膝踝足矯形器的舒適性設(shè)計(jì)研究

孫寧娜 景逸蕓

關(guān)鍵詞：膝踝足矯形器 舒適性 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 評(píng)價(jià)因素 評(píng)價(jià)體系

引言

矯形器（Orthoses）是作用于軀干及四肢，以改善人體神經(jīng)、肌肉、骨骼系統(tǒng)功能障礙等為目的，符合生物力學(xué)原理的體外支撐裝置[1] 。根據(jù)矯形器所涉及的部位分為上肢矯形器、下肢矯形器和軀干矯形器[2] 。

膝踝足矯形器（Knee-ankle-foot orthosis，KAFO）是下肢矯形器的一個(gè)支類，其定義是“圍繞膝踝關(guān)節(jié)及足部全部或部分的矯形器”，亦稱長(zhǎng)支具。被廣泛應(yīng)用于下肢骨折、關(guān)節(jié)炎、關(guān)節(jié)手術(shù)后的康復(fù)治療以及異常步態(tài)的矯正治療中，其主要作用分為以下幾類：

（一）穩(wěn)定和支持 ：通過(guò)對(duì)膝踝關(guān)節(jié)功能位的限制，穩(wěn)定關(guān)節(jié)，恢復(fù)其承重功能[3] ;

（二）固定和保護(hù)：通過(guò)對(duì)損傷肢體或關(guān)節(jié)的固定和保護(hù)，減輕疼痛，促進(jìn)損傷痊愈，多用于治療膝關(guān)節(jié)及脛骨中上段骨折;

（三）預(yù)防和糾正：通過(guò)對(duì)下肢的非正常力線的矯正，主要用于“O”形腿“X”形腿的矯正治療。

膝踝足矯形器作為一種下肢康復(fù)輔助器具，在使用的過(guò)程中需與下肢長(zhǎng)時(shí)間大面積接觸。因此，使用是否舒適成為影響其用戶體驗(yàn)的重要因素?，F(xiàn)有的膝踝足矯形器設(shè)計(jì)僅僅關(guān)注于產(chǎn)品治療的有效性，即穿戴后是否能夠達(dá)到輔助治療的效果[4] ，而忽視了對(duì)于其舒適性的研究。因此，本文著重進(jìn)行膝踝足矯形器舒適性的研究。

一、產(chǎn)品的舒適性

（一）舒適與產(chǎn)品舒適性

Slater、Delooze等學(xué)者認(rèn)為舒適是一種人的主觀感受，受到心理、生理等因素的影響，它是生理與心理兩種過(guò)程結(jié)合后產(chǎn)生的結(jié)果[5-6] 。產(chǎn)品舒適性是用戶對(duì)于產(chǎn)品的一種主觀感受，包括生理舒適性和心理舒適性。生理舒適性是指就是在使用產(chǎn)品時(shí)，不考慮任何主觀因素，單純從用戶的生理特征去評(píng)價(jià)、體驗(yàn)產(chǎn)品的一般舒適性，如：尺寸舒適性、材料舒適性等;而心理舒適性是指用戶在使用產(chǎn)品時(shí)，在文化、滿足個(gè)人喜好等精神元素方面的舒適性需求，如：審美舒適性等。

（二）產(chǎn)品舒適性研究現(xiàn)狀

目前關(guān)于舒適性的研究主要集中在汽車、座椅、服裝等方面，尤其在座椅和服裝方面，它們的舒適性研究已經(jīng)形成一些體系和方法。例如：汽車座椅舒適性的研究側(cè)重于生理舒適性即汽車靜態(tài)舒適性和動(dòng)態(tài)舒適性的研究，受到人機(jī)尺寸、坐姿方式、汽車震動(dòng)等因素的影響;而座椅舒適性主要為生理舒適性與生理舒適性的研究，受到例如座椅尺寸，坐姿方式等因素的影響;服裝舒適性則大多為生理舒適性即面料舒適性方面的研究，受到面料的透氣性、面料的冷熱感等因素的影響。對(duì)于不同的產(chǎn)品，其舒適性的研究方向存在差異，舒適性的影響因素也并不相同。

二、膝踝足矯形器舒適性研究

（一）膝踝足矯形器舒適性研究現(xiàn)狀

目前關(guān)于膝踝足矯形器舒適性研究較少。在20 02年Jmaes.f.Knight[7] 從產(chǎn)品的外觀感受和用戶對(duì)產(chǎn)品的六個(gè)焦慮因素（情感、依附感、危害、知覺變化、移動(dòng)和焦慮感）出發(fā)對(duì)產(chǎn)品的舒適性作出了分析研究，但并未從產(chǎn)品本身材料、操作行為等進(jìn)行研究。而國(guó)內(nèi)關(guān)于膝踝足矯形器舒適性研究大多為單維度研究，大多為人機(jī)尺寸方面的研究，研究不夠全面。

（二）膝踝足矯形器的舒適性及其影響因素

Hertzberg認(rèn)為舒適與不舒適是兩種知覺狀態(tài)，所謂舒適就是沒有不舒適的感覺[8] 。因此，被試有無(wú)不舒適的體驗(yàn)是決定產(chǎn)品舒適性的根本性指標(biāo)。因此，本文采用用戶觀察與訪談的方式對(duì)于膝踝足矯形器的舒適性進(jìn)行了研究，在研究過(guò)程中，通過(guò)對(duì)膝踝足矯形器穿著過(guò)程中不舒適點(diǎn)的分析，了解哪些因素會(huì)影響膝踝足矯形器的舒適性，從而得到衡量膝踝足矯形器舒適性的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，為后期膝踝足矯形器舒適性評(píng)價(jià)體系的建立提供了參考。

1.用戶研究：通過(guò)用戶觀察與訪談的方式，對(duì)于被試的膝踝足矯形器使用過(guò)程中不舒適點(diǎn)的記錄，提取出膝踝足矯形器使用中的不舒適點(diǎn)。最終，對(duì)于不舒適點(diǎn)進(jìn)行分析，歸納總結(jié)膝踝足矯形器生理舒適性的影響因素。

2.研究過(guò)程：選取10名具有一定產(chǎn)品設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的被試，穿上矯形器進(jìn)行靜坐、起立、行走等動(dòng)作;為時(shí)1h，在體驗(yàn)的過(guò)程中，將不舒適的點(diǎn)寫在卡片上。

研究過(guò)程中，拍攝剛帶上矯形器、帶上矯形器，30min左右、脫下矯形器三個(gè)階段的視頻，分析用戶行為與表情（如圖1）。而后進(jìn)行訪談，了解出現(xiàn)微動(dòng)作或者微表情的原因，提取不舒適點(diǎn)。

結(jié)束后，對(duì)同一名被試相近的不舒適點(diǎn)的描述進(jìn)行剔除，共以下18個(gè)不舒適點(diǎn)，根據(jù)出現(xiàn)次數(shù)從高到低進(jìn)行排列，如表1。

3.研究結(jié)果：通過(guò)研究提出現(xiàn)有膝踝足矯形器不舒適點(diǎn)，并對(duì)膝踝足矯形器舒適性及其影響因素進(jìn)行歸納總結(jié)，如表2。

由表2可知膝踝足矯形器的舒適性主要分為四類組成：尺寸舒適性、材料舒適性、結(jié)構(gòu)舒適性和行為舒適性。

（1）尺寸舒適性：尺寸舒適性是指膝踝足矯形器的形態(tài)尺度與用戶形態(tài)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)匹配的契合性。其影響因素為用戶的個(gè)體差異性等，需考慮用戶的腿長(zhǎng)、腿圍、大小腿比例等的人體尺寸和肌肉關(guān)節(jié)等的活動(dòng)限度。

（2）結(jié)構(gòu)舒適性：結(jié)構(gòu)舒適性是指構(gòu)成膝踝足矯形器結(jié)構(gòu)的完整性，包括合理的支撐點(diǎn)以及各部分結(jié)構(gòu)之間的位置、體量與使用者之間的關(guān)系。其影響因素包括壓力面積、尺度關(guān)系、是否有伸展空間等。

（3）材料舒適性：膝踝足矯形器的材料主要分為兩種：支撐性材料與接觸性材料（如圖2）。

以不銹鋼等金屬為主的支撐性材料，主要起到支撐固定作用。在保證產(chǎn)品功能的情況下，支撐性材料的舒適性主要考慮其材料的輕量化，影響因素包括材料的硬度、重量等。以織物類為主的接觸性材料則起到防護(hù)作用。接觸性材料的舒適性則偏向于考慮材料的吸濕性等，其影響因素為材料的觸感、透氣性和彈性等。

（四）行為舒適性

行為舒適性是指膝踝足矯形器的操作交互方式與用戶行為習(xí)慣之間的契合性[9] 。其影響因素包括操作的便捷性、身體運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)性等。

三、基于設(shè)計(jì)視角的膝踝足矯形器的舒適性設(shè)計(jì)策略

膝踝足矯形器的設(shè)計(jì)一般給用戶傳遞兩種信息，一種是理性的信息，如矯形器的產(chǎn)品功能、材料、工藝等;另一種是感性信息，如矯形器的外觀、色彩等[10-11] 。前者是下肢矯形器產(chǎn)品存在的基礎(chǔ)，而后者則更多地與下肢矯形器產(chǎn)品的形態(tài)相關(guān)，兩者均會(huì)影響用戶使用時(shí)的舒適性?；趯?duì)膝踝足矯形器舒適性影響因素的研究，提出以下設(shè)計(jì)策略：

（一）人機(jī)的契合性策略

人機(jī)的契合性指膝踝足矯形器的形態(tài)尺度與用戶形態(tài)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)之間的匹配性。其形態(tài)尺度設(shè)計(jì)應(yīng)以人體下肢的主要尺寸信息為基礎(chǔ)和參考依據(jù)，能夠適應(yīng)不同尺寸、體態(tài)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的用戶。由于用戶自身尺寸的不同，將矯形器的尺寸進(jìn)行劃分，分為S，M，L;矯形器尺寸為可調(diào)節(jié)尺寸，以適應(yīng)不同用戶的需求。魔術(shù)貼結(jié)構(gòu)，自由調(diào)整圍度大小。

（二）材料的輕便性策略

膝踝足矯形器的構(gòu)造與使用的材料有密切關(guān)系?，F(xiàn)有大多數(shù)的膝踝足矯形器支架材料方面主要使用的是合金鋼，佩戴起來(lái)過(guò)于笨重，增加了用戶的不舒適感，設(shè)計(jì)中應(yīng)選取更加輕便的材料，例如碳纖維，在保證膝踝足矯形器使用功能的同時(shí)減少過(guò)于笨重給用戶帶來(lái)的不適感。以織物類為主的接觸性材料則起到防護(hù)作用，應(yīng)選取透氣性良好和彈性適中的面料。

（三）結(jié)構(gòu)的合理性策略

由于膝踝足矯形器在用戶使用的過(guò)程中需與人體長(zhǎng)時(shí)間大面積接觸，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)須符合人體的基本結(jié)構(gòu)與使用習(xí)慣，不合理的結(jié)構(gòu)會(huì)增加用戶的不舒適性。例如在膝踝足矯形器的使用過(guò)程中，難免需要搬動(dòng)下肢，手放置位置的設(shè)計(jì)尤為重要，不合理的位置設(shè)置會(huì)增加用戶搬動(dòng)下肢的難度（如圖3），造成不舒適的體驗(yàn)。

（四）行為的靈便性策略

膝踝足矯形器的適用人群下肢靈活度不高，穿戴的方式尤為重要。現(xiàn)有的膝踝足矯形器的穿著方式大多為綁帶式（如圖4），繁復(fù)的綁帶增加了用戶穿著的難度，使其在使用的過(guò)程中因操作不便而產(chǎn)生不舒適。因此，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需對(duì)用戶的穿戴方式進(jìn)行簡(jiǎn)化并縮減人體的活動(dòng)范圍，讓穿戴更加靈便，提高用戶在穿戴過(guò)程中的舒適性。

例如將膝踝足矯形器的主體分為4個(gè)部分，中間用軸點(diǎn)進(jìn)行連接（如圖5），原有膝踝足矯形器需要5條以上魔術(shù)貼進(jìn)行固定，改良過(guò)的結(jié)構(gòu)僅2條魔術(shù)貼進(jìn)行固定。簡(jiǎn)化并縮減了人體的活動(dòng)范圍，讓穿戴更加靈便，提高了用戶在穿戴過(guò)程中的舒適性。

小結(jié)

本文通過(guò)對(duì)膝踝足矯形器舒適性進(jìn)行研究，分析總結(jié)了膝踝足矯形器舒適性的影響因素，并通過(guò)對(duì)膝踝足矯形器舒適性影響因素的研究總結(jié)出膝踝足矯形器舒適性設(shè)計(jì)策略。本文對(duì)膝踝足矯形器舒適性設(shè)計(jì)研究具有一定的參考價(jià)值，通過(guò)對(duì)膝踝足矯形器舒適性研究，總結(jié)出膝踝足矯形器舒適性的影響因素，為后續(xù)膝踝足矯形器舒適性評(píng)價(jià)體系的建立創(chuàng)造條件。