基于空巢老年人群的自立拐杖設(shè)計*

華北理工大學(xué) 李雪龍，韓影，向子敏，白曉渤，段浩楠

根據(jù)國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)，在“十四五”期間，我國60歲以上老年人口年均增長約為1000萬，其人口比重將超過20%，65歲以上人口也將超過14%，預(yù)計到2030年，全國空巢老人家庭將占老年家庭的90%[1]。而且由于老年人的身體機能衰退，腿腳不靈活，導(dǎo)致老年人極易摔倒，且老年人跌倒后不僅會造成他們?nèi)粘Ｉ钅芰ο陆担€會致傷致殘，這不但會增加家庭的負(fù)擔(dān)，更會增加醫(yī)療衛(wèi)生負(fù)擔(dān)，所以盡早采取相應(yīng)措施預(yù)防老年人跌倒尤為重要。

一、老年人多功能拐杖產(chǎn)品設(shè)計現(xiàn)狀

對于老年人來說，拐杖是方便他們出行的工具。他們在使用拐杖的過程中喜歡更為簡單易操作的使用方法，因此使用簡單，易上手，操作方便，并且能夠減少體力和腦力負(fù)擔(dān)的拐杖更受老年人歡迎。

根據(jù)調(diào)研和大量查閱資料得知，雖然目前中國市場上已經(jīng)出現(xiàn)了形形色色的為老年人設(shè)計的智能拐杖，而且也具有很多功能，但是仍然缺少對老年人的人性化關(guān)懷功能，比如說功能眾多但真正能夠讓老人改善使用現(xiàn)狀的拐杖很少，并且不夠人性化，技術(shù)含量不高，從而導(dǎo)致質(zhì)量不穩(wěn)定，不能夠滿足大多數(shù)老年人的日常生活需求。而且對于拐杖掉落后如何避免老年人俯身去拾的研究特別少，已經(jīng)出現(xiàn)的自立拐杖是為了減少拐杖的掉落幾率，并沒有從根本上解決問題，所以我們設(shè)計了一款自立拐杖，在拐杖掉落時能夠自行站立，從而降低老年人因為拐杖掉落而跌倒的風(fēng)險。

二、設(shè)計思路

現(xiàn)階段，我國已進(jìn)入老齡化社會，空巢老年人的安全成各國學(xué)者的關(guān)注點?？粘怖夏耆穗S著年齡的增長，身體機能不斷衰退，特別容易發(fā)生意外傷害，在我國，跌倒是造成傷害、死亡的第四位原因，在65歲以上的老年人中則為首位。而且老年人的跌倒發(fā)生率隨著年齡和虛弱水平而增加（WHO2016）。

為了方便老年人活動，多數(shù)老年人在日常出行中會選擇輔助行走器具，但是在不使用的時候器具容易發(fā)生掉落。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，老年人在俯身拾物時會增加跌倒的風(fēng)險。鑒于此，設(shè)計本產(chǎn)品，降低老年人跌倒風(fēng)險，增加老年人自救的幾率。

三、自立拐杖的主要功能（見圖1）

圖1 拐杖的主要功能

（一）伸縮性

不同的老年人身高不同，所以對拐杖的長度需求也不同，為了提高老年人使用拐杖時的舒適度，把拐杖設(shè)計成可伸縮模式，老年人可以自由調(diào)節(jié)拐杖至自身舒適的高度。

我們在此方面設(shè)計的是傘式伸縮調(diào)節(jié)的模式，方便老人能夠自助調(diào)節(jié)，增加老人的獨立性，而且操作簡便，這樣的設(shè)計更加適合老年人，不會讓老年人有落后的失落感，增加了對老年人的人文關(guān)懷。

（二）儲物功能

從老年人的生理變化特點來看，老年人的記憶力下降，這導(dǎo)致老年人易忘記一些重要的事情，比如出門未帶鑰匙等，而且由于老年人身體機能下降，需要吃藥來維持日常生活功能，因此我們在此拐杖內(nèi)上部設(shè)計了三個儲物盒，三個儲物盒之間均有隔板，可以用來放置不同的小物品，通過按下開關(guān)，儲物盒可以自動彈出，方便儲存物品和取用物品。

（三）計時器模塊

計時器的安裝是為了配合儲物盒的使用，老年人藥物的服用需要有一定的時間間隔，同時也要定期定量服用，防止出現(xiàn)意外。計時器能夠根據(jù)設(shè)置按時發(fā)出聲音提醒老年人服用藥物，防止老年人忘記吃藥而產(chǎn)生不良影響，而且通過時間的設(shè)置，也會使老年人的生活越來越規(guī)律，從而提高老年人的幸福感。

（四）自立模塊

本產(chǎn)品的特色之處是自立模塊，自立指的是該拐杖相對于傳統(tǒng)的拐杖而言，不僅可以實現(xiàn)在不同情況下的自主自立，而且還可以實現(xiàn)拐杖在掉落后自主自立。為了實現(xiàn)拐杖在不同情況下自主自立，我們在底座設(shè)計方面設(shè)計了四個圓形支撐加固式底座，相較于傳統(tǒng)底座有更好的穩(wěn)定性。我們還在底座上使用橡膠材質(zhì)，并在它的上面設(shè)計花紋形狀，加強了拐杖的防滑功能，防止日常生活中因底座不牢而損傷的不良事件發(fā)生。為了實現(xiàn)拐杖在掉落后能夠自主自立，我們在拐杖內(nèi)部添加了一個微型電機和重力傳感器。重力傳感器有較高的靈敏度，當(dāng)拐杖掉落時，由于重力傳感器的感應(yīng)，會使微型電機產(chǎn)生電流，帶動拐杖上的支撐架打開，從而使拐杖完成自立。在拐杖正常使用的過程中，支撐架會收縮與拐杖在同一條直線上，節(jié)省了空間。（見圖2）

圖2 自立裝置

四、自立拐杖的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計圖（見圖3）

圖3 拐杖結(jié)構(gòu)

五、外觀設(shè)計

（一）外形

老年人的自立拐杖外形，主要是對原來的拐杖形狀進(jìn)行改進(jìn)，彌補了之前拐杖的不足。在把手方面（如圖二所示），我們根據(jù)人體工程學(xué)的原理，設(shè)計了有弧度的握柄，增加了老年人在使用時的舒適感與滿足感。

（二）材質(zhì)

拐杖的材質(zhì)方面，把手部位采用的是Pu材質(zhì)，Pu材質(zhì)物理性能好，耐曲折，柔軟度好，抗拉強度大，具有透氣性和防水性，并且質(zhì)量較輕，會增加老年人使用拐杖時的舒適度；拐杖的主體我們選用碳纖維復(fù)合材料為主要材料，碳纖維復(fù)合材料具有質(zhì)量輕、強度高、剛度高的優(yōu)異性能，而且具有優(yōu)良的減震性、耐疲性和耐腐蝕性。并且拐杖的主體部分質(zhì)量輕會降低拐杖的整體重量，減輕老年人使用拐杖時的負(fù)擔(dān)，減震更有助于老年人在行走時保持平穩(wěn)。該材料還能夠回收利用，有利于減少社會資源的浪費。拐杖的底座我們選用橡膠腳套，能夠增大與地面接觸時的摩擦系數(shù)，從而保持拐杖的穩(wěn)定性。

（三）四角圓形支撐加固式底座結(jié)構(gòu)

我們設(shè)計的底座為四角圓形底座（如圖二所示），相對于傳統(tǒng)的底座，我們的加固式底座平衡性更穩(wěn)定，而且在底座底部設(shè)計了花紋式橡膠底座套，增加了底座的摩擦系數(shù)，平衡性更加穩(wěn)定。

六、總結(jié)

盡管我們這個拐杖已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)自立，而且相比于傳統(tǒng)拐杖進(jìn)行了多方面的改良，但是仍然還有很多需要改進(jìn)的地方，接下來我們的團(tuán)隊還會經(jīng)過調(diào)研、資料查找、分析、設(shè)計不斷對拐杖進(jìn)行深入研究，找到老年人更多的需求，根據(jù)老年人的需求完善功能，使老年人在使用拐杖的過程中體會到滿足感，提高老年人的幸福感。