家庭智能醫(yī)藥箱的設計

藏家松 馬譽航 王晨哲 吳宇帆 姚毅超 李昕杰

（西安科技大學工程訓練中心，陜西 西安710000）

1 項目背景

隨著人口老齡化和慢性病患病率的上升，越來越多的中老年人需要進行長期服藥。由于自己的子女、親人不在身邊，無法提供良好的看護，導致很多老人在服藥的過程中常常出現(xiàn)錯服、漏服的現(xiàn)象，對病情的控制和治療帶來了阻礙。

智能藥箱是最近幾年才興起的新型產品，智能藥箱的發(fā)展，側面的體現(xiàn)了全球開始重視老人的健康問題，未來的開發(fā)空間不可估量。研究人員通過家用藥箱受到啟發(fā)，并結合老人用藥中出現(xiàn)的一些典型問題而進行研發(fā)，但是實際上，智能藥箱的發(fā)展并不像當時預期的那樣順利。市面上的那些所謂“智能藥箱”，都需要用戶手動分藥，在功能上無法滿足用戶的需求。

本產品在于提供一種可自動分藥的模塊化智能藥箱，使之具備定量取藥、按時提醒病人服藥、可根據(jù)實際需求進行拆裝組合的功能，同時，取藥量能夠由用戶自己設定、調整，外殼需要為遮光、可密封材料、滿足安全要求、可被清洗。

2 智能醫(yī)藥箱的主要功能

自動分藥功能，可以按照設定按時按量出藥，使用按鍵控制各模塊出藥次數(shù)、出藥時間和出藥量；自動檢測功能，可檢測出藥模塊是否按照設數(shù)量定給出藥物；維穩(wěn)功能，出藥機構采用防堵塞機構，保證整個機構穩(wěn)定運行；提醒功能，在出藥的同時顯示工作狀態(tài)并提醒病人服藥，當病人未在一定時間內取走藥盒，藥箱會再次進行提醒；異常通知功能，當出現(xiàn)異常情況時（如超出規(guī)定時間仍未取走藥盒），會主動以短信息形式告知親屬。

3 智能醫(yī)藥箱結構設計

3.1 智能藥箱設計概況

圖1 為家庭智能醫(yī)藥箱設計示意圖，產品各個構件連接緊密、結構穩(wěn)定、方便使用。藥箱主體由底座和模塊式藥盒通過磁吸連接，為更好的滿足客戶的需求，產品設置了藥片膠囊，顆粒模塊可供用戶根據(jù)個人情況選擇。藥箱底座主要為放置藥盒設計，可通過觸點式接頭供電，同時設置了出藥通道和取藥盒，到達指定時間后藥盒給出的藥物經由出藥通道掉入取藥盒中完成出藥的功能。

圖1 家庭智能醫(yī)藥箱外觀示意圖

3.2 模塊式的藥盒組成

圖2 為模塊式藥盒的設計示意圖，藥盒分為膠囊藥物藥盒，片狀藥物藥盒，袋裝顆粒藥物藥盒，用戶可根據(jù)自身情況進行藥盒種類的選擇；藥盒底部嵌有磁鐵與藥箱底座連接限位，并通過觸點式接頭對藥盒進行供電，使藥盒的拆裝更為便捷，模塊化程度更高。

圖2 藥物模塊背部設計示意圖

圖3 藥物模塊正面結構示意圖

3.3 取藥結構設計

圖3 為模塊藥盒內部結構示意圖，藥盒內部采用漏斗結構藥倉存放藥物，漏斗口處設置了凸輪可保證一次只攜帶一粒藥物，即利用凸輪回程角帶出藥物，在凸輪推程時封堵漏斗口，在防止不正常出藥的同時起到密封藥物的作用，在漏斗折彎處設置了可上下移動的滑塊，通過凸輪的轉動帶動滑塊的滑動，以此避免藥物全部堆積在漏斗口處影響設備的正常出藥。出一粒藥物通過轉動將其帶出藥盒，藥物離開藥盒后進入底座的出藥通道的斜坡中，利用重力加速度使藥物滾進接藥盒中。

4 智能醫(yī)藥箱控制系統(tǒng)設計

系統(tǒng)設計方案：

圖4 為智能藥箱架構圖，圖5 為程序流程圖，所述智能藥箱采用按鍵方式進行控制，使用光電門作為反饋元件，檢測相應位置的藥物是否按量給出，以Arduino Mega 2560 單片機作為主控元件控制舵機、OLED 屏幕、數(shù)碼管、LED 燈、揚聲器等元件工作，整個藥箱使用18650 可充電電池并聯(lián)供能如圖6。

所述藥箱的按鍵、OLED 屏幕、LED 燈數(shù)目管、揚聲器等元件位于其正面，充電口位于背部正下方。單片機、電池等位于藥箱底部夾層中，與藥箱內部完全隔開。四個模塊，均布于藥箱內部兩側，各模塊出藥口在其下部靠近藥箱中心一側，當藥物從出藥口出來后，落至中間藥盒中，出藥完畢后，LED 燈同時脈動閃爍，揚聲器播放語音提示，提醒患者服藥。在藥盒側方設有一個光電門，若出藥完成一段時間后，藥盒未被取出，則每間隔5-10s 再次提醒患者服藥，當提醒時長達到一定時間（可設定）后，藥盒仍未被取出，則向預定手機發(fā)送短信息提醒其家人，即發(fā)生異常情況時可通知家人進行救助。

圖4 智能藥箱架構圖

圖5 程序流程圖

5 結論

本設計的創(chuàng)新點是模塊化與自動分藥的結合，使得用戶可以根據(jù)自身需求選擇藥盒模塊。使用時，只需通過按鍵選擇所需藥品的數(shù)量并設定時間，藥品便可在設定的時間里按照需求量給出。同時，設置鬧鈴及短信方式對老人進行提醒，后期我們會在人機交互方面加以改進，給用戶更舒適的使用體驗,讓藥箱更貼近生活。

通過智能化的管理監(jiān)督老人吃藥，盡可能避免老人由于忘記吃藥而產生的健康問題。這種愿望將會促使智能藥箱往更安全、更人性化、更便利的方向發(fā)展，促使老年人的晚年生活更加健康。

圖6 屏幕顯示內容示意圖

在我國經濟強勁發(fā)展、醫(yī)療電子市場穩(wěn)步向前、醫(yī)療技術與高科技不斷深入結合的大背景下，大量先進的醫(yī)用電子產品被廣泛應用于臨床實踐，從而推動中國醫(yī)療電子市場規(guī)模穩(wěn)定增長。從市場發(fā)展趨勢來看，基礎醫(yī)療市場將成為未來醫(yī)療電子廠商爭奪的重點，智能藥箱作為一款輔助病人服藥的“助手”，其市場前景十分廣闊。