張佳

摘 要： 通過(guò)結(jié)合RFID、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)、二維碼等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)一套消毒供應(yīng)追溯系統(tǒng)，用于監(jiān)測(cè)醫(yī)療器具滅菌、消毒、領(lǐng)用、回收的整個(gè)過(guò)程，可以避免人工操作的錯(cuò)誤并進(jìn)一步優(yōu)化工作流程。此外為系統(tǒng)設(shè)計(jì)一種特制的射頻識(shí)別標(biāo)簽，能夠耐磨損和耐高溫消毒。系統(tǒng)包括兩個(gè)子系統(tǒng)，即消毒供應(yīng)子系統(tǒng)、科室申請(qǐng)和接收子系統(tǒng)。該系統(tǒng)已經(jīng)被成功的應(yīng)用于鄂東醫(yī)療集團(tuán)中，系統(tǒng)的應(yīng)用使醫(yī)療器具消毒相關(guān)費(fèi)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(yīng)流程的工作效率。

關(guān)鍵詞： 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)； RFID； 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)； 二維碼

中圖分類號(hào)： TN911?34； TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 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(dǎo)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(guò)艾滋病和空難[1]。醫(yī)療事故已成為醫(yī)院和社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，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(dāng)前醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的重要研究領(lǐng)域。

文中提出了一套基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的消毒供應(yīng)追溯系統(tǒng)，它被用于監(jiān)測(cè)醫(yī)療器具滅菌、消毒、領(lǐng)用、回收的整個(gè)過(guò)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(yīng)中心，也可用于醫(yī)療器具的整個(gè)使用生命周期（從生產(chǎn)到報(bào)廢回收）。通過(guò)結(jié)合射頻識(shí)別技術(shù)、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)、二維碼和移動(dòng)終端來(lái)實(shí)現(xiàn)信息識(shí)別、數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)通信與傳輸、存儲(chǔ)和追溯等功能。消毒供應(yīng)中心是管理醫(yī)院消毒設(shè)備的核心部門(mén)[2]，同時(shí)其他部門(mén)和科室也參與了醫(yī)療器具的消毒工作，如手術(shù)室。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)院內(nèi)消毒供應(yīng)過(guò)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(yīng)追溯系統(tǒng)。系統(tǒng)囊括了不同操作者、不同的部門(mén)、不同的醫(yī)療設(shè)備和不同的病人。定義了一套靈活的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并被用來(lái)記錄追溯的信息。系統(tǒng)對(duì)醫(yī)療器具進(jìn)行規(guī)范化管理，能夠縮短消毒包的存儲(chǔ)周期、提高設(shè)備利用率、減少設(shè)備的磨損，從而使醫(yī)院內(nèi)醫(yī)療器具的消毒費(fèi)用得到明顯降低，系統(tǒng)目前已成功的應(yīng)用于鄂東醫(yī)療集團(tuán)消毒供應(yīng)中心。

1 相關(guān)工作

基于射頻識(shí)別技術(shù)的解決方案可被廣泛用于眾多醫(yī)療信息化的應(yīng)用場(chǎng)景中，如病人身份識(shí)別、藥品追蹤、遠(yuǎn)程醫(yī)療信息系統(tǒng)等[3]。通常情況下，一個(gè)射頻識(shí)別應(yīng)用系統(tǒng)包括三個(gè)組成部分，分別是射頻標(biāo)簽、射頻識(shí)別設(shè)備和存儲(chǔ)了識(shí)別信息的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器[4?6]。因錯(cuò)誤識(shí)別病人身份、缺乏快速反應(yīng)能力和追蹤病人不到位等因素可導(dǎo)致醫(yī)療過(guò)失的發(fā)生，而射頻識(shí)別技術(shù)結(jié)合移動(dòng)通信技術(shù)一起可減少這種情況的出現(xiàn)[7]。Sun等提出的基于射頻識(shí)別技術(shù)和條形碼技術(shù)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(yīng)用場(chǎng)景，從而降低醫(yī)療事故風(fēng)險(xiǎn)。作為醫(yī)院控制感染的核心部門(mén)，消毒供應(yīng)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(yīng)中心使用條形碼技術(shù)和無(wú)線移動(dòng)設(shè)備來(lái)建立消毒供應(yīng)系統(tǒng)[9?12]，但是條形碼技術(shù)存在諸如存儲(chǔ)信息有限，如易損性、安全性不高、無(wú)法重寫(xiě)和批量掃描等缺點(diǎn)。相比一維碼技術(shù)，二維碼技術(shù)擁有更大的存儲(chǔ)空間、安全性更高、支持重寫(xiě)，尤其是可重復(fù)利用，它將明顯減少醫(yī)院消毒費(fèi)用消耗。因而在本文中，設(shè)計(jì)一套具有耐高溫和耐沖擊性能的射頻識(shí)別裝置用于消毒供應(yīng)追溯系統(tǒng)中，它結(jié)合了二維碼技術(shù)來(lái)記錄滅菌消毒的基本信息。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療信息系統(tǒng)中。目前無(wú)論是3G網(wǎng)絡(luò)、WiFi網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線局域網(wǎng)等大型無(wú)線通信技術(shù)還是局部范圍的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，例如RFID技術(shù)、藍(lán)牙、ZigBee都已比較成熟。Alemdar和Ersoy發(fā)表了一篇使用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)計(jì)醫(yī)療保健監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的綜述，在綜述中討論了各個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)[13]。在醫(yī)院區(qū)域內(nèi)建立了基于WiFi、射頻識(shí)別和本地網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸以及標(biāo)簽物的定位。endprint

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

結(jié)合RFID技術(shù)、二維碼技術(shù)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，醫(yī)院的員工可以隨時(shí)隨地記錄數(shù)據(jù)。通過(guò)使用二維碼掃描設(shè)備和射頻識(shí)別設(shè)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(xì)的消毒過(guò)程被實(shí)時(shí)記錄下來(lái)，以便于進(jìn)行后續(xù)的信息追溯。在圖1中展示了消毒供應(yīng)系統(tǒng)的三個(gè)組成部分，包括應(yīng)用終端、處理服務(wù)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

應(yīng)用終端包括兩類：PC終端和PDA終端。工作人員通過(guò)終端可以識(shí)別得到RFID標(biāo)簽和二維碼的相關(guān)信息，并基于這兩類終端上部署的應(yīng)用程序執(zhí)行相關(guān)的業(yè)務(wù)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(wù)主要用于接收并處理來(lái)自于終端的業(yè)務(wù)操作請(qǐng)求，該部分主要封裝了消毒供應(yīng)子系統(tǒng)、部門(mén)申請(qǐng)和接收子系統(tǒng)的相關(guān)業(yè)務(wù)操作。其中消毒供應(yīng)子系統(tǒng)主要用于記錄醫(yī)療器具滅菌和消毒的相關(guān)信息；部門(mén)申請(qǐng)和接收子系統(tǒng)主要用于記錄部門(mén)申請(qǐng)和領(lǐng)取消毒包的供應(yīng)信息。

在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分，數(shù)據(jù)是通過(guò)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)進(jìn)行存儲(chǔ)，這些數(shù)據(jù)中包含了RFID標(biāo)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(wù)流程

消毒供應(yīng)追溯系統(tǒng)的核心業(yè)務(wù)不僅僅在消毒供應(yīng)中心進(jìn)行處理，還涉及到其他相關(guān)部門(mén)，可將這個(gè)業(yè)務(wù)過(guò)程分解為兩個(gè)部分。

消毒供應(yīng)中心主要進(jìn)行醫(yī)療器具的回收、清洗、滅菌消毒、配包和下放操作。當(dāng)消毒供應(yīng)中心工作人員從科室回收使用過(guò)的醫(yī)療器具后，首先對(duì)器具進(jìn)行清洗、滅菌，同時(shí)通過(guò)終端應(yīng)用程序自動(dòng)記錄清洗時(shí)間、滅菌條件等數(shù)據(jù)；隨后檢查核對(duì)清洗滅菌后的器具數(shù)量并對(duì)粘貼耐高溫的二維碼；然后進(jìn)行消毒，并對(duì)消毒的指標(biāo)進(jìn)行審核；審核通過(guò)后的消毒包可以進(jìn)行出庫(kù)下發(fā)，實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用。

對(duì)于其他部門(mén)，業(yè)務(wù)流程與消毒供應(yīng)中心類似。當(dāng)科室需要某些醫(yī)療器具消毒包時(shí)，首先向消毒供應(yīng)中心提出申請(qǐng)；然后由消毒供應(yīng)中心對(duì)申請(qǐng)進(jìn)行審核，審核通過(guò)后供應(yīng)中心為科室準(zhǔn)備消毒包，待科室接收后進(jìn)行使用。消毒供應(yīng)追溯系統(tǒng)的完整業(yè)務(wù)流程如圖2所示。

2.3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)通過(guò)RFID標(biāo)簽?zāi)芸焖俦憬莸刈R(shí)別操作者、消毒包和高壓滅菌器，并使用二維碼來(lái)記錄射頻識(shí)別的標(biāo)簽信息、消毒信息（如周期、時(shí)間、頻率）、部門(mén)信息等。圖3展示了具體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

二維碼中可以記錄詳細(xì)的追溯信息，包括設(shè)備編號(hào)、員工編號(hào)、周期起止時(shí)間、消毒次數(shù)、消毒包編號(hào)、高壓滅菌器編號(hào)、消毒時(shí)間、審核是否通過(guò)、部門(mén)編號(hào)等。其中的員工編號(hào)、消毒包編號(hào)、高壓滅菌器編號(hào)和部門(mén)編號(hào)與RFID標(biāo)簽信息相關(guān)聯(lián)，是后期進(jìn)行信息追溯時(shí)非常重要的依據(jù)。

系統(tǒng)中使用JSON數(shù)據(jù)格式以半結(jié)構(gòu)化形式來(lái)記錄二維碼信息，并通過(guò)JSON解析器來(lái)解析相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)而將解析后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)中。當(dāng)需要使用二維碼時(shí)，只需從數(shù)據(jù)庫(kù)中將查詢到的數(shù)據(jù)使用GBK或UTF?8進(jìn)行編碼后即可獲得。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

為了實(shí)現(xiàn)上文提及的解決方案，通過(guò)詳細(xì)調(diào)研鄂東醫(yī)療集團(tuán)的業(yè)務(wù)需求，開(kāi)發(fā)了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的醫(yī)院消毒供應(yīng)追溯系統(tǒng)。

3.1 特制RFID標(biāo)簽設(shè)計(jì)

由于消毒環(huán)境溫度高，而分發(fā)和轉(zhuǎn)移的過(guò)程通常會(huì)有輕微的碰撞，因此RFID標(biāo)簽和二維碼應(yīng)具有一定耐高溫性，并且射頻識(shí)別標(biāo)簽應(yīng)耐用耐磨損，因而設(shè)計(jì)了一種特制的射頻識(shí)別標(biāo)簽，外觀如圖4所示，部分參數(shù)如表1所示。

3.2 軟件實(shí)現(xiàn)

基于RFID標(biāo)簽、射頻識(shí)別設(shè)備、二維碼、二維碼掃描設(shè)備、PDA、客戶端電腦、服務(wù)器等構(gòu)建了消毒供應(yīng)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(gòu)，由于需要與PDA和RFID讀卡器的相關(guān)接口進(jìn)行交互，因此這部分的功能基于C/S架構(gòu)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。而其他部分的功能實(shí)現(xiàn)采用了B/S架構(gòu)。系統(tǒng)主要分為兩個(gè)子系統(tǒng)，其中之一是科室申請(qǐng)和接收系統(tǒng)，主要界面如圖5所示。

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

另一個(gè)子系統(tǒng)是消毒供應(yīng)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(kāi)發(fā)了基于Android的APP。圖6展示了PDA的操作界面，可實(shí)現(xiàn)消毒供應(yīng)流程中的相應(yīng)功能，包括清洗、配包、滅菌和審核。另外在PDA上可以實(shí)現(xiàn)掃碼功能，用來(lái)識(shí)別RFID標(biāo)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(yīng)室系統(tǒng)中進(jìn)行消毒包信息查詢，通過(guò)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(yīng)追溯信息，如消毒包的清洗人員、清洗機(jī)器等。

4 結(jié) 論

本文提出一種基于射頻識(shí)別、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、二維碼等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立消毒供應(yīng)追溯系統(tǒng)的方法。此外系統(tǒng)設(shè)計(jì)一種特制的射頻識(shí)別標(biāo)簽，能夠耐磨損和耐高溫消毒。系統(tǒng)包括兩個(gè)子系統(tǒng)，即消毒供應(yīng)子系統(tǒng)、科室申請(qǐng)和接收子系統(tǒng)。在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，工作人員的操作信息和具體的消毒供應(yīng)流程被實(shí)時(shí)記錄下來(lái)，并被用于消毒供應(yīng)的追溯。未來(lái)，計(jì)劃在更多外科手術(shù)設(shè)備上使用射頻識(shí)別標(biāo)簽，它將在病人手術(shù)時(shí)準(zhǔn)確地識(shí)別指定的手術(shù)設(shè)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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