CN110900644A - 一种液体药品配置装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种液体药品配置装置,包括PLC控制器、设有机械爪的三维运动机台、存放若干个母液瓶的母液工作台、注射器、存放样品杯的计量工作台和机架;样品杯下方设有计量的重量传感器,PLC控制器、三维运动机台、母液工作台和计量工作台分别安装在机架上,PLC控制器连接三维运动机台、机械爪和计量工作台,以分别控制三维运动机台进行三维运动、控制机械爪的开合以及样品杯的计量,母液瓶的瓶口旋接注射器,注射器包括注射器本体和活塞,机械爪包括夹持旋转机构,通过夹持旋转机构进行注射器本体的夹持、旋转以及活塞的抽取。本发明代替人工操作,能够提高工作效率,降低劳动强度,保证研究工作的顺利开展,适用于各大医疗及化工企业。
Description
技术领域
本发明涉及药品配置系统技术领域,尤其是指一种液体药品配置装置。
背景技术
药品配置系统是高校、医院、科研院所中实验室、化验室工作等场所一项经常性的工作。尤其在化工领域的教学和科研工作中,实验室、研究室等,会要用到大量的化学试剂,所用到的试剂种类繁杂,次数消耗频繁,需要重复配比,而且配比要求比较严格,精度高,还受到有次序性、时间性等各种条件限制。试剂配置是一项非常麻烦、费时间的工作,特别是研究性的试剂配置、配方,往往需要配置试验很多次,当试剂数量较多(几十种)时,以往用人工操作和记录的方式费时费力,需要搜索大量试剂瓶,存在任务繁重、效率低等问题;实验室管理人员无法方便快速检查化学试剂的余量,若未能及时补充,会影响实验研究进度。目前,类似产品多应用于医疗、化工企业,通常价格昂贵,或者配置种类单一。实验室现场的化学试剂的配置仍局限于人工操作,建设规模较小、分散式的药品配置系统若要实现多种类配置,还缺乏规范的建设标准和运行模式,同时相应的净化环境成本和硬件维护成本也并未明显降低,从而影响到很多机构开展实验的进度。
有鉴于此,现有技术有待改进,本案由此产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够处理多种母液的液体药品配置装置,代替人工操作,具有精度高、规范化、使用方便、节省成本的优点,对药品配置系统自动化具有重要意义。
为达成上述目的,本发明的解决方案为:一种液体药品配置装置,包括PLC控制器、设有机械爪的三维运动机台、存放若干个母液瓶的母液工作台、注射器、存放样品杯的计量工作台和机架;所述样品杯下方设有计量的重量传感器,所述PLC控制器、三维运动机台、母液工作台和计量工作台分别安装在机架上,PLC控制器连接三维运动机台、机械爪和计量工作台,以分别控制三维运动机台进行三维运动、控制机械爪的开合以及样品杯的计量,所述母液瓶的瓶口旋接注射器,注射器包括注射器本体和活塞,所述机械爪包括夹持旋转机构,机械爪通过夹持旋转机构进行注射器本体的夹持、旋转以及活塞的抽取。
优选的,所述机械爪还包括上手爪和下手爪,夹持旋转机构包括伸缩曲柄机构和齿轮机构,上手爪滑动安装在三维运动机台上并沿三维运动机台上下滑动;上手爪和下手爪各设有连接PLC控制器的伸缩曲柄机构,实现上手爪和下手爪的开合运动,上手爪用于夹持注射器的活塞,下手爪用于夹持注射器本体;下手爪设有连接PLC控制器的齿轮机构,齿轮机构带动下手爪水平旋转,通过控制齿轮机构的正转和反转就能控制注射器本体的旋出和旋进。
优选的,所述上手爪和下手爪各自采用独立的伺服电机作为驱动,伺服电机连接PLC控制器。
优选的,所述三维运动机台还包括X轴滑轨、Y轴滑轨、Z轴滑轨,所述X轴滑轨上设有配合Y轴滑轨的第一滑块,通过第一滑块,X轴滑轨垂直安装在Y轴滑轨上并沿Y轴滑轨滑动;所述X轴滑轨上还设有配合Z轴滑轨的第二滑块,通过第二滑块,X轴滑轨垂直安装在Z轴滑轨上并沿Z轴滑轨滑动;所述机械爪上设有配合Z轴滑轨的第三滑块,通过第三滑块,机械爪垂直安装在Z轴滑轨上并沿Z轴滑轨滑动;从而X轴滑轨、Y轴滑轨、Z轴滑轨共同构成三维笛卡尔坐标系。
优选的,所述第一滑块和X轴滑轨、第二滑块和Y轴滑轨,第三滑块和Z轴滑轨均采用滚珠丝杠传动方式。
优选的,所述母液工作台设有推移机构,使得母液工作台在三维运动机台的下方水平移动。
优选的,所述母液工作台分为多层,每层按矩阵式摆放母液瓶,按类存储并编号。
优选的,所述每一个母液瓶配置一个注射器旋接在瓶口,注射器具有外螺纹,母液瓶选用与外螺纹相配合的内螺纹。
优选的,所述计量工作台设有振动台,振动台位于样品杯下方。
优选的,母液工作台的顶面和侧面设有钣金挡板。
采用上述方案后,本发明的增益效果在于:
(1)结构简单,与传统的人工试剂配置的过程相比,本发明借助PLC控制系统的数据通信及物联网技术,可配置多样的自动化药品配置方案,以快速、准确地对液体试剂进行自动计量、配置,也能有效地对试剂余量进行追踪,使得试剂配置人员、研究人员从繁琐的抽取试剂、度量试剂中解脱出来,从而能够更多的考虑配比、实验条件和工艺等问题;同时可以实现对实验室现场化学试剂存储,管理更规范,更方便,杜绝乱放乱拿现象,并对试剂的使用进行全程的跟踪,提高配置质量,降低浪费污染,且提高实验的安全性,确保实验研究工作能顺利进行。
(2)本发明的应用范围广,能够处理多种母液的自动配液,确保结构的安全与可靠,适用于各大医疗及化工企业对于化学试剂的配置。
(3)手工的配置过程会受到精力、体力以及环境的影响,采用自动化装置可以很大程度上减少外界因素对生产过程的干扰,从而缩短零件的生产周期。
(4)本发明可以减少生产面积,减少废品率,减少直接生产工人的数量,提高了劳动生产率,进而提高经济效益。同时很大程度上降低了工人的劳动强度,最终实现药品配置系统的自动化和无人化。
附图说明
图1是本发明一实施例中的轴侧示意图一。
图2是本发明一实施例中的轴侧示意图二。
图3是图2中A处的放大图。
图4是本发明一实施例中的轴侧示意图三。
图5是图4中B处的放大图。
图6是本发明一实施例中的轴侧示意图四。
图7是图6中C处的放大图。
图8是本发明一实施例中的轴侧示意图五(安装有钣金挡板)。
标号说明:1-三维运动机台;11-机械爪;111-上手爪;112-下手爪;113-夹持旋转机构;1131-伸缩曲柄机构;1132-齿轮机构;12-X轴滑轨;121-第一滑块;122-第二滑块;13-Y轴滑轨;14-Z轴滑轨;141-第三滑块;2-母液工作台;21-母液瓶;3-注射器;31-注射器本体;32-活塞;4-计量工作台;41-样品杯;5-机架;6-伺服电机;7-钣金挡板。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明做详细的说明。
请参阅图1至图8,本发明提供一种液体药品配置装置,包括PLC控制器(图中未示出)、设有机械爪11的三维运动机台1、存放若干个母液瓶21的母液工作台2、注射器3、存放样品杯41的计量工作台4和机架5;所述样品杯41下方设有计量的重量传感器(图中未示出),所述PLC控制器、三维运动机台1、母液工作台2和计量工作台4分别安装在机架5上,PLC控制器连接三维运动机台1、机械爪11和计量工作台4,以分别控制三维运动机台1进行三维运动、控制机械爪11的开合以及样品杯41的计量,所述母液瓶21的瓶口旋接注射器3,注射器3包括注射器本体31和活塞32,所述机械爪11包括夹持旋转机构113,机械爪11通过夹持旋转机构113进行注射器本体31的夹持、旋转以及活塞32的抽取。
所述机械爪11还包括上手爪111和下手爪112,夹持旋转机构113包括伸缩曲柄机构1131和齿轮机构1132,上手爪111滑动安装在三维运动机台1上并沿三维运动机台1上下滑动;上手爪111和下手爪112各设有连接PLC控制器的伸缩曲柄机构1131,伸缩曲柄机构1131用于实现上手爪111和下手爪112的开合运动,上手爪111用于夹持注射器3的活塞32,下手爪112用于夹持注射器本体31;下手爪112设有连接PLC控制器的齿轮机构1132,齿轮机构1132带动下手爪112水平旋转,通过控制齿轮机构1132的正转和反转就能控制注射器本体31的旋出和旋进。所述上手爪111和下手爪112各自采用独立的伺服电机6作为驱动,伺服电机6连接PLC控制器,因为电机驱动平移式的两个手爪有以下优点:1.上手爪111和下手爪112的开合严格对称、相等;2.具有运行平稳的特点;3.夹持力容易控制;4.运行与气动驱动相比,噪声较小;5.体积较小;6.维修方便,成本底;当电机动作时,两个手爪可以分别动作,方便快捷且如果采用气压驱动,这样整个夹持系统体积较大,不适合放置。
除了机械爪11,所述三维运动机台1还包括X轴滑轨12、Y轴滑轨13、Z轴滑轨14,所述X轴滑轨12上设有配合Y轴滑轨13的第一滑块121,通过第一滑块121,X轴滑轨12垂直安装在Y轴滑轨13上并沿Y轴滑轨13滑动;所述X轴滑轨12上还设有配合Z轴滑轨14的第二滑块122,通过第二滑块122,X轴滑轨12垂直安装在Z轴滑轨14上并沿Z轴滑轨14滑动;所述机械爪11上设有配合Z轴滑轨14的第三滑块141,通过第三滑块141,机械爪11垂直安装在Z轴滑轨14上并沿Z轴滑轨14滑动;从而X轴滑轨12、Y轴滑轨13、Z轴滑轨14共同构成三维笛卡尔坐标系,三个滑轨和滑轨即为三个移动副。在一实施例中,第三滑块141为分体式,从而上手爪111和下手爪112可分别具备第三滑块141进行独立的上下运动。
注射器3活塞32的运动是整个装置中精度要求最高的部分,因而第三滑块141和Z轴滑轨14采用滚珠丝杠传动方式。与普通的丝杠相比,滚珠丝杠具有寿命长、传动精度高、刚度好、定位精度高、运动平稳、效率高、高灵敏度、无间隙的特点,并具有优越的高速特性和耐磨损性及运动可逆性等机械传动特性。由于支承方式采用适用于一般场合中速的两端支持的方式,所以本滚珠丝杠螺母副考虑采用双圆弧、外循环、双螺母螺纹调整方式的结构形式。当然,在一实施例中,为了使传动效果更好,三维运动机台1的X、Y、Z轴滑轨14之间统一采用该滚珠丝杠传动方式。
所述母液工作台2设有推移机构(图中未示出),使得母液工作台2在三维运动机台1的下方水平移动。所述母液工作台2分为多层,每层按矩阵式摆放母液瓶21,按类存储并编号,编号与PLC控制器自动匹配,同时也方便实验室的管理,解决杂乱的实验室现状。储存区的每层都可通过推移机构自动地横向移动,调出所需母液瓶21,每次调用PLC控制器都自动做好电子记录,减少浪费,并在药品储备不足时,及时的发出警告,不影响实验进度。
需知,每一个母液瓶21配置一个注射器3旋接在瓶口,方便使用且避免交叉污染。注射器3具有外螺纹,母液瓶21的瓶口选用与外螺纹相配合的内螺纹即可。具体的螺纹牙型的选择还是要根据内容物产品特性,考虑瓶型、盖型设计以及灌装生产线的速度等。
母液工作台2的顶面和侧面设有钣金挡板7,起到遮挡灰尘进入母液瓶21的作用。
所述的计量工作台4设有振动台(图中未示出),振动台位于样品杯41下方,振动台可以将不同的样品杯41内的试剂充分融合,方便人们以后取用样品杯41中的试剂。计量工作台4上的重量传感器将试剂的重量称重后反馈给PLC控制器,再由PLC控制器反馈给三维运动机台1和机械爪11,形成一个闭环的反馈回路,这样可以更精确的控制试剂的计量,使得配制的样品更加精确。
所述机架5由铝型材搭建,因为铝型材有如下优点:1)铝型材比别的常用金属密度小很多,质量轻,约为铜或铁的1/3,在使用过程中不用过多地考虑其需要的承重量;相对于别的常用金属材料而言,铝型材的可塑性和铸造性能好,其生产制作有很好的优势,生产过程中采用了热、冷两种工艺处理,有很强的耐腐蚀性能;相对于其他金属材质而言,表面处理性能良好,表面的氧化层没有挥发性金属,化学性能稳定,无磁性,无毒性,其没有金属污染,可以重复回收利用;2)铝型材方便搭建各个工作台。
一种液体药品自动配液方法,包括以下步骤:
S1:首先,在PLC控制器中录入药品的配置方案,并自动计算出所使用的母液瓶21和样品杯41的位置;
S2:PLC控制器开始执行运动程序,先驱动推移机构将母液工作台2水平移动至机械爪11的正下方,三维运动机台1由初始位置开始执行X轴和Y轴两坐标的直线插补运算,当运行到目标母液瓶21上方时停止;Z轴滑轨14下行带动机械爪11下降到母液瓶21瓶口位置后停止,机械爪11的下手爪112夹持住注射器本体31,机械爪11的上手爪111夹持并向上抽取注射器3活塞32达到吸取母液的目的,抽取母液时考虑到注射器3中可能存在气泡,吸取的容量要大于配方中样品容量的总和;
S3:然后,下手爪112将注射器3整体旋出母液瓶21;
S4:三维运动机台1运行,机械爪11带动注射器3移动到计量工作台4,到达样品杯41上方后停止;
S5、再次进行直线插补运动,直至运行到样品杯41上方;
S6:上手爪111向下推动注射器3活塞32将母液按配方剂量滴定到样品杯41里,直至滴定到重量反馈达到要求后停止,此时完成定量滴定过程;
S7:最后将注射器3原路返回到母液工作台2,包括多余、未滴定的母液,下手爪112将注射器3整体重新旋进母液瓶21,并将活塞32推至底部;
S8:重复S2至S6,直至滴定完成配方中的所有母液;
S9:机械爪11复位,推移机构带动母液工作台2复位。
在配置装置工作过程主要有四步,即:调出、抽取、注入、送回,不同的制备过程需要工作台和机械爪11的配合来完成,该过程主要靠PLC控制系统来设定。注射器3的运动主要依赖安装在Z轴上的机械爪11,而三维运动机台1带动机械爪11运动帮助实现注射器3在母液瓶21与样品杯41之间的运动。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并非对本案设计的限制,凡依本案的设计关键所做的等同变化,均落入本案的保护范围。
Claims (10)
1.一种液体药品配置装置,包括PLC控制器、设有机械爪的三维运动机台、存放若干个母液瓶的母液工作台、注射器、存放样品杯的计量工作台和机架;所述样品杯下方设有计量的重量传感器,所述PLC控制器、三维运动机台、母液工作台和计量工作台分别安装在机架上,PLC控制器连接三维运动机台、机械爪和计量工作台,以分别控制三维运动机台进行三维运动、控制机械爪的开合以及样品杯的计量,所述母液瓶的瓶口旋接注射器,注射器包括注射器本体和活塞,所述机械爪包括夹持旋转机构,机械爪通过夹持旋转机构进行注射器本体的夹持、旋转以及活塞的抽取。
2.如权利要求1所述的一种液体药品配置装置,其特征在于,所述机械爪还包括上手爪和下手爪,夹持旋转机构包括伸缩曲柄机构和齿轮机构,上手爪滑动安装在三维运动机台上并沿三维运动机台上下滑动;上手爪和下手爪各设有连接PLC控制器的伸缩曲柄机构,实现上手爪和下手爪的开合运动,上手爪用于夹持注射器的活塞,下手爪用于夹持注射器本体;下手爪设有连接PLC控制器的齿轮机构,齿轮机构带动下手爪水平旋转,通过控制齿轮机构的正转和反转就能控制注射器本体的旋出和旋进。
3.如权利要求2所述的一种液体药品配置装置,其特征在于,所述上手爪和下手爪各自采用独立的伺服电机作为驱动,伺服电机连接PLC控制器。
4.如权利要求1所述的一种液体药品配置装置,其特征在于,所述三维运动机台还包括X轴滑轨、Y轴滑轨、Z轴滑轨,所述X轴滑轨上设有配合Y轴滑轨的第一滑块,通过第一滑块,X轴滑轨垂直安装在Y轴滑轨上并沿Y轴滑轨滑动;所述X轴滑轨上还设有配合Z轴滑轨的第二滑块,通过第二滑块,X轴滑轨垂直安装在Z轴滑轨上并沿Z轴滑轨滑动;所述机械爪上设有配合Z轴滑轨的第三滑块,通过第三滑块,机械爪垂直安装在Z轴滑轨上并沿Z轴滑轨滑动;从而X轴滑轨、Y轴滑轨、Z轴滑轨共同构成三维笛卡尔坐标系。
5.如权利要求4所述的一种液体药品配置装置,其特征在于,所述第一滑块和X轴滑轨、第二滑块和Y轴滑轨,第三滑块和Z轴滑轨均采用滚珠丝杠传动方式。
6.如权利要求1所述的一种液体药品配置装置,其特征在于,所述母液工作台设有推移机构,使得母液工作台在三维运动机台的下方水平移动。
7.如权利要求1所述的一种液体药品配置装置,其特征在于,所述母液工作台分为多层,每层按矩阵式摆放母液瓶,按类存储并编号。
8.如权利要求1所述的一种液体药品配置装置,其特征在于,所述每一个母液瓶配置一个注射器旋接在瓶口,注射器具有外螺纹,母液瓶选用与外螺纹相配合的内螺纹。
9.如权利要求1所述的一种液体药品配置装置,其特征在于,所述计量工作台设有振动台,振动台位于样品杯下方。
10.如权利要求1所述的一种液体药品配置装置,其特征在于,母液工作台的顶面和侧面设有钣金挡板。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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