智能多功能收纳药盒系统设计

刘小玉，方志刚，孔祥淼，刘泽存

（1.兰州理工大学设计艺术学院，甘肃 兰州730050；2.兰州理工大学计算机与通信学院，甘肃 兰州730050；3.兰州理工大学土木工程学院，甘肃 兰州730050；4.兰州理工大学文学院，甘肃 兰州730050）

1 研究背景

由于一些老年人会有健忘、自行配药服药的问题，对于这些老年人来说，在平时的慢性病治疗过程中按时吃药、吃对药是一个问题，有些老年人需要在不同时间段吃不同种类的药物，对于老年人来说很多时候很难记得复杂多样的药物名称。虽然国内外已经有一些与智能药盒相关的产品，诸如提醒用户服药的及为用户配药的，但是它们面向的用户往往比较局限，而且功能单一，使用设置的方法也很复杂，对于这些老年人使用是非常不方便的。本文通过对智能药盒在老年人以及亚健康慢性病服药人群实际需求现状进行调研分析，并结合目前市场上的配药收纳药盒的结构设计，在结构和功能上进行优化，设计一种具有多功能的智能收纳配药药盒，能够辅助老年人收纳药品、遵医嘱搭配药品和定时服用药品。通过普通药盒的智能化、多功能化来真正解决服药人漏服、忘服、乱服药等问题，真正改善服药人群的健康状况质量，提高生活水平。

2 设计定位——目标产品的定位分析

2.1 调查分析

智能药盒的问题调查分析：老年人群中患有慢性疾病的比例较高，因此需要长期服用各种药物来维持疾病的稳定。同时调查发现，部分老年人时常需要别人提醒来完成事情，且在目标人群中文盲也占有一定的比例，主要以农村目标用户群为主。对于这一部分人群，在操作设置以及定时服药等功能方面未必符合他们的使用习惯，需要他们的子女或者亲戚朋友去帮忙提前设置好，也没有照顾到老年人以及亚健康服药人群的情感化需求等个性化，并且提高了这类人群使用智能药盒的学习成本，影响使用智能药盒的用户体验。

目标用户的问题分析：在老年人群中，患高血压、糖尿病等人数的比例增高以及或多或少存在着某些慢性疾病而需每天吃药，并且现在处于亚健康状态的人群也越来越多。然而在这样一种情形之下，希望能够解决老年人以及亚健康病人因吃药而带来的各种各样的麻烦，做到取药喝药方便，并且保证他们在最短的时间里吃到药，以保障生命安全。处于亚健康的人长期服用药品及保健品也成了一种生活习惯和方式。但因药品种类繁多，服用方法多变，怎么样服对药、服好药、不忘服、不误服的问题值得研究[1]。

2.2 设计定位及设计输入——智能药盒的功能技术分析以及特色创新

从用户实际功能需求以及用户情感化的角度出发，在《面向用户体验的老年人智能药盒优化设计》一文中，对需要使用智能药盒的用户进行调查研究，分析市面上现有的智能药盒产品并总结，提出满足老年人用户本能层、行为层、反思层三个层次的情感需求为用户体验设计的原则，对智能药盒进行外观造型、功能、用户界面等方面的优化设计，为老年人设计出使用体验更好的智能药盒产品[2]。在《基于多感官体验设计理念的老年人药盒包装设计研究》一文中，通过对感官的调研与测试，立足于最佳的感官体验与消费者进行沟通，对使用者注重自身每个感觉器官的需求，进行全面感受药品的特质，并激活身体各个感觉细胞，使其相互作用，回馈给使用者以愉悦舒适的快感和享受。以老年人的感官（视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉）经验为主，通过老年人这些感官体验要素与药品包装识别进行对话与融合，在设计中加入老年人的感官系统全方位地进行感官体验的识别，从而设计出满足老年人情感需求的智能药盒[3]。

从技术实现的角度出发，在《多功能智能药盒的设计与实现》一文中，通过对老年人忘记服药，是否服药以及药品环境等服药问题的调研总结分析，设计了一种具有定时功能以及远程提醒的多功能智能药盒，采用热释电红外传感器检测患者是否取药，采用GSM模块用来发送未服药短信，采用声光电路提醒患者服药，数字温湿度传感器监测药品的存放环境等技术[4]。在《基于蓝牙4.0和APP控制的智能药盒设计》一文中，该药盒具备检测用药和服药提醒功能以及检测用户是否携带药盒等功能，采用集成体温检测模块并提供紧急求助功能，内置的摄像头通过扫描药品二维码获取病人所服药信息。及时反馈用户服药信息，并且检测药盒盖子的开关来记录用户的服药行为，必要时可以导出药物说明书，生成吃药报告[5]。

产品特色及创新点如下：①药盒整体造型采用长方体无棱角设计，解决目标群体中老年人这一群体的情感需求。②功能方面主要有收纳、体温检测、血样检测、心率检测和血压检测功能，并生成检测报告。③能够实现自动配药的功能，解决服错药、自行配药、忘服药等问题。④在屏幕操作方面采用触屏操作及物理操作两种方式，物理方式以按钮的方式实现，减少文盲老人的误操作。⑤采用语音及灯光的方式提醒。采用声光组合以及手机APP提醒。在用户操作方面，做到尽量简化操作步骤，只需要用户进行一些常规的操作步骤。⑥可以扫描药盒二维码。设计一个能够扫描药品二维码的装置，能够通过语音功能告知用户该药的功能主治、用法用量等，并且能够在APP上生成电子版药物说明书。⑦有一个小型药柜，能够储存药品，还能自动检测温湿度。

3 设计分析说明

3.1 结构参数和功能原理

结构参数：该多功能智能收纳药盒的触摸显示屏尺寸为70 mm×144 mm，超大屏幕设计提高了视力较弱的老年群体的辨识率以及容错率，也满足了用户情感化的使用体验。在操作屏幕的过程中，步骤清晰，具有较强的引导性，让使用者能简单明了地理解使用过程，便捷的操作过程，给使用者舒适的感受。通过实际测量药盒尺寸和计算，将储药抽屉的尺寸设计为166 mm×215 mm，完全可以满足用户的储药功能。设置操作型按钮的整体直径为60 mm，单一的按钮尺寸符合用户手指的接触面积，既满足了美观性，也提高了其操作的容错率；功能型检测按钮采用单独化设计，功能针对性更强，避免操作的复杂性，同时提高了容错率。

功能原理：在加药时，用户通过智能药盒扫描药品信息，相应的配药装置盖子进行灯光提醒并在电磁开关作用下打开，用户完成加药过程。当用户按下配药按钮，系统进行配药或者到服药时间时系统自动配药。配药机构在调频电机的动力下开始运行，调整药口大小的机构自动旋转到相应的药口，当取药机构完成一次取药后，如有多余的药品在出药口，除余机构的毛刷轮将多余药品除去，在到达出药口时滑落到接药槽，完成一次取药过程，完成所有取药工作后，屏幕和扬声器通过声光提醒用户用药。

3.2 基本功能

储药收纳功能：设计有2个储存药品的抽屉，并且有检测温湿度的装置，通过温湿度装置的实时检测功能，可以及时有效地提醒用户及时更换干燥剂或者降温处理，并保证储存药品的干燥和低温条件，且每一个抽屉底部都设计有小孔，与盛放干燥剂的盒子互通，以保证所储存药品的干燥条件。

自动配药功能：设计有5个配药装置，3个配药盒是圆形药片专用，另外2个是胶囊类药品专用。用户加药时，触控加药按钮，在智能药盒屏幕上扫描药盒上的二维码，相应的配药盒盖子在电磁线圈断电后可以被打开，加入相应的药品。配药时，用户按下配药键或者到达服药时间时系统自动配药。

服药提醒：在配药盒中加好药之后，服药之前需要从触摸屏的“服药提醒”版块设置好提醒服药的时间、核对所加药品的名称等信息，到指定时间时，扬声器语音播报“已到XX服药时间了，请服用XX药，已为你配好药”，循环播报直到用户取走接药槽。提醒服药的同时，屏幕上的提示灯在语音播报的时候持续闪烁，直至智能药盒感应到用户取走接药槽时熄灭。

测量心率血氧血压体温：检测工具为一个检测手环，检测手环与智能药盒通过数据线连接，平时存放在检测抽屉中，检测手环的主要用途是测量使用者的心率、血氧、血压和体温，做到对用户生理指标的全程把控。该检测手环的内核系统分别连接有血氧及脉搏传感器，用于采集血氧和脉搏数据；人体体温传感器，用于采集体温数据；存储模块，用于存储所述血氧及脉搏传感器、红外测温传感器所采集的数据血氧及脉搏传感器包括脉搏波传感电路和血氧检测电路，脉搏波传感电路通过两级运算放大电路将脉搏波进行放大，获得脉搏数据信号；血氧检测电路通过红外反射低分辨率图像传感器实现体表毛细血管的血氧浓度检测。通过手环的穿戴设计，实现人与产品的互动。

触摸屏控制：用户可以通过触摸显示屏进行所需功能的选择和设置。

充电功能：采用交流电源直接供电与电池供电相结合的方式，平时的使用采用交流电源供电，电池的供电主要解决突然停电的问题，能够满足2 d的使用。

3.3 造型说明

整体风格：智能药盒整体采用长方体造型设计，智能收纳药盒显得高雅、别致时尚，它的表面通过特殊磨砂处理，手感细腻，增强手感体验。智能药盒在服药用户本能层的情感设计，主要体现在外观造型的设计、颜色的搭配和材质的使用上，都能在一定程度上给予使用者情感化的关怀，在用户心理层面产生安全感，以提高用户的服药体验。该智能药盒的主要功能是自动完成配药、各项生理指标的检测以及药品收纳。智能药盒提醒用药的方式为视觉加听觉的方式，提醒方式更舒适。

4 计算机辅助造型设计表现

4.1 局部表现、细节设计

智能药盒：整体采用方形无棱角设计，增强其整体性和美观性。储药抽屉的拉手采用内凹式设计，避免了凸出式把手带给用户的生硬般的负面感受。超大尺寸的屏幕设计，提高了用户群中视力减弱的老年群体的辨识度。并且屏幕的操作方式采用触摸式操作和按钮式操作相结合的方式，满足了不同用户的使用体验。按钮采用指示性颜色设计，提高了用户的容错率和辨识率，通过减少按钮数量和操作的复杂性，减少老年用户使用的学习成本。

便携式药仓：便携式药仓主要是解决用户外出时无法按时吃药的问题，药筒内被分割为4个药格，满足1 d的用药量或者药品的分装。在配色方面，由于是便携式外出携带，配色主要以紫色、蓝色、绿色为主，表现其轻巧、别致时尚的风格特点。药格使用不同的颜色，用以表现“早、中、下、晚”4个时间段。

配药装置：将配药装置的结构整合为一体化，减少机械零部件的出错率，抛光处理的表面给用户一种干净、简洁的心理感受。

抽屉把手：通过调研和查阅老年人用品情感化设计资料，设计为成凹式把手，体现对服药用户的情感关注。

4.2 整体表现

智能药盒整体表现如图1所示。

图1 爆炸视图