高齡者智慧健康管理服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計研究

摘要：將服務(wù)設(shè)計方法與智能科技相結(jié)合，規(guī)劃高齡者智慧健康管理系統(tǒng)的產(chǎn)品功能與服務(wù)模式。分析高齡者生理與心理特征，通過用戶畫像和故事板梳理用戶需求?；诜?wù)設(shè)計方法制定健康管理服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計策略定位，從高齡者視角出發(fā)設(shè)計解決方案，建立以家庭服務(wù)機器人、智能護(hù)理床和智能手環(huán)為核心的服務(wù)系統(tǒng)模型。架構(gòu)高齡者智慧健康管理服務(wù)系統(tǒng)平臺，采用敏捷開發(fā)方法進(jìn)行智慧健康管理服務(wù)平臺設(shè)計，搭建室內(nèi)測試環(huán)境對設(shè)計結(jié)果進(jìn)行評估。通過智能物聯(lián)技術(shù)連接軟件與硬件，搭建智慧健康管理服務(wù)系統(tǒng)，為高齡者提供高效實時的智能化養(yǎng)老服務(wù)。

關(guān)鍵詞：高齡者 智能 健康管理 服務(wù)系統(tǒng) 物聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號：TB47 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-0069（2023）13-0062-04

Abstract：The service design method and intelligent technology are combined to plan the product function and service mode of the intelligent health management system for the elderly.Analyze the physiological and psychological characteristics of the elderly，and sort out user needs through user portraits and storyboards. Based on the service design method，the design strategy positioning of health management service system is formulated，the solution is designed from the perspective of the elderly，and the service system model with home service robot，intelligent nursing bed and intelligent bracelet as the core is established.Construct the intelligent health management service system platform for the elderly，adopt the agile development method to design the intelligent health management service platform，and build an indoor test environment to evaluate the design results.Connect software and hardware through intelligent Internet of Things technology，build an intelligent health management service system，and provide efficient and real-time intelligent elderly care services for the elderly.

Keywords：Elderly Intelligence Health management Service system Internet of Things

引言

2022年，國務(wù)院印發(fā)《“十四五”國家老齡事業(yè)發(fā)展和養(yǎng)老服務(wù)體系規(guī)劃》文件，提出利用大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等創(chuàng)新技術(shù)服務(wù)模式，方便高齡者的居家出行、健康管理和應(yīng)急處置，讓高齡者能夠知曉新事物發(fā)展與體驗運用新技術(shù)。第七次全國人口普查數(shù)據(jù)顯示，我國即將步入深度老齡化社會。與此同時，老齡事業(yè)和養(yǎng)老服務(wù)還存在著發(fā)展的不平衡，包括居家社區(qū)養(yǎng)老和優(yōu)質(zhì)普惠服務(wù)供給不足、專業(yè)人才特別是護(hù)理人員短缺、創(chuàng)新智能產(chǎn)品技術(shù)支持不夠等問題。隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，以信息科技和傳感技術(shù)為核心的智能產(chǎn)品在社會生活中的應(yīng)用越來越廣。如何將服務(wù)設(shè)計方法與智能科技相結(jié)合，合理規(guī)劃產(chǎn)品功能和服務(wù)模式，使智能產(chǎn)品更加適合高齡者群體的特定需求，讓高齡者盡量不改變既定的生活模式，用最小的學(xué)習(xí)成本去使用智能產(chǎn)品，已成為亟待研究的問題。

一、相關(guān)研究現(xiàn)狀

（一）國內(nèi)研究現(xiàn)狀：與傳統(tǒng)養(yǎng)老方式的不同之處在于，智慧養(yǎng)老方式高度依賴于信息技術(shù)的發(fā)展。當(dāng)前，國內(nèi)學(xué)者對智慧養(yǎng)老的內(nèi)涵提出了不同的見解。白玫等[1]提出智慧養(yǎng)老基于傳統(tǒng)養(yǎng)老的基礎(chǔ)，由智能技術(shù)架構(gòu)出一種安全、舒適與便利的環(huán)境，凸顯高齡者的自我價值實現(xiàn)。張麗等[2]提出智慧養(yǎng)老應(yīng)通過信息技術(shù)的普及運用將養(yǎng)老資源進(jìn)行跨行業(yè)整合，提高智慧養(yǎng)老的服務(wù)品質(zhì)。黃意玲[3]結(jié)合穿戴式設(shè)備與健康數(shù)據(jù)整合平臺的應(yīng)用對66位受測者進(jìn)行研究，表明穿戴式裝置具有友善性、簡便性以及實時回饋等優(yōu)點。王政程[4]用穿戴式心電圖裝置24小時監(jiān)測心率，陀螺儀監(jiān)測行為動作，研究表明針對居家環(huán)境所設(shè)計開發(fā)的生理傳感器裝置應(yīng)可攜帶及小型化。

（二）國外研究現(xiàn)狀：國外學(xué)者側(cè)重于研究智能技術(shù)在高齡者日常生活中的運用，主要聚焦在智慧家居、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智能監(jiān)控這幾個熱點問題，核心目標(biāo)是維持高齡者生理與心理的良好狀況，通過服務(wù)設(shè)計手段提高高齡者的生活品質(zhì)[5]。日本早稻田大學(xué)Zhang[6]設(shè)計了一個包含低成本感測組件與手指機器人的智能家庭系統(tǒng)，可用來控制家用電器，通過使用二氧化碳傳感器能夠判斷住戶的位置。美國學(xué)者Fritz RL[7]利用智慧家居設(shè)備檢測到與疼痛相關(guān)的行為，可以對慢性疼痛患者進(jìn)行自動化評估和支持干預(yù)。美國學(xué)者M(jìn)uheidat F[8]提出了一個情境感知和私人實時報告老化的“智能地毯”系統(tǒng)，可讀取步行活動，以提供一個自動化的健康監(jiān)測和警報系統(tǒng)。英國學(xué)者Camp N[9]分析了39種目前世界上用于監(jiān)測高齡者日常生活活動的人工智能技術(shù)，研究發(fā)現(xiàn)每個系統(tǒng)識別的特定日常生活活動存在差異。

二、目標(biāo)用戶分析

（一）高齡者生理與心理特征分析：高齡者隨著年齡的增長，在生理與心理上會經(jīng)歷以下變化，包括：視覺、聽覺、觸覺、味覺、嗅覺五感感知能力衰退；神經(jīng)功能老化，反應(yīng)遲鈍、記憶力減退、適應(yīng)力下降，對信息的認(rèn)知和思考能力進(jìn)一步減弱；運動系統(tǒng)能力退化，肌肉老化、韌帶萎縮、肌力降低、肌肉控制力減弱，很容易摔倒；免疫能力下降，多數(shù)高齡者都會患有高血壓、糖尿病、冠心病等慢性疾病，營養(yǎng)不良、睡眠缺乏、運動不足會造成免疫能力下降；孤獨依賴感增強，孤獨心理容易產(chǎn)生憂郁，依賴使人做事信心不足、畏縮不前，長期的孤獨和依賴心理會導(dǎo)致情緒不穩(wěn)。

由于高齡者生理和心理特征的顯著變化，會造成他們在日常生活中遇到諸多不便。圖1所示為在不同生活場景中高齡者可能會遇到的困境：高齡者起夜時，突然打開燈會覺得刺眼，不能馬上適應(yīng)；高齡者久坐時，腿腳會麻木導(dǎo)致很難輕松起身；有人按門禁，高齡者兩手端著物品時就無法騰出手去開門；門外有訪客，高齡者看電視時可能無法聽到門鈴聲；高齡者坐在輪椅上時，可能無法彎腰去插插頭，等。

（二）目標(biāo)用戶畫像：世界衛(wèi)生組織（WHO）于2019年公布了長者健康整合式評估量表，根據(jù)量表評測可將高齡者分為三個不同類型，主要包括：70歲以下的活力老人，能夠無障礙進(jìn)行各種活動；70至79歲的自理老人，可以進(jìn)行基本活動；80歲及以上的非自理老人，需要依靠他人幫助才能進(jìn)行活動或者不能自理生活。

本研究通過對這三類高齡者群體的需求和行為特征分析，將活力老人和自理老人確定為高齡者智慧健康管理服務(wù)系統(tǒng)的目標(biāo)用戶，并建立了如圖2所示的目標(biāo)用戶角色模型，以便能精準(zhǔn)把握關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息，有效幫助后續(xù)決策與方案設(shè)計。

（三）故事板繪制：運用故事板將典型目標(biāo)用戶的需求還原到使用情境中，通過用戶、產(chǎn)品和環(huán)境的互動關(guān)系，從系統(tǒng)角度研究智能產(chǎn)品與服務(wù)之間的邏輯關(guān)系，以及設(shè)計應(yīng)該重點關(guān)注的問題。此方法的核心是通過構(gòu)建場景原型快速模擬使用產(chǎn)品的具體發(fā)生環(huán)境，將上述研究中確定的目標(biāo)用戶放置到故事板中，描述用戶如何使用產(chǎn)品與服務(wù)的細(xì)節(jié)，以可視化方式圖解一個復(fù)雜的使用過程或產(chǎn)品的功能。圖3所示是以獨居高齡者徐奶奶一天生活中的多個典型場景為原型繪制的故事板。

從故事板描繪的多個不同場景，表1初步歸納出目標(biāo)用戶的使用需求。

三、高齡者智慧健康管理服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計分析

（一）服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計策略定位：本系統(tǒng)設(shè)計通過對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的架構(gòu)應(yīng)用，配合部署在居家空間中的服務(wù)機器人、智能護(hù)理床、可穿戴智能產(chǎn)品及傳感器，實時采集高齡者的各類健康數(shù)據(jù)，并提供即時反饋，為居家生活的高齡者提供智慧健康照護(hù)服務(wù)。主要創(chuàng)新之處在于：第一，積極探討智慧化與數(shù)字化對居家養(yǎng)老的功效與作用，創(chuàng)造高齡者與家人及其他提供照護(hù)者之間的全新互動方式，構(gòu)建以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的健康管理系統(tǒng)平臺。第二，響應(yīng)政府人工智能與數(shù)字化轉(zhuǎn)型政策，推動養(yǎng)老服務(wù)體系向智慧化發(fā)展，開拓政府服務(wù)機構(gòu)對智能物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新模式的商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。第三，促進(jìn)養(yǎng)老、醫(yī)療與科技的跨域整合，加快中國養(yǎng)老服務(wù)與國際化接軌的步伐，加深人機界面設(shè)計師、前臺與后臺程序設(shè)計師、算法工程師的跨域合作與交流。具體服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計策略定位如下：

1.多場景下系統(tǒng)迭代與升級：高齡者居家生活環(huán)境中部署了多個智能產(chǎn)品及傳感器，為便于研究順利展開，厘清系統(tǒng)要素關(guān)系，第一階段首先選擇其中的典型智能產(chǎn)品進(jìn)行一期研究，伴隨研究進(jìn)展梳理多樣化的場景變換，根據(jù)實際用戶需求的不同做系統(tǒng)迭代與升級設(shè)計。

2.建構(gòu)數(shù)字化閉環(huán)服務(wù)系統(tǒng)：在大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持下建構(gòu)數(shù)字化管理的服務(wù)系統(tǒng)，對高齡者所需健康管理中的實體產(chǎn)品與虛擬服務(wù)資源進(jìn)行合理規(guī)劃和配置，架構(gòu)高齡者與政府、社區(qū)醫(yī)療服務(wù)機構(gòu)之間的信息聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)，形成以高齡者家庭為核心，社區(qū)衛(wèi)生中心和政府醫(yī)院實時響應(yīng)的閉環(huán)服務(wù)系統(tǒng)。

3.推送個性化與精細(xì)化服務(wù)：智能時代的用戶需求會向精細(xì)化方向發(fā)展，在智慧健康管理服務(wù)系統(tǒng)中，高齡者使用的不僅僅是獨立的智能產(chǎn)品，更重要的是整個健康管理服務(wù)體系，高齡者根據(jù)自身的習(xí)慣與喜好去操控系統(tǒng)，系統(tǒng)通過學(xué)習(xí)不同的使用數(shù)據(jù)去分析用戶偏好和需求導(dǎo)向，從而能夠精準(zhǔn)推送個性化服務(wù)，提高用戶活躍度和黏性。

（二）智慧家總體規(guī)劃：圖4所示是關(guān)于智慧家的總體規(guī)劃平面布局圖，第一階段首先選擇其中的代表性智能產(chǎn)品，主要是家庭服務(wù)機器人、智能護(hù)理床、智能手環(huán)進(jìn)行典型案例研究。

這些產(chǎn)品與部署在居家環(huán)境中的其他傳感器之間共享場景中的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，并通過后臺云服務(wù)進(jìn)行使用數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)和用戶行為預(yù)測[10]。例如記錄高齡者的健康指標(biāo)、運動記錄、飲食偏好等，推送相關(guān)智能服務(wù)，包括健身指導(dǎo)、送餐服務(wù)、服藥提醒、機器人清掃等。同時，未來智慧家也關(guān)注高齡者的情感需求，系統(tǒng)會自動記錄高齡者的行為習(xí)慣喜好，例如近期的運動、常玩的游戲、關(guān)注的電影等，高齡者可以進(jìn)行云端分享，開展網(wǎng)絡(luò)社交和群體互動。服務(wù)于智慧家的健康管理系統(tǒng)需要支撐高齡者與家人、社區(qū)內(nèi)部、社區(qū)和公共醫(yī)療服務(wù)之間的數(shù)據(jù)互聯(lián)、計算分析和管理維護(hù)。系統(tǒng)連接高齡者家庭環(huán)境中的物聯(lián)網(wǎng)，獲取不涉及高齡者安全隱私的數(shù)據(jù)，為高齡者提供智能服務(wù)[11]。

（三）不同場景下的用戶旅程圖分析：從智慧健康管理服務(wù)的宏觀層面入手，架構(gòu)目標(biāo)用戶的使用場景，主要選取3個不同的典型生活場景展開研究，包括高齡者起夜、出門以及居家等。場景關(guān)聯(lián)3個智能產(chǎn)品，如起夜關(guān)聯(lián)智能護(hù)理床、出門關(guān)聯(lián)家庭服務(wù)機器人和智能手環(huán)、居家關(guān)聯(lián)家庭服務(wù)機器人。通過繪制用戶在不同場景中使用智能產(chǎn)品的用戶旅程圖分析高齡者在場景中使用產(chǎn)品服務(wù)的滿意度變化、與不同服務(wù)觸點之間的互動行為，挖掘使用過程中的痛點并尋求機會點，圖5是起夜場景中的用戶旅程圖。

（四）服務(wù)系統(tǒng)模型構(gòu)建：以高齡者的實際需求為導(dǎo)向，以本研究中智慧健康管理系統(tǒng)中的3個產(chǎn)品——家庭服務(wù)機器人、智能護(hù)理床和智能手環(huán)為核心，建立圖6所示服務(wù)系統(tǒng)模型。主要構(gòu)成要素包括智能產(chǎn)品、高齡者、子女、社區(qū)照護(hù)中心、醫(yī)院、政府、企業(yè)、智慧養(yǎng)老信息管理平臺和云平臺。政府對智能產(chǎn)品相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)起到政策導(dǎo)向和信息監(jiān)管的作用，政府對醫(yī)院和社區(qū)照護(hù)中心監(jiān)管并提供資金支持。智能產(chǎn)品主要向高齡者提供智慧健康管理的相關(guān)服務(wù)，將采集到的數(shù)據(jù)傳輸給智慧養(yǎng)老信息管理平臺和云平臺，后臺分析運算后反饋給智能產(chǎn)品，為高齡者提供健康監(jiān)測、用藥提醒、個性化推送等服務(wù)。子女可以根據(jù)具體情況為高齡者購買適合的智能產(chǎn)品與服務(wù)，并通過智能產(chǎn)品以及社區(qū)照護(hù)中心反饋的信息數(shù)據(jù)隨時掌握高齡者的健康情況。社區(qū)照護(hù)中心根據(jù)智能產(chǎn)品反饋的信息為高齡者建立健康檔案，并在需要時向醫(yī)院提供信息，輔助醫(yī)院的系統(tǒng)診斷和治療。

四 、高齡者智慧健康管理服務(wù)系統(tǒng)原型設(shè)計

（一）智慧健康管理服務(wù)系統(tǒng)平臺架構(gòu)：智慧健康管理服務(wù)系統(tǒng)平臺架構(gòu)見圖7，包括感知層、互聯(lián)層、計算層和應(yīng)用層，它們之間發(fā)生交互作用，向居家的高齡者提供日常健康管理服務(wù)，以及支持相關(guān)后臺部門進(jìn)行運營、維護(hù)等日常管理操作。在感知層，部署在居家環(huán)境中的各類傳感器、測量裝置、生理數(shù)據(jù)輸入界面和攝像頭會采集高齡者在日常居家生活中發(fā)生的各類行為、室內(nèi)外氣候、道路、交通等信息[12]；在互聯(lián)層，以太網(wǎng)和無線網(wǎng)絡(luò)把采集到的信息傳輸，具備訪問互聯(lián)網(wǎng)功能的相關(guān)智能產(chǎn)品與云平臺、智慧景區(qū)信息管理平臺發(fā)生交互；在計算層，云平臺數(shù)據(jù)深度學(xué)習(xí)，實現(xiàn)集成、分析、整合、分配和預(yù)警，為應(yīng)用層的家庭服務(wù)機器人、智能護(hù)理床和智能手環(huán)、智慧養(yǎng)老信息管理平臺、手機App提供支持信息，滿足各方的服務(wù)和管理需求[13]。

（二）智慧健康管理服務(wù)平臺設(shè)計與實施：智慧健康管理服務(wù)平臺設(shè)計與實施主要包括后臺開發(fā)與前端設(shè)計兩部分內(nèi)容。后臺開發(fā)以敏捷設(shè)計方法展開，以高齡者需求進(jìn)化為核心，通過迭代、循序漸進(jìn)的方式逐步推進(jìn)；前端設(shè)計則需要識別高齡者具體需求，以抽象的視覺設(shè)計語言去實現(xiàn)。

智慧健康管理服務(wù)平臺首先開發(fā)高齡者居家健康管理模塊，經(jīng)過需求分析、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)雛形、上線測試等步驟將其完善，然后再逐一開發(fā)休閑娛樂模塊、安防報警模塊、膳食管理模塊，各模塊開發(fā)完成后進(jìn)行前導(dǎo)測試，使功能更完善。管理服務(wù)平臺的聯(lián)機測試以手機App及云端服務(wù)器為主，經(jīng)循環(huán)式的分析、設(shè)計、開發(fā)、測試流程后，整合各功能模塊架構(gòu)智慧健康管理服務(wù)平臺。

智慧健康管理服務(wù)平臺App設(shè)計以高齡者為中心，信息呈現(xiàn)要簡潔、精準(zhǔn)、易于理解，首頁的各圖標(biāo)需有文字批注，方便用戶辨識、認(rèn)知和操控。圖8所示為用戶端App中居家健康管理模塊設(shè)計示意圖，主要包括五大核心功能：1.檔案查詢，可以錄入個人健康檔案，包含基本信息和體檢信息；2.健康評估，根據(jù)高齡者檔案信息、檢測報告和動態(tài)監(jiān)測信息等數(shù)據(jù)，評估其健康狀況，定制個性化健康管理方案；3.健康追蹤，持續(xù)記錄高齡者健康數(shù)據(jù)，預(yù)測健康發(fā)展趨勢；4.健康計劃，通過健康監(jiān)測與前后數(shù)據(jù)對比，制訂健康計劃；5.社區(qū)互動，通過實時聊天、在線論壇、健康競賽等互動，拓寬高齡者社交圈。

（三）設(shè)計結(jié)果評估：本研究中涉及到的智能產(chǎn)品較多、系統(tǒng)較龐大，因此設(shè)計評估分期進(jìn)行。搭建室內(nèi)環(huán)境用于第一期高齡者在特定居家生活場景中使用智慧健康管理服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計評估。后期會征得受測者同意，在其居家住所中部署相關(guān)智能產(chǎn)品，開展第二期評估。首批小規(guī)模測試共招募30位受測者，分為高齡者與親友兩組（每組各15人）展開測試，高齡者在居家環(huán)境中使用智能手環(huán)、家庭服務(wù)機器人和智能護(hù)理床，由研究者進(jìn)行觀察與記錄，高齡者與親友使用智能手機作前端測試，評估流程如圖9所示。

主要采用了定性評估與定量評估相結(jié)合的方法，在評估開始前需要得到高齡者及其子女的同意，并簽署知情同意書。研究者對高齡者、親友及社區(qū)服務(wù)人員進(jìn)行問卷調(diào)研，收集相關(guān)信息和服務(wù)需求；觀察高齡者的日?；顒硬⒆鲇涗?，運用長者健康整合式評估量表了解高齡者對相關(guān)智能產(chǎn)品的使用是否達(dá)到預(yù)期效果；在高齡者使用完系統(tǒng)后，運用系統(tǒng)可用性量表（System Usability Scale，SUS）來測試使用者的主觀感受，判斷其是否能在很自然的狀況下有效使用系統(tǒng)；運用用戶交互滿意度問卷（Questionnaire for User Interaction Satisfaction，QUIS）評估使用者的主觀滿意程度，判斷其是否滿意在生活場景中與系統(tǒng)的互動過程。

結(jié)論

本研究中涉及的智慧養(yǎng)老服務(wù)主要面向居家老人，通過智能物聯(lián)技術(shù)連接軟件與硬件，搭建智慧健康管理服務(wù)系統(tǒng)，最終提供高效實時的智能化養(yǎng)老服務(wù)。本研究通過對目標(biāo)用戶生理與心理特征的準(zhǔn)確分析，挖掘他們在實際生活場景中的困境，由此建立目標(biāo)用戶角色模型，運用故事板將典型目標(biāo)用戶的需求還原到使用情境中，從系統(tǒng)的角度分析智能產(chǎn)品與服務(wù)之間的邏輯關(guān)系，推導(dǎo)智慧家總體規(guī)劃設(shè)計。以高齡者起夜、出門和居家這三個典型生活場景為切入點，關(guān)聯(lián)核心智能產(chǎn)品繪制用戶旅程圖，并建立服務(wù)系統(tǒng)模型，開展高齡者智慧健康管理服務(wù)系統(tǒng)的原型設(shè)計。通過搭建特定居家生活場景實地模型，對高齡者使用智慧健康管理服務(wù)系統(tǒng)的用戶體驗進(jìn)行設(shè)計評估，評估結(jié)果有助于后續(xù)研究中對系統(tǒng)的迭代升級。

基金項目：1. 2022年上海市重點課程建設(shè)項目（項目編號A1-5101-22-003-08-032）；

2. 2022年上海電機學(xué)院產(chǎn)教融合型課程建設(shè)項目（項目編號A1-5101-22-003-08-110）；3. 2022年上海電機學(xué)院高水平建設(shè)二級項目（項目編號A1-5101-22-003-08-165）。

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