基于AHP 層次分析法的口呼吸矯正器的功能設計研究

肖思情， 楊 雪， 姚 君

（中國礦業大學 建筑與設計學院， 江蘇 徐州 221000）

0 引言

近年來， 兒童呼吸障礙引起了國內外學者的廣泛關注，通過查找文獻分析，我們發現阻塞上氣道可能會引起在睡眠狀態下使用口呼吸，而不正確的呼吸方式[1]影響頜面部生長發育。

綜合文獻研究發現， 缺少針對口呼吸矯正器的功能層次化需求的系統研究。 本文采用KJ 法建立口呼吸矯正器功能需求指標體系，利用AHP 層次分析法計算出口呼吸矯正器的各指標的重要程度并排序， 為設計口呼吸矯正器提供理論依據和參考。

1 口呼吸矯正器層次化功能指標

1.1 基于KJ 法建立口呼吸矯正器的功能指標

收集多個專家及設計人員的意見，借助KJ 親和圖法整理獲得的所有資料， 對評價指標各要素進行補充、篩選。 最終確定口呼吸矯正器層次性結構是：目標層存在有一個、一級指標存在四個、二級指標存在十一個[2]。

目標層：層次結構模型的總目標，是口呼吸矯正器的層次化功能需求。

一級指標：根據KJ 法提取出準則層的評價要素[2]即安全性B1、舒適性B2、 有效性B3、 靈活性B4 這四類。

二級指標：根據上一級指標中的設計要素進行詳細的劃分， 通過KJ法分析整理后篩選生成12 個二級評價的指標，矯正器的層次化功能指標見表1。

表1 口呼吸矯正器的層次化功能指標設計Tab.1 Hierarchical functional index design of oral respiratory appliance

1.2 各指標功能描述

現將所有指標詳細描述如下：C1 材質安全： 選取可親膚透氣的面料；C2 操作安全：操作過程簡化，便于穿戴使用；C3 不挑膚質：避免選用刺激性的材料損害皮膚；C4材料柔軟：選取的材料擁有可彎曲性柔軟；C5 無刺激性：選取無刺激性氣味的材料；C6 貼合面下部： 矯正器的邊緣必須包裹口部位置；C7 固定性功能： 使用者在睡眠中伴隨各種動作，需加強固定；C8 約束嘴巴功能：糾正適應口呼吸的病理狀態；C9 空氣選擇性過濾功能： 選取高效過濾如HEAP；C10 自由調節功能： 彈力帶可根據個人參數調節；C11 彈性功能：固定帶具有良好的彈性；C12 配件可替換功能：產品各部位零件可替換。

2 功能需求要素權重AHP 分析

利用AHP 層次分析的方法分析口呼吸矯正器的各部分功能需求指標，得出各指標的權重值，最后完成一致性檢驗[2]。

2.1 構建判斷矩陣并計算各指標權重

本次研究挑選30 名孩子口呼吸的家長組成決策者，對前文提出的各項評價指標用1-9 的比例標度將其兩兩相比[2]，判斷矩陣A 如下所示：

其中，aij則表示Xj對a 的重要程度[3]，aij的賦值常常是由相關領域的專家打分或者是通過問卷調查得出的數據給出，且存在aij×aji=1。 從而得到口呼吸矯正器的層次化功能指標綜合權重，見表2。

表2 口呼吸矯正器各功能指標的綜合權重Tab.2 The comprehensive weight of each functional index of orotracheal appliance

通過一級指標權重值我們了解到， 口呼吸矯正器重要等級的排列順序分別是B3 有效性、B1 安全性、B2 舒適性、B4 靈活性。

2.2 一致性檢驗

為避免出現受試者受到主觀因素的影響， 每一層計算權重之前都需要通過CR 進行一致性檢驗，如下：

λmax通 過Matelab 中 的 矩 陣B 求 出，RI 取 值 見 表3。求得[3]CR=0.0200<0.10，一致性可以接受。

表3 指標的平均一致性Tab.3 Average consistency of indicators

3 口呼吸矯正器的功能設計實踐

針對兒童設計的產品造型力求可愛圓潤，能夠有效的吸引兒童的注意力，降低兒童對于這個產品的排斥心理。

3.1 口呼吸矯正器設計效果圖及功能圖

口呼吸矯正器設計效果圖及功能圖，見圖1～3。

圖1 矯正器的設計效果圖Fig.1 The design effect of appliance

圖2 矯正器設計結構效果圖Fig.2 Effect drawing of design structure of orthodontic device

圖3 矯正器功能使用圖Fig.3 Function diagram of orthodontic appliance

3.2 AHP 在口呼吸矯正器設計中的運用

目前市場上現有的同類型競品主要分為以下幾類，第一類封唇膠帶；第二類防止口呼吸矯正帶；第三類產品唇肌訓練器； 吳紅提到產品功能主要在于糾正患者的口呼吸習慣[5]。 口呼吸患者長時間用口呼吸[6]，嘴巴處于微張的狀態，時間久而久之，嘴部肌肉就會無力，唇肌閉合力弱。

通過AHP 得出口呼吸矯正器[4]重要等級的排列順序分別是B3 有效性、B1 安全性、B2 舒適性、B4 靈活性。

3.3 HEAP 在口呼吸矯正器設計中的運用

根據需要可以考慮采用高效率的HEAP 過濾器，控制空氣的透過率，考慮到口呼吸患者群體的特殊性，在最初使用這個產品時，可調節的空氣過濾器幫助不習慣用鼻呼吸的患者盡快適應， 從根本上改正張口呼吸的問題。

3.4 智能技術在口呼吸矯正器設計中的運用

習慣性使用口呼吸的患者兒童在初使用此類產品時，還不可以立即改正用口呼吸的習慣，需要給他們適應的時間， 因而這類產品可以根據你的個人情況手動智能調節空氣的透過率，更加的個性化。

4 結論

通過層次化分析研究發現習慣張嘴呼吸兒童的家長在注重兒童的安全性以及產品使用的有效性的同時，家長對于產品的智能呼吸過濾功能以及材質舒適等評級較高。 因此，產品應盡量滿足患者兒童的使用需求。