一种智能药盒的分析与设计

邓博文 陈婧 许世源

（武汉商学院，湖北武汉 430056）

二十一世纪，我国人口开始进入老龄化，60 岁以上的老年人大约占全国人口的15%，逐渐形成老龄化社会。当前社会，老人的子女们往往由于工作原因，日常生活繁忙，无法做到及时照顾老人。如今每个家庭对老年人身上出现的越来越多的问题也感到十分苦恼。所以本团队通过查阅相关资料，研究市面上现有的药盒类产品设计了这一款新型智能药盒。

1 老龄化现状

当一个国家或地区60 岁及以上老年人口占人口总数的10%，或65 岁及以上老年人口占人口总数的7%，就意味着这个国家或地区进入老龄化社会。据调查数据显示，我国已经于1999 年进入了老龄社会，是属于一个较早进入老龄社会的发展中国家之一。早在2014 年，我国的老年人口就已经达到了2.12亿，占了全国总人数的15%[1]；而离我们最近的第七次全国人口普查调查中，可以明确的认识到老年人口正在以前所未有的速度增长。调查显示老年人口已经达到了26402 万，占全国总人口的18.7%[2]。在国际上看，中国老龄化水平中等偏上，我国老龄化进程加快，按照这个趋势发展，到了21 世纪中叶，我国老年人口将占全国总人口的30%，这将会严重影响到作为发展中国家的经济发展。同时老年化严重，将减少家庭劳动力，增加家庭养老负担，养老保险、医疗服务等社会公共资源利用不断增多。具体数据如图1 所示。[3]

图1 老龄化结构数据分析

据世界卫生组织报告显示，世界药物的平均合规服用率仅为50%，在现实生活中，老年人常常有记忆丧失和遗忘的时候，同时伴随着服用药物的增多，难免出现有错服漏服的现象[4]。可以看出65 岁以上年龄的老年人患慢性疾病的概率非常大，且由于老年人的身体新陈代谢慢，恢复能力差，和年轻人的身体状况相比服药周期和疗程更长。老年人在日常生活中服错药也是常有的事[5]。具体在以下几个方面：

（1）不适当用药。老年人缺乏对药物的认知，总觉得药吃的越多越好，无规律的服药往往适得其反，对老年人的身体造成了更大的危害。

（2）多重用药。老年人往往并不只患一种慢性病，随着身体抵抗力的下降，冠心病、高血压等问题接踵而至，而大部分慢性病用药繁多，大多数患者用药达到了五种以上。

（3）用药依从性差[6]。老年人对医生的叮嘱往往没有太过于看重，导致并没有完全的按照医嘱用药，使得药效不能充分发挥。

2 智能药盒发展的意义

促进智能药盒的发展，主要是为了解决目前老年人的用药问题。例如老年人由于记性差、忘吃药、不识字吃错药等。如果放任这些问题不管，每年都会有很多老年人因此遭受生命危险。对于推动智能药盒发展的首要关键，就是将现代技术与传统技术相结合起来，用科学高效的办法解决这一系列问题。就目前调研的情况而言，不合规定服用的人占74.01%，自己私自停止服药或调改服药剂量的人占14.43%，随意更改服用药物种类的占3.09%，中断药物治疗的占8.5%，在上述情况的发生下，智能药盒应运而生。

目前，本文提出的智能药盒主要解决了四个问题。第一，智能药盒所采用的材料是LDPE 吹塑制成，瓶底有环保回收标志，与传统的药盒相比，智能药盒的盒身轻盈小巧，方便携带，实用性高。第二，现在很多的患者根据自己的主观判断或是盲目跟随他人来决定自己什么时候服药，什么时候停药。不仅对治疗疾病不利，而且可能导致病情恶化。而智能药盒会精确提示药品的服用剂量和服用时间，从而有效的避免以上问题。第三，智能药盒内部结构分化完善，层次分明，能够准确的储存不同种类的药物。当居家或者旅游时，只需要一个智能药盒，便能解决所有的用药问题，实用快捷[7]。第四，在设计智能药盒的时候，同步对手机软件也进行了开发。实现了智能药盒可通过手机软件进行控制，实现互联。这样老年人的子女也可以通过APP 来提醒老年人吃药，并且软件和智能药盒操作简单容易上手。

3 智能药盒实施分析

通过对世界老龄化和老年人用药情况的了解，发现药物使用的准确性是老年人治病过程中的关键。团队针对这一问题，设计了一款基于大数据及物联网的智能药盒，结构示意图如图2 所示。在对市场上已有的传统药盒进行分析之后，不难看出，大多数普通药盒的优势是具有分类、储存、密封、便携的功能。价格相对偏低，但它们的功能单一，不能解决老年人主要的用药问题，不符合目前的市场需求，没有智能化技术的应用，仅仅用于存储药物。团队通过以上问题设计出的智能药盒，及提醒、分类、便携、定时等多种功能于一体，满足了大多数老年人的需求，WIFI 与手机互联，能够让子女更好的了解到家里的老年人服药情况，让子女在繁忙的工作中也能时刻关心与爱护老人。同时，智能药盒操作方便简单，减少老人的记忆负担，缩短学习所需要的时间，能够使老人在短时间内掌握对智能药盒的操作方法。对于智能药盒的结构设计，我们采用环保塑材，具有双重密封功能。运用PCB 板控制药盒[8]，实施智能提醒、自动推送药物等功能。同时安装了WIFI 模块，与手机上的专属APP 连接更的制定服药安排与监测老年人服药情况[9-10]。

图2 智能药盒模型图

4 总体方案设计

4.1 系统结构设计

智能药盒是能与智能手机实时同步的一款APP 主导的实时服药监控，并自动生成服用药物健康管理文件的产品。有着多功能，能够顺应时代的发展，且定价不贵，物超所值。将智能、简易、实用集于一身，对服药者进行及时提醒。PCB 板与手机连接，利用蜂鸣器，在特定时间进行语音提醒。其整体采用环保塑材制作，在无毒无气味的同时，还能起到双重密封性的作用。核心系统由六部分组成，分别为驱动系统、显示系统、定时系统、语音播报系统、自动弹出系统和WIFI 互联系统。产品操作简单易上手，体积小、重量轻。能够解决老年人服药所产生的一系列问题。图3 为药盒实物图。

图3 智能药盒实物图

4.2 机械结构设计

4.2.1 自动弹出设计

整体采用滑轨式设计，在智能药盒各个储药柜中都设计有智能滑轨，由安装在右侧的自动弹出系统进行控制。其主要由控制器、减速器、导轨、驱动电机组成，相较于传统设计，其突出一个智能性，能够自动进行弹出与收入，更加高效、实用，且耗能较低，符合现代智能家具的设计理念。

4.2.2 驱动系统

驱动系统是智能药盒的主要系统之一，其作用是将电能转换为机械能等，推动其他各个系统工作所需要的能来。由伺服驱动电路、伺服驱动装置、机械传动机构及执行部件组成。

4.3 控制系统设计

4.3.1 定时系统

采用SPCE061A 单片机的Hz 时基信号作为参考时序信号，我们可以根据设定的时间和设定的时间控制年、月、日、小时、分钟、秒的完整语音传输。利用WIFI 互联的手机来设置提醒时间。利用WIFI 与你的手机相连，并在手机中设计一个软件，来设置每天用药及其时间。图4 为智能药盒驱动系统，实现了智能药盒的自动弹出功能。（图5）

图4 智能药盒驱动系统

图5 弹出装置

4.3.2 WIFI 互联系统

与普通药盒相比，智能药盒突出了智能这两个字，运用互联网的覆盖，在药盒上添加了一个智能pcb 板连接wifi 与手机互联[4]。其实现的功能有:实现按时提醒吃药，干预与培养健康的服药习惯;通过LED 灯指示填药与服药;药盒中所剩药物不多时提醒填药;忘记携带药盒（或手机）出门时，手机（或药盒）会发出声音提醒主人;自动记录服药记录，您可随时通过手机安装的APP查看;可在服药进程中将用药的状况、身体状况的信息随时记录到APP 中，以便将来进一步的完善治疗。

4.3.3 显示系统

在盒体上安装有高清触摸屏，可以通过WiFi 与其他智能设备相连，实现APP 远程控制智能药盒。触摸屏的设计让老人在需要的时候也能对药盒进行控制，在控制的同时，也能及时显示药盒的使用情况，比如电量的显示、药物的剩余量、控制药盒门的开合等等，见图6。

图6 智能药盒显示系统

4.3.4 语音播报系统

在智能药盒的侧方，均设计有语音播放系统，能够及时闹铃或者播放提前预定好的声音进行提醒。如果超过一定时间未进行服药，WiFi 互联系统会将情况反馈给子女，由子女以电话或者短信等方式对老人进行提醒。做到真正用着放心，用着安心。

5 结论

智能药盒的出现势在必行，这不仅能够解决老年人服药问题，还可以更好的为老年人提供服务、更好的响应国家号召，推进科学进步的发展。使老年人也能享受科技创新所带来的便利，让老年人更好的享受生活。