一种防护用品穿脱监测设备及隔离病房

技术领域

本发明涉及医疗用品技术领域，尤其涉及一种防护用品穿脱监测设备及隔离病房。

背景技术

传染病是指由病原微生物，如病毒、衣原体、立克次体、支原体、细菌、真菌、螺旋体和寄生虫如原虫、蠕虫、医学昆虫感染人体后产生的有传染性、在一定条件下可造成流行的疾病。通常这种疾病可借由直接接触已感染之个体、感染者之体液及排泄物、感染者所污染到的物体，可以通过空气传播、接触传播、飞沫传播等。

医疗机构是一个特殊的场所，是一个传染病及非传染病患者高度混杂的环境，医务人员在工作中经常会直接或间接接触携带各种病原微生物的血液、体液、分泌液、排泄物等。医用防护用品可有效保护医务人员不受感染，因各病房和各岗位感染风险不同，一般将医疗机构感染风险分为低风险(对应一般防护或一级防护)、中风险(对应一级防护)、高风险(对应二级防护)、极高风险(对应三级防护)，为后续的分级防护提供依据。根据风险级别为医疗机构的工作人员提供不同的防护用品，以避免医务人员被感染。

防护用品穿脱有严格的要求和先后顺序，如人员防护用品穿或脱顺序出错，有可能使防护用品无法达到防护效果导致人员被感染。医疗机构中常常采用在隔离病房外张贴图片和文字的方法指导医务人员，但是面对人员穿脱防护用品出错时并没有有效的监测提醒方法。

前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能监测人员防护用品穿或脱顺序有无错误的防护用品穿脱监测设备及隔离病房。

本发明提供一种防护用品穿脱监测设备，用于隔离病房，包括位于所述隔离病房外的更衣区用以识别医务人员防护用品穿脱动作的动作识别装置、与所述动作识别装置相连的判断装置和与所述判断装置相连的警报装置，所述判断装置存储有防护用品穿脱顺序信息，所述判断装置用以在接收到所述动作识别装置发出的动作类型信息后与所述穿脱顺序信息比对并在所述动作类型信息与所述穿脱顺序信息不符时向所述警报装置发出信号，所述警报装置用以在接收到所述判断装置发出的信号后发出警报提醒人员。

进一步地，所述动作识别装置包括依次连接的拍摄模块、处理模块和包含有运动识别模型的识别模块，所述拍摄模块用以拍摄医务人员动作并获取人体骨架数据，所述处理模块用以处理所述人体骨架数据并提取出特征信息，所述识别模块用以比对所述人体骨架特征信息与运动识别模型来确定医务人员的动作类型。

进一步地，所述动作识别装置还包括分组模块，所述分组模块位于所述拍摄模块与所述处理模块之间，所述分组模块用以将所述人体骨架数据拆分成各个关节点位置信息并按照肢体结构分组。

进一步地，所述处理模块用以：基于所述多组关节点的位置信息，分别获取每个关节点在执行动作过程中的三维坐标的算数平均值、与每个关节点在执行动作过程中的三维坐标的差值，以得到所述多组关节点的相对坐标；统计一定时间内各个所述关节组相对坐标的变化，并计算出各个所述关节组的特征向量。

进一步地，所述防护用品穿脱监测设备还包括多个用以存放不同的清洁防护用品的储存柜和/或多个用以存放不同的被污染的防护用品的丢弃柜。

进一步地，所述警报装置包括扬声器、显示屏及多个指示灯，所述指示灯安装于所述储存柜和/或所述丢弃柜，所述指示灯与所述储存柜和/或所述丢弃柜一一对应，所述指示灯用以在人员防护用品穿或脱顺序有错误时对应的所述储存柜和/或所述丢弃柜上的所述指示灯亮起提醒人员，所述扬声器用以在人员防护用品穿或脱顺序有错误时发出声音信息提醒人员，所述显示屏用以在人员防护用品穿或脱顺序有错误时显示具体错误内容。

进一步地，所述判断装置包含多个不同防护级别的防护用品穿脱顺序信息，所述判断装置包括用以使所述判断装置能受人工控制选择不同防护级别的防护用品穿脱顺序信息的人机交互模块。

进一步地，所述防护用品穿脱监测设备还包括识别装置，所述识别装置能识别所述隔离病房内病人的信息并根据所述病人信息确定所述隔离病房的防护级别，所述识别装置与所述判断装置连接，所述判断装置能根据所述识别装置确定的所述隔离病房的防护级别选择相对应的防护用品穿脱顺序信息。

进一步地，所述防护用品穿脱监测设备还包括用以存储病人的身份、病症及感染风险信息的身份标记装置，所述动作识别装置包括天线和与所述天线相连的读写模块，所述天线用以与所述身份标记装置无线通讯，所述读写模块用以接收所述天线接收到的通讯信息并根据所述通讯信息确定所述隔离病房的防护级别。

本发明还提供一种隔离病房，包括如上所述的防护用品穿脱监测设备和隔离病房主体，所述防护用品穿脱监测设备安装于所述隔离病房主体，所述隔离病房主体包括可组装和移动的墙体、用于过滤所述墙体内空气的空气过滤器和手消装置，所述手消装置在所述墙体内外侧均可安装；所述更衣区设有用以临时安置脱防护用品时出错的所述医务人员的安置区。

本发明提供的防护用品穿脱监测设备及隔离病房通过动作识别装置自动识别医务人员动作并与判断装置内置的防护用品穿脱顺序信息比对确定医务人员防护用品穿或脱顺序有无错误，在监测到错误时通过警报装置提醒用户，避免了人员防护用品穿脱错误，进而避免人员因防护用品穿脱错误而导致的感染。又通过识别装置来确定隔离病房的防护级别，进一步减少了人工操作，防护用品穿脱顺序信息切换更加方便快捷。隔离病房通过聚丙乙烯墙体组建，轻便、结实、移动性强、搭建方便、方便收纳，利于病人快速入住，降低医疗机构对隔离病房的建设费用。

附图说明

图1为本发明实施例防护用品穿脱监测设备的连接原理图；

图2为图1所述防护用品穿脱监测设备中动作识别装置所获取的人体骨骼的主要关节点示意图；

图3为图1所述防护用品穿脱监测设备中储存柜和丢弃柜应用于清洁区、潜在污染区、污染区时的示意图；

图4为本实施例隔离病房的结构示意图；

图5为本实施例中各防护级别的防护用品穿戴顺序流程图；

图6为本实施例中各防护级别的防护用品脱去顺序流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

第一实施例

请参考图1至图6，本发明实施例防护用品穿脱监测设备，用于隔离病房，包括动作识别装置10、警报装置20、识别装置30、身份标记装置40、判断装置50和多个储存柜60、丢弃柜70。多个储存柜60用以存放不同的清洁防护用品，多个丢弃柜70用以存放不同的被污染的防护用品。动作识别装置10自动识别医务人员动作并与判断装置50内置的防护用品穿脱顺序信息比对确定医务人员防护用品穿或脱顺序有无错误，警报装置20与判断装置50相连，警报装置20用以在判断装置50判断人员防护用品穿或脱顺序有错误时发出警报提醒人员。

动作识别装置10包括依次连接的拍摄模块11、分组模块12、处理模块13和识别模块14。在本实施例中，拍摄模块11为3D深度相机，可在拍摄中进行深度测量，进而确定被拍摄物的坐标变化。拍摄模块11在一定的时间内拍摄多帧医务人员的画面，并获取医务人员的人体骨架数据。分组模块12将人体骨架数据拆分成各个关节点位置，例如手腕、手肘、肩部、颈部、脚踝、膝关节、髋关节等，并按照肢体结构分成头、左手、右手、左腿、右腿、躯干这几个关节组。在本实施例中，可以利用姿势预测算法(openpose，人体姿势识别项目，美国卡耐基梅隆大学基于卷积神经网络和监督学习开发的开源库)从目标视频段中的每帧图像中识别人体关节点位置，识别得到的人体关节点位置如图2所示。

处理模块13基于多组关节点的位置信息，分别获取每个关节点在执行运动过程中的三维坐标的算术平均值、与每个关节点在执行动作过程中的三维坐标的差值，以得到所述多组关节点的相对坐标。再统计一定时间内各个关节点相对坐标的变化，并计算出各个关节点的特征向量。即在基于每帧图像的的人体关节点位置构建无向空间时间图。其中，所述无向空间时间图包括点集合和边集合；所述点集合包括第一点集合、第二点集合和第三点集合，所述第一点集合为根节点的集合，所述第二点集合为比所述根节点更靠近骨架重心的相邻节点的集合，所述第三点集合为比所述根节点更远离所述骨架重心的相邻节点的集合；所述边集合包括描述骨骼间连接的第一边集合和描述相邻帧间的连接的第二边集合。

具体的，点集合V＝{vtit＝1,...,T,i＝1,...,N}包含T帧视频的人体姿势的关键点，vti为第t帧i点的坐标，优选的，N＝67，T＝300。在本实施例中，可以使用多子集分区策略，即将点集合划分为包括根节点的第一点集合、包括比根节点更靠近骨架重心的相邻节点的第二点集合，包括比根节点更远离骨架重心的相邻节点的第三点集合。边集合由两部分组成，第一边集合为描述骨骼间连接的边集合Es＝{vtivtj(i,j)}，vti为第t帧i点的坐标，vtj为第t帧j点的坐标第二边集合为描述帧间的连接的边集合EF＝{vtiv(t+1)i}，表示人体动作的轨迹，vti为第t帧i点的坐标。

之后，基于目标视频段对应的无向空间时间图提取人体姿势特征，后续步骤利用人体姿势特征进行动作识别，可以实现复杂动作的识别。利用时空图卷积网络从所述无向空间时间图中提取所述目标视频段中的人体姿势特征。在具体实施中，时空图卷积网络结构由九层时空图卷积模块组成，前三层输出64通道，中间三层输出128通道，后三层输出256通道。一共有9个时间卷积，在每个时空图卷积使用残差连连接，使用dropout(一种机器学习中数据处理的算法)进行特征正则化处理。在第4、7层时间卷积层设置为池化层，最后对输出的256个通道的输出进行全局池化成256维的向量，并由softmax(机器学习中使用的逻辑回归模型)进行分类。

识别模块14包含有运动识别模型，该运动识别模型由出厂前厂家工作人员预设，通过提取人体姿势特征利用得到的特征向量训练softmax分类器，训练完成的分类器可以实现目标视频段的动作分类。即将所述人体姿势特征输入分类器中以便得到所述目标视频段对应的每个候选动作类型的概率；将概率最大的候选动作类型确定为所述目标视频段对应的动作类型。之后在使用过程中，将各个关节组的特征向量与运动识别模型比对后即可确定医务人员的动作类型，例如是戴工作帽、戴口罩、穿防护服等。

本实施提供的动作识别装置10，通过深度相机直接获取关节点的特征信息，再按照肢体结构对多个关节点的特征信息分组，从而提高多组关节点的特征信息的内相关性，并降低每组关节点的特征信息的外相关性，既有效地保持了各组关节点的特征信息的独立性，又联合了各组关节点的特征信息的识别结果，进而提高了动作识别模型进行动作识别的准确度，提高了动作识别的效率。

在本实施例中，是以3D深度相机的镜头中心为坐标原点构建三维坐标系，在其他实施例中，可以通过修改程序的方式设定新坐标原点，例如将髋关节设为坐标原点。

警报装置20包括扬声器21、显示屏22及多个指示灯23，指示灯23安装在储存柜60、丢弃柜70且与储存柜60、丢弃柜70一一对应。在人员防护用品穿或脱顺序有错误时，对应的储存柜60、丢弃柜70上的指示灯23亮起提醒人员。在清洁区、潜在污染区、污染区各设置一个扬声器21和显示屏22，扬声器21内含声音提醒信息用以在人员防护用品穿或脱顺序有错误时发出声音信息提醒人员，显示屏22内含图像提醒信息用以在人员防护用品穿或脱顺序有错误时显示具体错误内容。

在本实施例中，显示屏22为可触屏操控的LED显示屏，扬声器21内置于LED显示屏上。在其他实施例中，也可有选择的布置扬声器21和显示屏22，例如将扬声器21与指示灯23相结合。

判断装置50内包含多个不同防护级别的防护用品穿脱顺序信息，用以应对不同感染风险的使用情况，判断装置50上设有人机交互模块51用以使判断装置50能受人工控制选择不同防护级别的防护用品穿脱顺序信息。一般将医疗机构感染风险分为低风险(对应一般防护或一级防护)、中风险(对应一级防护)、高风险(对应二级防护)和极高风险(对应三级防护)。

其中，普通门诊、普通病区、急诊所属药房、收费、出入院手续办理等窗口工作人员，此类岗位有间接接触经过预检分诊患者的可能，暴露风险低，为低风险。发热门诊、隔离病区所属药房、收费、出入院手续办理等窗口工作人员，预检分诊，普通样本监测人员，普通透析室工作人员，普通产房工作人员，普通手术工作人员，普通病区医疗废物收集、转运人员等，此类岗位有间接接触发热患者的可能，暴露风险中等。发热门诊医生、护士、护工，传染病产房，传染病血液透析工作人员，传染病患者转运人员，传染病尸体处理人员等，有可能直接接触患者，暴露风险高。传染病手术工作人员，传染样本监测人员，进入污染区的医生、护士、技术人员、护工、感控人员等，直接接触确诊或疑似传染病患者及其周围物品，处置医疗废物及患者排泄物、分泌物，暴露风险极高。

针对上述医疗机构内不同的暴露风险，对医疗机构的工作人员防护级别也有区别。一般防护要求：严格遵守标准预防的原则；工作时应穿工作服、戴医用外科口罩；认真执行手卫生。一级防护要求：严格遵守标准预防的原则；严格遵守消毒、隔离的各项规章制度；工作时应穿工作服、隔离衣，戴工作帽和医用外科口罩，必要时戴乳胶手套；严格执行手卫生；离开隔离区域时进行个人卫生处置，并注意呼吸道与黏膜的防护。二级防护要求：严格遵守标准预防的原则；根据传播途径，采取飞沫隔离与接触隔离；严格遵守消毒、隔离的各项规章制度；进入隔离病房、隔离病区的医务人员必须戴医用防护口罩，穿工作服、隔离衣和/或医用防护服、鞋套，戴手套、工作帽，必要时戴护目镜或防护面屏；严格按照清洁区、潜在污染区和污染区的划分，正确穿脱和脱摘防护用品，并注意口腔、鼻腔黏膜和眼结膜的卫生与保护。三级防护在二级防护基础上，加戴正压头套或全面型呼吸防护器。

医疗机构内按感染风险分为清洁区、潜在污染区(缓冲区或半污染区)和污染区，安置传染病人的病房、传染病人的手术室和化验室等均属于污染区。请参考图3，本实施例中，在清洁区放置多个储存柜60和丢弃柜70。多个储存柜60分别放置清洁的医用外科口罩、医用防护口罩、一次性医用帽、工作服和工作鞋，多个丢弃柜70分别存放被污染的工作服和工作鞋。

在潜在污染区同样放置数个储存柜60和丢弃柜70，多个储存柜60分别存放清洁的一次性防护服、护目镜或面罩、正压式头套或全面型呼吸防护器、一次性医用手套、靴套或鞋套。多个丢弃柜70分别存放被污染的一次性防护服、护目镜或面罩、正压式头套或全面型呼吸防护器、一次性医用手套、靴套或鞋套。在污染区同样设置丢弃柜70，用以存放被污染的一次性医用手套。

身份标记装置40容纳于病人的身份手环内，用以存储病人的身份、病症及感染风险信息。识别装置30包括天线31和与天线31相连的读写模块32，天线31用以与身份标记装置40无线通讯，读写模块32用以接收天线31接收到的通讯信息并根据通讯信息确定隔离病房的防护级别。在本实施例中，识别装置30和身份标记装置40采用的是RFID(RadioFrequency Identification，射频识别)技术，效果稳定、成本低且技术成熟。在其他实施例中，也可由蓝牙、NFC等其他类似技术代替RFID技术，身份标记装置40也可放置于病人胸牌或病床等其他位置。

判断装置50与识别装置30连接，判断装置50能根据识别装置30确定的隔离病房的防护级别选择相对应的防护用品穿脱顺序信息。通过识别装置30来确定隔离病房的防护级别，能进一步减少人工操作。

请参考图4，本实施例还提供一种隔离病房，包括如上所述的防护用品穿脱监测设备和隔离病房主体，隔离病房主体包括可组装可移动的墙体80，安装在墙体80外的HEPA(High efficiency particulate air Filter，高效空气过滤器)90、手消装置91。墙体80材质为聚丙乙烯(PPE)，墙体80上设有透明窗口81，墙体80下设滚轮82方便墙体80的移动。多个墙体80可组装为一密封空间，内置病床即可当做临时病房使用，外接HEPA设备90后可做隔离病房使用，灵活轻便，降低医疗机构对隔离病房的建设费用。

多个隔离病房即可组成一个完整的隔离病区，上述的防护用品穿脱监测设备布置在该隔离病区内，可按功能将隔离病房分为污染区、潜在污染区和清洁区。身份标记装置40容纳于病人的身份手环内，病人安置在污染区隔离病房内。污染区、潜在污染区和清洁区均布置有储存柜60、丢弃柜70和手消装置91，手消装置91为人员提供洗手、卫生手消毒和外科手消毒等。

更衣区还设有用以临时安置脱防护用品时出错的医务人员的安置区(未画出)，安置区与清洁区不共用同一个出入口，当医务人员在脱防护用品出错产生了被污染的可能时可进入安置区临时安置，之后再按照标准处置。当然，在其他实施例中，防护用品穿脱监测设备应用场景不限于本实施例中所述的隔离病房，也可布置于医疗相关机构中其他位置。

在一具体应用于一一级防护隔离病房的情况下，在清洁区内设有四个储存柜60，分别用于储存清洁的医用外科口罩、一次性医用帽、工作服和工作鞋，设有2个丢弃柜70，分别用于存放被污染的工作服和工作鞋。在潜在污染区，设有一个储存柜60，用于存放清洁的医用外科口罩，设有两个丢弃柜70，分别用于存放被污染的医用外科口罩和一次性医用帽。

请参考图5，在医务人员进入病房前，首先在清洁区通过手消装置91进行手卫生，然后戴医用外科口罩，再戴一次性医用帽，再穿工作服，再换工作鞋，之后穿过潜在污染区进入污染区开始工作。请参考图6，在医务人员离开病房时，先在污染区通过手消装置91进行手消毒，再进入潜在污染区摘一次性医用帽，再摘医用外科口罩，再通过手消装置91进行手卫生，再换新的医用外科口罩。然后进入清洁区脱工作服，再换工作鞋，再个人卫生处置后即可离开。

上述进出隔离病房的防护服穿脱顺序不能有错误，在医务人员没有按照判断装置50中一级防护相对应的防护用品穿脱顺序信息取用储存柜60中的物品或丢弃到丢弃柜70中时，判断装置50将判定该医务人员防护用品穿或脱顺序有误，并通过警报装置20提醒医务人员。在二级防护及三级防护病房中，原理与上述一级防护相同，且在该隔离病房更改防护级别时，只需通过人机交互模块51或是识别装置30，即可切换不同防护级别的防护用品穿脱顺序信息。在其他实施例中，可以根据当地的标准和情况，改变各个防护级别所对应的具体防护用品和穿脱顺序。防护用品穿戴和脱去也可分开，可根据实际情况灵活选择其中一部分安装在隔离病房中。

本实施例提供的防护用品穿脱监测设备通过动作识别装置10自动识别医务人员动作并与判断装置50内置的防护用品穿脱顺序信息比对确定医务人员防护用品穿或脱顺序有无错误，在监测到错误时通过警报装置20提醒用户，避免了人员防护用品穿脱错误，进而避免人员因防护用品穿脱错误而导致的感染。又通过识别装置30来确定隔离病房的防护级别，进一步减少了人工操作，防护用品穿脱顺序信息切换更加方便快捷。隔离病房通过聚丙乙烯墙体80组建，轻便、结实、移动性强、搭建方便、方便收纳，利于病人快速入住，降低医疗机构对隔离病房的建设费用。

第二实施例

本发明第二实施例防护用品穿脱监测设备及隔离病房与上述第一实施例的区别在于，在本实施例中，动作识别装置10包括多个传感器模块15、处理模块13’和识别模块14’。多个传感器模块15为可穿脱环带样式，可穿戴在医务人员的手腕、脚腕等活动关节位置，传感器模块15内设有加速度传感器151、陀螺仪传感器152和无线传输模块153。

传感器模块15通过无线传输模块153与处理模块13’无线连接，处理模块13’将每个传感器模块15内的加速度传感器151和陀螺仪传感器152数据结合转变为该传感器模块15的运动惯性，并提取出该传感器模块15的运动特征。

识别模块14’与处理模块13’相连，识别模块14’包含有运动识别模型，将每个传感器模块15的运动特征与运动识别模型比对后即可确定医务人员的动作类型。

本实施例提供的防护用品穿脱监测设备采用动作捕捉技术识别医务人员动作，通过人工智能监测医务人员防护用品的穿脱情况，更加智能化、节约人力成本。

在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。应当理解的是，当元件例如层、区域或基板被称作“形成在”、“设置在”或“位于”另一元件上时，该元件可以直接设置在所述另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称作“直接形成在”或“直接设置在”另一元件上时，不存在中间元件。

在本文中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语的具体含义。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

在本文中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。

在本文中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了表达技术方案的清楚及描述方便，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。