基于通用设计理论的老年人上肢康复装置设计

在老龄化与信息化深度融合的时代浪潮中，老年用户与一般用户之间的体验差异日趋明显，这迫切要求设计师在进行产品设计时采取多元化、包容性的通用化设计策略。本文研究的重点为老年人上肢康复装置，运用通用化理念，进一步缩小不同群体使用产品时的体验差异，在满足老年人基本的康复使用需求时，提升老年人的使用体验感和生活幸福感。

一、通用设计理念概述

通用设计是一种影响产品、建筑、环境、服务和交互等领域的设计，指的是无需特殊设计的情况下可以最大化的供人群使用，是面向所有群体更为公平使用的设计，在产品设计领域，它则是对于产品的设计尽可能考虑到面向弱势群体的一种创造性设计活动，若能被弱势群体使用便能被正常人使用。

在通用设计的发展与演变过程中，其核心理念和原则方法等是相通的，至今最为广而用之地朗-麦斯（RonMace）等人提出的通用设计七项原则公平性、灵活性、易用性、直观性、容错性、省力性以及尺寸和空间接近性。在设计的过程中，设计师要合理的运用通用设计原则等理念，给用户带来更好的产品与体验，促进人、机、环境这一系统的协调发展。

本文基于通用设计理念研究上肢老年患者的真实需求，分析用户需求的权重指数，将关键用户需求转化为通用设计要素，再通过设计要素进行产品功能的转化，从而进行老年人上肢康复装置的设计。

二、基于通用设计理念的老年人上肢康复装置设计流程

（一）老年人上肢康复需求确认

首先通过对相关文献的研究、收集、整理为构建上肢老年患者的需求提供理论及方法依据，然后对上肢障碍的老年患者进行观察访谈得出用户的痛点及需求，接着通过焦点小组讨论的方式进行需求整理，在通用设计理念的指导下通过亲和图法对相似的需求进行归纳构建出老年上肢患者的康复需求，见表1所示。

表1用户需求层级表

为了确认康复需求的优先级，采用AHP对其进行权重分析，邀请10位在该领域具有三年以上研究经验的专家进行打分，得出需求权重值，且用户需求一致性检验结果为CR:0.0707，即结果数据满足一致性检验要求。老年患者对上肢康复装置的安全性和易用性需求最高，其次是舒适性需求，最后是对装置的情感化需求相比较低，因此在后续的设计要素的搭建中应优先考虑上肢康复产品的安全性和易用性。

（二）需求-设计目标构建

通过对需求的构建以及分析，将分析结果转化为设计目标，面向上肢老年患者的康复装置的设计目标如下：

1. 安全保障：装置需具备最基本的稳定性，而产品的稳定性离不开结构与材质的选择搭配，设计师应对产品材质的选择、结构的稳固以及使用的步骤等进行全面的安全评估，确保用户在使用该产品时不会受到伤害。

2. 体验舒适：装置的设计要基于人机工程学原理需以老年人的身形体态进行情境化设计。该装置属于功能性产品，产品的实用及功能的完善同样是提升用户体验感的重要因素。

3. 易用性和低认知负荷：老年人认知能力随着年龄的增加会有所降低，解决老年人在使用产品时可能带来的高认知负荷问题，可从操作的便捷和引导、界面的可读和简化这些方面入手。为使老年患者整个康复流程顺利进行，可采用双通道结合的方式内置语音提示系统并合理调整界面布局，帮助老年人完成康复训练任务。

4.情感联结：采用情感化设计原则可以增强产品的趣味性和亲和力。当装置增加音乐、游戏等娱乐互动，可有效调节用户的情绪。同时，柔和的色彩、亲和的造型和人性化的设计元素，可以使老年人在使用过程中感受到温暖和关怀。

三、老年人上肢康复装置的设计

（一）材质与结构设计

以患者使用的舒适度和产品结构的稳定性作为材质选择的衡量指标，运用软、硬材料结合的方式进行设计。框架采用高性能ABS塑料打造，这一选择基于其卓越的耐划痕性、尺寸稳定性、防潮特性及良好的加工性能。部分材质运用具有高强度轻质量特点的碳纤维，而针对与患者皮肤直接接触的手部康复部件选择具有抑菌性能和低致敏性的医用级硅胶。此外，为缓解长时间训练带来的疲劳感，该装置在关键接触点如手臂托垫处，选用柔软透气的太空棉材料，确保穿戴的舒适与透气。

在结构上，本文选取多个自由度以有效固定并辅助老年人上肢关节运动。首先，肩关节设计涵盖了屈伸、内收外展及旋内旋外三个自由度，确保在不限制自然活动范围的同时，提供精准的康复训练支持。肘关节则专注于屈伸单一自由度，通过可调节长度的设计，满足不同患者的个性化需求。腕关节部分集成了握把、长度与角度调节机构，并内置压力传感器，以精准捕捉并反馈训练数据，帮助患者科学调整训练强度。另外，腕部握把采用符合人体工学的设计，增强了握持的稳定性与舒适性。

（二）产品尺寸范围

我国目前使用的成年人体设计标准为GB/T10000－2023《中国成年人人体尺寸》，该项文件适用的年龄范围为18-70岁，其中并未细分并编写过老年人的人体尺度标准。为使上肢康复装置满足绝大多数老年患者的使用需求，产品各模块的尺寸以人体上肢尺寸P95的数据为参考值。成年男性上臂和前臂大约为347mm和263mm的长度，而成年女性分别为321mm和248mm长，且不同用户的人机尺寸存在些许差异，故在产品结构方面需可调节并将长度设定为430~490mm。成年人上臂的宽度大约在80~150mm，为使患者轻松穿戴可以加宽15mm左右，将产品宽度设定为165mm。

正常人群的手臂运动区间为–10°~145°，由于上肢偏瘫患者的肌肉萎缩，关节活动范围会相应减小，因此上肢外骨骼运动关节在满足患者康复训练任务的前提下较正常人手臂活动范围会相应减小，因此角度调节范围设定0-130°。

（三）功能模块设计

上肢康复装置的功能模块可分为康复模式、温热理疗、时间管理、辅助训练、其他设置五大模块。

其中康复模式包括：手动模式、个性化模式两种模式。手动模式下，用户或康复师可以手动控制康复装置的各个关节运动，自由调整运动速度、角度和力度，以满足不同患者的即时康复需求。在个性化模式下，基于患者的个人康复数据系统自动生成定制化的康复计划。温热理疗模块包括：温度挡位控制、上肢穴点控制。用户可根据自身舒适度选择合适的温度进行理疗。适宜的温度能够促进血液循环，缓解肌肉紧张，加速康复。另外，用户可选择不同的穴位组合进行理疗，并针对特定穴位进行精准温热刺激。时间管理模块包括：30min快速康复，60min强化训练，90min深度治疗。中等时长的训练，适合需要进一步提升康复效果的用户;针对需要深度或长期治疗的用户，提供全面而深入的康复体验，其中包含多种康复技术和方法，全方位促进上肢功能恢复。辅助训练模块包括：音乐疗法、游戏互动两种方式。在界面设计上增加上肢运动元素的游戏“虚拟钓鱼”、“太空探险”等，让训练过程更加有趣，提高老年人的参与度和积极性。该设备还有多种风格的音乐供老年人选择，音乐节奏与训练强度可以同步调整，帮助老年人保持专注和动力。其他设置模块包括：账号信息、隐私安全、数据监控、语音控制等功能。隐私安全是通过增加安全锁定与误操作防护的功能，防止非授权更改设置以此保护老年患者的隐私信息。同时，对误操作也可进行智能识别，通过声音或视觉提示引导用户正确操作，确保训练过程的安全。数据监控是通过云端存储与远程监控的功能，将监测数据上传至云端，家属和康复师可远程查看康复进展并及时调整训练方案。

在主要功能之外，结合声音提示、灯光闪烁、屏幕显示等多种方式，清晰传达训练状态、完成进度、注意事项等信息，确保老年人能够轻松理解并作出相应调整。在重要环节上，界面可开启互动教学模式，通过动画或视频教学引导老年人完成操作。界面的可读性主要体现在界面布局的设计上，做到重点信息要突出，界面信噪比要控制，帮助老年人快速获取关键信息。考虑到老年人视力下降的问题，采用大字体和高对比度显示，确保信息清晰可读。界面上要使用易于理解的图标来代表不同的功能或状态，减少文字说明的依赖。在康复的每个阶段有明确的语音指导和视觉提示，确保老年人能够轻松上手并独立完成训练，有效降低老年人的认知和操作负荷。

（四）造型与色彩设计

在进行造型设计时要确保所有边缘和转角都采用圆角或曲线设计，这不仅增加了产品的安全性，也传达出温柔、包容的视觉效果。为了方便不同环境下的移动和使用，部件需进行模块化折叠设计。在色彩搭配上，整体色彩以白灰色为主。在关键部件如把手、调节按钮处融入天蓝色，能够有效帮助识别抓握和操作区域。

四、结语

  随着老龄化社会程度的不断加深，因老年和伤病导致上肢功能障碍的患者数量逐渐增多，这一现状凸显了老年人上肢康复装置的重要性和市场潜力。将通用设计理念融入老年人上肢康复装置的设计中，旨在打造一个更加包容、无障碍的康复环境。本文正是以通用设计理念为基础展开了对老年人上肢康复装置的设计探索，为这一领域提供有力的参考与借鉴。

文章来源：  《产品可靠性报告》   https://www.zzqklm.com/w/kj/32519.html