CN111268327A - 一种手术室专用的医疗垃圾智能管理系统 - Google Patents

Abstract

一种手术室专用的医疗垃圾智能管理系统，主要由控制模块（4）、纱布导流轨道（2）、金属感应装置（3）、人机交互界面（5）、电源模块（6）及废物容器组成。在手术过程中实现各种医疗废物的分类收集管理，同时实现带有金属标记物的医用纱布的快速计数，大大减少手术室医护人员的工作量，提高手术效率，特别是可有效杜绝医用纱布管理漏洞，减少医用纱布遗留体内风险。

Description

一种手术室专用的医疗垃圾智能管理系统

技术领域

本发明涉及一种手术室专用的医疗垃圾智能管理系统，属于医疗机构手术室使用的医疗器械。

背景技术

在手术室管理中，对术中术后产生的医疗垃圾的进行分类、清理以及收集，是医护人员的重要工作内容之一，包括对医用纱布、一次性手术刀片及切除的组织碎片等分类和清点，目前医院没有能快捷分类清点的装置。特别是对术中医用废弃纱布的清点，更是列入重点管理环节，医用纱布广泛用于手术过程中吸收术中出血、渗出液、承托器官或组织等，手术室医用纱布的清点工作质量，直接影响手术缝合时间和手术风险。在外科手术中，由于使用的医用纱布数量及大小不一，被血液或渗出液沁润后在腔体或人体组织中识别难度大，容易引发医用纱布留置患者体内，引发不良事件。因此外科手术时，必须严格清点医用纱布的使用数量，清点数量无误后才能缝合手术部位。现有的医用纱布清点办法是，手术完成后将医用纱布摆放在地面清点计数，清点所花时间长，而且造成手术环境和地面污染。有报道，美国梅奥诊所手术室在纱布上设置二维码，采用扫码方式对医用纱布计数管理，该方法计数精确可控，但一一扫描劳动强度较大。国内外还有报道在医用纱布上设置RFID电子标签（Tag），采用RFID辨识器读出计数，但每一片Tag标签价格0.5元以上，而一台手术每次纱布用量在几十片到上百片不等，可见采用RFID识别成本太高，不容易推广应用。

发明内容

为了提供一种手术室内医用废弃物进行快捷分类、能识别医用纱布并准确计数的医疗垃圾分类管理装置，满足上述临床需求。本发明提出一种手术室专用的医疗垃圾智能管理系统，主要由控制模块、金属感应装置、纱布导流轨道、人机交互界面、电源模块及废物容器组成，控制模块与金属感应装置、电源模块以及人机交互界面联通，纱布导流轨道设置在医用纱布置入口与医用纱布废物容器之间，纱布导流轨道的外周设有金属感应装置。

所述的控制模块是基于核心处理器开发的集成电路，包含有核心处理器、信号处理模块、电源管理模块、声音提示及存储模块等。其中，核心处理器可以采用中央处理器（CPU）、微控制单元（也叫单片机，MCU）或可编程逻辑控制器（PLC）中的任意一种。控制模块与金属感应装置、电源模块以及人机交互界面联通，协同工作。优选的是，核心处理器采用单片机（MCU），控制模块基于单片机开发的集成电路构建。

所述的废物容器是指对手术过程中产生的不同废弃物进行分类管理的收集容器，废物容器设有3-5个，废物容器根据医疗垃圾不同管理类别设有醒目识别标记，识别标记采用比如色标、符号或文字等一种或几种的组合。优选的是，本系统设有3个废物容器，分别标记为：比如，医用纱布废物容器、损伤性废物容器以及其他废物容器。医用纱布废物容器用于收集手术过程中使用的医用纱布，容器外表具有醒目识别标记，比如，外表采用黄色、或印刷提示符号、或提示文字等；损伤性废物容器用于收集废弃的手术刀片、缝针、穿刺针等废弃材料，容器外表具有醒目识别标记，比如，外表采用红色、或印刷提示符号、或提示文字等；其他废物容器用于收集废弃导管、切除人体组织（需送检的组织物另行封装）等其他医疗垃圾，其他废物容器外表具有醒目识别标记，比如外表采用橙色、或印刷提示符号、或提示文字等。医用纱布废物容器设置在纱布导流轨道的下方位置，其余的几个废物容器设置位置不限，以能方便医护人员抛弃废物为佳，比如，将其余的几个废物容器设置在本发明的左右两侧。

所述的金属感应装置设置在纱布导流轨道的外周，金属感应装置与控制模块连通并协同工作，持续监测纱布导流轨道内磁感应强度的变化。当带有金属标记物的医用纱布在纱布导流轨道内通过时，金属感应装置给出磁感应强度变化信号，控制模块识别并计算进入医用纱布废物容器的纱布数量。金属感应装置采用线圈振荡电路, 线圈振荡电路包括多谐振荡电路、放大电路和探测线圈等。金属感应装置设置在纱布导流轨道的外周，优选的是，金属感应装置紧密设置在纱布导流轨道的下方位置。

所述的人机交互界面包括控制界面与显示模块两部分。控制界面采用常规按键制备，主要用于产品功能操作，包括开关机、计数存储或清零、提示音设置等。显示模块采用液晶屏制备，用于显示本系统的工作状态，包括医用纱布的计数数量、电量信息的显示或提示等。

所述的电源模块主要由充电电池、适配器与电源线组成，充电电池可采用9V-24V锂电池或镍氢电磁，电池容量应不低于5000mAh。本发明通常采用内部电源工作，便于医护人员根据患者不同手术部位就近移动摆放。电量不足时，人机交互界面发出提示充电信息，医护人员采用适配器充电。

本系统与有金属标记物的医用纱布配套使用，所述的有金属标记物的医用纱布，是指在常规医用纱布中结合有金属材料作为标记物的专用医用纱布。医用纱布的金属标记物采用无毒金属材料（铝箔/锡箔/铜箔等）、或合金材料材料（铝合金等）制成，金属标记物标记物的表面积应不少于1平方厘米；金属标记物与医用纱布结合的方式包括但不限于粘贴、高频焊接、钉扣、包裹缝合等。本发明识别有金属标记物的医用纱布并计数的工作原理是：纱布导流轨道外周设有金属感应装置，金属感应装置内的线圈振荡电路通电工作时，流过线圈的电流在线圈周围产生交变磁场；当有金属标记物的医用纱布经过纱布导流轨道进入线圈附近时, 介质磁导率或金属的涡流效应引起磁感应强度的显著变化，通过磁感应强度的变化和频次，控制模块就能够准确识别每一次经过纱布导流轨道的医用纱布，并累加计算出医用纱布的数量。

但由于常规的金属感应装置的探测距离普遍较短，一般有效探测距离为10mm-50mm左右，用于监测医用纱布中设有的铝箔或锡箔等微小的金属标记物时，监测能力更弱，如果金属标记物的医用纱布以自由落体方式快速接近金属感应装置，无法有效识别金属标记物，引起医用纱布计数错误。改进的手段有，包括增加标记物体积或增大金属感应装置功率等。但增加金属标记物的体积会增加纱布的制造成本，也影响医用纱布的临床使用；如果采用大功率的金属感应装置，则存在体积大、功耗大、辐射大等缺陷，不适用于手术室场景应用。本系统为了增强金属感应装置的识别能力，医用纱布置入口与医用纱布废物容器之间设置有纱布导流轨道，纱布导流轨道的外周设有金属感应装置，使医用纱布以缓慢滑落方式进入医用纱布废物容器，降低通过速度，使纱布导流轨道外周的金属感应装置准确识别到医用纱布的金属标记物。具体的技术手段是，比如，纱布导流轨道的倾角大于30度，纱布导流轨道采用高分子材料成型为U型或O型结构，表面光滑且易于清洁。同时，为了便于废弃医用纱布的置入，医用纱布置入口为广口漏斗，广口漏斗的下料倾角应大于30度，广口漏斗的底部与纱布导流轨道的前端结合。由于广口漏斗的下料倾角、下料口长度不同，废弃医用纱布置入后获得的初速度也不同，而且该初速度影响纱布滑入导轨的倾角大小的设计选择。因此广口漏斗的下料倾角、下料口长度与纱布滑入导轨倾角三个要素应综合考虑，关键技术点在于，广口漏斗的废弃的医用纱布置入广口漏斗后，医用纱布应能经纱布导流轨道自如滑入医用纱布废物容器内，不会出现医用纱布贴附或滞留等现象，避免影响计算准确性。优选的组合方案是，广口漏斗的开口直径150mm-300mm之间，广口漏斗下料倾角60度-75度之间，广口漏斗下料口长度80mm-200mm之间，纱布导流轨道倾角45度-75度之间，纱布导流轨道长度100mm-200mm之间。当然，如果成本和摆放空间允许，可选用的替代技术方案还有，比如，纱布置入口与医用纱布废物容器之间设置一个马达驱动的循环传送带作为纱布导流轨道，纱布导流轨道的外周设有金属感应装置。具体做法是，在医用纱布置入口与医用纱布废物容器之间设置一个宽度100mm-200mm的循环传送带，工作时传送带采用小型低转速马达驱动，将抛弃的医用纱布通过传送带送入医用纱布废物容器中，但该方案的缺陷是传动件和传送带结合部位死角多、不容易做防水隔离，也不容易清洗消毒，在手术室使用存在较大局限性。

为了便于计算出血量，本发明还设有重力传感器，重力传感器用于医用纱布使用前或使用后的称量。重力传感器的设置方式不限，可以是悬吊式、托盘式等的任意一种；优选的是，重力传感器采用托盘式结构，重力传感器设置在医用纱布废物容器的下方位置。根据重力传感器计量医用纱布使用前后的重量差值，计算手术中的出血量并在显示模块读出。

本发明还设有手持式金属探测探头，金属探测探头作为本发明的外挂部件，如果发生手术前后医用纱布的清点计数不一致时，金属探测探头可以在患者体腔内或地面的寻找丢失的医用纱布。

本发明的有益效果是：在手术过程中实现各种医疗废物的分类收集管理，同时实现带有金属标记物的医用纱布的快速计数，大大减少手术室医护人员的工作量，提高手术效率，特别是可有效杜绝医用纱布管理漏洞，减少医用纱布遗留体内风险。

附图说明

图1本发明内部主体结构示意图。

图2本发明外部结构示意图。

图3本发明工作的原理图框图。

图中所示：医用纱布置入口（1）、纱布导流轨道（2）、金属感应装置（3）、控制模块（4）、人机交互界面（5）、电源模块（6）、重力传感器（7）、医用纱布废物容器（8）、损伤性废物容器（9）、其他废物容器（10）。

具体实施方式

下面结合实施例具体地说明本发明

1、各主要元器件的技术要求及制备方式

1）控制模块（4）：基于STC8F2K64S2-28I-LQFP44单片机、根据图2所示的原理框图开发控制模块（4）的集成电路，包括设有线性霍尔传感器（UGN3503UA）、前置放大电路、峰值检波电路、模数转换器（CS1232-TS）等。

2）金属感应装置（3）：采用NE555多谐振荡器构建金属感应装置，包括感应线圈、多谐振荡电路、放大电路。线圈采用铜线绕组8圈、直径100mm的圆形，接通电12V电流后，产生脉冲频率为24KHz，在线圈内产生瞬时较强的电流, 从而使线圈周围产生恒定的交变磁场。

3）人机交互界面（5）：采用10寸断点液晶屏，控制按钮采用触点开关。

4）电源模块（6）：采用12V充电电池，容量11200mAh；适配器电源220V 2A。

5）重力传感器（7）：采用全桥应变式微型压力称重传感器，精度0.1g，计量误差+0.05%F.S，量程0-2000g。

6）医用纱布废物容器（8）、损伤性废物容器（9）、其他废物容器（10）：均采用无毒聚丙烯材料注塑，容积1500ml，平均壁厚1.5mm；医用纱布废物容器（8）侧面设置有提拿手柄，损伤性废物容器（9）、其他废物容器（10）侧面设有挂钩，挂在本系统的左右两侧。

7）产品外壳、医用纱布置入口（1）、纱布导流轨道（2）采用高分子材料聚丙烯注塑成形，优选的是，三个组件设计为一体式组合。产品外壳外圆柱形，高350mm，直径300mm；医用纱布置入口（1）、开口为圆形，直径300mm，下料口倾角75度，下料边的长度100mm，漏斗直径100mm；纱布导流轨道（2）倾角75度，长度200mm，纱布导流轨道（2）上端与医用纱布置入口（1）下端的漏斗结合。

2、产品组装：按照图1、图2的示意图安装，医用纱布置入口（1）、人机交互界面（5）与产品外壳结合处应加入密封圈，外壳结合部位应密闭，产品整体防护性能达到IP65。

3、检验：将安装完成的产品开机测试，将带有金属标记物的医用纱布用盐水浸湿，自然抛弃进入医用纱布置入口（1），每次抛入间隔不少于1秒，计数结果应与实际抛入纱布数量一致。

上述附图及实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中，对本发明的保护范围不构成任何限制。

Claims (9)

1.一种手术室专用的医疗垃圾智能管理系统，主要由控制模块（4）、纱布导流轨道（2）、金属感应装置（3）、人机交互界面（5）、电源模块（6）及废物容器组成，控制模块（4）与金属感应装置（3）、电源模块（6）以及人机交互界面（5）联通；其主要特征是，纱布导流轨道（2）设置在医用纱布置入口（1）与医用纱布废物容器（8）之间，纱布导流轨道（2）的外周设有金属感应装置（3）。

2.根据权利要求1所述的一种手术室专用的医疗垃圾智能管理系统，其特征还在于：

废物容器设有3-5个，废物容器根据医疗垃圾不同管理类别设有醒目识别标记。

3.根据权利要求1所述的一种手术室专用的医疗垃圾智能管理系统，其特征还在于：纱布导流轨道（2）的倾角大于30度，纱布导流轨道（2）采用高分子材料成型为U型或O型结构。

4.根据权利要求1所述的一种手术室专用的医疗垃圾智能管理系统，其特征还在于：

本系统与有金属标记物的医用纱布配套使用，所述的有金属标记物的医用纱布，是指在常规医用纱布中结合有金属材料作为标记物的专用医用纱布。

5.根据权利要求1所述的一种手术室专用的医疗垃圾智能管理系统，其特征还在于：

医用纱布置入口（1）为广口漏斗，广口漏斗的下料倾角应大于30度，广口漏斗的底部与纱布导流轨道（2）的前端结合。

6.根据权利要求1所述的一种手术室专用的医疗垃圾智能管理系统，其特征还在于：广口漏斗的开口直径150mm-300mm之间，广口漏斗下料倾角60度-75度之间，广口漏斗下料口长度80mm-200mm之间，纱布导流轨道倾角45度-75度之间，纱布导流轨道长度100mm-200mm之间。

7.根据权利要求1所述的一种手术室专用的医疗垃圾智能管理系统，其特征还在于：纱布置入口与医用纱布废物容器（8）之间设置一个马达驱动的循环传送带作为纱布导流轨道（2），纱布导流轨道（2）的外周设有金属感应装置（3）。

8.根据权利要求1所述的一种手术室专用的医疗垃圾智能管理系统，其特征还在于：金属感应装置（3）设置在纱布导流轨道（2）的外周，优选的是，金属感应装置（3）紧密设置在纱布导流轨道（2）的下方位置。

9.根据权利要求1所述的一种手术室专用的医疗垃圾智能管理系统，其特征还在于：医用纱布的金属标记物采用无毒金属材料、或合金材料材料制成，金属标记物标记物的表面积应不少于1平方厘米。

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