健康“备忘录”——定时药盒＊

向玖春，方 云，刘佰强，李 奥，蒋俊香

（吉林农业科技学院，吉林 吉林 132101）

1 研究背景与意义

进入21世纪，中国人口结构日趋老龄化，疾病负担也快速增长。调查资料表明，约80%的65岁以上的老年人患有心脏病、糖尿病、类风湿、关节炎、颈/腰椎病或高血压等慢性疾病，其中又有约50%的老年人患有2种及2种以上的慢性疾病，通常80%的老年人需药物治疗，30%左右的老年病人同时服用3～6种药物，而且用药时间一般较长。

从目前中国老年人的用药情况看，老年人忘记服药、服错药、乱服药等不科学用药现象比较常见，且经常会出现药物存放混乱等现象，导致在服药时找不到药物，且他们因看不懂、找不到等原因很少看药物说明书，对于医嘱也经常会忘记。

随着中国老龄化的加重，老龄化产业发展也迎来新春。社会的快速发展，使得老人与子女的收入大幅提升，政府也随之出台养老和医疗保障政策，老龄化产业隐隐迎来井喷之势。老年人是保健和医药市场基数最大的群体，随着市场的进一步扩大，智能老人医疗器械、老人智能家居辅助/老年日用品、医疗康复护理将成为老年市场的主力军。因此，针对以上问题设计了一种具备定时提醒老人服药的多功能药盒。

2 国内外研究现状

国内市面上的药盒多数为提醒药盒，在按药品种类进行分装的各种产品中，药盒本身的提醒功能十分局限，仅在服药时间中有单一的灯光与声音的提醒，无法直观地显示用药量，具体数据需要依靠手机等移动终端进行显示，无法做到完全单独使用，尤其对老年人来说，这种操作方式并不友好。

目前国内产品的设计者主要在外形、结构、色彩搭配上进行设计，对于药盒的提醒、远程输入用药量用药时间、规范储存、药盒智能控制的研究涉及比较少。国外亿高EKOA便携药盒，选用的是天然稻壳纤维材质，采用内外双层密封设计，分格设计，体积小，便于外出携带，但是没有提醒和药物量控制功能[1]。国外Memo Box智能药盒不同于其他药盒，它不会主动提醒使用者吃药，只有使用者该吃药时没吃药才会提醒，若是已经吃掉所需的药物，Memo Box就不会再进行提醒，这避免了重复提醒，并且可以在重复吃药时进行警告。Pillo智能药物分配器的不同点在于它可以分辨人脸，根据不同的人脸判断身份，并在正确的时间给予合适的药，很适合家庭使用。另外，Pillo智能药物分配器还可以与专业医疗人员进行视频通话，面对面帮助疑难解答。但其价格在4 000～6 000元，价格较昂贵，携带也不方便。

3 研究内容

本项目研究的是一款定时提醒老人吃药的药盒，也可称为健康“备忘录”。这项产品内部设有6格装药空间，其主要通过机械与电气手段控制，通过时间继电器控制药盒定时功能，通过电磁铁和弹簧装置来操控药盒的运行上升和下降。健康“备忘录”具备定时语音功能，可自定义语音，在到达吃药时间时，语音提醒老人吃什么药，吃多少药，保证老人吃药的准确性和准时性。同时在健康“备忘录”上方设有提醒设计，如果老人不去拿水杯，扬声器就不会停止声响，防止独居或者健忘老人忘记吃药。

为防止药盒距离老人太远而听不到，本产品还配备了智能震动手环，在到达吃药时间时震动提醒老人。在使用该产品过程中，子女可以查看小程序数据，实时掌握老人服药动态，也可为老人配备震动手环，为老人提供多重保险。

3.1 总体结构设计

智能药盒主要由上壳体、下壳体、6个小盒、缓冲装置、压力感应装置、定时装置、短距离传输装置、音频输出装置、弹簧和蜂鸣器等几个部分组成，详细结构如图1所示。

图1 健康“备忘录”总体结构图

主要零件是直径为300 mm的圆形盒，主要组成零件是电磁铁和时间继电器等。将小盒放入上壳体中，时间继电器置入下壳体中，在盒底部固定电磁铁，并在药盒周围和盒的顶部安装时间继电器。

电磁铁的作用是实现药盒分区上升和下降，继电器是实现定时作用来提醒病人，药盒支承其他零部件，对药盒整体进行了区域划分来实现药品分类存放；还在药盒顶部设置了向内部的凸起装置，防止药盒分区内的升降装置弹出；将6个继电器平均放在6个药盒储藏室前，分别控制电磁铁运作，给时间继电器设置时间，当到达设定时间时，蜂鸣器通电并发声，达到提醒的作用，不取水杯，蜂鸣器就不会停止发声，取走水杯后，电磁铁断电，磁力装置将储藏室弹出，取出药物，完成服药过程。

3.2 系统硬件设计

外壳设计。为将药盒大小控制在一定的范围内，并能够储装更多的药物，选择圆形药盒，上壳体负责小盒的弹出和收回，下壳体能很好地起支承作用，小盒盛放药物。药盒采用医用材料，保护药物不受彼此挥发气体的影响。

缓冲装置和压力感应装置。为了防止储藏室因上升速度过快而将药品弹出，设计一个缓冲装置。缓冲装置由储藏箱前后开2个槽和药盒储藏室前后2个小凸台组成，起到保护作用。当水杯未取走时，电磁铁感受到压力处于导通状态，吸住弹簧使其处于压缩状态，取走水杯后，电磁铁断电，弹簧弹出盛放药物的小盒。

定时装置和音频输出装置。给时间继电器设置时间，当到达设定时间时，蜂鸣器通电并发声，以达到提醒吃药的作用。可以给药盒自定义设置语音提醒，为了让老人有更好的服药体验与心情，设置了自定义语音模块，让亲人用自己的声音亲自提醒，会有更好的服药效果。

数据传送终端控制。通过蓝牙装置，将健康“备忘录”与具有蓝牙端的手环相连接，便于向手环中传送数据，通过震动提醒老人服药。运用软件开发，通过小程序或者公众号等方式为数据传输与接收环节设置平台，以便子女接收到健康“备忘录”信息，如药品保质期、药物用尽日期等，以便子女提醒老人[2]。

3.3 系统软件设计

接通家用电源，打开总开关，给时间继电器设置时间，当到达设定时间时，给蜂鸣器通电，使蜂鸣器发声，同时使电磁铁断电，药盒弹出，通过蓝牙模块向手环发出信号，通过短距离无线通讯模块对手机进行数据传输，时间继电器工作原理如图2所示。

图2 时间继电器工作原理图

3.4 智能药盒的功能设计

为了进一步实现智能化设计，更好地为老年人服药提供便捷式智能服务，设计了一系列智能化系统。药盒上设置有智能管理装置，智能管理装置包括控制开关、定时装置、显示屏、音频输出设备、电池数据存储器、缓冲装置、压力感应装置、数据传送终端控制，以上部件均与控制开关连接。

选取智能系统的硬件配置，控制开关为按键总开关，用于控制各个智能模块的运行。定时装置采用时间继电器。时间继电器的类型有很多，根据使用性及需要实现的功能，最终选用了通电延时型时间继电器进行计时。设定的服药时间一到，蜂鸣器就会响起提醒服药。音频输出设备主要采用微型扬声器，子女可以自定义语音，输出提示铃声或者预录语音，当到达吃药时间时，会响起老人熟悉的声音提醒吃药，亲切又温暖。在电池数据存储器方面，药盒连接家庭电路，同时在药盒内部配备大功率电池，防止家庭电路停电时，药盒停止运作。缓冲装置由健康“备忘录”储藏箱前后开的2个槽和药盒储藏室前后2个小凸台组成，在健康“备忘录”储藏室弹出时防止因速度过快而将药品弹出，起到保护作用。压力感应装置在水杯的取存中启动，取走水杯时无重力，从而使弹簧将开关弹出，蜂鸣器开始运行。数据传送终端控制，通过蓝牙装置，将健康“备忘录”与具有蓝牙端的手环相连接，便于向手环中传送数据，通过震动提醒老人服药。药盒四周设置了显示屏和按键，操作简单，针对各个年龄段的人来说都容易上手。

基于智能化组件的整合设计，本设计可以实现日常用药分类存放模式，配合时钟模块的定时功能，当到达设定时间时，传送信号使音频输出设备蜂鸣器发声，LED指示灯闪烁，手环震动提醒服药进行多重提醒[1]，同时电磁铁断电，药盒弹出，自动出药。具体功能实现如下文所述。

在装入日常需要服用的药物时，打开药盒小格，将药物放入小格子内部存药区，在数字按键上输人该药物的服用数量。药盒通过无线数据传输至小程序[3]，使子女实时掌握老人服药动态，让子女放心。

提醒服药时，年轻子女可通过数字按键来设置老年人需要服药的时间，通过时间继电器定时，当到达设定时间时，蜂鸣器响起，LED灯闪烁，音频输出设备会输出服药提示的铃声或者语音，手环震动，用来提醒老年人到了服药时间[4]。

取出药品时，当音频输出设备响起服药提醒，LED闪烁时，需要服用的药盒连同药物弹出，老人直接取出药物，拿起水杯服用即可，方便老人服药。如果老人不去拿水杯，蜂鸣器就不会停止声响，直至老人拿起水杯。

4 研究方法

4.1 文献分析法

在研究初期搜集关于老年智能药盒的设计方法的文献资料，对老年人智能辅助家居国内外发展趋势进行深度发掘和分析，确定研究对象和研究方向，对调查搜集的大量文献资料进行分析、综合、比较、归纳，分析老年智能辅助家居的可行性，然后进一步制定实行和研究方案。

4.2 深度访谈法

根据文献调研结果，将访谈用户人群初步定为65岁以上且患有慢性疾病的独居老人。由于患有慢性疾病，老年人需要长期并且有规律地服用大量的药物。因为老人具有记忆力降低、独居、大量服药等特点，所以很容易出现忘记服药、错误服药等问题。智能药盒这个产品恰恰满足该用户群的需求。为了了解老年人日常服药和药盒使用方面的基本情况，记录老年人服药的所有过程数据，为之后的用户需求分析和产品改进提供扎实的基础。

4.3 实证研究法

实证研究法是科学实践研究的一种特殊形式。以老年人为研究对象，提出老年人智能药盒设计这一选题。根据老年人记忆力降低、独居、大量服药等现实依据，推导说明选题的合理性。通过分析老年人的问卷调查结果，对老年人服药等数据进行收集，设计实证计量模型，将零散的数据组合起来，以便于进一步分析。要将模型设定的偏误尽可能降到最低，以保证研究结论的可靠性。对老年人服药等数据特征和实证模型进行分析得出，本研究对解决老年人服药的实际问题有具体的理论价值。

4.4 调查法

小组成员对其家里的老年家属进行为期2周的实地观察，得到直接的、真实可靠的第一手资料。通过对学校周边的老年人及其家属进行访谈，获得更多、更有价值的信息，可采用个别访谈法、集体访谈法、电话访谈法等。问卷调查，即间接的书面访问，突破时空的限制，在学校的周边范围内，对众多的调查对象同时进行调查。对于现实问题、较大样本、较短时期、相对简单的调查，也可通过网络问卷，对同学的老年亲属进行简单的问卷调查。

5 研究的创新点

研究的创新点如下：①自定义定时提醒语音，到达吃药时间时，熟悉的声音提醒吃药，亲切又温暖；②在健康“备忘录”上方放置水杯，下面有压力开关，如果老人不去拿水杯，蜂鸣器就不会停止声响；③药盒、手环、微信小程序多重设置提醒，以防错过服药时间；④手环震动提醒服药，实时监测健康状况；⑤无线数据传输至小程序，使子女实时掌握老人服药动态，让子女放心；⑥药盒材料采用医用材料，保证药品的长期储存；⑦药盒连接家庭电路，同时在药盒内部配备大功率电池，防止家庭电路停电时，药盒停止运作；⑧药盒四周置了显示屏和按键，操作简单，适合各个年龄段的人，且很容易上手。

6 结论

采用智慧养老中物联网技术的应用，有助于促进助老产业的发展。定时药盒中压力感应模块、定时装置模块、语音提醒模块、数据传送终端控制等技术的应用，解决了老人服药的问题。由此可见，科技信息的发展，有助于生活水平的提高。