基于适老化智能手环的创新点设计研究

（基金项目：2023年省级大学生创新创业训练计划项目，项目编号：S202310964015）

摘要：本文基于人口普查报告揭示的老年群体健康监测及情感关怀方面问题，实施适老化智能手环创新点的理论设计方案，聚焦于高续航电池系统、多语言交互以及VR/AR技术，本创新理论考虑采用纳米碳金跟镧晶合金材料增强电池续航水平，对语言转换系统进行升级，对用户界面做简化，而且采用问卷发放的方式做调研，调研结果表明，老年用户对电池续航、语言转换与虚拟现实技术简化操作的需求急切，此创新理论对解决老年用户沟通时的障碍问题有作用，扩充社交体验感，加快推动科技适老化步伐。

关键词：适老化设计；高续航电池；多语言交互

1.引言

随着人口老龄化和生活方式变迁，我国疾病谱发生了深刻变化，老年慢性  病已成为人口健康的主要挑战。《全国第六次卫生服务统计调查专题报告》数  据显示我国 65 岁及以上老年人慢性病发病率高达 62.3%，心脑血管疾病、糖尿 病和癌症等重大慢性病占疾病经济负担的 90%以上。《中国居民营养与慢性病状况报告》显示 2019 年我国居民因慢性病导致的死亡人数占总死亡人数的88.5%，慢性病导致的过早死亡率达 16.5%。这些数据表明当前我国医疗健康服 务的需求压力实际上更多来自老年人群的慢病防控和康复管理。因此，在医疗资源有限条件下，如何有效预防和控制老年人慢性病及提高老年健康水平成为一个亟待解决的社会问题。

第七次全国人口普查显示，我国60岁以上人口已超2.8亿，占总人口的20%以上。老龄化社会越来越明显，越来越多的老年人对健康监测、情感关怀及无障碍交流的需求日益迫切。智能手环能够在减轻老年人以及残障人士群体行动和沟通上的压力的基础上，帮助并解决他们在社交上存在的障碍。然而，当前市面上的智能手环大部分是为年轻群体设计，并且存在续航时间短（平均24-48小时）、功能同质化、操作复杂等问题，难以满足老年用户的特殊需求。例如，方言识别率低导致沟通效率低下，频繁充电增加使用负担（李亚鹏，2022）。与此同时，传统VR设备对空间和体力的高要求大大限制了老年群体的使用意愿。

针对上述问题，本文以技术创新理论点为核心，旨在设计一款集成高续航电池、多语言支持及VR/AR交互功能的适老化智能手环——CLMT。通过优化电池材料、构建包容性语言系统、简化沉浸式技术操作门槛来推动科技适老化进程，助力老年人享受智能化生活。在老龄化问题严重的当下，满足老年人的需求是一种积极应对老龄化问题的方式。通过满足老年人社交，沟通，身体健康等方面需求，能够极大地增强老年人的归属感、存在感，也能减少隔代人之间的代沟，从而增加老年人的幸福感、安全感、获得感。

2.适老化设计的关键技术理论创新

2.1 高续航环保电池系统

电池性能是影响老年人使用智能手环的核心因素。传统锂电池因容量低、充电频繁，难以满足老年用户需求。在原有基础上，针对现在老年人智能手环电池损耗大且存在忘记充电等一些问题，CLMT注重电池的寿命和更加持久的续航，电池的材料采用了纳米碳金、镧晶合金板栅这两大新型材料，同时采用可充电电池，减轻对环境的污染影响，真正让老年人得到更加精品化的体验和沉浸式服务。

为降低能耗，还可引入动态功耗管理算法，根据使用场景自动切换省电模式。例如，夜间仅保留基础健康监测功能，关闭非必要模块。这一设计不仅解决了老年人频繁充电的困扰，还通过可充电技术减少了对环境的影响。

2.2 多语言交互系统

语言方面的阻碍是老年人用智能设备的另一个麻烦，市面上大部分产品只支持普通话，没顾及方言及残障人士的特殊需求，CLMT此次的创新点是把各个地区的方言集中收录，保证方言库尽可能实现全面收录，同时采录残障人士的语言，保证残障人士在使用时流畅，特殊语言跟普通话实现转化，帮扶并推动老年人、特殊群体跟其他人员进行交流，手环跟计算机构成关联，会跟随大数据的不断迭代更新语言库，保障语言库实现最大完整度。

往智能手环中添加方言识别功能，能极大增进老年用户的使用体验效果，跟着语音识别技术不断向好，尤其是多轮对话以及TTS（语音合成）技术的运用，老年用户可以用方言开展语音操控与信息查询，以此进一步把操作流程简化。

2.3 VR/AR交互技术

传统VR设备鉴于体积大、操作繁杂，不易被老年人群接纳，CLMT借助微型摄像头实时采集真实场景里的物体，通过采用AR多媒体、三维建模、实时视频显示及操作、多传感器融合、实时跟踪和注册、场景融合等新方法，测量出老年人跟真实场景中物体的距离后进行重构，实时把辅助信息叠放到画面里，实现虚拟物体跟现实场景的交互作用，且让使用者对周围环境有一定熟悉度。

配套轻便版的智能VR 眼镜，利用手环关联的计算机模拟出的三维虚拟空间，在眼镜中设置视觉差，提供视觉等感官上的模拟，加强老年人的沉浸感，同时保证老年人不需要移动即可在环境中体验，保护了使用者的安全，也减少使用者的体力消耗。卡桑德拉·恩格（Cassondra M.Eng）等人的研究表明，虚拟现实技术有很大潜力通过沉浸式模拟环境中的认知与运动刺激增加人脑前额叶皮层（prefrontal cortex， PFC）中功能的连接性，促进人相关执行功能（executive function， EF）的发展。王党校等人认为，虚拟现实技术的发展，为构建面向人类智能增强的多模态人机交互系统提供了支持，这将有助于我们在面对未来人工智能的蓬勃发展中，寻找到一条人机和谐共生的可能之路径。虚拟现实体验还能够激发人在实践中的创造力。萨马·奥贝德（Samah Obeid）等人通过实验表明，沉浸式虚拟现实环境能够有效地提升人的空间能力（spatial ability）、心流状态（flow state）和动机（motivation），从而激发人在设计活动中的创造力。

3.研究方法与实施

3.1 问卷设计与调研目标

为更加全面地弄清楚老年人与残障人士对智能手环功能的进一步需求和使用阻碍问题，本次采用的正是混合研究法，保障数据既有全面性又有深度，问卷设计按照用户体验反馈、使用便利程度及行为意愿三个维度展开工作，借助框架式问题评估其对高续航电池、多语言支持以及VR/AR技术的需求优先级。

问卷共编排了10道题目，涉及单选题、多选题以及开放性问题，其中为了达成调研目标，对问卷问题做了重点设计研究，开始先进行功能优先级评估，用户要从7项功能里挑出最关心的3项，采用加权排序的方式计算需求强度；其次对使用过程中的痛点进行分析，采用李克特量表来量化用户对“续航焦虑”“操作复杂度”等问题的体验反馈程度；最后实施技术接受度测试，与使用场景模拟相结合，评定用户对VR/AR技术的实际接纳水平。

3.2 样本收集与调研

问卷采取线上与线下结合的形式发放，施行分阶段分层的抽样方式，保证样本覆盖不同年纪大小、不同健康状况和不同技术使用经验的用户群体，在线问卷利用一些社交媒体，也可交由老年人与残障人士所在社区平台广泛发放，进而邀请其参与调研，线下问卷主要集中在康复中心以及一些开展养老服务的志愿活动中发放。问卷调研延续了4周时长，此期间还安排了几次小型的焦点小组交流，用来深入探究参与调研的老年人的一些适用反馈，当全部数据收集结束后，团队借助spss软件开展数据整理与初步分析，最终回收了153份可用的有效问卷，样本呈现出以下特征：就年龄的分布而言，60 - 69岁的人群占总体的71.9%，70 - 79岁的老年群体占比20.92%，80岁及以上人群占比7.19%；就老年人的健康情况而言，84.97%的样本老人无慢性疾病，15.03%患上了诸如心脏病、糖尿病等病；从一些技术使用经验角度看，83.66%的老年人表明曾用过类似智能手环这类设备，其中50.98%的用途主要是健康监测，62.09%的人主要把日程提醒功能当常用功能。

此次实施的问卷调研，得到了一些实用反馈：绝大多数受访人员一般最先考虑的是电池续航问题，期望智能手环能保持较长时间使用，减少频繁充电次数，对于不断涌现且持续创新升级的AR、VR技术，老年用户不存在明显的排斥现象，但多数老年用户表达了对操作复杂性的忧虑，期望能构建更简洁的用户界面，多数讲方言的人群与残障人士盼望进一步提升语言系统适用性，让智能手环语言功能的效果最大化。

3.3 调研结果

本问卷的调研结果可促进进一步提出创新理论点，基于收集到的数据跟用户反馈内容，以下是改进建议：对电池设计做出改进，考虑采用效率更高的材质，让手环在不影响平常生活的情况下长时间干活，把AR和VR技术操作界面进行精简，不妨考虑开发清晰直观的用户界面及辅助界面，扩大语言体系范畴，顾及非语言的表达途径，诸如手语的识别与转换效能，开展及时沟通交流。

4.创新价值

4.1 VR技术理论创新的应用

CLMT凭借创新虚拟现实（VR）技术理论，试图为老年人提供一种全新的社交体验感，这跟传统概念里的游戏设计与娱乐应用不一样，CLMT的VR技术理论创新把重点放在提升老年人的日常生活质量上，尤其针对存在视力障碍或者行动不便利的老年人，VR技术可为其打造沉浸式的体验，提高空间认知水平。

4.3 语言系统的创新与普适性

CLMT凭借创新语言系统，能极大地促进解决老年人所面对的语言障碍问题，展现出在促进社会进步和提高老年人福祉方面的重要意义，助力其冲破方言的阻碍，增进交流沟通成效，进而促进他们的社交互动本事。

语言系统里的实时转换功能，有利于增强老年人使用智能设备的便捷程度，增强其幸福体验与安全感，赋予更多涉足社会活动的机会。

5.结论与展望

老吾老以及人之老，这是中华民族所倡导的道德观念。在科技飞速发展的今天，我们应该着重考虑到人机交互和老年人的生理行为，从而针对老年人进行设计。同时，对于老年人心理适应性方面也要做出相应研究，这样才能减缓老年人的孤独感，让老年人的晚年生活更加健康快乐。该老年人可穿戴智能设备的设计方法可用于同类产品的设计中，具有一定研究价值，设计的智能手环产品具有一定实用价值。

参考文献

[1]简烨，闫胜昝. 老年人智能手环设计研究 [J]. 工业设计， 2020， （02）： 152-153.索引，闫宏秀. 身体现象学视域下虚拟现实体验的生成及其增强效应 [J]. 自然辩证法研究， 2023， 39 （03）： 82-90. DOI：10.19484/j.cnki.1000-8934.2023.03.010.

[2]国家统计局. 第七次全国人口普查公报[R]. 2021.

[3]倪晨旭，汤佳，邵宝魁，等. 智能穿戴设备与老年健康——来自智能手环的证据 [J]. 人口学刊， 2023， 45 （06）： 50-67. DOI：10.16405/j.cnki.1004-129X.2023.06.004.

[4]王婷. 基于混合信息核多粒度粗糙集的临床诊疗决策模型与方法[D]. 西安电子科技大学， 2024. DOI：10.27389/d.cnki.gxadu.2024.000083.

[5]刘文静，吴尚，钱爱兵. 我国慢性病防治干预措施的实施性研究现状及影响因素分析 [J]. 医学与社会， 2024， 37 （04）： 30-36+48. DOI：10.13723/j.yxysh.2024.04.005.

[6]张心怡. 盘点2018年人工智能技术突破性进展 [J]. 大数据时代， 2018， （12）： 66-69.

[7]乐琰，陆涵之，王海. “银发族”越来越潮：不再爱跟旅行团[N]. 第一财经日报， 2021-10-15 （A07）. DOI：10.28207/n.cnki.ndycj.2021.004562.