一种用于医用物联网的灌装式智能抽取识别器论文和设计-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灌装式智能抽取识别器；本实用新型可实现灌装消毒纸巾的用量和使用时机的统计，监测工作人员是否按规定使用消毒纸巾的智能抽取识别器。本实用新型在医务人员抽取灌装消毒纸巾时，会向上位机发送数据，以此统计灌装消毒纸巾的用量，也会向胸牌发送信号，以此判断医务人员对手套或消毒纸巾的使用时机，两者相结合，配合胸牌，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，本实用新型在耗材用完后极易换新，用户在换置新的消毒纸巾灌时，只需用本实用新型替换掉原厂的盖子即可。

主设计要求

1.一种用于医用物联网的灌装式智能抽取识别器，其特征在于，包括：灌装式外壳、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、霍尔检测模块、语音播报模块；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、霍尔检测模块、语音播报模块设在灌装式外壳内部；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、霍尔检测模块、语音播报模块连接。

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灌装式智能抽取识别器，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灌装式智能抽取识别器，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。

4.根据权利要求1所述的一种用于医用物联网的灌装式智能抽取识别器，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。

5.根据权利要求1所述的一种用于医用物联网的灌装式智能抽取识别器，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。

6.根据权利要求1所述的一种用于医用物联网的灌装式智能抽取识别器，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。

7.根据权利要求1所述的一种用于医用物联网的灌装式智能抽取识别器，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。

8.根据权利要求1所述的一种用于医用物联网的灌装式智能抽取识别器，其特征在于：所述的霍尔检测模块由一颗霍尔器件和一颗磁钢组成，其中霍尔器件的感应距离在0-10厘米。

9.根据权利要求1所述的一种用于医用物联网的灌装式智能抽取识别器，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。

10.根据权利要求1所述的一种用于医用物联网的灌装式智能抽取识别器，其特征在于：所述的灌装式外壳采用适用于灌装消毒纸巾的螺旋接口设计，使用时只需用本灌装式智能抽取识别器替换掉原厂的盖子即可；其中螺旋接口处还设有橡胶圈。

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灌装式智能抽取识别器。

背景技术

智能抽取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及过程中的耗材统计；传统的医用灌装消毒纸巾盒，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使用这些耗材，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，不利于医院对这些耗材的管控；这些耗材在医务人员的某些操作中是必须要使用的，开封后也有一个使用日期，价格也较贵，多用或者打开了不用都会造成不必要的浪费，而不用更会容易造成交叉感染，增加医疗成本。

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灌装式智能抽取识别器，本实用新型可实现灌装消毒纸巾的用量和使用时机的统计，监测工作人员是否按规定使用消毒纸巾；在医务人员抽取灌装消毒纸巾时，会向上位机发送数据，以此来统计灌装消毒纸巾的用量，也会向胸牌发送信号，以此来判断医务人员对手套或消毒纸巾的使用时机，两者相结合，配合胸牌，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，本实用新型在耗材用完后极易换新，用户在换置新的消毒纸巾灌时，只需用本实用新型替换掉原厂的盖子即可。

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灌装式智能抽取识别器，包括：灌装式外壳、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、霍尔检测模块、语音播报模块；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、霍尔检测模块、语音播报模块设在灌装式外壳内部；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、霍尔检测模块、语音播报模块连接。

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，所述的霍尔检测模块由一颗霍尔器件和一颗磁钢组成，其中霍尔器件的感应距离在0-10厘米。

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，所述的灌装式外壳采用适用于灌装消毒纸巾的螺旋接口设计，使用时只需用本灌装式智能抽取识别器替换掉原厂的盖子即可；其中螺旋接口处还设有橡胶圈。

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)动作检测采用霍尔感应设计，待机和工作功耗都极低，只要磁钢离开霍尔就能唤醒主控芯片；(8)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；(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1年；(10)适用于灌装消毒纸巾的螺旋接口设计，极大的方便了用户对消毒湿纸巾的更换，用户在换置新的消毒纸巾灌时，只需用本实用新型替换掉原厂的盖子即可。

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是本实用新型的霍尔检测模块示意图；

图9是本实用新型的语音播报模块示意图；

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灌装式智能抽取识别器包括灌装式外壳、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、霍尔检测模块、语音播报模块；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、霍尔检测模块、语音播报模块设在灌装式外壳内部；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、霍尔检测模块、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颗贴片电阻组成；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，霍尔检测模块采用一颗SOT-23封装霍尔器件S-5711，该霍尔器件的感应距离大约为10cm，而该芯片功耗极低,待机功耗只有5uA，响应速度快，确保了检测的准确性；当磁钢远离霍尔芯片时，霍尔器件的E脚会输出低电平，而当霍尔靠近时，E脚会输出高电平，以此原理实现了识别器盖子的打开和关闭识别。

如图9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10所示的外观效果图，该识别器是为适配灌装消毒纸巾而设计开发的，与装消毒纸巾灌的连接处采用螺旋接口设计，极大的方便了用户对消毒湿纸巾的更换，用户在换置新的消毒纸巾灌时，只需用本实用新型替换掉原厂的盖子即可，而在所有的接口处，都装有密封橡胶圈，已放置消毒纸巾里的水分蒸发和外部病菌进入污染消毒纸巾，也防止了水分进入设备内部影响电路板的使用。

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

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设计方案

设计说明书

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