基于用戶(hù)需求和單片機(jī)的適老化水杯優(yōu)化設(shè)計(jì)

摘要：在老齡化時(shí)代背景下設(shè)計(jì)一款更符合老年人生理需求和安全需求的水杯，保障老年人的生理健康安全，提升養(yǎng)老幸福指數(shù)。通過(guò)馬斯洛需求理論對(duì)老年人的生理需求、安全需求進(jìn)行梳理，在此基礎(chǔ)上使用KANO模型進(jìn)行定量分析，并融入AHP層次模型求取最優(yōu)方案。根據(jù)數(shù)據(jù)分析將防嗆功能作為水杯主要優(yōu)化目標(biāo)，輔以防燙、防滑設(shè)計(jì)。馬斯洛需求理論與KANO-AHP混合模型結(jié)合，明確了未來(lái)老年人水杯的優(yōu)化方向，可有效指導(dǎo)適老化水杯優(yōu)化設(shè)計(jì)，為同類(lèi)適老化產(chǎn)品設(shè)計(jì)優(yōu)化提供設(shè)計(jì)思路。

關(guān)鍵詞：用戶(hù)需求；單片機(jī)；適老化；水杯優(yōu)化；KANO模型；AHP模型

中圖分類(lèi)號(hào)：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-0069（2024）17-0112-04

Abstract：Under the background of aging age，we design a water cup which is more suitable for the physiological and safety needs of the elderly，to ensure the physical health and safety of the elderly，and to improve the well-being index of the elderly.By Maslow’s hierarchy of needs the physiological and safety needs of the elderly，the paper uses Kano model to Quantitative analysis and integrates AHP hierarchy model to find the optimal solution.According to the data analysis，the anti-choking function is taken as the main optimization goal of the cup，supplemented by anti-hot and anti-slip design. The Maslow’s hierarchy of needs combined with the KANO-AHP hybrid model to clarify the future optimization direction of the Aged Drinking Cup can effectively guide the optimal design of the Aged Drinking Cup and provide design ideas for the design optimization of similar aged products.

Keywords：User demand；MCU；Adaptive aging；Water glass optimization；Kano Model；AHP model

引言

根據(jù)2021年度至2023年度國(guó)家老齡事業(yè)發(fā)展公報(bào)數(shù)據(jù)解析發(fā)現(xiàn)，我國(guó)60歲及以上與65歲及以上的老年人口數(shù)量占總?cè)丝诘谋戎夭粩嗌仙?，我?guó)老齡化趨勢(shì)明顯。隨著年齡的增大，老年人各項(xiàng)生理機(jī)能自然衰老，逐漸退化，吞咽、觸覺(jué)等障礙頻發(fā)[1]。此外，《智慧健康養(yǎng)老產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2021～2025年）》一文中指出應(yīng)大力促進(jìn)跨領(lǐng)域整合和技術(shù)的集約式革新以增加智能化老年人護(hù)理用品的多樣性和提高其科技含量。老年人的水杯屬于生理保障產(chǎn)品，針對(duì)老年人使用的剛需產(chǎn)品進(jìn)行研究升級(jí)，具有重要意義。本文將馬斯洛需求理論與KANO-AHP混合模型結(jié)合，將用戶(hù)主觀(guān)需求，通過(guò)數(shù)據(jù)分析來(lái)探討未來(lái)老年人水杯的設(shè)計(jì)走向，使老年人水杯設(shè)計(jì)更加合理，為老年人健康提供保障。

一、研究方法

（一）馬斯洛需求理論

美國(guó)的心理學(xué)大師阿爾弗雷德·馬斯洛的“需求層次論”，是在他的著作《The Hierarchy of Needs and Personality Motivation》（published in 1954），中闡述的一種基于人性的人道主義學(xué)說(shuō)，該理論認(rèn)為人類(lèi)的基本需求被劃為5個(gè)等級(jí)。

近些年，眾多研究者利用馬斯洛的需求理論來(lái)指導(dǎo)適老化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新，如石曉雪等[2]把老年消費(fèi)者的需求轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的特性，并提出了基于柜體特性和附加部件特性的適老化衛(wèi)生間家具設(shè)計(jì)的策略，對(duì)其優(yōu)點(diǎn)及特色進(jìn)行了深入剖析，從而給相關(guān)的公司提供了關(guān)于如何優(yōu)化適合老人使用的家庭用品的研究方向。同樣的，劉均星等[3]也根據(jù)需求層級(jí)理論梳理出老年人對(duì)于信息方面的多樣需求，以此打造出貼合老年人生活的App。此外，魯文迪等[4]還引用了需求等級(jí)理論，以打造體現(xiàn)尊重的老年產(chǎn)品為目標(biāo)，兼顧產(chǎn)品顏色的科學(xué)性，以老年人的生理、心理特性為抓手，探討老年產(chǎn)品中顏色的運(yùn)用規(guī)則和準(zhǔn)則?？梢?jiàn)馬斯洛需求理論在對(duì)老年人用戶(hù)需求分析中，通過(guò)相關(guān)實(shí)踐和應(yīng)用得到了廣泛的可行性驗(yàn)證，希望引入馬斯洛需求理論對(duì)老年人的生理需求、安全需求進(jìn)行更全面的分析，以指導(dǎo)老年人水杯的設(shè)計(jì)實(shí)施。

但由于馬斯洛需求理論的分析僅是站在研究者個(gè)人角度，因此運(yùn)用kano模型，通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查的形式直觀(guān)體現(xiàn)出大眾對(duì)于適老化產(chǎn)品的需求以及對(duì)不同功能的滿(mǎn)意程度，兩者相輔相成，有利于選擇水杯功能優(yōu)化的方向。

（二）KANO模型分析法

由日本狩野紀(jì)昭教授所創(chuàng)立并命名的“KANO模型”，是一種用來(lái)描繪顧客對(duì)產(chǎn)品的服務(wù)特性的滿(mǎn)足感與其品質(zhì)特征之間關(guān)系的理論框架，該體系根據(jù)其提供的商品或服務(wù)的特點(diǎn)可以被劃歸為5個(gè)類(lèi)別：基本層面的屬性（“M”）、期望層面的屬性（“O”）、魅力層面的屬性（“A”）、無(wú)差異層面的屬性（“I”）及反向?qū)用娴膶傩裕ā癛”）[5]。老年人水杯功能需求屬性說(shuō)明，如表1。

很多學(xué)者把KANO模型應(yīng)用到產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，取得了較好的效果。例如邢志鵬[6]使用KANO模型分析出老年人對(duì)坐便器的功能需求的類(lèi)型和重要性排序，有效了解了老年人的需求，對(duì)適老化坐便器的設(shè)計(jì)提供了決策依據(jù)。李曉英等[7]收集健身椅用戶(hù)的各類(lèi)需求，通過(guò)模糊KANO模型進(jìn)行篩選，將需求進(jìn)行分類(lèi)，挖掘出使用者對(duì)產(chǎn)品的核心需求，輔助了設(shè)計(jì)的完成。楊梅[8]構(gòu)建基于情感需求的KANO 模型，對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)和功能排序，精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)寶媽真實(shí)情感需求，為產(chǎn)后塑形產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供方向指引和數(shù)據(jù)支撐。顯然，Kano模型能夠以數(shù)量化的形式明確地展示了客戶(hù)對(duì)產(chǎn)品特定功能的滿(mǎn)足感，有助于深入理解并滿(mǎn)足顧客的核心需求，從而提升他們對(duì)最終設(shè)計(jì)的產(chǎn)品的滿(mǎn)意度[9]。然而，該模型無(wú)法確定消費(fèi)者各個(gè)需求的重要性順序，為了防止后期開(kāi)發(fā)過(guò)程中出現(xiàn)設(shè)計(jì)焦點(diǎn)失衡的情況，需要利用AHP專(zhuān)家評(píng)分法來(lái)做決策。

（三）AHP層次分析法

Thomas L. Saaty提出了名為 AHP（ Analytical Hierarchy Process ）的層級(jí)解析策略，作為一種多元化選擇評(píng)估方法。此種方法旨在把繁復(fù)的問(wèn)題處理過(guò)程拆分為多個(gè)等級(jí)并逐一對(duì)比以確定每個(gè)要素的重要性程度從而實(shí)現(xiàn)合理化的決定GHCAdx2nQGIAqQ4EMGIOuA==制定流程。

運(yùn)用 AHP 可以確定用戶(hù)需求權(quán)重系數(shù)，廣泛運(yùn)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。如孫寧娜等[10]將獲取到的用戶(hù)需求通過(guò)層次分析法進(jìn)行權(quán)重計(jì)算，有效指導(dǎo)了綠籬機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。鄧昭等[11]通過(guò)搭建兒童安全座椅用戶(hù)需求層次模型，確定了設(shè)計(jì)過(guò)程中急需解決的問(wèn)題，并將其成功優(yōu)化。盧穎[12]引入AHP模型建立階梯層次結(jié)構(gòu)，成功對(duì)水下采樣機(jī)器人設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了篩選。由此可見(jiàn)，將用戶(hù)需求與AHP模型相結(jié)合，一定程度上體現(xiàn)出了主客觀(guān)相結(jié)合賦權(quán)的科學(xué)性，使得設(shè)計(jì)更加合理。

二、設(shè)計(jì)過(guò)程

（一）馬斯洛需求分析

根據(jù)馬斯洛需求理論來(lái)看，老年人對(duì)水杯功能的需求主要集中在滿(mǎn)足生理需求和保障安全需求，如表2。

1.生理需求

（1）知覺(jué)與感覺(jué)的需要是指人體受到內(nèi)在或外在環(huán)境刺激時(shí)能認(rèn)知與了解有刺激的存在。老年人隨著年齡增長(zhǎng)，感知覺(jué)能力下降，具體表現(xiàn)為視覺(jué)、嗅覺(jué)、膚覺(jué)等方面[13]。視覺(jué)上，老年人眼部疾病的患病率增大，易出現(xiàn)視線(xiàn)模糊、物體顏色偏灰、周邊視覺(jué)和深度感知能力下降。但在日常生活中，老年人對(duì)視覺(jué)的需求較大，如對(duì)物品的辨識(shí)、觀(guān)賞等，視覺(jué)上的障礙對(duì)老年人的養(yǎng)老生活質(zhì)量有直接的影響。因此，在老年人水杯的設(shè)計(jì)上需要注意材質(zhì)顏色、水質(zhì)檢測(cè)、顯示水溫功能、調(diào)溫模式等設(shè)計(jì)要素。

2.安全需求

（1）生命安全與健康需求主要需要防范嗆食風(fēng)險(xiǎn)、誤食風(fēng)險(xiǎn)、燙傷風(fēng)險(xiǎn)等，因此防嗆、防燙、防滑設(shè)計(jì)是老年人水杯設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)。

（2）心理安全需求是指老年人受其性格、情緒、價(jià)值觀(guān)、自信心、思維方式等因素的影響，對(duì)組織環(huán)境、人際互動(dòng)的感知與判斷可能存在偏差，使得他們對(duì)個(gè)人隱私、信任感、情緒感知的需求增加。一款具有語(yǔ)音控制、LED顯示屏的人工智能水杯可增加趣味性，緩解老年人的孤獨(dú)感。

（二）KANO模型問(wèn)卷調(diào)查

考慮到老年人群體年紀(jì)大，可能存在視力、閱讀、信息化技術(shù)等方面的障礙，所以問(wèn)卷填寫(xiě)者主要為老人子女、孫子孫女及設(shè)計(jì)從業(yè)者。把獲得的16個(gè)水杯功能需求編輯成問(wèn)卷的核心內(nèi)容，并且對(duì)每一個(gè)需求項(xiàng)進(jìn)行解釋?zhuān)脝?wèn)卷星平臺(tái)設(shè)計(jì)調(diào)查問(wèn)卷。

為了評(píng)估產(chǎn)品需求品質(zhì)的價(jià)值，使用正面和負(fù)面問(wèn)題的方法來(lái)研究每一個(gè)功能的意義，即“如果有此功能”或“如果沒(méi)有此功能”。每道題目都包括5個(gè)層次的選擇：特別喜歡、理所應(yīng)當(dāng)、可有可無(wú)、差強(qiáng)人意、很不喜歡，并且根據(jù)這些選擇給出相應(yīng)的分?jǐn)?shù)，以此來(lái)觀(guān)察消費(fèi)者的各種反應(yīng)情況。

（三）KANO數(shù)據(jù)分析

此次調(diào)研共發(fā)放306份KANO調(diào)查問(wèn)卷，最終收回296份有效問(wèn)卷，96.7%真實(shí)回收率滿(mǎn)足了問(wèn)卷的可信度。

利用滿(mǎn)意度及重要度的計(jì)算方法，將收集到的數(shù)據(jù)歸納分類(lèi)后，按照 Kano 模型，分別代入滿(mǎn)意度公式進(jìn)行計(jì)算（其中 S 值為滿(mǎn)意度，D 值為不滿(mǎn)意度）。M為基本層面的屬性；O為期望層面的屬性；A為魅力層面的屬性；I為無(wú)差異層面的屬性；R為反向?qū)用娴膶傩?；Q為問(wèn)題層面的屬性，根據(jù)屬性歸類(lèi)進(jìn)行A、O、M、I數(shù)值的計(jì)算。當(dāng)滿(mǎn)意度（Better系數(shù)）數(shù)值越趨向于 1，表示越滿(mǎn)意。不滿(mǎn)意度（Worse系數(shù)）數(shù)值越趨向于 -1，表示越不滿(mǎn)意。

對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析，每個(gè)功能需求都有相對(duì)應(yīng)的屬性。同時(shí)生成用戶(hù)滿(mǎn)意度系數(shù)表3，從表中可以看出，期望屬性的功能有“防燙設(shè)計(jì)”“防嗆設(shè)計(jì)”和“保溫能力”；魅力屬性的功能有“調(diào)溫模式”“防滑能力”“水質(zhì)檢測(cè)”“顯示水溫功能”“藥物存儲(chǔ)功能”“飲水記錄功能”。其余功能均為無(wú)差異屬性，沒(méi)有反向?qū)傩浴Ｍㄟ^(guò)“Better-Worse”系數(shù)分析圖可以直觀(guān)看出，Better系數(shù)平均值為53.54%，排在最前面的是3個(gè)期望屬性需求，另外在平均值之下的“咬合模式”“LED顯示屏”“無(wú)線(xiàn)充電功能”為新型人工智能輔助功能，因此在設(shè)計(jì)的時(shí)候也應(yīng)該考慮，如圖1。

根據(jù)滿(mǎn)意度系數(shù)表和“Better-Worse”系數(shù)分析圖可知，對(duì)于老年人使用水杯的設(shè)計(jì)優(yōu)化中，防嗆、防燙和防滑為主要設(shè)計(jì)的功能需求。

（四）AHP模型構(gòu)建及數(shù)據(jù)分析

1.層次分析模型構(gòu)建

依據(jù)馬斯洛需求理論中的功能區(qū)分，并遵循AHP方法的主導(dǎo)關(guān)系來(lái)建立逐級(jí)的等級(jí)結(jié)構(gòu)模型原則，將適老化水杯優(yōu)化設(shè)計(jì)設(shè)定為目標(biāo)級(jí)別，防嗆、防燙和防滑需求被設(shè)為準(zhǔn)則層，各類(lèi)需求下點(diǎn)擴(kuò)展到相應(yīng)的子準(zhǔn)則層，從而形成分層決策模型。

2.構(gòu)建判斷矩陣及權(quán)重計(jì)算

依據(jù)層次分析法原理，設(shè)計(jì)判斷矩陣。邀請(qǐng)兩名行業(yè)專(zhuān)家就同一級(jí)別的各個(gè)用戶(hù)需求之間的相對(duì)重要程度進(jìn)行了等級(jí)評(píng)定，從1到9不等。其中，符號(hào)表示在比較中考慮的各準(zhǔn)則層（X1，X2，…Xn）與目標(biāo)X相比所具有的重要性評(píng)價(jià)；反之則用1/Xij表示。然后運(yùn)用幾何均值算法來(lái)確定每個(gè)準(zhǔn)則層和子準(zhǔn)則層的需求權(quán)重。具體的操作程序如下：

（1）計(jì)算各層標(biāo)度的乘積；（2）求解各層標(biāo)度乘積的幾何平均值；（3）計(jì)算相對(duì)權(quán)重；（4）計(jì)算最大特征根；（5）結(jié)果一致性檢驗(yàn)，當(dāng)CR≤0.1時(shí)代表一致性檢驗(yàn)通過(guò)；若CR>0.1則表示未通過(guò)，示意判別矩陣出現(xiàn)了邏輯上的錯(cuò)誤，需修改后重新運(yùn)算。

3.AHP數(shù)據(jù)分析

將所有層次之間影響因素關(guān)聯(lián)并通過(guò) AHP 判斷矩陣標(biāo)度表，進(jìn)而計(jì)算出相對(duì)權(quán)重值。為了確保AHP 模型的各項(xiàng)指標(biāo)具有更高的公正性，兩位產(chǎn)品設(shè)計(jì)專(zhuān)家共同負(fù)責(zé)數(shù)值的度量，并通過(guò)算術(shù)平均法獲取權(quán)重值并歸一化處理。

為確保結(jié)果的可靠性，通過(guò)一致性檢驗(yàn)結(jié)果顯示，一致性比例均小于0.1，模型符合判斷邏輯，并具有一致性。計(jì)算結(jié)果如圖2所示，適老化水杯優(yōu)于普通水杯，在準(zhǔn)則層中，防嗆功能的權(quán)重值大于防燙功能和防滑功能。在防嗆功能中，杯口優(yōu)化>杯身優(yōu)化>杯蓋優(yōu)化>杯底優(yōu)化；在防燙功能中，恒溫模式>防漏設(shè)計(jì)>夾層設(shè)計(jì)>提醒功能；在防滑功能中，防滑凹槽>磨砂材質(zhì)>吸盤(pán)式底座>把手或杯帶。從結(jié)果可以看出，在適老化水杯設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)更注重防嗆功能的設(shè)計(jì)，其次為防燙和防滑功能的輔助。

三、適老化水杯設(shè)計(jì)優(yōu)化方案

（一）防嗆功能設(shè)計(jì)

1.引入防浪板設(shè)計(jì)

通過(guò)某寶、某東等網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物平臺(tái)搜索“老年人防嗆水杯”，采用抽樣調(diào)研和親和圖法獲得市場(chǎng)熱銷(xiāo)且受歡迎的5種類(lèi)型的防嗆水杯，并對(duì)樣本進(jìn)行解析。當(dāng)前，熱銷(xiāo)的老年人防嗆杯主要通過(guò)“重力球吸管”“重力球吸管+硅膠瓶身+多樣奶嘴”“重力球吸管+吸嘴”“延長(zhǎng)吸管”“定量出水”這5種方式達(dá)到防嗆的效果，其方式較為單一，大多是通過(guò)改變吸管的形態(tài)來(lái)控制水流，并沒(méi)有從瓶身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)考慮，其效果也較差。唯有NAKA-HEALTH品牌設(shè)計(jì)的防嗆水杯采用調(diào)節(jié)杯體內(nèi)出水口的位置進(jìn)行定量出水，在杯體傾斜時(shí)仍然可以達(dá)到防嗆作用。由此可見(jiàn)，杯體內(nèi)部及其杯口的共同作用，是未來(lái)防嗆水杯設(shè)計(jì)的趨勢(shì)。

此次，老年人水杯為了達(dá)到防嗆效果，從機(jī)械設(shè)計(jì)角度出發(fā)，在其杯體內(nèi)部首次引入防浪板結(jié)構(gòu)。原本，防浪板主要被應(yīng)用在油箱、灑水車(chē)水箱、排水型兩棲車(chē)輛以及樁基式防波堤結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域。其目的是減緩液體在晃動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的縱向、橫向壓力，以及液體沖擊壁面的噪音，從而提升車(chē)輛的穩(wěn)定性[14]。將該原理運(yùn)用到防嗆的優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要是為老年人在傾斜水杯飲水時(shí)緩解水流對(duì)杯口的沖擊力，從而達(dá)到防嗆目的，如圖3。

設(shè)計(jì)上主要考慮防浪板的造型以及開(kāi)孔尺寸的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)研究文獻(xiàn)資料發(fā)現(xiàn)，分段平板式防浪板兼具圓弧和平板式的優(yōu)勢(shì)，是一種較理想的工程構(gòu)造。在寬度方面，隨著寬度的增大，阻力和升力改變不明顯，但縱向?qū)挾然謴?fù)力矩卻有所提高，超出特定范圍后，阻力會(huì)急劇上升[15]。在杯體內(nèi)部設(shè)置兩段式平板式防浪板，杯體內(nèi)部由一整個(gè)“大艙室”分割為3個(gè)獨(dú)立的“小艙室”，希望對(duì)艙內(nèi)的液體起到緩沖作用。關(guān)于開(kāi)口方位和開(kāi)口大小則需要避免水流通過(guò)率太高，以防影響瓶身的重心，但又不能將水流通過(guò)率控制過(guò)低，致使水流對(duì)防浪板的沖擊力太大[16]。根據(jù)現(xiàn)有資料顯示，防浪板的有效面積應(yīng)大于罐體橫截面積的40%，防波板上部的通氣面積小于罐體橫截面積的20%[17]。綜合以上考慮將罐車(chē)防浪板等比例縮放，放置在杯體內(nèi)部。

2.引入微笑閥設(shè)計(jì)

在杯口的優(yōu)化設(shè)計(jì)上，參考了相對(duì)成熟的兒童水杯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。兒童與老年人類(lèi)似，在飲水時(shí)容易發(fā)生嗆水危險(xiǎn)，因此要非常注重飲水結(jié)構(gòu)的功能設(shè)計(jì)，例如在飲水口設(shè)置防脹氣孔、在吸嘴內(nèi)部增加隔層、在吸嘴和吸管的結(jié)構(gòu)上迭代升級(jí)。關(guān)于兒童吸嘴的樣式頗多，從形式上可分為奶嘴型、鴨嘴型、直飲吸嘴型三大類(lèi)。三類(lèi)吸嘴各有優(yōu)點(diǎn)，但考慮到老年人的實(shí)用性以及咬肌功能的退化，最終選取直飲吸嘴型進(jìn)行設(shè)計(jì)。

目前，較為流行的直飲吸嘴類(lèi)型有兩種，第一種是 V 形閥設(shè)計(jì)，該吸嘴的特點(diǎn)是通過(guò)牙齒咬合從而吸出水來(lái)，對(duì)咬肌的咬合力度有一定要求。第二種是Babycare品牌研發(fā)使用的微笑閥設(shè)計(jì)，由V 形閥的 V 字形隔層轉(zhuǎn)換為弧形設(shè)計(jì)，其最大的作用是可以隨意控制吸入量，此外在吸管另一側(cè)加設(shè)單向進(jìn)氣口，可以與飲水口形成內(nèi)循環(huán)，平衡水杯內(nèi)外氣壓，只需要吸吮即可出水，當(dāng)發(fā)生緊急情況時(shí)，也可將進(jìn)氣口按壓住，從而無(wú)法吸水，這種簡(jiǎn)易且人性化的設(shè)計(jì)適用于大部分老年人，如圖4。

3.關(guān)于單片機(jī)的設(shè)計(jì)

當(dāng)前單片機(jī)在智能化水杯中的應(yīng)用開(kāi)始興起，但往往局限于溫度的控制或語(yǔ)音提醒等方面。本設(shè)計(jì)嘗試將單片機(jī)與流量計(jì)相結(jié)合，使水流控制更加智能化，為老年人飲水安全再增籌?？紤]到杯體內(nèi)部空間有限，對(duì)流量精度要求高等需求，經(jīng)過(guò)多方面比對(duì)，選用了FM-PS2216-小型流量計(jì)，該流量計(jì)采用的是光電原理進(jìn)行檢測(cè)，內(nèi)部不含磁鐵，不會(huì)影響水質(zhì)，且具有體積小、成本低、流量精度高、可靠性好、壽命長(zhǎng)、質(zhì)量輕、安裝方便等特點(diǎn)，符合安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求，支持多種高低流量控制，在生活中常被用于咖啡機(jī)、飲水機(jī)、凈水器、泡茶機(jī)、飲料機(jī)、啤酒機(jī)等設(shè)備，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需求，如圖5。

為了防止老年人喝水速度過(guò)快，防范因?yàn)榱魉偬於鴮?dǎo)致被嗆的風(fēng)險(xiǎn)，將該流量計(jì)安裝在吸管底部，一頭連接水管，檢測(cè)部分連接于單片機(jī)上。通過(guò)編寫(xiě)單片機(jī)程序，將流量計(jì)的閾值設(shè)置為150毫升/分鐘，當(dāng)流速達(dá)到設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)將接收到信號(hào)，啟動(dòng)杯蓋LED燈閃爍提醒，該提醒將維持10秒時(shí)間，達(dá)到提醒目的。

（二）防燙及防滑功能設(shè)計(jì)

1.恒溫模式及夾層設(shè)計(jì)

對(duì)于老年人這一弱勢(shì)群體，在日常生活用品上融入更多人性化和智能化設(shè)計(jì)尤為重要。在適老化水杯的設(shè)計(jì)中，將充分考慮這些因素，如杯蓋上方嵌有LED屏，可隨時(shí)顯示水溫，當(dāng)水溫大于45°C時(shí)，字體會(huì)以紅色閃爍狀態(tài)呈現(xiàn)，提醒飲用者小心使用。一般來(lái)說(shuō)，喝水最理想的狀態(tài)在35°C～40°C之間，因此在杯體底部配備無(wú)線(xiàn)充電底座，保證水溫恒溫。此外，杯子自身的結(jié)構(gòu)對(duì)于防燙也至關(guān)重要，杯子整體的結(jié)構(gòu)上采用多層防燙設(shè)計(jì)，最內(nèi)層為316L食品級(jí)不銹鋼，中間為耐高溫塑料，最外層配備橡膠杯套，盡可能降低溫度的傳導(dǎo)。

2.關(guān)于杯體顏色提醒的設(shè)計(jì)

研究證實(shí)，人體的視網(wǎng)膜擁有桿狀和三種錐形感光神經(jīng)細(xì)胞。其中，桿狀神經(jīng)細(xì)胞能敏銳地感受到黃色的光線(xiàn)；另一個(gè)錐形細(xì)胞則可以準(zhǔn)確辨別出紅光、綠光和藍(lán)光。通過(guò)這樣的視覺(jué)結(jié)構(gòu)，人類(lèi)對(duì)色彩的分辨能力主要表現(xiàn)在辨別紅色和綠色方面，雖然也可以快速區(qū)分黃色和藍(lán)色，但眼中負(fù)責(zé)檢測(cè)藍(lán)光的感光神經(jīng)細(xì)胞數(shù)量相對(duì)較少，所以最好的選擇依然是在紅、綠色之間進(jìn)行比較?？紤]到老年人視力的弱化以及在飲水時(shí)顏色能起到警醒作用，因此在杯體顏色選擇上采用了信號(hào)燈常用的紅、黃、綠，3種顏色，提供多樣性選擇。

3.關(guān)于杯體材質(zhì)設(shè)計(jì)

杯體外側(cè)的耐高溫塑料選用磨砂材質(zhì)，呈現(xiàn)出良好質(zhì)感的同時(shí)增大接觸面積。此外，在杯身的手握處進(jìn)行凹陷螺紋設(shè)計(jì)，增加手部摩擦力，使其不易滑落。

結(jié)語(yǔ)

本研究主要為解決老年人飲水安全問(wèn)題，老年人由于生理機(jī)能退化，在飲水時(shí)容易出現(xiàn)被嗆、被燙等問(wèn)題，為此設(shè)計(jì)符合老年人所需的水杯，該設(shè)計(jì)行為可以提升老年人幸福指數(shù)和安全系數(shù)。通過(guò)馬斯洛需求理論和KANO模型可以有效了解老年人的安全需求，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和分析結(jié)果為決策者提供決策依據(jù)，再結(jié)合AHP模型，最終選取最優(yōu)方案。采用了多學(xué)科交叉融合原理的集成創(chuàng)新手法，將原有油箱使用的防浪板以及兒童學(xué)飲杯常用的微笑閥相結(jié)合，外加單片機(jī)設(shè)計(jì)，輔以色彩和人工智能，運(yùn)用于老年人水杯的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了老年人飲水的多重保護(hù)。但由于該優(yōu)化設(shè)計(jì)僅是概念性設(shè)計(jì)并沒(méi)有投入生產(chǎn)，因此其效果還需要進(jìn)一步通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和改良。

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