一種適用於潔淨手術室空氣環境的多參數無線實時監測報警系統的製作方法
2023-07-14 17:37:11
本專利提出了一種適用於潔淨手術室空氣環境的多參數無線實時監測報警系統，屬於暖通空調和汙染物控制領域。
背景技術：
潔淨手術室是病患接受外科手術治療的特殊區域。手術室的潔淨環境控制不力，會引發手術部位感染。手術部位感染對患者、醫院和社會都會造成很大的危害。目前我國的手術部位感染已經佔到醫院感染的第三位。
保持手術室室內環境的空氣潔淨度是控制感染的重要措施之一。手術室內保持良好的空氣潔淨度不僅能降低手術部位感染的風險，減少敗血症等術後症狀發生的機率，還能有利於促進後期手術患者的康復。為此，醫院主管部門、院方、設計方、建設方和運行方都非常重視醫院的手術部環境潔淨度情況。然而，目前我們國家的手術室竣工驗收標準中，雖然提到了三種驗收狀態，即空態、靜態和動態，但是實際情況是當潔淨手術部的空調系統安裝完畢時，通常只採用空態或靜態的方式進行空氣潔淨度等級的驗收。需要指出的是，空態和靜態時手術室內都沒有醫護人員和病人存在，而當空態時不僅有醫護人員和病人存在，醫生在進行手術、護士在巡迴走動過程中，都會產生大量的汙染物；加上人員和設備自身的產熱，對於室內原先設計的氣流組織都可能造成破壞，從而進一步加劇室內空氣環境的惡化。另外一方面，當醫生在正常手術過程中，院方不願意也不同意任何第三方對手術室空氣潔淨度等級進行動態測量，因為怕這個過程會帶來不可預測的感染源，提高手術部位感染的機率。為了了解手術部實際的空氣環境質量，院內感染科的醫學專家只是在手術停止的間隙進行微生物的採樣，包括沉降菌濃度和浮遊菌濃度。目前採用的沉降菌和浮遊菌測量方法中，需要用恆溫培養箱對採樣樣品進行48小時的培養。然而這樣的採樣不能真正反映出實際手術過程中的空氣潔淨度等級情況。
另外一方面，對潔淨手術室進行竣工驗收時，測量溫溼度的方式主要是用手持式溫溼度計進行測量。手持式儀器響應相對較慢，測量人員對環境參數的影響很大，導致誤差較大，及時性也不夠，不能及時準確的反應室內溫溼度的變化。在大型的手術室，空間較大，對室內塵埃細菌的要求很高，而適合的溫溼度就是細菌繁殖的必要條件。
為了及時反映潔淨手術室內的空氣環境質量，有必要發明一種潔淨手術室動態環境的實時在線監測報警系統。
中國實用新型專利「一種潔淨室塵埃粒子在線監控系統」(申請號：CN201120334176.2)，將電源適配器更換為光電池，通過無線傳輸和接收省掉布線環節，避免因網線表面有機矽引起的汙染。光電池將光能轉化為電能，潔淨室中有人員和設備存在和移動，會遮擋光線，可能會引起室內光線分布不均勻乃至供電不足。中國實用新型專利「潔淨手術室在線監測塵埃系統」(申請號：CN201420694567.9)，通過多個光電轉換裝置測得多個位置處的空氣中含塵濃度，該數據依次通過數據採集控制器、交換機、路由器、廣域網和以太遠程控制主機相連，實現遠程實施監測空氣中塵埃的含量。
但是上述專利中沒有考慮在潔淨手術室室內人員存在及走動、人體熱羽流的作用下，對空氣潔淨度的影響，也沒有對微生物進行實時監測。因此有必要對潔淨室多參數進行實時監測，實現動態條件下潔淨手術室的潔淨度環境和熱溼環境，為醫護人員和病人提供熱舒適環境的基礎上，確保手術部位空氣潔淨度等級，從而降低手術部位感染的風險。
技術實現要素：
技術問題：本發明涉及一種適用於潔淨手術室空氣環境的多參數無線實時監測報警系統，具體包括溫溼度、風速、氧氣、顆粒物、二氧化碳和微生物的多點實時無線監測報警。
技術方案：本發明公開一種適用於潔淨手術室的多參數多點無線實時監測報警系統，該系統主要由數據採集單元、ZigBee無線路由、執行機構和上位機組成。所述數據採集單元包括溫溼度傳感器、風速傳感器、氧氣傳感器、顆粒物傳感器、二氧化碳傳感器、微生物傳感器、人體紅外傳感器、電池、聲光報警、單片機MCU和ZigBee無線模塊組成。
本系統能夠在不幹擾正常手術過程的基礎上，實時監測潔淨手術室室內空氣的溫溼度、風速、氧氣、顆粒物、二氧化碳和微生物濃度。當某一個濃度超標時，該系統能夠及時報警並及時反饋給中央空調系統進行調節，以滿足室內醫護人員和病人的熱舒適、醫療過程的潔淨度等級。
應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍。
有益效果：
本發明的有益效果是：
1、現有潔淨室技術的測量參數少、布線麻煩，本發明提供一種多參數、及時高效、精準方便、經濟快捷、綜合性好的多參數無線實時監測報警裝置。
2、本發明測量參數多，可同時測量溫溼度、風速、氧氣含量、顆粒物濃度、二氧化碳含量、人體紅外和微生物濃度，多參數實時測量。不僅能夠測量空氣潔淨度，而且可以獲得室內多參數如何影響空氣潔淨度。
3、本發明實現無線傳輸。在測量到溫溼度、風速、氧氣含量、顆粒物濃度、二氧化碳含量、人體紅外和微生物濃度之後，通過無線傳輸模塊將數據無線傳輸到上位機，無需人員參與，及時、快速、準確，同時還排除了室內測試人員的幹擾因素。
4、本發明中在實施過程中無需布線布管，潔淨手術室無線打孔。數據採集單元採用電池進行供電，不受電源適配器的限制，省去了布線的煩惱；顆粒物傳感器和微生物傳感器自帶抽氣泵，不受外部抽氣的現實，同時省去了布管的煩惱；所有數據交換均通過ZigBee無線模塊和ZigBee無線路由完成，同樣省去布線煩惱。
附圖說明
附圖為本發明的測試報警系統結構示意圖。其中有：第一數據採集單元1、第二數據採集單元2、......、第n數據採集單元N、ZigBee無線路由122、上位機123、執行機構124。所述第一數據採集單元1由溫度傳感器111、溼度傳感器112、氧氣傳感器113、二氧化碳傳感器114、顆粒傳感器115、人體紅外傳感器116、風速傳感器117、微生物傳感器118、電池119、聲光報警120、MCU121和ZigBee無線模塊110組成。
具體實施方式
如附圖所示，本發明一種適用於潔淨手術室空氣環境的多參數無線實時監測報警系統，包括多個數據採集單元，如第一數據採集單元1、第二數據採集單元2、......、第n數據採集單元N、ZigBee無線路由122、上位機123、執行機構124。
多個數據採集單元分別安裝在潔淨手術室的多個檢測點，本發明的數據採集單元結構和功能完全相同。現以第一數據採集單元1為例，包括溫度傳感器111、溼度傳感器112、氧氣傳感器113、二氧化碳傳感器114、顆粒傳感器115、人體紅外傳感器116、風速傳感器117、微生物傳感器118、電池119、聲光報警120、MCU121和ZigBee無線模塊110。其中電池119為數據採集單元提供電壓，從而無需為每個數據採集單元配置電源適配器，數據採集單元的放置不再受電源適配及布線的限制。電池119可以選用可充電鋰電池。
溫度傳感器111、溼度傳感器112、氧氣傳感器113、二氧化碳傳感器114、人體紅外傳感器116、風速傳感器117的敏感元件暴露在潔淨手術室中，顆粒傳感器115和微生物傳感器118自帶抽氣裝置，無需實用外部氣泵。
溫度傳感器111、溼度傳感器112、氧氣傳感器113、二氧化碳傳感器114、顆粒傳感器115、人體紅外傳感器116、風速傳感器117、微生物傳感器118將採集到得數據傳輸到MCU121。MCU121通過ZigBee無線模塊110將數據發送到ZigBee無線路由122。ZigBee無線路由122通過RS232通訊將數據發送到上位機123。上位機123接收到數據後，通過安裝的軟體進行分析處理數據，最終通過執行機構124控制空調箱的加溼器、風機、新風風閥等工作狀態，從而調節所述手術室的溫溼度、氧氣含量、二氧化碳含量、顆粒物濃度、室內風速和微生物濃度。
第一數據採集單元1位於潔淨手術室內。因第一數據採集單元1自帶電池119，且顆粒傳感器115和微生物傳感器118自帶抽氣裝置，所有數據採用2.4G無線傳輸，實現零布管、零布線，潔淨手術室零打孔。ZigBee無線路由122及上位機123位於潔淨手術室外，方便操作人員查看曲線和數據。