面向老年糖尿病患者的智能飲食監(jiān)測產品設計

鄭 依

（澳門科技大學,中國 澳門 999078）

糖尿病是21世紀發(fā)展最快的健康問題之一。根據國際糖尿病聯盟(International Diabetes Federation)的最新數據，目前20歲到79歲區(qū)間的成人有4.63億人患有糖尿病。2019年65歲以上的糖尿病患者估計約為1.36億[1]，此年齡組中每五名成人就有一人患有糖尿病。中國作為全球糖尿病患病率增長最快的國家之一，糖尿病患者超過9700萬，糖尿病前期人群約1.5億，老年糖尿病患者的數量也位居全球前列。盡管糖尿病是一種慢性疾病，但是死于糖尿病的人數占全球死亡總數的11.3%，2019年就約有420萬成人死于糖尿病及其并發(fā)癥。因此，除藥物治療以外，如何通過產品設計來達到預防糖尿病、輔助干預治療、延緩糖尿病發(fā)展等目標，正成為面向老年人的醫(yī)療護理產品設計的熱點。

1 面向老年糖尿病患者的護理產品現狀

目前糖尿病依然是需要進行持續(xù)地自我管理的終生疾病。在護理方面，患者除了根據自身患病程度服用口服藥物和注射胰島素來控制血糖水平以外，還需要保持健康的飲食與體重以及經常運動。然而，市場上針對糖尿病的護理產品多是針對患者血糖水平的監(jiān)測產品，如各式各樣的血糖儀。但是對于糖尿病的日常護理來說，僅僅是對血糖的監(jiān)測是不夠的，因為患者的飲食結構和運動直接影響著患者血糖水平的升降。在運動方面，智能手環(huán)、智能手表等可穿戴產品都可以對患者進行運動方面的監(jiān)測與護理。可是在飲食方面，市場上鮮有相應的產品來監(jiān)控糖尿病患者的飲食健康。雖然有關于自我飲食健康管理的APP[2]，如薄荷營養(yǎng)師等，但是面向老年患者使用的飲食護理產品幾乎是空白。所以，針對老年糖尿病患者的飲食護理方面進行產品設計就顯得尤為重要了。

2 老年糖尿病患者的智能飲食監(jiān)測產品設計思路

2.1 產品使用環(huán)境—居家護理

糖尿病作為一種非傳染性疾病①，目前許多低收入和中等收入國家對其保健的主要場所是以醫(yī)院為中心。因為這些國家的衛(wèi)生系統在歷史上都是圍繞著急性護理而形成的，在處理需要長期護理的非傳染性疾病時是不充分的，并且只有不到50%的國家有家庭護理服務[3]。對于老年糖尿病患者來說，他們多數的時間是在家中度過，日常飲食大多都是在家中進行的，并且大部分的患者做不到定期去醫(yī)院進行糖尿病的飲食護理與保健。因此，智能飲食監(jiān)測產品的使用環(huán)境設計在患者家中使用，并且產品主要是對食物進行檢測，進而產品的使用環(huán)境是在患者家里準備食材的廚房中使用。產品將飲食方面的護理由醫(yī)院護理前置到患者家中進行居家護理，這不僅讓老年患者減少經常去醫(yī)院的心理壓力，而且可以讓患者的身心處于更加舒適的環(huán)境中進行糖尿病飲食監(jiān)測。

2.2 用戶糖尿病種類與階段—2型糖尿病前期與早期

根據糖尿病的發(fā)病歷程大致可分為三個階段，糖尿病前期、糖尿病早期與糖尿病后期。其中糖尿病前期是一個可逆的過程，對糖尿病前期人群進行早期干預，可使2型糖尿病發(fā)病危險降低58%。此外，2型糖尿病是最常見的糖尿病類型。由此，智能飲食監(jiān)測產品設計是面向患有2型糖尿病的老年患者。然而，剛確診的2型糖尿病老年患者多是處于糖尿病前期與早期，對于糖尿病的相關知識與日常護理一頭霧水，如血糖測量的時間、飲食需要注意的事項與膳食如何均衡等。所以，智能飲食監(jiān)測產品是針對2型糖尿病前期與早期的老年患者進行設計的，通過患者的飲食監(jiān)測，給予剛確診的老年患者個人化的飲食指導，讓患者快速適應糖尿病的日常護理。

2.3 飲食監(jiān)測方式—動態(tài)監(jiān)測

對于剛確診的老年患者來說，糖尿病的飲食護理并不容易適應，因為患者需要自我控制每日的食物攝入量，并對食物中的蛋白質、脂肪、碳水化合物這三大產能營養(yǎng)素②的含量有大致了解，及時調整自己的飲食習慣，從而進行糖尿病飲食的動態(tài)護理。然而，老年患者的身體機能在衰退，記憶力在下降，讓患者每天對吃了多少食物的能量進行大致記憶并稱重計算，顯然是有較大的困難。因此，飲食監(jiān)測產品設計通過引入人工智能技術，對患者一天中入口的食物進行動態(tài)監(jiān)測。產品不僅實時地對用戶食用的食物進行監(jiān)測，而且一天結束后會對一天中每一餐的食物進行縱向監(jiān)測，給用戶以反饋并調整第二天的食物種類與數量來供用戶參考。此外，產品在用戶使用一段時間后對每一整天的飲食進行橫向監(jiān)測。產品縱向與橫向的動態(tài)飲食監(jiān)測方式可以讓老年患者對自身飲食狀況具有宏觀的認識。

3 老年糖尿病患者的智能飲食監(jiān)測產品設計實踐

3.1 產品功能區(qū)域設計

智能飲食監(jiān)測產品主要分為三個功能區(qū)域，包括圖像采集區(qū)域、食物檢測區(qū)域與信息顯示區(qū)域，見圖1。圖像采集區(qū)域是產品對食物進行智能識別，食物檢測區(qū)域是對放置在此區(qū)域的食物與餐具進行檢測。信息顯示區(qū)域則是產品的屏幕區(qū)域，用來顯示患者食用的何種食物超量等食物信息，便于老年患者及時調整個人飲食。

圖1 智能飲食監(jiān)測產品之功能區(qū)域

3.2 智能飲食檢測原理設計

智能飲食監(jiān)測產品對如何檢測用戶飲食進行了設計。產品通過攝像頭結合AI圖像識別與物體識別算法對放置在食物檢測區(qū)域的餐具和食物進行識別，并與檢測區(qū)域的壓力傳感器相配合來感知被檢測的食物種類以及重量，進而根據云端的食物營養(yǎng)成分數據庫與醫(yī)學標準營養(yǎng)模型對患者入口的食物進行計算與比對。隨后，產品通過血糖儀、智能手環(huán)等獲得患者血糖值、運動以及體重方面的數據來綜合評估患者每一餐的營養(yǎng)結構是否符合患者的身體狀況，以此給患者反饋來調整下一餐的營養(yǎng)構成，從而形成了一個完整的飲食檢測循環(huán)。智能飲食監(jiān)測產品通過飲食檢測循環(huán)的設計對老年患者的日常飲食進行長期持續(xù)的監(jiān)測并給出相應的糖尿病飲食護理建議，從而讓患者可以及時地掌握與調整自身飲食。

3.3 產品使用流程設計

雖然智能飲食監(jiān)測產品應用了人工智能技術，但在使用流程的設計上盡可能簡單與便于操作。因為老年患者隨著年齡的增長，對于新技術產品的認知能力在逐漸下降。因此，智能飲食監(jiān)測產品對使用流程進行了設計，即“食物監(jiān)測四步法”，“食物監(jiān)測四步法”包括空盤檢測、備菜檢測、飯前檢測與飯后檢測，飯前檢測見圖2。產品的檢測范圍是產品中的白色圓形區(qū)域，可以檢測不超過8寸的餐具。首先，食物監(jiān)測第一步為空盤檢測，是用戶將吃飯時使用的空餐具放到產品檢測區(qū)域進行檢測，之后用戶將需要烹飪的食材裝盤進行備菜檢測。在用戶完成對食物的烹飪后，用戶將裝盤的菜品進行飯前檢測。最后，用戶飲食完畢后將餐盤放在產品上進行飯后檢測。食物監(jiān)測四步法僅需要用戶將未盛食物或者盛有食物的同一餐盤放到產品檢測區(qū)域，用戶并不需要進行其他操作，即可完成一頓飯的飲食監(jiān)測，讓老年患者可以省時、省力、省心地進行糖尿病飲食監(jiān)測。

3.4 產品交互方式設計

圖2 食物監(jiān)測四步法——飯前檢測

圖3 智能飲食監(jiān)測產品之觸摸燈環(huán)

智能飲食監(jiān)測產品是根據老年人的認知習慣對產品交互方式進行了設計。產品交互方式設計從四個方面入手，包括產品激活、檢測反饋、警示信息顯示與飲食報告顯示。產品在未使用的時候是處于待機狀態(tài)，用戶通過按鈕形式的主開關進行產品激活，因為老年人對于按鈕的操作與使用較為熟悉。與此同時，產品中的觸摸燈環(huán)會以白色燈光閃爍的方式表示產品的激活狀態(tài)，見圖3。

在檢測反饋方面，由于產品運用人工智能技術去識別與檢測食物，在檢測的過程中是需要一定的時間。因此，產品對觸摸燈環(huán)進行了設計，以燈光圍繞其形狀來顯示檢測進度，直觀地告知用戶產品的檢測進程，見圖4-1。在食物檢測完畢后，產品通過觸摸燈環(huán)顯示的顏色給患者關于食物是否達標的提示—綠色區(qū)域為食物達標、紅色區(qū)域為食物不達標，見圖4-2。在警示信息顯示方面，患者通過用手指觸摸紅色區(qū)域的燈環(huán)，產品顯示屏幕上顯示何種食物超標多少重量來警示患者，便于患者實時調整飲食結構，見圖4-3。在飲食報告顯示方面，由于大部分的老年患者對于智能手機的軟件程序的使用并不熟悉。在患者完成一天的飲食后，產品通過短信的形式以簡明扼要的內容發(fā)送到用戶的手機上，告知用戶一天的飲食狀況并給予飲食指導與建議，從而降低患者對于智能產品的學習成本，讓老年患者通過簡單、易學、易用的產品交互方式進行個性化的糖尿病飲食居家護理。

4 結語

圖4 智能飲食監(jiān)測產品的交互過程

本文是針對剛確診2型糖尿病前期與早期的老年患者設計的智能飲食監(jiān)測產品，解決了老年患者對糖尿病飲食護理知識不熟悉、自己進行飲食監(jiān)測不方便等問題。產品根據老年人居家飲食的生活習慣與糖尿病飲食的動態(tài)護理要求，提出了動態(tài)飲食監(jiān)測的智能家居護理產品設計。產品對功能區(qū)域、飲食監(jiān)測、使用流程與交互方式進行了研究與設計，并運用人工智能技術，減少護理與監(jiān)測對患者生活的影響。智能飲食監(jiān)測產品設計不僅為老年糖尿病患者安享健康晚年提供了新的設計思路，而且為今后智能家居護理產品設計提供了有益的借鑒。

注解：

①非傳染性疾病 (NCD) 屬于非傳染病，不會從一個人傳染給另一個人。NCD主要包括心血管疾病、糖尿病、癌癥和慢性呼吸系統疾病等。

②人體的能量主要來源于食物中的三大產能營養(yǎng)素，包括糖類（主要是碳水化合物）、脂類（包括脂肪、磷脂和固醇等）和蛋白質。