自动化配药设备及方法

专利名称：自动化配药设备及方法
自动化配药设备及方法
技术领域：
本发明涉及自动化设备领域，尤其是涉及一种自动化配药设备及方法。背景技术：
目前国内绝大多数医院静脉输液配药模式均是在医师下完医嘱，护士负责配制并完成对患者的输液操作。由于时间和空间的限制，护士配药通常都是在开放的、空气净化装置不完善的治疗室或配药室手动进行。一直以来，医学界都认为，现广泛实施的手动配药过程及配药环境存在以下三大问题配药操作环境菌尘含量普遍偏高、调配有害药品的保护设备不专业及占用大量人力资源且人工操作难免出错。目前输液配药由人工进行，加上输液配药工作量十分巨大，占用了大量人力资源即护理资源，从而降低了护理工作质量。为了解决输液配药中存在的问题，国际上一些著名医疗自动化设备公司进行了创新性研究开发，现有的自动化配药设备结构复杂，实现过程复杂，实现的精度也没达到使用要求。

发明内容有鉴于此，有必要提供一种高精度的自动化配药设备。此外，还提供了一种自动化配药方法。一种自动化配药设备，其特征在于，包括配药室，在所述配药室内提取密封瓶和/ 或安瓿瓶的药品与母液混合，形成所需药液；所述自动化配药设备包括层流洁净单元、密封瓶输送单元、安瓿瓶输送单元、安瓿瓶开启单元、药品抽取单元、母液容器定位单元、配药信息单元、驱动单元、感应单元、图像处理单元及控制单元，其中，层流洁净单元，用于为所述配药室进行洁净度检测与警报、提供符合要求的洁净新风源及消毒；密封瓶输送单元，用于输送及定位所述密封瓶，及对难溶性药品进行震荡混合；安瓿瓶输送单元，用于输送及定位所述安瓿瓶；安瓿瓶开启单元，用于开启所述安瓿瓶；药品抽取单元，用于抽取所述药品与母液容器的所述母液，并进行混合；母液容器定位单元，用于定位所述母液容器；配药信息单元，用于输入、读取及显示所述药品、母液及药液的信息；感应单元，与所述层流洁净单元、密封瓶输送单元、安瓿瓶输送单元、安瓿瓶开启单元、药品抽取单元、母液容器定位单元压力调整单元及输液瓶加温单元连接，用于获取所述密封瓶输送单元、安瓿瓶输送单元、安瓿瓶开启单元、药品抽取单元及母液容器定位单元的位置信息，获取层流洁净单元的洁净度信息，获取压力调整单元的压力信息，获取输液瓶加温单元的温度信息，并将位置信息、洁净度信息、压力信息及温度信息发送到所述控制单元；驱动单元，用于驱动层流洁净单元、密封瓶输送单元、安瓿瓶输送单元、安瓿瓶开启单元、药品抽取单元、母液容器定位单元、压力调整单元及输液瓶输出单元工作；图像处理单元，用于采集所述安瓿瓶的图像信息，分析所述图像信息得图像分析结果，并将所述图像分析结果发送到所述控制单元；及控制单元，与其他各单元连接，且根据所述图像处理单元反馈的所述图像分析结果和感应装置反馈的位置信息、洁净度信息，控制单元其他各个单元工作。优选地，所述图像处理单元包括便于成像的背景板；采集所述图像信息的摄像机，所述安瓿瓶位于所述背景板与摄像机之间；提供光源的LED阵列；以及图像处理模块， 用于分析所述图像信息得图像分析结果，并将所述图像分析结果发送到所述控制单元。优选地，所述分析结果包括所述安瓿瓶的倾角、颈部位置、顶面位置、底面位置及所述药品的液面高度；所述控制单元根据所述图像分析结果校正所述安瓿瓶的倾角、确定所述液面高度及控制抽取所述药品量。优选地，所述图像处理模块还用于根据所述图像信息计算所述安瓿瓶的倾角，判断所述倾角是否小于预设角度，并在所述倾角小于预设角度时，计算所述安瓿瓶的水平边缘和竖直边缘并将所述水平边缘和竖直边缘二值化，将所述水平边缘和竖直边缘投影成Y 轴和X轴的直方图，并根据所述直方图找出所述安瓿瓶的底面位置、顶面位置、颈部位置及所述药液的液面位置，以及根据所述底面位置、顶面位置、及液面位置计算液面高度；当所述倾角大于等于预设角度时，所述控制单元调整所述安瓿瓶以使所述倾角小于所述预设角度。优选地，所述配药信息单元包括操控面板，与所述控制单元、图像处理单元及感应单元相连，提供人机交互界面；药品信息读取模块，用于读取被放入所述配药室的所述药品的数量及规格并将所述数量及规格，并发送到所述控制单元；药品信息显示模块，用于显示被放入所述配药室的所述药品的数量及规格，以供配药人员核对；以及药品信息输出模 ±夬，用于打印输出所述所需药液的药品信息条，以供核对、分配及存档。优选地，所述安瓿瓶开启单元包括定位模块，用于固定安瓿瓶；开启位置感应模块，用于获取所述安瓿瓶的开启位置信息，并将所述开启位置信息发送到所述控制单元；切割模块，用于根据所述开启位置信息，对准所述开启位置切割所述开启位置；顶部位置感应模块，用于获取所述安瓿瓶的顶部位置的顶部位置信息，并将所述顶部位置信息发送到所述控制单元；以及掰折模块，用于根据所述顶部位置信息，将所述顶部位置掰折，使所述顶部与瓶身分离。优选地，所述药品抽取单元设有夹持模块，用于从所述安瓿瓶开启单元夹持开启后的所述安瓿瓶并将其定位；注射器，用于抽取和注入所述药品；注射调节模块，用于调节所述注射器拉升、旋转及移动动作；以及瓶口位置感应模块，用于获取所述母液、安瓿瓶及密封瓶的瓶口位置信息，并将所述瓶口位置信息发送到所述控制单元。优选地，所述药品抽取单元设有夹持模块，用于从所述安瓿瓶开启单元夹持开启后的所述安瓿瓶并将其定位；换液泵，所述驱动单元抽气和打气，形成正负压，以抽取和注入所述药品；换液泵调节模块，用于调节所述换液泵拉升、旋转及移动动作；以及瓶口位置感应模块，用于获取所述母液、安瓿瓶及密封瓶的瓶口位置信息，并将所述瓶口位置信息发送到所述控制单元。优选地，所述密封瓶输送单元还包括与所述驱动单元连接的震荡稀释模块，所述震荡稀释模块用于震荡密封瓶，以使注入所述密封瓶的所述母液与药粉充分稀释混合。优选地，还包括药品输出单元，用于输出装有所述所需药液的输液瓶，将所述药品信息条贴在所述输液瓶上。
优选地，还包括压力调节单元，用于调节所述配药室内的压力，所述压力调节单元包括压力感应模块，用于获取所述配药室内的压力信息，并将其发送到所述控制单元；正压调节模块，用于根据控制单元的控制进行调节，以使所述配药室体内的压力大于所述配药室体外的压力；以及负压调节模块，用于根据控制单元的控制进行调节，以使所述配药室内的压力小于所述配药室外的压力。优选地，还包括输液瓶加温单元，用于对装有所需药品的所述输液瓶加温。优选地，还包括澄清度检验单元，用于检验所述输液瓶内的药液的澄清度，将所述澄清度发送到所述控制单元。一种自动化配药方法，用于利用自动配药设备将密封瓶和/或安瓿瓶内的药品与母液容器内的母液混合，以形成所需药液，所述自动配药方法包括以下步骤层流洁净单元对配药室进行清洁和消毒；利用配药信息单元进行配药信息输入、读取、显示及人工校对； 利用母液容器定位单元定位所述母液容器；利用安瓿瓶输送单元完成所述安瓿瓶的输送及定位；利用密封瓶输送单元完成所述密封瓶的输送及定位；利用图像处理单元校对所述安瓿瓶的和颈部位置信息，并将顶部位置信息和颈部位置信息发送到控制单元；控制单元根据所述颈部位置信息，控制安瓿瓶开启单元进行工作；层流洁净单元对安瓿瓶颈部和/或密封瓶的瓶塞和颈部消毒；控制单元根据所述顶部位置信息，控制安瓿瓶开启单元去除安瓿瓶顶端；药品抽取单元抽取所述安瓿瓶中的药液和所述母液注入到输液瓶中混合；判断所述密封瓶中是否为药粉，若是，则药品抽取单元抽取所述母液注入到所述密封瓶中，与药粉混合形成稀释液，再抽取所述稀释液和所述母液注入到所述输液瓶中混合；若否，则药品抽取单元抽取所述密封瓶中的药液和所述母液注入到所述输液瓶中混合；是否还需要配药，若是则重新配药，若否，所述层流洁净单元进行清洁消毒。优选地，在判断是否还需配药的步骤之前还包括步骤利用澄清度检验单元对所述输液瓶内的药液检验，若澄清则输出所述输液瓶；若不澄清则重新配药。优选地，所述图像处理单元处理图像信息具体包括以下步骤读取所述图像信息； 计算所述安瓿瓶的倾角；判断所述倾角是否小于预设角度，若否，将所述图像信息进行旋转至所述倾角小于预设角度；若是，计算所述安瓿瓶的水平边缘和竖直边缘并将所述水平边缘和竖直边缘二值化；将所述水平边缘和竖直边缘投影成Y轴和X轴的直方图；根据所述直方图找出所述安瓿瓶的底面位置、顶面位置、颈部位置及所述药液的液面位置；根据所述底面位置及液面位置计算液面高度。上述自动化配药设备中，控制单元根据图像处理单元反馈图像分析结果和感应装置反馈的位置信息能精确控制其他各个单元工作，使药品与母液混合形成所述药液。

图1为一个实施例中自动化配药设备的模块图；图2为图像处理单元的示意图；图3为安瓿瓶药品抽取及配药过程示意图；图4为自动化配药设备的配药过程示意5为一个实施例中自动化配药方法的流程示意图；图6为图像处理单元处理图像信息的具体流程图。
具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。如图1所示，在一个实施例中，一种自动化配药设备包括配药室，在配药室内提取密封瓶和/或安瓿瓶的药品与母液混合，形成所需药液；自动化配药设备包括控制单元20、 感应单元30、图像处理单元40、层流洁净单元50、母液容器定位单元60、密封瓶输送单元 70、安瓿瓶输送单元80、安瓿瓶开启单元90、药品抽取单元100、配药信息单元110、驱动单元120、压力调节单元130、澄清度检测单元140、输液瓶加温单元150及输液瓶输出单元 160。感应单元30与层流洁净单元50、母液容器定位单元60密封瓶输送单元70、安瓿瓶输送单元80、安瓿瓶开启单元90、药品抽取单元100、压力调整单元130及输液瓶加温单元150连接，用于获取母液容器定位单元60、密封瓶输送单元70、安瓿瓶输送单元80、安瓿瓶开启单元90及药品抽取单元100的位置信息，获取层流洁净单元50的洁净度信息，获取压力调整单元130的压力信息，获取输液瓶加温单元150的温度信息，并将位置信息、洁净度信息、压力信息及温度信息发送到控制单元20。利用控制单元20根据感应单元30反馈的各种信息以控制其他各单元运行，此过程响应速度快，精度高，大大提高了配药流程的效率。在一实施例中，感应单元30可为霍尔元件。霍尔元件安装在母液容器定位单元 60、密封瓶输送单元70、安瓿瓶输送单元80、安瓿瓶开启单元90及药品抽取单元100上，用于检测密封瓶和/或安瓿瓶在各个单元中的位置信息。霍尔元件结构牢固、体积小、安装方便、功耗小、频率高、耐震动、不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀，因而在自动化配药系统上使用霍尔元件不但能太高配药系统的精度，而且能确保系统的长期稳定运行。图像处理单元40用于采集安瓿瓶的图像信息，分析图像信息得图像分析结果，并将图像分析结果发送到控制单元20。在一实施例中，如图2所示，图像处理单元40包括摄像机402、背景板404、LED阵列406及图像处理模块408。摄像机402选择高速摄像机，用于采集图像信息，拍照时安瓿瓶位于摄像机402与背景板404之间，在安瓿瓶后加装背景板404便于成像，减轻图像处理难度。在本实施例中，背景板404选择黑色，经过试验黑色背景较蓝色、红色等背景可以更好使用索贝尔算子 (sobel算子，一种用作边缘检测的方法)提取边缘，提取图像中的直线。LED阵列406，位于摄像机402的上方，LED阵列406的灯光用于提供拍照光源，选择阵列的原因是光源冗余，防止其中一个灯损坏造成整个图像处理单元系统瘫痪，并且防止安瓿出现阴影，对图像信息分析带来误差。图像处理模块408用于分析图像信息得图像分析结果，并将图像分析结果发送到控制单元20，其中，图像分析结果包括安瓿瓶的倾角、颈部位置、顶面位置、底面位置及安瓿瓶内药品(液体)的液面高度；控制单元20根据图像分析结果校正安瓿瓶的倾角、 确定液面高度及控制抽取药品量。图像处理模块408根据图像信息计算安瓿瓶的倾角，判断倾角是否小于预设角度，在本实施例中，预设角为5度，在其他实施例中，预设角可根据系统需要设置不同的角度。并在倾角小于预设角度时，计算安瓿瓶的水平边缘和竖直边缘并将水平边缘和竖直边缘二值化，将水平边缘和竖直边缘投影成Y轴和X轴的直方图，并根据直方图找出安瓿瓶的底面位置、顶面位置、颈部位置及药液的液面位置，以及根据底面位置、顶面位置、及液面位置计算液面高度；当倾角大于等于预设角度时，采用Hough变换找出图像中安瓿瓶的边缘直线，通过计算直线的倾角，将图像信息旋转至倾角小于预设角度，在图像信息旋转的同时控制单元20将同步控制安瓿瓶输送单元80配合，将安瓿瓶跟随图像信息旋转倾角小于预设角度。在一实施例中，图像处理单元40除上述功能外还能用于配合药品抽取单元110精确抽取药物，图像处理单元40经过读取和处理图像信息后，控制单元20可根据图像分析结果精确控制药品抽取单元110抽取药品。如图1所示，层流洁净单元50用于为配药室进行洁净度检测，若是洁净度不符合预设标准则会发出警报，同时提供符合要求的洁净新风源及消毒。在本实施例中，层流洁净单元50使配药室具有百级净化标准，其设有清水和酒精的自动喷洒装备52，完成自我清洁和消毒；紫外线消毒装置M ；过滤器56，从外部吸取空气，经高效过滤器过滤后，把新风注入配药室，保持配药室的良好洁净度。层流洁净单元50还可以在安瓿瓶开启前对安瓿瓶的颈部进行消毒，在安瓿瓶的顶部被除去后，层流洁净单元50再进行瓶口的消毒，同时收集安瓿瓶被切下顶部。母液容器定位单元60用于定位母液容器。如图3、4所示，母液容器601固定在传动轮801 —侧与传动轮801轴心水平的位置上(如图3所示的D点)。在本实施例中，母液容器可以为母液瓶或母液袋，母液容器定位单元60可夹持母液瓶或母液袋驱动其移动或翻转。密封瓶输送单元70用于输送及定位密封瓶，及对难溶性药品进行震荡混合。如图 3和图5所示，密封瓶输送单元70将密封瓶输送至药品抽取单元100。密封瓶输送单元70 还包括与驱动单元120连接的震荡稀释模块710，震荡稀释模块710用于震荡密封瓶，以使注入密封瓶的母液与药粉充分稀释混合。在本实施例中，密封瓶的稀释摇勻，在驱动单元 120中采用低速离心旋转的电机实现驱动。安瓿瓶输送单元80用于输送及定位安瓿瓶。安瓿瓶输送单元80将安瓿瓶输送至安瓿瓶开启单元90及药品抽取单元100。在本实施例中，如图5所示，安瓿瓶输送单元80 设有传动轮801和输送带802，用于将安瓿瓶进行流水线式传输至安瓿瓶开启单元90及药品抽取单元100。安瓿瓶开启单元90包括定位模块902、开启位置感应模块904、切割模块906、顶部位置感应模块907及掰折模块908。定位模块902用于固定安瓿瓶。在本实施例中，定位模块902设有软质材料的抵顶块(例如，橡胶等)，用于抵顶安瓿瓶以便切割和掰折。开启位置感应模块904，用于获取安瓿瓶的开启位置信息，并将开启位置信息发送到控制单元20。在本实施例中，参图2，通常安瓿瓶颈上设有开启标志401，利用高精度传感器或图像处理单元40识别开启标志401所在的位置。切割模块906用于对安瓿瓶的开启位置进行切割。控制单元20根据开启位置信息控制驱动单元120驱动切割模块906对准开启位置进行切割。本实施例中，在切割材料上，采用合金材质刀具代替传统手工使用的砂轮片，能使切割的过程更顺利，同时采用合金材质刀具切割不会产生如砂轮片切割会产生的微尘。顶部位置感应模块907用于获取安瓿瓶的顶部位置的顶部位置信息，并将顶部位置信息发送到控制单元。在本实施例中，利用高精度传感器或图像处理模块40识别安瓿瓶的顶部位置，控制单元20根据顶部位置信息控制掰折模块908套入安瓿瓶的顶部以掰折。掰折模块908，控制单元20根据顶部位置信息，控制驱动单元120驱动掰折模块 908将顶部位置掰折，使顶部与瓶身分离。此外，本实施例中，在安瓿瓶的开启技术上，除了对切割材料上作出改进外，在开启方式上，通过软件设计算法来实现空间曲线运动，使设备能虚拟人手操作的柔性，有效防止了安瓿瓶的碎裂。药品抽取单元100设有夹持模块101、注射器102、注射调节模块103、换液泵104、 换液泵调节模块105及瓶口位置感应模块106。其中，夹持模块101用于从安瓿瓶输送单元90夹持开启后的安瓿瓶并将其定位；注射器 102用于抽取和注入药品，其中药品可包括安瓿瓶的药液、密封瓶的药液或粉剂及母液；注射调节模块103用于调节注射器拉升、旋转及移动动作；瓶口位置感应模块106用于获取母液、安瓿瓶及密封瓶的瓶口位置信息，并将瓶口位置信息发送到控制单元20。采用注射器 102的优点是更换比较方便，由于一次配药只需一个注射器102，穿刺造成的微粒可以采用侧孔针来减少。由于药瓶的数量和角度变化比较多，可以以注射器为中心进行设计，其主要方案如图4所示。其中，注射器102可旋转、其针头可插入/抽出药瓶、抽液/送液的三种操作，后两操作由注射调节模块103通过丝杆驱动注射器102实现。在一个实施例中，还可以采用换液泵104替换注射器102抽取和注入药品，由驱动单元120驱动换液泵104抽气和打气，形成正负压，以抽取和注入药品；换液泵调节模块 105，由驱动单元120驱动，用于调节换液泵拉升、旋转及移动动作。在本实施中，换液泵104 可以使用气泵或蠕动泵。气泵是利用驱动单元120的电机转动来抽气、打气，而形成负压或正压，来抽入液体或者推出液体形成换液的。用气泵做的吸引器在医学治疗中是很常用的。 药瓶和输液瓶之间是用导管和针头相连，该部分一次性更换相应简单。蠕动泵是通过旋转的滚柱使胶管蠕动来输送液体，被输送的液体只在胶管里流动，不与泵的其它零件相接触， 避免了液体受泵体的污染。蠕动泵可以作流量的精确测量。在本实施例中，药品抽取单元100可以与图像处理单元40配合，用于获取注射器 102或换液泵104与安瓿瓶和/或密封瓶的图像信息并将该图像信息发送到控制单元20， 以供控制单元控制注射器102或换液泵104插入安瓿瓶和/或密封瓶的深度。如图3所示，在对安瓿瓶中的液体进行抽取时，一般需要将安瓿瓶倾斜，把针头插入到安瓿瓶的底部才能将其中的液体抽取干净。如图3所示，安瓿瓶在最低点A点位置被夹持后经传动轮801带动到B点的位置之间，安瓿瓶倾斜，此时可以将注射器102或换液泵 104的针头插入安瓿瓶的底部可实现药液的完全抽取；在位于传动轮801 —侧的母液容器中抽取母液，随后将抽取的母液注入位于传动轮801相对另一侧(如图3中的B点位置) 的密封瓶中。被注入母液的密封瓶在震荡稀释模块710的驱动下使其内的粉剂与母液稀释摇勻，稀释摇勻后的密封瓶经传动轮801到传动轮801的最高点(如图3中的C点位置) 后注射器102和/或换液泵104将密封瓶内的经稀释摇勻后的稀释液抽取。在安瓿瓶和/或密封瓶抽取后的药液和/或稀释液在D点注入输入瓶中。配药信息单元110包括操控面板1102、药品信息读取模块1104、药品信息显示模块1106及药品信息输出模块1108。操控面板1102，与控制单元20、图像处理单元40及感应单元30相连，提供人机交互界面。配药人员通过操控面板1102的人机交互界面输入将要进行配药的药品清单、药品属性、药品的配药参数、药品所属病人及配药人员的信息。药品信息读取模块1104，用于读取被放入配药室的药品的数量及规格并将数量及规格(药品清单、药品属性)，并发送到控制单元20。在此前，配药人员可在药品贴上条形码药品信息读取模块1104通过扫描装置(例如，RTID射频识别)读取被放置进配药室的药品清单、药品属性。药品信息显示模块1106，设有显示器，用于显示被放入配药室的药品的数量及规格(药品清单、药品属性)，以供配药员核对。配药人要输入和药品信息读取模块1104读取的药品数量及规格(药品清单、药品属性)均能在显示器上显示，此时配药人员就能将两者的数据进行参照对比，若是两者信息不同，则需要检查再重新配药，若是两者信息对应，则配药可以顺利进行。药品信息输出模块1108，用于打印输出所需药液的药品信息条，以在完成配药输出输液瓶时将信息条帖在输液瓶上，以供核对、分配及存档。驱动单元120，在控制单元20的控制下，用于驱动层流洁净单元50、母液容器定位单元60、密封瓶输送单元70、安瓿瓶输送单元80、安瓿瓶开启单元90、药品抽取单元100、压力调整单元130及输液瓶输出单元160工作。压力调节单元130用于调节配药室内的压力，包括压力感应模块1302、正压调节模块1304及负压调节模块1306。压力感应模块1302，用于获取配药室内的压力信息，并将其发送到控制单元20， 以供控制单元20处理；正压调节模块1304，用于根据控制单元20的控制进行调节，以使配药室体内的压力大于配药室体外的压力；负压调节模块1306，用于根据控制单元20的控制进行调节，以使配药室内的压力小于配药室外的压力。通常，安瓿瓶中还包括一些有毒液体，人若吸入该有的毒液体的气味，身体会产生不良反应，因此在配药时，为了防止有毒气体从配药室中排出，可利用负压调节模块1306在各个单元开始工作之前从配药室中抽风， 使配药室内的保持负压，从而使配药时气体不会排出。而配制普通药物时，配药室应具有正压，则可通过正压调节模块1304向配药室内输入层流空气，使其内部的空气压力大于其外部空气压力。配药室的压力状态根据需要可通过压力感应模块1302进行感应并反馈至控制单元20，以供控制单元20控制正压调节模块1304或负压调节模块1306调节配药室内的空气压力。澄清度检验单元140用于检验输液瓶内的药液澄清度并将澄清度发送到控制单元20。澄清度的检测，由国家标准，澄清度是将试品溶液和浊度标准液，在暗室内垂直置于 lOOOlux照度的灯下，从水平方向观察比较。这可以用视觉识别解决。在前期工作中，建议先提供足够亮度的光照，由人工完成。输液瓶加温单元150用于对装有所需药品的输液瓶加温。感应单元30检测输液瓶的温度信息并将温度信息反馈到控制单元20，控制单元20控制输液瓶加温单元150将输液瓶加温到预设的温度，在本实施例中，加温预设温度为35度，在其他实施例中，预设温度可以根据用户需要设置不同的温度。药品输出单元160用于输出装有所需药液的输液瓶，同时将药品信息条贴在输液瓶上。药品配制完毕且负荷规格后，设备将输液瓶输送出配药室，此时药品信息输出模块 1108将打印输出相应输液瓶的药品信息条，并将其粘贴在输液瓶上。图5所示一个实施方式中自动化配药方法的流程。此自动化配药方法基于上述自动化配药设备，包括以下步骤S10，利用母液容器定位单元定位母液容器。在一实施例中，可先将配药室打开，然后将母液容器定位到母液容器定位单元60。S20,洁净单元对配药室进行清洁和消毒。在一实施例中，配药员提前30分钟打开配药室层流洁净单元50的净化系统，并确认其处于正常工作状态；配药员提前30分钟打开自动化配药设备自动清洁系统和紫外线消毒系统；30分钟后关闭自动清洁系统和紫外线消毒系统，然后用75%乙醇擦拭机器人的四个入口，对其进行彻底消毒；S30，利用配药信息单元进行配药信息输入、读取、显示及人工校对。配药人要输入和药品信息读取模块1104读取的药品数量及规格(药品清单、药品属性)均能在显示器上显示，此时配药人员就能将两者的数据进行参照对比，若是两者信息不同，则需要检查再重新配药，若是两者信息对应，则配药可以顺利进行。S40，利用安瓿瓶输送单元完成安瓿瓶的输送及定位。在配药室闭合后，可通过控制单元20控制驱动单元120驱动传输带802将安瓿瓶输送到安瓿瓶开启单元90定位；利用密封瓶输送单元完成密封瓶的输送及定位。在配药室闭合后，可通过控制单元20控制驱动单元120驱动传输带802将密封瓶输送到药品抽取单元100定位。S50,利用图像处理单元40计算得出安瓿瓶的顶部位置信息和颈部位置信息，并将顶部位置信息和颈部位置信息发送到控制单元20。S60，控制单元20根据图像处理单元40计算得出安瓿瓶的颈部位置信息，控制安瓿瓶开启单元90进行工作。控制单元20根据颈部位置信息结合定位模块902、开启位置感应模块904及切割模块906对安瓿瓶开启位置进行切割。S70，层流洁净单元50对安瓿瓶颈部和/或密封瓶的瓶塞和颈部消毒，同时还收集被切下的安瓿瓶颈部。S80，控制单元20根据顶部位置信息，控制安瓿瓶开启单元去除安瓿瓶顶端。控制单元20根据颈部位置信息结合定位模块902、顶部位置感应模块907及掰折模块908对安瓿瓶顶部进行掰折。S90,药品抽取单元20抽取安瓿瓶中的药液和母液注入到输液瓶中混合。控制单元20结合图像处理单元40、感应单元30根据系统设定值对药液和母液定量抽取后输液瓶中混合。S100，判断密封瓶中是否为药粉，若是，则执行步骤S110，否则执行步骤S120。步骤Sl 10，药品抽取单元抽取母液注入到密封瓶中，与药粉混合形成稀释液，再抽取稀释液和母液注入到输液瓶中混合。步骤S120，则药品抽取单元抽取密封瓶中的药液和母液注入到输液瓶中混合。在一个实施例中，上述自动化配药方法，在步骤SllO和步骤S120之后还包括进一步判断是否还需要配药，若是则重新配药，若否，层流洁净单元进行清洁消毒。在判断是否还需配药的步骤之前还包括步骤利用澄清度检验单元对输液瓶内的药液检验，若澄清则输出输液瓶；若不澄清则重新配药。如图6所示，步骤S50包括以下步骤S501，读取图像信息，即摄像机402拍下的照片上传到图像处理模块408。S502，计算安瓿瓶图像的倾角。先对图像进行Hough变换(图像中检测直线)，求出图像中满足最小长度的直线段，并计算每条直线段的倾角。S503，判断倾角是否小于预设角度，若是，则执行步骤S504，若否，执行步骤S508。将180度划分为16等分，将求出的直线段倾角分别映射到对应的角度范围内，构建直线倾角直方图，根据试验表明，安瓿瓶的边缘信息及光照产生的边缘倾角占绝大多数， 因此从倾角直方图中，很容易找出频数最大的组，进而确定图像需要旋转的角度。S504,计算安瓿瓶的水平边缘和竖直边缘并将水平边缘和竖直边缘二值化。先用 Sobel算子，分别找出图像中的水平边缘和竖直边缘，并进行二值化。例如，确定安瓿瓶竖直边缘时，先从左向各搜索，确定出第一条满足条件的边缘即是安瓿瓶的左边缘位置，再从右向左搜索，确定出第二条满足条件的边缘即是安瓿瓶的右边缘位置。用同样的方法可以找出底面位置、顶面位置、颈部位置及液面位置的S505，将水平边缘和竖直边缘投影成Y轴和X轴的直方图。水平边缘和竖直边缘转化成平面坐标，从而使数据的显示更直观，读取更简便。S506，根据直方图找出安瓿瓶的底面位置、顶面位置、颈部位置及药液的液面位置。用步骤S404中的方法可以找出安瓿瓶的底面位置、顶部位置、颈部位置及液面位置。图像处理模块408跟根据直方图找出安瓿瓶的底面位置、顶面位置及液面位置用以计算液面尚度。S507，根据底面位置及液面位置计算液面高度。液面位置-底面位置=液面高度。 图像处理模块40计算得出的液面高度发送到控制单元20，控制单元20根据药品信息单元 110读取的药品数量及规格与液面高度比较，并控制药品抽取单元100根据预设需要抽取所需药液。步骤S508，将图像信息进行旋转，然后返回步骤S503。采用Hough变换找出图像中安瓿瓶的边缘直线，通过计算直线的倾角，将图像信息旋转至倾角小于预设角度，在图像信息旋转的同时控制单元20将同步控制安瓿瓶输送单元80配合，将安瓿瓶跟随图像信息旋转倾角小于预设角度。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种自动化配药设备，其特征在于，包括配药室，在所述配药室内提取密封瓶和/或安瓿瓶的药品与母液混合，形成所需药液；所述自动化配药设备包括层流洁净单元、密封瓶输送单元、安瓿瓶输送单元、安瓿瓶开启单元、药品抽取单元、母液容器定位单元、配药信息单元、驱动单元、感应单元、图像处理单元及控制单元，其中，层流洁净单元，用于为所述配药室进行洁净度检测与警报、提供符合要求的洁净新风源及消毒；密封瓶输送单元，用于输送及定位所述密封瓶，及对难溶性药品进行震荡混合； 安瓿瓶输送单元，用于输送及定位所述安瓿瓶； 安瓿瓶开启单元，用于开启所述安瓿瓶；药品抽取单元，用于抽取所述药品与母液容器的所述母液，并进行混合； 母液容器定位单元，用于定位所述母液容器； 配药信息单元，用于输入、读取及显示所述药品、母液及药液的信息； 感应单元，与所述层流洁净单元、密封瓶输送单元、安瓿瓶输送单元、安瓿瓶开启单元、 药品抽取单元、母液容器定位单元压力调整单元及输液瓶加温单元连接，用于获取所述密封瓶输送单元、安瓿瓶输送单元、安瓿瓶开启单元、药品抽取单元及母液容器定位单元的位置信息，获取层流洁净单元的洁净度信息，获取压力调整单元的压力信息，获取输液瓶加温单元的温度信息，并将位置信息、洁净度信息、压力信息及温度信息发送到所述控制单元；驱动单元，用于驱动层流洁净单元、密封瓶输送单元、安瓿瓶输送单元、安瓿瓶开启单元、药品抽取单元、母液容器定位单元、压力调整单元及输液瓶输出单元工作；图像处理单元，用于采集所述安瓿瓶的图像信息，分析所述图像信息得图像分析结果， 并将所述图像分析结果发送到所述控制单元；及控制单元，与其他各单元连接，且根据所述图像处理单元反馈的所述图像分析结果和感应装置反馈的位置信息、洁净度信息，控制单元其他各个单元工作。
2.根据权利要求1所述的自动化配药设备，其特征在于，所述图像处理单元包括 便于成像的背景板；采集所述图像信息的摄像机，所述安瓿瓶位于所述背景板与摄像机之间； 提供光源的LED阵列；以及图像处理模块，用于分析所述图像信息得图像分析结果，并将所述图像分析结果发送到所述控制单元。
3.根据权利要求2所述的自动化配药设备，其特征在于，所述图像分析结果包括所述安瓿瓶的倾角、颈部位置、顶面位置、底面位置及所述药品的液面高度；所述控制单元根据所述图像分析结果校正所述安瓿瓶的倾角、确定所述液面高度及控制抽取药品量。
4.根据权利要求3所述的自动化配药设备，其特征在于，所述图像处理模块还用于根据所述图像信息计算所述安瓿瓶的倾角，判断所述倾角是否小于预设角度，并在所述倾角小于预设角度时，计算所述安瓿瓶的水平边缘和竖直边缘并将所述水平边缘和竖直边缘二值化，将所述水平边缘和竖直边缘投影成Y轴和X轴的直方图，并根据所述直方图找出所述安瓿瓶的底面位置、顶面位置、颈部位置及所述药液的液面位置，以及根据所述底面位置、 顶面位置、及液面位置计算液面高度；当所述倾角大于等于预设角度时，所述控制单元调整所述安瓿瓶以使所述倾角小于所述预设角度。
5.根据权利要求1所述的自动化配药设备，其特征在于，所述配药信息单元包括 操控面板，与所述控制单元、图像处理单元及感应单元相连，提供人机交互界面；药品信息读取模块，用于读取被放入所述配药室的所述药品的数量及规格并将所述数量及规格，并发送到所述控制单元；药品信息显示模块，用于显示被放入所述配药室的所述药品的数量及规格，以供配药人员核对；以及药品信息输出模块，用于打印输出所述所需药液的药品信息条，以供核对、分配及存档。
6.根据权利要求1所述的自动化配药设备，其特征在于，所述安瓿瓶开启单元包括 定位模块，用于固定安瓿瓶；开启位置感应模块，用于获取所述安瓿瓶的开启位置信息，并将所述开启位置信息发送到所述控制单元；切割模块，用于根据所述开启位置信息，对准所述开启位置切割所述开启位置； 顶部位置感应模块，用于获取所述安瓿瓶的顶部位置的顶部位置信息，并将所述顶部位置信息发送到所述控制单元；以及掰折模块，用于根据所述顶部位置信息，将所述顶部位置掰折，使所述顶部与瓶身分1 O
7.根据权利要求1所述的自动化配药设备，其特征在于，所述药品抽取单元设有 夹持模块，用于夹持开启后的所述安瓿瓶并将所述安瓿瓶定位；注射器，用于抽取和注入所述药品；注射调节模块，用于调节所述注射器拉升、旋转及移动动作；以及瓶口位置感应模块，用于获取所述母液、安瓿瓶及密封瓶的瓶口位置信息，并将所述瓶口位置信息发送到所述控制单元。
8.根据权利要求1所述的自动化配药设备，其特征在于，所述药品抽取单元设有 夹持模块，用于从所述安瓿瓶开启单元夹持开启后的所述安瓿瓶并将其定位；换液泵，所述驱动单元驱动所述换液泵抽气和打气，形成正负压，以抽取和注入所述药Pm ；换液泵调节模块，用于调节所述换液泵拉升、旋转及移动动作；以及瓶口位置感应模块，用于获取所述母液、安瓿瓶及密封瓶的瓶口位置信息，并将所述瓶口位置信息发送到所述控制单元。
9.根据权利要求1所述的自动化配药设备，其特征在于，所述密封瓶输送单元还包括与所述驱动单元连接的震荡稀释模块，所述震荡稀释模块用于震荡密封瓶，以使注入所述密封瓶的所述母液与药粉充分稀释混合。
10.根据权利要求1所述的自动化配药设备，其特征在于，还包括药品输出单元，用于输出装有所述所需药液的输液瓶，将所述药品信息条贴在所述输液瓶上。
11.根据权利要求1所述的自动化配药设备，其特征在于，还包括压力调节单元，用于调节所述配药室内的压力，所述压力调节单元包括压力感应模块，用于获取所述配药室内的压力信息，并将其发送到所述控制单元；正压调节模块，用于根据控制单元的控制进行调节，以使所述配药室体内的压力大于所述配药室体外的压力；以及负压调节模块，用于根据控制单元的控制进行调节，以使所述配药室内的压力小于所述配药室外的压力。
12.根据权利要求1所述的自动化配药设备，其特征在于，还包括输液瓶加温单元，用于对装有所需药品的所述输液瓶加温。
13.根据权利要求1所述的自动化配药设备，其特征在于，还包括澄清度检验单元，用于检验所述输液瓶内的药液的澄清度，将所述澄清度发送到所述控制单元。
14.一种自动化配药方法，用于利用自动配药设备将密封瓶和/或安瓿瓶内的药品与母液容器内的母液混合，以形成所需药液，所述自动配药方法包括以下步骤层流洁净单元对配药室进行清洁和消毒； 利用配药信息单元进行配药信息输入、读取、显示及人工校对； 利用母液容器定位单元定位所述母液容器； 利用安瓿瓶输送单元完成所述安瓿瓶的输送及定位； 利用密封瓶输送单元完成所述密封瓶的输送及定位；利用图像处理单元校对所述安瓿瓶的和颈部位置信息，并将顶部位置信息和颈部位置信息发送到控制单元；控制单元根据所述颈部位置信息，控制安瓿瓶开启单元进行工作； 层流洁净单元对安瓿瓶颈部和/或密封瓶的瓶塞和颈部消毒； 控制单元根据所述顶部位置信息，控制安瓿瓶开启单元去除安瓿瓶顶端； 药品抽取单元抽取所述安瓿瓶中的药液和所述母液注入到输液瓶中混合； 判断所述密封瓶中是否为药粉，若是，则药品抽取单元抽取所述母液注入到所述密封瓶中，与药粉混合形成稀释液，再抽取所述稀释液和所述母液注入到所述输液瓶中混合；若否，则药品抽取单元抽取所述密封瓶中的药液和所述母液注入到所述输液瓶中混合； 是否还需要配药，若是则重新配药，若否，所述层流洁净单元进行清洁消毒。
15.根据权利要求14所述的自动化配药方法，其特征在于，在判断是否还需配药的步骤之前还包括步骤利用澄清度检验单元对所述输液瓶内的药液检验，若澄清则输出所述输液瓶；若不澄清则重新配药。
16.根据权利要求14所述的自动化配药方法，其特征在于，所述图像处理单元处理图像信息具体包括以下步骤读取所述图像信息； 计算所述安瓿瓶的倾角；判断所述倾角是否小于预设角度，若否，将所述图像信息进行旋转至所述倾角小于预设角度；若是，计算所述安瓿瓶的水平边缘和竖直边缘并将所述水平边缘和竖直边缘二值化； 将所述水平边缘和竖直边缘投影成Y轴和X轴的直方图；根据所述直方图找出所述安瓿瓶的底面位置、顶面位置、颈部位置及所述药液的液面位置；根据所述底面位置及液面位置计算液面高度。
全文摘要
一种自动化配药设备，可自动提取密封瓶和/或安瓿瓶的药品与母液混合，形成所需药液，所述自动化配药设备包括图像控制单元、图像处理单元及感应单元，所述控制单元根据所述图像处理单元反馈的所述图像分析结果和感应装置反馈的位置信息、洁净度信息，控制单元其他各个单元工作。还提供了一种自动化配药方法。利用本发明的设备或方法进行配药，可实现配药过程的高精度控制。
文档编号B01F15/04GK102430363SQ20111028009
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月20日 优先权日2011年9月20日
发明者吴新宇, 彭安思, 熊国刚, 陈春杰 申请人:中国科学院深圳先进技术研究院