老年手杖的智能化設(shè)計(jì)研究

（東北林業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 150040）

一、必要性

隨著社會(huì)的發(fā)展、醫(yī)療進(jìn)步以及計(jì)劃生育政策的長(zhǎng)期實(shí)施，我國老年人口也在不斷增長(zhǎng)。

老年人跌倒事故的發(fā)生次數(shù)多，引起損傷和死亡的概率高。在中國，跌倒是造成65歲及以上老年人傷害死亡的最重要原因。經(jīng)研究表明一年之內(nèi)社區(qū)養(yǎng)老的老年人跌倒發(fā)生率為22.01%。我國的兩份專家共識(shí)將引起老人跌倒的因素分為內(nèi)在因素和外在因素。內(nèi)在因素：身體因素、疾病因素、服藥因素及情緒因素等，主要包括：腿部肌肉退化、曾經(jīng)跌倒過、走路姿勢(shì)錯(cuò)誤、平衡能力下降、視力退化、焦慮、認(rèn)知能力下降、眩暈、體質(zhì)差、尿失禁、直立性低血壓、女性、年齡大于80歲等；外在因素：環(huán)境因素、社會(huì)因素等，主要包括：用藥種類多、鎮(zhèn)定類精神疾病藥物、空間中的危險(xiǎn)(如照明不足、道路上的障礙)等。

二、智能手杖市場(chǎng)調(diào)研

（一）問卷調(diào)查

1.調(diào)查目的

獲得老年人日常生活中出現(xiàn)的跌倒現(xiàn)象、對(duì)智能助行手杖的需求以及使用過程中出現(xiàn)的問題。調(diào)查方法：在石家莊市長(zhǎng)安區(qū)、橋西區(qū)、新華區(qū)的養(yǎng)老院、敬老院、老年公寓、老年活動(dòng)中心、公園和托老所進(jìn)行走訪調(diào)查，發(fā)出問卷200份，有效問卷共計(jì)186份。

2.結(jié)果分析

當(dāng)前智能手杖對(duì)解決老人跌倒問題的效果不大。對(duì)問卷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析整理，結(jié)果顯示：37.09%的受訪者有過跌倒經(jīng)歷，11.29%的受訪對(duì)象表示用過或者正在用智能或多功能手杖，其中4.30%表示使用這類產(chǎn)品后不能解決或緩解跌倒問題。

對(duì)智能手杖的需求：最主要是安全保護(hù)，對(duì)手杖的需求類型統(tǒng)計(jì)中，40%的受訪對(duì)象選擇了安全保護(hù)的需求，占最大的比例，其次是堅(jiān)固耐用和價(jià)格低，分別是19%和13%。對(duì)受訪對(duì)象的疾病狀態(tài)進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)消化系統(tǒng)影響最大，眼疾、行動(dòng)障礙和耳疾也很嚴(yán)重。這就要求我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)考慮到老年人的視力和聽力狀態(tài)。

使用過程中出現(xiàn)的問題：杖身很重，而且有開裂或折斷的情況；有調(diào)節(jié)高度設(shè)置的手杖，大多采用五檔或十檔彈珠按鍵裝置，容易自己滑動(dòng)，伸縮關(guān)節(jié)處連接不牢靠；障礙檢測(cè)等智能技術(shù)在老年人助行器中的運(yùn)用較少；有屏幕顯示的按鍵操作復(fù)雜，老年人使用有壓力；價(jià)格高，性價(jià)比不高。

（二）市場(chǎng)產(chǎn)品實(shí)例調(diào)研

在淘寶購物平臺(tái)上搜集信息，針對(duì)產(chǎn)品的功能情況和價(jià)位情況對(duì)銷量排行前100位的智能手杖商品進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，同時(shí)挑選有代表性的一個(gè)商品對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)一步分析（見表1）。其中，安全保護(hù)類型的自動(dòng)報(bào)警功能應(yīng)用最廣泛，其次是可折疊、可伸縮、LED照明和收音機(jī)功能（見圖1），選購產(chǎn)品的價(jià)位多在“101-200”這個(gè)區(qū)間之內(nèi)（見圖2）。

圖1 （來源：自繪）

圖2 （來源：自繪）

表1 某款智能手杖優(yōu)缺點(diǎn)分析

三、設(shè)計(jì)方案

（一）核心功能設(shè)計(jì)

為老年人服務(wù)的智能手杖產(chǎn)品在功能方面可以適當(dāng)減少一些娛樂功能，主要關(guān)注安全保護(hù)方面的需求：對(duì)環(huán)境未知危險(xiǎn)的探測(cè)和示警，突發(fā)跌倒?fàn)顩r的報(bào)警和求救。

1.危險(xiǎn)監(jiān)測(cè)和示警

借助大數(shù)據(jù)分析，對(duì)使用者本身健康狀況和周圍物理環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)并對(duì)使用者進(jìn)行提醒，以達(dá)到有效規(guī)避危險(xiǎn)的作用。在手杖把柄處設(shè)置壓力傳感器和熱敏電阻，對(duì)老年使用者的心率、血壓等身體指標(biāo)進(jìn)行隨時(shí)隨地的監(jiān)測(cè)。

在杖身設(shè)置超聲波掃描儀，對(duì)周圍物理環(huán)境進(jìn)行探測(cè)，對(duì)障礙物的危險(xiǎn)程度進(jìn)行分析判斷，通過內(nèi)置芯片控制藍(lán)牙耳機(jī)，對(duì)老人進(jìn)行提醒。

在手柄前方設(shè)計(jì)照明裝置及開關(guān)按鈕，當(dāng)光線不足時(shí)打開可以照亮前方路況，將手電筒和手杖一體化，為老人出行提供方便。

2.跌倒報(bào)警和求救

對(duì)老齡使用者的跌倒動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)測(cè)、跌倒后及時(shí)示警，同時(shí)聯(lián)系子女和距離最近的醫(yī)療機(jī)構(gòu)。在手柄處設(shè)置加速度傳感器和磁傳感器，前者采集人體的三軸加速度數(shù)據(jù)，后者采集人體軀干的傾角信息；內(nèi)核采用MTK雙核處理器，判斷老人是否跌倒。

設(shè)置揚(yáng)聲器、遠(yuǎn)程發(fā)射設(shè)備和緊急救援按鈕，通過緊急救援按鈕和跌倒檢測(cè)系統(tǒng)都可以觸發(fā)揚(yáng)聲器進(jìn)行報(bào)警，并且通過遠(yuǎn)程發(fā)射設(shè)備將使用者所處位置和跌倒信息傳達(dá)到提前連接好的手機(jī)設(shè)備上。

（二）特殊體驗(yàn)設(shè)計(jì)

為了提升老人使用時(shí)的用戶體驗(yàn)，可以根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研分析得出的結(jié)果，加強(qiáng)其結(jié)構(gòu)、材料的安全穩(wěn)定便攜性，加入語音交互方式來簡(jiǎn)練操作，刪掉不必要的裝置。

首先要保證手杖使用時(shí)的堅(jiān)固、耐用、便攜。在結(jié)構(gòu)上手柄和杖身一體化，內(nèi)部智能裝置集成化，伸縮結(jié)構(gòu)連接部分采用縮緊強(qiáng)度大的膨脹鎖緊件。材料選擇上采用7075鋁合金，堅(jiān)固輕便。

其次保證緊急呼救等按鈕的操作安全簡(jiǎn)便，語音交互方式和常規(guī)交互方式交叉進(jìn)行。如按鈕大，紅色醒目，位置設(shè)計(jì)避開使用時(shí)手握住的區(qū)域，避免誤觸。配置一個(gè)單耳耳機(jī)，向老人傳遞一些必要的信息。

再次避免觸摸屏及任何屏幕，經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，顯示屏?xí)黾映杀?，?dǎo)致價(jià)格升高，而且對(duì)于老年人本身來說并不是一個(gè)必要的功能，反而會(huì)因?yàn)椴僮鞣爆嵤褂貌槐銕硇睦碜员案小?/p>

（三）情感化設(shè)計(jì)

雖然針對(duì)老年人的智能手杖購買者往往是其子女等后輩，但老年人自己的需求仍是第一位的。尤其是經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，部分老年人使用智能手杖時(shí)，會(huì)因?yàn)槠涓呖萍几?、?biāo)新立異有心理壓力，曾經(jīng)跌倒過的老人使用智能手杖時(shí)比沒用時(shí)感到更多的恐懼。而且老人有自己的審美觀和興趣喜好，這就對(duì)手杖的外觀造型設(shè)計(jì)提出了要求。為了更好地滿足其精神需求、減輕其心理壓力，針對(duì)造型、材料等構(gòu)成元素進(jìn)行滿足老年人精神需求的情感化設(shè)計(jì)。

首先在造型上給予老人心理上的安全感，“看起來堅(jiān)固可靠”。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)部分使用者因?yàn)檎壬淼拇侄葘?duì)手杖的安全性存疑。適當(dāng)加粗杖身直徑，同時(shí)因?yàn)檎壬硎墙饘倏招慕Y(jié)構(gòu)，所以并不會(huì)帶來重量上的太大變化。

其次，造型和材料上盡量生活化，隱藏高科技元素，避免突兀，不要給老人帶來心理壓力。造型上避免過于現(xiàn)代簡(jiǎn)約的直線和曲線，在傳統(tǒng)手杖的基礎(chǔ)上局部創(chuàng)新，借鑒新中式風(fēng)格的線條，經(jīng)調(diào)研反映，老年人對(duì)現(xiàn)代簡(jiǎn)約的設(shè)計(jì)是向往的，但是會(huì)感到一些壓力，將傳統(tǒng)元素和現(xiàn)代元素融合并加以凝練。材料上，通過手柄的舒適觸感和杖身的自然木質(zhì)紋理給老年使用者一個(gè)放松舒服的感覺。手柄采用EVA泡棉材料，柔軟吸汗。杖身的金屬體外涂深色木色漆，實(shí)用與美觀兼顧。

再次，在外形上貼近老年人的興趣愛好，加入一些文化因素（戲曲、地域特色等）。例如在杖身表面涂飾梅蘭竹菊等元素的印花。

四、結(jié)語

隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)的不斷進(jìn)步，以及“智慧養(yǎng)老”的政策背景下，面向老齡群體的智能產(chǎn)品領(lǐng)域不斷發(fā)展。我國老齡化程度不斷加深，老年人愈發(fā)重視身體健康，對(duì)于生活水平也有更高需求，對(duì)輔助日常出行的智能手杖的期望也變更高。將智能技術(shù)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)合理結(jié)合，更具針對(duì)性地，為解決老年人生活中遇到的跌倒問題而設(shè)計(jì)，有利于保護(hù)老年人的出行安全，提升其養(yǎng)老生活中的幸福感，節(jié)約醫(yī)療資源和社會(huì)人力，促進(jìn)老齡化帶來問題的解決。