CN106420350B - 一种用于自动配药系统的位置补偿装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于自动配药系统的位置补偿装置和方法，该方法包括：获取针头的端点通过位置探测装置的第一通过时间；获取注液部件到达第一插针工位的第一到达时间；获取针头的端点的第一移动距离；根据第一移动距离获取第一偏移距离；根据第一偏移距离使针头的端点与药品容器产生相对位移。该装置和方法能够使得针头的端点精确地对准药品容器的预设位置，针头因此能够准确、快速地从预设位置插入药品容器，提高了配药成功率和配药效率。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种用于自动配药系统的位置补偿装置和方法。
背景技术
目前，大多数医院的药物配置均由护士在配药房内完成，其操作流程如下：配药前，操作人员准备好待配药品及药具(安瓿瓶，西林瓶，输液袋，注射器等)；检查相关药品及药具信息；开启药品容器(安瓿瓶，西林瓶，输液袋，注射器等)；接触部位的消毒(主要针对安瓿瓶，西林瓶，输液袋)；人工采用注射器进行药品抽吸；把药品注射进输液袋或输液瓶；填写记录卡并将已配输液袋放入输液袋存放篮。
现有技术中，无论是发明专利申请CN 103006436A号公开的自动配药机器人系统还是其他自动配药系统或方法，当需要将药品容器内的药品输入母液中或者将母液输入药品容器内时，通常需要将连接在导管末端的注射器针头插入药品容器。然而，针头安装在固定支架上之后会具有一定的弯曲弧度和/或倾斜角度，并非完全垂直的直线形状，针头与药品容器的此种错位会导致针头偏离药品容器内预设的连通位置或者无法插入药品容器，因此存在配药效率低以及导致配药失败率高等技术问题。
发明内容
本发明的目的之一至少在于，针对上述现有技术存在的问题，提供一种用于自动配药系统的位置补偿装置和方法，使针头能够精确地对准药品容器的预设插入位置，提高配药成功率和配药效率。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种用于自动配药系统的位置补偿装置，包括支架、注液部件、夹持部件、控制模块以及一组或者多组位置探测装置；其中，所述注液部件可移动地设置在第一丝杆上，夹持部件可移动地设置在第二丝杆上，第一丝杆、第二丝杆平行设置在支架上；
所述位置探测装置，设置在支架上，与控制模块连接，用于检测针头的端点通过位置探测装置的第一通过时间；
所述控制模块，用于驱动注液部件带动针头以第二速度移动到第一插针工位并记录第一到达时间；根据第一到达时间、第一通过时间之差以及第二速度获取针头的端点的第一移动的距离；根据第一移动距离以及位置探测装置和第一插针工位之间的距离获取第一偏移距离；根据第一偏移距离生成位移补偿指令；
所述夹持部件和注液部件，用于根据位移补偿指令相对移动，使针头的端点与药品容器产生相对位移。
优选地，上述位置探测装置包括相对设置在支架上与第一丝杆垂直位置的第一红外线发射器和第一红外线探测器；所述位置探测装置靠近支架正面且与插针工位平面距离为L，其中，L为预设的针头能够插入药品容器内的最大允许偏移距离。
优选地，上述位置探测装置还包括与第一红外线发射器和第一红外线探测器水平平行距离为二倍L设置的第二红外线发射器和第二红外线探测器。
优选地，上述控制模块还用于在获取第一偏移距离之后，继续驱动注液部件带动针头移动到第二红外线发射器和第二红外线探测器处以获取第二偏移距离，并根据第一偏移距离与第二偏移距离的差值判断是否存在临时干扰，以确定是否重新获取第一偏移距离和第二偏移距离。
优选地，上述控制模块还用于从第一重复时间开始，驱动注液部件以第三速度从第一插针工位移动到置检测装置处并记录第二到达时间；根据第二到达时间、第一重复时间之差以及第三速度获取针头的端点的第二移动的距离；根据第二移动距离以及位置探测装置和第一插针工位之间的距离获取第一偏移距离；根据第一偏移距离生成位移补偿指令。
优选地，上述第三速度小于或者等于第二速度。
优选地，上述位置探测装置还包括分别设置在与第一丝杆垂直的两根第三丝杆上并可以同步沿着第三丝杆移动的第三红外线发射器和第三红外线探测器。
优选地，上述控制模块还用于驱动第三红外线发射器和第三红外线探测器同步沿着第三丝杆移动，获取第三偏移距离，根据第三偏移距离生成位移补偿指令。
优选地，上述位置补偿装置还包括告警模块，用于当偏移距离的绝对值大于预设阈值时，提示告警信息。
一种用于自动配药系统的位置补偿方法，使用上述的位置补偿装置，通过以下步骤实现位移补偿：
获取针头的端点通过位置探测装置的第一通过时间；获取注液部件到达第一插针工位的第一到达时间；获取针头的端点的第一移动距离；根据第一移动距离获取第一偏移距离；根据第一偏移距离使针头的端点与药品容器产生相对位移。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：
通过获取针头的端点的位移，进而确定其偏移距离，根据偏移距离驱动夹持部件和注液部件相对移动，使针头的端点与药品容器产生相对位移，使得针头的端点精确地对准药品容器的预设位置，针头因此能够准确、快速地从预设位置插入药品容器，提高了配药成功率和配药效率。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的用于自动配药系统的位置补偿装置的结构示意图；
图2是本发明一实施例提供的用于自动配药系统的位置补偿装置中的注液部件的结构示意图；
图3是本发明一实施例提供的用于自动配药系统的位置补偿装置中的夹持部件的结构示意图；
图4是本发明一实施例提供的用于自动配药系统的位置补偿装置中检测第一移动距离的示意图；
图5是本发明一实施例提供的用于自动配药系统的位置补偿装置中检测第二移动距离的示意图；
图6是本发明一实施例提供的用于自动配药系统的位置补偿装置中设置两组位置互相平行的探测装置的示意图；
图7是本发明一实施例提供的用于自动配药系统的位置补偿装置中设置两组位置互相垂直的探测装置的示意图；
图8是本发明一实施例提供的用于自动配药系统的位置补偿装置中检测第三偏移距离的示意图；
图9是本发明一实施例提供的用于自动配药系统的位置补偿方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，以使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白。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，本发明一实施例公开的一种用于自动配药系统的位置补偿装置包括支架1、夹持部件2、注液部件6、控制模块C1以及一组或者多组位置探测装置；位置探测装置可以包括相对设置的红外线发射器S1和红外线探测器D1。
其中，注液部件6可移动地设置在第一丝杆11上，夹持部件2可移动地设置在第二丝杆12上，第一丝杆11、第二丝杆12平行设置在支架1上。控制模块C1可以如图1所示设置在支架1上，也可以设置在支架1之外的独立支架上。控制模块C1可以包括中央处理器、信号控制处理器和驱动电路，并通过沿着支架凹槽设置的线缆与各个电机、位置探测装置(例如，红外线发射器S1和红外线探测器D1)等被控器件实现有线连接，也可以通过无线通信接口与各个被控器件实现无线连接。
如图1～4所示，自动配药系统中，当需要通过固定在注液部件6上的针头62将药品容器101(图中示出的为已经折断瓶头的安瓿瓶)内的药品输入母液中(例如母液容器102)或者将母液容器102内的母液注入药品容器101中时，控制模块C1能够通过控制第一丝杆电机M1驱动注液部件6带动针头62沿着第一丝杆11从支架1的正面移动到第一插针工位(例如，液部件6位于插针平面，即YZ平面，且针头卡口69的中轴与Z轴重合)，通过第二丝杆电机M2驱动夹持部件2带动被夹紧的药品容器101沿着第二丝杆12从支架1的正面移动到第二插针工位(例如，药品容器101的中轴与Z轴重合)，药品容器101的预设插入位置位于针头62正下方。设置在注液部件6上的升降机构68通过针头卡口69带动针头62向下移动并插入药品容器101，以实现药品的注入或抽吸。
如图1和图2所示，红外线发射器S1和红外线探测器D1可以相对设置在支架1上与第一丝杆垂直的位置(例如，都位于与Y轴平行的直线上)，其分别用于发射红外线信号和对红外线信号进行探测，并将探测结果可以通过有线或者无线的方式发生给控制模块C1。控制模块C1用于根据接收到的探测结果和对应的探测时间，生成位置补偿命令，并通过控制注液部件6沿着第一丝杆11的移动或者夹持部件2沿着第二丝杆12的移动对插针工位使针头62的端点N与药品容器101产生相对位移，实现位置补偿。
具体地，如图4所示，红外线发射器S1和红外线探测器D1设置在靠近支架正面且与插针工位平面YZ距离为L的位置，高度与针头62的端点N相同或者稍高于端点N；其中，L为预设的针头62能够插入药品容器101内的最大允许偏移距离，L取值例如为0至5毫米。
在控制模块C1控制第一丝杆电机M1驱动注液部件6带动针头62以第一速度V1沿着第一丝杆11从支架1的正面向第一插针工位移动的过程中，当针头62的端点N经过红外线反射器S1发出的红外线时，因针头62阻挡，红外线探测器D1检测到红外线接收中断的信号并发送给控制模块C1；控制模块C1记录针头62通过红外线发射器S1的第一通过时间TP1；当注液部件6带动针头62到达第一插针工位时，控制模块C1记录第一到达时间TR1；根据第一到达时间TR1与第一通过时间TP1之差，与第一速度V1的乘积可以获取针头62的端点N的第一移动距离为Ln，进而可以根据Ln与L之差获取第一偏移距离Xn。在优选的实施例中，也可以根据从第一到达时间TR1到第一通过时间TP1期间内，第一丝杆电机M1(例如，步进电机或伺服电机)所运行的步长或距离获取第一移动的距离为Ln，因此所述速度除了指移动速度外，还可以指电机速度、脉冲速率等。
当Xn不为零且绝对值小于L时，控制模块C1根据Xn生成位移补偿指令；当Xn的绝对值大于L时，说明通过插针位置补偿无法达到准确插针的要求，因此可以通过设置在支架上或者单独设置的告警模块(例如，声光电提示装置或者人机交互界面)向操作者提示，针头62偏离幅度过大需要进行更换等告警信息。
具体地，当Xn大于零时，控制模块C1例如可以生成位移补偿指令为：第二丝杆电机M2，以转速400rev/min，驱动夹持部件2带动药品容器101沿着第二丝杆远离支架正面的方向(X轴正方向)移动，移动距离为Xn毫米；或者，第一丝杆电机M1，以转速400rev/min，驱动注液部件6带动针头62沿着第一丝杆朝向支架正面的方向(X轴负方向)移动，移动距离为Xn毫米；当Xn小于零时，进行与上述移动方向相反而距离相同的移动，进行插针位置补偿，从而使得针头62能够在夹持部件2或者注液部件6的移动方向上精确地对准药品容器的预设位置。
在优选的实施例中，当针头62的端点N经过红外线反射器S1发出的红外线并记录第一通过时间TP1后；控制模块C1可以进一步控制第一丝杆电机M1驱动注液部件6带动针头62以小于第一速度V1的第二速度V2相对慢速地到达第一插针工位，并记录到第一达时间TR1；控制模块C1根据第一到达时间TR1与第一通过时间TP1之差，与第二速度V2的乘积来获取针头62的端点N的第一移动的距离Ln，进而可以根据Ln与L之差获取第一偏移距离Xn。
如图5所示，在进一步优选的实施例中，为了排除可能存在的红外线被临时伸入的物体阻挡等干扰因素，可以在获取第一偏移距离Xn之后，控制模块C1进一步控制第一丝杆电机M1驱动注液部件6带动针头62从第一重复时间TT1开始，以小于或者等于第二速度V2的第三速度V3从第一插针工位向红外线方向移动；当红外线探测器D1检测到红外线接收中断的信号并发送给控制模块C1；控制模块C1记录针头62再次通过红外线发射器S1发出的红外线的第二通过时间TP2并使针头62在红外线处停止，控制模块C1根据第二通过时间TP2与第一重复时间TT1之差，与第三速度V3的乘积来获取针头62的端点N的第二移动距离Lr；当第一移动距离Ln与第二移动距离Lr差值小于或者等于预设的阈值时(例如0.5毫米)，说明没有临时干扰因素存在，可以根据第一移动距离Ln或者第二移动距离Lr与L之差获取第一偏移距离Xn；当第一移动距离Ln与第二移动距离Lr的差值超过预设的阈值时(例如大于0.5毫米)，说明存在临时干扰因素。
控制模块C1可以进一步控制第一丝杆电机M1驱动注液部件6带动针头62从第二重复时间TT2开始，以小于或者等于第三速度V3的第四速度V4从红外线发射器S1发出的红外线位置向第一插针工位方向移动，并记录第二到达时间TR2；控制模块C1根据第二到达时间TR2与第二重复时间TT2之差，与第四速度V4的乘积来获取针头62的端点N的第三移动的距离Lt。分别计算第三移动的距离Lt与第一移动距离Ln和第二移动距离Lr的差值，当第三移动的距离Lt与第一移动距离Ln的差值小于或者等于预设的阈值时，根据Lt或者Ln与L之差获取第一偏移距离Xn；当第三移动的距离Lt与第二移动距离Lr的差值小于或者等于预设的阈值时，根据Lt或者Lr与L之差获取第一偏移距离Xn。
进一步地，还可以重复上述步骤，使注液部件6带动针头62多次通过红外线发射器S1所发出的红外线或者到达第一插针工位，并获取端点N的移动距离，进而可以根据移动距离与L之差获取偏移距离，使得针头精确地对准药品容器的预设位置，针头因此能够准确、快速地从预设位置插入药品容器，提高了配药成功率和配药效率。
如图6所示，本发明一实施例公开的用于自动配药系统的位置补偿装置，可以包括两组水平平行设置位置探测装置，其中，红外线发射器S1与S2之间以及红外线探测器D1与D2之间的距离均为2L，切分别与第一插针工位的距离为L。在获取第一偏移距离Xn之后，控制模块C1控制第一丝杆电机M1驱动注液部件6带动针头62继续向S2发出的红外线方向移动，并根据到达红外线的时间和移动距离获取第二偏移距离，并根据第一偏移距离与第二偏移距离的差值判断是否存在临时干扰，并可以根据上述步骤进行重新测量获取第一偏移距离和第二偏移距离，以提高测量精确度。
如图7和图8所示，本发明一实施例公开的用于自动配药系统的位置补偿装置包括两组水平垂直设置位置探测装置，例如，红外线发射器S3和红外线探测器D3可以分别设置在支架1上与第一丝杆垂直的两根第三丝杆上，并可以同步沿着第三丝杆移动。在其他实施例中，也可以只包括一组与第一丝杆平行设置的位置探测装置。
当通过红外线发射器S1和红外线探测器D1获取第一偏移距离Xn，并根据位置补偿命令，通过控制注液部件6沿着第一丝杆11的移动或者夹持部件2沿着第二丝杆12的移动对插针工位进行位置补偿，使针头62的端点N位于第一插针平面(例如YZ平面)后(也可以先进行Y轴方向或者只进行Y轴方向的补偿)，控制模块C1可以进一步，控制第三丝杆电机驱动红外线发射器S3和红外线探测器D3同步沿着第三丝杆移动(Y轴正或者负方向)移动，移动距离小于或者等于L；在移动过程中，当红外线探测器D3探测到针头62的端点N通过红外线时停止移动，获取所移动的位移，即为第三偏移距离Yn；当移动距离达到L时仍然没有检测到端点N通过红外线，则开始向相反方向移动，移动距离为2L；当红外线探测器D3探测到针头62的端点N通过红外线时停止移动，获取所移动的位移减去L即为第三偏移距离Yn；当移动距离达到2L时，仍然没有检测到端点N通过红外线，则说明通过插针位置补偿无法达到准确插针的要求，因此可以通过设置在支架上或者单独设置的告警装置或者人机交互界面向操作者提示，针头62偏离幅度过大需要进行更换等提示信息。
确定第三偏移距离Yn之后，控制模块C1可以通过夹持电机M3，以转速400rev/min，驱动夹持部件2中的左夹爪21和右夹爪22带动药品容器101沿着夹持方向(Y轴正或者负方向)移动，移动距离为Yn毫米。使得针头精确地对准药品容器的预设位置，针头因此能够准确、快速地从预设位置插入药品容器，提高了配药成功率和配药效率。
如图9所示，通过上述实施例公开的用于自动配药系统的位置补偿装置进行定位的方法包括以下步骤：
步骤901：获取针头的端点通过位置探测装置的第一通过时间；例如，当针头的端点经过红外线反射器发出的红外线时，因针头阻挡，红外线探测器检测到红外线接收中断的信号并发送给控制模块；控制模块记录针头通过红外线发射器的第一通过时间。
步骤902：获取注液部件到达第一插针工位的第一到达时间；当注液部件带动针头到达第一插针工位时，控制模块记录第一到达时间。
步骤903：获取针头的端点的第一移动距离；例如，根据第一到达时间与第一通过时间之差，与第一速度的乘积可以获取针头的端点的第一移动的距离。
步骤904：根据第一移动距离获取第一偏移距离；例如，可以根据预设位置探测装置和第一插针工位之间的距离与第一移动距离之差获取第一偏移距离。
步骤905：根据第一偏移距离使针头的端点与药品容器产生相对位移；例如，根据位移补偿指令驱动夹持部件和注液部件相对移动，使针头的端点与药品容器产生相对位移。
上述实施例中，通过获取针头的端点的位移，进而确定其偏移距离，根据偏移距离驱动夹持部件和注液部件相对移动，使针头的端点与药品容器产生相对位移，使得针头的端点精确地对准药品容器的预设位置，针头因此能够准确、快速地从预设位置插入药品容器，提高了配药成功率和配药效率。
以上实施方式仅用于说明本发明的较佳实施例，而非对本发明的限制。相关技术领域的技术人员在不脱离本发明的原则和范围的情况下，做出的各种替换、变型以及改进均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于自动配药系统的位置补偿装置包括支架、注液部件、夹持部件、控制模块以及一组或者多组位置探测装置；所述位置探测装置，设置在支架上，与控制模块连接，用于检测针头的端点通过位置探测装置的第一通过时间；所述夹持部件和注液部件，用于根据位移补偿指令相对移动，使针头的端点与药品容器产生相对位移；其特征在于，
所述注液部件可移动地设置在第一丝杆上，夹持部件可移动地设置在第二丝杆上，第一丝杆、第二丝杆平行设置在支架上；
所述控制模块，用于驱动注液部件带动针头以第二速度移动到第一插针工位并记录第一到达时间；根据第一到达时间、第一通过时间之差以及第二速度获取针头的端点的第一移动的距离；根据第一移动距离以及位置探测装置和第一插针工位之间的距离获取第一偏移距离；根据第一偏移距离生成位移补偿指令。
2.根据权利要求1所述的位置补偿装置，其特征在于，所述位置探测装置包括相对设置在支架上与第一丝杆垂直位置的第一红外线发射器和第一红外线探测器；所述位置探测装置靠近支架正面且与插针工位平面距离为L，其中，L为预设的针头能够插入药品容器内的最大允许偏移距离。
3.根据权利要求2所述的位置补偿装置，其特征在于，所述位置探测装置还包括与第一红外线发射器和第一红外线探测器水平平行距离为二倍L设置的第二红外线发射器和第二红外线探测器。
4.根据权利要求3所述的位置补偿装置，其特征在于，所述控制模块，还用于在获取第一偏移距离之后，继续驱动注液部件带动针头移动到第二红外线发射器和第二红外线探测器处以获取第二偏移距离，并根据第一偏移距离与第二偏移距离的差值判断是否存在临时干扰，以确定是否重新获取第一偏移距离和第二偏移距离。
5.根据权利要求1所述的位置补偿装置，其特征在于，所述控制模块，还用于从第一重复时间开始，驱动注液部件以第三速度从第一插针工位移动到置检测装置处并记录第二到达时间；根据第二到达时间、第一重复时间之差以及第三速度获取针头的端点的第二移动的距离；根据第二移动距离以及位置探测装置和第一插针工位之间的距离获取第一偏移距离；根据第一偏移距离生成位移补偿指令。
6.根据权利要求5所述的位置补偿装置，其特征在于，所述第三速度小于或者等于第二速度。
7.根据权利要求2所述的位置补偿装置，其特征在于，所述位置探测装置还包括分别设置在与第一丝杆垂直的两根第三丝杆上并可以同步沿着第三丝杆移动的第三红外线发射器和第三红外线探测器。
8.根据权利要求7所述的位置补偿装置，其特征在于，所述控制模块，还用于驱动第三红外线发射器和第三红外线探测器同步沿着第三丝杆移动，获取第三偏移距离，根据第三偏移距离生成位移补偿指令。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的位置补偿装置，其特征在于，所述位置补偿装置还包括告警模块，用于当偏移距离的绝对值大于预设阈值时，提示告警信息。
10.一种用于自动配药系统的位置补偿方法，其特征在于，所述位置补偿方法使用权利要求1至9中任一项所述的位置补偿装置，通过以下步骤实现位移补偿：
获取针头的端点通过位置探测装置的第一通过时间；获取注液部件到达第一插针工位的第一到达时间；获取针头的端点的第一移动距离；根据第一移动距离获取第一偏移距离；根据第一偏移距离使针头的端点与药品容器产生相对位移。
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