健康“備忘錄”——定時(shí)藥盒＊

向玖春，方 云，劉佰強(qiáng)，李 奧，蔣俊香

（吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，吉林 吉林 132101）

1 研究背景與意義

進(jìn)入21世紀(jì)，中國(guó)人口結(jié)構(gòu)日趨老齡化，疾病負(fù)擔(dān)也快速增長(zhǎng)。調(diào)查資料表明，約80%的65歲以上的老年人患有心臟病、糖尿病、類風(fēng)濕、關(guān)節(jié)炎、頸/腰椎病或高血壓等慢性疾病，其中又有約50%的老年人患有2種及2種以上的慢性疾病，通常80%的老年人需藥物治療，30%左右的老年病人同時(shí)服用3～6種藥物，而且用藥時(shí)間一般較長(zhǎng)。

從目前中國(guó)老年人的用藥情況看，老年人忘記服藥、服錯(cuò)藥、亂服藥等不科學(xué)用藥現(xiàn)象比較常見，且經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)藥物存放混亂等現(xiàn)象，導(dǎo)致在服藥時(shí)找不到藥物，且他們因看不懂、找不到等原因很少看藥物說(shuō)明書，對(duì)于醫(yī)囑也經(jīng)常會(huì)忘記。

隨著中國(guó)老齡化的加重，老齡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展也迎來(lái)新春。社會(huì)的快速發(fā)展，使得老人與子女的收入大幅提升，政府也隨之出臺(tái)養(yǎng)老和醫(yī)療保障政策，老齡化產(chǎn)業(yè)隱隱迎來(lái)井噴之勢(shì)。老年人是保健和醫(yī)藥市場(chǎng)基數(shù)最大的群體，隨著市場(chǎng)的進(jìn)一步擴(kuò)大，智能老人醫(yī)療器械、老人智能家居輔助/老年日用品、醫(yī)療康復(fù)護(hù)理將成為老年市場(chǎng)的主力軍。因此，針對(duì)以上問(wèn)題設(shè)計(jì)了一種具備定時(shí)提醒老人服藥的多功能藥盒。

2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)市面上的藥盒多數(shù)為提醒藥盒，在按藥品種類進(jìn)行分裝的各種產(chǎn)品中，藥盒本身的提醒功能十分局限，僅在服藥時(shí)間中有單一的燈光與聲音的提醒，無(wú)法直觀地顯示用藥量，具體數(shù)據(jù)需要依靠手機(jī)等移動(dòng)終端進(jìn)行顯示，無(wú)法做到完全單獨(dú)使用，尤其對(duì)老年人來(lái)說(shuō)，這種操作方式并不友好。

目前國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)者主要在外形、結(jié)構(gòu)、色彩搭配上進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)于藥盒的提醒、遠(yuǎn)程輸入用藥量用藥時(shí)間、規(guī)范儲(chǔ)存、藥盒智能控制的研究涉及比較少。國(guó)外億高EKOA便攜藥盒，選用的是天然稻殼纖維材質(zhì)，采用內(nèi)外雙層密封設(shè)計(jì)，分格設(shè)計(jì)，體積小，便于外出攜帶，但是沒(méi)有提醒和藥物量控制功能[1]。國(guó)外Memo Box智能藥盒不同于其他藥盒，它不會(huì)主動(dòng)提醒使用者吃藥，只有使用者該吃藥時(shí)沒(méi)吃藥才會(huì)提醒，若是已經(jīng)吃掉所需的藥物，Memo Box就不會(huì)再進(jìn)行提醒，這避免了重復(fù)提醒，并且可以在重復(fù)吃藥時(shí)進(jìn)行警告。Pillo智能藥物分配器的不同點(diǎn)在于它可以分辨人臉，根據(jù)不同的人臉判斷身份，并在正確的時(shí)間給予合適的藥，很適合家庭使用。另外，Pillo智能藥物分配器還可以與專業(yè)醫(yī)療人員進(jìn)行視頻通話，面對(duì)面幫助疑難解答。但其價(jià)格在4 000～6 000元，價(jià)格較昂貴，攜帶也不方便。

3 研究?jī)?nèi)容

本項(xiàng)目研究的是一款定時(shí)提醒老人吃藥的藥盒，也可稱為健康“備忘錄”。這項(xiàng)產(chǎn)品內(nèi)部設(shè)有6格裝藥空間，其主要通過(guò)機(jī)械與電氣手段控制，通過(guò)時(shí)間繼電器控制藥盒定時(shí)功能，通過(guò)電磁鐵和彈簧裝置來(lái)操控藥盒的運(yùn)行上升和下降。健康“備忘錄”具備定時(shí)語(yǔ)音功能，可自定義語(yǔ)音，在到達(dá)吃藥時(shí)間時(shí)，語(yǔ)音提醒老人吃什么藥，吃多少藥，保證老人吃藥的準(zhǔn)確性和準(zhǔn)時(shí)性。同時(shí)在健康“備忘錄”上方設(shè)有提醒設(shè)計(jì)，如果老人不去拿水杯，揚(yáng)聲器就不會(huì)停止聲響，防止獨(dú)居或者健忘老人忘記吃藥。

為防止藥盒距離老人太遠(yuǎn)而聽不到，本產(chǎn)品還配備了智能震動(dòng)手環(huán)，在到達(dá)吃藥時(shí)間時(shí)震動(dòng)提醒老人。在使用該產(chǎn)品過(guò)程中，子女可以查看小程序數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)掌握老人服藥動(dòng)態(tài)，也可為老人配備震動(dòng)手環(huán)，為老人提供多重保險(xiǎn)。

3.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

智能藥盒主要由上殼體、下殼體、6個(gè)小盒、緩沖裝置、壓力感應(yīng)裝置、定時(shí)裝置、短距離傳輸裝置、音頻輸出裝置、彈簧和蜂鳴器等幾個(gè)部分組成，詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 健康“備忘錄”總體結(jié)構(gòu)圖

主要零件是直徑為300 mm的圓形盒，主要組成零件是電磁鐵和時(shí)間繼電器等。將小盒放入上殼體中，時(shí)間繼電器置入下殼體中，在盒底部固定電磁鐵，并在藥盒周圍和盒的頂部安裝時(shí)間繼電器。

電磁鐵的作用是實(shí)現(xiàn)藥盒分區(qū)上升和下降，繼電器是實(shí)現(xiàn)定時(shí)作用來(lái)提醒病人，藥盒支承其他零部件，對(duì)藥盒整體進(jìn)行了區(qū)域劃分來(lái)實(shí)現(xiàn)藥品分類存放；還在藥盒頂部設(shè)置了向內(nèi)部的凸起裝置，防止藥盒分區(qū)內(nèi)的升降裝置彈出；將6個(gè)繼電器平均放在6個(gè)藥盒儲(chǔ)藏室前，分別控制電磁鐵運(yùn)作，給時(shí)間繼電器設(shè)置時(shí)間，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定時(shí)間時(shí)，蜂鳴器通電并發(fā)聲，達(dá)到提醒的作用，不取水杯，蜂鳴器就不會(huì)停止發(fā)聲，取走水杯后，電磁鐵斷電，磁力裝置將儲(chǔ)藏室彈出，取出藥物，完成服藥過(guò)程。

3.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

外殼設(shè)計(jì)。為將藥盒大小控制在一定的范圍內(nèi)，并能夠儲(chǔ)裝更多的藥物，選擇圓形藥盒，上殼體負(fù)責(zé)小盒的彈出和收回，下殼體能很好地起支承作用，小盒盛放藥物。藥盒采用醫(yī)用材料，保護(hù)藥物不受彼此揮發(fā)氣體的影響。

緩沖裝置和壓力感應(yīng)裝置。為了防止儲(chǔ)藏室因上升速度過(guò)快而將藥品彈出，設(shè)計(jì)一個(gè)緩沖裝置。緩沖裝置由儲(chǔ)藏箱前后開2個(gè)槽和藥盒儲(chǔ)藏室前后2個(gè)小凸臺(tái)組成，起到保護(hù)作用。當(dāng)水杯未取走時(shí)，電磁鐵感受到壓力處于導(dǎo)通狀態(tài)，吸住彈簧使其處于壓縮狀態(tài)，取走水杯后，電磁鐵斷電，彈簧彈出盛放藥物的小盒。

定時(shí)裝置和音頻輸出裝置。給時(shí)間繼電器設(shè)置時(shí)間，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定時(shí)間時(shí)，蜂鳴器通電并發(fā)聲，以達(dá)到提醒吃藥的作用?？梢越o藥盒自定義設(shè)置語(yǔ)音提醒，為了讓老人有更好的服藥體驗(yàn)與心情，設(shè)置了自定義語(yǔ)音模塊，讓親人用自己的聲音親自提醒，會(huì)有更好的服藥效果。

數(shù)據(jù)傳送終端控制。通過(guò)藍(lán)牙裝置，將健康“備忘錄”與具有藍(lán)牙端的手環(huán)相連接，便于向手環(huán)中傳送數(shù)據(jù)，通過(guò)震動(dòng)提醒老人服藥。運(yùn)用軟件開發(fā)，通過(guò)小程序或者公眾號(hào)等方式為數(shù)據(jù)傳輸與接收環(huán)節(jié)設(shè)置平臺(tái)，以便子女接收到健康“備忘錄”信息，如藥品保質(zhì)期、藥物用盡日期等，以便子女提醒老人[2]。

3.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

接通家用電源，打開總開關(guān)，給時(shí)間繼電器設(shè)置時(shí)間，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定時(shí)間時(shí)，給蜂鳴器通電，使蜂鳴器發(fā)聲，同時(shí)使電磁鐵斷電，藥盒彈出，通過(guò)藍(lán)牙模塊向手環(huán)發(fā)出信號(hào)，通過(guò)短距離無(wú)線通訊模塊對(duì)手機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，時(shí)間繼電器工作原理如圖2所示。

圖2 時(shí)間繼電器工作原理圖

3.4 智能藥盒的功能設(shè)計(jì)

為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)智能化設(shè)計(jì)，更好地為老年人服藥提供便捷式智能服務(wù)，設(shè)計(jì)了一系列智能化系統(tǒng)。藥盒上設(shè)置有智能管理裝置，智能管理裝置包括控制開關(guān)、定時(shí)裝置、顯示屏、音頻輸出設(shè)備、電池?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器、緩沖裝置、壓力感應(yīng)裝置、數(shù)據(jù)傳送終端控制，以上部件均與控制開關(guān)連接。

選取智能系統(tǒng)的硬件配置，控制開關(guān)為按鍵總開關(guān)，用于控制各個(gè)智能模塊的運(yùn)行。定時(shí)裝置采用時(shí)間繼電器。時(shí)間繼電器的類型有很多，根據(jù)使用性及需要實(shí)現(xiàn)的功能，最終選用了通電延時(shí)型時(shí)間繼電器進(jìn)行計(jì)時(shí)。設(shè)定的服藥時(shí)間一到，蜂鳴器就會(huì)響起提醒服藥。音頻輸出設(shè)備主要采用微型揚(yáng)聲器，子女可以自定義語(yǔ)音，輸出提示鈴聲或者預(yù)錄語(yǔ)音，當(dāng)?shù)竭_(dá)吃藥時(shí)間時(shí)，會(huì)響起老人熟悉的聲音提醒吃藥，親切又溫暖。在電池?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器方面，藥盒連接家庭電路，同時(shí)在藥盒內(nèi)部配備大功率電池，防止家庭電路停電時(shí)，藥盒停止運(yùn)作。緩沖裝置由健康“備忘錄”儲(chǔ)藏箱前后開的2個(gè)槽和藥盒儲(chǔ)藏室前后2個(gè)小凸臺(tái)組成，在健康“備忘錄”儲(chǔ)藏室彈出時(shí)防止因速度過(guò)快而將藥品彈出，起到保護(hù)作用。壓力感應(yīng)裝置在水杯的取存中啟動(dòng)，取走水杯時(shí)無(wú)重力，從而使彈簧將開關(guān)彈出，蜂鳴器開始運(yùn)行。數(shù)據(jù)傳送終端控制，通過(guò)藍(lán)牙裝置，將健康“備忘錄”與具有藍(lán)牙端的手環(huán)相連接，便于向手環(huán)中傳送數(shù)據(jù)，通過(guò)震動(dòng)提醒老人服藥。藥盒四周設(shè)置了顯示屏和按鍵，操作簡(jiǎn)單，針對(duì)各個(gè)年齡段的人來(lái)說(shuō)都容易上手。

基于智能化組件的整合設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)日常用藥分類存放模式，配合時(shí)鐘模塊的定時(shí)功能，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定時(shí)間時(shí)，傳送信號(hào)使音頻輸出設(shè)備蜂鳴器發(fā)聲，LED指示燈閃爍，手環(huán)震動(dòng)提醒服藥進(jìn)行多重提醒[1]，同時(shí)電磁鐵斷電，藥盒彈出，自動(dòng)出藥。具體功能實(shí)現(xiàn)如下文所述。

在裝入日常需要服用的藥物時(shí)，打開藥盒小格，將藥物放入小格子內(nèi)部存藥區(qū)，在數(shù)字按鍵上輸人該藥物的服用數(shù)量。藥盒通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸至小程序[3]，使子女實(shí)時(shí)掌握老人服藥動(dòng)態(tài)，讓子女放心。

提醒服藥時(shí)，年輕子女可通過(guò)數(shù)字按鍵來(lái)設(shè)置老年人需要服藥的時(shí)間，通過(guò)時(shí)間繼電器定時(shí)，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定時(shí)間時(shí)，蜂鳴器響起，LED燈閃爍，音頻輸出設(shè)備會(huì)輸出服藥提示的鈴聲或者語(yǔ)音，手環(huán)震動(dòng)，用來(lái)提醒老年人到了服藥時(shí)間[4]。

取出藥品時(shí)，當(dāng)音頻輸出設(shè)備響起服藥提醒，LED閃爍時(shí)，需要服用的藥盒連同藥物彈出，老人直接取出藥物，拿起水杯服用即可，方便老人服藥。如果老人不去拿水杯，蜂鳴器就不會(huì)停止聲響，直至老人拿起水杯。

4 研究方法

4.1 文獻(xiàn)分析法

在研究初期搜集關(guān)于老年智能藥盒的設(shè)計(jì)方法的文獻(xiàn)資料，對(duì)老年人智能輔助家居國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行深度發(fā)掘和分析，確定研究對(duì)象和研究方向，對(duì)調(diào)查搜集的大量文獻(xiàn)資料進(jìn)行分析、綜合、比較、歸納，分析老年智能輔助家居的可行性，然后進(jìn)一步制定實(shí)行和研究方案。

4.2 深度訪談法

根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)研結(jié)果，將訪談?dòng)脩羧巳撼醪蕉?5歲以上且患有慢性疾病的獨(dú)居老人。由于患有慢性疾病，老年人需要長(zhǎng)期并且有規(guī)律地服用大量的藥物。因?yàn)槔先司哂杏洃浟档?、?dú)居、大量服藥等特點(diǎn)，所以很容易出現(xiàn)忘記服藥、錯(cuò)誤服藥等問(wèn)題。智能藥盒這個(gè)產(chǎn)品恰恰滿足該用戶群的需求。為了了解老年人日常服藥和藥盒使用方面的基本情況，記錄老年人服藥的所有過(guò)程數(shù)據(jù)，為之后的用戶需求分析和產(chǎn)品改進(jìn)提供扎實(shí)的基礎(chǔ)。

4.3 實(shí)證研究法

實(shí)證研究法是科學(xué)實(shí)踐研究的一種特殊形式。以老年人為研究對(duì)象，提出老年人智能藥盒設(shè)計(jì)這一選題。根據(jù)老年人記憶力降低、獨(dú)居、大量服藥等現(xiàn)實(shí)依據(jù)，推導(dǎo)說(shuō)明選題的合理性。通過(guò)分析老年人的問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果，對(duì)老年人服藥等數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，設(shè)計(jì)實(shí)證計(jì)量模型，將零散的數(shù)據(jù)組合起來(lái)，以便于進(jìn)一步分析。要將模型設(shè)定的偏誤盡可能降到最低，以保證研究結(jié)論的可靠性。對(duì)老年人服藥等數(shù)據(jù)特征和實(shí)證模型進(jìn)行分析得出，本研究對(duì)解決老年人服藥的實(shí)際問(wèn)題有具體的理論價(jià)值。

4.4 調(diào)查法

小組成員對(duì)其家里的老年家屬進(jìn)行為期2周的實(shí)地觀察，得到直接的、真實(shí)可靠的第一手資料。通過(guò)對(duì)學(xué)校周邊的老年人及其家屬進(jìn)行訪談，獲得更多、更有價(jià)值的信息，可采用個(gè)別訪談法、集體訪談法、電話訪談法等。問(wèn)卷調(diào)查，即間接的書面訪問(wèn)，突破時(shí)空的限制，在學(xué)校的周邊范圍內(nèi)，對(duì)眾多的調(diào)查對(duì)象同時(shí)進(jìn)行調(diào)查。對(duì)于現(xiàn)實(shí)問(wèn)題、較大樣本、較短時(shí)期、相對(duì)簡(jiǎn)單的調(diào)查，也可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)問(wèn)卷，對(duì)同學(xué)的老年親屬進(jìn)行簡(jiǎn)單的問(wèn)卷調(diào)查。

5 研究的創(chuàng)新點(diǎn)

研究的創(chuàng)新點(diǎn)如下：①自定義定時(shí)提醒語(yǔ)音，到達(dá)吃藥時(shí)間時(shí)，熟悉的聲音提醒吃藥，親切又溫暖；②在健康“備忘錄”上方放置水杯，下面有壓力開關(guān)，如果老人不去拿水杯，蜂鳴器就不會(huì)停止聲響；③藥盒、手環(huán)、微信小程序多重設(shè)置提醒，以防錯(cuò)過(guò)服藥時(shí)間；④手環(huán)震動(dòng)提醒服藥，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)健康狀況；⑤無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸至小程序，使子女實(shí)時(shí)掌握老人服藥動(dòng)態(tài)，讓子女放心；⑥藥盒材料采用醫(yī)用材料，保證藥品的長(zhǎng)期儲(chǔ)存；⑦藥盒連接家庭電路，同時(shí)在藥盒內(nèi)部配備大功率電池，防止家庭電路停電時(shí)，藥盒停止運(yùn)作；⑧藥盒四周置了顯示屏和按鍵，操作簡(jiǎn)單，適合各個(gè)年齡段的人，且很容易上手。

6 結(jié)論

采用智慧養(yǎng)老中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，有助于促進(jìn)助老產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。定時(shí)藥盒中壓力感應(yīng)模塊、定時(shí)裝置模塊、語(yǔ)音提醒模塊、數(shù)據(jù)傳送終端控制等技術(shù)的應(yīng)用，解決了老人服藥的問(wèn)題。由此可見，科技信息的發(fā)展，有助于生活水平的提高。