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制造者UPV学生介绍获奖原型

Universitat Politècnica de València创新者展示物联网的药丸分配器 

制造者UPV学生介绍获奖原型

Universitat Politècnica de València创新者展示物联网的药丸分配器 


聪明的

Microchip的MPLAB®X IDE是可扩展的, 高度配置的软件程序,合并强大的工具,以帮助用户发现, 配置, 开发, 调试和鉴定嵌入式设计.

聪明的

Microchip的MPLAB®X IDE是可扩展的, 高度配置的软件程序,合并强大的工具,以帮助用户发现, 配置, 开发, 调试和鉴定嵌入式设计.

连接

Microchip AVR-IoT WA开发委员会提供AWS云的无线互联网连接,从而可以通过web应用程序远程监控和配置智能药丸分发器. 

连接

Microchip AVR-IoT WA开发委员会提供AWS云的无线互联网连接,从而可以通过web应用程序远程监控和配置智能药丸分发器. 

安全

Microchip的AVR- iot WA板结合了一个强大的ATmega4808 AVR®微控制器(MCU), ATECC608A CryptoAuthentication™安全元件和完全认证的ATWINC1510 Wi-Fi®网络控制器.

安全

Microchip的AVR- iot WA板结合了一个强大的ATmega4808 AVR®微控制器(MCU), ATECC608A CryptoAuthentication™安全元件和完全认证的ATWINC1510 Wi-Fi®网络控制器.

Politècnica de València (UPV)大学最近庆祝了它的50周年th 2019年纪念日. 尽管它的工程学院可以追溯到19世纪50年代, 这是一所相对年轻的大学,其课程质量正日益得到认可. 世界大学学术排名(ARWU), 通常被称为上海排名, 将UPV评为西班牙最好的理工大学. 一个34人的社区,000名学生, 3,教授、研究人员600人,团队1人,行政和服务人员500人, 在培训下一代技术领导者的同时,普惠集团正在扩大其全球影响力, 商业和艺术,请访问València, 阿尔科伊和Gandia.

学校致力于研究,将教育传统与创新相结合. 在教学和科学工作中, UPV为其学生的学术成就和R&D和技术转移项目.

对创客UPV团队的经验学习

Makers UPV组织为工程专业学生提供了许多追求技术实际应用的机会之一. Makers UPV是一个非营利组织,是为那些热爱diy的工科学生而成立的, 让他们获得先进的工具和培训,以进一步提高他们在特定研究领域的兴趣. 该小组强调通过实践工作坊的经验学习, 参观知名公司并参加技术竞赛. 成员全年在电子、机械及设计等领域提出项目,并组成多学科小组,以支援他们的工作.

Makers UPV的一些最成功的开发项目已经进入了世界各地的技术竞赛和黑客马拉松,并获得了最高荣誉.

其中一个这样的项目是开发一个智能药丸分配器原型, 它们利用了亚马逊网络服务(AWS)物联网连接,在患者家中将药物递送给他们,同时使医疗保健专业人员能够配置剂量并监控其分发情况.

为老年人口

世界上大多数地区的预期寿命持续上升, 此外,老年人每天接受处方药和推荐的非处方药治疗的比例也在上升. 这应该不足为奇. 历史学家认为,各种药丸和药片至少存在了3年,500年, 追溯到医药制剂被卷成蜂蜜球或面团的时代,以保持一致的剂量,并有助于它们的储存和分发. 第一个hand-assembled, 以明胶为基础的药丸在19世纪早期出现, 开始一个发展时期, 随着时间的推移, 导致了机器压制粉剂的流行.

在这个过程中的某个时刻, 有进取心的发明家发明了药盒来运输和组织这些现代生活必需品. 有些在设计上纯粹是功能性的,而另一些则倾向于华丽. 这些药盒由木头演变成象牙, 从玉到铜, 从锡到金, 并最终, 塑料.

如今,普通的药盒在每个角落的商店都能找到, 提供单独的隔间来存放每天的剂量, 星期日到星期六. 每个集装箱的主人都需要每周重新装满. 近年来,市场上出现了一些更精细的电子设计,这些设计增加了网络连接和声音警报,提醒患者吃药.

随着人口老龄化,各种各样的现代药盒形式的产品将会有一个不断增长的市场. 老年人服用的药物的数量是令人震惊的,因为它很容易量化. 今天的药物滥用文化的长期和短期影响是一个有争议的问题, 然而, 特别是当它与老龄化社区相关时.

根据医疗研究机构IQVIA 2021年的一份报告, 全球药品市场, 使用发票价格水平, 到2025年,预计将以3-6%的复合年增长率(CAGR)增长至1美元左右.6万亿年.

而对每日用药的调查因国家而异, 结果通常显示,按年龄分组,预期的上升. 到现在已经有十年了 美国护士 杂志建议,在65岁以上的人群中,44%的男性和57%的女性每周服用五种或更多的非处方药和/或处方药1. 令人震惊的是,在这个年龄组中,12%的人每周服用10种或更多的非处方药和/或处方药. U.S. 凯泽家庭基金会(凯萨)的数据在2019年的一份研究报告中报告称,老年人口明显增加. 他们发现,65岁及以上的成年人中,有一半以上(54%)服用四种或四种以上处方药,而50-64岁的成年人中有三分之一(32%)服用处方药,30-49岁的成年人中约有十分之一(13%)服用处方药。2

日益增长的威胁:多药两用

在过去的十年里, 人们强烈要求解决多药联合用药日益严重的问题, 即使这个术语本身缺乏一个普遍的定义. “多药疗法”通常指一个人服用多种药物来治疗多种疾病的情况. 专家们似乎无法就同时开多少张处方达成一致, 但是,由多个医疗保健提供者管理共存的疾病,往往导致每个患者的完整药物快照不清楚的情况.   

这对有呼吸系统问题的病人来说并不罕见, 2型糖尿病, 和现有的冠心病患者需要服用6到9种药物来降低他们的长期并发症和继发性冠状动脉事件的风险. 事实上, 严格遵守国家对此类患者的治疗指南,导致至少6种处方药同时使用. 当出现负面结果时,多药疗法就有问题了. 

——我们的药剂师3

所面临的挑战


现代药丸管理系统已经发展超越了经典的药丸盒,包括定时分配机制, 具有报告和跟踪功能的移动应用程序的警报功能和接口. 但即使是最先进的消费级药品分配器,也要依靠患者和家属提前手动给药. 从用户的角度来看,这些半自动分配器的要求可能相当高, 很多时候,由于健康方面的限制,用户无法准确地管理流程. 虽然有一些自动化的药丸药房调度与这些电子产品, 医疗保健提供者几乎没有可衡量的可靠性或剂量控制.

为个人提供完全自动化的药品管理流程, 特别是老年人, 需要一种新的设计范式. 

解决方案


一个Makers UPV团队,包括Mireia Flores, 伊莎贝尔费尔南德斯守望, 哈维尔Poveda, Pablo Fernández Silva和Jaime Laborda是为了解决开发更智能的药丸分配系统的挑战而成立的.

他们决定开发一种消费者级的原型机,这种原型机可以每天或每天少量分发四种类型的药物.

他们的开放架构和代码将提供给那些可能想要构建更高容量设计的人.

在研究了低于他们预期的消费品之后, 他们决定,智能药丸系统需要包括以下特点:

a)远程剂量控制: 通过一个连接的体系结构, 医生将能够为每个智能药丸配药器配置药丸处方,并为每颗药丸每天选择多达三种摄入选项. 这一功能将使医疗保健提供者能够在必要时远程改变剂量,而不会给患者带来负担.

b)大尺寸触摸屏,界面友好:他们的设计包括一个7.0“人机界面(HMI)薄膜晶体管(TFT)液晶触摸显示,对抗易用性的担忧,痴呆症患者, 阿尔茨海默氏症或慢性视力和听力障碍. 大的输入屏幕将允许患者舒适地装满分配器,并接收到音频/视觉提示和提醒,以在正确的时间服用药物.

c)智能分拣机制: 利用现成的3D打印工具创建的管和药丸容器的创新系列, 视差马达和超声波传感器解决方案, Makers UPV团队利用了他们在电气和机械工程方面的集体技能,为机器添加了一层智能,使其能够储存药丸. 这消除了用户需要喂多个药丸和正确的剂量到单位. 一种智能装置会在分配器内对药片进行分类和分配,并在正确的时间为每个药片提供必要的剂量. 传感器将确定每个剂量的药片已被病人取出.

d)云连接: 智能药丸分发器将需要与AWS云的无线互联网连接,以便通过web应用程序进行远程监控和配置.

e)实时确认、通知和报告: 该团队开发了一款移动应用程序,可以报告患者何时服用了药物,或者如果由于某种原因没有按照常规服药,则会通知护理人员.

智能药丸分配器和配套的智能药丸网络应用程序是由微芯片和其他一流供应商的核心解决方案成功开发的.

微芯片AVR-IoT WA开发委员会 将无线互联网连接到AWS云,从而可以通过web应用程序远程监控和配置智能药丸分发器. AVR-IoT WA板 ATmega4808 AVR®微控制器(MCU), ATECC608A CryptoAuthentication™安全元件和完全认证的ATWINC1510 Wi-Fi®网络控制器,提供了最简单和有效的方式来连接嵌入式应用程序到AWS.

Arduino®Mega2560微控制器板 基于Microchip公司的ATmega2560单片机,具有54个数字输入/输出引脚(其中15个可作为脉宽调制(PWM)输出)。, 16个模拟输入, 4个通用异步收发器(UART)硬件串口, 16mhz晶体振荡器, 一个USB连接, 权力杰克, 电路串行编程(ICSP)头和复位按钮. 它包含支持MCU所需的一切.

AWS物联网管理云平台 允许连接的设备轻松安全地与云应用程序和其他设备交互.

AWS DynamoDB 是一个快速和灵活的NoSQL数据库服务的所有应用程序需要一致, 任何规模的个位数毫秒延迟.

AWS Lambda是一个计算服务,它运行用户代码来响应事件,并自动管理计算资源.

Microchip的MPLAB®X集成开发环境(IDE) 是一个可扩展的, 高度配置的软件程序,合并强大的工具,以帮助用户发现, 配置, 开发, 调试和验证大多数Microchip的mcu和数字信号控制器的嵌入式设计. MPLAB X IDE与MPLAB软件和工具的开发生态系统无缝结合, 其中很多都是免费的.

结果


Makers UPV团队利用Microchip的AVR-IoT WA开发板,通过Wi-Fi直接连接到AWS物联网管理云平台. 他们发现,在secure元素中包含凭据和证书是安全目的的积极补充. Microchip的MPLAB X IDE软件和软件开发工具包(SDK)提供了一个良好的文档化工作环境,帮助他们在短短几个月内开发出一个完整的原型解决方案.

AVR-IoT板通过AWS物联网核心通过消息队列遥测传输(MQTT)协议连接. 这允许云生态系统和硬件本身之间的双向连接. 此通信用于将分发消息发送到分发器,并将确认事件从分发器发送到云.

前端web应用是使用Ionic Angular NodeJS框架开发的, 静态文件上传到AWS S3存储服务中. web应用程序的后端是一个使用AWS API网关开发的HTTT API Rest服务,它调用Lambda函数.

另一个创客UPV的成功故事

在保持传统的技术荣誉取得的学生在Politècnica de València大学, 制造商的UPV智能药丸分配器被誉为最佳整体进入 2021年Hackster.io智能医疗设计挑战赛. 微芯片为这支团队的聪明才智感到自豪.

由于家庭和远程医疗解决方案的需求不断增加,智能药丸和药物分配变得越来越重要. 使用微芯片的AVT-IoT WA板进行智能, 连接并安全访问亚马逊的网络服务和Arduino Mega 2560板, 基于Microchip公司的8位ATmega2560单片机, 这个项目展示了令人印象深刻的电气, 固件和机械设计.

——2020年智能医疗设计挑战赛评委评语

引用:

1预防老年人多药使用. 美国护士. 2010年10月11日. www.myamericannurse.com/preventing-polypharmacy-in-older-adults/. 于2021年5月10日实现.

2Kirzinger, Ashley; Neuman, Tricia; Cubanski, Juliette; Brodie, Mollyann. 数据说明:处方药和老年人. 凯萨. 2019年8月9日. http://www.凯萨.org/health-reform/issue-brief/data-note-prescription-drugs-and-older-adults. 于2021年5月10日实现.

3Manouchehr Saljoughian博士. 老年患者的多药联合用药和药物依从性. 我们的药剂师. 2019年7月18日. www.uspharmacist.com/article/polypharmacy-and-drug-adherence-in-elderly-patients. 于2021年5月10日实现.

AVR-IoT WA发展委员会

我们的AVR- iot WA开发板结合了一个强大的ATmega4808 AVR®MCU, 一个ATECC608A CryptoAuthentication™安全元件IC和完全认证的ATWINC1510 Wi-Fi®网络控制器-它提供了最简单和有效的方式连接您的嵌入式应用程序到Amazon Web服务.

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微芯片MPLAB X IDE

我们MPLAB® X IDE是可扩展的, 高度可配置的软件程序,合并强大的工具,以帮助您发现, 配置, 开发, 调试和鉴定嵌入式设计. MPLAB X IDE与MPLAB软件和工具的开发生态系统无缝结合.

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微芯片的物联网解决方案

利用我们物联网解决方案的应用程序利用了智能处理器生态系统, 智能模拟, 经过认证的有线和无线连接和强大的安全性. 我们通过现成的软件和工具提供设计帮助, 与最大的云计算公司合作,提供世界级的支持.

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