老年人居家使用的智能藥盒設計＊

劉明德，王江，曾震，蘇蕓

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老年人居家使用的智能藥盒設計＊

劉明德，王江，曾震，蘇蕓

（江西機電職業技術學院，江西 南昌 330013）

為解決老年人因部分功能障礙原因導致的準確服藥困難問題，設計一款適合老年人居家使用的智能藥盒。該藥盒能儲存較多的藥量，藥品可帶內包裝直接裝入內置的儲藥倉中，通過視覺、聽覺和觸覺三種方式提醒老人準時服藥。觸覺提醒方式中，便攜式的提醒器可提供振動提示服藥時間、該服何藥，對應的儲藥倉便頂升出來，儲藥倉蓋上凸起的觸摸點表示服藥量。該藥盒具有防止漏服、錯服和多服的功能，還可查詢服藥歷史數據。

智能藥盒；居家；老年人；提醒功能

截至2016年底，我國60歲以上老年人口達2.3億，占總人口的16.7%，患有慢性病的老年人占比超過65%，總數接近1.5億人，其中失能、半失能老人近4 000萬，而且我國的老齡化還在呈加速度上升狀態。慢性病需長期服用藥物治療，但老年人的記憶力卻隨著年齡的增長在不斷下降，忘記服藥的事情時常發生，或者想不起是否服藥。隨著現代生活節奏的增快，許多老人的子女不能常伴身邊。因此，圍繞老年人的醫療輔具設計逐漸成為研究熱點，老年人用的藥盒市場也具有很大的市場前景。

市場上已經有一些帶提醒功能的藥盒產品，功能簡單的藥盒以便攜式居多；而功能復雜的藥盒則費用較高，不易為廣大群眾接受。專門為老年人居家使用而設計的智能藥盒，需具有儲藥量大、能防誤服藥、包含多種提醒方式等，價格也要能為普通家庭接受。據此，設計了下文所述的智能藥盒。

1 藥盒的功能特點

因藥盒是專為老年人居家使用而設計的，具有針對性的功能特點：①為便于區分不同的藥，藥盒內設置多個大儲藥倉，可以把不同藥品放在不同的儲藥倉內，而且不需打開內包裝放入其中，既方便識別，又安全衛生；②藥盒能到時提醒服藥，提醒方式有視覺、聽覺和觸覺三種，適應存在部分器官功能障礙的人群使用；③藥盒具有防誤服藥功能，已服用不能再取，不需服用的藥品難以取出。

2 結構設計

作為居家使用，藥盒的外形尺寸較大，除了一個外接電源適配器外，其余的都包含在藥盒本體中。

2.1 藥盒本體

藥盒本體如圖1所示，藥盒本體主要包括藥盒、儲藥倉、顯示屏、按鍵、話筒、USB插座、服藥提醒指示燈和儲藥倉指示燈等。

1—藥盒；2—顯示屏；3—服藥提醒指示燈；4—話筒；5—按鍵； 6—USB插座；7—觸摸點；8—儲藥倉指示燈；9—儲藥倉。

儲藥倉有多個，用于分別裝入不同品種的藥。為保證藥品安全衛生，將藥品至少帶一層內包裝放置于儲藥倉中，每個儲藥倉都較大。為明確各儲藥倉之間的區別，特設計成不同的形狀。每個儲藥倉旁邊分別對應設有一個儲藥倉指示燈，該指示燈亮表示需要服用該對應儲藥倉的藥。

顯示屏為4行8列的漢字液晶點陣顯示屏，字大、顯示清晰。顯示屏在進行設置或查詢時，可以顯示各操作的詳細界面和信息內容；在提醒服藥時，能顯示服藥時間、服藥品種和服藥量。

按鍵有4個，分別是：“設置/確認”、“退出/取消”、“+”、和“－”，各按鍵的具體功能根據操作步驟而定，與顯示屏內容相關。話筒用于自錄音，這一功能特別適合于聽不懂普通話的人群。另外，喜歡聽自己親人聲音的老人也是非常具有親切感的。內置的喇叭提供提示音的播放功能。服藥提醒指示燈在當提醒服藥時高亮閃爍，提高視覺提醒效果。USB插座用于將移動提示設備進行充電和數據通信用。

2.2 儲藥倉

儲藥倉外形為柱狀，橫截面形狀各異，可以適應于常用的內服藥包裝形式，如瓶裝、泡罩包裝、條形包裝、雙鋁包裝和袋包裝等。儲藥倉如圖2所示，每個儲藥倉由藥倉盒、藥倉蓋、托板、平點和觸摸點等組成。藥倉盒為藥品的容器。藥倉蓋上有若干個用于安裝觸摸點的孔。觸摸點有兩種，圓形的和半圓形的，圓形的可表示藥品的粒數，半圓形的可用于表示半粒藥。觸摸點凸起在藥倉蓋之上，用于表示服藥量，根據實際自行設置。藥倉蓋上多余的孔用平點填充補齊。通過觸摸的方式識別，對于視覺和聽覺較差的老年人很有幫助。簡單的觸摸方式不需要使用者學習盲文，能為大多數老年人所接受。

1—藥倉盒；2—藥倉蓋；3—托板；4—平點；5—觸摸點。

2.3 頂升機構

為解決誤服藥的問題，采取的方式是將需要服用的藥品儲藥倉頂升一定的高度，便于開蓋取藥，取藥后將儲藥倉按回原位。當儲藥倉未頂起時，很難將藥品取出，這樣保證不會服錯藥，也不會重復服藥，而該服又未服的儲藥倉始終處于頂起狀態，各提示方式持續提醒，避免漏服藥。

每個儲藥倉下均設有一套頂升機構，主要包括基座、電磁鐵、極限開關、頂升桿、彈簧和限位板等零部件，其中基座是其他零部件的安裝基礎，電磁鐵、極限開關和限位板都固定安裝在基座上，彈簧放置于頂升桿的內腔中，頂升桿插在基座的頂升桿導向槽中。頂升機構如圖3所示。

電磁鐵的主要結構包括線圈、芯軸和回復彈簧。當線圈通電后，在磁力作用下，芯軸被吸引，克服回復彈簧的彈力向左移動；當線圈斷電后，磁力消失，芯軸在回復彈簧的作用下向右移動。

頂升機構的工作原理：當頂升桿按下后，如果電磁鐵的線圈未通電，回復彈簧將芯軸頂出，插入到頂升桿的凸臺上，從而使頂升桿被鎖止在下位；當線圈通電后，芯軸被吸引克服回復彈簧的彈力，當芯軸移動超出頂升桿的凸臺后，頂升桿在彈簧的彈力作用下向上移動，為防止頂升桿彈出基座的導向槽，限位板可以起阻擋作用，限制其最大頂升高度。當彈簧彈起后，線圈不需要持續通電，讓回復彈簧的彈力使芯軸始終保持貼緊頂升桿側壁。在這種狀態下，隨時可以按壓頂升桿到底，芯軸又將在回復彈簧的作用下，自動銷住頂升桿的凸臺，使頂升桿被鎖止在下位。當頂升桿按下時，儲藥倉的底部剛好能觸碰極限開關，通過該信號可識別儲藥倉是否按壓回到原位。

3 硬件電路設計

控制系統如圖4所示。智能藥盒采用STM32作為主控制器，輸出控制7路電磁鐵、7個儲藥倉指示燈、1個服藥提醒指示燈，輸入檢測7個儲藥倉按下狀態、4個按鍵，連接了1個液晶顯示屏、1個錄放音模塊、1個時鐘芯片、1個EEPROM和1個USB信息同步接口。

1—基座；2—電磁鐵；3—極限開關；4—頂升桿；5—彈簧；21—線圈；22—芯軸；23—回復彈簧。

電源采用雙電源供電方式，當使用交流電時，接入外置的電源適配器，電源適配器轉換成直流電供藥盒工作。藥盒內部設有電源轉換電路，以提供內部不同器件使用的不同電壓，同時給內部的充電電池充電；當外部交流電斷開時，自動使用內部電池供電，保證藥盒正常工作。

當使用便攜式提醒器時，必須讓其與藥盒中的設置數據同步。在進行藥盒設置時，用一條USB數據線通過藥盒上的USB信息同步接口將便攜式提醒器與藥盒連接，當設置完成后，設置數據即可同步到便攜式提醒器上。當需要服藥時，便攜式提醒器即提供振動提醒。當便攜式提醒器電量不足時，可以通過連接USB數據線對便攜式提醒器進行充電。

4 軟件設計

程序功能框圖如圖5所示，智能藥盒系統在主程序控制下，還包括儲藥倉控制模塊、顯示模塊、按鍵模塊、錄放音模塊和時間獲取模塊等子程序。

程序流程圖如圖6所示，藥盒開機后，軟件系統先自檢，然后進入待命狀態，系統循環檢測按鍵狀態，當有按鍵按下時，根據不同按鍵進入相應程序。在任何時候，如果設置的服藥時間到，就退出當前狀態，進入提醒服藥狀態，直到服藥完成為止。

圖4 控制系統框圖

圖5 程序功能框圖

圖6 程序流程圖

在待命態，可以進行系統設置和信息查詢。系統設置中可以進行校時和儲藥倉設置。儲藥倉設置中可選擇每個儲藥倉進行單獨設置，設置內容包括服藥時間、服藥量、提醒方式、錄音和加藥等。信息查詢中可查詢所有的設置信息和最近一個月內的歷史服藥信息。

5 結束語

上述智能藥盒巧妙地將結構設計與電控技術有機結合，采用了視覺、聽覺和觸覺三種提醒方式同步提醒，解決了許多老人因部分功能障礙影響正常服藥的問題。該藥盒能適應大多數居家老人使用，具有較好的市場推廣價值。

［1］李木元.我國2.3億老年人口中患慢病老人近1.5億［EB/OL］.人民政協網.［2017-06-01］.http：//www.rmzxb.com.cn/c/2017-06-01/1567948.shtml.

［2］劉明德，王江，曾震，等.家庭藥箱，CN201721777696.4［P］.2017-12-19.

［3］崔兵，高筠.老齡化背景下適用于老年人的智能化醫療產品的設計［J］.商情，2013（11）：169-170.

［4］宋若愚，丁國寧，余娟，等.基于DS12C887的高精度時鐘設計［J］.軟件導刊，2013，12（9）：94-96.

［5］楊繼森，楊長才，趙立鑫.智能電子藥盒研究與設計［J］.測控技術，2016，35（4）：67-71.

［6］王惠麗，劉志偉，劉穎，等.基于STM32的智能手表藥箱設計［J］.科技與創新，2017（9）：23-24.

劉明德（1968—），男，江西人，高級工程師，從事機電產品設計工作。

江西省教育廳科學技術研究項目“老人居家使用的智能藥盒研制”（項目編號：GJJ171260）

2095－6835（2018）24－0128－03

TH788

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.24.128

〔編輯：嚴麗琴〕