醫療物聯網下病患群體可穿戴輔具的設計研究

黃群HUANG Qun 莊原ZHUANG Yuan

武漢理工大學，武漢430070（Wuhan University of Technology，430070 Wuhan）

專題爭鳴（Theme Debate）

醫療物聯網下病患群體可穿戴輔具的設計研究

黃群HUANG Qun 莊原ZHUANG Yuan

武漢理工大學，武漢430070（Wuhan University of Technology，430070 Wuhan）

隨著科技的迅猛發展，人們對健康日益關注，諸多可穿戴醫療輔具逐步走進人們的生活。但目前可穿戴醫療輔具專業度不高，無法滿足病患群體的切身需求。從實際產品出發，總結病患群體可穿戴式醫療輔具的設計原則，再與設計實踐相結合，希望能為面向病患群體的可穿戴輔具設計提供支持。

醫療物聯網；可穿戴醫療輔具；病患群體；設計應用

一、引言

醫療物聯網是指用物聯網和通訊技術，來支持醫療數據的自動識別、定位、采集、跟蹤、管理、共享，從而實現對居民、病人、醫護人員的智能化醫療服務和對藥物、醫療輔具、設施和體系的智能化管理[1]。

電影《碟中諜4：幽靈協議》中有一個片段，特工在火車站執行任務時，借助配戴在眼睛上的智能隱形眼鏡來找尋、識別目標，并將所得數據上傳總部。

有人曾經預言，這項技術在近20年內不會實現。但事實上，谷歌公司（Google Inc.）和諾華（Novartis）制藥公司已經在共同開發可以感應血糖的隱形眼鏡了。該隱形眼鏡運用微電池、微芯片等電子技術，將血糖傳感器內嵌其中，實現了對糖尿病患者血糖的實時監測，進而代替了現在市面上需要抽血來檢測血糖的笨拙產品。同時，這款隱形眼鏡也可以自動調節人眼焦距，幫助盲人或視弱患者重見光明。

由于科技的迅猛發展，我們得以不斷地將科幻小說、電影中的未來科技變為可能，借助這些可穿戴設備來放大我們的身體，提升我們的能力，甚至恢復殘障者的身體機能，讓一度無法自主行動的人能走能跑，讓曾經失明或失聰的人能夠清楚地看到或聽到[2]。

未來醫療時代的開創者、世界著名的心臟病學專家埃里克·托普（Eric Topol）在他的新書《未來醫療》中指出，醫學可借助新興的數字化基礎設施實現廣泛的民主化，而這些基礎設備也已經到位，并在不斷地發展，我們將看到醫療領域全新的圖景[3]。

二、可穿戴醫療輔具的現狀

隨著微型處理器、傳感器、移動互聯網、社交網絡，以及新材料等技術的飛速發展，可穿戴設備正從實驗室走向市場[4]。

例如，2014年，美國初創科技公司Empatica研究開發了一款專為癲癇患者設計的智能預警腕帶—— 擁抱者智能手環（Embrace Watch） （見圖1）。

圖1 擁抱者智能手環（Embrace Watch）①

這款智能手環，采用時尚的圓弧造型設計，并提供多種顏色的選擇，看上去就像一個精致的裝飾手鐲。同時，在智能手環內部設有多個小型電極，一方面可將微弱的電流通過和皮膚的接觸來傳導，從而監測患者的心理狀態、睡眠情況、身體活動，另一方面也可在身體不適時發出震動提醒，以此方式來預警，提醒患者采取積極有效的緊急措施，防止癲癇癥的發作。

一款由瑞士Hocoma醫療科技公司設計的背部可穿戴式互動醫療輔具Valedo （見圖2），設計對象主要是長期受背部疼痛和相關背部疾病困擾的患者。

圖2 Valedo②

這款可穿戴式醫療輔具由3個模塊組成，分別是游戲平臺、銜接模組和智能云平臺。其特色是通過游戲互動的形式來幫助患者完成特定鍛煉。同時，在智能云平臺上，醫生可以獲取使用者相關信息，并將之進行實時分析，得出反饋數據。現在，這款智能化可穿戴輔具已獲得美國食品藥品監督局（Food and Drug Administration）的認證，進而使其更加安全可靠。

生命使者（LifeKeeper） （見圖3）就像它的名字一樣，是一款預防突發心臟病和中風的“生命守護者”，由可穿戴式人體監測輔具和智能平板軟件兩部分組成。通過監測用戶在佩戴使用時的心率，分析出心臟病發的幾率，希望用戶在突然發病之前可以收到預警提醒，并及時就醫。在造型上，這款可穿戴式預警輔具的大小和我們日常所用的USB盤相似，輕巧可人、方便攜帶，在佩戴使用時不會給使用者造成任何的不適以及負擔。

圖3 生命使者（LifeKeeper）③

對比國外市場，國內以小米為代表的智能手環的熱賣，使可穿戴輔具在近幾年如雨后春筍般層出不窮，但是在病患群體中的應用卻不盡人意。

因此，筆者結合市場上現有的可穿戴式醫療產品，歸納總結了為病患群體設計可穿戴式醫療輔具的幾點設計原則。

三、可穿戴輔具在病患群體中的設計原則

1．過濾與共享信息原則

諾貝爾獎得主赫伯特·亞歷山大·西蒙（Herbert Alexander Simon）在1971年曾說過：“信息的豐富促成了注意力的缺乏。”[5]

顯然，隨著可穿戴輔具的不斷發展，人們被越來越多的數據信息所包裹著。而信息可以有效地被用戶所瀏覽，則成為一個優秀的可穿戴醫療輔具必須具備的關鍵因素。其目的不是面面俱到地傳達細節信息，而是將信息以最快、最有效、最直觀的方式傳達給使用者，尤其是在設計針對病患群體的可穿戴輔具時，更應該將他們所關注的信息放在首位，并預設有報警界面，方便家長、子女以及醫務人員的及時救助。

除了過濾信息外，對信息的共享同樣重要，對于用戶自己而言，將他們每天身體健康數據分享在社交媒體上，不僅在某種程度上可以督促他們堅持鍛煉，而且能讓他們在社交活動中重拾自信，找到自身價值。

對于整個醫療體系而言，倘若用戶可以將自己的病情以及醫療記錄數據進行匿名分享，那么這將有助于傳統醫療向“去中心化（Decentralization）”④醫療體系的轉變。

2．簡易自然操作原則

這個原則，讓用戶可以本能地、自然地、無負擔地操作。在為病患群體設計時，需要考慮到他們的心理狀態。那些復雜的操作體驗，在一定程度上會給他們帶來不必要的麻煩以及心理負擔。

從一開始，智能手機就不能很好地被老年人所接受，直到現在這種情況依然存在。因此，易被理解的操作體驗，及時的反饋提示，就變得尤為重要。

在目前的大多數可穿戴輔具中，主要借助人類五感（形、聲、色、味、觸）中的視覺感官，來刺激用戶去操作，而其余的感覺通道是被閑置的。在麻省理工學院（Massachusetts Institute of Technology，簡稱MIT）設計有專門的可觸摸媒體研究小組，教授們不斷地鼓勵學生在他們的設計中融入觸感技術。

那么，在為病患群體設計時，是否能考慮充分利用人類的多種感官？比如，設計帶有舒緩的聲音提醒，抑或為了避免在公共場所的尷尬，借助觸覺和嗅覺上的刺激，來為他們提供更貼心的體驗。例如，文中所提及帶有震動提醒的擁抱者智能手環（Embrace Watch）。

我們知道，不同領域的跨界合作，能激發意想不到的創造力。同樣的，充分利用人類閑置的感官通道，使之相互交流合作，可以為用戶，尤其是病患群體提供更好的操作體驗。

3．外形可人原則

親切的造型、溫暖的材質，使產品能在情感上與人溝通。諾貝爾獎得主康拉德·勞倫茲（Konrad Lorenz）是現代動物行為學的開創者。他指出，人對于具有嬰兒特征的動物很有好感，這使幼態延續（Neoteny）再次受到熱捧[6]。

因此，帶有幼態的設計能撫慰用戶的心理，為其健康帶來益處，而缺少如大自然或柔軟元素的產品，是設計中的巨大缺陷。

在為病患群體設計可穿戴醫療輔具時，倘若能加入輕柔的觸感、自然的顏色等溫柔的考量，那么用戶應該會更愿意去長久地佩戴使用。

4．攜帶方便且耐用原則

如今微型化技術的飛速發展，為可穿戴輔具在醫療領域中的表現形態提供了更多種可能。比如，佩戴在胸前的敘述者相機（Narrative）相機⑤，小巧精致，如同一個裝飾胸針，你可以選擇別在身上的任何一處。

不過，對于一些手部操作困難的使用者來說，則不能一味地追求方便攜帶而縮小尺寸。因此，如敘述者相機（Narrative）一樣選擇無任何操作按鍵，或單按鍵、少按鍵的形式，可以滿足方便攜帶的同時，也便于操作。

大部分可穿戴輔具的設計，除了需要考慮如何將產品輕巧袖珍化，還需要同時考慮其耐用性。在難以控制的環境之下，故障有可能會引發危險，這種情況是在為病患群體設計時不被允許的。不容易出現故障的可穿戴輔具，才能提供用戶安心使用的保障[7]。

四、可穿戴輔具在病患群體中的應用

根據以上4項設計原則，結合筆者的設計案例——以為帕金森癥患者設計的紅光監測儀為例，進一步具體予以解釋和說明。

1．用戶分析

隨著現代人物質文化生活的不斷豐富，全球呈現高齡化社會趨勢。而帕金森癥的患病率，也隨之顯現上升態勢。如今，帕金森癥已成為中老年人的“第三殺手”[8]。

凍結步態是帕金森癥患者最為常見的癥狀，主要的表現形式為患者步行前和步行時運動的短暫性停滯。情況嚴重時，患者行動途中會出現腳步無法抬起的狀況，如同雙腳被牢牢粘連在地面一樣，此時則需要他人或助行器的幫助。因此，患者家中地板上常會貼有長條狀可視膠帶，利用視覺刺激，來改善帕金森癥患者凍結步態的癥狀。

2．設計說明

這款可穿戴紅光監測輔具（見圖4），運用了智能激光模組裝置，能照射在地上形成高亮度紅光直線，刺激患者的視覺神經，引導患者克服起步恐懼感，踏著腳下直線紅光前進，由此改善患者起步難，不敢跨步的問題。同時，此款可穿戴紅光監測輔具，能夠監測患者每日步態頻率，凍結次數及時長，并將數據實時傳輸給主治醫生和患者家屬。

圖4 可穿戴式紅光監測輔具⑥

除了監測信息外，此款可穿戴式紅光監測輔具也專門設計有一鍵報警界面，可以根據紅光監測儀內置的追蹤器定位患者所在的位置，方便及時救助和通知家屬。

在造型設計上，此款可穿戴式紅光監測輔具精致小巧，便于固定在鞋履上。同時，在每個轉角都采用圓角設計，借助幼態形狀以及具有生命力的綠色，給使用者帶來更好的視覺感受。材質上擬選擇具有柔性的硅膠，在觸感上刺激使用者的感覺神經，消除用戶使用時的畏懼感。

五、結語

隨著人口結構、自然和生活環境等方面的發展變化，人們對自己和下一代的健康也日益關注，面向病患群體的移動醫療輔具需求將會不斷增加，可穿戴輔具設計在醫療健康領域的市場前景顯而易見。

但是，目前市面上的可穿戴式醫療輔具產品專業程度低、種類少且可互動性差。其功能主要還停留在計步、監測心率和睡眠等非醫療級別的數據上，對于特定病理人群的生理和心理需求尚不能較好地滿足。

現在，醫療輔具設計正朝著更加專業且人性化的方向在發展。人們迫切地希望可穿戴醫療輔具能真正實現醫療級別上的精確監測，了解到更復雜的健康狀況，如血糖指數、哮喘預防、中風隱患，等等。同時，“以患者為中心”的關懷設計，也能引導用戶在使用之后，自愿去作進一步的推廣。

因此，將設計與醫療相結合，讓可穿戴醫療輔具融入病患群體的生活，改善他們現有的生活狀態，并積極發揮保障用戶健康的作用，是設計師應該迫切考慮的事情。

展望未來，可穿戴醫療輔具設計會朝著更加智能化、科技化、平民化的方向發展，如果其所傳送的數據能夠被合理地予以運用開發，那么人類無疑將會因此而受益無窮。

以十幾億人口的中國為例，假如有一億的人口都在使用可穿戴式醫療輔具，中國相關專業研究機構將他們身體所傳達的醫療健康數據收集上來，對整體情況進行分析，利用大數據來預測某種疾病的發展情況，或者中國一代人抑或下一代人的健康狀況，并及時予以預警和健康防治，那么中國人的健康狀況必將因此而得到極大的改善。

注釋

① 圖1來源：https://www.indiegogo.com/projects/ embrace-a-gorgeous-watch-designed-to-savelives#/.

②圖2來源：https://www.valedotherapy.com/de_ en/.

③圖3來源：https://www.pinterest.com/ pin/94434923411568792/.參見：佚名.Lifekeeper：可穿戴的急病預防報警設備[EB/OL].（2014-04-23）[2017-01-03].http://www.imdaike.com/zh-CN/displaynews.html?newsID=171123.

④ 節點與節點之間的影響，會通過網絡而形成非線性因果關系，這種開放式、扁平化、平等性的系統現象或結構，稱之為去中心化.

⑤參見：http://dc.yesky.com/491/37517991. shtml.

⑥ 圖4來源：作者自繪.

[1] 樊嫚，陳敏.醫療物聯網技術與應用探討[J].中國數字醫學，2011（10）：71-73.

[2]戴維?羅斯.極致：互聯網時代的產品設計[M].晏奎，趙東艷，譯.北京：中信出版社，2016：12.

[3]埃里克?托普.未來醫療：智能時代的個體醫療革命[M].鄭杰，譯.杭州：浙江人民出版社，2016：212.

[4]孫效華，馮澤西.可穿戴設備交互設計研究[J].裝飾，2014（2）：28-33.

[5]凱文?凱利.必然[M].周峰，董理，金陽，譯.北京：電子工業出版社，2016：202.

[6]Russell W M S. Studies in Animal and Human Behavior[J]. The Quarterly Review of Biology, 1970，5（3）：524.

[7]中川聰.通用設計的教科書[M].增訂版.張旭晴，譯.臺北：龍溪國際圖書有限公司，2006：123.

[8]鄒亞，汪豐，高帥鋒，喬子晏，毛成潔，張惠鈞.基于可穿戴系統的PD病人運動功能評價系統[J].中國醫療設備，2015（1）：10-14.

（責任編輯 孫玉萍）

Application of Wearable Aids Design for Patients in Internet of Medical Things

With the rapid development of science and technology people are increasingly concerned about their health which make wearable medical aids gradually affected our lives. However, wearable medical aids cannot meet patients’ actual needs for the unprofessional standard at present. This article starts from the actual product and summarizes the design principles of wearable medical aids for patient group. Finally, combined with the design practice it aims to provide some theoretical supports of wearable medical aids for patients.

Medical things networking；wearable medical aids；patients；design practice

J05

A

10.3963/j.issn.2095-0705.2017.01.003（0017-05）

2017-01-12

黃群，武漢理工大學藝術與設計學院教授，碩士生導師；莊原，武漢理工大學藝術與設計學院碩士生。