下肢單肢傷殘的康復(fù)裝備設(shè)計(jì)研究

劉雪蕊 于東玖

摘要：為了滿足下肢單肢傷殘人群的康復(fù)助行需求，探討其設(shè)計(jì)方法，通過研究將其轉(zhuǎn)化為符合用戶生理和心理需求的康復(fù)助行產(chǎn)品。采用市場(chǎng)調(diào)研、專利檢索和競(jìng)品分析等方法發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)缺口，運(yùn)用用戶訪談法和觀察法得到用戶需求，使用QFD法將產(chǎn)品需求轉(zhuǎn)化為相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。得到下肢單肢康復(fù)裝備的方案設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)師從功能、外觀、結(jié)構(gòu)三個(gè)方面入手，采用KJ法梳理康復(fù)助行產(chǎn)品需求，借助QFD方法構(gòu)建下肢單肢傷殘康復(fù)裝備質(zhì)量屋模型，進(jìn)行全面有效的設(shè)計(jì)，有助于彌補(bǔ)我國康復(fù)醫(yī)療裝備的市場(chǎng)缺口，推動(dòng)我國醫(yī)療體系進(jìn)一步完善。

關(guān)鍵詞：下肢單肢傷殘人群生理和心理需求下肢單肢康復(fù)裝備KJ質(zhì)量屋模型

中圖分類號(hào)：TB472

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-0069（2021）02-0103-03

引言

目前，全世界的殘疾人人口已達(dá)5億，我國是全球人口最多的國家，同時(shí)殘疾人人口數(shù)量也最多，其中肢體傷殘人數(shù)比重最大，高達(dá)2412萬人。隨著時(shí)代的變化和社會(huì)的進(jìn)步，傷殘人群的幸福感也成為評(píng)估社會(huì)發(fā)展水平的一個(gè)關(guān)鍵因素。傷殘人群擁有和健全人平等的機(jī)會(huì)讓自己的能力和權(quán)利得到充分地發(fā)揮2。我國醫(yī)療行業(yè)一直以來只注重治療，忽視康復(fù)，導(dǎo)致了康復(fù)醫(yī)療裝備的缺乏，所以大量的下肢單肢傷殘人群康復(fù)需求未得到滿足。因此設(shè)計(jì)出幫助下肢單肢傷殘人群康復(fù)、行走，帶給他們?nèi)宋年P(guān)懷的康復(fù)裝備尤為重要。QFD方法可以按照用戶的意愿和需求設(shè)計(jì)出符合質(zhì)量要求，并且使消費(fèi)者滿意的產(chǎn)品。本文將采用QFD方法，構(gòu)建質(zhì)量屋模型，將用戶需求轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)要點(diǎn)，最后完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

一、國內(nèi)下肢單肢傷殘康復(fù)裝備現(xiàn)狀

（一）市場(chǎng)環(huán)境分析

通過市場(chǎng)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)排名前十的醫(yī)療器械公司以及他們從事研究的醫(yī)療裝備領(lǐng)域見表1，發(fā)現(xiàn)這些企業(yè)生產(chǎn)的醫(yī)療裝備主要集中在醫(yī)學(xué)治療方面。國內(nèi)醫(yī)療器械公司的巨頭，并未重視康復(fù)醫(yī)療器械的研究，也從側(cè)面反映了我國醫(yī)療市場(chǎng)缺乏此類康復(fù)醫(yī)療裝備這一現(xiàn)象。

（二）技術(shù)環(huán)境分析

通過專利檢索平臺(tái)搜索“下肢傷殘康復(fù)”，截止到2019年4月份，共有16項(xiàng)專利成果。其中共有9項(xiàng)專利針對(duì)下肢傷殘人群的康復(fù)和助行，包括2項(xiàng)發(fā)明專利，7項(xiàng)實(shí)用新型專利。其中有3項(xiàng)為拐杖，2項(xiàng)為康復(fù)車，1項(xiàng)康復(fù)系統(tǒng)，1項(xiàng)可穿戴，1項(xiàng)多功能椅，1項(xiàng)助行器。由此可見，國內(nèi)在下肢傷殘康復(fù)方面的研究和投入較少，研究內(nèi)容比較單薄，市場(chǎng)缺口明顯。

（三）競(jìng)品分析

傷殘人群康復(fù)裝備是用以幫助其提高、改善生活能力的設(shè)備，增強(qiáng)傷殘人群的社會(huì)參與度的有效手段。現(xiàn)階段市場(chǎng)上的下肢單肢輔助裝備大多能幫助傷殘人員滿足其行走的需要，但是由于市場(chǎng)基礎(chǔ)薄弱，且傷殘人群具有特殊性，市場(chǎng)上的輔助裝備不能滿足傷殘人群康復(fù)的需求。通過競(jìng)品分析的方法，筆者調(diào)查了我國醫(yī)療生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)的下肢單肢輔助裝備見表2，主要存在的問題包括：1）拐杖、單手杖等助行設(shè)備，一方面在行走過程中會(huì)損耗大量體力，另一方面容易磨損，存在安全隱患而且附加價(jià)值比較少;2）輪椅類設(shè)備，形態(tài)機(jī)械化，會(huì)給傷殘人員造成心理負(fù)擔(dān);而且占地面積大且笨重，不方便攜帶;長期使用容易產(chǎn)生次生疾病，不利于患肢的康復(fù);3）康復(fù)器械類設(shè)備使用場(chǎng)景有限，不夠靈活，在患者康復(fù)后容易被閑置;4）康復(fù)護(hù)膝類產(chǎn)品功能單一，只起到固定患肢的作用，未考慮支撐、康復(fù)等其他功能。綜上所述，國內(nèi)下肢單肢輔助裝備還未充分考慮到下肢單肢傷殘患者的需求，開發(fā)出既幫助其患肢康復(fù)，又滿足他們的出行需要，且康復(fù)后不被廢棄的產(chǎn)品。

二、用戶人群特征和需求研究

下肢單肢傷殘人群是由于意外事故或病變?cè)斐傻牟糠稚眢w機(jī)能無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)或造成功能障礙。下肢單肢傷殘患者不同于其他偏癱病人，他們具有一定的自理能力，可以獨(dú)立通過輔助器具助行。通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)患者經(jīng)過臨床治療后，需要進(jìn)行肢體功能的鍛煉，在早期進(jìn)行功能鍛煉可以有效地預(yù)防并發(fā)癥，加快骨折愈合，防止肌肉萎縮和肢體畸形4。下肢單肢傷殘人群的康復(fù)治療方法為1）下肢站立練習(xí)：確定用戶沒有不良反應(yīng)后，進(jìn)行站立練習(xí)，每天練習(xí)5-10分鐘后休息，一天大概2-3次。2）下肢行走練習(xí)：患者在外人輔助的基礎(chǔ)上自己進(jìn)行行走練習(xí)，術(shù)后兩周后每天達(dá)到20-30分鐘，一天3-4次【5】。

通過走訪南京多家醫(yī)院，主要對(duì)中醫(yī)康復(fù)科、康復(fù)中心等科室調(diào)研，觀察下肢單肢傷殘患者的特點(diǎn)，得到了其特征及需求如下。①康復(fù)方面：他們?cè)诳祻?fù)過程中無法獨(dú)立練習(xí)需要醫(yī)護(hù)人員或家人攙扶，消耗大量人力。②身體方面：行走、站立會(huì)面臨很多困難，很多人知難而退，因此不能保證練習(xí)的質(zhì)量，康復(fù)效果無法達(dá)到預(yù)期。③情緒方面：下肢運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的障礙導(dǎo)致他們害怕有過多的關(guān)注，變得敏感，無法正常參加社會(huì)活動(dòng)導(dǎo)致較強(qiáng)的心理落差。通過分析下肢單肢傷殘人群的特征得到用戶需求包括：支撐身體站立;輔助他們行走;確保練習(xí)強(qiáng)度;提供座椅休息;保證安全性;造型“隱形”沒有特殊性;能夠與其他人互動(dòng);康復(fù)后還可以使用;方便維修;方便攜帶;配色和諧舒適等。

三、基于QFD的下肢單肢傷殘人群康復(fù)裝備創(chuàng)新設(shè)計(jì)

（一）QFD原理及質(zhì)量屋構(gòu)建

QFD（QualityFunctionDeployment）即功能質(zhì)量展開，最早由日本人赤尾洋二提出于20世紀(jì)70年代，一般采用親和圖法和質(zhì)量屋等方法將產(chǎn)品需求轉(zhuǎn)化為技術(shù)要求【6】。需求轉(zhuǎn)化是QFD理論的重點(diǎn)，主要表現(xiàn)形式為“質(zhì)量屋”模型，質(zhì)量屋模型是以圖文的形式表現(xiàn)用戶需求與產(chǎn)品之間關(guān)聯(lián)的方法”。采用質(zhì)量屋模型可以把用戶需求轉(zhuǎn)變成相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)要素，提高用戶的滿意度，最后設(shè)計(jì)出符合消費(fèi)者需求的產(chǎn)品。因此，建立質(zhì)量屋模型，梳理產(chǎn)品設(shè)計(jì)的流程對(duì)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的創(chuàng)新起到至關(guān)重要的作用，具體設(shè)計(jì)流程見圖1。

（二）產(chǎn)品需求與權(quán)重分析

如今關(guān)于消費(fèi)者健康和體驗(yàn)的醫(yī)療產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)該以用戶為中心進(jìn)行研究。上文通過用戶訪談和觀察法得到了下肢單肢傷殘人群的需求，通過市場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)了市場(chǎng)需求，綜合得到的產(chǎn)品需求是雜亂的、模糊的，所以需要將其整理、歸納。采用KJ法對(duì)收集的所有信息進(jìn)行梳理，如圖2所示。KJ法又稱親和圖法，能夠?qū)?fù)雜的問題歸類，得到清晰的思路【9】。產(chǎn)品需求權(quán)重值K是根據(jù)下肢單肢傷殘患者的調(diào)研和專家組的建議得出的，權(quán)重K與下肢單肢康復(fù)裝備需求呈正相關(guān)，如果權(quán)重值K越大，說明該需求對(duì)用戶更重要。通過計(jì)算得到權(quán)重值K，患者需求與權(quán)重值見表3。

（三）最終設(shè)計(jì)目標(biāo)的確定

從表3可以發(fā)現(xiàn)，下肢單肢傷殘患者需求偏向康復(fù)功能，其次是無特殊性方面，產(chǎn)品需求中最重要的是“輔助患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練”其次是“康復(fù)后可繼續(xù)使用”。由此可見，用戶比較重視康復(fù)裝備的實(shí)用性，希望康復(fù)裝備的使用壽命較長。根據(jù)QFD原理和權(quán)重需求分析，將產(chǎn)品需求轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)要素見表4，從而明確設(shè)計(jì)目標(biāo)。之后通過構(gòu)建產(chǎn)品需求與設(shè)計(jì)目標(biāo)關(guān)系矩陣，通過表中相關(guān)的強(qiáng)弱關(guān)系確定最終的設(shè)計(jì)目標(biāo)，詳情見表5。

由表5矩陣得出設(shè)計(jì)要素重要度，通過計(jì)算得到主要設(shè)計(jì)要素排序如下：C2，C1，C9，C4，C10，C8即助行功能;康復(fù)功能;安全性;情感化設(shè)計(jì);標(biāo)準(zhǔn)化;便攜性，據(jù)此，得到最終設(shè)計(jì)目標(biāo)為：幫助患者支撐、移動(dòng)身體，獨(dú)自完成行走活動(dòng);能夠協(xié)助患者進(jìn)行站立和行走等康復(fù)訓(xùn)練;在康復(fù)訓(xùn)練和日常使用時(shí)保證用戶的安全;與醫(yī)療裝備有區(qū)別，外觀形態(tài)美觀無特殊性;零件、裝配標(biāo)準(zhǔn)化，縮短生產(chǎn)周期，提高成品率;可以折疊，材料輕便，方便出門攜帶。從功能設(shè)計(jì)，外觀設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3個(gè)方面入手，針對(duì)最終設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)踐。

（四）下肢單肢傷殘人群康復(fù)裝備設(shè)計(jì)實(shí)踐

下肢單肢傷殘人群康復(fù)裝備的設(shè)計(jì)首先要滿足助行功能和康復(fù)功能，能夠協(xié)助患者支撐進(jìn)行站立和行走等康復(fù)訓(xùn)練，還要具備安全性和非特殊性。從功能的角度考慮，采用模塊化設(shè)計(jì)將此康復(fù)裝備分為5個(gè)模塊。

1.支撐結(jié)構(gòu)：安全性方面，為了支撐下肢單肢傷殘患者腿部和身體的站立，該支撐結(jié)構(gòu)由座位、連接桿和把手組成。支撐結(jié)構(gòu)可以支撐患者進(jìn)行站立和行走訓(xùn)練。站立訓(xùn)練時(shí)，手握把手緩緩站立，休息時(shí)可以倚靠車座。行走訓(xùn)練時(shí)，手握把手支撐身體，座位可以支撐受傷的單腿膝蓋，通過另一個(gè)腿在地面上的滑動(dòng)和支撐桿的加持完成行走訓(xùn)練。2.移動(dòng)模塊：該康復(fù)設(shè)備一共有三個(gè)輪子，前部兩個(gè)輪子為萬向輪，方便行車轉(zhuǎn)向，該設(shè)備通過三個(gè)輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)完成車體的移動(dòng)。3.高度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)：座位與把手都可以調(diào)節(jié)，座位高度可以通過卡扣固定，把手位置可以通過螺絲調(diào)節(jié)其長度，從而滿足不同體形身高的用戶的需要。4.儲(chǔ)存模塊：主要為車筐，可以存放想要攜帶的物品。5.折疊結(jié)構(gòu)：通過折疊結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)更小的占地空間，方便出門攜帶。中間桿可以折疊，方便移動(dòng)后輪;扶手桿可以折疊，從而由垂直空間變?yōu)樗娇臻g;把手可以折疊，貼合車座，更省空間。

外觀的設(shè)計(jì)不僅要符合人機(jī)工程學(xué)，還應(yīng)具備美觀、舒適的作用。下肢單肢傷殘人群由于身體的特殊性，內(nèi)心會(huì)比其他人更加敏感，為了幫助傷殘人士克服心理障礙和情感問題，助行設(shè)備在造型設(shè)計(jì)方面趨于“隱形”，外觀和普通騎行車一樣，從而照顧到傷殘人士的心理感受，幫助他們重新?lián)碛凶孕排c積極的心態(tài)，讓下肢單肢傷殘群體感受到產(chǎn)品帶給他們的溫暖與關(guān)懷，有利于他們的治療與康復(fù)。所以，在滿足功能需求的基礎(chǔ)上，產(chǎn)品的造型在線條上應(yīng)更加柔和，適當(dāng)?shù)夭捎们妫苯Y(jié)合，并且隱藏裸露的機(jī)械零件，從而避免鋒利的棱角，帶給用戶更多的親和力和安全感。并且整個(gè)車的折疊設(shè)計(jì)，可以方便裝箱和存放，幫助用戶節(jié)省存放空間。該康復(fù)裝備的外觀和折疊方式見圖3。

用戶通過圖4方式可以長期進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練和外出活動(dòng)。除了以上討論的功能設(shè)計(jì)和外觀設(shè)計(jì)以外，在結(jié)構(gòu)方面，下肢單肢康復(fù)裝備的管型件采用航空鋁合金，使該產(chǎn)品更加輕量;輪子則采用防滑橡膠，更加耐摩擦，使用戶在支撐行走時(shí)更加安全;腿部接觸材質(zhì)為軟性材料，不僅能夠保護(hù)下肢單肢傷殘部位不再受到二次傷害，還能幫助用戶在運(yùn)動(dòng)的過程中加快傷口的愈合，在不平的路面上，患者可以減少顛簸，給用戶帶來更加安全和舒適的體驗(yàn)。該康復(fù)裝備的零件采用標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，不僅能夠使產(chǎn)品制造的周期大大減小，還能夠提升其合格率。從人的需需求層次來看，精神維度的情感體驗(yàn)也是用戶所期望的10?？祻?fù)裝備的設(shè)計(jì)不僅要安全、實(shí)用、美觀，還能夠傳遞情感和人文關(guān)懷，這是設(shè)計(jì)師在更高維度下尊重生命、創(chuàng)造價(jià)值的體現(xiàn)。

結(jié)語

下肢單肢傷殘人群由于事故或病變?cè)斐缮眢w功能障礙，有一部分因?yàn)樽约旱娜焙稉Q取了更多人的健全，推動(dòng)了社會(huì)的進(jìn)步，幫助此類群體獲得更好的治療和患肢康復(fù)成為設(shè)計(jì)師思考的問題。本文深入研究了國內(nèi)康復(fù)裝備市場(chǎng)環(huán)境、下肢單肢傷殘人群需求以及QFD理論，構(gòu)建了下肢單肢康復(fù)裝備質(zhì)量屋模型。針對(duì)國內(nèi)康復(fù)醫(yī)療裝備市場(chǎng)缺口，采用量化的方式確定最終設(shè)計(jì)目標(biāo)，根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)展開設(shè)計(jì)，有助于提高用戶體驗(yàn)，希望達(dá)到幫助下肢單肢傷殘人群康復(fù)的效果。。

基金項(xiàng)目：南京市留學(xué)回國人員科技創(chuàng)新?lián)駜?yōu)資助項(xiàng)目。

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