家用康復產品設計要素研究

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摘要：為優化病人在家庭康復期間的整體康復體驗，文章采用文獻研究及用戶訪談的方法分析了家庭康復的發展與現狀、現有康復器械及適用人群，聚焦家庭康復這個特定情境，分析了家用康復產品設計要素，提出了基于康復系統層級關系的家用康復產品設計思路以及基于系統設計理論的家用康復產品設計策略。該結論可為家用康復產品設計實踐提供參考，增強用戶體驗。

關鍵詞：產品設計;家庭康復;設計要素

家庭康復作為康復的一種選擇，逐漸被患者及其家屬所接受，適用于家庭場景下的康復產品需求不斷出現。據了解，除了中風患者，還有頸椎病、腰椎間盤突出、強直性脊柱炎、骨關節炎和腦瘤等多種疾病患者需要家庭康復，家用康復產品市場需求巨大。但國內家庭康復體系尚未成型，仍處于探索實驗階段，病人家庭、社區及醫院之間的信息溝通機制并不完善，市場上既滿足病人康復需求又適應家庭場景的康復產品也比較匱乏，需要有針對性地進一步設計研發。文章旨在通過系統設計思維提煉出家庭康復場景下康復產品設計的共性特點，嘗試對關鍵設計要素進行分析，給家用康復產品設計實踐提供參考。

一、家庭康復的發展與現狀

康復一詞被世界衛生組織（WHO）定義為綜合、協調地應用多種措施幫助傷殘者減輕身心和社會功能障礙，達到整體康復而重返社會。康復在臨床上被劃分成三個階段，分別是院內康復期、院外早期康復期和院外長期康復期[1]。三者在時間上相互承接，在內容上又各有特點，其中，第三階段又被稱為社區和家庭康復期，是指在患者完成院內康復和院外早期康復后回歸社區和家庭的康復活動。社區和家庭康復能讓患者在熟悉的生活環境中進行康復鍛煉，更有利于長期康復的實施。雖然康復場所在社區和家庭，但并不代表脫離醫院的指導和管理，基于歐美康復管理模式的經驗，我國目前倡導的是以社區基層為基礎，家庭為依托，三級醫院為支撐的康復模式[1]。以出院后的腦卒中偏癱患者為例，筆者對北京地區的25名患者進行問卷調查及訪談，調查結果顯示：目前，北京地區的社區及家庭康復系統并不完善，幾乎所有受訪者的康復需求都得不到社區的有力支持，實際提供支持的對象除了家屬，就是養老院或者康復中心。但是，缺乏專業知識的家屬在長時間的陪護過程中往往耐心缺失，對于患者康復抱以消極心態的家屬不在少數。養老院及康復中心則存在費用較高，缺乏親情聯系，單個患者康復時間少等問題。顯然，社區在患者實際的康復過程中并沒有起到聯系醫院及家庭的紐帶作用，由此造成兩個顯而易見的后果：其一是患者的康復進程緩慢；其二是患者的家庭負擔加重。患者在家進行康復有許多阻礙因素，如圖1，其中以“缺乏康復師的指導”、“家人不會按摩”最為突出，此外“家人沒時間照看”與“找不到合適的家用產品”位居第二。其中，“家人不會按摩”及“找不到合適的家用產品”是因為家屬缺乏對于家庭康復知識的了解，而社區則剛好可以充當宣傳、推廣關于家庭康復常識及專業知識的最貼近人民生活的基層單位。此外，“缺乏康復師的指導”這一問題也暴露了社區康復人才短缺的現狀。城市家庭康復系統尚不健全，農村地區更不容樂觀，因此，家庭康復系統機制的健全、推廣以及相關產品研發等工作至關重要。

二、現有康復器械及適用人群

談及康復器械，離不開康復工程?？祻凸こ瘫弧懊绹卜?9-506”定義為系統運用科學原理、技術或工程方法幫助功能障礙者消除在康復、教育、獨立生活及就業等方面的障礙?？祻推餍蛋锌祻凸こ坍a品，因此康復器械也可叫做康復產品[2]。舒彬將康復產品總結為5大類[3]：康復評定設備、康復治療與訓練設備、內置式假體、康復預防設備與保健器械、康復輔助產品。其中，康復評定設備、康復治療與訓練設備、內置式假體這三類產品的用戶是病人；大多被醫院康復科使用?？祻皖A防設備與保健器械是通用產品，適用于多種使用場景。而康復輔助產品僅用于功能障礙者，如殘疾人和老年人等，更適用于家庭場景。談及康復輔助產品，離不開輔助技術。2011年世界衛生組織（WHO）和世界銀行的《世界殘疾報告》指出；輔助技術已經成為現代康復的三大措施之一；另外兩大措施是康復醫學和治療學[2]。輔助技術被1998年美國公共法定義為用于輔助技術裝置和輔助技術服務的設計技術，該定義受到國際認可和采用[2]。常用的輔助技術可分為四種：第一種是用作補償功能的增強型輔助技術，常見應用如助聽器、矯形器以及助行器等；第二種是用作代償功能的替代型輔助技術，常見應用如輪椅、盲文讀物等；第三種是用作適應功能的適應型輔助技術，常見應用如護理輪椅、護理床以及頭控鼠標等；第四種是用于重建功能的重建型輔助技術，常見應用如各種人工器官等。需要注意的是，應用不恰當的輔助技術會使患者部分功能退化，逐漸失能，所以優先選擇補償型技術，其次是代償型技術，最后才是適應型技術。國家食品藥品監督管理總局（CFDA）2017年第104號公告文件了新修訂的《醫療器械分類目錄》，從2018年8月1日起開始施行。新修訂的《醫療器械分類目錄》第19個子目錄按照產品功能將醫用康復器械分為4種一級產品，按照產品作用部位、作用機理等形成18個二級產品類別，如圖2。值得注意的是，家用康復輔助產品與一般的醫用康復器械既有聯系也有區別，主要聯系是二者都是針對某類患者康復需求而設計，堅持使用均可促進患者盡早康復。主要區別整理如下：從表1可以看出，家用康復輔助產品具有個性化、長期性以及適配性等特點。換言之，對于使用者而言，家用康復輔助產品不是越貴越好，最重要的是要與自己的功能障礙適配；這樣康復輔助產品才能更好地服務于使用者?！稛o障礙設計》一書作者賈祝軍[4]指出，給慢性病患者、殘障人士或老年人設計家用康復輔助產品需要重點調研該類人群，調研內容包含用戶生活環境、用戶心理特點與行為特點等。除了產品和服務設計，聚焦空間可達性將用戶的生活環境改造成一個安全、方便、舒適的無障礙環境也很重要。在設計過程中遵守無障礙設計原則以及通用設計原則有助于提升用戶獨立生活的能力，保障用戶自尊、平等的權利，從而全面優化用戶體驗。

三、家用康復產品要素分析

產品處在“人-機-環境”相互制約的系統中，任何產品都有其自身的目的性，該目的性要服從人-機-環境這個系統才可以實現產品整體目的性[5]。在產品設計過程中將要素進行歸類、分析、逐個優化，有助于實現產品整體目的。按照設計程序，康復系統可以分為兩層，設計構思層和設計產出層，如圖3。設計構思層包含情境、病人與體驗三大要素，設計產出層包含康復產品與康復服務兩大要素。其中，情境是康復系統的應用場景及康復產品的使用環境，病人是康復系統的主要服務對象，體驗是康復系統的目標與檢驗方式。適應家庭康復的病人種類很多，此部分將聚焦于居家康復這個特定情境探索產品設計要素，總結適用于大部分患者的家用康復產品設計思路與設計策略，為家用康復產品設計實踐提供參考。家用康復產品設計思路可參照康復系統層級圖（圖3），在病人居家康復這個情境下進行康復產品設計，應從病人的康復方式及家庭生活方式入手，整合產品功能、技術、人機工學、交互、結構及體驗等設計要素，構建產品系統，給患者提供全方位、連續性的產品體驗，幫助患者早日回歸家庭及社會生活。下面就家用康復產品關鍵要素進行逐一分析。（一）功能要素：家用康復產品的功能是基于患者的需求制定的，而患者的康復需求與其本身的疾病狀況有關。不同的疾病涉及不同的身體部位，不同部位的功能康復對應著不同的康復手段，運用什么手段決定著產品具備什么功能。如康復腳踏車、頸椎牽引器、電刺激治療儀、神經義肢、上肢康復機器人、下肢康復機器人、踝關節康復機器人等。以使用環境為前提進行產品設計，代表著設計者需要研究居家狀態下的用戶行為，明確用戶進行家庭康復時的實際需求。家人、醫生等利益相關者也需要統籌考慮。產品的功能要素分為主要功能與次要功能，需要進行取舍。通過調研，我們可以搜集到用戶的需求信息，進而幫助我們進行產品的功能定位。本文對25名用戶進行采訪得出的排名前三的家用康復產品關鍵性功能因素包含：安全可靠、有效康復和操作簡單，如圖4。（二）技術要素：生活在21世紀的我們，對于“科技改變生活”深有感觸，誠然，科技的發展造福了我們生活的方方面面，但值得一提的是，設計在科技改變生活的過程中發揮了重要作用。在康復領域中，科學技術的發展推動了包含輔助移動，輔助交流，輔助視、聽、說等在內的各種輔助健康技術的發展，進而促進了新產品的設計、生產與應用。在肢體運動康復方面，外骨骼機器人集成了工程設計、動力學、運動學、智能算法等在內的多項關鍵技術，吸引了國內外各機構的積極研究。據相關資料；以色列的Rewalk外骨骼機器人和日本的HAL外骨骼機器人均已投入康復中心使用，其中Rewalk外骨骼產品已于2015年通過了美國藥物與食品管理局（FDA）的審批。國內對于外骨骼機器人的研發與應用也有了重要突破，2018年6月26日，由北京航空航天大學生物醫學工程學院教授帥梅設計制造的中國首款自主研發的外骨骼機器人通過原國家食品藥品監督管理局的注冊認證，獲準上市。目前，借助該產品對患者進行康復訓練的有效性已被近百位患者的反饋證實。除了外骨骼機器人，對于肢體運動功能重建技術的應用還有智能義肢。德國OttoBock的電腦腿C-leg和GeniumX3智能大腿假肢，冰島的OSSUR電磁腿，英國的TouchBionics公司開發的仿生手i-LIMBHand等產品的技術應用都比較成功。腦機接口可以帶來更好，更自然的用戶體驗，國外大腦控制的仿生臂技術相對而言很成熟，以神念科技為代表的生物傳感技術提供商可以提供心電、腦電芯片，幫助進行產品開發，目前已廣泛應用于各類可穿戴設備及專業醫療設備中。此外，值得一提的是與輔助健康技術共同促進康復產品發展的新興制造技術——3D打印技術。閱讀前文可知，康復輔助產品具有個性化、適配性的特點，這意味著康復輔助產品的生產面對著很龐大的個性化定制的用戶需求。3D打印技術的成熟與推廣為個性化定制提供了很好的條件，必將更好地服務于康復輔助產品的設計和制造。（三）人機工學要素：產品設計不應只考慮功能、技術、外觀；好的用戶體驗要求用人機工學的方法進行科學的產品設計。人機工學的目的是為了創建易用的產品和舒適的環境；人機工學的內容是研究人的生理和心理。該定義引用自日本千葉大學人機工學研究室教授勝浦哲夫。設計實踐中有三種類型的人機工學方法，分別是形態學方法、心理學方法和生理學方法[6]。比較三種方法（如表2）可知，無論是形態學方法、心理學方法還是生理學方法，所得信息對于設計優化及產品迭代均具有重要意義。病人是康復產品的使用者，在設計康復產品的過程中，必須兼顧患者的生理需求和心理需求。一方面，應結合患者的人機工學數據設計產品的比例、形狀、尺寸以保證康復產品的可靠性、安全性和舒適性。另一方面，應充分考慮患者的心理和生理特征，設計出合理、舒適、安全、有效的人機交互界面，盡量減少因人為失誤或系統事故帶來的損失，提高人機交互的準確度與流暢度。例如，控制面板中按鍵布置有序，可以減少誤操作，顯示界面中可視化圖表簡潔、明快，可以增強可讀性，提示信號既明顯又輕松，可以讓用戶更從容。（四）交互要素：用戶的體驗需求隨著信息化和服務化社會的發展日益增長，產品從物質走向“非物質”，在康復領域，硬件與軟件結合的交互式產品也成為一個發展趨勢。交互要素作為交互式產品的特有要素，它包含人與產品的交互方式以及與產品配套的交互軟件；對于提升產品創新度與用戶滿意度至關重要。在具體進行人機交互設計的時候，需要掌握三要素：用戶、產品和過程[[7]。用戶作為第一要素是人機交互的出發點和落腳點，設計者應該為用戶選擇合適的交互方式，減少學習成本。常見的交互方式有三種，分別是動作交互、語音交互以及視覺交互，在設計家用康復產品時，采取何種交互方式取決于患者的狀態，比如上肢康復患者就不宜采用手勢交互。產品是第二要素，用戶不需要的功能可以適當刪減。過程是第三要素，人機交互的過程基于產品功能，通過智能、舒適的交互方式滿足用戶的情感需求。如今，AI、VR、體感交互等新興技術的發展讓交互過程變得更加生動有趣。以VR為例，將其應用在物理康復治療中，可以在虛擬康復系統中將運動療法和作業療法結合起來，給用戶提供豐富的康復體驗；將其應用在認知康復治療中，可以利用其沉浸式體驗鍛煉患者專注力，多感官互動會刺激大腦神經，促進患者認知康復[8]。無論是設計信息界面還是操作流程；都需以用戶體驗為中心[9]。也就是說，康復產品在提供及時反饋與趣味交互體驗的同時應更加注重整個產品的易操作性，減輕患者在記憶操作流程方面的負擔。（五）結構要素：結構設計是實現產品功能的基礎，結構是否合理直接影響產品是否可加工、是否易操作、是否美觀、是否耐用等關鍵指標[10]。合理的結構設計是家用康復產品的一個重要環節，放眼于產品整個生命周期，產品結構設計都發揮著重要作用[11]，具體作用如表3。在使用產品之前，人通過產品造型去理解產品的功能。造型是指一個產品與其內部結構緊密相關的外部構造，結構設計是否合理不僅決定了產品造型是否實用、美觀，一個合理的產品結構還能準確傳遞功能信息，哪怕再復雜的結構也能夠從點、線、面的造型關系上啟發用戶如何操控。在產品被使用的過程中，產品通過其造型輔助用戶實現其內部結構的功能。居家環境中，康復產品的安裝、使用、搬運等都會對產品的結構設計提出要求，在實現產品功能的前提下，家用康復產品的結構設計應該便于拆裝、檢修以及升級改造。影響用戶體驗和產品壽命的因素還有結構的穩定性，強度和受力。根據形式的不同，可以將產品結構劃分為實體、框架和殼體三種結構[10]。實體結構的特點是外力分布在全部體積中，適于承受壓力。如圖5（左一）的康復訓練床床板結構，能夠承受訓練者的全部體重，框架結構的特點是支撐空間而不會充滿空間；主要承受水平或垂直方向上的力，如圖5（中間）的助行器結構，主要支撐使用者垂直方向的力，殼體結構能將外力分散到整個表面，如圖5（右一）的智能開關門面板結構，可以分散開關表面受力。在設計實踐中，我們應先分析產品的受力，根據產品受力種類、大小、方向等情況選擇合適的結構。此外，我們可以通過增大產品支撐面、調節產品重心、利用三角形結構等增加產品結構的穩定性，通過合理選材，避免構件連接處受力等方式保證產品結構的強度。（六）體驗要素：康復是一個漫長的過程，據調查，許多患者在家難以堅持使用康復產品的一個重要原因就是使用過程枯燥，缺乏有效反饋與專業指導，很難保持長期的康復積極性，這不僅與人機、交互要素有關，也與服務體驗要素有關。產品與服務共同構建的產品服務系統能夠給用戶帶來連續性的體驗，家庭康復產品設計要想贏得用戶滿意，也離不開康復服務系統。如何構建以患者為中心的康復產品服務系統，在很大程度上依托于快速發展、日益成熟的互聯網和物聯網技術。通過對接互聯網、物聯網系統，家庭康復系統能及時記錄和分析關于家庭康復患者日常用藥或康復訓練的數據，幫助患者及時得到社區和醫院康復護理人員的支持與幫助。除了患者本身，這個系統還涉及患者的家屬、護工、社區、醫院等各方面的利益相關者?；ヂ摼W能夠在醫生與患者之間建立及時、有效的溝通渠道，患者在家就可以接受專業康復醫師的指導，最大程度上避免不合理康復習慣造成的損傷，醫生也可以根據患者的診斷信息對其進行管理，這有助于提升患者康復的信心。值得注意的是，互聯網遠程醫療平臺的運行與管理機制需要嚴格把關，促進良好醫患關系的建立，讓“家庭康復+預防”這一可持續康復模式健康運作起來?？梢灶A見的是，完善的家庭康復系統可以讓患者得到綜合性的康復治療，促進患者身心健康，減輕家庭負擔。

家用康復產品的設計目標是為了輔助患者進行康復鍛煉或者輔助患者進行日常活動，最終實現回歸家庭、回歸正常生活的目標。系統設計是人們進行復雜問題求解時的一種有效策略，不僅是一種思維方式，也是一條技術路線[5]?？祻拖到y設計包含病人、情境、體驗三大要素，是在解決一個復雜的系統問題。為了提升用戶體驗，在家用康復產品的設計實踐中，設計者要基于患者病情及家庭生活方式做設計，統籌考慮功能、技術、人機工學、交互、結構及體驗等關鍵要素，使得各要素符合產品整體目的，達到整體大于局部之和的效果，做出實用性、易用性與舒適性兼顧的好設計。

作者:趙丹 曲延瑞 單位:北京工業大學藝術設計學院