家用老人智能藥箱易用性設計研究

徐鳳芹 呂思斌 劉春景

摘要：運用人因工程及易用性相關理論，根據老年人視覺、聽覺、觸覺等心理、生理方面的特性，建立智能藥箱人機界面模型.從藥箱的功能結構流程、人機工程設計等約束條件的易用性限制因素，對其外觀界面、使用流程、提示裝置、藥匣彈出結構等對老年人居家使用的智能藥箱進行人性化設計.簡化操作步驟，功能分區明確，使老年人智能藥箱易用性更強.運用單片機原理進行控制，實現語音和LED燈閃爍雙重提醒，運用機械電磁裝置實現藥匣自動彈出，實現老年人方便、按時、準確服藥的功能.

關鍵詞：工業設計；易用性；人因工程；人機界面；智能藥箱

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A 文章編號：1673-260X（2019）03-0065-03

藥品是一般家庭必備品，特別是有老人和小孩的家庭.目前市場上藥箱種類繁多，針對老年人特性進行設計尤其是易用性方面還存在很大缺口.易用性是評價一個產品優劣的重要的參考標準，是評價產品對用戶而言是否簡單、容易使用并能達到預定目標的重要屬性.尤其對于老年人用戶，產品更需要在易用性上多做研究.老年人一方面服藥種類多、服藥次數多，另一方面隨著年齡增大，視覺老化、聽覺老化、記憶力、行動力、生活自理能力等都有所下降[1-2]，因此容易出現錯服、漏服、多服藥的狀況[3].我國目前對老年人的相關產品設計的易用性設計相對不太完善.目前市場上的一些老年人產品操作都相對復雜，基本都忽略了老年人的生理及心理方面的需求，導致老年人無法獨立完成使用.因此，進一步改進和完善老年人產品，提高產品的易用性，讓老年人能夠感受到產品設計的宜人性和適應性是非常重要的.

1 易用性設計的基本原則

Norman在日用品設計中把易用性和可理解性作為產品的兩個并列屬性，以及需要符合的兩個條件：一是使用戶可預測行為的結果，不盲目操作；二是提高可見性，使用戶可以判斷操作是否有效.Nielsen（1993）認為易用性包括以下要素：（1）是否容易學習.（2）完成交互任務的效率.（3）用戶一段時間后是否還記得如何操作.（4）操作錯誤出現的頻率.（5）用戶滿意度[4].對老年人而言，產品的易用性問題是影響他們使用的最重要因素，根據圖1所示產品易用性構成要素，結合老年人的生理、心理特征，歸納出老年人智能藥箱易用性設計的基本原則.

2 易用性設計的限制因素

在產品設計中，易用性設計的重點在于易理解、易學性、易操作，如何快速高效、讓人滿意地完成某一項任務.對于藥箱設計而言，產品功能流程設計、產品界面布局、人機尺寸設計乃至按鈕的大小都屬于易用性范疇[5].易用性是產品功能的一種體現，在產品設計中，易用性設計受多種因素的限制：一是視覺方面減少視覺干擾和功能干擾.如減少與操作無關的裝飾設計，使功能按鍵更明顯.二是結構和外觀的契合度和功能區域的合理規劃.三是人機工程相關尺寸的約束，主要包括零部件尺寸大小的合理性，結構的安裝尺寸，用戶操作的舒適性、誤操作率、操作熟練程度等[6].

3 老年人智能藥箱設計實例分析

在老年人錯誤用藥行為分析過程中發現，根據經驗自己服藥和漏服現象占了大多數，其它服用過期藥.服錯藥現象也存在，這對老年人的身體健康有很大影響.針對這一現象，在智能藥箱設計過程中，從易用性原則著手，完成其外觀設計和功能規劃，并重點對功能區域進行易用性分析.產品設計草圖如圖2所示.

3.1 產品功能流程設計

產品的功能性是產品最基本的需求，易用性最大的體現是不被產品的操作所困擾，所以在藥箱設計過程中簡化操作流程是最為重要的.產品藥箱的主要組成部分包括箱體、藥匣、側面抽屜、定時器、揚聲器、喇叭、LED提示燈.藥品按每日每次用量分好放入藥匣內的量杯，通過定時器定好每日服藥時間（特殊群體由子女或醫護人員協助）.到服藥時間后：鈴聲響起，同時配合LED燈閃爍，老年人從聽覺及視覺兩方面獲取到服藥提示信息，然后操作藥箱的控制器，按下按鈕，關閉提醒同時藥匣自動彈出，老人取藥并服下，整個過程流程簡單，操作方便.整個系統通過單片機控制[7]，系統原理框架流程如圖3所示.

3.2 產品界面布局及結構設計

3.2.1 藥箱界面色彩搭配

藥箱整體以方形為主，配合大的倒角，給老年人以安全感、溫馨感[8]，材料使用高分子注塑成型，通過表面UV處理，給人細膩溫柔的感受.藥箱整體以白色為主，搭配藍灰或綠灰色，藍灰、綠灰與白色的搭配可起到降低血壓、安定情緒的作用，有益于老年人身心健康.

3.2.2 鬧鐘裝置

藥箱鬧鐘設計為可拿取式，顯示屏幕為4英寸電容觸摸屏，分辨率為800*1280px.界面簡潔，易于使用，鬧鐘顯示界面如圖4所示.從易用性上要求屏幕信息顯示合理，字體突出且不宜過小，操作簡單.鬧鐘界面設計控件數低于5個，僅包括鬧鐘編輯、添加鬧鐘等，名稱做到用詞準確、易懂，如“編輯鬧鐘”使用橙色字體；當前時間放大顯示；添加新鬧鐘使用圖標+文字提示.鬧鐘按鈕大小為132* 80px，遠大于人手最低觸控范圍44px[9].

3.2.3 提示裝置

鬧鐘到時間提醒吃藥，從聽覺和視覺上同步提示，聽覺依靠鬧鐘的提示音，視覺方面由于老年人眼睛聚焦能力變慢，變色能力減弱，所以只設計一個黃色LED提示燈，鬧鈴響起時LED燈也開始閃爍.

3.2.4 側面抽屜

藥箱作為家庭常備藥儲物裝置，尤其是對老年人來說，僅有服藥提醒一套裝置是不能滿足需求的，藥箱側面及背面設有抽屜，可備一些常用藥（如感冒藥、退燒藥等）和應急藥品（如創可貼、紗布、棉簽等）.抽屜開關為按壓式上開結構，既方便使用，又最大化利用了空間.

3.2.5 自動彈出藥匣

產品設計有7個藥匣，可供放入7天的藥量在內.藥匣內放置有量杯，量杯內放置每次用藥的量，量杯的個數根據每天用藥次數放置.到了服藥時間，在關閉鬧鐘開關時藥匣也自動彈出，使用者直接取出量杯的藥即可服用，滿足易用性的同時能最大程度地降低老年人服錯藥的問題.考慮到易用性方面的容錯原則，設定的服藥時間未到一定的間隔時間，即便按下按鈕，藥匣也不會彈出；若時間達到一定的間隔則可自動彈出，系統檢測到已服藥則本次不會再提示.

藥匣彈出機構的結構見圖5.藥匣利用電磁裝置產生的反作用力彈出，具體如下：抽屜背部設有電磁裝置，與此對應的藥箱位置也設有電磁裝置，藥匣利用電磁裝置的反作用力沿導軌彈出；各電磁裝置設有單片機，單片機通信連接控制系統，根據控制系統的指令接通或斷開電磁裝置的電源.同時電磁裝置設有定位開關，在藥匣到達預定位置，電磁裝置停止工作.老人服藥后手推藥匣，藥匣上滑輪復位實現藥匣閉合[10].

3.3 人機工程學設計

鑒于老年人心理和生理上的差異，充分參考人體工程學知識，依據老年人的身心變化，如老年人手部力量下降16%～40%，臂力下降50%，肺活量下降35%等等[11]，藥箱設計應充分考慮成年人的手部尺寸數據，整體尺寸為300*400*300mm，藥匣尺寸為80*80*150mm，根據人機工程學手部人機尺寸數據[12]，內置量杯尺寸大小為直徑40mm，高60 mm，易于老年人拿放.

根據用戶視覺認知習慣，智能藥箱按鈕選用圓形開關按鈕或圓角矩形按鈕.吃藥提醒關閉按鈕為常用按鈕，設計為圓形按壓按鈕，一般食指操作居多，偶爾有拇指操作，根據表1所示參數，因老年人行動力下降，故選22mm的自復位按鈕，按鈕凸起，有明顯的按壓效果，給老年人直觀的反饋，尺寸圖如圖6所示.

4 結語

目前處在科技發展飛速的時代，新產品新服務推陳出新，快速迭代，站在消費者和使用者的角度來看，產品是否好用、易用，是研發人員必須探究思考的問題.本設計基于老年人的特點，建立老年人智能藥箱的人機界面模型，運用易用性設計原則和人機工程學相關理論，對老年人智能藥箱的人機界面進行了分析與設計，從功能及操作流程和使用方式上進行改良，并通過單片機和機械結構進行了功能實現，降低老年人學習使用產品的周期，減輕了老年人使用負擔.后續可通過眼動追蹤和生理測試技術對易用性進行評估，為產品易用性設計的合理性提供依據.

參考文獻：

〔1〕李英秋，張念華，朱兵，等.一種新型家庭保健藥箱的研制與使用[J].醫療設備信息，2006，21（03）：27-28.

〔2〕王亦敏，姜晗.基于老年人群階段性研究的產品設計原則[J].包裝工程，2011，32（13）：120-122.

〔3〕王家躍.產品設計轉人性化、情感化、智能化的交互研究[D].濟南：山東輕工業學院，2008.

〔4〕唐納德·A·諾曼.設計心理學[M].北京：中信出版社，2010.

〔5〕史慶春，張帥，楊飛.自動沏茶機的易用性設計研究[J].機械設計，2015，11（32）：114-118.

〔6〕曹陽，于向濤.易用性的自然匹配與限制因素研究[J].湖北函授大學學報，2013，3（26）：92-93.

〔7〕陳海宴.51單片機原理及應用[M].北京：北京航空航天大學出版社，2010.

〔8〕曾文博.醫療器械設計中的人情味表達[J].文藝生活，2014（03）：273-275.

〔9〕鄧欣然.老年人康健產品的易用性研究[D].武漢：湖北工業大學，2014.

〔10〕濮良貴，陳國定，吳立言.機械設計（第九版）[M].北京：高等教育出版社，2013.

〔11〕百度文庫.UI設計規范.[2018-7-1].Https：//m.baidu.com/sf_edu_wenku/view/c96bfaa577232f 60ddcca1f2.htm.

〔12〕阮寶湘，董明明，邵祥華.工業設計人機工程[M].北京：機械工業出版社，2010.