基于膝关节健康需求的老年裤装设计方法研究

周佳蔚，张宏婷，肖 平,2,3，于晓坤,2,3

(1.东华大学 服装与艺术设计学院，上海 200051； 2.东华大学 现代服装设计与技术教育部重点实验室，上海 200051； 3.同济大学 上海国际设计创新研究院，上海 200092)

据《中国统计年鉴》，截至2019年底，我国老龄人口所占比例(18.13%)已远超国际老龄社会标准(17%)且增速仍在不断提升[1]。随年龄增长造成的器官衰老和关节退化使老年人增加了患心血管病、神经系统疾病、关节炎等病症的风险，尤其是膝骨关节炎(Knee Osteoarthritis, KOA)在中老年人中的发病率可达78.5%左右[2]。膝骨关节炎是一种常见于中老年人的骨科疾病，症状包括膝关节红肿、疼痛、僵硬等，严重时甚至引起关节畸形和残疾、骨质增生，给老年人的日常生活带来极大不便。因此，以老年健康需求为导向，针对老年人膝部不适的突出共性问题，提出基于膝部健康的差异化、针对性的裤装功能化设计方案具有重要意义。

目前国内外不少学者侧重研究老年人体型特征、服装结构设计等相关研究，如Joung[3]对韩国70～85岁男性老年人的下半身人体数据进行了体型分类；李明霞[4]和王宝环[5]分析中国不同地区中老年女子的体型特征，修正了相应的中老年女裤的裤装结构。另外，部分学者面向老年人的特殊需求侧重研究功能性裤装，如Sun等[6]发明了一种设有报警装置的老年人防摔伤护理裤；于晓坤等[7]研究了一款女性老年人髋关节抗冲击保护裤装的设计开发；Liu等[8]设计了一款针对膝关节炎的功能性保健裤；陈芸等[9]提出将吸湿排汗性面料等具有代表性的功能性新材料应用于中老年女裤设计中；沈雷等[10]研发了一个基于太阳能的电路平衡系统，设计开发了老年保暖充电服装。除此之外，文献[11-12]针对老年女性轮椅使用者设计并制作了适合其穿着的家居裤装，并测试该裤装的舒适性与功能。可见，目前老年人裤装研究主要集中在基于人体数据的结构设计和功能防护方面，在针对日常护理等方面的裤装研究较少，尤其缺少基于差异化需求进行针对性的裤装设计研究。由于膝部是老年裤装的重点防护部位之一，因此有关膝关节的老年功能性服装已成为一个重要的研究方向[13]。

本文通过对60岁以上老年人的调研，分析老年人膝部出现的不适症状，并收集以上海地区为主的老年群体健康状况、裤装服用评价以及裤装需求，为老年裤装的设计提供针对性、差异化的建议方案，为老年人提供更加舒适的穿着体验。

1 调研设计

1.1 研究方法

本文研究方法遵循图1中所示的三步研究法。通过深度访谈与问卷调查两步方法逐步收集数据，从而评估老年人下体健康情况以及他们对现有产品服用的满意程度，找出目前老年裤装服用方面上存在的共性问题，结合深度访谈及问卷调查的结果，提出老年裤装设计的相关建议。

图1 研究方法

1.2 深度访谈

深度访谈主要分为以下步骤：访谈问题框架设计、访谈实施、访谈结果转化与分析、建议与结论。

1.2.1 访谈设计与实施

访谈内容主要由3个部分构成：第1部分询问受访者的年龄、身高、体重等基本信息；第2部分为身体健康状况，侧重了解受访者的下体健康问题；第3部分为裤装服用需求，内容包括受访者的裤装产品满意度、服用需求等。同时，访谈中注重对受访者的不适症状与日常生活的联系进行挖掘。

抽样选取上海地区4名60岁以上老年人进行访谈。访谈过程遵循知情参与原则、最小伤害原则及匿名保密原则[14]，在受访者家中进行，访谈时间持续在30～50 min左右。每次访谈结束后，都要对访谈结果进行评估和反思，由此对访谈问题进行修改，继而进行下一次访谈。

1.2.2 访谈结果分析

通过访谈分析，发现受访者在腰部、膝部、脚踝等关节处存在一定不适，其中所有受访者都谈到膝关节问题，症状主要包括膝痛、红肿、僵硬、发冷等，同时该问题对受访者机体状态、姿势形变、出行方式、生活习惯等均造成了不同程度的影响。因此，在设计调查问卷时，着重从膝关节角度入手，例如调查膝关节的疼痛程度、疼痛频率、时长等问题，进一步探究老年人膝部健康状况。

此外，不适宜的居住环境和不恰当的运动习惯、行为方式及工作状态等因素可能直接导致或加剧老年人健康问题，例如上下楼梯会导致膝痛加剧等，因此在问卷设计上增加了关于老年人日常生活行为等问题，以探究其不适症状与日常生活动作、行为之间的联系，设计裤装的日常辅助治疗功能。

通过分析受访者的裤装产品穿着需求及针对裤装产品的开发意见，发现受访者普遍认为日常贴体裤装在腰部、裆部、膝部、脚口等部位存在不足。同时，这4位受访者由于膝部不同程度的不适，对膝部的保暖保护要求较高，因此都有佩戴护膝的日常习惯，普遍认为佩戴护膝的同时引发了裤装在膝部的合体性差异和着装的不舒适性等问题。因此，在问卷调研中增加了有关日常佩戴护膝的偏好问题，例如面料、样式、连接方式等，为裤装与护膝的结合提供了设计思路。

最后，在功能性方面，受访者表示可接受电子监测设备，但对外助力装置持保守意见。除此之外，在裤装的设计开发建议上，受访者倾向于贴体隐形的裤装款式、浅色和保暖舒适的面料，还提出了可拆卸护膝、关节部位增厚、膝部夹层(可放药包)、侧缝开口等诸多设计想法，因此，在问卷设计上增加这方面的问题与选项。

1.3 问卷设计

基于深度访谈结果，在基本信息、健康状况及裤装服用需求三大部分上进一步充实完善问卷内容，其中基本信息包括被调查者的年龄、性别、身高、体重、既往工作；由于膝部健康问题的普遍性与严重性，健康状况调查内容以膝部健康状况为主，包括膝部症状、疼痛程度和频率、确诊情况、病因、加剧或缓解不适症状的行为等；裤装服用需求以保暖、保护和支撑三大需求为导向，调查老年人对裤装及护膝产品保暖性、穿脱便利性、换洗便利性的满意程度及偏好，了解现有裤装、护膝产品的不足之处。问卷具体设计流程详见图2。

图2 问卷设计流程

2 结果与分析

问卷采用随机抽样的方式进行发放，共收集到205份问卷，其中纸质问卷116份、电子问卷89份。通过信息刷选，最后确认有效问卷190份。本文使用SPSS 25.0进行数据分析，主要采用因子分析、相关性分析等方法探究下体健康情况与老年裤装服用需求间的联系，并找出关键影响因素，以为针对性设计建议的提出建立理论基础。

2.1 调查对象的基本信息

问卷调查对象为上海地区60岁及以上老年人，共190名，其中60～70岁老年人占比49.47%，70～80岁老年人占比35.26%，80岁以上老年人占比15.27%。整体BMI(身体质量指数)平均值为(23.60±3.29) kg/m2，其中以男性居多，占比69.4%。此外，受访者职业主要是工人、教师、技术员等，统计结果发现多数受访者的工作状态多处于久坐或久站类型。

2.2 膝部健康状况

为了解目前上海地区老年人膝部健康状况，本文对问卷第2部分样本数据使用KMO(取样适切性量数)和Bartlett检验(KMO=0.744>0.5，Sig.=0<0.5，其中Sig.值代表显著性)，结果显示原有变量适合进行因子分析与主成分分析。通过探索性因子分析得到总方差解释见表1，得出膝部健康评价量表中前3个因子累计方差贡献率达到83.467%，由此获得3个公因子，其中因子1反映了膝关节确诊情况(Score=0.336)、疼痛频率(Score=0.529)、疼痛程度(Score=0.415)3个方面，命名为“严重程度(W1)”；因子2主要反映膝关节症状(Score=1.079)，命名为“关节表现症状(W2)”；因子3主要反映患病时长(Score=1.008)，命名为“患病时长(W3)”。

表1 总方差解释

近年来，国家倡导根据老年人需求特点，提供有效的适老产品，让老年人能用、会用、敢用、想用。为此，面向老年人不同的膝部健康状况，进行针对性的裤装设计，构建了“膝部健康状态”因子(Y)，反映上述3个公共因子在老年人膝部健康方面的综合评价，得到综合因子得分公式，见下式：

式中：Y值得分越高，表示腿部健康状况越差。

此外，针对受访者基本特征与膝部健康状况之间的联系，基于因子Y进行了Pearson相关性分析，发现BMI对膝部健康状态具有显著影响(皮尔逊相关系数为0.225，P=0.002)，随着BMI值越大，膝部健康状况越差。同时，各年龄段中50%以上的受访者均表现出膝痛症状，其原因可能是伴随年龄增长导致的关节退变及老化(皮尔逊相关系数为0.266，P=0.000)。

2.3 基于膝部健康状况的老年裤装需求

为了解不同膝部健康状况老年群体的差异化裤装需求，基于因子Y进行K-均值聚类，将190名受试者被分成4类，膝部健康状态群体见表2。第1类群体的特征是膝部状态良好，代表膝部健康群体；第2类群体出现一些轻微的膝关节问题，但对日常生活影响较小，代表膝部亚健康群体；第3类群体的日常生活中已出现晨僵、疼痛等现象，代表膝部疾病前驱群体；第4类群体的膝关节情况较为严重，且多数已确诊有膝关节炎，代表膝部疾病群体。

表2 膝部健康状态群体

为了解各类膝部健康状况群体的护理需求，针对膝部护理需求进行分析，结果见图3，可以发现膝部处于健康和亚健康状态时老年人采取的护理需求主要集中在保暖御寒方面；而膝部疾病前驱群体除保暖需求外还有较为突出的关节保护需求(需求数占膝部疾病前驱群体总数的56.41%)；膝部疾病老年人群在保暖、保护方面需求较强烈，在支撑稳定和关节矫正方面在各特征群体中需求最为显著。

图3 群体护理需求分析

图4示出对老年裤装膝部结合护膝设计的偏好分析，可以发现对于关节保暖而言，受访者偏好加绒或艾草等方式；对于关节保护需求，受访者则对海绵垫的接受度较高；而对于支撑稳定功能设计，受访者比较接受压力带设计及弹簧条支撑。

图4 膝部需求偏好设计

其次，调研中发现不同膝部健康状态老年人群在裤装产品满意度评价上存在显著性差异，因此从保暖性、贴体性、穿脱便利性和透气性4个维度分析膝部健康状态与裤装产品满意度之间的联系，以识别具体问题区域，具体内容见表3。

表3 裤装产品满意度

统计过程中，采用负向计分法，即得分绝对值越高，实际满意度越低，并对满意值进行标准化。分析过程中，运用单因素ANOVA检验，以上述各群体为因子进行描述统计，发现“健康”和“亚健康”组满意度较高，分别为0.259和0.075，而“疾病前驱”组和“疾病”组满意度较低，分别为-0.202和-0.152。

为分析裤装满意度平均值较低的具体原因，通过相关性分析得到，影响“疾病前驱”状态组裤装满意度的主要原因为B4(皮尔逊相关系数为-0.393，P=0.013)、C1(皮尔逊相关系数为-0.399，P=0.015)；而影响“疾病”组裤装满意度的主要原因为B2(皮尔逊相关系数为-0.280，P=0.037)。由此可见，膝盖后部面料堆积难以弯曲、穿脱时关节弯曲不便、膝围处紧绷为老年腿部健康状态不良群体亟待解决的关键问题。

3 设计建议

3.1 裤装膝部差异化设计建议

通过问卷分析，可以发现不同膝部健康状态老年群体对于膝关节的护理需求具有差异化，其中健康或亚健康状态群体侧重预防；疾病前驱群体在预防疾病进一步恶化的基础上强调关节的保护；而膝部存在疾病的群体则具有支撑稳定、关节矫正等更多需求。因此，基于健康需求的老年裤装设计也需具有针对性，应针对不同需求进行相应的功能设计，由此，提出如下设计建议。

①关节保暖需求。为实现裤装智能保暖设计，一方面，可以选用保暖效果好、舒适性能佳的发热材料。传统的加热服装通常通过增加面料层数或厚度实现对热传递的控制，而这类设计往往导致使用者的不适。目前，国内外各类发热材料及纤维，包括吸湿放热、电发热、化学能发热及太阳能发热等方式，在提高保暖效果的基础上具有良好的服用舒适性和加热稳定性，能良好地满足裤装服用需求。另一方面，对于裤装重点保暖部位(如本文中的膝关节等)，可通过智能温控系统实现对人体体温、血压等状态参数的监控，合理调节及控制加热温度。

②关节保护需求。关节老化退变、腿部无力、骨质疏松的老年人往往更容易受到关节损伤，而对于急性运动损伤或涉及关节面骨折造成软骨不高程度损伤，若无法进行正确的治疗或者有效的护理，将导致创伤性骨关节炎等更为严重的后果。因此在裤装设计时，可通过在膝部增加气囊、海绵垫、硅胶保护圈及防摔倒装置等实现对关节的保护，预防关节的二次损伤。

③支撑借力与关节矫正需求。腿部疾病状态人群存在下肢肌肉无力及关节肌肉抑制等现象，其屈伸肌群力量尤其是股四头肌肌力下降，矢状面及冠状面上肌力不平衡，从而导致关节功能障碍。裤装中，可采用压力带、弹簧条、可穿戴式柔性外骨骼助力系统等设计实现借力功能，采用可穿戴式智能传感系统进行步态矫正，从而实现关节矫正提升肌力，起到良好的日常康复作用。

综上所述，不同裤装功能性可通过相应设计实现。而在实际应用过程中，由于部分老年群体具有多种偏好及需求，因此，也可以根据具体需求情况将不同功能设计进行综合运用，实现模块化设计组合，提升灵活性，差异化功能设计如表4所示。

表4 差异化功能设计

3.2 裤装结构设计建议

根据裤装产品满意度相关分析结果，可以发现腿部健康状态不良的老年群体现有裤装存在若干问题，因此针对这些问题对裤装结构设计提出以下建议。

①贴体性需求。问卷结果显示，膝部健康状况不良群体穿着裤装时有较强的膝部贴体性需求。对于膝围紧绷感，可选择在面料中加入弹性混纺纤维(如氨纶)，以实现良好的面料延伸性，达到贴体而不紧绷的效果，同时也可在膝部等弯曲部位采用3D立体结构设计。对于膝盖后部面料堆积感，可考虑在裤装前片膝部加入可拆卸夹层设计，从而在前侧起到保暖作用，而在后侧不造成异物感。根据装卸的便利性，可采用魔术贴、拉链或按扣等作为紧固件。对于膝部夹层设计，也需注意内置部件应尽量选择柔性材质，以减少部件给使用者带来的异物感与不适。

②穿脱便利性需求。膝部健康状况不良群体往往由于膝关节弯曲不便导致裤装穿脱不便，因此可基于裤装结构进行创新，如在侧缝处加入纵向开口设计，或在膝围附近加入横向切割可拆卸设计等，从而在使用时可以减小膝关节弯曲程度，降低不适感。在结构设计的过程中，也要注意裤装整体的贴体性和舒适性。综合上述设计建议，裤装款式图如图5所示。

图5 裤装款式设计图

4 结束语

随着我国进入老龄化快速发展期，全社会应积极应对人口老龄化，促进健康老龄化，不断满足老年人持续增长的养老服务需求。本文通过深度访谈、问卷调查及设计建议的三步研究法，对老年下肢健康状况与裤装需求进行研究。不同老年膝部健康状况群体具有差异化裤装需求，且健康状况越严重，需求越丰富。因此，对于裤装功能性设计，需在满足人体基本服用需求(如贴体性、透气性等)的基础上进行针对性设计，在裤装中实现综合应用，以满足使用者的保暖御寒、保护关节、支撑稳定、关节矫正等需求。本文从适应性裤装的角度出发，基于结构和功能两方面提出了一种模块化设计方案，拓宽设计思路，服务于相关裤装产品的设计开发。