家庭智能医药箱的设计

2021-03-23藏家松马誉航王晨哲吴宇帆姚毅超李昕杰

科学技术创新 2021年7期

藏家松马誉航王晨哲吴宇帆姚毅超李昕杰

（西安科技大学工程训练中心，陕西西安710000）

1 项目背景

随着人口老龄化和慢性病患病率的上升，越来越多的中老年人需要进行长期服药。由于自己的子女、亲人不在身边，无法提供良好的看护，导致很多老人在服药的过程中常常出现错服、漏服的现象，对病情的控制和治疗带来了阻碍。

智能药箱是最近几年才兴起的新型产品，智能药箱的发展，侧面的体现了全球开始重视老人的健康问题，未来的开发空间不可估量。研究人员通过家用药箱受到启发，并结合老人用药中出现的一些典型问题而进行研发，但是实际上，智能药箱的发展并不像当时预期的那样顺利。市面上的那些所谓“智能药箱”，都需要用户手动分药，在功能上无法满足用户的需求。

本产品在于提供一种可自动分药的模块化智能药箱，使之具备定量取药、按时提醒病人服药、可根据实际需求进行拆装组合的功能，同时，取药量能够由用户自己设定、调整，外壳需要为遮光、可密封材料、满足安全要求、可被清洗。

2 智能医药箱的主要功能

自动分药功能，可以按照设定按时按量出药，使用按键控制各模块出药次数、出药时间和出药量；自动检测功能，可检测出药模块是否按照设数量定给出药物；维稳功能，出药机构采用防堵塞机构，保证整个机构稳定运行；提醒功能，在出药的同时显示工作状态并提醒病人服药，当病人未在一定时间内取走药盒，药箱会再次进行提醒；异常通知功能，当出现异常情况时（如超出规定时间仍未取走药盒），会主动以短信息形式告知亲属。

3 智能医药箱结构设计

3.1 智能药箱设计概况

图1 为家庭智能医药箱设计示意图，产品各个构件连接紧密、结构稳定、方便使用。药箱主体由底座和模块式药盒通过磁吸连接，为更好的满足客户的需求，产品设置了药片胶囊，颗粒模块可供用户根据个人情况选择。药箱底座主要为放置药盒设计，可通过触点式接头供电，同时设置了出药通道和取药盒，到达指定时间后药盒给出的药物经由出药通道掉入取药盒中完成出药的功能。

图1 家庭智能医药箱外观示意图

3.2 模块式的药盒组成

图2 为模块式药盒的设计示意图，药盒分为胶囊药物药盒，片状药物药盒，袋装颗粒药物药盒，用户可根据自身情况进行药盒种类的选择；药盒底部嵌有磁铁与药箱底座连接限位，并通过触点式接头对药盒进行供电，使药盒的拆装更为便捷，模块化程度更高。

图2 药物模块背部设计示意图

图3 药物模块正面结构示意图

3.3 取药结构设计

图3 为模块药盒内部结构示意图，药盒内部采用漏斗结构药仓存放药物，漏斗口处设置了凸轮可保证一次只携带一粒药物，即利用凸轮回程角带出药物，在凸轮推程时封堵漏斗口，在防止不正常出药的同时起到密封药物的作用，在漏斗折弯处设置了可上下移动的滑块，通过凸轮的转动带动滑块的滑动，以此避免药物全部堆积在漏斗口处影响设备的正常出药。出一粒药物通过转动将其带出药盒，药物离开药盒后进入底座的出药通道的斜坡中，利用重力加速度使药物滚进接药盒中。

4 智能医药箱控制系统设计

系统设计方案：

图4 为智能药箱架构图，图5 为程序流程图，所述智能药箱采用按键方式进行控制，使用光电门作为反馈元件，检测相应位置的药物是否按量给出，以Arduino Mega 2560 单片机作为主控元件控制舵机、OLED 屏幕、数码管、LED 灯、扬声器等元件工作，整个药箱使用18650 可充电电池并联供能如图6。

所述药箱的按键、OLED 屏幕、LED 灯数目管、扬声器等元件位于其正面，充电口位于背部正下方。单片机、电池等位于药箱底部夹层中，与药箱内部完全隔开。四个模块，均布于药箱内部两侧，各模块出药口在其下部靠近药箱中心一侧，当药物从出药口出来后，落至中间药盒中，出药完毕后，LED 灯同时脉动闪烁，扬声器播放语音提示，提醒患者服药。在药盒侧方设有一个光电门，若出药完成一段时间后，药盒未被取出，则每间隔5-10s 再次提醒患者服药，当提醒时长达到一定时间（可设定）后，药盒仍未被取出，则向预定手机发送短信息提醒其家人，即发生异常情况时可通知家人进行救助。