智能管控药品包装设计研究

朱和平 蔡京声 柯胜海

（湖南工业大学包装设计艺术学院，湖南 株洲 412007）

设计理论

智能管控药品包装设计研究

朱和平 蔡京声 柯胜海

（湖南工业大学包装设计艺术学院，湖南 株洲 412007）

智能管控药品包装是指在数字管理和数字控制载体介入下，实现对药品管控效果的一类智能包装。该包装形式针对老年人、儿童以及特殊人群具有特殊功能。文章解析智能管控药品包装的概念及特点，阐述智能管控药品包装的功能原理，并总结智能管控药品包装的设计关键。

包装设计；智能化包装；智能管控包装；药品包装

改革开放以来，我国对包装设计领域的研究一直局限于销售包装，但是历经30余年，在该研究领域基本上处于饱和，特别是包装结构设计、包装装潢设计方面，基本上都处于程式化阶段。随着智能材料和智能技术的不断发展,它的应用范围拓展到包装,出现了“智能包装”的概念。所谓智能化包装，是指在包装过程中加入集成元件或利用新型材料、特殊的结构和技术，使包装具有模拟人类行为的功能，并且可以代替人在包装使用过程中的部分行为步骤，在满足传统包装功能的基础上，对产品的质量、流通安全、使用便捷等功能中某个方面进行积极地干预与保障[1]。美国知名市场调研机构Freedonia发表一篇名为《活性及智能化包装》的研究报告称,随着人口老龄化进程的不断推进,美国包装市场智能化的趋势正在日益扩大。据预计,2017年美国智能化包装市值将达35亿美元，未来3年,其复合年增长率为8%[2]。由此可见，发展智能化包装势在必行。本文主要以药品包装为对象展开研究，探索智能管控型药品包装的相关功能、特点、形式以及设计关键。

1 智能管控药品包装设计的概念、作用及特点

所谓智能管控型包装是建立在智能化包装技术基础上，主要以提升产品安全、提高操作效率和操作的准确性为目标，以产品质量、数量和使用者行为规范为主要管控内容，使包装在流通和使用过程中更加安全、高效、便捷的一种包装形式。智能管控药品包装是建立在智能化包装技术基础下的一种包装形式，通过植入芯片和编程技术的方式，反映包装内容物状况，以提升产品安全、提高操作效率和操作的准确性为目标，以产品质量、数量和使用者行为规范为主要管控内容，从而实现包装在流通和使用过程中更加安全、高效、便捷，并对其中某些方面进行积极干预与保障的一类智能包装。这类包装通常采用数字感应器（光感应器、压力感应器、声音感应器、温度感应器等）或者感应材料（主要包括温敏、热敏、光敏、气敏等材料），最终实现包装警示与管控等特殊功能[3]。智能管控药品包装是通过管控方式实现包装设计的优势，不仅具备传统包装的功能，而且可以通过管理与控制手段的介入实现特殊的用途。这种包装具有提醒、控制、防伪等功能，而且可以实时搜集使用人群的习惯、使用时间、使用环境等信息。例如在智能管控药品包装使用中，除包装储存药物的基本需求外，还可以通过实时记录用户健康状况，将测量的结果自动通过互联网实时传输到健康大数据永久保存，并以趋势图和详细说明的图文方式呈现在各种手持或桌面终端，用于长期健康监护管理，为掌握用户的健康状况提供专业的参考数据，从而让医生做出全面正确的治疗方案。作为一种新型包装形式，智能管控包装并不适用于所有情况，而且具有很强的针对性，特别针对传统包装领域不能满足的特殊人群、特殊环境、特殊产品下使用。

2 智能管控药品包装的特殊功能

传统药品包装通常只起到保护商品、方便储运、促进药品销售、便于药品信息识别等基础性作用，虽然对包装的安全起到了一定的作用，但是功能范围有限。然而智能管控包装，不仅在形式上可以通过声、光、电的形式，并且在功能上能够通过智能控制系统实现包装的管理与控制功能，还可以运用大数据和人工智能技术实现包装与人的无缝对接。

药品包装中的智能管控，其“智能”，是指包装在一定外界环境指标变化的前提下，通过数字感应器或生物传感器结合大数据以实现提示和警示作用,达到提醒、警示、控制、计量的管控功能，同时保障药品的质量安全及满足防伪需求。智能管控药品包装，其提示功能目的是为了解决方便用药、定时定量、提醒用药的需求。例如人们在生病期间总免不了要定时用药，定量服药，因为用药安全是患者安全的重要组成部分。据国外多项研究资料统计表明，用药错误导致的医疗安全事件占全部不良事件的10%～20%。世界卫生组织资料统计，全球约有三分之一的患者死于不合理用药和错误用药。而在我国，用药安全情况更加严峻，不合理使用药品的人数占正常用药人数的12%～30%[4]，如何让病人按时按量吃药已经成为医学领域的重要难题。来自美国的一家科技企业团队开发出了一种智能药瓶，它能通过不断监测包装瓶中药品的剩余量以及药品质量情况，同时运用3G网络技术将药品使用数据传输给医生。通过这类技术，药品的利用率可以从40%提升到90%。智能药瓶的内部结构由电池组供电，集成触摸屏信息；内置于瓶壁之间有用于检测液体和固体药品的电容传感器，不接触药品；瓶子侧面的灯带可以根据预先设定好的时间以及用法用量来显示变色，变化出不同的颜色，每种颜色代表着特定的提示信息。如到了服药时间，瓶子灯带会变成蓝色，若病人没有按时吃药，则会变成红色，并且提醒患者按时服药，即是在视觉上呈现出提示功能的特性。

3 药品包装的智能管控形式

智能管控型药品包装的核心是由3种管控形式构成，分别为数字管控、结构管控、材料管控。

3.1数字管控型

数字管控型药品包装是指一种通过数字技术、移动互联网、物联网技术以及大数据对接，实现包装与人的智能互动功能的一类包装，如网络数据与药品使用的频率信息交换以实现管控药品的功能。以2017年绿色包装设计大赛获奖作品蔡京声的《可穿戴冠心病安全警示智能药品包装》为案例进行分析。冠心病患者的突发病情常与季节变化、情绪激动、体力活动等因素有关，这些因素会引起病人的心脏骤停。心脏猝死80%发生于医院外，黄金抢救时限为4~6min[5]，在医学领域有黄金4分钟抢救时间著称。同时，由于冠心病患者群体大多偏向老龄化，各方面生理机能和心理感知能力衰退，如忘记随身携带药品、不知道如何用药以及紧急病发时无人在身边照看，极易错过最佳救治时间。该设计作品从冠心病患者用药安全角度进行设计，分为内包装和外包装两部份，内部包装为可穿戴式结构，靠近手腕处内置芯片集成电路板、脉搏频率传感器以及数据分析电子元件。使用时，贴近病患手腕处的芯片实时监控脉搏的频率，依靠数据分析电子元件得出病理特征信息，分析是否在正常脉搏频率范围内。若超出威胁生命安全值，芯片向手机发出两道指令：第一道指令是发出信号至手机端APP软件，震动手机提醒患者服药，包装开启装置，解除警报；第二道指令是在第一道指令未能被解除警报的前提下，由芯片发出求救信号进行紧急呼救，确保病患在最佳时间内得到救治。内包装的电量会随着使用消耗，而外包装将提供电源，内包装未使用时可以放置于外包装盒内进行充电，从而达到安全用药、管控用药等功能。

3.2结构管控型

结构管控形式是一种在结构基础上，改变药品开启方式、实现计量与定量，保障长时间定量的用药安全与质量安全的包装。以第七届全国大学生包装结构大赛获奖作品，蔡京声的《重力感应智能报警输液袋设计》为案例进行分析。该作者的设计出发点立足于医院病房内的患者卧床输液的使用过程，由于医护人员有限，患者本身因为生理疾病引起的身体孱弱等因素，医护人员与患者根本无法有效管控药品在输液使用过程的消耗情况，从而导致患者在病房内输液经常产生药品输液耗尽没有医护及时更换药品的情况。运用结构管控的形式，改变传统输液袋包装结构，融合利用重力感应装置的计量结构来解决这一问题。重力感应器伴随着输液袋内的药液消耗减轻重量，缓慢向上收缩触及WiFi芯片。同时产生外部由蓝色至红色的颜色渐变变化，提醒医护人员为其更换药品或者停止用药。而在集成药品包装盒的开启方式上，运用破坏式防伪扣，防止药品在运输过程中，被人随意打开，起到保护药品安全、质量的作用，防止假冒伪劣药品。

3.3材料管控型

材料管控型智能药品包装是一种在材料基础上，结合温敏、气敏、光敏等具有改变用药环境，从而为视觉、嗅觉感应的一种特殊包装。如可视化温感创口贴包装设计，该设计作品从患者未能及时处理微创伤口的失血状况的角度进行分析，病人的微创伤口出血量往往由于患者的血小板数量决定愈合时间以及效果，创口贴在创口上放置时间久，会产生大量的微生物细菌导致伤口二次感染的情况出现。相较于传统的创口贴，可视化温感创口贴包装通过温感材料可以解决这类问题。创口贴上背部表层附有一层温度感应材料，温敏材料与空气接触会随着在创口上的时间推移、材料与空气当中的细菌等微生物接触，颜色由绿色向黄色缓慢渐变，以此警示患者用药安全和药品质量的消耗，从而保障病患用药的安全。

4 智能药品管控包装设计程序与方法

相比普通药品包装而言，智能管控药品包装的设计方法与其既有联系又有本质区别。一方面满足药品包装的功能与要求，另一方面需要重点解决智能管控包装新功能的实现。其设计方法具有一定的特点，具体可以从以下几个方面建立设计方法模型：

4.1 根据群体特征调研分析需求特点

智能管控药品包装并非适用于所有的药品。对症下药是药品实现安全治疗之本，而合理用药、按时定量用药是基本手段，这就要求我们对于智能管控药品包装解决的问题要有清晰准确的方法。按年龄层次区分使用药品的特殊群体，可分为儿童、成年人以及老年人群。由于老年人的视觉、听觉以及对物品使用理解能力的不断衰退，对药品包装上具有装饰性的文字、图案、颜色等表面辨识能力较弱，这就对智能管控药品包装的提醒功能设计提出了要求。对于老年人的药品包装，在展示效果下不仅要求无障碍，而且需要具备提醒功能。

4.2 药品自身形态特征以及包装安全问题分析

相比传统药品包装，对于有管控功能需求的药品本身具有特殊性。按药品特性分析可以考虑以下几个方面：药品存在的物理状态可划分为固态、液态、气态；药品物理及化学属性是否会因环境变化而变性；药品的使用方式以及存储条件和要求。例如止咳糖浆、三精口服液等常规药品，其药品本身具有定量和提醒用药的需求，而且用药环境以及操作是比较简单的。再如输液袋、输液瓶等盛装的特殊药品，它们除具有上述功能需求以外，还受到国家相关机构统一管理与监控，防止其随意销售与使用，同时实现用药时间准确、用药剂量合理、药品的防伪等尤其重要。由于药品本身的差异性，其实现管控功能的方式和设计形式也就完全不同。

4.3 基于智能管控的普遍原理设计

设计的根本是解决人群使用过程中产生的问题，依托人性化需求特征是设计思路的起源。围绕着智能管控药品包装使用行为流程逐一剖析，探索出创新与改良的方法以求在使用方式上具有可行性，又或者在注意药品使用的合理性与适应性突破性的同时创造一种新型的使用方式。按药品的特殊属性与非特殊属性来划分使用人群，即老年、儿童、残障人士为特殊人群，成年人为非特殊人群。例如老年人随着生理机能的不断下降，感官辨别能力、思维意识把控、身体执行等方面往往会遭遇到行为障碍，在服用药品过程中，经常出现对药品开启方式的不理解，药品服用剂量的不准确等问题。为保证这类老年人群用药过程顺利和安全，必须要有控制用药的设计。

5 总结

目前对于智能管控型药品包装的研讨与探究，尚无系统的专业角度进行论述，但是智能管控型药品包装的实例应用与专利的出现，反映出人们对于当下的药品包装功能提出了新层次的诉求。智能管控型药品包装的实证研究是解决药品安全、质量的应用范例之一，是设计方法模型的创新探索，是提高商品附加值属性的有效手段，也是解决安全包装设计需求的具体体现。未来随着大数据的成熟智能药品包装将更加精准、更加人性地服务人类社会。

[1] 朱和平,姚进.智能化包装设计的方法研究——以老年人智能药品包装为例[J].装饰,2013(5):96-97.

[2] 佚名.2017年美国智能化包装市值将达35亿美元[J].中国包装,2014(5):92-92.

[3] 柯胜海.智能发光包装设计研究[J].装饰,2016(9):76-77.

[4] 刘芳,张婷,张晓乐,等.116家医院药师用药安全现状的实证研究[J].中国药学杂志,2014,49(21):1961-1965.

[5] 周伟梁,曾凡杰,秦伟毅,等.心跳呼吸骤停患者心肺复苏成功的影响因素[J].华南国防医学杂志,2015(11):839-842.

国家社科基金艺术学青年项目《智能化包装设计研究》（编号：14CG127）；湖南省教育厅重点项目《基于绿色安全理念的智能化包装设计研究》（编号：16A060）；湖南省研究生科研创新基金项目《智能管控型药品包装设计实证研究》（编号：CX2017 B682）。

朱和平（1965-），男，湖南工业大学包装设计艺术学院教授，博士。E-mail:471286196@qq.com

2017-07-13