基于感性工学和TRIZ理论的老年护理床设计

康红娜 杜鹤民 郭敏

关键词：产品设计；感性工学；TRIZ 理论；老年护理床；用户体验

居家照护模式以及相关辅助护理产品在目前医养机构与医疗制度尚不完善的国情下，将成为不可避免的养老形式。目前关于护理床的研究很多，但是多见于医院和养老院，面向家庭的护理床很少，而且均是以实用性为主。秦帅华设计的抬背护理床主要解决了人机问题，赵礼刚研发的参数化模型对背部支架进行优化，这些设计均是从功能和结构出发对护理床进行优化完善，但是缺乏对老年人情感和心理方面的考虑[1-2]。对失能老人同样需要考虑他们的自尊心，才能让老人感受到舒适和温暖。因此研究团队基于感性工学和TRIZ 理论，分别挖掘失能老人和护理人员的用户诉求，获取用户的重点需求要素，设计出符合卧床失能老人和护理人员的家用老人护理床，减轻子女和护工的工作负担，提高老年人的生活质量，提升老年人的自尊心。

1 感性工学和TRIZ 理論的设计模型

感性工学是感性与工学相结合，通过分析用户的感性需求对产品进行创新设计，依据用户的喜好来制造产品。在护理床设计中运用感性工学对相关用户（老人、护工、子女）进行深度情感挖掘，从而产生与设计要素有对接关系的描述性语言来指导护理床设计实践[3]。

TRIZ 理论由阿奇舒勒于1946 年提出，以解决实际问题、尤其是发明中遇到的问题为宗旨，在解决问题的过程中实现创新。运用TRIZ 理论，可以快速提升产品创新质量与速度，为设计中出现的各种问题提供方法与工具[4]。在老年护理床设计中运用TRIZ 理论的工具探知护理床的实际用户需求与趋势，从而实现护理床产品的有效创新。

感性工学的研究结合了产品的生理认知与心理认知过程，同时考虑用户的体验感知与功能需求。护理床研究在用户需求调研与分析中运用李克特量表法，得到护理人员和失能老人共同的需求倾向，同时将感性工学和TRIZ 理论有机结合形成满足用户需求的可视化模型，为老年护理床提供功能与美学设计的相关参考数据，如图1 所示。运用TRIZ 九宫格法对老年护理床进行创新构思，并通过问卷设计进行护理床设计评价。

2 老年护理床设计流程

基于感性工学与TRIZ 理论相结合的失能老人家用护理床设计流程如图2 所示。首先，通过多种途径进行护理床样本收集选取，主要明确护理床的特征与环境需求，挖掘老年护理床设计的方向。其次搜集并筛选感性词汇运用聚类分析进行合并、归类和删除，获得典型样本进行SD 问卷设计并获取相应数据，并对结果进行主成分分析，得到关键感性词汇并逐一转化成产品的设计要素[5-6]。运用TRIZ 理论创新方法进行设计实践，提出用户（护理人员和失能老人）实际问题，归纳总结并转化为TRIZ标准问题模型，然后针对不同的标准问题模型应用TRIZ 理论找到相应的解决方案，并应用到具体问题中演绎得到实际问题解决方案。最后在感性工学和TRIZ 理论的共同作用下确定设计优先级顺序[7]，提取出设计要素，并最终导出具体设计方案，完成设计实践。

3 基于感性工学和TRIZ 理论的老年护理床设计分析

3.1 基于TRIZ 理论的用户调研

深入用户家庭、养老院等场所，与需要照护的老人及其子女、护工进行多方面访谈，了解这类人群日常生活的状态与需求以及被照护过程的感受， 在访谈中被照护老人也表示这对他们的生理和心理也是一种极大的挑战。通过与失能患者和护理人员的访谈，总结出了以下几个痛点：失能老人洗浴是一个大问题，现有护理床不具备洗浴功能；对智能老人照护过程中需要不断移动，容易造成机能损伤；现有产品导致护理人员工作强度大而产生疲惫感[8]。因此，基于不同类别和不同失能级别的用户的深度访谈得出了一系列用户需求点，并分类按照需求点出现频次整理出24 项需求点。有针对性地发放了基于TRIZ 理论的护理床使用情况问卷，线上线下结合问卷一共94 份，被试中具有照护经验的女性占64.13%，40 岁以下的占77.17%，被照护的患者卧床时长1 年以内的占70.65%，护理床功能选项中选择多功能的占80.43%，选择智能的占61.96%。

3.2 感性工学样本实验与评价

根据语义差分法基于前面的用户访谈（护工、老人、子女）、资料收集、销售评价三种方式进行感性词汇的收集、筛选与聚类，并邀请医疗家具相关设计师和专家对这些感性词汇进行二次提取。（1）用户访谈法，研究团队针对6 名护工、4 名医院护士、10 名老人、13 名有过护理经验的老人子女进行开放式访谈；（2）资料收集法，重点以网络资源、文献资料、相关书籍、护理类产品说明等资料为主要来源；（3）销售评价跟踪法，主要从对护理床有长期销售经验的销售人员和商家收集的反馈信息中获取，同时结合线上护理床产品销售评价。该护理床设计案例一共收集了123 个针对护理床提出的相关词汇，组成了感性工学意象词汇群。邀请5 名专家（设计师、医疗护理相关专家）对这些词汇用分类法和KJ 法把词汇中近似、模糊、相反的词语归纳整理与分类，初步得出41 个感性词汇，进行聚类分析得出24 组词汇。再对感性词汇对按照功能、形态、体验维度进行归类，并最终设置12 对具有相对词义的感性意象词汇对，具体见表1。

问卷从功能、外观、体验等相关维度进行调研。目的是抓住用户在护理床购买与使用中的功能、造型、色彩、情感等的需求影响因子。

样本选择依据用户购买率和市场认可度来进行，选择不同档次护理床的市场销量前五名产品作为样本筛选库，再在样本库里通过专家和设计师筛选出具代表性的10 个样本，如图3 所示。采用语义差分5 级量表对10 个护理床样本进行问卷设计调查，每个样本设计十二个问题，通过问卷了解用户对现有不同档次护理床的感性意象。被调查对象为护工、医院护士、有行动障碍的老人以及有照护经验的子女，主要走访医院、养老院、社区、公园。

公式（1）中：x 表示设计专家的给分值；f 表示各分值出现的频次；n 表示参与的设计专家的数量。再取得加权评分数值，为护理床后续的功能和结构设计提供依据。

3.3 定性定量分析

通过线下选取51 名被试进行问卷调查，其中护工8 名，卧床老人12 名，有照护经验的子女9 名，医院护士4 名，其他人士18 人；通过线上问卷收回126 份，共计177 份调查问卷，有效问卷175 份。对175 份调查问卷得出的数据进行统计并计算出每个样本感性词汇的平均值[6]，最终结果见表2。将表2 的数值输入SPSS 工具进行主成分分析。

由解释总方差的计算可得出以下数据信息，最大方差百分比是74.19%，见表3，方差比代表与之相对应的词汇在主成分中的权重，表中的数据说明在老年护理床设计中主成分1 的权重最大，即是影响最大。从表3 可以看出第1 和第2 成分特征值分别为8.903 和2.257，且第1 成分特征值远大于1，同时结合图5的碎石图可知成分1 和成分2 斜率最大，在第3 个特征值出现拐点且后面趋于平缓，因此可以将成分1 和成分2 判定为主成分。

从表4 可知这12 个变量的共性方差都大于0.5，且有9 个数值超过0.9 接近于1，表明在家用老年护理床产品设計中大部分信息是可以被公因子提取出来的，且提取的两个公因子能较好地反映原始变量主要信息，说明因子分析的结果是有效的。

通过表3 所示的各主成分分析的方差百分比计算出综合得分函数，其公式为F=f1*0.73 858+f 2*0.19 144，则各主成分及综合得分情况如表5 所示。发现成分1 中除了“暖色的”“居家感的”，其余变量均大于0.4，表示其余10 个变量在自己所在行的成分中都在成分1 上载荷量最大；“暖色的”和“居家感的”在成分2上载荷量最大。

3.4 TRIZ 理论九屏幕法分析

对老年护理床运用TRIZ 理论九屏幕法问题模型进行分析，如图4 所示，当前系统是针对护理床问题本身；当前系统的子系统是属于产品本身的重要结构组件，同时也能帮助用户完成护理等行为；当前系统的超系统是整个医疗系统；当前系统的过去是传统方式的护理床；当前系统的未来是能够帮助减轻用户负担和考虑被照护人员自尊的、更加轻松便捷的智能护理床；子系统的过去是不具备任何功能的床垫；子系统的未来是具备多功能的床板；超系统的过去是原始材料与产品配件；超系统的未来是智慧化医疗系统，根据人的需求进行智慧化提供主动功能服务的系统[9]。

针对每一个屏幕，考虑护理床创新中可利用的现有资源，针对所有系统的现在和未来选择可利用的解决技术[9]，在现有的护理床基础上从功能和技术层面进一步优化设计。从功能需求而言，用户需要的不是护理床本身，而是需要护理床的功能，即减轻护理负担，使护理床能做到无搬运式轻松洗浴、更换床单、移动患者、解决排泄问题，因子利用各种智能活动组件完成多种动作的初步方案也就出来了[10]。九屏幕法避免了思考的狭隘性，可以得出多个思路和解决方法，并基于TRIZ 相关工具进一步解决实际问题。

4 老年护理床方案设计

4.1 结构分析

护理床设计针对的是失能老人照护问题，因此除了满足失能老人的一些日常基本生活所需，还将针对护理人员对护理床设计做一些原有功能的改进以减轻护理人员负担，如抬背、侧翻、排泄等功能。另外根据前期用户调研增加了一项护理床的洗浴功能[11]。目前护理床洗浴功能是将护理床移动至卫生间和“通过式”洗浴方式来实现，对老人来说是非常不好的体验且伤自尊[12]。因此在原有护理床的分析中减少了一些不必要功能，简化了一些过于复杂的操作。同时避免内部复杂繁多的结构造成的制造难度和成本增加，因此设计时需严谨思考，准确分析。护理床结构树见图5。

方案设计由配套的遥控器控制并实施老人的日常行为需求，例如抬背、侧翻、方便等辅助功能，同时满足失能老人床上洗浴这一复杂且工作量大的活动。背部在电动推杆作用下，缓缓倾斜至37 度，并维持这一状态，倾斜的背部增加洗浴时的舒适度，方便护理人员进行清洗、抬背的同时在升降设备作用下床板缓缓下降，四周压缩帆布随升降缓慢舒展开形成封闭空间，并通过进水管和排水管从浴室引水至房间及排水至浴室，以提供在不搬动老人的前提下轻松实现洗浴功能。

4.2 工作原理

在护理床的结构设计中，如图6 所示，抬背功能主要由电动推杆控制，电动推杆促使床板前端缓慢向上倾斜，活动范围为0 ～ 45 度，洗浴状态下保持为37 度，因此确定浴槽前端头部承载面的倾斜角度为37 度。洗浴的升降结构，由传统的机械控制转变为液压杆控制的交叉升降，最高承重为180 公斤。活动过程主要由电机提供动力，交叉升降带动床板的运动，同时将重力完全附着在床体的患者随着一起下降，洗浴完成后患者随升降机的上升而被抬升至床面，整个过程平稳无颠簸。洗浴可以直接在卧室进行，无需移动护理床，仅需通过软管连接进水口与出水口即可。洗浴状态下抬背结构跟随床板一起下降，底部支架给予支撑。洗浴部分由床板，可压缩帆布，进水孔、排水器组成一个封闭的空间，通过下降与上升实现洗浴功能与床的功能转换。抬背过程中，为使抬背板顺利完成工作，需与平躺板存在一定空间，以供抬背动作完成，抬背板与平躺板之间用软性防水的帆布材质连接，保证抬背的同时洗浴功能正常进行。侧翻主要是给予老人背部一个侧翻的力，使其由平躺状态转换为侧卧，避免长期卧床而产生的褥疮。排泄区域是将床板与床垫进行平面分割，共分为四个区位，每个区位床垫可单独拆卸以便方便排泄与护理，且排便孔的开合与上下移动由遥控器控制即可。

4.3 风格定位

该老年护理床面向家庭环境而设计，因此造型风格定位为简洁大气并便于操作，考虑到用户情感需求，产品采用柔和的线条，同时为了避免给患者造成紧迫感，很多机械构件采用隐蔽式的方式转移到视觉不可见的内部，并保证不破坏整体的视觉体验。该护理床属于医疗康复类产品，主要针对家庭护理使用，因此考虑了与家居环境相融合的色彩处理，颜色偏向清新素雅融合家居环境，既保留了家具产品的亲和性，又体现了医疗产品的相关特性[13-14]。该护理床的材料主要以PV、铝、防水帆布为主，避免洗浴功能带来的材料生锈，且增加其防水性能。

4.4 设计评价

老年护理床设计利用了多种机械活动组件减轻了照护人员的工作量，体现了对老人和护理人员的关怀与帮助，同时维护了卧床老人的自尊心。不同功能的精准控制与实施体现了产品智能化与多功能的特性[15]。为了验证产品的需求匹配性，以该老年护理床为研究对象通过情感和功能两个层面建立测试看板，借助调查问卷考察护理床对用户需求的匹配度与喜好度，了解设计定位和设计策略是否有针对性地解决了用户需求。从设计反馈结果看，护理床设计基本满足了老人和护理人员的功能和情感需要[16]。整个研究过程从提出问题、分析问题，到提出解决方案，再到设计结果以及设计验证，形成了一个闭环研究路线，为家用老年护理床设计提供了比较完整的设计思路。

5 结语

如今我国适老设计以及老人卧床照护已成为常态关注问题。文章通过感性工学与TRIZ 理论相结合，运用李克特量表法寻找用户的感性需求数据，并通过TRIZ 创新理论九屏幕法，突破设计思维局限，找出功能结构突破的关键点。在这两种方法的合理结合下，运用发散性思维进行家用老年护理床创新设计，找到用户的痛点并加以解决。接下来将进一步通过脑电仪与眼动仪相结合进行生理和心理的深入研究，为医疗护理产品的设计研究提供参考。