基于用戶體驗目標的腰椎康復裝置設計

楊尚靜　張昆　龔錦

關鍵詞：體驗目標;腰椎康復;產品設計;用戶需求

1 用戶體驗目標概述

1995 年的 CHI 會議中，用戶體驗被 Don Norman 首次提出，用戶體驗包括終端用戶與公司，以及其服務和產品交互的所有方面。用戶體驗（User Experience）有諸多定義，ISO9241-210 對用戶體驗的定義為：人們對于使用或參與產品、服務或系統所產生的感知和回應[1]。ISO 的定義是將體驗聚焦于“使用”，在我國使用“用戶體驗”這個概念時，其內涵更接近關注用戶的“體驗”[2]。從用戶體驗的內容上看，普遍認為用戶體驗涉及用戶、產品和交互環境三個方面[3]。

用體驗來驅動設計一直是工業設計中的一種重要策略，體驗驅動設計成功的前提是定義設計的目的是什么。由預期體驗驅動的設計方法，稱之為用戶體驗目標。體驗驅動設計的關鍵先決條件是定義要設計的體驗，用戶體驗（UX）目標將預期體驗具體化[4]。LU Yi-chen 對體驗目標做了明確的解釋：體驗目標描述了預期的瞬間情感或個人與所設計的產品或服務之間的情感關系[5]。

國內學者辛向陽進一步解釋了用戶體驗及體驗設計，提出從用戶體驗到體驗設計的范式轉變，用戶體驗將體驗作為準則，體驗設計將體驗作為對象，經過目標定位（Expectation）、事件發展路徑的選擇（Event），以及對過程的回顧反思（Impact）[6]。體驗目標將喚起用戶的積極體驗，并且設計師可以在體驗目標的指導下創造新的設計可能性。

用戶體驗目標在不同階段指導體驗驅動的產品開發，其并沒有特定構建過程，大多數研究者從不同角度進行目標構建。其構建方法相關研究有：李元超等人通過PACT 分析構建事件模型，結合技術特征和用戶特征，構建節點的用戶任務目標[7]。基于理論、技術、品牌、愿景、同理心的方法，Eija Kaasinen、 VirpiRoto 等人提出構建用戶體驗目標的五種方法，理論和技術旨在洞察用戶體驗目標和可測量目標的設定，而品牌和愿景更專注于尋找靈感，同理心方法專注于洞察力和靈感[4]。基于需求的方法，對用戶需求的理解是用戶體驗目標的重要來源，一是從心理學的角度，基于用戶基本的心理需求構建體驗目標;二是采用移情的方法，從用戶觀察、訪談及領域專家訪談中獲得[8]。

文章將采用基于需求的方法，探索用戶需求，分析用戶需求的權重指數，將關鍵用戶需求轉化為用戶體驗目標，再通過用戶體驗目標進行產品功能的轉化，從而進行腰椎康復裝置功能設計。

2 基于用戶體驗目標的腰椎康復裝置設計流程

2.1 確定腰椎患者需求

腰椎康復用戶需求信息首先通過文獻研究收集、閱讀、整理相關文獻，從文獻中獲得對腰椎康復、腰椎疾病用戶、腰椎康復相關產品的認識，為腰椎康復裝置研究提供了理論依據。然后通過觀察，觀察法調查員在一個自然環境中觀察被調查對象的行為和舉止方法，探究腰椎病人的行為特征、活動場景等。

通過文獻研究及觀察法，得到的腰椎患者需求包括：及時腰椎提示、增強互動性、醫患數據檢測、腰椎數據反饋、腰椎產品穿戴靈活等多方面。但通過觀察法、文獻研究法獲取的用戶需求信息是雜亂的、模糊的、相似的。文章將進一步對信息進行規范提取，運用親和圖法（KJ）對信息進行層次分析，從而提取出關鍵用戶需求信息。

患者的需求權重 K 值是通過對腰椎患者進行調研，并結合28 名專家意見打分確定的，其需求權重 K 值越大，表示所對應需求對患者的重要度越高。將需求運用親和圖法將用戶需求分為三類：C1 監控反饋類用戶需求、C2 數據反饋類型用戶需求、C3產品穿戴類型用戶需求。二級用戶需求涵蓋在一級用戶需求下為C11-C14、C21-C22、C31-C33。

對矩陣進行一致性檢驗，當CR<0.1 時，判斷矩陣符合一致性要求。表1 用戶二級需求一致性檢驗結果為CR ：0.0843，即結果數據滿足一致性檢驗要求。按照用戶需求由高到低進行的排列如圖1 所示。

C21 查看腰椎實時曲線、C11 提示腰椎姿態是否合理、C12提示用腰時間、C33 穿戴期間靈活、方便這四個二級用戶需求權重指數較高;C32 能夠快速穿戴、C13 鍛煉提示這兩個二級用戶需求權重指數中等;C31 造型美觀、C23 構建醫生、病人數據平臺、C22 健康評測工具、數據報告、C24 提供病友交流平臺、C14 康復裝置增強互動性，提高康復積極性這五個二級用戶需求權重指數較低。由數據可見，用戶對腰椎健康檢測等實用性功能用戶需求最高，對康復需求社交性、造型美觀等要求較低，在后續的體驗目標建立中將更加關注腰椎康復裝置的實用性功能。

2.2 構建用戶體驗目標

通過需求權重構建二級體驗目標和總體體驗目標。腰椎康復的二級體驗目標如下：

1） 及時地監控反饋：主要包括提示腰椎姿態是否合理，用戶需要知道腰椎姿勢是否合理，避免出現不健康的腰椎曲線。還要提示用腰時間，及時提示用戶過長時間用腰，使用戶保持健康用腰。

2） 增加數據的互動感：查看腰椎實時曲線，了解腰椎狀態，用戶可以及時通過手機端查看腰椎曲線，并伴有一些數據反饋，腰椎曲線數據報告。

3） 適宜的穿戴感：適宜的穿戴感包括材質、產品體量輕、穿戴靈活等符合目標用戶的期望。對二級體驗目標進行抽象歸納，得出總體體驗目標。腰椎康復裝置的總體用戶體驗目標是：實時保持健康腰椎曲線，即用戶在佩戴康復裝置時是可信賴的、有幫助的、準確的、實時的、舒適的。

為保證腰椎病人保持健康的腰椎曲線，提出腰椎康復裝置概念設計，提出關鍵功能及功能的實現方式。

2.3 提取設計思路

通過用戶體驗目標進行腰椎康復產品功能的轉化，采用直接推導。如體驗目標“及時的監控反饋”可以直接推導為“監控震動、聲音等提示功能”“提示異常”;體驗目標“查看腰椎實時曲線”可以直接推導為“手機端向用戶顯示腰椎曲線信息”。

裝置的功能設計如下：F1 通過聲音、震動提示異常情況;F2 手機APP 實時顯示腰椎曲線信息;F3 腰椎康復產品自由調節產品松緊;F4 腰椎運動健康記錄;F5 腰椎曲線健康數據報告;F6 腰椎康復產品穿戴提示。

其腰椎康復裝置設計需要從實體產品及交互APP 端兩個方面進行設計。

3 腰椎康復裝置功能設計

腰椎康復裝置概念功能設計擁有實時監控、穿戴提示、震動、聲音異常提示等功能，可以結合智能穿戴設備與數據監控，對裝置關鍵功能腰椎曲度監控功能進行設計。

3.1 腰椎康復裝置曲線監控功能設計

腰椎監控功能的實現需要腰椎識別，目前有三維形態分析、形態學照片分析、柔性傳感器、脊柱鼠標測量、光學動作捕捉、加速度計、慣性跟蹤器等，而臨床上脊柱測量主要為X 射線。彩方慧提出運用運動傳感器研究下背痛與不良姿勢間的關系，將加速度計運用于測量人體靜態和動態的運動，通過加速度計可檢測人們日常生活中脊柱彎曲的錯誤姿勢[9]。李曉剛利用SpectraSymbol 公司的Flex 系列彎曲度傳感器提取腰椎彎曲度，其傳感器為薄膜式[10]，但其利用單傳感器敏感區域長度具有局限性，且無法反映兩個腰椎曲度數據。因此，文章將采用Flex 傳感器研究更合適的布局位置及條數，進行曲線監控功能設計，Flex 傳感器利用其薄膜式具有實時可穿戴性，更為舒適，同時需要兩個傳感器能夠準確地測量脊柱與脊柱之間的兩個位置的曲率。

在研究中結合腰椎活動范圍分析了一系列腰椎使用姿勢（如圖2），如站姿、躺姿、坐姿、提物等，并測量出典型腰椎的使用姿勢，從而提取用戶典型腰椎曲線，通過Rhinoceros 計算腰椎曲線的曲度，計算出其差值，提出腰椎曲線監控方法，實現腰椎康復裝置體驗目標。

利用人體脊柱仿真3D 模型繪制人體不同彎曲度腰椎曲線，并基于Nachemson 針對不同姿勢對腰椎盤的壓力研究，劃分出腰椎曲線健康程度。通過3D 模型繪制人體不同彎曲度腰椎曲線，A、B 腰椎曲線為后仰姿勢，C、E 為過度集中姿勢，F、G 為前傾姿勢，利用典型姿勢繪制腰椎曲線，繪制后將其進行劃分。圖3 為不同程度健康與非健康腰椎曲線繪制，包含 5 個椎骨、椎間盤，以及骶骨，通過Nachemson 壓力表將其劃分為不健康曲線與嚴重不健康曲線。典型曲線劃分數據如下，黑色腰椎曲線D為健康腰椎曲線，健康腰椎曲度為1.8—2.2cm，小于0.9cm 為曲度變直，大于2.3cm 為加深[11]。橙色腰椎曲線B、C、E 為不健康曲線，可通過實時監控提示、反饋給用戶。紅色腰椎曲線A、F、G 為嚴重不健康腰椎曲線，需通過實時通知，及時糾正該姿勢，恢復健康腰椎曲線。

通過其曲線彎曲程度，結合單向傳感器特點，將其劃分為兩段曲線布置傳感器位置，4.5Flex 傳感器總長80mm，寬5mm，功能布局將設計在L1 和L2 兩端（如圖4）。連接曲線起始點，并做垂線得到∠ 1 大于∠ 2，通過Rhinoceros 測量其兩角彎曲度（如圖5）。

通過測量得到下表數據分析。D 為健康腰椎曲線，設置曲線D 左邊為彎曲度為“+”，右邊彎曲度為“-”，根據測量數據非健康曲線A、B、C、E、F、G 與健康曲線D 彎曲角度對比反映出，隨非健康腰椎曲度越來越嚴重，如A、F、G，離健康腰椎曲度的彎曲度會越來越大，如表2 所示。

由數據測量得知，健康曲線與非健康曲線差值呈遞增趨勢，Flex 傳感器可通過腰椎曲線彎曲度進行腰椎監控，監控功能通過兩段Flex 傳感器進行實現。且Flex 傳感器為薄膜式，可達到穿戴舒適性。

3.2 腰椎康復裝置APP 功能設計

交互APP 端功能設計主要為監控、我的數據、醫患交流、產品設置四個模塊。

其中監控模塊包括：腰椎曲線實時數據監控、腰椎健康狀態反饋、震動提示頻率調節、聲音大小調節、震動停止調節、聲音停止調節。使用產品前通過用戶身體數據的不同進行數據輸入及數據適配，自動設置用戶腰椎監控范圍數據，此處將考慮不同用戶的身體狀況，腰椎彎曲、旋轉、坐姿時長、躺姿時長設置也將不同，用戶進行日常實體產品使用，實體產品端通過當前用戶數據分析實時監控用戶嚴重腰椎曲線不健康、中等腰椎曲線不健康等行為，通過實體產品震動模塊、聲音模塊給出不同強度反饋，提示用戶及時調整姿勢或及時進行腰椎康復鍛煉等。

我的數據模塊：我的病情康復數據、我的站姿與坐姿等時長、我的運動健康記錄、穿戴提示設置。通過實體產品數據采集，患者的數據模塊中病情康復數據可使患者及時了解自身腰椎康復狀態，激勵患者長時間進行腰椎康復，我的站姿坐姿時長用于每日提示，使腰椎患者養成良好的習慣，減少長時間的不良姿勢。我的運動健康記錄為激勵模式，可拓展運動打卡等功能，腰椎患者組隊運動、運動教學、運動反饋至醫生管理平臺端等。

醫患交流模塊：腰椎數據、運動康復數據、醫囑、健康報告。醫生端通過用戶就醫信息建立用戶病情數據庫，方便線上了解患者病情，以及患者就醫后的行為監督，通過大數據互聯、患者腰椎信息采集了解患者就醫后的腰椎情況、運動康復情況、腰椎報告等，為用戶實現腰椎的長期康復治療。后期也方便醫生對患者數據分析、采集，提出更全面的腰椎康復治療方案。

產品功能模塊：聲音震動調節、產品電量顯示、產品穿戴顯示。產品主要為可穿戴腰椎康復產品，具有便攜的穿戴功能，造型小巧、美觀，通過Flex 傳感器同時實現輕便功能，使用戶穿戴無異物感。

4 結論

文章對用戶體驗目標和腰椎康復裝置設計進行了深入研究，總結了腰椎患者腰椎康復需求，構建了腰椎康復裝置用戶體驗目標，將體驗目標轉化為功能，提出了腰椎康復裝置的概念設計。隨著工業發展，人們將在產品的基礎上更加關注用戶的使用感受，將用戶體驗與產品功能相結合。文章提出的腰椎康復裝置設計，是由預期體驗目標驅動的設計，以期提升腰椎病人的使用體驗，為可穿戴腰椎康復醫療設備設計提供一定借鑒。