XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Автоматическая таблетница на базе конструктора Lego Mindstorms

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Волчанин В.Н. 1Амиров Д.А. 1Владимиров В.И. 1Каширин И.С. 1

---

1Школа интеллектуального развития Мистер Брейни

Филинова А.В. 1

---

1Школа интеллектуального развития Мистер Брейни

Работа в формате PDF

864.3 KB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Распространенность неправильного применения лекарств представляет собой значительный риск для здоровья пациентов и результатов лечения. Автоматические дозаторы таблеток стали потенциальным решением для улучшения управления приемом лекарств.

Цель: создание автоматической таблетницы с функциями сортировки и выдачи лекарств на базе конструктора Lego Mindstorms.

Задачи:

• Изучить проблему и последствия неправильного приема лекарств

• Проанализировать аналоги автоматических таблетниц

• Исследовать тему внедрения таблетниц в систему здравоохранения

• Изучить систему дистанционного контроля пациентов с помощью таблетниц

• Создать таблетницу из Lego Mindstorms

• Создать программу

Глава 1. Неправильный прием лекарств

1. Самовольно прекращать назначенный курс

У каждой болезни есть своя продолжительность лечения. Одни препараты принимаются всего несколько раз, другие — более продолжительный промежуток времени, третьи — пожизненно. Игнорировать рекомендации врача по этому вопросу нельзя.

Прерывание курса способствует резистентности бактерий, то есть они становятся нечувствительными к конкретному препарату. За временным улучшением состояния следует ухудшение. И в данной ситуации часто приходится назначать более сильный антибиотик, не знакомый бактериальной инфекции.

2. Принимать лекарства в неправильное время

При разработке препарата фармкомпании в обязательном порядке проводят соответствующие испытания (лабораторные и клинические). При этом исследуется биодоступность — в широком смысле количество лекарственного вещества, доходящее до места его действия в организме, определяются оптимальная доза и время употребления.

Одно лекарство лучше всего усваивается утром, другое — перед едой, третье — после и так далее. Строгие требования к этому вопросу указываются в инструкции, если жестких условий нет, вариант применения определяет доктор в зависимости от особенностей организма конкретного пациента. Так, пищеварительные ферменты рекомендовано принимать во время еды, некоторые гормональные препараты часто назначаются утром за 30 минут до еды (именно в это время надпочечники особенно активны).

Малейшее отступление от правил времени употребления лекарств может привести к:

• снижению эффективности препарата;

• повышению вероятности побочных эффектов.

3. Запивать таблетки не водой

Все же лучше не отступать от классики. Причем вода должна быть комнатной температуры. Слишком горячая температура может уменьшить в лекарстве действующие вещества, слишком холодная приведет к спазму сосудов и замедлению процессов всасывания.

Молоко многие препараты нейтрализует. То есть смысл в их приеме просто теряется.

В кофе и чае много активных веществ (таких, как танины, кофеин). Нередко они также приводят к сосудосуживающему эффекту и необходимые вещества хуже усваиваются.

Цитрусовый сок (особенно грейпфрутовый) тормозит влияние лекарств на рецепторы и опять-таки ухудшает всасывание и даже может спровоцировать проявление побочных действий. 

 4. Забывать о том, что некоторые лекарства не сочетаются

Первое правило грамотного пациента — рассказать каждому из врачей, к которому он приходит по разным проблемам, о том, какие лекарства он принимает. Хотя, конечно, хороший специалист должен поинтересоваться этим самостоятельно.

5. Увеличивать или уменьшать дозировку без назначения доктора

Как врач я стараюсь объяснять пациентам, когда они почувствуют действие препарата (сразу, через день или через неделю), чтобы человек понимал, что с ним происходит.

Например, люди с проблемами повышенного давления стремятся быстро понизить его при очередном скачке практически до идеального, глотая одну таблетку за другой. Хотя для организма это сильный стресс. Давление нужно сбивать постепенно. [1]

Глава 2. Автоматический дозатор для таблеток

Электронный органайзер для выдачи таблеток по расписанию или просто таблетница – девайс, который возьмет на себя контроль над тем, как пожилой человек принимает лекарства. Пришло время проглотить очередную пилюлю? Он оповестит звуковым сигналом и покажет, в какой ячейке находится нужный препарат. А если пациент попытается взять не то – не позволит, просто заблокирует крышку. (Рисунок 2.1, Приложения)

Электронная таблетница не допустит пропуска приема и случайной передозировки лекарственных средств, ведь пожилые люди бывают забывчивы и по ошибке могут выпить две таблетки вместо одной. Кроме того, она не даст добраться до медикаментов маленьким внучатам и домашним питомцам.

Таблетницы бывают карманными – в них помещается запас лекарств на 1-7 дней, и настольными, объема которых хватает примерно на 1-12 недель. Существуют модели для людей с расстройствами памяти, для слабовидящих, для пациентов с болезнью Паркинсона и артритом.

Глава 3. Аналоги автоматических таблетниц

TimeCap Multi-Alarm (Рисунок 3.1, Приложения)

Изобретение для тех, кто пьет ежедневно не так много разных таблеток, но страдает забывчивостью. Фактически устройство представляет из себя обычный пузырек для таблеток (куда их нужно пересыпать из обычной упаковки) с очень необычной крышкой: она показывает время последнего открытия пузырька. Данное устройство удобно для одноразового применения таблеток. Но оно не подойдет для ежедневного. [2]

BRADEX KZ 0439 (Рисунок 3.3, Приложения)

Небольшая карманная (диаметр 10 см, толщина 2 см) таблетница, рассчитанная на недельный запас лекарств. У нее простейший таймер который можно установить на 24 часа. Логично , что все таблетки в ней придется раскладывать самому, что не подойдет для людей с ограничеными возможностями. Также по ошибке можно взять таблетку из другого отсека. [3]

GMS Automatic Pill Dispenser (Рисунок 3.3, Приложения)

Таблетница имеет размеры 21 х 21 х 3 см. В комплект поставки входит автоматический дозатор таблеток GMS, 4 батарейки АА, 6 сменных дозировочных колец, 2 крышки (прозрачная и белая), металлический ключ для запирания.

Аппарат рассчитан на 7 дней, каждый день – 4 ячейки (Утро/День/Вечер/Ночь). Каждая ячейка позволяет разместить в ней до 18 средних таблеток (типа аспирина).

Данная таблетница похожа на предыдущую , но с большим размером и чуть-чуть усложненным устройством. Она тоже не подойдет для людей со ограничеными возможностями, т.к в ней тоже придется расскладывать препараты самостоятельно. [4]

Глава 4. Внедрение автоматических таблетниц в систему здравоохранения

Цифровизация российской системы здравоохранения поможет России не только продвинуться в решении демографической проблемы, но и занять лидирующие позиции в системе здравоохранения, выйдя на новый уровень в предоставлении медицинских услуг. Одним из важных этапов цифровизации системы здравоохранения это создание программы «подключенный пациент». В реализации этой программы может помочь внедрение в систему здравоохранения «умных» таблетниц.

«Умная» таблетница позволяет автоматизировать процесс приёма лекарств: сколько мы приняли таблеток, в какое время, соблюдаем ли назначенный план лечения. В некоторых случаях это очень важно знать как самому пациенту, так и врачу.

Среди преимуществ «умной» таблетницы – контроль, или напоминание о приеме лекарств. Когда мы принимаем лекарства по сложному плану лечения, можно забыть и пропустить прием той или иной таблетки. В таких случаях система может быть очень полезна и эффективна. Кроме того, в ней имеются голосовые напоминания, благодаря чему таблетница может с нами буквально общаться.

Стоит отметить, подобные табленицы предназначены в основном для пожилых людей, потому что, как правило, у них сложный план лечения, а память более слаба, а также для людей с ограниченными возможностями, патронажным службам и в целом всем тем, кто периодически забывает принимать лекарства. Зато, когда человек подойдет к такому устройству, ему будет выдано нужное количество лекарства в нужное время.

Более того, большинство современных таблетниц снабжено функцией Wi-Fi и имеют, связь с врачом, так что врач может видеть план приема препаратов пациентом. Также в таблетнице может быть встроена камера, что позволяет врачу даже заснять момент, когда человек употребляет препарат. Вся эта система опять же связана с врачом, и врач может контролировать прием препаратов и по мере необходимого корректировать план лечения.

Интересный момент заключается в том, что в таблетницу загружаются лекарства в специальном виде. Когда врач выписывает человеку определенный план лечения, определенное количество препаратов определенное время, эти данные передаются в аптеку, где формируются некие ленты. Аптека сама упаковывает таблеточку в специальные пакетики, и где-то будет две таблетки, где-то три, где-то одна. Такая лента загружается в таблетницу, которая разрезает ленту, достает таблетки и выдает нужное количество.

Кроме того умная таблетница может иметь и обратную связь в виде установленного мобильного приложения, с его помощью врачу или родственникам больного передается информация, если человек перестал принимать лекарства или нарушает график приема.

Глава 5. Создание автоматической таблетницы на базе конструктора Lego Mindstorms

Мы создали таблетницу на базе конструктора Lego Mindstorms. (Рисунок 5.1.1, Приложения) Она включает в себя: программируемый блок Ev3, средний мотор для выдачи лекраств, средний мотор для сортировки, датчик цвета и датчик касания.

Модель состоит из двух частей, отвечающих за сортировку и выдачу лекарств.

Сортировка спрятана во внутренней части таблетницы. Средний мотор запускает червячную передачу, тем самым понижая скорость вращения. Далее зубчатая передача приводит в движение ось, к которой закреплен разделитель. (Рисунок 5.1.2, Приложения) Он выведен в отсек на поверхности, состоит из трех частей, рассчитан по времени суток: утро, день, вечер. (Рисунок 5.1.3, Приложения)

Выдача лекарств происходит за счет второго среднего мотора. И гравитационного хранилища. Таблетки - скрепленные две балки на три разных цветов, спускаются по направляющей по диагонали, за счет гравитации. Располагаясь поочередно на специальной платформе. (Рисунок 5.1.4, Приложения) Датчик цвета расположен вертикально над платформой, чтобы считывать цветовое значение таблетки. . (Рисунок 5.1.5, Приложения) Мотор приводит в движение кулачковый механизм, кулачок приподнимает платформу, тем самым выталкивая лекарство.

Глава 6. Создание программы

Мы создали программу в ПО Mindstorms.

Запускается программа по нажатию на кнопку «5» на блоке управления.

С помощью датчика цвета и блока переключателя считывается цвет лекарства.

С помощью среднего мотора, подключенного в порт С, сортировочная часть поворачивается отсеком «утро»/«день»/ «вечер» к устройству для выдачи. Срабатывает мотор D и выдается таблетка. Далее сортировочная часть возвращается в исходное положение. Эта часть программы повторяется 3 раза. По количеству таблеток.

Далее воспроизводится звук об окончании сортировки, и следом повтор звукового сигнала о том, что необходимо принять утреннее лекарство. Цикл прерывается по датчику касания. Как только лекарство принято, нажимаем датчик касания и звук прекращается. Далее блок ожидание в режиме «время» работает в течении 4 секунд.

После запускается часть программы, отвечающая за прием дневного лекарства.

Мотор, поворачивает «дневной отсек», после программа работает аналогично программе, отвечающей за «утренний отсек». Воспроизводит звук до тех пор пока датчик касания не будет в состоянии «нажато».

Далее запускается часть программы, отвечающая за прием вечернего лекарства.

Как только все таблетки выданы, цикл заново воспроизводится. (Рисунок 6.1, Приложения)

Заключение

Наш проект направлен на решение проблем сортировки и выдачи лекарств, одновременно способствуя соблюдению режима лечения и благополучию пациентов.

Список используемой литературы

1. https://mag.103.by/topic/67723-obratnaja-storona-tabletki-7-oshibok-kotoryje-snizhajut-effekt-naznachennogo-lechenija/

2. https://dzen.ru/a/XZt4w-MGLACxrLdd

3. https://bradex.ru/product/tabletnitsa-nedelnaya-s-taymerom

4. https://evercare.ru/news/10-luchshikh-avtomaticheskikh-dozatorov-dlya-tabletok

Приложения