家用老人智能藥箱易用性設(shè)計(jì)研究

徐鳳芹 呂思斌 劉春景

摘要：運(yùn)用人因工程及易用性相關(guān)理論，根據(jù)老年人視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等心理、生理方面的特性，建立智能藥箱人機(jī)界面模型.從藥箱的功能結(jié)構(gòu)流程、人機(jī)工程設(shè)計(jì)等約束條件的易用性限制因素，對(duì)其外觀界面、使用流程、提示裝置、藥匣彈出結(jié)構(gòu)等對(duì)老年人居家使用的智能藥箱進(jìn)行人性化設(shè)計(jì).簡(jiǎn)化操作步驟，功能分區(qū)明確，使老年人智能藥箱易用性更強(qiáng).運(yùn)用單片機(jī)原理進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音和LED燈閃爍雙重提醒，運(yùn)用機(jī)械電磁裝置實(shí)現(xiàn)藥匣自動(dòng)彈出，實(shí)現(xiàn)老年人方便、按時(shí)、準(zhǔn)確服藥的功能.

關(guān)鍵詞：工業(yè)設(shè)計(jì)；易用性；人因工程；人機(jī)界面；智能藥箱

中圖分類(lèi)號(hào)：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(chǎng)上藥箱種類(lèi)繁多，針對(duì)老年人特性進(jìn)行設(shè)計(jì)尤其是易用性方面還存在很大缺口.易用性是評(píng)價(jià)一個(gè)產(chǎn)品優(yōu)劣的重要的參考標(biāo)準(zhǔn)，是評(píng)價(jià)產(chǎn)品對(duì)用戶而言是否簡(jiǎn)單、容易使用并能達(dá)到預(yù)定目標(biāo)的重要屬性.尤其對(duì)于老年人用戶，產(chǎn)品更需要在易用性上多做研究.老年人一方面服藥種類(lèi)多、服藥次數(shù)多，另一方面隨著年齡增大，視覺(jué)老化、聽(tīng)覺(jué)老化、記憶力、行動(dòng)力、生活自理能力等都有所下降[1-2]，因此容易出現(xiàn)錯(cuò)服、漏服、多服藥的狀況[3].我國(guó)目前對(duì)老年人的相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的易用性設(shè)計(jì)相對(duì)不太完善.目前市場(chǎng)上的一些老年人產(chǎn)品操作都相對(duì)復(fù)雜，基本都忽略了老年人的生理及心理方面的需求，導(dǎo)致老年人無(wú)法獨(dú)立完成使用.因此，進(jìn)一步改進(jìn)和完善老年人產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的易用性，讓老年人能夠感受到產(chǎn)品設(shè)計(jì)的宜人性和適應(yīng)性是非常重要的.

1 易用性設(shè)計(jì)的基本原則

Norman在日用品設(shè)計(jì)中把易用性和可理解性作為產(chǎn)品的兩個(gè)并列屬性，以及需要符合的兩個(gè)條件：一是使用戶可預(yù)測(cè)行為的結(jié)果，不盲目操作；二是提高可見(jiàn)性，使用戶可以判斷操作是否有效.Nielsen（1993）認(rèn)為易用性包括以下要素：（1）是否容易學(xué)習(xí).（2）完成交互任務(wù)的效率.（3）用戶一段時(shí)間后是否還記得如何操作.（4）操作錯(cuò)誤出現(xiàn)的頻率.（5）用戶滿意度[4].對(duì)老年人而言，產(chǎn)品的易用性問(wèn)題是影響他們使用的最重要因素，根據(jù)圖1所示產(chǎn)品易用性構(gòu)成要素，結(jié)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(shè)計(jì)的基本原則.

2 易用性設(shè)計(jì)的限制因素

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，易用性設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于易理解、易學(xué)性、易操作，如何快速高效、讓人滿意地完成某一項(xiàng)任務(wù).對(duì)于藥箱設(shè)計(jì)而言，產(chǎn)品功能流程設(shè)計(jì)、產(chǎn)品界面布局、人機(jī)尺寸設(shè)計(jì)乃至按鈕的大小都屬于易用性范疇[5].易用性是產(chǎn)品功能的一種體現(xiàn)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，易用性設(shè)計(jì)受多種因素的限制：一是視覺(jué)方面減少視覺(jué)干擾和功能干擾.如減少與操作無(wú)關(guān)的裝飾設(shè)計(jì)，使功能按鍵更明顯.二是結(jié)構(gòu)和外觀的契合度和功能區(qū)域的合理規(guī)劃.三是人機(jī)工程相關(guān)尺寸的約束，主要包括零部件尺寸大小的合理性，結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)實(shí)例分析

在老年人錯(cuò)誤用藥行為分析過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)自己服藥和漏服現(xiàn)象占了大多數(shù)，其它服用過(guò)期藥.服錯(cuò)藥現(xiàn)象也存在，這對(duì)老年人的身體健康有很大影響.針對(duì)這一現(xiàn)象，在智能藥箱設(shè)計(jì)過(guò)程中，從易用性原則著手，完成其外觀設(shè)計(jì)和功能規(guī)劃，并重點(diǎn)對(duì)功能區(qū)域進(jìn)行易用性分析.產(chǎn)品設(shè)計(jì)草圖如圖2所示.

3.1 產(chǎn)品功能流程設(shè)計(jì)

產(chǎn)品的功能性是產(chǎn)品最基本的需求，易用性最大的體現(xiàn)是不被產(chǎn)品的操作所困擾，所以在藥箱設(shè)計(jì)過(guò)程中簡(jiǎn)化操作流程是最為重要的.產(chǎn)品藥箱的主要組成部分包括箱體、藥匣、側(cè)面抽屜、定時(shí)器、揚(yáng)聲器、喇叭、LED提示燈.藥品按每日每次用量分好放入藥匣內(nèi)的量杯，通過(guò)定時(shí)器定好每日服藥時(shí)間（特殊群體由子女或醫(yī)護(hù)人員協(xié)助）.到服藥時(shí)間后：鈴聲響起，同時(shí)配合LED燈閃爍，老年人從聽(tīng)覺(jué)及視覺(jué)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(guān)閉提醒同時(shí)藥匣自動(dòng)彈出，老人取藥并服下，整個(gè)過(guò)程流程簡(jiǎn)單，操作方便.整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)單片機(jī)控制[7]，系統(tǒng)原理框架流程如圖3所示.

3.2 產(chǎn)品界面布局及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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(guò)表面UV處理，給人細(xì)膩溫柔的感受.藥箱整體以白色為主，搭配藍(lán)灰或綠灰色，藍(lán)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(shè)計(jì)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(jiǎn)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(guò)小，操作簡(jiǎn)單.鬧鐘界面設(shè)計(jì)控件數(shù)低于5個(gè)，僅包括鬧鐘編輯、添加鬧鐘等，名稱(chēng)做到用詞準(zhǔn)確、易懂，如“編輯鬧鐘”使用橙色字體；當(dāng)前時(shí)間放大顯示；添加新鬧鐘使用圖標(biāo)+文字提示.鬧鐘按鈕大小為132* 80px，遠(yuǎn)大于人手最低觸控范圍44px[9].

3.2.3 提示裝置

鬧鐘到時(shí)間提醒吃藥，從聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)上同步提示，聽(tīng)覺(jué)依靠鬧鐘的提示音，視覺(jué)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(shè)計(jì)一個(gè)黃色LED提示燈，鬧鈴響起時(shí)LED燈也開(kāi)始閃爍.

3.2.4 側(cè)面抽屜

藥箱作為家庭常備藥儲(chǔ)物裝置，尤其是對(duì)老年人來(lái)說(shuō)，僅有服藥提醒一套裝置是不能滿足需求的，藥箱側(cè)面及背面設(shè)有抽屜，可備一些常用藥（如感冒藥、退燒藥等）和應(yīng)急藥品（如創(chuàng)可貼、紗布、棉簽等）.抽屜開(kāi)關(guān)為按壓式上開(kāi)結(jié)構(gòu)，既方便使用，又最大化利用了空間.

3.2.5 自動(dòng)彈出藥匣

產(chǎn)品設(shè)計(jì)有7個(gè)藥匣，可供放入7天的藥量在內(nèi).藥匣內(nèi)放置有量杯，量杯內(nèi)放置每次用藥的量，量杯的個(gè)數(shù)根據(jù)每天用藥次數(shù)放置.到了服藥時(shí)間，在關(guān)閉鬧鐘開(kāi)關(guān)時(shí)藥匣也自動(dòng)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(shí)能最大程度地降低老年人服錯(cuò)藥的問(wèn)題.考慮到易用性方面的容錯(cuò)原則，設(shè)定的服藥時(shí)間未到一定的間隔時(shí)間，即便按下按鈕，藥匣也不會(huì)彈出；若時(shí)間達(dá)到一定的間隔則可自動(dòng)彈出，系統(tǒng)檢測(cè)到已服藥則本次不會(huì)再提示.

藥匣彈出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5.藥匣利用電磁裝置產(chǎn)生的反作用力彈出，具體如下：抽屜背部設(shè)有電磁裝置，與此對(duì)應(yīng)的藥箱位置也設(shè)有電磁裝置，藥匣利用電磁裝置的反作用力沿導(dǎo)軌彈出；各電磁裝置設(shè)有單片機(jī)，單片機(jī)通信連接控制系統(tǒng)，根據(jù)控制系統(tǒng)的指令接通或斷開(kāi)電磁裝置的電源.同時(shí)電磁裝置設(shè)有定位開(kāi)關(guān)，在藥匣到達(dá)預(yù)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(fù)位實(shí)現(xiàn)藥匣閉合[10].

3.3 人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)

鑒于老年人心理和生理上的差異，充分參考人體工程學(xué)知識(shí)，依據(jù)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(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮成年人的手部尺寸數(shù)據(jù)，整體尺寸為300*400*300mm，藥匣尺寸為80*80*150mm，根據(jù)人機(jī)工程學(xué)手部人機(jī)尺寸數(shù)據(jù)[12]，內(nèi)置量杯尺寸大小為直徑40mm，高60 mm，易于老年人拿放.

根據(jù)用戶視覺(jué)認(rèn)知習(xí)慣，智能藥箱按鈕選用圓形開(kāi)關(guān)按鈕或圓角矩形按鈕.吃藥提醒關(guān)閉按鈕為常用按鈕，設(shè)計(jì)為圓形按壓按鈕，一般食指操作居多，偶爾有拇指操作，根據(jù)表1所示參數(shù)，因老年人行動(dòng)力下降，故選22mm的自復(fù)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(jié)語(yǔ)

目前處在科技發(fā)展飛速的時(shí)代，新產(chǎn)品新服務(wù)推陳出新，快速迭代，站在消費(fèi)者和使用者的角度來(lái)看，產(chǎn)品是否好用、易用，是研發(fā)人員必須探究思考的問(wèn)題.本設(shè)計(jì)基于老年人的特點(diǎn)，建立老年人智能藥箱的人機(jī)界面模型，運(yùn)用易用性設(shè)計(jì)原則和人機(jī)工程學(xué)相關(guān)理論，對(duì)老年人智能藥箱的人機(jī)界面進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì)，從功能及操作流程和使用方式上進(jìn)行改良，并通過(guò)單片機(jī)和機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了功能實(shí)現(xiàn)，降低老年人學(xué)習(xí)使用產(chǎn)品的周期，減輕了老年人使用負(fù)擔(dān).后續(xù)可通過(guò)眼動(dòng)追蹤和生理測(cè)試技術(shù)對(duì)易用性進(jìn)行評(píng)估，為產(chǎn)品易用性設(shè)計(jì)的合理性提供依據(jù).

參考文獻(xiàn)：

〔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(yī)療設(shè)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(chǎn)品設(shè)計(jì)原則[J].包裝工程，2011，32（13）：120-122.

〔3〕王家躍.產(chǎn)品設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)人性化、情感化、智能化的交互研究[D].濟(jì)南：山東輕工業(yè)學(xué)院，2008.

〔4〕唐納德·A·諾曼.設(shè)計(jì)心理學(xué)[M].北京：中信出版社，2010.

〔5〕史慶春，張帥，楊飛.自動(dòng)沏茶機(jī)的易用性設(shè)計(jì)研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)，2015，11（32）：114-118.

〔6〕曹陽(yáng)，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(xué)學(xué)報(bào)，2013，3（26）：92-93.

〔7〕陳海宴.51單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2010.

〔8〕曾文博.醫(yī)療器械設(shè)計(jì)中的人情味表達(dá)[J].文藝生活，2014（03）：273-275.

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

〔10〕濮良貴，陳國(guó)定，吳立言.機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）[M].北京：高等教育出版社，2013.

〔11〕百度文庫(kù).UI設(shè)計(jì)規(guī)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(yè)設(shè)計(jì)人機(jī)工程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.