基于用户体验的胰岛素注射笔设计研究与实践

黄雨佳 杨梦瑶

关键词：胰岛素注射笔 用户体验 人机工程 便携 智能

中图分类号：TB472 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2022）07-0119-04

引言

随着我国经济飞速发展，人们的生活方式和饮食习惯发生了极大改变。糖尿病患病率从1980年的0.67%激增到2017年的11.2%[1]，且呈现出年轻化趋势。研究显示，1994年到2012年，20岁至35岁的青壮年人群糖尿病患病率增长了8倍[2]。随着患病率的急剧增长与日益加剧的年轻化趋势，糖尿病已成为社会高度重视的公共卫生问题，受到广泛关注。胰岛素注射作为糖尿病患者控制血糖的重要方式，也需要得到更多关注与更具人性化的设计。

一、胰岛素注射笔设计现状概述

糖尿病是一种需终生治疗的慢性病，日常治疗以控制血糖在正常范围为主，而胰岛素注射作为控制血糖的有效手段，使用越来越广泛[3]。胰岛素注射笔是一种利用卡式瓶将胰岛素与注射器结合的常见胰岛素注射器，其注射疼痛感较低、计量精确、可重复使用、注射过程隐蔽等特点使其在患者的使用中最为广泛[4]。诺和诺德公司于1985年设计出品了世界上第一支胰岛素注射笔，在其后三十余年的发展过程中，各大公司推陈出新许多胰岛素注射笔，从发明时间和市场占有率来看，替换芯式胰岛素注射笔最为常见。根据销量及性能，笔者对其中5款产品进行了重点调查与分析，如表 1。

胰岛素注射笔的设计基本只关注注射功能，缺乏用户体验方面的考虑。外观以圆柱形为主，均通过顶部按动注射。其使用需要配合针头和胰岛素笔芯，这使胰岛素注射笔的外出携带与收纳十分不便，但现有的胰岛素注射笔基本没有系统地解决这个问题[3]，部分产品虽有配套收纳容器，但仅有基础收纳功能。整体而言，目前家用的个人胰岛素注射方法及血糖监测仍存在较多缺陷，如外出携带物品过多繁琐不便、操作缺乏人机需求的考虑、数据记录智能化程度较低、产品外观缺少对患者的关怀与隐私保护等。因此笔者基于用户体验针对胰岛素注射笔存在的缺陷及用户需求进行系统性整理，并对胰岛素注射笔改进设计提供方向。

二、用户体验设计的一般系统要素分析

用户体验的概念最早由知名认知心理学家、工业设计专家唐纳德·A·诺曼于提出，其认为在对交互式产品的开发过程中，应该站在用户的角度充分思考，以符合用户需求[5]。现在通常将用户体验定义为对于一个产品或系统使用前、使用中、使用后，用户各方面的全部感受。

对于用户体验设计，何为在前人的基础上提出了针对工业产品的“产品实用功能需求→产品感觉需求→产品交互需求→产品情感需求→产品社会需求→产品自我需求”6个逐步增高的用户体验设计要素[6]。笔者认为根据马斯洛关于人的需求层次可将其简化为“产品基本使用需求→产品交互体验需求→产品精神价值需求”并与之一一对应。产品的基本实用功能与其给用户带来的感官体验是用户购买产品时首要考虑的，即用户对产品的基本使用需求。在满足了产品基本使用需求之后，则要考虑用户对产品的交互体验需求，保证用户在与产品的互动过程中感到轻松愉悦，可以简单方便地完成使用目标。最后是用户对于产品最高层次的精神价值需求，其要求产品可以给用户带来愉悦的情感体验，自我认可与外在尊重，以及对用户个性和自我满足需求的诠释。在现代消费观念的影响下，以人为本以用户为核心已经成为产品设计与开发的基本原则，而从满足用户的“产品基本使用需求、产品交互体验需求、产品精神价值需求”的用户体验设计要素出发，可以使产品具有更强的市场竞争力。用户体验设计一般系统要素如图1

三、糖尿病患者胰岛素注射体验调查与需求分析

目前市面上关于胰岛素注射笔的研究设计主要针对于基本注射功能方面，而关于用户体验方面的系统研究，市场上较为空缺。因此从胰岛素注射笔的用户体验出发，结合用户体验设计系统要素，对注射笔的使用前、使用中和使用后的用户感受进行整体系统的研究分析，找出用户痛点，明确设计需求，对其改进设计方向具有十分重要的指导意义。

（一）调查方法

1.观察与用户访谈：为了从用户角度更直观深入地挖掘现有胰岛素注射笔及其相关产品血糖仪的缺陷，多方面整体了解用户感受。笔者实地走访了医院、药店等地，同时结合网络资料采取观察的方式对糖尿病患者进行胰岛素注射和血糖监测前、中、后过程中涉及的行为、组件及互动进行了系统性記录。同时根据观察结果，对患者采取了电话联系的方式进行用户访谈进一步了解用户感受，最后对调研结果采用用户体验地图的方式进行了可视化整理呈现。

2.问卷调查：为了对上述调研结果进行进一步的分析验证，同时更加精准地了解用户基本情况，分析用户具体需求，转化需求，为后续设计研究提供明确方向和优先级排序。笔者针对有胰岛素注射需求的糖尿病患者进行了线上与线下结合的两次问卷调查，并对收集的问卷进行了整理分析。第一次为用户基本情况与需求验证调查，第二次为在前期调研的基础上基于用户体验设计系统要素提出具体功能并进行优先级排序的KANO模型问卷调查。

（二）用户体验整体分析

笔者将观察与用户访谈调研结果进行整理分析，根据患者日常血糖监测和胰岛素注射的完整流程，将其中涉及到的患者行为，想法和情绪进行总结归纳，制作了用户体验地图。从用户角度出发，将用户使用胰岛素注射笔与血糖仪的过程与服务、系统之间的交互关系可视化呈现[7]，对用户胰岛素注射体验进行了整体全面的分析，如图2。

从用户使用前、中、后三个阶段分析发现，影响用户体验的因素具体表现如下：

使用前：前期准备流程繁琐，易出错或遗漏;所需物品零散杂乱，不便于收纳和外出携带;

使用中：注射动作方面的人机工程因素考虑不够完善，影响使用体验;注射后，拔针时间难以控制，导致药液吸收不完全;

使用后：对使用过的物品进行收集整理和废弃处理时易遗漏;包装外观辨识度较高，缺乏对用户隐私的保护;缺少智能化的数据管理系统，依靠用户手动易出错且不直观。

（三）用户需求数据分析

本次问卷调查的受访者为有过胰岛素注射经历的糖尿病患者。因针对人群特殊，为防止数据误差过大，问卷进行了人群筛选并以线上问卷星平台和线下纸质问卷结合的形式进行发放。共收集问卷51份，其中有效问卷17份，12份来源于糖尿病患者网络社区，5份来源于线下访谈。通过对17份有效问卷的分析整理，结果如下：

（1）糖尿病患者中男性患者占比较高，年龄以36- 45岁（占比47.10%）和45-60岁（占比41.18%）为主，其他年龄段占比较小但整体呈现年轻化趋势;

（2）70.59%的患者长时外出时需携带胰岛素注射笔、注射笔针头、血糖仪、采血笔、采血笔针头、血糖仪试纸、胰岛素笔芯等物品，其中82.35%的患者会因此感到不便，因此存在出行便携方面的需求;

（3）47.06%的患者在注射后，会因拔针过快导致药液外流，使药液吸收不充分，存在安全隐患;

（4）64.70%的患者以书面形式定期记录血糖数据变化和注射情况，其中81.82%的患者因此感到不便，因此存在智能化数据管理的需求;

（5）会选择臀部作为注射部位之一的患者有88.24%，其中会因此感到不便的有86.67%，因此需对此方面进行人机工程学性能的改进;

（6）76.47%的患者认为胰岛素注射笔外包装辨识度高，因此隐私保护需求存在。

根据上述调研结论同时结合用户体验设计系统要素，进行注射笔设计需求的分析。在产品基本使用方面，用户存在出行便携、安全舒适地进行注射等需求;产品交互体验方面，用户存在数据管理智能化和可视化的需求，产品精神价值层面，用户希望提高对自身隐私的保护，减少病情相关信息，同时对个性化的产品外观有着更高的期待。因此笔者将产品功能确定为：物品集中收纳、通过改变注射方式改进人机工程学性能、通过设置拔针提醒降低安全隐患、可视化数据管理、通过改变外观进行隐私保护。

（四）基于KANO模型的用户体验设计需求分析

KANO模型分析是从用户心理认知角度出发，获取用户满意度与产品功能的关系，并对产品功能进行优先级排序，确定设计需求指导设计的有效工具[8]。

根据K ANO模型问卷设计要求与上述调研结论，笔者设计了单选式正负向维度的问卷进行第二次问卷调查。面向胰岛素注射笔用户于线上发放30份，回收有效问卷27份，线下发放10份，回收有效问卷7份，共发放问卷40份，回收有效问卷34份。并对问卷数据进行分析计算，得到各功能的Better系数和Worse系数绝对值如表2。根据KANO模型定义划分出每个功能所在区域属性（如图3），其中第一象限代表期望型需求，表示用户满意度将随此需求的提供上升，反之降低;第二象限代表魅力型需求，表示用户满意度将随此需求的提供上升，但不提供时用户满意度不会降低;第三象限代表无差异型需求，表示用户满意度不会因需求的提供与否而产生明显改变;第四象限代表必备型需求，表示提高此需求的提供用户满意度不会提升，但不提供时用户满意度将大幅降低。

其中物品集中收纳和隐私保护功能为期望需求，可视化数据管理和多种注射方式为魅力需求，拔针提醒为无差异需求。根据必备型需求>期望型需求>魅力型需求>无差异型需求的优先级排列原则，并在每一象限内按照better系数和worse系数绝对值之和由大到小进行功能优先级排序：物品集中收纳>隐私保护>多种注射方式>可视化数据管理>拔针提醒。

因此，应以物品集中收纳、隐私保护作为核心功能，多种注射方式和可视化数据管理作为主要功能，拔针提醒作为辅助功能，对胰岛素注射笔进行改进设计。

四、注射笔用户体验改进设计实践

注射笔改进设计方案相较于市面上传统的胰岛素注射笔应以用户体验为重点进行整体化设计，尽可能满足用户的基本使用需求、交互体验需求和精神价值需求。根据前文调研分析，其应在保证基本注射功能的前提下，以物品集中收纳、隐私保护为核心，融入多种注射方式和可视化数据管理等亮点功能同时辅以拔针提醒而开展。

方案整体设计为便携性组合套装产品，分为收纳套盒和注射笔两部分。并考虑到其作为家用医疗器械，应选择柔和、明亮的浅色调来尽可能降低使用者的抵触情绪[4]。同时结合糖尿病患者年轻化趋势，考虑到用户对于产品展示个性、彰显品位的精神价值需求，其造型及配色应简约大方、具有智能感、科技感。

（一）整体造型尺寸

整体造型上，结合其收纳与隐私保护的核心需求，同时考虑到手握舒适度、放置稳定性以及外出便携性，选取直六棱柱为产品整体形态，色彩上选取干净的白色与代表健康舒适的浅绿色结合，使用户操作时保持情绪平和，减少恐惧，让用户产生信任，感受关怀。收纳套盒以日常生活用品保温水杯为参考，外观上减少用户隐私及糖尿病相关信息，采用圆润简洁的线条，智能美观且兼具收纳功能，能更好地融入用户的生活、工作环境。套盒整体尺寸基于人机工程学的人体手握持数据[9]确定为直径60mm，长170mm，各棱面宽均为30mm，抓握着力舒适的同时能稳定置于桌面。注射笔以替换芯式胰岛素注射笔为参考，根据国家标准中手掌握手柄基本尺寸[10]如表 3，确定其加盖长为160mm，直径为20mm，手握操作范围为120mm。整体尺寸与外观造型如图4

（二）使用功能设计

功能设计上，在确保基本注射和剂量调整功能前提下，以安全、便捷、舒适为原则，满足物品集中收纳的需求，并通过人机工程分析进行注射方式的改进，增设拔针提醒功能加强人机交互。

笔者将患者日常所需注射笔、血糖仪、采血笔、采血笔针头、血糖仪试纸、注射笔针头、胰岛素笔芯等物品合理有序地放置在收纳套盒中，并对血糖仪、采血笔、注射笔针头进行了整体化改进设计，便于物品存放取用和外出携带，同时采用芯片制冷技术为胰岛素笔芯提供適宜储存条件。

对不同部位注射动作进行人机工程学分析，针对臀部注射时关节活动度高，不舒适度大[11]的情况进行注射笔注射方式的改进。参考女性最小拇指控制长度（计算公式为Y=-2.79+0.32X1）[12]，在注射笔手握范围下部设计了滑动范围为45mm 的橡胶推钮，使其同时具备按动和推动两种注射方式，让用户注射时具有更多选择更加舒适安全。

在注射笔推杆顶部内置信息传输模块，当注射液推注完成十秒后，自动向绑定手机传输数据信息，提醒用户进行拔针操作。保证注射液的充分吸收，确保注射剂量准确，避免人为操作方面的误差。实用功能效果如图5

（三）可视化数据管理

传统胰岛素注射笔无法自动记录数据并直观呈现患者血糖变化且易出错或丢失。针对用户可视化数据管理的需求，笔者进行了数据管理App设计，以血糖记录、注射提醒，个人信息绑定，胰岛素用量记录作为主要功能，利用物联网技术，统计分析用户血糖数据和单次注射剂量，实时监测并呈现用户的血糖变化。内置闹钟功能提醒用户按时注射胰岛素，避免遗忘，同时辅助十秒拔针提醒功能。定期上传用户血糖及胰岛素注射情况至相关医院，便于用户复诊。帮助用户进行可视化数据管理，辅助产品为用户提供更加全面智能的服务，给予用户更大程度的关怀，提升用户与产品的交互体验。构建数据管理App功能架构，如图6。

App界面设计方面，为确保产品整体性，选用了低饱和度的绿色、黄色、浅灰色作为主题色，红色和橙色等较鲜艳的颜色作为提示色并采用圆角正六边形结合产品外观特征作为App图标，减少文字使用，采用图标、曲线和形状将数据进行可视化呈现，视觉效果更加直观明了，具体效果如图 7。

结论

文章通过多种研究方法针对替换芯式胰岛素注射笔存在的缺陷进行了深入调研和总结，并基于用户体验和人机工程在造型风格、功能创新、交互体验及用户关怀等多个方面对胰岛素注射笔进行了创新设计实践，设计出了一款便携式的胰岛素注射笔套装产品。文中关于胰岛素注射笔的用户体验需求分析结果可为后续的注射笔设计研究提供方向与参考，引发关于注射笔等家庭医疗设备用户体验设计的广泛关注与深入思考。