營養素監測系統交互設計

朱天陽，孫韻涵（通訊作者），張亞軍

（北京化工大學 機電工程學院，北京 100029）

一、常見營養素與受眾人群現狀分析

（一）人體所需的維生素與微量元素

2015年6月衛計委發布《中國居民營養與慢性病狀況報告》中指出維生素A、鈣、鐵等營養素攝入不足的問題在我國城鄉居民中普遍存在。維生素與微量元素雖然在人體中需求量較低，但卻是維持身體健康所必需的營養素。維生素有很多種，常用維生素有A、B1、B2、B6、B9、B12、C、D、E九種，常用的微量元素有Ca、Zn、Fe、Cu、Mg五種，這幾種元素不足都會不同程度地影響人體的健康。營養素充分地參與人體的生化反應，對于機體的生長、發育、新陳代謝等起到重要的作用，包括機體的生命活動、調節人體的代謝保持人體健康等方面，多余或缺乏均會引起相應的身體疾病。營養素缺乏或異常導致的疾病在臨床上較為常見。

（二）常見營養健康現狀與人群分析

在人體的生命活動中如果長期缺乏充足的維生素和微量元素，就會導致機體的功能出現嚴重障礙并誘發某些疾病。根據《中國居民營養與健康現狀》調查報告顯示成長期的兒童缺少微量元素Zn的比例為39%，缺乏維生素A的比例為9.3%。通過對國內近20年發布的維生素狀況分析，調查數據顯示80%的婦女在懷孕后期維生素D水平較低，由于胎兒生長較快，孕期婦女對維生素D需求增加，維生素D水平的高低會對母親和新生兒的健康產生嚴重影響。數據顯示老年人缺微量元素Ca、Fe、Zn的比例很高，分別為56%、35%、13%。根據2013—2014年度山東大學齊魯醫院臨床常規送檢樣本，并結合身體缺乏維生素或微量元素的原因分析得出普遍缺乏營養素的患者包括新生兒和嬰幼兒、孕婦、老年患者，術后、創傷等消耗性疾病及不能進食的疾病患者。以上的數據具有典型性并與調查相匹配，根據調研得出較大比例的人群缺少維生素以及微量元素，從而導致人體在某些機能上發生障礙，甚至引起各種疾病。在沒有被提醒的情況下容易被忽視，所以需要相應的設計改善這一境況。

二、營養素監測系統交互設計原則

基于對常見營養素以及對缺乏營養素患者特點的分析，營養素的監測系統設計需要以用戶體驗為指導，根據患者的需求進行設計。考慮在特定的環境下患者的內心狀態與身體狀態，依照用戶在使用狀態下的需求，并在確保監測的及時性與便捷性的前提下去制定設計原則。交互設計中更多地關注目標信息，將以用戶為中心的原則貫穿于設計與實現的整個過程中去。

（一）監測系統的一致性原則

營養素監測系統面向的主要人群為成長期兒童，孕婦、老人、術后、創傷等消耗性疾病及不能進食的疾病患者。結合人群進行分析，我們盡量將系統設計的得簡潔、易操作以符合患者家屬預期。界面應保持一致性的原則，不僅在色調、文字、布局上具有統一性，在結構、操作、反饋上也需具有一致性，這樣使用戶對系統快速產生認知與親切感，方便用戶的記憶與操作。Don Norman在《情感化設計》一書中提出產品設計要將情感效果深入融進行為、反思、本能這三個維度中去。而行為模式是產品交互方式的基礎依據，行為與交互設計密不可分，相互依存。不同的交互方式揭示著信息反饋模式的不同，不同的行為模式決定著不同的交互方式的設計。通過保持一致性的交互方式，并結合患者平時的心理狀態及使用習慣，再根據現實情況進行設計，通過一致性的反饋方式以及操作共同形成監測系統的易用性，能讓產品在更新換代時仍然讓用戶保持對原產品的熟悉感，減小用戶的學習成本。

（二）監測系統的環境貼切原則

營養素監測系統應該使用用戶熟悉的語言、文字、概念，使系統更符合現實的環境，讓患者更容易理解。營養素監測系統設計應當以更加專業直觀的方式來表達，使患者仿佛置身于醫院。軟件的界面設計要與患者經常使用的用于測量各項指標的血壓計、體溫計、心率儀等儀器采取相同模式，患者在進行指標的監測時，操作更為便利，使信息能更加自然地被患者所接受。Nathan Shedroff提出將特定的時間地點狀態設定一個美好的情景，根據消費者的興趣、態度、愛好、情感、知識和教育背景，以產品為“道具”，服務為“舞臺”，環境為“布景”，使用戶在使用過程中擁有美好而獨特的體驗，即使過程結束，其體驗的價值在很長一段時間內也仍然存在。營養監測系統的交互設計中，隨著時間的流逝，患者的身體狀態與心理狀態都會發生改變，需要交互系統隨著用戶的心理變化周期進行設計，產品需要滿足變化的需要。這就需要在設計開始階段對產品的交互系統與患者身心的相適應性進行綜合考慮。孕婦、老年患者，術后創傷等消耗性疾病及不能進食的疾病患者在每個階段的身體狀態與內心情緒是不同的，考慮到患者不同的心理狀態，界面的風格、語言、結構布局包括交互方式也不一樣，可以根據所需在設置中調整，設計風格完全遵守用戶的需求的設計規范，符合環境貼切原則，使用戶獲得良好的體驗，這樣不僅可以滿足用戶的需求，也可為其帶來更加便捷的使用方式。在接受該產品和生活方式之后，產品會針對不同情況進行自動響應以適應用戶需求。

（三）監測系統狀態可見原則

營養素監測系統為患者服務，需使用戶時刻了解當前的狀態，并且對過去的狀態、未來的目標都有所了解，在交互過程中系統需要在合適的時間段對用戶進行合理的反饋。針對營養素監測系統的交互設計，平臺需不斷豐富數據庫，由于醫療的專業性需要數據庫具有可以適應多種類別的訪問需求的性質。數據的便捷性的采集，在海量醫療數據中挖掘生理指標，安全可靠高效地對營養素的缺乏或過剩進行早期預測和預防。建立有效的數據模型，實現監測及提醒系統的快速查詢和響應，通過獲取用戶的生理指標數據并通過大量醫療信息確保監測系統的及時反饋。目標監測系統可以反映營養素的趨勢和營養素監測系統的軌跡模式，對患者及家屬在關鍵點進行提醒，根據患者的身體狀態所監測的數據分為不同的階段，對用戶進行合理的建議，使用戶隨時隨地知道自己的狀態，患者及家屬通過監測系統及時監控病情以進行相應的治療。

三、營養素監測系統移動端交互設計

（一）設計構思

圖1 營養素監測系統交互設計構思

營養素監測系統設計面向的人群及家屬的主要問題集中在：成長期兒童、孕婦、老人、術后、創傷等消耗性疾病及不能進食的疾病患者沒有合理的獲取信息的方式，不能時刻了解自己當前的身體狀況；家屬以及患者缺乏專業的知識且在認知上存在不足；沒有專業的解決問題的渠道及計劃；家屬護理壓力大；患者沒有合理的溝通咨詢渠道。

根據調研，針對以上痛點提出以下設計目標：完善患者營養素監測的渠道；完善監測功能使其能夠及時進行警示與建議；完善患者信息與交流渠道平臺的建設。（圖1）

1.監測方式的設計

常見的監測方式即體液監測，危急值監測，癥狀監測。最常見的體液監測如檢測尿液、血液等，通過連接外部裝備就可得出營養素所含比例從而進行提醒與建議。通過危急值監測可以精準地掌握用戶的體征，監測心率、血氧、體溫、血壓等人類生命體征的重要數據，當達到可以影響到生命的過高或過低的數值時，增加患者被救助的機會，設定自動呼叫醫院、子女或周圍群眾以防止產生嚴重后果。癥狀監測其他兩種方式相比較為簡潔快速，但是因為每種營養素造成癥狀的差異性的原因，具有一定的局限性，需要與體液監測、危急值監測的方式進行結合才可以取得更佳的效果。在癥狀監測的實際應用中，依靠單一的癥狀進行分析準確度不高，效果較差。多癥狀監測和單一癥狀監測相比較，多癥狀監測收集所有與營養素缺乏或過多所造成病癥的相關數據，進行排查組合，從而尋找與癥狀最相匹配的組合，進一步對這一組合過程的數據進行監測，最終確定疾病的程度與狀況。

2.監測系統功能的設計

不同種類的維生素與微量元素所造成的癥狀差別較大，系統根據不同的癥狀分門別類地進行針對性設計，根據患者的具體情況制定計劃，有些維生素或者微量元素的缺乏可以采用制定運動計劃與制定食譜的方式，而有些只能采取藥物治療方式，針對不同種類的營養素進行系統的分析，有助于維持營養素的正常范圍，避免無效或過度治療，以實現營養素的個性化治療；有助于診斷由原發性或繼發性營養素缺乏所引起的營養缺乏性疾病，或由維生素異常升高引起的某些維生素相關疾病；評估合理使用維生素以避免缺乏或濫用；它可以幫助放療和化療或術后或臨界狀態的患者監測由其他藥物引起的異常營養素的變化，提高治療的安全性和有效性，并提高患者治療的依從性。

3.監測系統信息平臺的設計

圖2 低保真原型圖（部分功能）

圖3 高保真原型圖（部分功能）

信息平臺的建設首先針對缺乏營養素的患者提供相關健康建議、信息和交流。通過日常營養素監測數據，對患者健康作出評估，針對健康狀況合理地推送可改善患者生活作息、飲食健康與運動頻率等的相關建議，幫助用戶更好地管理自身營養素水平、養成良好的生活作息，這些都有助于緩解和改善由于營養素缺乏所造成的癥狀。其次，提供相關的營養補充信息和最新的治療方案，確保信息源的準確性和合理性，并進行內容平臺的個性化定制。如患者的日常飲食，可根據患者的飲食習慣和飲食禁忌向患者推薦更加個性化的日常飲食建議。最后，建立患者之間的社會平臺，連接具有相同病癥或相同條件的患者，增進患者間的信息溝通與交流，以便相互間提供良好的經驗與借鑒，從而有助于打消顧慮并解決自身的問題。同時，通過社會平臺，可以吸引有關部門和個人開展營養治療，使患者和親友可以了解營養素缺乏所引起的疾病，更好地推動治療。

（二）移動應用端

針對提出的設計構思進行界面的設計，成長期兒童、孕婦、老人、術后、創傷等消耗性疾病及不能進食的疾病患者為監測系統的主要用戶，孕婦、老人、疾病患者具有獨立使用應用端的能力，成長期兒童需要家屬輔助使用。從生理角度上來看大多數患者操作能力減弱，反應能力下降，理解能力下降，從心理角度來看患者的學習能力減弱，情緒不穩定，對于新事物容易產生抵觸情緒。綜上所述，患者容易對操作界面產生排斥心理，針對用戶的需求需要有針對性地設計移動端，以提升用戶的舒適感，界面交互應簡潔清晰，功能排列有序，使用戶減少使用時所需要記憶的部分，每一步驟應有相應的提示。低保真原型圖見圖2。

圖2設計的低保真原型圖中將圖片與文字進行了較為合理的布局，使患者對關鍵信息一目了然，在界面中會有相應的提示，提示用戶下一步如何操作，在低保真原型的基礎上，對色彩、布局、反饋進行了更為詳細的設計，具體的設計見圖3。界面設計滿足了一致性的特征，顏色上采用藍色調為主，藍色給人帶來寧靜的感覺，也是醫療場所常用的顏色，有著專業性的特點。患者對此顏色接受度較好，并感到舒適與內心平靜，色彩輔助搭配了綠色與白色，使視覺效果更加統一。界面的文字、布局具有統一性，采用了圖標與文字結合的方式，使用戶更容易理解與接收醫囑，結構使用規律的條目布局，操作反饋方式統一，減輕用戶思考的負擔。監測界面采用了與醫療儀器較為相似的界面，遵循環境貼切的原則，使患者減少陌生感，能夠熟練地使用新功能。咨詢頁面實時地反映了用戶的當前狀態，交互過程中在合適的時間段對用戶進行合理的反饋。主要功能包括：（1）即時收集患者的心率、血壓、體溫、營養數據，并進行及時監測與預警記錄分析；（2）數據管理，設定數據上傳時間與間隔，智能數據分析，實時接收，實時報警監測，定時語音播報專業醫生的反饋指導意見，上傳數據，從而得到專業醫生的遠程指導與鼓勵；（3）解決方案，在特定的時間段智能提醒患者進行營養素的監測并提醒患者服用藥物以及進行食補，并分階段分析歷史數據中的潛在風險，提前進行干預，同時告知用戶周圍的親朋好友。（4）患者頁面，與家屬進行連接使家屬及時了解患者狀況，連接裝備，歷史數據會自動上傳到個人云系統并按時歸檔，方便用戶和家庭成員了解一周、一個月、一年以來的營養素含量水平，通過信息合理地控制營養素的含量有助于養成良好的生活習慣，從而逐漸形成健康的生活方式。

四、結語

營養素的監測與提醒交互系統幫助營養素缺乏或異常的患者解決營養素攝入不足或異常的問題，通過對患者的生理行為分析決定了交互原則。根據一致性、環境貼切、狀態可見的設計原則，從獲取信息的監測方式、獲取信息之后制定方案、根據信息進行警示及建議三個方面對交互系統進行設計，提升了用戶的交互體驗，完善了監測及提醒的交互流程。對于患者來說，解決了營養素監測渠道的不完善、患者信息與交流渠道平臺的建設等系列問題，通過調查患者的實際情況以深入研究用戶的情況和需求，并通過設計優化和改造來提升用戶體驗，滿足目標需求。