老年手杖的智能化設計研究

（東北林業大學 材料科學與工程學院 150040）

一、必要性

隨著社會的發展、醫療進步以及計劃生育政策的長期實施，我國老年人口也在不斷增長。

老年人跌倒事故的發生次數多，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。經研究表明一年之內社區養老的老年人跌倒發生率為22.01%。我國的兩份專家共識將引起老人跌倒的因素分為內在因素和外在因素。內在因素：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、曾經跌倒過、走路姿勢錯誤、平衡能力下降、視力退化、焦慮、認知能力下降、眩暈、體質差、尿失禁、直立性低血壓、女性、年齡大于80歲等；外在因素：環境因素、社會因素等，主要包括：用藥種類多、鎮定類精神疾病藥物、空間中的危險(如照明不足、道路上的障礙)等。

二、智能手杖市場調研

（一）問卷調查

1.調查目的

獲得老年人日常生活中出現的跌倒現象、對智能助行手杖的需求以及使用過程中出現的問題。調查方法：在石家莊市長安區、橋西區、新華區的養老院、敬老院、老年公寓、老年活動中心、公園和托老所進行走訪調查，發出問卷200份，有效問卷共計186份。

2.結果分析

當前智能手杖對解決老人跌倒問題的效果不大。對問卷進行統計和分析整理，結果顯示：37.09%的受訪者有過跌倒經歷，11.29%的受訪對象表示用過或者正在用智能或多功能手杖，其中4.30%表示使用這類產品后不能解決或緩解跌倒問題。

對智能手杖的需求：最主要是安全保護，對手杖的需求類型統計中，40%的受訪對象選擇了安全保護的需求，占最大的比例，其次是堅固耐用和價格低，分別是19%和13%。對受訪對象的疾病狀態進行了調查，發現消化系統影響最大，眼疾、行動障礙和耳疾也很嚴重。這就要求我們在設計時考慮到老年人的視力和聽力狀態。

使用過程中出現的問題：杖身很重，而且有開裂或折斷的情況；有調節高度設置的手杖，大多采用五檔或十檔彈珠按鍵裝置，容易自己滑動，伸縮關節處連接不牢靠；障礙檢測等智能技術在老年人助行器中的運用較少；有屏幕顯示的按鍵操作復雜，老年人使用有壓力；價格高，性價比不高。

（二）市場產品實例調研

在淘寶購物平臺上搜集信息，針對產品的功能情況和價位情況對銷量排行前100位的智能手杖商品進行統計，同時挑選有代表性的一個商品對其優缺點進一步分析（見表1）。其中，安全保護類型的自動報警功能應用最廣泛，其次是可折疊、可伸縮、LED照明和收音機功能（見圖1），選購產品的價位多在“101-200”這個區間之內（見圖2）。

圖1 （來源：自繪）

圖2 （來源：自繪）

表1 某款智能手杖優缺點分析

三、設計方案

（一）核心功能設計

為老年人服務的智能手杖產品在功能方面可以適當減少一些娛樂功能，主要關注安全保護方面的需求：對環境未知危險的探測和示警，突發跌倒狀況的報警和求救。

1.危險監測和示警

借助大數據分析，對使用者本身健康狀況和周圍物理環境進行監測并對使用者進行提醒，以達到有效規避危險的作用。在手杖把柄處設置壓力傳感器和熱敏電阻，對老年使用者的心率、血壓等身體指標進行隨時隨地的監測。

在杖身設置超聲波掃描儀，對周圍物理環境進行探測，對障礙物的危險程度進行分析判斷，通過內置芯片控制藍牙耳機，對老人進行提醒。

在手柄前方設計照明裝置及開關按鈕，當光線不足時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.跌倒報警和求救

對老齡使用者的跌倒動作進行監測、跌倒后及時示警，同時聯系子女和距離最近的醫療機構。在手柄處設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據，后者采集人體軀干的傾角信息；內核采用MTK雙核處理器，判斷老人是否跌倒。

設置揚聲器、遠程發射設備和緊急救援按鈕，通過緊急救援按鈕和跌倒檢測系統都可以觸發揚聲器進行報警，并且通過遠程發射設備將使用者所處位置和跌倒信息傳達到提前連接好的手機設備上。

（二）特殊體驗設計

為了提升老人使用時的用戶體驗，可以根據市場調研分析得出的結果，加強其結構、材料的安全穩定便攜性，加入語音交互方式來簡練操作，刪掉不必要的裝置。

首先要保證手杖使用時的堅固、耐用、便攜。在結構上手柄和杖身一體化，內部智能裝置集成化，伸縮結構連接部分采用縮緊強度大的膨脹鎖緊件。材料選擇上采用7075鋁合金，堅固輕便。

其次保證緊急呼救等按鈕的操作安全簡便，語音交互方式和常規交互方式交叉進行。如按鈕大，紅色醒目，位置設計避開使用時手握住的區域，避免誤觸。配置一個單耳耳機，向老人傳遞一些必要的信息。

再次避免觸摸屏及任何屏幕，經調研發現，顯示屏會增加成本，導致價格升高，而且對于老年人本身來說并不是一個必要的功能，反而會因為操作繁瑣使用不便帶來心理自卑感。

（三）情感化設計

雖然針對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。尤其是經調研發現，部分老年人使用智能手杖時，會因為其高科技感、標新立異有心理壓力，曾經跌倒過的老人使用智能手杖時比沒用時感到更多的恐懼。而且老人有自己的審美觀和興趣喜好，這就對手杖的外觀造型設計提出了要求。為了更好地滿足其精神需求、減輕其心理壓力，針對造型、材料等構成元素進行滿足老年人精神需求的情感化設計。

首先在造型上給予老人心理上的安全感，“看起來堅固可靠”。經調研發現部分使用者因為杖身的粗度對手杖的安全性存疑。適當加粗杖身直徑，同時因為杖身是金屬空心結構，所以并不會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。造型上避免過于現代簡約的直線和曲線，在傳統手杖的基礎上局部創新，借鑒新中式風格的線條，經調研反映，老年人對現代簡約的設計是向往的，但是會感到一些壓力，將傳統元素和現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紋理給老年使用者一個放松舒服的感覺。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、結語

隨著大數據、云計算、人工智能等技術的不斷進步，以及“智慧養老”的政策背景下，面向老齡群體的智能產品領域不斷發展。我國老齡化程度不斷加深，老年人愈發重視身體健康，對于生活水平也有更高需求，對輔助日常出行的智能手杖的期望也變更高。將智能技術與產品設計合理結合，更具針對性地，為解決老年人生活中遇到的跌倒問題而設計，有利于保護老年人的出行安全，提升其養老生活中的幸福感，節約醫療資源和社會人力，促進老齡化帶來問題的解決。