CN113393349A - 一种用于实验室人员安全培训和试剂管理的智能管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于实验室人员安全培训和试剂管理的智能管理系统，具体包括，知识培训模块，用于实验室工作人员的安全知识培训；行为指导模块，包括第一指导模块、第二指导模块；其中，所述第一指导模块用于指导试剂标准化分类、使用；所述第二指导模块用于指导试剂安全储存、回收。本发明的智能管理系统有助于避免不当的人为操作对试剂分类、使用及处理过程中安全性的负面影响；显著提高了实验人员专业技能和安全意识，同时解决了实验试剂管理混乱、难分类回收的难题。

Description

一种用于实验室人员安全培训和试剂管理的智能管理系统

技术领域

本发明属于实验室安全管理技术领域，特别是涉及一种用于实验室人员安全培训和试剂管理的智能管理系统。

背景技术

目前，我国实验室安全管理主要存在以下3点问题：(1)在实验人员的安全知识培训方面，实验室的主要使用者大多是各高校的本科生和研究生，学生在进入实验室前未经过系统的实验室安全培训，进入实验室后也没有专业的实验室安全培训课程及平台，导致实验人员安全意识低、防范专业知识少、设备操作不熟悉等问题；(2)在实验试剂的分类和使用方面，由于实验试剂种类繁多，很多试剂仅仅经过酸碱性、有机无机、是否含有重金属等进行简单的分类。同时很多试剂具有复杂、不稳定的特性，不仅具有腐蚀性、挥发性，还有很强的毒性作用(如氰化物、二甲苯等有毒害物质)，这类试剂经常由于标签被磨损和侵蚀而不能正确分辨且其成分中有时含有较大量的氧化剂、易燃液体等，在使用过程中极易发生由于试剂间不当混合而引发剧烈的理化反应(液体飞溅、产毒、产气、燃烧等)而引发火灾、爆炸等危险事件；(3)在实验试剂储存和回收方面，实验人员往往对于试剂的了解不够细致，不能够熟练掌握所有实验试剂的存放条件，经常由于存放条件的不正确而导致试剂失效、变性。在试剂回收过程中，由于回收管理标准较为复杂，流程过于繁琐，执行难度大，对操作人员的背景知识、学习能力、个人安全意识、规范化培训质量等多方面均有很高的要求。如果进一步考虑到人员在执行过程(如凭记忆存放或倾倒到指定的废物桶中等操作)中可能出现失误等意外情况。同时由于传统废液桶密封性不强、打开过程繁琐，导致废液桶内有毒液体挥发，造成液体泄漏和危害实验人员生命健康。

以上这些隐患严重威胁着实验室的安全运行，一旦发生危险，危及的不仅是实验室国有资产和实验人员生命财产的安全，如果实验室具有生物危害性的物质发生泄露、外流，更可能进一步严重威胁广大人民群众的生命财产安全。因此，开发新型实验室智能管理化系统用于加强实验人员安全培训和协助实验试剂管理对于保证实验室安全运行具有重要意义。

发明内容

本发明针对当前各实验室人员安全培训过程缺失和现存试剂分类管理系统实用性不强的突出问题，发明了一种用于实验室人员安全培训和试剂管理的智能化管理系统，通过以智能管理系统为核心进行安全培训(定期培训与测验)和试剂管理(试剂分类、使用、储存、回收)。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种用于实验室人员安全培训和试剂管理的智能管理系统,包括，

知识培训模块，用于实验室工作人员的安全知识培训；

行为指导模块，包括第一指导模块、第二指导模块；其中，所述第一指导模块用于指导试剂标准化分类、使用；所述第二指导模块用于指导试剂安全储存、回收。

优选地，所述知识培训模块至少包括：采集模块、课程学习模块、题库更新模块、用户模块；

所述采集模块用于采集安全知识培训信息，所述安全培训信息包括实验室规定、试剂的分类信息、试剂的使用信息、试剂的存储信息、试剂的回收信息；

所述课程学习模块用于将所述安全知识培训信息制作成网络课程纳入手机客户端，所述实验室工作人员通过所述手机客户端进行网络课程学习；

所述题库更新模块用于通过网络爬虫更新所述安全知识培训信息的信息题库；

所述用户模块包括实验室管理者模块、实验室工作人员模块。

优选地，所述实验室管理者模块用于通过所述题库更新模块对所述实验室工作人员进行考核，评估所述实验室工作人员对安全知识、仪器操作、试剂管理了解情况。

优选地，所述第一指导模块包括分类单元、编号单元、标签单元；

所述分类单元用于对试剂进行分类，分类标准至少包括物理性质、化学性质、应用领域、安全措施、运输储存、产热、液体飞溅、刺激性气体产生；

所述编号单元包括试剂分类编号单元和与所述试剂反应的反应试剂分类编号单元；

所述标签单元为自锁式标牌扎带，所述自锁式标牌扎带固定于试剂瓶口。

优选地，所述标签单元的背面还包括二维码，用于获得所述试剂的详细资料。

优选地，所述第二指导模块包括储存单元、回收单元；

所述储存单元根据颜色确定储存区域，所述储存单元至少包括第一储存单元、第二储存单元、第三储存单元；其中，所述第一储存单元为实验台储存，所述第二储存单元为安全柜储存，所述第三储存单元为避光储存；

所述回收单元为智能化回收废液桶，所述智能化回收废液桶包括废弃试剂缸、废弃试剂缸感应模块、质量测量模块、信息采集平台、智能系统主机、废弃试剂桶盖。

优选地，所述智能系统主机用于录入所述实验室工作人员的个人信息及倾倒的废弃液体信息、对所述实验室工作人员进行身份验证、判断废弃液体是否符合倾倒要求；

所述信息采集平台用于采集所述废弃液体的质量信息、体积信息、温度信息、PH信息。

优选地，所述废弃试剂缸感应模块包括温度测量单元、pH检测单元、体积测量单元；

所述废弃试剂桶盖包括气压测量单元、温度测量单元、体积感应单元。

优选地，所述智能化回收废液桶还包括预警模块；

所述预警模块用于所述废弃液体不符合倾倒要求时，发出警报。

优选地，所述智能化回收废液桶还包括通信回收模块；

所述通信回收模块用于所述智能化回收废液桶液体充盈时，自动联系回收公司进行废液回收。

本发明公开了以下技术效果：

1.手机智能化知识培训APP加强了实验室人员对于实验室安全管理规定与试剂信息的掌握。

2.新型分类标签使试剂分类更清晰、更直观，保证了试剂使用操作以及废液处理的规范化，使试剂信息更丰富、更便捷的呈现给实验人员。

3.只有通过计算机程序进行身份认证同时废液达到倾倒标准后，废弃试剂桶盖才能自动打开，防止人员擅自倾倒废液导致不良后果。

4.通过智能程序运算，使废液分类回收过程大幅自动化，极大地提高了废液倾倒工作的完成效率及安全性，节省了实验人员宝贵的劳动力。

5.废弃试剂桶的选择与开启在人工确认的基础上自动完成，极大程度地避免了由于倾倒时疏忽、考虑不严密等人为错误导致的高危倾倒。

6.借助由计算机控制的多个感应元件，在无人的前提下实现了对废弃试剂桶内液体的实时监测，安全性进一步得到了提升。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的智能化安全培训手机APP示意图；

图2是本发明实施例的分类标签示意图；

图3是本发明实施例的废液回收装置结构示意图；

其中，1-废弃试剂缸，2-废液缸pH感知装置，3-废液缸温度感知装置，4-信息采集平台，5-智能系统主机，6-废弃试剂桶，7-废液桶盖开关，8-废弃试剂桶盖，9-废液桶气压感知装置，10-废液桶温度感知装置，11-废液桶容积感知装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供了一种用于实验室人员安全培训和试剂管理的智能管理系统，包括知识培训模块和行为指导模块。

知识培训模块

通过将实验室管理规定以及试剂的分类、使用、回收相关知识以网络课程和题库的形式纳入手机APP，实验室工作人员可通过手机随时自主地进行网络课程学习，同时实验室管理者可通过手机APP对实验室工作人员进行定期考核，评估实验室工作人员对安全知识、仪器操作、试剂管理了解情况。如图1所示，实验人员可通过管理人员发放的用户名和密码进行实验室相关安全知识和技能学习，并需参加实验室管理人员组织的安全知识和技能考核。这种定期培训、测试的形式可以加强实验室工作人员对实验室安全管理以及试剂的分类、使用、回收相关知识的记忆。

行为指导模块

1)指导试剂标准化分类和使用：通过智能化管理系统对实验室试剂详细全面的分类，为每种试剂制作编号标签，标签采用自锁式标牌扎带固定于试剂瓶口，分类标签采用长30cm、宽3mm的扎带及长4cm、宽3cm的标牌，使用尼龙-66材料，耐酸耐腐蚀。其上印有该试剂对应分类编号以及与其产生反应的试剂分类编号(该试剂与其他试剂编号以字号大小区分)。标签背面印有二维码，通过本系统配套手机APP扫描此二维码，可获得该试剂详细资料(如：物理性质、化学性质、应用领域、安全措施、运输储存等)，并可通过标签数据信息查询不同试剂混合使用禁忌，以上信息可指导实验室人员在实验中正确使用各种试剂。这种分类方法避免了传统试剂瓶标签易腐蚀易磨损的缺点，也大大降低了因实验人员考虑不周所造成的危险反应的发生(产热、液体飞溅、刺激性气体产生等)。

2)指导试剂安全储存和回收：通过智能化管理系统为每种试剂制作的编号标签将以颜色区分其储存区域，如图2所示，试剂标签分为不同颜色，对应不同储存条件(如白色标签为实验台储存，红色标签为安全柜储存，黑色标签为避光保存等)。本试剂归为编号13，不应与编号为3、4、7、12、17的试剂一起存放，且与以下编号试剂混合应用时注意试剂反应安全，防止因试剂乱放导致危险事件发生。

同时在液体回收过程中，设计研发智能化回收废液桶，桶内具有多种指标(温度、压力、体积等)传感功能，实时监测废液桶内液体安全并将数据上传至手机APP上，形成基于计算机网络的报警系统。本废液回收桶还具有智能桶盖开关功能，智能化系统将自动分析该废液应丢弃于哪种废液桶中并可通过手机按钮自动打开及关闭桶盖，实现无差错、无接触废弃试剂回收，从而满足实验室安全需求。具体操作如下：

第一步，将废弃试剂缸置于操作台上并在定制的计算机程序中对操作人员进行面部识别，程序对人员进行身份认证，避免了未经培训的实验人员及外来人员擅自倾倒废液导致严重不良后果。认证通过后，系统自动计算得出废液质量、体积、温度、pH等基本信息并通过显示器显示出来。

第二步，在第一步中叙述的计算机程序的辅助下对废液进行分桶。在计算机程序中已经预置了所有实验室使用试剂的相关信息，对于实验室中的强氧化剂、易燃液体、有毒有挥发性液体、强腐蚀性液体等易发生危险的重点关注对象，系统将逐个通过显示器展示出来，由操作人员逐一选择确认是否存在于即将倾倒的废液中。完成分类后，计算机自动计算得出相对应的废弃试剂桶编码并显示在显示器上。如果这时废弃试剂缸中液体符合倾倒要求(废弃试剂桶仍有足够有效容积、废液温度低于45℃、特殊废液的倾倒前预处理已经完成等)，对应编号的废弃试剂桶盖自动打开而其他桶仍然保持关闭，避免了人为失误导致的错误倾倒。实验人员将废液倒入指定桶中后，在计算机程序中再次确认，程序对倾倒信息自动存档以备日后查验。如液体不符合倾倒要求，程序通过显示器反馈问题原因，系统会提示需要对废弃试剂进行预处理(如：温度过高，需要降至正常温度)，实验人员处理废液使达到倾倒标准后在程序中确认，程序自动重新进行第二步。

第三步，桶盖自动关闭，桶内温敏和压敏原件在上述计算机程序的控制下开始工作。如果此时出现异常的温度与压力升高，程序报警，通过网络连接自动通知实验室管理人员及时处理，同时真空系统在计算机程序控制下开始运转，自动减压，避免桶内压力过大导致爆炸事故的发生。如未出现上述异常状况，则计算机通过上述程序控制真空系统工作，确保桶内相对外界保持一定水平的负压状态。达到低压后如无异常，系统通过显示器显示内容提示倾倒废液的实验人员倾倒顺利完成，此时实验人员即可安全离开。实验室人员对废弃试剂分类回收系统的操作，会被计算机记录，做到实验室安全责任制。

智能系统还会实时传输回收废弃试剂的信息到实验室工作人员的手机上(通过产品配套APP)。使用过程中，每当桶中液体量达到一定体积后，通过第一步中叙述的计算机程序自动通知实验室管理人员，及时联系转运桶中废液，保证实验室废液的正常倾倒。

如图3所示，经身份认证确定操作人员身份后，智能系统开始工作。实验人员将废弃试剂缸1置于信息采集平台4上，通过智能系统主机5程序中录入人员信息及倾倒液体信息，程序对人员进行身份认证通过后，信息采集平台4根据废弃试剂缸1中的废液进行质量的称量，和体积的测量，通过废液缸pH感知装置2和废液缸温度感知装置3进行废液pH和温度的测定，同时在程序中输入所倾倒的废液种类，通过智能系统主机5的显示器显示出需要倾倒废液的信息。

智能系统主机5中的程序经过数据处理后会自动判断废弃液体是否符合倾倒要求，a.符合要求后，程序会根据倾倒废液的类型自动选择需要所需倾倒的废弃试剂桶并在显示器上进行提示，同时对应的废弃试剂桶盖8将会自动打开，实验人员将废液倒入废弃试剂桶内后，程序将会进行再次确认，此时系统对倾倒信息自动存档；b.液体不符合倾倒要求后，系统进行分析后，在显示器中显示废液需要进一步的处理步骤，实验人员按照提示处理废弃试剂后，使达到倾倒标准后在程序中确认，程序自动重新进行a步骤。

倾倒过程结束后，废液桶盖开关7将会控制废弃试剂桶盖8自动关闭，废弃试剂桶6内由计算机操控的安全系统自动运行，此时废液桶温度感知装置10感知桶内温度变化，废液桶气压感知装置9会感知桶内气压，抽出桶内多余空气，确保桶内保持一定水平的低压状态。达到低压后如无异常，系统通过智能系统主机5显示内容提示倾倒废液的实验人员倾倒顺利完成，此时实验人员即可安全离开。废弃试剂桶感知装置对桶内废弃试剂进行实时监测，监测项目包括桶内气压，废弃试剂温度，废弃试剂桶内试剂的体积等，实验室管理人员可通过软件实时查看废弃试剂分类收集装置当前状态。如果出现异常的温度与压力升高，系统报警并通过计算机程序自动通知实验室管理人员及时处理，同时自动减压，避免桶内压力过大导致爆炸事故的发生。使用过程中，废液桶容积感知装置11实时感知桶内废液量，每当桶中废弃试剂量达到一定体积后，通过计算机程序自动通知实验室管理人员，并及时联系转运桶中废液，保证实验室废液的正常倾倒。

其中，单个废弃试剂缸1的容积为500mL，使用高硼硅玻璃材料，高度为120mm，外径95mm，壁厚1.2mm。单个废弃试剂桶6的容积为30L，使用耐强酸、强碱的高密度聚乙烯材料，桶身直径21cm，底部直径31cm，封盖高度50cm，桶内口径21cm。废弃试剂缸感应装置中装有温度感应模块，pH检测模块，体积测量模块。处理平台可对废弃试剂缸1中废液进行质量测定。废弃试剂桶盖8中装有气压测量装置，温度测量装置，体积感应装置。

实施例1：处理的是氰化物。

实验结束后，将废液倒入图3废弃试剂缸1内，置于信息采集平台4上，在智能系统主机5程序中录入人员信息，程序对人员进行身份认证通过后，在程序中输入所倾倒的废液为氰化物，显示器显示出废液的重量为73g，温度为54摄氏度，pH为7.8，体积为78ml。

程序提示不符合倾倒规范，并提示需要进行的进一步处理：加入NaOH调pH至大于10，再加入高锰酸钾使CN-氧化分解，降温至45摄氏度以下。根据处理要求操作过后显示器提示符合要求，需将废液倾倒入③号废弃试剂桶，同时废弃试剂桶盖8自动开启。将废弃试剂缸1内废液倒入废弃试剂桶6中，关闭桶盖，此时桶内自动将多余空气抽出进行低压处理，系统通过显示器显示内容提示倾倒废液的实验人员倾倒顺利完成，此时实验人员即可安全离开。

实施例2：处理的是废弃细胞培养液。

实验结束后，将废弃细胞培养液倒入图3废弃试剂缸1内，置于信息采集平台4上，在智能系统主机5程序中录入人员信息，程序对人员进行身份认证通过后，在程序中输入所倾倒的废液为细胞培养液，显示器显示出废液的重量为186g，温度为26摄氏度，Ph为7.2，体积为188ml。

程序提示符合倾倒规范，需将废液倾倒入②号废弃试剂桶，同时废弃试剂桶盖8自动开启。将废弃试剂缸1内废液倒入废弃试剂桶8中，关闭桶盖，此时桶内自动将多余空气抽出进行低压处理。系统通过显示器显示内容提示倾倒废液的实验人员倾倒顺利完成，系统提示废弃试剂桶即将装满废弃液，程序自动向实验室管理人员发送提醒信息，同时向废弃液处理公司发送提醒信息，请实验室废弃液专业处理人员进行回收及处理。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于实验室人员安全培训和试剂管理的智能管理系统,其特征在于，包括，

知识培训模块，用于实验室工作人员的安全知识培训；

行为指导模块，包括第一指导模块、第二指导模块；其中，所述第一指导模块用于指导试剂标准化分类、使用；所述第二指导模块用于指导试剂安全储存、回收。

2.根据权利要求1所述的一种用于实验室人员安全培训和试剂管理的智能管理系统,其特征在于，

所述知识培训模块至少包括：采集模块、课程学习模块、题库更新模块、用户模块；

所述采集模块用于采集安全知识培训信息，所述安全培训信息包括实验室规定、试剂的分类信息、试剂的使用信息、试剂的存储信息、试剂的回收信息；

所述课程学习模块用于将所述安全知识培训信息制作成网络课程纳入手机客户端，所述实验室工作人员通过所述手机客户端进行网络课程学习；

所述题库更新模块用于通过网络爬虫更新所述安全知识培训信息的信息题库；

所述用户模块包括实验室管理者模块、实验室工作人员模块。

3.根据权利要求2所述的一种用于实验室人员安全培训和试剂管理的智能管理系统,其特征在于，

所述实验室管理者模块用于通过所述题库更新模块对所述实验室工作人员进行考核，评估所述实验室工作人员对安全知识、仪器操作、试剂管理了解情况。

4.根据权利要求1所述的一种用于实验室人员安全培训和试剂管理的智能管理系统,其特征在于，

所述第一指导模块包括分类单元、编号单元、标签单元；

所述分类单元用于对试剂进行分类，分类标准至少包括物理性质、化学性质、应用领域、安全措施、运输储存、产热、液体飞溅、刺激性气体产生；

所述编号单元包括试剂分类编号单元和与所述试剂反应的反应试剂分类编号单元；

所述标签单元为自锁式标牌扎带，所述自锁式标牌扎带固定于试剂瓶口。

5.根据权利要求4所述的一种用于实验室人员安全培训和试剂管理的智能管理系统,其特征在于，

所述标签单元的背面还包括二维码，用于获得所述试剂的详细资料。

6.根据权利要求1所述的一种用于实验室人员安全培训和试剂管理的智能管理系统,其特征在于，

所述第二指导模块包括储存单元、回收单元；

所述储存单元根据颜色确定储存区域，所述储存单元至少包括第一储存单元、第二储存单元、第三储存单元；其中，所述第一储存单元为实验台储存，所述第二储存单元为安全柜储存，所述第三储存单元为避光储存；

所述回收单元为智能化回收废液桶，所述智能化回收废液桶包括废弃试剂缸、废弃试剂缸感应模块、质量测量模块、信息采集平台、智能系统主机、废弃试剂桶盖。

7.根据权利要求6所述的一种用于实验室人员安全培训和试剂管理的智能管理系统,其特征在于，

所述智能系统主机用于录入所述实验室工作人员的个人信息及倾倒的废弃液体信息、对所述实验室工作人员进行身份验证、判断废弃液体是否符合倾倒要求；

所述信息采集平台用于采集所述废弃液体的质量信息、体积信息、温度信息、PH信息。

8.根据权利要求6所述的一种用于实验室人员安全培训和试剂管理的智能管理系统,其特征在于，

所述废弃试剂缸感应模块包括温度测量单元、pH检测单元、体积测量单元；

所述废弃试剂桶盖包括气压测量单元、温度测量单元、体积感应单元。

9.根据权利要求6所述的一种用于实验室人员安全培训和试剂管理的智能管理系统,其特征在于，

所述智能化回收废液桶还包括预警模块；

所述预警模块用于所述废弃液体不符合倾倒要求时，发出警报。

10.根据权利要求6所述的一种用于实验室人员安全培训和试剂管理的智能管理系统,其特征在于，

所述智能化回收废液桶还包括通信回收模块；

所述通信回收模块用于所述智能化回收废液桶液体充盈时，自动联系回收公司进行废液回收。

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