Rys. 1 Budowa ludzkiego oka

Oko ludzkie umożliwia nam zdobywanie bardzo dużej ilości informacji o otoczeniu, o odległościach, kształtach, ruchach oraz barwach, dzięki czemu możemy bezpiecznie poruszać się w przestrzeni oraz analizować obserwowaną sytuację.

Rys.2 Zakres fali widzialnych

Jednak nie wszystkie organizmy widzą tak samo, natura dostosowała sposób widzenia do potrzeb poszczególnych organizmów. Węże posiadają możliwość widzenia fal podczerwonych, za pomocą jamek termicznych, dzięki którym wąż wykrywa nawet minimalne zmiany temperatury.
Zmiany te wywołane są przez stałocieplne zwierzęta (myszy, ptaki), a także te zmiennocieplne (jaszczurki, żaby) ponieważ temperatura ich ciała jest nieco wyższa od temperatury otoczenia. Jamki skierowane są tak, aby wąż mógł określić odległość jak i wielkość swojej ofiary nawet w warunkach ograniczonej widoczności lub ciemną nocą. Organy te wykrywają różnice rzędu 0.001°C.

Rys. 3 Różnice ciepła na ciele ptaka

Teraz już możemy zrozumieć zasadę działania kamery termowizyjnej, która naśladuje i łączy pracę oka i jamek termicznych węży. Promieniowanie cieplne emitowane jest przez istoty żywe, zbiorowisko kropel cieczy, powierzchnię ciała stałego w obserwowanej przestrzeni czyli przez każdy obiekt, którego temperatura przekracza zero absolutne(-273, 15°C).

To promieniowanie przechodzi przez soczewkę i skupia się na detektorze. Współczesne detektory budowane są jako matryce pojedynczych detektorów, zwanych pikselami. Każdy z poszczególnych detektorów przetwarza padające na niego promieniowanie na sygnał elektryczny, który zmienia się zależnie od intensywności promieniowania podczerwonego. Sygnał ten jest przekształcany do postaci cyfrowej i wtedy już widzimy go na wyświetlaczu kamery (zdjęcie termowizyjne, termogram).

Kamera termowizyjna może być wykorzystana przez człowieka do różnych celów. Dzięki niej możemy zidentyfikować wady izolacji termicznej budynków,
uzyskać wiele informacji na temat wykonania prac budowlanych i jakości użytych materiałów oraz strat ciepła w naszych domach. Pozwala na łatwą lokalizacja rur
z ciepłą wodą oraz wycieków i nieszczelności, miejsc pęknięć sieci grzewczej i wodociągowej. Kamera termowizyjna czyni nas tak przebiegłym i skutecznym w oszczędzaniuenergii cieplnej jak przebiegły i sprytny potrafi być wąż w złapaniu i pochłanianiu „ciepła” ;)

Rys.4 Różne temperatury na elewacji budynku pozwalają na wykrycie wad.

Patrycja Surówka

Źródła:
Rys.1 pobrane z kck.wikidot.com
Rys2.-Rys.4 własne materiały

Zakup domu to poważna inwestycja finansowa dla każdego, ponieważ dom ma fundamentalne znaczenie dla bezpieczeństwa życia. Jako wiodący ekspert w inspekcji domów w Japonii, pierwszej klasy architekt pan Hiroshi Ichimura, wykorzystuje termografię – kamery termowizyjne FLIR do diagnostyki budynków. Pan Ichimura prowadzi firmę "Home and Estate Consulting Center" , która specjalizuje się w zapewnieniu kontroli i usług diagnostycznych zgodnie z wymaganiami klienta. Wymogiem niektórych klientów jest chęć zakupu gotowych planów budynku, więc zaangażowanie firmy rozpoczyna się od podpisania umowy do zakończenia budowy, lub tacy klienci, którzy życzą sobie przeprowadzenia diagnostyki ukończonych, nowo powstałych budynków.

Termografia w podczerwieni systemu FLIR może wykryć problemy budowlane, które są niewidoczne gołym okiem. Kamery termowizyjne mają możliwość wizualizacji problemów konstrukcyjnych, takich jak błędy w wykonaniu izolacji, nieszczelności, kondensacja pary wodnej, pleśń oraz nieszczelności w ogrzewaniu podłogowym, aby wskazać dokładną lokalizację problemu.

Architekt Hiroshi Ichimura, który zaangażował się w projekt około 1800 budynków, w ciągu 20 lat, uzyskał ogromne doświadczenie dzięki diagnostyce ponad 200 budynków. Posiada uprawnienia do wykonywania inspekcji domów, które były prawie niespotykane w Japonii przed 2001 rokiem. Klienci podzieleni są na dwa rodzaje; tych, którzy planują zbudować nowy dom i wymagają kontroli od umowy do zakończenia i tych, którzy już przenieśli się do nowego domu i potrzebują inspekcji domu, które ujawnią potencjalne wady.

"Termografia w podczerwieni jest bardzo przydatna do kontroli w trakcie budowy, a także po jej zakończeniu. Diagnoza domów wybudowanych na sprzedaży jest szczególnie przydatna w wykrywaniu wad izolacji i przecieków wody z izolacji." - mówił Hiroshi Ichimura.

Rys.1 Przykład raportu diagnostycznego kontroli wnętrza domku jednorodzinnego. Zdjęcia przedstawiają różnicę w  temperaturze, pomiędzy nagrzanym kaloryferem, a zimnymi miejscami na powierzchni ściany. Korzystanie z termografii w podczerwieni pomaga określić dokładną lokalizację kondensacji pary wodnej - wilgoci np. na ścianie wewnętrznej, tak aby poprawić skuteczność kontroli. Wygenerowanie raportu za pomocą oprogramowania FLIR zajęło 10 sekund.

Pan Ichimura mówi:"Chociaż strategie izolacyjne mogą się różnić w zależności od metod budowlanych, odpowiedni i staranny dobór oraz rozmieszczenie izolacji może mieć ogromny wpływ na efektywność izolacji cieplnej. Korzystanie termografii w podczerwieni pozwala na zapewnienie wizualne, że wybór i montaż izolacji jest prawidłowy. Podczas etapów budowy, można sprawdzić obecność niechcianych przestrzeni między materiałami izolacyjnymi, a w razie potrzeby żądać prac naprawczych, aby zapobiec wadliwemu ociepleniu nowych budynków.

"Wycieki wody, czy poważne przecieki mogą być widoczne jako plamy na materiałach budowlanych, ale zwykła wilgoć jest bardzo trudna do określenia i zlokalizowania. Konwencjonalna kontrola wilgoci jest niezmiernie pracochłonna, a co za tym idzie czasochłonna. Po pierwsze, inspektor budynku musi założyć, gdzie może wystąpić nieszczelność w oparciu o strukturę domu. Kolejną czynnością jest symulacja wycieku wody, oraz testowanie przez dotknięcie miejsca podejrzanego o wyciek wody. Największym problemem przy użyciu konwencjonalnych metod, jest ocena stopnia przecieku i dalszych uszkodzeń spowodowanych w budynku. Korzystanie z termografii w podczerwieni, pozwala określić dokładną lokalizację i stopień wycieku, bez powodowania szkód, oraz umożliwia skuteczną kontrolę", powiedział pan Ichimura.

Rys.2 Realny przykład z budowy: Istniejące przestrzenie pomiędzy materiałami izolacyjnymi, powodują niepożądany strumień powietrza.

Rys.3 Realny przykład z budowy: izolacja zdarta po pracach elektrycznych i pozostawiona bez uszczelnienia.

"Przecieki wody, nie tylko mają tendencję do uszkodzenia powierzchni ściany, powstanie pleśni z powodu wilgoci z kondensacji pary wodnej, ale również do spowodowania uszkodzenia integralności strukturalnej materiałów budowlanych, co stanowi poważny problem."

Pan Ichimura wykorzystuje kamery termowizyjne FLIR E60 dla takich zastosowań. FLIR E60 do inspekcji budynków jest ręczną kamerą termowizyjną. Kamera tworzy ostre obrazy w podczerwieni, posiadając rozdzielczość 180 x 180 pikseli i zawiera wbudowany 2,3-megapikselowy aparat cyfrowy. Obejmuje również dodatkowe funkcje, które są niezbędne do przeprowadzenia diagnozy budynku, pomiarów takich elementów jak punkt rosy czy izolacja, alarmując, że istnieją obszary o ryzyku kondensacji powierzchniowej pary wodnej, a to powoduje wzrost pleśni.

"Termografia w podczerwieni umożliwia wizualizację obszarów problemowych widocznych na obrazach termicznych. Porównujemy obrazy termiczne (termogramy) w odniesieniu do cyfrowych zdjęć, co umożliwia dokładniejsze zlokalizowanie problemu. Kamera termowizyjna pozwala nam przedstawić instrukcje w celu poprawy operacji budowlanych i wykonywania prac naprawczych po zakończeniu budowy. Obrazy w podczerwieni wyraźnie poświadczają problem, a wtedy agencja budowa jest zmuszona przyznać wady w budowie.

Pan Ichimura powiedział, że zawsze istnieje kilka punktów, które należy wziąć pod uwagę przy wykonywaniu diagnozy z termografią w podczerwieni ", termografia stała się bardziej przystępne niż przed wielu laty i użyteczna, będąc narzędziem diagnostycznym dla budynków wizualizacji obszarów problemowych. Należy zauważyć, że istotne jest, aby zrozumieć strukturę każdego budynku i symulować sytuację, gdy problem jest prawdopodobny, w celu dokładnego sprawdzenia i zwiększenia skuteczności kontroli.

SUPER NAGRODY FLIR!

Zakup produkty FLIR za minimum 1000 euro i otrzymaj wybraną nagrodę!

O szczegóły promocji zapytaj autoryzowanego bezpośredniego dystrybutora FLIR Systems w Polsce:

iBros technic  tel: +48 12 3767051 oraz +48 22 2035086   email: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.   www.termowizja.ibros.pl     www.iBros.pl  

Promocja ograniczona czasowo do 31 grudnia 2021r.

Dla wielu operacji użycie znieczulenia miejscowego jest korzystniejsze od znieczulenia ogólnego, ponieważ uważane jest jako bardziej bezpieczne dla pacjenta. Jednak w niektórych przypadkach, środki znieczulające miejscowo działają tylko częściowo lub wcale. W celu określenia skuteczności miejscowych środków znieczulających pacjent poddawany jest ukłuciom za pomocą szpilek. Jeśli pacjent wykazuje odczucia bólu, wówczas miejscowe środki znieczulające są uważane za skuteczne.

Jeżeli pacjent nie jest w stanie się komunikować to sposób ukłucia jest bezużyteczny.

Naukowcy z Centrum Medycznego Uniwersytetu Erazma w Rotterdamie, w Holandii odkryli nowe, obiektywne narzędzie do określenia skuteczności znieczulenia miejscowego: kamery termowizyjne FLIR.

Według dr Ir. Sjoerd Niehof z Zakładu Anestezjologii z Erasmus University Medical Center dokładna ocena skuteczności bloków regionalnych ma kluczowe znaczenie. "Szybka i dokładna identyfikacja nieudanych bloków pozwala anestezjologowi podjąć odpowiednie działania, takie jak podawanie dodatkowych środków znieczulających, we wczesnym etapie. To nie tylko pomaga uniknąć niepotrzebnych opóźnień operacji, ale pomoże również ograniczyć podawanie dodatkowych środków znieczulających w klinicznie uzasadnionych sytuacjach. To ważne, ponieważ podawanie dodatkowych zastrzyków prowadzi do małego, ale wyraźnego ryzyka zachorowalności. Innymi słowy: dokładna ocena bloków regionalnych przyczyni się do ratowania życia ".

Niehof porównał kilka różnych metod, w tym przy użyciu kamery termowizyjnej FLIR: "Termowizja zapewnia natychmiastową informację zwrotną. Personel medyczny może użyć kamery termowizyjnej FLIR w celu obiektywnego określenia skuteczności znieczulenia miejscowego. Jeśli blok regionalny nie jest skuteczny będzie wyraźnie wskazany na obrazie termicznym. "

FLIR i3 i i5

Naukowcy początkowo używali do tego celu kamery termowizyjnej FLIR SC2000- Series z chłodzonym detektorem mikrobolometrycznym, który wytwarza obrazy termalne o rozdzielczości 320 x 240 pikseli przy czułości termicznej 10 mK (0,1 ° C). Późniejsze badania wykazały, że modele niższej klasy, takie jak FLIR i5 FLIR i3, które wytwarzają obrazy termalne o rozdzielczości odpowiednio 80 x 80 pikseli i 60 x 60 pikseli przy czułości termicznej 15 mK (0,15 ° C) również mogą być w tym celu uzywane.

"W odpowiedzi na środki miejscowo znieczulające z naczyniami krwionośnymi, czyli tzw. zjawisko rozszerzenia naczyń", wyjaśnia Niehof. "Prowadzi to do zwiększonego przepływu krwi przy zwiększonej temperaturze skóry w terenie. W naszych badaniach okazało się, że w przypadku pomyślnego bloku regionalnego temperatura skóry wzrasta  4,5 ° C w około 20 minut. W przypadku nie skutecznego bloku maksymalna różnica temperatur była tylko o 0,8 ° C. Ta różnica wzrostu temperatury może być wykrywana i udokumentowana przy użyciu kamery termowizyjnej FLIR ".

Znalezienie przedmiotów badań było stosunkowo proste, według Niehof. "Zbliżyliśmy się do pacjentów z University Medical Center, którzy mają poddać się operacji dłoni lub przedramienia i poprosiliśmy  ich o udział. Termowizja to metoda nieinwazyjna, więc jest całkowicie bezpieczna i nie powoduje żadnych niedogodności dla pacjenta, więc łatwo było znaleźć pacjentów skłonnych do współpracy. "

Badanie wykonano na grupie 25 pacjentów, którym podawane są miejscowe środki znieczulające (mepiwakaina 1,5%). Skuteczność środków znieczulających określono za pomocą trzech metod: testowe ukłucie, testowe uczucie zimna oraz badań termowizyjne. Od momentu, gdy środki znieczulające zostały podane, testy skuteczności zostały wykonane co 5 minut przez okres 30 minut. Ostateczna kontrola została wykonana przy użyciu chirurgicznych kleszczy tuż przed operacją.

Dodatnia wartość predykcji 100%

Od 10 minuty i później dla wszystkich przypadków, w których metoda termowizyjna była wykorzystana udany blok regionalny potwierdziły przewidywania chirurgicznie. Oznacza to, że termowizyjna ma dodatnią wartość predykcyjną 100%. Doznanie zimna i metoda ukłucia osiągane były maksymalnie w 25 minut: odpowiednio 68% i 63%.

Metoda termowizyjna osiągnęła maksymalną ujemną wartość predykcyjną 99% w 15 minut. Metoda ukłucia osiągnęła ujemną wartość predykcyjną 99% w 25 minut, ale utrzymuje się na tym poziomie przez znacznie krótszy okres, spada do 93% po 30 minutach. Uczucie zimna osiągnęło maksimum 93% w 20 minut, spada o 90% w 30 minut.

Wskaż i kliknij

Na podstawie tych wyników Niehof stwierdził, że termowizja jest najlepszą metodą oceny regionalnego bloku. "Termowizja osiąga wartości o dużej dokładności i utrzymuje wysokie wartości przez dłuższy okres czasu. Przede wszystkim jest to jedyna metoda, która jest całkowicie obiektywna. Jednocześnie jest to metoda niezwykle łatwa w użyciu. Wszystko, co musisz zrobić, to skierować kamerę termowizyjną FLIR i wcisnąć prawy przycisk. "

Warte inwestycji

Według Niehof każda sala zabiegowa powinna posiadać kamerę termowizyjną FLIR. "Nie rozumiem, dlaczego nie. Teraz już cena nie jest czynnikiem ograniczającym. FLIR poprawił wielkość produkcji, a tym samym zmniejszyły się ceny produktów, szczególnie w modelach, które są używane do takich zastosowań. Biorąc pod uwagę fakt, że to pomoże zmniejszyć ryzyko zachorowalności, unikając niepotrzebnych dodatkowych środków znieczulających chciałbym powiedzieć, że jest to z pewnością opłacalna inwestycja. "

"Kamery termowizyjne mogą być wykorzystane do więcej niż tylko tego konkretnego zastosowania", kontynuuje Niehof. "Technologia termowizji znalazła zastosowanie w wykrywaniu niektórych rodzajów raka, infekcji, uszkodzeń nerwów, urazów tkanek miękkich, itd. W toku badania są stale odkrywane nowe i ekscytujące sposoby wykorzystania technologii termowizyjnej jako medycznego narzędzia diagnostycznego."

Ciepło podczerwone, które zwierzę wydziela ze swojego ciała może być "oglądane" przy użyciu kamery termowizyjnej. Wyszkolony lekarz może zobaczyć wzory ciepła, które pozwolą mu dowiedzieć się o takich szczegółach jak prawidłowy lub nieprawidłowy przepływ krwi, w szczególności u zwierząt. Przepływ krwi może być albo zwiększony lub zmniejszony, przy czym obie wartości wskazują problemy zdrowotne.

Fizjologiczne obrazowanie jest funkcją metaboliczną. Fizjologiczne obrazy mogą się zmienić i prawdopodobne jest pojawienie się anatomicznych zakłóceń. Termografia (obrazy termiczne) jest uważana za fizjologiczne obrazowanie, ponieważ zmienia się tak, jak metabolizm zwierzęcia. Przykładem może być ścięgno, które nagrzewa się podczas bólu, a zjawisko to może być dostrzeżone.

Rys.1 Pomiary pomagają weterynarzom wykryć różnice temperatur, a tym samym wczesne wykrycie zmian zapalnych stawów, ścięgien i tkanek zwierząt.

Termografia koni

Termografię można określić jako jakościową metodę pomiaru temperatury. Kamera automatycznie mierzy temperaturę w podczerwieni i pokazuje gotowy obraz termiczny w różnych kolorach dla różnych temperatur. A "hot spot" wskazuje na stan zapalny lub zwiększone krążenie. Gorące punkty są na ogół umiejscowione na skórze, bezpośrednio pokrywając obrażenia. Zimne punkty są objawem zmniejszenia dopływu krwi zazwyczaj spowodowanych obrzękiem, zakrzepem czy bliznami.

Zmiany temperatury znalezione przy użyciu aparatu termograficznego, są podstawą do rozpoznania problemu. Jeśli nogi zwierzęcia zostały obdrapane, pokryte pęcherzami, czy też nadwyrężone, wszystkie takie obszary charakteryzują się zwiększoną temperaturą. Symetria termiczna jest podstawową regułą u zwierząt - można porównać jeden obszar anatomiczny z obszar w tej samej okolicy po drugiej stronie (np. zewnętrzna część lewej nogi wraz z zewnętrzną częścią prawej nogi przednich kończyn).

Stan zapalny

Termografia może być wykorzystana również do określenia, czy rozwija się stan zapalny w miejscu, które wywołało ból w badaniu palpacyjnym, lub do wykrycia obszaru o zwiększenym przepływie krwi, co nie powoduje szczególnego bólu oraz oznak (podkliniczne stany zapalne). Większość koni oprócz głównego problemu związanego z kalectwem cierpi na wiele innych chorób. Termografia pomaga w wykrywaniu obszarów chorobowych oraz wtórnych problemów.

Stwierdzono, że ścięgna i stawy pokazują zmiany zapalne nawet dwa tygodnie wcześniej, zanim klinicznie kulenie jest oczywiste.

Uszkodzenie mięśni

Kolejną cenną zaletą jest zastosowanie termografii w wykrywaniu obrażeń mięśni. Urządzenie pokaże nam gdzie znajduje się obszar związany z zapaleniem mięśnia lub grupy mięśni. Potrafimy wywnioskować przyszły zanik mięśni, zanim stanie się problemem klinicznym. Zanik mięśnia uważa się za obszar który wywołał spadek w obiegu krwi w porównaniu z powtarzalnym obszarem z drugiej strony.

Uszkodzenia nerwów

Uraz nerwu w wyniku bezpośredniego urazu lub powrotu problemu wywołanego innym urazem lub chorobą może mieć wpływ na przepływ krwi i dzięki temu będzie widoczne na obrazie termograficznym.

Profilaktyka

Termografia może być także stosowana do oceny: układu naczyniowego, przepływu krwi, stanu tkanek przed i po ćwiczeniach.

Inne zastosowania obejmują: egzamin wstępny zakupu, czy siodło idealnie pasuje, pomoc w szkoleniach, uniknięcie szkody przed wyścigiem poprzez sprawdzenie równowagi termicznej kopyt, następujące po uzdrowieniu uszkodzonego ścięgna itp.

Jak widać, istnieje wiele różnych zastosowań tego nieinwazyjnego badania, będącego niezawodnym narzędziem diagnostycznym.