王曙光，張躍飛

（浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江溫州325003）

隨著時(shí)代的發(fā)展，人們的物質(zhì)條件越來(lái)越好，但由于一些外界因素的影響使人們身體出現(xiàn)生病。年輕人由于工作繁忙無(wú)法按時(shí)服藥，老年人因記憶力衰退記不清自己吃藥的時(shí)間、種類(lèi)、劑量和次數(shù)，這無(wú)形之中加重了他們的病情。多數(shù)病人，尤其是老年人，患有多種疾病，平時(shí)藥物種類(lèi)繁多，各類(lèi)藥物的服用時(shí)間多有錯(cuò)開(kāi)。他們往往行動(dòng)不便，記憶力衰退，經(jīng)常出現(xiàn)未按時(shí)服藥，在錯(cuò)誤時(shí)間服藥或者服用藥物的種類(lèi)、劑量出現(xiàn)差錯(cuò)等問(wèn)題；這些現(xiàn)象必將導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。目前國(guó)內(nèi)有關(guān)此方面的研究并不多見(jiàn)，市場(chǎng)上雖出現(xiàn)了定時(shí)語(yǔ)音藥箱[1-4]，但大多數(shù)語(yǔ)音藥箱只附帶倒計(jì)時(shí)提醒功能，功能齊全方面做得不夠。為此，課題組成員在多年相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)一款家用智能藥箱，以求有效解決上述所有問(wèn)題。

1 智能藥箱的研究思路

從需求來(lái)分析，本智能藥箱既要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確自動(dòng)取藥，還要實(shí)現(xiàn)監(jiān)護(hù)人遠(yuǎn)程控制、監(jiān)控等功能。

為了方便進(jìn)行藥物選擇，首先對(duì)服用藥物進(jìn)行編號(hào)放置于儲(chǔ)藥盒，通過(guò)電磁振動(dòng)盤(pán)和計(jì)數(shù)器結(jié)合實(shí)現(xiàn)藥物的定量輸出。采用撥叉機(jī)構(gòu)與藥杯實(shí)現(xiàn)藥物的收集，借助螺桿機(jī)構(gòu)將配好藥物輸送給患者。

運(yùn)用通訊模塊與App軟件通訊終端的結(jié)合實(shí)現(xiàn)監(jiān)護(hù)人通過(guò)手機(jī)終端對(duì)智能藥箱的定時(shí)提醒和通知的功能，利用視覺(jué)傳輸系統(tǒng)與無(wú)線(xiàn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)患者服藥過(guò)程的監(jiān)控、電話(huà)對(duì)講等功能，可以保證藥物的按時(shí)、準(zhǔn)確服用。該家用智能化藥箱的主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 智能藥箱的主體結(jié)構(gòu)分析

2.1 藥物定量輸出機(jī)構(gòu)

圖1 家用智能化藥箱的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖

常見(jiàn)的定量輸送機(jī)構(gòu)主要為振動(dòng)給料器，而振動(dòng)給料器按振動(dòng)原理分為電磁式、振動(dòng)電機(jī)式、偏心塊共振式三類(lèi)。結(jié)合藥物的顆粒片狀、膠囊等形狀，且種類(lèi)較多，采用振動(dòng)盤(pán)式的需要多條軌道，因此該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)采用振動(dòng)電機(jī)式定量輸送機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)主要包括振動(dòng)電機(jī)、銅片、殼體等，振動(dòng)電機(jī)裝夾于銅片和殼體之間，在出口處設(shè)置電磁閥和計(jì)數(shù)器。其原理圖如圖2所示。

圖2 藥品定量輸出機(jī)構(gòu)原理圖

2.2 推送機(jī)構(gòu)

推送機(jī)構(gòu)需要在多個(gè)工位工作，且需要從出藥口輸送到表面，因此需要兩個(gè)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)多工位間歇式工作特點(diǎn)，采用棘爪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)藥杯實(shí)現(xiàn)出藥口的接藥。隨后的上傳過(guò)程中，常見(jiàn)機(jī)構(gòu)主要有螺桿式、氣動(dòng)式、液壓式、齒輪傳動(dòng)式等，氣動(dòng)和液壓需要?dú)庠春陀驮矗磺泻蠈?shí)際，齒輪傳動(dòng)相對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此我們采用螺桿與叉架機(jī)構(gòu)結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)藥物的推出。結(jié)構(gòu)原理圖如圖3所示。

圖3 推出機(jī)構(gòu)原理圖

2.3 語(yǔ)音提示、實(shí)時(shí)監(jiān)控裝置的設(shè)計(jì)

運(yùn)用通信模塊與APP軟件的結(jié)合實(shí)現(xiàn)監(jiān)護(hù)人通過(guò)手機(jī)終端對(duì)智能藥箱的定時(shí)、延遲和通知的功能；利用視覺(jué)傳輸系統(tǒng)與無(wú)線(xiàn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)患者服藥過(guò)程的監(jiān)控、電話(huà)提醒等功能，可以保證藥物的按時(shí)服用。

3 藥箱功能的實(shí)現(xiàn)

3.1 自動(dòng)識(shí)別、定量輸出功能的實(shí)現(xiàn)

本產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了對(duì)六種不同藥物的自動(dòng)識(shí)別和定量輸出功能，如圖4所示。藥物的類(lèi)別主要為顆粒狀和膠囊狀，目前市面上常見(jiàn)的各種大小和形狀的藥物均可實(shí)現(xiàn)。首先要對(duì)不同的藥品進(jìn)行編號(hào)，并通過(guò)掃描條形碼對(duì)其進(jìn)行識(shí)別儲(chǔ)存。當(dāng)藥箱啟動(dòng)工作時(shí)，電磁振動(dòng)盤(pán)和計(jì)數(shù)器將對(duì)藥品進(jìn)行定量輸出。

3.2 遠(yuǎn)程控制、人體識(shí)別功能的實(shí)現(xiàn)

本產(chǎn)品還實(shí)現(xiàn)了定時(shí)提醒、遠(yuǎn)程控制、人體識(shí)別等功能。通過(guò)藥箱自帶鬧鐘，實(shí)現(xiàn)對(duì)老人的定時(shí)提醒。當(dāng)定時(shí)提醒功能啟用時(shí)，藥箱會(huì)發(fā)出“嘀嘀，嘀嘀”的提示音，同時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能立即啟用，老人的家人可以在遠(yuǎn)處實(shí)時(shí)觀(guān)察藥箱的工作情況。此時(shí)，老人來(lái)到藥箱附近時(shí)，藥箱即探測(cè)到人體溫度，隨即啟用運(yùn)行藥物輸出功能。利用視覺(jué)傳輸系統(tǒng)與無(wú)線(xiàn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)患者服藥過(guò)程的監(jiān)控、電話(huà)對(duì)講等功能，本藥箱還增加了遠(yuǎn)程一鍵暫停功能，當(dāng)出現(xiàn)意外時(shí)，家人可遠(yuǎn)程對(duì)機(jī)器進(jìn)行一鍵暫停，藥箱便不再工作。智能藥箱的這些功能可以保證藥物的按時(shí)服用，具有實(shí)時(shí)監(jiān)控、安全、方便等特點(diǎn)。

圖4 藥物自動(dòng)識(shí)別和定量輸出功能

經(jīng)過(guò)一年多的用戶(hù)使用反饋，智能藥箱實(shí)現(xiàn)了零故障的目標(biāo)。

4 結(jié)論

該家用智能藥箱是一款具有儲(chǔ)藥、自動(dòng)分藥、監(jiān)控、提示和信息集成功能的智能藥箱系統(tǒng)，能定時(shí)語(yǔ)音提醒病人吃藥，克服了服用多種藥物拿錯(cuò)現(xiàn)象、劑量、種類(lèi)的問(wèn)題，設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的配藥裝置。同時(shí)與監(jiān)護(hù)人的手機(jī)進(jìn)行綁定，便于監(jiān)護(hù)人進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，了解老年人的服藥狀況，以便于及時(shí)地?fù)艽螂娫?huà)通知；以及監(jiān)護(hù)人通過(guò)手機(jī)端實(shí)現(xiàn)定時(shí)等功能。隨著老齡化進(jìn)程的加劇，該產(chǎn)品必將迎來(lái)廣闊的市場(chǎng)前景。