基于輪椅使用者無障礙褲裝穿脫便利性的研究

吳佳玥 代萌婷 支阿玲 孫軍男 吳巧英

摘 要：為提高下肢殘障群體褲裝的穿脫便利性，分輕度和重度下肢殘障群體兩個組別，設計正交實驗，考察了服裝緊固件、開口位置、開口大小3個因素對其無障礙褲裝試穿時間的影響，利用極差分析和方差分析得到最優水平組合，對褲裝改進效果進行主觀評價。結果表明：開口大小是影響褲裝穿脫便利性的主要因素，對試穿時間有非常顯著影響，緊固件為重要因素，對試穿時間有顯著影響，開口位置為次要因素，對試穿時間影響不顯著。對于輕度下肢殘障群體而言，當開口大小為25cm、緊固件為魔術貼、開口位置設在中間時，褲裝的穿脫便利性最好，穿脫所需總時間最短;對于重度下肢殘障群體而言，開口大小為95cm、緊固件為拉鏈、開口位置在腿部中間，褲裝的穿脫便利性最好。根據最優水平組合改進后的無障礙褲裝在感覺舒適性、穿脫方便性的效果上均優于改進前的褲裝。

關鍵詞：下肢殘障群體;無障礙設計;正交實驗;方差分析;極差分析

中圖分類號：TS941.17

文獻標志碼：A

文章編號：1009-265X（2022）01-0224-09

Abstract： In order to improve the ease of putting on/taking off of pants for people with lower limb disabilities， we divide them into two groups： people with mild and severe lower limb disabilities， design an orthogonal experiment and probed into the effect of 3 factors， clothing fastener， opening position and opening size on their try-on time of barrier-free pants， use range analysis and variance analysis to get an optimal level combination and make a subjective evaluation on the improvement effect of pants. The results indicate that the opening size is the main factor affecting the ease of putting on/taking off of pants and has a very significant effect on the try-on time. The fastener is an important factor， which has a significant impact on the try-on time. The opening position is a secondary factor， which has an insignificant effect on the try-on time. For people with mild lower limb disabilities， when the opening size is 25 cm， the fastener is hook & loop， and the opening position is in the middle， the pants have the best ease of putting on/taking off， and the total time taken to put on and take off is the shortest. For people with severe lower limb disabilities， the opening size is 95 cm， the fastener is a zipper， and the opening position is in the middle of the leg， the pants have the best ease of putting on/taking off. Moreover， the improved barrier-free pants through the optimal level combination are better than unimproved ones in terms of comfort and ease of putting on/taking off.

Key words： people with lower limb disabilities; barrier-free design; orthogonal experiment; variance analysis; range analysis

日常生活中，下肢殘障群體比普通人容易遇到更多的障礙，相比無障礙設計在其他行業中的發展，殘障群體參與日常社會活動時，服裝的不便帶來了很大的障礙[1-3]，穿著設計合理的無障礙服裝可以解決下肢殘障群體在服裝穿脫過程中的困難[4]，從而增強他們的生理機能。下肢殘障群體可分為輕度下肢殘障群體和重度下肢殘障群體，前者脊椎損傷在C7及以上，有一定的自理能力，在時間和條件允許的情況下，躺在床上或坐在輪椅上可自己完成褲裝的穿脫，但花費時間較長;后者脊椎損傷在C6到C4之間，自理能力較差，很難獨立完成褲裝的穿脫，必須要家人或護理人員的幫助才能完成。不同的下肢殘障群體對服裝功能性要求不同，通常進行分類研究。對于輕度殘障群體，Chang等[5]設計了一款由衣身、外披肩、下部可拆卸部件組成的多功能復合風衣，方便輪椅使用者外出穿著。對于重度殘障群體，Wang等[6]設計了一套以輪椅使用者為導向的功能性服裝，此款服裝的設計可隨時將襠部和腿部拆開分離，方便使用尿不濕的截癱患者進行局部洗漱和清潔。而對于完全失去自理能力的重度殘障群體，Hu等[7]設計了適合重度殘障者的易護理服裝。對于服裝穿脫方便性，唐虹等[8]從服裝開口方式、寬松量、緊固件等方面，研究癱瘓人群的服裝款式。吳黛唯[9]則引入康復醫學評定量表，建立了輪椅使用者服裝穿脫方便性的評價標準和原則。郭志斌[10]從無障礙結構設計的角度出發，綜合不同的開口位置、開口方向和下裝版型的改進，滿足了下肢殘障群體的心理需求。另外一些學者[11-13]以下肢殘障群體的褲裝和裙裝為例，改進設計了符合下肢殘障者形態變化和功能需求褲裝基礎樣板結構。現階段對殘障群體的功能性服裝結構設計主要涉及服裝的開口位置、開口大小的改進設計，但未對影響因素進行綜合評價和系統分析，缺乏直觀的量化關系。

因此，本文通過正交實驗，針對服裝緊固件、開口位置、開口大小等因素對無障礙褲裝穿脫便利性進行分析，得到各因素的重要程度排序以及無障礙褲裝設計的最優組合方案，以期為無障礙服裝的研究提供理論依據，為無障礙褲裝結構優化提供參考。

1 實 驗

1.1 參數確定

通過文獻查閱可知，影響無障礙褲裝穿脫便利性主要因素為服裝緊固件、開口位置以及開口大小[14-15]。因此針對這3種因素對下肢殘障群體褲裝的開口進行優化設計，探究最優組合方案，選取以下各因素的不同水平，為后續的實驗方案做準備。

1.1.1 開口位置

正常褲裝的開口位置常設計在前中部位，而對于下肢殘障群體而言，由于其行動的特殊性，開口的位置決定了他們穿脫褲裝的難易程度。針對輕重度兩類下肢殘障群體的活動能力和生理特征，分別設計不同的褲裝開口位置，對于輕度輪椅殘障者，褲裝的開口設置在前面更方便他們自己完成褲裝的穿脫。因此，開口位置分別選擇在前中和兩側斜向開口;對于重度輪椅殘障者，褲裝的開口位置除了要考慮其本身能夠方便穿脫外，還應該兼顧照顧者對其方便穿脫以及更換尿袋、尿不濕等輔助用品，因此將開口位置設在腿部前中和側縫開口。

1.1.2 開口大小

褲裝的開口大小對褲裝穿脫便利性的影響同樣不容忽略，開口越大，褲裝在開口完全打開時，雙腿就越容易進出褲裝。常見褲裝的開口大小即前門襟的長度一般為15cm。以身高為165±2.5cm，腰圍為76±3cm，臀圍為92±2.5cm的A體型輪椅使用者女性人群為穿著對象，設計褲裝樣板，測得褲裝的前中心到檔彎的總長度為26cm，門襟長度為15cm，因此，對于輕度下肢殘障群體，開口大小設計為15cm、25cm。對于重度下肢殘障群體，開口大小以褲長為基準進行四等分并四舍五入取整數，分別設置為24、48、71、95cm。

1.1.3 緊固件

褲裝緊固件有很多種，常見的有拉鏈、魔術貼、按扣、松緊帶/拌、磁鐵扣等，根據前期的問卷調查，超過59%的輪椅使用者認為松緊帶是最理想的緊固件，故實驗褲裝的后腰采用松緊帶設計，方便穿脫;其次是拉鏈（33%）、魔術貼（32%）、按扣（29%）、磁鐵扣（24%）。因此將上述4種緊固件作為第一組實驗中緊固件這一影響因素的4個水平。在第二組實驗中，褲裝的開口較大，設計在大腿中部和側縫，因此，選取拉鏈和魔術貼作為緊固件因素的2個水平。

1.2 實驗設計方案

采用 L8（4122）混合水平正交實驗進行方案的確定。將輕度下肢殘障群體褲裝實驗方案記為第一組，將重度下肢殘障群體褲裝實驗方案記為第二組。

a）第一組實驗方案

第一組實驗有3個影響因素，包括服裝緊固件、開口大小、開口位置，分別用A、B、C來表示可得到如圖1（a）所示的褲裝實驗設計示意圖（B1、B2分別表示開口大小15、25cm，C1、C2分別表示開口位置在中間、兩側），其中虛線表示服裝的開口位置。實驗的因素水平如表1所示。

b）第二組實驗方案

第二組實驗因素與第一種相同，但由于重度下肢殘障群體生理控制能力較弱，所以開口大小的水平數設置為4，緊固件的水平數為2。由于重度下肢殘障群體要經常更換內褲或尿不濕、尿袋等輔助用品，他們對褲裝的開口大小要求更高，因此水平數較多。可得到如圖1（b）所示的褲裝實驗設計示意圖（B1、B2、B3、B4分別表示開口大小24、48、71、95cm，C1、C2分別表示開口位置在中間、兩側），本次實驗設計的因素水平如表2所示。

1.3 實驗樣褲制作及試穿實驗

根據混合正交實驗設計方案，每組制作8條樣褲。通過文獻查閱可知，對于長期保持坐姿的殘障人群而言，因自身重量持續擠壓皮膚，常常導致皮膚和皮下組織缺血壞死，使得患壓力性潰瘍（褥瘡）的風險增加[16]，因此對面料的吸濕透氣性要求較高;由于活動不便，輪椅殘障群體經常在輪椅和其他輔助用具之間來回轉移，轉移過程中褲裝容易受到摩擦，因此對面料的耐磨性能要求較高。本次實驗面料選取10種市面上常見的牛仔面料作為備選面料，通過對面料進行吸濕透氣性、耐磨性能等基本性能測試，最終選擇了綜合性能最好的微彈牛仔布[17]（組織結構斜紋，成分65%棉33%滌綸2%氨綸，厚度0.75mm，平方米質量241.26 g/m2，密度312×184根/10cm），面料性能如表3所示。本文只討論緊固件、開口大小、開口位置3種因素的影響，其余的因素在實驗中保持一致[18]。除面料都選取65%棉33%滌綸2%氨綸的微彈斜紋牛仔布之外，制作的樣褲款式均為直筒褲，且同種類的緊固件大小和款式都相同。

樣褲試穿選擇輕度輪椅殘障女性和重度輪椅殘障女性各6名，志愿者身高為165±2.5cm，腰圍為76±3cm，臀圍為92±2.5cm，均為A體型。用秒

表記錄每組各6名實驗者穿上褲裝的時間t1以及脫下褲裝的時間t2，通過計算得到穿脫時間的平均值t1、t2，以試穿時間t=t1+t2為實驗觀測指標，試穿時間t越短，褲裝穿脫越方便。

2 結果與分析

2.1 極差分析

對正交實驗數據進行極差分析，結果列于表4、表5。

由表4可知，在針對輕度下肢殘障群體的無障礙褲裝穿脫便利性實驗中，服裝的開口大小折算極差最大，由此可見開口大小是影響無障礙褲裝穿脫便利性的重要因素，其次是一般因素服裝緊固件，最后為次要因素服裝開口位置。因此在無障礙褲裝的穿脫性實驗中各影響因素的強弱依次為開口大小、緊固件、開口位置。

由于實驗指標為實驗者試穿時間，所以t越小說明效果越好，其中KA3>KA4>KA2>KA1，所以可確定魔術貼為A因素的優水平。同理可得，開口大小25cm為B因素的優水平，開口位置在中間為C因素的優水平。得出無障礙褲裝設計最優組合為A1B2C1，即緊固件為魔術貼、開口大小為25cm，開口位置設在中間。

同理，由表5可以看出，在重度輪椅殘障的群體的無障礙褲裝穿脫便利性實驗中，對試穿時間的影響程度從大到少依次為開口大小、緊固件、開口位置。分析可得，無障礙褲裝設計最優組合為A2B4C1，即緊固件為拉鏈、開口大小為95cm、開口位置在腿部中間。

2.2 方差分析

采用正交實驗的極差分析法雖然有簡單直觀、計算量小的優點，但不能區分偶然誤差和條件誤差，而方差分析能夠區分由于實驗條件改變引起的數據波動和實驗誤差引起的數據波動[19]。因此采用正交表的方差分析法，探討不同緊固件、開口大小、開口位置對無障礙褲裝穿脫便利性的影響是否顯著。方差分析計算結果如表6、表7所示。

由表6可以看出，0.05顯著水平下，C開口位置對試穿時間影響不顯著，且F值為0.086<1，說明因素C的影響很小，可以忽略不計。因此將因素C從模型中刪除，將其歸入誤差，重建模型，分析結果列于表6，分析可知：對于輕度下肢殘障群體而言，在0.01顯著水平下，B開口大小對試穿時間有非常顯著的影響，在0.05顯著水平下，A緊固件對試穿時間有顯著影響。各因素對實驗指標影響因素的主次順序從大到少依次為開口大小、緊固件、開口位置。此結果與2.1中極差分析結果一致。

由表7可以看出，0.05顯著水平下，C開口位置對試穿時間影響不顯著，且F值為0.715<1，說明因素C的影響很小，可忽略不計。同樣將其作為誤差，重建模型，分析結果見表7，分析可知：對于重度下肢殘障群體而言，在0.05顯著水平下，A緊固件、B開口大小對試穿時間有顯著影響。各因素對實驗指標影響因素的順序從大到小依次為開口大小、緊固件、開口位置。此結果與2.1中極差分析結果一致。

2.3 各因素對無障礙褲裝試穿時間的影響

2.3.1 緊固件對試穿時間的影響

試穿時間隨服裝緊固件變化的關系如圖2所示，通過兩組對比可以看出，重度下肢殘障群體的試穿時間要遠遠大于輕度下肢殘障群體的試穿時間。對于輕度下肢殘障群體實驗組，按扣的試穿時間明顯較長，魔術貼的試穿時間最短，但與拉鏈、磁鐵扣差距較小。但對于重度下肢殘障群體實驗組，拉鏈的試穿時間短于魔術貼，且差異顯著（概率p值為0.047<0.05）。分析原因，這是由于輕度下肢殘障群體實驗組的無障礙褲裝的開口尺寸相對較小，用魔術貼比較有優勢。而重度下肢殘障群體無障礙褲裝的開口較大，若用魔術貼作為緊固件，需要用到的魔術貼個數會相應地增加，反而會延長穿脫的時間，所以拉鏈的效果更好。因此針對不同下肢殘障群體的無障礙褲裝設計可以選擇不同的緊固件。

用Duncan多重比較法分析不同緊固件對輕度下肢殘障群體試穿時間的影響，結果列于表8。由表8可見，對于輕度下肢殘障群體而言，在0.05顯著性水平下，緊固件中按扣與魔術貼、拉鏈及磁鐵扣之間有顯著性差異，魔術貼、拉鏈、磁鐵扣效果較好。

2.3.2 開口大小對試穿時間的影響

試穿時間隨開口大小變化的關系如圖3所示。由圖3可知，對于重度下肢殘障群體實驗組，開口大小為15cm的褲裝試穿時間明顯高于開口大小取25cm。對于輕度下肢殘障群體實驗組，開口大小為24cm的試穿時間明顯較長，開口大小為95cm時試穿時間最短，但與開口大小為48、71cm的差距較小。由此可見，適當增大開口尺寸能同時減少褲裝穿、脫時間，但是對于重度下肢殘障群體，開口尺寸的進一步增大，在縮短脫衣時間的同時會增加穿衣時間，從而使總時間保持相對穩定。

用Duncan多重比較法對不同開口大小對重度下肢殘障群體試穿時間的影響進行分析，結果列于表9。由表9可見，對于重度下肢殘障群體而言，在0.05顯著性水平下，開口大小中24cm與71、48cm及95cm之間有顯著性差異，且71、48、95cm效果較好。

2.3.3 開口位置對試穿時間的影響

試穿時間隨開口位置變化的關系如圖4所示，可以看出開口在中間位置比開口在兩側無障礙褲裝的穿脫時間稍短，穿脫便利性略好。

2.3.4 最優水平組合

通過極差分析和方差分析可得，對于輕度下肢殘障群體，最優方案為A1B2C1（緊固件取魔術貼、開口大小取25cm、開口位置在中間）。對于重度下肢殘障群體，最優方案為A2B4C1（緊固件取拉鏈、開口大小取95cm、開口位置在中間），對應于表4正交實驗結果中8號試樣（測試值為168.49 s），在1～8號試樣中試穿時間最短，理論分析與實驗結果一致。

3 無障礙褲裝穿脫性能主觀評價

對優化前后無障礙褲裝穿脫性能進行主觀評價。以傳統的立姿褲裝為參照樣本（緊固件為拉鏈、開口大小取15cm、開口在中間位置）;以最優水平組合設計的褲裝為測試樣本。評價者選取輕、重度輪椅殘障群體各3名（其個人信息見表10），分別對改進前后褲裝的感覺舒適性、穿脫便利性進行主觀試穿評價[20]。

按照圖5所示的評分標準，采用半分制，若對褲裝的某項評價結果介于兩者之間，例如在基本滿意和一般之間的可打3.5分。由3名實驗者分別試穿褲裝，并對2個主觀評價指標進行獨立打分，求其平均值（四舍五入，結果保留1位小數）作為各項指標得分，再將2個評價指標的平均值相加得到綜合評價值F（滿分為10.0分，8.0～10.0分為優，6.0～7.9分為良，4.0～5.9為中等，2.0～3.9分為差）。

改進前后褲裝穿脫性能主觀評價結果見表11，由表中數據可得第一組：褲裝改進前綜合評價值F為2.8分，被評為差，改進后綜合評價值F為10.0分，被評為優;第二組：褲裝改進前綜合評價值F為2.2分，被評為差，改進后綜合評價值F為9.8分，被評為優。根據式（1）可得兩組褲裝改進前后的改進率R改分別為257.14%和345.45%，結果表明，改進后的無障礙褲裝在感覺舒適性、穿脫方便性的效果上均明顯優于改進前的褲裝樣本。

R改/%=F后-F前F前×100（1）

4 結 論

根據下肢殘障群體的實際情況，將其分為輕度下肢殘障群體和重度下肢殘障群體，根據兩類群體的身體特征，選取了不同的因素和水平，分別設計了兩組混合正交試驗，通過對實驗的極差和方差分析得出：

a）由極差分析得到，對于輕度下肢殘障群體和重度下肢殘障群體，各因素對褲裝穿脫時間指標影響的順序均為B（開口大小）>A（緊固件）>C（開口位置）。

b）由方差分析得到，對于輕度下肢殘障群體，B開口大小對試穿時間的影響非常顯著，A緊固件對試穿時間的影響顯著，C開口位置對試穿時間幾乎無影響;對于重度下肢殘障群體而言，A緊固件、B開口大小對試穿時間的影響顯著，C開口位置對試穿時間幾乎無影響。各變量對無障礙褲裝試穿時間的影響主次順序與極差分析結果一致。

c）就本文所設計的試驗參數水平而言，對于輕度下肢殘障群體，最優的組合條件：緊固件為魔術貼、開口大小為25cm、開口位置設在腿部中間;對于重度下肢殘障群體，最優的組合條件：緊固件為拉鏈、開口大小為95cm、開口位置設在腿部中間。

研究結果可為無障礙服裝的研究提供理論依據，為無障礙褲裝結構優化提供參考。但研究測量的下肢殘障群體數量較少，后期可以增加測試樣本容量，進一步提高研究的準確性。并且在正交實驗中，可以加入穿脫方便性等主觀評價指標，通過主客觀相結合的方式，綜合確定其最優水平組合。

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