基于無障礙理念的老年坐便器設(shè)計(jì)研究

楊鴻

基于無障礙理念的老年坐便器設(shè)計(jì)研究

楊鴻

（景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)，江西 景德鎮(zhèn) 333403）

針對身體機(jī)能下降的老年群體在使用坐便器時(shí)體驗(yàn)感不佳的問題，為用戶提供一種更為舒適、合理的坐便器輔助起身方案。基于無障礙設(shè)計(jì)原則，分析用戶行為特點(diǎn)，提出以用戶需求為中心的坐便器設(shè)計(jì)；將感性工學(xué)作為獲取用戶需求和技術(shù)需求的方法，用戶需求分為一級用戶需求和二級用戶需求，利用AHP層次分析法構(gòu)建需求層次分析模型；繼而對坐便器產(chǎn)品的產(chǎn)品質(zhì)量要求分類整理。構(gòu)建質(zhì)量屋，屋身部分為用戶需求和產(chǎn)品質(zhì)量要求的相關(guān)性分析，屋頂部分為產(chǎn)品技術(shù)要求負(fù)相關(guān)性分析，找到相互矛盾的技術(shù)點(diǎn)并針對性設(shè)計(jì)，結(jié)合TRIZ理論尋找解決問題方案。創(chuàng)新設(shè)計(jì)能提高坐便器的安全性、有效性、易用性、舒適性，為無障礙衛(wèi)生陶瓷類產(chǎn)品創(chuàng)新提供參考。

坐便器，感性工學(xué)，AHP，QFD，TRIZ理論

著老齡化程度的加深，需要為老年群體提供更好的生活保障。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國80歲及以上老年人口正以每年5%的速度增加，到2040年將超過700萬。然而，目前市場上針對老年群體的衛(wèi)浴產(chǎn)品在適老性設(shè)計(jì)領(lǐng)域并未完善，缺乏無障礙設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，尤其是對坐便器這一常見衛(wèi)浴產(chǎn)品的改進(jìn)尤為重要，設(shè)計(jì)著重針對老年人如廁的安全性和舒適性，提出了創(chuàng)新設(shè)計(jì)的解決方案。

無障礙設(shè)計(jì)的概念基于“以人為本”的設(shè)計(jì)理念，最早被融入建筑學(xué)領(lǐng)域[1]。20世紀(jì)70年代，美國設(shè)計(jì)師羅納德·梅斯提出將無障礙理念納入產(chǎn)品設(shè)計(jì)范疇。在我國，無障礙設(shè)計(jì)最早被納入法律是在1986年發(fā)布的《方便殘疾人使用的城市道路和建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]中。近年來，經(jīng)過多年發(fā)展，王秀紅[3]等學(xué)者通過建立兒童玩具質(zhì)量屋找到相應(yīng)的技術(shù)特性，并使用TRIZ理論解決技術(shù)矛盾；辜俊麗[4]等學(xué)者針對老年殘障人士輪椅創(chuàng)新設(shè)計(jì)，無障礙設(shè)計(jì)取得了一定的成果，2008年殘奧會(huì)以來，無障礙設(shè)計(jì)年發(fā)文量均超過100篇。在理論研究方面，QFD和TRIZ理論的結(jié)合是目前無障礙設(shè)計(jì)研究的重要方向，Zhang[5]等學(xué)者利用Kano模型對老年人旅行需求無動(dòng)力助行器進(jìn)行需求分類，將QFD理論應(yīng)用于需求分析階段，最后用相應(yīng)的TRIZ解決方法，得出符合用戶個(gè)性化需求的產(chǎn)品。在需求獲取方面，AHP、Kano模型和親和圖法也較為常見。然而，調(diào)研樣本不夠豐富和無法很好地感知用戶隱性需求仍然會(huì)影響結(jié)果的精確程度。

本文以衛(wèi)生陶瓷坐便器產(chǎn)品為設(shè)計(jì)創(chuàng)新載體，將感性工學(xué)作為感知老年人群體隱性需求的方法，結(jié)合Python大數(shù)據(jù)分析現(xiàn)有坐便器樣本，再集成AHP、QFD和TRIZ理論進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，為良好無障礙體驗(yàn)的老年人坐便器提供一種新思路。

1 衛(wèi)生陶瓷的概念

1.1 衛(wèi)生陶瓷坐便器設(shè)計(jì)概念

衛(wèi)生陶瓷也被稱為“衛(wèi)生器皿”，在《陶瓷磚和衛(wèi)生陶瓷分類及術(shù)語》中，衛(wèi)生陶瓷的用途可分為七大類：洗面器、坐便器、小便器、洗滌槽、低水箱和蹲便器。坐便器是老年人衛(wèi)浴類設(shè)計(jì)中較為常見的產(chǎn)品種類，但目前它在適老化設(shè)計(jì)領(lǐng)域并未完善。因此，老年群體的無障礙坐便器設(shè)計(jì)市場仍有巨大潛力。現(xiàn)代衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品與人們的生活息息相關(guān)，對衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)應(yīng)以目標(biāo)群體的生活習(xí)慣為出發(fā)點(diǎn)，保證產(chǎn)品使用的高效性。在基于人們對生活品質(zhì)的需求，體現(xiàn)出產(chǎn)品對用戶的人文關(guān)懷方面，重點(diǎn)在功能性方面著手解決傳統(tǒng)坐便器使用感差、最佳使用群體范圍小等弊端，以保證使用的舒適性和安全性[6]。

1.2 便器的歷史演變

據(jù)文獻(xiàn)資料記載（見圖1）中國最早的“馬桶”可追溯于公元2世紀(jì)的漢朝宮廷用玉制成的“虎子”[7]；北宋時(shí)期的便器是一種帶蓋的圓形木桶；而西方對“馬桶”的最早記錄約在公元前3000年的古羅馬時(shí)期，當(dāng)時(shí)的英國排水系統(tǒng)較為先進(jìn)，并設(shè)有開放式公廁；1596年英國人發(fā)明了第一個(gè)木制便器，它帶有沖水閥，保證了便器的清潔，采用筆直的管道連接污水管，但弊端也較為明顯[8]；隨著歐洲陶瓷制作工藝的深入，1885年托馬斯在英國取得第一個(gè)陶瓷馬桶專利[9]；唐山陶瓷廠是中國最早的陶瓷生產(chǎn)企業(yè)之一，1914年英國人制造了中國第一件馬桶生產(chǎn)于此，這是坐便器歷史上的一次重大改革[9]。

1.3 老年人群體特征分析

1.3.1 老年人生理特征分析

老年人運(yùn)動(dòng)功能隨年齡的增長而減退，會(huì)伴隨發(fā)生反應(yīng)遲鈍，易疲勞，關(guān)節(jié)疼痛，骨折等情況。這些表現(xiàn)主要是由骨骼、肌肉、關(guān)節(jié)等運(yùn)動(dòng)器官的功能衰退所致。

1）骨骼。老年人患有骨質(zhì)疏松癥會(huì)引起關(guān)節(jié)骨折，20%會(huì)在1年內(nèi)死于各種并發(fā)癥，20%會(huì)在1年內(nèi)再一次骨折。當(dāng)發(fā)生跌倒時(shí)，本能地會(huì)用手臂支撐地面，引起手腕骨折。

2）關(guān)節(jié)。老年人關(guān)節(jié)軟骨老化，韌帶蛻變、彈性降低會(huì)導(dǎo)致關(guān)節(jié)活動(dòng)受限，活動(dòng)范圍減小。

3）肌肉。老年人運(yùn)動(dòng)量減少、臥床時(shí)間增加，肌肉萎縮現(xiàn)象明顯，60歲以上的男性全身肌肉占體重的25%，老年人肌肉反應(yīng)速度延長，反應(yīng)變慢。肌肉萎縮導(dǎo)致老年人下肢肌肉無力、腰部和膝蓋無力，不能長時(shí)間站立。

1.3.2 老年人心理特征分析

老年人情緒不穩(wěn)定，自我執(zhí)行能力下降，因此會(huì)受到負(fù)面情緒的控制。老年人群體不愿意接受新鮮事物、新的邏輯和思維，以自我為中心，很難正確認(rèn)識和適應(yīng)生活的現(xiàn)有狀態(tài)。情緒悲觀，不可避免地出現(xiàn)一些心理疾病，自卑、自我封閉、多疑、恐懼衰老和死亡[10]。

1.3.3 老年人行為特征分析

1）坐姿。在坐姿狀態(tài)下時(shí)要保證生理曲度弧線自然舒適，背部兩側(cè)處于最佳狀態(tài)，腿部不受到壓力。當(dāng)座椅太高時(shí)，雙腳無法接觸地面，導(dǎo)致腿部血液無法正常循環(huán)。當(dāng)座位太低時(shí)，老年人很難站起來。

2）起坐動(dòng)勢。坐下和起身是老年人在如廁時(shí)的最常見肢體動(dòng)作，老年人能夠憑自己完成這一動(dòng)作，但在起身情況時(shí)仍然相對困難，需要比年輕人耗費(fèi)更多肌肉力量。

圖1 坐便器的歷史演變

2 傳統(tǒng)坐便器特點(diǎn)和坐便器的無障礙設(shè)計(jì)原則

20世紀(jì)60年代以前，我國衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品無大型成套潔具，行業(yè)內(nèi)一般以“老八件”歸納衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品[11]。所謂“老八件”就是洗面器，坐便器，低水箱，蹲便器，返水彎和高水箱、小便器及洗滌槽。其中無障礙設(shè)計(jì)坐便器的設(shè)計(jì)需要滿足符合生理機(jī)能需求和降低操作難度的原則。

1）符合生理、心理機(jī)能需求。隨著老年人年齡的增長，身體機(jī)能會(huì)逐漸下降，主要表現(xiàn)在身體機(jī)能和心理機(jī)能的衰退。生理機(jī)能衰退導(dǎo)致活動(dòng)能力和反應(yīng)能力下降，會(huì)伴隨焦躁、孤獨(dú)的情緒導(dǎo)致老年群體的心態(tài)改變。在無障礙坐便器產(chǎn)品設(shè)計(jì)上應(yīng)對老年人生活自主性方面有所考慮，給老年群體提供情感關(guān)懷，緩解老年人的焦慮情緒（見圖2）。

2）降低操作難度。簡單操作、人性化設(shè)計(jì)是評判無障礙產(chǎn)品成功的關(guān)鍵因素，根據(jù)特殊群體的經(jīng)驗(yàn)和人的無意識認(rèn)知來對產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)，可減小用戶在使用產(chǎn)品時(shí)操作過程中的失誤率。

3）多適應(yīng)性。老年人的體質(zhì)和心理狀態(tài)各不相同，因此產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮到老年人的個(gè)體差異，以適應(yīng)他們的需求。

圖2 老年群體生理機(jī)能衰退表現(xiàn)

3 設(shè)計(jì)研究流程

為確保設(shè)計(jì)流程的正確實(shí)施，首先需要對設(shè)計(jì)研究流程進(jìn)行規(guī)劃。為此，可以先應(yīng)用語義差異法[12]進(jìn)行感性工學(xué)分析，以提煉出用戶需求和產(chǎn)品設(shè)計(jì)要素；其次，使用AHP方法構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型[13]，并計(jì)算出各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重，以確定用戶需求和技術(shù)需求的重要性排序；再次，將得出的用戶和技術(shù)需求的權(quán)重導(dǎo)入QFD質(zhì)量屋模型[14]中，通過評估兩者之間的關(guān)聯(lián)度，可以進(jìn)一步確定技術(shù)需求的重要性排序，這有助于確定產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過程中應(yīng)優(yōu)先考慮的技術(shù)需求；最后，可以采用TRIZ創(chuàng)新理論[15]對各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行分析。TRIZ提供了40個(gè)發(fā)明原則，可從中選擇最佳的解決原則，以指導(dǎo)設(shè)計(jì)過程。整個(gè)流程如圖3所示。

圖3 設(shè)計(jì)流程

4 需求及現(xiàn)狀分析

4.1 需求調(diào)查

通過Python抓取淘寶、京東、拼多多等5家知名網(wǎng)上購物平臺，根據(jù)銷量從高到低，篩選出124張不同型號的坐便器樣本圖片，對選取樣本進(jìn)行專家評議，剔除掉造型意象過于相同的樣本，最終獲得97張樣本圖片（外國品牌48個(gè)，國內(nèi)品牌49個(gè)），見圖4。

從圖片中可以看出，傳統(tǒng)坐便器的特點(diǎn)在造型上是結(jié)構(gòu)簡單、容易使用和維護(hù)，適用于大多數(shù)人口的需求。通常是水箱和馬桶本體分離的設(shè)計(jì)，這樣可以使水的使用更加節(jié)約，但使用和維護(hù)成本也更高。在衛(wèi)浴環(huán)境下，對于特殊群體（如老年人、行動(dòng)不便者），在使用時(shí)容易出現(xiàn)滑倒的風(fēng)險(xiǎn)并且起身、站立也會(huì)變得困難。對大部分老年人和有關(guān)節(jié)疼痛的人來說，這并不方便。長時(shí)間坐在馬桶上會(huì)導(dǎo)致靜脈回流受到影響，為了避免腿部麻木或其他健康問題的發(fā)生，使用馬桶時(shí)需要控制時(shí)間并保持適當(dāng)?shù)淖耍詭椭謴?fù)血液循環(huán)。抓取了340條購買評價(jià)信息，其中選取了268條與老年群體相關(guān)的信息，使用KJ法[16]對數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納，得出符合現(xiàn)有坐便器老年消費(fèi)人群的用戶需求意象詞匯為“安全的”“有效的”“美觀的”和“舒適的”。根據(jù)情感設(shè)計(jì)三層次理論[16]，產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)從本能層、行為層、反思層三個(gè)層面確定一級準(zhǔn)則層指標(biāo)，再將二級指標(biāo)對應(yīng)歸納到一級準(zhǔn)則指標(biāo)中。對應(yīng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)需求意象詞匯為“外觀的”“結(jié)構(gòu)的”“功能的”和“人文的”。通過專家組構(gòu)建二級需求具體指標(biāo)，以焦點(diǎn)小組的形式進(jìn)行討論，見圖5。

圖4 部分坐便器樣本

本能層注重產(chǎn)品給用戶的第一直覺反應(yīng)，多從視覺角度出發(fā)，涉及產(chǎn)品造型、顏色、材料等設(shè)計(jì)的審美思考點(diǎn)，故得出美觀性指標(biāo)。行為層關(guān)注的是功能效用，該層面注重使用者和產(chǎn)品之間存在的實(shí)體互動(dòng)，主要針對產(chǎn)品所提供的功能是否滿足用戶的需求和操作過程是否好用。因此，在行為層得出安全性和有效性兩大準(zhǔn)則指標(biāo)。反思層是在本能層和行為層的共同作用下，通過產(chǎn)品與用戶間的互動(dòng)，建立情感連接，滿足用戶在心理上的體驗(yàn)和理念價(jià)值上的反饋，因此，得出舒適性指標(biāo)。

綜上所述，坐便器產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需求遞階層次結(jié)構(gòu)見圖5。

第一，通過構(gòu)建目標(biāo)用戶需求層次模型，來構(gòu)建判斷矩陣，運(yùn)算過程引入標(biāo)度和RI，并通過一致性檢驗(yàn)[17]。在明確3個(gè)層次的各類需求后，針對一級準(zhǔn)則層和二級準(zhǔn)則層，設(shè)置AHP調(diào)查問卷表，構(gòu)造判斷矩陣。通過邀請5名專家分別對準(zhǔn)則層和方案層的各個(gè)需求要素之間對比打分（見圖6），并構(gòu)建兩兩比較判斷矩陣。使用1～9比率標(biāo)度法將各指標(biāo)進(jìn)行兩兩對比。每兩個(gè)指標(biāo)的比較會(huì)得到31個(gè)標(biāo)度值，進(jìn)一步利用幾何平均法，將31個(gè)標(biāo)度值的幾何平均數(shù)聚合后，構(gòu)成新的聚合判斷矩陣。根據(jù)AHP的計(jì)算步驟得出各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重值和排序（見表1）。

第二，對各判斷矩陣最大特征根max進(jìn)行計(jì)算，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，具體見式（1），CR表一致性比率，CI為一致性指標(biāo)[18]。通常來說，當(dāng)CR<0.1時(shí)通過一致性檢驗(yàn)。

圖5 用戶需求遞階層級模型

圖6 1～9比率標(biāo)度法

表1 矩陣階數(shù)為1～9的RI取值

Tab.1 RI values of matrix order 1-9

根據(jù)以上步驟，構(gòu)建出方案層與準(zhǔn)則層各需求要素的判斷矩陣，分別計(jì)算出需求權(quán)重和CR，見表2～5。

表2 安全性對應(yīng)判斷矩陣、權(quán)重及一致性檢驗(yàn)結(jié)果

Tab.2 Safety corresponding judgment matrix, weight and consistency test results

表3 有效性對應(yīng)判斷矩陣、權(quán)重及一致性檢驗(yàn)結(jié)果

Tab.3 Effectiveness corresponding judgment matrix, weight and consistency test results

在求得二級需求相對于其所屬一級需求的權(quán)重并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)后，再對二級需求總體權(quán)重進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算方法為，將一級需求權(quán)重與其下屬的二級需求相對權(quán)重相乘，得到各二級需求相對于總目標(biāo)需求符合用戶需求的坐便器設(shè)計(jì)的權(quán)重，即總體權(quán)重[19]。匯總各層級指標(biāo)權(quán)重結(jié)果見表6。

表4 美觀性對應(yīng)判斷矩陣、權(quán)重及一致性檢驗(yàn)結(jié)果

Tab.4 Aesthetic corresponding judgment matrix, weight and consistency test results

表5 舒適性對應(yīng)判斷矩陣、權(quán)重及一致性檢驗(yàn)結(jié)果

Tab.5 Comfort corresponding judgment matrix, weight and consistency test results

表6 各層級需求權(quán)重結(jié)果匯總表

Tab.6 Summary of demand weight results at all levels

將表6的用戶綜合需求權(quán)重，導(dǎo)入質(zhì)量屋（HOQ）將用戶需求和產(chǎn)品技術(shù)要求構(gòu)建質(zhì)量屋屋身部分，其中屋頂部分為二者的特相關(guān)特性。

4.2 坐便器技術(shù)要求分析

將蹲立坐便器的產(chǎn)品技術(shù)要求由一級技術(shù)要求歸納為二級技術(shù)要求，對應(yīng)產(chǎn)品各個(gè)功能屬性，以及技術(shù)要求分別為外觀、功能、結(jié)構(gòu)、人文四部分，對其進(jìn)行轉(zhuǎn)換和篩選作為產(chǎn)品技術(shù)特性（如表7）。

4.3 建立質(zhì)量屋

通過層次分析法計(jì)算結(jié)果，對坐便器產(chǎn)品的技術(shù)需求做出重要度排序，通過用戶需求與技術(shù)需求的相關(guān)性程度，可以算出技術(shù)需求絕對重要度，再在權(quán)重高的技術(shù)需求之間尋找矛盾點(diǎn)，作為該設(shè)計(jì)的技術(shù)改進(jìn)重點(diǎn)，歸納為具體的改進(jìn)要素[20]。

根據(jù)用戶需求權(quán)重計(jì)算得出相對重要的產(chǎn)品技術(shù)要求，對技術(shù)需求和用戶需求做相關(guān)性分析，找出矛盾點(diǎn)。其中屋身部分為坐便器需求與產(chǎn)品技術(shù)要求的相關(guān)性分析，用符號分別表示1、3、5，如圖7所示。

表7 輔助蹲立坐便器設(shè)計(jì)

Tab.7 Design of auxiliary squatting toilet

4.4 設(shè)計(jì)問題的分析與解決

將負(fù)相關(guān)技術(shù)矛盾的特性向TRIZ問題轉(zhuǎn)化，使技術(shù)問題得到解決，從而符合用戶需求[21-23]，見表8。屋頂部分兩種技術(shù)要求之間的相關(guān)性分為強(qiáng)相關(guān)、相關(guān)、強(qiáng)負(fù)相關(guān)、弱負(fù)相關(guān)。分析屋頂矩陣，坐便器技術(shù)需求之間存在著幾對負(fù)相關(guān)，分別為，使用便捷-輔助站立、防滑結(jié)構(gòu)-起身方便、使用便捷-無障礙設(shè)計(jì)（見圖8）。

表8 沖突問題的TRIZ問題轉(zhuǎn)化

Tab.8 TRIZ problem transformation of conflict problem

圖8 坐便器使用過程

將3對負(fù)相關(guān)技術(shù)要求分為，①解決如何便捷解決輔助站立的產(chǎn)品技術(shù)[24]；②解決如何能防止地面易滑產(chǎn)生的摔倒危險(xiǎn)；③解決如何保證排便舒適的同時(shí)適應(yīng)用戶的個(gè)人習(xí)慣。對應(yīng)39個(gè)通用工程參數(shù)分別為NO.33可操作性-NO.13結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、NO.27可靠性-NO.33可操作性、NO.35適應(yīng)性及多用性-NO.33可操作性這3對技術(shù)矛盾，通過查詢TRIZ40矛盾矩陣可以得到具體解決方案。

通過將產(chǎn)品技術(shù)要求的沖突對應(yīng)TRIZ理論的矛盾問題，查找阿奇舒勒矩陣對應(yīng)的解決辦法，見表9。

表9 TRIZ問題的解決辦法

Tab.9 Solutions to the TRIZ problem

對以上3個(gè)沖突問題進(jìn)行分析。

1）如何不需要進(jìn)行多余的操作便捷地進(jìn)行輔助站立，需要使用者用上肢支撐身體重量緩慢坐下或站立，因此需要借助輔助扶手。不需要其他人的參與方便地站起，就要求在人機(jī)結(jié)構(gòu)上有更高的包容性[25]，使用便捷和輔助站立形成一對技術(shù)矛盾。

2）在使用坐便器時(shí)防止因潮濕引起地面濕滑造成安全隱患，在腳踩部位采用紋理或防滑材質(zhì)，既不影響正常踩踏使用，還能增加鞋底與地板的摩擦力。然而，此項(xiàng)改進(jìn)會(huì)導(dǎo)致不同需求的用戶無法依據(jù)個(gè)人習(xí)慣進(jìn)行設(shè)置，所以防滑結(jié)構(gòu)與起身方便構(gòu)成一種技術(shù)沖突。

3）產(chǎn)品具有在使用時(shí)抬高腿部的需求，那么在坐便器的結(jié)構(gòu)上需要添加局部裝置，使其不影響衛(wèi)生間內(nèi)部空間大小，可采用一體式設(shè)計(jì)盡量縮小占地面積，不影響正常通行。產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)上要求具有更多功能設(shè)置，如何在有限空間進(jìn)行更多功能設(shè)置構(gòu)成技術(shù)沖突。

5 TRIZ理論應(yīng)用于坐便器的設(shè)計(jì)實(shí)踐

設(shè)計(jì)一款新型坐便器，該產(chǎn)品的創(chuàng)新體現(xiàn)在造型和功能上。在傳統(tǒng)坐便器的造型基礎(chǔ)上增加扶手和腳踏板裝置。在如廁時(shí)通常雙腳著地，大腿與腹部夾角大于60°，大腿受壓面積較大（見圖8a）；腳部抬高后大腿與腹部夾角約為35°，腿部血液循環(huán)更流暢，同時(shí)有助于排便（見圖8b）；長時(shí)間腿部壓迫，可通過扶手借力起身（見圖8c）。

5.1 功能上體現(xiàn)人文關(guān)懷

解決第①對矛盾的方案為NO.25自服務(wù)、NO.30柔性材質(zhì)、NO.24借助中介物和NO.40復(fù)合材質(zhì)；使用安全便捷，扶手輔助蹲立，避免老年群體腿部不能承受身體重力造成腰椎和腿部關(guān)節(jié)受損（見圖9）[26]，腳墊的強(qiáng)力彈簧表面為硅膠防滑材質(zhì)，防止用戶滑倒。

5.2 結(jié)構(gòu)上保證安全性

解決第②對矛盾的方案為NO.40復(fù)合材料和NO.12等勢；硅膠材質(zhì)的表面增加鞋底與光滑表面的摩擦力，硅膠抓力強(qiáng)，衛(wèi)生間地面屬于濕滑范圍，光滑表面不能很好地保證用戶的使用安全。

5.3 使用時(shí)體現(xiàn)無意識設(shè)計(jì)理念

解決第③項(xiàng)矛盾的方案為NO.15動(dòng)態(tài)特性、NO.24中介物、NO.8重量補(bǔ)償、NO.28機(jī)械系統(tǒng)替代、NO.13反向作用和NO.10預(yù)先作用原理[27]。用戶的使用過程：省力和有效性，根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，腳踏強(qiáng)力彈簧可根據(jù)人體站立習(xí)慣進(jìn)行細(xì)微調(diào)整（見圖10），彈簧可根據(jù)人體坐下和站立的腳部受力點(diǎn)進(jìn)行支撐，腳部抬高的設(shè)計(jì)增加相對體前傾角度，增加人體肛腸角度[26]，用戶腹部與大腿的夾角更小，使排便過程順暢[28]。

圖9 輔助蹲立坐便器把手

圖10 強(qiáng)力彈簧裝置

操作產(chǎn)品的過程：在操作上，輔助腿部抬高裝置設(shè)置于坐便器底部的用戶腳踩區(qū)域范圍中，用戶的行為習(xí)慣能引導(dǎo)正確使用該功能，降低學(xué)習(xí)成本。

5.4 外觀上符合現(xiàn)代環(huán)境

色彩上選用不易隱藏污穢的白色，衛(wèi)浴產(chǎn)品大多以白色居多，營造出整齊明亮的視覺空間（見圖11）[29-30]。

圖11 輔助坐立坐便器外觀

6 結(jié)語

將無障礙設(shè)計(jì)理念運(yùn)用到坐便器的設(shè)計(jì)中，運(yùn)用創(chuàng)新設(shè)計(jì)使產(chǎn)品設(shè)計(jì)思路更清晰，目標(biāo)更明確。對坐便器的改進(jìn)方式以人機(jī)工程學(xué)為基礎(chǔ)，使其具有安全性、有效性、健康性、舒適性。在設(shè)計(jì)中遵循用戶需求和用戶的行為方式，改善了市面上原有的坐便器在使用感上的缺點(diǎn)和使用安全上的隱患，主動(dòng)矯正用戶在如廁時(shí)姿勢缺陷，最終設(shè)計(jì)出一款實(shí)用的創(chuàng)新產(chǎn)品。

[1] 吳鳴. 唐山衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時(shí)代特征及SWOT分析[D]. 景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué), 2022. WU M. The Characteristics of Tangshan Sanitary Ceramic Product Design and SWOT Analysis[D]. Jingdezhen Ceramic University, 2022.

[2] 中國建筑衛(wèi)生陶瓷協(xié)會(huì). 陶瓷磚和衛(wèi)生陶瓷分類及術(shù)語[Z]. 國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局, 1999. China Building Sanitary Ceramics Association. Classification and Terminology of Ceramic Tiles and Sanitary Ceramics[Z]. State Administration of Quality and Technical Supervision, 1999.

[3] 王秀紅, 唐淑珍, 李淑方, 等. 基于TRIZ和QFD理論的視障兒童玩具創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J]. 包裝工程, 2019, 40(4): 168-172. WANG X H, TANG S Z, LI S F, et al. Innovative Design of Toy for Visually Impaired Children Based on TRIZ and QFD[J]. Packaging Engineering, 2019, 40(4): 168- 172.

[4] 辜俊麗, 宋端樹, 崔天琦, 等. 基于AHP與TRIZ的殘障人輪椅設(shè)計(jì)[J]. 包裝工程, 2019, 40(24): 187-193. GU J L, SONG D S, CUI T Q, et al. Design of Wheelchair for the Disabled Based on AHP and TRIZ[J]. Packaging Engineering, 2019, 40(24): 187-193.

[5] ZHANG X, LI J H, FAN K, et al. Neural Approximation Enhanced Predictive Tracking Control of a Novel Designed Four-Wheeled Rollator[J]. Applied Sciences, 2019, 10(1): 125.

[6] 王軍, 劉思邑, 伍賽, 等. 基于QFD和AHP法的適老浴室柜設(shè)計(jì)研究[J]. 包裝工程, 2023, 44(4): 158-164. WANG J, LIU S Y, WU S, et al. Design of Bathroom Cabinet Suitable for the Elderly Based on QFD and AHP Method[J]. Packaging Engineering, 2023, 44(4): 158- 164.

[7] 劉斐, 楊璐嘉, 張晨陽. 基于行為適應(yīng)性評價(jià)的老年人家居產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法研究[J]. 包裝工程, 2022, 43(22): 105-113. LIU F, YANG L J, ZHANG C Y. Research on the Design Method of Elderly Household Products Based on Behavioral Adaptability Evaluation[J]. Packaging Engineering, 2022, 43(22): 105-113.

[8] 陳朝杰, 王俊靈, 陳文靜, 等. 居家養(yǎng)老視角下高齡老人夜間照護(hù)輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J]. 包裝工程, 2022, 43(22): 114-124. CHEN C J, WANG J L, CHEN W J, et al. Design of Night Care Assistance System for the Oldest-Old from the Perspective of Home Care[J]. Packaging Engineering, 2022, 43(22): 114-124.

[9] 黃勁松, 劉琳, 李曉英. 集成AHP/QFD/FBS的老年洗浴輔助設(shè)備創(chuàng)新設(shè)計(jì)及評價(jià)[J]. 家具與室內(nèi)裝飾, 2022, 29(10): 54-59. HUANG J S, LIU L, LI X Y. Innovative Design and Evaluation of Elderly Bathing Auxiliary Equipment Based on the AHP / QFD / FBS Integration Method[J]. Furniture & Interior Design, 2022, 29(10): 54-59.

[10] 文杰. 老齡化背景下的適老化坐便器設(shè)計(jì)研究[J]. 包裝工程, 2021, 42(22): 381-387. WEN J. Research on the Design of Aging Toilet in the Context of Aging[J]. Packaging Engineering, 2021, 42(22): 381-387.

[11] 劉波. 第三衛(wèi)生間創(chuàng)意潔具案例設(shè)計(jì)分析[J]. 家具與室內(nèi)裝飾, 2021(10): 117-121. LIU B. Analysis on the Creative Sanitary Wares Design of Family Restrooms[J]. Furniture & Interior Design, 2021(10): 117-121.

[12] 林哲輝, 吳正仲, 羅峰, 等. 基于感性工學(xué)與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電動(dòng)剃須刀多感官意象設(shè)計(jì)方法[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì), 2023, 40(2): 149-156. LIN Z H, WU Z Z, LUO F, et al. Multi-Sensory Design Method of Electric Shavers Based on Kansei Engineering and Artificial Neural Networks[J]. Journal of Machine Design, 2023, 40(2): 149-156.

[13] 侯建軍, 毛軼超, 陳利, 等. 基于AHP層次分析法的履帶式智能消防機(jī)器人設(shè)計(jì)研究[J]. 包裝工程, 2023, 44(10): 172-180. HOU J J, MAO Y C, CHEN L, et al. Research and Design of Intelligence Crawler Fire Fighting Robot Based on Analytic Hierarchy Process[J]. Packaging Engineering, 2023, 44(10): 172-180.

[14] 韋艷麗, 冀源, 王超凡, 等. 基于QFD&TRIZ的帕金森患者助行器優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J]. 包裝工程, 2023, 44(2): 158-166. WEI Y L, JI Y, WANG C F, et al. Design of Walking Aid for Parkinson Patients Based on QFD & TRIZ[J]. Packaging Engineering, 2023, 44(2): 158-166.

[15] 周東亞, 金燕, 朱宏軒. 基于TRIZ理論的榨汁機(jī)創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究[J]. 包裝工程, 2023, 44(8): 402-411. Zhou Dong-A, Jin Yan, ZHU Hongxuan. Research on Innovative Design of Juicer based on TRIZ Theory[J]. Packaging Engineering, 2023, 44(8): 402-411.

[16] 邱保金, 李學(xué)坤, 帥敏. 基于TRIZ理論與KJ法的辦公區(qū)域儲物柜創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J]. 包裝工程, 2022, 43(24): 385-391. QIU B J, LI X K, SHUAI M. Innovative Design of Office Lockers Based on TRIZ Theory and KJ Method[J]. Packaging Engineering, 2022, 43(24): 385-391.

[17] 盧緒霞, 石振宇. 人與衛(wèi)浴空間關(guān)系基礎(chǔ)研究與產(chǎn)品開發(fā)[J]. 裝飾, 2020(8): 116-119. LU X X, SHI Z Y. Basic Research on the Relationship between Human and Bathroom Space and Product Development[J]. Zhuangshi, 2020(8): 116-119.

[18] 楊小靜. 基于用戶特征的適老智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究[J]. 包裝工程, 2020, 41(6): 123-126. YANG X J. Design of Intelligent Products for the Elderly Based on User Characteristics[J]. Packaging Engineering, 2020, 41(6): 123-126.

[19] 張華, 李林蔓. 無障礙老年人衛(wèi)浴產(chǎn)品設(shè)計(jì)的情感化探究[J]. 包裝工程, 2019, 40(22): 148-152. ZHANG H, LI L M. Emotional Exploration of Barrier-Free Elderly Bathroom Product Design[J] Packa-ging Engineering, 2019, 40 (22): 148-152.

[20] 李翠玉, 董艷晴. 基于城市獨(dú)居老人需求的衛(wèi)浴產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J]. 包裝工程, 2019, 40(16): 145-150. LI C Y, DONG Y Q. Innovative Design of Sanitary Products Based on the Needs of Urban Elderly Living Alone[J]. Packaging Engineering, 2019, 40(16): 145-150.

[21] 劉青楊, 宋莎莎. 適老性居住空間的部品化設(shè)計(jì)研究[J]. 林產(chǎn)工業(yè), 2019, 46(2): 45-49, 72. LIU Q Y, SONG S S. Study on the Part Design of the Suitable Living Space for the Elderly[J]. China Forest Products Industry, 2019, 46(2): 45-49, 72.

[22] 許艷秋, 宋端樹, 辜俊麗, 等. 基于QFD與FBS模型的坐便器多適性設(shè)計(jì)研究[J]. 包裝工程, 2018, 39(24): 283-287. XU Y Q, SONG D S, GU J L, et al. Multi-Suitability Design of Toilet Based on QFD and FBS Model[J]. Packaging Engineering, 2018, 39(24): 283-287.

[23] 宋端樹, 黃悅欣, 許艷秋, 等. 基于用戶行為的老年人廚房設(shè)計(jì)研究[J]. 包裝工程, 2018, 39(18): 166- 171. SONG D S, HUANG Y X, XU Y Q, et al. Kitchen Design for Aging People Based on Behavior Analysis[J]. Packaging Engineering, 2018, 39(18): 166-171.

[24] 張曦, 胡飛. 基于信息加工模型的老齡智能產(chǎn)品體驗(yàn)設(shè)計(jì)[J]. 包裝工程, 2018, 39(16): 23-30. ZHANG X, HU F. Experience Design of Aging Smart Products Based on Human Information Processing Model[J]. Packaging Engineering, 2018, 39(16): 23-30.

[25] 張俊. 多元與包容——上海里弄居住功能更新方式探索[J]. 同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版), 2018, 29(3): 45-53. ZHANG J. Diversity and Inclusiveness: An Exploration into the Residential Function Renewal of Shanghai Lanes[J]. Journal of Tongji University (Social Science Section), 2018, 29(3): 45-53.

[26] 青連斌. 推動(dòng)廁所革命補(bǔ)齊民生短板[J]. 人民論壇, 2018(10): 112-113. QING L B. Promote the Toilet Revolution and Fill the Shortcomings of People's Livelihood[J]. People's Tribune, 2018(10): 112-113.

[27] 孫文濤, 魏雅莉. 老年人產(chǎn)品發(fā)展趨向與產(chǎn)品關(guān)懷設(shè)計(jì)應(yīng)用研究[J]. 包裝工程, 2017, 38(10): 120-123. SUN W T, WEI Y L. Application of Development Tendency of Elderly and the Products Design of Concern[J]. Packaging Engineering, 2017, 38(10): 120-123.

[28] 甘為, 胡飛. 城市現(xiàn)有公共交通適老化服務(wù)設(shè)計(jì)研究[J]. 南京藝術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)(美術(shù)與設(shè)計(jì)), 2017(1): 199-201. GAN W, HU F. Research on Aging Service Design of Urban Existing Public Transport[J]. Journal of Nanjing Arts Institute (Fine Arts & Design), 2017(1): 199-201.

[29] 李元齊, 鄭華海, 劉勻. 工業(yè)化住宅部品分類與編碼研究[J]. 建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)展, 2017, 19(1): 1-9. LI Y Q, ZHENG H H, LIU Y. Research on Classification and Code of Industrialized Building Components[J]. Progress in Steel Building Structures, 2017, 19(1): 1-9.

[30] 羅椅民, 師昉, 紀(jì)樹榮. 老年輔助器具與輔助技術(shù)在養(yǎng)老康復(fù)中的應(yīng)用進(jìn)展[J]. 中國康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志, 2016, 31(7): 813-816. LUO Y M, SHI F, JI S R. Progress in the Application of Elderly Assistive Devices and Technologies in Elderly Rehabilitation[J]. Chinese Journal of Rehabilitation Medicine, 2016, 31(7): 813-816.

Design of Toilet for the Elderly Based on Barrier-free Concept

YANG Hong

(Jingdezhen Ceramic University, Jiangxi Jingdezhen 333403, China)

The work aims to provide users with a more comfortable and reasonable toilet assisted rising scheme to solve the problem of inconvenient rising encountered by the elderly with decreased physical function in using the toilet. Based on the principle of barrier-free design, the characteristics of user behavior were analyzed, and the user demand-centered toilet design was put forward. Kansei Engineering was regarded as a method to obtain user demands and technical demands. The user demands were divided into the first level and the second level, and the AHP was used to build the demand hierarchy analysis model. Then, the quality requirements of the toilet products were classified and sorted out. The house of quality was constructed and the body of the house was the correlation analysis of user demands and product quality requirements, and the roof part was the negative correlation analysis of product technical demands. The targeted design of contradictory technical points were found out and combined with the TRIZ theoretical conclusions, the solutions were proposed. The innovative design of the existing toilet can improve the safety, effectiveness, ease of use and comfort of the toilet and provide reference for the innovation of sanitary ceramic products.

toilet; Kansei Engineering; AHP; QFD; TRIZ theory

TB472

A

1001-3563(2024)04-0326-10

10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.04.035

2023-09-18

國家社科基金藝術(shù)學(xué)重大項(xiàng)目（19ZD24）