今年，世界各國先后遭遇了新型冠狀病毒的侵襲。由于病毒傳播途徑復雜多樣，且目前尚無任何針對性藥物可用于預防，因此在治療及護理相應患者時，醫務人員需要嚴格做好感控防護，減少暴露，才能降低感染風險。文獻顯示，醫護人員穿脫個人防護裝備時，發生職業暴露問題的頻次非常高，存在很大的感染安全隱患。然而傳統針對醫務人員感控管理的做法是由感控科醫師現場指導和干預，這易造成更多的醫務人員在紅黃區域工作，增加了工作人員感染的風險。

通過研究，我們設計了這套系統，該系統具有小型化、便攜化，能夠在遠程非接觸狀態下，幫助醫護人員及時做好自身的安全防護，嚴密防范工作中出現的職業暴露情況，為醫務人員提供安全防范提示、爆發預警、隔離阻斷以及人機互動，實現“多模態”監測反饋等作用，可有效減少醫務人員感染風險，為醫護人員的安全健康保駕護航。

為保障醫護人員安全、高效地開展工作，本研究設計了以下功能：RFID無線射頻識別模塊的防護套裝；圖像、視覺識別行為監測信息系統；感控行為知識庫的儲備；以及“云端”部署隨時可用。在完成自動檢測醫務人員正確穿戴防護服的安全行為之后，經由視頻監控端人工干預，并通過知識庫的學習加強醫護人員的感控行為的防范。（詳見圖1）

圖1  系統功能

為了實現醫務人員“多模態”的感染行為防范監測目的，系統總體設計了兩大部分：一是RFID無線射頻識別模塊的防護套裝，二是面向界面的可視化信息監測系統。（詳見圖2）

圖2 系統概要設計圖

其跨越的三個物理區域包括：緩沖區、感染隔離區域、監控終端。即，能夠從醫務人員進入緩沖隔離區域開始，對防護服的穿戴情況進行第一次智能監測（監測是否穿戴防護服）并初步篩查體征狀態，隨后進入感染隔離區域后，通過感染行為視頻監測信息系統進行二次干預和阻斷（監測穿戴狀態是否存在問題、穿戴是否到位規范、持續監測體征狀態）。

（1）人員識別

該部分主要是對進入緩沖區醫務人員的數量以及穿戴防護服的狀態進行監測。緩沖區工作人員的數量主要是由紅外線感應模塊進行識別，其原理是利用了紅外線探測熱成像技術將醫務人員數量及位置的數據通過網絡傳輸到監控終端解碼并以圖像的形式呈現在監控終端顯示設備中；緩沖區內工作人員防護服的穿戴情況是由置于防護服上的RFID射頻貼片觸發RFID信號觸發模塊完成識別，設計原理是，利用RFID射頻標簽小巧、便攜、抗污染的特性，為防護服各部位（包括袖口、褲口等處）設計了RFID射頻識別貼片，由于該部分主要是對醫務人員是否穿戴防護服進行確認和識別，因此對于防護服的RFID貼片對應部位并無特別要求，對于連體式防護服甚至可以放置一個RFID貼片。當醫務人員到達緩沖區內的RFID信號觸發模塊A以及紅外線感應模塊(圖二所示)的有效識別范圍內時，模塊A提示監控終端有人進入緩沖區。若穿戴RFID防護服，模塊A識別確認后不報警，并可順利進入感染隔離區域，并由監控終端專家或工作人員進行監測，若未穿戴RFID防護服，模塊A感知后報警提示，并傳送信息到監控終端，且拒絕其進入感染隔離區域。

（2）體征監測

體征監測主要是對醫務人員的體征進行批量監測和篩查，包括醫務人員在緩沖區內的體征（脈搏/心率、體溫、呼吸、血壓）初步篩查以及進入隔離區后的體征持續監測。通過RFID無線測溫傳感器、脈搏/心率傳感器等收集數據并進行分析，實現對體溫、心率、呼吸等健康數據的實時監測，便于批量、高效、非接觸地實現對密集型醫務人員群體批量鑒別體溫，篩查體溫異常人員，這是一種已經普及的AI人工智能技術，是對醫護人員管控監測管理的重要環節。

（3）遠程監督指導

為了達到“多模態”的醫務人員感染行為防范監測目的，我們為醫務人員設計了RFID防護服以及面向界面的可視化信息監測系統。就RFID防護服而言：如前所述，其主要監測醫務人員穿戴防護服的狀態（既是否穿戴防護服）進行監測。而可視化信息監測系統則由監控終端的管控專家以及工作人員，從醫務人員防護服的穿戴流程開始進行嚴密監測，隨后進入紅黃區域（感染隔離區域），則持續監測干預和阻斷。對于緩沖區醫務人員穿戴防護服的消毒流程、穿戴流程方面，根據醫務人員脫摘防護用品程序的要求,監控監控終端專家以及工作人員則通過以下流程標準進行監測：即脫摘三級防護的流程為:洗手-在隔離衣上噴灑消毒液-洗手-脫隔離衣-洗手-脫面屏-洗手-脫外科口罩-脫帽子-洗手-脫靴套-洗手-脫外層手套-洗手-拿避污紙開門,脫摘二級防護的流程為:洗手-脫靴套-洗手-脫防護服-脫手套-洗手-脫護目鏡-洗手-脫帽子-洗手-脫醫用防護口罩-洗手-脫手套-洗手-消毒鞋底-洗手-取避污紙進入清潔區。視頻監測系統，便于遠端的監控人員集中精力對醫務人員行為安全監視，通過攝像頭能夠便于工作人員實時觀察醫務人員的行為和穿戴狀態，當不符合規范時，能夠及時提醒，減少醫務人員的感染風險。

對于視頻監控部分的軟件構成方面，本研究從實際應用出發，主要設計的的軟件功能模塊包括：視頻采集監測模塊、全雙向語音模塊、專家介入指導模塊以及醫務管理模塊。（詳見圖3）

圖3 感染行為防范監測終端主要功能模塊

其中，專家介入指導模塊在實現督導專家遠程對感染隔離區域內的醫務人員進行語音、視頻操作指導以外，當專家不在監控終端時，也可由醫務人員自主地通過“云”端存儲的知識庫為醫務人員提供二十四小時的自助學習視音頻資料，幫助其完成各類管控知識自學，以此提高其操作的準確性、有效性，提高防護安全程度，降低感染風險。對于醫務管理模塊，能完成醫務人員工作時長的統計，實現科學排班等功能，通過對隔離區域醫務工作的健康情況定期統計和分析后進行合理的排班，盡可能科學地保障其合理的休息時間和身心健康，提高工作的效率。

本研究基于“多模態”的理論和思想——為實現醫務人員感控行為防范監測，提供視覺、感官、聽覺等多層次的刺激、可疊加的多重驗證保護。RFID防護服部分，主要涉及到物聯感知層以及數據傳輸層。其關鍵技術主要包括：傳感遙感技術、嵌入技術、RFID射頻發送模塊、射頻接收模塊、穿戴報警單元、數據傳輸單元。監控終端部分，主要涉及到全雙工語音通話技術，視頻雙向顯示技術，網絡技術、軟件技術以及熱成像技術。

射頻發送模塊優選為射頻識別（RFID）發送模塊、WiFi、4G/5G模塊等。射頻識別（RFID）發送模塊可選擇用于射頻識別的電子標簽，為增大射頻識別距離，可選擇中高頻段RFID標簽，其頻率范圍為3到30MHZ，或者選擇超高頻的RFID標簽，它的典型的工作頻率范圍一般在433.92MHz、862(902)到928MHz、2.45GHz或5.8GHz等；優選但不限于選擇860到960MHz超高頻Gen2 RFID標簽，或者2.45GHz有源RFID標簽等。

RFID射頻貼片：基于IEEE802．15．4的無線通信協議，具有成本低、功耗低、復雜度低、可靠性高、組網靈活方便等特點。Zigbee工作在20-250kb／s，滿足低速率傳輸速率的要求，傳輸范圍為10-100m。生命體征監測系統由測量部分、數據發送部分、路由以及數據接收部分組成。測量部分屬于整個系統的最低層，具體負責對被測人的生命體征數據進行測量，測量之后得到的數據傳輸給發送數據部分，由發送數據部分通過Zigee網絡發送出去。

本次疫情期間，軍隊支援湖北醫療隊加強組織領導、密切軍地協同、堅持科學施治、搞好自身防護、全面做好醫療、護理防控、保障等工作，三家抽組醫院展開床位2856張，累計收治確診患者7198名，本研究的一期項目在此次疫情期間，投入到“火神山”醫院、泰康同濟醫院、火箭特色醫學中心、陸軍特色醫學中心、西南醫院、新橋醫院等多個兄弟單位使用，協助圓滿完成醫療救治任務，實現了“打勝仗、零感染”的目標，并在中央電視臺、中央軍事頻道進行了相應報道。

（1）就技術本身而言，無論是RFID無線射頻技術、4G/5G移動網絡技術、視頻監控技術、“全雙工”語音通訊等技術，分解來看，大都是技術成熟、設置過程簡單、費用相對較低廉，容易上手的信息技術。而本系統的整個設計架構而言，充分重視了“高內聚”、“低耦合”整體需求，既系統各部分都可以是相對獨立的部分，可以隨時替換和移除。因此系統的某個部分被病毒/細菌污染，無法充分消毒的情況下，或某部分損壞的情況下，均可以快速地進行替換或移除，而不會影響系統的整體性能。

（2）本研究所設計的“多模態”醫護感控行為監測系統，其根本是包括了RFID防護服以及視頻監控平臺兩部分構成，既是在完成了自動檢測醫務人員正確穿戴防護服的安全行為之后，再次通過視頻監控端人工干預，當然也完全可以各自分開獨立使用。對于存在的薄弱環節由專家加以無接觸式指導和提示，對于專家不在監控端的時候，也可通過智能通訊設備二十四小時在線下載所需視頻音頻文件，自助學習及時掌握。不受時間和場地的限制，讓“多模態”檢測和防護由理論成為了實踐。也讓醫務人員“零”感染成為了可能。

（3）系統設計的功能模塊，可根據感染患者的治療情況、病情周期等，快速進行數據統計和分析，通過功能模塊快速上報國家衛生防控部門，避免了紙質上報表格存儲不便、修改困難、提交過程周期長、容易遺失等弊端；系統通過合理的排班，讓每位醫務人員在有限的時間內得到充分休息，提高了抗壓能力，防止免疫力下降，保障了醫務人員的醫療質量和工作效率。

（4）針對本研究我們撰寫的學術論著已經被“統計源”期刊——醫學信息學雜志錄用；申報了實用新型專利以及發明專利各一項，目前發明專利已經通過初審進入復審階段。

本研究設計的“多模態”醫護感控行為監測系統（平臺），實現了醫務人員從進入隔離區前的防護服穿戴，到進入隔離區后的行為安全問題防護和監測。由于本系統中視頻監測技術所涉及到的數據存儲和傳輸是通過“云”技術進行展開，在借助“云“技術進行傳輸和存儲時，需要充分重視信息安全問題，要保障好患者的隱私權利，防止人為因素或技術原因造成的數據泄漏。對于醫務人員的賬號登陸，可以通過加密KEY的技術進行身份識別、認證登陸等。而對于本地系統的安全，更是要做好數據保護工作，而對于“云”傳輸、“云”存儲等數據傳輸存儲的安全問題，可以通過選擇有信譽較好、具備涉密系統資質集成的運營商，并嚴格做好保密協議的簽署。

就本設計而言，無論對于防護服的穿戴異常情況及職業暴露行為都能夠實時提示和指導，系統幫助醫務人員從“視”、“聽”，“感官”等多層次的反饋和追溯，進一步加強和鞏固醫務人員感染風險行為防護的能力和效果。兩大部分相互疊加，起到多重驗證監測防護的效果，這也為醫務人員的防職業暴露防護提供一個創新重要的研究方向。