智能多功能收納藥盒系統設計

劉小玉，方志剛，孔祥淼，劉澤存

（1.蘭州理工大學設計藝術學院，甘肅 蘭州730050；2.蘭州理工大學計算機與通信學院，甘肅 蘭州730050；3.蘭州理工大學土木工程學院，甘肅 蘭州730050；4.蘭州理工大學文學院，甘肅 蘭州730050）

1 研究背景

由于一些老年人會有健忘、自行配藥服藥的問題，對于這些老年人來說，在平時的慢性病治療過程中按時吃藥、吃對藥是一個問題，有些老年人需要在不同時間段吃不同種類的藥物，對于老年人來說很多時候很難記得復雜多樣的藥物名稱。雖然國內外已經有一些與智能藥盒相關的產品，諸如提醒用戶服藥的及為用戶配藥的，但是它們面向的用戶往往比較局限，而且功能單一，使用設置的方法也很復雜，對于這些老年人使用是非常不方便的。本文通過對智能藥盒在老年人以及亞健康慢性病服藥人群實際需求現狀進行調研分析，并結合目前市場上的配藥收納藥盒的結構設計，在結構和功能上進行優化，設計一種具有多功能的智能收納配藥藥盒，能夠輔助老年人收納藥品、遵醫囑搭配藥品和定時服用藥品。通過普通藥盒的智能化、多功能化來真正解決服藥人漏服、忘服、亂服藥等問題，真正改善服藥人群的健康狀況質量，提高生活水平。

2 設計定位——目標產品的定位分析

2.1 調查分析

智能藥盒的問題調查分析：老年人群中患有慢性疾病的比例較高，因此需要長期服用各種藥物來維持疾病的穩定。同時調查發現，部分老年人時常需要別人提醒來完成事情，且在目標人群中文盲也占有一定的比例，主要以農村目標用戶群為主。對于這一部分人群，在操作設置以及定時服藥等功能方面未必符合他們的使用習慣，需要他們的子女或者親戚朋友去幫忙提前設置好，也沒有照顧到老年人以及亞健康服藥人群的情感化需求等個性化，并且提高了這類人群使用智能藥盒的學習成本，影響使用智能藥盒的用戶體驗。

目標用戶的問題分析：在老年人群中，患高血壓、糖尿病等人數的比例增高以及或多或少存在著某些慢性疾病而需每天吃藥，并且現在處于亞健康狀態的人群也越來越多。然而在這樣一種情形之下，希望能夠解決老年人以及亞健康病人因吃藥而帶來的各種各樣的麻煩，做到取藥喝藥方便，并且保證他們在最短的時間里吃到藥，以保障生命安全。處于亞健康的人長期服用藥品及保健品也成了一種生活習慣和方式。但因藥品種類繁多，服用方法多變，怎么樣服對藥、服好藥、不忘服、不誤服的問題值得研究[1]。

2.2 設計定位及設計輸入——智能藥盒的功能技術分析以及特色創新

從用戶實際功能需求以及用戶情感化的角度出發，在《面向用戶體驗的老年人智能藥盒優化設計》一文中，對需要使用智能藥盒的用戶進行調查研究，分析市面上現有的智能藥盒產品并總結，提出滿足老年人用戶本能層、行為層、反思層三個層次的情感需求為用戶體驗設計的原則，對智能藥盒進行外觀造型、功能、用戶界面等方面的優化設計，為老年人設計出使用體驗更好的智能藥盒產品[2]。在《基于多感官體驗設計理念的老年人藥盒包裝設計研究》一文中，通過對感官的調研與測試，立足于最佳的感官體驗與消費者進行溝通，對使用者注重自身每個感覺器官的需求，進行全面感受藥品的特質，并激活身體各個感覺細胞，使其相互作用，回饋給使用者以愉悅舒適的快感和享受。以老年人的感官（視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺）經驗為主，通過老年人這些感官體驗要素與藥品包裝識別進行對話與融合，在設計中加入老年人的感官系統全方位地進行感官體驗的識別，從而設計出滿足老年人情感需求的智能藥盒[3]。

從技術實現的角度出發，在《多功能智能藥盒的設計與實現》一文中，通過對老年人忘記服藥，是否服藥以及藥品環境等服藥問題的調研總結分析，設計了一種具有定時功能以及遠程提醒的多功能智能藥盒，采用熱釋電紅外傳感器檢測患者是否取藥，采用GSM模塊用來發送未服藥短信，采用聲光電路提醒患者服藥，數字溫濕度傳感器監測藥品的存放環境等技術[4]。在《基于藍牙4.0和APP控制的智能藥盒設計》一文中，該藥盒具備檢測用藥和服藥提醒功能以及檢測用戶是否攜帶藥盒等功能，采用集成體溫檢測模塊并提供緊急求助功能，內置的攝像頭通過掃描藥品二維碼獲取病人所服藥信息。及時反饋用戶服藥信息，并且檢測藥盒蓋子的開關來記錄用戶的服藥行為，必要時可以導出藥物說明書，生成吃藥報告[5]。

產品特色及創新點如下：①藥盒整體造型采用長方體無棱角設計，解決目標群體中老年人這一群體的情感需求。②功能方面主要有收納、體溫檢測、血樣檢測、心率檢測和血壓檢測功能，并生成檢測報告。③能夠實現自動配藥的功能，解決服錯藥、自行配藥、忘服藥等問題。④在屏幕操作方面采用觸屏操作及物理操作兩種方式，物理方式以按鈕的方式實現，減少文盲老人的誤操作。⑤采用語音及燈光的方式提醒。采用聲光組合以及手機APP提醒。在用戶操作方面，做到盡量簡化操作步驟，只需要用戶進行一些常規的操作步驟。⑥可以掃描藥盒二維碼。設計一個能夠掃描藥品二維碼的裝置，能夠通過語音功能告知用戶該藥的功能主治、用法用量等，并且能夠在APP上生成電子版藥物說明書。⑦有一個小型藥柜，能夠儲存藥品，還能自動檢測溫濕度。

3 設計分析說明

3.1 結構參數和功能原理

結構參數：該多功能智能收納藥盒的觸摸顯示屏尺寸為70 mm×144 mm，超大屏幕設計提高了視力較弱的老年群體的辨識率以及容錯率，也滿足了用戶情感化的使用體驗。在操作屏幕的過程中，步驟清晰，具有較強的引導性，讓使用者能簡單明了地理解使用過程，便捷的操作過程，給使用者舒適的感受。通過實際測量藥盒尺寸和計算，將儲藥抽屜的尺寸設計為166 mm×215 mm，完全可以滿足用戶的儲藥功能。設置操作型按鈕的整體直徑為60 mm，單一的按鈕尺寸符合用戶手指的接觸面積，既滿足了美觀性，也提高了其操作的容錯率；功能型檢測按鈕采用單獨化設計，功能針對性更強，避免操作的復雜性，同時提高了容錯率。

功能原理：在加藥時，用戶通過智能藥盒掃描藥品信息，相應的配藥裝置蓋子進行燈光提醒并在電磁開關作用下打開，用戶完成加藥過程。當用戶按下配藥按鈕，系統進行配藥或者到服藥時間時系統自動配藥。配藥機構在調頻電機的動力下開始運行，調整藥口大小的機構自動旋轉到相應的藥口，當取藥機構完成一次取藥后，如有多余的藥品在出藥口，除余機構的毛刷輪將多余藥品除去，在到達出藥口時滑落到接藥槽，完成一次取藥過程，完成所有取藥工作后，屏幕和揚聲器通過聲光提醒用戶用藥。

3.2 基本功能

儲藥收納功能：設計有2個儲存藥品的抽屜，并且有檢測溫濕度的裝置，通過溫濕度裝置的實時檢測功能，可以及時有效地提醒用戶及時更換干燥劑或者降溫處理，并保證儲存藥品的干燥和低溫條件，且每一個抽屜底部都設計有小孔，與盛放干燥劑的盒子互通，以保證所儲存藥品的干燥條件。

自動配藥功能：設計有5個配藥裝置，3個配藥盒是圓形藥片專用，另外2個是膠囊類藥品專用。用戶加藥時，觸控加藥按鈕，在智能藥盒屏幕上掃描藥盒上的二維碼，相應的配藥盒蓋子在電磁線圈斷電后可以被打開，加入相應的藥品。配藥時，用戶按下配藥鍵或者到達服藥時間時系統自動配藥。

服藥提醒：在配藥盒中加好藥之后，服藥之前需要從觸摸屏的“服藥提醒”版塊設置好提醒服藥的時間、核對所加藥品的名稱等信息，到指定時間時，揚聲器語音播報“已到XX服藥時間了，請服用XX藥，已為你配好藥”，循環播報直到用戶取走接藥槽。提醒服藥的同時，屏幕上的提示燈在語音播報的時候持續閃爍，直至智能藥盒感應到用戶取走接藥槽時熄滅。

測量心率血氧血壓體溫：檢測工具為一個檢測手環，檢測手環與智能藥盒通過數據線連接，平時存放在檢測抽屜中，檢測手環的主要用途是測量使用者的心率、血氧、血壓和體溫，做到對用戶生理指標的全程把控。該檢測手環的內核系統分別連接有血氧及脈搏傳感器，用于采集血氧和脈搏數據；人體體溫傳感器，用于采集體溫數據；存儲模塊，用于存儲所述血氧及脈搏傳感器、紅外測溫傳感器所采集的數據血氧及脈搏傳感器包括脈搏波傳感電路和血氧檢測電路，脈搏波傳感電路通過兩級運算放大電路將脈搏波進行放大，獲得脈搏數據信號；血氧檢測電路通過紅外反射低分辨率圖像傳感器實現體表毛細血管的血氧濃度檢測。通過手環的穿戴設計，實現人與產品的互動。

觸摸屏控制：用戶可以通過觸摸顯示屏進行所需功能的選擇和設置。

充電功能：采用交流電源直接供電與電池供電相結合的方式，平時的使用采用交流電源供電，電池的供電主要解決突然停電的問題，能夠滿足2 d的使用。

3.3 造型說明

整體風格：智能藥盒整體采用長方體造型設計，智能收納藥盒顯得高雅、別致時尚，它的表面通過特殊磨砂處理，手感細膩，增強手感體驗。智能藥盒在服藥用戶本能層的情感設計，主要體現在外觀造型的設計、顏色的搭配和材質的使用上，都能在一定程度上給予使用者情感化的關懷，在用戶心理層面產生安全感，以提高用戶的服藥體驗。該智能藥盒的主要功能是自動完成配藥、各項生理指標的檢測以及藥品收納。智能藥盒提醒用藥的方式為視覺加聽覺的方式，提醒方式更舒適。

4 計算機輔助造型設計表現

4.1 局部表現、細節設計

智能藥盒：整體采用方形無棱角設計，增強其整體性和美觀性。儲藥抽屜的拉手采用內凹式設計，避免了凸出式把手帶給用戶的生硬般的負面感受。超大尺寸的屏幕設計，提高了用戶群中視力減弱的老年群體的辨識度。并且屏幕的操作方式采用觸摸式操作和按鈕式操作相結合的方式，滿足了不同用戶的使用體驗。按鈕采用指示性顏色設計，提高了用戶的容錯率和辨識率，通過減少按鈕數量和操作的復雜性，減少老年用戶使用的學習成本。

便攜式藥倉：便攜式藥倉主要是解決用戶外出時無法按時吃藥的問題，藥筒內被分割為4個藥格，滿足1 d的用藥量或者藥品的分裝。在配色方面，由于是便攜式外出攜帶，配色主要以紫色、藍色、綠色為主，表現其輕巧、別致時尚的風格特點。藥格使用不同的顏色，用以表現“早、中、下、晚”4個時間段。

配藥裝置：將配藥裝置的結構整合為一體化，減少機械零部件的出錯率，拋光處理的表面給用戶一種干凈、簡潔的心理感受。

抽屜把手：通過調研和查閱老年人用品情感化設計資料，設計為成凹式把手，體現對服藥用戶的情感關注。

4.2 整體表現

智能藥盒整體表現如圖1所示。

圖1 爆炸視圖