一種自主配藥的智能藥箱設計＊

范熠明，黃珍妮，朱金濤，康懷澤，李 梅

（紹興文理學院機械與電氣工程學院，浙江 紹興312000）

《中國慢性病預防與控制》期刊數據顯示[1]，北京市某小區895名老年人中，患有一種慢性病者占15.2%，患有兩種慢性病者占21.6%，患有三種及以上慢性病的老年人占54.9%。

多發病導致老年人需要長期服用多種藥物，各種藥物的服藥劑量、次數各不相同，而老年人的記憶力卻隨著年齡的增長不斷下降，常出現忘服、錯服等現象。

目前市場上主流的智能藥箱只具備儲藥功能和定時提醒功能[2]，現有智能藥箱設計中，普遍存在無法解決多種藥物可靠自主配藥的問題，獨居老人服藥問題沒有得到根本解決。目前市面上迫切需要一款兼具自主配藥、可靠取藥、一鍵出藥和遠程監護功能的老年人智能藥箱。

1 藥箱功能規劃

根據使用對象的需求分析，藥箱需具備以下功能。

自主配藥：服藥信息設定后，藥箱能夠定時將老年人單次所需服用的藥物配齊并存入出藥盒，方便取用。

便捷取藥：老年人接受新事物能力弱，且手腳不靈便，智能藥箱應具備鈴聲等服藥提醒功能和一鍵出藥等便捷操作設計。并且藥箱應具備緊急出藥功能，來應對特殊場景。

遠程監護：為進一步確保老年人服藥安全，藥箱還應具備網絡功能。監護人可通過手機APP實時查看藥箱剩余藥量和服藥記錄，如老年人未按時服藥藥箱也能通過短信提醒等方式通知監護人。

2 藥箱設計方案

2.1 總體設計方案

根據智能藥箱的功能要求和參數指標，開展總體方案設計。整個系統總體上分為選藥機構、取藥機構、取藥監測模塊、遠程監護模塊、人機交互模塊等幾大部分，通過微控制器來協調各部分工作。系統總框圖如圖1所示。

圖1 系統總框圖

2.2 部件設計

智能藥箱總體結構如圖2所示。

圖2 智能藥箱總體結構示意圖

2.2.1 選藥機構

藥物的選擇通過回轉托架的旋轉運動實現。儲藥盒呈圓周狀排列在回轉托架上，其中一個空置做出藥盒使用。配藥口位置固定，配藥時由步進電機帶動回轉托架將對應藥盒轉至配藥位置，等待取藥。該選藥方式機構簡單、空間占用小、選藥快捷，并且具有很高的穩定性。

2.2.2 取藥機構

為實現對不同藥物的配取，該裝置創新地采用吸頭負壓吸取的方式。負壓吸取可以較好地保證自主配藥的可靠性，實現對不同形狀、大小的丸劑、片劑和膠囊劑的可靠拾取。

2.2.3 取藥監測單元

準確配藥是藥箱的基本要求，為提高配藥的準確率，設計并安裝取藥監測系統。利用成功吸取藥物時出氣口氣流會發生變化的現象，根據伯努利原理可得出氣流與氣壓的關系。可通過檢測氣壓值并來判斷藥物是否成功吸取。

2.2.4 人機交互單元

藥箱的人機交互單元包含觸摸屏模塊和語音播報模塊。藥箱選用電容式觸摸屏。通過設計簡單UI界面，監護人可在觸摸屏上方便快捷地進行藥物存儲、信息設定等操作，老人可點擊屏幕實現一鍵出藥。除觸摸顯示屏外，設計語音播報模塊以提升人機交互體驗，實現信息設定步驟提示、鬧鈴提醒取藥和確認藥品數目等功能。

2.2.5 遠程監護單元

針對空巢老人的社會現狀，藥箱擁有數據上傳、APP報警等功能。選擇Wi-Fi連網的方式，選用ESP8266-12F為通信芯片。開發專用APP供監護人使用，監護人可通過查看藥箱剩余藥量等信息。老年人未及時服藥時，藥箱也能自動向監護人的手機發送提醒短信，實現遠程監護。

3 藥箱使用流程

監護人在觸摸屏上逐一輸入藥品名稱、數量及服用時間等信息，并存入藥物。待所有藥物存入完畢后，藥箱進入自主配藥模式。

服藥時間前1 h智能藥箱根據設定的老年人服藥需求開始自主配藥，待需服用的藥物全部配藥完畢后進入待命狀態。

服藥時間到達時，藥箱開始鬧鈴提醒老年人服藥。老年人點擊觸摸屏上的確認鍵后，出藥門開啟，老年人將出藥盒取出，服用藥物。服藥后，將出藥盒放回即可。鬧鈴提醒一段時間后，如出藥盒中藥物未被取走服用，藥箱將通過短信提醒監護人老人忘記服藥，以保證老人安全。

4 結語

本文設計開發的這款智能藥箱功能完善，符合老人的使用需求，可有效保障老年患者的服藥安全。藥箱采用負壓吸取的方案，可吸取任意形狀的藥片，為助老型智能藥箱實現高可靠自主配藥提供了一條新的思路。該產品具有較好的市場應用推廣價值，通過精簡機構和合理選材使藥箱成本控制在千元以內，具備顯著的價格優勢。