劉琳 劉靜,

1 清華大學醫(yī)學院生物醫(yī)學工程系 (北京 100084)

2 中國科學院理化技術研究所 (北京 100190)

手機助老助殘技術的研究與進展

劉琳1劉靜1,2

1 清華大學醫(yī)學院生物醫(yī)學工程系 (北京 100084)

2 中國科學院理化技術研究所 (北京 100190)

老年人與殘疾人是現(xiàn)代社會中的弱勢群體，由于自身存在的生理缺陷，在生活、工作和學習中常常面臨諸多不便。隨著現(xiàn)代技術的飛速發(fā)展，圍繞手機的開發(fā)和應用不斷推陳出新，使其日益成為人們生活中不可或缺的基本工具。可以預見，充分借助手機這種最為普及的電子功能媒介來更好地輔助殘疾人和老年人的生活，改善其生活質(zhì)量必將成為現(xiàn)代醫(yī)療健康技術發(fā)展的一個重要前沿。本文通過深入剖析殘疾人的技術需求，歸納出手機在助老助殘中的關鍵問題，評述了手機助殘技術的發(fā)展現(xiàn)狀，著重討論了手機在助視、助聽領域中的典型技術，最后對手機助殘技術的研究與應用進行了展望。

殘疾人 手機 助視 助聽 助殘 普適技術

0 引言

殘疾人是現(xiàn)代社會中不可忽視的弱勢群體。根據(jù)第二次全國殘疾人抽樣調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2006年我國各類殘疾人的總數(shù)為8296萬人，占全國總?cè)丝诘?.34%。其中，各類殘疾人的數(shù)目及各占殘疾人總?cè)藬?shù)的比重分別是：視力殘疾1233萬人，占14.86%；聽力殘疾2004萬人，占24.16%；言語殘疾127萬人，占1.53%；肢體殘疾2412萬人，占29.07%；智力殘疾554萬人，占6.68%；精神殘疾614萬人，占7.40%；多重殘疾1352萬人，占16.30%；并且，殘疾人口總量在不斷增加[1,2]。與此同時，老年人由于自身身體機能的退化、疾病與創(chuàng)傷等原因，也從某種程度上被歸入殘疾人之列，其中，老年殘疾又以聽力殘疾、肢體殘疾和視力殘疾為主[3-5]。

政策的制定、社會的關注，讓殘疾人的生活有所改善，但通過對殘疾人現(xiàn)狀與全國殘疾人狀況監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，可以看到，殘疾人最迫切的需求仍為醫(yī)療救助[6-11]。而醫(yī)療救助與康復的實施，一方面依靠先進的醫(yī)療技術，一方面則依賴來自高科技產(chǎn)業(yè)的力量。

根據(jù)殘疾類別的不同，殘疾人用品用具主要針對肢體殘疾、視力障礙、聽力障礙、生活輔助等，涉及殘疾人康復、求學、就業(yè)和生活各方面，隨著科技發(fā)展，電子耳蝸、電子助聽器、導盲系統(tǒng)、適應殘疾人狀況的計算機應用軟件以及輔助設備等高科技產(chǎn)品，正得到不斷開發(fā)與應用[12,13]。

在信息無障礙技術背景下，手機以其便利與低成本特性不斷滲透到殘疾人生活的方方面面，有預測指出，未來手機的十大用途之一就是作為助殘工具[14]。手機運營商已推出助殘扶老服務，包括優(yōu)惠套餐、局域網(wǎng)絡、人工服務等內(nèi)容[15-17]。依靠手機的導航與定位功能，添加語音提示，可以使普通手機成為導盲手機[18-20]；將手機與助聽器相結(jié)合，或是改造手機的話筒與聽筒，可以讓手機在一定程度上為聽力障礙者提供幫助；語音識別與合成技術的發(fā)展，可以使手機完成視覺與聽覺的轉(zhuǎn)換處理，可同時用于聽力與視力障礙者[21-23]；也可以通過助力器械與裝置操控手機集成控制器，輔助肢體殘疾人的生活與康復?？傮w上，手機在保持基本通信功能的基礎上，若能結(jié)合網(wǎng)絡技術、嵌入式系統(tǒng)等，可以為殘疾人提供多方位的服務與功能輔助，從而成為有前景的助殘工具。

本文中，我們首先概述了當今社會的殘疾問題與助殘現(xiàn)狀，評述了手機助殘應用與助殘技術的進展，特別就手機助視、助聽等方面，分析其中存在的技術或社會問題，提出可能的發(fā)展方向，并對該領域的前景進行展望。

1 手機助視

在功能操作上具有導盲功能的手機我們稱之為盲人手機，目前有兩種：一是專門為盲人生產(chǎn)的手機，手機所有的功能都能通過語音的形式輸出，盲人通過語音系統(tǒng)給出的信息作出相應操作，包括發(fā)送短訊；另一種是在某些裝有智能手機系統(tǒng)平臺的普通手機上安裝一個屏幕語音導航軟件，讓盲人能夠操作部分或全部手機上的功能，這種手機由于樣式新穎，可選機型多，且可安裝一些個人需要的軟件，較受盲人歡迎。當然，除了這種語音方式的盲人專用手機或軟件外，還有一種把普通手機的顯示屏或鍵盤換成可觸摸的盲文點字顯示與輸入手機，也較受歡迎。

1.1 手機導航

隨著智能手機市場的飛速擴展，使用手機導航服務的用戶量不斷增長。據(jù)市場調(diào)查公司ABI Research預計，到2010年底，手機導航的用戶量將猛增至2600萬，像人們熟知的諾基亞、索愛、摩托羅拉、三星等都已經(jīng)提供了手機導航功能，當然也有不少國內(nèi)品牌手機也能提供導航服務或正進行導航研發(fā)[24-28]。由于手機導航具有便攜、價格低、永遠在線，而且服務獲取方式更靈活等獨特優(yōu)勢，越來越為人們所關注。手機導航技術的研究，從理論到開發(fā)，基本也都要實現(xiàn)定位、地圖搜索、路徑規(guī)劃、實時導航，或語音提示與顯示等功能，當然，這都需要第三方服務及相關協(xié)議的支持[29-34]。

根據(jù)日本的一項調(diào)查顯示，視力障礙者在應用手機時，對手機的GPS導航有很高的需求[35]。如何利用手機導航更好的進行導盲，是很有應用價值的一個研究方向，已經(jīng)有不少手機服務商或研究人員進行了手機導盲導航相關的研究[36-44]。手機導盲導航的基本框架如圖1所示。由于盲人不能通過眼睛去看，手機導盲需要有更詳細的路面狀況報告、更精確的定位與導航數(shù)據(jù)的實時發(fā)送，并且需將其適時轉(zhuǎn)換為語音信息。

這類手機導盲導航系統(tǒng)[41,42]中，主要集成了三部分的內(nèi)容，即全球定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、3G移動網(wǎng)絡下的數(shù)字視頻流技術。該系統(tǒng)通過遠程視覺引導進行盲人導航。導航系統(tǒng)的功能部分通過兩個終端實現(xiàn)：手機導航單元和導航服務中心。視力殘障用戶佩戴帶有數(shù)字攝像頭和GPS接收器的導航手機，通過攝像頭拍攝的視頻環(huán)境數(shù)據(jù)和通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)得到的定位數(shù)據(jù)，經(jīng)由3G網(wǎng)絡發(fā)送到服務中心。服務中心包含通信接口、計算與控制單元、數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫和專門的導航服務人員，服務人員將用戶位置標注在數(shù)字地圖上，服務中心通過對數(shù)據(jù)的整合分析，得出相應的路況信息與導航引導數(shù)據(jù)，用語音提示的方式發(fā)送回用戶端。這里，盲人手機的用戶界面也不同于一般手機，需采用專門的交互方式。需要說明的是，在這個系統(tǒng)中，導盲導航的實施依托于通用移動電話服務的支持，需要遵循相應的通信與網(wǎng)絡協(xié)議，服從一定的標準化體系架構，并且對服務支持與實時性的要求較高。

1.2 手機雷達

前面提到的手機導航導盲系統(tǒng)，必須要借助通用移動電話服務的系統(tǒng)來實施，而導盲手機有時候更需要讓視力殘障的人了解周圍路況(主要是路面障礙等)信息，并及時將數(shù)據(jù)返回。所謂手機雷達系統(tǒng)，是指在手機上加裝具有雷達功能的傳感器進行路況信息的實時監(jiān)測與反饋，而不需要應用GPS定位與導航服務，當然在這種情況下，也就沒有路徑規(guī)劃等導航功能。

圖2為雷達導盲手機的基本思路與框架?；谑謾C雷達的導盲手機，包括基帶控制模塊和語音輸出模塊，以及距離傳感器和攝像模塊等，其中距離傳感器(多為超聲波傳感器)，用于探測前方障礙物，并將探測結(jié)果發(fā)送給基帶處理模塊；可以用攝像模塊采集前方障礙物的圖像數(shù)據(jù)，并發(fā)送給基帶處理模塊；基帶處理模塊，根據(jù)所得探測結(jié)果獲取障礙物的距離信息，根據(jù)所給圖像數(shù)據(jù)以及本地的物體模板庫對障礙物進行圖像匹配識別，并將識別后的障礙物類型及距離信息發(fā)送給語音輸出模塊；語音輸出模塊，用于通過語音方式向使用者提供所述障礙物的類型即距離信息[45]。這種導盲手機及方法，能夠向使用者提供前方障礙物的詳細信息，進行提醒或警示，方便使用者在視覺障礙下的行動，以保護其安全[46]。

英國研究人員曾于2003年10月研究開發(fā)出一種叫做“手機雷達”的系統(tǒng)，可以跟蹤飛機、監(jiān)視交通流量和發(fā)現(xiàn)超速車輛[47]。德國西門子公司將測試的手機雷達用于對陸上、海上和空中的移動目標進行隱蔽探測、跟蹤與識別[48]。諾基亞最新的“手機雷達”功能中，主動雷達傳感器安裝在手機上，手機可由此實現(xiàn)測量速度和運動以及其他神奇功能[49]。

基于手機雷達的導航與避障，不僅可以為盲人提供最需要的導盲服務，即便對于聾啞人或正常人，在突發(fā)環(huán)境狀況(如突如其來的障礙物)的檢測與報警等方面都會帶來相當大的便利，當然，這些需求會對手機雷達的分辨率、對環(huán)境的實時感知處理能力以及距離傳感器的精度等提出更高要求。目前，就手機雷達技術的研究仍在不斷深入[50]，今后可望給殘疾人帶來新的光明。

1.3 助視手機的輸入輸出系統(tǒng)

盲人使用手機，既不能通過普通的手機顯示屏閱讀，也不能用正常人所用的按鍵進行手機操作。前面我們介紹了手機導航系統(tǒng)，其實，在日常應用中，手機的使用同樣需要“導航”，不過對盲人而言，這種導航更多的表現(xiàn)為聽覺菜單系統(tǒng)。

聽覺用戶的界面設計，可以采用聲音的強度、頻率、持續(xù)時間等維度作為信息代碼，并且可以同時使用語音與非語音聲音(自然音和樂音)。語音在此有兩個作用，提供上下文幫助和提供操作反饋聲音，其中，語音適合顯示內(nèi)容信息，在多媒體界面中已得到普遍應用；而非語音則比較適合作為及時的交互信息反饋[51,52]。由于人對聽覺信息分辨能力有限與聽覺信號標準化的問題，手機聽覺菜單的容量，包括子菜單的數(shù)量和菜單的分支層次，會受到相應限制[52]。

對于盲人進行的文本輸入，人們比較熟知的是布萊葉盲文點字法。盲人進行手機輸入時，一方面可以使用語音方式，一方面可以進行手機鍵盤的改進或用專門的盲人輸入鍵盤。利用盲人用手觸摸的特點，在語音提示下，可用現(xiàn)有的手機鍵盤(可作少許改進)進行文本選擇與輸入[53,54]。另外，布萊葉盲文點字系統(tǒng)也變得更加靈活，可以用6個微振動馬達代表布萊葉字符，結(jié)合控制部件、相應接口與遠程支持服務，可以為又聾又盲的人服務[55]。我們認為，這種方式可用于開發(fā)專用的盲人手機鍵盤。

2 手機助聽

聽力障礙者在殘疾人中占有很大比例，老年人由于聽力功能普遍下降，一般均會出現(xiàn)不同程度的聽力障礙，并且，聽力殘疾人數(shù)在老年人各類殘疾中居于首位。手機助聽具有便攜、價格低廉的特點，可以改善聽力殘障人士聽力功能，同時，又不至于給使用者帶來較重的經(jīng)濟負擔。

現(xiàn)有的手機助聽技術，基于對大量文獻與專利的調(diào)研分析，可以看到大致有以下幾個方面。(1)在手機設計上增加音量放大模塊，或者通過智能模塊，進行手機音量輸出的放大調(diào)節(jié)[56]。(2)使用具有助聽功能的耳機或耳塞等，這種耳機可以使信號在可選狀態(tài)下對麥克風的輸入與輸出進行整合處理，將數(shù)據(jù)結(jié)果發(fā)送至用戶，并且可以處理模擬或數(shù)字信號[57]，也可以將耳塞置于機體內(nèi)，方便攜帶[58]。(3)采用線圈或語音處理模塊與助聽器配合。在一款助聽耳掛的設計中，助聽耳掛包括插頭、麥克風和電感線圈，將耳掛與助聽器配合使用，解決弱聽人士接聽數(shù)字無線通信設備(主要為手機)的問題[59]；另一款耳聾者專用手機的設計專利中，機體連接可自行插拔的耳機，機體內(nèi)部設置與耳機插孔連接的助聽器，機體或耳機連線上帶有音量調(diào)節(jié)按鈕，方便打電話與面對面交談[60]；美國一款手機助聽專利中，無線手機帶有無線收發(fā)器，接收包含音頻信息的信號，通過耦合的音頻電路進行處理，并輸出至感應線圈，線圈輸出可被助聽器接收的信號[61]。相應產(chǎn)品有諾基亞的手機感應線圈，手機助聽感應項圈是專為聽力障礙人士設計的手機輔助系統(tǒng)，與諾基亞手機配合使用，它利用環(huán)形線圈取代一般耳機，以類似項鏈的佩戴方式懸掛在頸部；該感應項圈將來自手機的語音訊號，經(jīng)由電感應技術轉(zhuǎn)換為電磁場訊號，再由項圈內(nèi)的線圈發(fā)送，經(jīng)支持電感線圈的助聽器或人工電子耳，將訊號轉(zhuǎn)為聲音或語音電流刺激訊號，使聲音清晰地傳送給聽力障礙者，聽力障礙者還可將助聽感應項圈的內(nèi)置麥克風作為免持聽筒使用，讓移動通訊更加方便[62]。(4)手機與助聽器的合成。一種具助聽器功能的手機專利中，助聽手機包括機殼、手機機芯、助聽器、機芯、助聽器話筒、助聽器話筒開關、助聽器話筒連線、助聽器耳機連線、手機耳機連線、手機接受信號輸出線、各個電源線等，將助聽器機芯與手機機芯同置于機殼中，助聽器與手機共用耳機，在不改變手機原來面貌與基本功能下，實現(xiàn)手機與助聽器一體化[63]。

上述手機助聽設計中(如圖3所示)，基本出發(fā)點都在于改善使用者聽力功能，采用某些電子線路將聲音放大、為用戶提供更好的聽力環(huán)境與處理后的聽力信號，但對于全聾啞人，這些措施往往是不適用的。于是，也有人研究適用于全聾啞人的助聽手機，以解決普通助聽器不能完成的功能。在專利[64]中，助聽手機利用基本手機的結(jié)構并進行了某些模塊的改造，主要應用包括揚聲器、語音處理電路、發(fā)射與接收處理單元、存儲單元、中央處理單元、顯示輸出單元、顯示屏、振動器、手機按鍵、電池及殼體等，另外增加了語音識別處理單元。語音識別處理單元把話筒接收到的語音信號進行識別處理，并以手機震動方式對聾啞患者進行提示，通過顯示單元輸出文字或圖形，即把語音信號轉(zhuǎn)換為圖形或文字信號顯示在手機顯示屏上，用于聾啞人日常助聽，另外，這種手機也可用于聾啞人的發(fā)音訓練，讓聾啞人學會開口說話。

談及手機助聽，不得不考慮的一個問題是，手機與助聽器的相互干擾或者說是兼容問題，手機的電磁輻射會帶來助聽器的嚴重噪音，而助聽器的使用，也會對手機的正常通話造成干擾。在手機與助聽器兼容趨勢的要求下，研究人員正不斷研究二者的兼容使用問題，通過對手機輻射的建模、測量、評估等分析，提出了通過降低手機近場電磁能量以減少干擾或使用不同頻帶等解決方法[65-69]。要研究與應用手機助聽，無論是手機與助聽器的配合使用還是集成系統(tǒng)，必須要解決二者的相互干擾問題。早在2006年前，美國聯(lián)邦通訊委員會就對手機助聽器兼容性標準做出了明確的規(guī)定，要求手機必須減少輻射的頻率干擾，并且要求手機制造廠商以及通訊設備供應商必須提供3款能與助聽器電感線圈兼容的手機。中國通信標準化協(xié)會(CCSA)組織制定的兩項消除信息障礙標準也和助聽器有關，其標準要求無繩電話與移動電話的助聽器電耦合，已于2009年9月1日開始實行[70]。

3 手機語音識別與合成技術的助殘應用

正如前述手機導盲導航中提到的語音提示，手機聽覺用戶界面，以及適于全聾啞人手機助聽中的語音識別與處理，語音識別與合成技術在手機助視、助殘中有重要應用，甚至是不可或缺的部分。針對視力殘障者眼睛看不到、聽力障礙者耳朵聽不到的生理現(xiàn)狀，利用專門的語音識別與語音合成技術，將文本或圖像信息轉(zhuǎn)換為聽覺信息，將語音信息轉(zhuǎn)化為文本或圖像等視覺信息，進行“視聽”轉(zhuǎn)換，是手機在助視、助聽應用中的一個重要研究方向。

語音合成，能將任意文字信息實時轉(zhuǎn)化為標準流暢的語音朗讀出來，相當于給機器裝上了人工嘴巴。語音識別技術分為特定人語音識別和非特定人語音識別，有人們熟知的語音撥號、聲控智能系統(tǒng)等。人們可以為手機增加語音識別系統(tǒng)，并將語音識別應用到電子秘書功能上，可以通過語音和短信方式進行日常事務的提醒與語音呼叫，成本低、使用方便，人機交互的過程簡單，對盲人而言，這一技術可發(fā)揮更大的作用[71]。而聾啞人的通信，手機短信不可或缺[72,73]，針對盲人與低視力患者群體，研究者提出并設計了一種基于非特定人語音識別技術的嵌入式盲人手機音控系統(tǒng)；系統(tǒng)采用語音信號采集與處理單元，應用連續(xù)隱馬爾可夫模型等語音識別算法，使手機完全由語音控制，反應時間短，識別準確度高，使用前不需單獨訓練，非常方便[74]。

另外，人們可以給語音識別手機加裝翻譯系統(tǒng)，進行不同語言間的翻譯[75]。隨著手語合成技術的發(fā)展，未來的手機助殘應用中可能具備手語翻譯這一項。實現(xiàn)手語翻譯，同樣涉及到兩方面的技術，手語識別與手語合成[76]。目前，世界上已出現(xiàn)多種語言的手語合成系統(tǒng)，最早用計算機合成手語的研究見于1982年，Shantz和Poizner描述了一個用計算機合成美國手語的程序[77]。手語翻譯的一種可行方法是，讓聾啞人戴上一雙特制的手套，計算機根據(jù)其打出的手語進行識別，然后，通過語音合成系統(tǒng)就可以把圖像信息翻譯成語言信息[78]。同時，系統(tǒng)也能夠完成將健康人的語言翻譯成聾啞人的手語，只要將健康人先把要說的話輸入到系統(tǒng)，經(jīng)程序分析處理之后，翻譯成有表情、有動作的三維圖像，從而使聾啞人與正常人之間通過翻譯機進行交流?？谡Z翻譯的研究在其他很多方面都有重要價值，如用手勢控制計算機，甚至用手勢導航等。對聾啞人的手機配備手語翻譯系統(tǒng)，通過手語對話方式，可使通話更自如。

當前，語音識別與合成技術應用于手機確實是一大難點[22]，并且存在局限性很大與效果不夠理想的問題，識別算法與合成技術的研究也在不斷深入[79,80]。隨著語音識別到語音理解方面的進展和語音合成自然度的逐步成熟，以語音識別與合成技術為基礎的手機助殘也必將為殘疾人帶來更多光明。

4 手機助力等助殘應用

現(xiàn)有殘疾人中，肢體殘疾人數(shù)最多，殘疾人用的輔助器具中，輪椅、拐杖、假肢、矯形器等肢體矯正或助力工具也較多。輔助器具與輔助技術在殘疾人的日常生活與醫(yī)療康復中有著舉足輕重的作用[81]。由于手機的廣泛應用與便利性，可以考慮把手機用于助力、復健等助殘領域，但顯然，手機不可以直接作為助力工具，但可以將手機結(jié)合傳感器與執(zhí)行器進行輔助工具的控制。當今的助老助殘機器人已經(jīng)發(fā)展到智能水平，不僅可以進行自動視覺導航，而且可以完成局部語音識別與控制功能[82-85]。

可穿戴助力機器人是一種典型的輔助型康復機器人，是一款幫助人們擴展下肢運動能力的外骨骼助力裝置，通過感知系統(tǒng)獲得人體的運動意圖信息，控制系統(tǒng)控制安裝在髖關節(jié)和膝關節(jié)處的直流伺服電機來驅(qū)動連桿運動，從而達到對人體提供助力的目的[85]；傳感器有力傳感器和角度傳感器，執(zhí)行器為直流伺服電機，由于控制系統(tǒng)體積小、重量輕、集成度高、擴展性好的要求，可應用嵌入式系統(tǒng)設計方法，將控制器集成于手機進行助力操控。

作業(yè)型助老/助殘機器人可以作為代步工具，又可以使用機器手臂完成一定的日?；顒?，可使殘障人士和老年人重新獲得一定的正常生活能力，以恢復到最大程度的獨立狀態(tài)。這種助老/助殘機器人系統(tǒng)集成作業(yè)手臂、輪椅或移動機器人等多臺機器人，并設計安裝有傳感系統(tǒng)、導航系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和人機接口系統(tǒng)，各系統(tǒng)彼此協(xié)作幫助殘障人士和老年人完成多種復雜的動作，如智能輪椅代步、健康監(jiān)測、家電控制等，以提高他們的生活自主能力[86]；這是未來殘障人士和老年人社會生活(醫(yī)療保健、生活自理、交互學習和安全監(jiān)控等方面)的新模式和新概念。

針對殘疾人與老年人日常輔助系統(tǒng)的研究很多，基本都能照顧到日常起居的各個方面[87-90]。手機在助力機器人等家庭助老助殘系統(tǒng)中的主要作用如圖4所示，其最大優(yōu)勢是充分利用手機的便攜與操作簡單的特點，應用手機對助殘系統(tǒng)進行操作與控制。系統(tǒng)越復雜，就會需要更高級的控制系統(tǒng)，比如家庭網(wǎng)絡化輔助系統(tǒng)中，有時需要用到網(wǎng)關控制[91]。

5 幾款助老助殘手機產(chǎn)品與概念手機

在前面內(nèi)容中，我們從技術與原理角度闡述了手機在助視、助聽、助力等方面的重要應用。下面介紹幾款現(xiàn)有的助老助殘手機與新穎的概念手機設計。

(1)老年人手機

現(xiàn)在市面上有越來越多的老年人手機[92]，這些手機最主要的特點是操作簡單，并多設有一鍵操作(如一鍵語音呼叫)與助聽功能，適用于普遍有聽力障礙的老年人。圖5(a)的手機具有助聽、緊急呼救、低輻射特點，其助聽功能體現(xiàn)在方便的音量調(diào)節(jié)上[93]。圖5(b)的手機界面與操作簡潔，也具備一定助聽功能[94]。

(2)助盲手機

專門為盲人設計的手機或概念手機也有很多[95,96]，主要考慮盲人用手機輸入與導航提示等方面。圖6(a)中，手機沒有LCD顯示屏，所有的功能都由語音提示完成，鍵盤也是專為盲殘人士所設計，有更好的感應性及快捷方式[97]。圖6(b)中，手機頂部內(nèi)置探測裝置，可探測三至五米內(nèi)的障礙物，并有真人語音提醒[98]。

(3)概念手機

如今很多助殘應用的手機雖然還沒進入市場，但已提出諸多設計概念。圖7(a)中為三星觸摸屏短信手機，盲人用戶也能在手機上接收或者發(fā)送短信[99]。(b)中的手機，設計師專門為其設計了一個附件，看上去像兩個手鐲，帶上這兩個“手鐲”，失明和耳聾人士就會通過這一傳感器獲得信息，從而能夠順利的使用該手機[100]。(c)中，透過iPhone軟件連接電子輪椅，系統(tǒng)上會顯示目前的速度、座椅的角度、系統(tǒng)的調(diào)整等，對于許多需要輔助的使用者而言，無疑是最棒的幫手；如果這套系統(tǒng)能夠搭配GPS定位、緊急按鈕、語音助手等目前已經(jīng)存在App Store的軟件，對行動不便的老人、行動障礙者會有很大幫助[101]。

總之，只要不斷去發(fā)現(xiàn)并探索，手機在助殘領域的應用遠不止上述提到的這些，隨著越來越多的開發(fā)商與研究人員對手機助殘技術的關注，相信手機對于殘疾人而言，會日益成為其必備的日常輔助器具。

6 小結(jié)與展望

隨著現(xiàn)代信息技術的不斷發(fā)展，以電腦技術、通信技術和網(wǎng)絡技術為主的新信息技術開始關注盲人弱勢群體，通過發(fā)展特色化服務功能，可望逐步縮小殘疾人與健全人在時空障礙上的差異，實現(xiàn)殘疾人信息無障礙。與盲人閱讀、手語識別合成、人工眼、人工耳蝸、肌電腦電等殘疾人輔助技術[102]的進步一樣，手機正以其便利、低廉、實用特性滲透到人們生活的方方面面，手機助殘是一新興而又充滿生機的領域。

本文主要從手機助視、助聽、助力等方面評述了手機的助殘應用?？梢钥吹?，定制GPS服務與相關軟件的手機可以進行視力殘障人的導盲導航服務；裝有雷達傳感器的手機可以進行路面障礙物的檢測，方便視力殘障人士安全行進；通過手機攝像頭與模式識別模塊，可以進行交通紅綠燈檢測，從而用于盲人走路的適時引導與提示[103]；結(jié)合語音識別與語音合成技術，手機可以進行“視聽”轉(zhuǎn)換，使盲人“看”得到，使聾啞人“聽”得到；可以將手機與助聽器結(jié)合，做成具有真正意義的助聽功能的專用手機；此外，手機還可以作為殘疾人智能輔助器具的控制中心，進一步改善殘疾人生活質(zhì)量。

手機助殘無疑是手機應用的一個重要方向。在今后的研究與開發(fā)中，首先應充分調(diào)查與分析老年人與殘疾人對手機助殘應用的真正需求，知悉其對手機物理外觀、操作界面與功能的需求。事實上，一般老年人或殘疾人需要的是特定的服務與功能，而非各種新奇功能的集合，更不是操作復雜的系統(tǒng)，他們總不是信息時代掌握最新發(fā)明應用的那一部分人[104-106]，基于此，可以考慮為需求相同的老年人或殘疾人設計統(tǒng)一的通用界面[107]。隨著手機通信、自動化技術、網(wǎng)絡技術的發(fā)展，手機可以作為家庭助老助殘監(jiān)測系統(tǒng)的中心，可以進行助殘系統(tǒng)中各個功能模塊的控制與數(shù)據(jù)采集、處理及發(fā)送，可以進行日常活動提醒與突發(fā)狀況報警，從而充分服務于老年人和殘疾人的日常生活與醫(yī)療保健[108-110]。

另外值得注意的是，手機助殘是將手機作為助殘輔助器具來使用，那么，它必然要遵循相關的助殘技術標準[111]，只有經(jīng)測試安全、可靠、實用、達標的輔助工具才可以供給相應的人群使用。

在信息化進程中，手機的功能日臻完善，應用日漸廣泛。我們相信，未來世界，手機無疑會成為集多種功能于一身的萬能手機，在改善廣大老年人與和殘疾人生活質(zhì)量方面不可或缺，其在信息社會的進步中必將大顯身手，此領域的研究方興未艾。

致謝：感謝清華-裕元醫(yī)學科學研究基金及中國科學院低成本醫(yī)療技術研究項目的資助。

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Research and Development in Mobile Phone Enabled Technologies for Assisting the Disabled and Elderly People

LIU Lin1LIU Jing1,2
1 Department of Biomedical Engineering, School of Medicine, Tsinghua University (Beijing 100084)
2 Technical Institute of Physics and Chemistry, Chinese Academy of Sciences (Beijing 100190)

The disabled and elderly are disadvantaged groups in modern society, who often suffer from much inconveniences in daily life because of their physical handicaps. With the rapid progress in latest technologies, various innovations and applications on mobile phone are continuously increasing, making it a most basic tool for people. It can be anticipated that, taking full advantages of the multi-functions of mobile phone, the most widely adopted electric medium in this day and age, to better assist the disabled and improve their quality of life should become an ever important frontier in modern health technology. In this paper, through digesting the current situations facing the disabled so as to find out their requirements for technologies, we summarized the key issues in the mobile phone enabled assistive technologies for the elderly and disabled. The state-of-art methods were comprehensively reviewed. Particularly, typical technologies of using mobile phone for visual and hearing aids were discussed. Finally, prospects of investigating and applying mobile phone for assisting the disabled were outlined.

disabled, mobile phone, visual aid, hearing aid, handicap assist, pervasive technology

1006-6586(2011)01-0006-10

R197.324

A

2010-08-25

劉靜，教授