一种灭菌器灭菌效果检测系统的制作方法
【专利摘要】一种灭菌器灭菌效果检测系统，其特征在于：包括：一数据记录器（2），其外壳内固定有数据记录器控制电路，置于灭菌包（1）内并与灭菌包（1）一同放入灭菌器，用于记录灭菌包（1）在灭菌过程中的实时数据；一数据收发器（3），包括数据收发器外壳（7）以及固定在数据收发器外壳（7）内的数据收发器控制电路，所述的灭菌包（1）置于数据收发器（3）上后，数据收发器（3）与所述的数据记录器（2）实现无线通讯并读取数据记录器（2）记录的灭菌过程中的实时数据，并将数据进行上传；以及一上位机，与数据收发器（3）相连，接收数据收发器（3）上传的数据并进行分析。可以简单可靠的对灭菌包的灭菌效果进行检测。
【专利说明】-种灭菌器灭菌效果检测系统
【技术领域】
[0001] 一种灭菌器灭菌效果检测系统，属于医疗设备领域。
【背景技术】
[0002] 目前，医院等感染控制部门对于高温蒸汽灭菌物品灭菌合格性检测普遍采用化学 和生物方法。化学方法和生物方法均具有各自的局限性。其中化学方法主要使用化学指示 卡灭菌后变色和标准色对比情况来判断灭菌是否合格，但因化学物品的存储环境和存储时 间因素的影响，而灭菌完毕后变色对比的人工判断，很难避免有所偏差。而生物方法灭菌结 果的只是有一定滞后性，且成本过于昂贵，因此每个灭菌锅次不可能都使用生物指示剂进 行灭菌指示。从而对灭菌效果的检测结果不够可靠，甚至对正常的灭菌工作造成了影响。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种避免了现有技术中 化学方法和生物方法检测的弊端，可以简单可靠的对灭菌包的灭菌效果进行检测的灭菌器 灭菌效果检测系统。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该灭菌器灭菌效果检测系统，其特 征在于：包括： 一数据记录器，其外壳内固定有数据记录器控制电路，置于灭菌包内并与灭菌包一同 放入灭菌器，用于记录灭菌包在灭菌过程中的实时数据； 一数据收发器，包括数据收发器外壳以及固定在数据收发器外壳内的数据收发器控制 电路，所述的灭菌包置于数据收发器上后，数据收发器与所述的数据记录器实现无线通讯 并读取数据记录器记录的灭菌过程中的实时数据，并将数据进行上传； 以及一上位机，与数据收发器相连，接收数据收发器上传的数据并进行分析。
[0005] 优选的，所述的数据记录器控制电路包括： 一组传感元件，用于在灭菌过程中感知灭菌包内的灭菌参数并进行输出； 一模数转换模块，其输入端与传感元件的输出端相连，用于接收传感元件感知的数据 并进行模数转换； 第一微处理器，其输入端输出端口与模数转换模块的输入输出端口互连； 一存储模块，其输入输出端口与第一微处理器的输入输出端口互连，用于记录灭菌过 程中的传感元件灭菌参数； 一 RFID发射模块以及与RFID发射模块配合的第一感应线圈，RFID发射模块的输入输 出端口与第一微处理器的输入输出端口互连，用于实现所述数据记录器与数据收发器的无 线传输。
[0006] 优选的，所述的一组传感元件包括温度传感器和压力传感器。
[0007] 优选的，所述的数据收发器控制电路包括： 一第一 USB通讯模块，用于实现数据收发器与上位机之间的通讯； 第二微处理器，其输入输出端口与第一 USB通讯模块的输入输出端口互连； 第一 RFID收发模块以及与第一 RFID收发模块配合的第二感应线圈，第一 RFID收发模 块的输入输出端口与第二微处理器的输入输出端口互连。
[0008] 优选的，还设置有一个与所述的数据记录器无线相连的，用于对数据记录器进行 方案配置的方案下载器，方案下载器包括外壳以及固定在外壳内的方案下载器控制电路。
[0009] 优选的，所述的方案下载器控制电路包括： 一第二USB通讯模块，用于实现数据收发器与上位机之间的通讯； 第三微处理器，其输入输出端口与第一 USB通讯模块的输入输出端口互连； 第二RFID收发模块以及与第二RFID收发模块配合的第三感应线圈，第二RFID收发模 块的输入输出端口与第三微处理器的输入输出端口互连； 以及触点开关，触点开关与第三微处理器的输入端口相连。
[0010] 优选的，在所述的第一 RFID收发模块与第二微处理器之间设置有型号为 MC74HCT245ADT的三态门芯片。
[0011] 优选的，所述的第一微处理器采用的型号为MSP430F2252的单片机。
[0012] 优选的，所述的第二微处理器采用型号为Rabbit2000的单片机。
[0013] 优选的，所述的第三微处理器采用型号为Rabbit2000的单片机。
[0014] 与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：本灭菌器灭菌效果检测系统，设置 有数据记录器、数据收发器和方案下载器，通过数据记录器对灭菌包在灭菌过程中的参数 进行记录并通过上位机对灭菌效果进行检测，避免了现有技术中使用化学方法进行检测时 容易出现检测偏差的缺陷，同时解决了使用生物方法时成本较为昂贵同时具有一定滞后性 的弊端，具有检测过程简单，检测效果可靠以及检测成本较低的优点。
[0015] 数据记录器采用的元器件均可在高温下进行稳定工作，保证了所记录数据的可靠 性。
[0016] 数据收发器通过无线方式对数据记录器进行数据的读取，避免了有线通讯时的各 种不便。
[0017] 设置有通过无线方式与数据记录器相连的方案下载器，方便通过方案下载器向数 据记录器配置采集方案。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1为灭菌器灭菌效果检测系统结构示意图。
[0019] 图2为灭菌器灭菌效果检测系统数据记录器原理方框图。
[0020] 图3为灭菌器灭菌效果检测系统数据接收器原理方框图。
[0021] 图4为灭菌器灭菌效果检测系统方案下载器原理方框图。
[0022] 图5为灭菌器灭菌效果检测系统第一微处理器电路原理图。
[0023] 图6为灭菌器灭菌效果检测系统模数转换模块电路原理图。
[0024] 图7为灭菌器灭菌效果检测系统存储模块电路原理图。
[0025] 图8为灭菌器灭菌效果检测系统RFID发射模块电路原理图。
[0026] 图9为灭菌器灭菌效果检测系统第一 RFID收发模块电路原理图。
[0027] 图10为灭菌器灭菌效果检测系统三态门芯片电路原理图。
[0028] 图11为灭菌器灭菌效果检测系统第一 USB通讯模块电路原理图。
[0029] 图12为灭菌器灭菌效果检测系统供电模块电路原理图。
[0030] 其中：1、灭菌包2、数据记录器3、数据收发器4、显示屏5、托盘6、按键7、数 据收发器外壳。
【具体实施方式】
[0031] 图1~12是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~12对本发明做进一步说明： 如图1所示，灭菌器灭菌效果检测系统，包括数据记录器2、数据收发器3以及方案下载 器（图中未画出），数据记录器2与数据收发器3以及方案下载器之间通过RFID射频技术进 行通讯。数据记录器2为不锈钢外壳，在不锈钢外壳内固定有数据记录器控制电路。数据 收发器3包括一数据收发器外壳7,在数据收发器外壳7的上方开有一圆孔，托盘5自该圆 孔处穿出并固定，在数据收发器外壳7上同时设置有显示屏4和若干个按键6。在数据收发 器外壳7内固定有数据收发器控制电路，按键6、显示屏4与数据收发器控制电路相连。方 案下载器同样包括一外壳以及固定在外壳内的方案下载器控制电路方案下载器可不连接 上位机操作。
[0032] 在使用之前，将数据记录器2置于灭菌包1内，此时可以通过方案下载器与数据记 录器2无线相连，通过方案下载器对数据记录器2进行方案配置。配置完成之后在使用时， 将灭菌包1置入灭菌器内，数据记录器2在灭菌过程中对灭菌包1的灭菌数据进行记录。当 灭菌完成之后，将灭菌包1放置在数据收发器3的托盘5上，数据收发器3与数据记录器2 通过RFID射频技术实现数据的传递，数据收发器2将采集到的灭菌数据传送至数据收发器 3内，数据收发器3与上位机连接并将接收到的数据送至上位机内，由上位机对灭菌效果进 行判断。数据收发器同时与上位机之间进行通讯，其本身不参与数据的记录。
[0033] 如图2所示，数据记录器的控制电路由RFID发射模块、第一微处理器、存储模块、 模数转换模块、温度传感器和压力传感器组成。第一微处理器的输入输出端口与RFID发 射模块互连，RFID发射模块连接有第一感应线圈。温度传感器和压力传感器与模数转换模 块的输入端口相连，模数转换模块的输入输出端口与第一微处理器的输入输出端口互连。 温度传感器和压力传感器将各自测量到的模拟量的数据送至模数转换模块，在模数转换模 块实现模数转换，并将数字量的数据送至第一微处理器，由第一微处理器进行数据的处理。 存储模块与第一微处理器的输入输出端口互连，可将所接收到的数据送至存储模块进行存 储，或调取存储模块内的数据。
[0034] 在进行灭菌时，数据记录器2按照预设定的时间间隔采集相对应的灭菌包1的温 度和压力信息。第一微处理器型号为MSP430F2252，该芯片为16位MCU，可提供5级低功 耗模式，有效节省电力。该系列芯片已经通过长期高强度使用，可以保证在100-150°C环境 中正常工作。模数转换模块型号为ADI AD7794的多路24位精度模数转换芯片，高达470Hz 的转换频率，实际使用中可在5ms内完成一次AD转换。典型耗电电流150uA，待机耗电电 流luA。使用该芯片可以有效缩短AD转换时的耗电量。该芯片在100-150°C环境中正常工 作。RFID发射模块型号为ATMEL U3280M RFID通讯芯片。该芯片除提供基本通讯功能外， 还可通过线圈从外部获取15mA电流，片上搭载电压比较开关，可在线圈电压满足系统条件 时自动切换至外部电源。因此，在数据记录器2与外部通讯时，不需要消耗自身电池电量。
[0035] 如图3所示，数据收发器的控制电路由第二微处理器、第一 USB通讯模块、第一 RFID收发模块以及第二感应线圈组成。第二微处理器的输入输出端口与第一 RFID收发模 块以及第一 USB通讯模块的输入输出端口互连，第一 RFID收发模块连接有第二感应线圈。 第一 RFID收发模块与RFID发射模块建立无线连接之后，可调取数据记录器2中记录的数 据，数据收发器3接收到数据记录器2的数据之后，通过USB通讯接口与上位机建立连接， 并可以将接收到的数据进行上传，由上位机进行处理。上位机可设置一台或多台，当设置多 台上位机时，多台上位机之间可组网连接。
[0036] 第二微处理器采用Rabbit2000微处理器芯片；第一 RFID收发模块采用EM4095 RFID通讯芯片；第一 USB通讯模块采用FT232R串口芯片、RS-232接口、RJ45接口等，优选 型号为FT232R的USB接口。
[0037] 如图4所示，方案下载器的控制电路包括：数据收发器的控制电路由第三微处理 器、第二USB通讯模块、第二RFID收发模块、第三感应线圈以及触点开关。第三微处理器的 输入输出端口与第二RFID收发模块以及第二USB通讯模块的输入输出端口互连，第二RFID 收发模块连接有第三感应线圈，触点开关与第三位处理器的输入端口相连。第二RFID收发 模块与RFID发射模块建立无线连接之后，可对数据记录器2进行方案的配置，触点开关用 于唤醒数据记录器2,以判定灭菌包1内是否放置有数据记录器2,如果数据记录器2不能 被唤醒，则表示灭菌包1内未放置数据记录器2或数据记录器2出现故障。
[0038] 在本灭菌器灭菌效果检测系统中，方案下载器中的第三微处理器、第二USB通讯 模块、第二RFID收发模块以及第三感应线圈与数据收发器内的第二微处理器、第一 USB通 讯模块、第一 RFID收发模块以及第二感应线圈采用同样的芯片（或元器件）进行实现。
[0039] 如图5所示，微处理器U1的型号为MSP430F2252,微处理器U1的5脚和6脚分别 串联电容C2和电容C4后接地，5脚和6脚之间同时并联有晶振Y1和电阻R1。电源Vcc同 时并联电阻R12的一端和场效应管Q1的源极，场效应管Q1的栅极和电阻R12的另一端同时 连接微处理器U1的28脚；场效应管Q1的漏极串联电阻R4之后与微处理器U1的27脚相 连，同时通过电阻R8接地。微处理器U1的38脚串联电阻R2和二极管D1之后与电源Vcc 相连。电源Vcc串联电阻R7后与微处理器U1的7脚相连，同时通过电容C5接地。微处理 器U1即为上述的第一微处理器，微处理器U1的12脚?14脚与上述的存储模块相连；微处 理器U1的11脚、25?26脚、29?30脚与上述的模数转换模块相连；微处理器U1的32脚?37 脚与上述的RFID发射模块相连。
[0040] 如图6所示，模数转换模块采用型号为AD7794的模数转换芯片U2。模数转换芯片 U2的21脚、22脚分别与微处理器U1的30脚、29脚相连，模数转换芯片U2的23脚、24脚 分别与微处理器U1的26脚、25脚相连。微处理器U1的30脚同时串联电阻R3后并联模数 转换芯片U2的13脚和电阻R6的一端，电阻R6的另一端同时并联模数转换芯片U2的14 脚和接线端子P1的1脚，接线端子P1的3脚同时并联模数转换芯片U2的17脚，接线端子 P1的2脚和4脚分别连接模数转换芯片U2的9脚和10脚。模数转换芯片U2的7脚同时 并联电容C9的一端和接线端子P1的1脚，电容C9的另一端同时并联模数转换芯片U2的 8脚、20脚，以及电阻R9、电容C3、电容C7的一端，电阻R9的另一端接地，电容C3的另一端 连接模数转换芯片U2的21脚，电容C7的另一端连接模数转换芯片U2的17脚。
[0041] 如图7所示，存储模块采用型号为24LC256的存储芯片U3。存储芯片U3的1脚 ~4脚以及7脚接地，5脚和6脚分别串联电阻R11和电阻R10之后连接电源Vcc，存储芯片 U3的8脚串联电容C8后接地。存储芯片U3的5脚、6脚以及8脚分别与微处理器U1的12 脚、13脚以及14脚相连。
[0042] 如图8所示，RFID发射模块采用型号为U3280M的集成芯片U4,集成芯片U4的1 脚连接电池 B1的正极，电池 B2的负极连接二极管D2的3脚，二极管D2的1脚接地；集成 芯片U4的2脚和5脚分别串联电阻R5和R13后与电源Vcc相连，集成芯片U4的15脚和 16脚分别连接接线端子P2的2脚和1脚，集成芯片U4的15脚和16脚之间并联有电容C6， 接线端子P2用于连接上述的第一感应线圈。集成芯片U4的3脚飞脚以及8脚分别与微 处理器U1的37?34脚相连；微处理器U4的9脚和10脚分别与微处理器U1的32脚和33 脚相连。
[0043] 上述的第二微处理器型号为Rabbit2000 (未画出），图8~图12中所示的电路图均 与第二微处理器相连。第二处理器除了与图8~图12中的电路相连之外，还连接有其常规 的外围电路。
[0044] 如图9所示，上述的第一 RFID收发模块采用型号为EM4095的集成芯片U5。集成 芯片U5的1脚接地，2脚依次串联施密特触发器U7~U8后与第二微处理器的24脚相连，集 成芯片U5的1脚13脚依次串联施密特触发器U9~U10之后与第二微处理器的23脚相连， 施密特触发器U7~U10采用型号为74AHC1G14的施密特触发器芯片。集成芯片U5的3脚串 联电阻R14后连接接线端子P3的1脚，集成芯片U5的6脚同时并联电容C13~C14后同时 并联接线端子P3的2脚和电容C17的一端，电容C17的另一端并联集成芯片U5的8脚，同 时并联电容C10和电容C18接地，接线端子P3用于连接上述的第二感应线圈。集成芯片U5 的9脚和10脚之间串联电容C16,11脚串联电容C15接地。集成芯片U5的15脚和16脚 分别串联电容C12和电容C11接地，集成芯片U5的12脚和14脚分别与三态门芯片相连。
[0045] 如图10所示，三态门芯片采用型号为MC74HCT245ADT的集成芯片U6。集成芯片U6 的17脚和18脚分别与上述的集成芯片U5的12脚以及14脚相连。集成芯片U6的15脚 和16脚分别串联电阻R15、发光二极管D4以及电阻R16、发光二极管D3之后接地。集成芯 片U6的2脚和3脚分别与第二微处理器的30脚和29脚相连，集成芯片U6的4脚和5脚 分别与第二微处理器的82脚和83脚相连。
[0046] 如图11所示，上述的第一 USB通讯模块采用的是型号为FT232R的集成芯片U11。 集成芯片U11的1脚和5脚分别与第二微处理器的59脚和60脚相连。电源Vcc串联保险 丝F1后同时并联集成芯片U11的19脚、集成芯片U12的5脚、接线端子J5的1脚以及电 容C20~C21的一端，电容C20~C21的另一端接地。集成芯片U11的15脚和16脚分别与集 成芯片U12的3脚和1脚相连，集成芯片U12的6脚与接线端子J5的2脚相连，集成芯片 U12的4脚与接线端子J5的3脚相连，接线端子J5的4脚接地，5飞脚同时并联电容C23 和电阻R17接地。集成芯片U12的型号为USBLC6-2。
[0047] 如图12所示，通过型号为LM2576-5的集成芯片U13将供电电源转换为电源Vcc， 电源Vcc电压为5V，集成芯片U13的输出端连接型号为LM1117的集成芯片U14,通过集成 芯片14将5V的电源Vcc转换为3. 3V电压。在集成芯片U13的电压输入端和接地端之间 并联有型号为SMBJ51的保护二极管D5以及电解电容C24,在集成芯片U13的输出端和接地 端之间并联有肖特基二极管DP2以及电解电容C25。在集成芯片U14的输入端与接地端之 间并联有电容C26~C27，在集成芯片U14的输出端和接地端之间并联有电容C28~C29。
[0048] 综上所述，由于在本灭菌器灭菌效果检测系统中，方案下载器中的第三微处理器、 第二USB通讯模块、第二RFID收发模块以及第三感应线圈与数据收发器内的第二微处理 器、第一 USB通讯模块、第一 RFID收发模块以及第二感应线圈采用了同样的芯片（或元器 件）进行实现，因此方案下载器的电路连接关系在此不再赘述。其区别在于，在第三微处理 器的任意一个未占用的输入管脚处连接有触点开关。
[0049] 具体工作过程及原理如下：在灭菌之前，首先将数据记录器2放入灭菌包1内，然 后将灭菌包1放入灭菌器内进行灭菌，在灭菌过程中，数据记录器2根据预先设定的记录方 案，按照一定的时间间隔实时记录灭菌包1的压力值和温度值。此时模数转换模块将与之 连接的温度传感器和压力传感器采集到的模拟量信号转换为数字量信号并送至第一微处 理器内，并由第一微处理器存储在存储模块内。
[0050] 灭菌完成之后将灭菌包1取出并放置在数据收发器3的托盘5上。灭菌包1放置 完成之后，灭菌包1内的数据记录器2与数据收发器3建立RFID射频连接，建立RFID射 频连接之后，第一微处理器读取存储在存储模块内的数据，并通过RFID发射模块将数据发 出。
[0051] 数据收发器3的控制电路的第一 RFID收发模块接收到RFID发射模块发送来的数 据之后，首先送至第二微处理器，然后通过与第二微处理器连接的第一 USB通讯模块将数 据送至上位机内。
[0052] 上位机接收到数据收发器3发送来的数据之后，将原始AD数据按照公式，转换为 温度值、压力值，并补偿偏差。对温度数据进行累计计算，按照行业标准计算得出值，通 过比对值判定灭菌是否合格。通过湿热灭菌条件下，压力与温度的对应关系，判定该批 次灭菌是否合格，实时向用户提示。
[0053] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任 何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等 效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所 作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
【权利要求】
1. 一种灭菌器灭菌效果检测系统，其特征在于：包括： 一数据记录器（2)，其外壳内固定有数据记录器控制电路，置于灭菌包（1)内并与灭菌 包（1) 一同放入灭菌器，用于记录灭菌包（1)在灭菌过程中的实时数据； 一数据收发器（3)，包括数据收发器外壳（7)以及固定在数据收发器外壳（7)内的数据 收发器控制电路，所述的灭菌包（1)置于数据收发器（3)上后，数据收发器（3)与所述的数 据记录器（2)实现无线通讯并读取数据记录器（2)记录的灭菌过程中的实时数据，并将数 据进行上传； 以及一上位机，与数据收发器（3)相连，接收数据收发器（3)上传的数据并进行分析。
2. 根据权利要求1所述的灭菌器灭菌效果检测系统，其特征在于：所述的数据记录器 控制电路包括： 一组传感元件，用于在灭菌过程中感知灭菌包内的灭菌参数并进行输出； 一模数转换模块，其输入端与传感元件的输出端相连，用于接收传感元件感知的数据 并进行模数转换； 第一微处理器，其输入端输出端口与模数转换模块的输入输出端口互连； 一存储模块，其输入输出端口与第一微处理器的输入输出端口互连，用于记录灭菌过 程中的传感元件灭菌参数； 一 RFID发射模块以及与RFID发射模块配合的第一感应线圈，RFID发射模块的输入输 出端口与第一微处理器的输入输出端口互连，用于实现所述数据记录器（2)与数据收发器 (3)的无线传输。
3. 根据权利要求2所述的灭菌器灭菌效果检测系统，其特征在于：所述的一组传感元 件包括温度传感器和压力传感器。
4. 根据权利要求1所述的灭菌器灭菌效果检测系统，其特征在于：所述的数据收发器 控制电路包括： 一第一 USB通讯模块，用于实现数据收发器（3)与上位机之间的通讯； 第二微处理器，其输入输出端口与第一 USB通讯模块的输入输出端口互连； 第一 RFID收发模块以及与第一 RFID收发模块配合的第二感应线圈，第一 RFID收发模 块的输入输出端口与第二微处理器的输入输出端口互连。
5. 根据权利要求1所述的灭菌器灭菌效果检测系统，其特征在于：还设置有一个与所 述的数据记录器（2)无线相连的，用于对数据记录器（2)进行方案配置的方案下载器，方案 下载器包括外壳以及固定在外壳内的方案下载器控制电路。
6. 根据权利要求5所述的灭菌器灭菌效果检测系统，其特征在于：所述的方案下载器 控制电路包括： 一第二USB通讯模块，用于实现数据收发器（3)与上位机之间的通讯； 第三微处理器，其输入输出端口与第一 USB通讯模块的输入输出端口互连； 第二RFID收发模块以及与第二RFID收发模块配合的第三感应线圈，第二RFID收发模 块的输入输出端口与第三微处理器的输入输出端口互连； 以及触点开关，触点开关与第三微处理器的输入端口相连。
7. 根据权利要求4所述的灭菌器灭菌效果检测系统，其特征在于：在所述的第一 RFID 收发模块与第二微处理器之间设置有型号为MC74HCT245ADT的三态门芯片。
8. 根据权利要求2所述的灭菌器灭菌效果检测系统，其特征在于：所述的第一微处理 器采用的型号为MSP430F2252的单片机。
9. 根据权利要求4所述的灭菌器灭菌效果检测系统，其特征在于：所述的第二微处理 器采用型号为Rabbit2000的单片机。
10. 根据权利要求6所述的灭菌器灭菌效果检测系统，其特征在于：所述的第三微处理 器采用型号为Rabbit2000的单片机。
【文档编号】A61L2/28GK104056292SQ201410335323
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】王鹏飞, 杨雷, 张振守, 李晓鹏, 房秀杰 申请人:山东新华医疗器械股份有限公司