CN115993342A - 药物扫描与辨识系统及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种药物扫描与辨识系统,包括光谱仪、药架、移动装置以及药物辨识模型。光谱仪包括光源、绕射光栅、吸光元件、波长选择器以及单点光侦测器。药架设置于光谱仪上,用于定位待测药物,所述药架包括透光区以及吸光区,待测药物用于放置在透光区,吸光区包围透光区。移动装置电连接至光谱仪。移动装置发出控制命令,使光谱仪扫描待测药物,以取得待测药物的光谱资料。光谱仪用于将待测药物的光谱资料传递至药物辨识模型,药物辨识模型用于辨识待测药物的光谱资料,以产生辨识结果,移动装置显示辨识结果。本发明提供的药物扫描与辨识系统及其使用方法可正确地辨识药物的真伪。
Description
技术领域
本发明是有关于一种光谱扫描系统及其使用方法,且特别是有关于一种药物扫描与辨识系统及其使用方法。
背景技术
视觉检测是目前最常见的药物辨识方法。视觉检测通常利用可见光的摄像装置撷取药物的影像进行影像分析,以得到药物的资讯。视觉检测虽可以快速、无损、无污染的进行药物辨识,但有很多药物在外观上并没有明显的标记,并且其颜色、形状均非常的近似。例如,常见的白色圆形药锭,很容易导致影像的误判。此外,如果劣伪药物有着相同的外观却不含活性药物成分(Active Pharmaceutical Ingredients,API),那么视觉检测方式仅对药物外观进行检测,是无法得知药物的内容物的成分。
“背景技术”段落只是用来帮助了解本发明内容,因此在“背景技术”段落所揭露的内容可能包含一些没有构成本领域技术人员所知道的习知技术。在“背景技术”段落所揭露的内容,不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题,在本发明申请前已被本领域技术人员所知晓或认知。
发明内容
本发明提供一种药物扫描与辨识系统及其使用方法,可正确地辨识药物的真伪。
本发明的一实施例提供一种药物扫描与辨识系统,包括光谱仪、药架、移动装置以及药物辨识模型,其中光谱仪包括光源、绕射光栅、吸光元件、波长选择器以及单点光侦测器。药架设置于光谱仪上,用于定位待测药物。药架包括透光区以及吸光区,待测药物用于放置在透光区,吸光区包围透光区。移动装置电连接至光谱仪,且移动装置用于发出控制命令,使光谱仪扫描待测药物,以取得待测药物的光谱资料。光谱仪用于将待测药物的光谱资料传递至药物辨识模型,药物辨识模型用于辨识待测药物的光谱资料,以产生辨识结果,移动装置显示辨识结果。
本发明的一实施例提供一种药物扫描与辨识系统的使用方法,其包括以下步骤。放置第一待测药物于第一光谱仪上的药架上。利用移动装置发出控制命令,使第一光谱仪扫描第一待测药物,以取得第一待测药物的第一光谱资料。使第一待测药物的第一光谱资料传送至移动装置。将第一待测药物的第一光谱资料传送至药物辨识模型。利用药物辨识模型辨识第一待测药物的第一光谱资料,以产生辨识结果,并显示辨识结果。
基于上述,在本发明的一实施例中,由于药物扫描与辨识系统及其使用方法采用近红外光谱扫描技术,以探测待测药物的内容物,因此可以解决视觉检测药物的盲点。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是根据本发明的一实施例的药物扫描与辨识系统的示意图。
图2是根据本发明的一实施例的药物扫描与辨识系统的光谱仪内部的示意图。
图3是子漫反射光传递的示意图。
图4是波长选择器在不同时序控制其像素偏摆的示意图。
图5是根据本发明的另一实施例的药物扫描与辨识系统的示意图。
图6根据本发明的一实施例的药物扫描与辨识系统的使用方法的流程图。
图7是利用多个光谱仪取得待测药物的光谱资料的示意图。
图8A是本发明的药物扫描与辨识系统的移动装置的显示画面示意图。
图8B是本发明的药物扫描与辨识系统的移动装置的另一显示画面示意图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效,在以下配合附图的一优选实施例的详细说明中,将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语,例如:上、下、左、右、前或后等,仅是参考附图的方向。电连接定义为不论借由有线(wire)或无线(wireless)传输的方法,让信号在两装置之间传输。此外,信号也可以在两装置之间直接传递,或者通过第三个装置间接传递。因此,使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
图1是根据本发明的一实施例的药物扫描与辨识系统的示意图。图2是根据本发明的一实施例的药物扫描与辨识系统的光谱仪内部的示意图。请先参考图1与图2,本发明的一实施例提供一种药物扫描与辨识系统100。药物扫描与辨识系统100包括光谱仪101、移动装置200以及云端伺服器300。移动装置200电连接至光谱仪101与云端伺服器300。移动装置200用于发出控制命令CC,使光谱仪101扫描待测药物D,以取得待测药物D的光谱资料SD。光谱仪101用于将待测药物D的光谱资料SD传递至移动装置200。移动装置200将待测药物D的光谱资料SD传送至云端伺服器300,云端伺服器300用于辨识待测药物D的光谱资料SD,其中云端伺服器300具有药物辨识模型,用于辨识待测药物D的光谱资料SD,以产生辨识结果IR。云端伺服器300将辨识结果IR传递至移动装置200,移动装置200显示给使用者。其中移动装置200具有显示屏幕,用于显示辨识结果IR。
在本实施例中,移动装置200可为智慧型手机、笔记型电脑(laptop)或平板电脑,但本发明不以此为限,移动装置200包括控制器201与储存装置202。储存装置202具有应用程序(App),应用程序(App)具有选单界面,控制器可执行应用程序(App),使得移动装置200可以让使用者选择想要使用的功能,以及移动装置200可显示辨识结果IR给使用者观看。云端伺服器300包括控制器301与储存装置302。其中云端伺服器300的储存装置302具有药物辨识模型303。药物辨识模型303属于软件程序(Software program),控制器301可执行此药物辨识模型303,以辨识待测药物D的光谱资料SD。此外,储存装置302还可包括资料库304,用于储存多种类药物的光谱资料,用于产生药物辨识模型303。在其他实施例中,云端伺服器300可以将产生的药物辨识模型303传送至移动装置200。药物辨识模型303储存于移动装置200的储存装置202中,移动装置200的控制器201可执行药物辨识模型203,以辨识待测药物D的光谱资料SD。本发明的药物扫描与辨识系统可借由云端伺服器300而更新药物辨识模型。
如图2所示,药架102设置于光谱仪101上,药架102与光谱仪101是可分开的。光谱仪101包括光源104、绕射光栅114、吸光元件124、波长选择器118以及单点光侦测器122。其中,药架102用于定位待测药物D。药架102可依据待测药物D的外形轮廓(例如椭圆形或圆形等)加以固定待测药物D的位置。药架102包括透光区102-1以及吸光区102-2。待测药物D放置在透光区102-1处,且吸光区102-2包围透光区102-1。其中,透光区102-1为一开孔,吸光区102-2例如是具有碳黑且对近红外光的吸收率大于且等于98%的材质所制成。
在本实施例中,光源104例如是真空钨丝灯、激光光源(laser light source)、发光二极管(light emitting diode,LED)或其他合适的光源。在光谱仪101扫描待测药物D的过程中,光源104先发出入射光L。入射光L的主波长优选是落在近红外光的波段内,波段例如包括900纳米至2500纳米。待测药物D放置在透光区102-1处,入射光L穿过透光区102-1朝待测药物D照射,使待测药物D接收入射光L并产生漫反射光R。漫反射光R入射至绕射光栅114,其中绕射光栅114可采用反射式绕射光栅。绕射光栅114使漫反射光R分为不同波长的多个子漫反射光λ1、λ2。子漫反射光λ1、λ2入射至波长选择器118。举例而言,在第一时序时,波长选择器118使子漫反射光λ1朝单点光侦测器122入射后被接收,并使子漫反射光λ2朝吸光元件124入射后被吸收。在第二时序时,波长选择器118使子漫反射光λ2朝单点光侦测器122入射后被接收,并使子漫反射光λ1朝吸光元件124入射后被吸收。其中,单点光侦测器122(single-point photodetector)。吸光元件124例如是近红外吸光器(NIR absorber),以防止光线在光谱仪101内部反射而造成杂散光,因此可大幅提高光谱仪101的信噪比(signal to noise ratio,SNR),并确保光谱资料SD的正确性。
在本实施例中,光谱仪101更包括收光透镜组(collection lenses)106、入射狭缝模块(entrance slit)108、准直透镜组(collimating lenses)110、带通滤波器(band-passfilter)112、聚焦透镜组(focusing lenses)116以及聚光透镜组(condenser lenses)120。入射狭缝模块108可采电铸或激光加工成型。带通滤波器112以镀膜于透光基板的方式制作,带通滤波器112可排除波长在900纳米(nm)以下的光线。其中,漫反射光R依序穿过收光透镜组106、入射狭缝模块108、准直透镜组110、带通滤波器112后再入射至绕射光栅114。子漫反射光λ1、λ2穿过聚焦透镜组116后再入射至波长选择器118。依时序子漫反射光λ1、λ2朝聚光透镜组120入射且穿透后再被单点光侦测器122接收。
此外,在一实施例中,收光透镜组116、准直透镜组110、聚焦透镜组116与聚光透镜组120优选是采用光学玻璃,且其表面可镀有近红外波段的抗反射膜。
在本实施例中,入射光L在待测药物D的入射方向与药架102的法向量之间的夹角θ优选是落在40度至50度的范围内,如图2所示。
在本实施例中,药物扫描与辨识系统100还包括定位件126。定位件126设置在光谱仪101的外壳上,且用于使药架102的透光区102-1位在入射光L的传递路径上。而在另一实施例中,定位件126可与光谱仪101的外壳一体成形。在本实施例中,定位件126是凹槽,用于固定药架102。在其他实施例中,定位件126可以是多个凸块,多个凸块围绕出一区域,用于固定药架102。定位件126的形式不以此为限。
图3是子漫反射光传递的示意图。请参考图2与图3,在本实施例中,波长选择器118与吸光元件124位于子漫反射光λ1、λ2的传递路径上。其中,在第二时序时,吸光元件124位于子漫反射光λ1与λ3…λn被波长选择器118反射的传递路径上,除了子漫反射光λ2。在第二时序时,子漫反射光λ2被波长选择器118反射至单点光侦测器122。此外,在第一时序时,则吸光元件124位于子漫反射光λ2与λ3…λn被波长选择器118反射的传递路径上,除了子漫反射光λ1。在第一时序时,子漫反射光λ1被波长选择器118反射至单点光侦测器122。其他子漫反射光依时序被波长选择器118反射至单点光侦测器122。
此外,在本实施例中,波长选择器118可为数字微镜元件(Digital Micro-mirrorDevice,DMD)或是硅基液晶面板(Liquid-crystal-on-silicon Panel,LCOS Panel)。其中,波长选择器118可包括多个像素118-1、118-2,且子漫反射光λ1、λ2分别入射至波长选择器118的不同像素118-1、118-2处。
图4是波长选择器在不同时序控制其像素偏摆的示意图。图4以数字微镜元件为例,各像素118-1、118-2排成阵列。这些像素118-1、118-2可为微镜片(micro mirror),且可借由软、硬件等方式来控制其偏摆方向。例如当各像素118-2被控制在ON状态时,如图4所示,在第一时序时,入射在像素118-2处的子漫反射光λ1会被反射至单点光侦测器122。反之,其余被控制在OFF状态的像素118-1,其所入射的子漫反射光λ2会被反射至吸光元件124。
在本实施例中,借由控制波长选择器118在多个不同时序分别输出多个不同波长范围的子漫反射光,再借由单点光侦测器122在不同时序整合所接收到的讯号,取得待测药物D的光谱资料SD。也就是说,波长选择器118中的各像素118-1、118-2在不同时序分别被控制在ON状态,使子漫反射光λ1、λ2依其波长范围在不同时序被反射至单点光侦测器122。
基于上述,在本发明的一实施例中,由于药物扫描与辨识系统100的光谱仪101采用近红外光谱扫描技术,以获取待测药物D所包含活性药物成分、赋形剂等内容物,因此可以解决视觉检测药物的盲点。而且,药物扫描与辨识系统100的光谱仪101采用单点光侦测器122,相较于使用阵列式光侦测器,本发明实施例的药物扫描与辨识系统100的光谱仪101的成本较低。
图5是根据本发明的另一实施例的药物扫描与辨识系统的示意图。本发明的一实施例提供一种药物扫描与辨识系统100’。药物扫描与辨识系统100’包括光谱仪101以及移动装置200。移动装置200电连接至光谱仪101。移动装置200用于发出控制命令CC,使光谱仪101扫描待测药物D,以取得待测药物D的光谱资料SD。光谱仪101用于将待测药物D的光谱资料SD传递至移动装置200。移动装置200用于辨识待测药物D的光谱资料SD,其中移动装置200具有药物辨识模型,用于辨识待测药物D的光谱资料SD,以产生辨识结果IR。移动装置200产生辨识结果IR并显示给使用者。
在本实施例中,移动装置200可为智慧型手机、笔记型电脑(laptop)或平板电脑,但本发明不以此为限,移动装置200包括控制器201与储存装置202。储存装置202具有应用程序(App),控制器可执行应用程序(App),使得移动装置200可显示辨识结果IR给使用者观看。其中移动装置200的储存装置202具有药物辨识模型203。药物辨识模型203属于软件程序(Software program)以及人工智能模型(Artificial Intelligence model),控制器201可执行此药物辨识模型203,以辨识待测药物D的光谱资料SD。此外,储存装置202还可包括资料库204,用于储存多种类药物的光谱资料,用于产生药物辨识模型203。在其他实施例中,移动装置200可以将产生的药物辨识模型203储存于移动装置200的储存装置202中,移动装置200可以更新药物辨识模型。
图6根据本发明的一实施例的药物扫描与辨识系统的使用方法的流程图。请参考图6,本发明的一实施例提供一种药物扫描与辨识系统(如图1或图5)的使用方法,其包括以下步骤。放置第一待测药物D于第一光谱仪101上的药架102上,步骤S100。利用移动装置200发出控制命令CC,使第一光谱仪101扫描第一待测药物D,第一光谱仪101取得第一待测药物D的第一光谱资料SD,步骤S120。第一光谱仪101将第一待测药物D的第一光谱资料SD传送至移动装置200,步骤S140。将第一待测药物D的第一光谱资料SD传送至药物辨识模型,例如是位于云端伺服器300的药物辨识模型303或者是位于移动装置200的药物辨识模型202,步骤S160。利用药物辨识模型辨识第一待测药物D的第一光谱资料SD,以取得第一待测药物D的辨识结果IR,并显示辨识结果IR,步骤S180。
值得一提的是,步骤S160还包括:建立资料库以及建立药物辨识模型的步骤,步骤描述如下。
在本实施例中,上述的移动装置200或云端伺服器300中都可建立具有待测药物的光谱资料的资料库204、304。由光谱仪对原厂药物进行光谱扫描所获得的光谱资料累积而建构的。资料库204、304除了具有药物的光谱资料之外,还包含药物分类、ATC(AnatomicalTherapeutic Chemical Classification)代码、药物名称、主成分、主成分含量、药商及各国的食品与药物管理单位的超连结。而上述的辨识结果IR例如是某一药物的光谱资料(图形)、ATC代码、药物的名称、主成分与含量、药商及各国的食品与药物管理单位的超连结的至少其中之一。辨识结果IR可由移动装置200中可显示出来。
图7是利用多个光谱仪取得待测药物的光谱资料的示意图。请参考图1与图7,在本实施例中,使用多台光谱仪以建立具有待测药物的光谱资料的资料库204、304。如图7,放置第一待测药物D于第一光谱仪101上的药架上。第一光谱仪101扫描第一待测药物D以取得的第一光谱资料SD。放置至少一个第二待测药物D’于至少一个第二光谱仪101’上的药架上。至少一个第二光谱仪101’分别扫描至少一个第二待测药物D’,以取得至少一个第二待测药物D’的至少一个第二光谱资料SD’。使第二待测药物D’的第二光谱资料SD’传送至移动装置200或云端伺服器300。移动装置200或云端伺服器300的控制器201、301统计第一光谱资料SD与第二光谱资料SD’,以建立具有第一待测药物D的第一光谱资料SD与至少一个第二待测药物D’的第二光谱资料SD’的资料库204、304。其中,第二光谱仪101’中的各元件及其对第二待测药物D’扫描的光路与方法相同于前述的第一光谱仪101,在此不再赘述。
值得一提的是,由于各台光谱仪之间会具有硬件或软件上的差异性存在,使得侦测同一药物所获得的光谱资料(例如波长位置)不会相同,因此透过以下方式来解决上述问题。如图7,当上述的第一待测药物D与第二待测药物D’为相同的药物。也就是说,每一台光谱仪101、101’扫描同一待测药物D、D’时,光谱资料SD、SD’,可以透过插值运算(例如cubicspline resampling)将光谱资料SD、SD’进行平滑化与等距插值。如此一来,各光谱资料SD、SD’中的光谱就会有一致的波长位置资讯,以解决各台光谱仪之间的差异。
在本实施例中,建立上述的资料库后,可依据上述的资料库以产生药物辨识模型。建立药物辨识模型的方式描述如下。
在本实施例中,在介绍如何建立药物辨识模型之前,说明药物辨识模型的组成。上述的药物辨识模型包括第一层辨识模型以及第二层辨识模型。其中,第一层辨识模型包括多群药物及每一群药物所对应的药物类型、活性药物成分以及活性药物成分与赋形剂之间的剂量比。第二层辨识模型包括在每一群药物类别下的多个药物及其所对应的活性药物成分与赋形剂之间的剂量比。进一步说明,第一层辨识模型是以世界常用具结构性的药物分类编码系统,如美国AHFS/DI(American Hospital Formulary Service/Druginformation)以及WHO/ATC(World Health Organization/Anatomical TherapeuticChemical Classification),举例而言,多群药物包括糖尿病药物分类编码是A10,血脂调节剂分类编码是C10,因此,第一层的辨识模型可以辨识出具有不同活性药物成分(ActivePharmaceutical Ingredients,API)的药物,达到99%以上的药物辨识能力。而第二层辨识模型则是在每一群药物类别下,也就是具有相同活性药物成分(Active PharmaceuticalIngredients,API)但活性药物成分与赋形剂之间具有不同的剂量比的药物而加以辨识,也可达到99.5%甚至99.8%以上的辨识能力。
举例来说,血脂药物常见的活性药物成分有阿托伐他汀(Atorvastatin)、非诺贝特(Fenofibrate)、吉非罗齐(Gemfibrozil)、匹伐他汀(Pitavastatin)、普伐他汀(Pravastatin)、辛伐他汀(Simvastatin)等。以阿托伐他汀为活性药物成分的药物中包含研发药与多款学名药且各有不同的剂量,例如10mg、20mg或40mg。因为有多种活性药物成分与赋形剂的组合,且为了避免药物辨识模型受到赋形剂的干扰而过度拟合(overfitting),因此第一层辨识模型是不纳入太多的光谱主成分(Principle Components)。第二层辨识模型因为限制/限缩了活性药物成分,所以可以针对活性药物成分与赋形剂的剂量差异来归纳出新的光谱主成分,因此可大幅提高药物辨识的正确性。
在本实施例中,上述的药物辨识模型的建立流程描述如下,上述的药物辨识模型的第一层辨识模型与第二层辨识模型均可采用下述流程。
以血脂药物为例,针对80种药物约8000笔光谱资料建立药物辨识模型。利用等距插值运算。其中,等距插值包括线性插值(linear interpolation)、三次样条函数(cubicspline)插值。插值的间隔可视光谱解析度调整,例如取2纳米(nm)为间隔。波长范围可以选择最有利于辨识药物的范围,例如900~1650(nm)。而且,微分与平滑化例如是采用(Savitzky–Golay Smoothing&Derivation)方法,且药物辨识模型的参数可视情况调整微分的阶数与平滑化视窗的大小,例如采用一阶微分以及视窗范围包含9个波长点。类别分析演算法有多种选择。利用线性类别分析或马哈兰距离(Mahalanobis Distance),也会利用到主成分分析(Principle Component Analysis,PCA)的结果,需要指定主成分(PrincipleComponent,PC)的数目,而此数目可以视需要调整以确保药物辨识模型的稳健性与正确性。其中利用线性类别分析(Linear discriminant analysis,LDA)建立第一层辨识模型。利用线性类别分析与马哈兰距离(Mahalanobis Distance)分析,以建立第二层辨识模型。借由第一层辨识模型与第二层辨识模型的建立完成药物辨识模型的建立。
图8A是本发明的药物扫描与辨识系统的移动装置的显示画面示意图。图8B是本发明的药物扫描与辨识系统的移动装置的另一显示画面示意图。在本实施例中,上述的利用药物辨识模型辨识第一待测药物D的第一光谱资料SD,以取得第一待测药物D的辨识结果的步骤S180,步骤S180还包括借由移动装置200的应用程序(App)的选单界面,选择分类(Classification)模式或鉴定(Qualification)模式。参考图8A,当第一待测药物D为使用者不知道的药物时,使用者选择分类(Classification)模式,以取得第一待测药物D的辨识结果IR(例如药物名称),其包括以下步骤。在药物辨识模型中,找出与第一待测药物D的第一光谱资料SD最相似的药物的光谱资料,其中最相似的药物的光谱资料指的是在资料库中与第一待测药物D的第一光谱资料SD之间具有最小的误差值。
在移动装置200上显示最相似的药物的辨识结果IR给使用者观看。辨识结果IR例如药物名称、主要成分、主成分含量、药商与光谱资料。
参考图8B,当第一待测药物D为使用者知道的药物时,想要知道第一待测药物D的真伪,使用者选择鉴定(Qualification)模式,以确认第一待测药物D的辨识结果IR,其包括以下步骤。
输入预定药物的名称。在资料库中,找出预定药物的光谱资料。借由药物辨识模型来比对第一待测药物D的第一光谱资料SD与前述资料库内的预定药物的光谱资料之间是否一致。若为是,则在移动装置200上显示“match”(符合)。反之,若不一致,则在移动装置200上显示“no match”(不符合)。
除此之外,应用程序(App)的选单界面还包括超连结路径,可让使用者透过此超连结路径连接到各国的食品与药物管理单位的网站,可以进一步比对第一待测药物D的外观与包装,是否与原厂药物一致,提供完整的药物辨识步骤。
上述辨识或建立待测药物的光谱资料的过程可利用移动装置或云端伺服器。一方面药物扫描与辨识系统进行待测药物的光谱扫描,并在另一方面又可以将取得的待测药物的光谱资料输入药物辨识模型进行药物辨识并得到预测的辨识结果。而药物辨识模型可以由移动装置透过使用者的操作从云端伺服器下载,或者直接安装在移动装置中。
再者,药物扫描与辨识系统对待测药物进行扫描、辨识或建立待测药物的光谱资料可通过与光谱仪、移动装置或云端伺服器电连接的一个或多个控制器。例如,光谱仪可包括一个或多个控制器。这些控制器电连接至光源、波长选择器及单点光侦测器,并控制各元件的运作。移动装置可包括一个或多个控制器,并透过这些控制器控制药物扫描与辨识系统的运作,以及药物辨识模型可辨识待测药物的光谱资料。
在一实施例中,上述的控制器例如是包括微控制器单元(Microcontroller Unit,MCU)、中央处理单元(central processing unit,CPU)、微处理器(microprocessor)、数字讯号处理器(digital signal processor,DSP)、可程序化控制器、可程序化逻辑装置(programmable logic device,PLD)或其他类似装置或这些装置的组合,本发明并不加以限制。此外,在一实施例中,控制器的各功能可被实作为多个程序码。这些程序码会被储存在一个存储器中,由控制器来执行这些程序码。或者,在一实施例中,控制器的各功能可被实作为一或多个电路。本发明并不限制用软件或硬件的方式来实作控制器的各功能。上述的储存装置例如是可移动随机存取存储器(random access memory,RAM)、只读存储器(read-only memory,ROM)、快闪存储器(flash memory)或类似元件或上述元件的组合,用于储存光谱资料以及药物辨识模型和应用程序。
综上所述,在本发明的一实施例中,由于药物扫描与辨识系统及其使用方法采用近红外光谱扫描技术,以探测待测药物所包含活性药物成分、赋形剂等内容物,因此可以解决视觉检测药物的盲点。
以上所述,仅为本发明的优选实施例而已,当不能以此限定本发明实施的范围,即大凡依本发明权利要求书及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰,皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外,摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用,并非用来限制本发明的权利范围。此外,本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用于命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围,而并非用来限制元件数量上的上限或下限。
附图标记说明
100、100’:药物扫描与辨识系统
101、101’:光谱仪
102:药架
102-1:透光区
102-2:吸光区
104:光源
106:收光透镜组
108:入射狭缝模块
110:准直透镜组
112:带通滤波器
114:绕射光栅
116:聚焦透镜组
118:波长选择器
118-1、118-2:像素
120:聚光透镜组
122:单点光侦测器
124:吸光元件
126:定位件
200:移动装置
201:控制器
202:储存装置
203:药物辨识模型
204:资料库
300:云端伺服器
301:控制器
302:储存装置
303:药物辨识模型
304:资料库
CC:控制命令
D、D’:待测药物
IR:辨识结果
L:入射光
R:漫反射光
S100、S120、S140、S160、S180:步骤
SD、SD’:光谱资料
λ1、λ2:子漫反射光
θ:夹角。
Claims (18)
1.一种药物扫描与辨识系统,其特征在于,所述药物扫描与辨识系统包括:光谱仪、药架、移动装置以及药物辨识模型,其中
所述光谱仪包括:光源、绕射光栅、吸光元件、波长选择器以及单点光侦测器;
所述药架设置于所述光谱仪上,用于定位待测药物,所述药架包括透光区以及吸光区,所述待测药物用于放置在所述透光区,所述吸光区包围所述透光区;以及
所述移动装置电连接至所述光谱仪,且所述移动装置用于发出控制命令,使所述光谱仪扫描所述待测药物,以取得所述待测药物的光谱资料,所述光谱仪用于将所述待测药物的所述光谱资料传递至所述药物辨识模型,所述药物辨识模型用于辨识所述待测药物的所述光谱资料,以产生辨识结果,所述移动装置显示所述辨识结果。
2.根据权利要求1所述的药物扫描与辨识系统,其特征在于,所述药物辨识模型位于所述移动装置。
3.根据权利要求2所述的药物扫描与辨识系统,其特征在于,所述移动装置包括控制器与储存装置,所述储存装置具有应用程序,所述控制器能执行所述应用程序,使得所述移动装置能显示所述辨识结果,且所述储存装置具有所述药物辨识模型。
4.根据权利要求1所述的药物扫描与辨识系统,其特征在于,还包括云端伺服器,所述云端伺服器电连接所述移动装置,所述移动装置用于将所述待测药物的所述光谱资料传送至所述云端伺服器,以辨识所述待测药物的所述光谱资料,其中所述药物辨识模型位于所述云端伺服器。
5.根据权利要求4所述的药物扫描与辨识系统,其特征在于,所述云端伺服器包括控制器与储存装置,其中所述储存装置具有所述药物辨识模型。
6.根据权利要求1所述的药物扫描与辨识系统,其特征在于,在所述光谱仪扫描所述待测药物的过程中,所述光源先发出入射光,所述入射光朝所述待测药物照射,使所述待测药物接收所述入射光并产生漫反射光,所述漫反射光入射至所述绕射光栅,所述绕射光栅使所述漫反射光分为不同波长的多个子漫反射光,所述多个子漫反射光入射至所述波长选择器,其中在第一时序时,所述波长选择器使所述多个子漫反射光的其中之一朝所述单点光侦测器入射后被接收,并在第二时序时,所述波长选择器使所述多个子漫反射光的其中之另一朝所述吸光元件入射后被吸收。
7.根据权利要求6所述的药物扫描与辨识系统,其特征在于,所述入射光在所述待测药物的入射方向与所述药架的法向量之间的夹角落在40度至50度的范围内。
8.根据权利要求6所述的药物扫描与辨识系统,其特征在于,所述波长选择器包括多个像素,所述多个子漫反射光分别入射至所述波长选择器的不同像素的位置。
9.根据权利要求1所述的药物扫描与辨识系统,其特征在于,所述光谱仪还包括:收光透镜组、入射狭缝模块、准直透镜组、带通滤波器、聚焦透镜组以及聚光透镜组,其中
所述光源先发出入射光,所述入射光朝所述待测药物照射,使所述待测药物接收所述入射光并产生漫反射光,所述漫反射光依序穿过所述收光透镜组、所述入射狭缝模块、所述准直透镜组、所述带通滤波器后再入射至所述绕射光栅,所述绕射光栅使所述漫反射光分为不同波长的多个子漫反射光;
所述多个子漫反射光穿过所述聚焦透镜组后再入射至所述波长选择器;以及
所述多个子漫反射光依时序朝所述聚光透镜组入射且穿透后再被所述单点光侦测器接收。
10.根据权利要求1所述的药物扫描与辨识系统,其特征在于,所述光谱仪还包括定位件,所述定位件设置在所述光谱仪的外壳上,且用于使所述药架的所述透光区位在所述入射光的传递路径上。
11.一种药物扫描与辨识系统的使用方法,其特征在于,所述使用方法包括:
放置第一待测药物于第一光谱仪上的药架;
利用移动装置发出控制命令,使所述第一光谱仪扫描所述第一待测药物,以取得所述第一待测药物的第一光谱资料;
使所述第一待测药物的所述第一光谱资料传送至所述移动装置;
将所述第一待测药物的所述第一光谱资料传送至药物辨识模型;以及
利用所述药物辨识模型辨识所述第一待测药物的所述第一光谱资料,以产生辨识结果,并显示所述辨识结果。
12.根据权利要求11所述的药物扫描与辨识系统的使用方法,其特征在于,所述药物辨识模型位于所述移动装置或云端伺服器中。
13.根据权利要求12所述的药物扫描与辨识系统的使用方法,其特征在于,所述药物辨识模型包括第一层辨识模型以及第二层辨识模型,所述第一层辨识模型包括多群药物及所述多群药物中的每一群所对应的药物类型、活性药物成分以及活性药物成分与赋形剂之间的剂量比,所述第二层辨识模型包括在所述每一群药物类别下的多个药物及其所对应的活性药物成分与赋形剂之间的剂量比。
14.根据权利要求11所述的药物扫描与辨识系统的使用方法,其特征在于,还包括使用多台所述光谱仪以建立资料库,多台所述光谱仪包括所述第一光谱仪与至少一个第二光谱仪,其中放置所述第一待测药物于所述第一光谱仪上的所述药架上,所述第一光谱仪扫描所述第一待测药物,以取得所述第一光谱资料,放置至少一个第二待测药物于所述至少一个第二光谱仪上的一药架上,所述至少一个第二光谱仪分别扫描所述至少一个第二待测药物,以取得所述至少一个第二待测药物的至少一个第二光谱资料,统计所述第一光谱资料与所述至少一个第二光谱资料,以建立具有所述第一待测药物的所述第一光谱资料与所述至少一个第二待测药物的所述第二光谱资料的资料库。
15.根据权利要求14所述的药物扫描与辨识系统的使用方法,其特征在于,所述第一待测药物与所述第二待测药物为相同的药物,所述第一光谱资料与所述第二光谱资料透过插值运算,将所述第一光谱资料与所述第二光谱资料进行平滑化与等距插值,使得所述第一光谱资料与所述第二光谱资料中的光谱形成一致的波长位置资讯。
16.根据权利要求11所述的药物扫描与辨识系统的使用方法,其特征在于,所述的利用所述药物辨识模型辨识所述第一待测药物的所述第一光谱资料,以取得所述第一待测药物的所述辨识结果,并显示所述辨识结果还包括:借由所述移动装置的选单界面,选择分类模式或鉴定模式。
17.根据权利要求14所述的药物扫描与辨识系统的使用方法,其特征在于,当选择所述分类模式,在所述药物辨识模型中找出与所述第一待测药物的所述第一光谱资料最相似的药物的光谱资料,其中所述最相似的所述药物的所述光谱资料与所述第一待测药物的所述第一光谱资料之间具有最小的误差值,以取得所述第一待测药物的所述辨识结果,其中辨识结果例如是药物名称、主要成分、主成分含量、药商与光谱资料。
18.根据权利要求14所述的药物扫描与辨识系统的使用方法,其特征在于,当选择所述鉴定模式,输入预定药物的名称,找出所述预定药物的光谱资料,借由所述药物辨识模型来比对所述第一待测药物的所述第一光谱资料与所述预定药物的所述光谱资料之间是否一致,若为是,则在所述移动装置上显示“符合”,反之,若不一致,则在所述移动装置上显示“不符合”。
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