范熠明，黄珍妮，朱金涛，康怀泽，李 梅

（绍兴文理学院机械与电气工程学院，浙江 绍兴312000）

《中国慢性病预防与控制》期刊数据显示[1]，北京市某小区895名老年人中，患有一种慢性病者占15.2%，患有两种慢性病者占21.6%，患有三种及以上慢性病的老年人占54.9%。

多发病导致老年人需要长期服用多种药物，各种药物的服药剂量、次数各不相同，而老年人的记忆力却随着年龄的增长不断下降，常出现忘服、错服等现象。

目前市场上主流的智能药箱只具备储药功能和定时提醒功能[2]，现有智能药箱设计中，普遍存在无法解决多种药物可靠自主配药的问题，独居老人服药问题没有得到根本解决。目前市面上迫切需要一款兼具自主配药、可靠取药、一键出药和远程监护功能的老年人智能药箱。

1 药箱功能规划

根据使用对象的需求分析，药箱需具备以下功能。

自主配药：服药信息设定后，药箱能够定时将老年人单次所需服用的药物配齐并存入出药盒，方便取用。

便捷取药：老年人接受新事物能力弱，且手脚不灵便，智能药箱应具备铃声等服药提醒功能和一键出药等便捷操作设计。并且药箱应具备紧急出药功能，来应对特殊场景。

远程监护：为进一步确保老年人服药安全，药箱还应具备网络功能。监护人可通过手机APP实时查看药箱剩余药量和服药记录，如老年人未按时服药药箱也能通过短信提醒等方式通知监护人。

2 药箱设计方案

2.1 总体设计方案

根据智能药箱的功能要求和参数指标，开展总体方案设计。整个系统总体上分为选药机构、取药机构、取药监测模块、远程监护模块、人机交互模块等几大部分，通过微控制器来协调各部分工作。系统总框图如图1所示。

图1 系统总框图

2.2 部件设计

智能药箱总体结构如图2所示。

图2 智能药箱总体结构示意图

2.2.1 选药机构

药物的选择通过回转托架的旋转运动实现。储药盒呈圆周状排列在回转托架上，其中一个空置做出药盒使用。配药口位置固定，配药时由步进电机带动回转托架将对应药盒转至配药位置，等待取药。该选药方式机构简单、空间占用小、选药快捷，并且具有很高的稳定性。

2.2.2 取药机构

为实现对不同药物的配取，该装置创新地采用吸头负压吸取的方式。负压吸取可以较好地保证自主配药的可靠性，实现对不同形状、大小的丸剂、片剂和胶囊剂的可靠拾取。

2.2.3 取药监测单元

准确配药是药箱的基本要求，为提高配药的准确率，设计并安装取药监测系统。利用成功吸取药物时出气口气流会发生变化的现象，根据伯努利原理可得出气流与气压的关系。可通过检测气压值并来判断药物是否成功吸取。

2.2.4 人机交互单元

药箱的人机交互单元包含触摸屏模块和语音播报模块。药箱选用电容式触摸屏。通过设计简单UI界面，监护人可在触摸屏上方便快捷地进行药物存储、信息设定等操作，老人可点击屏幕实现一键出药。除触摸显示屏外，设计语音播报模块以提升人机交互体验，实现信息设定步骤提示、闹铃提醒取药和确认药品数目等功能。

2.2.5 远程监护单元

针对空巢老人的社会现状，药箱拥有数据上传、APP报警等功能。选择Wi-Fi连网的方式，选用ESP8266-12F为通信芯片。开发专用APP供监护人使用，监护人可通过查看药箱剩余药量等信息。老年人未及时服药时，药箱也能自动向监护人的手机发送提醒短信，实现远程监护。

3 药箱使用流程

监护人在触摸屏上逐一输入药品名称、数量及服用时间等信息，并存入药物。待所有药物存入完毕后，药箱进入自主配药模式。

服药时间前1 h智能药箱根据设定的老年人服药需求开始自主配药，待需服用的药物全部配药完毕后进入待命状态。

服药时间到达时，药箱开始闹铃提醒老年人服药。老年人点击触摸屏上的确认键后，出药门开启，老年人将出药盒取出，服用药物。服药后，将出药盒放回即可。闹铃提醒一段时间后，如出药盒中药物未被取走服用，药箱将通过短信提醒监护人老人忘记服药，以保证老人安全。

4 结语

本文设计开发的这款智能药箱功能完善，符合老人的使用需求，可有效保障老年患者的服药安全。药箱采用负压吸取的方案，可吸取任意形状的药片，为助老型智能药箱实现高可靠自主配药提供了一条新的思路。该产品具有较好的市场应用推广价值，通过精简机构和合理选材使药箱成本控制在千元以内，具备显著的价格优势。