基于AHP 层次分析法的口呼吸矫正器的功能设计研究

肖思情， 杨 雪， 姚 君

（中国矿业大学 建筑与设计学院， 江苏 徐州 221000）

0 引言

近年来， 儿童呼吸障碍引起了国内外学者的广泛关注，通过查找文献分析，我们发现阻塞上气道可能会引起在睡眠状态下使用口呼吸，而不正确的呼吸方式[1]影响颌面部生长发育。

综合文献研究发现， 缺少针对口呼吸矫正器的功能层次化需求的系统研究。 本文采用KJ 法建立口呼吸矫正器功能需求指标体系，利用AHP 层次分析法计算出口呼吸矫正器的各指标的重要程度并排序， 为设计口呼吸矫正器提供理论依据和参考。

1 口呼吸矫正器层次化功能指标

1.1 基于KJ 法建立口呼吸矫正器的功能指标

收集多个专家及设计人员的意见，借助KJ 亲和图法整理获得的所有资料， 对评价指标各要素进行补充、筛选。 最终确定口呼吸矫正器层次性结构是：目标层存在有一个、一级指标存在四个、二级指标存在十一个[2]。

目标层：层次结构模型的总目标，是口呼吸矫正器的层次化功能需求。

一级指标：根据KJ 法提取出准则层的评价要素[2]即安全性B1、舒适性B2、 有效性B3、 灵活性B4 这四类。

二级指标：根据上一级指标中的设计要素进行详细的划分， 通过KJ法分析整理后筛选生成12 个二级评价的指标，矫正器的层次化功能指标见表1。

表1 口呼吸矫正器的层次化功能指标设计Tab.1 Hierarchical functional index design of oral respiratory appliance

1.2 各指标功能描述

现将所有指标详细描述如下：C1 材质安全： 选取可亲肤透气的面料；C2 操作安全：操作过程简化，便于穿戴使用；C3 不挑肤质：避免选用刺激性的材料损害皮肤；C4材料柔软：选取的材料拥有可弯曲性柔软；C5 无刺激性：选取无刺激性气味的材料；C6 贴合面下部： 矫正器的边缘必须包裹口部位置；C7 固定性功能： 使用者在睡眠中伴随各种动作，需加强固定；C8 约束嘴巴功能：纠正适应口呼吸的病理状态；C9 空气选择性过滤功能： 选取高效过滤如HEAP；C10 自由调节功能： 弹力带可根据个人参数调节；C11 弹性功能：固定带具有良好的弹性；C12 配件可替换功能：产品各部位零件可替换。

2 功能需求要素权重AHP 分析

利用AHP 层次分析的方法分析口呼吸矫正器的各部分功能需求指标，得出各指标的权重值，最后完成一致性检验[2]。

2.1 构建判断矩阵并计算各指标权重

本次研究挑选30 名孩子口呼吸的家长组成决策者，对前文提出的各项评价指标用1-9 的比例标度将其两两相比[2]，判断矩阵A 如下所示：

其中，aij则表示Xj对a 的重要程度[3]，aij的赋值常常是由相关领域的专家打分或者是通过问卷调查得出的数据给出，且存在aij×aji=1。 从而得到口呼吸矫正器的层次化功能指标综合权重，见表2。

表2 口呼吸矫正器各功能指标的综合权重Tab.2 The comprehensive weight of each functional index of orotracheal appliance

通过一级指标权重值我们了解到， 口呼吸矫正器重要等级的排列顺序分别是B3 有效性、B1 安全性、B2 舒适性、B4 灵活性。

2.2 一致性检验

为避免出现受试者受到主观因素的影响， 每一层计算权重之前都需要通过CR 进行一致性检验，如下：

λmax通 过Matelab 中 的 矩 阵B 求 出，RI 取 值 见 表3。求得[3]CR=0.0200<0.10，一致性可以接受。

表3 指标的平均一致性Tab.3 Average consistency of indicators

3 口呼吸矫正器的功能设计实践

针对儿童设计的产品造型力求可爱圆润，能够有效的吸引儿童的注意力，降低儿童对于这个产品的排斥心理。

3.1 口呼吸矫正器设计效果图及功能图

口呼吸矫正器设计效果图及功能图，见图1～3。

图1 矫正器的设计效果图Fig.1 The design effect of appliance

图2 矫正器设计结构效果图Fig.2 Effect drawing of design structure of orthodontic device

图3 矫正器功能使用图Fig.3 Function diagram of orthodontic appliance

3.2 AHP 在口呼吸矫正器设计中的运用

目前市场上现有的同类型竞品主要分为以下几类，第一类封唇胶带；第二类防止口呼吸矫正带；第三类产品唇肌训练器； 吴红提到产品功能主要在于纠正患者的口呼吸习惯[5]。 口呼吸患者长时间用口呼吸[6]，嘴巴处于微张的状态，时间久而久之，嘴部肌肉就会无力，唇肌闭合力弱。

通过AHP 得出口呼吸矫正器[4]重要等级的排列顺序分别是B3 有效性、B1 安全性、B2 舒适性、B4 灵活性。

3.3 HEAP 在口呼吸矫正器设计中的运用

根据需要可以考虑采用高效率的HEAP 过滤器，控制空气的透过率，考虑到口呼吸患者群体的特殊性，在最初使用这个产品时，可调节的空气过滤器帮助不习惯用鼻呼吸的患者尽快适应， 从根本上改正张口呼吸的问题。

3.4 智能技术在口呼吸矫正器设计中的运用

习惯性使用口呼吸的患者儿童在初使用此类产品时，还不可以立即改正用口呼吸的习惯，需要给他们适应的时间， 因而这类产品可以根据你的个人情况手动智能调节空气的透过率，更加的个性化。

4 结论

通过层次化分析研究发现习惯张嘴呼吸儿童的家长在注重儿童的安全性以及产品使用的有效性的同时，家长对于产品的智能呼吸过滤功能以及材质舒适等评级较高。 因此，产品应尽量满足患者儿童的使用需求。