家庭智能醫(yī)藥箱的設(shè)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(xué)工程訓(xùn)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(dǎo)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(chǎn)品，智能藥箱的發(fā)展，側(cè)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(jié)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(dāng)時預(yù)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(chǎn)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(shè)定、調(diào)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(shè)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(shè)數(shù)量定給出藥物；維穩(wěn)功能，出藥機構(gòu)采用防堵塞機構(gòu)，保證整個機構(gòu)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(dāng)病人未在一定時間內(nèi)取走藥盒，藥箱會再次進行提醒；異常通知功能，當(dāng)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(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 智能藥箱設(shè)計概況

圖1 為家庭智能醫(yī)藥箱設(shè)計示意圖，產(chǎn)品各個構(gòu)件連接緊密、結(jié)構(gòu)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(chǎn)品設(shè)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(shè)計，可通過觸點式接頭供電，同時設(shè)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(jīng)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(shè)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(shè)計示意圖

圖3 藥物模塊正面結(jié)構(gòu)示意圖

3.3 取藥結(jié)構(gòu)設(shè)計

圖3 為模塊藥盒內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，藥盒內(nèi)部采用漏斗結(jié)構(gòu)藥倉存放藥物，漏斗口處設(shè)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(shè)置了可上下移動的滑塊，通過凸輪的轉(zhuǎn)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(shè)備的正常出藥。出一粒藥物通過轉(zhuǎn)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(shè)計

系統(tǒng)設(shè)計方案：

圖4 為智能藥箱架構(gòu)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(yīng)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(nèi)部完全隔開。四個模塊，均布于藥箱內(nèi)部兩側(cè)，各模塊出藥口在其下部靠近藥箱中心一側(cè)，當(dāng)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(cè)方設(shè)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(dāng)提醒時長達到一定時間（可設(shè)定）后，藥盒仍未被取出，則向預(yù)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(gòu)圖

圖5 程序流程圖

5 結(jié)論

本設(shè)計的創(chuàng)新點是模塊化與自動分藥的結(jié)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(shè)定時間，藥品便可在設(shè)定的時間里按照需求量給出。同時，設(shè)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(chǎn)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(nèi)容示意圖

在我國經(jīng)濟強勁發(fā)展、醫(yī)療電子市場穩(wěn)步向前、醫(yī)療技術(shù)與高科技不斷深入結(jié)合的大背景下，大量先進的醫(yī)用電子產(chǎn)品被廣泛應(yīng)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(chǔ)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。