智能管控藥品包裝設(shè)計(jì)研究

朱和平 蔡京聲 柯勝海

（湖南工業(yè)大學(xué)包裝設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院，湖南 株洲 412007）

設(shè)計(jì)理論

智能管控藥品包裝設(shè)計(jì)研究

朱和平 蔡京聲 柯勝海

（湖南工業(yè)大學(xué)包裝設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院，湖南 株洲 412007）

智能管控藥品包裝是指在數(shù)字管理和數(shù)字控制載體介入下，實(shí)現(xiàn)對(duì)藥品管控效果的一類智能包裝。該包裝形式針對(duì)老年人、兒童以及特殊人群具有特殊功能。文章解析智能管控藥品包裝的概念及特點(diǎn)，闡述智能管控藥品包裝的功能原理，并總結(jié)智能管控藥品包裝的設(shè)計(jì)關(guān)鍵。

包裝設(shè)計(jì)；智能化包裝；智能管控包裝；藥品包裝

改革開放以來，我國對(duì)包裝設(shè)計(jì)領(lǐng)域的研究一直局限于銷售包裝，但是歷經(jīng)30余年，在該研究領(lǐng)域基本上處于飽和，特別是包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、包裝裝潢設(shè)計(jì)方面，基本上都處于程式化階段。隨著智能材料和智能技術(shù)的不斷發(fā)展,它的應(yīng)用范圍拓展到包裝,出現(xiàn)了“智能包裝”的概念。所謂智能化包裝，是指在包裝過程中加入集成元件或利用新型材料、特殊的結(jié)構(gòu)和技術(shù)，使包裝具有模擬人類行為的功能，并且可以代替人在包裝使用過程中的部分行為步驟，在滿足傳統(tǒng)包裝功能的基礎(chǔ)上，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量、流通安全、使用便捷等功能中某個(gè)方面進(jìn)行積極地干預(yù)與保障[1]。美國知名市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)Freedonia發(fā)表一篇名為《活性及智能化包裝》的研究報(bào)告稱,隨著人口老齡化進(jìn)程的不斷推進(jìn),美國包裝市場(chǎng)智能化的趨勢(shì)正在日益擴(kuò)大。據(jù)預(yù)計(jì),2017年美國智能化包裝市值將達(dá)35億美元，未來3年,其復(fù)合年增長率為8%[2]。由此可見，發(fā)展智能化包裝勢(shì)在必行。本文主要以藥品包裝為對(duì)象展開研究，探索智能管控型藥品包裝的相關(guān)功能、特點(diǎn)、形式以及設(shè)計(jì)關(guān)鍵。

1 智能管控藥品包裝設(shè)計(jì)的概念、作用及特點(diǎn)

所謂智能管控型包裝是建立在智能化包裝技術(shù)基礎(chǔ)上，主要以提升產(chǎn)品安全、提高操作效率和操作的準(zhǔn)確性為目標(biāo)，以產(chǎn)品質(zhì)量、數(shù)量和使用者行為規(guī)范為主要管控內(nèi)容，使包裝在流通和使用過程中更加安全、高效、便捷的一種包裝形式。智能管控藥品包裝是建立在智能化包裝技術(shù)基礎(chǔ)下的一種包裝形式，通過植入芯片和編程技術(shù)的方式，反映包裝內(nèi)容物狀況，以提升產(chǎn)品安全、提高操作效率和操作的準(zhǔn)確性為目標(biāo)，以產(chǎn)品質(zhì)量、數(shù)量和使用者行為規(guī)范為主要管控內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)包裝在流通和使用過程中更加安全、高效、便捷，并對(duì)其中某些方面進(jìn)行積極干預(yù)與保障的一類智能包裝。這類包裝通常采用數(shù)字感應(yīng)器（光感應(yīng)器、壓力感應(yīng)器、聲音感應(yīng)器、溫度感應(yīng)器等）或者感應(yīng)材料（主要包括溫敏、熱敏、光敏、氣敏等材料），最終實(shí)現(xiàn)包裝警示與管控等特殊功能[3]。智能管控藥品包裝是通過管控方式實(shí)現(xiàn)包裝設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，不僅具備傳統(tǒng)包裝的功能，而且可以通過管理與控制手段的介入實(shí)現(xiàn)特殊的用途。這種包裝具有提醒、控制、防偽等功能，而且可以實(shí)時(shí)搜集使用人群的習(xí)慣、使用時(shí)間、使用環(huán)境等信息。例如在智能管控藥品包裝使用中，除包裝儲(chǔ)存藥物的基本需求外，還可以通過實(shí)時(shí)記錄用戶健康狀況，將測(cè)量的結(jié)果自動(dòng)通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)傳輸?shù)浇】荡髷?shù)據(jù)永久保存，并以趨勢(shì)圖和詳細(xì)說明的圖文方式呈現(xiàn)在各種手持或桌面終端，用于長期健康監(jiān)護(hù)管理，為掌握用戶的健康狀況提供專業(yè)的參考數(shù)據(jù)，從而讓醫(yī)生做出全面正確的治療方案。作為一種新型包裝形式，智能管控包裝并不適用于所有情況，而且具有很強(qiáng)的針對(duì)性，特別針對(duì)傳統(tǒng)包裝領(lǐng)域不能滿足的特殊人群、特殊環(huán)境、特殊產(chǎn)品下使用。

2 智能管控藥品包裝的特殊功能

傳統(tǒng)藥品包裝通常只起到保護(hù)商品、方便儲(chǔ)運(yùn)、促進(jìn)藥品銷售、便于藥品信息識(shí)別等基礎(chǔ)性作用，雖然對(duì)包裝的安全起到了一定的作用，但是功能范圍有限。然而智能管控包裝，不僅在形式上可以通過聲、光、電的形式，并且在功能上能夠通過智能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)包裝的管理與控制功能，還可以運(yùn)用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)包裝與人的無縫對(duì)接。

藥品包裝中的智能管控，其“智能”，是指包裝在一定外界環(huán)境指標(biāo)變化的前提下，通過數(shù)字感應(yīng)器或生物傳感器結(jié)合大數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)提示和警示作用,達(dá)到提醒、警示、控制、計(jì)量的管控功能，同時(shí)保障藥品的質(zhì)量安全及滿足防偽需求。智能管控藥品包裝，其提示功能目的是為了解決方便用藥、定時(shí)定量、提醒用藥的需求。例如人們?cè)谏∑陂g總免不了要定時(shí)用藥，定量服藥，因?yàn)橛盟幇踩腔颊甙踩闹匾M成部分。據(jù)國外多項(xiàng)研究資料統(tǒng)計(jì)表明，用藥錯(cuò)誤導(dǎo)致的醫(yī)療安全事件占全部不良事件的10%～20%。世界衛(wèi)生組織資料統(tǒng)計(jì)，全球約有三分之一的患者死于不合理用藥和錯(cuò)誤用藥。而在我國，用藥安全情況更加嚴(yán)峻，不合理使用藥品的人數(shù)占正常用藥人數(shù)的12%～30%[4]，如何讓病人按時(shí)按量吃藥已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重要難題。來自美國的一家科技企業(yè)團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了一種智能藥瓶，它能通過不斷監(jiān)測(cè)包裝瓶中藥品的剩余量以及藥品質(zhì)量情況，同時(shí)運(yùn)用3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將藥品使用數(shù)據(jù)傳輸給醫(yī)生。通過這類技術(shù)，藥品的利用率可以從40%提升到90%。智能藥瓶的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由電池組供電，集成觸摸屏信息；內(nèi)置于瓶壁之間有用于檢測(cè)液體和固體藥品的電容傳感器，不接觸藥品；瓶子側(cè)面的燈帶可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的時(shí)間以及用法用量來顯示變色，變化出不同的顏色，每種顏色代表著特定的提示信息。如到了服藥時(shí)間，瓶子燈帶會(huì)變成藍(lán)色，若病人沒有按時(shí)吃藥，則會(huì)變成紅色，并且提醒患者按時(shí)服藥，即是在視覺上呈現(xiàn)出提示功能的特性。

3 藥品包裝的智能管控形式

智能管控型藥品包裝的核心是由3種管控形式構(gòu)成，分別為數(shù)字管控、結(jié)構(gòu)管控、材料管控。

3.1數(shù)字管控型

數(shù)字管控型藥品包裝是指一種通過數(shù)字技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及大數(shù)據(jù)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)包裝與人的智能互動(dòng)功能的一類包裝，如網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)與藥品使用的頻率信息交換以實(shí)現(xiàn)管控藥品的功能。以2017年綠色包裝設(shè)計(jì)大賽獲獎(jiǎng)作品蔡京聲的《可穿戴冠心病安全警示智能藥品包裝》為案例進(jìn)行分析。冠心病患者的突發(fā)病情常與季節(jié)變化、情緒激動(dòng)、體力活動(dòng)等因素有關(guān)，這些因素會(huì)引起病人的心臟驟停。心臟猝死80%發(fā)生于醫(yī)院外，黃金搶救時(shí)限為4~6min[5]，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有黃金4分鐘搶救時(shí)間著稱。同時(shí)，由于冠心病患者群體大多偏向老齡化，各方面生理機(jī)能和心理感知能力衰退，如忘記隨身攜帶藥品、不知道如何用藥以及緊急病發(fā)時(shí)無人在身邊照看，極易錯(cuò)過最佳救治時(shí)間。該設(shè)計(jì)作品從冠心病患者用藥安全角度進(jìn)行設(shè)計(jì)，分為內(nèi)包裝和外包裝兩部份，內(nèi)部包裝為可穿戴式結(jié)構(gòu)，靠近手腕處內(nèi)置芯片集成電路板、脈搏頻率傳感器以及數(shù)據(jù)分析電子元件。使用時(shí)，貼近病患手腕處的芯片實(shí)時(shí)監(jiān)控脈搏的頻率，依靠數(shù)據(jù)分析電子元件得出病理特征信息，分析是否在正常脈搏頻率范圍內(nèi)。若超出威脅生命安全值，芯片向手機(jī)發(fā)出兩道指令：第一道指令是發(fā)出信號(hào)至手機(jī)端APP軟件，震動(dòng)手機(jī)提醒患者服藥，包裝開啟裝置，解除警報(bào)；第二道指令是在第一道指令未能被解除警報(bào)的前提下，由芯片發(fā)出求救信號(hào)進(jìn)行緊急呼救，確保病患在最佳時(shí)間內(nèi)得到救治。內(nèi)包裝的電量會(huì)隨著使用消耗，而外包裝將提供電源，內(nèi)包裝未使用時(shí)可以放置于外包裝盒內(nèi)進(jìn)行充電，從而達(dá)到安全用藥、管控用藥等功能。

3.2結(jié)構(gòu)管控型

結(jié)構(gòu)管控形式是一種在結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，改變藥品開啟方式、實(shí)現(xiàn)計(jì)量與定量，保障長時(shí)間定量的用藥安全與質(zhì)量安全的包裝。以第七屆全國大學(xué)生包裝結(jié)構(gòu)大賽獲獎(jiǎng)作品，蔡京聲的《重力感應(yīng)智能報(bào)警輸液袋設(shè)計(jì)》為案例進(jìn)行分析。該作者的設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)立足于醫(yī)院病房?jī)?nèi)的患者臥床輸液的使用過程，由于醫(yī)護(hù)人員有限，患者本身因?yàn)樯砑膊∫鸬纳眢w孱弱等因素，醫(yī)護(hù)人員與患者根本無法有效管控藥品在輸液使用過程的消耗情況，從而導(dǎo)致患者在病房?jī)?nèi)輸液經(jīng)常產(chǎn)生藥品輸液耗盡沒有醫(yī)護(hù)及時(shí)更換藥品的情況。運(yùn)用結(jié)構(gòu)管控的形式，改變傳統(tǒng)輸液袋包裝結(jié)構(gòu)，融合利用重力感應(yīng)裝置的計(jì)量結(jié)構(gòu)來解決這一問題。重力感應(yīng)器伴隨著輸液袋內(nèi)的藥液消耗減輕重量，緩慢向上收縮觸及WiFi芯片。同時(shí)產(chǎn)生外部由藍(lán)色至紅色的顏色漸變變化，提醒醫(yī)護(hù)人員為其更換藥品或者停止用藥。而在集成藥品包裝盒的開啟方式上，運(yùn)用破壞式防偽扣，防止藥品在運(yùn)輸過程中，被人隨意打開，起到保護(hù)藥品安全、質(zhì)量的作用，防止假冒偽劣藥品。

3.3材料管控型

材料管控型智能藥品包裝是一種在材料基礎(chǔ)上，結(jié)合溫敏、氣敏、光敏等具有改變用藥環(huán)境，從而為視覺、嗅覺感應(yīng)的一種特殊包裝。如可視化溫感創(chuàng)口貼包裝設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)作品從患者未能及時(shí)處理微創(chuàng)傷口的失血狀況的角度進(jìn)行分析，病人的微創(chuàng)傷口出血量往往由于患者的血小板數(shù)量決定愈合時(shí)間以及效果，創(chuàng)口貼在創(chuàng)口上放置時(shí)間久，會(huì)產(chǎn)生大量的微生物細(xì)菌導(dǎo)致傷口二次感染的情況出現(xiàn)。相較于傳統(tǒng)的創(chuàng)口貼，可視化溫感創(chuàng)口貼包裝通過溫感材料可以解決這類問題。創(chuàng)口貼上背部表層附有一層溫度感應(yīng)材料，溫敏材料與空氣接觸會(huì)隨著在創(chuàng)口上的時(shí)間推移、材料與空氣當(dāng)中的細(xì)菌等微生物接觸，顏色由綠色向黃色緩慢漸變，以此警示患者用藥安全和藥品質(zhì)量的消耗，從而保障病患用藥的安全。

4 智能藥品管控包裝設(shè)計(jì)程序與方法

相比普通藥品包裝而言，智能管控藥品包裝的設(shè)計(jì)方法與其既有聯(lián)系又有本質(zhì)區(qū)別。一方面滿足藥品包裝的功能與要求，另一方面需要重點(diǎn)解決智能管控包裝新功能的實(shí)現(xiàn)。其設(shè)計(jì)方法具有一定的特點(diǎn)，具體可以從以下幾個(gè)方面建立設(shè)計(jì)方法模型：

4.1 根據(jù)群體特征調(diào)研分析需求特點(diǎn)

智能管控藥品包裝并非適用于所有的藥品。對(duì)癥下藥是藥品實(shí)現(xiàn)安全治療之本，而合理用藥、按時(shí)定量用藥是基本手段，這就要求我們對(duì)于智能管控藥品包裝解決的問題要有清晰準(zhǔn)確的方法。按年齡層次區(qū)分使用藥品的特殊群體，可分為兒童、成年人以及老年人群。由于老年人的視覺、聽覺以及對(duì)物品使用理解能力的不斷衰退，對(duì)藥品包裝上具有裝飾性的文字、圖案、顏色等表面辨識(shí)能力較弱，這就對(duì)智能管控藥品包裝的提醒功能設(shè)計(jì)提出了要求。對(duì)于老年人的藥品包裝，在展示效果下不僅要求無障礙，而且需要具備提醒功能。

4.2 藥品自身形態(tài)特征以及包裝安全問題分析

相比傳統(tǒng)藥品包裝，對(duì)于有管控功能需求的藥品本身具有特殊性。按藥品特性分析可以考慮以下幾個(gè)方面：藥品存在的物理狀態(tài)可劃分為固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)；藥品物理及化學(xué)屬性是否會(huì)因環(huán)境變化而變性；藥品的使用方式以及存儲(chǔ)條件和要求。例如止咳糖漿、三精口服液等常規(guī)藥品，其藥品本身具有定量和提醒用藥的需求，而且用藥環(huán)境以及操作是比較簡(jiǎn)單的。再如輸液袋、輸液瓶等盛裝的特殊藥品，它們除具有上述功能需求以外，還受到國家相關(guān)機(jī)構(gòu)統(tǒng)一管理與監(jiān)控，防止其隨意銷售與使用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)用藥時(shí)間準(zhǔn)確、用藥劑量合理、藥品的防偽等尤其重要。由于藥品本身的差異性，其實(shí)現(xiàn)管控功能的方式和設(shè)計(jì)形式也就完全不同。

4.3 基于智能管控的普遍原理設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)的根本是解決人群使用過程中產(chǎn)生的問題，依托人性化需求特征是設(shè)計(jì)思路的起源。圍繞著智能管控藥品包裝使用行為流程逐一剖析，探索出創(chuàng)新與改良的方法以求在使用方式上具有可行性，又或者在注意藥品使用的合理性與適應(yīng)性突破性的同時(shí)創(chuàng)造一種新型的使用方式。按藥品的特殊屬性與非特殊屬性來劃分使用人群，即老年、兒童、殘障人士為特殊人群，成年人為非特殊人群。例如老年人隨著生理機(jī)能的不斷下降，感官辨別能力、思維意識(shí)把控、身體執(zhí)行等方面往往會(huì)遭遇到行為障礙，在服用藥品過程中，經(jīng)常出現(xiàn)對(duì)藥品開啟方式的不理解，藥品服用劑量的不準(zhǔn)確等問題。為保證這類老年人群用藥過程順利和安全，必須要有控制用藥的設(shè)計(jì)。

5 總結(jié)

目前對(duì)于智能管控型藥品包裝的研討與探究，尚無系統(tǒng)的專業(yè)角度進(jìn)行論述，但是智能管控型藥品包裝的實(shí)例應(yīng)用與專利的出現(xiàn)，反映出人們對(duì)于當(dāng)下的藥品包裝功能提出了新層次的訴求。智能管控型藥品包裝的實(shí)證研究是解決藥品安全、質(zhì)量的應(yīng)用范例之一，是設(shè)計(jì)方法模型的創(chuàng)新探索，是提高商品附加值屬性的有效手段，也是解決安全包裝設(shè)計(jì)需求的具體體現(xiàn)。未來隨著大數(shù)據(jù)的成熟智能藥品包裝將更加精準(zhǔn)、更加人性地服務(wù)人類社會(huì)。

[1] 朱和平,姚進(jìn).智能化包裝設(shè)計(jì)的方法研究——以老年人智能藥品包裝為例[J].裝飾,2013(5):96-97.

[2] 佚名.2017年美國智能化包裝市值將達(dá)35億美元[J].中國包裝,2014(5):92-92.

[3] 柯勝海.智能發(fā)光包裝設(shè)計(jì)研究[J].裝飾,2016(9):76-77.

[4] 劉芳,張婷,張曉樂,等.116家醫(yī)院藥師用藥安全現(xiàn)狀的實(shí)證研究[J].中國藥學(xué)雜志,2014,49(21):1961-1965.

[5] 周偉梁,曾凡杰,秦偉毅,等.心跳呼吸驟?；颊咝姆螐?fù)蘇成功的影響因素[J].華南國防醫(yī)學(xué)雜志,2015(11):839-842.

國家社科基金藝術(shù)學(xué)青年項(xiàng)目《智能化包裝設(shè)計(jì)研究》（編號(hào)：14CG127）；湖南省教育廳重點(diǎn)項(xiàng)目《基于綠色安全理念的智能化包裝設(shè)計(jì)研究》（編號(hào)：16A060）；湖南省研究生科研創(chuàng)新基金項(xiàng)目《智能管控型藥品包裝設(shè)計(jì)實(shí)證研究》（編號(hào)：CX2017 B682）。

朱和平（1965-），男，湖南工業(yè)大學(xué)包裝設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院教授，博士。E-mail:471286196@qq.com

2017-07-13