專利名稱：一種自動配藥機的制作方法
技術領域：
本發明涉及自動控制和醫療設備技術領域，可稱之為一種自動配藥機。適用于醫院等醫療場合。
背景技術：
目前，醫院配藥大都采用人工配藥的方式，部分醫院的配藥空間達不到國家行業的要求，因此藥品污染、配藥錯誤、醫護人員受到藥品的傷害等多個方面的危險始終存在。國外已知的自動配藥機采用智能手臂，其成本高昂，控制復雜，難以普及和擴展，且完成的功能有限。在國內也有自動配藥機的專利，將醫院的配藥操作過程進行了自動控制的理論劃分，但沒有設計具體的實現設備，專利方案也存在著難以實現的技術難點。

發明內容
本發明的目的是克服現有的技術局限性，設計出一種具有具體的操作設備和完整控制方案的自動配藥機。本發明利用了現有成熟的自控技術，以國家《直接接觸藥品的包裝材料和容器標準》及其他藥品生產規范為基礎，減少了一些復雜的、可以避免的監測和控制環節，具有完整的自動配藥設備及自動控制方案，可以靈活地實現人工配藥的功能。一種自動配藥機，分為中央處理單元、外部組件、內部組件、環境處理組件四大部分。中央處理單元由 中央處理器、電源模塊、通訊模塊、控制模塊組、輸入輸出模塊組成。外部組件分為顯示器、安瓿瓶輸入單元、粉劑瓶輸入單元、配藥鹽水瓶輸入單元、注射器輸入單元、配藥輸出、打印口單元、通風凈化裝置、廢品回收口等九大部分。內部組件包括可調焦攝像頭、取藥單元、配藥裝置、回收單元組成，其中配藥裝置是自動配藥機的機械核心。配藥裝置由以下部分組成:平行通道、主轉動體、配藥控制組、綜合密封消毒室、配藥輸出軌、廢品回收箱等組成，其中配藥控制組包括注射器控制組和藥品控制組；藥品控制組包括安瓿瓶控制組、安瓿瓶拌斷器、粉劑瓶控制組、鹽水瓶(或其他母液)控制組。環境處理單元的目的是凈化配藥機器人機柜內部空氣達到國家衛生部規定的有關標準。


下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明，可以理解的是，這里所描述的具體實例僅僅用于對本說明做個解釋，并不用于限定本發明。圖1是本發明的一個實例的自動配藥裝置結構圖。圖2是本發明的一個實例的外部組件結構圖。圖3是本發明的一個實例的內部背板部分結構圖。
圖4是本發明的一個實例的內部面板背面部分結構圖。圖5是本發明的一個實例的藥品輸入單元結構上視圖。圖6是本發明的一個實例的注射器控制組件結構圖。圖7是本發明的一個實例的藥品控制組的一個組件結構圖。圖8是本發明的一個實例安瓿瓶拌斷裝置結構圖。圖9是本發明的一個實例安瓿瓶固定裝置結構圖。
具體實施例方式本實施例的依據:其一，制藥企業藥品是符合規范的，因此對于不同規格的藥劑瓶其高度不同，同種規格的藥劑瓶即使出于不同的廠家，其高度也具有相對可容忍的誤差，因此通過藥劑瓶的高度的檢查可以大致分別出該藥劑瓶的規格體積。在實際設計中，配藥機器對藥品規格的認知是以人工確認和條形碼識別為準，上述的識別僅僅用于操作中的參考，如果識別的結果與系統數據有大的誤差，系統會提醒操作人員對藥品的規格做再次的確認，因此，通過藥劑瓶高度識別藥劑的規格所可能出現的錯誤并不會影響到配藥的安全。其二，考慮到國家 《直接接觸藥品的包裝材料和容器標準》及其他藥品生產規范對藥劑量的規格有著嚴格的規定，通過市場調查，可以確定相同規格的安瓿瓶，其截面直徑的誤差幾乎是可以忽略的，即使藥劑瓶來源于不同的制藥廠家，粉劑瓶也有大致類似的特性，此同一性被應用于配藥機器人的操作應用。自動配藥機采用高性能傳感器，全過程采用計算機處理，并使用糾錯冗余設計。整個系統分為中央處理單元、面板組件、內部組件、環境處理單元四大部分。中央處理單元由中央處理器、電源模塊、通訊模塊、控制模塊組、輸入輸出模塊組成。面板組件分為顯示器、安瓿瓶輸入單元、粉劑瓶輸入單元、配藥鹽水瓶輸入單元、注射器輸入單元、配藥輸出、打印口單元、通風凈化裝置、廢品回收口等九大部分。內部組件包括可調焦攝像頭、取藥單元、配藥裝置、回收單元組成。其中配藥裝置是配藥機器人的機械核心。配藥裝置由以下部分組成:主通道底板、主轉動體、注射器控制組、安瓿瓶控制組、安瓿瓶拌斷器、粉劑瓶控制組、鹽水瓶控制組、綜合密封消毒室、配藥輸出軌、廢品回收箱等組成。環境處理單元采用整體集成的方式，目的是凈化配藥機器人機柜內部空氣達到國家衛生部規定的有關標準，并使機柜內部氣壓處于正壓狀態。中央處理單元由中央處理器、電源模塊、通訊模塊、控制模塊組、輸入輸出模塊組成。中央處理器位于配藥機器的左側下部，采用目前工業上應用十分廣泛的PLC控制系統。為減少體積，PLC盡可能選用集成式結構。考慮到伺服電機控制器的控制，因此選用時信號類型主要選用數字信號和脈沖輸出以及RS485通訊接口，并預留少量的4 20mA接口。PLC系統作為配藥機器人的上位機，負責人機交互對接、程序執行及數據處理，包括通訊數據、條形碼數據及其他必要的檢測數據等等，同時對電機驅動控制器進行控制。電機驅動控制器作為下位機，負責對配藥機的所有伺服電機進行控制。電機驅動控制器和伺服電機采用1:1配對方式。電源模塊采用冗余設置，負責對配藥機的PLC系統、所有傳感器及伺服電機供電，根據實際情況，可以增加UPS電源模塊。通訊模塊負責與醫院內部的數據系統聯網，收集醫生處方及病人信息。輸入輸出模塊主要用于人機交互對接，包括人工確認、人工中斷、以及必要的參數輸入等等。中央處理單元的實際占用體積將根據具體的型號配置進行設置，因此在設計時，將預留盡可能大的空間保證中央處理單元的安裝。面板組件分為觸摸屏顯示器、安瓿瓶輸入單元、粉劑瓶輸入單元、配藥鹽水瓶輸入單元、注射器輸入單元、配藥輸出及打印粘貼單元、通風凈化裝置、廢品回收口等九大部分。安瓿瓶輸入單元每輪操作可連續放入8支安瓿瓶，包括1ml、2 ml、5 ml、10 ml、20ml等規格，沒有規格限制，一次一支。觸摸顯示屏會顯示本次配藥的所有安瓿瓶類藥名。每放入一支安瓿瓶，須在觸摸顯示屏上確認對應的藥名(名下對應著藥品的規格，這些數據來源于醫生的處方)，系統會自動記錄此藥品的位置，并移動一次位置，空出下次放入安瓿瓶的位置。輸入單元還設計有條形碼識別器，對于有條形碼的安瓿瓶除人工確認外還可進行二次條形碼識別。安瓿瓶輸入單元包括槽型底板、8支安瓿瓶底座、120°控制器、三葉型安瓿瓶撥板
(53)一個及伺服電機一臺。底板槽寬與安瓿瓶底座吻合。在底板槽位于側板呈直線型的位置的槽邊上有直線齒條，其他位置則呈光滑的曲線形。安瓿瓶底座位于底板槽內，電機轉動一周，三葉型撥板(53)轉動120°，一支安瓿瓶底座及位于其上的安瓿瓶被送入取藥口位置，后邊的安瓿瓶則向前進一位。底板槽邊上方安有條形碼掃描器，條形碼掃描器與安瓿瓶持平。安瓿瓶底座上有齒輪(92)，齒輪與上述齒條吻合，安瓿瓶在向前移動的時候會自轉360°，有利于掃描器的掃描。粉劑瓶輸入單兀與安瓿瓶輸入單兀結構、原理以及操作方式完全一樣。粉劑瓶輸入單元包括槽型底板、8支粉劑瓶底座、120°控制器、三葉型粉劑瓶撥板一個及伺服電機一臺。底板槽寬與粉劑瓶底座吻合。在底板槽位于側板呈直線型的位置的槽邊上有直線齒條，其他位置則呈光滑的曲線形。粉劑瓶底座位于底板槽內，電機轉動一周，三葉型撥板(53)轉動120°，一支粉劑瓶底座及位于其上的粉劑瓶被送入取藥口位置，后邊的粉劑瓶則向前進一位。底板槽邊上方安有條形碼掃描器，條形碼掃描器與粉劑瓶持平。粉劑瓶底座上有齒輪(92)，齒輪與上述齒條吻合，粉劑瓶在向前移動的時候會自轉360°，有利于掃描器的掃描。鹽水瓶輸入單元每輪操作可連續放入4支鹽水瓶,包括100ml、250 ml >50 Oml等規格，沒有規格限制，一次一支。觸摸顯示屏會顯示本次配藥的所有鹽水瓶類藥名。每放入一支鹽水瓶，須在觸摸顯示屏上確認對應的藥名，系統會自動記錄此次藥品的位置，并移動一次位置，空出下次放入鹽水瓶的位置。輸入單元還設計有條形碼識別器，對于有條形碼的鹽水瓶除人工確認外還可進行二次條形碼識別。鹽水瓶輸入單元包括十字型支架及支架底板、4支鹽水瓶固定支架、90°控制器、伺服電機一臺(為節約成本，此處的伺服電機可更換成普通小電機，不會影響到配藥機器人的正常運轉)。4支鹽水瓶固定支架位于十字型支架頂端。電機轉動一周，十字型支架轉動90°，一支鹽水瓶被送入取藥口位置，后邊的鹽水瓶則向前進一位。支架底板邊側安有一段弧形齒條，支架底板邊側上方安有條形碼掃描器，條形碼掃描器與鹽水瓶持平。鹽水瓶固定支架底座有齒輪，齒輪與上述齒條吻合，鹽水瓶在向前移動的時候鹽水瓶會自轉360°，有利于掃描器的掃描。 注射器輸入單元每輪操作可連續放入4支注射器，包括5ml、10 ml,20ml等規格，沒有規格限制，一次一支。觸摸顯不屏會顯不本次配藥的所有注射器類規格。每放入一支注射器，須在觸摸顯示屏上確認對應的規格，系統會自動記錄該規格注射器的位置，并移動一次位置，空出下次放入注射器的位置。輸入單元還設計有條形碼識別器，對于有條形碼的注射器除人工確認外還可進行二次條形碼識別。注射器輸入單元包括支架底板、十字型注射器固定支架及立柱、90°控制器、伺服電機一臺。90°控制器、伺服電機位于支架底板的下面，十字型注射器固定支架位于支架底板上面，通過立柱固定在90°控制器上。十字型注射器固定支架包括上十字和下十字兩個支架。下十字支架距支架底板表面IOOmm,下十字支架距上十字支架50mm。下十字支架的四個端點處有各有一道丫口，在上十字支架的四個端點各有一道Ω形卡簧。放入注射器時，注射器的針腳根部推入丫口，注射器下表面落在下十字架上，注射器上部被推入Ω形卡簧固定。注射針懸空，避免污染。電機轉動一周，十字型支架轉動90°，一支注射器被送入取藥口位置，后邊的注射器則向前進一位。配藥輸出及打印粘貼單元采用傳送帶的方式，配藥完畢的鹽水瓶被放落在傳送帶上，傳送帶將其送至出口。在出口位置，鹽水瓶作360°自轉，打印機將本次配藥的數據打印后粘貼在鹽水瓶上。關于打印粘貼單元有成品出售，可以采購集成。通風凈化裝置采用外購的方式集成安裝，須保證機柜內的環境完全符合相關的衛生部標準。廢品回收出口位于前面板的中下部，內有抽屜式的框架，可從機柜內拉出。框架上有三個手提式收集塑料箱，其中注射器收集箱占50%的空間，安瓿瓶、粉劑瓶收集箱各占50%的空間。廢品回收口位于機柜內部，有一道總的密封門，密封門下分三個小口，平行于通道排列。三小口各有一引導滑管將不同 的廢品導向各自的回收箱。內部組件包括可調焦攝像頭、取藥單元、配藥裝置、回收單元組成。可調焦攝像頭用于對配藥裝置進行監視以及極少情況下的人工干預。監視的情況被存儲于硬盤，人工干預包括配藥異常報警或配藥機器異常時的人工查看，配藥過程的人工監視、終止，以及極少數難溶粉劑藥溶解情況的確認這三種情況。取藥單元位于配藥機器人機柜內部，前面板的背面(41)，與配藥裝置相對。它由固定支架(42)，立桿，定位軸(43)，可上下、左右、前后移動的擺臂(44、45)，取藥夾持機構(46、47)，夾持機構滑道，夾持機構轉軸(46)，主伺服電機，輔伺服電機及夾持機構控制伺服電機、夾持機構定向電機等部分組成。立桿固定于固定支架上，擺臂固定于立桿上，可沿立桿上下移動；擺臂的頂端有夾持機構滑道，取藥夾持機構可在滑道上左右微移，用于補償取藥口藥品的微小的位置偏離，離開取藥口后，在復位彈簧的作用下，取藥夾持機構會靜止在夾持機構滑道的頂端。主伺服電機控制擺臂在左右方向上做正反180°擺動，輔助伺服電機可對擺臂在立桿上的位置進行定位。夾持機構的運動軌跡是以擺臂為中心，以擺臂長度為半徑的半圓弧。圓弧的兩端點位置為面板取藥口藥品出口，圓弧的中點位置為配藥裝置各固定支架。夾持機構抓取藥品后，擺臂通過上下、左右移動，將藥品送到配藥裝置對應的夾持機構。夾持機構是經過特殊設計的以滑道為對稱軸的兩套夾持機構，也可以是可以旋轉180 °的一套夾持機構，使用一臺夾持機構伺服電機控制夾持機構的開合，夾持機構定向電機對夾持機構進行定向。夾持機構一的設計適合安瓿瓶，并兼顧注射劑。夾持機構二的設計適合鹽水瓶和粉劑瓶。如果是一套夾持機構，則夾持部件的設計須兼顧上述兩種情況。夾持機構上設計有兩種規格的力矩彈簧和微動開關，如果是一套夾持機構，則兩種規格的彈簧疊加使用，以保證夾持機構使用不同的力矩抓取安瓿瓶或鹽水瓶。在夾持機構的上部，與夾持機構平行的位置，有一平行的擋板，擋板的中心與夾持機構的中心軸線重合。擋板可以在被抓藥品的作用下向上移動，離開被抓藥品時，擋板在復位彈簧的作用下復位。擋板上裝有位置感知開關，感知被抓的藥品的高度，通過主臂運動位置高度的分析判斷此藥品的規格。并與人工確認的規格和條形碼掃描的藥品數據想比對，如有較大誤差，會提醒再次人工確認。主臂以固定高度轉動到對應的取藥口后，會自動下降，被抓取的藥品最先觸發擋板上的位置感知開關，處理器從而計算出藥品的高度。根據被取藥品的種類，處理器經過計算來決定是否繼續下降，以及下降多少高度。如果是注射器，主臂會繼續下降，由注射器推動擋板向上移動，直到夾持機構落在注射器的恰當位置后，主臂停止下降，此時夾持機構動作，抓緊注射器。如果是Iml的安瓿瓶，在擋板位置感知開關被觸發后，處理器計算后會停止主臂的下降，并啟動夾持機構，抓緊安瓿瓶。通過伺服電機和光電開關的應用，可以滿足整個高度的精度誤差不超過0.5mm的最大值。由于在自動配藥機面板上，安瓿瓶、粉劑瓶、鹽水瓶或母液瓶、注射器都有各自固定的輸入口，在藥品輸入裝置定位功能的作用下，這些藥品在各自的藥品輸出口的位置只有幾毫米的誤差。同時夾持機構滑道及平行移動的對夾機構可以對此進行補償。對于配藥裝置，在通道和定位傳感器的作用下，各配藥控制組的夾持機構的位置也只有幾毫米的誤差，因此，取藥單元相當于在固定的點取藥送到另一個固定點，對于不同規格的藥品，只有擺臂高度的調整，而擺臂的高度是以各固定點的位置為基礎，通過對各類藥品的規格的檢測結果，綜合計算確定。配藥裝置是配藥機器人的機械核心。配藥裝置由以下部分組成:平行通道、主轉動體、配藥控制組、綜合密封消毒室、配藥輸出軌、廢品回收箱等組成；其中配藥控制組包括注射器控制組和藥品控制組；藥品控制組包括安瓿瓶控制組、安瓿瓶拌斷器、粉劑瓶控制組、鹽水瓶(或其他母液)控制組。主通道底板安裝在配藥機器人機柜內背板上(30)，呈長方形，長1600mm，寬950mm,地板中央有一個主轉動體，其直徑為600mm,主轉動體表面與主板表面在一個平面上，主轉動體中心距底板右邊線 500mm。主轉動體邊線與底板間隙小于0.2mm。主轉動體可180°正反轉動。主轉動體由伺服電機控制，轉動角度精確到0.01°。這個精度體現在主轉動體邊弧上，其上下弧長的誤差在0.034mm，將不會影響通道和齒輪條的運作。主轉動體在平衡位置的定位由光電開關輔助定位。在底板的表面自左至右中間經過主主轉動體有4道通道，在第一道通道的上方有一道齒條，在第二、第三、第四道通道的下方各有一道齒條，共4道齒條。4道齒條自左至右，中間經過主主轉動體。每條通道或齒條在主轉動體處被分成三段，分段處的通道截面與主轉動體的外緣及底板的內緣一致，段段間的間隙小于0.2_。自上至下，第一條通道為注射器通道，第二條通道為安瓿瓶通道，第三條通道為粉劑瓶通道，第四條通道為鹽水瓶通道。第一條通道與第二條通道中心距離為200mm，第二條通道與第三條通道中心距離為100mm，第三條通道與第四條通道中心距離為200mm。在第二、第三、第四條通道的右邊端點處固定有從左邊進出的密封的消毒室，配有密封門。在第二條通道的密封室內與密封門對面的側板上裝有玻璃刻刀。當安瓿瓶進入密封室后，玻璃刻刀會在安瓿瓶頸部靠近通道的一側刻出一道劃痕，用于下步安瓿瓶的拌斷。當安瓿瓶、粉劑瓶、和鹽水瓶沿通道進入消毒室后，密封門關閉。消毒室側壁在安瓿瓶頸部對應的高度處設有對角噴嘴，在粉劑瓶、鹽水瓶上端面處各設有一處噴嘴，可噴出消毒酒精液，對安瓿瓶頸部、粉劑瓶和鹽水瓶的上端面進行消毒。在消毒室的頂部有無菌空氣吹風口，無菌空氣自上而下對藥品吹干。排出口接至廢品回收口，排出機柜外。密封消毒室可一次性對安瓿瓶、粉劑瓶、和鹽水瓶各一瓶進行消毒。消毒時間視消毒要求而定。在第一條通道的左端點處設有安瓿瓶拌斷器。安瓿瓶拌斷器固定在配藥機器人機柜的左側板上。(具體參見安瓿瓶拌斷器說明)主轉動體可與運行于其上的控制組(包括注射器控制組以及安瓿瓶控制組或粉劑瓶控制組或鹽水瓶控制組)做整體180°正反轉。注射器控制組由通道滑塊、中心帶穿線孔的旋轉軸、集線器、2組上下滑桿、2組上下定位軸、一組左右滑桿及夾持機構、一組左右定位軸、一臺通道滑塊左右移動伺服電機、一臺注射器上下移動伺服電機、一臺抽注藥上下移動伺服電機、一臺可正反180°旋轉的伺服電機、一臺夾持機構驅動伺服電機、帶自鎖的抽注藥組件、抽注藥位置感應微動開關組成。注射器控制組可經通道在主通道底板上做左右運動，也可自身沿垂直于底板的軸線做正反180°自旋，同時還可以和主轉動體一起做為一個整體沿主轉動體中心軸線做正反180°旋轉運動；
注射器由取藥裝置主臂夾持機構自注射器輸入口送至注射器控制組的夾持機構，自上而下進入注射器主臂夾持機構的中心，下降的高度由取藥裝置主臂根據注射器的規格確定。注射器主臂夾持機構夾緊注射器后，注射器輔臂向下移動，注射器活塞控制器壓迫注射器活塞移動直到注射器底部后，注射器活塞不再移動，并在輔臂下移壓力的作用下，克服復位彈簧的作用，觸發注射器活塞控制器上的自鎖裝置，鎖緊注射器活塞，同時也觸發微動位置開關，確定注射器活塞的位置零點。注`射器位置控制系統將以此時的活塞位置為基礎，結合注射器的規格、藥品的計量來確定以后的注射器活塞的抽藥、排藥的相對位置；注射器完成配藥后，注射器控制組會移動到通道的盡頭，鎖緊裝置由安裝在通道盡頭的推桿釋放，同時夾持機構松開，注射器掉落到收集箱。安瓿瓶控制組由通道滑塊、中心帶穿線孔的180°旋轉軸、集線器、一組左右滑軌及夾持機構、一組定位軸、一臺通道滑塊左右移動伺服電機、一臺正反180°旋轉伺服電機、一臺夾持機構驅動伺服電機組成。安瓿瓶控制組可經通道在主通道底板上做左右運動，也可自身沿垂直于底板的軸線做正反180°旋轉，同時還可以和主轉動體一起做為一個整體沿主轉動體中心軸線做正反180°旋轉運動。安瓿瓶拌斷器(80)安裝在配藥機柜內左側板上，由底滑道、轉動軸、拌斷器夾持機構滑道及夾持機構、轉動電機、夾持機構電機、漏液檢測器等組成。滑道與左側板平行，拌斷器夾持機構開口向右，由固定于轉軸中心的，與轉軸中心重合的固定瓣和能沿拌斷器夾持機構滑道滑動的移動瓣組成拌斷器夾持機構。拌斷器夾持機構中心軸與安瓿瓶控制組的夾持機構的中心軸重合，并處于與通道平行的同一平面上，其中的誤差由滑道修正。拌斷器夾持機構位于安瓿瓶控制組夾持機構之上。漏液檢測器固定于滑道底部，位于安瓿瓶的下方，用于檢測安瓿瓶是否破裂。在機柜的左側面板上設有應急窗口，可由人工打開，對破裂的安瓿瓶進行人工處理。當安瓿瓶通道控制器向拌斷器移動時，自右向左，安瓿瓶頸上部分正好進入拌斷器的夾持機構中央，當兩者中心軸重合時，安瓿瓶通道控制器停止運動。并觸發拌斷器夾持機構電機動作，將安瓿瓶頸上部分抓緊。此時，很小的誤差將由底部滑道予以修正。抓緊后，觸發力矩開關動作，轉動電機驅動轉動軸，帶動夾持機構以夾持機構中心瓣為轉動軸向機柜前面板方向轉動，將安瓿瓶頸部自劃痕反向折斷。此后，轉動電機會再次做拌斷動作，通過力矩檢測判斷安瓿瓶是否已經被拌斷。漏液檢測器如檢測出安瓿瓶破裂，系統會發出報警，由人工確認是否繼續進行配藥。或者通過應急窗口對破裂的安瓿瓶進行人工處理。粉劑瓶控制組由通道滑塊、中心帶導電滑環的360°旋轉軸、集線器、左右滑軌及夾持機構、一臺通道滑塊左右移動伺服電機、一臺360°旋轉伺服電機、一臺夾持機構驅動伺服電機組成。粉劑瓶控制組可經通道在主通道底板上做左右運動，也可自身沿垂直于底板的軸線做360°旋轉，同時還可以和主轉動體一起做為一個整體沿主轉動體中心軸線做正反180°旋轉運動。粉劑瓶藥劑被注入溶解液后，粉劑瓶控制組將進入360°高速正反轉溶解過程。極個別難溶粉劑藥的溶解情況會在溶解結束后通過攝像頭顯示在顯示屏上，系統會提醒進行人工確認，如溶解情況符合要求，系統進入下一步程序，否則，將再次進入溶解過程。4.3.6鹽水瓶控制組
鹽水瓶控制組由通道滑塊、中心帶穿線孔的旋轉軸、集線器、左右滑軌及夾持機構、一臺通道滑塊左右移動伺服電機、一臺可正反180°旋轉伺服電機、一臺夾持機構驅動伺服電機組成。鹽水瓶控制組可經通道在主通道底板上做左右運動，也可自身沿垂直于底板的軸線做正反180°旋轉，同時還可以和主轉動體一起沿主轉動體中心軸線做正反180°旋轉運動。4.3.7綜合密封消毒室及玻璃刻刀
綜合密封消毒室由一組對角噴嘴、二組獨角噴嘴、頂部空氣噴嘴、排氣管、密封門、玻璃刻刀、撐桿及彈簧組成。 玻璃刻刀為單臂形結構，臂與導軌平行，位于安瓿瓶與導軌之間。在與配藥機柜左側板上安有固定支點。單臂刻刀可以此支點做小角度移動。當安瓿瓶沿通道進入密封室時，安瓿瓶的頸部接觸到單臂刻刀的刀刃，并克服單臂刻刀彈簧力的作用使單臂刻刀向導軌方向移動，同時在安瓿瓶的頸部留下劃痕。此時，安瓿瓶會繼續向前移動，推動撐桿將玻璃刻刀撐開。當安瓿瓶到達終點時會觸發密封門開關，密封門關閉，開始消毒。消毒完后，安瓿瓶向回移動，并在完全離開密封室后觸發撐桿復位。單臂刻刀在彈簧力作用下回到原位。4.3.8配藥輸出傳送帶
配藥輸出傳送帶位于機柜內部，與機柜側壁平行，與通道底板垂直。傳送帶一端位于鹽水瓶通道的下方，另一端連接配藥輸出口。當鹽水瓶控制組將配完藥的鹽水瓶移動到傳送帶上方后，鹽水瓶夾持機構松開，直至完全復位，此時傳送帶工作，將鹽水瓶從夾持機構中央帶出送至配藥輸出口。夾持機構:配藥機器人所用的夾持機構用一臺伺服電機控制，也可以使用直線電機控制。夾持機構的兩瓣抓爪盡可能采用菱形設計，同時考慮盡可能大的接觸面；同時，夾持機構的兩臂位于滑桿上，由伺服電機和定位絲桿配套控制，平行運動，隨著電機的正反轉而實現開合，并同時得到定位。這樣的控制姿態有利于保證夾持機構的軸心線的穩定而不會產生偏移。最終也就保證了被抓物體的軸心線的精確定位。(所有的藥劑瓶絕大多數都是圓柱形的)。夾持機構都設有力矩調節彈簧和定位微動開關，可以根據不同的抓取對象使用不同的力度。夾持機構根據其抓取的對象不同，其大小、形狀也有所不同，抓取和鎖定的力度也有所不同。夾持機構的兩臂和滑桿要求有很高的配合精度和較小的阻力。其他附件
5.2.1顯示器與機柜前面板連接件采用“之”字形拉伸桿，用于方便調節高度，顯示器固定點采用可左右向調整的轉軸式結構，方便操作人員查看操作
5.2.2 機柜前面板各藥劑輸入口有玻璃密封門，四周包以橡膠密封條，與機體前面板緊密配合，并有自鎖扣，操作十分輕便，密封性能好，保證了機柜內微正壓的要求。5.2.3 機柜內部電纜的固定方式。自處理中心至機柜內的電纜采用電纜槽盒固定，槽盒出口端須用阻燃橡膠泥做密封處理，電纜至各控制組的末端預留足夠的長度，保證各控制組的能在正反向做180°自由轉動。機柜前面板上有指紋掃描器，可對操作者身份進行識別。可以想見，自動配藥機的所有直線運動都可以通過使用直線電機或者氣動元件實現。配藥準備
配藥機與醫院數據系統聯網，配藥機能實時存儲所有病人的處方信息，包括科室、開藥醫生姓名、患者的姓名、該患者所開藥品名稱、劑量等等。系統依據藥品種類、名稱調用對應的配藥程序，一般使用默認的配藥方法。除非醫生在開藥時更改配藥方法，系統將根據更改后的配藥方法配藥，并且在配藥前，對配藥的護士做出相關的提示。配藥步驟。第一步，護士操作時，需輸入患者的姓名、科室等相關信息，觸摸屏會顯示該患者的所有藥品名稱以及藥品常規的搭配連線或者醫生更改的搭配連線。供護士確認。第二步，護士打開配藥機藥品輸入口密封面板，觸摸屏會自動顯示所有應放在該輸入口的藥品名稱。如，打開安瓿瓶輸入口密封面板，觸摸屏就顯示所有安瓿瓶藥劑名稱，以此類推。第三步，護士將對應輸入口的藥品放入，每次放一支(瓶)，并在觸摸屏上確認一次，則觸摸屏上代表該藥品的名稱會變色并被鎖定。對于安瓿瓶、粉劑瓶輸入口，可連續放入8支安瓿瓶、粉劑瓶藥劑；對于鹽水瓶輸入口，可連續放入4瓶藥劑。第四步，放完患者本次配藥所需的藥劑后，關上密封門。系統會自動出現“配藥開始？ ”的字樣，護士確認后，配藥開始。至此，系統進入自動配藥過程。第五步，配藥結束后，系統會發出提示，并將配好的藥瓶自動送至配藥輸出、打印口單元，該單元會將打印的配藥信息單自動粘貼在鹽水藥瓶的表面。配藥單信息可依據醫院的要求而定，包括患者姓名、年齡、藥品種類、劑量等。自動配藥
此處以安瓿瓶為例說明自動配藥過程。

從微觀的角度，整個控制系統控制環節很多，每一個動作都分解成幾個細小的控制過程，而且動作與動作之間彼此連貫，因此詳細敘述會很復雜。但在宏觀上看，整個動作過程是很連貫的，一氣呵成的。
在上次配藥結束后，本次配藥開始前，四條通道上的控制組會自動運行到通道中的待機位置，自動配藥開始后，配藥機會通過以下步驟完成自動配藥過程。在下列說明中，第一位序號相同的代表配藥機的動作是在相同的時間段同時進行的，第二位序號代表在此時間段內其分步依次完成的動作。1.鹽水瓶控制組運行到鹽水瓶導軌的中心處。1.1 取藥擺臂會運動到鹽水瓶輸入口位置，并在位置開關的輔助定位下精確定位；此時，夾持機構中心軸線與鹽水瓶中心軸線處于同一平面上，兩軸線非重合性的誤差將由主臂夾持機構滑道修正。1.2 定位后，擺臂下降，夾持機構上方的位置觸發器與鹽水瓶上端面接觸并被觸發。系統處理單元由此計算出鹽水瓶的高度，并控制夾持機構動作，夾緊鹽水瓶。夾緊后，擺臂上升，取出鹽水瓶，并轉動90°，將鹽水瓶送至配藥裝置處。配藥裝置定位光電開關被觸發，此時鹽水瓶中心軸線與鹽水瓶控制組夾持機構中心軸線重合。2.擺臂下降至固定高度，此高度值由處理器單元根據鹽水瓶高度計算后確定。完成后觸發鹽水瓶控制組夾持機構動作。3.鹽水瓶控制組夾持機構動作，將鹽水瓶抓緊。夾持機構力矩位置開關觸發。4.擺臂夾持機構松開夾持機構，復位。擺臂上升到固定的、可自由擺動的高度。5.擺臂擺動到安瓿瓶取藥口的位置。觸發對應的定位開關。5.1鹽水瓶控制組運行至待機位置。6.重復以上I——5步， 完成對安瓿瓶的固定。7.重復以上I 5步,完成對粉劑瓶的固定。8.重復以上I——5步，完成對注射器的固定。9.注射器控制組中的抽注藥組件向下移動，直至注射器內空氣完全排出，注射器活塞與抽注藥組件完成鎖定，抽注藥位置感應微動開關被觸發，抽注藥位置參數初始化。9.1安瓿瓶、粉劑瓶、鹽水瓶控制組運行至消毒室。10 完成安瓿瓶拌斷劃痕后，消毒室開始工作，并完成消毒工作。11 注射器控制組運行并固定在主轉動體通道中心位置。11.1安瓿瓶控制組運行至通道左端的拌斷器單元，完成安瓿瓶的拌斷。11.2粉劑瓶控制組、鹽水瓶控制組運行至主通道待機位置。12 安瓿瓶控制組運行并固定在主轉動體通道中心位置。13 注射器控制組開始工作，注射器下降，高度位置根據安瓿瓶高度計算確定。直至注射器針頭部分插入安瓿瓶一定位置。14 安瓿瓶控制組自轉一定角度，角度位置根據安瓿瓶規格計算確定。15 注射器開始抽藥。15.1主轉動體與固定其上的注射器、安瓿瓶一起緩慢轉動，轉動的速度、角度根據安瓿瓶的規格和注射器的規格計算確定。直到安瓿瓶基本呈水平狀，其中的藥劑被全部抽出。16 主轉動體復位至平衡位置。16.1注射器復位至平衡位置。16.2安瓿瓶復位至平衡位置。
17注射器向上移動，直到針頭離開安瓿瓶。18注射器控制組上升，并自旋90°。19注射器抽藥部件反向運動，運動的增量通過安瓿瓶的規格和注射器規格計算確定，排出注射器內藥劑中的空氣。20 注射器控制組自旋90°，并下降直到針頭再次插入安瓿瓶。21 注射器抽注藥部件開始注藥，注藥位置根據醫生處方的藥劑量和安瓿瓶規格及注射器規格計算確定。將不需要的劑量排回到安瓿瓶中。*如果醫生沒有規定劑量，默認為全部劑量。則20、21步將跳過，如果醫生處方規定的劑量保留至下次鹽水瓶配藥，則不會進行20、21步*。22注射器再次向上移動，直到針頭離開安瓿瓶。23 安瓿瓶控制組向拌斷器方向移動，并停留至廢品回收箱入口處。23.1鹽水瓶控制組運行并固定在主轉動體通道中心位置。24 注射器向下運動，直至針頭插入鹽水瓶一定位置。位置根據鹽水瓶的高度及注射器的規格計算確定。25 注射器開始注藥，直至藥品被全部注入鹽水瓶中。抽注藥位置感應微動開關被觸發，注射器控制參數被初始化。
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*如果醫生處方規定的劑量保留至下次鹽水瓶配藥，則此步會跳過，直接轉至26步*。26注射器開始注藥，藥品安醫生規定的劑量被注入鹽水瓶中。抽注藥活塞的位置根據安瓿瓶規格、注射器規格計算確定。*執彳丁此步，則以下28、28.1步不再執彳丁，程序執彳丁完27步后跳至31步，33步跳過*。27注射器向上運動，直至針頭離開鹽水瓶。28 注射器控制組向拌斷器方向移動，并停留至廢品回收箱入口處。28.1注射器控制組抽注藥組件的鎖緊裝置被安裝于此處的推桿釋放，同時注射器夾持機構松開，注射器掉落到回收處，并滑落至對應收集箱。29回收箱入口打開，安瓶瓶控制組松開安瓶瓶夾持機構，安瓶瓶掉落到回收處，并滑落至對應收集箱。30回收口關閉。31 鹽水瓶控制組沿通道向拌斷器方向移動，停留在送出藥位置，鹽水瓶夾持機構松開，鹽水瓶滑落至藥品傳出口傳送帶上，鹽水瓶被傳送至配藥打印口。32鹽水瓶控制組回復到待機位置 33注射器控制組回復到待機位置。34安瓿瓶控制組回復到待機位置。35粉劑瓶控制組回復到待機位置。上述操作并未包含粉劑瓶藥劑的操作。粉劑瓶的操作與上面介紹的大致類似，但在細節上有著很大的區別。首先，在操作順序上，將首先從鹽水瓶中抽取配藥用的溶劑，再注入粉劑瓶中溶解，溶解結束后，從粉劑瓶中抽出溶解液，再注入到鹽水瓶中，等等。為了確保系統的設計的可行性，在設計時，須對系統的各環節進行必須的理論分析，系統分析主要通過SOLIDWORKS的有限元分析軟件進行的，分析主要包括三個方面，涉及到材料的選型及其受力分析、組合誤差的分析，電機力矩及減速箱的選配。例如對主臂的分析就包括主臂的材料、受力變形的誤差、轉動速度及慣性，在此基礎上，綜合考慮主臂的外形尺寸和形狀以及配備的電機力矩、速度、減速機的齒輪配套及誤差。必要的時候，還要考慮環境溫度變化的誤差以及磨損誤差的時間極限等等，分析通過后，還要利用SOLIDffORKS進行仿真，調整設計元件的尺寸和外形，充分確保設計的可行性。在軟件設計方面，軟件設計結合了所選電機的電氣性能以及組合機構的誤差分析確定控制環節和控制參數，在確保系統正確運行的基礎上，充分發掘系統的配藥效率，監控安全的程序作為獨立的程序，采用獨立的處理器，與主程序同步獨立運行，安全程序不參與主程序的操作，但可以終止主程序的運行并向系統發出報警。本發明采用了可靠性高的PLC控制系統，在藥品檢測環節，通過機器初步判斷、人工確認、條形碼識別三重保障，其中條形碼識別層級與人工確認并重，機器判斷為輔的機制，在此基礎上加以顯示器實時監控，配藥安全性可以得到有效的保障。另一方面，在軟件設計中，系統的每一個執行步驟都有一套監控糾錯的機制，當上一環節執行步驟出現錯誤的時候，系統會對該環節做出判斷，如果此錯誤可以更改，則系統會對此環節的控制重新初始化，同時在觸摸屏中出現相應的提醒。如果此錯誤不能更改，如:配藥已經被混合，或者注射器的針頭已經插入了藥劑，則系統會在觸摸顯示屏中發出報警并中斷此次配藥，由人工確認此次配藥過程是否作廢。如確認作廢，則未被拌斷的安瓿瓶、以及未參與配藥的藥品會被送回至藥品輸入口。安瓿瓶已經被拌斷，則送入廢品回收口。如確認不作廢，則系統會跳過故障環節，繼續進行下一步，并在顯示屏中顯示此次配藥的可能存在的錯誤。如劑量誤差。如果系統判斷為藥劑的配藥對象出現錯誤，為安全起見，系統直接將已經配完的藥品送入廢品回收，此時系統會顯示記錄和錯誤的可能，但人工確認不再有效。益處
本發明采用了設計優化，減 少了不是必須的檢測環節，解決了從技術層面難以實現的難點，保證了本發明的可行性和可靠性。本發明的使用，提高了配藥效率和配藥安全。高精度的電機、高可靠性定位傳感器的使用，使所有的誤差都在控制范圍內，確保了機器的正確運行。每個操作環節都有相對的獨立性，可控性，軟件編程實行模塊化，因此可以根據需要靈活進行組態，準確地響應醫生處方的各種要求，滿足了現實配藥的多種需要，實現自動配藥環節的幾乎所有功能。整個系統處于完全封閉的環境中，實現了無菌化操作。冗余的處理器的設計、多重的監視、確認功能保障了自動配藥的安全。
權利要求
1.一種自動配藥機，包括配藥裝置、控制系統、傳感器系統，其特征是，配藥裝置包含主轉動體(I)和附著于主轉動體上的配藥控制組(2、3)，主轉動體(I)和附著于主轉動體上的配藥控制組(2、3)既可以獨立地各自轉動，也可以作為一個整體轉動，控制系統用于控制配藥裝置的動作，傳感器系統用于配藥裝置的監測。
2.按權利要求1所述的主轉動體(I),其特征是,主轉動體上(I)有通道(4),主轉動體在適當的位置時，轉動體上的通道與轉動體外通道各自并成一條完整的通道，各配藥控制組可以沿通道運動，移進或移出或定位于主轉動體。
3.按權利要求1所述的配藥控制組(2、3)，其特征在于，所述的配藥控制組件包括注射器控制組件(2)和藥品控制組件(3)，藥品控制組件包括安瓿瓶控制組件，或，粉劑瓶控制組件，或，鹽水瓶或其他母液瓶控制組件，或，復合式控制組件。
4.按權利要求2所述的通道(4)，其特征是，通道(4)是相互平行的。
5.按權利要求3所述的注射器控制組件(2)，其特征是，注射器控制組件(2)附著在主轉動體上(1)，或附著在可以沿主轉動體通道移動的移動塊上(61)，在附著點垂直于主轉動體的方向上有一個轉軸(62)，注射器控制組件可以沿此軸轉動，在轉軸平行于主轉動體的截面方向上有個上下移動的主臂(63)，在主臂上，固定有可開合的夾持機構(67)，在夾持機構的上方，有個上下移動的輔臂(64),輔臂上是注射器活塞控制器(65、66、68)。
6.按權利要求3所述的藥品控制組件，其特征是，藥品控制組件附著在主轉動體上(I)，或附著在可以沿主轉動體通道移動的移動塊上(71)，在附著點垂直于主轉動體的方向上有一個轉軸(73)，夾持機構(72)可以沿此軸轉動。
7.按權利要求3所述的粉劑瓶控制組件，其特征是，粉劑瓶控制組件的轉軸中心安有導電滑環。
8.按權利要求5所述的注射器活塞控制器，其特征是，注射器活塞控制器包含自鎖裝置(68)、彈出復位裝置(66)、位置或力矩開關(65)。
9.按權利要求5或6所述的夾持機構，其特征是，夾持機構設有力矩調整裝置，可以針對不同的被夾持藥品使用不同的力矩，同時還設有位置傳感器或位置開關，通過夾持機構的位置變化感知被夾持藥品的規格。
10.一種與權利要求1相配合的安瓿瓶拌斷裝置，其特征是，安瓿瓶拌斷裝置上有一轉軸(83)和一個可調整開度的對夾機構(81、82)，對夾機構的一側軸線(82)與轉軸中心軸重合并固定，另一側(81)可向固定側平行移動實現對夾機構的開、合，對夾機構整體可沿中心軸線轉動。
11.按權利要求10所述的安瓿瓶拌斷裝置，其特征是，底座是安裝在可移動的滑塊上(84)，底座上夾持機構的下方設有漏液監測傳感器(85)。
12.一種與權利要求1相配合的密封消毒室，其特征是，密封消毒室包括一側可自動開閉的密封外殼，殼內包括消毒液噴嘴、無菌空氣噴嘴、玻璃刻刀及復位裝置。
13.一種包含權利要求1部件,權利要求10部件和權利要求12部件的自動配藥機，包括外部組件、內部組件，其特征是，外部組件包括顯示器￠)，安瓿瓶輸入單元(9)，或，粉劑瓶輸入單元(11)，或，配藥母液輸入單元(12)，或，注射器輸入單元(8)，或，綜合輸入單元，配成藥輸出、打印口單元(13)，通風凈化裝置(7)、廢品回收口(10)，內部組件包括取藥單元、配藥裝置、安瓿瓶拌斷裝置、密封消毒室、回收單元，其中，安咅瓦瓶輸入單兀，包括安瓶瓶輸入口(55)、密封門、安f瓦瓶通用固定裝置(51)、安咅瓦瓶傳送并定位裝置(51、52、53)、安瓿瓶條形碼掃描裝置、安瓿瓶輸出待處理口(56)； 粉劑瓶輸入單元，包括粉劑瓶輸入口、密封裝置、粉劑瓶固定裝置、粉劑瓶傳送并定位裝置、粉劑瓶條形碼掃描裝置、粉劑瓶輸出待處理口 ； 配藥母液輸入單元，包括配藥母液輸入口、密封裝置、配藥母液固定裝置、配藥母液傳送并定位裝置、配藥母液條形碼掃描裝置、配藥母液輸出待處理口 ； 注射器輸入單元，包括注射器輸入口、密封裝置、注射器固定裝置、注射器傳送并定位裝置、注射器條形碼掃描裝置、注射器輸出待處理口 ； 配成藥輸出、打印口單元，包括配成藥輸出口、密封裝置、配成藥傳送、自旋裝置、打印粘貼裝置。
14.按權利要求13所述的取藥單元，其特征是取藥單元包括可上下移動，左右旋轉的主臂(42、43、44、45)，主臂上安有夾持機構(47)，夾持機構上安裝有力矩調整裝置，夾持機構的上部安裝有位置或力矩傳感器(48 )。
15.按權利要求14所述的夾持機構，其特征是，夾持機構具有可旋轉的軸(46)。
16.按權利要求13所述的安瓿瓶通用固定裝置，其特征是，該裝置由2片或多于2片的主簧片(93)組成，在底板上均勻分布，在每個主簧片上，各安有副簧片(94)。
17.按權利要求13所述的安瓿瓶，或粉劑瓶，或配藥母液，或注射器的傳送并定位裝置，其特征是，定位是通過對各自的固定裝置位置的確定來實現對安瓿瓶，或粉劑瓶，或配藥母液，或注射器的定位。
18.按權利要求13所述的注射器固定裝置，其特征是，注射器針腳固定在Y形卡槽內，注射器針筒部分固定在U形卡簧內。
19.一種包含權利要求1部件的自動配藥機的實現方法，其特征是，結合國家藥品制造包裝規范來計算自動配藥機的控制參數，同時避免光、電、磁的檢測手段對藥品成分的影響，所述方法包括， 利用夾持機構運動位置的變化來檢測出輸入藥品的直徑； 利用主臂高度的變化來檢測輸入藥品的高度； 對測得的直徑、高度值，結合國家藥品制造規范測算出該藥品的規格； 在控制程序中補償監測傳感器和藥品包裝制造時的誤差； 確定配藥裝置各控制組件的動作參數。
20.一種包含權利要求1部件的自動配藥機的配藥及定量配藥方法，其特征是，將所配藥劑全部抽取之后再進行定量配給，所述的方法包括， 注射器針頭插入安瓿瓶或粉劑瓶或其他藥瓶內； 安瓿瓶或粉劑瓶或其他藥瓶控制組自轉一定角度； 注射器開始抽藥，同時主轉動體與固定其上的注射器、安瓿瓶或粉劑瓶或其他藥瓶一起轉動，直到被抽液瓶基本呈水平狀，其中的藥劑被全部抽完； 注射器翻轉，注射口向上排除空氣； 注射器再次翻轉，根據定量要求，進行定量配藥。
全文摘要
本發明涉及醫藥設備領域，可稱之為自動配藥機。本發明中提供了一種思路，避免了一些不必要的監測環節，同時也提供了詳細的配藥機部件設計，組成了一個完整的配藥機。配藥機可以根據醫生的處方靈活、方便地實現目前醫院中所有的配藥功能，在高安全性的基礎上，也有著很好的監控、記錄功能，適合大、中、小醫院的配藥場合。
文檔編號A61M5/00GK103083750SQ201210578460
公開日2013年5月8日 申請日期2012年12月28日 優先權日2012年12月28日
發明者鄭正林 申請人:鄭正林