居家老人智能药箱设计研究

石元伍，常欣欣

（湖北工业大学，湖北 武汉 430068）

0 引言

随着年龄的增长，进入老年期的人机体内部不可避免地发生一系列生理变化，并以身体机能、感知能力和认知能力退化的形式表现出来。因此，针对老年群体进行相关产品设计是响应政府“十四五”规划要求，实施积极应对人口老龄化国家战略，推动养老事业和养老产业协同发展，健全基本养老服务体系，大力发展普惠型养老服务和互助性养老，支持家庭承担养老功能，培育养老新业态，构建居家社区机构相协调、医养康养相结合的养老服务体系，健全养老服务综合监管制度。为应对日益严重的老龄化问题，各地政府近几年陆续推出了不同的养老模式。上海等地推出了“90%家庭养老，7%社区养老，3%依托机构养老”的“9073”模式。可以看出目前居家养老所占比例最高。居家养老是公认的理想养老模式，但亟须医疗、家政、照护、心理等多种服务的无缝衔接。目前一般家庭，当子女长大工作成家后都是与老人分开居住，若相距较近可经常照顾一下老人，相距较远照顾起来就比较困难，特别是独居老人家庭，当老人生病时，没有人照顾，这时老人需要一款智能药箱辅助用药。目前有多种智能药箱显现，如老年智能药盒[1]、便于携带的老年智能药箱[2]、智能药箱系统[3]、设有单片机的智能药箱[4]、设在APP 平台中的智能药箱[5]、基于云端的健康自助体检一体机[6]、利用物联网技术设计的自助健康监测一体机[7]等等[8-9]。文献中提到的药箱形态各异，但基本功能包括或部分包括智能管理用药时间、智能语音提醒、智能信息显示等。通过文献检索和市场调研，在充分了解老年智能药箱需求的基础上，结合人机工程学进行老年智能药箱的功能分类和模块划分，通过优化造型设计，提出了适合老年人居家使用的智能药箱。

1 老年人特征变化分析

1.1 生理及心理特征变化

步入老年阶段，人的身体各部位功能均会出现不同程度的机能退化，比如肢体伸展幅度缩小、反应速度变慢、不能剧烈运动等。同时老年人的五感感觉机能也会出现明显的衰退，从而人际交往会变少。由于角色的转变，老年人接受和掌握新鲜事物的能力下降，学习能力和逻辑思维能力逐渐减弱，容易产生焦虑、失落和不安等情绪。

1.2 特征变化描述及设计要求

老年人的生理及心理产生变化对老年医疗服务产品提出新的设计要求。因此，结合老年医疗服务产品设计要求，对老年智能药箱各因素做了分析（表1）。

表1 老年智能药箱评估因素

1.3 居家养老医疗服务需求分析

经过加权后的居家养老医疗服务的需求、供给和利用情况，并给出了有需求条件下各类居家养老服务的利用率（表2）[10]。老年人对居家养老服务有较高的需求，但对不同养老服务需求的差异性较大，从服务分项来看，上门看病的需求最高，这样对看病后服药服务产品提出了新的需求。

表2 各项居家养老医疗服务的需求、供给和利用情况

2 功能需求分析

根据表1 和表2 对老年智能药箱的功能设计进行梳理，在保证功能的基础上，使其符合老年人使用习惯，功能设计如图1 所示。老年智能药箱功能分为3 类：药品储存、服药提醒和用药监督。药品储存可分为药囊储存和冲剂储存，满足多种药品储存；服药提醒分为语音提醒和警报提醒，采用眼睛和耳朵协同操作的方式，当老年人忘记服药时，语音和警报提醒老年服药；用药监督记录老年人服药信息，同时上传报告至APP。不仅仅让老人在服药的过程中有指导性，同时也让子女了解父母的服药情况。

图1 老年智能药箱功能分类

为了简化操作方式，减少操作步骤，将老年智能药箱界面分为三个模块：（1）信息查询模块。用户用手机号登录绑定后，可查询自己的服药情况、评估报告等。（2）服药模块。两种服药模式分为药囊服药和冲剂服药，可设置服药时间等。（3）数据打印模块。将老人用药记录等报告上传至子女手机APP。老年智能药箱界面划分如图2 所示。

图2 老年智能药箱界面划分

3 老年智能药箱总体设计

3.1 技术方案

在查阅相关文献的基础上[11-14]，综合运用网络互联、光学、声学、电子信息等前沿技术，设计了一种新型的居家使用的老人智能药箱，如图3 所示，主要解决老人忘记吃药、乱吃药、药品过期问题。在外观和功能上与传统家庭药箱有区别，其功能强大且具备人性化特征。药箱结构由冲药箱、药囊箱和主箱体三部分组成。冲药箱和药囊箱装在主箱体内部，安全可靠，若家有小孩不会被随便翻动，使用时从主箱体左右两边同时拉出，也可单独分别拉出。

图3 老年智能药箱造型设计

3.2 结构设计

主箱体结构和药囊箱正视结构，如图4 所示。

图4 主箱体结构和药囊箱正视结构示意图

主箱体内部固定有单片机和无线模块9，并设置了储存蓄电池10 的空间。主箱体前表面开设有若干按钮，后表面固定有电开关、端口，主箱体下部前表面固定有扬声器11。主箱体与囊箱箱设有滑槽5 和滑扣3，用于两者之间的滑动连接。

药囊箱前表面嵌设有扫码器6、指示灯7，通过扫码器6 扫描药盒上的条形码，单片机获取药品信息，扬声器11 进行语音播报，同时单片机控制电动伸缩杆将药囊盒8 推出。

药囊盒内部固定有两个隔板，设置三个储药盒，上面设置三个翻盖，翻盖上表面分别固有早、中、晚文字灯。当用户设置了服药时间，药囊箱会根据服药时间设置弹出装有用户所需服用药品的药囊盒，拿出药囊盒后盖子上的文字灯会根据设置的时间变成绿色，即可取出服用。

冲药箱主要由温度感应器、食品净化器、加热棒、微型直流电机、螺旋杆、冲药箱体等组成。冲药箱正剖视结构示意图，如图5 所示。

图5 冲药箱正剖视结构示意图

冲药箱前表面开设有按钮1、显示屏2，显示屏2显示所设置的数据。在出药口下放置杯具，将冲剂药品与饮用水通过入药口3 倒入冲药槽7 内，通过螺旋杆4 与加热棒6 使得冲剂药品方便用户饮用，也可以提前将药品与饮用水倒入。通过操作按键或手机进行设定，到达设定时间，单片机根据程序控制药品倒入杯具中，更加智能与灵活，喝完药后将杯具放回出药槽内，在冲药槽7 内注入清水，通过食品净化器8 对冲药槽7 内部进行去污消毒，使得装置更加安全健康。冲药箱内部设有冲药槽7、入药口3、出药口9，入药口3 与出药口9 相对端分别延伸至药槽内部上下表面。冲药箱右侧固定有微型直流电机5，电机左端固定有螺旋杆4。螺旋杆4 左端固定有温度感应器2和加热棒6，使其能在适合的温度冲药剂，不会破坏药剂的治疗效果。冲药槽7 下面固定有食品净化器8，出药口9 处固定连接有电动阀，用于出药水量。

3.3 外观设计

调查研究表明，进入老年期，人的视觉灵敏度呈现明显下降的趋势，表现为看东西模糊、看不清东西等。视觉灵敏度分为动态和静态，老年人的动态视敏度随年龄的增长下降较快，相比静态的物体更难看清楚动态的物体。根据老年人视觉灵敏度的分析，老年人视觉的功能随着年龄的增长呈下降趋势，影响日常生活。同时，老年人经常患有黄斑病、青光眼和白内障等眼部疾病，意味着老年人视觉生理的改变影响老年患者的行为及心理。因此，针对老年智能药箱的色彩环境设计要根据老年人的视觉生理特点进行分析归纳。老年智能药箱主体采用光滑的ABS 塑料，整体造型简洁、美观、大方，且具有易清洁的特点。综合基于色彩心理学的老年药品包装设计策略研究[15]和人性化老年药品包装设计评价体系的构建[16]，设计了4 种配色方案，如图6 所示。首先，小面积黑色在大面积白色、红色、绿色和蓝色上的搭配使其更有识别度，对比鲜明，一目了然，对色彩辨色能力较差的老年人的视觉产生强烈的冲击效果；其次，适当改变冷暖色，使老年智能药箱增强本身的色彩层次感。

图6 老年智能药箱配色方案

3.4 产品交互设计

用户通过实体按钮和触控界面对老年智能药箱进行设置[17-18]，如图7 所示。（1）实体按钮对应药箱开关功能;（2）触控界面中当手触摸时变为绿色，触屏按钮分别对应定时、消毒、调节功能。

图7 老年智能药箱交互设计

同时，老年智能药箱采用蓝牙技术与互联网连接，支持手机APP 辅助设置，手机APP 提供使用指南、健康报告和药箱设置，如图8 所示。当子女或老人在手机上设置后，到指定时间，药囊盒就会被电动伸缩杆推出，同时指示灯内部LED 灯会根据手机APP设置所需服用的药品亮起，辅助用户记忆服药数量。单片机根据扫码录入的药品信息获得的生产日期与保质期，判定药囊盒内部药品是否过期，若过期指示灯将会变为红色，提醒老年人禁止服用。APP 中的健康报告每个星期作一个简单汇报，每个月根据每个月中的四个星期的简单汇报作出一个系统分析，最后根据这一年的月汇报作出年度汇总进行系统分析。如果有问题，可以点击健康报告中的免费问诊，根据老人自己的需求挑选线上医生问诊。

图8 老年智能药箱APP 设计

4 结论

通过文献检索和市场调研，深入社区对居家老人的身体健康情况进行调查研究，综合分析了老年人的生理状况及居家养老的心理需求，在充分了解老年智能药箱需求的基础上，结合人机工程学进行老年智能药箱的功能分类和模块划分，通过优化造型设计，设计了适合老年人居家使用的智能药箱。其特性及创新如下：

（1）运用网络互联、光学、声学、信息等前沿技术构思设计的居家使用的老人智能药箱功能模块丰富，包括智能管理用药时间、智能语音提醒、智能信息显示、色彩显示、扫码、冲药、加热、消毒净化等功能，并具有人机交互功能，能有效解决居家老人视力下降、听力衰退和记忆力下降等问题，减少和避免老人忘记吃药、乱吃药、吃错药的问题，提醒老人准时无误地吃药。

（2）设计的居家老人智能药箱结构由冲药箱、药囊箱和主箱体3 部分组成。冲药箱和药囊箱装在主箱体内部，使用时从主箱体左右两边同时拉出，也可单独分别拉出。药箱安全可靠，不会因移动或翻动而掉出。

（3）采用3D 软件构建了智能药箱的三维造型设计、色彩环境设计，整体造型设计简洁、大方、美观、且易清洁，若在箱体上面放一瓶花卉，看上去就像一件美丽的装饰品，增强了老年人对医疗服务产品使用的舒心感。

本设计为居家老人药箱及相关老年人用品的设计提供了新的思路。但是在设计居家老人智能药箱结构时缺乏制作验证环节，后续的设计将进行更加深入的研究，力争早日试制出产品以投入使用。