[發(fā)明專利]一種單獨(dú)存放手術(shù)縫線的智能柜及其控制系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210651842.8
• 申請日: 2022-06-09
• 公開（公告）號(hào): CN115068119A
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟莎;霍剛;賀吉群;肖映平
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)湘雅醫(yī)院
• 主分類號(hào): A61B50/18
• 分類號(hào): A61B50/18;A61B17/06;G05B19/042;A61L2/20;G06V10/764;G06V10/766;G06V10/774;G06V10/82;G06N3/04;G06K17/00;G16H40/20;G16H40/40;A61L101/44
• 代理公司: 成都初陽知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 51305
• 代理人: 楊繼棟

1.一種單獨(dú)存放手術(shù)縫線的智能柜及其控制系統(tǒng)，其特征在于，所述單獨(dú)存放手術(shù)縫線的智能柜及其控制系統(tǒng)包括：

視頻監(jiān)控模塊，與主控模塊連接，用于通過攝像器監(jiān)控智能柜周邊；

標(biāo)識(shí)掃描模塊，與主控模塊連接，用于通過掃描器掃描手術(shù)縫線標(biāo)識(shí)；

主控模塊，與視頻監(jiān)控模塊、標(biāo)識(shí)掃描模塊、病菌檢測模塊、消毒模塊、存取模塊、故障巡檢模塊、記錄模塊、顯示模塊、歸還模塊、應(yīng)急模塊、用戶登錄模塊連接，用于控制各個(gè)模塊正常工作；

病菌檢測模塊，與主控模塊連接，用于檢測手術(shù)縫線病菌信息；

消毒模塊，與主控模塊連接，用于通過環(huán)氧乙烷的高溫環(huán)境對(duì)手術(shù)縫線進(jìn)行消毒；

存取模塊，與主控模塊連接，用于對(duì)手術(shù)縫線進(jìn)行存取；

故障巡檢模塊，與主控模塊連接，用于對(duì)智能柜故障進(jìn)行巡檢；

記錄模塊，與主控模塊連接，用于記錄手術(shù)縫線存放信息；

顯示模塊，與主控模塊連接，用于顯示智能柜周邊監(jiān)控視頻、標(biāo)識(shí)掃描結(jié)果、病菌檢測信息、故障巡檢結(jié)果、存放記錄信息；

歸還模塊，與主控模塊連接，用于對(duì)未用完的手術(shù)縫線進(jìn)行歸還記錄，當(dāng)手術(shù)縫線取出后未用完，護(hù)士可以通過歸還模塊對(duì)未用完的縫線進(jìn)行歸還，輸入手術(shù)縫線的信息以及剩余手術(shù)縫線用量信息，歸還模塊會(huì)將手術(shù)縫線信息與剩余用量信息綁定在一起，當(dāng)再次取出時(shí)，會(huì)顯示手術(shù)縫線的剩余用量，再?zèng)Q定是否取出；

應(yīng)急模塊，與主控模塊連接，用于在智能柜出現(xiàn)故障無法正常打開柜門的時(shí)候啟動(dòng)應(yīng)急按鈕從而可以打開柜門，應(yīng)急模塊包括監(jiān)測CPU，主控模塊下達(dá)柜門開啟與關(guān)閉指令，監(jiān)測CPU判斷柜門電機(jī)是否正常啟動(dòng)與關(guān)閉，若正常，則表明柜門無故障，否則連通應(yīng)急按鈕電路，從而打開應(yīng)急按鈕，使醫(yī)護(hù)人員可以通過按鈕取出手術(shù)縫線；

用戶登錄模塊，與主控模塊連接，用于根據(jù)用戶信息登錄智能柜控制系統(tǒng)，用戶信息包括指紋信息、工號(hào)密碼信息、工作牌信息，用戶信息由系統(tǒng)提前錄入到相關(guān)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫中，在用戶登錄時(shí)，用戶選擇登錄方式，將相應(yīng)方式的個(gè)人信息輸入，點(diǎn)擊登錄，輸入的信息會(huì)自動(dòng)生成SQL查詢語句傳送到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行查詢，若查詢到，則返回True，允許用戶登錄，否則返回False，不允許用戶登錄。

2.如權(quán)利要求1所述單獨(dú)存放手術(shù)縫線的智能柜及其控制系統(tǒng)，其特征在于，所述病菌檢測模塊用于檢測手術(shù)縫線病菌信息具體包括：

利用FCN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)檢測手術(shù)縫線病菌信息，將Alexnet的全連接結(jié)構(gòu)改進(jìn)為卷積層之后，網(wǎng)絡(luò)有8層卷積層，之后連接反卷積層，即上采樣層，將輸出結(jié)果放大，再對(duì)結(jié)果使用crop層裁剪；最后輸出結(jié)果為score層，表示的是手術(shù)縫線病菌圖像上像素的每個(gè)點(diǎn)屬于每個(gè)類別的概率，采用的損失層是SoftmaxwithLoss：

x_i＝x_i-max(x₁，…，x_n)，

使用手術(shù)縫線病菌信息循環(huán)矩陣來生成足夠多的手術(shù)縫線病菌數(shù)據(jù)中訓(xùn)練集訓(xùn)練分類器；手術(shù)縫線病菌信息循環(huán)矩陣在當(dāng)前目標(biāo)對(duì)角線上生成多個(gè)相同目標(biāo)，實(shí)際上就是將一組向量逐漸右移，每移一位生成一組新的向量，在生成多個(gè)向量之后組合成一個(gè)手術(shù)縫線病菌信息循環(huán)矩陣；使用加了懲罰項(xiàng)的最小二乘法來對(duì)分類器進(jìn)行訓(xùn)練；

利用手術(shù)縫線病菌信息循環(huán)矩陣的性質(zhì)，將矩陣進(jìn)行傅立葉對(duì)角化，將求解問題簡單化，加速線性回歸問題的求解。

對(duì)一元線性回歸問題f(x_i)＝ω^Tx_i，其中(x_i，y_i)是指第i個(gè)手術(shù)縫線可能存在細(xì)菌區(qū)域，ω為對(duì)應(yīng)的權(quán)重考慮正則化，則目標(biāo)函數(shù)為：

對(duì)應(yīng)的矩陣表達(dá)式為：

其中，X＝[x₁，x₂，...，x_n]^T中x_i對(duì)應(yīng)每個(gè)手術(shù)縫線可能存在細(xì)菌區(qū)域，y_i對(duì)應(yīng)手術(shù)縫線可能存在細(xì)菌區(qū)域的標(biāo)簽，所以求解最小值，就是求解函數(shù)的極值：

ω＝(X^TX+λI)^-1X^Ty

在復(fù)數(shù)空間為：

ω＝(X^HX+λI)^-1X^Hy

其中，X^H是復(fù)共軛轉(zhuǎn)置矩陣；因?yàn)檠h(huán)對(duì)角矩陣可以在傅立葉空間進(jìn)行傅立葉矩陣進(jìn)行對(duì)角化：

將式(5)帶入式(6)，得到：

利用式(1)：

可得

在檢測時(shí)訓(xùn)練一個(gè)分類器，在下一幀目標(biāo)可能出現(xiàn)的位置進(jìn)行判斷，并用檢測到的新目標(biāo)對(duì)分類器進(jìn)行更新；檢測過程中，目標(biāo)區(qū)域是正手術(shù)縫線可能存在細(xì)菌區(qū)域，非目標(biāo)的背景是負(fù)手術(shù)縫線可能存在細(xì)菌區(qū)域，故正手術(shù)縫線可能存在細(xì)菌區(qū)域的位置決定下一幀目標(biāo)可能存在的位置；

所述存取模塊方法如下：

(1)配置手術(shù)縫線存放智能柜參數(shù)；對(duì)手術(shù)縫線存放智能柜中任一柜體的標(biāo)識(shí)碼進(jìn)行掃碼識(shí)別，提取標(biāo)識(shí)碼特征信息，解析得到掃碼柜體的標(biāo)識(shí)；向服務(wù)端發(fā)送攜帶有所述掃碼柜體的標(biāo)識(shí)的存件請求；

(2)接收所述服務(wù)端返回的掃碼柜體的藍(lán)牙模塊的藍(lán)牙廣播信息，以及在所述手術(shù)縫線存放智能柜中分配的存件柜格信息，其中，所述手術(shù)縫線存放智能柜中的各個(gè)柜體具有各自對(duì)應(yīng)的標(biāo)識(shí)碼和藍(lán)牙模塊，所述手術(shù)縫線存放智能柜的主控模塊通過各個(gè)柜體的藍(lán)牙模塊進(jìn)行柜體間通訊；

(3)根據(jù)所述藍(lán)牙廣播信息，搜索并連接所述手術(shù)縫線存放智能柜中的所述掃碼柜體的藍(lán)牙模塊；

(4)通過藍(lán)牙下發(fā)所述服務(wù)端分配的存件柜格信息和操作指令到所述手術(shù)縫線存放智能柜，以使得所述手術(shù)縫線存放智能柜根據(jù)所述存件柜格信息開啟相應(yīng)的柜格柜門。