智能管控藥品包裝設計研究

朱和平 蔡京聲 柯勝海

（湖南工業大學包裝設計藝術學院，湖南 株洲 412007）

設計理論

智能管控藥品包裝設計研究

朱和平 蔡京聲 柯勝海

（湖南工業大學包裝設計藝術學院，湖南 株洲 412007）

智能管控藥品包裝是指在數字管理和數字控制載體介入下，實現對藥品管控效果的一類智能包裝。該包裝形式針對老年人、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，闡述智能管控藥品包裝的功能原理，并總結智能管控藥品包裝的設計關鍵。

包裝設計；智能化包裝；智能管控包裝；藥品包裝

改革開放以來，我國對包裝設計領域的研究一直局限于銷售包裝，但是歷經30余年，在該研究領域基本上處于飽和，特別是包裝結構設計、包裝裝潢設計方面，基本上都處于程式化階段。隨著智能材料和智能技術的不斷發展,它的應用范圍拓展到包裝,出現了“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、特殊的結構和技術，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，在滿足傳統包裝功能的基礎上，對產品的質量、流通安全、使用便捷等功能中某個方面進行積極地干預與保障[1]。美國知名市場調研機構Freedonia發表一篇名為《活性及智能化包裝》的研究報告稱,隨著人口老齡化進程的不斷推進,美國包裝市場智能化的趨勢正在日益擴大。據預計,2017年美國智能化包裝市值將達35億美元，未來3年,其復合年增長率為8%[2]。由此可見，發展智能化包裝勢在必行。本文主要以藥品包裝為對象展開研究，探索智能管控型藥品包裝的相關功能、特點、形式以及設計關鍵。

1 智能管控藥品包裝設計的概念、作用及特點

所謂智能管控型包裝是建立在智能化包裝技術基礎上，主要以提升產品安全、提高操作效率和操作的準確性為目標，以產品質量、數量和使用者行為規范為主要管控內容，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基礎下的一種包裝形式，通過植入芯片和編程技術的方式，反映包裝內容物狀況，以提升產品安全、提高操作效率和操作的準確性為目標，以產品質量、數量和使用者行為規范為主要管控內容，從而實現包裝在流通和使用過程中更加安全、高效、便捷，并對其中某些方面進行積極干預與保障的一類智能包裝。這類包裝通常采用數字感應器（光感應器、壓力感應器、聲音感應器、溫度感應器等）或者感應材料（主要包括溫敏、熱敏、光敏、氣敏等材料），最終實現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現包裝設計的優勢，不僅具備傳統包裝的功能，而且可以通過管理與控制手段的介入實現特殊的用途。這種包裝具有提醒、控制、防偽等功能，而且可以實時搜集使用人群的習慣、使用時間、使用環境等信息。例如在智能管控藥品包裝使用中，除包裝儲存藥物的基本需求外，還可以通過實時記錄用戶健康狀況，將測量的結果自動通過互聯網實時傳輸到健康大數據永久保存，并以趨勢圖和詳細說明的圖文方式呈現在各種手持或桌面終端，用于長期健康監護管理，為掌握用戶的健康狀況提供專業的參考數據，從而讓醫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，而且具有很強的針對性，特別針對傳統包裝領域不能滿足的特殊人群、特殊環境、特殊產品下使用。

2 智能管控藥品包裝的特殊功能

傳統藥品包裝通常只起到保護商品、方便儲運、促進藥品銷售、便于藥品信息識別等基礎性作用，雖然對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實現包裝的管理與控制功能，還可以運用大數據和人工智能技術實現包裝與人的無縫對接。

藥品包裝中的智能管控，其“智能”，是指包裝在一定外界環境指標變化的前提下，通過數字感應器或生物傳感器結合大數據以實現提示和警示作用,達到提醒、警示、控制、計量的管控功能，同時保障藥品的質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、定時定量、提醒用藥的需求。例如人們在生病期間總免不了要定時用藥，定量服藥，因為用藥安全是患者安全的重要組成部分。據國外多項研究資料統計表明，用藥錯誤導致的醫療安全事件占全部不良事件的10%～20%。世界衛生組織資料統計，全球約有三分之一的患者死于不合理用藥和錯誤用藥。而在我國，用藥安全情況更加嚴峻，不合理使用藥品的人數占正常用藥人數的12%～30%[4]，如何讓病人按時按量吃藥已經成為醫學領域的重要難題。來自美國的一家科技企業團隊開發出了一種智能藥瓶，它能通過不斷監測包裝瓶中藥品的剩余量以及藥品質量情況，同時運用3G網絡技術將藥品使用數據傳輸給醫生。通過這類技術，藥品的利用率可以從40%提升到90%。智能藥瓶的內部結構由電池組供電，集成觸摸屏信息；內置于瓶壁之間有用于檢測液體和固體藥品的電容傳感器，不接觸藥品；瓶子側面的燈帶可以根據預先設定好的時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。如到了服藥時間，瓶子燈帶會變成藍色，若病人沒有按時吃藥，則會變成紅色，并且提醒患者按時服藥，即是在視覺上呈現出提示功能的特性。

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種管控形式構成，分別為數字管控、結構管控、材料管控。

3.1數字管控型

數字管控型藥品包裝是指一種通過數字技術、移動互聯網、物聯網技術以及大數據對接，實現包裝與人的智能互動功能的一類包裝，如網絡數據與藥品使用的頻率信息交換以實現管控藥品的功能。以2017年綠色包裝設計大賽獲獎作品蔡京聲的《可穿戴冠心病安全警示智能藥品包裝》為案例進行分析。冠心病患者的突發病情常與季節變化、情緒激動、體力活動等因素有關，這些因素會引起病人的心臟驟停。心臟猝死80%發生于醫院外，黃金搶救時限為4~6min[5]，在醫學領域有黃金4分鐘搶救時間著稱。同時，由于冠心病患者群體大多偏向老齡化，各方面生理機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時無人在身邊照看，極易錯過最佳救治時間。該設計作品從冠心病患者用藥安全角度進行設計，分為內包裝和外包裝兩部份，內部包裝為可穿戴式結構，靠近手腕處內置芯片集成電路板、脈搏頻率傳感器以及數據分析電子元件。使用時，貼近病患手腕處的芯片實時監控脈搏的頻率，依靠數據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。若超出威脅生命安全值，芯片向手機發出兩道指令：第一道指令是發出信號至手機端APP軟件，震動手機提醒患者服藥，包裝開啟裝置，解除警報；第二道指令是在第一道指令未能被解除警報的前提下，由芯片發出求救信號進行緊急呼救，確保病患在最佳時間內得到救治。內包裝的電量會隨著使用消耗，而外包裝將提供電源，內包裝未使用時可以放置于外包裝盒內進行充電，從而達到安全用藥、管控用藥等功能。

3.2結構管控型

結構管控形式是一種在結構基礎上，改變藥品開啟方式、實現計量與定量，保障長時間定量的用藥安全與質量安全的包裝。以第七屆全國大學生包裝結構大賽獲獎作品，蔡京聲的《重力感應智能報警輸液袋設計》為案例進行分析。該作者的設計出發點立足于醫院病房內的患者臥床輸液的使用過程，由于醫護人員有限，患者本身因為生理疾病引起的身體孱弱等因素，醫護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，從而導致患者在病房內輸液經常產生藥品輸液耗盡沒有醫護及時更換藥品的情況。運用結構管控的形式，改變傳統輸液袋包裝結構，融合利用重力感應裝置的計量結構來解決這一問題。重力感應器伴隨著輸液袋內的藥液消耗減輕重量，緩慢向上收縮觸及WiFi芯片。同時產生外部由藍色至紅色的顏色漸變變化，提醒醫護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，運用破壞式防偽扣，防止藥品在運輸過程中，被人隨意打開，起到保護藥品安全、質量的作用，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上，結合溫敏、氣敏、光敏等具有改變用藥環境，從而為視覺、嗅覺感應的一種特殊包裝。如可視化溫感創口貼包裝設計，該設計作品從患者未能及時處理微創傷口的失血狀況的角度進行分析，病人的微創傷口出血量往往由于患者的血小板數量決定愈合時間以及效果，創口貼在創口上放置時間久，會產生大量的微生物細菌導致傷口二次感染的情況出現。相較于傳統的創口貼，可視化溫感創口貼包裝通過溫感材料可以解決這類問題。創口貼上背部表層附有一層溫度感應材料，溫敏材料與空氣接觸會隨著在創口上的時間推移、材料與空氣當中的細菌等微生物接觸，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計程序與方法

相比普通藥品包裝而言，智能管控藥品包裝的設計方法與其既有聯系又有本質區別。一方面滿足藥品包裝的功能與要求，另一方面需要重點解決智能管控包裝新功能的實現。其設計方法具有一定的特點，具體可以從以下幾個方面建立設計方法模型：

4.1 根據群體特征調研分析需求特點

智能管控藥品包裝并非適用于所有的藥品。對癥下藥是藥品實現安全治療之本，而合理用藥、按時定量用藥是基本手段，這就要求我們對于智能管控藥品包裝解決的問題要有清晰準確的方法。按年齡層次區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、聽覺以及對物品使用理解能力的不斷衰退，對藥品包裝上具有裝飾性的文字、圖案、顏色等表面辨識能力較弱，這就對智能管控藥品包裝的提醒功能設計提出了要求。對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 藥品自身形態特征以及包裝安全問題分析

相比傳統藥品包裝，對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方面：藥品存在的物理狀態可劃分為固態、液態、氣態；藥品物理及化學屬性是否會因環境變化而變性；藥品的使用方式以及存儲條件和要求。例如止咳糖漿、三精口服液等常規藥品，其藥品本身具有定量和提醒用藥的需求，而且用藥環境以及操作是比較簡單的。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，還受到國家相關機構統一管理與監控，防止其隨意銷售與使用，同時實現用藥時間準確、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，其實現管控功能的方式和設計形式也就完全不同。

4.3 基于智能管控的普遍原理設計

設計的根本是解決人群使用過程中產生的問題，依托人性化需求特征是設計思路的起源。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性突破性的同時創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能的不斷下降，感官辨別能力、思維意識把控、身體執行等方面往往會遭遇到行為障礙，在服用藥品過程中，經常出現對藥品開啟方式的不理解，藥品服用劑量的不準確等問題。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計。

5 總結

目前對于智能管控型藥品包裝的研討與探究，尚無系統的專業角度進行論述，但是智能管控型藥品包裝的實例應用與專利的出現，反映出人們對于當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證研究是解決藥品安全、質量的應用范例之一，是設計方法模型的創新探索，是提高商品附加值屬性的有效手段，也是解決安全包裝設計需求的具體體現。未來隨著大數據的成熟智能藥品包裝將更加精準、更加人性地服務人類社會。

[1] 朱和平,姚進.智能化包裝設計的方法研究——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35億美元[J].中國包裝,2014(5):92-92.

[3] 柯勝海.智能發光包裝設計研究[J].裝飾,2016(9):76-77.

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

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

國家社科基金藝術學青年項目《智能化包裝設計研究》（編號：14CG127）；湖南省教育廳重點項目《基于綠色安全理念的智能化包裝設計研究》（編號：16A060）；湖南省研究生科研創新基金項目《智能管控型藥品包裝設計實證研究》（編號：CX2017 B682）。

朱和平（1965-），男，湖南工業大學包裝設計藝術學院教授，博士。E-mail:471286196@qq.com

2017-07-13