Konenäköjärjestelmän suunnittelu lääkinnällisten implantaattien tarkastukseen

Abstract

Lääketeollisuus on eräs niistä toimialoista, joissa automaattiset laaduntarkastusmenetelmät ovat alkaneet syrjäyttää perinteistä manuaalista laaduntarkastusta. Konenäön käyttö laaduntarkastuksessa ei ole kuitenkaan vielä levinnyt laajasti kaikkialle lääketeollisuuteen, ja osa tuotteista tarkastetaan edelleen perinteiseen tapaan manuaalisesti. Valmiita kaupallisia laitteistoja ja -ohjelmistoja käytetään esimerkiksi tavanomaisten suun kautta otettavien lääkekapselien ja -tablettien tarkastuksessa, mutta uudempien lääkintämuotojen, kuten ihon alle asennettavien lääkeimplantaattien eli arkikielessä lääkekapselien, tarkastuksesta konenäön avulla ei ole tehty tutkimusta, eikä niitä varten ole rakennettu vielä kaupallisia laitteistoja, minkä takia näitä lääkkeitä tarkastetaan edelleen manuaalisesti. Tässä diplomityössä tavoitteena oli selvittää, miten valmista kaupallista konenäköohjelmistoa käyttävä ihonalaisten lääkekapselien pintavirheiden tarkastukseen sopiva konenäköjärjestelmä tulee suunnitella ja rakentaa. Tutkimus oli osa isompaa pilottiprojektia, jonka tarkoituksena oli suunnitella ja rakentaa ihonalaisten lääkekapselien pintavirheiden tarkastukseen ja lääkekapselien pakkaamiseen sopiva pilottilaitteisto, josta voidaan muokata myöhemmin valmis kaupallinen toteutus. Tässä tutkimuksessa selvitettiin tarkemmin, millä komponenteilla pilottilaitteiston konenäköjärjestelmä tulee rakentaa, miten kamerat ja valaistus tulee sijoittaa lääkekapselien tarkastuspisteissä ja miten kaupallinen konenäköjärjestelmä pitää kouluttaa tunnistamaan ja luokittelemaan ihon alle asennettavien lääkekapselien pintavirheet. Koska ihon alle asennettavien lääkekapselien konenäkötarkastusta ei ole tutkittu aiemmin, tässä projektissa selvitettiin ensin kattavasti aihepiiriin liittyvää aiempaa tutkimusta sekä pyrittiin luomaan näin käsitys pintavirheiden tarkastusmenetelmien nykytilanteesta sekä yleisesti että erityisesti lääketeollisuudessa. Tässä tutkimuksessa ei ollut kuitenkaan tarvetta testata ja verrata eri tarkastusmenetelmiä käytännössä, sillä pilottilaitteistossa hyödynnettiin kaupallista Cognex VisionPro -ohjelmistoa, eli perinteistä koneoppimista sekä syväoppimiseen liittyvää konvoluutioneuroverkkoa hyödyntävää konenäköohjelmistoa. Aiemmat aiheeseen liittyvät tutkimukset toimivat kuitenkin hyvänä lähtökohtana tälle tutkimukselle, jossa yhdistettiin sekä aiempaa tutkimustietoa että empiirisen testauksen kautta saatua kokemusta parhaan mahdollisen ratkaisun löytämiseksi pilottilaitteiston konenäköjärjestelmään. Tutkimuksen lopputuloksena saatiin rakennettua pilottilaitteistoon sopiva konenäköjärjestelmä, joka toimi alkuperäisten tavoitteiden mukaisesti ihonalaisten lääkekapselien tarkastuksessa ja joka tarjoaa lääketeollisuudelle yhden toimivan tavan ratkaista tämän tulevaisuudessa entistä yleisemmin käytössä olevan lääkintämuodon pintavirheiden laaduntarkastus.