Особенности применения тепловизоров для выявления больных коронавирусом и другими ОРВИ

Тепловизионные устройства использовались для выявления людей с повышенной температурой тела уже во время эпидемий птичьего, свиного и других штаммов гриппа, вспыхивавших в последние годы. Однако их массовое распространение как решений для бесконтактного тепловизионного скрининга произошло именно в 2020 году, в связи с пандемией COVID-19. Рассмотрим целесообразность такого применения, а также связанные с этим особенности и проблемы.

MzYyNDYxNw.jpeg

Повышенная температура тела является одним из основных симптомов заболевания COVID-19. По уже накопленным статистическим данным, она встречается у 9 из 10 больных (не считая бессимптомных). Поскольку тепловизоры способны быстро, с высокой точностью и, главное, бесконтактно, производить измерения температуры объектов, многие организации внедрили тепловизионные устройства уже на раннем этапе пандемии. Впоследствии, однако, часть предприятий постепенно прекратили их использование, посчитав их недостаточно эффективным средством, другая же часть продолжает активную эксплуатацию. Рассмотрим, почему правы вторые и только отчасти – первые, а также как правильно использовать тепловизоры для измерения температуры людей.

Устройства для измерения температуры
В первую очередь, необходимо различать «бытовые» пирометры и тепловизоры (тепловизионные камеры). Как и тепловизор, пирометр способен измерять температуру без непосредственного контакта с объектом. Однако он захватывает лишь маленький участок его поверхности, фокусируя его на одиночный фотоэлемент, в то время как тепловизор использует матрицу из десятков и сотен тысяч таких фотоэлементов. При этом пирометр показывает одно значение, а тепловизор – картину распределения температуры. Благодаря своему устройству, тепловизоры намного больше подходят для измерения температуры тела. Они не требуют такой близкой дистанции для измерений, как пирометры, а также участия человека в их выполнении. Это повышает их привлекательность в вопросе сдерживания распространения вирусов.

В чем основная проблема тепловизоров
Теперь обрисуем так называемые недостатки тепловизоров. Тепловизоры, действительно, способны достаточно точно измерять температуру объектов. Однако, вопреки рекламным слоганам, данные устройства производят измерения не температуры тела человека, а температуру его поверхности – кожи, причем, как правило, эти значения не равны друг другу. Из-за этого основная трудность при использовании тепловизоров заключается в настройке и выборе условий измерения, в которых температура кожи будет максимально приближена к средней температуре тела.

Как считать температуру
Для каждого человека температура кожи не однородна и отличается от участка к участку даже в пределах лица. На ее показатели оказывают влияние появление пота и испарины на лбу, повышенная жирность кожи, а также наличие/отсутствие волос и их объем. При этом даже головные уборы и косметика влияют на показатели отдельных участков. Из этого следует, что определять температуру тела человека по среднему значению температур участка не верно – показатели будут ложными, а для получения более реалистичных значений температуру следует брать по ее максимуму.

Лицо.jpgГде измерять температуру
По опыту ведущих производителей тепловизионных устройств, измерение необходимо производить по внутреннему уголку глаза. Такой выбор обусловлен специфическим строением этой области: вблизи уголков глаза находятся крупные кровеносные сосуды, которые, к тому же, расположены близко к поверхности кожи. Кроме того, угол глаза образует физиологическую впадину, более защищенную от охлаждения, чем поверхности выступающих частей лица. Также следует учитывать наличие очков на человеке, поскольку их линзы служат препятствием для инфракрасного излучения.

Как измерять температуру
В огромной степени на значение измеряемой температуры влияет расстояние от места установки устройства до человека. Из-за неполной прозрачности атмосферы для ИК-излучения при увеличении расстояния уменьшаются значения, которые выводит тепловизор. Так, Ассоциация «ЭТАЛОН» провела исследования и выявила, что в среднем, если на дистанции 1 метр температура объекта будет определена как 36,5°С, то на расстоянии 6 метров она составит 35,75°С, а с 10 метров – не более 35°С (тепловизор с разрешением 320х240 точек и углом обзора 25° по горизонтали). Этот фактор очень сильно затрудняет получение достоверных значений и должен быть принят во внимание.

Точность измерений связана также с разрешением тепловизора. По результатам анализа Ассоциации «ЭТАЛОН», для получения показателей, наиболее приближенных к реальным, разрешение тепловизора должно составлять не менее 320х240 точек. В таком случае на область лица придется 240х180 точек, а размер пикселя будет равен 1 мм. Исследования Ассоциации показали, что, считая определяющей для лихорадки температуру в 37,5 – 38 °С, необходимо иметь разрешение до 2 мм на пиксель с учетом погрешности ±0,3 °С.

В чем еще проблема тепловизионных устройств
При любых физических нагрузках происходит потоотделение с последующим испарением пота, при котором снижается температура кожи. Так, человек может «оздоровиться» на некоторое время для тепловизора. Однако чаще, чем вследствие испарения пота, кожа охлаждается после пребывания на улице. Поэтому, если инфицированный человек, у которого небольшая лихорадка, пройдется по улице зимой, – тепловизор может показать «здоровые» значения его температуры.

Даже несмотря на большое количество нюансов, влияющих на точность тепловизоров, их применение как средства предварительного выявления больных оправдано: в борьбе с вирусом критически важно отсеять даже часть случаев заражения. При этом следует постараться учесть все перечисленные особенности, чтобы получить наиболее достоверные результаты.

Основные рекомендации по установке и настройке тепловизоров для дистанционного измерения температуры: 

  1. Рекомендуется устанавливать тепловизор так, чтобы расстояние до человека не превышало 3 метров.
  2. Тепловизор следует направлять на поток людей НЕ под острым углом.
  3. Измерять температуру следует в уголке глаза при расположении человека в анфас.
  4. Необходимо требование по снятию очков и головных уборов, поскольку они искажают показания.
  5. На периоды резких температурных перепадов между улицей и помещением рекомендуется оставлять буферную зону для стабилизации температуры входящих людей.
  6. Измерять температуру следует по одному человеку.
  7. Необходимо исключить нахождение горячих предметов в области измерения, в том числе отопительных приборов и электрооборудования.

Источники: Ассоциация «ЭТАЛОН», газета «Наука в Сибири»