一种用于医用物联网的手卫生智能胸牌论文和设计-章凤祥

全文摘要

本实用新型涉及医院感控预防管理领域，尤其涉及一种用于医用物联网的手卫生智能胸牌；主要用于各级医院的各个科室，更适用于医院ICU、手术室等比较容易引起交叉感染的场合。本实用新型在医务人员操作病人或手卫生等行为不按业内标准流程执行的时候会做出相关的声光提醒，记录医务人员的操作流程，和判断该医务人员的操作是否违规；起到了医院感染防控中的事前提醒，事后追溯的作用，除此之外，本实用新型还能起到感染防控中的耗材统计功能，医务人员每次抽取手套、消毒纸巾或手卫生时，会上发记录使用时间、用量等信息；本实用新型解决了感染防控中的问题，极大的减少了医院的交叉感染率，在增加功能的同时，还缩小了体积，安装佩戴非常便捷。

主设计要求

1.一种用于医用物联网的手卫生智能胸牌，其特征在于，包括：外壳、单片机、声光报警模块、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射频接收模块、触摸呼叫模块、姿态计步模块；单片机、声光报警模块、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射频接收模块、触摸呼叫模块、姿态计步模块设在外壳内部；所述的单片机分别与声光报警模块、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射频接收模块、触摸呼叫模块、姿态计步模块连接。

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手卫生智能胸牌，其特征在于：所述的单片机采用超低功耗的MSP430系列单片机。

3.根据权利要求1所述的一种用于医用物联网的手卫生智能胸牌，其特征在于：所述的声光报警模块包括光提醒与声音报警功能，声光报警模块由低功耗的高亮0603LED和超低功耗、高响度的4KHz蜂鸣器、电阻、三极管控制电路构成。

4.根据权利要求1所述的一种用于医用物联网的手卫生智能胸牌，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。

5.根据权利要求1所述的一种用于医用物联网的手卫生智能胸牌，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。

6.根据权利要求1所述的一种用于医用物联网的手卫生智能胸牌，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。

7.根据权利要求1所述的一种用于医用物联网的手卫生智能胸牌，其特征在于：所述的125K射频接收模块由一颗AFE前置传感器、一颗3轴接收天线及匹配电路组成。

8.根据权利要求1所述的一种用于医用物联网的手卫生智能胸牌，其特征在于：所述的触摸呼叫模块由触摸检测芯片、LED灯和触摸开关电路组成，触摸检测芯片分别与LED灯、触摸开关电路连接。

9.根据权利要求1所述的一种用于医用物联网的手卫生智能胸牌，其特征在于：所述的姿态计步模块为一颗六轴的姿态计步传感器。

10.根据权利要求1所述的一种用于医用物联网的手卫生智能胸牌，其特征在于：所述外壳的形状采用圆形形状，外壳由前壳、后壳组成，前壳和后壳采用卡扣结构相连，对准按压即可完成连接。

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手卫生智能胸牌。

背景技术

手卫生智能胸牌是通过物联网技术，来管理、培养和规范医务人员的感染防控素养及过程中的耗材统计；传统的手卫生管理，普遍的是人工统计、检测和记录，多用抽测方式，不具备及时性和准确性，也起不到事前提醒，事后追溯的作用；而医院原有胸牌功能单一，体积也较大；不能起到人员的行为监控，感染预警的功能，不能很好的追溯和改善医务人员行为规范的作用，手卫生作为降低医院感染最可行，最重要的措施，正在全世界范围内引起广泛重视。

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手卫生智能胸牌，本实用新型在医务人员操作病人或手卫生等行为不按业内标准流程执行的时候会做出相关的声光提醒，还能记录医务人员的操作流程，和判断该医务人员的操作是否违规；以此很好的起到了医院感染防控中的事前提醒，事后追溯的作用，除此之外，本实用新型还能起到感染防控中的耗材统计功能，医务人员每次抽取手套、消毒纸巾或手卫生时，胸牌都会上发记录使用时间、用量等信息；本实用新型很好的解决了感染防控中的上述痛点，极大的减少了医院的交叉感染率，在增加功能的同时，并且还缩小了体积，安装佩戴也非常便捷。

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手卫生智能胸牌，包括：外壳、单片机、声光报警模块、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射频接收模块、触摸呼叫模块、姿态计步模块；单片机、声光报警模块、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射频接收模块、触摸呼叫模块、姿态计步模块设在外壳内部；所述的单片机分别与声光报警模块、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射频接收模块、触摸呼叫模块、姿态计步模块连接。

作为优选，所述的单片机采用超低功耗的MSP430系列单片机。

作为优选，所述的声光报警模块包括光提醒与声音报警功能，声光报警模块由低功耗的高亮0603LED和超低功耗、高响度的4KHz蜂鸣器、电阻、三极管控制电路构成。

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射频接收模块由一颗AFE前置传感器、一颗3轴接收天线及匹配电路组成。

作为优选，所述的触摸呼叫模块由触摸检测芯片、LED灯和触摸开关电路组成，触摸检测芯片分别与LED灯、触摸开关电路连接。

作为优选，所述的姿态计步模块为一颗六轴的姿态计步传感器。

作为优选，所述的手卫生智能胸牌采用超小体积和超便安装的结构设计，外壳形状采用圆形形状，外壳由前壳、后壳组成，前壳和后壳采用卡扣结构相连，对准按压即可完成连接。

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)采用超低功耗、高响度的4KHz蜂鸣器，响度有75dB，在低功耗的前提下，更好的起到了提醒作用；(4)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；(5)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；(6)采用AFE前置传感器和3轴接收天线，该传感器配合天线和CPU算法，能精确读取到接收到的场强强度，依次判断出人员与定位标签的距离，实现人员定位功能和行为判断；(7)采用低功耗的触摸检测芯片，能精确检测到人员有无触碰到胸牌上的标记点，当人员遇到紧急情况时，可触摸此按键呼叫其他人员，以提高胸牌在遇到突发状况时的应变能力；(8)采用六轴的姿态计步传感器，能实现使用者的动作判断、计步、环境温度采集等功能，以此增加手卫生时机判断的准确性，计步功能也能更加准确的判断医务人员的工作量；(9)采用上述所述的低功耗器件，整机的待机功耗小于30uA，待机时长超过6个月，极大的方便了使用者的日常维护；(10)采用圆形式外观设计和卡扣式结构设计，极大的提高了空间利用率和安装时的便捷度，胸牌的整体直径只有5cm，厚度只有0.5cm，在满足上述强大功能的同时，使用者佩戴也更加方便。

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是本实用新型的声光报警模块示意图；

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射频接收模块示意图；

图8是本实用新型的触摸呼叫模块示意图；

图9是本实用新型的姿态计步模块示意图；

图10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手卫生智能胸牌包括外壳、超低功耗单片机、声光报警模块、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射频接收模块、触摸呼叫模块、姿态计步模块；超低功耗单片机、声光报警模块、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射频接收模块、触摸呼叫模块、姿态计步模块设在外壳内部；超低功耗单片机分别与声光报警模块、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射频接收模块、触摸呼叫模块、姿态计步模块连接。

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，声光报警模块分光提醒和声音报警两部分组成，光提醒部分由2颗绿色LED灯，2颗红色LED灯和4颗电阻组成；其中LED1和LED2为运行提示灯，平时处于熄灭状态，当医务人员按要求规范洗手或操作时会亮绿灯，反之则亮红灯，或着在胸牌处于掉电状态的时候会红绿交叉闪烁，以此来提醒用户按手卫生规范来操作病人或者给设备充电；LED3、LED4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；声音报警部分由一颗85dB响度的小体积4KHz蜂鸣器和一套三极管控制电路组成，声音的响度，鸣叫时长和鸣叫间隔都可以调制，当医务人员不安要求规范手卫生时会发出短叫提醒，而在提醒的情况下人员继续操作病人时，会长叫报警，以此来实现声音提醒报警功能。

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射频接收模块由一颗125K射频接收芯片MCP2030、一颗3DC接收天线及匹配电路组成，接收芯片U4与直接与接收芯片U1相连，而接收天线ANT2直接与接收芯片相连，当125K接收模块收到识别器发来的信号时，会将主控芯片从休眠中唤醒，以此在不增加功耗的情况下实现实时监测功能，除此之外，当接收芯片U4向主控芯片U1上发数据之后，U1能用过自研的算法和AD采样，能实现胸牌与识别器的距离判断，从而能实现更多的应用，如多人操作时的先后判断等。

如图8所示，触摸呼叫模块由一颗触摸开关芯片，一颗LED灯和PCB铺铜设计(触摸开关电路)组成，当佩戴者的手指在靠近PCB铺铜点5-10mm时，触摸开关芯片U12会拉低第一脚，从而点亮LED5,而该脚直接与主控芯片U1相连，当主控芯片到该脚被拉低时，会向后台上发数据，从而实现一键紧急呼叫功能，除此之外，还能通过触摸的间隔和时长实现其他功能，如容错，待机等功能。

如图9所示，姿态计步模块由一颗六轴传感器组成，六轴传感器U11与主控芯片由I2C接口相连，除此之外还连有一根中断脚，当六轴传感器U11采集到动作信号后，会唤醒主控芯片U1,主控芯片被唤醒后会通过I2C接口读取数据，然后通过特定的算法，实现计步，姿态判断等功能。

如图10所示的外观效果图，该胸牌采用圆形式外观设计和卡扣式结构设计，极大的提高了空间利用率和安装时的便捷度，胸牌的整体直径只有5cm，厚度只有0.5cm，在满足上述强大功能的同时，使用者佩戴也更加方便。

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手卫生智能胸牌论文和设计

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全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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