基于姿態監測的靜脈曲張智能防護產品設計

鄭莉珍

（浙江工貿職業技術學院，浙江 溫州325000）

0 引言

近些年來，在我國各級政府及有關部門的高度重視下，我國職業病新病例數量逐步呈下降趨勢[1]，但現代職業病高危群體的發病率群體數量仍不可小覷，加上之前全球新冠疫情的爆發，人們對生命與健康的重視度遠超以往，從而拉動了我國個體防護裝備產業的興起。此外，職業健康越來越受到政府、企業和從業者的關注，有關職業健康、個體防護的產品設計與研究，越來越多地具有了一定的公共性和公益性，而個體防護產品的創新設計，是一種“以人為本”的設計，對助推我國個體防護裝備產業未來的健康發展具有深遠的意義。

1 靜脈曲張及研究對象定義范疇

職業病是一種特殊的工傷，它具有隱蔽性、遲發性等特點，潛伏期較長。勞動者作業時，往往對自己所面臨的職業危害“渾然不覺”或者“淡然處之”。待到身體發病時，為時已晚。靜脈曲張，是一種靜脈系統常見的疾病，大多數由于職業環境、職業特點等因素造成的后天疾病，主要由于先天性血管壁膜較薄弱或長時間保持相同姿勢，靜脈發生異常的擴大腫脹和曲張[2]。本文研究防護產品使用對象范疇是一些較長時間從事某一種職業而引起的職業性疾病的高危人群，比如醫生、護士、教師、交警、導購及辦公室工作人員等從業群體，他們因為工作性質需要長期站立導致腿部誘發靜脈曲張等疾病機率居高不下。因此，靜脈曲張的預防、防治與初期干預治療都具有積極的現實意義。本文研究目標為通過個人防護產品設計來協助此類人群做好個人肌體調整優化，以求達到預防與干預延緩病情周期的作用。此外，目前市場上對于靜脈曲張防護用品大多是醫療保健襪為主，主要表現為類型單一，選擇品類不豐富。所謂治標更要治本，好的規律與正確的自我姿勢糾正更是個人自身健康保護的正確途徑，所以研究與開發一款基于姿態監測的靜脈曲張智能防護產品設計，通過智能采集與記錄人的身體行為數據功能，來及時提醒使用者調整姿態動作，從而達到警示作用，有效改善人的姿勢變化與調整，達到預防、改善與延緩靜脈曲張疾病現狀，此產品研發有一定的群體需求，能產生一定的社會經濟效益。

2 靜脈曲張防護產品設計的現實意義

2.1 預防、改善與延緩靜脈曲張病癥

醫生、護士、教師等是靜脈曲張的高發群體，由于職業需要，每天都要保持長時間站立姿勢，過重的力量長時間壓在腿上可能會造成腿部靜脈回流不暢，使靜脈擴張加重，嚴重時可能會導致色素斑、皮膚壞死。日常可穿彈性襪來預防并多做促進腿部血液循環的運動。但是由于工作狀態的投入，往往使很多人忘記姿勢更換、緩解腿部靜脈壓力等自我防護。因此，基于姿態監測的靜脈曲張智能防護產品設計，它記錄與監測使用者的姿態信息，如果出現長期站姿或坐姿行為，產品通體從固有色漸變為紅色，警示使用者作出軀體姿態調整，從而有效達到預防、改善與延緩靜脈曲張的效果，減輕職業病給人帶來的傷害與痛苦，實現產品“以人為本”的設計理念。

2.2 實現數字技術在防護產品中的應用

5G 時代的到來和互聯網的迅猛發展，催生了個人防護產品的數字化設計。靜脈曲張智能防護產品的設計，將對使用者行為姿態進行動態化監測信息采集，并且根據信息數據進行智能化的警示功能設計。警示功能通過兩個途徑完成，一種是直觀的顏色警示，產品改變自身顏色讓使用者直觀地看到色彩，自覺調整長時間的固態動作行為，另一種是通過投影技術，將相關的采集信息數據投射在人體表皮或物體表面上，達到警示作用。并且此款產品與App 相聯，可以能動態智能監控個人的腿部行為信息，給使用者改善自己的腿部行為習慣提供數據信息依據，達到預防、改善與延緩靜脈曲張狀況，真正實現數字技術在個人防護產品中的應用，滿足人性化設計與健康需求。

2.3 滿足產業轉型升級需求

根據（EU）2016/425《個人防護設備PPE 法規》，個體防護裝備（PPE）是指設計用于穿戴以保護穿戴者免于一種或多種健康和安全危害的所有裝備或用具。根據美國職業健康安全管理局（OSHA）2011 年發布的指令，PPE 是指提供給勞動者穿（佩）戴、以最大限度減少勞動者暴露于職業危害之下的用品。關于靜脈曲張智能化個人防護裝備產品目前在市場上還是一片空白，多年來此領域幾乎都是醫療彈力襪作為唯一個人防護性產品而占據壟斷地位。關于靜脈曲張通過姿態監測來進行智能防護產品研發，將突破此領域產品單一化的現狀，不僅豐富了防護產品領域的品類，其智能化設計與數字技術應用更是順應個人防護裝備產業轉型升級發展的需求，具有積極的現實意義。

2.4 提升從業人員的健康幸福指數

靜脈曲張智能防護產品設計與研究，通過個人自身的姿態動作優化與良好習慣的養成，大大降低了職業病高危人群在靜脈曲張疾病上的發病率，讓從業人員能夠以愉悅的心情與健康的體質參加工作活動，創造勞動價值，從而進一步提升群體的健康幸福指數，深化本次產品設計創意的社會意義。

3 靜脈曲張智能防護產品設計創新

據統計，長期站立工作者中約有25%～40%的女性、20%的男性患有不同程度的下肢靜脈曲張。所以針對職業病高危群體設計與開發一款靜脈曲張監測防護產品顯的尤為重要，一方面目前此類產品單一化、同質化現象嚴重，品類不豐富；另一方面該產品潛在需求巨大，市場前景非常廣闊。

3.1 實現產品情趣性造型設計創新

基于姿態監測的靜脈曲張防護產品是屬于智能佩戴類產品，現代人在注重產品實用性的同時更注重產品的美觀性。作為佩戴類智能產品，本產品造型主要是通過仿生設計方法來進行創意實踐，產品主要貼合人腿部肌肉曲線，通過情趣性設計，將產品與個人的服飾搭配進行結合，不會產生防護產品造型生硬、粗暴直接的設計感覺。通過造型設計產生親和力，使之既是一款監測智能健康型產品，又兼具時尚美觀的飾品作用。

3.2 通過信息采集與反饋實現監測效果

靜脈曲張職業病高危人群都存在一個特點，較長時間內保持一個靜止動作，即久站或久坐等，并且當工作注意力高度關注時會不自覺忽略自身下肢靜脈腫脹體感，如此日積月累就會誘發靜脈曲張疾病，所以在日常工作中佩戴靜脈曲張監測防護產品，通過傳感器將佩戴者下肢行為進行信息采集。當一個姿勢保持過久，就會發出視覺與聽覺的警示，動態監測并規范使用者行為，達到預防、改善與延緩靜脈曲張發病的效果，并且可以在手機App 上進行全過程觀測自己的行為，自覺加強自我防護措施。

3.3 以色彩交互創新設計提升用戶體驗

高危群體在工作時佩戴靜脈曲張智能監測防護產品，由于工作環境的原因可能通過聲音警示會影響工作質量或破壞工作環境，因此，產品將時間的長短通過顏色來進行區別，假設使用者一個姿態保持時間太久，此產品就會根據時間的長短發生顏色變化，從固有色轉為藍色，再轉為橙色，最后轉為紅色。可見保持同一個姿態時間的長短對下肢靜脈受壓程度輕重關系密切。本產品是按色彩來進行區分時間與色彩的交互關系，通過眼晴對色彩的感知度可以讓使用者自覺改變動作，緩解腿部壓力，達到預防效果。

4 姿態監測的智能防護產品設計方案

基于姿態監測的靜脈曲張智能防護產品設計是由指環與鞋墊組成，通過傳感器進行數據監測與記錄，做到及時提醒使用者更換姿勢，達到腿部靜脈曲張防護作用。

4.1 賦予產品文化內涵的仿生指環設計

4.1.1 紅山玉龍仿生造型設計

智能指環整體造型設計來源于中國紅山文化的“中華第一龍”的玉器“龍”形態。從新石器時代開始，我國就已出現了圖騰“龍”的生物形態，中華兒女至今以“龍的傳人”自稱，可見“龍”圖騰在我國中華文化中占據重要地位。將傳統文化元素帶入智能指環形態中，通過仿生設計讓產品具有深刻的文化底蘊。

4.1.2 “普適性”的指環開口設計

紅山玉龍整體弧曲呈“C”型，首尾分開不連接，造型簡潔古樸，與指環圓形有共性，如將指環中打開一個缺口，形成一個開口設計，打破圓的“閉環”狀態，自然就形成了C 型，與紅山玉龍造型形成一致性，見圖1。此外再采用硅膠材質，硅膠具有天然的彈性記憶屬性，巧妙解決不同使用者的手指粗細“適配”問題，讓閉環指環固定尺寸轉向彈性尺寸，既可以帶同一人的食指或拇指上，也可以帶在不同人的不同尺寸粗細手指上，見圖2，最終智能指環尺寸形成“普適性”。

圖1 中國紅山文化“中華第一龍”

圖2 基于姿態監測的靜脈曲張智能指環設計

4.1.3 提升人機舒適度的鞋墊造型設計

鞋墊設計考慮到舒適度與人體下肢走動具有一定的按摩功效，因此在鞋底底部做了不同形態的幾何凸起，幾何形態經過陳列，以點帶面，以面帶體形成一定的凹凸三維肌理效果，既提升人機舒適度，又使鞋墊更具有質感，見圖3，提升視覺美感與強化用戶體驗價值。

圖3 鞋墊造型設計

4.2 基于姿態監測靜脈曲張的智能化

4.2.1 壓力傳感器達到智能監測作用

在鞋墊中間層置入柔性薄膜壓力傳感器，多點傳感器可以根據人的坐姿、站姿等不同姿態造成足底壓力輕重緩急來采集信息[3]，從而精準判斷出人的當前下肢動作狀態，見圖4，并根據信息采集進行智能監測，通過佩戴的配套智能指環及時提醒使用者調整人體姿態動作，可以明顯降低靜脈曲張職業病的患病風險率。

圖4 壓力傳感器置入鞋墊中間層

4.2.2 智能指環界面設計的防護作用

智能指環通過鞋墊內置傳感器采集與監測姿態信息，并進行反饋，由于指環體積小，攜帶方便，因此可以時時觀測與提醒使用者及時調整姿態來緩解因長時間站或坐而引起下肢受壓所導致靜脈曲張，也可以在靜脈曲張的前期進行物理自我調整，延緩病情的周期時間與適當緩解病情。指環界面交互設計，可以通過設置色彩變化來提醒使用者不要長時間保持同一姿勢，并通過振動或語音來實現提醒功能。而且在界面指環設計中還可以觀測每天、每周、每月、每年的整體姿態總量變化與區間變化值。

5 結語

目前在我國有關個人防護用品上的靜脈曲張防護產品品類可謂鳳毛麟角，市場上除了彈力襪作為醫療防護用品外幾乎一片空白。在淘寶、京東、唯品會、當當網等購物平臺上輸入靜脈曲張的關鍵詞，也是除了彈力襪找不到任何相關的個人防護監測用品，可見基于姿態監測的靜脈曲張智能防護產品設計其市場前景非常可觀，加入智能化設計更符合當代人對勞動保護產品的需求。靜脈曲張智能防護產品不僅有利于靜脈曲張職業病的提前干預與防護，同時也具備良好的經濟效益和工業應用潛力，同時更有利于促進我國個人防護裝備產業蓬勃發展，有著非常高的借鑒與參考價值。