基于感性工学的家用腰椎牵引器设计研究

石静琪 裴学胜

关键词：产品设计；感性工学；家用腰椎牵引器；用户体验

进入现代化高速发展的社会以来，由于人类生产劳动方式的改变以及现代科学技术的发展，导致工作和生活习惯也产生了相应的变化。考虑到工作时间、生活方式、就医时间长等多方面因素，部分人群在腰部产生不适感时并不愿意选择住院治疗，因此家用腰椎牵引器在保证安全的前提下，是供患者治疗的一个不错的选择。目前，牵引器归属于医疗产品，设计具有一定的特殊性，这类产品的研发往往是技术方面的创新与设计，参与开发设计的多数是医疗科技、机械工程、电子信息等专业领域工作者，在其设计研发过程中，很少有工业设计领域内的设计师参与[1]。由于医疗产品的特殊性，其设计多数难以满足用户群体的审美需求和使用体验[2-3]。文章基于感性工学的产品造型设计流程，以家用腰椎牵引器为例进行研究论述，探讨用定性与定量相结合的方法，对家用腰椎牵引器的外观进行分析，通过数据分析对比，提出合理的设计策略，从而对家用腰椎牵引器整体的外观进行改良，找到更符合人机的安全性设计。

1 感性工学概述

进入21 世纪以来，随着市场经济的蓬勃发展，以市场经济为导向的产品设计正逐步转变成了以用户的感性需求为方向的产品设计。产品的研发目的以及产品最终表达的含义是围绕着以人的需求为基础，为人的需求而服务，践行人性化的设计，这始终是工业设计领域发展的要求和趋势[4]。

感性工学最初由长町三生所提出，后来在日本设计界流行起来，是作为一种结合工程学、心理学、统计学、美学等学科建立而成的理论，以感性与工学的技术为基础分析，由此来研究人的感性需求进行产品设计[5]。目前，国内外运用感性工学的理论知识来进行产品设计的分析已经非常成熟，感性工学作为一种有效的手段为产品设计的整个过程提供参考价值和理论依据。语义差分法（SD 法）作为感性工学的设计方法之一，最初由美国心理学家奥斯古德提出，该方法以感性词汇的表述和评价来测量人对物件的心理感受[6]。

2 家用腰椎牵引器设计现状与问题

家用腰椎牵引器是针对腰椎发生骨骼变化的患者，在居家环境下，进行腰椎牵引、支撑定位的一种医疗用具，腰椎发生病变的患者可以通过牵引治疗从而减轻椎间盘的压力，达到放松腰椎肌肉、缓解腰椎疲劳以及调整腰椎间序列的效果，对腰椎间盘突出患者的治疗具有良好的辅助作用[1]。在睡前进行牵引治疗的效果会更好，因为牵引术是通过牵拉的方式来调整骨骼间隙和肌肉疲劳，在睡前进行牵引可以更好的保持牵引后的状态，从而提升牵引治疗的效果。

2.1 家用腰椎牵引器产品现状

对不同品牌的家用腰椎牵引器进行调查分析可以看出，家用腰椎牵引器分为两种，一种是专项功能，即只能进行牵引治疗，一种是多功能康复仪，即可以多种治疗手段同时进行，牵引只是其中的辅助治疗功能。在外观上，专项功能的腰椎牵引器的造型改进设计与十年前相比并没有过大的变化，多功能康复仪每个品牌之间造型趋于一致。在功能上，专项功能的腰椎牵引器，每个品牌依旧是延续之前的腰椎牵引功能，多功能康复仪功能重点在于按摩、电灸，牵引只作为辅助功能，功能过于繁杂，导致了治疗目的不明确。

2.2 家用腰椎牵引器设计存在的问题

首先，由于家用腰椎牵引器属于医疗器械产品，其内部结构的复杂性以及特殊结构的固定性，决定了外观设计存在一定的局限。参考市面上的牵引器，大部分设计都是结构暴露式的外观设计，这种设计会给使用者冰冷的体验感，不能够拉近与用户的距离。其次，医疗器械产品由于其自身属性的特殊性，研发主要是依靠与非设计学专业的其他科学技术专业人员，在造型、色彩、材质上的敏感度和审美能力不如设计专业人员，导致了腰椎牵引器在美观性、舒适性、人机交互方面都有所欠缺。

一个产品设计的好坏，很大程度上是取决于设计者对于感性意象这个概念的理解程度，以及设计出的产品在设计者与用户之间是否能够产生潜在深入的情感交流[7]。目前市场上已有的大多數家用腰椎牵引器多侧重于功能上的实现，而忽视了用户的情感需求、认知需求。在物质生活丰富的时代，由于产品种类繁多，想要在众多产品之中要脱颖而出，不仅要关注产品功能的实现，还要关注用户的感性需求和用户体验[8]。

3 基于感性工学的家用腰椎牵引器设计分析

3.1 设计定位

腰椎疾病作为一种流行性疾病存在，目前的患病人群不仅集中在中老年人，也逐渐向着年轻化的趋势发展。之所以会产生腰椎疼痛感的原因，不仅是由于年龄增长下生理曲度发生变化，也由于个人长期久坐和不良生活习惯所导致。因此腰椎牵引设备对于因为曲度变化所引起疼痛的患者是适用的。家用腰椎牵引器主要是针对那些不愿意花大把时间去医院就医，作为一个辅助治疗器械来缓解病情[2]。结合使用环境，改进设计的产品应更加符合病患的认知需求、情感需求以及行为需求，在保证治疗有效性与安全性的同时，使用户的感性需求充分得到满足。

3.2 感性词汇和样本的收集与筛选

通过实地调研法、访谈法、观察法等探求受调查者对家用腰椎牵引器的评价。通过询问受调查者与设计专业人士大量收集对产品意象认知的形容词。所收集的形容词能表达家用腰椎牵引器给消费者带来的心理感受，反映用户的感性需求信息，并将它们按照造型、材质、色彩进行分类，再将这些形容词分为语意相对的形容词[9]，共60 对。采用专家论证法对形容词进行筛选，请熟悉腰椎牵引器的专家和设计师从语意相反的形容词中进行挑选，将词汇对中意思相近或重复，用法偏僻不当，形容不明确的词汇剔除掉，再进行统计，共筛选得到15 组感性词汇对，见表1。

通过实地查找与网络资源搜集的方式，来确定家用腰椎牵引设备的典型样本图片。在样本的选取上涵盖了市场上主流品牌，能够体现家用腰椎牵引器较完整的形态结构。首先，在网络和实际生活中大范围收集腰椎牵引器图片，根据具体的需求对产品进行筛选，最终保留6 个样本，并使用数字进行编号，为避免品牌因素对家用腰椎牵引器感性意象产生影响，对筛选得到的样本都做剔除品牌标识的处理，如图1 所示。

3.3 基于语义差分法的调查问卷

基于语义差分法的调查问卷主要包括产品样本图片、感性形容词汇对以及受试者。语义差分法调查问卷与其他问卷不同的是在语义差分问卷中量尺的两端分别是语意相对的形容词。运用李克特七级量表设计可供受试者评分的调查问卷[10]，对调查对象的感性意象进行等级划分，-3 ～ 3 分别代表感性词汇的不同程度。以“笨重的—轻便的”为例，-3 分代表样本非常笨重的，-2 分代表样本比较笨重的，-1 分代表样本有点笨重的，0 分代表样本感觉既不笨重也不轻便，1 分代表样本有点轻便的，2 分代表样本比较轻便的，3 分代表样本非常轻便的。

结合15 对感性词汇对和6 个样本图片设计问卷，每个样本分别设置关于造型、材质、色彩三个类别的题目，受试者包括17 名工业设计专业研究生，5 名病患，以及22 名医护人员。共发出问卷44 份，收回有效问卷44 份。对收回的44 份有效问卷进行数据分析，对6 个样本的感性词汇的得分进行求和及计算平均值，得到的结果见表2。

3.4 数据挖掘与设计指导

将得到感性词汇的平均值导入进SPSS，通过SPSS 数据统计软件进行因子分析和主成分分析，因子分析主要是为了找出隐藏在变量背后具有共性的因子[11]。使用软件对数据进行降维处理，得到典型样本感性词汇的公因子方差见表3，解释的总方差见表4，碎石图见图2，成分矩阵见表5。

公因子方差图主要是要表明所提取出来的公因子是对变量原始信息的解释，以及所能达到的程度，所提取出来的数值愈趋近于1，就表示该项变量的因子分析愈有效。从表3 中可知，提取的数值为0.723 ～ 0.991，在家用腰椎牵引器的相关变量中，大部分的信息可以被公因子提取出来，说明因子分析的结果是有效的。

解释的总方差图和碎石图结合起来看可以用来确定问卷的数据所产生的两个主成分。从表4解释的总方差可以看出，有2 个成分的特征值＞ 1，两个成分的累计比例占91.991%，因此，选取这两个成分作为主成分。

由碎石图可以看出其特征值的斜率变化比较明显，第1个和第2 个特征值的点都大于1，并且明显高于其他特征值的点。不难看出，第3 個特征值点处于拐点处，也就是从第3 个点开始，特征值点逐渐趋于稳定，由此可以判断得出成分1 和成分2 为主成分。

从成分矩阵表中可以得到每个感性词汇的排序，由表5可知，主成分1 中的前面两个感性词汇分别为“舒适的”和“易操作的”，主成分2 中的前面两个感性词汇分别为“丰富的”和“淡雅的”。

通过以上对家用腰椎牵引器样本的感性语意评价结果的数据进行分析，最终可以得出影响家用腰椎牵引器设计的主要感性词汇为“舒适的”“易操作的”“丰富的”“淡雅的”。最终确定的这些感性词汇，可为后续的创新改进设计提供一定的设计参考方向。

4 基于感性工学的家用腰椎牵引器设计实践

综上分析，对家用腰椎牵引器进行创新改进设计，预期的感性目标为舒适的、易操作的、丰富的、淡雅的。结合预期目标设计了一款家用腰椎牵引器，如图3 所示。考虑到医疗器械的特殊性，在造型的设计上避免裸露的结构出现带给用户不良的体验感，因此选择全包式的设计。产品使用于家庭环境之中，造型上采用类似床垫的设计，可以放置在床上进行治疗。安全性是医疗器械设计的最重要原则，对每一个边角都进行圆角处理，防止磕碰，由于腰椎牵引器是由牵拉机械部件组成，每个使用者的最大牵引力度都不相同。查阅相关文献得到牵引的范围取值，可以对牵拉的极限值做好预处理，防止对用户造成伤害，采用搭配遥控器的方式自主调节，数字显示屏在启动之后附有科学的牵拉力度说明供用户选择[2]。在外观材质的选择上，以舒适的材料为主，采用皮革和柔软布料结合的方式，色彩的搭配上，考虑到使用环境是居家场所，以淡雅的搭配为主线，可以添加一些提升质感的元素，让整体的设计即丰富又融于环境。

5 结语

运用感性工学相关研究方法可以将人对于物的感性认知，转换为具体的设计要素。文章以家用腰椎牵引器为例，结合感性工学相关理论知识，对家用腰椎牵引器的外观分为造型、材质、色彩三个方向进行分析，通过语义差分法对家用腰椎牵引器感性词汇量化处理，使用SPSS 软件进行因子分析以及主成分分析，提取出影响家用腰椎牵引器设计的主要感性意象词汇。根据具体的词汇对产品进行改进设计，并给出具体的设计方案。由于主观性较强，样本数量以及调查的范围有限，存在一定的局限性，下一步将采用更为深入的方式研究腰椎牵引设备。