单剂量片剂式包药机结构及其重要零部件的设计与验证
单剂量包药机也叫单剂量摆药机或者称作锭剂分包机，是根据医院信息系统（HIS）传送的医嘱信息，进行摆药、分药、包药的机器设备。单剂量药有液体、粉末、固体形状，也有西药和中药，本研究仅介绍片剂式的西药包药机，即单剂量片剂式包药机。该设备最先发明并应用于20世纪80年代，后经过大量改进设计，其功能越来越丰富、越来越集中，体积也越来越小。目前该设备主要产自美国、日本、德国、韩国等国家，在一些发达国家的门诊或住院调剂中已获得大量应用。2004年，北京医院首次引进该设备，用于住院调剂的口服摆药。
1 单剂量片剂式包药机应用背景
1.1 医院药房摆药现状
至今，不少医院药房仍采用传统的手工摆药，即根据摆药单将药品放入盛装的容器内由相关医护人员领走，再交由患者服用。这一过程中药品长时间敞开式摆放于摆药杯；药师摆药难免会有非洁净手的直接接触，对药品造成污染；来自不同的病区，接触各种疾病患者的护士习惯于将药品倒于手中核对，更易对药品造成污染；盛装于口服药杯中的药品属非密闭性摆放，又有
可能造成药品的二次污染、受潮及变质，还存在丢失和缺损的可能。以上种种使这一简单重复的过程易造成药品差错和污染。虽然加强人为的管理可以有效减少摆药的差错，但不能从根本上避免差错的发生。见图1。
图1 医院药房摆药差错因果分析
1.2 单剂量片剂式包药机研发的目的及工作过程
杜绝人为疏忽因素摆药错误致医疗事故的发生，采用让医疗工作者“放心”和“信赖”的设备是非
常有必要的，因而一种可以自动将药品打包和分包的设备——包药机应运而生。包药机的研发需要满足以下几个方面：节省人力、简单、高效、安全、卫生、智能、友好。
单剂量是指一次性用量，即一次吃完；片剂式是指包括圆形、椭圆形、腰形及异形片状的药，也适用胶囊。单剂量片剂式包药机工作过程即能根据医院信息系统传送的医嘱信息，将一次性用药的片剂或胶囊药品自动地包入同一个药袋内（即单剂量药袋），并在药袋上可根据医嘱同时打印病区、科室、患者姓名、性别、年龄、服药时间、药品名称、数量、条形码等信息，以确保药品在配发过程中能被正确送达患者手中，让患者清楚明了地按医嘱处方要求用药。
1.3 医院药房包药工作流程部署
（1）医师开具处方到HIS系统服务器保存，HIS系统定时根据实际处方信息生成包药机接口表单。（2）包药机访问HIS数据库上的包药机接口表单，并下载表单到包药机本地计算机。（3）包机机根据包药表单确认包药机加药信息，待加药完成之后启动全自动包药过程，在整个过程中包药机将存储所有药包的历史数据，以备检查之用。（4）包药完成后设置服务器表单标志栏，中断或异常的包药再确认包药。（5）包好的药包由药师负责检查和分发，
如果在检查过程中发现有错分或其他故障现象可以在历史数据中选择重新包药，则对相应部分重新封包。见图2。
2 单剂量片剂式包药机BBZ400的技术特性分析
2.1 外形结构特点及技术参数
我公司自主研发的BBZ400单剂量片剂式包药机（简称BBZ400）采用三开门柜式的结构设计，即从正面和两个侧面均可实现加药，相比其他类似的包药机加放药具有更大的操作空间，可视效果极佳。大屏幕显示屏也比其他类型更大，一个屏幕即可显示更多的包药信息。机架采用不锈钢材料，具有良好的金属质感且不生锈。整体而言外形简洁明了、美观漂亮。见图3。主要技术参数见表1。
图2 包药工作流程部署
图3 BBZ400外形
表1 主要技术参数
2.2 重要零部件的设计与技术参数的验证
2.2.1 成袋机构结构设计及其技术参数的确定
包药袋用于包装药品，由包装膜绕过封口滚筒被加热封口制作而成。根据患者服药的情况，一般单次服药种类不超过7种，每种服用数为1/4~4片，包药袋不能太小也不能太大（既能装下，又需考虑药袋批量时的经济性）。另一个专有名词：封口滚筒。封口滚筒近似圆柱形，用于将包药袋加热封包。封口滚筒的外径与转速决定了包药袋的尺寸（长×宽），加热的温度决定了包药袋封口后的紧密性。因此封口滚筒的设计对于成袋机构是重要的。经比较并统计，BBZ400制作的单个包药袋尺寸为75 mm×70 mm（长×宽）比较合适。依包药袋尺寸便可反推计算封口滚筒的外径。封口滚筒1和封口滚筒2的外径大小设计相等，在封口滚筒2的圆柱面上布置有2把嵌入式锯齿切刀，用于将包药袋边缘切成锯齿形便于手撕。因此封口滚筒转动1周即可制作2个包药袋。用C滚筒最重要的决定 下载表示封口滚筒的周长，D滚筒表示其直径，则C滚筒=π·D滚筒=75×2=150，可得D滚筒=47.78，取整可得D滚筒=48。在设计成袋机构时还需考虑一个重要参数：成袋速度。从上面介绍可知，封口滚筒转1周制作2个包药袋，则求成袋速度即是求封口滚筒的转速。而我们从上面BBZ400主要技术参数表中获悉有一个包药速度。其实这个包药速度是针对BBZ400这台主机而言，和成袋速度有一定的关系，成袋速度是略大于或等于包药速度的。包药速度即包药机的包药能力，反映了医院每天需处理的包药医嘱量。根据国家对三甲医院硬性指标的要求，三甲医院住院部有500~3000张病床，一例患者
服药每天3次，最多需包药每天9000袋。包药机包药每天4~5 h，因而需包药每小时1800~2250袋，即达到包药每分钟30~38袋。实际上考虑药房的工作量与工作时间等，包药速度应按每分钟60袋的理想速度设计，近似认为即是成袋速度。由此确定封口滚筒的转速为n封口滚筒=30 r/min，可预选用某国际知名品牌步进电机减速机总成作为封口滚筒的动力输入，其减速比i电机~减速机 =5。依据成袋机构空间尺寸大小和相应传动计算，齿轮的设计齿数为Z5=20，Z4=20，Z3=15，Z2=24，Z1=24（Z5、Z4、Z3、Z1分别表示齿轮5、4、3、2、1的齿数），可得：齿轮5到齿轮4的传动比i5~4=Z4/Z5=1，齿轮3到齿轮2的传动比i3~2= Z2/Z3=24/15，齿轮2到齿轮1的传动比 i2~1= Z1/Z2=1。n封口滚筒=30 r/min，电机转速 n电机=（i电机~减速机×i5~4×i3~2×i2~1）×n封口滚筒=5×24/15×1×30 =240 r/min。成袋机构传动间的机械摩擦阻力，包药袋膜绕过封口滚筒后的张紧力，产生一个合力阻力矩，此合力矩约为T合=5.8 N·m，预选的步进电机在对应240 r/min时的转矩为T电机=1.7 N·m（见电机转矩-转速图），封口滚筒端的力矩 T封口滚筒=（i电机~减速机×i5~4×i3~2×i2~1）×T电机×η总=
发布评论