基于QFD&TRIZ 的帕金森患者助行器優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

韋艷麗，冀源，王超凡，陳昱立

（合肥工業(yè)大學(xué) 建筑與藝術(shù)學(xué)院，合肥 230601）

帕金森病是一種神經(jīng)退行性疾病，其發(fā)病率僅次于阿爾茨海默病[1]。隨著我國(guó)人口老齡化和老年人口高齡化情況的加劇，帕金森病患者數(shù)量始終處于上升趨勢(shì)[2]。為實(shí)施老年人居家適老化改造，構(gòu)建醫(yī)養(yǎng)康養(yǎng)相結(jié)合的養(yǎng)老服務(wù)體系，應(yīng)堅(jiān)持以需求為導(dǎo)向，增強(qiáng)居家生活設(shè)施設(shè)備安全性、便利性和舒適性[3]。帕金森病患者群體與老年人群體高度重合，目前針對(duì)帕金森病，主要治療手段只能改善患者癥狀，不能阻止病情的發(fā)展。因此，運(yùn)用科技產(chǎn)品（如助行器等）輔具成為主流的改善病患生活的手段。當(dāng)前的帕金森病癥程度分級(jí)模糊，且在實(shí)踐過程中存在著評(píng)價(jià)主觀等問題。而隨著微機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)傳感技術(shù)的發(fā)展，各種設(shè)備端的運(yùn)動(dòng)傳感器可以針對(duì)患者癥狀進(jìn)行自動(dòng)化、客觀化的量化評(píng)估研究。助行器作為幫助帕金森患者實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定步行的輔具，在設(shè)計(jì)研發(fā)環(huán)節(jié)存在著相關(guān)功能拓展的可能，在自身結(jié)構(gòu)端亦存在著改善和提升的空間。

1 QFD&TRIZ 理論分析與應(yīng)用

1.1 QFD&TRIZ 理論分析

QFD 理論即質(zhì)量功能配置，是由赤尾洋二（Yoji Akao）和水野滋（Shigeru Mizuno）兩位日本學(xué)者提出的，作為一項(xiàng)質(zhì)量管理系統(tǒng)的多層次演繹分析方法，致力于通過讓客戶滿意來提高市場(chǎng)占有率[4]，其核心內(nèi)容是需求轉(zhuǎn)化。在產(chǎn)品創(chuàng)新和研發(fā)的過程中，設(shè)計(jì)師可以通過質(zhì)量屋（HOQ）把用戶需求進(jìn)行分解轉(zhuǎn)化，將其準(zhǔn)確轉(zhuǎn)化為包含設(shè)計(jì)創(chuàng)新、工藝制作和零件開發(fā)等在內(nèi)的技術(shù)需求[5]。

TRIZ 意指發(fā)明問題的解決理論，是由根里奇·阿奇舒勒（Genrich S.Altshuler）在深入分析研究數(shù)千項(xiàng)技術(shù)專利的研究成果后，總結(jié)出的一套系統(tǒng)性的解決方法和指導(dǎo)原則[6]，其主要特征是系統(tǒng)化的問題處理流程，在運(yùn)用此理論研發(fā)和生產(chǎn)新產(chǎn)品時(shí)，需將核心問題描述成 TRIZ 理論系統(tǒng)的表達(dá)方式，然后通過TRIZ 理論中解決問題的基本工具，找到其問題的理想解決方案[7]。

1.2 QFD&TRIZ 理論應(yīng)用

在將QFD&TRIZ 理論整合并應(yīng)用的過程中，通過QFD 理論進(jìn)行前期產(chǎn)品分析，研究用戶需求，指明研究方向。通過TRIZ 理論進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)后期的實(shí)踐和制作，尋找解決問題的方法，來有效解決痛點(diǎn)問題。

通過QFD 理論和TRIZ 理論的集成應(yīng)用來解決帕金森患者助行器設(shè)計(jì)過程中的問題，構(gòu)建解決沖突流程框架圖，QFD&TRIZ 集成應(yīng)用框架見圖1。首先進(jìn)行需求分析，通過QFD 理論獲取用戶需求和技術(shù)特性；其次建立質(zhì)量屋，完成相關(guān)矩陣得出核心問題；再次進(jìn)行矛盾分析，通過TRIZ 理論將問題描述為沖突并確定沖突類型；最后通過“TRIZ 40 條發(fā)明原理”找出適合的發(fā)明原理解決矛盾，構(gòu)建產(chǎn)品整體創(chuàng)新方案，并進(jìn)行可行性測(cè)試，在得到產(chǎn)品最終方案的同時(shí)，構(gòu)建出基于QFD&TRIZ 理論的優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，從而優(yōu)化帕金森患者助行器的設(shè)計(jì)。

圖1 QFD 和TRIZ 的綜合運(yùn)用Fig.1 Comprehensive application of QFD and TRIZ

2 基于QFD 的帕金森患者助行器痛點(diǎn)分析

2.1 帕金森病患者行走特點(diǎn)分析

帕金森病作為一種低病死率、高病殘率的疾病，嚴(yán)重威脅老年人群的健康，其臨床表現(xiàn)主要包括震顫、運(yùn)動(dòng)遲緩、肌強(qiáng)直和姿勢(shì)步態(tài)障礙等運(yùn)動(dòng)癥狀[8]?；颊咝凶吣芰Φ闹饾u喪失具體表現(xiàn)為以下三點(diǎn)。

1）行走前：肢體張力過高、啟動(dòng)困難、從坐立到行走的切換過程極為困難、抬腿邁步過程困難并伴有發(fā)澀的感覺。

2）行走中：步態(tài)前沖、身體前傾、出現(xiàn)蹣跚碎步、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)僵、容易跌倒、無上肢聯(lián)動(dòng)、拐彎動(dòng)作時(shí)常出現(xiàn)脫節(jié)。

3）行走后：行走到坐立的切換過程同樣極為困難、發(fā)生靜止性震顫，并且行走后會(huì)出現(xiàn)較強(qiáng)酸澀感。

2.2 助行器產(chǎn)品助行功能分析

助行器是指輔助人體支撐、平衡和行走的工具。老年人群體往往伴隨著不同程度的失能，獨(dú)自出行具有一定困難，通常需要助行器的幫助才能實(shí)現(xiàn)。市面上助行器種類繁多，主要包含四角框式、階梯框式、差動(dòng)框式、兩輪式和四輪式等?；谑忻嫔现衅鳟a(chǎn)品的分析，其整體功能主要分為助力行走和危險(xiǎn)防控。助力行走功能類別中包含了支撐身體、穩(wěn)定平衡、助力起身和停住腳步等；危險(xiǎn)防控功能類別中包含扶手與滾輪的防滑和摔倒后的緊急求助等。除此之外，助行器還有如儲(chǔ)物等在內(nèi)的相關(guān)輔助功能。區(qū)別于一般無法承受自身體重的偏癱或截癱患者，帕金森病患者在行走上可以維持一定的步態(tài)，故其通常會(huì)選擇四輪式助行器，以期將身體維持在一個(gè)較靈活的狀態(tài)。

2.3 助行器產(chǎn)品助行痛點(diǎn)分析

帕金森患者的病癥嚴(yán)重程度主要由神經(jīng)科醫(yī)生根據(jù)統(tǒng)一帕金森病評(píng)分量表進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)病情嚴(yán)重程度分為5 個(gè)等級(jí)[9]，0：正常；1：輕微；2：輕度；3：中度；4：重度。助行器設(shè)計(jì)過程中需要采用適合患者病癥程度的治療手段以適合不同震顫等級(jí)，也需要為患者出行過程中提供運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練的機(jī)會(huì)。因此，在帕金森患者助行器的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該注意的問題如下。

1）結(jié)構(gòu)改進(jìn)。助行器的設(shè)計(jì)要考慮到結(jié)構(gòu)對(duì)于患者的便捷性，方便患者的使用。針對(duì)助行器的設(shè)計(jì)需要完善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以適應(yīng)不同病癥程度的患者需求。通過針對(duì)步態(tài)、步速和平衡等能力的訓(xùn)練，改善姿勢(shì)的不穩(wěn)定性，降低跌倒風(fēng)險(xiǎn)。通過助行器這類輔具治療有利于患者提升康復(fù)體驗(yàn)感，增強(qiáng)患者及其家庭的康復(fù)信心，從而提升患者的康復(fù)效果[10]。

2）造型實(shí)用?；颊咴谑褂弥衅鬟^程中通常需要自主施加一定的力量來實(shí)現(xiàn)助行功能。在功能方面，助行器需要足夠的支撐結(jié)構(gòu)，以保持患者的步態(tài)穩(wěn)定；在視覺方面，需要減少助行器的視覺冗余感，以實(shí)現(xiàn)輕巧的感覺，避免交互記憶的復(fù)雜性。這便要求助行器的造型應(yīng)當(dāng)將易用性和安全性放在首位，在設(shè)計(jì)上注重實(shí)用、美觀和耐用，把握部件與整體之間的統(tǒng)一，消除安全隱患。

2.4 助行器產(chǎn)品質(zhì)量屋的構(gòu)建

通過對(duì)帕金森病患者行走特點(diǎn)、市面上助行器的功能和使用痛點(diǎn)進(jìn)行分析，得出部分典型用戶需求。隨后采用訪談與問卷的調(diào)研方法，在與帕金森病患者及其家屬進(jìn)行溝通交流過程中，記錄需求信息點(diǎn)。訪談過程中除了對(duì)典型用戶需求進(jìn)行深入了解之外，更應(yīng)當(dāng)著重關(guān)注患者在出行過程中的實(shí)際需求，如在出行過程中的休息情況和助行器的放置問題；在產(chǎn)品外觀上考慮用戶心理需求，如不同產(chǎn)品色彩帶給用戶的感受，都需要通過了解帕金森患者心理狀態(tài)來進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)。訪談后通過kano 模型進(jìn)行問卷設(shè)計(jì)，針對(duì)帕金森患者（或其家屬）共發(fā)放問卷40 份，其中男性28 例，女性12 例，年齡57～83 歲，以此獲取用戶需求并確定其重要性排序，基于kano 模型所設(shè)計(jì)的部分問卷見表1。

表1 針對(duì)用戶需求重要性的問卷設(shè)計(jì)（部分）Tab.1 Questionnaire design for the importance of user needs (partial)

通過對(duì)帕金森患者（或其家屬）進(jìn)行問卷調(diào)查后，得出如表2 所示的選擇對(duì)應(yīng)表和如表3 所示的選擇占比數(shù)據(jù)。如表2 所示A 表示魅力質(zhì)量要素，M 表示必備質(zhì)量要素，O 表示期望質(zhì)量要素，I表示無差異質(zhì)量要素，R表示逆向質(zhì)量要素，Q表示問題質(zhì)量要素[11]。

表2 用戶需求重要性問卷選擇對(duì)應(yīng)表Tab.2 Corresponding selection of user need importance questionnaire

表3 用戶需求重要性問卷選擇占比數(shù)據(jù)表Tab.3 Selection proportion data of user need importance questionnaire

在對(duì)用戶選擇占比數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)整理后，引入kano模型中的Better–Worse 計(jì)算公式。

Better/SI = (TA + TO)/(TA + TO + TM +TI)

Worse/DSI =-1 *(TO + TM)/(TA + TO + TM +TI)

Better 系數(shù)指的是當(dāng)產(chǎn)品中具備該需求時(shí)，能極大提升用戶的滿意度；Worse系數(shù)指的是當(dāng)不具備此類需求時(shí)，用戶的滿意度將大幅度下降[11]。將問卷調(diào)查后的選擇占比代入公式計(jì)算可得出如表4 所示的Better–Worse 值。

表4 各需求特性Better–Worse 值Tab.4 Better-Worse value for each required feature

得出各需求Better 和Worse 值后，構(gòu)建帕金森患者用戶需求的Better–Worse 坐標(biāo)軸，由于其中Worse值為負(fù)數(shù)，為方便顯示取Worse 系數(shù)絕對(duì)值進(jìn)行繪制，見圖2。由此確定用戶需求重要性等級(jí)，其中需求依照重要性排序由大到小可為必備需求、期望需求、魅力需求和無差異需求。

圖2 帕金森助行器用戶需求Better–Worse 系數(shù)Fig.2 Better-Worse coefficient of user needs for walking aid of Parkinson's patients

在確立用戶需求并進(jìn)行重要性排序后，從實(shí)際的用戶需求中提取出具體的設(shè)計(jì)要素，建立起有關(guān)帕金森病患者助行器的功能質(zhì)量屋，見圖3。

圖3 帕金森助行器功能質(zhì)量屋Fig.3 Functional house of quality of walking aid for Parkinson's patients

3 基于TRIZ 的帕金森患者助行器優(yōu)化分析

3.1 產(chǎn)品沖突問題的TRIZ 轉(zhuǎn)化

產(chǎn)品沖突問題的TRIZ 問題轉(zhuǎn)化是依據(jù)TRIZ 理論將沖突問題轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)問題模型，從前期所構(gòu)建的功能質(zhì)量屋中可以得知如下。

1）用戶綜合需求之中安全可靠、多功能、平衡穩(wěn)定所占比重最大。

2）主要有兩對(duì)矛盾，即產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)與尺寸大小、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，沖突問題的TRIZ轉(zhuǎn)化見表5。

3）在產(chǎn)品外觀方面要實(shí)現(xiàn)一定的可適性，以保障帕金森患者的心理健康。

在TRIZ 理論框架的基礎(chǔ)上，結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計(jì)的外觀、結(jié)構(gòu)與功能需求，運(yùn)用TRIZ 理論中的“39 條標(biāo)準(zhǔn)工程技術(shù)參數(shù)”，將沖突問題轉(zhuǎn)化為：No.5 運(yùn)動(dòng)物體的面積，即拓展產(chǎn)品的操作空間，實(shí)現(xiàn)為患者提供駐足休息的功能空間；No.7 運(yùn)動(dòng)物體的體積，即減輕產(chǎn)品的體積實(shí)現(xiàn)輕巧化，便于患者獨(dú)立使用；No.13結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，即讓產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)合理化，實(shí)現(xiàn)整體穩(wěn)定，并盡可能減少帕金森病癥帶來的震顫，抵消負(fù)面振動(dòng)對(duì)行動(dòng)的影響；No.14 結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，即提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)的適宜性與耐用性，見表5。

表5 沖突問題的TRIZ 問題轉(zhuǎn)化Tab.5 Transformation of conflict issues to TRIZ issues

3.2 產(chǎn)品TRIZ 問題的解決方案

根據(jù)矛盾類型，查找TRIZ 理論中的“40 條發(fā)明原理”發(fā)現(xiàn)，與之矛盾類型對(duì)應(yīng)的可用發(fā)明原理有No.09 預(yù)先反作用和No.17 多維化原理，見表6。

表6 TRIZ 問題的解決方案Tab.6 Solution to the TRIZ issues

康復(fù)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以改善帕金森病患者的肌肉力量平衡、步態(tài)和身體機(jī)能，幫助患者恢復(fù)一定程度的運(yùn)動(dòng)和工作能力，從而提高患者生活質(zhì)量，維持更久的工作時(shí)間和生活自理能力[12]。依據(jù)對(duì)帕金森病患者在康復(fù)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練過程中的技術(shù)分析，確?；颊咴谥羞^程中得到必要的休息和鍛煉。在此需求基礎(chǔ)上，對(duì)助行器的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有的技術(shù)手段進(jìn)行耦合，并提供適宜的切換方式，幫助患者在不同行動(dòng)模式之間進(jìn)行切換。

通過No.17 多維化原理，考慮增加產(chǎn)品維數(shù)，即生成一個(gè)方便用戶進(jìn)行短期休息的空間，同時(shí)避免帶來體積的增加，保持產(chǎn)品輕巧感。在實(shí)際出行過程中，帕金森病患者往往面臨著震顫帶來的步態(tài)失衡風(fēng)險(xiǎn)。因此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中需要減小或消除震顫的抖動(dòng)，以達(dá)到平衡穩(wěn)定的效果。

鑒于當(dāng)前醫(yī)療技術(shù)無法根治患者的震顫癥狀，故通過No.09 預(yù)先反作用原理，提前設(shè)計(jì)好與震顫抖動(dòng)相反的作用機(jī)制，利用傳感技術(shù)接收震顫信息并及時(shí)給予反饋。在這一過程中，首先通過對(duì)帕金森患者震顫程度進(jìn)行區(qū)分，主觀描述震顫程度為肉眼難觀察的震顫信號(hào)幅度范圍在[–0.01,0.01]（單位為g 指重力加速度，可取9.8 m/s2），輕微震顫信號(hào)幅度范圍在[–0.015,0.015]，明顯震顫信號(hào)幅度范圍在[–0.025,0.025]，大幅度震顫信號(hào)幅度范圍在[–0.5,0.5][13]。基于此將震顫幅度（記做D）與震顫程度之間進(jìn)行量化描述，對(duì)應(yīng)關(guān)系見表7[13]。

表7 震顫程度與震顫信號(hào)幅度的關(guān)系Tab.7 Relationship between degree of tremor and amplitude of tremor signal

其次，需對(duì)帕金森患者震顫程度進(jìn)行有效監(jiān)控。目前，在醫(yī)療領(lǐng)域中最常見的微機(jī)電系統(tǒng)是惠斯頓電橋壓阻式硅微壓傳感器，可依據(jù)壓力變化提供電信號(hào)，能夠較好地監(jiān)測(cè)敏感部位的壓力；硅加速度傳感器可以用來很好地測(cè)量震動(dòng)頻率和震幅[14]。最后，利用預(yù)先反作用原理，在患者使用產(chǎn)品過程中，加上大小相等、方向相反的修正量[15]。在一定程度上減小或消除抖動(dòng)，將矛盾化解，為患者帶來盡可能穩(wěn)定的出行體驗(yàn)。

4 基于QFD&TRIZ 的優(yōu)化模型構(gòu)建和應(yīng)用

4.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)模型的構(gòu)建

在帕金森患者助行器設(shè)計(jì)過程中，通過QFD 理論獲取用戶需求并識(shí)別設(shè)計(jì)要素，構(gòu)建關(guān)系矩陣并搭建功能質(zhì)量屋，通過TRIZ 理論將問題描述為沖突并確定沖突類型，然后在“TRIZ 40 條發(fā)明原理”中找出合適的發(fā)明原理來解決矛盾，通過發(fā)明原理確定解決方案，構(gòu)建產(chǎn)品整體的創(chuàng)新方案，并進(jìn)行可用性測(cè)試，從而得到產(chǎn)品最終方案，基于QFD&TRIZ 理論的帕金森患者助行器設(shè)計(jì)理論模型，見圖4。

圖4 基于QFD&TRIZ 的帕金森患者助行器設(shè)計(jì)理論模型Fig.4 Theoretical design model of walking aid for Parkinson's patients based on QFD&TRIZ

1）用戶需求分析。在設(shè)計(jì)之初，用戶需求決定了產(chǎn)品導(dǎo)向，目標(biāo)用戶需求分析包含用戶角色分析、場(chǎng)景分析和路徑分析。只有找出用戶的真實(shí)需求并加以滿足才能吸引用戶。

2）識(shí)別設(shè)計(jì)要素。在明確用戶需求后，需要將其提取出具體的產(chǎn)品設(shè)計(jì)要素。產(chǎn)品設(shè)計(jì)要素的識(shí)別是產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)要素的拆解與組合能夠幫助理清主要矛盾并形成完善的整體設(shè)計(jì)方案。

3）構(gòu)建功能質(zhì)量屋。用戶需求的確定和設(shè)計(jì)要素的識(shí)別，是構(gòu)建功能質(zhì)量屋的鋪墊與關(guān)鍵。功能質(zhì)量屋的建立，確定了用戶需求與設(shè)計(jì)要素之間潛在的相互作用，并將其直觀呈現(xiàn)。

4）負(fù)相關(guān)特性轉(zhuǎn)化。依據(jù)TRIZ 理論中的標(biāo)準(zhǔn)工程技術(shù)參數(shù)，將功能質(zhì)量屋中產(chǎn)品負(fù)相關(guān)特性進(jìn)行沖突描述，并將其TRIZ 轉(zhuǎn)化為物理矛盾和技術(shù)矛盾，這一過程的深入為矛盾的解決指明了方向。

5）解決矛盾。矛盾的解決是依據(jù)矛盾類型，從“TRIZ 40 條發(fā)明原理”找出合適的發(fā)明原理來確定解決方案，有效解決矛盾是生成優(yōu)化改良設(shè)計(jì)方案的核心。

4.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)模型的應(yīng)用

復(fù)安易行是一款針對(duì)帕金森患者的助行器，設(shè)計(jì)之初，考慮患者對(duì)震顫等級(jí)的理解缺乏和外出行走需要休息為出發(fā)點(diǎn)，通過傳感器的抖動(dòng)來抵消整體機(jī)器的抖動(dòng)，保持穩(wěn)定的同時(shí)為出行提供休息空間。

1）用戶需求分析。根據(jù)帕金森患者與助行器產(chǎn)品的調(diào)研分析，整理出包含易用性、多功能、安全可靠、識(shí)別度高、大小適宜、平衡穩(wěn)定、簡(jiǎn)潔實(shí)用和材質(zhì)優(yōu)良在內(nèi)的典型用戶需求。

2）識(shí)別設(shè)計(jì)要素。在確立了用戶需求并明確其重要性后，從中提取出包含功能、造型、材質(zhì)、人機(jī)、操作感應(yīng)和使用環(huán)境在內(nèi)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)要素。

3）構(gòu)建功能質(zhì)量屋。通過用戶需求與設(shè)計(jì)要素之間的關(guān)系分析，找出其相互作用，依據(jù)QFD 理論構(gòu)建出帕金森患者助行器的功能質(zhì)量屋，其直觀呈現(xiàn)了以下兩組特性：正相關(guān)特性（功能與操作感應(yīng)、造型與操作感應(yīng)）；負(fù)相關(guān)特性（造型與尺寸、人機(jī)與操作感應(yīng)）。

4）負(fù)相關(guān)特性轉(zhuǎn)化。通過TRIZ 理論中的“39條標(biāo)準(zhǔn)工程技術(shù)參數(shù)”，將負(fù)相關(guān)特性之間的沖突問題轉(zhuǎn)化為矛盾。即造型與尺寸沖突問題可描述為No.5運(yùn)動(dòng)物體的面積和No.7 運(yùn)動(dòng)物體的體積之間的物理矛盾；人機(jī)與操作感應(yīng)沖突問題可描述為No.13 結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和No.14 結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度之間的技術(shù)矛盾。

5）解決矛盾。針對(duì)帕金森患者助行器，在物理矛盾層面上，可選擇TRIZ 理論“40 條發(fā)明原理”中No.17 多維化原理：利用多維化原理將產(chǎn)品的維數(shù)增加，從而生成一個(gè)方便用戶進(jìn)行短期休息的空間，同時(shí)避免體積的增加，保持產(chǎn)品的輕巧感，見圖5。

圖5 產(chǎn)品物理矛盾方案Fig.5 Physical contradiction scheme of product

在技術(shù)矛盾層面上，可選擇TRIZ 理論“40 條發(fā)明原理”中No.9 預(yù)先反作用，讓產(chǎn)品能夠提前對(duì)患者的震顫做好應(yīng)對(duì)與反作用，以保障足夠的強(qiáng)度并實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。采用微機(jī)電系統(tǒng)，在對(duì)運(yùn)動(dòng)的精確測(cè)量基礎(chǔ)上，通過電機(jī)的反向運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)抵消振幅產(chǎn)生防抖的效果[16]，而相對(duì)于較為嚴(yán)重的震顫情況則可以采用綁帶將用戶的手臂進(jìn)行一定程度的固定，見圖6。

圖6 產(chǎn)品技術(shù)矛盾方案Fig.6 Technical contradiction scheme of product

基于QFD&TRIZ 理論的設(shè)計(jì)流程，最終得到完整的帕金森患者助行器改良設(shè)計(jì)方案。產(chǎn)品的目標(biāo)是減輕病癥的影響并幫助患者進(jìn)行康復(fù)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，對(duì)應(yīng)不同震顫等級(jí)的帕金森患者提供不同程度的幫助，提升患者的出行體驗(yàn)。在設(shè)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)用戶感官知覺上的衰退，因此在模式切換環(huán)節(jié)設(shè)置有較大的提醒按鈕，醒目地告知4 個(gè)功能按鍵分別為跟隨模式、燈光模式、檢測(cè)模式和輪椅模式，中間部分為開關(guān)啟動(dòng)按鍵，為整機(jī)的電力輸入提供保障，見圖7。

圖7 產(chǎn)品效果Fig.7 Product effect

4.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)案例的評(píng)估

基于QFD&TRIZ 的帕金森患者助行器設(shè)計(jì)理論模型的應(yīng)用，已經(jīng)完成了助行器產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)，為驗(yàn)證優(yōu)化后產(chǎn)品的可行性與有效性，通過李克特量表對(duì)該產(chǎn)品相關(guān)特性進(jìn)行逐一評(píng)分。同時(shí)，選取市面中較為常見的3 種助行器采用同樣的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)，問卷中樣本案例，見圖8。

圖8 比對(duì)樣本案例Fig.8 Comparison case of samples

在確定樣本案例后，從前期調(diào)研所得出的典型用戶需求中，提取包含安全性、易用性、穩(wěn)定性、輕便性、空間合理性和功能完善性在內(nèi)的產(chǎn)品特性進(jìn)行問卷設(shè)計(jì)。為保證問卷的有效性，共發(fā)放25 份問卷，其中接受問卷調(diào)查的人包含8 名長(zhǎng)期使用助行器的帕金森患者，5 名帕金森患者家屬和12 名從事工業(yè)設(shè)計(jì)工作的設(shè)計(jì)師。評(píng)價(jià)結(jié)果見表8，其中樣本1、樣本2、樣本3 和樣本4 分別對(duì)應(yīng)圖8 中的比對(duì)樣本案例，樣本4 為文中助行器優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例。

表8 助行器產(chǎn)品特性評(píng)分結(jié)果Tab.8 Scoring results of walking aid characteristics

基于助行器產(chǎn)品特性用戶評(píng)分結(jié)果來看，通過QFD&TRIZ 理論模型優(yōu)化后的設(shè)計(jì)實(shí)例平均分均在3.9 分以上，可以證明此次優(yōu)化后的助行器產(chǎn)品用戶較為滿意。

5 結(jié)語

綜上分析，帕金森患者作為慢病人群，區(qū)別于普通老年人的行為特點(diǎn)，通過QFD&TRIZ 理論的結(jié)合能夠精準(zhǔn)分析用戶需求，把握產(chǎn)品關(guān)鍵問題，從而消除用戶痛點(diǎn)。基于QFD&TRIZ 理論所構(gòu)建的帕金森患者助行器設(shè)計(jì)理論模型，在用戶調(diào)研分析、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與功能的實(shí)現(xiàn)和產(chǎn)品技術(shù)的整合等方面均具有指導(dǎo)意義。經(jīng)由帕金森患者助行器設(shè)計(jì)理論模型所指導(dǎo)的設(shè)計(jì)案例，通過用戶評(píng)估和產(chǎn)品比對(duì)，證明了產(chǎn)品優(yōu)化結(jié)果的可行性和有效性。