面向老年糖尿病患者的智能饮食监测产品设计

郑 依

（澳门科技大学,中国 澳门 999078）

糖尿病是21世纪发展最快的健康问题之一。根据国际糖尿病联盟(International Diabetes Federation)的最新数据，目前20岁到79岁区间的成人有4.63亿人患有糖尿病。2019年65岁以上的糖尿病患者估计约为1.36亿[1]，此年龄组中每五名成人就有一人患有糖尿病。中国作为全球糖尿病患病率增长最快的国家之一，糖尿病患者超过9700万，糖尿病前期人群约1.5亿，老年糖尿病患者的数量也位居全球前列。尽管糖尿病是一种慢性疾病，但是死于糖尿病的人数占全球死亡总数的11.3%，2019年就约有420万成人死于糖尿病及其并发症。因此，除药物治疗以外，如何通过产品设计来达到预防糖尿病、辅助干预治疗、延缓糖尿病发展等目标，正成为面向老年人的医疗护理产品设计的热点。

1 面向老年糖尿病患者的护理产品现状

目前糖尿病依然是需要进行持续地自我管理的终生疾病。在护理方面，患者除了根据自身患病程度服用口服药物和注射胰岛素来控制血糖水平以外，还需要保持健康的饮食与体重以及经常运动。然而，市场上针对糖尿病的护理产品多是针对患者血糖水平的监测产品，如各式各样的血糖仪。但是对于糖尿病的日常护理来说，仅仅是对血糖的监测是不够的，因为患者的饮食结构和运动直接影响着患者血糖水平的升降。在运动方面，智能手环、智能手表等可穿戴产品都可以对患者进行运动方面的监测与护理。可是在饮食方面，市场上鲜有相应的产品来监控糖尿病患者的饮食健康。虽然有关于自我饮食健康管理的APP[2]，如薄荷营养师等，但是面向老年患者使用的饮食护理产品几乎是空白。所以，针对老年糖尿病患者的饮食护理方面进行产品设计就显得尤为重要了。

2 老年糖尿病患者的智能饮食监测产品设计思路

2.1 产品使用环境—居家护理

糖尿病作为一种非传染性疾病①，目前许多低收入和中等收入国家对其保健的主要场所是以医院为中心。因为这些国家的卫生系统在历史上都是围绕着急性护理而形成的，在处理需要长期护理的非传染性疾病时是不充分的，并且只有不到50%的国家有家庭护理服务[3]。对于老年糖尿病患者来说，他们多数的时间是在家中度过，日常饮食大多都是在家中进行的，并且大部分的患者做不到定期去医院进行糖尿病的饮食护理与保健。因此，智能饮食监测产品的使用环境设计在患者家中使用，并且产品主要是对食物进行检测，进而产品的使用环境是在患者家里准备食材的厨房中使用。产品将饮食方面的护理由医院护理前置到患者家中进行居家护理，这不仅让老年患者减少经常去医院的心理压力，而且可以让患者的身心处于更加舒适的环境中进行糖尿病饮食监测。

2.2 用户糖尿病种类与阶段—2型糖尿病前期与早期

根据糖尿病的发病历程大致可分为三个阶段，糖尿病前期、糖尿病早期与糖尿病后期。其中糖尿病前期是一个可逆的过程，对糖尿病前期人群进行早期干预，可使2型糖尿病发病危险降低58%。此外，2型糖尿病是最常见的糖尿病类型。由此，智能饮食监测产品设计是面向患有2型糖尿病的老年患者。然而，刚确诊的2型糖尿病老年患者多是处于糖尿病前期与早期，对于糖尿病的相关知识与日常护理一头雾水，如血糖测量的时间、饮食需要注意的事项与膳食如何均衡等。所以，智能饮食监测产品是针对2型糖尿病前期与早期的老年患者进行设计的，通过患者的饮食监测，给予刚确诊的老年患者个人化的饮食指导，让患者快速适应糖尿病的日常护理。

2.3 饮食监测方式—动态监测

对于刚确诊的老年患者来说，糖尿病的饮食护理并不容易适应，因为患者需要自我控制每日的食物摄入量，并对食物中的蛋白质、脂肪、碳水化合物这三大产能营养素②的含量有大致了解，及时调整自己的饮食习惯，从而进行糖尿病饮食的动态护理。然而，老年患者的身体机能在衰退，记忆力在下降，让患者每天对吃了多少食物的能量进行大致记忆并称重计算，显然是有较大的困难。因此，饮食监测产品设计通过引入人工智能技术，对患者一天中入口的食物进行动态监测。产品不仅实时地对用户食用的食物进行监测，而且一天结束后会对一天中每一餐的食物进行纵向监测，给用户以反馈并调整第二天的食物种类与数量来供用户参考。此外，产品在用户使用一段时间后对每一整天的饮食进行横向监测。产品纵向与横向的动态饮食监测方式可以让老年患者对自身饮食状况具有宏观的认识。

3 老年糖尿病患者的智能饮食监测产品设计实践

3.1 产品功能区域设计

智能饮食监测产品主要分为三个功能区域，包括图像采集区域、食物检测区域与信息显示区域，见图1。图像采集区域是产品对食物进行智能识别，食物检测区域是对放置在此区域的食物与餐具进行检测。信息显示区域则是产品的屏幕区域，用来显示患者食用的何种食物超量等食物信息，便于老年患者及时调整个人饮食。

图1 智能饮食监测产品之功能区域

3.2 智能饮食检测原理设计

智能饮食监测产品对如何检测用户饮食进行了设计。产品通过摄像头结合AI图像识别与物体识别算法对放置在食物检测区域的餐具和食物进行识别，并与检测区域的压力传感器相配合来感知被检测的食物种类以及重量，进而根据云端的食物营养成分数据库与医学标准营养模型对患者入口的食物进行计算与比对。随后，产品通过血糖仪、智能手环等获得患者血糖值、运动以及体重方面的数据来综合评估患者每一餐的营养结构是否符合患者的身体状况，以此给患者反馈来调整下一餐的营养构成，从而形成了一个完整的饮食检测循环。智能饮食监测产品通过饮食检测循环的设计对老年患者的日常饮食进行长期持续的监测并给出相应的糖尿病饮食护理建议，从而让患者可以及时地掌握与调整自身饮食。

3.3 产品使用流程设计

虽然智能饮食监测产品应用了人工智能技术，但在使用流程的设计上尽可能简单与便于操作。因为老年患者随着年龄的增长，对于新技术产品的认知能力在逐渐下降。因此，智能饮食监测产品对使用流程进行了设计，即“食物监测四步法”，“食物监测四步法”包括空盘检测、备菜检测、饭前检测与饭后检测，饭前检测见图2。产品的检测范围是产品中的白色圆形区域，可以检测不超过8寸的餐具。首先，食物监测第一步为空盘检测，是用户将吃饭时使用的空餐具放到产品检测区域进行检测，之后用户将需要烹饪的食材装盘进行备菜检测。在用户完成对食物的烹饪后，用户将装盘的菜品进行饭前检测。最后，用户饮食完毕后将餐盘放在产品上进行饭后检测。食物监测四步法仅需要用户将未盛食物或者盛有食物的同一餐盘放到产品检测区域，用户并不需要进行其他操作，即可完成一顿饭的饮食监测，让老年患者可以省时、省力、省心地进行糖尿病饮食监测。

3.4 产品交互方式设计

图2 食物监测四步法——饭前检测

图3 智能饮食监测产品之触摸灯环

智能饮食监测产品是根据老年人的认知习惯对产品交互方式进行了设计。产品交互方式设计从四个方面入手，包括产品激活、检测反馈、警示信息显示与饮食报告显示。产品在未使用的时候是处于待机状态，用户通过按钮形式的主开关进行产品激活，因为老年人对于按钮的操作与使用较为熟悉。与此同时，产品中的触摸灯环会以白色灯光闪烁的方式表示产品的激活状态，见图3。

在检测反馈方面，由于产品运用人工智能技术去识别与检测食物，在检测的过程中是需要一定的时间。因此，产品对触摸灯环进行了设计，以灯光围绕其形状来显示检测进度，直观地告知用户产品的检测进程，见图4-1。在食物检测完毕后，产品通过触摸灯环显示的颜色给患者关于食物是否达标的提示—绿色区域为食物达标、红色区域为食物不达标，见图4-2。在警示信息显示方面，患者通过用手指触摸红色区域的灯环，产品显示屏幕上显示何种食物超标多少重量来警示患者，便于患者实时调整饮食结构，见图4-3。在饮食报告显示方面，由于大部分的老年患者对于智能手机的软件程序的使用并不熟悉。在患者完成一天的饮食后，产品通过短信的形式以简明扼要的内容发送到用户的手机上，告知用户一天的饮食状况并给予饮食指导与建议，从而降低患者对于智能产品的学习成本，让老年患者通过简单、易学、易用的产品交互方式进行个性化的糖尿病饮食居家护理。

4 结语

图4 智能饮食监测产品的交互过程

本文是针对刚确诊2型糖尿病前期与早期的老年患者设计的智能饮食监测产品，解决了老年患者对糖尿病饮食护理知识不熟悉、自己进行饮食监测不方便等问题。产品根据老年人居家饮食的生活习惯与糖尿病饮食的动态护理要求，提出了动态饮食监测的智能家居护理产品设计。产品对功能区域、饮食监测、使用流程与交互方式进行了研究与设计，并运用人工智能技术，减少护理与监测对患者生活的影响。智能饮食监测产品设计不仅为老年糖尿病患者安享健康晚年提供了新的设计思路，而且为今后智能家居护理产品设计提供了有益的借鉴。

注解：

①非传染性疾病 (NCD) 属于非传染病，不会从一个人传染给另一个人。NCD主要包括心血管疾病、糖尿病、癌症和慢性呼吸系统疾病等。

②人体的能量主要来源于食物中的三大产能营养素，包括糖类（主要是碳水化合物）、脂类（包括脂肪、磷脂和固醇等）和蛋白质。