家用老人智能药箱易用性设计研究

徐凤芹 吕思斌 刘春景

摘要：运用人因工程及易用性相关理论，根据老年人视觉、听觉、触觉等心理、生理方面的特性，建立智能药箱人机界面模型.从药箱的功能结构流程、人机工程设计等约束条件的易用性限制因素，对其外观界面、使用流程、提示装置、药匣弹出结构等对老年人居家使用的智能药箱进行人性化设计.简化操作步骤，功能分区明确，使老年人智能药箱易用性更强.运用单片机原理进行控制，实现语音和LED灯闪烁双重提醒，运用机械电磁装置实现药匣自动弹出，实现老年人方便、按时、准确服药的功能.

关键词：工业设计；易用性；人因工程；人机界面；智能药箱

中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1673-260X（2019）03-0065-03

药品是一般家庭必备品，特别是有老人和小孩的家庭.目前市场上药箱种类繁多，针对老年人特性进行设计尤其是易用性方面还存在很大缺口.易用性是评价一个产品优劣的重要的参考标准，是评价产品对用户而言是否简单、容易使用并能达到预定目标的重要属性.尤其对于老年人用户，产品更需要在易用性上多做研究.老年人一方面服药种类多、服药次数多，另一方面随着年龄增大，视觉老化、听觉老化、记忆力、行动力、生活自理能力等都有所下降[1-2]，因此容易出现错服、漏服、多服药的状况[3].我国目前对老年人的相关产品设计的易用性设计相对不太完善.目前市场上的一些老年人产品操作都相对复杂，基本都忽略了老年人的生理及心理方面的需求，导致老年人无法独立完成使用.因此，进一步改进和完善老年人产品，提高产品的易用性，让老年人能够感受到产品设计的宜人性和适应性是非常重要的.

1 易用性设计的基本原则

Norman在日用品设计中把易用性和可理解性作为产品的两个并列属性，以及需要符合的两个条件：一是使用户可预测行为的结果，不盲目操作；二是提高可见性，使用户可以判断操作是否有效.Nielsen（1993）认为易用性包括以下要素：（1）是否容易学习.（2）完成交互任务的效率.（3）用户一段时间后是否还记得如何操作.（4）操作错误出现的频率.（5）用户满意度[4].对老年人而言，产品的易用性问题是影响他们使用的最重要因素，根据图1所示产品易用性构成要素，结合老年人的生理、心理特征，归纳出老年人智能药箱易用性设计的基本原则.

2 易用性设计的限制因素

在产品设计中，易用性设计的重点在于易理解、易学性、易操作，如何快速高效、让人满意地完成某一项任务.对于药箱设计而言，产品功能流程设计、产品界面布局、人机尺寸设计乃至按钮的大小都属于易用性范畴[5].易用性是产品功能的一种体现，在产品设计中，易用性设计受多种因素的限制：一是视觉方面减少视觉干扰和功能干扰.如减少与操作无关的装饰设计，使功能按键更明显.二是结构和外观的契合度和功能区域的合理规划.三是人机工程相关尺寸的约束，主要包括零部件尺寸大小的合理性，结构的安装尺寸，用户操作的舒适性、误操作率、操作熟练程度等[6].

3 老年人智能药箱设计实例分析

在老年人错误用药行为分析过程中发现，根据经验自己服药和漏服现象占了大多数，其它服用过期药.服错药现象也存在，这对老年人的身体健康有很大影响.针对这一现象，在智能药箱设计过程中，从易用性原则着手，完成其外观设计和功能规划，并重点对功能区域进行易用性分析.产品设计草图如图2所示.

3.1 产品功能流程设计

产品的功能性是产品最基本的需求，易用性最大的体现是不被产品的操作所困扰，所以在药箱设计过程中简化操作流程是最为重要的.产品药箱的主要组成部分包括箱体、药匣、侧面抽屉、定时器、扬声器、喇叭、LED提示灯.药品按每日每次用量分好放入药匣内的量杯，通过定时器定好每日服药时间（特殊群体由子女或医护人员协助）.到服药时间后：铃声响起，同时配合LED灯闪烁，老年人从听觉及视觉两方面获取到服药提示信息，然后操作药箱的控制器，按下按钮，关闭提醒同时药匣自动弹出，老人取药并服下，整个过程流程简单，操作方便.整个系统通过单片机控制[7]，系统原理框架流程如图3所示.

3.2 产品界面布局及结构设计

3.2.1 药箱界面色彩搭配

药箱整体以方形为主，配合大的倒角，给老年人以安全感、温馨感[8]，材料使用高分子注塑成型，通过表面UV处理，给人细腻温柔的感受.药箱整体以白色为主，搭配蓝灰或绿灰色，蓝灰、绿灰与白色的搭配可起到降低血压、安定情绪的作用，有益于老年人身心健康.

3.2.2 闹钟装置

药箱闹钟设计为可拿取式，显示屏幕为4英寸电容触摸屏，分辨率为800*1280px.界面简洁，易于使用，闹钟显示界面如图4所示.从易用性上要求屏幕信息显示合理，字体突出且不宜过小，操作简单.鬧钟界面设计控件数低于5个，仅包括闹钟编辑、添加闹钟等，名称做到用词准确、易懂，如“编辑闹钟”使用橙色字体；当前时间放大显示；添加新闹钟使用图标+文字提示.闹钟按钮大小为132* 80px，远大于人手最低触控范围44px[9].

3.2.3 提示装置

闹钟到时间提醒吃药，从听觉和视觉上同步提示，听觉依靠闹钟的提示音，视觉方面由于老年人眼睛聚焦能力变慢，变色能力减弱，所以只设计一个黄色LED提示灯，闹铃响起时LED灯也开始闪烁.

3.2.4 侧面抽屉

药箱作为家庭常备药储物装置，尤其是对老年人来说，仅有服药提醒一套装置是不能满足需求的，药箱侧面及背面设有抽屉，可备一些常用药（如感冒药、退烧药等）和应急药品（如创可贴、纱布、棉签等）.抽屉开关为按压式上开结构，既方便使用，又最大化利用了空间.

3.2.5 自动弹出药匣

产品设计有7个药匣，可供放入7天的药量在内.药匣内放置有量杯，量杯内放置每次用药的量，量杯的个数根据每天用药次数放置.到了服药时间，在关闭闹钟开关时药匣也自动弹出，使用者直接取出量杯的药即可服用，满足易用性的同时能最大程度地降低老年人服错药的问题.考虑到易用性方面的容错原则，设定的服药时间未到一定的间隔时间，即便按下按钮，药匣也不会弹出；若时间达到一定的间隔则可自动弹出，系统检测到已服药则本次不会再提示.

药匣弹出机构的结构见图5.药匣利用电磁装置产生的反作用力弹出，具体如下：抽屉背部设有电磁装置，与此对应的药箱位置也设有电磁装置，药匣利用电磁装置的反作用力沿导轨弹出；各电磁装置设有单片机，单片机通信连接控制系统，根据控制系统的指令接通或断开电磁装置的电源.同时电磁装置设有定位开关，在药匣到达预定位置，电磁装置停止工作.老人服药后手推药匣，药匣上滑轮复位实现药匣闭合[10].

3.3 人机工程学设计

鉴于老年人心理和生理上的差异，充分参考人体工程学知识，依据老年人的身心变化，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]，药箱设计应充分考虑成年人的手部尺寸数据，整体尺寸为300*400*300mm，药匣尺寸为80*80*150mm，根据人机工程学手部人机尺寸数据[12]，内置量杯尺寸大小为直径40mm，高60 mm，易于老年人拿放.

根据用户视觉认知习惯，智能药箱按钮选用圆形开关按钮或圆角矩形按钮.吃药提醒关闭按钮为常用按钮，设计为圆形按压按钮，一般食指操作居多，偶尔有拇指操作，根据表1所示参数，因老年人行动力下降，故选22mm的自复位按钮，按钮凸起，有明显的按压效果，给老年人直观的反馈，尺寸图如图6所示.

4 结语

目前处在科技发展飞速的时代，新产品新服务推陈出新，快速迭代，站在消费者和使用者的角度来看，产品是否好用、易用，是研发人员必须探究思考的问题.本设计基于老年人的特点，建立老年人智能药箱的人机界面模型，运用易用性设计原则和人机工程学相关理论，对老年人智能药箱的人机界面进行了分析与设计，从功能及操作流程和使用方式上进行改良，并通过单片机和机械结构进行了功能实现，降低老年人学习使用产品的周期，减轻了老年人使用负担.后续可通过眼动追踪和生理测试技术对易用性进行评估，为产品易用性设计的合理性提供依据.

参考文献：

〔1〕李英秋，张念华，朱兵，等.一种新型家庭保健药箱的研制与使用[J].医疗设备信息，2006，21（03）：27-28.

〔2〕王亦敏，姜晗.基于老年人群阶段性研究的产品设计原则[J].包装工程，2011，32（13）：120-122.

〔3〕王家跃.产品设计转人性化、情感化、智能化的交互研究[D].济南：山东轻工业学院，2008.

〔4〕唐纳德·A·诺曼.设计心理学[M].北京：中信出版社，2010.

〔5〕史庆春，张帅，杨飞.自动沏茶机的易用性设计研究[J].机械设计，2015，11（32）：114-118.

〔6〕曹阳，于向涛.易用性的自然匹配与限制因素研究[J].湖北函授大学学报，2013，3（26）：92-93.

〔7〕陳海宴.51单片机原理及应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2010.

〔8〕曾文博.医疗器械设计中的人情味表达[J].文艺生活，2014（03）：273-275.

〔9〕邓欣然.老年人康健产品的易用性研究[D].武汉：湖北工业大学，2014.

〔10〕濮良贵，陈国定，吴立言.机械设计（第九版）[M].北京：高等教育出版社，2013.

〔11〕百度文库.UI设计规范.[2018-7-1].Https：//m.baidu.com/sf_edu_wenku/view/c96bfaa577232f 60ddcca1f2.htm.

〔12〕阮宝湘，董明明，邵祥华.工业设计人机工程[M].北京：机械工业出版社，2010.