一种具有喷药角度调节功能的消毒喷液设备及其控制方法与流程

本发明涉及医用设备领域，尤其涉及一种具有喷药角度调节功能的消毒喷液设备和一种具有喷药角度调节功能的消毒喷液设备控制方法。
背景技术：
：对血管进行穿刺获取血液组织样本进行化验分析，或者对患者进行输液，是现代医学中的重要手段，临床穿刺前对穿刺区皮肤消毒则是必不可少的过程。一直以来，对穿刺区皮肤消毒基本是依靠人工用棉签蘸消毒液涂抹皮肤的方式来完成，其操作耗时耗力，准确性及规范性均依赖于人员水平及其精神状态，并且护士在操作过程中有可能与患者的肢体直接接触而增加医患交叉感染的几率。因此，需要开发一种自动设备，替代护士进行准确的穿刺以及穿刺前后的消毒工作。申请号为201621382003.7的专利申请文件公开了一种自动喷消毒液装置，包括喷嘴、消毒液瓶和压缩空气源，能够通过压缩空气将消毒液从喷嘴喷出，但消毒喷嘴的位置不可调，需患者自行调整位置进行消毒，常常存在消毒位置漏喷的情况。申请号为201810413474.7的专利申请文件公开了一种医疗用消毒液喷洒设备，通过旋转装置的设置，使得喷头可以自动调节自身朝向，使得消毒液的喷洒更加均匀，但喷头只能旋转方向，不能调整所在位置，在使用中仍存在消毒位置局限性，仍存在消毒位置漏喷的情况。技术实现要素：本发明设计开发了一种具有喷药角度调节功能的消毒喷液设备，能够根据手臂所在位置调整喷药角度，能准确定位消毒位置，消毒效果好，无需人工干预，避免医患交叉感染。本发明还提供了一种具有喷药角度调节功能的消毒喷液设备控制方法，能够根据喷药角度、喷药杆覆盖消毒区域精细调整喷药杆药液流速，实现消毒液的精准控制，更节省消毒液。本发明提供的技术方案为：一种具有喷药角度调节功能的消毒喷液设备，包括：承载底座；药液箱，其可拆卸设置在所述承载底座一端；喷液机构，其可活动地设置在所述承载底座上方，并连通所述药液箱，所述喷液机构包括：固定架；支撑架，其一端连接所述固定架一端，另一端与所述承载底座一端铰接；伸缩支架，其一端与所述固定架另一端铰接，另一端与所述承载底座另一端铰接；丝杠，其可旋转支撑在所述固定架上；喷药杆，其套设在所述丝杠上，并通过螺母与所述丝杠配合，能够沿所述丝杠滑动；电机，其设置在所述丝杠一端，能够驱动所述丝杠旋转。优选的是，所述伸缩支架为液压杆。优选的是，所述支撑架与所述承载底座之间具有齿轮传动机构，包括：主动轮，其可旋转支撑在所述承载底座上；从动轮，其与所述主动轮啮合，并固定连接所述支撑架，并能够带动所述支撑架旋转。优选的是，所述喷药杆为空心杆体，并具有多个喷头。优选的是，所述药液箱包括：箱体；箱盖，其活动连接所述箱体；搅拌装置，其设置在所述箱盖顶部，并能够深入所述箱体内，用于搅拌药液；其中，所述箱体内药液通过液压泵泵入到喷药杆内。优选的是，还包括手臂固定架，其可拆卸设置在所述承载底座上，位于所述喷液机构下方。一种具有喷药角度调节功能的消毒喷液设备控制方法，包括：根据手臂消毒位置，调整所述支撑架与所述承载底座之间的夹角，并检测喷头的旋转角度α；将喷药覆盖区域si、手臂固定架和喷液药机构支架的夹角θ和喷头的旋转角度α带入模糊控制器，计算得到药液泵入喷药杆的泵速v。优选的是，所述支撑架与所述承载底座之间的夹角的夹角计算公式为：其中，θ为所述支撑架与所述承载底座之间的夹角的夹角，b为手臂与喷液机构支架距离，λ为校正因数，rsaf为手臂固定架宽度。优选的是，将喷药覆盖区域si和支撑架与所述承载底座之间的夹角θ的模糊集均为：{nb，nm，ns，zr，ps，pm，pb}，nb表示负大，nm表示负中，ns表示负小，zr表示零，ps表示正小，pm表示正中，pb表示正大，它们的论域为：{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6}。本发明的有益效果本发明设计开发了一种具有喷药角度调节功能的消毒喷液设备，能够根据手臂所在位置调整喷药角度，能准确定位消毒位置，消毒效果好，无需人工干预，避免医患交叉感染。本发明还提供了一种具有喷药角度调节功能的消毒喷液设备控制方法，能够根据喷药角度、喷药杆覆盖消毒区域精细调整喷药杆药液流速，实现消毒液的精准控制，更节省消毒液。附图说明图1为本发明所述的具有喷药角度调节功能的消毒喷液设备的结构示意图。图2为本发明所述的喷药机构的结构示意图。图3为本发明所述到的底座的结构示意图。图4为喷药覆盖区域的隶属度函数表。具体实施方式下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。如图1所示，本发明提供的具有喷药角度调节功能的消毒喷液设备，包括：承载底座100、药液箱200和喷液机构300。其中，承载底座100为方形结构，其具有防漏液边框111，药液箱200可拆卸设置在承载底座100一端；喷液机构300可活动地设置在承载底座100上方，并连通药液箱200。如图3所示，喷液机构300包括：固定架310、支撑架320、伸缩支架330、丝杠340、喷药杆350和电机360。其中，支撑架320的一端连接固定架310一端，另一端与承载底座100一端铰接；伸缩支架330一端与固定架310另一端铰接，另一端与承载底座100的另一端铰接；丝杠340可旋转支撑在固定架310上；喷药杆350套设在丝杠340上，并通过螺母351与丝杠340配合，能够沿丝杠340滑动；电机360设置在丝杠340一端，能够驱动丝杠340旋转。在另一实施例中，伸缩支架330为液压杆。如图2所示，支撑架320与承载底座100之间具有齿轮传动机构，包括：主动轮可旋转支撑在承载底座100上；从动轮与主动轮啮合，并固定连接支撑架320，能够带动支撑架320旋转。在另一实施例中，喷药杆350为空心杆体，连通药液箱200，并具有多个喷头320。在另一实施例中，药液箱包括箱盖和搅拌装置，箱盖活动连接所箱体；搅拌装置，其设置在箱盖顶部，并能够深入箱体内，用于搅拌药液；其中，箱体内药液通过液压泵泵入到喷药杆320内。在另一实施例中，还包括手臂固定架120，可拆卸设置在承载底座100上，位于喷液机构300下方。实施以具有喷药角度调节功能的消毒喷液设备的工作过程为例，作进一步说明通过调整伸缩支架330的长度，调整支撑架320与承载底座100之间的夹角，进而调整拉动喷液机构300，改变喷液机构300的高度和横向位置。开启电机360驱动丝杠丝杠340旋转，以改变喷药杆350也丝杠340的相对位置。一种具有喷药角度调节功能的消毒喷液设备控制方法，包括：根据手臂消毒位置，调整支撑架与承载底座之间的夹角，并检测喷头的旋转角度α；支撑架与所述承载底座之间的夹角的夹角计算公式为：其中，θ为所述支撑架与所述承载底座之间的夹角的夹角，b为手臂与喷液机构支架距离，λ为校正因数，rsaf为手臂固定架宽度将喷药覆盖区域si、手臂固定架和喷液药机构支架的夹角θ和喷头的旋转角度α带入模糊控制器，计算得到药液泵入喷药杆的泵速v。其中，si、θ、α的实际变化范围分别为[-0.5,0.5]，[-30,30]，[-1,1]；α的离散论域均为{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6}则比例因子k2＝6/0.5，k1＝6/30，k3＝6/1定义模糊子集及隶属函数如图4所示，把喷药覆盖区域si分为3个模糊状态：pb(正大)，pm(正中)，ps(正小)，结合经验得出喷药杆的泵速d0的隶属度函数表。喷头的旋转角度α和夹角θ分为七个模糊状态：pb(正大)，pm(正中)，ps(正小)，0(零)，ns(负小)，nm(负中)，nb(负大)，结合经验得出隶属度函数表，如表1所示。表1夹角θ的隶属度函数表喷头的旋转角度α分为七个模糊状态：pb(正大)，pm(正中)，ps(正小)，0(零)，ns(负小)，nm(负中)，nb(负大)，结合经验得出喷头的旋转角度α的隶属度函数表，如表2所示。表2旋转角度α的隶属度函数表α-6-5-4-3-2-1-0+1+2+3+4+5+6pb00000000000.20.71.0pm000000000.20.81.00.80.2ps00000000.81.00.80.2000000000.51.00.500000nb000.20.81.00.80000000nm0.20.81.00.80.200000000ns1.00.70.20000000000模糊推理过程必须执行复杂的矩阵运算，计算量非常大，在线实施推理很难满足控制系统实时性的要求，本发明采用查表法进行模糊推理运算，模糊推理决策采用三输入单输出的方式。通过经验可以总结出模糊控制器的初步控制规则，控制规则见表3。表3为模糊控制规则表模糊控制器根据得出的模糊值对输出信号进行解模糊化，得到第二研磨机的研磨时间，求模糊控制查询表，由于论域是离散的，模糊控制规则及可以表示为一个模糊矩阵，采用单点模糊化，求出模糊控制查询表。本发明设计开发了一种具有喷药角度调节功能的消毒喷液设备，能够根据手臂所在位置调整喷药角度，能准确定位消毒位置，消毒效果好，无需人工干预，避免医患交叉感染。本发明还提供了一种具有喷药角度调节功能的消毒喷液设备控制方法，能够根据喷药角度、喷药杆覆盖消毒区域精细调整喷药杆药液流速，实现消毒液的精准控制，更节省消毒液。尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。当前第1页12