CN103496659B - 医用药瓶开启装置及开启方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了医用药瓶开启装置及开启方法，其医用药瓶开启装置包括机架、悬臂、转动架、传动机构、切割机构、用于控制转动架转动的第一动力机构和用于固定医用药瓶的机械手爪；所述悬臂的一端固定在所述机架上，悬臂的另一端与所述转动架连接；所述第一动力机构固定在所述机架上，并通过所述传动机构与转动架连接，所述切割机构固定在转动架上，所述机械手爪位于转动架和切割机构的下方。本发明通过机械手爪将药瓶置于转动架的正下方，使切割机构完成切割安瓿瓶的瓶颈及配合机械手爪完成扳折安瓿瓶的动作来开启安瓿瓶，或者配合切割机构完成扳折西林瓶的动作来开启西林瓶，实现了同一设备能开启不同类型的欧瓶，既保护了医护人员的安全，又减轻了医护人员的工作强度，节省了大量的医护资源。

Description

医用药瓶开启装置及开启方法

技术领域

本发明涉及医用设备技术领域，特别涉及一种医用药瓶开启装置及开启方法。

背景技术

目前，在医院药液配制过程中，对于医用药瓶（主要为安瓿瓶、西林瓶）的开启主要采用人工方式，具体操作如下：对于安瓿瓶，先抓取药瓶，用砂轮对瓶颈进行切割，然后对切割的部位进行消毒，最后用手掰开，开启药瓶；对于西林瓶，则是先用手将塑料瓶盖掰开，然后对瓶帽针头穿刺部分进行消毒。

由于采用人工开启药瓶的方式，一方面在开启过程中，由于切割深度不够、切割韧口不良、药瓶本身质量等原因，容易造成安瓿瓶破碎，划伤护士，特别是在配制肿瘤治疗等有毒药物时，容易对配药人员造成慢性伤害，导致职业病；另一方面，人工开启药瓶，工作强度大，直接接触药瓶，容易造成药液污染，同时占用了大量的医护资源。

而现有的药瓶开瓶装置也存在一些问题：1、开瓶过程需要人工操作；2、现有的药瓶开瓶装置中，有的能够实现安瓿瓶开启，有的能够实现西林瓶开启，但同一个装置只能开启一种药瓶，不能同时对两种药瓶进行开启。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种医用药瓶开启装置及开启方法，以解决现有技术中同一个装置只能开启一种药瓶，不能同时对两种药瓶进行开启的问题。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种医用药瓶开启装置，包括机架、悬臂、转动架、传动机构、切割机构、用于控制转动架转动的第一动力机构和用于固定医用药瓶的机械手爪；所述悬臂的一端固定在所述机架上，悬臂的另一端与所述转动架连接；所述第一动力机构固定在所述机架上，并通过所述传动机构与转动架连接，所述切割机构固定在转动架上，所述机械手爪位于转动架和切割机构的下方。

所述的医用药瓶开启装置中，所述第一动力机构包括第一电机、减速器和联轴器，所述第一电机、减速器、联轴器同轴连接。

所述的医用药瓶开启装置中，所述传动机构包括第一阶梯轴、第一轴承组、轴承端盖、主动轮、从动轮和传送带；所述轴承端盖位于第一轴承组的下方，并固定在所述机架上，所述第一阶梯轴的一端穿过第一轴承组与联轴器连接，第一阶梯轴的另一端与所述主动轮同轴连接，所述主动轮通过所述传送带与从动轮连接。

所述的医用药瓶开启装置中，在所述悬臂上设置有支撑板，所述支撑板中设置有第二轴承组和第二阶梯轴；所述从动轮、第二轴承组、第二阶梯轴同轴连接，所述转动架装设于所述第二阶梯轴上。

所述的医用药瓶开启装置中，所述切割机构包括刀架和用于控制刀架转动的第二动力机构，所述第二动力机构固定在转动架上，并与刀架连接；所述刀架的一端设置有用于切割医用药瓶的刀轮，刀架的另一端具有用于夹持医用药瓶的夹持凹槽。

所述的医用药瓶开启装置中，所述第二动力机构包括第二电机和第二减速器，所述第二减速器与第二电机同轴连接，且第二减速器固定在所述转动架上，并与所述刀架连接。

所述的医用药瓶开启装置中，所述夹持凹槽为外宽内窄的弧形槽。

所述的医用药瓶开启装置中，所述夹持凹槽具有锯齿形的刃口。

一种采用上述的医用药瓶开启装置开启安瓿瓶的方法，其特征在于，包括：

A1、机械手爪抓取安瓿瓶，置于转动架的正下方，并使安瓿瓶的瓶颈与切割机构的刀轮在同一水平线上；

B1、切割机构转动使所述刀轮抵住安瓿瓶的瓶颈；

C1、第一动力机构运行使转动架旋转，带动切割机构绕安瓿瓶的瓶颈往复旋转，切割安瓿瓶；

D1、切割机构复位使所述刀轮离开安瓿瓶的瓶颈；

E1、机械手爪调整安瓿瓶的高度，使安瓿瓶的头部与切割机构的夹持凹槽在同一水平线；

F1、切割机构转动使夹持凹槽夹持安瓿瓶的头部，并由机械手爪模拟人手进行扳折动作，安瓿瓶头部在机械手爪和所述夹持凹槽的作用下，与瓶体分离开启安瓿瓶。

一种采用上述的医用药瓶开启装置开启西林瓶的方法，其特征在于，包括：

A2、机械手爪抓取西林瓶，置于转动架的正下方，并使西林瓶的瓶盖高于切割机构的夹持凹槽；

B2、切割机构转动使夹持凹槽夹持西林瓶的头部，并由机械手爪模拟人手进行扳折动作，使得西林瓶的瓶盖在机械手爪和所述夹持凹槽的作用下，与瓶体分离开启西林瓶。

相较于现有技术，本发明提供的医用药瓶开启装置及开启方法，通过机械手爪将药瓶置于转动架的正下方，使切割机构完成切割安瓿瓶的瓶颈及配合机械手爪完成扳折安瓿瓶的动作来开启安瓿瓶，或者配合切割机构完成扳折西林瓶的动作来开启西林瓶，实现了同一设备能开启不同类型的欧瓶，既保护了医护人员的安全，又减轻了医护人员的工作强度，节省了大量的医护资源。

附图说明

图1为本发明医用药瓶开启装置的结构示意图。

图2为本发明医用药瓶开启装置的局部分解图。

图3为本发明医用药瓶开启装置中切割机构的夹持凹槽夹持大药瓶的示意图。

图4为本发明医用药瓶开启装置中切割机构的夹持凹槽夹持中药瓶的示意图。

图5为本发明医用药瓶开启装置中切割机构的夹持凹槽夹持小药瓶的示意图。

图6为本发明医用药瓶开启装置切割医用药瓶时，切割机构的刀架与医用药瓶的位置示意图。

图7为本发明医用药瓶开启装置中切割力与第一电机输入电流关系示意图。

图8为本发明医用药瓶开启装置开启安瓿瓶的方法流程图。

图9为本发明医用药瓶开启装置开启西林瓶的方法流程图。

具体实施方式

本发明提供一种医用药瓶开启装置及开启方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举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。

请参阅图1和图2，其中，图1为本发明医用药瓶开启装置的结构示意图。图2为本发明医用药瓶开启装置的局部分解图，在图2中去除了第一动力机构和机架的下部分。

本发明提供的医用药瓶开启装置包括机架110、悬臂120、转动架130、传动机构（图中未标出）、第一动力机构（图中未标出）、切割机构（图中未标出）和机械手爪210。

所述机架110用于将整个医用药瓶开启装固定在配药机器人（图中未示出）的机座上，所述机械手爪210固定在工作台上（图中未示出）或者机架上，机械手爪210能够自动移动位置，用来夹持医用药瓶的瓶身、控制医用药瓶的位置和高度，及配合本发明的医用药瓶开启装置开启药瓶等。

所述悬臂120的一端固定在所述机架110上，悬臂120的另一端与所述转动架130连接，所述传动机构装设于所述悬臂120中。所述第一动力机构固定在所述机架110上，并通过所述传动机构与转动架130连接，由第一动力机构输出动力控制转动架130转动。所述切割机构固定在转动架130上，用于切割医用药瓶，及配合机械手爪210扳折医用药瓶，所述机械手爪210位于转动架130和切割机构的下方，即机械手爪210的安装高度低于转动架130和切割机构的高度，以便于将医用药瓶送到转动架130的下方，并与切割机构在同一水平线上。

本发明提供的医用药瓶开启装置能开启不同的药瓶，如开启安瓿瓶510时，通过机械手爪210将药瓶置于转动架130的正下方，并与切割机构在同一水平线上，使切割机构完成切割安瓿瓶510的瓶颈，及配合机械手爪210完成扳折安瓿瓶510的动作来开启安瓿瓶510；开启西林瓶520时，通过机械手爪210将药瓶置于转动架130的正下方，配合切割机构完成扳折西林瓶520的动作来开启西林瓶520，实现了同一设备能开启不同类型的药瓶，既保护了医护人员的安全，又减轻了医护人员的工作强度，节省了大量的医护资源。

请继续参阅图1和图2，在本发明的医用药瓶开启装置中，所述第一动力机构包括第一电机310、减速器320和联轴器330，所述第一电机310、减速器320、联轴器330同轴连接。其中，所述第一电机310上带有编码器，其与减速器320同轴连接，所述联轴器330连接减速器320的输出轴和传动机构上的第一阶梯轴340，用于传递动力。

所述传动机构包括第一阶梯轴340、第一轴承组350、轴承端盖360、主动轮370、从动轮380和传送带（图中未示出）。所述轴承端盖360位于第一轴承组350的下方，并固定在所述机架110上，所述第一阶梯轴340的一端穿过第一轴承组350与联轴器330连接，第一阶梯轴340的另一端与所述主动轮370同轴连接，所述主动轮370通过所述传送带与从动轮380连接。

本实施例中，第一阶梯轴340、第一轴承组350、轴承端盖360、主动轮370、从动轮380和传送带装设于悬臂120中，所述传送带为皮带、链条、同步带、齿轮等，主动轮370依次通过第一阶梯轴340、联轴器330、减速器320与第一电机310连接，所述第一电机310可带动主动轮370转动，通过传送带带动从动轮380同步转动，从而带动转动架130转动。

请继续参阅图2，在所述悬臂120上设置有支撑板121，所述支撑板121中设置有第二轴承组410和第二阶梯轴420；所述从动轮380、第二轴承组410、第二阶梯轴420同轴连接，所述转动架130装设于所述第二阶梯轴420上，在第一电机310控制转动架130转动时，使转动架130上的切割模块同步转动。

请一并参阅图3、图4和图5，所述切割机构包括刀架140和用于控制刀架140转动的第二动力机构（图中未标出），所述第二动力机构固定在转动架130上，并与刀架140连接，由第二动力机构控制刀架140转动。本实施例中，所述刀架140的一端设置有用于切割医用药瓶的刀轮141，刀架140的另一端具有用于夹持医用药瓶的夹持凹槽142。

在本发明的医用药瓶开启装置中，其刀架140上的夹持凹槽142可卡住不同规格、大小的安瓿瓶和西林瓶，如图3至图5所示，所述夹持凹槽142为外宽内窄的弧形槽，该夹持凹槽142的一端开口，医用药瓶从开口端卡入，根据药瓶的大小，卡在夹持凹槽142的相应位置。如果需开启的药瓶是大药瓶，则药瓶卡在夹持凹槽142较宽的部位，夹持凹槽142夹持的部位如图3所示；如果需开启的药瓶是中药瓶，则药瓶卡在夹持凹槽142的中部，夹持凹槽142夹持的部位如图4所示；如果需开启的药瓶是小药瓶，则药瓶卡在夹持凹槽142较窄的部位，夹持凹槽142夹持的部位如图5所示。

为了确保夹持效果，增加药瓶与夹持凹槽142的摩擦力，所述夹持凹槽142具有锯齿形的刃口143，用来增加夹持凹槽142与药瓶之间的摩擦力。例如：在开启西林瓶520瓶盖时，该刃口143可增加夹持凹槽142与西林瓶520之间摩擦力，以防止打滑，避免导致不能开启瓶盖。

当然，在其它实施例中，所述刃口143还可以设计为其它形状，譬如波浪状、凹凸点等，只要能增加夹持凹槽142与药瓶的摩擦力即可。

请再次参阅图2，在本发明的医用药瓶开启装置中，所述第二动力机构包括第二电机430和第二减速器320（图中未标出），所述第二减速器320与第二电机430同轴连接，且第二减速器320固定在所述转动架130上，并与所述刀架140连接。所述第二电机430同样带有编码器，用于提供刀架140转动的动力，控制刀架140正转（顺时针转动）或者反转（逆时针转动）。

本发明提供的医用药瓶开启装置对不同规格、不同大小医用药瓶，在切割过程中，例如在切割安瓿瓶510时，对于不同规格、大小的药瓶，都是由第二电机430带动刀轮141抵住安瓿瓶510的瓶颈，从而实现在切割阶段的自动适应各种不同规格、大小的药瓶。在药瓶的扳折阶段，由第二电机430带动刀架140反转卡住药瓶头部，而刀架140的夹持凹槽142呈由宽到窄的结构，从而使得刀架140能够适应不同规格、不同尺寸的安瓿瓶510和西林瓶520的开启。

具体实施过程中，对于不同规格、不同大小的安瓿瓶510，其需要的切割力是不一样的，切割过程的刀轮141与安瓿瓶510颈之间力的大小，对开瓶的效率和成功率的影响很大。在本发明的医用药瓶开启装置中，电机控制器（图中未示出）通过控制电流的大小，控制第二电机430的输入电流，而第二电机430输入电流的大小，与第二电机430输出转矩成正比，第二电机430输出转矩通过传动机构传给刀架140，由刀架140带动刀轮141抵住安瓿瓶510的瓶颈。通过上述电流与转矩的关系可知，只要控制输入第二电机430的电流大小，就可以实现切割力的控制。请结合图6和图7，其关系计算方式具体如下：

根据第二电机430在转矩控制模式时，其输出的转矩T与输入电流I存在如下关系：

T=K×I                                    公式（1）

第二电机430输出转矩经过传动机构带动刀架140转动，由刀架140带动刀轮141抵住安瓿瓶510颈，切割力F与第二电机430转矩T关系如下：

F×R1×sinθ=T×i×η                         公式（2）

综合公式（1）和公式（2）可得第二电机430输入电流I与切割力F的关系如下：

F=[K×i×η/( R1×sinθ)] ×I                    公式（3）

其中，T为第二电机430的转矩；F为切割力；K为电机转矩与电机输入电流比例系数；I为电机输入电流；i为减速器传动比；η为减速器传动效率；R1为刀轮141中心到刀架140中心的距离；R2为药瓶中心到刀架140中心的距离；r1为刀轮141半径；r2为药瓶瓶颈半径，θ=arcos((R1²+(r1+r2)²-R2²)/2*R1*(r1+r2))。

根据公式（3）可知，可以通过控制电机输入电流大小I来改变第二电机430的输出力矩T的大小，从而得到合适的切割力F，保证药瓶的可靠切割，避免切割过程中玻璃药瓶的过切（如力过大）、少切（如力过小）而导致的药瓶开启失败。

基于上述的医用药瓶开启装置，本发明还相应提供一种采用上述医用药瓶开启装置开启安瓿瓶的方法，请参阅图8，其包括：

S110、机械手爪抓取安瓿瓶，置于转动架的正下方，并使安瓿瓶的瓶颈与切割机构的刀轮在同一水平线上；

S120、切割机构转动使所述刀轮抵住安瓿瓶的瓶颈；

S130、第一动力机构运行使转动架旋转，带动切割机构绕安瓿瓶的瓶颈往复旋转，切割安瓿瓶；

S140、切割机构复位使所述刀轮离开安瓿瓶的瓶颈；

S150、机械手爪调整安瓿瓶的高度，使安瓿瓶的头部与切割机构的夹持凹槽在同一水平线；

S160、切割机构转动使夹持凹槽夹持安瓿瓶的头部，并由机械手爪模拟人手进行扳折动作，安瓿瓶头部在机械手爪和所述夹持凹槽的作用下，与瓶体分离开启安瓿瓶。

以下结合图2，将本发明的医用药瓶开启装置开启安瓿瓶的方法进行详细说明：

先由机械手爪210抓取安瓿瓶510，将安瓿瓶510置于转动架130的正下面，使安瓿瓶510的中心线与第二阶梯轴的中心线共线，同时由机械手爪210调整安瓿瓶510的高度，使安瓿瓶510的瓶颈与刀轮141在同一水平线上；之后第二电机430动作带动刀架140顺时针旋转，使安装在刀架140一端的刀轮141以预先设定的力抵住安瓿瓶510的瓶颈，在刀轮141抵住瓶颈后，第一电机310动作，依次通过减速器320、联轴器330、主动轮370、传送带和从动轮380，带动转动架130旋转，使转动架130绕安瓿的瓶颈进行旋转切割，在转动架130绕瓶颈往复旋转数次（如三次）后，瓶颈切割完成；第二电机430再次动作，带动刀架140逆时针转动，使安装在刀架140一端的刀轮141离开瓶颈，回复原位；之后机械手爪210调整药瓶高度，使安瓿瓶510的头部与刀架140在同一水平线上，同时，第二电机430动作，带动刀架140继续逆时针旋转，使位于刀架140另一端的夹持凹槽142以预先设定的力卡住安瓿瓶510的头部；之后由机械手爪210模拟人手进行扳折动作，安瓿瓶510的头部在机械手爪210和夹持凹槽142的作用下，与瓶体分离，从而实现安瓿瓶510的开启。

本发明还提供一种采用上述的医用药瓶开启装置开启西林瓶的方法，请参阅图9，其包括：

S210、机械手爪抓取西林瓶，置于转动架的正下方，并使西林瓶的瓶盖高于切割机构的夹持凹槽；

S220、切割机构转动使夹持凹槽夹持西林瓶的头部，并由机械手爪模拟人手进行扳折动作，使得西林瓶的瓶盖在机械手爪和所述夹持凹槽的作用下，与瓶体分离开启西林瓶。

以下结合图2，将本发明的医用药瓶开启装置开启西林瓶的方法进行详细说明：

机械手爪210抓取西林瓶520，置于转动架130的正下面，使西林瓶520的中心线与第二阶梯轴420的中心线共线，同时机械手爪210调整西林瓶520的高度，使西林瓶520的瓶盖下部略高于夹持凹槽142的锯齿形的刃口143；之后，第二电机430动作，带动刀架140逆时针旋转，使位于刀架140另一端的夹持凹槽142以预先设定的力卡住西林瓶520的头部，此时，夹持凹槽142上的锯齿形的刃口143处于瓶盖下方约1-2毫米；之后，由机械手爪210模拟人手进行扳折动作，使得西林瓶520盖在机械手爪210和夹持凹槽142上的锯齿形的刃口143的作用下与瓶体分离，从而实现西林瓶520的开启。

本发明的医用药瓶开启装置装设在配药机器人上，经测试，本发明的医用药瓶开启装置在配药过程中，能够实现对不同种类、不同规格的西林瓶及安瓿瓶进行自动化开启；由于整个开启过程全自动化，开瓶效率高，无须人工与药瓶直接接触，有效避免了人与药物的交叉污染问题，安全实用。而且整个开启过程全自动化，无须人工与药瓶直接接触，还避免了人工开启药瓶，容易造成安瓿瓶破碎，划伤护士，特别是在配制肿瘤治疗等有毒药物时，不会对配药人员造成慢性伤害，导致职业病；同时节省了大量的医护资源。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种医用药瓶开启装置，包括机架，其特征在于，还包括悬臂、转动架、传动机构、切割机构、用于控制转动架转动的第一动力机构和用于固定医用药瓶的机械手爪；所述悬臂的一端固定在所述机架上，悬臂的另一端与所述转动架连接；所述第一动力机构固定在所述机架上，并通过所述传动机构与转动架连接，所述切割机构固定在转动架上，所述机械手爪位于转动架和切割机构的下方；所述切割机构包括刀架和用于控制刀架转动的第二动力机构，所述第二动力机构固定在转动架上，并与刀架连接；所述刀架的一端设置有用于切割医用药瓶的刀轮，刀架的另一端具有用于夹持医用药瓶的夹持凹槽。

2.根据权利要求1所述的医用药瓶开启装置，其特征在于，所述第一动力机构包括第一电机、减速器和联轴器，所述第一电机、减速器、联轴器同轴连接。

3.根据权利要求2所述的医用药瓶开启装置，其特征在于，所述传动机构包括第一阶梯轴、第一轴承组、轴承端盖、主动轮、从动轮和传送带；所述轴承端盖位于第一轴承组的下方，并固定在所述机架上，所述第一阶梯轴的一端穿过第一轴承组与联轴器连接，第一阶梯轴的另一端与所述主动轮同轴连接，所述主动轮通过所述传送带与从动轮连接。

4.根据权利要求3所述的医用药瓶开启装置，其特征在于，在所述悬臂上设置有支撑板，所述支撑板中设置有第二轴承组和第二阶梯轴；所述从动轮、第二轴承组、第二阶梯轴同轴连接，所述转动架装设于所述第二阶梯轴上。

5.根据权利要求1所述的医用药瓶开启装置，其特征在于，所述第二动力机构包括第二电机和第二减速器，所述第二减速器与第二电机同轴连接，且第二减速器固定在所述转动架上，并与所述刀架连接。

6.根据权利要求1所述的医用药瓶开启装置，其特征在于，所述夹持凹槽为外宽内窄的弧形槽。

7.根据权利要求1或6所述的医用药瓶开启装置，其特征在于，所述夹持凹槽具有锯齿形的刃口。

8.一种采用权利要求1所述的医用药瓶开启装置开启安瓿瓶的方法，其特征在于，包括：

A1、机械手爪抓取安瓿瓶，置于转动架的正下方，并使安瓿瓶的瓶颈与切割机构的刀轮在同一水平线上；

B1、切割机构转动使所述刀轮抵住安瓿瓶的瓶颈；

C1、第一动力机构运行使转动架旋转，带动切割机构绕安瓿瓶的瓶颈往复旋转，切割安瓿瓶；

D1、切割机构复位使所述刀轮离开安瓿瓶的瓶颈；

E1、机械手爪调整安瓿瓶的高度，使安瓿瓶的头部与切割机构的夹持凹槽在同一水平线；

F1、切割机构转动使夹持凹槽夹持安瓿瓶的头部，并由机械手爪模拟人手进行扳折动作，安瓿瓶头部在机械手爪和所述夹持凹槽的作用下，与瓶体分离开启安瓿瓶。

9.一种采用权利要求1所述的医用药瓶开启装置开启西林瓶的方法，其特征在于，包括：

A2、机械手爪抓取西林瓶，置于转动架的正下方，并使西林瓶的瓶盖高于切割机构的夹持凹槽；

B2、切割机构转动使夹持凹槽夹持西林瓶的头部，并由机械手爪模拟人手进行扳折动作，使得西林瓶的瓶盖在机械手爪和所述夹持凹槽的作用下，与瓶体分离开启西林瓶。