高龄者智慧健康管理服务系统设计研究

摘要：将服务设计方法与智能科技相结合，规划高龄者智慧健康管理系统的产品功能与服务模式。分析高龄者生理与心理特征，通过用户画像和故事板梳理用户需求。基于服务设计方法制定健康管理服务系统设计策略定位，从高龄者视角出发设计解决方案，建立以家庭服务机器人、智能护理床和智能手环为核心的服务系统模型。架构高龄者智慧健康管理服务系统平台，采用敏捷开发方法进行智慧健康管理服务平台设计，搭建室内测试环境对设计结果进行评估。通过智能物联技术连接软件与硬件，搭建智慧健康管理服务系统，为高龄者提供高效实时的智能化养老服务。

关键词：高龄者 智能 健康管理 服务系统 物联网

中图分类号：TB47 文献标识码：A文章编号：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，國务院印发《“十四五”国家老龄事业发展和养老服务体系规划》文件，提出利用大数据、互联网、人工智能等创新技术服务模式，方便高龄者的居家出行、健康管理和应急处置，让高龄者能够知晓新事物发展与体验运用新技术。第七次全国人口普查数据显示，我国即将步入深度老龄化社会。与此同时，老龄事业和养老服务还存在着发展的不平衡，包括居家社区养老和优质普惠服务供给不足、专业人才特别是护理人员短缺、创新智能产品技术支持不够等问题。随着大数据、物联网、云计算等人工智能技术的快速发展，以信息科技和传感技术为核心的智能产品在社会生活中的应用越来越广。如何将服务设计方法与智能科技相结合，合理规划产品功能和服务模式，使智能产品更加适合高龄者群体的特定需求，让高龄者尽量不改变既定的生活模式，用最小的学习成本去使用智能产品，已成为亟待研究的问题。

一、相关研究现状

（一）国内研究现状：与传统养老方式的不同之处在于，智慧养老方式高度依赖于信息技术的发展。当前，国内学者对智慧养老的内涵提出了不同的见解。白玫等[1]提出智慧养老基于传统养老的基础，由智能技术架构出一种安全、舒适与便利的环境，凸显高龄者的自我价值实现。张丽等[2]提出智慧养老应通过信息技术的普及运用将养老资源进行跨行业整合，提高智慧养老的服务品质。黄意玲[3]结合穿戴式设备与健康数据整合平台的应用对66位受测者进行研究，表明穿戴式装置具有友善性、简便性以及实时回馈等优点。王政程[4]用穿戴式心电图装置24小时监测心率，陀螺仪监测行为动作，研究表明针对居家环境所设计开发的生理传感器装置应可携带及小型化。

（二）国外研究现状：国外学者侧重于研究智能技术在高龄者日常生活中的运用，主要聚焦在智慧家居、远程医疗、智能监控这几个热点问题，核心目标是维持高龄者生理与心理的良好状况，通过服务设计手段提高高龄者的生活品质[5]。日本早稻田大学Zhang[6]设计了一个包含低成本感测组件与手指机器人的智能家庭系统，可用来控制家用电器，通过使用二氧化碳传感器能够判断住户的位置。美国学者Fritz RL[7]利用智慧家居设备检测到与疼痛相关的行为，可以对慢性疼痛患者进行自动化评估和支持干预。美国学者Muheidat F[8]提出了一个情境感知和私人实时报告老化的“智能地毯”系统，可读取步行活动，以提供一个自动化的健康监测和警报系统。英国学者Camp N[9]分析了39种目前世界上用于监测高龄者日常生活活动的人工智能技术，研究发现每个系统识别的特定日常生活活动存在差异。

二、目标用户分析

（一）高龄者生理与心理特征分析：高龄者随着年龄的增长，在生理与心理上会经历以下变化，包括：视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉五感感知能力衰退；神经功能老化，反应迟钝、记忆力减退、适应力下降，对信息的认知和思考能力进一步减弱；运动系统能力退化，肌肉老化、韧带萎缩、肌力降低、肌肉控制力减弱，很容易摔倒；免疫能力下降，多数高龄者都会患有高血压、糖尿病、冠心病等慢性疾病，营养不良、睡眠缺乏、运动不足会造成免疫能力下降；孤独依赖感增强，孤独心理容易产生忧郁，依赖使人做事信心不足、畏缩不前，长期的孤独和依赖心理会导致情绪不稳。

由于高龄者生理和心理特征的显著变化，会造成他们在日常生活中遇到诸多不便。图1所示为在不同生活场景中高龄者可能会遇到的困境：高龄者起夜时，突然打开灯会觉得刺眼，不能马上适应；高龄者久坐时，腿脚会麻木导致很难轻松起身；有人按门禁，高龄者两手端着物品时就无法腾出手去开门；门外有访客，高龄者看电视时可能无法听到门铃声；高龄者坐在轮椅上时，可能无法弯腰去插插头，等。

（二）目标用户画像：世界卫生组织（WHO）于2019年公布了长者健康整合式评估量表，根据量表评测可将高龄者分为三个不同类型，主要包括：70岁以下的活力老人，能够无障碍进行各种活动；70至79岁的自理老人，可以进行基本活动；80岁及以上的非自理老人，需要依靠他人帮助才能进行活动或者不能自理生活。

本研究通过对这三类高龄者群体的需求和行为特征分析，将活力老人和自理老人确定为高龄者智慧健康管理服务系统的目标用户，并建立了如图2所示的目标用户角色模型，以便能精准把握关键数据信息，有效帮助后续决策与方案设计。

（三）故事板绘制：运用故事板将典型目标用户的需求还原到使用情境中，通过用户、产品和环境的互动关系，从系统角度研究智能产品与服务之间的逻辑关系，以及设计应该重点关注的问题。此方法的核心是通过构建场景原型快速模拟使用产品的具体发生环境，将上述研究中确定的目标用户放置到故事板中，描述用户如何使用产品与服务的细节，以可视化方式图解一个复杂的使用过程或产品的功能。图3所示是以独居高龄者徐奶奶一天生活中的多个典型场景为原型绘制的故事板。

从故事板描绘的多个不同场景，表1初步归纳出目标用户的使用需求。

三、高齡者智慧健康管理服务系统设计分析

（一）服务系统设计策略定位：本系统设计通过对物联网技术的架构应用，配合部署在居家空间中的服务机器人、智能护理床、可穿戴智能产品及传感器，实时采集高龄者的各类健康数据，并提供即时反馈，为居家生活的高龄者提供智慧健康照护服务。主要创新之处在于：第一，积极探讨智慧化与数字化对居家养老的功效与作用，创造高龄者与家人及其他提供照护者之间的全新互动方式，构建以物联网为基础的健康管理系统平台。第二，响应政府人工智能与数字化转型政策，推动养老服务体系向智慧化发展，开拓政府服务机构对智能物联网创新模式的商业应用领域。第三，促进养老、医疗与科技的跨域整合，加快中国养老服务与国际化接轨的步伐，加深人机界面设计师、前台与后台程序设计师、算法工程师的跨域合作与交流。具体服务系统设计策略定位如下：

1.多场景下系统迭代与升级：高龄者居家生活环境中部署了多个智能产品及传感器，为便于研究顺利展开，厘清系统要素关系，第一阶段首先选择其中的典型智能产品进行一期研究，伴随研究进展梳理多样化的场景变换，根据实际用户需求的不同做系统迭代与升级设计。

2.建构数字化闭环服务系统：在大数据、物联网技术支持下建构数字化管理的服务系统，对高龄者所需健康管理中的实体产品与虚拟服务资源进行合理规划和配置，架构高龄者与政府、社区医疗服务机构之间的信息联系网络，形成以高龄者家庭为核心，社区卫生中心和政府医院实时响应的闭环服务系统。

3.推送个性化与精细化服务：智能时代的用户需求会向精细化方向发展，在智慧健康管理服务系统中，高龄者使用的不仅仅是独立的智能产品，更重要的是整个健康管理服务体系，高龄者根据自身的习惯与喜好去操控系统，系统通过学习不同的使用数据去分析用户偏好和需求导向，从而能够精准推送个性化服务，提高用户活跃度和黏性。

（二）智慧家总体规划：图4所示是关于智慧家的总体规划平面布局图，第一阶段首先选择其中的代表性智能产品，主要是家庭服务机器人、智能护理床、智能手环进行典型案例研究。

这些产品与部署在居家环境中的其他传感器之间共享场景中的关联数据，并通过后台云服务进行使用数据学习和用户行为预测[10]。例如记录高龄者的健康指标、运动记录、饮食偏好等，推送相关智能服务，包括健身指导、送餐服务、服药提醒、机器人清扫等。同时，未来智慧家也关注高龄者的情感需求，系统会自动记录高龄者的行为习惯喜好，例如近期的运动、常玩的游戏、关注的电影等，高龄者可以进行云端分享，开展网络社交和群体互动。服务于智慧家的健康管理系统需要支撑高龄者与家人、社区内部、社区和公共医疗服务之间的数据互联、计算分析和管理维护。系统连接高龄者家庭环境中的物联网，获取不涉及高龄者安全隐私的数据，为高龄者提供智能服务[11]。

（三）不同场景下的用户旅程图分析：从智慧健康管理服务的宏观层面入手，架构目标用户的使用场景，主要选取3个不同的典型生活场景展开研究，包括高龄者起夜、出门以及居家等。场景关联3个智能产品，如起夜关联智能护理床、出门关联家庭服务机器人和智能手环、居家关联家庭服务机器人。通过绘制用户在不同场景中使用智能产品的用户旅程图分析高龄者在场景中使用产品服务的满意度变化、与不同服务触点之间的互动行为，挖掘使用过程中的痛点并寻求机会点，图5是起夜场景中的用户旅程图。

（四）服务系统模型构建：以高龄者的实际需求为导向，以本研究中智慧健康管理系统中的3个产品——家庭服务机器人、智能护理床和智能手环为核心，建立图6所示服务系统模型。主要构成要素包括智能产品、高龄者、子女、社区照护中心、医院、政府、企业、智慧养老信息管理平台和云平台。政府对智能产品相关生产企业起到政策导向和信息监管的作用，政府对医院和社区照护中心监管并提供资金支持。智能产品主要向高龄者提供智慧健康管理的相关服务，将采集到的数据传输给智慧养老信息管理平台和云平台，后台分析运算后反馈给智能产品，为高龄者提供健康监测、用药提醒、个性化推送等服务。子女可以根据具体情况为高龄者购买适合的智能产品与服务，并通过智能产品以及社区照护中心反馈的信息数据随时掌握高龄者的健康情况。社区照护中心根据智能产品反馈的信息为高龄者建立健康档案，并在需要时向医院提供信息，辅助医院的系统诊断和治疗。

四 、高龄者智慧健康管理服务系统原型设计

（一）智慧健康管理服务系统平台架构：智慧健康管理服务系统平台架构见图7，包括感知层、互联层、计算层和应用层，它们之间发生交互作用，向居家的高龄者提供日常健康管理服务，以及支持相关后台部门进行运营、维护等日常管理操作。在感知层，部署在居家环境中的各类传感器、测量装置、生理数据输入界面和摄像头会采集高龄者在日常居家生活中发生的各类行为、室内外气候、道路、交通等信息[12]；在互联层，以太网和无线网络把采集到的信息传输，具备访问互联网功能的相关智能产品与云平台、智慧景区信息管理平台发生交互；在计算层，云平台数据深度学习，实现集成、分析、整合、分配和预警，为应用层的家庭服務机器人、智能护理床和智能手环、智慧养老信息管理平台、手机App提供支持信息，满足各方的服务和管理需求[13]。

（二）智慧健康管理服务平台设计与实施：智慧健康管理服务平台设计与实施主要包括后台开发与前端设计两部分内容。后台开发以敏捷设计方法展开，以高龄者需求进化为核心，通过迭代、循序渐进的方式逐步推进；前端设计则需要识别高龄者具体需求，以抽象的视觉设计语言去实现。

智慧健康管理服务平台首先开发高龄者居家健康管理模块，经过需求分析、系统设计、系统雏形、上线测试等步骤将其完善，然后再逐一开发休闲娱乐模块、安防报警模块、膳食管理模块，各模块开发完成后进行前导测试，使功能更完善。管理服务平台的联机测试以手机App及云端服务器为主，经循环式的分析、设计、开发、测试流程后，整合各功能模块架构智慧健康管理服务平台。

智慧健康管理服务平台App设计以高龄者为中心，信息呈现要简洁、精准、易于理解，首页的各图标需有文字批注，方便用户辨识、认知和操控。图8所示为用户端App中居家健康管理模块设计示意图，主要包括五大核心功能：1.档案查询，可以录入个人健康档案，包含基本信息和体检信息；2.健康评估，根据高龄者档案信息、检测报告和动态监测信息等数据，评估其健康状况，定制个性化健康管理方案；3.健康追踪，持续记录高龄者健康数据，预测健康发展趋势；4.健康计划，通过健康监测与前后数据对比，制订健康计划；5.社区互动，通过实时聊天、在线论坛、健康竞赛等互动，拓宽高龄者社交圈。

（三）设计结果评估：本研究中涉及到的智能产品较多、系统较庞大，因此设计评估分期进行。搭建室内环境用于第一期高龄者在特定居家生活场景中使用智慧健康管理服务系统的设计评估。后期会征得受测者同意，在其居家住所中部署相关智能产品，开展第二期评估。首批小规模测试共招募30位受测者，分为高龄者与亲友两组（每组各15人）展开测试，高龄者在居家环境中使用智能手环、家庭服务机器人和智能护理床，由研究者进行观察与记录，高龄者与亲友使用智能手机作前端测试，评估流程如图9所示。

主要采用了定性评估与定量评估相结合的方法，在评估开始前需要得到高龄者及其子女的同意，并签署知情同意书。研究者对高龄者、亲友及社区服务人员进行问卷调研，收集相关信息和服务需求；观察高龄者的日常活动并做记录，运用长者健康整合式评估量表了解高龄者对相关智能产品的使用是否达到预期效果；在高龄者使用完系统后，运用系统可用性量表（System Usability Scale，SUS）来测试使用者的主观感受，判断其是否能在很自然的状况下有效使用系统；运用用户交互满意度问卷（Questionnaire for User Interaction Satisfaction，QUIS）评估使用者的主观满意程度，判断其是否满意在生活场景中与系统的互动过程。

结论

本研究中涉及的智慧养老服务主要面向居家老人，通过智能物联技术连接软件与硬件，搭建智慧健康管理服务系统，最终提供高效实时的智能化养老服务。本研究通过对目标用户生理与心理特征的准确分析，挖掘他们在实际生活场景中的困境，由此建立目标用户角色模型，运用故事板将典型目标用户的需求还原到使用情境中，从系统的角度分析智能产品与服务之间的逻辑关系，推导智慧家总体规划设计。以高龄者起夜、出门和居家这三个典型生活场景为切入点，关联核心智能产品绘制用户旅程图，并建立服务系统模型，开展高龄者智慧健康管理服务系统的原型设计。通过搭建特定居家生活场景实地模型，对高龄者使用智慧健康管理服务系统的用户体验进行设计评估，评估结果有助于后续研究中对系统的迭代升级。

基金项目：1. 2022年上海市重点课程建设项目（项目编号A1-5101-22-003-08-032）；

2. 2022年上海电机学院产教融合型课程建设项目（项目编号A1-5101-22-003-08-110）；3. 2022年上海电机学院高水平建设二级项目（项目编号A1-5101-22-003-08-165）。

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