一种实现多组同步配制的药剂自动化配药设备

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，具体来说，涉及一种实现多组同步配制的药剂自动化配药设备。

背景技术

在现代医疗体系中，药剂配制是一个非常重要的环节。传统的药剂配制方式通常依赖于人工操作，这不仅效率低下，而且还可能因为人为错误而导致配药错误，例如，250ml甘露醇，临床医生只用125ml，人工抽起来又慢，效率也不高。为了解决这个问题，需要一种实现多组同步配制的药剂自动化配药设备。现有技术中的自动化配药设备，缺少对突发状况的配药需求的应对方法，且无法预测每日药剂的需求量。

现有技术中，例如中国专利201810397265.8公开了一种自动化配药设备，其包括搅拌箱的顶部设有多个储药仓，搅拌箱的底部设有出药口，控制箱的内部设置有第一液压泵，第一液压泵的末端连接有第一液压杆，第一液压杆的底端安装有密封塞，其能够提高设备利用效率，减少设备能耗。但是上述设备还存在以下不足：没有精确的预测模块来预测每日药剂需求量，这样在具体工作时，无法提前配制一定量的药剂，影响工作效率，同时很难满足个性化配药的需求。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种实现多组同步配制的药剂自动化配药设备，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

为此，本发明采用的具体技术方案如下：

一种实现多组同步配制的药剂自动化配药设备，包括底部支撑架，底部支撑架的顶端设置有若干配药柜，一个配药柜的侧边设置有控制面板；配药柜的顶端设置有药剂箱支撑盘，药剂箱支撑盘内设置有药剂箱，药剂箱的底端设置有管道，且管道的底端依次贯穿药剂箱支撑盘及配药柜的顶端并延伸至配药柜的内部，管道的底端且位于配药柜内设置有配药瓶自动定位机构，配药柜的顶端且位于药剂箱的侧边设置有顶紧机构。

进一步的，为了使得每个药瓶均能自动的转动至管道的下方来接收药液，配药瓶自动定位机构包括设置在配药柜内部底端的电机安装架，电机安装架的顶端设置有电机，电机的上方设置有支撑板，支撑板的中部连接有转动轴，转动轴的底端与电机的输出轴连接，转动轴的顶端设置有转盘，转盘的顶端设置有若干配药瓶放置槽，转盘的侧边设置有紫外线灯。

进一步的，为了能够判断药瓶是否转动至管道的下方，转动轴的底端外侧套设有圆盘，圆盘的边缘处开设有若干通孔，电机安装架的顶端且位于通孔的下方设置有距离传感器。

进一步的，为了保证药剂箱在配药过程中的稳定，避免因为震动或其他因素导致的药剂箱的倾倒，且可以方便药剂箱的更换，顶紧机构包括设置在配药柜的顶端且位于药剂箱侧边的连接板，连接板的顶端设置有竖板，竖板上连接有螺栓，螺栓的端部与药剂箱的侧壁之间设置有压块。

进一步的，为了能够应对突发情况的配药需求，提高配药效率，且预测当日药剂的需求量，控制面板的底部设置有摄像头，摄像头与文字识别模块连接，控制面板与药剂量预测模块连接；

其中，摄像头，用于采集药剂配制单图像，并将药剂配制单图像传输至文字识别模块；

文字识别模块，用于对药剂配制单图像中的文字进行识别，并控制药剂配制剂量；

药剂量预测模块，用于预测当日药剂需求量，并预先配制符合需求量的药剂。

其中，对药剂配制单图像中的文字进行识别，并控制药剂配制剂量包括以下步骤：

将药剂配制单图像缩放至相同的高度，并提取卷积特征图；

从卷积特征图中提取特征序列，且每个特征向量表示卷积特征图内特定宽度的特征；

对特征序列进行序列分类，且预测每个特征向量对应的字符标签分布；

对字符标签分布进行转换，并去除重复和空白字符，得到最终的文字识别结果；

根据最终的文本识别结果控制药剂配制剂量；

其中，预测当日药剂需求量包括以下步骤：

将药剂种类作为药剂网络的节点，边作为药剂之间的关系，且通过拉普拉斯矩阵来表示药剂网络的拓扑结构；

利用图卷积神经网络对每个节点的特征进行聚合和更新，且将图卷积的输出作为编码器的输入；

利用双向长短期记忆网络对药剂需求时间序列数据进行建模；

利用编码器解码器结构进行未来药剂需求预测。

进一步的，从卷积特征图中提取特征序列，且每个特征向量表示卷积特征图上一定宽度的特征包括以下步骤：

将卷积特征图沿高度方向切分成W/4个特征向量，每个特征向量的维度为512，W表示输入的药剂配制单图像的宽度；

将每个特征向量作为一个时间步，并构成一个长度为W/4的特征序列；

将特征序列输入到双向长短期记忆网络中，且该双向长短期记忆网络由两个隐藏层组成，每层有256个隐藏单元；

从双向长短期记忆网络的最后一层输出一个长度为W/4的标签分布序列，每个标签分布为一个长度为N的向量，N表示字符集大小。

进一步的，对特征序列进行序列分类，且预测每个特征向量对应的字符标签分布包括以下步骤：

将字符标签分布序列输入到双向长短期记忆网络中，且该双向长短期记忆网络由两个隐藏层组成，每层有256个隐藏单元；

从双向长短期记忆网络的最后一层输出一个长度为W/4的字符标签分布序列，每个字符标签分布为一个长度为N的向量，N是字符集大小；

对每个字符标签分布应用softmax函数，得到每个字符类别的概率值。

进一步的，对字符标签分布进行转换，并去除重复和空白字符，得到最终的文字识别结果包括以下步骤：

使空白字符类别作为字符标签分布中的第N+1个类别，并将空白字符类别添加到字符集中，N表示自然数；

使用动态规划算法计算所有输出文本序列及对应的概率值；

选择概率值最大的输出文本序列作为最终的识别结果，并去除其中的空白字符和重复字符。

进一步的，利用双向长短期记忆网络对药剂需求时间序列数据进行建模包括以下步骤：

将编码器的输入分为前向和反向两个方向，并分别用LSTM单元进行处理；

利用LSTM的门机制控制信息的传递和遗忘，并学习长期依赖关系；

将前向和反向的LSTM的输出进行串联，作为编码器的输出状态。

进一步的，利用编码器解码器结构进行未来药剂需求预测包括以下步骤：

将编码器的输出状态作为解码器的初始状态；

利用解码器中的LSTM单元根据当前状态和上一时刻的输出生成下一时刻的输出；

重复解码过程直到生成所需长度的预测序列。

本发明的有益效果为：

(1)本发明提供的一种实现多组同步配制的药剂自动化配药设备，通过自动化的配药方式，且多组药剂可以同时配制，可以大大加快配药的速度，从而提高整体的工作效率，可以预测药剂的需求量，提前进行配制，进一步的提高工作效率。

(2)通过设置配药瓶自动定位机构，从而可以将药瓶或者量杯放置于药瓶放置槽内，并通过电机输出轴的转动，带动转盘、药瓶等转动，使得每个药瓶均能自动的转动至管道的下方来接收药液，同时通过距离传感器的信号变化，判断药瓶是否转动至管道的下方，配备紫外线灯，可以在配药过程中对配药瓶进行消毒，确保药剂的清洁和卫生。

(3)通过设置顶紧机构，从而可以保证药剂箱在配药过程中的稳定，避免因为震动或其他因素导致的药剂箱的倾倒，且可以方便药剂箱的更换，使得药剂箱的安装和拆卸更加快捷和方便。

(4)本发明通过自动化的文字识别来智能化的获取配药单上给出的配药量，即使手写的也可快速配药，进而能够应对突发情况的配药需求，提高配药效率。通过预测当日药剂的需求量，可以提前进行配药，进一步的提高了配药的效率及医护人员工作效率，帮助医疗机构更好地管理药剂库存，避免过度库存或库存不足的问题，从而降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的一种实现多组同步配制的药剂自动化配药设备的结构示意图；

图2是图1中A处的局部放大图；

图3是根据本发明实施例的一种实现多组同步配制的药剂自动化配药设备中配药柜的内部结构示意图；

图4是图3中B处的局部放大图；

图5是图3中C处的局部放大图；

图6是根据本发明实施例的一种实现多组同步配制的药剂自动化配药设备中控制面板处的原理框图。

图中：

1、底部支撑架；2、配药柜；3、控制面板；4、药剂箱支撑盘；5、药剂箱；6、管道；7、配药瓶自动定位机构；701、电机安装架；702、电机；703、支撑板；704、转动轴；705、转盘；706、配药瓶放置槽；707、紫外线灯；708、圆盘；709、通孔；710、距离传感器；8、顶紧机构；801、连接板；802、竖板；803、螺栓；804、压块；9、摄像头；10、文字识别模块；11、药剂量预测模块。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

根据本发明的实施例，提供了一种实现多组同步配制的药剂自动化配药设备。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，如图1-6所示，根据本发明实施例的实现多组同步配制的药剂自动化配药设备，包括底部支撑架1，底部支撑架1的顶端设置有若干配药柜2，一个配药柜2的侧边设置有控制面板3，其中，控制面板3上设置有显示屏，配药时可人工输入指令，并自动配置药剂；配药柜2的顶端设置有药剂箱支撑盘4，药剂箱支撑盘4内设置有药剂箱5，药剂箱5的底端设置有管道6，且管道6上设置有电动阀门及流量传感器，实时监控药剂的流量，并通过调整电动阀门的开关状态，以实现对药剂流量的精准控制，且管道6的底端依次贯穿药剂箱支撑盘4及配药柜2的顶端并延伸至配药柜2的内部，管道6的底端且位于配药柜2内设置有配药瓶自动定位机构7，配药柜2的顶端且位于药剂箱5的侧边设置有顶紧机构8。

借助于上述方案，本发明通过自动化的配药方式，且多组药剂可以同时配制，可以大大加快配药的速度，从而提高整体的工作效率，可以预测药剂的需求量，提前进行配制，进一步的提高工作效率。

在进一步的实施例中，对于上述配药瓶自动定位机构7来说，配药瓶自动定位机构7包括设置在配药柜2内部底端的电机安装架701，电机安装架701的顶端设置有电机702，电机702的上方设置有支撑板703，支撑板703的中部连接有转动轴704，转动轴704的底端与电机702的输出轴连接，转动轴704的顶端设置有转盘705，转盘705的顶端设置有若干配药瓶放置槽706，在实际应用时，配药瓶放置槽706内放置药瓶或量杯等，转盘705的侧边设置有紫外线灯707；转动轴704的底端外侧套设有圆盘708，圆盘708的边缘处开设有若干通孔709，电机安装架701的顶端且位于通孔709的下方设置有距离传感器710，从而可以将药瓶或者量杯放置于药瓶放置槽706内，并通过电机702输出轴的转动，带动转盘705、药瓶等转动，使得每个药瓶均能自动的转动至管道6的下方来接收药液，同时通过距离传感器710的信号变化，判断药瓶是否转动至管道6的下方，配备紫外线灯707，可以在配药过程中对配药瓶进行消毒，确保药剂的清洁和卫生。

配药瓶自动定位机构7的工作原理为：通过电机702的控制，转动轴704带动转盘705旋转，将配药瓶准确地定位到管道6下方。当圆盘708上的通孔709对准距离传感器710时，距离传感器710测量的距离发生变化，此时将信号传递至控制面板3，进而控制电机702停止转动，确保药瓶准确地对准管道6，从而准确接收药剂。

在进一步的实施例中，对于上述顶紧机构8来说，顶紧机构8包括设置在配药柜2的顶端且位于药剂箱5侧边的连接板801，连接板801的顶端设置有竖板802，竖板802上连接有螺栓803，螺栓803的端部与药剂箱5的侧壁之间设置有压块804，从而可以保证药剂箱5在配药过程中的稳定，避免因为震动或其他因素导致的药剂箱5的倾倒，且可以方便药剂箱5的更换，使得药剂箱5的安装和拆卸更加快捷和方便。

顶紧机构8的工作原理为：药剂箱5位于药剂箱支撑盘4内，此时利用螺栓803和压块804将药剂箱5的一侧抵住，使得药剂箱5固定在一个稳定的位置，防止药剂箱5在配药过程中发生移动或倾倒。

在进一步的实施例中，控制面板3的底部设置有摄像头9，摄像头9与文字识别模块10连接，控制面板3与药剂量预测模块11连接。

其中，摄像头9，用于采集药剂配制单图像，并将药剂配制单图像传输至文字识别模块10。

文字识别模块10，用于对药剂配制单图像中的文字进行识别，并控制药剂配制剂量。

在进一步的实施例中，对药剂配制单图像中的文字进行识别，并控制药剂配制剂量包括以下步骤：

将药剂配制单图像缩放至相同的高度，并提取卷积特征图，从而将图像转换为适合神经网络处理的数据格式，同时保留图像中的文字信息。

需要说明的是，提取卷积特征图时，首先将输入的药剂配制单图像的高度缩放到32像素，宽度按比例缩放。将药剂配制单图像转换为灰度图像，将灰度图像输入到一个由7层卷积层和2层最大池化层组成的卷积神经网络中，每层卷积层后都有一个批量归一化层和一个激活函数层。从卷积神经网络的最后一层输出卷积特征图，其高度为1，宽度为W/4，深度为512。

从卷积特征图中提取特征序列，且每个特征向量表示卷积特征图内特定宽度的特征，从而捕捉文字的形状和结构。

对特征序列进行序列分类，且预测每个特征向量对应的字符标签分布，从而捕捉文字的顺序和语义。

对字符标签分布进行转换，并去除重复和空白字符，得到最终的文字识别结果，从而解决输入的图像和输出文本之间的对齐问题以及处理不定长序列的问题。

根据最终的文本识别结果控制药剂配制剂量。

在进一步的实施例中，从卷积特征图中提取特征序列，且每个特征向量表示卷积特征图上一定宽度的特征包括以下步骤：

将卷积特征图沿高度方向切分成W/4个特征向量，每个特征向量的维度为512，W表示输入的药剂配制单图像的宽度；

将每个特征向量作为一个时间步，并构成一个长度为W/4的特征序列；

将特征序列输入到双向长短期记忆网络中，且该双向长短期记忆网络由两个隐藏层组成，每层有256个隐藏单元；

从双向长短期记忆网络的最后一层输出一个长度为W/4的标签分布序列，每个标签分布为一个长度为N的向量，N表示字符集大小。

需要说明的是，双向长短期记忆网络是一种特殊的循环神经网络架构，能够捕捉到输入序列中的长期依赖关系。

在进一步的实施例中，对特征序列进行序列分类，且预测每个特征向量对应的字符标签分布包括以下步骤：

将字符标签分布序列输入到另一个双向长短期记忆网络中，且该双向长短期记忆网络由两个隐藏层组成，每层有256个隐藏单元；

从双向长短期记忆网络的最后一层输出一个长度为W/4的字符标签分布序列，每个字符标签分布为一个长度为N的向量，N是字符集大小；

对每个字符标签分布应用softmax函数，得到每个字符类别的概率值。

在进一步的实施例中，对字符标签分布进行转换，并去除重复和空白字符，得到最终的文字识别结果包括以下步骤：

使空白字符类别作为字符标签分布中的第N+1个类别，并将空白字符类别添加到字符集中，N表示自然数。

使用动态规划算法计算所有可能的输出文本序列及对应的概率值；其中，标签分布序列是由循环神经网络对特征序列进行序列分类得到的，每个标签分布表示每个特征向量对应的字符类别的概率值。输出文本序列是由连接时间分类模型对标签分布序列进行转换得到的，它是概率值最大的一种可能的输出文本序列，也就是最终的文本识别结果。

选择概率值最大的输出文本序列作为最终的识别结果，并去除其中的空白字符和重复字符。

药剂量预测模块11，用于预测当日药剂需求量，并预先配制符合需求量的药剂。

在进一步的实施例中，预测当日药剂需求量包括以下步骤：

将药剂种类作为药剂网络的节点，边作为药剂之间的关系，且通过拉普拉斯矩阵来表示药剂网络的拓扑结构；

利用图卷积神经网络对每个节点的特征进行聚合和更新，且将图卷积的输出作为编码器的输入；

利用双向长短期记忆网络对药剂需求时间序列数据进行建模；

利用编码器解码器结构进行未来药剂需求预测。

此外，考虑外部因素并进行最终预测，首先进行外部因素的识别和收集(例如天气条件、节假日、季节变化、特殊事件)，将外部因素数据通过适当的编码技术(如独热编码或标签编码)转换为可以用于模型训练的格式，将编码后的外部因素数据与从图卷积网络和双向长短期记忆网络编码器得到的特征进行串联，将串联后的数据输入到一个全连接层，该层负责将所有的输入特征整合到一个预测输出中，从全连接层获取预测输出，该输出表示预测的药剂需求量。

在进一步的实施例中，利用双向长短期记忆网络对药剂需求时间序列数据进行建模包括以下步骤：

将编码器的输入分为前向和反向两个方向，并分别用LSTM(长短期记忆网络)单元进行处理；

利用LSTM的门机制控制信息的传递和遗忘，并学习长期依赖关系；

将前向和反向的LSTM的输出进行串联，作为编码器的输出状态。

在进一步的实施例中，利用编码器解码器结构进行未来药剂需求预测包括以下步骤：

将编码器的输出状态作为解码器的初始状态；

利用解码器中的LSTM单元根据当前状态和上一时刻的输出生成下一时刻的输出；

其中，下一时刻的输出计算公式为：

y

式中，y

重复解码过程直到生成所需长度的预测序列。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下就本发明在实际过程中的工作原理或者操作方式进行详细说明。

在实际应用时，通过控制面板3上的显示屏，可以人工输入配药指令或通过预测药剂的需求量，从而确定需要配制的药剂种类和容量。根据配药指令，药剂从药剂箱5中通过管道6流出，流量由电动阀门和流量传感器控制，确保精准的药剂配制。配药瓶自动定位机构7负责将配药瓶准确地移动到管道6下方，以接收配制好的药剂。顶紧机构8确保药剂箱5在配药过程中保持稳定，防止因震动或其他因素导致药剂箱倾倒。

综上所述，本发明提供的一种实现多组同步配制的药剂自动化配药设备，通过自动化的配药方式，且多组药剂可以同时配制，可以大大加快配药的速度，从而提高整体的工作效率，可以预测药剂的需求量，提前进行配制，进一步的提高工作效率。通过设置配药瓶自动定位机构7，从而可以将药瓶或者量杯放置于药瓶放置槽706内，并通过电机702输出轴的转动，带动转盘705、药瓶等转动，使得每个药瓶均能自动的转动至管道6的下方来接收药液，同时通过距离传感器710的信号变化，判断药瓶是否转动至管道6的下方，配备紫外线灯707，可以在配药过程中对配药瓶进行消毒，确保药剂的清洁和卫生。通过设置顶紧机构8，从而可以保证药剂箱5在配药过程中的稳定，避免因为震动或其他因素导致的药剂箱5的倾倒，且可以方便药剂箱5的更换，使得药剂箱5的安装和拆卸更加快捷和方便。本发明通过自动化的文字识别来智能化的获取配药单上给出的配药量，即使手写的也可快速配药，进而能够应对突发情况的配药需求，提高配药效率。通过预测当日药剂的需求量，可以提前进行配药，进一步的提高了配药的效率及医护人员工作效率，帮助医疗机构更好地管理药剂库存，避免过度库存或库存不足的问题，从而降低成本。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。