基于行為適應性評價的老年人家居產品設計方法研究

劉斐，楊璐嘉，張晨陽

（華東師范大學 設計學院，上海 200062）

隨著人口老齡化的不斷加劇[1]，老年人居家養老狀態越來越受到人們的關注。老年人家居產品系統的適應度，直接影響著居家養老狀態，關系到老年人的生活質量[2]，也反映所在城鎮的適老化程度[3]。老年人群對生活產品的需求在不斷提高，老年產品品類從輔助設備、醫療器械逐漸拓展延伸，開始對全品類產品提出了適老化要求[4-5]。產品適老化設計研究涉及社區、交通、醫院、公園等公共設施為主的戶外出行場景[6-9]，以及住宅公寓、養老院等為主的家居空間場景[10-13]。戶外環境中產品設施的適老化設計研究較全面深入，家居環境中相關研究多集中于從具體需求出發的某一品類產品的適老化設計思路與解決策略。趙祎乾[14]等基于老年群體特征與需求，構建產品功能層次結構模型，提出了適老化多功能床的設計思路。姚湘[15]等運用KJ法和Kano模型，提取用戶需求，構建產品功能層次清單，進行老年人可穿戴設備的適老化設計。Faste等[16]研究了公共巴士交通系統中具有視覺、聽覺和機動障礙問題的老年人群的需求，提出了可折疊座椅等產品解決方案。齊延成等[17]通過問卷調查和現場訪談等方法，采集老年人睡眠健康產品的功能需求因子并進行分析，以用戶需求指導適老化睡眠健康產品的造型設計。針對老年人智能輔助設備進行包容性設計，Lewis等[18]提出適老化可穿戴產品設計要適應與年齡相關的聽力、記憶和精細運動控制缺陷。現有文獻中基于家居環境中行為特征的產品系統適老化設計方法與評價體系的相關研究較少。隨著全品類產品的適老化需求的增加，“以用戶為中心”的適老化設計，正逐漸從針對品類與功能的討論，向圍繞行為特征與適應狀態的研究方向轉變，將人在場景中具體的行為作為設計決策的依據[19-22]。心理與生理機能是老年人行為和行動能力的基礎，也是適老化設計理論研究的前提基礎。本研究以老年人生理病理學為基礎，結合老年人運動、視聽、軀體感覺和認知功能的評估指標和方法，綜合老人和相關專家訪談意見后編制形成調查問卷，選擇上海地區120位65～90歲老年人進行問卷調查，并將獲得的數據進行統計分析，從而構建出老年人家居產品系統行為適應性評價體系。依據評價指標體系結合設計實踐案例，探索歸納老年人家居產品設計方法，以期能夠更具針對性、實效性地指導老年人產品設計實踐。

1 老年人家居產品系統行為適應性評價體系的建立

1.1 老年人行為動作適應性評估問卷的編制

家居環境中老年人行為動作的適應性評價主要包括：對行為本身的可達性、易達性、完成度的評價，以及行為完成后的主體體驗評價。調查問卷分為老年人行為動作完成過程評估和被試行為完成后主觀體驗評價兩個部分。在獲得相應的數據后，通過因子分析和回歸分析法，分析行為適應度與主觀評價間的關系，進而歸納出產品系統行為適應性評價體系。

首先選擇了10個代表性住宅公寓類型進行前期入戶調研，對老人居住空間類型、家居行為特征進行觀察、訪談和歸納。并以老年生理病理學為基礎，根據簡式fugl-Meyer運動功能評估法、視聽功能評估法、軀體感覺功能評估法、認知功能的評估方法（MMSE)、日常生活活動能力（ADL）評估方法[24]，同時結合老人和專家訪談意見篩選得出老年人行為適應性評價指標項。評價指標項包括：手臂外展、踝關節屈伸、手臂回轉、手腕內收外展、認知能力等41個指標項（見圖1），并將指標項按照家居空間（臥室、客廳、廚房和浴室等）進行分類，結合具體行為場景將指標項融入代表性動作、行為、事件中進行提問，最終匯總形成問卷。

圖1 老年人產品系統行為適應性評價體系Tab.1 Behavioral adaptability evaluation system of product system for the elderly

問卷第1部分（場景化問題組）主要包括：臥室（起臥相關）系列動作行為評價（起、坐、提、系、疊、抬、俯身、站立等）；客廳（清掃保潔、縫補、休閑娛樂）系列動作行為評價（掃、晾、洗、看電視、閱讀、寫、聽等）；廚房（做飯）系列動作行為評價（提拎、洗摘、翻炒、盛端、清洗碗盤等）；衛生間（洗漱和如廁）系列動作行為評價（刷牙、洗臉、洗澡、下蹲，沖按，起身等）。通過代表性行為動作的關聯提問，能夠較全面體現出老年人家居環境中的行為系統特征。

問卷第2部分（主觀體驗評價）主要包括：對自身狀態（身體狀況、家庭關系、人際關系、經濟情況等）的評價，對臥室、廚房、衛浴、客廳及整體家居環境與產品系統的滿意度評價。系統主觀滿意度評價結果能夠對各行為動作的影響進行有效分析。

選取上海地區120位65～90歲老年人進行調查，其中男性58人，女性62人。發放問卷120份，回收有效問卷112份。運用SPSS23.0軟件進行統計分析，采用因子分析、回歸分析對數據進行處理，將數據降維，歸納主要影響因子，并構建出評價指標體系。

信度分析顯示，Cronbach’s α系數為0.986，量表信度很好；效度分析kmo值為0.943，且旋轉后成分矩陣圖里每一個題項負荷值都大于0.5，量表效度好。

1.2 評價項因子分析

數據分析顯示，KMO測度為0.943，數值大于0.8，說明本數據非常適合運用因子分析。Bartlett 的球形度檢驗時，顯著水平為0，小于0.05，也拒絕原假設。根據初始解計算出的提取變量共同度均在70%以上，初始特征值和變量共同度表明提取5個公共因子是比較合適的。

如表1所示，第1個因子解的特征值為29.585，它解釋了所有42個變量變異信息總量的67.238%，是方差貢獻最大的主成分。第5個因子解釋了2.367%，從第6個因子開始，特征值都＜1，因此提取5個因子解作為公共因子，它們共解釋了所有變量變異信息總量的79.753%，符合要求，因此提取5個公共因子是合適的。旋轉成分矩陣表（低于0.5未顯示）顯示了原變量與公共因子之間的對應關系，見表2。

表1 總方差解釋Tab.1 Total variance interpretation

表2 旋轉后的成分矩陣Tab.2 The rotated component matrix

第1個因子影響變量按照負荷量由高到低依次是手臂外展、膝關節屈伸、脊柱左轉右轉、髖關節回轉、髖關節極度伸展、手臂抬高、踝關節回轉、手臂屈伸、手臂向前抬高、手臂極度伸展、腰部水平回轉、腰部協調狀態、腰腹力量。該部分將身體主要部位基礎動作歸為一類，所涉及評價項都與基礎行為動作有關，因此可以將其命名為基礎行為動作因子。

第2個因子影響變量按照負荷量由高到低依次是下肢力量狀態、上肢協調狀態、下肢耐力狀態、下肢協調狀態、上肢力量狀態、上肢耐力狀態、踝關節內收外展、踝關節屈伸。該部分主要集中于對力量、耐力、協調性的評價，因此可以將此類因子命名為力量耐力與協調性因子。

第3個因子影響變量按照負荷量由高到低依次是味覺狀態、手掌朝上朝下、手臂回轉、物理感知狀態、手腕回轉、觸覺狀態、手部協調狀態、手指活動狀態、手肘屈伸、嗅覺狀態。該部分主要集中于手部與感知覺部分，主要與精細動作有關，因此可以該類因子命名為精細動作因子。

第4個因子影響變量按照負荷量由高到低依次是聽力狀態、認知能力、視力狀態、記憶力狀態、上肢各部位協調狀態、腰部上下彎曲、手臂托舉。該部分主要影響因素集中在認識方面，因此可以將此類因子命名為認知狀態因子。

第5個因子影響變量按照負荷量由高到低依次是手腕內收外展、手臂端持、手部力量狀態、手指屈伸。該部分再次將手部動作歸為一類，可見老年人手部動作的重要性，此類因子可命名為手部動作因子。

1.3 行為適應性評價體系的構建

本次分析共抽取了5個公共因子分，采用回歸方法計算得到成分得分系數矩陣，第一主成分（基礎行為動作因子）主要是由腰部水平回轉（0.249）、手臂外展（0.200）、髖關節回轉（0.177）、脊柱左轉右轉（0.175）、膝關節屈伸（0.173）決定。第二主成分（力量耐力與協調性因子）主要是由下肢力量狀態（0.305）、下肢耐力狀態（0.280）、上肢協調狀態（0.279）、上肢力量狀態（0.194）、下肢協調狀態（0.172）、上肢耐力狀態（0.106）決定；第三主成分（精細動作因子類）中，主要是由味覺狀態（0.352）、手掌朝上朝下（0.294）、手臂回轉（0.256）、物理感知狀態（0.205）、手肘屈伸（0.177）、手部協調狀態（0.175）、手腕回轉（0.171）、觸覺狀態（0.169）決定；第四主成分（認知狀態因子類）中，主要是由聽力狀態（0.346）、視力狀態（0.280）、記憶力狀態（0.279）、認知能力（0.259）決定；第五主成分（手部動作因子）主要是由手腕內收外展（0.297）、手臂端持（0.266）、手部力量狀態（0.224）、手指屈伸（0.216）決定。因此，可以歸納出老年人家居行為適應性評價指標體系，見圖1。

1.4 家居空間適應性評價分析

分別將臥室、客廳、廚房、衛生間適應性主觀評價與行為動作因子分析5個影響因子進行回歸分析，可以得到各影響因子（F1～F5）與家居空間適應性評價（S臥室～S衛生間）的關系式：

從式（1）中可以看到，臥室行為適應性的因素影響系數由高到低依次是認知狀態因子、手部動作因子、力量耐力與協調性因子、基礎行為動作因子、精細動作因子。客廳行為適應性的因素影響系數由高到低依次是力量耐力與協調性因子、認知狀態因子、精細動作因子、基礎行為動作因子、手部動作因子。廚房行為適應性的因素影響系數由高到低依次是認知狀態因子和基礎行為動作因子、力量耐力與協調性因子、精細動作因子、手部動作因子。衛生間行為適應性的因素影響系數由高到低依次是認知狀態因子、力量耐力與協調性因子、手部動作因子、基礎行為動作因子、精細動作因子。

2 老年人產品設計方法的討論

2.1 認知路徑的優化設計

分析結果表明，認知狀態因子是臥室、客廳、廚房、衛生間場景中動作行為的主要影響因素之一。認知路徑的設置很大程度上決定著行為的完成度與適應度。認知過程是信息獲取與識別、處理與判斷的過程。老年人產品設計應擴大產品可認知閾界，將聽覺、視覺等感知覺進行互通互補的綜合運用，降低對記憶力等退行能力的要求。基于產品使用場景，通過全行為鏈路分析信息獲取與處理過程、多感官識別、持續引導、有效輔助等設計方法實現認知路徑的優化設計。

臥室場景中老年人的起臥相關行為占比高，其中包括：找尋穿脫衣物、尋取手電筒（開燈）、起夜（去廁所）、找尋開關、進出臥室、掛衣服、躺臥等過程。每個事件的發生都是若干相關聯動作構成的行為系統。因此，應在連續的行為適應性分析中找尋設計的切入點。如指路衣架設計（見圖2），該設計對老年人起夜如廁的連續行為進行優化整合，衣架每個枝角都是一個可摘下的手電筒，能夠為如廁過程提供行進照明，同時能夠避免全局燈對他人睡眠的影響，手電筒與枝干接觸的固定邊緣有發光光圈提示衣服的位置，為老年人起夜尋找衣服給以位置提示。將開啟、找尋等復雜認知過程在連續行為關聯引導下順暢完成，有效降低了多動作行為組合的認知復雜度，實現老人對該空間中產品系統的適應。

圖2 指路衣架設計Tab.2 Guide hanger design

再如撥打電話場景中，存在找尋號碼、讀取數字、按鍵輸入、接聽通話、記憶內容等連續的系列行為，這對老年人尤其是高齡老人認知過程的要求較高，相關產品的設計應立足于行為系統的整體分析，進行優化思考，尋找設計的切入點。如圖3所示的老年人e手機設計，通過圖像（人物照片）識別撥打電話，減少了老年人記憶號碼、讀取輸入數字等過程，從行為方式上優化了撥打電話的過程。可見，通過感知覺途徑間代償效應，能夠有效降低操作過程中的認知負荷，優化老年人對產品系統操作的適應性。

圖3 老年人e手機2012年紅點獎作品Tab.3 E-phone for the elderly 2012 Red Dot Design Award work

廚房場景中，由于老年人短時記憶能力減退，經常會發生忘記是否使用過調料等情況。相關產品的設計同樣需要著眼于連續行為系統，通過行為發生路徑優化，實現產品系統適應性設計。“慢生活”調料瓶設計（見圖4），針對經常忘記短時發生事件狀態，通過延緩傾倒后調料的回流過程，實現了烹飪過程中標記發生過行為的功能。延長瞬時行為的作用效應，能夠很好地彌補因短時記憶而引起的產品系統適應問題。同樣針對此類問題，設計了記憶標簽(見圖5)，貼在產品表面，運用懸濁液震蕩后緩緩恢復沉降的物理特征，用來標記其是否被使用過。設計巧妙地運用行為屬性關聯的方法，實現了提示老年人動作完成過程，輔助短時記憶的效果。綜上可見，通過感知覺途徑間代償、行為優化、延長效應、輔助關聯等方式，能夠有效改善老年人認知過程，提高家居產品系統適應度。

圖4 “慢生活”調料瓶Tab.4 "Slow Life" spice bottle

圖5 記憶標簽Tab.5 Memory tag

2.2 力量、耐力與協調性輔助優化設計

在客廳和衛生間產品系統的操作使用過程中，力量、耐力與協調性是各部分的重要影響因素。老年人身體退行性變化使其在產品使用過程中出現力量不足、耐力欠缺、協調性不穩定等現象。從分析中可以了解到，下肢行為困難點集中于下肢力量、耐力方面，上肢主要集中在協調與力量方面。因此，老年人產品在助力輔助部分的考慮顯得尤為必要。

實現老年人行為適應性設計的途徑主要包括：助力設施的增設、連續動作的分段執行、引導與示范的設置等。其次，從心理層面建立起老人的行為完成信心，形成自我激勵過程也是提高產品完成度與適應度的重要途徑。上下樓梯場景中，依靠扶手“挪動”腳步的情況十分常見，如助力扶手的設計（見圖6），為老人爬樓梯的過程增加了助力扶手，改變了施力方向，使施力更為有效。同時，扶手的設置，將連續的爬樓過程依據個人的體質特征，實現自由間隔，分段完成，從而為一個對力量、耐力、協調性要求較高的行為過程進行了有效輔助。

圖6 助力扶手Tab.6 Power handrail

針對廚房場景中，炒鍋過重，端持傾倒困難的問題，設計出“傾倒助手”（見圖7），將烹飪持重行為分步完成，通過可旋轉輔助支架設計，降低了對手臂握持力度的要求，進而幫助老年人輕松完成烹飪過程。再如輔助手柄的設計（見圖8），單手操作可由雙手握持完成，同樣降低了對單手握持力量的要求。同樣場景中，分體蒸籠設計(見圖9)，將蒸籠底托板與側壁框架分體設計，在取出蒸籠物品時，能夠將分離開的底盤直接置于桌面，減少了從上口避熱取出物品步驟，優化蒸鍋取物過程。

圖7 傾倒助手Tab.7 The dumping of assistant

圖8 輔助手柄Tab.8 The auxiliary handle

圖9 分體蒸籠Tab.9 Fission steamer

2.3 精細動作的粗操作化設計

分析結果表明，臥室與客廳的產品系統對精細動作要求較高。臥室、客廳集中了大量日常細致動作，包括縫補、進餐、整理收納，以及娛樂、辦公等行為。精細動作主要集中于手部，老年人由于視力、握力、手指靈活度不足等使精細操作困難，設計中應盡可能予以回避，在不可避免地需要精細操作的產品設計中，主要通過輔助產品設計、精細動作粗操作化、尋求替代解決方案等途徑進行解決。精細動作粗操作化是老年人產品設計中最為常用、最為有效的方法，這一設計方法要求對行為動作本身有充分的理解，對行為所要完成的目標有多途徑的解決方案。如縫紉針的概念設計（見圖10），通過韌性材料的使用讓針孔可以擴展，從而將引線這一精細動作粗放化。如彎折湯匙的設計（見圖11），通過手柄部分的彎折，讓捏持手柄動作能夠由抓握這一粗放化的動作所替代。如芒果刷設計（見圖12），通過刷面的分割處理，能夠更易清潔到縫隙處，減少擦拭過程對精細動作的要求。旋轉沖洗臺盆設計（如圖13），通過按壓托盤后水從底部流出，形成沖洗漩渦，在一定程度上減少了果蔬清洗過程中對精細動作的要求。

圖10 縫紉針Tab.10 Sewing needle

圖11 彎折勺Tab.11 Bend a spoon

圖12 芒果刷Tab.12 Mango brush

圖13 旋轉沖洗臺盆Tab.13 Rotating washtable basin

2.4 基礎行為的可達性設計

基礎行為的可達性，是老年人能否實現自理生活重要的客觀基礎。從行為適應性評價分析中可以看到，腰部、膝蓋等下肢大幅度動作，上肢外展托舉等大動作困難度較大。調查分析結果表明，當前家居環境中大部分產品單體的基礎可達性較好，產品使用的主要問題，表現在行為間不協調、不順暢對可達性的影響。因此，基礎行為可達性設計主要是依據老年人機工學數據，通過優化操作臺高度、降低操作行為復雜度、縮短操作持續時間、減少操作干擾、增強操作間配合度、提高操作容錯率、明晰行為引導和去操作化等方面的設計，實現產品操作行為的系統適應。臺盆傾角的設置讓乘坐輪椅者（見圖14），手臂向前抬高困難者能夠更加便捷地完成洗漱行為。可伸縮水龍頭（見圖15）的水管讓沖洗過程不再受到龍頭方向，臺盆范圍的過多限制，讓清洗行為更易連貫完成。再如倒置藥瓶設計（見圖16），改變了拿取查看的行為過程，將瓶身倒置，以“不倒翁”式站立，通過撥動瓶身查看標簽標識，進而拿取所需藥物。減少了反復拿取、查看、收放的步驟，增強了產品使用行為的連貫性、易達性，提高了老年人產品過程中的行為效率。

圖14 臺盆Tab.14 Basin

圖15 可伸縮水龍頭Tab.15 Retractable faucet

圖16 倒置藥瓶Tab.16 Inverted bottle

3 結語

本研究在家居產品使用行為特征調查基礎上，將老年人產品操作行為動作進行了因子分析，歸納家居產品行為適應性評價體系。并通過家居空間產品系統適應性評價結果與所得因子進行回歸分析，得到了家居環境不同功能空間中，影響產品系統行為適應性的主要因素，這為老年人產品設計提供了基礎參考依據。基于家居產品不同使用場景，從系統適應性分析出發，在保障操作行為可達基礎上，通過優化認知路徑，增加力量、耐力與協調性的輔助設計，減少對精細動作的要求，盡可能代以粗操作化等設計方法，能夠有效提高老年人對家居產品系統的適應度。