居家老人智能藥箱設(shè)計(jì)研究

石元伍，常欣欣

（湖北工業(yè)大學(xué)，湖北 武漢 430068）

0 引言

隨著年齡的增長(zhǎng)，進(jìn)入老年期的人機(jī)體內(nèi)部不可避免地發(fā)生一系列生理變化，并以身體機(jī)能、感知能力和認(rèn)知能力退化的形式表現(xiàn)出來(lái)。因此，針對(duì)老年群體進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)是響應(yīng)政府“十四五”規(guī)劃要求，實(shí)施積極應(yīng)對(duì)人口老齡化國(guó)家戰(zhàn)略，推動(dòng)養(yǎng)老事業(yè)和養(yǎng)老產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展，健全基本養(yǎng)老服務(wù)體系，大力發(fā)展普惠型養(yǎng)老服務(wù)和互助性養(yǎng)老，支持家庭承擔(dān)養(yǎng)老功能，培育養(yǎng)老新業(yè)態(tài)，構(gòu)建居家社區(qū)機(jī)構(gòu)相協(xié)調(diào)、醫(yī)養(yǎng)康養(yǎng)相結(jié)合的養(yǎng)老服務(wù)體系，健全養(yǎng)老服務(wù)綜合監(jiān)管制度。為應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)重的老齡化問(wèn)題，各地政府近幾年陸續(xù)推出了不同的養(yǎng)老模式。上海等地推出了“90%家庭養(yǎng)老，7%社區(qū)養(yǎng)老，3%依托機(jī)構(gòu)養(yǎng)老”的“9073”模式?？梢钥闯瞿壳熬蛹茵B(yǎng)老所占比例最高。居家養(yǎng)老是公認(rèn)的理想養(yǎng)老模式，但亟須醫(yī)療、家政、照護(hù)、心理等多種服務(wù)的無(wú)縫銜接。目前一般家庭，當(dāng)子女長(zhǎng)大工作成家后都是與老人分開(kāi)居住，若相距較近可經(jīng)常照顧一下老人，相距較遠(yuǎn)照顧起來(lái)就比較困難，特別是獨(dú)居老人家庭，當(dāng)老人生病時(shí)，沒(méi)有人照顧，這時(shí)老人需要一款智能藥箱輔助用藥。目前有多種智能藥箱顯現(xiàn)，如老年智能藥盒[1]、便于攜帶的老年智能藥箱[2]、智能藥箱系統(tǒng)[3]、設(shè)有單片機(jī)的智能藥箱[4]、設(shè)在APP 平臺(tái)中的智能藥箱[5]、基于云端的健康自助體檢一體機(jī)[6]、利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)的自助健康監(jiān)測(cè)一體機(jī)[7]等等[8-9]。文獻(xiàn)中提到的藥箱形態(tài)各異，但基本功能包括或部分包括智能管理用藥時(shí)間、智能語(yǔ)音提醒、智能信息顯示等。通過(guò)文獻(xiàn)檢索和市場(chǎng)調(diào)研，在充分了解老年智能藥箱需求的基礎(chǔ)上，結(jié)合人機(jī)工程學(xué)進(jìn)行老年智能藥箱的功能分類和模塊劃分，通過(guò)優(yōu)化造型設(shè)計(jì)，提出了適合老年人居家使用的智能藥箱。

1 老年人特征變化分析

1.1 生理及心理特征變化

步入老年階段，人的身體各部位功能均會(huì)出現(xiàn)不同程度的機(jī)能退化，比如肢體伸展幅度縮小、反應(yīng)速度變慢、不能劇烈運(yùn)動(dòng)等。同時(shí)老年人的五感感覺(jué)機(jī)能也會(huì)出現(xiàn)明顯的衰退，從而人際交往會(huì)變少。由于角色的轉(zhuǎn)變，老年人接受和掌握新鮮事物的能力下降，學(xué)習(xí)能力和邏輯思維能力逐漸減弱，容易產(chǎn)生焦慮、失落和不安等情緒。

1.2 特征變化描述及設(shè)計(jì)要求

老年人的生理及心理產(chǎn)生變化對(duì)老年醫(yī)療服務(wù)產(chǎn)品提出新的設(shè)計(jì)要求。因此，結(jié)合老年醫(yī)療服務(wù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，對(duì)老年智能藥箱各因素做了分析（表1）。

表1 老年智能藥箱評(píng)估因素

1.3 居家養(yǎng)老醫(yī)療服務(wù)需求分析

經(jīng)過(guò)加權(quán)后的居家養(yǎng)老醫(yī)療服務(wù)的需求、供給和利用情況，并給出了有需求條件下各類居家養(yǎng)老服務(wù)的利用率（表2）[10]。老年人對(duì)居家養(yǎng)老服務(wù)有較高的需求，但對(duì)不同養(yǎng)老服務(wù)需求的差異性較大，從服務(wù)分項(xiàng)來(lái)看，上門看病的需求最高，這樣對(duì)看病后服藥服務(wù)產(chǎn)品提出了新的需求。

表2 各項(xiàng)居家養(yǎng)老醫(yī)療服務(wù)的需求、供給和利用情況

2 功能需求分析

根據(jù)表1 和表2 對(duì)老年智能藥箱的功能設(shè)計(jì)進(jìn)行梳理，在保證功能的基礎(chǔ)上，使其符合老年人使用習(xí)慣，功能設(shè)計(jì)如圖1 所示。老年智能藥箱功能分為3 類：藥品儲(chǔ)存、服藥提醒和用藥監(jiān)督。藥品儲(chǔ)存可分為藥囊儲(chǔ)存和沖劑儲(chǔ)存，滿足多種藥品儲(chǔ)存；服藥提醒分為語(yǔ)音提醒和警報(bào)提醒，采用眼睛和耳朵協(xié)同操作的方式，當(dāng)老年人忘記服藥時(shí)，語(yǔ)音和警報(bào)提醒老年服藥；用藥監(jiān)督記錄老年人服藥信息，同時(shí)上傳報(bào)告至APP。不僅僅讓老人在服藥的過(guò)程中有指導(dǎo)性，同時(shí)也讓子女了解父母的服藥情況。

圖1 老年智能藥箱功能分類

為了簡(jiǎn)化操作方式，減少操作步驟，將老年智能藥箱界面分為三個(gè)模塊：（1）信息查詢模塊。用戶用手機(jī)號(hào)登錄綁定后，可查詢自己的服藥情況、評(píng)估報(bào)告等。（2）服藥模塊。兩種服藥模式分為藥囊服藥和沖劑服藥，可設(shè)置服藥時(shí)間等。（3）數(shù)據(jù)打印模塊。將老人用藥記錄等報(bào)告上傳至子女手機(jī)APP。老年智能藥箱界面劃分如圖2 所示。

圖2 老年智能藥箱界面劃分

3 老年智能藥箱總體設(shè)計(jì)

3.1 技術(shù)方案

在查閱相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上[11-14]，綜合運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、光學(xué)、聲學(xué)、電子信息等前沿技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種新型的居家使用的老人智能藥箱，如圖3 所示，主要解決老人忘記吃藥、亂吃藥、藥品過(guò)期問(wèn)題。在外觀和功能上與傳統(tǒng)家庭藥箱有區(qū)別，其功能強(qiáng)大且具備人性化特征。藥箱結(jié)構(gòu)由沖藥箱、藥囊箱和主箱體三部分組成。沖藥箱和藥囊箱裝在主箱體內(nèi)部，安全可靠，若家有小孩不會(huì)被隨便翻動(dòng)，使用時(shí)從主箱體左右兩邊同時(shí)拉出，也可單獨(dú)分別拉出。

圖3 老年智能藥箱造型設(shè)計(jì)

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

主箱體結(jié)構(gòu)和藥囊箱正視結(jié)構(gòu)，如圖4 所示。

圖4 主箱體結(jié)構(gòu)和藥囊箱正視結(jié)構(gòu)示意圖

主箱體內(nèi)部固定有單片機(jī)和無(wú)線模塊9，并設(shè)置了儲(chǔ)存蓄電池10 的空間。主箱體前表面開(kāi)設(shè)有若干按鈕，后表面固定有電開(kāi)關(guān)、端口，主箱體下部前表面固定有揚(yáng)聲器11。主箱體與囊箱箱設(shè)有滑槽5 和滑扣3，用于兩者之間的滑動(dòng)連接。

藥囊箱前表面嵌設(shè)有掃碼器6、指示燈7，通過(guò)掃碼器6 掃描藥盒上的條形碼，單片機(jī)獲取藥品信息，揚(yáng)聲器11 進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)，同時(shí)單片機(jī)控制電動(dòng)伸縮桿將藥囊盒8 推出。

藥囊盒內(nèi)部固定有兩個(gè)隔板，設(shè)置三個(gè)儲(chǔ)藥盒，上面設(shè)置三個(gè)翻蓋，翻蓋上表面分別固有早、中、晚文字燈。當(dāng)用戶設(shè)置了服藥時(shí)間，藥囊箱會(huì)根據(jù)服藥時(shí)間設(shè)置彈出裝有用戶所需服用藥品的藥囊盒，拿出藥囊盒后蓋子上的文字燈會(huì)根據(jù)設(shè)置的時(shí)間變成綠色，即可取出服用。

沖藥箱主要由溫度感應(yīng)器、食品凈化器、加熱棒、微型直流電機(jī)、螺旋桿、沖藥箱體等組成。沖藥箱正剖視結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5 所示。

圖5 沖藥箱正剖視結(jié)構(gòu)示意圖

沖藥箱前表面開(kāi)設(shè)有按鈕1、顯示屏2，顯示屏2顯示所設(shè)置的數(shù)據(jù)。在出藥口下放置杯具，將沖劑藥品與飲用水通過(guò)入藥口3 倒入沖藥槽7 內(nèi)，通過(guò)螺旋桿4 與加熱棒6 使得沖劑藥品方便用戶飲用，也可以提前將藥品與飲用水倒入。通過(guò)操作按鍵或手機(jī)進(jìn)行設(shè)定，到達(dá)設(shè)定時(shí)間，單片機(jī)根據(jù)程序控制藥品倒入杯具中，更加智能與靈活，喝完藥后將杯具放回出藥槽內(nèi)，在沖藥槽7 內(nèi)注入清水，通過(guò)食品凈化器8 對(duì)沖藥槽7 內(nèi)部進(jìn)行去污消毒，使得裝置更加安全健康。沖藥箱內(nèi)部設(shè)有沖藥槽7、入藥口3、出藥口9，入藥口3 與出藥口9 相對(duì)端分別延伸至藥槽內(nèi)部上下表面。沖藥箱右側(cè)固定有微型直流電機(jī)5，電機(jī)左端固定有螺旋桿4。螺旋桿4 左端固定有溫度感應(yīng)器2和加熱棒6，使其能在適合的溫度沖藥劑，不會(huì)破壞藥劑的治療效果。沖藥槽7 下面固定有食品凈化器8，出藥口9 處固定連接有電動(dòng)閥，用于出藥水量。

3.3 外觀設(shè)計(jì)

調(diào)查研究表明，進(jìn)入老年期，人的視覺(jué)靈敏度呈現(xiàn)明顯下降的趨勢(shì)，表現(xiàn)為看東西模糊、看不清東西等。視覺(jué)靈敏度分為動(dòng)態(tài)和靜態(tài)，老年人的動(dòng)態(tài)視敏度隨年齡的增長(zhǎng)下降較快，相比靜態(tài)的物體更難看清楚動(dòng)態(tài)的物體。根據(jù)老年人視覺(jué)靈敏度的分析，老年人視覺(jué)的功能隨著年齡的增長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)，影響日常生活。同時(shí)，老年人經(jīng)?；加悬S斑病、青光眼和白內(nèi)障等眼部疾病，意味著老年人視覺(jué)生理的改變影響老年患者的行為及心理。因此，針對(duì)老年智能藥箱的色彩環(huán)境設(shè)計(jì)要根據(jù)老年人的視覺(jué)生理特點(diǎn)進(jìn)行分析歸納。老年智能藥箱主體采用光滑的ABS 塑料，整體造型簡(jiǎn)潔、美觀、大方，且具有易清潔的特點(diǎn)。綜合基于色彩心理學(xué)的老年藥品包裝設(shè)計(jì)策略研究[15]和人性化老年藥品包裝設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建[16]，設(shè)計(jì)了4 種配色方案，如圖6 所示。首先，小面積黑色在大面積白色、紅色、綠色和藍(lán)色上的搭配使其更有識(shí)別度，對(duì)比鮮明，一目了然，對(duì)色彩辨色能力較差的老年人的視覺(jué)產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊效果；其次，適當(dāng)改變冷暖色，使老年智能藥箱增強(qiáng)本身的色彩層次感。

圖6 老年智能藥箱配色方案

3.4 產(chǎn)品交互設(shè)計(jì)

用戶通過(guò)實(shí)體按鈕和觸控界面對(duì)老年智能藥箱進(jìn)行設(shè)置[17-18]，如圖7 所示。（1）實(shí)體按鈕對(duì)應(yīng)藥箱開(kāi)關(guān)功能;（2）觸控界面中當(dāng)手觸摸時(shí)變?yōu)榫G色，觸屏按鈕分別對(duì)應(yīng)定時(shí)、消毒、調(diào)節(jié)功能。

圖7 老年智能藥箱交互設(shè)計(jì)

同時(shí)，老年智能藥箱采用藍(lán)牙技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)連接，支持手機(jī)APP 輔助設(shè)置，手機(jī)APP 提供使用指南、健康報(bào)告和藥箱設(shè)置，如圖8 所示。當(dāng)子女或老人在手機(jī)上設(shè)置后，到指定時(shí)間，藥囊盒就會(huì)被電動(dòng)伸縮桿推出，同時(shí)指示燈內(nèi)部LED 燈會(huì)根據(jù)手機(jī)APP設(shè)置所需服用的藥品亮起，輔助用戶記憶服藥數(shù)量。單片機(jī)根據(jù)掃碼錄入的藥品信息獲得的生產(chǎn)日期與保質(zhì)期，判定藥囊盒內(nèi)部藥品是否過(guò)期，若過(guò)期指示燈將會(huì)變?yōu)榧t色，提醒老年人禁止服用。APP 中的健康報(bào)告每個(gè)星期作一個(gè)簡(jiǎn)單匯報(bào)，每個(gè)月根據(jù)每個(gè)月中的四個(gè)星期的簡(jiǎn)單匯報(bào)作出一個(gè)系統(tǒng)分析，最后根據(jù)這一年的月匯報(bào)作出年度匯總進(jìn)行系統(tǒng)分析。如果有問(wèn)題，可以點(diǎn)擊健康報(bào)告中的免費(fèi)問(wèn)診，根據(jù)老人自己的需求挑選線上醫(yī)生問(wèn)診。

圖8 老年智能藥箱APP 設(shè)計(jì)

4 結(jié)論

通過(guò)文獻(xiàn)檢索和市場(chǎng)調(diào)研，深入社區(qū)對(duì)居家老人的身體健康情況進(jìn)行調(diào)查研究，綜合分析了老年人的生理狀況及居家養(yǎng)老的心理需求，在充分了解老年智能藥箱需求的基礎(chǔ)上，結(jié)合人機(jī)工程學(xué)進(jìn)行老年智能藥箱的功能分類和模塊劃分，通過(guò)優(yōu)化造型設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了適合老年人居家使用的智能藥箱。其特性及創(chuàng)新如下：

（1）運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、光學(xué)、聲學(xué)、信息等前沿技術(shù)構(gòu)思設(shè)計(jì)的居家使用的老人智能藥箱功能模塊豐富，包括智能管理用藥時(shí)間、智能語(yǔ)音提醒、智能信息顯示、色彩顯示、掃碼、沖藥、加熱、消毒凈化等功能，并具有人機(jī)交互功能，能有效解決居家老人視力下降、聽(tīng)力衰退和記憶力下降等問(wèn)題，減少和避免老人忘記吃藥、亂吃藥、吃錯(cuò)藥的問(wèn)題，提醒老人準(zhǔn)時(shí)無(wú)誤地吃藥。

（2）設(shè)計(jì)的居家老人智能藥箱結(jié)構(gòu)由沖藥箱、藥囊箱和主箱體3 部分組成。沖藥箱和藥囊箱裝在主箱體內(nèi)部，使用時(shí)從主箱體左右兩邊同時(shí)拉出，也可單獨(dú)分別拉出。藥箱安全可靠，不會(huì)因移動(dòng)或翻動(dòng)而掉出。

（3）采用3D 軟件構(gòu)建了智能藥箱的三維造型設(shè)計(jì)、色彩環(huán)境設(shè)計(jì)，整體造型設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔、大方、美觀、且易清潔，若在箱體上面放一瓶花卉，看上去就像一件美麗的裝飾品，增強(qiáng)了老年人對(duì)醫(yī)療服務(wù)產(chǎn)品使用的舒心感。

本設(shè)計(jì)為居家老人藥箱及相關(guān)老年人用品的設(shè)計(jì)提供了新的思路。但是在設(shè)計(jì)居家老人智能藥箱結(jié)構(gòu)時(shí)缺乏制作驗(yàn)證環(huán)節(jié)，后續(xù)的設(shè)計(jì)將進(jìn)行更加深入的研究，力爭(zhēng)早日試制出產(chǎn)品以投入使用。