从1999年到2019年,意外的药物服用过量导致死亡人数的数量翻了几番,检查多处死亡的案例是药物滥用者可以很容易地通过朋友或亲戚当作止痛药的借口而获得合法的处方。 因为处方药本质上是非常易上瘾的物质,由于患者对药物进行自我调剂，它是非常危险的,可能会导致上瘾甚至死亡。 本项目是分析研发一个家庭医患自动化的蓝牙智能监控设备来减少药品消费过程中的风险和未经授权的获得处方用药。
概念
“蓝牙无线药丸盒”是一个自动化药片分配器与生物识别访问控制。 其验证患者的指纹并分发药物基于规定的时间表,设置由授权药剂师或医生。
应用
“蓝牙无线药丸盒”系统用于防止患者意外的过量使用。 它还确保只有病人的处方药物才能够携带他们,不用于任何人进行访问的传统盒子。 这样的一个智能设备将具有鸦片制剂的处方患者杜绝可能上瘾的危险。 “蓝牙无线药丸盒”维护常规剂量的计划,防止任何意外计量过大的错误,这也是患者上瘾的主要因素。 它还可以防止病人的家人或朋友误服药物。
要求和技术规范
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安全、紧凑
我们的项目核心物理组件是采用一个容器能够加载,存储和分发药片。 这个容器必须紧凑和易于使用,因为目标客户是老人或者那些可能患有一种疾病行动不便的人。 我们还实施访问控制,防止用户获得多余的药物,而只允许医生/药剂师加载和进度的剂量。
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耐用,密封
该设备必须耐用,防止物理破坏。 由于设备储存药物,它还必须是安全长时间的存储药物,其他类似情况下用于存储药物而没有自动分发功能的应用场景。
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医生的访问控制
为了达到阻止访问用户超过规定的药物,我们的目标是有一个访问控制机制,只允许授权的个人/组织加载容器正确的药片,并设置时间表。 这个功能应该是通过一个用户应用程序可以识别设备,并将只被授权实体者可用,从而防止滥用。
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用户访问控制
我们的设备也可授权或者限制获得药物以外的个人用户的药物。 为此,我们使用生物识别访问控制,它也可以设置使用一个用户应用程序,这个应用程序将允许用户将他们的生物标记添加到设备限制访问。
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医生设置和警报
只有医生可以设置为设备上的药物处方的时间表。 这将是通过相同的用户应用程序的用户。 可能的扩展我们的项目之一是提醒医生,以防药物由用户或错过，例如安全容器被打破了的情况。
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用户提示
用户在他们的手机上会提醒(需配对的设备)是时候为自己服用的药物告警。 设备也将跟踪药物已接近枯竭,并提醒用户。
系统元件构成
蓝牙/wifi单片机
我们选择蓝牙单片机的主要动机是蓝牙支持Beacon及其他标准的通信协议和一个方便的IDE开发环境。 由于这些原因,我们选择了Realtek RTL8762c,因为它是建在BLE的无线支持。
指纹传感器
我们产品的一个关键组成部分就是身份验证步骤,用来验证取出药物的人,其目的是识别真正的患者。这可以防止人为形成一个药物成瘾的习惯,预防一些不应该甚至不允许使用的人。要做到这一点,我们将使用一个生物传感ZFM-20指纹传感器。 当添加用户到设备时,传感器将用于收集用户的指纹信息并将其存储在本地存储器中。同样,设备配置后,当用户去收回他们的药物,他们将使用传感器进行身份验证,传感器将收集指纹信息并将信息发送到处理器通过UART对身份验证的结果。
电磁阀
为了控制访问药片,防止过量,我们将使用一个电磁阀,电磁阀作为锁定药盒机制的单元。 在选择电磁阀时,需要考量如何防止过度的电力消耗和电磁阀的力矩。 因为我们的目标是创建一个便携设备,我们将使用便携式电池。 电磁阀的选择要考虑电磁阀闭锁时无动力的时候，因此它应该有一部分能够正常的活动,这样可以允许阀门被打开使其适合这种情况下,通常电磁阀门大部分时间是锁着的。 应该还要考虑应对安全操作,我们将使用一个S1GFSCT-ND二极管以及功率晶体管(FQP30N06L-ND)来保证电路的可靠性。 另外这个电磁阀可以在9 v - 12 v直流电池下进行操作。
光电管
这个光电传感器的存在是为了记录药丸已经成功通过我们的系统时。 它还将帮助我们测试用户是否根据时间表用药,如果用户没有预定并防止分发药片。另外光电管允许我们检测是否存在药物在调剂的区域。
伺服电机
“蓝牙无线药丸盒”,其中最重要的部分是我们的系统需要一个伺服电机。 我们需要一个电机强大到足以扭转加载药物的分配板,而且不使用大的电力。 Microservo的FS90R 适合这一目的。
加速度计
当设备的药物出口位置摆放是正确的，“蓝牙无线药丸盒”的自动分配机制才会工作,所以我们需要一个加速度计来确定设备的方向。 这将确保设备只会在位置正确的直立方位时工作。 加速度计的要求是,它很小,低功率,并且能够合理定位,所以我们选择了使用I2C接口的硬件MEMS加速度计(MMA8452Q)。
模拟数字转换器
由于需要独立的模拟到数字转换器(ADC),不占用我们的系统资源，因此必须使用一个外部的一个能读懂光电检测输出的模拟值。 这里我们使用的是SPI接口的双通道MCP3002ADC。
Realtek设计资源：
http://www.realtekbee.com/
https://www.realmcu.com/en/Home/Index/