营养素监测系统交互设计

朱天阳，孙韵涵（通讯作者），张亚军

（北京化工大学 机电工程学院，北京 100029）

一、常见营养素与受众人群现状分析

（一）人体所需的维生素与微量元素

2015年6月卫计委发布《中国居民营养与慢性病状况报告》中指出维生素A、钙、铁等营养素摄入不足的问题在我国城乡居民中普遍存在。维生素与微量元素虽然在人体中需求量较低，但却是维持身体健康所必需的营养素。维生素有很多种，常用维生素有A、B1、B2、B6、B9、B12、C、D、E九种，常用的微量元素有Ca、Zn、Fe、Cu、Mg五种，这几种元素不足都会不同程度地影响人体的健康。营养素充分地参与人体的生化反应，对于机体的生长、发育、新陈代谢等起到重要的作用，包括机体的生命活动、调节人体的代谢保持人体健康等方面，多余或缺乏均会引起相应的身体疾病。营养素缺乏或异常导致的疾病在临床上较为常见。

（二）常见营养健康现状与人群分析

在人体的生命活动中如果长期缺乏充足的维生素和微量元素，就会导致机体的功能出现严重障碍并诱发某些疾病。根据《中国居民营养与健康现状》调查报告显示成长期的儿童缺少微量元素Zn的比例为39%，缺乏维生素A的比例为9.3%。通过对国内近20年发布的维生素状况分析，调查数据显示80%的妇女在怀孕后期维生素D水平较低，由于胎儿生长较快，孕期妇女对维生素D需求增加，维生素D水平的高低会对母亲和新生儿的健康产生严重影响。数据显示老年人缺微量元素Ca、Fe、Zn的比例很高，分别为56%、35%、13%。根据2013—2014年度山东大学齐鲁医院临床常规送检样本，并结合身体缺乏维生素或微量元素的原因分析得出普遍缺乏营养素的患者包括新生儿和婴幼儿、孕妇、老年患者，术后、创伤等消耗性疾病及不能进食的疾病患者。以上的数据具有典型性并与调查相匹配，根据调研得出较大比例的人群缺少维生素以及微量元素，从而导致人体在某些机能上发生障碍，甚至引起各种疾病。在没有被提醒的情况下容易被忽视，所以需要相应的设计改善这一境况。

二、营养素监测系统交互设计原则

基于对常见营养素以及对缺乏营养素患者特点的分析，营养素的监测系统设计需要以用户体验为指导，根据患者的需求进行设计。考虑在特定的环境下患者的内心状态与身体状态，依照用户在使用状态下的需求，并在确保监测的及时性与便捷性的前提下去制定设计原则。交互设计中更多地关注目标信息，将以用户为中心的原则贯穿于设计与实现的整个过程中去。

（一）监测系统的一致性原则

营养素监测系统面向的主要人群为成长期儿童，孕妇、老人、术后、创伤等消耗性疾病及不能进食的疾病患者。结合人群进行分析，我们尽量将系统设计的得简洁、易操作以符合患者家属预期。界面应保持一致性的原则，不仅在色调、文字、布局上具有统一性，在结构、操作、反馈上也需具有一致性，这样使用户对系统快速产生认知与亲切感，方便用户的记忆与操作。Don Norman在《情感化设计》一书中提出产品设计要将情感效果深入融进行为、反思、本能这三个维度中去。而行为模式是产品交互方式的基础依据，行为与交互设计密不可分，相互依存。不同的交互方式揭示着信息反馈模式的不同，不同的行为模式决定着不同的交互方式的设计。通过保持一致性的交互方式，并结合患者平时的心理状态及使用习惯，再根据现实情况进行设计，通过一致性的反馈方式以及操作共同形成监测系统的易用性，能让产品在更新换代时仍然让用户保持对原产品的熟悉感，减小用户的学习成本。

（二）监测系统的环境贴切原则

营养素监测系统应该使用用户熟悉的语言、文字、概念，使系统更符合现实的环境，让患者更容易理解。营养素监测系统设计应当以更加专业直观的方式来表达，使患者仿佛置身于医院。软件的界面设计要与患者经常使用的用于测量各项指标的血压计、体温计、心率仪等仪器采取相同模式，患者在进行指标的监测时，操作更为便利，使信息能更加自然地被患者所接受。Nathan Shedroff提出将特定的时间地点状态设定一个美好的情景，根据消费者的兴趣、态度、爱好、情感、知识和教育背景，以产品为“道具”，服务为“舞台”，环境为“布景”，使用户在使用过程中拥有美好而独特的体验，即使过程结束，其体验的价值在很长一段时间内也仍然存在。营养监测系统的交互设计中，随着时间的流逝，患者的身体状态与心理状态都会发生改变，需要交互系统随着用户的心理变化周期进行设计，产品需要满足变化的需要。这就需要在设计开始阶段对产品的交互系统与患者身心的相适应性进行综合考虑。孕妇、老年患者，术后创伤等消耗性疾病及不能进食的疾病患者在每个阶段的身体状态与内心情绪是不同的，考虑到患者不同的心理状态，界面的风格、语言、结构布局包括交互方式也不一样，可以根据所需在设置中调整，设计风格完全遵守用户的需求的设计规范，符合环境贴切原则，使用户获得良好的体验，这样不仅可以满足用户的需求，也可为其带来更加便捷的使用方式。在接受该产品和生活方式之后，产品会针对不同情况进行自动响应以适应用户需求。

（三）监测系统状态可见原则

营养素监测系统为患者服务，需使用户时刻了解当前的状态，并且对过去的状态、未来的目标都有所了解，在交互过程中系统需要在合适的时间段对用户进行合理的反馈。针对营养素监测系统的交互设计，平台需不断丰富数据库，由于医疗的专业性需要数据库具有可以适应多种类别的访问需求的性质。数据的便捷性的采集，在海量医疗数据中挖掘生理指标，安全可靠高效地对营养素的缺乏或过剩进行早期预测和预防。建立有效的数据模型，实现监测及提醒系统的快速查询和响应，通过获取用户的生理指标数据并通过大量医疗信息确保监测系统的及时反馈。目标监测系统可以反映营养素的趋势和营养素监测系统的轨迹模式，对患者及家属在关键点进行提醒，根据患者的身体状态所监测的数据分为不同的阶段，对用户进行合理的建议，使用户随时随地知道自己的状态，患者及家属通过监测系统及时监控病情以进行相应的治疗。

三、营养素监测系统移动端交互设计

（一）设计构思

图1 营养素监测系统交互设计构思

营养素监测系统设计面向的人群及家属的主要问题集中在：成长期儿童、孕妇、老人、术后、创伤等消耗性疾病及不能进食的疾病患者没有合理的获取信息的方式，不能时刻了解自己当前的身体状况；家属以及患者缺乏专业的知识且在认知上存在不足；没有专业的解决问题的渠道及计划；家属护理压力大；患者没有合理的沟通咨询渠道。

根据调研，针对以上痛点提出以下设计目标：完善患者营养素监测的渠道；完善监测功能使其能够及时进行警示与建议；完善患者信息与交流渠道平台的建设。（图1）

1.监测方式的设计

常见的监测方式即体液监测，危急值监测，症状监测。最常见的体液监测如检测尿液、血液等，通过连接外部装备就可得出营养素所含比例从而进行提醒与建议。通过危急值监测可以精准地掌握用户的体征，监测心率、血氧、体温、血压等人类生命体征的重要数据，当达到可以影响到生命的过高或过低的数值时，增加患者被救助的机会，设定自动呼叫医院、子女或周围群众以防止产生严重后果。症状监测其他两种方式相比较为简洁快速，但是因为每种营养素造成症状的差异性的原因，具有一定的局限性，需要与体液监测、危急值监测的方式进行结合才可以取得更佳的效果。在症状监测的实际应用中，依靠单一的症状进行分析准确度不高，效果较差。多症状监测和单一症状监测相比较，多症状监测收集所有与营养素缺乏或过多所造成病症的相关数据，进行排查组合，从而寻找与症状最相匹配的组合，进一步对这一组合过程的数据进行监测，最终确定疾病的程度与状况。

2.监测系统功能的设计

不同种类的维生素与微量元素所造成的症状差别较大，系统根据不同的症状分门别类地进行针对性设计，根据患者的具体情况制定计划，有些维生素或者微量元素的缺乏可以采用制定运动计划与制定食谱的方式，而有些只能采取药物治疗方式，针对不同种类的营养素进行系统的分析，有助于维持营养素的正常范围，避免无效或过度治疗，以实现营养素的个性化治疗；有助于诊断由原发性或继发性营养素缺乏所引起的营养缺乏性疾病，或由维生素异常升高引起的某些维生素相关疾病；评估合理使用维生素以避免缺乏或滥用；它可以帮助放疗和化疗或术后或临界状态的患者监测由其他药物引起的异常营养素的变化，提高治疗的安全性和有效性，并提高患者治疗的依从性。

3.监测系统信息平台的设计

图2 低保真原型图（部分功能）

图3 高保真原型图（部分功能）

信息平台的建设首先针对缺乏营养素的患者提供相关健康建议、信息和交流。通过日常营养素监测数据，对患者健康作出评估，针对健康状况合理地推送可改善患者生活作息、饮食健康与运动频率等的相关建议，帮助用户更好地管理自身营养素水平、养成良好的生活作息，这些都有助于缓解和改善由于营养素缺乏所造成的症状。其次，提供相关的营养补充信息和最新的治疗方案，确保信息源的准确性和合理性，并进行内容平台的个性化定制。如患者的日常饮食，可根据患者的饮食习惯和饮食禁忌向患者推荐更加个性化的日常饮食建议。最后，建立患者之间的社会平台，连接具有相同病症或相同条件的患者，增进患者间的信息沟通与交流，以便相互间提供良好的经验与借鉴，从而有助于打消顾虑并解决自身的问题。同时，通过社会平台，可以吸引有关部门和个人开展营养治疗，使患者和亲友可以了解营养素缺乏所引起的疾病，更好地推动治疗。

（二）移动应用端

针对提出的设计构思进行界面的设计，成长期儿童、孕妇、老人、术后、创伤等消耗性疾病及不能进食的疾病患者为监测系统的主要用户，孕妇、老人、疾病患者具有独立使用应用端的能力，成长期儿童需要家属辅助使用。从生理角度上来看大多数患者操作能力减弱，反应能力下降，理解能力下降，从心理角度来看患者的学习能力减弱，情绪不稳定，对于新事物容易产生抵触情绪。综上所述，患者容易对操作界面产生排斥心理，针对用户的需求需要有针对性地设计移动端，以提升用户的舒适感，界面交互应简洁清晰，功能排列有序，使用户减少使用时所需要记忆的部分，每一步骤应有相应的提示。低保真原型图见图2。

图2设计的低保真原型图中将图片与文字进行了较为合理的布局，使患者对关键信息一目了然，在界面中会有相应的提示，提示用户下一步如何操作，在低保真原型的基础上，对色彩、布局、反馈进行了更为详细的设计，具体的设计见图3。界面设计满足了一致性的特征，颜色上采用蓝色调为主，蓝色给人带来宁静的感觉，也是医疗场所常用的颜色，有着专业性的特点。患者对此颜色接受度较好，并感到舒适与内心平静，色彩辅助搭配了绿色与白色，使视觉效果更加统一。界面的文字、布局具有统一性，采用了图标与文字结合的方式，使用户更容易理解与接收医嘱，结构使用规律的条目布局，操作反馈方式统一，减轻用户思考的负担。监测界面采用了与医疗仪器较为相似的界面，遵循环境贴切的原则，使患者减少陌生感，能够熟练地使用新功能。咨询页面实时地反映了用户的当前状态，交互过程中在合适的时间段对用户进行合理的反馈。主要功能包括：（1）即时收集患者的心率、血压、体温、营养数据，并进行及时监测与预警记录分析；（2）数据管理，设定数据上传时间与间隔，智能数据分析，实时接收，实时报警监测，定时语音播报专业医生的反馈指导意见，上传数据，从而得到专业医生的远程指导与鼓励；（3）解决方案，在特定的时间段智能提醒患者进行营养素的监测并提醒患者服用药物以及进行食补，并分阶段分析历史数据中的潜在风险，提前进行干预，同时告知用户周围的亲朋好友。（4）患者页面，与家属进行连接使家属及时了解患者状况，连接装备，历史数据会自动上传到个人云系统并按时归档，方便用户和家庭成员了解一周、一个月、一年以来的营养素含量水平，通过信息合理地控制营养素的含量有助于养成良好的生活习惯，从而逐渐形成健康的生活方式。

四、结语

营养素的监测与提醒交互系统帮助营养素缺乏或异常的患者解决营养素摄入不足或异常的问题，通过对患者的生理行为分析决定了交互原则。根据一致性、环境贴切、状态可见的设计原则，从获取信息的监测方式、获取信息之后制定方案、根据信息进行警示及建议三个方面对交互系统进行设计，提升了用户的交互体验，完善了监测及提醒的交互流程。对于患者来说，解决了营养素监测渠道的不完善、患者信息与交流渠道平台的建设等系列问题，通过调查患者的实际情况以深入研究用户的情况和需求，并通过设计优化和改造来提升用户体验，满足目标需求。