一種自主配藥的智能藥箱設(shè)計(jì)＊

范熠明，黃珍妮，朱金濤，康懷澤，李 梅

（紹興文理學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院，浙江 紹興312000）

《中國慢性病預(yù)防與控制》期刊數(shù)據(jù)顯示[1]，北京市某小區(qū)895名老年人中，患有一種慢性病者占15.2%，患有兩種慢性病者占21.6%，患有三種及以上慢性病的老年人占54.9%。

多發(fā)病導(dǎo)致老年人需要長期服用多種藥物，各種藥物的服藥劑量、次數(shù)各不相同，而老年人的記憶力卻隨著年齡的增長不斷下降，常出現(xiàn)忘服、錯服等現(xiàn)象。

目前市場上主流的智能藥箱只具備儲藥功能和定時提醒功能[2]，現(xiàn)有智能藥箱設(shè)計(jì)中，普遍存在無法解決多種藥物可靠自主配藥的問題，獨(dú)居老人服藥問題沒有得到根本解決。目前市面上迫切需要一款兼具自主配藥、可靠取藥、一鍵出藥和遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)功能的老年人智能藥箱。

1 藥箱功能規(guī)劃

根據(jù)使用對象的需求分析，藥箱需具備以下功能。

自主配藥：服藥信息設(shè)定后，藥箱能夠定時將老年人單次所需服用的藥物配齊并存入出藥盒，方便取用。

便捷取藥：老年人接受新事物能力弱，且手腳不靈便，智能藥箱應(yīng)具備鈴聲等服藥提醒功能和一鍵出藥等便捷操作設(shè)計(jì)。并且藥箱應(yīng)具備緊急出藥功能，來應(yīng)對特殊場景。

遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)：為進(jìn)一步確保老年人服藥安全，藥箱還應(yīng)具備網(wǎng)絡(luò)功能。監(jiān)護(hù)人可通過手機(jī)APP實(shí)時查看藥箱剩余藥量和服藥記錄，如老年人未按時服藥藥箱也能通過短信提醒等方式通知監(jiān)護(hù)人。

2 藥箱設(shè)計(jì)方案

2.1 總體設(shè)計(jì)方案

根據(jù)智能藥箱的功能要求和參數(shù)指標(biāo)，開展總體方案設(shè)計(jì)。整個系統(tǒng)總體上分為選藥機(jī)構(gòu)、取藥機(jī)構(gòu)、取藥監(jiān)測模塊、遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)模塊、人機(jī)交互模塊等幾大部分，通過微控制器來協(xié)調(diào)各部分工作。系統(tǒng)總框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總框圖

2.2 部件設(shè)計(jì)

智能藥箱總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 智能藥箱總體結(jié)構(gòu)示意圖

2.2.1 選藥機(jī)構(gòu)

藥物的選擇通過回轉(zhuǎn)托架的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動實(shí)現(xiàn)。儲藥盒呈圓周狀排列在回轉(zhuǎn)托架上，其中一個空置做出藥盒使用。配藥口位置固定，配藥時由步進(jìn)電機(jī)帶動回轉(zhuǎn)托架將對應(yīng)藥盒轉(zhuǎn)至配藥位置，等待取藥。該選藥方式機(jī)構(gòu)簡單、空間占用小、選藥快捷，并且具有很高的穩(wěn)定性。

2.2.2 取藥機(jī)構(gòu)

為實(shí)現(xiàn)對不同藥物的配取，該裝置創(chuàng)新地采用吸頭負(fù)壓吸取的方式。負(fù)壓吸取可以較好地保證自主配藥的可靠性，實(shí)現(xiàn)對不同形狀、大小的丸劑、片劑和膠囊劑的可靠拾取。

2.2.3 取藥監(jiān)測單元

準(zhǔn)確配藥是藥箱的基本要求，為提高配藥的準(zhǔn)確率，設(shè)計(jì)并安裝取藥監(jiān)測系統(tǒng)。利用成功吸取藥物時出氣口氣流會發(fā)生變化的現(xiàn)象，根據(jù)伯努利原理可得出氣流與氣壓的關(guān)系?？赏ㄟ^檢測氣壓值并來判斷藥物是否成功吸取。

2.2.4 人機(jī)交互單元

藥箱的人機(jī)交互單元包含觸摸屏模塊和語音播報模塊。藥箱選用電容式觸摸屏。通過設(shè)計(jì)簡單UI界面，監(jiān)護(hù)人可在觸摸屏上方便快捷地進(jìn)行藥物存儲、信息設(shè)定等操作，老人可點(diǎn)擊屏幕實(shí)現(xiàn)一鍵出藥。除觸摸顯示屏外，設(shè)計(jì)語音播報模塊以提升人機(jī)交互體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)信息設(shè)定步驟提示、鬧鈴提醒取藥和確認(rèn)藥品數(shù)目等功能。

2.2.5 遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)單元

針對空巢老人的社會現(xiàn)狀，藥箱擁有數(shù)據(jù)上傳、APP報警等功能。選擇Wi-Fi連網(wǎng)的方式，選用ESP8266-12F為通信芯片。開發(fā)專用APP供監(jiān)護(hù)人使用，監(jiān)護(hù)人可通過查看藥箱剩余藥量等信息。老年人未及時服藥時，藥箱也能自動向監(jiān)護(hù)人的手機(jī)發(fā)送提醒短信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)。

3 藥箱使用流程

監(jiān)護(hù)人在觸摸屏上逐一輸入藥品名稱、數(shù)量及服用時間等信息，并存入藥物。待所有藥物存入完畢后，藥箱進(jìn)入自主配藥模式。

服藥時間前1 h智能藥箱根據(jù)設(shè)定的老年人服藥需求開始自主配藥，待需服用的藥物全部配藥完畢后進(jìn)入待命狀態(tài)。

服藥時間到達(dá)時，藥箱開始鬧鈴提醒老年人服藥。老年人點(diǎn)擊觸摸屏上的確認(rèn)鍵后，出藥門開啟，老年人將出藥盒取出，服用藥物。服藥后，將出藥盒放回即可。鬧鈴提醒一段時間后，如出藥盒中藥物未被取走服用，藥箱將通過短信提醒監(jiān)護(hù)人老人忘記服藥，以保證老人安全。

4 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)開發(fā)的這款智能藥箱功能完善，符合老人的使用需求，可有效保障老年患者的服藥安全。藥箱采用負(fù)壓吸取的方案，可吸取任意形狀的藥片，為助老型智能藥箱實(shí)現(xiàn)高可靠自主配藥提供了一條新的思路。該產(chǎn)品具有較好的市場應(yīng)用推廣價值，通過精簡機(jī)構(gòu)和合理選材使藥箱成本控制在千元以內(nèi)，具備顯著的價格優(yōu)勢。