基于物聯網技術的消毒供應追溯系統

張佳

摘 要： 通過結合RFID、無線傳感網絡、二維碼等物聯網技術設計一套消毒供應追溯系統，用于監測醫療器具滅菌、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化工作流程。此外為系統設計一種特制的射頻識別標簽，能夠耐磨損和耐高溫消毒。系統包括兩個子系統，即消毒供應子系統、科室申請和接收子系統。該系統已經被成功的應用于鄂東醫療集團中，系統的應用使醫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： 物聯網技術； RFID； 無線傳感網絡； 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，由于醫療器具感染引發的醫療事故已逐漸成為導致病人非正常死亡的主要因素，每年致死人數已經超過艾滋病和空難[1]。醫療事故已成為醫院和社會關注的焦點，醫療法律糾紛案件也層出不窮，如何減少醫療事故成了當前醫療衛生事業的重要研究領域。

文中提出了一套基于物聯網技術的消毒供應追溯系統，它被用于監測醫療器具滅菌、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化。該系統不僅可用于醫院的消毒供應中心，也可用于醫療器具的整個使用生命周期（從生產到報廢回收）。通過結合射頻識別技術、無線傳感網絡、二維碼和移動終端來實現信息識別、數據收集、數據通信與傳輸、存儲和追溯等功能。消毒供應中心是管理醫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療器具的消毒工作，如手術室。為了實現對醫院內消毒供應過程的全方位監督，在醫院內建立了一套基于追溯閉環的消毒供應追溯系統。系統囊括了不同操作者、不同的部門、不同的醫療設備和不同的病人。定義了一套靈活的數據結構，并被用來記錄追溯的信息。系統對醫療器具進行規范化管理，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，從而使醫院內醫療器具的消毒費用得到明顯降低，系統目前已成功的應用于鄂東醫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療信息化的應用場景中，如病人身份識別、藥品追蹤、遠程醫療信息系統等[3]。通常情況下，一個射頻識別應用系統包括三個組成部分，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據庫服務器[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療過失的發生，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[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，從而降低醫療事故風險。作為醫院控制感染的核心部門，消毒供應中心在控制院內醫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[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。

無線傳感器網絡已經被廣泛應用于醫療信息系統中。目前無論是3G網絡、WiFi網絡、無線局域網等大型無線通信技術還是局部范圍的網絡技術，例如RFID技術、藍牙、ZigBee都已比較成熟。Alemdar和Ersoy發表了一篇使用無線傳感器網絡技術設計醫療保健監測系統的綜述，在綜述中討論了各個系統的優點[13]。在醫院區域內建立了基于WiFi、射頻識別和本地網絡的網絡環境，來進行數據的傳輸以及標簽物的定位。endprint

2 系統設計

2.1 系統架構

結合RFID技術、二維碼技術和無線網絡技術，醫院的員工可以隨時隨地記錄數據。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，因此可降低發生醫療事故的可能性。工作人員的操作信息和詳細的消毒過程被實時記錄下來，以便于進行后續的信息追溯。在圖1中展示了消毒供應系統的三個組成部分，包括應用終端、處理服務器和數據存儲。

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行相關的業務操作，如醫療器具的清洗、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務操作請求，該部分主要封裝了消毒供應子系統、部門申請和接收子系統的相關業務操作。其中消毒供應子系統主要用于記錄醫療器具滅菌和消毒的相關信息；部門申請和接收子系統主要用于記錄部門申請和領取消毒包的供應信息。

在數據存儲部分，數據是通過關系數據庫和NoSQL數據庫來進行存儲，這些數據中包含了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 業務流程

消毒供應追溯系統的核心業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，可將這個業務過程分解為兩個部分。

消毒供應中心主要進行醫療器具的回收、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、滅菌條件等數據；隨后檢查核對清洗滅菌后的器具數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，實現重復使用。

對于其他部門，業務流程與消毒供應中心類似。當科室需要某些醫療器具消毒包時，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。消毒供應追溯系統的完整業務流程如圖2所示。

2.3 數據結構

系統通過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展示了具體的數據結構。

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、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，是后期進行信息追溯時非常重要的依據。

系統中使用JSON數據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據，進而將解析后的數據存儲在關系數據庫和NoSQL數據庫中。當需要使用二維碼時，只需從數據庫中將查詢到的數據使用GBK或UTF?8進行編碼后即可獲得。

3 系統實現

為了實現上文提及的解決方案，通過詳細調研鄂東醫療集團的業務需求，開發了基于物聯網技術的醫院消毒供應追溯系統。

3.1 特制RFID標簽設計

由于消毒環境溫度高，而分發和轉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，部分參數如表1所示。

3.2 軟件實現

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的硬件部分。系統軟件部分包括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。而其他部分的功能實現采用了B/S架構。系統主要分為兩個子系統，其中之一是科室申請和接收系統，主要界面如圖5所示。

當用戶登錄此子系統后，可對消毒包執行相應的操作，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。

另一個子系統是消毒供應系統，具體包括PDA和PC兩類終端。在PDA上部署的是Android操作系統，因此開發了基于Android的APP。圖6展示了PDA的操作界面，可實現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上可以實現掃碼功能，用來識別RFID標簽和二維碼。

在PC端部署的子系統相比PDA擁有更多的功能，如消毒包的循環利用、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、數量、狀態信息以及該消毒包內的醫療器具列表。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、無線網絡、二維碼等物聯網技術建立消毒供應追溯系統的方法。此外系統設計一種特制的射頻識別標簽，能夠耐磨損和耐高溫消毒。系統包括兩個子系統，即消毒供應子系統、科室申請和接收子系統。在系統運行過程中，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生醫療事故。

參考文獻

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