基于感性工学的医疗设备外形设计研究与实践

郑甲红 徐言 崔晨昱 魏婷 王伟伟

摘要：在工業设计过程中，为了将用户的感性需求转化为设计机会，使产品造型更加准确有效，从而满足用户的感性诉求，采用感性工学方法结合统计学方法对医疗设备的造型设计进行研究。通过权重分析对感性词汇进行筛选，通过帕累托图对设计要素进行筛选，结合语义区分法（SD）对设计要素进行量化处理，建立设计要素与感性词汇的评价表。以医疗设备的造型设计研究为例，结合方法快速筛选最佳方案，辅助设计更加合理有效地完成。

关键词：工业设计 感性工学 语义区分法 医疗设备

引言

2015年世界设计组织最新定义工业设计是旨在引导创新，促发商业成功及提供更好质量的生活，是一种将策略性解决问题的应用于产品、系统、服务、体验的设计活动，消费者的感性意象需求是工业设计发展的重要趋势，其核心宗旨是“以人为本”。如何将用户的感性诉求转化为设计机会，从而使得产品设计不仅满足用户的生理需求，同时亦满足用户的心理需求显得尤为重要。通过感性工学了解消费者对于医疗设备外观的需求，不仅在于对医疗设备功能操作的需求，更在于提升使用者安全感及对设备信任度的需求。因此感性工学对医疗设备外观造型设计有重要作用，能有效地把握设计方向，并结合案例进行方案验证。

一、研究流程

（如图1）设计研究过程分为五个阶段，通过调查问卷法、用户访谈法、权威数据分析法等方式进行前期资料收集，从而获取感性词汇群；通过权重分析法进行感性词汇筛选，提取最具有代表性的感性词汇；确定医疗设备外形的设计要素，并通过SPSS数据分析软件制作帕累托图进行设计要素的筛选；建立感性评价矩阵，并通过语义区分法（SD）分析设计要素与感性词汇之间的关系；通过对感性需求研究，筛选出最佳方案，并通过感性评价进行打分，验证方法的有效性。

二、研究过程

（一）理论与方法概述

1.感性工学：感性工学是感性与工学相结合的技术，主要通过分析人的感性来设计产品，依据人的喜好来制造产品，是界于设计学、工学及其他学科之间的一门综合性交叉学科。广岛大学的长田丁教授认为，感性工学主要是“一种以顾客定位为导向的产品开发技术，一种将顾客的感受和意向转化为设计要素的翻译技术”。感性工学运用现代计算机技术将用户的感性诉求进行量化处理，并辅助工业设计师完成新一代的产品设计的研发。

2.统计学方法：统计学是一门研究数据的方法论科学，收集所观察系统的数据，进行量化的分析、总结，并进而进行推断和预测，为相关决策提供依据和参考。统计学在设计中被广泛应用，主要是数据的处理。在文中使用帕累托图进行医疗设备造型设计要素的筛选，使用权重分析获取最具有代表性的感性词汇。

3.语义区分法（SD）：语义区分法也称SD法，是SemanticDifferential的简称，是奥斯顾德于1957年作为一种心理测定的方法而提出的。该方法运用语义学中“言语”为尺度进行心理实验，通过对各种既定尺度的分析，定量地描述研究对象的概念和构造。在产品设计中，通过将感性评价进行量化处理，获取用户对设计要素的感知情况，从而为产品开发确定设计方向。

（二）感性词汇收集与筛选

1.感性词汇收集：通过前期调研获取医疗设备的图片及文字材料，并由设计师头脑风暴收集740个适用于医疗设备的感性词汇，（如表1）所示。

2.感性词汇筛选：收集并筛选20张具有代表性的该类医疗设备图片，并进行去色处理。对收集的感性词汇进行初步筛选，制作调查问卷并从工业设计专业人士及医疗设备从业人员中选取30个人作为调研对象。通过观察医疗设备图片，选出最适合该类医疗设备的感性词汇，根据频数累计筛选出15个最合适的感性词汇，（如表2）所示。

将初步筛选的词汇进行权重分析，构建判断矩阵P=（P），采用相对尺度进行两两要素的比较，P=（Pu）为互反矩阵（pu为所有被调查者对每两个要素的评价的平均数），如式（1），

构造判断矩阵要素的标度方法（见表3）。最终得到权重最高的四个感性词汇，分别为严谨的、亲和的、稳重的、高端的，代表了这4个词汇是对医疗设备的造型设计贡献度最高的核心感性词汇。

（三）设计要素筛选

通过前期调研获取医疗设备外观造型的12个设计要素，对20名有丰富设计经验的工业设计师及医护人员进行测试，让他们在12个设计要素中选出对该类医疗设备起决定性作用的设计要素，数目不限。获

3）根据语意差异进行打分。根据核心感性词汇建立与产品图片的语义区分量表，通过对每个感性词汇打分来表示被调查者对于每个产品的感性理解。度量标准为七个级别，分别记为3、2、1、0、-1、-2、-3，（如图3）。

2.建立设计要素判断矩阵：对筛选的20张产品图片进行设计要素判断，“0”代表该设计要素不包含在此医疗设备造型中，“1”代表该设计要素包含在此医疗设备造型中。汇总整理出20个医疗设备造型的设计要素判断矩阵（见表5）。

3.设计要素与感性词汇关系分析：将筛选的20张产品图片根据（如图3）的语义区分量表进行感性评价，以网络调查问卷的形式进行数据收集与统计，得出每个感性词汇对于每个产品的评价分值。将得到的数据转化为线条图，（如图4）所示。以“严谨的”为例进行分析，可以看出“严谨的”在数据统计中得分最高的是（如图1、8、16）。根据设计要素判断矩阵可以得出其对应的设计要素大致为前盖或左右滑盖、样本仓为向上翻盖、耗材仓向上翻盖、操作屏为固定式、条码扫描区在操作区外、A、B通道卡槽在操作区外。

三、方案设计

基于以上分析，以重视功能操作的“严谨的”设计风格做该设备外形方案设计，依托以上分析针对筛选出的主要设计要素、考虑各设计要素不同功能需求做10多种局部细节造型方案，然后将其组合分别做整体化设计，基于严谨的、稳重的、易操作的、防呆的，四项设计原则，去掉考虑不周、操作过程不流畅、易出错的，保留4个草图方案，（如图5）所示。

将四种草图方案进行两两对比、评分，（如表6）所示。方案三与方案四总分相同，邀请使用者、设计师对4款初步方案进行评价，方案三为上下滑动的整体舱门，保证操作区域的一体性、密闭性较符合该医疗产品稳重的设计定位；方案四考虑到该设备特有的操作流程，将使用频率不同的耗材舱与样本舱区域分开进行开合设计减少操作中不必要的区域开放，更加适用该设备操作流程，同时更加符合以上对产品“严谨的”的设计定位。最终选择方案四做进一步的细化、深入设计。设计中考虑到材质及产品的PI，在细节处理上配以蓝色的亚克力以保证产品“严谨的”同时不失亲和，最终效果（如图6）所示。

结语

该产品为用于医疗检测方面的医疗设备，主要交互对象为医护人员，并非直接受用于患者的医疗设备，因此通过感性工学分析该设备在设计中“严谨的”设计语义更为重要，可以增加使用者对产品的信任度。根据设计要素与感性评价关系分析数据图，针对该医疗设备中不同设计要素的不同感性需求对细节做分模块化设计，从而在进行产品整体造型把握，使整体具有“严谨的”造型风格。在医疗设备的产品造型设计研究中，通过感性工学方法结合统计学方法对设计要素及感性词汇进行筛选，建立感性评价表，并引导设计得出感性需求的具体方向，明确了哪些感性词汇对应哪种设计要素，最后完成设计方案。

将感性工学方法结合统计学方法运用在产品形态设计流程中，可以将定性的感性需求定量化处理，能有效地分析产品设计要素与感性需求之间的关系，帮助设计师快速甄选设计方案，从而满足用户的需求。