一种用于医用物联网的智能物表擦拭识别器论文和设计-章凤祥

全文摘要

本实用新型涉及医院感控预防管理领域，主要用于各级医院的各个科室，更适用于医院ICU、手术室等较容易引起交叉感染的场合；尤其涉及一种用于医用物联网的智能物表擦拭识别器；本实用新型可实现医疗器械的物表擦拭消毒的监控与追溯，监测工作人员是否按规定来擦拭消毒医疗器械表面。本实用新型在医务人员按规范流程擦拭医疗器械表面时，向胸牌发送信号，以此判断医务人员对医疗器械物表擦拭的时机和是否合乎规范，两者相结合，起到了医院感染防控中物表擦拭的监控作用，除此之外，本实用新型在物表擦拭的监控方式上，由两种方式可选，可根据不同的安装环境和使用场景选择红外检测或者触摸检测，两者接口可兼容，实际应用中选择不同的接头即可。

主设计要求

1.一种用于医用物联网的智能物表擦拭识别器，其特征在于，包括：外壳、单片机、灯光报警模块、锂电池充电管理保护模块、内嵌式程序升级和ID修改模块、433M远距离通信模块、125K射频发射模块、语音播报模块、红外擦拭检测模块；单片机、灯光报警模块、锂电池充电管理保护模块、内嵌式程序升级和ID修改模块、433M远距离通信模块、125K射频发射模块、红外擦拭检测模块、语音播报模块设在外壳内部；所述的单片机分别与灯光报警模块、锂电池充电管理保护模块、内嵌式程序升级和ID修改模块、433M远距离通信模块、125K射频发射模块、红外擦拭检测模块、语音播报模块连接；所述的单片机采用超低功耗的MSP430系列单片机。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种用于医用物联网的智能物表擦拭识别器，其特征在于：所述的灯光报警模块由四颗低功耗的高亮0603LED和四颗贴片电阻组成；低功耗的高亮0603LED与贴片电阻相连。

3.根据权利要求1所述的一种用于医用物联网的智能物表擦拭识别器，其特征在于：所述的锂电池充电管理保护模块包括锂电池、充电管理芯片、低功耗电压检测芯片、低功耗电池低电保护芯片、迷你USB充电口、电池连接口、供电芯片；充电管理芯片分别与锂电池、低功耗电压检测芯片、低功耗电池低电保护芯片、迷你USB充电口、电池连接口、供电芯片连接；低功耗电压检测芯片、低功耗电池低电保护芯片分别与锂电池相连。

4.根据权利要求1所述的一种用于医用物联网的智能物表擦拭识别器，其特征在于：所述的内嵌式程序升级和ID修改模块包括USB串口芯片和主控芯片，USB串口芯片和主控芯片相连。

5.根据权利要求1所述的一种用于医用物联网的智能物表擦拭识别器，其特征在于：所述的433M远距离通信模块由低功耗的CC11xx系列单片机、射频震荡电路组成，低功耗的CC11xx系列单片机与射频震荡电路相连。

6.根据权利要求1所述的一种用于医用物联网的智能物表擦拭识别器，其特征在于：所述的125K射频发射模块由一组可关断升压电路、一颗高频MOS管、一颗可调电阻及一根125K射频天线组成。

7.根据权利要求1所述的一种用于医用物联网的智能物表擦拭识别器，其特征在于：所述的语音播报模块由一颗集成语音芯片和一颗低功耗小喇叭组成，集成语音芯片控制低功耗小喇叭。

8.根据权利要求1所述的一种用于医用物联网的智能物表擦拭识别器，其特征在于：所述的红外擦拭检测模块由一颗红外发射头、一颗红外接收头及其匹配电路组成。

9.一种用于医用物联网的智能物表擦拭识别器，其特征在于，包括：外壳、单片机、灯光报警模块、锂电池充电管理保护模块、内嵌式程序升级和ID修改模块、433M远距离通信模块、125K射频发射模块、语音播报模块、触摸擦拭检测模块；单片机、灯光报警模块、锂电池充电管理保护模块、内嵌式程序升级和ID修改模块、433M远距离通信模块、125K射频发射模块、触摸擦拭检测模块、语音播报模块设在外壳内部；所述的单片机分别与灯光报警模块、锂电池充电管理保护模块、内嵌式程序升级和ID修改模块、433M远距离通信模块、125K 射频发射模块、触摸擦拭检测模块、语音播报模块连接；所述的单片机采用超低功耗的MSP430系列单片机。

10.根据权利要求9所述的一种用于医用物联网的智能物表擦拭识别器，其特征在于：所述的灯光报警模块由四颗低功耗的高亮0603LED和四颗贴片电阻组成；低功耗的高亮0603LED与贴片电阻相连。

11.根据权利要求9所述的一种用于医用物联网的智能物表擦拭识别器，其特征在于：所述的锂电池充电管理保护模块包括锂电池、充电管理芯片、低功耗电压检测芯片、低功耗电池低电保护芯片、迷你USB充电口、电池连接口、供电芯片；充电管理芯片分别与锂电池、低功耗电压检测芯片、低功耗电池低电保护芯片、迷你USB充电口、电池连接口、供电芯片连接；低功耗电压检测芯片、低功耗电池低电保护芯片分别与锂电池相连。

12.根据权利要求9所述的一种用于医用物联网的智能物表擦拭识别器，其特征在于：所述的内嵌式程序升级和ID修改模块包括USB串口芯片和主控芯片，USB串口芯片和主控芯片相连。

13.根据权利要求9所述的一种用于医用物联网的智能物表擦拭识别器，其特征在于：所述的433M远距离通信模块由低功耗的CC11xx系列单片机、射频震荡电路组成，低功耗的CC11xx系列单片机与射频震荡电路相连。

14.根据权利要求9所述的一种用于医用物联网的智能物表擦拭识别器，其特征在于：所述的125K射频发射模块由一组可关断升压电路、一颗高频MOS管、一颗可调电阻及一根125K射频天线组成。

15.根据权利要求9所述的一种用于医用物联网的智能物表擦拭识别器，其特征在于：所述的语音播报模块由一颗集成语音芯片和一颗低功耗小喇叭组成，集成语音芯片控制低功耗小喇叭。

16.根据权利要求9所述的一种用于医用物联网的智能物表擦拭识别器，其特征在于：所述的触摸擦拭检测模块由一颗触摸屏驱动芯片、一颗4通道ESD二极管和一块超薄触摸检测屏组成。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及医院感控预防管理领域，尤其涉及一种用于医用物联网的智能物表擦拭识别器。

背景技术

智能物表擦拭识别器是通过物联网技术，来管理、培养和规范医务人员的感染防控素养；传统的医用机器产品的物表擦拭检查，都没有用量自动统计功能，也无法实时监测到医务人员有无按标准规范来给这些医疗器材杀菌消毒，对于这些方面的监控都还采取人工抽测的方式，不具备实时性和普遍性，不利于医院对院内交叉感染的预防；很多非一次性器材在每次使用后都是要杀菌消毒的，没有按照流程规范来进行杀菌消毒会更容易造成交叉感染，增加医疗成本；严重的更会影响病人的生命安全。

实用新型内容

本实用新型为克服上述的不足之处，目的在于提供一种用于医用物联网的智能物表擦拭识别器，本实用新型可实现医疗器械的物表擦拭消毒的监控与追溯，监测工作人员是否按规定来擦拭消毒医疗器械表面。本实用新型在医务人员按规范流程擦拭医疗器械表面时，会向胸牌发送信号，以此来判断医务人员对医疗器械物表擦拭的时机和是否合乎规范，两者相结合，很好的起到了医院感染防控中物表擦拭的监控作用，除此之外，本实用新型在物表擦拭的监控方式上，由两种方式可选，可根据不同的安装环境和使用场景选择红外检测或者触摸检测，两者接口可兼容，实际应用中选择不同的接头即可。

本实用新型是通过以下技术方案达到上述目的：一种用于医用物联网的智能物表擦拭识别器，包括：外壳、单片机、灯光报警模块、锂电池充电管理保护模块、内嵌式程序升级和ID修改模块、433M远距离通信模块、125K射频发射模块、语音播报模块、红外擦拭检测模块；单片机、灯光报警模块、锂电池充电管理保护模块、内嵌式程序升级和ID修改模块、433M远距离通信模块、125K射频发射模块、红外擦拭检测模块、语音播报模块设在外壳内部；所述的单片机分别与灯光报警模块、锂电池充电管理保护模块、内嵌式程序升级和ID修改模块、433M远距离通信模块、125K射频发射模块、红外擦拭检测模块、语音播报模块连接；所述的单片机采用超低功耗的MSP430系列单片机。

一种用于医用物联网的智能物表擦拭识别器，包括：外壳、单片机、灯光报警模块、锂电池充电管理保护模块、内嵌式程序升级和ID修改模块、433M远距离通信模块、125K射频发射模块、语音播报模块、触摸擦拭检测模块；单片机、灯光报警模块、锂电池充电管理保护模块、内嵌式程序升级和ID修改模块、433M远距离通信模块、125K射频发射模块、触摸擦拭检测模块、语音播报模块设在外壳内部；所述的单片机分别与灯光报警模块、锂电池充电管理保护模块、内嵌式程序升级和ID修改模块、433M远距离通信模块、125K射频发射模块、触摸擦拭检测模块、语音播报模块连接；所述的单片机采用超低功耗的MSP430系列单片机。

作为优选，所述的灯光报警模块由四颗低功耗的高亮0603LED和四颗贴片电阻组成；低功耗的高亮0603LED与贴片电阻相连。

作为优选，所述的锂电池充电管理保护模块包括锂电池、充电管理芯片、低功耗电压检测芯片、低功耗电池低电保护芯片、迷你USB充电口、电池连接口、供电芯片；充电管理芯片分别与锂电池、低功耗电压检测芯片、低功耗电池低电保护芯片、迷你USB充电口、电池连接口、供电芯片连接；低功耗电压检测芯片、低功耗电池低电保护芯片分别与锂电池相连。

作为优选，所述的内嵌式程序升级和ID修改模块包括USB串口芯片和主控芯片，USB串口芯片和主控芯片相连。

作为优选，所述的433M远距离通信模块由低功耗的CC11xx系列单片机、射频震荡电路组成，低功耗的CC11xx系列单片机与射频震荡电路相连。

作为优选，所述的125K射频发射模块由一组可关断升压电路、一颗高频MOS管、一颗可调电阻及一根125K射频天线组成。

作为优选，所述的语音播报模块由一颗集成语音芯片和一颗低功耗小喇叭组成，集成语音芯片控制低功耗小喇叭。

作为优选，所述的红外擦拭检测模块由一颗红外发射头、一颗红外接收头及其匹配电路组成。

作为优选，所述的触摸擦拭检测模块由一颗触摸屏驱动芯片、一颗4通道ESD二极管和一块超薄触摸检测屏组成。

本实用新型的有益效果在于：(1)本实用新型采用超低功耗的MSP430系列单片机，芯片待机功耗小于1uA；(2)采用超高发光率的0603LED灯，在保证低功耗的同时，提高了视觉辨识度；(3)采用充电管理芯片、低功耗电压检测芯片和低功耗电池低电保护芯片，三颗芯片的组合使用，即满足了芯片内部锂电池的安全充电功能、防止过冲，也满足了锂电池电压实时监控功能，最后还保证了锂电池的安全使用、防止过放，而在满足上述功能的同时，功耗才增加3uA；(4)采用低功耗的CC11xx系列单片机及其调试过的射频震荡电路，在满足通讯距离和辐射标准的同时，也降低了功耗，待机功耗小于1uA，工作功耗小于20mA；(5)采用可关断的升压电路，能间断性的给125K的射频发射供电发射，降低功耗；(6)125K射频电路中接入可调电阻，能实现发射距离的可调，便于现场的实施；(7)采用的集成语音芯片WTN60XX,该芯片待机功耗为5uA，可存储三分钟的语音内容，还可分段调用语音内容，根据程序配置，能实现多种语音内容播报；(8)动作检测采用红外擦拭检测或触摸擦拭检测设计，两种检测方式待机和工作功耗都极低，两种方式能适用更多的安装环境和应用场景；(9)采用上述所述的低功耗器件，整机的待机功耗小于50uA，待机时长超过六个月。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的超低功耗单片机示意图；

图3是本实用新型的灯光报警模块示意图；

图4是本实用新型的锂电池充电管理保护模块示意图；

图5是本实用新型的内嵌式程序升级和ID修改模块示意图；

图6是本实用新型的433M远距离通信模块示意图；

图7是本实用新型的125K射频发射模块示意图；

图8是本实用新型的语音播报模块示意图；

图9是本实用新型的红外擦拭检测模块示意图；

图10是本实用新型的触摸擦拭检测模块示意图；

图11是本实用新型的外观效果图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行进一步描述，但本实用新型的保护范围并不仅限于此：

实施例：如图1所示，一种用于医用物联网的智能物表擦拭识别器，包括外壳、超低功耗单片机、灯光报警模块、锂电池充电管理保护模块、内嵌式程序升级和ID修改模块、433M远距离通信模块、125K射频发射模块、语音播报模块、红外擦拭检测模块或触摸擦拭检测模块；超低功耗单片机、灯光报警模块、锂电池充电管理保护模块、内嵌式程序升级和ID修改模块、433M远距离通信模块、125K射频发射模块、红外擦拭检测模块或触摸擦拭检测模块、语音播报模块设在外壳内部；超低功耗单片机分别与灯光报警模块、锂电池充电管理保护模块、内嵌式程序升级和ID修改模块、433M远距离通信模块、125K射频发射模块、红外擦拭检测模块或触摸擦拭检测模块、语音播报模块连接。

如图2所示，超低功耗单片机采用MSP430微处理器，该微处理器待机电流0.7uA，工作电流270uA，能满足各模块的协调处理，也能延长设备的工作时间，减少充电次数。

如图3所示，灯光报警模块由2颗绿色LED灯，2颗红色LED灯和4颗电阻组成；其中LED3和LED4为运行提示灯，平时处于熄灭状态，当设备供电电池的电量低于3.3V时，红灯会常量，当电池充满电或换电池后，红灯会熄灭；而绿灯会在设备开机时短闪一下，提醒用户开机成功；LED1、LED2为充电提示灯，平时也处于熄灭状态，当胸牌正在充电时会亮红灯，充满后会亮绿灯，便于用户观察充电状态。

如图4所示，锂电池充电管理芯片U5采用TP4056芯片，该芯片分别与迷你USB口J1、电池连接口J2、供电芯片U7、低功耗电压检测芯片U8和低功耗电池低电保护芯片U9、U10相连，低功耗电压检测芯片U8分别与电池J2和低功耗主控芯片相连，当低功耗电压检测芯片检测到电池电压过低时，电压检测脚的电压会被拉低，当主控芯片检测到该脚被拉低时，会发出掉电警报指令，而电池充满电后，电压检测脚则会被拉高，主控芯片则会发出掉电恢复指令；而U9、U10的配合使用则起到了电池的保护作用，当电池电量过放或者过冲、使用过程中电量过大、电池接反灯状态时，电池保护电路都会断开电池与电路的连接，实现保护功能，增加了设备的安全性。

如图5所示，内嵌式程序升级和ID修改模块由一颗串口芯片U2直接连接主控芯片U1；通过这套硬件的电路连接及芯片串口程序配置，实现了串口程序升级和ID修改的功能。

如图6所示，433M远距离通信模块由低功耗的CC11xx系列单片机、射频震荡电路组成；低功耗的CC11xx系列单片机U3采用TI的CC1101，该芯片通信稳定，距离远，通信距离为50—70米；并采用弹簧天线，在满足需求的前提下来降低设备成本。

如图7所示，125K射频发射模块由一组可关断升压电路、一颗高频MOS管、一颗可调电阻及一根125K射频天线组成；升压芯片U6采用SX1308,该芯片工作稳定，价格低，还可以通过控制第四脚的电平来控制升压电路的输出与否，升压的比列也可通过R27和R28的电阻比列来调整；125K射频发射的高频MOS管U4采用TC4422A，该芯片输出功率大，工作电压3.7V到18V，发射距离的可调性大；射频天线采用普莱默的射频天线，有多种体积的型号可选；而在射频天线与高频MOS管之间串联一个电阻是为了便于调节射频距离，便于现场的工程安装。

如图8所示，语音播报模块由一颗高集成语音芯片WTN6040芯片和一颗低功耗小喇叭组成，语音芯片U11的1、2、3脚直接与主控芯片U1相连，1脚用于控制U11的待机与唤醒，2、3脚用于语音内容和播放时机的控制，该语音芯片待机功耗只有5uA，而喇叭采用用于手机开发的高保真小喇叭，音质好，功耗低，而两颗电容C25、C26起到滤波作用，以保证语音播放质量。

如图9所示，为方便安装、替换和物表擦拭检测的准确性，红外擦拭检测模块单独做成一个红外检测头，并通过一根4星排线与主板相连，且一块主板能连接3个这样的头以适应医疗器械的三个表面；发射管和接收管都各通过一颗三极管来控制打开或关断，以此来降低功耗，而红外的发射距离可通过电阻R17调节，此套电路设计红外通信距离远，通过程序控制工作时间极短，功耗极低，在保障了识别准确性的同时延长了电池的使用时间。

如图10所示，为方便安装、替换和物表擦拭检测的准确性，触摸擦拭检测模块的超薄触摸检测屏通过一根4星排线与主板相连，且一块主板能连接3个这样的屏以适应医疗器械的三个表面；而选择的触摸屏驱动芯片U10功耗极低，且检测灵敏度极高，响应速度快，通过算法能准确的识别器用户触摸了哪些坐标的点和触摸轨迹，实现触擦拭检测功能，而4通道的ESD二极管D5很好的起到了保护电路的作用。

如图11所示的外观结构图，本实用新型直接用强力胶或挂扣装在设备背面，然后通过4星排线连接3个擦拭检测头以检测三个表面的擦拭消毒情况。

以上的所述乃是本实用新型的具体实施例及所运用的技术原理，若依本实用新型的构想所作的改变，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，仍应属本实用新型的保护范围。

设计图

一种用于医用物联网的智能物表擦拭识别器论文和设计

一种用于医用物联网的智能物表擦拭识别器论文和设计-章凤祥

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