基于3D打印技术的手机遥控智能药盒研究与设计

2020-12-14 04:28潘延召李妍孟颖
科技风 2020年33期
关键词:药盒服药老年人

潘延召 李妍 孟颖

摘 要:随着我国老龄化程度的不断加深,针对老年人容易出现的忘记服药、重复服药以及服错药的情况,设计研发一个可以可手机遥控的智能药盒就很有必要了。随着3D打印技术的成熟、成本的降低,无论是生活用品、生产食物、军事竞技还是医疗领域,3D打印技术都可得到很好地运用。随着我国智能制造的不断升级,3D打印技术正在不断渗透到各个行业领域中,并在技术升级过程中扮演着的重要角色。基于此,项目团队考虑将这种技术引入到生活制造之中,用于制造智能药盒,同时通过Wi-Fi无线通信模块将药盒数据信息与手机APP实现同步操控,既能满足生产厂家对于原材料价格的期望,降低生产成本,又能满足老年人日常生活中利用智能药盒进行药品的管理和控制,提高老年人的生活质量。

关键词:3D打印;老年人;药盒包装材料;智能药盒

一、绪论

在日常生活过程中,很多老人都需要每日定时定量服药,在此过程中因为多种原因,人们经常会出现忘记服药、重复服药、服错误的药,严重时还可能会导致加重病情的情况发生。

为了解决这一痛点,一些科研工作者设计研发相关的产品解决痛点。包括龚虹瑞设计的定时闹钟和短信提醒功能的智能药盒,但缺少使药盒实现定向移动的功能。吴亚栋提出的解决的方案有语音提醒功能,但缺乏手机Wi-Fi控制功能。王波提供的解决方案具有手机Wi-Fi功能,但材料上没有设计。还有待进一步完善。

为解决这一问题,在前人基础上进行迭代完善,设计一种基于3D打印技术的手机Wi-Fi控制智能药盒。本设计软件智能系统是基于ARMCortex-M4为核心的32位微控制器。形状上采用上下结构,长宽高规格为15cm*10cm*13cm,上方放入STM32F4控制的智能药盒控制系统,控制芯片是嵌入进药盒内部之中,屏幕放在显眼方位。及时提醒及反馈服药,服错药的现象。通过主控制模块,结合语音提醒模式,通过Wi-Fi连接手机端,建立人机交互界面。同时通过Wi-Fi网络通信将药物用量与提醒信息传输到上位机监护人手机上,手机端实时监控记录,可以及时提醒用药,子女也可随时在线查看老人服药情况,提高老年人的被关注度,让老人在生活中有更多的舒适感。

二、3D打印技术与智能药盒

(一)3D打印技术简介

三维打印技术从诞生就开始飞速发展,所包含和运用的领域众多,甚至可以用在精细的零部件上。2005年,首个高清晰彩色3D打印机由ZCorp公司研制出来;自此开始,陆续的世界上第一辆3D打印汽车Urbee;第一款3D打印比基尼;第一台3D巧克力打印机;第一架3D打印的飞机等纷纷出现。无论是生活用品、生产食物、军事竞技还是医疗领域,三维打印技术都可得到很好地运用,是新型技术的代表之一。

三维打印拥有许多技术,根据不同的需求选择不同的材料,甚至可以在不同“层面”用以不同的材料进行结合。3D打印常用材料有很多,包括但不限于尼龙玻纤、聚乳酸、ABS树脂等多达10种,这些材料常见,被频繁地用于生活之中,其中还有一种类型材料可被作为三维技术打印药盒的首选——环保材料。使用这些环保材料打印的物体强度非常高,并且价格也要比传统的塑料低。

(二)智能药盒设计思路

智能药盒整体设计思路是基于3D打印技术的便携式环保药盒,具备结构紧凑,使用便捷,体积较小,方便药盒的开启和关闭,且便于随身携带,满足人员使用需求的优点,解决一般治疗或者保健用药需要定时定量服用,才能满足使用需求,而如果在日常出行过程中,不想随身携带瓶瓶罐罐,出去也不是很久的情况下,不想携带较多的药物,增加重量且不易携带的问题。这是一款具有智能分类、自动旋转、远程操控、定时提醒、语音识别等功能的智能药盒。

(三)智能药盒控制系统框架圖设计

3D打印智能药盒控制系统通过按键设置服药日期和时间,查看服药记录,闹钟提醒以及紧急呼叫功能。当用户说出药物名称时,语音识别系统也会提示药物的状态。同时,若提前预设的服药时间到达时,系统也会有提示声,以此提醒用户服药。同时,通信方式会采用无线Wi-Fi传输方式,将数据上传至手机平台上,方便家属或者医生监护和查询相关状况。

(四)智能药盒软件设计

智能药盒整体设计思路是基于硬件电路搭建完成程序设计,整体设计诸多核心芯片用于提供很多寄存器映射配置的库文件函数,从而实现库文件的调用比以往的寄存器的操作快捷很多,执行的效率提高很多,并可以跟不同的芯片进行兼容,本产品大多数是用库文件操作,增加了程序设计能力,程序实现了语言识别播放程序设计,温湿度程序设计,信息存储程序设计,闹铃提醒功能设计等,选取药物动作检测和Wi-Fi通信的程序。

初始化函数GPIO_Int,对采集的引脚进行时钟和输入输出的配置,同时配置NVIC中断初始化,紧接着引脚采集电压,传输到内部A/D进行转换,系统提前预设光敏电压的开关值为150,如果开关值低于150,则智能药盒打开,病人取药服药,如果A/D值高于150,则表明药盒没有打开,中心处理器则通过通信网络上传数据,保存相应记录。

三、结论与展望

近些年来伴随着我国逐渐步入老龄化社会的现状。围绕着老年服务和相关产品智能化的提升,日益凸显出来越来越重要。本系统解决方案主要围绕着老年需要每日服药的需求,提供一个智能化的解决方案。方案整个系统以STC90C516为中心,设备同时具有时间显示、定时、显示药物用量、蜂鸣器提醒时间等功能。所使用的单片机抗干扰能力强、能耗低、可靠性高。整个系统只需要前期进行一次设置,即可实现后续的智能化提醒服药的相关功能。整个过程涉及的相关智能化工作单元模块有以下几个方面:

智能药盒的定时器功能通过单片机来实现内部定时。通过LCD1602实现同步显示时间相关信息。这些时间信息包括用药时间提醒,用药量调整等。围绕时间提醒需要事先通过按键进行相关时间设置。在系统设定的时间点,蜂鸣器将进行声光信号的报警提醒。

随着近年来我国政府大力提倡针对人口老龄化的相关政策扶持,以及老年群体在健康观念上的日益强化重视,同时对智能化、便携性、人性化的不断追求。电子药盒已成为一个很有现实意义和使用价值的电子装置。电子药盒不仅可以收纳不同的药品,还可以放置保健品,这样也可以不断拓展电子药盒的消费对象,扩大消费适用人群,提升电子药盒的适用价值。本人旨在通过相关设备的研制和开发为智能养老,提升老年人的生存质量提供可资借鉴的方法,更好地推动我国养老产业的智能化水平提升和发展,为更多的老年人带来便利。

参考文献:

[1]龚虹瑞,黄晓丽.具有闹钟和短信提醒功能的智能藥盒设计[J].西华大学学报(自然科学版),2014(5):85-88.

[2]吴亚栋,孙亚,曾光.基于AT89S52的智能语音提醒药盒设计[J].安阳工学院学报,2014(2):54-55.

[3]包思缴,张开金,汤士忠.南京市社区老年人健康管理需求[J].中国老年学杂志,2014(23):6753-6755.

[4]钟柳珊,许雅婷,吴玉欣,何志伟,任乃林.食用不锈钢器具中重金属元素的释出评价[R].韩山师范学院化学与环境工程学院,2018(03).

[5]庞天昊,刘炜豪,栗睿辰等.老年人智能药盒的设计现状及研究分析[J].设计,2019(7):10-11.

[6]韩倩倩.3D打印大有可为[N].中国医药报,2019-02-12(005).

[7]曹志斌.2020年天津市3D打印产值将达15亿元[N].天津日报,2018-10-12.

[8]张文静.基于老年人生活形态的智能药盒设计研究[D].西安工程大学,2017.

[9]陈燕萍,梁惠萍,李欣陈.老年人智能药盒设计研究[J].艺术科技,2016,29(12):24.

[10]王军,邓明明,高贺云.家用老人智能药箱的无障碍人因设计[J].包装工程,2015(02):76-78

[11]王江,刘明德,苏芸,曾震.基于老人的智能药盒设计[J].南方农机,2019,50(03):170-171.

[12]陈国华,赵展,魏雯.一种智能药盒的设计与实现[J].内江科技,2020,50(03):170-171.

项目:天津市级大学生创新创业训练计划项目资助(编号201912105016)

猜你喜欢
药盒服药老年人
提醒老人吃药有哪些方法?智能药盒帮你提醒
如何防止老年人受骗
预防老年人跌倒健康核心信息
服药不能猛仰头
服药不能猛仰头
服药不能猛仰头
警惕服药期间的饮食禁忌
便携药盒有四怕
中国失能老年人4年后达4200万
便携药盒有四怕