一種防脫落無線傳輸標籤腕帶裝置的製作方法

2023-06-18 22:07:01 1

專利名稱：一種防脫落無線傳輸標籤腕帶裝置的製作方法
技術領域：
本申請涉及ー種防脫落無線傳輸標籤腕帶裝置，尤其涉及新生嬰兒在醫院內使用的無線傳輸標籤腕帶的防脫落裝置。
背景技術：
新生嬰兒在醫院內被盜，或者被領錯的事故時有發生，此類事件往往給醫院，受害人以及相關家庭帶來難以估量的損失。目前，國內醫院一般採用書寫嬰兒標記或者是腕帶的方式標識嬰兒的出生時間，體重，母親，床號等識別信息。但是僅僅靠這樣的標籤式的腕帶，並不能保證腕帶被心懷惡意的人破壞，塗改或更換，或者被粗心的拿錯。此外，由於標籤 上的信息複雜且可能存在的操作錯誤，不能避免嬰兒拿錯的問題發生。鑑於這些問題，已經提出了一些基於RFID技術的嬰兒防盜腕帯。在嬰兒的手上套上附加射頻晶片的腕帯，當嬰兒帶著腕帶未經許可被抱出病房或者產科的時候，電子系統會檢測到嬰兒的識別信息從而觸發報警信號。但是，這樣的技術仍不能防止心懷惡意的人將腕帶取下或者破壞，從而導致監控失效。另外，當母親或者醫護人員對嬰兒進行換洗或者檢測的時候，可能會引起腕帶的脫落，從而喪失防盜功能。有鑑於此，需要ー種完備，高效的嬰兒防盜/防拿錯系統，能夠最大程度的抑制上述問題的產生。
發明內容為解決上述問題，本發明的一方面提供ー種防脫落無線傳輸標籤腕帶裝置，包含一電池以及一 RF模塊，該防脫落無線傳輸標籤腕帶裝置還包含ー電容傳感器，所述電容傳感器電容值根據腕帶是否在使用者手上而變化；—控制電路，所述控制電路檢測所述電容傳感器的容值變化是否大於ー預設門限，井根據檢測的結果判斷所述腕帶是否從所述使用者手上脫落，並通過所述RF模塊發送檢測結果。還提供ー種防脫落無線傳輸標籤腕帶裝置，包含ー塑膠腕帶本體，一電池以及一RF模塊，所述防脫落無線傳輸標籤腕帶裝置還包含ー電容傳感器，所述電容傳感器電容值根據腕帶是否在使用者手上而變化；一溫度傳感器，所述溫度傳感器檢測腕帶內側的溫度；ー控制電路，所述控制電路檢測所述電容傳感器的容值變化是否大於ー預設門限以及檢測所述溫度傳感器的溫度是否偏離人體體溫達ー預設門限，井根據對所述電容傳感器的檢測結果和對所述溫度傳感器的檢測結果，判斷所述腕帶是否從所述使用者手上脫落，並通過所述RF模塊發送檢測結果。另ー方面提供ー種防止無線傳輸標籤腕帶脫落的報警方法，所述無線傳輸標籤腕帶包含一電池、一 RF模塊、一電容傳感器以及ー控制電路，所述電容傳感器電容值根據腕帶是否在使用者手上而變化，其特徵在於，所述報警方法包括以下步驟[0013]通過所述控制電路檢測所述電容傳感器的容值變化是否大於ー預設門限，若是，則判斷為所述腕帶從所述使用者手上脫落；若否，則判斷為所述腕帶未從所述使用者手上脫落；通過所述RF模塊發送檢測結果。還提供ー種防止無線傳輸標籤腕帶脫落的報警方法，所述無線傳輸標籤腕帶包含ー電池、一 RF模塊、ー電容傳感器、一溫度傳感器以及ー控制電路,所述電容傳感器電容值根據腕帶是否在使用者手上而變化，所述溫度傳感器檢測腕帶內側的溫度，其特徵在於，所述方法包括以下步驟通過所述控制電路檢測所述電容傳感器的容值變化是否大於ー預設門限，並同時 檢測所述溫度傳感器的溫度是否偏離人體體溫達ー預設門限，若都是，則判斷為所述腕帶從所述使用者手上脫落；若都否，則判斷為所述腕帶未從所述使用者手上脫落；通過所述RF模塊發送檢測結果。

圖I為本發明的第一實施例腕帶的結構圖的側視圖圖2為本發明的第一實施例腕帶的結構圖的俯視圖圖3為本發明的中心控制系統的原理框圖圖4為本發明系統工作流程框圖圖5為本發明RF層數據格式示例圖圖6為本發明控制電路和電容檢測電路的實現框圖圖7為本發明的第二實施例腕帶的結構圖的側視圖圖8為本發明的第二實施例腕帶的結構圖的俯視圖圖9為本發明溫度傳感器的電路圖
具體實施方式
第一實施例圖I和圖2顯示了本發明的腕帶的構成，腕帶由塑膠腕帶本體101，電容傳感器102，控制電路103，電池104以及RF部分105構成，108為殼體，109為電路PCB板。塑膠腕帶本體101可選用柔韌無毒的塑料、橡膠、塑料複合材料、皮革、防水紙張等軟性片狀材料製成。考慮到嬰兒皮膚敏感，選用無毒聚氯こ烯、聚こ烯、聚丙こ烯薄片較為理想。塑膠腕帶本體101通過搭扣形成環狀套在嬰兒的手腕或者腳腕上，井根據嬰兒的手腕或者腳腕的直徑進行緊扣件位置選擇，以不會從嬰兒手上或者腳上脫落鬆緊度為宜。塑膠腕帶本體101以及殼體108上有一部分區域為標識區，用於書寫，列印或粘貼母親姓名，條形碼，體重，床號，出生日期等嬰兒相關信息。電容傳感器102為ー對柔性金屬薄膜組件，嵌入在塑膠腕帶本體101中，並通過導線106，107分別和控制電路103相連。電容傳感器的兩片金屬薄膜組件被配置在腕帶的兩個部分，當腕帶被扣起成為ー個環形的時候，兩片金屬薄膜和中間的介質形成ー個電容器，其電容值較小，約為Pf的數量級。隨著腕帶圓環形狀的不同以及嬰兒手腕或者腳腕的不同，可能產生的電容值偏差也會較大，因此，需要有自適應的校正程序對初始電容值進行標定。當腕帶被佩戴在手腕或者腳腕上後，由於人體組織的存在，電容傳感器的介電常數發生了較大的變化，因此，電容傳感器等效的電容值也會發生較大的變化。通過監測電容傳感器電容值的改變，可以判定腕帶是在手腕或腳腕上，還是處於空置狀態。控制電路103被安置在塑膠腕帶本體101上，電連接於電容傳感器102，電池104，以及RF部分105。控制電路主要由MCU晶片以及外圍電路構成。所述MCU晶片可以為基於8051及其兼容晶片實現的單片處理器，例如SILICON LAB公司的C8051系列處理器，其內置了高性能的8051處理器內核，以及片上RAM，FLASH程序存儲器，高性能模擬/數字轉換電路(ADC)，I2C總線接ロ，定時器電路，通用IO電路等。RF部分為專用無線收發器。所述無線收發器可以為遵循ZIGBEE協議的射頻收發模塊，例如基於TI公司的CC2430/CC2431 SOC的zigbee通信協議模塊。德州儀器(TI)ZigBeeSOC射頻晶片CC2430-F128，片上集成高性能8051內核、ADC、USART等，支持ZigBee協議棧。CC2430收發器主要射頻參數為工作頻率帶寬為2. 400 2. 4835GHz數據速率達250kbps，碼片速率達2Mchips/s輸出功率可編程控制低功耗RX27mA, TX :25mARF部分可以通過各種接口和MCU控制電路部分進行通訊，典型的實現包括使用MCU的RS232串行接ロ或者是GPIO接ロ進行數據通訊。RF部分也可以用僅支持物理層的射頻晶片來實現，例如TI公司的CC2511系列晶片，在這種情況下，所有通訊協議棧和相關的處理程序均需要MCU來處理。電容傳感器102，導線106、107被整體用塑膠封裝在塑膠腕帶本體101內，以防水和防止外部破壞。電池104可以選擇性的被封裝在殼體108內，構成一次性的使用裝置，或者通過ー防水電池蓋保護在殼體108內。圖3表示用於本發明數據處理和報警信息產生與記錄的通用計算機系統的構成。該計算機系統包括PC機(personal computer) 301,中心RF節點302，RS232串行連接線303。PC機301為帶有顯示器、音箱、鍵盤和滑鼠的普通個人電腦，其中音箱和顯示器用來輸出和顯示報警信息。中心RF節點302是帶有zigbee收發器的無線數據收發節點，用於接收來自腕帶的數據信息或者報警信息，並通過RS232串行連接線303將數據發送到PC機301。特別的，PC機301可以通過網絡連接至醫療系統的資料庫或者相關部門的網絡平臺，記錄報警信息或者系統狀態等數據。基於本發明的防盜/防拿錯系統其功能實現流程如圖4所示。步驟401中，醫護人員給母親和嬰兒分別帶上防拿錯/防盜腕帶，所述防拿錯/防盜腕帶在戴上的瞬間開始監控工作流程。所述防盜腕帶的接頭處具有開關組件，開關組件構成防盜腕帶的系統電源，當腕帶被扣上後，開關組件即耦合，從而電路導通，MCU上電復位，進入工作狀態，執行程序。步驟402中，所述防拿錯/防盜腕帶在給定的時間間隔上發送監測信息。所述監測信息包括本腕帶的識別ID、當前工作監控狀態、溫度、是否為報警信號以及剩餘電量等信
o步驟403中，分布在醫護場所的多個接收裝置接收腕帶發出的監測信息。[0045]步驟404中，接收裝置根據監測信息的內容判定是否有腕帶發出報警信息，如果發生報警，確認報警的ID和母親姓名，提醒醫護人員進行及時處理。圖5是本發明監控信息的ー種可能的數據格式。32bit的ID標識腕帶的唯一標號，32bit的時間信息表示該監控信息的產生時間，8bit的長度標誌指明當前數據報文的長度為N byte,後面緊跟長度標誌指明的N byte信息欄位。圖6是本發明控制電路103和電容檢測電路的具體實現框圖以及連接關係圖。控制電路主要有MCU 601，電容檢測電路602。電容檢測電路602工作原理為電容檢測電路輸出激勵信號給電容傳感器，並由ADC讀出電容上產生的變化的電壓幅度，轉換成數位訊號進行比較。如果電壓產生了明顯的變化，則表明電容的值產生了改變。電容檢測電路602可以用產品化的電容檢測晶片來實現，如ANALOG公司的AD7156晶片等。圖6的電路顯示了本發明的電容檢測電路的一種構成方式。AD7156是Analog Device公司生產的ー種快速響應高性能電容數位轉換器，可以將電容傳感器獲得的電容變化直接轉換成數據輸出。AD7156採用ADI公司的電容數字轉換器(⑶C)技術，這種技術匯集與實際傳感器接ロ過程中起著重要作用的多種特色功能於ー身，如高輸入靈敏度、較高的輸入寄生接地電容和漏電流容限。其集成自適應式闕值算法可對因環境因素(如溼度和溫度)或絕緣材料老化而導致傳感器電容發生的任何變化進行補償。默認情況下，AD7156採用固定上電設置以獨立模式運行，並以兩路數字輸出顯示檢測結果。另外，AD7156也可通過串行接ロ與微控制器連接，可通過用戶自定義設置對內部寄存器進行編程，而數據和狀態信息則可從該部件中讀取。因此，在本發明中，採用I2C接ロ和MCU進行相連，MCU通過I2C電路控制AD7156的運行和數據採集。MCU處理流程描述如下I步驟701出場狀態下，將腕帶環成實際使用時的形狀，MCU啟動電容檢測程序，檢測空載狀態下的電容值，並存儲進MCU的內部flash電路。檢測完成，系統進入斷電狀態。2步驟702當嬰兒/母親帶上腕帶時，電源導通，MCU啟動，並啟動電容檢測程序，檢測戴上手腕後的電容值，存儲進MCU的內部ram。檢測值可以通過多次(例如5次)的檢測值的平均值來表示。3步驟703正常運行情況下，MCU進入休眠狀態，僅在外部中斷事件發生(例如定時和母親或者監控設備通信以及檢測到電容變化)時被喚醒，AD7156保持工作狀態，持續檢測電容的變化情況。4步驟704當電容變化量超過閾值(例如，閾值設定為空載狀態下電容值和正常狀態下電容值差值的一半)，AD7156產生電容變化指示信號，喚醒MCU進行處理。5步驟705MCU再次檢測穩定後的電容值(例如採樣5次取平均值)，如果當前電容值明顯偏向空載狀態下的電容值，則認為腕帶已經脫落，觸發報警程序，傳遞報警信號。實施例2實施例2的腕帶如圖7和圖8所示。腕帶由塑膠腕帶本體201，電容傳感器202，控制電路203，電池204，RF部分205以及溫度傳感器210構成，206為ー根電容傳感器至控制電路的連接線，207為另ー根電容傳感器至控制電路的連接線，208為殼體，209為電路PCB板。相比於實施例一的實現，電路部分増加了ー個溫度傳感器210，用於監測腕帶內側溫度的變化。、[0057]由於電容傳感器受環境影響較大，可能存在一些不準的誤報情況，因此，實施例2的檢測電路中加入了溫度傳感器電路210。溫度傳感器210通過嵌入在腕帶環內部的溫度傳感器晶片測端檢測環內皮膚溫度。圖9顯示了溫度傳感器的電路圖。溫度傳感器可以由一片LM94022集成溫度傳感器晶片構成。LM94022的GSO和GSl均接地，靈敏度選擇是_5. 5mV/°C，輸出端接MCU的ADC輸入端ロ，MCU內部的ADC對輸入的模擬溫度量進行數位化處理並轉換成數位訊號提供給MCU進行溫度判決。溫度傳感器的觸點連接腕帶內側，判斷腕帶內側和皮膚接觸部分的溫度是否偏離嬰兒體溫達ー預設門限。MCU處理流程描述如下步驟801出場狀態下，將腕帶環成實際使用時的形狀，MCU啟動電容檢測程序，檢測空載狀態下的電容值，並存儲進MCU的內部flash電路。檢測完成，系統進入斷電狀態。步驟802當嬰兒/母親帶上腕帶時，電源導通，MCU啟動，並啟動電容檢測程序，再次檢測戴上手腕後的電容值，存儲進MCU的內部ram。檢測值可以通過多次(例如5次)的檢測值的平均值來表示。步驟803正常運行情況下，MCU進入休眠狀態，僅在外部中斷事件發生(例如定時和母親或者監控設備通信以及檢測到電容變化)時被喚醒，AD7156保持工作狀態，持續檢測電容的變化情況。步驟804當電容變化量超過閾值(閾值設定為空載狀態下電容值和正常狀態下電容值差值的一半)，AD7156產生電容變化指示信號，喚醒MCU進行處理。步驟805MCU再次檢測穩定後的電容值(例如採樣5次取平均值)，如果當前電容值明顯偏向空載狀態下的電容值，則觸發溫度傳感器進行溫度檢測。步驟806如果獲取的腕帶內側溫度偏離人體體溫達ー預設門限，則認為腕帶已經脫落，觸發報警事件。實施例2中，通過結合溫度傳感器的檢測值，可以大幅提高脫落的報警準確率。以上描述了本發明的多個實施例，但是，對所述多個實施例可做出多種修改。例如，該裝置可用於對其他各類病人的管理，或者是對於需要實施監控的人群的管理，或者是用於防止兒童走失或被拐騙。此外，所述的電容檢測電路也可以用其他的晶片或者離散電 路實現。因此，應該理解，顯然對於本領域的熟練技術人員易於對本發明做出這樣及那樣的修改，即在不偏離本發明精神及附設權利要求書範圍的前提下可做出各種變化，改型及修改。
權利要求1.ー種防脫落無線傳輸標籤腕帶裝置，包含ー腕帶本體，所述腕帶本體內設置有ー電池以及ー RF模塊，其特徵在於，所述腕帶本體內還設置有 一電容傳感器，所述電容感應器電容值根據腕帶是否在使用者手上而變化； ー控制電路，所述控制電路檢測所述電容傳感器的容值變化是否大於ー預設門限，並根據檢測的結果判斷所述腕帶是否從所述使用者手上脫落，並通過所述RF模塊發送檢測結果。
2.如權利要求I所述的防脫落無線傳輸標籤腕帶裝置，其特徵在於，所述腕帶本體內還設置有一溫度傳感器，所述溫度傳感器檢測腕帶內側的溫度， 所述控制電路的檢測內容和判斷內容被替代為檢測所述電容傳感器的容值變化是否大於ー預設門限以及檢測所述溫度傳感器的溫度是否偏離人體體溫達ー預設門限，並根據對所述電容傳感器的檢測結果和對所述溫度傳感器的檢測結果，判斷所述腕帶是否從所述使用者手上脫落，並通過所述RF模塊發送檢測結果。
3.如權利要求I或2所述的防脫落無線傳輸標籤腕帶裝置，其特徵在於，所述電容傳感器是由內嵌在腕帶本體內的2片柔性金屬薄膜構成。
4.如權利要求I所述的防脫落無線傳輸標籤腕帶裝置，其特徵在於，所述控制電路，包含一 MCU和ー電容檢測器，所述MCU控制所述電容檢測器的運行和數據採集。
5.如權利要求2所述的防脫落無線傳輸標籤腕帶裝置，其特徵在於，所述控制電路，包含一 MCU、一電容檢測器和一溫度檢測器，所述MCU控制所述電容檢測器和溫度檢測器的運行和數據採集。
6.如權利要求I或2所述的防脫落無線傳輸標籤腕帶裝置，其特徵在於，所述RF模塊是由一遵循zigbee協議的射頻收發模塊構成。
專利摘要本實用新型提供一種防脫落無線傳輸標籤腕帶裝置，包含一塑膠腕帶本體，所述塑膠腕帶本體內設置有一電容傳感器，一控制電路，一電池以及一RF模塊。電容傳感器電容值根據腕帶是否在使用者手上而變化，控制電路檢測電容傳感器的容值變化是否大於一預設門限，判斷所述腕帶是否從所述使用者手上脫落，並通過所述RF模塊發送檢測結果。本實用新型可以防止腕帶從使用者手上脫落。
文檔編號G06K17/00GK202394251SQ20112029838
公開日2012年8月22日 申請日期2011年8月17日 優先權日2011年8月17日
發明者徐飛, 李彧, 苗澎 申請人:南京護鷹電子科技有限公司