下肢单肢伤残的康复装备设计研究

刘雪蕊 于东玖

摘要：为了满足下肢单肢伤残人群的康复助行需求，探讨其设计方法，通过研究将其转化为符合用户生理和心理需求的康复助行产品。采用市场调研、专利检索和竞品分析等方法发现市场缺口，运用用户访谈法和观察法得到用户需求，使用QFD法将产品需求转化为相对应的设计目标。得到下肢单肢康复装备的方案设计。设计师从功能、外观、结构三个方面入手，采用KJ法梳理康复助行产品需求，借助QFD方法构建下肢单肢伤残康复装备质量屋模型，进行全面有效的设计，有助于弥补我国康复医疗装备的市场缺口，推动我国医疗体系进一步完善。

关键词：下肢单肢伤残人群生理和心理需求下肢单肢康复装备KJ质量屋模型

中图分类号：TB472

文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2021）02-0103-03

引言

目前，全世界的残疾人人口已达5亿，我国是全球人口最多的国家，同时残疾人人口数量也最多，其中肢体伤残人数比重最大，高达2412万人。随着时代的变化和社会的进步，伤残人群的幸福感也成为评估社会发展水平的一个关键因素。伤残人群拥有和健全人平等的机会让自己的能力和权利得到充分地发挥2。我国医疗行业一直以来只注重治疗，忽视康复，导致了康复医疗装备的缺乏，所以大量的下肢单肢伤残人群康复需求未得到满足。因此设计出帮助下肢单肢伤残人群康复、行走，带给他们人文关怀的康复装备尤为重要。QFD方法可以按照用户的意愿和需求设计出符合质量要求，并且使消费者满意的产品。本文将采用QFD方法，构建质量屋模型，将用户需求转化为设计要点，最后完成产品设计。

一、国内下肢单肢伤残康复装备现状

（一）市场环境分析

通过市场调研，发现国内排名前十的医疗器械公司以及他们从事研究的医疗装备领域见表1，发现这些企业生产的医疗装备主要集中在医学治疗方面。国内医疗器械公司的巨头，并未重视康复医疗器械的研究，也从侧面反映了我国医疗市场缺乏此类康复医疗装备这一现象。

（二）技术环境分析

通过专利检索平台搜索“下肢伤残康复”，截止到2019年4月份，共有16项专利成果。其中共有9项专利针对下肢伤残人群的康复和助行，包括2项发明专利，7项实用新型专利。其中有3项为拐杖，2项为康复车，1项康复系统，1项可穿戴，1项多功能椅，1项助行器。由此可见，国内在下肢伤残康复方面的研究和投入较少，研究内容比较单薄，市场缺口明显。

（三）竞品分析

伤残人群康复装备是用以帮助其提高、改善生活能力的设备，增强伤残人群的社会参与度的有效手段。现阶段市场上的下肢单肢辅助装备大多能帮助伤残人员满足其行走的需要，但是由于市场基础薄弱，且伤残人群具有特殊性，市场上的辅助装备不能满足伤残人群康复的需求。通过竞品分析的方法，笔者调查了我国医疗生产厂家设计的下肢单肢辅助装备见表2，主要存在的问题包括：1）拐杖、单手杖等助行设备，一方面在行走过程中会损耗大量体力，另一方面容易磨损，存在安全隐患而且附加价值比较少;2）轮椅类设备，形态机械化，会给伤残人员造成心理负担;而且占地面积大且笨重，不方便携带;长期使用容易产生次生疾病，不利于患肢的康复;3）康復器械类设备使用场景有限，不够灵活，在患者康复后容易被闲置;4）康复护膝类产品功能单一，只起到固定患肢的作用，未考虑支撑、康复等其他功能。综上所述，国内下肢单肢辅助装备还未充分考虑到下肢单肢伤残患者的需求，开发出既帮助其患肢康复，又满足他们的出行需要，且康复后不被废弃的产品。

二、用户人群特征和需求研究

下肢单肢伤残人群是由于意外事故或病变造成的部分身体机能无法正常运转或造成功能障碍。下肢单肢伤残患者不同于其他偏瘫病人，他们具有一定的自理能力，可以独立通过辅助器具助行。通过查阅相关文献，发现患者经过临床治疗后，需要进行肢体功能的锻炼，在早期进行功能锻炼可以有效地预防并发症，加快骨折愈合，防止肌肉萎缩和肢体畸形4。下肢单肢伤残人群的康复治疗方法为1）下肢站立练习：确定用户没有不良反应后，进行站立练习，每天练习5-10分钟后休息，一天大概2-3次。2）下肢行走练习：患者在外人辅助的基础上自己进行行走练习，术后两周后每天达到20-30分钟，一天3-4次【5】。

通过走访南京多家医院，主要对中医康复科、康复中心等科室调研，观察下肢单肢伤残患者的特点，得到了其特征及需求如下。①康复方面：他们在康复过程中无法独立练习需要医护人员或家人搀扶，消耗大量人力。②身体方面：行走、站立会面临很多困难，很多人知难而退，因此不能保证练习的质量，康复效果无法达到预期。③情绪方面：下肢运动系统的障碍导致他们害怕有过多的关注，变得敏感，无法正常参加社会活动导致较强的心理落差。通过分析下肢单肢伤残人群的特征得到用户需求包括：支撑身体站立;辅助他们行走;确保练习强度;提供座椅休息;保证安全性;造型“隐形”没有特殊性;能够与其他人互动;康复后还可以使用;方便维修;方便携带;配色和谐舒适等。

三、基于QFD的下肢单肢伤残人群康复装备创新设计

（一）QFD原理及质量屋构建

QFD（QualityFunctionDeployment）即功能质量展开，最早由日本人赤尾洋二提出于20世纪70年代，一般采用亲和图法和质量屋等方法将产品需求转化为技术要求【6】。需求转化是QFD理论的重点，主要表现形式为“质量屋”模型，质量屋模型是以图文的形式表现用户需求与产品之间关联的方法”。采用质量屋模型可以把用户需求转变成相对应的设计要素，提高用户的满意度，最后设计出符合消费者需求的产品。因此，建立质量屋模型，梳理产品设计的流程对于产品设计的创新起到至关重要的作用，具体设计流程见图1。

（二）产品需求与权重分析

如今关于消费者健康和体验的医疗产品设计应该以用户为中心进行研究。上文通过用户访谈和观察法得到了下肢单肢伤残人群的需求，通过市场调研发现了市场需求，综合得到的产品需求是杂乱的、模糊的，所以需要将其整理、归纳。采用KJ法对收集的所有信息进行梳理，如图2所示。KJ法又称亲和图法，能够将复杂的问题归类，得到清晰的思路【9】。产品需求权重值K是根据下肢单肢伤残患者的调研和专家组的建议得出的，权重K与下肢单肢康复装备需求呈正相关，如果权重值K越大，说明该需求对用户更重要。通过计算得到权重值K，患者需求与权重值见表3。

（三）最终设计目标的确定

从表3可以发现，下肢单肢伤残患者需求偏向康复功能，其次是无特殊性方面，产品需求中最重要的是“辅助患者进行康复训练”其次是“康复后可继续使用”。由此可见，用户比较重视康复装备的实用性，希望康复装备的使用寿命较长。根据QFD原理和权重需求分析，将产品需求转化为设计要素见表4，从而明确设计目标。之后通过构建产品需求与设计目标关系矩阵，通过表中相关的强弱关系确定最终的设计目标，详情见表5。

由表5矩阵得出设计要素重要度，通过计算得到主要设计要素排序如下：C2，C1，C9，C4，C10，C8即助行功能;康复功能;安全性;情感化设计;标准化;便携性，据此，得到最终设计目标为：帮助患者支撑、移动身体，独自完成行走活动;能够协助患者进行站立和行走等康复训练;在康复训练和日常使用时保证用户的安全;与医疗装备有区别，外观形态美观无特殊性;零件、装配标准化，缩短生产周期，提高成品率;可以折叠，材料轻便，方便出门携带。从功能设计，外观设计，结构设计3个方面入手，针对最终设计目标进行实践。

（四）下肢单肢伤残人群康复装备设计实践

下肢单肢伤残人群康复装备的设计首先要满足助行功能和康复功能，能够协助患者支撑进行站立和行走等康复训练，还要具备安全性和非特殊性。从功能的角度考虑，采用模块化设计将此康复装备分为5个模块。

1.支撑结构：安全性方面，为了支撑下肢单肢伤残患者腿部和身体的站立，该支撑结构由座位、连接杆和把手组成。支撑结构可以支撑患者进行站立和行走训练。站立训练时，手握把手缓缓站立，休息时可以倚靠车座。行走训练时，手握把手支撑身体，座位可以支撑受伤的单腿膝盖，通过另一个腿在地面上的滑动和支撑杆的加持完成行走训练。2.移动模块：该康复设备一共有三个轮子，前部两个轮子为万向轮，方便行车转向，该设备通过三个轮子的转动完成车体的移动。3.高度调节结构：座位与把手都可以调节，座位高度可以通过卡扣固定，把手位置可以通过螺丝调节其长度，从而满足不同体形身高的用户的需要。4.储存模块：主要为车筐，可以存放想要携带的物品。5.折叠结构：通过折叠结构实现更小的占地空间，方便出门携带。中间杆可以折叠，方便移动后轮;扶手杆可以折叠，从而由垂直空间变为水平空间;把手可以折叠，贴合车座，更省空间。

外观的设计不仅要符合人机工程学，还应具备美观、舒适的作用。下肢单肢伤残人群由于身体的特殊性，内心会比其他人更加敏感，为了帮助伤残人士克服心理障碍和情感问题，助行设备在造型设计方面趋于“隐形”，外观和普通骑行车一样，从而照顾到伤残人士的心理感受，帮助他们重新拥有自信与积极的心态，让下肢单肢伤残群体感受到产品带给他们的温暖与关怀，有利于他们的治疗与康复。所以，在满足功能需求的基础上，产品的造型在线条上应更加柔和，适当地采用曲面，曲直结合，并且隐藏裸露的机械零件，从而避免锋利的棱角，带给用户更多的亲和力和安全感。并且整个车的折叠设计，可以方便装箱和存放，帮助用户节省存放空间。该康复装备的外观和折叠方式见图3。

用户通过图4方式可以长期进行康复训练和外出活动。除了以上讨论的功能设计和外观设计以外，在结构方面，下肢单肢康复装备的管型件采用航空铝合金，使该产品更加轻量;轮子则采用防滑橡胶，更加耐摩擦，使用户在支撑行走时更加安全;腿部接触材质为软性材料，不仅能够保护下肢单肢伤残部位不再受到二次伤害，还能帮助用户在运动的过程中加快伤口的愈合，在不平的路面上，患者可以减少颠簸，给用户带来更加安全和舒适的体验。该康复装备的零件采用标准化生产，不仅能够使产品制造的周期大大减小，还能够提升其合格率。从人的需需求层次来看，精神维度的情感体验也是用户所期望的10。康复装备的设计不仅要安全、实用、美观，还能够传递情感和人文关怀，这是设计师在更高维度下尊重生命、创造价值的体现。

结语

下肢单肢伤残人群由于事故或病变造成身体功能障碍，有一部分因为自己的缺憾换取了更多人的健全，推动了社会的进步，帮助此类群体获得更好的治疗和患肢康复成为设计师思考的问题。本文深入研究了国内康复装备市场环境、下肢单肢伤残人群需求以及QFD理论，构建了下肢单肢康复装备质量屋模型。针对国内康复医疗装备市场缺口，采用量化的方式确定最终设计目标，根据设计目标展开设计，有助于提高用户体验，希望达到帮助下肢单肢伤残人群康复的效果。。

基金项目：南京市留学回国人员科技创新择优资助项目。

参考文献

【1】吴江，钟奕飞.如何通过设计减少残疾人群体的心理障碍【J】.艺术品鉴，2019，36（17）：256-257.

【2】宁全荣，杨倩残疾人美好生活的哲学分析【J】.残疾人研究，2018，29（1）：37-42.

【3】陈振声中国残疾人辅助器具服务体系的构建【J】.中国康复理论与实践，2011，17（06）：583-585.

【4】包娜布其，孙金霞下肢骨折患者的围手术期护理【J】.中国民族民间医药，2012，24（15）：149-151.

【5】陈德霞，陈和木，汪亚兵等下肢负重及行走督导表在半月板损伤术后患者的康復效果【J】.中国伤残医学，2018，26（24）：15-17.

【6】陈媛，宋端树，辜俊丽集成QFD/TRIZ/AHP的产品创新设计模式研究【J】.包装工程，2017，38（20）：150-155.

【7】周小军，杨勤.基于QFD的产品两次创新设计方法【J】.图学学报，2016，37（3）：394-399.

【8】张小平，王宏亮.医疗器械设计中的心理学因素【J】.包装工程，2009，30（9）：135-137.

【9】姚君，唐晓腾，李亚捷等.基于QFD的尘肺病家用康复产品系统设计【J】.包装工程，2019，40（6）：152-158.

【10】李世国，顾振宇交互设计【M】.北京：中国水利水电出版社，2012.