一种光学药盒传感器及药盒的制作方法

本发明涉及医院自动化药品管理系统技术领域，尤其涉及一种药品管理系统的药盒传感器。

背景技术：

随着技术的进步，目前在医院已经广泛地使用自动化的药品管理系统，例如本公司之前提交的申请号为cn201110211704的在先申请，就提出了这样一种药品自动存取系统。现有的药品存取系统一般具有中央控制单元以及输入输出设备，例如很多药品管理系统利用一台电脑进行药品管理。药品管理系统具有若干个药品存储空间，例如抽屉、药品柜，或者为可控的药盒，这些存储空间通常具有可以通过电信号控制的锁紧机构，药品管理系统还包括向中央控制单元、输入输出设备以及锁具供电的电源。在药品自动化管理系统中，管理人员通常需要检测药品自动化系统中的药盒中是否放入了药品，或者药盒中的药品是否被取出，因此，技术人员在药盒中设置药品传感器感知药品的存在。在现有技术中的光学式药品传感器主要分两种，其中一种包括发射器和接收器的光电式传感器，例如本公司之前提交的申请号为cn201210054026和cn201210053997的在先申请，其分别公开了一种利用光电开关感测药品的药盒。另外一种是通过图像识别的方式识别药品的存在。例如中国专利申请cn201410674690.9就公开了一种应用于智能药房的影像识别装置，包括摄像头和补光装置，将拍摄的画面进行二值化处理后对药盒进行识别，中国实用新型专利cn201320268933.x公开了一种具有图像识别的灯检机，通过ccd镜头或者cmos图像传感器对药瓶的图像进行采集，经过图像处理后对产品是否合格进行判断。

以上两种光学式药品传感器都存在问题。有研究表明，光、电磁波可能对某些药品产生不良影响，例如造成药品失效、保质期缩短，这种影响是不可预知的，可能在药品的管理中造成严重的经济损失，并且可能对病人的健康造成威胁。而现有的药品传感器技术人员均未意识到这个问题。上述提到的光电式传感器检测需要发出检测光，在对透明玻璃药瓶的灵敏度较差，并且部分药品必须避光保存，光电传感器发出的检测光(包括可见光和不可见光)可能对药品容器中的药品造成影响是不可知的，容易造成药品的失效，其次光电传感器设置在药盒的内部存在隐患，首先安装在药盒内部表面的传感器为了将电信号传输到药盒外的控制电路，必须在药盒底板或者侧壁开供信号线或电源线引出的小孔，当药瓶破损或者倾倒时，药瓶中的药品容易对药盒内表面的传感器单元造成破坏，并且药液可以通过小孔流出，滴到药盒下部的电路板上而腐蚀控制电路，造成药盒整体报废。而图像传感器也需要补光灯等照明设备确保获取的图像的有效性，这些光线不仅对药品的保存是潜在的威胁，而且图像传感器较为昂贵，因此将其安装在每一个药盒中用于检测药品在成本上是难以接受的。另外，现有的光学式药品传感器需要发光元件发射检测光，这在无形中增加了自动化药品管理系统的能耗，其额外的发热量需要自动化药品管理系统安装更大功率的制冷设备，大大缩短了电源的续航时间，也不利于药品的低温保存。

除此之外，传统的光电式药盒传感器的检测电路的释放的电磁波也可能对某些药品的药效、保质期产生不良影响。但是目前为止，在药盒传感器技术领域，技术人员总是让传感器的光信号直接作用在药品或药品外包装上，或者让药品暴露在测量电路产生的磁场中，并没有意识到需要避免电磁波和光线对药品产生的影响。

技术实现要素：

本发明提出一种药盒传感器，用于感测药品是否放入药盒或者被从药盒中取出。进一步地，提出一种具有该药盒传感器的药盒。所述药盒传感器包括感光单元和透光单元，透光单元设置在药盒存储区的侧壁或底板上，所述感光单元为设置在药盒存储空间之外，所述感光单元包括被动式光敏元件，所述光敏元件不包括光发射部，或者不会主动发射测量光，所述感光单元用于检测从所述药盒的存储空间透过所述透光单元的光强度，因此在药盒的存储空间内不具有任何传感元件、电路或引线，也不会有任何测量光线进入药盒的存储空间。

进一步地，所述感光单元通过所述透光单元感测所述药盒存储区的亮度变化并输出相应的亮度信号，所述亮度信号的大小与所述药盒存储区的亮度相关。当药品被放入所述药盒存储区时，所述药品遮挡所述透光单元的至少一部分或者遮挡透过所述透光单元的光线的至少一部分，所述感光单元感测到的亮度为第一亮度值；当药品被从所述药盒的存储区取出时，所述药品不遮挡所述透光单元或者不遮挡透过所述透光单元的光线，所述感光单元感测到的亮度为第二亮度值。

进一步地，本发明的药盒传感器还包括判断单元，感光单元将所述亮度信号传输给判断单元，所述判断单元根据所述亮度信号判断药品被取出或放入所述药盒存储区，或者根据所述亮度信号判断所述药盒存储区的占用状态。所述感光单元和判断单元位于药盒存储区之外。

进一步地，所述判断单元将亮度信号与第一阈值比较，若亮度信号大于该第一阈值，判断单元判断所述药盒存储区处于空闲状态，或者所述药品被从药盒存储区取出；若亮度信号小于该第一阈值，判断单元判断所述药盒存储区处于被占用状态，或者所述药品被放入所述药盒存储区。

在另外一方面，所述判断单元将亮度信号与第一阈值和第二阈值比较，所述第一阈值大于第二阈值，若亮度信号大于该第一阈值，判断单元判断所述药盒存储区处于空闲状态，或者所述药品被从药盒存储区取出；若亮度信号小于该第二阈值，判断单元判断所述药盒存储区处于被占用状态，或者所述药品被放入所述药盒存储区。

在另外一方面，所述判断单元通过将收到的亮度信号t1与预定时间间隔t之前收到的亮度信号t0判断药品被取出或放入所述药盒存储区，或者判断所述药盒存储区的占用状态。

进一步地，所述判断单元根据亮度信号t1与亮度信号t0的差值(t1-t0)与预设值d进行比较判断药品被取出或放入所述药盒存储区，或者判断所述药盒存储区的占用状态。或者，所述判断单元根据亮度信号t1相对于亮度信号t0的变化比例((t1-t0)/t0)与预设值p进行比较判断药品被取出或放入所述药盒存储区，或者判断所述药盒存储区的占用状态。

进一步地，所述判断单元根据亮度信号t1与亮度信号t0的差值(t1-t0)除以变化时间t判断药品被取出或放入所述药盒存储区，或者判断所述药盒存储区的占用状态

进一步地，所述透光单元具有聚光部，所述聚光部可以将药盒存储区的光线聚焦在感光单元上。所述聚光部具有聚光结构，所述感光单元设置在所述聚光结构的焦点附近

在又一方面，所述药盒具有盒盖以及盒盖开关检测单元，所述盒盖开关检测单元将盒盖开关信号发送给判断单元。所述判断单元根据感光单元的亮度信号和所述盒盖开关信号判断所述药品被取出或放入所述药盒存储区，或者判断所述药盒存储区的占用状态。

进一步地，本发明提出一种药盒，所述药盒具有上述的药盒传感器。

本发明提出的药盒传感器以及具有该药盒传感器的药盒，通过透光单元将药盒的占用状态传递到药盒存储空间以外，并使用被动式的感光单元对所述占用状态进行检测，克服了现有技术中药盒传感器的不足，使得药盒的存储空间内没有任何的传感元件、电路或引线，也不会主动发射任何可见或不可见光线，避免了传感单元的光线、电磁波等对药品产生的不良影响，同时还可以达到避免药品包装损坏后药液、药粉对传感电路的腐蚀的额外技术效果。

附图说明

图1为本发明的药盒传感器的第一实施例(未装药瓶)；

图2为本发明的药盒传感器的第一实施例(装药瓶后)；

图3为本发明的药盒传感器的第二实施例(未装药瓶)；

图4为本发明的药盒传感器的第二实施例(装药瓶后)；

图5为本发明的药盒传感器的透光单元(局部)；

其中，感光单元1，透光单元2，药盒存储区侧壁3，药盒设备区侧壁4，药瓶5，盒盖6，药盒存储区底板7，自然光线8，聚光部9。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行进一步说明。

在第一实施例中，如图1所示，本发明的药盒具有药品存储区和设备区，设备区和存储区由存储区侧壁3间隔开，所述药品存储区由底板和侧壁围成，所述药盒包括药盒传感器，该传感器包括感光单元1和透光单元2，所述感光单元1为被动式感光单元，设置在药盒存储区的侧壁3上，所述感光单元1设置在设备区的侧壁上，其位置与透光单元2相对应，使得药品存储区的自然光线可以透过所述透光单元2进入设备区并被感光单元1所检测到。该透光单元2可以为玻璃或透明聚酯材料，或其他透光性好的材料。为了增加透明度，该透光单元2由无色透光材料制成。所述感光单元1包括光敏元件和传感电路，所述光敏元件可以通过检测从透光单元2透射的光强度，并产生相应变化的电信号，传感电路则可以将该微小的电信号进行处理，例如滤波和放大，并将处理后的信号发送给判断单元(未图示出)。为了增加透射光的对比度，所述设备区为封闭空间，除了感光单元1等电路的引线通道外不允许具有其他开口，避免外界杂散光对感光单元1造成干扰。所述的光敏元件可以采用光敏二极管、光敏三极管、光电池、光电场效应管、光可控硅等，本领域技术人员可以理解，所述光敏元件还包括其他不主动向外界发射测量光、其物理特性随着所处的光照强度发生明显变化的检测元件。

具体地，所述感光单元1通过所述透光单元2感测所述药盒存储区的亮度变化并输出亮度信号，所述亮度信号的大小与所述药盒存储区的亮度相关。如图2所示，当药瓶5被放入所述药盒的存储区时，所述药瓶5遮挡所述透光单元2的至少一部分或者遮挡透过所述透光单元2的光线的至少一部分，所述感光单元1感测到的亮度为第一亮度值；当药瓶5被从所述药盒的存储区取出时，所述药瓶5不遮挡所述透光单元2或者不遮挡透过所述透光单元2的光线，所述感光单元1感测到的亮度为第二亮度值。在实施过程中，需要保证所述第一亮度值和第二亮度值的差值足够大，使得药品被放入或取出药盒时，感光单元1输出的亮度信号具有明显的变化幅度。在本实施例中，药盒存储区侧壁3与放入药盒的药瓶5之间的间隙越小越好。

进一步地，本发明的药盒传感器还包括判断单元(未图示出)，感光单元1将所述亮度信号传输给判断单元，所述判断单元根据所述亮度信号判断药品被取出或放入所述药盒存储区，或者根据所述亮度信号判断所述药盒存储区的占用状态。所述感光单元1和判断单元均位于药盒存储区之外，以保证其产生的电磁波和热量不会对药品产生不良影响。

在第一种判断方式中，所述判断单元采用单一阈值判断方式，以光敏元件产生与透射光正相关的电信号为例，即判断单元将收到亮度信号与第一阈值比较，若亮度信号大于该第一阈值，说明该药盒存储区没有药品放入，从透光单元2到达感光单元1的光线较充足，因此判断单元判断所述药盒存储区处于空闲状态，或者所述药品被从药盒存储区取出；若亮度信号小于该第一阈值，说明该药盒存储区放入了药品，从透光单元2到达感光单元1的光线较少，判断单元判断所述药盒存储区处于被占用状态，或者所述药品被放入所述药盒存储区。

在第二种判断方式中，所述判断单元采用多阈值判断方式，例如采用双阈值判断方式，所述判断单元将亮度信号与第一阈值和第二阈值比较，所述第一阈值大于第二阈值，若亮度信号大于该第一阈值，说明该药盒存储区没有药品放入，从透光单元2到达感光单元1的光线较充足，判断单元判断所述药盒存储区处于空闲状态，或者所述药品被从药盒存储区取出；若亮度信号小于该第二阈值，说明该药盒存储区放入了药品，从透光单元2到达感光单元1的光线较少，判断单元判断所述药盒存储区处于被占用状态，或者所述药品被放入所述药盒存储区。一般来说，药品被放入药盒或者从药盒中取出，感光单元1所产生的亮度信号差异非常明显，这种情况下可以采用多阈值的判断方式。

在第三判断方式中，所述判断单元将收到的亮度信号t1与预定时间间隔t之前收到的亮度信号t0进行比较，即判断单元以接收到的亮度信号的变化幅度作为判断依据。所述判断单元根据所述亮度信号的变化幅度判断药品被取出或放入所述药盒存储区，或者判断所述药盒存储区的占用状态。

具体的，所述判断单元根据亮度信号t1与亮度信号t0的差值(t1-t0)与预设值d进行比较判断药品被取出或放入所述药盒存储区，或者判断所述药盒存储区的占用状态。仍然以光敏元件产生与透射光正相关的电信号为例，若亮度信号t1与亮度信号t0的差值(t1-t0)是正值，并且t1-t0的绝对值大于预设值d，说明到达感光单元的透射光通量增加了，并且增加的幅度较大，因此所述药品被从药盒存储区取出，判断单元判断所述药盒存储区处于空闲状态；若亮度信号t1与亮度信号t0的差值(t1-t0)是负值，并且t1-t0的绝对值大于预设值d，说明到达感光单元的透射光通量显著减小，因此所述药品被从药盒存储区取出，判断单元判断所述药盒存储区处于空闲状态。或者，所述判断单元根据亮度信号t1相对于亮度信号t0的变化比例((t1-t0)/t0)与预设值p进行比较判断药品被取出或放入所述药盒存储区，或者判断所述药盒存储区的占用状态，具体地，若亮度信号t1相对于亮度信号t0的变化比例((t1-t0)/t0)是正值，并且((t1-t0)/t0)的绝对值大于预设值p，说明到达感光单元的透射光通量增加了，并且增加的幅度较大，因此所述药品被从药盒存储区取出，判断单元判断所述药盒存储区处于空闲状态；若亮度信号t1相对于亮度信号t0的变化比例((t1-t0)/t0)是负值，并且((t1-t0)/t0)的绝对值大于预设值p，说明到达感光单元的透射光通量显著减小，因此所述药品被从药盒存储区取出，判断单元判断所述药盒存储区处于空闲状态。所述预设值d、p可根据实际实验测得。

在第四判断方式中，所述判断单元将收到的亮度信号t1与预定时间间隔t之前收到的亮度信号t0进行比较，即判断单元以接收到的亮度信号的变化速度作为判断依据。所述判断单元根据所述亮度信号的变化速度判断药品被取出或放入所述药盒存储区，或者判断所述药盒存储区的占用状态。

具体的，所述判断单元根据亮度信号t1与亮度信号t0的差值(t1-t0)除以变化时间t，即亮度信号在t时间内的变化速度((t1-t0)/t)判断药品被取出或放入所述药盒存储区，或者判断所述药盒存储区的占用状态。仍然以光敏元件产生与透射光正相关的电信号为例，若亮度信号的变化速度(t1-t0)/t是正值，并且(t1-t0)/t的绝对值大于预设值v，说明到达感光单元的透射光通量增加了，并且增加的幅度较大，因此所述药品被从药盒存储区取出，判断单元判断所述药盒存储区处于空闲状态；若亮度信号的变化速度(t1-t0)/t是负值，并且(t1-t0)/t的绝对值大于预设值v，说明到达感光单元的透射光通量显著减小，因此所述药品被从药盒存储区取出，判断单元判断所述药盒存储区处于空闲状态。所述预设值v可根据实际实验测得。

在第二实施例中，如图3所示，本发明的药盒包括设备区和存储区，其中设备区位于存储区的下方，所述设备区和存储区由存储区底板7隔开，所述底板7上具有透光单元2，使得存储区的自然光能够通过透光单元2透射到设备区，所述设备区与透光单元相对应的位置设置有感光单元1，所述感光单元1用于感测从药盒存储区通过透光单元2透射到设备区的光强并产生相应的亮度信号。如图4所示，当药瓶5被放入所述药盒的存储区时，所述药瓶5遮挡所述透光单元的至少一部分或者遮挡透过所述透光单元2的光线的至少一部分，所述感光单元1感测到的亮度为第一亮度值；当药瓶5被从所述药盒的存储区取出时，所述药瓶5不遮挡所述透光单元2或者不遮挡透过所述透光单元的光线，所述感光单元1感测到的亮度为第二亮度值。在实施过程中，需要保证所述第一亮度值和第二亮度值的差值足够大，使得药瓶5被放入或取出药盒时，感光单元1输出的亮度信号具有明显的变化幅度。

在本实施例中，进一步地，本发明的药盒传感器还包括判断单元(未图示出)，感光单元将所述亮度信号传输给判断单元，所述判断单元根据所述亮度信号判断药品被取出或放入所述药盒存储区，或者根据所述亮度信号判断所述药盒存储区的占用状态。所述感光单元和判断单元位于药盒存储区之外，以保证其产生的电磁波和热量对药品产生不良影响。本实施例中的判断单元和感光单元可以参考第一实施例中的实施方式。

在实际实施过程中，由于没有任何主动发射的检测光，因此为了保证从药盒存储区透射到设备区的自然光使得感光单元达到足够的灵敏度，所述透光单元具有聚光部，所述聚光部可以将药盒存储区的光线聚焦在感光单元上。具体实施中，参见图5，所述透光单元具有聚光结构9，该结构可以通过将透光单元由两种具有不同折射率的透光材料制成，也可以为单一透光材料制成的凸透镜结构。在优选的实施例中，所述感光单元1设置在所述聚光结构9的焦点附近，以保证感光单元1能够最大程度接收到由聚光结构9汇聚的自然光线。

进一步地，参见图3，所述药盒具有盒盖6以及盒盖开关检测单元(未示出)，所述盒盖开关检测单元可以检测所述药盒的开关状态，并将盒盖开关的状态信号发送给判断单元。所述判断单元根据感光单元1的亮度信号和所述盒盖开关信号判断所述药品被取出或放入所述药盒存储区，或者判断所述药盒存储区的占用状态。具体地说，因为当盒盖关闭时，药盒内的自然光强度降低到几乎为零，这种情况下既不能将药品从药盒中取出，也不能从药盒中取走药品，并且这个时候感光单元感测到的光强度降低为零，也不能代表药品被取走，因此将判断单元结合盒盖的开关状态信号和感光单元发送的亮度信号对药盒的占用状态进行判断，可以减少误判的可能性。在具体的判断方式上，当判断单元接收到盒盖关闭的状态信号时，无论感光单元发送的亮度信号如何变化，判断单元判断所述药盒的占用状态不改变，也就是药品既没有从药盒中取走，也没有放入药盒；当判断单元接收到盒盖开启的状态信号时，判断单元根据感光单元发送的亮度信号判断所述药盒的占用状态，也就是判断药品是否从药盒中取走或放入药盒，判断方式如前述实施例。盒盖可控开闭并且可以检测盒盖的开闭状态的药盒属于现有技术，参见申请号为cn201210054026和cn201210053997的在先申请。

在上述实施例中，所述判断单元可以为药品管理系统的主机，所述主机的管理软件通过所述第一位移信号和第二位移信号判断药品是否从药盒中取出；在其他实施例中，所述判断单元可以为单片机、mcu组成的处理单元。

具体地，所述感光单元的光敏元件所产生的微小电流需要转换为处理单元可以接收的数字信号，可以由感光单元的传感电路实现，也可以由单独的ad转换模块或者数字采样电路实现。

在上述实施例中，本发明中药盒中的药品可以理解为片剂药品、容纳片剂、粉剂、液体药品的容器以及医用耗材。

以上仅为本发明优选的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可想到变化或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。