感性工學在醫療產品設計中的應用現狀研究綜述

高 婧，賀孝梅

（中國礦業大學，江蘇 徐州 221116）

0引言

醫療產品作為功能性極強的產品，在使用的過程中主要是人適應機器，早期醫療產品的設計重點也更傾向于產品的功能性，人們不得不忍受外觀設計的不完美所帶來的不適感和心理壓力。人在生病時本身會有一種緊張和不確定感，因此醫療產品的設計應該具有緩解壓力和緊張感的作用。隨著我國經濟的不斷增長和醫療水平的提高，產品的使用感受和人的情感需求也逐漸受到重視，作為面向病人這類不管是在生理還是心理上都處于弱勢群體的醫療產品，情感化、人性化的設計就顯得尤為重要。

感性工學作為一種感性與理性結合較為成熟的理論，注重用戶的情感需求，將人的情感以理性的方法映射到設計對象中。對于醫療產品而言，感性工學是真正考慮并解決了醫療產品設計核心問題（人機之間的情感）的一種理論。感性工學以人的情感需求為基礎，在醫療產品造型、色彩、系統等設計中，協調人與機器之間的關系，滿足人的感性需求，將以人為本的理念貫徹于設計中。由此可見，感性工學理論運用于醫療產品設計中有著充分的現實意義。本文將梳理感性工學在醫療產品中的使用方法，總結現階段感性工學用于醫療產品中的主要研究方向，并對未來的發展趨勢進行展望，為后續的研究提供參考。

1 感性工學用于醫療產品的一般方法流程

感性工學起源于日本廣島大學的長町三生教授，被用于解決產品設計的情感化問題，他認為感性工學研究的基本問題有四點：①如何從感性評估的角度把握消費者對產品的感受；②如何從消費者感受中識別設計特征；③如何將感性工學作為一種人機工程學技術來構建；④如何根據當前社會變化或人的偏好調整設計[1]，總結起來就是：首先，如何有效測量獲得人的感性意象。其次，如何將感性意象有效量化運用到產品設計當中。這其中的關鍵是“測量”和“量化”。感性工學應用于醫療產品設計一般流程見圖1。

圖1 感性工學用于醫療產品設計的一般流程Fig.1 The general flow of Kansei engineering used in medical product design

1.1 感性的“測量”階段

1.1.1 感性詞匯空間

人在面對事物時會有自身的感受，這是外界信息經過大腦處理后得到的，感性詞匯空間構建就是收集和篩選感受，并將這種感受提煉成具體的詞匯。在此階段，廣泛收集用戶對于所設計醫療產品的意象詞匯并進行篩選，需要注意的是，在研究過程中要考慮到醫療產品的特殊性，其用戶不僅指單一消費者，而是包括醫護人員、病人以及家屬等不同身份的用戶，這些不同用戶的感受使醫療產品的感性意象變得復雜多樣。周志勇[2]在醫療護理設備研究中就綜合考慮了醫護人員、病人及專業設計人員的意見。

1.1.2 設計要素空間

設計要素空間構建包括設計要素收集和分解兩個階段。在收集階段，廣泛收集醫療產品設計對象樣本，并歸納總結提取最有代表性的設計樣本；在分解階段，將設計樣本根據相關人群的訴求分解成為設計要素，一般分解為結構件、單個形態、材料、色彩等。

感性詞匯空間和設計要素空間構建都屬于感性“測量”階段，此階段常用的方法包括心理測量法和生理測量法：心理測量法是在設計師引導下得到消費者的主觀評價，具體方法有語義差分法、觀察法等，其中語義差分法是將一對反義詞放在有一定概念約束的量尺兩端，分別對應最小值（0）和最大值（5/7），運用問卷調查法對相關人員進行測量[3]，這種方法節省成本，測量周期短，數據容易回收，在醫療產品的研究中運用的非常廣泛；生理測量法是借助儀器捕捉受測者受到外界刺激時的反應，包括視線追蹤、心電圖儀、腦波測量儀等，視線追蹤法主要通過眼動儀進行，生理測量法多用于研究患者行為習慣，以期改善病癥或某類特殊人群在生活中的不便[4]。

1.2 感性的“量化”階段

感性詞匯與設計要素映射關系。在測量出感性數據之后，接下來要考慮如何將感性意象數據轉化成產品的要素，這個階段就是“感性”與“理性”相結合的階段，是將人的感性情感數據化、理論化的過程。將前兩個階段得到的感性意象與醫療產品設計要素結合，得出實際的關聯模型指導后續設計實踐。

在感性“量化”階段常用的方法有數量化理論、正交實驗、SPSS等。數量化理論Ⅰ是研究定性感性意象與定量設計要素之間的關系，建立數學模型，獲得感性意象與設計要素的映射關系，在感性工學的研究中應用非常普遍[2]；正交實驗法是研究多因素關系的實驗方法，常用于有多個要素且每個要素有多個類別的實驗中，根據實驗設置的不同要素、水平選取合適的正交表進行實驗[5]。

1.3 設計實踐階段

得出的映射關系模型后進入相應醫療產品設計對象的實踐階段，由于醫療產品的特殊性，通常會有多個使用場景多個使用對象的情況，在具體實踐過程中，要明確是否確定為單一使用對象或多個使用對象，以及是否針對單一使用場景或針對多個場景進行設計，例如李嬙[6]在兒童聽診器設計實踐中，將人群和場景明確為醫生、學齡前兒童和醫院。設計方案完成后，同樣要用感性“測量”的方法對方案進行評估，以驗證研究的準確性。

2 感性工學應用于醫療產品研究的方向

感性工學在醫療產品中的研究主要集中在造型設計、交互界面設計和CMF設計三個方面。

2.1 醫療產品造型設計研究

感性工學應用于醫療產品造型設計要素空間構建階段可分為兩種形式：

第一種是將設計對象造型分解為若干單位部件，提取單位部件的形態特征與感性詞匯結合，最終組合形成最優設計方案。這種形式多用于結構較為清晰或多部件構成的產品，按照功能或形態清晰的將整體造型分解為不同的構件[2，7]。

第二種是對設計對象的整體造型進行分析，提取每個產品樣本的整體形態特征作為一類設計要素，不同的樣本形態共同構成了設計要素空間，與感性詞匯結合最終形成完整的造型方案。這種方法多用于產品樣本整體造型形態差異較大，功能分區固定性不強的產品[8-9]。

2.2 醫療產品交互界面設計研究

交互界面研究大致可分為移動端APP研究和產品內嵌界面交互研究，而使用感性工學進行醫療產品交互界面研究多集中在內嵌顯示屏交互界面設計研究。由于醫療產品的目標功能集中，內嵌界面可承載的功能量也較少，感性工學大多運用于提升界面易用性和界面視覺要素的情感化改良等[10-11]。

除了內嵌顯示屏和移動端APP，感性工學的方法還應用于智能醫學影像診斷中，WUlei等[12]選取西門子等八個公司的智能醫學影像診斷界面，使用感性工學的方法，分析出未來智能醫學影像診斷界面設計的主要影響因素。

2.3 醫療產品CMF設計研究

CMF是產品設計的重要組成部分，感性工學在醫療產品中的CMF研究一般分為單純色彩研究和整體CMF研究。

2.3.1 醫療產品色彩研究

色彩在人的視覺信息傳遞中占據著重要的地位，因此色彩設計在醫療產品設計中也十分重要。感性工學常用于兩種顏色及以上的醫療產品的配色設計研究中，通過搜集設計對象的配色樣本，將配色樣本與感性意象進行結合篩選出最為合適的配色并進行設計[13-14]。

醫療產品具有特殊性，使用場景對產品傳遞的情感也有著影響，感性工學運用于醫療場景配色同樣有著必要性：張金勇[15]將CIE色彩系統引入醫療空間感性研究，構建了醫療空間色彩意象模型；J López-Tarruella[16]將感性工學運用于哺乳室的環境色調研究。

2.3.2 醫療產品CMF研究

CMF是指色色彩、材料和表面工藝，這三種要素相輔相成互相影響，共同決定了產品的最終呈現效果。感性工學應用于醫療產品CMF研究中，通常提取三種要素的樣本與感性意象結合，分別得出感性意象與色彩、材料、表面工藝的關聯性，從而進行醫療產品的CMF設計[17-18]。

2.4 醫療產品其他方面研究

感性工學還應用于醫療產品各個要素的綜合研究，對研究對象的造型、CMF、交互界面等方面進行系統性全方位的情感化設計[2，6]。

功能性是醫療產品設計永遠繞不開的話題，使用感性工學的方法進行醫療產品功能研究有助于更好的理解患者感受，提升產品功能的有效性：Saiful Azman Hj Bidin等[19]將感性工學引入老年輔助機器人設計中，捕捉人與機器之間的情感交互；M Onishi等[20]使用感性工學測試電動輪椅控制的有效性。

感性工學在醫學界的研究也進入了實踐階段：HAL混合輔助肢體系統融合了感性工學、信息技術、神經科學等理論，已經進入應用階段[21]；虛擬醫療保健中心（www.improhealth.org）將感性工學用于研究用戶對網站的評價，提取多方用戶的有效情感并進行改進[22]。

3 感性工學理論應用于醫療產品的發展趨勢

3.1 理論與實踐相結合的研究

感性工學應用于醫療產品研究大多停留在理論階段，進行實踐并生產的少之又少，歸根結底是因為醫療器械廠家對醫療產品關注的重點仍在功能上，但隨著人們情感需求增加，廠家思維必然會發生轉變，醫療產品設計必然會重視情感化方向。目前感性工學應用于醫療產品理論研究已經有很多，但只有指導落地產品實踐才能真正扭轉醫療產品對患者情感的忽視，促進醫療產品發展，因此理論與實踐相結合必然是感性工學在醫療產品研究中的趨勢?，F已有醫療器械廠家與學校進行合作的例子，將院校理論研究與廠家實踐生產結合，如東南大學與三鑫醫療科技有限公司合作進行了三鑫血液透析儀情感化設計[7]。

3.2 多領域方法相結合的研究

醫學學科分類多且內容雜，本身就涉及到許多醫學界的研究方法，醫療產品更是如此。感性工學作為交叉學科，與心理學、人機工程學、神經科學等有著天然的親近性，而感性工學的腦電測量、眼動儀測量等方法與醫學又密不可分。但感性工學的研究方法不能單純套用到所有的醫療產品中去，要結合產品特點進行多學科交叉融合研究，從而找到最適合的方法，例如Fuqian Shi[23]將感性工學的研究轉移到醫學成像領域，獲取杏仁核和眶額葉皮層的反應，這是未來感性工學在醫學界發展的趨勢。

3.3 為特殊人群而設計

老年癡呆患者、自閉癥兒童、嬰幼兒、孕婦、殘疾人等這些特殊人群中的部分在日常生活中很大程度上離不開醫療產品，而這類特殊人群往往在情感上更加脆弱也更難以傳達自身需求，現階段的大多數醫療產品并沒有過多的關注特殊人群。作為情感與技術相結合的理論，感性工學有著很多方法所沒有的優勢—捕捉感受，不論使用心理還是生理的方法都能有效的獲取用戶感受，將特殊人群的需求量化，更好的為醫學產品設計提供指導。

4 結束語

如今人們生活節奏日益加快，心理健康也越來越受到關注，醫療產品作為與健康息息相關的產品，應該關注的絕不僅僅是功能，外觀傳遞的情感對病人來說有著非常重要的影響。感性工學作為研究人情感的理論，用于醫療產品情感化設計有天然的優越性。

本文將感性工學用于醫療產品的研究流程歸納為感性測量、感性量化與設計實踐三個階段，分別描述了各階段的具體流程方法和醫療產品在設計過程中特殊性，為后續感性工學用于醫療產品研究提供理論參考。同時通過對國內外文獻的研究發現，感性工學在醫療產品中的研究方向眾多，對產品造型、CMF、交互界面等各個方面都有涉及；理論與實踐結合、多領域方法相結合和為特殊人群設計是未來感性工學在醫療產品領域的發展趨勢?，F階段的理論研究決定了未來必然走向理論與實踐結合發展的道路，醫學領域的學科復雜性決定了醫療產品多領域方法結合研究的趨勢，醫療產品使用人群的多樣性也決定了必須關注特殊人群，為特殊人群而設計。