兒童手持霧化器功能定義及設計實踐研究

滕雨薇， 姚 君

（中國礦業大學 建筑與設計學院， 江蘇 徐州 221000）

0 引言

支氣管哮喘是兒童時期最常見的慢性氣道疾病[1]，哮喘治療的目的是使哮喘得到長期控制。 由于病程漫長，患者多選擇在家中接受以霧化為主的康復治療， 大多數哮喘兒童通過早期干預和規范化管理， 可以達到良好臨床控制[2]。 目前，已有學者通過人機實驗及分析哮喘醫療服務流程， 對兒童哮喘相關產品與哮喘醫療系統進行創新設計[3]。 綜合文獻研究發現，缺少針對兒童手持霧化器功能需求的研究。

本文擬結合KJ 親和圖法和AHP 層次分析法對產品進行功能定義。通過運用KJ 法尋找目標產品的功能特征，并進行不同層次歸類[4]，結合AHP 層次分析法對功能需求進行定性、定量分析[5]，明確兒童手持霧化器功能需求。

1 基于KJ 法的兒童手持霧化器功能需求分析

KJ 法又稱親和圖法，是一種利用信息間的關聯性，將雜亂無序的信息進行歸納總結的方法。 將KJ 法應用到產品設計過程，可以幫助設計師整理復雜信息，理清用戶需求與設計思路。 現利用KJ 法整理現有兒童手持霧化器功能，開發用戶的潛在功能需求并進行歸類。 其主要研究流程為：首先確定受訪者，包括哮喘患兒家長、醫護工作人員、產品相關設計人員；然后收集資料，對受訪者進行訪談，并通過頭腦風暴全面收集產品功能需求信息；最后整理功能卡片，將收集到的需求信息進行篩選并歸納整理，整理成精簡的詞語并規范用語， 分類后形成二級需求指標，將二級指標再次整合得到一級需求指標，并進行功能清單的整理[6]。

此次調研對受訪者進行訪談后， 以 “兒童手持霧化器” 為主題開展思維發散， 將搜集到的功能需求進行整理，得到的功能需求卡片包括：使用便捷易操作、引導用藥與呼吸、霧化給藥安全高效、安撫功能等28 個。 將得到的28 個設計需求卡片，按照客觀聯系進行分類[6]，建立二級需求指標13 個。 根據需求屬性，將13 個二級需求指標整合提煉為4 個一級需求指標，見表1。

表1 兒童手持霧化器設計需求清單Tab.1 Hand- held atomizer design requirements list

2 基于AHP 法的兒童手持霧化器設計層次研究

層次分析法（AHP）是一種將定性分析與定量計算相結合的多準則決策方法。它通過將復雜因素條理化，經過層級分析后，用定量計算的方法幫助決策指標的重要程度。

2.1 構建遞階層次結構模型

以運用KJ 法整理出的兒童手持霧化器的設計需求清單進行層次結構模型構建，見表2。

表2 兒童手持霧化器的設計需求層次結構模型Tab.2 Hierarchy model of design requirements for hand- held atomizers

目標層：層次結構模型的總目標，通常只包含一個要素，為A 兒童手持霧化器的層次化設計需求。

一級指標： 根據KJ 法提取出安全高效B1 （針對兒童）、人機功能B2（針對兒童）、互動體驗B3（針對兒童）、智能軟件B4（針對監護人）這四項設計需求指標作為準則層評價要素。

二級指標：運用KJ 法分析得出的二級需求指標C1-C13 共13 個設計需求指標， 將其作為子準則層評價要素。 各需求指標詳細描述如下：C1 材質安全，面罩選取醫用級硅膠，減少過敏情況出現；C2：操作簡易，使用方法明確，減少操作流程中可能出現的失誤，以及被機器誤傷的風險；C3：可拆卸清洗，藥杯實現供電自動清洗，面罩可拆卸更換，便于調節使用尺寸與定時更換新面罩；C4：藥物高效發揮作用，藥杯內部形狀便于藥物被充分利用，出霧量可調節，不同兒童根據吸藥情況調節出霧大小，避免藥物浪費；C5：造型美觀有親和力：采用圓潤的造型增加外觀對兒童的親和力， 緩解兒童在使用霧化器時的恐懼心理；C6：輕量材質，在保證產品使用壽命的同時，選取較為輕量化的材質，精簡設計；C7：操作便捷，簡化操作過程，操作按鈕簡潔醒目；C8：減少運行聲音，選擇微網式霧化器，運行聲音相對較小；C9：互動與安撫，利用聲音與燈光分散兒童注意力，引導兒童正確呼吸，提升藥物利用率；C10：整理與收納，配件與藥品集中整理收納，便于外出攜帶；C11：記錄功能，記錄定期復診情況，藥品配備情況，用藥情況，身體改善情況，面罩使用日期等；C12：提醒功能，提醒每日用藥，提醒復查；C13：社區討論功能，具有醫生在線問診、用藥指導、哮喘教育分享、經驗交流等功能。

2.2 構造判斷矩陣計算各指標權重

本研究由35 位哮喘兒童的監護人組成決策者，采用1～9 的比例標度法將前文提出的各項評價指標兩兩相比，判斷矩陣A 如下所示：

其中，aij則表示Xj對a 的重要程度，aij的賦值常由相關領域的專家打分或者通過問卷調查得出的數據給出，且存在aij×aji=1[7]。 最終構造的判斷矩陣與每層因素的相對權重見表3-7，綜合權重排序見表8。

表3 A 目標層判斷矩陣Tab.3 Target layer judgment matrix

表4 B1 一級指標層判斷矩陣Tab.4 B1 Level 1 index level judgment matrix

表5 B2 一級指標判斷矩陣Tab.5 B2 Level 1 index level judgment matrix

表6 B3 一級指標判斷矩陣Tab.6 B3 Level 1 index level judgment matrix

表7 B4 一級指標判斷矩陣Tab.7 B4 Level 1 index level judgment matrix

表8 綜合權重排序Tab.8 Composite weight ranking

根據一級指標權重可以看出， 兒童手持霧化器設計需求重要等級排序由高到低為B1 安全高效、B2 人機功能、B3 互動體驗、B4 智能軟件。根據對二級指標的綜合權重值可以看出， 哮喘兒童家長對C4 藥物高效發揮作用、C7 操作便捷、C5 造型美觀有親和力、C2 操作安全、C8 減少運行聲音、C1 材質安全、C9 互動與安撫功能比較關注，對于智能軟件相關的使用需求相對較低。

2.3 判斷矩陣的一致性檢驗

對表5～表9 的判斷矩陣進行一致性檢驗后，CR 值均小于0.1，通過一致性檢驗。 見表10。

表9 平均一致性指標Tab.9 Mean consistency index

表10 一致性檢驗結果Tab.10 Consistency test results

3 兒童手持霧化器設計實踐

根據兒童手持霧化器設計要素權重分析結果， 將研究結論和設計實踐相結合。主要設計目標為，造型方面力求簡潔且有親和力， 且充分考慮手部的抓握方式及拇指與食指的功能位置[8]，緩解兒童對于手持霧化器的恐懼與抗拒心理。使用流程簡潔明確，操作便捷。利用互動形式，引導兒童與家長正確使用霧化器，并通過光效、音效等緩解兒童在長時間使用霧化器產品產生的枯燥感。

3.1 兒童手持霧化器硬件設計

兒童手持霧化器硬件設計效果圖，見圖1。

圖1 兒童手持霧化器硬件設計效果圖Fig.1 Hardware design effect of children's handheld atomizer

使用前，出霧口可拆卸使用一次性網式噴霧頭，省力且干凈衛生。儲藥倉在使用時可獨立打開，方便注入藥劑與用后清洗， 使用時通過透明刻度盤可隨時觀察剩余藥量。 根據使用場景，可選擇使用吸嘴或面罩進行霧化。 考慮到兒童在霧化時， 由于情緒等因素無法科學有效吸入藥物， 設計利用互動光效的強弱變化及音效引導兒童正確呼吸，光效的強弱變化為一個周期引導呼吸，吸引兒童注意，減輕兒童在使用過程中的焦躁感和不安感，提高藥物的利用率，給藥更加高效。

3.2 APP 界面設計

目前哮喘還無法治愈， 適當的哮喘自我管理有助于患者改善健康狀況，減少計劃外的醫療就診，降低病情惡化的風險[9]。 為提高日常治療依從性，通過智能軟件幫助管理病情很有必要。 結合兒童手持霧化器的各項功能設計手機APP 界面，界面主要有四級頁面層次，操作功能包括：個人中心界面、哮喘日志界面、設備使用界面、哮喘教育界面等，見圖2。

圖2 兒童手持霧化器APP 界面設計Fig.2 Interface design of children's handheld atomizer APP

通過APP 將霧化過程可視化， 減少時長不確定帶來的焦躁感。 利用哮喘日志幫助哮喘患兒家長記錄每日用藥、復診情況等，更好地把控哮喘的發展情況，也便于復診時與醫生交流病情。同時，借助線上學習的方式，家長們也可以了解更多患兒的日常健康管理信息與前沿的資訊。

4 結論

通過功能需求整理與層次化分析研究發現， 哮喘兒童的家長把產品的安全性、高效性放在首位，同時對于操作過程的流暢度與兒童使用過程中的互動體驗也十分關注。本文重新探討功能需求后設計的兒童手持霧化器，增強了使用體驗， 在幫助哮喘兒童進行長期家庭自我管理方面有一定程度的優化。 為后續兒童手持霧化器設計的研究視角、方法等方面提供了一定理論依據和實踐參考。