基于感性意象的非接触眼压计造型设计研究

孙许方， 任 媛

(中原工学院 机电学院， 河南 郑州 450007)

近年来，医疗器械作为全球新兴贸易项目而备受关注，眼科医疗设备及耗材在医疗器械市场中具有重要的地位，其发展前景可观，但市场竞争日趋激烈。我国眼科医疗器械行业的产品研发起步较晚，目前仍处于模仿优秀品牌的阶段。非接触眼压计的产品造型设计，存在偏重功能形态而造型风格混乱，以及盲目效仿导致的产品同质化现象。这也是整个医疗器械行业普遍存在且亟待解决的问题。医疗器械的产品研发需要对现代技术、营销策略及用户情感需求三方面进行资源整合。现代技术发展过程存在的诸多问题和营销资源的匮乏，导致用户情感需求逐渐成为提升产品附加值的重要因素。研究人类情感需求的感性因素属于感性工学的一个分支，采用感性工学进行设计正是达到技术发展和情感平衡，实现技术向情感转变的最佳途径[1]。为此，本文结合感性工学的研究现状，从感性意象的角度，对非接触眼压计的产品造型提出一套完整的设计方法，主要从非接触眼压计的产品造型特征和设计流程、感性词汇筛选和特征线映射等方面，探讨感性因素与产品设计各环节的关系，为现代医疗器械的产品造型设计提供借鉴。

1 非接触眼压计产品造型的感性意象

“感性”一词诞生之初用于阐述哲学概念，现代多用于白话文。从心理学方面解释，“感性”属于一种心理认知，主要表现为人通过感觉器官对事物表象产生的心理感受。这种感性认知产生的“意”需要借助“象”来表达，“意”是抽象的感性描述，“象”是有具体形态的物体[2]。感性意象就是人对物体所形成的感觉，是心理上对物体的期待和感受，是一种高度凝聚的深层次情感活动[3]。产品设计中“意”集中表现为用户使用产品时的心理状态，如看到产品挺拔的线条而产生的科技感。这里，借意表象，即挺拔的线条是科技感的寄托物。

就医疗器械而言，其心理因素和设计因素是影响感性意象设计的两大主题。受物质、精神和社会层面的影响，人类主观的心理因素界定宽泛，而用户所接受的医疗产品一般具有固定的心理诉求。产品附加信息应安全可靠，能达到精准诊断和治疗的目的。设计因素是设计师可掌控的部分，具体分为视觉因素(色彩和形态)、听觉因素(声音)、触觉因素(材质)、味觉因素(味道)以及嗅觉因素(气味)五部分[4]。这些因素组成了具体的产品形态，是医疗器械传递产品信息和情感的媒介。

非接触眼压计是临床患者眼内压力检测、青光眼诊断所用的眼科医疗器械。非接触眼压计以区别于其他工业产品的医疗器械专用性、安全性和人性化设计为原则，其产品的感性意象设计受到限定。其专用性原则表现为：由于非接触眼压计的测量诊断过程需要医生和患者相互配合来完成，为保证产品具有舒适的人机操作性，设计者必须了解产品使用过程中医患双方的操作动态，减少动作繁琐而造成的疲劳。其安全性原则表现为：眼睛是人体较为敏感的器官，眼科测量仪器的各部件均应符合医疗器械的安全标准，避免在使用中对患者造成眼部的健康危害。其人性化原则表现为：在患者就诊时，周围环境和金属类医疗器械都容易让患者产生焦虑情绪，甚至造成诊断偏差，而具有亲和力的医疗产品能缓解患者接受治疗时的不安情绪，让患者放松心态。总之，从用户层面透视产品的感性信息，有助于设计师掌控产品情感指向，缩小其设计意图与产品心理模型构建的差距，在满足产品功能要求的同时进一步实现设计者与用户的情感互动。

2 非接触眼压计的造型特征线

与日本和德国相比，我国的眼科医疗器械发展较为落后，市场规模较小。近年来，电子设备的普及导致用眼过度、眼疾等问题大量出现，国内对眼部疾病的重视程度逐步提高，眼科产品市场得到了迅速发展[5]。非接触眼压计需具有较强的功能及人机操作性，其产品造型需要满足医疗器械使用的特殊要求。受医疗用材质制约，目前，非接触眼压计相关产品配色不和谐、造型单一、略显笨拙，且产品的主观偏好意象与造型契合程度较低。因此，非接触眼压计需要在满足产品功能要求的基础上，采用适当的感性意象进行产品造型设计，以便通过情感沟通抚慰患者的负面情绪，缓解患者接受检测的痛苦。

非接触眼压计的产品造型设计是对其风格、轮廓线、细节进行处理，甚至是对通用形态元素等结构和外型全部信息的一种描述。与汽车造型特征线的提取过程类似，非接触眼压计也有特定的结构约束和造型内涵，其基本构造可用侧视轮廓线、正视轮廓线等术语描述[6]。对产品造型特征线与结构关系的研究，是了解产品原型最有效的方式，并且能有针对性地简化产品复杂线形的形态信息。非接触眼压计特征线的提取辅助于产品造型意象风格的形成，对功能型部件特征(如额托、支架和立柱等)的形态细节优化具有导向性作用。

对非接触眼压计造型特征线进行解构与分类，得出的主要特征线包括：测量头顶视轮廓线E1，测量头侧视前后窗轮廓线E2、E13，显示器侧视轮廓线E3、E10，控制面板侧视轮廓线E4、E5，底座侧视轮廓线E6、E7，额托立柱侧视轮廓线E8、E9，额托支架侧视轮廓线E11、E12；测量头正视轮廓线E18，显示屏正视轮廓线E14，打印窗正视轮廓线E17，底座正视轮廓线E15、E16；测量窗罩后视轮廓线E19、E20，额托支架后视内外轮廓线E21、E26，颌托立柱后视轮廓线E22，额托立柱后视轮廓线E23，颌托后视轮廓线E24，测量头后视底边线E25。非接触眼压计的造型特征线如图1所示。

(a) 侧视轮廓线 (b) 正视轮廓线 (c) 后视轮廓线图1 非接触眼压计的造型特征线

3 非接触眼压计感性意象造型的设计流程

感性工学用于界定用户的产品感性信息，是对概念意象、情感需求等模糊感性信息进行量化设计的研究方法。用前向定量推论式感性工学程序指导非接触眼压计造型设计的目的，在于构建产品感性词汇与形态要素的关系[7]。非接触眼压计的感性意象造型设计流程如图2所示。

(1) 通过走访医院眼科、查阅互联网相关资料、参观医疗设备展会等渠道，广泛收集非接触眼压计的产品样本资料。运用KJ(亲和图)法对产品样本进行汇总并分类，最终挑选出有代表性的产品样本。

图2 非接触眼压计感性意象造型的设计流程

(2) 针对来自不同行业的人员，进行关于产品样本外观描述的形容词测试，分类整理并量化测试结果，利用聚类分析法分析测试结果是否与代表产品样本的语意匹配，最终确定代表性感性词汇。

(3) 绘制非接触眼压计产品方案的李克特七点量化图，并测试用户对产品方案的感性意象倾向，从而提取符合感性词汇的形态元素。

(4) 根据产品设计要素及感性词汇，筛选最终方案并进行方案的优化设计。

4 非接触眼压计的感性词汇筛选

产品采样辅助于感性词汇的收集，数据调研是进行产品感性意象造型设计的关键。首先，通过多渠道数据调研，对非接触眼压计的产品形态进行多样化采集，共收集了23个产品样本，从中选出具有较大差异的7个产品样本；其次进行产品感性意象描述的测试，邀请不同行业的测试者对有差异的产品样本进行感性描述，共收集了45个感性词汇(如职业感、科技感、轻巧感等)；然后，采用聚类分析法，用这45个感性词汇与选出的7个产品样本进行适用性匹配，剔除语义相似且不适于非接触眼压计产品造型的感性词汇；最后进行测试结果分类，筛选匹配度较高的10个感性词汇。感性词汇的聚类分析结果如表1所示。

表1 感性词汇的聚类分析结果 人

综合上述测评分析，本文最终确定“亲切的、舒适的、稳重的”为符合非接触眼压计的感性词汇。

5 非接触眼压计感性词汇的造型特征线映射

通过上述产品样本收集、造型特征线描述和感性词汇聚类分析可知，非接触眼压计的设计应以“亲切的、舒适的、稳重的”感性词汇作为造型特征线映射对象。针对非接触眼压计造型特征线，本文选择3个创新方案，对产品感性词汇与造型特征线的关系进行研究，选取3个创新方案中侧视特征线来绘制李克特七点量化图，并邀请10位测试者对3个创新方案意象词汇的正负(很亲切—很疏远)数轴进行心理评估。李克特感性词汇心理量化评估结果如图3所示。

对图3分析可知，在非接触眼压计的造型特征线中，若测量头顶视轮廓线E1，测量头侧视前后窗轮廓线E2、E13，底座侧视轮廓线E6、E7，额托立柱侧视轮廓线E8、E9，额托支架侧视轮廓线E11、E12，这些线条特征蕴含曲线，丰满且具有动势，则产品亲切、舒适的意象明显增强。若底座侧视轮廓线E6、E7，额托立柱侧视轮廓线E8、E9，这些线条造型粗短，产品外观的线条多为直线、斜线，则产品造型呈现“稳重的、严谨的”感性意象。显然，在李克特感性词汇心理量化评估结果中，方案3比方案1和方案2的产品整体造型曲线特征更为饱满、稳重，产品感性意象更显亲切，其产品造型特征更符合非接触眼压计的意象词汇。

本文结合感性词汇的量化评估结果及方案特征线分析，提取6组形状(包括正方形、长方形、三角形、正圆形、椭圆形、有机形)特征，进行如下具体分析：长方形具有轮廓明确的特点，这种形态的产品通常蕴含刚毅、结实、稳重的感性意象；正圆和椭圆是一种包容形状，更容易呈现可爱、活泼的感性意象；自由曲线构成的有机形态，线形自由无束，更显轻松感和亲和力；正方形显得古板；三角形代表稳定。6组形状特征的感性意象分析结果如表2所示。

图3 李克特感性词汇心理量化评估结果

形状图样感性意象正方形专业的、严谨的、古板的、理性的、冰冷的长方形理性的、疏远的、男性的、刚毅的、科技的、安静的、冰冷的三角形稳定的、科技的、尖锐的、时尚的、苛刻的正圆形柔和的、圆润的、轻松的、可爱的、亲切的椭圆形柔和的、细腻的、年轻的、趣味的、亲和的有机形业余的、自然的、自由的、有趣的、神秘的、感性的、未来的

6 非接触眼压计的产品造型设计

根据感性意象词汇与造型特征线的关系，按照方案3对非接触眼压计进行产品造型特征的优化设计。首先，将非接触眼压计的整体机身造型特征线设计为流畅、变化丰富的曲线，增大线条的曲率，而将测量机身和操作台底座特征线设计为曲线，并附加由直线拼接而成的线条，使非接触眼压计的整体造型视觉呈现“专业的、亲切的、规整的、稳重的”感性意象；其次，将非接触眼压计调整为符合人机工学的产品比例，以梯形为基础形状设计测量机身的细节形态，以便增强产品的稳定性。按方案3构思的非接触眼压计设计草图如图4所示。

综合考虑非接触眼压计的产品造型特征和具体的草图设计，本文运用3D建模软件Rhino来实现产品造型的三维效果。非接触眼压计产品造型的三维设计包括建立产品模型和视觉效果渲染。

产品配色和材质选择是产品外观构成的重要部分。非接触眼压计的产品配色选用沉静的医疗用色，包括蓝色、灰色、白色。这3种颜色均显洁净、柔和，有助于医疗检测。因为在排查病症时，患者要与非接触眼压计直接接触，所以该产品的材质应具有柔软、光滑的质感，以便建立人与器械之间较高的信任度。一般医疗器械的材质选用ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)和PVC(聚氯乙烯)。本文经过三维效果分析，设计的非接触眼压计产品造型如图5所示。

(a) 测量机身造型 (b) 显示屏造型 (c) 额托立柱造型 图4 按方案3构思的非接触眼压计设计草图

(a) 侧视造型 (b) 正视造型 (c) 后视造型 图5 非接触眼压计的产品造型

对非接触眼压计造型的视觉感分析可知：测量头顶视轮廓线E1，测量头侧视前后窗轮廓线E2，显示器侧视轮廓线E3，额托立柱侧视轮廓线E8、E9，额托支架侧视轮廓线E11、E12等，这些特征线的曲率大、线条圆润、富有弹性，且对应特征面具有很强的饱满感，更能体现“亲切的、舒适的”感性意象；颌托后视轮廓线E24对应的特征面为内凹弧面，最符合人机工学的舒适度要求；若测量机身正视轮廓线外凸，则产品整体造型的稳定感更强。非接触眼压计的产品优化造型特征线分析结果如表3所示。

表3 非接触眼压计的产品优化造型特征线分析结果

实践证明，在产品造型设计中融入感性意象与量化数据，可以为产品研发建立明确的设计方向。

7 结语

本文围绕产品的感性意象，以感性工学为理论支撑，结合聚类分析法，对非接触眼压计进行造型设计，并通过实例分析验证了基于感性意象的产品造型设计方法的可行性。非接触眼压计产品造型的外观形态越圆润、饱满，特征线曲率越大，就越符合舒适、亲切的感性意象要求。实践证明，研究产品造型的特征线与形态，能够具象产品外观感性意象的表达，实现创新设计，缩短产品的研发周期。

本文对感性意象进行映射的产品造型设计方法，仅涉及造型特征线的分析，而医疗器械的色彩、材质、操作方式等其他信息归纳，需在后续研究中进行补充。