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如何在層流手術(shù)室中實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控

發(fā)布日期:2022-04-11 16:58 瀏覽次數(shù):
如何在層流手術(shù)室中實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控如何在層流手術(shù)室中實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控

隨著信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展,實(shí)現(xiàn)手術(shù)室的智能監(jiān)控有助于提高工作效率和確保手術(shù)安全進(jìn)行。本文簡(jiǎn)要介紹了“醫(yī)院潔凈手術(shù)室智能監(jiān)控系統(tǒng)”的設(shè)計(jì)理念及其相關(guān)功能,給出了系統(tǒng)的硬件配置和軟件實(shí)現(xiàn)。

層流手術(shù)室是醫(yī)院實(shí)施治病救人的重要場(chǎng)所。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),我國(guó)的醫(yī)院將廣泛應(yīng)用空氣潔凈技術(shù),以提高手術(shù)的安全性,降低醫(yī)院感染率。應(yīng)用空氣潔凈技術(shù)的手術(shù)室是一個(gè)性能良好的密閉環(huán)境,其中的環(huán)境參數(shù)的監(jiān)控對(duì)手術(shù)室的安全性、穩(wěn)定性尤為重要。

目前,國(guó)內(nèi)一般手術(shù)室對(duì)環(huán)境參數(shù)的采集與顯示均為離散式。即手術(shù)室內(nèi)的各環(huán)境參數(shù)的采集設(shè)備不同,顯示方式、顯示位置及顯示顏色也不一致,如此方式不僅存在參數(shù)采集工作量大、數(shù)據(jù)雜亂且不易保存的缺陷,而且對(duì)手術(shù)室內(nèi)各環(huán)境參數(shù)相關(guān)設(shè)備的調(diào)節(jié)控制也得依靠人工來(lái)完成,增加了人為因素的影響,這影響到手術(shù)室的質(zhì)量和效果。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展和自動(dòng)化技術(shù)的日趨成熟,研制集智能化、數(shù)字化、信息化于一體的潔凈手術(shù)室監(jiān)控系統(tǒng)已成為必要和可能。實(shí)現(xiàn)潔凈手術(shù)室的智能監(jiān)控主要依賴于計(jì)算機(jī)技術(shù)、自控制技術(shù)和信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù),它的使用對(duì)提高工作效率、發(fā)揮各設(shè)備的最佳效能起到重要作用。

筆者成功研制和開發(fā)的手術(shù)室智能監(jiān)控系統(tǒng),是在變送(傳感)器及專用數(shù)據(jù)采集設(shè)備的基礎(chǔ)上,采用計(jì)算機(jī)和中文監(jiān)控組態(tài)工控軟件,可同時(shí)對(duì)室內(nèi)環(huán)境的潔凈度、溫濕度、壓差、壓力、二氧化碳濃度以及醫(yī)用氣體壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、記錄存盤并進(jìn),美觀清晰地顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上。并由監(jiān)控主機(jī)對(duì)各參數(shù)處理后,再將調(diào)控命令輸送到數(shù)據(jù)輸出卡,由它對(duì)相應(yīng)的執(zhí)行設(shè)備(包括變頻器、空調(diào)機(jī)、除濕機(jī)、新風(fēng)閥、電磁閥、風(fēng)鳴器等)進(jìn)行控制,從而實(shí)現(xiàn)智能調(diào)控的功能。此外,本系統(tǒng)還設(shè)置了緊急呼叫、室內(nèi)背景音樂(lè)播放和多路圖像監(jiān)控,因此本系統(tǒng)是自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)綜合應(yīng)用的一個(gè)實(shí)例。

2 系統(tǒng)的硬件配置

2.1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)選用集散式控制系統(tǒng)(DCS)結(jié)構(gòu)方案,結(jié)合潔凈手術(shù)室與平面布置及凈化送風(fēng)系統(tǒng)的布置,由三級(jí)組成,見(jiàn)圖1。

              

2.2 硬件配置

2.2.1 監(jiān)控中心主機(jī)及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控主機(jī)配置。監(jiān)控中心主機(jī)的職責(zé)是監(jiān)控管理,并

存儲(chǔ)數(shù)據(jù);現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控主機(jī)的職責(zé)是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)及時(shí)監(jiān)測(cè)并自動(dòng)調(diào)節(jié)。同時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接到各相關(guān)部門的計(jì)算機(jī),供檢視和手術(shù)觀摩人員瀏覽。它們均為工業(yè)控制計(jì)算機(jī),主要配置為:

CPU:Pentium Ⅲ,主頻1G;內(nèi)存:DDR256M 以上;硬盤:120G;顯卡:Geforce400;顯存64M;刻錄光驅(qū);網(wǎng)卡;鼠標(biāo);鍵盤;打印機(jī);數(shù)據(jù)采集卡;數(shù)據(jù)

輸出卡;局域網(wǎng),網(wǎng)速128K;windows操作平臺(tái)、中文組態(tài)工控軟件。

2.2.2 參數(shù)采集元件

各環(huán)境參數(shù)采用相應(yīng)的變送器:①溫度變送器,工作范圍0~50℃;②濕度變送器,工作范圍0~100%;③室內(nèi)風(fēng)速變送器,工作范圍0.1~1.0m/s;④室內(nèi)的

壓差變送器,工作范圍為0~25 帕;⑤送風(fēng)系統(tǒng)三級(jí)濾器的阻力監(jiān)測(cè),分別采用壓差變送器,其工作范圍均為0~1250帕;⑥二氧化碳氧氣濃度傳感變送器。⑦激光粒子計(jì)數(shù)器,為潔凈度的采集元件,它對(duì)每個(gè)手術(shù)室進(jìn)行定時(shí)巡回檢測(cè),采集的數(shù)據(jù)將傳輸至監(jiān)控主機(jī)。所有傳感元件的工作電源均為2 4 V D C ,輸出為0~5VDC。

2.2.3 數(shù)據(jù)采集卡

現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)采集卡的職責(zé)是將各環(huán)境參數(shù)變送器采集到的數(shù)據(jù)上傳給現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控主機(jī)。本系統(tǒng)目前使用北京阿爾泰公司的數(shù)據(jù)采集卡,該采集卡共有32個(gè)模擬量輸入端,20個(gè)數(shù)字量輸入端,20個(gè)數(shù)字量輸出端口。每個(gè)模擬量通道定義為0~5VDC可為其他標(biāo)準(zhǔn)20 個(gè)0~10V開關(guān)量,每個(gè)0~5VDC 開關(guān)量輸出。如此數(shù)量的端口設(shè)置完全可滿足本系統(tǒng)的要求。

2.2.4 數(shù)據(jù)輸出卡:

數(shù)據(jù)輸出卡的職責(zé)是接受監(jiān)控主機(jī)下達(dá)的調(diào)節(jié)指令,并傳送到控制執(zhí)行機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)對(duì)各參數(shù)的調(diào)整。本系統(tǒng)采用的是北京康拓工業(yè)電腦公司的PC.5416D,數(shù)據(jù)信號(hào)范圍為0~10MADC。

2.2.5 執(zhí)行機(jī)構(gòu)

執(zhí)行機(jī)構(gòu)的職責(zé)是接受數(shù)據(jù)輸出卡的指令,使各環(huán)境參數(shù)保持在相應(yīng)的設(shè)定范圍,主要包括以下幾種設(shè)備:①空調(diào)機(jī),設(shè)控分體空調(diào)(若為中央空調(diào)可采用變頻器控制冷風(fēng)機(jī));②除濕(增濕)機(jī);③電磁閥,能定時(shí)打開粒子檢測(cè)管道,電壓220V;④新風(fēng)閥,調(diào)整開度0~100%,采用電動(dòng)閥;⑤變頻器,A B B 公司,ACS100根據(jù)需要檢測(cè)室內(nèi)風(fēng)速穩(wěn)定。⑥風(fēng)鳴器,工作電壓為220V,報(bào)警用,室內(nèi)某一參數(shù)超限定值時(shí)發(fā)出聲音警報(bào)。

3 軟件系統(tǒng)

本系統(tǒng)目前采用的軟件平臺(tái)昆侖通態(tài),MCGS 網(wǎng)版中文組態(tài)軟件,該版本可以把所有的資料在電腦中統(tǒng)一采集、管理和保存,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向各終端發(fā)布,使其處于辦公室的醫(yī)院管理部門、維修部門和其他部門,均可容易、直觀地看到現(xiàn)場(chǎng)的工作環(huán)境情況、手術(shù)進(jìn)度和設(shè)備工作狀態(tài)等信息。

該軟件系統(tǒng)為全中文可視化組態(tài)界面,運(yùn)行于win95/98/2000/NT平臺(tái),支持?jǐn)?shù)據(jù)采集板、智能模塊、PIC變頻器等設(shè)備。軟件支持實(shí)時(shí)報(bào)表、歷史報(bào)表、數(shù)據(jù)庫(kù)瀏覽統(tǒng)計(jì)等報(bào)表方式,提供4級(jí)安全密碼機(jī)制,能保障系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。

4 監(jiān)控界面

根據(jù)系統(tǒng)的功能,并聽(tīng)取廣大醫(yī)院領(lǐng)導(dǎo)和醫(yī)護(hù)人員的意見(jiàn),經(jīng)反復(fù)修改,我們?cè)O(shè)計(jì)了美觀、實(shí)用、大方的幾個(gè)界面:①主界面;②系統(tǒng)介紹界面;③系統(tǒng)流程界面;④時(shí)間顯示界面;⑤實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示界面;⑥參數(shù)設(shè)定及報(bào)警信息界面;⑦圖象顯示界面;⑧歷史數(shù)據(jù)界面;⑨報(bào)警歷史記錄界面;⑩手術(shù)基本信息界面。

4.1 主界面

背景為抽象的監(jiān)控系統(tǒng)標(biāo)志,研制單位名稱,畫面左側(cè)放置七個(gè)界面選擇按扭;右下角放置有系統(tǒng)關(guān)閉按鈕。

4.2 系統(tǒng)介紹界面

在一個(gè)淡化了的手術(shù)室照片背景下,用文字簡(jiǎn)單介紹了本監(jiān)控系統(tǒng)的作用的使用方法。

4.3 系統(tǒng)流程界面

本界面為監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)重要界面,背景為另一個(gè)淡化了的手術(shù)室照片,在界面上按系統(tǒng)的工作流程給出了所有的元件設(shè)備的名稱,采集參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),輸出設(shè)備的工作狀態(tài),即處于運(yùn)行狀態(tài)或停止?fàn)顟B(tài)。

4.4 時(shí)間顯示界面

傳統(tǒng)的手術(shù)室時(shí)間顯示采用數(shù)碼管方式,有的甚至使用時(shí)鐘等落后的時(shí)間指示。且放置不同的位置,不利于手術(shù)操作的進(jìn)行。本系統(tǒng)將北京時(shí)間、手術(shù)時(shí)間、麻醉計(jì)時(shí)時(shí)間等用大字體,醒目地顯示在同一界面上。對(duì)麻醉計(jì)時(shí)、手術(shù)時(shí)間放置有“計(jì)時(shí)開始”、“計(jì)時(shí)結(jié)束”及“計(jì)時(shí)清零”等按鈕,與安裝在電腦外的計(jì)時(shí)控制按鈕共同作用。

4.5 實(shí)時(shí)參數(shù)顯示界面

本界面用表格的方式,顯示各采集參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。并設(shè)有最近數(shù)據(jù)查閱欄,分別可以查閱最近5 分鐘、10分鐘、15 分鐘、20分鐘內(nèi)的數(shù)據(jù)。

4.6 參數(shù)的設(shè)定報(bào)警信息界面

監(jiān)控系統(tǒng)的目的是要把手術(shù)室的環(huán)境參數(shù)控制在需要的狀態(tài)。本界面對(duì)每個(gè)環(huán)境參數(shù)均設(shè)有上、下限數(shù)值輸入窗,以便現(xiàn)場(chǎng)工作員進(jìn)行調(diào)整和設(shè)計(jì)。當(dāng)任何參數(shù)超過(guò)限定范圍時(shí),顯示屏將出現(xiàn)顏色改變及相應(yīng)報(bào)警文字信息,表示參數(shù)已超過(guò)限定值,及時(shí)提醒現(xiàn)場(chǎng)人員。與時(shí)同時(shí),系統(tǒng)將通過(guò)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的智能控制,自動(dòng)調(diào)整環(huán)境參數(shù)。參數(shù)恢復(fù)正常后,報(bào)警也自動(dòng)解除。

4.7 歷史數(shù)據(jù)界面

歷史記錄界面是為了查閱歷史資料設(shè)置的,所以收集的信息和報(bào)警均以數(shù)據(jù)庫(kù)的方式永久保存。所有數(shù)據(jù)資料均可以打印,或刻錄成光盤備份。

4.8 手術(shù)基本信息界面

該界面主要記錄了歷史或當(dāng)前的手術(shù)操作過(guò)程的具體內(nèi)容,管理人員能查詢到何時(shí)進(jìn)行何種手術(shù),手術(shù)的起始及結(jié)束時(shí)間,參與手術(shù)的人員(主刀醫(yī)生、護(hù)士)、患者資料及手述過(guò)程中一些特殊情況等信息。

5 程序設(shè)計(jì)

為保證手術(shù)室監(jiān)控正常工作,我們?cè)O(shè)計(jì)了系統(tǒng)啟動(dòng)程序,系統(tǒng)關(guān)閉程序,計(jì)時(shí)器控制程序,循環(huán)程序等,以下就循環(huán)程序作簡(jiǎn)要介紹。

5.1 循環(huán)程序運(yùn)行框圖

5.2 程序運(yùn)行說(shuō)明

5.2.1 溫度參數(shù)由空調(diào)機(jī)控制,采用PIP 調(diào)節(jié)控制,維持溫度恒定。

5.2.2 濕度參數(shù)由除濕機(jī)控制,采用PIP 調(diào)節(jié)控制,維持濕度恒定。

5.2.3 室內(nèi)風(fēng)速參數(shù)由變頻器控制,以控制送風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量和風(fēng)壓,采用PIP調(diào)

節(jié)控制,維持風(fēng)速穩(wěn)定。

5.2.4 新風(fēng)比參數(shù)由新風(fēng)閥控制,通過(guò)調(diào)整新風(fēng)流量以保持室內(nèi)空氣的新鮮。

5.2.5 高效濾器阻力、中效濾器阻力、初效濾器阻力,三個(gè)參數(shù)主要檢查送風(fēng)系統(tǒng)三級(jí)過(guò)濾裝量,若某一阻力參數(shù)超過(guò)限定值,說(shuō)明該過(guò)濾器需要更換。

6 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能

基于對(duì)手術(shù)過(guò)程中存在的問(wèn)題及系統(tǒng)適用性的考慮,本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了如下主要功能:

6.1 定時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)某些參數(shù)

能定時(shí)監(jiān)測(cè)并及時(shí)調(diào)節(jié)手術(shù)室內(nèi)的潔凈度、壓差、風(fēng)速、溫濕度、CO2/O2、室內(nèi)醫(yī)用氣體壓力等參數(shù)值,并對(duì)電磁閥、變頻器、空調(diào)機(jī)、除濕機(jī)、新風(fēng)閥、風(fēng)鳴器的工作過(guò)程進(jìn)行自行控制,使手術(shù)在良好的環(huán)境下順利進(jìn)行,從而保證手術(shù)的安全性。

6.2 數(shù)據(jù)的記錄與存儲(chǔ)

監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)各環(huán)境參數(shù)進(jìn)行了全程監(jiān)控的同時(shí),也將相關(guān)的數(shù)據(jù)記錄和存儲(chǔ)下來(lái),這些數(shù)據(jù)包括所測(cè)得的環(huán)境參數(shù)和現(xiàn)場(chǎng)拍攝的圖像信息。這樣不僅能滿足學(xué)術(shù)討論和遠(yuǎn)程教學(xué)的需要,而且還能為醫(yī)療糾紛提供充分的依據(jù)和保障。

6.3 視頻監(jiān)控、呼叫對(duì)講

潔凈手術(shù)室內(nèi)的電腦是通過(guò)寬帶網(wǎng)與醫(yī)院監(jiān)控中心相連。監(jiān)控中心可通過(guò)顯示屏觀測(cè)手術(shù)的全過(guò)程及各種參數(shù),當(dāng)發(fā)生緊急情況時(shí),可以實(shí)現(xiàn)手術(shù)室與監(jiān)控中心的呼叫和對(duì)講。

6.4 報(bào)警

系統(tǒng)裝配有報(bào)警器,當(dāng)手術(shù)室出現(xiàn)以下幾種情況將會(huì)發(fā)出報(bào)警信息:①潔凈手術(shù)室內(nèi)的環(huán)境參數(shù)超越所設(shè)的范圍;②監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障;③煙感控測(cè)器發(fā)出感應(yīng)信息,醫(yī)療人員可在處理故障后解除警報(bào)。

利用自控技術(shù)、信息技術(shù)和多媒體技術(shù)相結(jié)合對(duì)手術(shù)室進(jìn)行智能監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)潔凈手術(shù)室的數(shù)字化、智能化、信息化,有利于提高手術(shù)室的工作質(zhì)量,提高醫(yī)院現(xiàn)代化管理水平。

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