一种自助服用药液的控制系统

技术领域

本发明涉及医院自助系统技术领域，具体而言，涉及一种自助服用药液的控制系统。

背景技术

目前，医院对于处方类的液体药物采用的是人工取药分药的方式进行的，即通过手持医师开具的药单到药房进行取药，药房护士需要通过手动的方式对患者进行定量的分药操作。目前的这种方法存在几个问题。第一，高峰点患者较多，医务人员人手不足造成排队现象，第二，液体药物有相应的存储环境，使用取药时不太方便，可能有造成交叉感染的风险，第三，分药操作是由医务人员手工测量，存在误差，导致治疗效果欠佳。所以需要提供一种方案以实现液体药物的储存、剂量的精确控制、药物输送等功能，帮助患者在自动药物机上自助完成液体药物的服用；提升药物管理的自动化、智能化水平。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自助服用药液的控制系统，用以实现帮助患者在自动药物机上自助完成液体药物的服用，提升药物管理的自动化、智能化水平的技术效果。

本发明提供了一种自助服用药液的控制系统，包括控制板；与所述控制板连接的药液控制模块；与所述控制板连接的自动取杯模块；以及与所述控制板连接的行程控制模块；所述药液控制模块包括恒温储药箱，设置在所述恒温箱内的储药罐；与所述储药罐连接的第一单向阀；与所述第一单向阀连接的立式注射泵；与所述立式注射泵连接的第二单向阀；与所述第二单向阀连接的药液出口；与所述药液出口连接的蠕动泵；以及，与所述蠕动泵连接的储水罐；所述储药罐和所述储水罐均设有与所述控制板连接的液体容量检测装置；所述药液出口设有与所述控制板连接的流量传感器；所述自动取杯模块包括储杯结构和取杯结构；所述储杯结构上设有与所述控制板连接的药杯检测装置；所述药杯检测装置用于检测所述储杯结构内药杯的容量余量；所述取杯结构包括与所述控制板连接的电动伸缩杆；与所述电动伸缩杆连接的取杯部；所述行程控制系统包括滑轨；与所述滑轨连接的步进电机；与所述步进电机连接的步进电机驱动器；所述步进电机驱动器与所述控制板连接；与所述滑轨连接的药杯放置平台；所述药杯放置平台上设有第一压力传感器，用于检测所述药杯内的药物量；所述滑轨上设有与所述药液出口和所述储杯结构的出杯口位置相对应的限位开关，用于限定所述药杯放置平台运动的位置。

进一步地，所述控制系统还包括与所述控制板连接的温度控制模块；所述温度控制模块包括第一信号调理电路，与所述第一信号调理电路连接的调节模块和温度检测装置；以及与所述调节模块连接的发热制冷装置；所述温度检测装置用于检测所述恒温箱内的温度；所述发热制冷装置用于对所述恒温箱进行恒温控制。

进一步地，所述调节模块包括第一可控硅和第二可控硅；所述发热制冷装置包括与所述第一可控硅连接的电阻丝和与所述第二可控硅连接的压缩机。

进一步地，所述控制系统还包括与所述控制板连接的一键求助模块；所述一键求助模块包括与所述控制板连接的第二信号调理电路，以及与所述第二信号调理电路连接的控制按钮；其中，所述控制按钮包括呼叫按钮和报警按钮。

进一步地，所述控制系统还包括与所述控制板连接的人体检测模块；所述人体检测模块包括与所述控制板连接的第三信号调理电路；与所述第三信号调理电路连接的红外传感器和电极电容传感器。

进一步地，所述控制系统还包括与所述控制板连接的通信连接的上位机；以及与所述上位机连接的后台终端。

进一步地，所述控制系统还包括与所述上位机连接的语音模块；所述语音模块包括语音采集器和播放器；所述播放器用于播放语音提示信息；所述语音采集器用于采集语音信息。

进一步地，所述行程控制模块还包括与所述控制板连接的舵机；所述舵机安装在所述滑轨上；所述药杯放置平台与所述舵机连接。

本发明能够实现的有益效果是：通过本发明提供的自助服用药液的控制系统，能够实现对药液的精准自助智能化取用、对药液的安全管理以及等多种功能，提升了处方药液的用药安全性和便捷性，提高了药物管理的自动化、智能化水平。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种自助服用药液的控制系统拓扑结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种药液控制系统结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种自助服用药液的控制系统执行流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种信号调理电路结构示意图。

图标：10-控制系统；100-控制板；200-药液控制模块；210-恒温箱；220-储药罐；230-第一单向阀；240-立式注射泵；250-第二单向阀；260-药液出口；270-蠕动泵；280-储水罐；290-液体容量检测装置；300-自动取杯模块；400-行程控制模块；500-温度控制模块；600-一键求助模块；700-人体检测模块；800-语音模块；810-语音采集器；820-播放器；20-上位机；30-后台终端。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参看图1、图2、图3和图4，图1为本发明实施例提供的一种自助服用药液的控制系统拓扑结构示意图；图2为本发明实施例提供的一种药液控制系统结构示意图；图3为本发明实施例提供的一种自助服用药液的控制系统执行流程示意图；图4为本发明实施例提供的一种信号调理电路结构示意图。

如图1和图2所示，在一种实施方式中，本发明实施例提供的自助服用药液的控制系统10包括控制板100；与控制板100连接的药液控制模块200；与控制板100连接的自动取杯模块300；以及与控制板100连接的行程控制模块400；药液控制模块200包括恒温储药箱，设置在恒温箱210内的储药罐220；与储药罐220连接的第一单向阀230；与第一单向阀230连接的立式注射泵240；与立式注射泵240连接的第二单向阀250；与第二单向阀250连接的药液出口260；与药液出口260连接的蠕动泵270；以及，与蠕动泵270连接的储水罐280；储药罐220和储水罐280均设有与控制板100连接的液体容量检测装置290；药液出口260设有与控制板100连接的流量传感器，该流量传感器通过第四信号调理电路与控制板100连接；自动取杯模块300包括储杯结构和取杯结构；储杯结构上设有与控制板100连接的药杯检测装置；药杯检测装置用于检测储杯结构内药杯的余量；取杯结构包括与控制板100连接的电动伸缩杆；与电动伸缩杆连接的取杯部；行程控制模块400包括滑轨；与滑轨连接的步进电机；与步进电机连接的步进电机驱动器；与滑轨连接的药杯放置平台；药杯放置平台上设有第一压力传感器，用于检测药杯内的药物量；滑轨上设有与药液出口260和储杯结构的出杯口位置相对应的限位开关，用于限定药杯放置平台运动的位置；其中，步进电机驱动器与控制板100连接。

示例性地，控制板100可以选用ARM控制板100；例如，ARM控制板100的芯片采用STM32F407ZGT6；液体容量检测装置290可以选用压力传感器(包括设置在储药罐220底部的第二压力传感器和设置在储水罐280底部的第三压力传感器)，压力传感器分别设置在储药罐220和储水罐280的底部，当使用压力传感器时，将储药罐220和储水罐280放置在设置的底座上即可。药杯检测装置可以选用红外传感器，该红外传感器通过第五信号调理电路与控制板100连接，通过该红外传感器可以检测已取药杯的数量，从而分析出药杯的余量。需要说明的是，液体容量检测装置290也可以选用液位传感器。为了避免取杯时损坏药杯，取杯部的形状可以设为与药杯形状相匹配的硅胶塞，硅胶塞的大小略小于药杯的容腔。

需要说明的是，上述的第一压力传感器可以通过第六信号调理电路与控制板100连接。

为了便于在患者服用完药杯内的药液后回收药杯，本发明实施例提供的行程控制模块400还包括通过第六信号调理电路与控制板100连接的舵机；舵机安装在滑轨上；药杯放置平台与舵机连接。具体地，滑轨可以选用丝杠副，步进电机通过联轴器与丝杠副相连接带动丝杠副运动；舵机安装在与丝杠副的从动件连接的安装架上；舵机的转轴再与药杯放置平台连接。当患者服用药液时，第一压力传感器对药杯中的药量进行检测并实时向上位机20反馈药量剩余情况，当剩余值低于设定的临界值时，上位机20进一步通过语音识别功能判断患者是否正确服用药液，并向控制板100发送回收指令；控制板100根据该回收指令控制舵机转动，带动药杯放置平台完成药杯的回收后将药杯放置平台恢复至默认位置并重新将药杯放置平台输送至取杯处，等待进行下一次取药操作。

如图3所示，系统上电投入使用后，控制板100首先进行初始化(包括初始化系统时钟、定时器、串口、各个驱动器等)；其次，读取第二压力传感器和第三压力传感器检测到的数据，获取储药罐220和储水罐280内的余量信息；然后，监测系统各个单元的状态量同时检测是否接收到上位机20发送的消息命令。控制板100在接收到上位机20发送的消息命令后，具体流程如下：

第一步，控制板100接收到上位机20发送的命令后，首先对该命令进行解析，分析出本次取药的人员名、用药量等信息。

第二步，在获取到本次取药的人员名、用药量等信息后，控制板100先通过红外传感器检测到的数据分析药杯余量是否满足要求，并获取行程控制模块400的当前状态，分析药物放置平台是否在取杯处；若药物放置平台不在取杯处，则控制板100通过步进电机驱动器驱动步进电机，从而带动药杯放置平台运动至储杯结构的出杯口对应的取杯处；

第三步，取杯结构的伸缩杆推动取杯部将药杯取出至药杯放置平台上；药杯放置平台上设置的压力传感器检测到药杯取出完毕后将药杯运输至药液出口260的对应位置；若取杯未成功，则再次执行上述过程。

第四步，药杯到达药液出口260的对应位置后，控制板100分析储药罐220内的药液余量是否满足要求；若满足要求，控制板100则根据设置的出药量和出药速度启动立式注射泵240，并在流量传感器及第一压力传感器协同下检测到出药量满足要求后关闭立式注射泵240；

第五步，取药时，控制板100实时向上位机20反馈药量等信息，当药量到达相应患者的设定值时停止取药，此时，上位机20通过语音提示患者进行服药，第一压力传感器实时检测并反馈药杯内药液余量等信息，当药杯内药液余量到达或低于设定的临界值时，上位机20进一步通过人机交互界面及语音识别功能判断患者是否正确完成服药。

第六步，上位机20判断患者正确完成服药后，发送回收命令到控制板100，控制板100对药杯进行回收并反馈回收状态及患者本次的服药信息，后台更新储药罐220的余量和系统的其他状态信息。

进一步地，为了实现精确控制药剂输出，可以采用PID补偿降速算法实现药液量的精准输出。具体实现如下：

1)ARM控制板100收到上位机20发送的出定量药液的控制命令，ARM解析命令得到所需药液的目标值dest_value；

2)ARM控制板100通过调理电路获得压力传感器的值并转换得到储药罐220内药液的当前值Curr_value；

3)ARM控制板100通过目标值dest_value与反馈值Curr_value得到剩余值remain_value，并上传实时剩余值给上位机20；

4)剩余值remain_value通过与dest_value比较并量化分级后经PID补偿降速算法确定立式注射泵240在采样时间Δt时间段内的出药量set_value及出药速度set_speed；

5)当剩余值remain_value≈0时，ARM控制板100控制立式注射泵240停机并向上位机20发送出药完成反馈。

在一种实施方式中，为了更好地对药液进行保存，本申请实施例提供的控制系统10还包括与控制板100连接的温度控制模块500；温度控制模块500包括第一信号调理电路，与第一信号调理电路连接的调节模块和温度检测装置；以及与调节模块连接的发热制冷装置；温度检测装置用于检测恒温箱210内的温度；发热制冷装置用于对恒温箱210进行恒温控制。示例性地，调节模块包括第一可控硅和第二可控硅；发热制冷装置包括与第一可控硅连接的电阻丝和与第二可控硅连接的压缩机。温度传感器检测到的温度信息反馈给控制板100后，控制板100通过PID算法控制可控硅，从而对电阻丝的加热过程和压缩机的制冷过程进行控制，实现对恒温箱210内的恒温控制。

具体地，压力传感器的调理电路可以选择采用一款专为高精度称重传感器而设计的24位A/D转换芯片—HX711。信号调理电路如图4所示，传感器接口中E+与AGND是对传感器提供电源，IA+与IA-是传感器的输出信号引脚，该信号引脚与HX711数字输入端相连接，HX711芯片A/D转换模块的参考电压由VBG、R65及R72决定。HX711芯片的输出信号引脚位DOUT，输出信号采用I2C通信协议，通过引脚PD_SCK对输出进行同步。

在一种实施方式中，为了在用户需要帮助时及时安排人员提供帮助，本发明实施例提供的控制系统10还包括与控制板100连接的一键求助模块600；一键求助模块600包括与控制板100连接的第二信号调理电路，以及与第二信号调理电路连接的控制按钮；其中，控制按钮包括呼叫按钮和报警按钮。患者可以通过呼叫按钮呼叫后台终端30的医疗人员提供帮助，也可以使用报警按钮进行报警。

在一种实施方式中，为了检测患者服用药物时的姿态是否正常，本发明实施例提供的控制系统10还包括与控制板100连接的人体检测模块700，人体检测模块700包括与控制板100连接的第三信号调理电路；与第三信号调理电路连接的红外传感器和电极电容传感器。通过在设备上设置的红外传感器和电极电容传感器可以检测患者服用药物时的姿态。

在一种实施方式中，为了及时将患者的用药数据进行上传，便于对患者进行监督，本发明实施例提供的控制系统10还包括与控制板100连接的通信连接的上位机20；以及与上位机20连接的后台终端30。其中，控制板100可以通过Rs232通信协议与上位机20之间进行通信反馈患者的用药信息。

在一种实施方式中，本发明实施例提供的控制系统10还包括与上位机20连接的语音模块800；该语音模块800包括语音采集器810和播放器820。其中，播放器820可以选用音响，用于播放语音提示信息；语音采集器810可以选用拾音麦克风，用于采集语音信息。

综上所述，本发明实施例提供一种自助服用药液的控制系统，实现了对药液的精准自助智能化取用、对药液的安全管理以及用品自动回收功能，提升了处方药液的用药安全性和便捷性，提高了药物管理的自动化、智能化水平。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。