老年手杖的智能化设计研究

（东北林业大学 材料科学与工程学院 150040）

一、必要性

随着社会的发展、医疗进步以及计划生育政策的长期实施，我国老年人口也在不断增长。

老年人跌倒事故的发生次数多，引起损伤和死亡的概率高。在中国，跌倒是造成65岁及以上老年人伤害死亡的最重要原因。经研究表明一年之内社区养老的老年人跌倒发生率为22.01%。我国的两份专家共识将引起老人跌倒的因素分为内在因素和外在因素。内在因素：身体因素、疾病因素、服药因素及情绪因素等，主要包括：腿部肌肉退化、曾经跌倒过、走路姿势错误、平衡能力下降、视力退化、焦虑、认知能力下降、眩晕、体质差、尿失禁、直立性低血压、女性、年龄大于80岁等；外在因素：环境因素、社会因素等，主要包括：用药种类多、镇定类精神疾病药物、空间中的危险(如照明不足、道路上的障碍)等。

二、智能手杖市场调研

（一）问卷调查

1.调查目的

获得老年人日常生活中出现的跌倒现象、对智能助行手杖的需求以及使用过程中出现的问题。调查方法：在石家庄市长安区、桥西区、新华区的养老院、敬老院、老年公寓、老年活动中心、公园和托老所进行走访调查，发出问卷200份，有效问卷共计186份。

2.结果分析

当前智能手杖对解决老人跌倒问题的效果不大。对问卷进行统计和分析整理，结果显示：37.09%的受访者有过跌倒经历，11.29%的受访对象表示用过或者正在用智能或多功能手杖，其中4.30%表示使用这类产品后不能解决或缓解跌倒问题。

对智能手杖的需求：最主要是安全保护，对手杖的需求类型统计中，40%的受访对象选择了安全保护的需求，占最大的比例，其次是坚固耐用和价格低，分别是19%和13%。对受访对象的疾病状态进行了调查，发现消化系统影响最大，眼疾、行动障碍和耳疾也很严重。这就要求我们在设计时考虑到老年人的视力和听力状态。

使用过程中出现的问题：杖身很重，而且有开裂或折断的情况；有调节高度设置的手杖，大多采用五档或十档弹珠按键装置，容易自己滑动，伸缩关节处连接不牢靠；障碍检测等智能技术在老年人助行器中的运用较少；有屏幕显示的按键操作复杂，老年人使用有压力；价格高，性价比不高。

（二）市场产品实例调研

在淘宝购物平台上搜集信息，针对产品的功能情况和价位情况对销量排行前100位的智能手杖商品进行统计，同时挑选有代表性的一个商品对其优缺点进一步分析（见表1）。其中，安全保护类型的自动报警功能应用最广泛，其次是可折叠、可伸缩、LED照明和收音机功能（见图1），选购产品的价位多在“101-200”这个区间之内（见图2）。

图1 （来源：自绘）

图2 （来源：自绘）

表1 某款智能手杖优缺点分析

三、设计方案

（一）核心功能设计

为老年人服务的智能手杖产品在功能方面可以适当减少一些娱乐功能，主要关注安全保护方面的需求：对环境未知危险的探测和示警，突发跌倒状况的报警和求救。

1.危险监测和示警

借助大数据分析，对使用者本身健康状况和周围物理环境进行监测并对使用者进行提醒，以达到有效规避危险的作用。在手杖把柄处设置压力传感器和热敏电阻，对老年使用者的心率、血压等身体指标进行随时随地的监测。

在杖身设置超声波扫描仪，对周围物理环境进行探测，对障碍物的危险程度进行分析判断，通过内置芯片控制蓝牙耳机，对老人进行提醒。

在手柄前方设计照明装置及开关按钮，当光线不足时打开可以照亮前方路况，将手电筒和手杖一体化，为老人出行提供方便。

2.跌倒报警和求救

对老龄使用者的跌倒动作进行监测、跌倒后及时示警，同时联系子女和距离最近的医疗机构。在手柄处设置加速度传感器和磁传感器，前者采集人体的三轴加速度数据，后者采集人体躯干的倾角信息；内核采用MTK双核处理器，判断老人是否跌倒。

设置扬声器、远程发射设备和紧急救援按钮，通过紧急救援按钮和跌倒检测系统都可以触发扬声器进行报警，并且通过远程发射设备将使用者所处位置和跌倒信息传达到提前连接好的手机设备上。

（二）特殊体验设计

为了提升老人使用时的用户体验，可以根据市场调研分析得出的结果，加强其结构、材料的安全稳定便携性，加入语音交互方式来简练操作，删掉不必要的装置。

首先要保证手杖使用时的坚固、耐用、便携。在结构上手柄和杖身一体化，内部智能装置集成化，伸缩结构连接部分采用缩紧强度大的膨胀锁紧件。材料选择上采用7075铝合金，坚固轻便。

其次保证紧急呼救等按钮的操作安全简便，语音交互方式和常规交互方式交叉进行。如按钮大，红色醒目，位置设计避开使用时手握住的区域，避免误触。配置一个单耳耳机，向老人传递一些必要的信息。

再次避免触摸屏及任何屏幕，经调研发现，显示屏会增加成本，导致价格升高，而且对于老年人本身来说并不是一个必要的功能，反而会因为操作繁琐使用不便带来心理自卑感。

（三）情感化设计

虽然针对老年人的智能手杖购买者往往是其子女等后辈，但老年人自己的需求仍是第一位的。尤其是经调研发现，部分老年人使用智能手杖时，会因为其高科技感、标新立异有心理压力，曾经跌倒过的老人使用智能手杖时比没用时感到更多的恐惧。而且老人有自己的审美观和兴趣喜好，这就对手杖的外观造型设计提出了要求。为了更好地满足其精神需求、减轻其心理压力，针对造型、材料等构成元素进行满足老年人精神需求的情感化设计。

首先在造型上给予老人心理上的安全感，“看起来坚固可靠”。经调研发现部分使用者因为杖身的粗度对手杖的安全性存疑。适当加粗杖身直径，同时因为杖身是金属空心结构，所以并不会带来重量上的太大变化。

其次，造型和材料上尽量生活化，隐藏高科技元素，避免突兀，不要给老人带来心理压力。造型上避免过于现代简约的直线和曲线，在传统手杖的基础上局部创新，借鉴新中式风格的线条，经调研反映，老年人对现代简约的设计是向往的，但是会感到一些压力，将传统元素和现代元素融合并加以凝练。材料上，通过手柄的舒适触感和杖身的自然木质纹理给老年使用者一个放松舒服的感觉。手柄采用EVA泡棉材料，柔软吸汗。杖身的金属体外涂深色木色漆，实用与美观兼顾。

再次，在外形上贴近老年人的兴趣爱好，加入一些文化因素（戏曲、地域特色等）。例如在杖身表面涂饰梅兰竹菊等元素的印花。

四、结语

随着大数据、云计算、人工智能等技术的不断进步，以及“智慧养老”的政策背景下，面向老龄群体的智能产品领域不断发展。我国老龄化程度不断加深，老年人愈发重视身体健康，对于生活水平也有更高需求，对辅助日常出行的智能手杖的期望也变更高。将智能技术与产品设计合理结合，更具针对性地，为解决老年人生活中遇到的跌倒问题而设计，有利于保护老年人的出行安全，提升其养老生活中的幸福感，节约医疗资源和社会人力，促进老龄化带来问题的解决。