目前，中国人口老龄化问题尤为突出，对老人的关注点不仅在于生活、精神状态，也扩展到了健康问题。其中，如何能够更有效的提醒老人按时吃药，且不会吃错药也成为了一热点问题。针对这一问题就有了“智能药箱”的出现，智能药箱主要针对长期用药的老年人而设计。

　　1.药箱研制的背景

　　智能化城市、人性化社会是目前社会发展的主旋律，而针对人口老龄化的健康养老问题，也已经成为我国必须面对和解决的社会问题。

　　中国已步入老龄化社会,预计21世纪每4个人中就有1位是老年人。据调查，65岁以上的老年人约有80%患心脏病、高血压、关节炎和糖尿病等慢性疾病，甚至35%的老人还不止患有一种疾病。可见，患病的老人多，老年病多，吃药亦多，从而由于服药对身体造成损害的机会也多。因此老人用药要十分注意，因其体质与成年人不同，抵抗力相对减弱，因此用药安全更为重要。

　　据调查，长期服四种及以上药物者占71％，老年病人的处方数为(15-35)岁年龄组的10倍以上。老年人服药次数也多，每日均服药三次以上，最多可达八次。对于老年人用户，产品更需要在易用性上多做研究.老年人一方面服药种类多、服药次数多（李英秋,张念华,朱兵,等.一种新型家庭保健药箱的研制与使用[J].医疗设备信息），另一方面随着年龄增大，视觉老化、听觉老化、记忆力、行动力、生活自理能力等都有所下降（王亦敏,姜晗.基于老年人群阶段性研究的产品设计原则[J].包装工程），因此容易出现错服、漏服、多服药的状况（王家跃.产品设计转人性化、情感化、智能化的交互研究[D].济南:山东轻工业学院）。Greenberg报道，每天服药3次依从性好的为52％，服药4次依从性好的仅为42％。

　　2．药箱的整体介绍

　　智能药箱系统的主要使用对象是老年人群体，针对老年人按时服药的问题就要更加的细化（张涛,刘朝华,夏维曦.基于物联网的家用智能药箱应用系统的设计[J].软件），不能单纯地从提醒吃药上做文章，需要在提醒和监督两方面同时进行，以确保老人吃药准确无误（秦嘉宝.智能药箱系统的设计与实现[J].人工智能）。该产品是一个集辅助老年人用药、娱乐老年人生活、具有紧急救助功能的医用药箱。产品具有三大功能：

　　1.健康提醒与辅助用药服务：购买我们产品的客户可关注我们的微信公众号并登记老人的身体情况，我们会定时推送一些有利于老人身体的生活与饮食习惯。

　　2.文化与娱乐养老服务：核心产品药箱有收音机的功能，满足了一些老人爱听收音机的需求，通过多听一些戏曲、相声、新闻等节目来丰富老年人的闲暇生活，调整老年人的心态。

　　3.紧急救护服务：对于一些年纪较大或者患有心脏病等的一些突发性疾病产可对其提供紧急救助服务，当老人身体遇到突发情况时，按下药箱的紧急求救按钮，药箱便会发出求救声音，与此同时，弹出与老人疾病相关的速效药物，最大可能的保障老人的生命安全。

　　3．药箱组成及各部分介绍

　　药箱总共有三大部分组成，一是药箱主体，二是镶嵌安装在药箱上的收音机装置，三是与药箱蓝牙连接的呼救喇叭（一般安装在家门口）。

　　3.1药箱主体

　　药箱主体分为外壳、动力区、储药区、操作区、定时区、显示区等。

　　3.2药箱电机的选择

　　（1）转台旋转最大转矩计算：估算装满药的转台的总质量为1000g，集中作用力臂为50mm。所以：

　　选用895型电机功率P=368W，转速n=3000n/min，扭力为10Kg。

      该电机转矩：

　　得出：

　　故选用的电机符合要求。

　　同时转轴选用Q235号钢材，能够满足相关力学性能要求，并降低成本。

　　（2）齿条所受压力估算为250g

　　选用130SH型号电机，功率P=98W,转速n=5000n/min,扭力为0.5Kg

　　校核后选用该电机符合要求。

　　最后，经比较后选择了经济性较好的步进电机28BYJ4与ULN2003驱动板。

　　3.3定时装置

　　提醒用药的时钟装置选择了自带电源的DS1302实时时钟模块与中景园0.96寸OLED显示屏12864液晶显示屏，DS1302是DALLAS公司推出的涓流充电时钟芯片，内含有一个实时时钟/日历和31字节静态RAM，通过简单的串行接口与单片机进行通信。DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，仅需用到三个口线RST复位、I/O数据线、SCLK串行时钟。时钟/RAM的读/写数据以一个字节或多达31个字节的字符组方式通信。DS1302工作时功耗很低保持数据和时钟信息时功率小于1mW。中景园0.96寸OLED显示屏12864液晶显示屏材料采用PM OLED，分辨率为128*64，其工作电压为5v，视角方向为全视角，正常工作时电流在20ma左右，休眠时在ua级电流，显示区域为21.744*10.864（mm），工作温度为-40~70℃。

　　图2中景园0.96寸12864液晶显示屏产品结构图

　　3.4电源选择

　　药箱电源我们选择了尚亿1300-4S/35C、T插的航模锂电池，容量为1300mAh,且充电仅半小时即可。同时，我们选择了T型对接母头与MTS102钮子开关单联三脚两档。

　　图3 MTS102钮子开关示意图

　　3.5内置收音机

　　我们选择了LEADSTAR—MX-20收音机，并使用镶嵌式安装在药箱上，这样收音机与药箱不使用一个电路，增大了设备的安全系数，与此同时，该收音机具有夜光LED大屏幕时间显示，操作简单，按键大，音量大，并具有闹钟的功能，非常适合老年人使用。

　　3.6电磁推杆

　　为实现药品的自动推送，我们选择采用直流电电磁推杆，推杆行程为120mm。

　　3.7紧急报警器

　　我们选择了MS-190迷你马达报警器与汇承HC-42 nrf52832蓝牙模块5.0BLE arduino无线串口透传ibeacon，利用蓝牙将药箱与呼救喇叭连接在一起。

　　3.5储药区的材料选取

　　储药区的材料应用PP,符合GB 12672、HG/T 2503的规定。

　　3.6电机控制部分

　　硬件电路结构由4部分组成：时钟电路，复位电路，单片机以及驱动电路。驱动电路部分采用了以H桥电路为功率放大电路所构成的电路结构。控制部分采用C语言编程控制，AT89C51芯片的定时器产生PWM脉冲波形，通过调节波形的宽度来控制转动时间，便能够实现对电机速度的控制。

　　根据硬件系统电路设计，对各部分模板的原理进行分析，编写各自模板程

　　4．药箱的出药原理

　　在药箱针对病人的服药时间与用量调试完毕后，到用药时间时，闹钟会响起，提醒老人吃药，老人只需按动出药按钮，电机便开始运动，旋转上转台，使对应药物转到相应位置，然后，另一个电机转动，推动药筒上升，药片通过药筒升降被中间固定的柱子顶出到药筒外，这时候电磁推杆通电，产生磁性，吸引动铁芯往前推动，断电后，线圈失去磁性，动铁芯在弹簧的作用下回复原位。至此所需服用药物被推到中间药筒中，往复循环，直至中间药筒中收集完全部所需服用药品。

　　5．药箱存在的缺点

　　首先，装置出现了结构臃肿，导致空间利用率低，集成性不足，该装置因其形状为圆柱形，因此内部空间利用率较低；其次，出药方式虽可行并方便实现，但这种出药的方法存在一定的不合理性，取药原理是使大部分药物与取出药物发生相对移动，而该药箱的取药机制是通过驱动大部分药物的运动来实现的，因此存在改进的空间；最后，因为药箱功能的设计，因此药箱底座的高度要大于药箱转台的高度，而转台的高度直接决定了储药空间，而下转台只有为齿条提供活动空间这一个主要功能，因为这一个功能，使得药箱体积变大一倍以上，因此需要进行改进。（作者单位：东北电力大学机械工程学院机电181东北电力大学马克思主义学院社工181）