基于物聯(lián)網(wǎng)技術的消毒供應追溯系統(tǒng)

張佳

摘 要： 通過結合RFID、無線傳感網(wǎng)絡、二維碼等物聯(lián)網(wǎng)技術設計一套消毒供應追溯系統(tǒng)，用于監(jiān)測醫(yī)療器具滅菌、消毒、領用、回收的整個過程，可以避免人工操作的錯誤并進一步優(yōu)化工作流程。此外為系統(tǒng)設計一種特制的射頻識別標簽，能夠耐磨損和耐高溫消毒。系統(tǒng)包括兩個子系統(tǒng)，即消毒供應子系統(tǒng)、科室申請和接收子系統(tǒng)。該系統(tǒng)已經(jīng)被成功的應用于鄂東醫(yī)療集團中，系統(tǒng)的應用使醫(yī)療器具消毒相關費用得到明顯降低，并提高了消毒包的可追溯性以及消毒供應流程的工作效率。

關鍵詞： 物聯(lián)網(wǎng)技術； RFID； 無線傳感網(wǎng)絡； 二維碼

中圖分類號： TN911?34； TP311 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）24?0049?04

Abstract： A sterilization and supply tracing system was designed with IOT technology combined with radio?frequency identification （RFID）， wireless sensor network and two?dimensional code， which can monitor the whole process of disinfection， sterilization， receipt and recovery of medical apparatuses to eliminate all human errors and optimize workflow. In addition， a RFID tag with the performance of high temperature resistance and wear resistance was designed for the system， which consists of sterilization and supply subsystem， and department applying and receiving subsystem. This system can greatly reduce the sterilization cost of hospital tools and equipments， improve the traceability of medical sterilization package and speed up operational process. The system has been used in EDONG HELTHCARE successfully.

Keywords： IOT technology； radio?frequency identification； wireless sensor network； two?dimensional code

0 引 言

目前，由于醫(yī)療器具感染引發(fā)的醫(yī)療事故已逐漸成為導致病人非正常死亡的主要因素，每年致死人數(shù)已經(jīng)超過艾滋病和空難[1]。醫(yī)療事故已成為醫(yī)院和社會關注的焦點，醫(yī)療法律糾紛案件也層出不窮，如何減少醫(yī)療事故成了當前醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的重要研究領域。

文中提出了一套基于物聯(lián)網(wǎng)技術的消毒供應追溯系統(tǒng)，它被用于監(jiān)測醫(yī)療器具滅菌、消毒、領用、回收的整個過程，從而可以減少人為操作失誤并且使工作流程得到優(yōu)化。該系統(tǒng)不僅可用于醫(yī)院的消毒供應中心，也可用于醫(yī)療器具的整個使用生命周期（從生產(chǎn)到報廢回收）。通過結合射頻識別技術、無線傳感網(wǎng)絡、二維碼和移動終端來實現(xiàn)信息識別、數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)通信與傳輸、存儲和追溯等功能。消毒供應中心是管理醫(yī)院消毒設備的核心部門[2]，同時其他部門和科室也參與了醫(yī)療器具的消毒工作，如手術室。為了實現(xiàn)對醫(yī)院內(nèi)消毒供應過程的全方位監(jiān)督，在醫(yī)院內(nèi)建立了一套基于追溯閉環(huán)的消毒供應追溯系統(tǒng)。系統(tǒng)囊括了不同操作者、不同的部門、不同的醫(yī)療設備和不同的病人。定義了一套靈活的數(shù)據(jù)結構，并被用來記錄追溯的信息。系統(tǒng)對醫(yī)療器具進行規(guī)范化管理，能夠縮短消毒包的存儲周期、提高設備利用率、減少設備的磨損，從而使醫(yī)院內(nèi)醫(yī)療器具的消毒費用得到明顯降低，系統(tǒng)目前已成功的應用于鄂東醫(yī)療集團消毒供應中心。

1 相關工作

基于射頻識別技術的解決方案可被廣泛用于眾多醫(yī)療信息化的應用場景中，如病人身份識別、藥品追蹤、遠程醫(yī)療信息系統(tǒng)等[3]。通常情況下，一個射頻識別應用系統(tǒng)包括三個組成部分，分別是射頻標簽、射頻識別設備和存儲了識別信息的后臺數(shù)據(jù)庫服務器[4?6]。因錯誤識別病人身份、缺乏快速反應能力和追蹤病人不到位等因素可導致醫(yī)療過失的發(fā)生，而射頻識別技術結合移動通信技術一起可減少這種情況的出現(xiàn)[7]。Sun等提出的基于射頻識別技術和條形碼技術的解決方案[8]，能夠建立起一套有效的以病人安全為核心的應用場景，從而降低醫(yī)療事故風險。作為醫(yī)院控制感染的核心部門，消毒供應中心在控制院內(nèi)醫(yī)療器具感染中扮演著重要角色。通常消毒供應中心使用條形碼技術和無線移動設備來建立消毒供應系統(tǒng)[9?12]，但是條形碼技術存在諸如存儲信息有限，如易損性、安全性不高、無法重寫和批量掃描等缺點。相比一維碼技術，二維碼技術擁有更大的存儲空間、安全性更高、支持重寫，尤其是可重復利用，它將明顯減少醫(yī)院消毒費用消耗。因而在本文中，設計一套具有耐高溫和耐沖擊性能的射頻識別裝置用于消毒供應追溯系統(tǒng)中，它結合了二維碼技術來記錄滅菌消毒的基本信息。

無線傳感器網(wǎng)絡已經(jīng)被廣泛應用于醫(yī)療信息系統(tǒng)中。目前無論是3G網(wǎng)絡、WiFi網(wǎng)絡、無線局域網(wǎng)等大型無線通信技術還是局部范圍的網(wǎng)絡技術，例如RFID技術、藍牙、ZigBee都已比較成熟。Alemdar和Ersoy發(fā)表了一篇使用無線傳感器網(wǎng)絡技術設計醫(yī)療保健監(jiān)測系統(tǒng)的綜述，在綜述中討論了各個系統(tǒng)的優(yōu)點[13]。在醫(yī)院區(qū)域內(nèi)建立了基于WiFi、射頻識別和本地網(wǎng)絡的網(wǎng)絡環(huán)境，來進行數(shù)據(jù)的傳輸以及標簽物的定位。endprint

2 系統(tǒng)設計

2.1 系統(tǒng)架構

結合RFID技術、二維碼技術和無線網(wǎng)絡技術，醫(yī)院的員工可以隨時隨地記錄數(shù)據(jù)。通過使用二維碼掃描設備和射頻識別設備，代替了手工記錄的方式，因此可降低發(fā)生醫(yī)療事故的可能性。工作人員的操作信息和詳細的消毒過程被實時記錄下來，以便于進行后續(xù)的信息追溯。在圖1中展示了消毒供應系統(tǒng)的三個組成部分，包括應用終端、處理服務器和數(shù)據(jù)存儲。

應用終端包括兩類：PC終端和PDA終端。工作人員通過終端可以識別得到RFID標簽和二維碼的相關信息，并基于這兩類終端上部署的應用程序執(zhí)行相關的業(yè)務操作，如醫(yī)療器具的清洗、滅菌、消毒、配包和審核等。

處理服務主要用于接收并處理來自于終端的業(yè)務操作請求，該部分主要封裝了消毒供應子系統(tǒng)、部門申請和接收子系統(tǒng)的相關業(yè)務操作。其中消毒供應子系統(tǒng)主要用于記錄醫(yī)療器具滅菌和消毒的相關信息；部門申請和接收子系統(tǒng)主要用于記錄部門申請和領取消毒包的供應信息。

在數(shù)據(jù)存儲部分，數(shù)據(jù)是通過關系數(shù)據(jù)庫和NoSQL數(shù)據(jù)庫來進行存儲，這些數(shù)據(jù)中包含了RFID標簽信息、二維碼信息、工作人員操作信息、滅菌和消毒信息、可追溯信息等。

2.2 業(yè)務流程

消毒供應追溯系統(tǒng)的核心業(yè)務不僅僅在消毒供應中心進行處理，還涉及到其他相關部門，可將這個業(yè)務過程分解為兩個部分。

消毒供應中心主要進行醫(yī)療器具的回收、清洗、滅菌消毒、配包和下放操作。當消毒供應中心工作人員從科室回收使用過的醫(yī)療器具后，首先對器具進行清洗、滅菌，同時通過終端應用程序自動記錄清洗時間、滅菌條件等數(shù)據(jù)；隨后檢查核對清洗滅菌后的器具數(shù)量并對粘貼耐高溫的二維碼；然后進行消毒，并對消毒的指標進行審核；審核通過后的消毒包可以進行出庫下發(fā)，實現(xiàn)重復使用。

對于其他部門，業(yè)務流程與消毒供應中心類似。當科室需要某些醫(yī)療器具消毒包時，首先向消毒供應中心提出申請；然后由消毒供應中心對申請進行審核，審核通過后供應中心為科室準備消毒包，待科室接收后進行使用。消毒供應追溯系統(tǒng)的完整業(yè)務流程如圖2所示。

2.3 數(shù)據(jù)結構

系統(tǒng)通過RFID標簽能快速便捷地識別操作者、消毒包和高壓滅菌器，并使用二維碼來記錄射頻識別的標簽信息、消毒信息（如周期、時間、頻率）、部門信息等。圖3展示了具體的數(shù)據(jù)結構。

二維碼中可以記錄詳細的追溯信息，包括設備編號、員工編號、周期起止時間、消毒次數(shù)、消毒包編號、高壓滅菌器編號、消毒時間、審核是否通過、部門編號等。其中的員工編號、消毒包編號、高壓滅菌器編號和部門編號與RFID標簽信息相關聯(lián)，是后期進行信息追溯時非常重要的依據(jù)。

系統(tǒng)中使用JSON數(shù)據(jù)格式以半結構化形式來記錄二維碼信息，并通過JSON解析器來解析相關數(shù)據(jù)，進而將解析后的數(shù)據(jù)存儲在關系數(shù)據(jù)庫和NoSQL數(shù)據(jù)庫中。當需要使用二維碼時，只需從數(shù)據(jù)庫中將查詢到的數(shù)據(jù)使用GBK或UTF?8進行編碼后即可獲得。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

為了實現(xiàn)上文提及的解決方案，通過詳細調(diào)研鄂東醫(yī)療集團的業(yè)務需求，開發(fā)了基于物聯(lián)網(wǎng)技術的醫(yī)院消毒供應追溯系統(tǒng)。

3.1 特制RFID標簽設計

由于消毒環(huán)境溫度高，而分發(fā)和轉(zhuǎn)移的過程通常會有輕微的碰撞，因此RFID標簽和二維碼應具有一定耐高溫性，并且射頻識別標簽應耐用耐磨損，因而設計了一種特制的射頻識別標簽，外觀如圖4所示，部分參數(shù)如表1所示。

3.2 軟件實現(xiàn)

基于RFID標簽、射頻識別設備、二維碼、二維碼掃描設備、PDA、客戶端電腦、服務器等構建了消毒供應追溯系統(tǒng)的硬件部分。系統(tǒng)軟件部分包括B/S和C/S兩種架構，由于需要與PDA和RFID讀卡器的相關接口進行交互，因此這部分的功能基于C/S架構進行實現(xiàn)。而其他部分的功能實現(xiàn)采用了B/S架構。系統(tǒng)主要分為兩個子系統(tǒng)，其中之一是科室申請和接收系統(tǒng)，主要界面如圖5所示。

當用戶登錄此子系統(tǒng)后，可對消毒包執(zhí)行相應的操作，如申請消毒包、接收消毒包、召回消毒包、上交消毒包、污染包上報等。此外科室可以很方便地對消毒包信息進行維護，包括增加、刪除、更新和查詢功能。

另一個子系統(tǒng)是消毒供應系統(tǒng)，具體包括PDA和PC兩類終端。在PDA上部署的是Android操作系統(tǒng)，因此開發(fā)了基于Android的APP。圖6展示了PDA的操作界面，可實現(xiàn)消毒供應流程中的相應功能，包括清洗、配包、滅菌和審核。另外在PDA上可以實現(xiàn)掃碼功能，用來識別RFID標簽和二維碼。

在PC端部署的子系統(tǒng)相比PDA擁有更多的功能，如消毒包的循環(huán)利用、新增消毒包、打印二維碼等。如圖7所示，可以在消毒供應室系統(tǒng)中進行消毒包信息查詢，通過掃描消毒包的條碼，則可以查詢到該消毒包的編碼、名稱、數(shù)量、狀態(tài)信息以及該消毒包內(nèi)的醫(yī)療器具列表。此外還可以查看到該消毒包的消毒供應追溯信息，如消毒包的清洗人員、清洗機器等。

4 結 論

本文提出一種基于射頻識別、無線網(wǎng)絡、二維碼等物聯(lián)網(wǎng)技術建立消毒供應追溯系統(tǒng)的方法。此外系統(tǒng)設計一種特制的射頻識別標簽，能夠耐磨損和耐高溫消毒。系統(tǒng)包括兩個子系統(tǒng)，即消毒供應子系統(tǒng)、科室申請和接收子系統(tǒng)。在系統(tǒng)運行過程中，工作人員的操作信息和具體的消毒供應流程被實時記錄下來，并被用于消毒供應的追溯。未來，計劃在更多外科手術設備上使用射頻識別標簽，它將在病人手術時準確地識別指定的手術設備，如剪刀、紗布等，從而防止在病人身上發(fā)生醫(yī)療事故。

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