居家老人智能藥箱設計研究

石元伍，常欣欣

（湖北工業大學，湖北 武漢 430068）

0 引言

隨著年齡的增長，進入老年期的人機體內部不可避免地發生一系列生理變化，并以身體機能、感知能力和認知能力退化的形式表現出來。因此，針對老年群體進行相關產品設計是響應政府“十四五”規劃要求，實施積極應對人口老齡化國家戰略，推動養老事業和養老產業協同發展，健全基本養老服務體系，大力發展普惠型養老服務和互助性養老，支持家庭承擔養老功能，培育養老新業態，構建居家社區機構相協調、醫養康養相結合的養老服務體系，健全養老服務綜合監管制度。為應對日益嚴重的老齡化問題，各地政府近幾年陸續推出了不同的養老模式。上海等地推出了“90%家庭養老，7%社區養老，3%依托機構養老”的“9073”模式。可以看出目前居家養老所占比例最高。居家養老是公認的理想養老模式，但亟須醫療、家政、照護、心理等多種服務的無縫銜接。目前一般家庭，當子女長大工作成家后都是與老人分開居住，若相距較近可經常照顧一下老人，相距較遠照顧起來就比較困難，特別是獨居老人家庭，當老人生病時，沒有人照顧，這時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，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[3]、設有單片機的智能藥箱[4]、設在APP 平臺中的智能藥箱[5]、基于云端的健康自助體檢一體機[6]、利用物聯網技術設計的自助健康監測一體機[7]等等[8-9]。文獻中提到的藥箱形態各異，但基本功能包括或部分包括智能管理用藥時間、智能語音提醒、智能信息顯示等。通過文獻檢索和市場調研，在充分了解老年智能藥箱需求的基礎上，結合人機工程學進行老年智能藥箱的功能分類和模塊劃分，通過優化造型設計，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出現不同程度的機能退化，比如肢體伸展幅度縮小、反應速度變慢、不能劇烈運動等。同時老年人的五感感覺機能也會出現明顯的衰退，從而人際交往會變少。由于角色的轉變，老年人接受和掌握新鮮事物的能力下降，學習能力和邏輯思維能力逐漸減弱，容易產生焦慮、失落和不安等情緒。

1.2 特征變化描述及設計要求

老年人的生理及心理產生變化對老年醫療服務產品提出新的設計要求。因此，結合老年醫療服務產品設計要求，對老年智能藥箱各因素做了分析（表1）。

表1 老年智能藥箱評估因素

1.3 居家養老醫療服務需求分析

經過加權后的居家養老醫療服務的需求、供給和利用情況，并給出了有需求條件下各類居家養老服務的利用率（表2）[10]。老年人對居家養老服務有較高的需求，但對不同養老服務需求的差異性較大，從服務分項來看，上門看病的需求最高，這樣對看病后服藥服務產品提出了新的需求。

表2 各項居家養老醫療服務的需求、供給和利用情況

2 功能需求分析

根據表1 和表2 對老年智能藥箱的功能設計進行梳理，在保證功能的基礎上，使其符合老年人使用習慣，功能設計如圖1 所示。老年智能藥箱功能分為3 類：藥品儲存、服藥提醒和用藥監督。藥品儲存可分為藥囊儲存和沖劑儲存，滿足多種藥品儲存；服藥提醒分為語音提醒和警報提醒，采用眼睛和耳朵協同操作的方式，當老年人忘記服藥時，語音和警報提醒老年服藥；用藥監督記錄老年人服藥信息，同時上傳報告至APP。不僅僅讓老人在服藥的過程中有指導性，同時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

為了簡化操作方式，減少操作步驟，將老年智能藥箱界面分為三個模塊：（1）信息查詢模塊。用戶用手機號登錄綁定后，可查詢自己的服藥情況、評估報告等。（2）服藥模塊。兩種服藥模式分為藥囊服藥和沖劑服藥，可設置服藥時間等。（3）數據打印模塊。將老人用藥記錄等報告上傳至子女手機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計

3.1 技術方案

在查閱相關文獻的基礎上[11-14]，綜合運用網絡互聯、光學、聲學、電子信息等前沿技術，設計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、藥品過期問題。在外觀和功能上與傳統家庭藥箱有區別，其功能強大且具備人性化特征。藥箱結構由沖藥箱、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部，安全可靠，若家有小孩不會被隨便翻動，使用時從主箱體左右兩邊同時拉出，也可單獨分別拉出。

圖3 老年智能藥箱造型設計

3.2 結構設計

主箱體結構和藥囊箱正視結構，如圖4 所示。

圖4 主箱體結構和藥囊箱正視結構示意圖

主箱體內部固定有單片機和無線模塊9，并設置了儲存蓄電池10 的空間。主箱體前表面開設有若干按鈕，后表面固定有電開關、端口，主箱體下部前表面固定有揚聲器11。主箱體與囊箱箱設有滑槽5 和滑扣3，用于兩者之間的滑動連接。

藥囊箱前表面嵌設有掃碼器6、指示燈7，通過掃碼器6 掃描藥盒上的條形碼，單片機獲取藥品信息，揚聲器11 進行語音播報，同時單片機控制電動伸縮桿將藥囊盒8 推出。

藥囊盒內部固定有兩個隔板，設置三個儲藥盒，上面設置三個翻蓋，翻蓋上表面分別固有早、中、晚文字燈。當用戶設置了服藥時間，藥囊箱會根據服藥時間設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根據設置的時間變成綠色，即可取出服用。

沖藥箱主要由溫度感應器、食品凈化器、加熱棒、微型直流電機、螺旋桿、沖藥箱體等組成。沖藥箱正剖視結構示意圖，如圖5 所示。

圖5 沖藥箱正剖視結構示意圖

沖藥箱前表面開設有按鈕1、顯示屏2，顯示屏2顯示所設置的數據。在出藥口下放置杯具，將沖劑藥品與飲用水通過入藥口3 倒入沖藥槽7 內，通過螺旋桿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。通過操作按鍵或手機進行設定，到達設定時間，單片機根據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，在沖藥槽7 內注入清水，通過食品凈化器8 對沖藥槽7 內部進行去污消毒，使得裝置更加安全健康。沖藥箱內部設有沖藥槽7、入藥口3、出藥口9，入藥口3 與出藥口9 相對端分別延伸至藥槽內部上下表面。沖藥箱右側固定有微型直流電機5，電機左端固定有螺旋桿4。螺旋桿4 左端固定有溫度感應器2和加熱棒6，使其能在適合的溫度沖藥劑，不會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 處固定連接有電動閥，用于出藥水量。

3.3 外觀設計

調查研究表明，進入老年期，人的視覺靈敏度呈現明顯下降的趨勢，表現為看東西模糊、看不清東西等。視覺靈敏度分為動態和靜態，老年人的動態視敏度隨年齡的增長下降較快，相比靜態的物體更難看清楚動態的物體。根據老年人視覺靈敏度的分析，老年人視覺的功能隨著年齡的增長呈下降趨勢，影響日常生活。同時，老年人經常患有黃斑病、青光眼和白內障等眼部疾病，意味著老年人視覺生理的改變影響老年患者的行為及心理。因此，針對老年智能藥箱的色彩環境設計要根據老年人的視覺生理特點進行分析歸納。老年智能藥箱主體采用光滑的ABS 塑料，整體造型簡潔、美觀、大方，且具有易清潔的特點。綜合基于色彩心理學的老年藥品包裝設計策略研究[15]和人性化老年藥品包裝設計評價體系的構建[16]，設計了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、綠色和藍色上的搭配使其更有識別度，對比鮮明，一目了然，對色彩辨色能力較差的老年人的視覺產生強烈的沖擊效果；其次，適當改變冷暖色，使老年智能藥箱增強本身的色彩層次感。

圖6 老年智能藥箱配色方案

3.4 產品交互設計

用戶通過實體按鈕和觸控界面對老年智能藥箱進行設置[17-18]，如圖7 所示。（1）實體按鈕對應藥箱開關功能;（2）觸控界面中當手觸摸時變為綠色，觸屏按鈕分別對應定時、消毒、調節功能。

圖7 老年智能藥箱交互設計

同時，老年智能藥箱采用藍牙技術與互聯網連接，支持手機APP 輔助設置，手機APP 提供使用指南、健康報告和藥箱設置，如圖8 所示。當子女或老人在手機上設置后，到指定時間，藥囊盒就會被電動伸縮桿推出，同時指示燈內部LED 燈會根據手機APP設置所需服用的藥品亮起，輔助用戶記憶服藥數量。單片機根據掃碼錄入的藥品信息獲得的生產日期與保質期，判定藥囊盒內部藥品是否過期，若過期指示燈將會變為紅色，提醒老年人禁止服用。APP 中的健康報告每個星期作一個簡單匯報，每個月根據每個月中的四個星期的簡單匯報作出一個系統分析，最后根據這一年的月匯報作出年度匯總進行系統分析。如果有問題，可以點擊健康報告中的免費問診，根據老人自己的需求挑選線上醫生問診。

圖8 老年智能藥箱APP 設計

4 結論

通過文獻檢索和市場調研，深入社區對居家老人的身體健康情況進行調查研究，綜合分析了老年人的生理狀況及居家養老的心理需求，在充分了解老年智能藥箱需求的基礎上，結合人機工程學進行老年智能藥箱的功能分類和模塊劃分，通過優化造型設計，設計了適合老年人居家使用的智能藥箱。其特性及創新如下：

（1）運用網絡互聯、光學、聲學、信息等前沿技術構思設計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間、智能語音提醒、智能信息顯示、色彩顯示、掃碼、沖藥、加熱、消毒凈化等功能，并具有人機交互功能，能有效解決居家老人視力下降、聽力衰退和記憶力下降等問題，減少和避免老人忘記吃藥、亂吃藥、吃錯藥的問題，提醒老人準時無誤地吃藥。

（2）設計的居家老人智能藥箱結構由沖藥箱、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部，使用時從主箱體左右兩邊同時拉出，也可單獨分別拉出。藥箱安全可靠，不會因移動或翻動而掉出。

（3）采用3D 軟件構建了智能藥箱的三維造型設計、色彩環境設計，整體造型設計簡潔、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，增強了老年人對醫療服務產品使用的舒心感。

本設計為居家老人藥箱及相關老年人用品的設計提供了新的思路。但是在設計居家老人智能藥箱結構時缺乏制作驗證環節，后續的設計將進行更加深入的研究，力爭早日試制出產品以投入使用。