高齡老人智能服藥提醒系統的設計與實現

薛曉健

中北大學信息商務學院，山西晉中 030600

一、引言

近年來，我國老齡人數急劇增長，根據統計，我國現在60歲以上的老年人口已經達到2.41億，占到總人口的17.3%。老年人由于身體原因，會經常階段性地吃藥來維持身體健康，但是由于記憶退化等各種原因，不能獨立地、按時地準確服藥，其監護人又短期不在身邊，容易造成忘記服藥、重復過量服藥及藥物種類、數量錯誤服用等[1-2]。

為此，我們設計了一個可以滿足一周藥量的智能服藥提醒系統，此系統通過主控器和一些外圍設備，GSM模塊，結合一套機械藥盒，完成智能服藥提醒的功能，并能記錄每天的服藥記錄。通過此系統的設計，旨在避免高齡老人因為監護人不在身邊，導致忘記或者過多服藥，甚至導致嚴重的后果[3]。

二、系統方案設計

根據設計功能要求和設計思路，所設計的系統能夠實時顯示當前的時間，并可以定時，所以需要時鐘芯片來完成；監護人需要提前把一周6天的藥量放入藥品儲藏盒里，并按照醫生囑托的服藥時間調整服藥時間參數，需要有按鍵設置模塊；每一次取藥前先檢查藥盒抽屜的溫濕度來判斷藥品是否損壞，需要溫濕度傳感器。當藥品環境異常，不進行取藥，并及時通過GSM模塊發送短信通知其監護人，以及根據設定的時間進行取藥和提醒老人服藥，并通過霍爾傳感器檢測老人是否吃藥，確定沒有服藥后給其監護人發送短信，同時保存每一天的服藥記錄和時間記錄，同時系統還可進行紅外遙控控制，針對老齡人，其報警通過發光和蜂鳴器響，雙重報警來提醒老人到點服藥。

根據功能要求和適用人群，以及機械的儲藏和取藥架構，其智能服藥提醒系統的設計思路如圖1所示。

三、系統硬件設計

此次系統的硬件設計是在機械架構的基礎之上完成其功能。

1、系統機械架構設計

其機械架構的整體外觀圖如圖2（a）所示，在其機械架構中，取藥抽屜的機械架構如圖2（b）所示，其架構的底部示意圖如圖2（c）所示。

2、系統結構設計

根據設計思路以及機械架構，此次設計的系統結構框圖如圖3所示。主控芯片采用STC12C5A60S2，完成系統的主要控制。在對藥品的安全檢測上采用DHT11溫濕度傳感器時刻檢測儲藥盒里的溫濕度，通過霍爾傳感器檢測是否吃藥。采用時鐘芯片DS1320提供實時時間。對藥物的取藥精度，我們采用步進電機通過設置轉角來精確的取藥，避免多取。在定時服藥提醒上，我們采用聲光報警，對于眼力不好或者聽力不好的老人都可以使用。對于沒有定時服藥的異常情況，系統會保存記錄，同時會通過RS232串口通信和GSM模塊及時地通知到其監護人。按建設置可以設定不同的服藥時間，顯示模塊實時的顯示時間和是否吃藥，紅外遙控模塊實現遠程控制系統。圖4為電路總圖。

四、軟件設計

此系統的軟件設計采用C語言編程語言，并采用模塊化的編程，便于調試和維護。其整體設計思路如圖5所示，在其控制過程中，每一次都要檢測溫濕值，避免由于藥品的損壞給老人的身體造成傷害。同時，通過霍爾傳感器還可以檢測到每一個設置的時間點，老人是否吃過藥，并根據情況及時通過短信通知到其監護人。在取藥環節，通過定時器和步進電機的控制，使藥品落入取藥抽屜里，不會造成多取或者少取的現象。在報警部分，通過聲音和發光兩種方式來提醒老人服藥，大大提高老人因聽力不好或者眼力不好而導致忘記吃藥的情況。

其軟件運行流程的前提是設定好服藥時間點，初始化系統，判斷是否到設定的服藥時間點。每一次到達服藥時間點都先通過溫濕度傳感器檢測儲藥盒里環境因素，以便檢測藥品是否因為環境因素變質損壞，如果溫濕度值超出適合的環境因素值就發短信，通知監護人藥品變質損壞，同時結束本次運行；如果環境因素正常，則準備聲光提醒老人時間到了準備吃藥，同時打開外部中斷0、1，打開計數器1，外部中斷1，用來從服藥時間點到開始計時30分鐘。如果30分鐘以后，檢測到藥品還在取藥抽屜里，證明老人沒有按時服藥，則發短信給監護人，提醒監護人老人未按時吃藥，及時關注并記錄這一事件。計數器1是為了給步進電機提供精確的角度控制，避免因為脈沖控制角度錯誤，導致多放或者少放藥品，而外部中斷0來控制步進電機的啟動和停止。

五、測試結果

其系統硬件焊接完成的整體圖如圖6所示。通過對硬件和軟件的測試，系統運行正常，能夠及時地把是否吃藥信息發送給監護人，其運行測試結果，當到達服藥到服藥時間點30分鐘后，檢測到藥品還在取藥抽屜里，就會發送短信到其監護人手機上，其手機接收GSM發過來的信息如圖7所示。從圖7的信息可以得知，老人因為各種原因沒有按時服藥，提醒監護人需要及時去關注。

六、結論

從測試結果看，系統實現了預期的定時聲光提醒服藥，短信提醒，溫濕度檢測，霍爾傳感器檢測和紅外接收等功能，能解決由于其監護人短期不在身邊造成的錯誤服藥問題，包括忘記服藥、重復過量服藥及藥物種類、數量錯誤服用，能夠很好地應用到實際生活中，有非常好的推廣價值。