가 고정적인 시간 동안은 낙하액적 크기의 변화량만 산출하면 액적량 산출의 속도를 증가시킬 수 있다. 즉, 낙하액적의 외곽선의 폐곡면 내부 픽셀 변화량만 더하여 액적의 부피를 산출할 수도 있다. 본 발명에서 액적량 산출방법은 상술한 변곡점 검출 방식과 폐곡선 내면적의 변동량 계산 하는 방식을 병행 하거나 이미지의 상태에 따라 선택적으로 사용 할 수 있다.
낙하직후영상프레임으로부터 인체에 주입되는 액적(인체주입액적)이 차지하는 영상의 픽셀 수를 카운트하고, 미리 산출된 단위 픽셀당 액적량을 이용하여 상기 카운트된 픽셀 수에 상응하는 액적의 양을 산출한다.
한편, 도 20은 본 발명에 따른 인체 주입 액적량 원격제어 방법의 일실시예를 흐름도로 나타낸 것이다. 촬영장치(210)를 통해 노즐과 액적을 포함한 점적챔버를 촬영하여(S910단계), 상기 액적이 상기 노즐로부터 떨어진 직후의 낙하직후영상을 획득한다.(S920단계) 액적량제어부(230)의 액적량측정부(310)을 통해 상기 낙하직후영상으로부터 인체에 주입되는 액적(인체주입액적)이 차지하는 영상의 픽셀수를 카운트한다.(S930단계) 미리 산출된 단위 픽셀당 액적량을 이용하여 상기 카운트된 픽셀수에 상응하는 액적의 양을 산출한다.(S940단계) 상기 픽셀은 카메라 CCD에 표시되어 있을 수 있다.
도 21은 도 20의 액적량 산출 단계(S940단계)를 보다 세부적으로 나타낸 흐름도이다. 액적량 산출은 2차원 내벽 액적을 추출한다.(S1010단계) 낙하직후영상프레임의 낙하액적과 내벽액적에서 2차원내벽액적을 제외하면 인체주입액적을 추출할 수 있다.(S1020단계) 촬영장치(210)에 의해 촬영된 영상의 연속된 영상 프레임 중에서 낙하판단영역(224)에 액적이 존재하다가 상기 액적이 존재하지 않는 첫번째 또는 두번째 영상프레임을 상기 낙하직후영상프레임으로 할 수 있다. 인체주입액적이 구해지면 인체주입액적의 픽셀수를 카운트하고 카운트된 픽셀수에 상응하는 액적량을 산출할 수 있다.(S1030단계)
도 22는 도 21의 2차원 내벽액적 추출 단계(S1010단계)를 보다 세부적으로 나타낸 흐름도이다. 상기 2차원내벽액적은 다음과 같이 구할 수 있다. 먼저, 내벽액적과 낙하액적이 만나는 경계선을 검출하고(S1110단계), 상기 검출된 경계선에서 변곡점들을 검출한다.(S1120단계) 상기 검출된 변곡점과 이웃하는 변곡점을 직선으로 연결하여(S1130단계) 상기 내벽액적과 낙하액적에서 상기 직선으로 연결된 낙하액적을 제외한다.(S1140단계)
도 23은 2차원 내벽액적을 추출하는 과정을 보다 상세하게 그림으로 나타낸 것이다. 도 23을 참조하면, 낙하액적과 내벽액적을 포함하고 있는 점적챔버를 촬영한 영상프레임으로부터 점적챔버(216)의 내벽에 붙어있는 내벽액적의 형상을 추출한다.(1210) 그리고 내벽액적의 형상과 내벽액적이 겹쳐진 낙하액적의 형상을 추출한다.(1220) 추출된 내벽액적의 형상과 내벽액적이 겹쳐진 낙하액적의 형상의 경계선을 검출한다.(1230) 검출된 경계선으로부터 변곡점을 추출하여 변곡점과 이웃하는 변곡점을 직선화한다.(1240) 경계선이 검출된 내벽액적과 낙하액적에서 변곡점 간에 직선화된 낙하액적을 제외하면, 2차원 내벽액적이 추출된다.(1250)
도 24는 도 23의 변곡점 직선화(1240)를 통해 발생될 수 있는 오차를 설명하는 그림이다. 도 24에 도시된 대로 내벽액적에서 변곡점 직선화가 많을수록 오차가 커질 수 있다. 도 24에 도시된 오차발생 면적(1310)은 시뮬레이션 결과 8개의 내벽 액적에 발생되어도 1% 이하의 오차에 불과하며, 내벽액적의 크기는 낙하액적의 크기에 비해 10% 이하로 작다. 따라서 발생오차(1310)은 미미하다. 또한 최대허용오차가 3%라고 하면 상기 발생오차(1310)은 무시할 정도이다.
한편, 상기 인체주입액적이 차지하는 영상의 픽셀 수는 노즐(212)로부터 떨어져 낙하하는 낙하액적과 점적챔버(216) 내벽에 붙어 있는 내벽액적을 포함하는 영상을 전체액적영상이라 할 때, 상기 전체액적영상에서 2차원 내벽액적을 제외한 액적(인체주입액적)이 차지하는 픽셀 수로 구할 수 있다.
그리고 단위 픽셀당 액적량 산출은 다음과 같이 미리 구할 수 있다. 낙하되는 액적마다 액적영상의 픽셀수를 카운트하고, 소정 시간 동안 낙하되는 액적 전체에 대해 픽셀수를 산출한 후, 상기 전체 픽셀수와 낙하된 액적 총량의 중량을 이용하여 하나의 픽셀에 대한 액적의 중량을 산출할 수 있다. 예를 들어, 노즐로부터 10분 동안 300개의 액적이 떨어져 낙하했다고 하면, 낙하하는 액적마다 액적영상의 픽셀수를 카운트하여 픽셀수가 100개, 102개, 101개, 98개. . . 등으로 하여 낙하액적 300개에 대한 픽셀수를 모두 합한다. 그리고 나서 낙하한 액적의 총 중량을 측정한 후, 중량을 픽셀수로 나누면 픽셀 하나의 중량, 즉 단위 픽셀당 액적량을 산출할 수 있다.
한편, S940단계에서 카운트된 픽셀수에 상응하는 액적량을 산출한 후, 상기 산출된 액적량을 이용하여 인체에 주입된 액적의 총량(주입액적총량)과 단위시간당 주입되는 액적량(단위시간 주입량)을 산출한다.(S950단계)
상기 주입액적총량이 미리 설정된 액적의 총량보다 적고, 상기 단위시간 주입량이 미리 설정된 단위시간당 주입 목표량(단위시간 목표량)보다 작거나 크면 원격에서 상기 단위시간 주입량과 단위시간 목표량이 같아지도록 투입 액적량을 조절한다.(S960단계)
정전으로 인한 액적량조절장치(110, 120, 130)에 공급되는 전원이 차단될 때 또는 액적이 흐르는 튜브에 기포가 발생할 때 또는 액적주입이 목표량을 달성했을 때 알람을 발생시킬 수 있다.(S970단계)
본 발명에 따른 인체 주입 액적량 원격 제어 방법의 일실시예는 운영서버(140)를 통해 원격으로 인체 주입 액적량을 제어할 수 있다. 도 25는 본 발명에 따른 인체 주입 액적량 원격 제어 방법의 일실시예가 운영서버(140)를 통해 원격으로 인체 주입 액적량을 제어하는 방법을 흐름도로 나타낸 것이다. 도 25를 참조하면, 카메라(210)에 의해 촬영된 적어도 점적챔버(216)를 포함한 액적 주입 영상을 원격에 위치한 운영서버(140)에 디스플레이한다.(S1410단계) 인체에 주입되는 액적의 총량(주입액적총량)과 단위시간 당 주입되는 액적량(단위시간 주입량) 및 단위시간 당 인체에 주입되는 액적의 미리 설정된 목표량(단위시간 목표량)을 운영서버(140)에 디스플레이한다.(S1420단계) 유량조절기(240)의 유량조절밸브를 원격에서 제어할 수 있는 사용자 인터페이스를 제공한다.(S1430단계)
인체 주입 액적량 측정방법 및 시스템과 이를 이용한 액적량 원격제어 시스템 및 방법은, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터(정보 처리 기능을 갖는 장치를 모두 포함한다)가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 장치의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 본 명세서에서, “부”는 프로세서 또는 회로와 같은 하드웨어 구성(hardware component), 및/또는 프로세서와 같은 하드웨어 구성에 의해 실행되는 소프트웨어 구성(software component)일 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (17)

  1. 촬영장치가 노즐과 액적을 포함한 점적챔버를 촬영하는 단계;
    액적량측정장치가 상기 액적이 상기 노즐로부터 떨어진 직후의 낙하직후영상을 획득하여 상기 낙하직후영상으로부터 인체에 주입되는 액적(인체주입액적)이 차지하는 영상의 픽셀수를 카운트하는 단계; 및
    상기 액적량측정장치가 미리 산출된 단위 픽셀당 액적량을 이용하여 상기 카운트된 픽셀수에 상응하는 액적의 양을 산출하는 단계를 포함하고,
    상기 인체주입액적이 차지하는 영상의 픽셀 수는, 노즐로부터 떨어져 낙하하는 낙하액적과 점적챔버 내벽에 붙어 있는 내벽액적을 포함하는 영상을 전체액적영상이라 하고, 상기 전체액적영상에 있는 내벽액적 중 상기 낙하액적과 겹치는 부분을 제외한 내벽액적을 2차원 내벽액적이라 할 때, 상기 전체액적영상에서 상기 2차원 내벽액적을 제외한 액적(인체주입액적)이 차지하는 픽셀 수이고,
    상기 액적량측정장치는 내벽액적 형상과 낙하액적 형상이 만나는 경계선을 검출하여 상기 검출된 경계선에서 변곡점들을 검출하고, 상기 변곡점과 이웃하는 변곡점을 직선으로 연결한 후 상기 내벽액적과 겹친 낙하액적을 상기 직선을 기준으로 낙하액적과 내벽액적으로 구분하고, 상기 구분된 내벽액적을 상기 2차원 내벽액적에 포함시키는 것을 특징으로 하는 인체 주입 액적량 측정방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 낙하직후영상은,
    상기 노즐과 상기 노즐로부터 떨어진 낙하직후액적 사이에 설정되는 영역을 낙하판단영역이라 할 때, 상기 촬영된 영상의 연속된 영상 프레임 중에서 상기 낙하판단영역에 액적이 존재하다가 상기 액적이 존재하지 않는 첫번째 또는 두번째 영상프레임인 것을 특징으로 하는 인체 주입 액적량 측정방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 픽셀은,
    카메라 CCD에 표시되어 있는 것을 특징으로 하는 인체 주입 액적량 측정방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 미리 산출된 단위 픽셀당 액적량은,
    낙하되는 액적마다 액적영상의 픽셀수를 카운트하여 소정 시간 동안 낙하되는 액적 전체에 대해 픽셀수를 산출하고, 상기 전체 픽셀수와 낙하된 액적 총량의 중량을 이용하여 하나의 픽셀에 대한 액적의 중량으로 산출되는 것을 특징으로 하는 인체 주입 액적량 측정방법.
  5. 노즐의 선단부에 맺혀있는 액체와 상기 노즐로부터 낙하하는 액적 및 점적챔버를 촬영하여 시계열순 영상 프레임을 생성하는 촬영장치;
    상기 촬영장치에 의해 촬영되는 피사체에 조명을 제공하는 RGB조명; 및
    상기 촬영장치에 의해 촬영된 영상을 이용하여 액정량을 측정하되, 상기 노즐과 상기 노즐로부터 떨어진 낙하직후액적 사이에 설정되는 영역을 낙하판단영역이라 할 때 상기 촬영장치에 의해 생성된 연속된 영상 프레임 중에서 상기 낙하판단영역에 액적이 존재하다가 상기 액적이 존재하지 않는 첫번째 또는 두번째 영상프레임을 낙하직후영상프레임으로 검출하는 낙하직후영상프레임 검출부 및 상기 낙하직후영상프레임으로부터 인체에 주입되는 액적(인체주입액적)이 차지하는 영상의 픽셀수를 카운트하고, 미리 산출된 단위 픽셀당 액적양을 이용하여 상기 카운트된 픽셀수에 상응하는 액적의 양을 산출하는 액적량산출부를 구비하는 액적량 측정장치를 포함하고,
    상기 인체주입액적이 차지하는 영상의 픽셀 수는, 노즐로부터 떨어져 낙하하는 낙하액적과 점적챔버 내벽에 붙어 있는 내벽액적을 포함하는 영상을 전체액적영상이라 하고, 상기 전체액적영상에 있는 내벽액적 중 상기 낙하액적과 겹치는 부분을 제외한 내벽액적을 2차원 내벽액적이라 할 때, 상기 전체액적영상에서 상기 2차원 내벽액적을 제외한 액적(인체주입액적)이 차지하는 픽셀 수이고,
    상기 액적량산출부는 내벽액적 형상과 낙하액적 형상이 만나는 경계선을 검출하여 상기 검출된 경계선에서 변곡점들을 검출하고, 상기 변곡점과 이웃하는 변곡점을 직선으로 연결한 후 상기 내벽액적과 겹친 낙하액적을 상기 직선을 기준으로 낙하액적과 내벽액적으로 구분하고, 상기 구분된 내벽액적을 상기 2차원 내벽액적에 포함시키는, 인체 주입 액적량 측정시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 픽셀은,
    촬영장치의 카메라 CCD에 표시되어 있는 것을 특징으로 하는 인체 주입 액적량 측정시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 액적량산출부는,
    낙하되는 액적마다 액적영상의 픽셀수를 카운트하여소정 시간 동안 낙하되는 액적 전체에 대한 픽셀수를 산출하고, 상기 전체 픽셀수와 낙하된 액적 전체의 양을 이용하여 하나의 픽셀에 대한 액적량을 단위 픽셀에 대한 액적량으로 이용하는 것을 특징으로 하는 인체 주입 액적량 측정시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 액적량산출부는,
    내벽액적의 외곽선 크기가 고정적인 시간 동안은 낙하액적의 외곽선이 형성하는 폐곡면 내부의 픽셀 수의 변화량을 이용하여 액적량이 산출되는 것을 특징으로 하는 인체 주입 액적량 측정시스템.
  9. 인체에 주입되는 액적량을 측정하고 조절하는 복수의 액적량조절장치; 및
    상기 복수의 액적량조절장치로부터 인체투입 액적량 데이터를 수신하고 액적량 주입상태를 모니터링하고 디스플레이하며, 원격으로 인체에 주입되는 액적량을 조절하는 운영서버를 포함하고,
    상기 액적량조절장치는,
    노즐의 선단부에 맺혀있는 액체와 상기 노즐로부터 낙하하는 액적 및 점적챔버를 촬영하여 시계열순 영상 프레임을 생성하는 촬영장치;
    상기 촬영장치에 의해 촬영되는 피사체에 조명을 제공하는 조명장치;
    상기 촬영장치에 의해 촬영된 영상을 이용하여 인체에 주입되는 액적이 차지하는 영상의 픽셀수를 카운트하여 액적량을 측정하고, 단위시간당 액적 주입량을 산출하여 인체에 투입되는 액적량을 조절하는 액적량 제어부; 및
    상기 액적량제어부로부터 수신된 유량조절신호에 따라 액적이 흐르는 튜브에 가해지는 압력을 변화시킴으로써 인체에 투입되는 액적량을 조절하는 유량조절기를 포함하고,
    상기 액적량 제어부는
    낙하직후의 영상프레임으로부터 인체에 주입되는 액적(인체주입액적)이 차지하는 영상의 픽셀수를 카운트하고, 미리 산출된 단위 픽셀당 액적량을 이용하여 상기 카운트된 픽셀수에 상응하는 액적의 양을 산출하고,
    상기 인체주입액적은 노즐로부터 떨어져 낙하하는 낙하액적으로 하되, 상기 낙하직후의 영상프레임에서 점적챔버 내벽에 붙어 있는 내벽액적의 일부와 겹쳐 있는 낙하액적에 대해서는 내벽액적 형상과 낙하액적의 형상이 만나는 경계선을 검출하여 상기 검출된 경계선에서 변곡점들을 검출하고 상기 변곡점과 이웃하는 변곡점을 직선으로 연결한 후 상기 직선을 기준으로 낙하액적과 내벽액적으로 구분하고, 상기 구분된 내벽액적은 상기 낙하액적에서 제외되는 것을 특징으로 하는 인체 주입 액적량 원격제어 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 액적량 제어부는,
    상기 촬영장치에 의해 촬영된 영상을 이용하여 인체에 주입되는 액적이 차지하는 영상의 픽셀수를 카운트하고 미리 산출된 단위 픽셀당 액적량을 이용하여 상기 카운트된 픽셀수에 상응하는 액적량을 측정하는 액적량 측정부;
    주입된 액적의 총량이 미리 설정된 액적의 총량보다 적고 단위시간당 액적 주입량이 미리 설정된 목표량보다 작거나 크면 측정된 액적량과 상기 목표량이 같아지도록 인체에 투입되는 액적량을 조절하는 유량제어부;
    상기 액적량 측정부가 측정한 액적량, 주입된 액적의 총량, 단위시간당 주입되는 액적량 및 인체주입 목표량을 상기 운영서버로 전송하고, 상기 운영서버로부터 상기 액적량을 조절하는 제어신호를 수신하는 통신부; 및
    액적량 주입상태를 모니터링하고 디스플레이하며, 인체에 주입되는 액적량을 조절할 수 있는 사용자 메뉴를 제공하는 사용자 인터페이스부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인체 주입 액적량 원격제어 시스템.
  11. 제10에 있어서,
    상기 액적량측정부는,
    상기 노즐과 상기 노즐로부터 떨어진 낙하직후액적 사이에 설정되는 영역을 낙하판단영역이라 할 때, 상기촬영장치에 의해 생성된 연속된 영상 프레임 중에서 상기 낙하판단영역에 액적이 존재하다가 상기 액적이 존재하지 않는 첫번째 또는 두번째 영상프레임을 낙하직후영상프레임으로 검출하는 낙하직후영상프레임 검출부; 및
    상기 낙하직후영상프레임으로부터 인체에 주입되는 액적(인체주입액적)이 차지하는 영상의 픽셀수를 카운트하고, 미리 산출된 단위 픽셀당 액적량을 이용하여 상기 카운트된 픽셀수에 상응하는 액적의 양을 산출하는 액적량산출부를 포함하는 인체 주입 액적량 원격제어 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 액적량 제어부는,
    정전이 되어 상기 액적량조절장치에 정원공급이 안될 때 또는 액적이 흐르는 튜브에 기포가 발생했을 때 또는 액적주입이 목표량을 달성했을 때 알람을 발생시키는 알람발생부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 인체 주입 액적량 원격제어 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    액적이 흐르는 튜브에 부착되며, 상기 튜브에 흐르는 액적에 기포가 존재하는지를 감지하는 초음파센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 인체 주입 액적량 원격제어 시스템.
  14. 촬영장치가 노즐과 액적을 포함한 점적챔버를 촬영하는 단계;
    액적량 제어부가 상기 액적이 상기 노즐로부터 떨어진 직후의 낙하직후영상을 획득하여 상기 낙하직후영상으로부터 인체에 주입되는 액적(인체주입액적)이 차지하는 영상의 픽셀수를 카운트하고, 미리 산출된 단위 픽셀당 액적량을 이용하여 상기 카운트된 픽셀수에 상응하는 액적의 양을 산출하는 단계;
    상기 액적량 제어부가 상기 산출된 액적량을 이용하여 인체에 주입된 액적의 총량(주입액적총량)과 단위시간당 주입되는 액적량(단위시간 주입량)을 산출하는 단계; 및
    상기 액적량 제어부가 상기 주입액적총량이 미리 설정된 액적의 총량보다 적고, 상기 단위시간 주입량이 미리 설정된 단위시간당 주입 목표량(단위시간 목표량)보다 작거나 크면 원격에서 상기 단위시간 주입량과 단위시간 목표량이 같아지도록 투입 액적량을 조절하는 단계를 포함하고,
    상기 인체주입액적이 차지하는 영상의 픽셀 수는, 노즐로부터 떨어져 낙하하는 낙하액적과 점적챔버 내벽에 붙어 있는 내벽액적을 포함하는 영상을 전체액적영상이라 하고, 상기 전체액적영상에 있는 내벽액적 중에서 상기 낙하액적과 겹치는 부분을 제외한 내벽액적을 2차원 내벽액적이라 할 때, 상기 전체액적영상에서 상기 2차원 내벽액적을 제외한 액적(인체주입액적)이 차지하는 픽셀 수이고,
    상기 액적량 제어부는 상기 내벽액적의 일부와 겹쳐있는 낙하액적에 대해서는, 내벽액적 형상과 낙하액적 형상이 만나는 경계선을 검출하여 상기 검출된 경계선에서 변곡점들을 검출하고, 상기 변곡점과 이웃하는 변곡점을 직선으로 연결한 후 상기 내벽액적과 겹쳐 있는 낙하액적을 상기 직선을 기준으로 낙하액적과 내벽액적으로 구분하고, 상기 구분된 내벽액적을 상기 2차원 내벽액적에 포함시키는 것을 특징으로 하는, 인체 주입 액적량 원격제어 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    액적량조절장치가 상기 촬영장치에 의해 촬영된 적어도 점적챔버를 포함한 액적주입영상을 전송하면 상기 액적주입영상이 원격에 위치한 운영서버에 디스플레이되는 단계;
    상기 액적량조절장치에 의해 전송된 상기 주입액적총량과 단위시간 주입량 및 단위시간 목표량이상기 운영서버에 디스플레이되는 단계; 및
    상기 액적량조절장치가 유량조절밸브를 원격에서 제어할 수 있는 사용자 인터페이스를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인체 주입 액적량 원격제어 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 미리 산출된 단위 픽셀당 액적량은,
    상기 액적량 제어부가 낙하되는 액적마다 액적영상의 픽셀수를 카운트하여 소정 시간 동안 낙하되는 액적 전체에 대해 픽셀수를 산출하고,상기 전체 픽셀수와 낙하된 액적 총량의 중량을 이용하여 하나의 픽셀에 대한 액적의 중량으로 산출되는 것을 특징으로 하는 인체 주입 액적량 원격제어 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 액적량제어부가 정전으로 인한 액적량조절장치에 공급되는 전원이 차단될 때 또는 액적이 흐르는 튜브에 기포가 발생할 때 또는 액적주입이 목표량을 달성했을 때 알람을 발생시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인체 주입 액적량 원격제어 방법.
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