一种手术室专用的医疗垃圾智能管理系统的制作方法

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。

技术实现要素：

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、纱布缓冲装置、人机交互界面、电源模块及废物收集容器组成；其中，金属感应装置、电源模块及人机交互界面与控制模块联通，金属感应装置设置在医用纱布置入口与废弃纱布容器之间的通道中，金属感应装置外周还设置有纱布缓冲装置。本发明的主要特征在于：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金属感应装置附近时,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，控制模块通过监测磁感应强度的变化和频次，就能准确识别经过的医用纱布，并累加计算出医用纱布的数量。

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。

所述的废物收集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，废物收集容器设有3-5个，废物收集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个废物收集容器，分别标记为：比如，废弃纱布容器、损伤性废物收集容器以及其他废物收集容器。废弃纱布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；损伤性废物收集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；其他废物收集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，其他废物收集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。废弃纱布容器设置在纱布缓冲装置的下方位置，其余的几个废物收集容器设置位置不限，以能方便医护人员抛弃废物为佳，比如，将其余的几个废物收集容器设置在本发明的左右两侧。

所述的金属感应装置用于动态监测医用纱布通过时金属标记物触发的磁感应强度变化，金属感应装置与控制模块连通并协同工作。金属感应装置设置在医用纱布置入口与废物收集容器之间的通道中，当带有金属标记物的医用纱布经置入口进入废物收集容器时，金属感应装置感知到磁感应强度变化信号，并将监测信号发送给控制模块，控制模块由此计算出进入废弃纱布容器的纱布数量。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。

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或采用合金材料制成，比如金属材料制成的铝箔/锡箔/铜箔等，或者铝合金等。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。

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，而且用于监测铝箔或锡箔等微小的金属标记物时，监测能力更弱。因此，如果废弃的医用纱布以自由落体方式快速接近金属感应装置时，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。常规的改进手段有，比如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该种医用纱布的整体制造成本，也会影响医用纱布的临床使用；而如果采用大功率的金属感应装置，则金属感应装置存在体积大、功耗大、辐射大等缺陷，不适用于手术室场景应用。为了克服这一缺陷，增强金属感应装置的识别能力，金属感应装置外周还设置有纱布缓冲装置。纱布缓冲装置的具体作用是，使医用纱布经过金属感应装置附近时降低速度或短暂停留，便于金属感应装置准确识别医用纱布的金属标记物。根据纱布缓冲装置的结构和工作原理不同，纱布缓冲装置分为以下四种：滑梯式缓冲装置、挡片式缓冲装置、刮片式缓冲装置、传送带式缓冲装置。四种纱布缓冲装置的具体技术特征与制备方法分别是：

（1）滑梯式缓冲装置：医用纱布置入口与废弃纱布容器之间设置一个倾角大于60度的光滑坡道，坡道采用非金属材料制成，金属感应装置设置在坡道的外周。优选的方案是，滑梯式缓冲装置的坡道采用高分子材料或陶瓷制成，厚度1mm-2mm，宽60mm-150mm，倾角大于75度，金属感应装置紧贴在坡道的正下方位置。当医用纱布落入坡道后，医用纱布从自由落体变为在坡道中自由滑行，降低了通过的速度，设置在坡道外周的金属感应装置能够有效识别到医用纱布的金属标记物，从而实现医用纱布的准确计数。

（2）挡片式缓冲装置：纱布置入口与废弃纱布容器之间的通道中设置一个能翻转或自动移除的挡片，挡片采用非金属材料制成，金属感应装置设置在挡片的外周。当医用纱布落入后，先由挡片接住医用纱布，医用纱布自由落体暂停，随即挡片翻转或自动移除，医用纱布抛入废弃纱布容器内；设置在挡片外周的金属感应装置能够有效识别到医用纱布的金属标记物，从而实现医用纱布的准确计数。挡片翻转的方式采用机械方式或电子控制方式均可；采用机械方式翻转的具体方法有：比如，在挡片下面设置弹簧，弹簧的扭力在20n-50n左右（具体应根据挡片自重选择，翻转阈值设定在+10n左右），医用纱布落到挡片上后，挡片接住医用纱布，医用纱布自由落体暂停，但由于挡片的承载力小，随即挡片翻转，医用纱布抛入废弃纱布容器内。采用电子控制方式翻转或自动移除的具体方法有：比如，在挡片的转动轴上设置马达，由马达驱动控制挡片翻转或向左/右移开，医用纱布落到挡片上后，挡片外周的金属感应装置感知到金属标记物并给控制模块识别信号，控制模块指令马达随即将挡片翻转或移开，将医用纱布抛入废弃纱布容器内。挡片的形状不限，圆形、椭圆形、长方形、正方形等均可；优选的方案是，挡片采用高分子材料或陶瓷制成，直径为100mm圆形，厚度1mm-2mm，金属感应装置紧贴在挡片的正下方。

（3）刮片式缓冲装置：纱布置入口与废弃纱布容器之间的通道中设置一个医用纱布滞留平台，滞留平台的上方位置设置一个刮片，刮片与滞留平台通常平行设置，刮片与滞留平台的间隙小于2mm，刮片采用马达控制，金属感应装置设置在滞留平台的外周或刮片中。当医用纱布落入后，医用纱布先落到滞留平台上，医用纱布自由落体暂停，设置在滞留平台外周或刮片中的金属感应装置能够有效识别到医用纱布的金属标记物，并给控制模块识别信号，控制模块指令刮片启动，将医用纱布刮落到废弃纱布容器内，从而实现医用纱布的准确计数。滞留平台和刮片均采用非金属材料制成，滞留平台的形状不限，圆形、椭圆形、长方形、正方形等均可，尺寸和刮片扫除范围匹配；优选的方案是，滞留平台和刮片采用高分子材料制成，滞留平台为直径100mm圆形，厚度1mm-2mm，金属感应装置紧密设置在滞留平台的正下方，刮片长100mm，刮片采用马达控制。当医用纱布落到滞留平台上后，金属感应装置感知到金属标记物并给出识别信号，刮片随即在滞留平台表面刮扫一次，将医用纱布扫入废弃纱布容器内。

（4）传送带式缓冲装置：纱布置入口与废弃纱布容器之间设置一个由马达驱动并缓慢运行的传送带，传送带采用非金属材料制成，金属感应装置设置在传送带的外周。当医用纱布落入传送带后，医用纱布跟随传送带的运行速度，被缓慢推送到废弃纱布容器内，设置在传送带外周的金属感应装置能够有效识别到医用纱布的金属标记物，从而实现医用纱布的准确计数。所述的传送带外形不限，可以是平整的传送带形状，也可以是阶梯式（坡道电梯形状），也可以是连体箱式。优选的方案是，传送带是采用柔性高分子材料（比如橡胶、尼龙等）制成，厚度1mm-3mm，宽100mm-150mm，长150mm-300mm，标准环形跑道结构，左右水平布局，传动轴和滚动轴分别位于传送带内环的左右两端，传动轴与马达连接，金属感应装置紧贴在传送带的下方。

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，重力传感器设置在废弃纱布容器的下方位置。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4挡片式缓冲装置示意图

图5刮片式缓冲装置示意图

图6传送带式缓冲装置示意图

图中所示：医用纱布置入口（1）、纱布缓冲装置中的坡道（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）、废弃纱布容器（8）、损伤性废物收集容器（9）、其他废物收集容器（10）、挡片（11）、马达（12）、医用纱布滞留平台（13）、刮片（14）、传送带（15）、传动轴（16）、滚动轴（17）。

具体实施方式

下面结合实施例具体地说明本发明

实施例1：设有医用纱布滑梯式缓冲装置的本发明制备案例

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220v2a。

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）纱布缓冲装置（2）采用滑梯式缓冲装置，纱布缓冲装置（2）采用聚四氟乙烯材料制备，坡道表面光洁，坡道的形状为u型或o型结构。废弃纱布容器（8）、损伤性废物收集容器（9）、其他废物收集容器（10）均采用无毒聚丙烯材料注塑，容积1500ml，平均壁厚1.5mm；废弃纱布容器（8）侧面设置有提拿手柄，损伤性废物收集容器（9）、其他废物收集容器（10）侧面设有挂钩，挂在左右两侧。

7）产品外壳、医用纱布置入口（1）采用高分子材料聚丙烯注塑成形，优选的是，2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；纱布缓冲装置（2）倾角75度，长度200mm，纱布缓冲装置（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。