Patoloji laboratuvarları için ses kontrollü ve lazer başlıklı tümleşik lam yazıcı geliştirilmesi
Developing a voice controlled integrated slide printer with laser printhead for pathology laboratories
Yazar: FERHAT TOSLAK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ADNAN FATİH KOCAMAZ
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
Patoloji laboratuvarlarında hastalardan alınan dokular bazı işlemlerden geçtikten sonra lam üzerine alınarak mikroskopta incelenir. Lamın kod alanına protokol numarası, teknik kısaltmalar ve tarih gibi bilgileri içeren kodlar yazılmaktadır. Bu kodun doğru yazılıp doğru okunması ve kalıcı olması hasta güvenliği açısından çok önemlidir.
Laboratuvarlarda kodlama işi el yazısı ile kurşun kalem kullanılarak ya da lam yazıcı cihazlarla gerçekleştirilmektedir. El yazısı yönteminde silinebilme ve kişisel okuma-yazma farklılıkları nedeniyle hatalar meydana gelebilmektedir. Hataları en aza indirmek için lam yazıcı cihazlar kullanılmaktadır. Fakat bu lam yazıcı cihazları yüksek maliyetli, düşük kapasiteli, hantal ve sarf kullanım giderlerinin yüksek olması nedeniyle pek tercih edilmemektedir. Bu yazıcıların ara yüz yazılımları da esnek olmamakla birlikte istenilen yeterlilikte değildir. Piyasadaki lam yazıcıların tümünün ithal olması ayrıca bir dezavantajdır. Bu tez çalışmasında İnönü Üniversitesi TÖTM (Turgut Özal Tıp Merkezi) patoloji laboratuvarında görevli akademisyen ve patologların talebi ile bu durumlar göz önüne alınarak ses kontrollü ve lazerli bir lam yazıcı yazılım ve donanımı geliştirilmiştir. Bu yönüyle tez TÖTM patoloji laboratuvarı birlikteliği ile geliştirilmiş bir mühendislik çalışmasıdır. 
Saha çalışmaları ile var olan lam yazıcıdan çıktı alınabilmesi için patoloğun operasyonu bırakarak bilgisayar ile temas etmek zorunda olduğu gözlemlenmiştir. Bu nedenle patoloğun operasyonu durdurmaması ve elini bilgisayara sürerek hijyen kurallarını ihmal etmemesi için ara yüz yazılımına konuşma tanıma özelliği eklenmiştir. 
Ara yüz yazılımının arka planına geçmiş işlemleri tutan bir veri tabanı, data matris üretme ve G kod oluşturma algoritmaları da eklenmiştir. Veri tabanı sayesinde geçmiş verilere erişim ve filtreleme seçenekleri getirilmiştir. Yapılan gözlemlerde TÖTM'de kullanılan lam yazıcıların veriyi sadece lam üzerine karakter olarak kodlayabildiği fakat dijital bir formatta (barkod vb.) kodlayamadığı görülmüştür. Laboratuvar yetkilileri tarafından geliştirilen sistemde lamların tekrar hızlı bir şekilde bulunabilmesi için bu özelliğin eklenmesi istenmiştir. Lam yazıcı geliştirilmesi aşamasında yapılan mühendislik çalışmaları sırasında lam üzerine yazılan veriyi farklı formatlarda dijitalleştirme denemeleri (barkod, kare kod vb.) yapılmıştır. Denemelerde hız ve kodlama yapılacak alanın küçüklüğü göz önüne alınarak en uygun formatın data matris olduğu tespit edilmiştir.
Hali hazırda var olan sistemlerin yazdırma kafalarının farklı çeşitlerde olduğu görülmüştür. Bunlardan biri, bir freze ucunun lam yüzeyini kazıması ve talaş kaldırması ile yapılmasıdır. Bu yöntemde sadece karakter işlenebilmekte grafik çalışmaları (barkod, logo vb.) yapılamamaktadır. Ayrıca talaş kaldırması da istenmeyen bir durumdur. Bununla birlikte belli dönemlerde freze ucu değiştirilmesi gerekmektedir. Bir başka yöntem ise mürekkep püskürtme yöntemidir. Fakat lam, laboratuvar süreçlerinde birçok çözücü kimyasallara girmesi nedeni ile mürekkebi söken ve okunmayı etkileyen hatalara neden olabilmektedir. Tez kapsamında geliştirilen sistemde bu dezavantajları gidermek için lazer yazıcı kafası kullanılması hedeflenmiştir. Lazer yazma başlığı kullanılması sayesinde en ucuz lama da kodlama yapabilmesi ve cihaz sarf giderinin çok az olması nedeniyle benzerlerinden ayrılmaktadır. Sesli kontrol özelliği sayesinde kullanıcı kablosuz bir mikrofon ile iş akışını kesmeden ve yazıcı ile fiziksel bir temas kurmadan lam yazdırabilmektedir. Cihazın en ucuz lamı da kullanabilmesi ile lam sarf giderinde %71.25 oranında bir azalma gerçekleştirilebilmektedir. Ayrıca diğer cihazlarda kullanılan mürekkep ve ribon gibi cihaz sarf gideri olmadığı için geliştirilen sistem çok büyük ekonomik avantajlar sağlamaktadır.
Yazdırma alanının formatı yazılım üzerinde kullanıcı tarafından belirlenir. Bu formata uygun olarak, geliştirilen yazılım, karakter ve data matrisi uygun bir algoritma ile G koduna dönüştürür. Oluşturulan G kodların gömülü sisteme gönderilmesi ile yazdırma işlemi başlatılır. Besleme ünitesinden lamlar yazdırma alanına getirilir. Daha sonra lazer modülün gereken yerlerde açılıp kapatılmasıyla ve mekanik sistemin X-Y koordinatlarında hareket ettirilmesi ile kodlar lam üzerine yazdırılır. İşlem tamamlandıktan sonra yazdırılan lam tahliye ünitesine alınarak yazdırma işlemi sonlandırılır.
Var olan sistemlerin bir diğer dezavantajı ise; her bir lam yazıcının kontrolü için mutlaka bir bilgisayara bağlı olma zorunluluğudur. Bu durum yatırım maliyetini ciddi oranda arttırmaktadır. Tez kapsamında geliştirilen lam yazıcı cihazında bilgisayar ihtiyacı bütünleşik platform ile sağlanarak makinenin içine yerleştirilmiştir. Böylece lam yazıcı harici bir bilgisayara ihtiyaç duymadan çalışabilecektir.


ANAHTAR KELİMELER: Lazerli lam yazıcı, konuşma tanıma, ses kontrollü, gömülü sistem, patoloji laboratuvarı

Abstract:
Tissue samples from the pathology laboratories are taken on the slides to be examined under microscope after some physical and chemical processes. The code field of this slide contains codes such as protocol number, some technical abbreviations and date. It is very important for patient safety that the code is permanent, correctly written and correctly read. 
In the laboratories, the coding work is carried out by handwriting using pencil or slide printer devices. Errors can occur in the handwriting method due to erasure and personal writing and reading differences. Slide printer devices are used to minimize errors.  However, these slide printers are not highly preferred because of their high cost, low capacity, cumbersome and high consumption costs. The interface software of these printers is not flexible and sufficient. It is also a disadvantage that the slide printers are imported. In this thesis, at the request of academicians and pathologists who work in the pathology laboratory of İnönü University TÖTM (Turgut Özal Medical Center), a sound-controlled and laser-based slide printer software and hardware were developed. In this respect, the thesis is an engineering study developed with the cooperation of TÖTM pathology laboratory. For this reason, speech recognition feature has been added to the interface software so that the pathologist does not stop the operation and not to neglect the rules of hygiene by touching his hand to the computer.
A database, data matrix and G code generation algorithms were added to the background of the interface software. The database provides to access historical data and filtering options. In the observations the slide printers which are used in TÖTM can print only character but not in digital format. Laboratory authorities wanted to add the feature to the developed system to find back sildes fastly. During the engineering studies of the slide printer, digitalization experiments (barcode, data matrix etc.) were made in different formats. It is determined that the most suitable format is the data matrix by considering the speed and the small area of the coding area. There are different types of print head on existing systems. One of them is engraving surface by milling. In this method only characters can be printed but graphic works can not be performed. Also sawdust scattering is not wanted. However, it is necessary to change the milling bit in certain periods. Another method is the ink jet method. But errors may occur by erased ink because of the slides are effected from chemicals in laboratory procces. Laser printhead is used to eliminate the disadvantages in the system which is developed in the scope of the thesis. Thanks to the use of laser writing head, the cheapest slide can also be printed and the device is separated from the similar ones due to the very small amount of consumables. Thanks to the voice control feature, the user can print a slide with a wireless microphone without interrupting the workflow and making physical contact with the printer. By the device can use the cheapest slide 71.25% consumable costreduction can be achieved. Besides, the developed sytem provides a lot of advantages because of there is not consumption as ribbon and ink. 
The format of the print area is determined by the user on the software. In accordance with this format, the developed software converts the character and data matrix to G code with an appropriate algorithm. By sending the generated G-codes to the embedded system, the slides are moved from the feeder to the printing area. The codes are then printed on the slide by switching the laser module on and off at the appropriate locations and moving the mechanical system in X-Y coordinates. After the process is completed, the slide is taken to the drain unit and printing becomes finished. 
Another disadvantage of existing systems is that each slide printer must be connected to a computer to be controlled. This situation increases the investment cost significantly. An intagrated platform is used in the machine instead an extenal computer need in the system which is developed in the scope of the thesis. This allows the printer to operate without the need for an external computer.


KEYWORDS:	Laser slide printer, speech recognition, voice controlled, embedded system, pathology laboratory