高齡老人智能服藥提醒系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

薛曉健

中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院，山西晉中 030600

一、引言

近年來，我國老齡人數(shù)急劇增長，根據(jù)統(tǒng)計，我國現(xiàn)在60歲以上的老年人口已經(jīng)達(dá)到2.41億，占到總?cè)丝诘?7.3%。老年人由于身體原因，會經(jīng)常階段性地吃藥來維持身體健康，但是由于記憶退化等各種原因，不能獨(dú)立地、按時地準(zhǔn)確服藥，其監(jiān)護(hù)人又短期不在身邊，容易造成忘記服藥、重復(fù)過量服藥及藥物種類、數(shù)量錯誤服用等[1-2]。

為此，我們設(shè)計了一個可以滿足一周藥量的智能服藥提醒系統(tǒng)，此系統(tǒng)通過主控器和一些外圍設(shè)備，GSM模塊，結(jié)合一套機(jī)械藥盒，完成智能服藥提醒的功能，并能記錄每天的服藥記錄。通過此系統(tǒng)的設(shè)計，旨在避免高齡老人因為監(jiān)護(hù)人不在身邊，導(dǎo)致忘記或者過多服藥，甚至導(dǎo)致嚴(yán)重的后果[3]。

二、系統(tǒng)方案設(shè)計

根據(jù)設(shè)計功能要求和設(shè)計思路，所設(shè)計的系統(tǒng)能夠?qū)崟r顯示當(dāng)前的時間，并可以定時，所以需要時鐘芯片來完成；監(jiān)護(hù)人需要提前把一周6天的藥量放入藥品儲藏盒里，并按照醫(yī)生囑托的服藥時間調(diào)整服藥時間參數(shù)，需要有按鍵設(shè)置模塊；每一次取藥前先檢查藥盒抽屜的溫濕度來判斷藥品是否損壞，需要溫濕度傳感器。當(dāng)藥品環(huán)境異常，不進(jìn)行取藥，并及時通過GSM模塊發(fā)送短信通知其監(jiān)護(hù)人，以及根據(jù)設(shè)定的時間進(jìn)行取藥和提醒老人服藥，并通過霍爾傳感器檢測老人是否吃藥，確定沒有服藥后給其監(jiān)護(hù)人發(fā)送短信，同時保存每一天的服藥記錄和時間記錄，同時系統(tǒng)還可進(jìn)行紅外遙控控制，針對老齡人，其報警通過發(fā)光和蜂鳴器響，雙重報警來提醒老人到點(diǎn)服藥。

根據(jù)功能要求和適用人群，以及機(jī)械的儲藏和取藥架構(gòu)，其智能服藥提醒系統(tǒng)的設(shè)計思路如圖1所示。

三、系統(tǒng)硬件設(shè)計

此次系統(tǒng)的硬件設(shè)計是在機(jī)械架構(gòu)的基礎(chǔ)之上完成其功能。

1、系統(tǒng)機(jī)械架構(gòu)設(shè)計

其機(jī)械架構(gòu)的整體外觀圖如圖2（a）所示，在其機(jī)械架構(gòu)中，取藥抽屜的機(jī)械架構(gòu)如圖2（b）所示，其架構(gòu)的底部示意圖如圖2（c）所示。

2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)設(shè)計思路以及機(jī)械架構(gòu)，此次設(shè)計的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。主控芯片采用STC12C5A60S2，完成系統(tǒng)的主要控制。在對藥品的安全檢測上采用DHT11溫濕度傳感器時刻檢測儲藥盒里的溫濕度，通過霍爾傳感器檢測是否吃藥。采用時鐘芯片DS1320提供實時時間。對藥物的取藥精度，我們采用步進(jìn)電機(jī)通過設(shè)置轉(zhuǎn)角來精確的取藥，避免多取。在定時服藥提醒上，我們采用聲光報警，對于眼力不好或者聽力不好的老人都可以使用。對于沒有定時服藥的異常情況，系統(tǒng)會保存記錄，同時會通過RS232串口通信和GSM模塊及時地通知到其監(jiān)護(hù)人。按建設(shè)置可以設(shè)定不同的服藥時間，顯示模塊實時的顯示時間和是否吃藥，紅外遙控模塊實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。圖4為電路總圖。

四、軟件設(shè)計

此系統(tǒng)的軟件設(shè)計采用C語言編程語言，并采用模塊化的編程，便于調(diào)試和維護(hù)。其整體設(shè)計思路如圖5所示，在其控制過程中，每一次都要檢測溫濕值，避免由于藥品的損壞給老人的身體造成傷害。同時，通過霍爾傳感器還可以檢測到每一個設(shè)置的時間點(diǎn)，老人是否吃過藥，并根據(jù)情況及時通過短信通知到其監(jiān)護(hù)人。在取藥環(huán)節(jié)，通過定時器和步進(jìn)電機(jī)的控制，使藥品落入取藥抽屜里，不會造成多取或者少取的現(xiàn)象。在報警部分，通過聲音和發(fā)光兩種方式來提醒老人服藥，大大提高老人因聽力不好或者眼力不好而導(dǎo)致忘記吃藥的情況。

其軟件運(yùn)行流程的前提是設(shè)定好服藥時間點(diǎn)，初始化系統(tǒng)，判斷是否到設(shè)定的服藥時間點(diǎn)。每一次到達(dá)服藥時間點(diǎn)都先通過溫濕度傳感器檢測儲藥盒里環(huán)境因素，以便檢測藥品是否因為環(huán)境因素變質(zhì)損壞，如果溫濕度值超出適合的環(huán)境因素值就發(fā)短信，通知監(jiān)護(hù)人藥品變質(zhì)損壞，同時結(jié)束本次運(yùn)行；如果環(huán)境因素正常，則準(zhǔn)備聲光提醒老人時間到了準(zhǔn)備吃藥，同時打開外部中斷0、1，打開計數(shù)器1，外部中斷1，用來從服藥時間點(diǎn)到開始計時30分鐘。如果30分鐘以后，檢測到藥品還在取藥抽屜里，證明老人沒有按時服藥，則發(fā)短信給監(jiān)護(hù)人，提醒監(jiān)護(hù)人老人未按時吃藥，及時關(guān)注并記錄這一事件。計數(shù)器1是為了給步進(jìn)電機(jī)提供精確的角度控制，避免因為脈沖控制角度錯誤，導(dǎo)致多放或者少放藥品，而外部中斷0來控制步進(jìn)電機(jī)的啟動和停止。

五、測試結(jié)果

其系統(tǒng)硬件焊接完成的整體圖如圖6所示。通過對硬件和軟件的測試，系統(tǒng)運(yùn)行正常，能夠及時地把是否吃藥信息發(fā)送給監(jiān)護(hù)人，其運(yùn)行測試結(jié)果，當(dāng)?shù)竭_(dá)服藥到服藥時間點(diǎn)30分鐘后，檢測到藥品還在取藥抽屜里，就會發(fā)送短信到其監(jiān)護(hù)人手機(jī)上，其手機(jī)接收GSM發(fā)過來的信息如圖7所示。從圖7的信息可以得知，老人因為各種原因沒有按時服藥，提醒監(jiān)護(hù)人需要及時去關(guān)注。

六、結(jié)論

從測試結(jié)果看，系統(tǒng)實現(xiàn)了預(yù)期的定時聲光提醒服藥，短信提醒，溫濕度檢測，霍爾傳感器檢測和紅外接收等功能，能解決由于其監(jiān)護(hù)人短期不在身邊造成的錯誤服藥問題，包括忘記服藥、重復(fù)過量服藥及藥物種類、數(shù)量錯誤服用，能夠很好地應(yīng)用到實際生活中，有非常好的推廣價值。