摘 要：目前許多慢性呼吸系统疾病治疗药物均为雾状吸入式药剂，传统吸药器在实际治疗时很难准确记录吸药时间、次数以及确定每次吸药是否有效，从而影响对药物是否有效的判断进而影响治疗疗效。本文提出了一种新型智能吸药器，可以通过手机APP设置吸药时间提醒，并通过内置传感器对吸药时间、次数、吸药是否正确以及剩余药量进行监测，并通过蓝牙将数据传输到手机，并进一步经由无线网络传至云服务器，通过数据分析进行监控和指导患者用药的目的。
关键词：吸药器；传感器；实时时钟；蓝牙
中图分类号：R944 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）05-0205-02
0 引言
世界卫生组织定义慢性呼吸系统疾病是以慢阻肺为代表的一系列疾病。主要病种包括：慢性阻塞性肺病、慢性肺源性心脏病、支气管哮喘、支气管扩张、间质性肺病、睡眠呼吸障碍等。以慢阻肺、哮喘及肺癌较为常见。
慢性呼吸系统疾病是中老年人的常见疾病、多发病，主要病变在气管、支气管、肺部及胸腔，病变轻者多咳嗽、胸痛、呼吸受影响等，其危害性巨大，若不能进行及时治疗，会引起很多严重的并发症，严重者会导致呼吸困难、缺氧，甚至呼吸衰竭而导致患者死亡。
目前市场上很多针对慢性呼吸系统疾病的药物均为吸入式药剂，吸入式药剂可使药物直接到达肺部，作用快，疗效好，安全性也较高。为了稳定病情和保持疗效，按时和正确的使用吸入剂十分重要。但是，中老年人由于工作繁忙或记忆力衰退，经常忘记用药或者不能正确的使用吸药器用药。如果能够按时提醒患者用药并且监测用药是否正确，并通过网络使医护人员能够及时得到相关数据并向患者发出合理的用药指导，将有效提高治疗疗效，减少患者痛苦。
本文提出一种新型智能吸药器，将通过手机APP及其内置传感器来实现这些功能。
1 智能吸药器系统概念
该新型智能吸药器可以通过内置传感器对吸药时间、次数、吸药是否正确以及剩余药量进行监测，并把数据保留在内置存储器内。当外部装有相应应用软件的手机等蓝牙设备靠近时，智能吸药器自动通过蓝牙传输将数据发送出来，并进一步经由无线网络传至云服务器，便于医护人员随访和掌握病人服药情况。同时，患者可以通过手机APP设置吸药时间提醒，避免错过或遗忘用药。
智能吸药器系统概念如图1所示。
智能吸药器内置的传感器包括了3轴加速度传感器、气压传感器、计数传感器以及实时时钟等，和内置的蓝牙SoC、电池、LCD等电路形成了一个完整的系统。当患者吸药时，系统通过传感器检测相关数据，判断并记录患者吸药时间、吸药是否正确，并对吸药次数以及吸药器剩余药量进行监测及记录，并通过蓝牙将这些数据发送出来。医护人员可以根据这些反馈数据可以了解患者用药情况并对患者进行相应的指导。
2 智能吸药器工作原理及实现
患者在使用智能吸药器吸药时，首先要将摇晃吸药器使药物均匀，将腹内气体呼尽，然后将吸药器喷嘴对准口腔并激发喷药装置，在激发喷药装置的同时要用力吸气，确保将药物吸入肺部。
2.1 智能吸药器的硬件结构
智能吸药器内部组装了药瓶、电路板、LCD、电池等组件。其主要的部件结构分布如图2所示。
其中电路板上包含了3轴加速度传感器，大气压力传感器，计数传感器，实时时钟、LCD等组件。电子结构图如图3所示。
电路板上的3轴加速度传感器用于检测患者摇晃吸药器，当患者晃动吸药器时，系统通过特定的晃动算法来计算吸药器晃动的幅度和频率，进而判断药物是否摇晃均匀，并记录相关数据。
置于吸药器风路内的大气压力传感器，用于检测患者在吸药时吸力是否有效，以确保药物被有效吸入肺部。其原理为在初始状态，风路内气压与外部大气压相同，当患者用力吸气时，风路内的空气从吸嘴被吸出，在风路内形成气流，风路内的压力将小于大气压，其负压值与吸力成一定比例。通过计算吸力从而判断药物是否被有效吸入肺部。
吸药器内的计数传感器用于药物喷发检测，系统通过检测药物喷发次数，统计药瓶内剩余药剂，每喷发一次，剩余药剂次数减一，并通过LCD显示出来，当LCD计数显示降为零后，说明药剂已经用完，需要丢弃并更换新的药剂。
系统的实时时钟用于系统记录吸药数据时提供时间戳，以准确记录患者吸药的时间，用于后续医生对于药物疗效的分析以及治疗措施的调整等。
2.2 智能吸药器的工作流程
智能吸药器的吸嘴盖子打开后，电子系统上电开机，开始通过各传感器监测吸药器晃动、计数器、压力等各参数，并通过对各参数变化进行分析以判断吸药是否有效，并记录相关数据。当与手机通过蓝牙连接后，与手机APP同步数据。
智能吸药器的详细工作流程如图4所示。
3 结语
对于慢性呼吸系统疾病患者，专家一般建议对患者使用吸药器的时间、频率等信息进行跟踪。该智能吸药器通过传感器采集患者相关使用吸药器的信息，并通过蓝牙与手机同步，患者可以通过手机APP查看自身采集的信息。APP同时能够将患者使用吸药器的情况形成报告通过网络反馈给医生，让医患双方更好地掌握病情的细节和走向，以便对患者进行相应指导以提高对疾病的控制，以及对后续治疗方案调整提供有效依据。
随着物联网技术以及传感器技术的发展，必然会有越来越多的智能医疗产品出现，对于监控患者治疗参数、提高治疗疗效、缓解患者的病痛无疑将具有很大的促进作用。
参考文献
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