老年人家用智能药盒的研究与设计

覃干健 庞乔尘 周娟

摘  要：针对老年人因记忆力下降以及体力衰减等原因所出现的忘记吃药、吃错药、未按时服药等问题，研究并设计了一款适合老年人家用智能药盒。该药盒同时兼顾药物识别、药物储存、吃药提醒、自动出药、APP远程监控等功能，智能辅助老年人安全按时服药。

关键词：智能药盒;药物抓取;APP物联网

根据国家统计局的数据，2018年中国60岁以上的人口将近2.5亿，占总人口的18%，世卫组织预测，到2050年中国人口的35%（近4亿人口）将会超过60岁，占亚洲老年人口的40%[1]。在如此庞大的老年人口的基数下，患有慢性病的老人数量也越来越多。一方面这些老人需要长期进行服药，而且大多数老年人本身都患有多种疾病，服用的药物种类繁多。因此，老年人在服药过程中必然会出现许多问题;另一方面，许多老年人通常记忆力较差，这会导致忘记服药以及未按医生许可直接服药的问题。近些年来，市场上也出现了部分家用智能药盒，但由于老年人生理及心理的特殊性，这部分智能药盒产品并没有真正起到帮助老年人的作用。因此，研发一种新型的老年人家用智能药盒，真正辅助老年人正确按时按量的服药具有重大意义，其市场前景广阔。

1  智能药盒总体设计

智能药盒主要由机械结构、硬件电路系统、软件系统三大部分组成，从老年人实际需求出发，确立了整体设计方案以及必要的基本功能和一些拓展功能，三维建模渲染效果如图1所示。

2  智能药盒自动出药结构设计

（1）药品抓取结构设计。由于药品大多为小药片或者胶囊，其尺寸较小、重量非常轻且表面比较光洁，因此选择真空吸盘式机械手[2]对药物进行抓取。

（2）药品分类储存结构设计。由于老年人服药的药品种类繁多，所以各种药品的储存需要进行分格处理。本课题选择以圆形为基准的等分12扇形分格，并加上一云台旋转机构[3]以便将所要抓取药品的某一分格准确送达药品抓取处。

（3）药品输出结构设计。制作一取药盒将同一批次药品集中在取药盒中，在完成药品抓取后可从取药门拿出取药盒，从而取出该批次药品，可避免出现取错药、少取药等问题。

3  智能药盒硬件电路系统设计

（1）系统控制模块设计。采用STM32F103RCT6作為主控制芯片构成的最小系统作为系统控制模块，有机结合各个模块互不干扰相互协调的工作。

（2）控制温湿度模块设计。选用DTH11温度传感器模块、2PTC加热器模块等模块，实现了对药盒内温湿度的监控与调节，解决了药品储存需要防潮控温的问题。

（3）药品识别模块设计。选用E1005条形码模块对药物外盒包装上的条形码进行识别，并从数据库调出药品信息。因此既可以使用户了解药品信息，也方便用户向智能药盒录入该药品信息。

（4）通信模块设计。采用低功耗的ESP 8266模块，通过此模块可与互联网连接，以达到与开发的APP相互通信的功能。

（5）串口屏模块设计。采用的是淘晶驰的TJC8048K050_011串口屏模块，屏幕自带触摸功能，用户可以在此串口屏上进行配药、录入药品、查看药库等，操作方便简单。

4  智能药盒软件系统设计

（1）APP主程序设计。通过接收硬件电路中药品识别模块中所得到的条形码（barcode），再根据barcode通过get请求访问RollToolsApi获取药品数据信息，APP整理之后将数据发送回硬件电路系统，其处理完之后发送配方以及药库的信息回APP进行显示，配方的信息有药品名，服药时间以及剂量，APP可以根据服药时间进行计时，到点可以发送通知给用户提醒用户吃药[3]。并且在APP中可以查看到实时的药库信息，其中包括分格药盒的位置编号、药品信息等，用户可在药库界面看到各个分格药盒所储存药品信息。

（2）APP框架设计。该APP基于Android Studio开发工具，开发了具有人机交互的界面，主要运用了okhttp3网络框架，基于该框架，再结合web后台（web后台采用了SSM框架，该框架集成了Spring、SpringMVC、MyBatis三个开源框架，基于该框架，实现了越来越轻量级配置，将注解开发发挥到极致，且ORM实现更加灵活，SQL优化更简便），实现了对药品信息以及用户信息的远程数据库存储;基于MobTech移动开发者服务平台实现了注册账号、短信验证登录、找回密码、更改密码功能。基于RecyclerView控件实现了药品信息的列表展示。基于阿里云物联网平台实现了与硬件电路系统的连接，使APP与智能药盒可进行实时信息传输。

（3）软件系统界面设计。该APP界面包括用户信息登录界面、配药界面以及药库界面等。其中用户信息登录界面可实现用户通过联网登录或者通过验证码登录，拥有注册、记住密码以及找回密码等功能;配药界面中可设置药品信息、药品服用时间以及药品服用剂量等;药库界面则包含每一分格药盒中各个药品信息。

5  结语

通过对智能药盒的总体设计以及各部分系统设计，构建了一个包含自动取出药品、控温控湿储存药品、识别药品、与物联网互联通信以及基于APP的人机交互等系统模块的智能药盒。实现了药物识别、药物储存、吃药提醒、自动出药、APP远程监控等功能，智能辅助老年人安全按时服药。在当下的人口老龄化问题中，养老产业将是下一个风口产业，又尤以医疗养老为重点，因此智能药盒有着巨大的市场前景。

参考文献

[1]王荣欣， 秦俭， 汤哲.我国老年人医疗服务现状及医疗服务需求[J].中国老年学杂志，2011，31（3）：534-536.

[2]李芸.基于气动吸盘分选装置的机械结构设计[J].现代制造技术与装备.2018（11）：32-33.

[3]张艺滢.一种老年人智能旋转药盒设计[J].科技创新与应用，2019（30）：28-29.

资助项目：2021年自治区级大学生创新训练项目“智能药盒”，项目编号S202110595270。

通讯作者：周娟，女，（1980年—），助理研究员，研究方向为精密仪器装备制造。F7D769BB-29E7-4C2C-BC0C-AA3E4A16C27C