張正勛，鄧靜，陳金權(quán)，宋里，萬江，潘勇

（貴州師范大學，貴州貴陽，550000）

0 引言

中醫(yī)院、中藥店在取藥時的人工抓藥、人工稱量、人工包裝效率較低，并且藥劑師因疲勞[1]也可能造成一些失誤，因此，有很多學者在研究自動抓藥設備。1993年，德國ROWA公司開始形成有關(guān)的設計理念[2]。2006年，位于上海南京路的上海市第一醫(yī)院商店引進并啟用該公司的自動化藥房系統(tǒng)它的工作原理與自動售米機相似[3]。但受當時科學技術(shù)水平條件的影響，該款自動抓藥機在實踐中屢屢碰壁。由于該自動抓藥機科技含量較低，又因中藥材形狀、類型、結(jié)構(gòu)的復雜多樣的限制，導致在取藥的定量、精準稱量及包裝等很多方面都存在困難，具體操作起來并不方便，故實用價值不高，不久便被市場淘汰。然而，對于中藥，需要精準的稱量，尤其是異形藥材的精準稱量，每種疾病根據(jù)病情程度的不同，其所需的藥材克數(shù)也不一樣。

將更多種類、形狀不同的中藥材納入自動取藥的范圍，提供現(xiàn)場自動包裝的能力，最大限度的解放人工勞動力，建立一個專屬于中藥材信息的數(shù)據(jù)庫，不斷地提高取藥機的智能化程度，推動現(xiàn)代化醫(yī)學在硬件方向的發(fā)展，是當下發(fā)展的趨勢。

1 總體方案設計

■1.1 中藥研磨系統(tǒng)

中藥自動取藥機的主要結(jié)構(gòu)如圖1所示，整體采用箱體式結(jié)構(gòu)，標注1處數(shù)個漏斗分別儲藏不同種類的中藥材，最右側(cè)的漏斗儲藏待研磨的片塊狀中藥材，在電磁閥門開啟后進入筒狀研磨缸，研磨缸內(nèi)有高速電機控制刀片，將片塊狀的中藥材研磨成粉末狀的中藥粉。標注2處的由步進電機控制的傳送帶將中藥粉末傳送至標注3處的中藥粉稱量系統(tǒng)。

■1.2 中藥粉末稱量系統(tǒng)[4]

標注3處中藥材稱量系統(tǒng)由伺服電機和連接在伺服電機的稱量盤所組成，稱量盤下方與壓電傳感器相連。傳送帶將中藥粉送入稱量盤后，壓電傳感器利用壓電效應實時測量出中藥粉的重量。在傳送帶持續(xù)地將中藥粉送入稱量盤中，隨著所稱量的中藥粉重量的不斷增加，直至達到設定的目標重量值后，傳送帶立馬停止送入中藥粉，完成藥粉的稱量，伺服電機轉(zhuǎn)動一定角度，中藥粉進入標注4處的塑料軟管。

圖1 中藥材自動取藥機主要結(jié)構(gòu)

■1.3 藥粉混合打包系統(tǒng)[5]

不同種類已稱量完成中藥粉，經(jīng)由塑料軟管在標注5處的漏斗匯集并進入標注6處的藥粉包裝袋，等待打包。打包系統(tǒng)分別由標注7、8、9處的貼標簽機、電熱封口機、十字導軌以及相連的吸盤手構(gòu)成。吸盤手可在十字滑軌上呈十字形移動，先是利用移動吸盤將藥粉袋吸引固定住并移動取出，再移動至電熱封口機端處，電熱封口機將包裝袋封口，又移動至貼標簽機端將包裝袋標簽貼入并記錄數(shù)據(jù)，最后移動至標注10處的出藥滑梯，吸盤手釋放吸盤壓力，藥粉袋落入滑梯，完成打包出藥。

■1.4 控制流程

如圖2所示，各個中藥材各有一套稱量系統(tǒng)獨立運作，解決使用單一稱量系統(tǒng)所產(chǎn)生的藥物殘留問題，同時，支持多種中藥材稱量同時運作，大大提高取藥效率[6]。

2 控制系統(tǒng)的設計

如圖3所示，中藥材自動取藥機系統(tǒng)主要由PC端控制程序、MCU（單片機型微型計算機）、研磨、傳送、稱量、打包系統(tǒng)部分組成。

圖2 中藥材控制流程

MCU在收到PC端用戶所設定的抓藥數(shù)據(jù)[7]，負責對控制其他傳感器、伺服電機等運動動作，完成研磨、傳送、稱量、包裝等動作。（1）研磨系統(tǒng)，中藥材在進入研磨缸后，研磨刀高速電機設定時長為2分鐘，之后研磨缸旁電磁門打開，緩慢釋放中藥粉進入傳送帶。（2）傳送系統(tǒng)，傳送進步電機被調(diào)節(jié)為1cm/s的勻速運動，使得中藥粉得以均勻的平鋪在傳送帶上，勻速送入稱量盤中。（3）在稱量系統(tǒng)，稱量壓電傳感器會將測量出的重量電位值實時反饋給MCU，重量電位值會隨著中藥材的重量增加而增加，當MCU判斷出重量電位值一旦超過目標值，立馬向傳送帶系統(tǒng)的步進電機發(fā)出停止指令，輸送的藥材停止，又向發(fā)出稱量系統(tǒng)的伺服電機發(fā)出運動指令，于是稱量盤翻轉(zhuǎn)，中藥材被傾倒入塑料軟管。（4）打包系統(tǒng)，會按照吸盤手會在按照在MCU中編輯好的固定路線運動，依次完成吸附、封口、貼標簽、釋放等動作。

圖3 系統(tǒng)組成

3 軟件設計

如圖4所示，專為該中藥材取藥機所設計的桌面應用程序，在PC端用戶可以很方便的對改中藥材取藥機對抓藥的種類，重量，時長等詳細參數(shù)進行設定。

圖4 中藥材取藥系統(tǒng)PC端用戶界面

4 取藥性能試驗

為了檢驗自動取藥機的稱量精確性，進行中藥重量測量性能試驗（如圖5），在系統(tǒng)控制端設置測量5g某中藥粉，稱量完成后，取出該中藥粉在專業(yè)電子稱進行檢驗測量，重復測試5次，得出結(jié)果為：第1組數(shù)據(jù)差值較大，分析原因可能由于傳送帶速度過大所致，后調(diào)低傳送帶速度又測出后4組?？梢姵艘騻魉蛶д{(diào)速較大第一組數(shù)據(jù)差值較大，自動稱量系統(tǒng)在低速狀態(tài)下測量精度基本可以控制在0.01g，滿足中藥材重量藥理要求[8]，見表1。

表1 電子稱進行檢驗測量表

圖5 稱量試驗

5 結(jié)論

本研究介紹了一種中藥材自動取藥機，采用箱體式結(jié)構(gòu)，集成了傳統(tǒng)中藥材取藥使用的打粉、稱量、打包步驟，并采用分布式的稱量結(jié)構(gòu)縮短稱量時間。為傳統(tǒng)人工中藥材取藥遇到的類目多、稱量時長等問題，提供了一站式自動化的解決方案。

并對該中藥自動取藥機稱量系統(tǒng)的準確性進行試驗，確保稱量滿足傳統(tǒng)中藥藥理要求。

該中藥系統(tǒng)具有以下特點：

(1)應用現(xiàn)代網(wǎng)絡技術(shù)實現(xiàn)選藥、稱量、運輸和包裝過程的全自動化操作，安全衛(wèi)生，避免了人為誤差、降低勞動強度，提高了抓取中藥的效率；

(2)自動化的中藥原材打粉，封閉設計，減少粉塵污染浪費；

(3)自動化的稱量多種藥品，稱量準確度高，速度快，藥品成分含量精準；

(4)自動化的打包，結(jié)構(gòu)簡單，效率高；

(5)自動化的貼標簽，便于區(qū)分；

(6)后期可與醫(yī)院中的藥品系統(tǒng)對接，掃描醫(yī)生開的藥單即可取藥，更智能化的一體式操作。