湖南工業(yè)大學(xué)包裝與材料工程學(xué)院湖南 株洲 412007

0 引言

獨(dú)居老人在家中突發(fā)疾病去世等悲劇屢次發(fā)生，其中很多是因?yàn)槔夏耆送浄幓虬l(fā)病時(shí)沒有及時(shí)服用急救藥品而導(dǎo)致的。為了減少此類悲劇的重演，對(duì)老年人藥品包裝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)迫在眉睫[1-4]。藥品包裝的優(yōu)化設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在以下兩方面：一是結(jié)構(gòu)和裝潢圖案的優(yōu)化設(shè)計(jì)；二是包裝智能設(shè)計(jì)。優(yōu)化后的藥品包裝可提高老年人購(gòu)買藥品意愿及使用藥品時(shí)的舒適感和方便性。市場(chǎng)調(diào)研結(jié)果表明，現(xiàn)有的藥品包裝可大致歸為兩類：盒類包裝和瓶類包裝[5-7]。盒類包裝的主要特點(diǎn)是質(zhì)量輕、密封性好，但不能循環(huán)使用，不符合可持續(xù)發(fā)展的理念[8]。瓶類包裝一般分為瓶身和瓶蓋兩部分，瓶蓋開啟方式普遍采用的是螺旋式擰開。對(duì)于生理機(jī)能下降的老年人，擰開瓶蓋需要花費(fèi)不少的力氣，且老年人發(fā)病時(shí)常會(huì)伴隨手抖的癥狀，擰開瓶蓋更變得異常困難。因此，根據(jù)老年人的生理和心理特性，對(duì)藥瓶的開啟方式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)勢(shì)在必行。

工效學(xué)是一門以人為研究中心，研究人、機(jī)器及環(huán)境三者間的相互匹配與優(yōu)化協(xié)調(diào)，并根據(jù)人的心理、生理和身體結(jié)構(gòu)等因素，對(duì)工作裝備、工作方式和工作環(huán)境進(jìn)行合理設(shè)計(jì)及改造，從而為人創(chuàng)造出舒適、安全、健康、高效并能滿足所從事工作質(zhì)量要求的人機(jī)環(huán)境，使工效達(dá)到最優(yōu)的一門綜合性交叉學(xué)科。本研究基于工效學(xué)原理，綜合考慮老年人心理、生理等方面的特性，同時(shí)結(jié)合人體測(cè)量學(xué)和心理學(xué)，對(duì)老年人藥品包裝的開啟方式和包裝裝潢進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出便攜式和可分離式兩款藥品包裝。這兩款藥品包裝獨(dú)特的設(shè)計(jì)不僅易于開啟、便于攜帶，而且能使老年人及時(shí)了解服藥量，提醒其服藥。

1 包裝開啟方式工效學(xué)優(yōu)化

隨著年齡的增長(zhǎng)，老年人的生理機(jī)能逐漸下降，從而出現(xiàn)記憶力減退、手的控制能力減弱等機(jī)能障礙。老年患者時(shí)常會(huì)出現(xiàn)因忘記服藥導(dǎo)致發(fā)病的情況，且發(fā)病時(shí)身體操作還會(huì)出現(xiàn)不協(xié)調(diào)，常伴有手抖等情況，很難順利開啟藥瓶?，F(xiàn)有的藥品包裝普遍考慮藥品密封性等要素，瓶蓋多采用螺紋結(jié)構(gòu)，還有些藥瓶必須借助工具才能開啟，這無疑對(duì)老年人服藥帶來了阻礙。因此，對(duì)藥瓶的開啟方式進(jìn)行工效學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)，不僅可提升老年人在用藥過程中的舒適度和方便性，還可在關(guān)鍵時(shí)刻救護(hù)其生命。

研究人員對(duì)藥品包裝開啟方式進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，需要關(guān)注老年人的生活習(xí)慣，同時(shí)還需要充分考慮老年人身體機(jī)能的特點(diǎn)，如執(zhí)握力、撕拉力、提拉力等不足[9-10]。根據(jù)人體測(cè)量學(xué)可知，成年人手掌的最省力執(zhí)握直徑為6.5 cm[11-12]，考慮到老年人生理機(jī)能有所下降，本研究將藥瓶的直徑優(yōu)化為5.5 cm，并設(shè)計(jì)了便攜式藥瓶和可分離式藥瓶?jī)煞N結(jié)構(gòu)優(yōu)化的包裝。

1.1 便攜式藥瓶

圖1為便攜式藥瓶的結(jié)構(gòu)圖及細(xì)節(jié)圖。由圖1可知，便攜式藥瓶分為取藥瓶和存藥瓶?jī)刹糠郑嫠幤浚▓D1b）是用來存放剩余藥片的，分為瓶蓋、出藥孔和瓶身3部分。瓶蓋兩邊有凸起的圓柱體結(jié)構(gòu)，和瓶身內(nèi)部的凹槽結(jié)構(gòu)相互扣合組成存藥瓶。出藥孔有凸起結(jié)構(gòu)，和瓶身內(nèi)部的凹槽相互插合，避免取藥時(shí)瓶蓋被完全打開，取藥孔過大，取藥量不好控制。

取藥瓶（圖1c）分為鎖扣、四間隔結(jié)構(gòu)和下蓋3部分，外出時(shí)可只攜帶取藥瓶即可。其中四間隔結(jié)構(gòu)分為早、中、晚和備用4個(gè)間隔，患者可根據(jù)服藥量將藥片從四間隔的上方放入取藥瓶的每個(gè)間隔中，備用藥是為外出時(shí)如遇藥片意外掉落而準(zhǔn)備的。四間隔結(jié)構(gòu)可放置一天的服藥量，患者可隨時(shí)查看每個(gè)間隔的藥量情況，以確保每天的服藥量。

如圖1d所示，四間隔結(jié)構(gòu)可通過空心中心柱直接套在下蓋的中心柱上，然后利用下蓋與鎖扣表面的螺紋，通過轉(zhuǎn)動(dòng)鎖扣上方的長(zhǎng)方體將鎖扣與下蓋擰合，使四間隔結(jié)構(gòu)固定在中間的。但四間隔結(jié)構(gòu)不是固定不動(dòng)的固件，可通過撥動(dòng)四間隔結(jié)構(gòu)上方的凸起部件使四間隔的出藥孔與下蓋的出藥孔相對(duì)齊，通過旋轉(zhuǎn)的方式即可將藥片從出藥孔中取出，從而避免患者因發(fā)病無力打開藥瓶而耽誤救治的情況發(fā)生。

1.2 可分離式藥瓶

可分離式藥瓶是在便攜式藥瓶的基礎(chǔ)上進(jìn)行的結(jié)構(gòu)升級(jí)，結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的藥瓶最大特點(diǎn)是不需要人工放藥。可分離式藥瓶由7個(gè)取藥瓶組裝而成，每個(gè)小藥瓶同樣由鎖扣、四間隔結(jié)構(gòu)和下蓋3部分組成（見圖2）。

如圖2所示，7個(gè)小藥瓶間通過底部的凹槽和蓋子上的倒三角凸起結(jié)構(gòu)進(jìn)行卡緊，進(jìn)而組裝成一個(gè)大藥瓶。每個(gè)小藥瓶可放一天的藥量，一個(gè)大藥瓶可存放一周的藥量，患者可通過查看每個(gè)小間隔的藥量，了解每天至每周的服藥情況。

2 包裝裝潢工效學(xué)優(yōu)化

隨著患者自行購(gòu)買藥品的比例不斷提高，藥品的包裝逐漸成為影響老年人選擇藥品的關(guān)鍵因素。藥品包裝信息的特征不明顯或存在設(shè)計(jì)障礙，均給視力下降、理解能力相對(duì)較弱的老年人辨識(shí)藥品信息造成困難，不利于老年人用藥，因此針對(duì)老年人的藥品裝潢設(shè)計(jì)應(yīng)以簡(jiǎn)單易懂為主[13]。藥品包裝裝潢設(shè)計(jì)旨在傳遞藥品信息，致力于將文字圖形化，解決消費(fèi)者理解上的困難，方便患者快速準(zhǔn)確地獲取藥品的主要信息。針對(duì)老年人的藥品包裝裝潢的工效學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是文字和圖案設(shè)計(jì)的優(yōu)化；二是提醒功能設(shè)計(jì)的優(yōu)化。根據(jù)人體心理學(xué)可知，藥品裝潢方面的設(shè)計(jì)可使消費(fèi)者產(chǎn)生心理層面的情感共鳴，同時(shí)消費(fèi)者在用藥時(shí)不僅僅滿足于藥品的功能性，也希望心理需求得到滿足[11]。鑒于此，本研究以藥品的內(nèi)外包裝盒為研究對(duì)象，對(duì)其包裝裝潢進(jìn)行工效學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)，使消費(fèi)者既能直接通過圖案捕捉藥品的關(guān)鍵信息，又能在用藥的同時(shí)擁有愉悅的心情。

2.1 內(nèi)包裝盒

藥品的內(nèi)包裝盒是放在貨架上銷售的展示品，可直接影響消費(fèi)者對(duì)藥品的選擇[14]?；颊哌x購(gòu)藥品時(shí)首先關(guān)注的是藥品名稱、主治功能、用法用量等信息，因此應(yīng)將藥品的主治功能等信息放在最中間的顯眼位置。本研究設(shè)計(jì)的兩款內(nèi)包裝盒整體裝潢效果圖，如圖3所示。

從人體生理的角度出發(fā)，眼球看橫線比看豎線時(shí)省力，同時(shí)流線型設(shè)計(jì)會(huì)給人帶來視覺上的舒適感和心理上的安全感[9]。如圖3所示，優(yōu)化后的裝潢設(shè)計(jì)以流線型的橫線為主體；根據(jù)一物一碼原則，盒頂都有藥品條形碼，以充分保護(hù)消費(fèi)者的權(quán)益；在盒子底部備注有生產(chǎn)批號(hào)、生產(chǎn)日期和有效期等主要信息。如圖3a所示，該藥品名的字體選用了彩色且無裝飾線條的黑體字，非常便于老年人進(jìn)行識(shí)別。此外，該藥品用于治療高血壓或心力衰竭，包裝上加入了心和心電圖的抽像圖，直觀地表明藥品的用途，使患者看到這個(gè)圖形就能聯(lián)想到藥品的功效，且平緩的心電圖曲線也給患者帶來良好的寓意。圖3b為可分離式藥瓶的內(nèi)包裝裝潢設(shè)計(jì)，包裝的主色調(diào)選用綠色，給人以清爽舒適的感覺，以此提升患者的情緒和愉悅感；包裝盒上還添加了情感化包裝的設(shè)計(jì)元素——笑臉，希望人們想到藥品包裝時(shí)，不再是只有黑字白底的裝潢設(shè)計(jì)，而是充滿趣味和暖意的包裝設(shè)計(jì)。

2.2 外包裝盒

外包裝設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的基本原則：可讀性-信息清晰易讀；可識(shí)性-商標(biāo)識(shí)別度高；可用性-顧客使用效果好[15]。本研究對(duì)兩款藥品的外包裝進(jìn)行裝潢設(shè)計(jì)，借鑒內(nèi)包裝的設(shè)計(jì)元素：心電圖和笑臉，同時(shí)考慮到印刷成本問題，外包裝箱選用的是瓦楞紙箱，外包裝紙箱的裝潢效果圖如圖4所示。外包裝紙箱主色調(diào)選用黑白色，紙箱側(cè)面添加運(yùn)輸包裝標(biāo)志：安全標(biāo)志、怕濕標(biāo)志和輕放標(biāo)志，其作用在于使貨物在裝卸、搬運(yùn)和儲(chǔ)存過程中，容易被物流人員識(shí)別，避免因外界因素導(dǎo)致包裝損壞等情況的發(fā)生。紙箱另一側(cè)面添加和生產(chǎn)廠家相關(guān)的信息，方便消費(fèi)者在遇到包裝破損問題時(shí)，直接聯(lián)系生產(chǎn)廠家，進(jìn)行退換貨。

3 運(yùn)輸實(shí)驗(yàn)

包裝設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)充分考慮運(yùn)輸過程中包裝的抗沖擊強(qiáng)度及緩沖性能，科學(xué)選用材料，合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，既要保護(hù)藥品的安全性，也要考慮儲(chǔ)運(yùn)過程中的成本，提高運(yùn)輸效率。本研究對(duì)藥品的包裝進(jìn)行運(yùn)輸設(shè)計(jì)，通過計(jì)算托盤的堆碼層數(shù)、抗壓強(qiáng)度、邊壓強(qiáng)度等，驗(yàn)證優(yōu)化設(shè)計(jì)后藥瓶的合理性及可行性[16]。

3.1 托盤堆碼方式

根據(jù)式（1）計(jì)算藥品外包裝紙箱的托盤最大堆碼層數(shù)（Nmax）[17]。

式中：H為最大堆碼高度，m；

h為單個(gè)包裝件高度，m。

根據(jù)單個(gè)外包裝紙箱的大小，計(jì)算出Nmax≈7層，托盤利用率A≈78%。由此可知：托盤堆碼層數(shù)為7層，堆碼高度為1.4 m。圖5為托盤堆碼示意圖。由圖可知，紙箱呈“井”字堆放，一層放置4列3行，共12個(gè)外包裝紙箱，總共放置7層紙箱。

3.2 抗壓強(qiáng)度

根據(jù)式（2）計(jì)算藥品外包裝紙箱的抗壓強(qiáng)度[18]。

式中：Pc為紙箱抗壓強(qiáng)度，N；

G為單個(gè)包裝件重力，N；

N為堆碼層數(shù)；

K為安全系數(shù)，當(dāng)貯存期小于30 d時(shí)，取K=1.60；當(dāng)貯存期為30～100 d時(shí)，取K=1.65；當(dāng)貯存期大于100 d時(shí)，取K=2.00。

藥瓶選用的是PE材質(zhì)，且單個(gè)包裝件含有18瓶藥品，故根據(jù)公式（2）計(jì)算得：Pc=684.67 N。

3.3 邊壓強(qiáng)度

根據(jù)凱里卡特（K. Q. Kellicutt）公式[19]（見式（3））計(jì)算藥品外包裝紙箱的邊壓強(qiáng)度。

式中：P為瓦楞紙箱的邊壓強(qiáng)度，N；

Px為瓦楞紙板原紙的綜合環(huán)壓強(qiáng)度，N/cm；

aXz為瓦楞常數(shù)；

Z為瓦楞紙箱周長(zhǎng)，cm；

J為紙箱常數(shù)。

A、B和C三種楞型的瓦楞紙箱對(duì)應(yīng)的箱常數(shù)如表1所示。本研究選用的瓦楞楞型為B型，由表1可知，aXz=5.00，J=1.27。已知Px=132 N/cm，根據(jù)凱里卡特公式計(jì)算得：P≈260.44 N。故K×P=416.7 N；Pc=684.67 N >416.7 N，符合堆碼條件：Pc≥K×P。由此可知，優(yōu)化設(shè)計(jì)后的便攜式藥瓶托盤紙箱堆碼方式符合堆碼強(qiáng)度的要求?？煞蛛x式藥瓶運(yùn)輸包裝設(shè)計(jì)與便攜式藥瓶的計(jì)算過程類似，托盤堆碼層數(shù)為4層，堆碼方式為“井”字堆碼，堆碼高度為1.4 m。由抗壓強(qiáng)度計(jì)算公式可知：Pc′≈7 195.97 N。根據(jù)凱里卡特公式計(jì)算得：P′≈2 811.12 N。K×P′ =4 497.79，Pc′=7 195.97 N >4 497.79 N，符合堆碼條件：Pc≥K×P。由此可得出，可分離式藥瓶托盤的堆碼方式符合堆碼強(qiáng)度和堆碼條件的要求，這種優(yōu)化設(shè)計(jì)的堆碼方式是合理的[20]。

表1 瓦楞常數(shù)與箱常數(shù)Table 1 Corrugated constant and box constant

4 結(jié)語(yǔ)

目前，老年人的藥品包裝缺乏清晰定位，藥品包裝的方便性與舒適性還有待提升。本研究針對(duì)藥品包裝的人性化問題，結(jié)合人體測(cè)量學(xué)和人體心理學(xué)，以人的心理和生理需求為衡量標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用工效學(xué)原理對(duì)老年人藥品包裝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。根據(jù)成年人手掌的最佳執(zhí)握尺寸（6.5 cm），優(yōu)化藥瓶的直徑（5.5 cm），并設(shè)計(jì)了便攜式藥瓶和可分離式藥瓶。兩款優(yōu)化包裝具有易于開啟、便于攜帶、提醒吃藥等優(yōu)點(diǎn)，且可循環(huán)使用、節(jié)約包裝材料，契合可持續(xù)發(fā)展的理念。通過對(duì)優(yōu)化包裝進(jìn)行運(yùn)輸設(shè)計(jì)，驗(yàn)證了藥品包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性和可行性，實(shí)現(xiàn)了將工效學(xué)應(yīng)用到藥品包裝設(shè)計(jì)上，使得藥品包裝更好地滿足老年人的生理需求和心理需求。老年人的智能藥品包裝將成為未來發(fā)展的趨勢(shì)。