基于轮椅使用者无障碍裤装穿脱便利性的研究

吴佳玥 代萌婷 支阿玲 孙军男 吴巧英

摘 要：为提高下肢残障群体裤装的穿脱便利性，分轻度和重度下肢残障群体两个组别，设计正交实验，考察了服装紧固件、开口位置、开口大小3个因素对其无障碍裤装试穿时间的影响，利用极差分析和方差分析得到最优水平组合，对裤装改进效果进行主观评价。结果表明：开口大小是影响裤装穿脱便利性的主要因素，对试穿时间有非常显著影响，紧固件为重要因素，对试穿时间有显著影响，开口位置为次要因素，对试穿时间影响不显著。对于轻度下肢残障群体而言，当开口大小为25cm、紧固件为魔术贴、开口位置设在中间时，裤装的穿脱便利性最好，穿脱所需总时间最短;对于重度下肢残障群体而言，开口大小为95cm、紧固件为拉链、开口位置在腿部中间，裤装的穿脱便利性最好。根据最优水平组合改进后的无障碍裤装在感觉舒适性、穿脱方便性的效果上均优于改进前的裤装。

关键词：下肢残障群体;无障碍设计;正交实验;方差分析;极差分析

中图分类号：TS941.17

文献标志码：A

文章编号：1009-265X（2022）01-0224-09

Abstract： In order to improve the ease of putting on/taking off of pants for people with lower limb disabilities， we divide them into two groups： people with mild and severe lower limb disabilities， design an orthogonal experiment and probed into the effect of 3 factors， clothing fastener， opening position and opening size on their try-on time of barrier-free pants， use range analysis and variance analysis to get an optimal level combination and make a subjective evaluation on the improvement effect of pants. The results indicate that the opening size is the main factor affecting the ease of putting on/taking off of pants and has a very significant effect on the try-on time. The fastener is an important factor， which has a significant impact on the try-on time. The opening position is a secondary factor， which has an insignificant effect on the try-on time. For people with mild lower limb disabilities， when the opening size is 25 cm， the fastener is hook & loop， and the opening position is in the middle， the pants have the best ease of putting on/taking off， and the total time taken to put on and take off is the shortest. For people with severe lower limb disabilities， the opening size is 95 cm， the fastener is a zipper， and the opening position is in the middle of the leg， the pants have the best ease of putting on/taking off. Moreover， the improved barrier-free pants through the optimal level combination are better than unimproved ones in terms of comfort and ease of putting on/taking off.

Key words： people with lower limb disabilities; barrier-free design; orthogonal experiment; variance analysis; range analysis

日常生活中，下肢殘障群体比普通人容易遇到更多的障碍，相比无障碍设计在其他行业中的发展，残障群体参与日常社会活动时，服装的不便带来了很大的障碍[1-3]，穿着设计合理的无障碍服装可以解决下肢残障群体在服装穿脱过程中的困难[4]，从而增强他们的生理机能。下肢残障群体可分为轻度下肢残障群体和重度下肢残障群体，前者脊椎损伤在C7及以上，有一定的自理能力，在时间和条件允许的情况下，躺在床上或坐在轮椅上可自己完成裤装的穿脱，但花费时间较长;后者脊椎损伤在C6到C4之间，自理能力较差，很难独立完成裤装的穿脱，必须要家人或护理人员的帮助才能完成。不同的下肢残障群体对服装功能性要求不同，通常进行分类研究。对于轻度残障群体，Chang等[5]设计了一款由衣身、外披肩、下部可拆卸部件组成的多功能复合风衣，方便轮椅使用者外出穿着。对于重度残障群体，Wang等[6]设计了一套以轮椅使用者为导向的功能性服装，此款服装的设计可随时将裆部和腿部拆开分离，方便使用尿不湿的截瘫患者进行局部洗漱和清洁。而对于完全失去自理能力的重度残障群体，Hu等[7]设计了适合重度残障者的易护理服装。对于服装穿脱方便性，唐虹等[8]从服装开口方式、宽松量、紧固件等方面，研究瘫痪人群的服装款式。吴黛唯[9]则引入康复医学评定量表，建立了轮椅使用者服装穿脱方便性的评价标准和原则。郭志斌[10]从无障碍结构设计的角度出发，综合不同的开口位置、开口方向和下装版型的改进，满足了下肢残障群体的心理需求。另外一些学者[11-13]以下肢残障群体的裤装和裙装为例，改进设计了符合下肢残障者形态变化和功能需求裤装基础样板结构。现阶段对残障群体的功能性服装结构设计主要涉及服装的开口位置、开口大小的改进设计，但未对影响因素进行综合评价和系统分析，缺乏直观的量化关系。

因此，本文通过正交实验，针对服装紧固件、开口位置、开口大小等因素对无障碍裤装穿脱便利性进行分析，得到各因素的重要程度排序以及无障碍裤装设计的最优组合方案，以期为无障碍服装的研究提供理论依据，为无障碍裤装结构优化提供参考。

1 实 验

1.1 参数确定

通过文献查阅可知，影响无障碍裤装穿脱便利性主要因素为服装紧固件、开口位置以及开口大小[14-15]。因此针对这3种因素对下肢残障群体裤装的开口进行优化设计，探究最优组合方案，选取以下各因素的不同水平，为后续的实验方案做准备。

1.1.1 开口位置

正常裤装的开口位置常设计在前中部位，而对于下肢残障群体而言，由于其行动的特殊性，开口的位置决定了他们穿脱裤装的难易程度。针对轻重度两类下肢残障群体的活动能力和生理特征，分别设计不同的裤装开口位置，对于轻度轮椅残障者，裤装的开口设置在前面更方便他们自己完成裤装的穿脱。因此，开口位置分别选择在前中和两侧斜向开口;对于重度轮椅残障者，裤装的开口位置除了要考虑其本身能够方便穿脱外，还应该兼顾照顾者对其方便穿脱以及更换尿袋、尿不湿等辅助用品，因此将开口位置设在腿部前中和侧缝开口。

1.1.2 开口大小

裤装的开口大小对裤装穿脱便利性的影响同样不容忽略，开口越大，裤装在开口完全打开时，双腿就越容易进出裤装。常见裤装的开口大小即前门襟的长度一般为15cm。以身高為165±2.5cm，腰围为76±3cm，臀围为92±2.5cm的A体型轮椅使用者女性人群为穿着对象，设计裤装样板，测得裤装的前中心到档弯的总长度为26cm，门襟长度为15cm，因此，对于轻度下肢残障群体，开口大小设计为15cm、25cm。对于重度下肢残障群体，开口大小以裤长为基准进行四等分并四舍五入取整数，分别设置为24、48、71、95cm。

1.1.3 紧固件

裤装紧固件有很多种，常见的有拉链、魔术贴、按扣、松紧带/拌、磁铁扣等，根据前期的问卷调查，超过59%的轮椅使用者认为松紧带是最理想的紧固件，故实验裤装的后腰采用松紧带设计，方便穿脱;其次是拉链（33%）、魔术贴（32%）、按扣（29%）、磁铁扣（24%）。因此将上述4种紧固件作为第一组实验中紧固件这一影响因素的4个水平。在第二组实验中，裤装的开口较大，设计在大腿中部和侧缝，因此，选取拉链和魔术贴作为紧固件因素的2个水平。

1.2 实验设计方案

采用 L8（4122）混合水平正交实验进行方案的确定。将轻度下肢残障群体裤装实验方案记为第一组，将重度下肢残障群体裤装实验方案记为第二组。

a）第一组实验方案

第一组实验有3个影响因素，包括服装紧固件、开口大小、开口位置，分别用A、B、C来表示可得到如图1（a）所示的裤装实验设计示意图（B1、B2分别表示开口大小15、25cm，C1、C2分别表示开口位置在中间、两侧），其中虚线表示服装的开口位置。实验的因素水平如表1所示。

b）第二组实验方案

第二组实验因素与第一种相同，但由于重度下肢残障群体生理控制能力较弱，所以开口大小的水平数设置为4，紧固件的水平数为2。由于重度下肢残障群体要经常更换内裤或尿不湿、尿袋等辅助用品，他们对裤装的开口大小要求更高，因此水平数较多。可得到如图1（b）所示的裤装实验设计示意图（B1、B2、B3、B4分别表示开口大小24、48、71、95cm，C1、C2分别表示开口位置在中间、两侧），本次实验设计的因素水平如表2所示。

1.3 实验样裤制作及试穿实验

根据混合正交实验设计方案，每组制作8条样裤。通过文献查阅可知，对于长期保持坐姿的残障人群而言，因自身重量持续挤压皮肤，常常导致皮肤和皮下组织缺血坏死，使得患压力性溃疡（褥疮）的风险增加[16]，因此对面料的吸湿透气性要求较高;由于活动不便，轮椅残障群体经常在轮椅和其他辅助用具之间来回转移，转移过程中裤装容易受到摩擦，因此对面料的耐磨性能要求较高。本次实验面料选取10种市面上常见的牛仔面料作为备选面料，通过对面料进行吸湿透气性、耐磨性能等基本性能测试，最终选择了综合性能最好的微弹牛仔布[17]（组织结构斜纹，成分65%棉33%涤纶2%氨纶，厚度0.75mm，平方米质量241.26 g/m2，密度312×184根/10cm），面料性能如表3所示。本文只讨论紧固件、开口大小、开口位置3种因素的影响，其余的因素在实验中保持一致[18]。除面料都选取65%棉33%涤纶2%氨纶的微弹斜纹牛仔布之外，制作的样裤款式均为直筒裤，且同种类的紧固件大小和款式都相同。

样裤试穿选择轻度轮椅残障女性和重度轮椅残障女性各6名，志愿者身高为165±2.5cm，腰围为76±3cm，臀围为92±2.5cm，均为A体型。用秒

表记录每组各6名实验者穿上裤装的时间t1以及脱下裤装的时间t2，通过计算得到穿脱时间的平均值t1、t2，以试穿时间t=t1+t2为实验观测指标，试穿时间t越短，裤装穿脱越方便。

2 结果与分析

2.1 极差分析

对正交实验数据进行极差分析，结果列于表4、表5。

由表4可知，在针对轻度下肢残障群体的无障碍裤装穿脱便利性实验中，服装的开口大小折算极差最大，由此可见开口大小是影响无障碍裤装穿脱便利性的重要因素，其次是一般因素服装紧固件，最后为次要因素服装开口位置。因此在无障碍裤装的穿脱性实验中各影响因素的强弱依次为开口大小、紧固件、开口位置。

由于实验指标为实验者试穿时间，所以t越小说明效果越好，其中KA3>KA4>KA2>KA1，所以可确定魔术贴为A因素的优水平。同理可得，开口大小25cm为B因素的优水平，开口位置在中间为C因素的优水平。得出无障碍裤装设计最优组合为A1B2C1，即紧固件为魔术贴、开口大小为25cm，开口位置设在中间。

同理，由表5可以看出，在重度轮椅残障的群体的无障碍裤装穿脱便利性实验中，对试穿时间的影响程度从大到少依次为开口大小、紧固件、开口位置。分析可得，无障碍裤装设计最优组合为A2B4C1，即紧固件为拉链、开口大小为95cm、开口位置在腿部中间。

2.2 方差分析

采用正交实验的极差分析法虽然有简单直观、计算量小的优点，但不能区分偶然误差和条件误差，而方差分析能够区分由于实验条件改变引起的数据波动和实验误差引起的数据波动[19]。因此采用正交表的方差分析法，探讨不同紧固件、开口大小、开口位置对无障碍裤装穿脱便利性的影响是否显著。方差分析计算结果如表6、表7所示。

由表6可以看出，0.05显著水平下，C开口位置对试穿时间影响不显著，且F值为0.086<1，说明因素C的影响很小，可以忽略不计。因此将因素C从模型中删除，将其归入误差，重建模型，分析结果列于表6，分析可知：对于轻度下肢残障群体而言，在0.01显著水平下，B开口大小对试穿时间有非常显著的影响，在0.05显著水平下，A紧固件对试穿时间有显著影响。各因素对实验指标影响因素的主次顺序从大到少依次为开口大小、紧固件、开口位置。此结果与2.1中极差分析结果一致。

由表7可以看出，0.05显著水平下，C开口位置对试穿时间影响不显著，且F值为0.715<1，说明因素C的影响很小，可忽略不计。同样将其作为误差，重建模型，分析結果见表7，分析可知：对于重度下肢残障群体而言，在0.05显著水平下，A紧固件、B开口大小对试穿时间有显著影响。各因素对实验指标影响因素的顺序从大到小依次为开口大小、紧固件、开口位置。此结果与2.1中极差分析结果一致。

2.3 各因素对无障碍裤装试穿时间的影响

2.3.1 紧固件对试穿时间的影响

试穿时间随服装紧固件变化的关系如图2所示，通过两组对比可以看出，重度下肢残障群体的试穿时间要远远大于轻度下肢残障群体的试穿时间。对于轻度下肢残障群体实验组，按扣的试穿时间明显较长，魔术贴的试穿时间最短，但与拉链、磁铁扣差距较小。但对于重度下肢残障群体实验组，拉链的试穿时间短于魔术贴，且差异显著（概率p值为0.047<0.05）。分析原因，这是由于轻度下肢残障群体实验组的无障碍裤装的开口尺寸相对较小，用魔术贴比较有优势。而重度下肢残障群体无障碍裤装的开口较大，若用魔术贴作为紧固件，需要用到的魔术贴个数会相应地增加，反而会延长穿脱的时间，所以拉链的效果更好。因此针对不同下肢残障群体的无障碍裤装设计可以选择不同的紧固件。

用Duncan多重比较法分析不同紧固件对轻度下肢残障群体试穿时间的影响，结果列于表8。由表8可见，对于轻度下肢残障群体而言，在0.05显著性水平下，紧固件中按扣与魔术贴、拉链及磁铁扣之间有显著性差异，魔术贴、拉链、磁铁扣效果较好。

2.3.2 开口大小对试穿时间的影响

试穿时间随开口大小变化的关系如图3所示。由图3可知，对于重度下肢残障群体实验组，开口大小为15cm的裤装试穿时间明显高于开口大小取25cm。对于轻度下肢残障群体实验组，开口大小为24cm的试穿时间明显较长，开口大小为95cm时试穿时间最短，但与开口大小为48、71cm的差距较小。由此可见，适当增大开口尺寸能同时减少裤装穿、脱时间，但是对于重度下肢残障群体，开口尺寸的进一步增大，在缩短脱衣时间的同时会增加穿衣时间，从而使总时间保持相对稳定。

用Duncan多重比较法对不同开口大小对重度下肢残障群体试穿时间的影响进行分析，结果列于表9。由表9可见，对于重度下肢残障群体而言，在0.05显著性水平下，开口大小中24cm与71、48cm及95cm之间有显著性差异，且71、48、95cm效果较好。

2.3.3 开口位置对试穿时间的影响

试穿时间随开口位置变化的关系如图4所示，可以看出开口在中间位置比开口在两侧无障碍裤装的穿脱时间稍短，穿脱便利性略好。

2.3.4 最优水平组合

通过极差分析和方差分析可得，对于轻度下肢残障群体，最优方案为A1B2C1（紧固件取魔术贴、开口大小取25cm、开口位置在中间）。对于重度下肢残障群体，最优方案为A2B4C1（紧固件取拉链、开口大小取95cm、开口位置在中间），对应于表4正交实验结果中8号试样（测试值为168.49 s），在1～8号试样中试穿时间最短，理论分析与实验结果一致。

3 无障碍裤装穿脱性能主观评价

对优化前后无障碍裤装穿脱性能进行主观评价。以传统的立姿裤装为参照样本（紧固件为拉链、开口大小取15cm、开口在中间位置）;以最优水平组合设计的裤装为测试样本。评价者选取轻、重度轮椅残障群体各3名（其个人信息见表10），分别对改进前后裤装的感觉舒适性、穿脱便利性进行主观试穿评价[20]。

按照图5所示的评分标准，采用半分制，若对裤装的某项评价结果介于两者之间，例如在基本满意和一般之间的可打3.5分。由3名实验者分别试穿裤装，并对2个主观评价指标进行独立打分，求其平均值（四舍五入，结果保留1位小数）作为各项指标得分，再将2个评价指标的平均值相加得到综合评价值F（满分为10.0分，8.0～10.0分为优，6.0～7.9分为良，4.0～5.9为中等，2.0～3.9分为差）。

改进前后裤装穿脱性能主观评价结果见表11，由表中数据可得第一组：裤装改进前综合评价值F为2.8分，被评为差，改进后综合评价值F为10.0分，被评为优;第二组：裤装改进前综合评价值F为2.2分，被评为差，改进后综合评价值F为9.8分，被评为优。根据式（1）可得两组裤装改进前后的改进率R改分别为257.14%和345.45%，结果表明，改进后的无障碍裤装在感觉舒适性、穿脱方便性的效果上均明显优于改进前的裤装样本。

R改/%=F后-F前F前×100（1）

4 结 论

根据下肢残障群体的实际情况，将其分为轻度下肢残障群体和重度下肢残障群体，根据两类群体的身体特征，选取了不同的因素和水平，分别设计了两组混合正交试验，通过对实验的极差和方差分析得出：

a）由极差分析得到，对于轻度下肢残障群体和重度下肢残障群体，各因素对裤装穿脱时间指标影响的顺序均为B（开口大小）>A（紧固件）>C（开口位置）。

b）由方差分析得到，对于轻度下肢残障群体，B开口大小对试穿时间的影响非常显著，A紧固件对试穿时间的影响显著，C开口位置对试穿时间几乎无影响;对于重度下肢残障群体而言，A紧固件、B开口大小对试穿时间的影响显著，C开口位置对试穿时间几乎无影响。各变量对无障碍裤装试穿时间的影响主次顺序与极差分析结果一致。

c）就本文所设计的试验参数水平而言，对于轻度下肢残障群体，最优的组合条件：紧固件为魔术贴、开口大小为25cm、开口位置设在腿部中间;对于重度下肢残障群体，最优的组合条件：紧固件为拉链、开口大小为95cm、开口位置设在腿部中间。

研究结果可为无障碍服装的研究提供理论依据，为无障碍裤装结构优化提供参考。但研究测量的下肢残障群体数量较少，后期可以增加测试样本容量，进一步提高研究的准确性。并且在正交实验中，可以加入穿脱方便性等主观评价指标，通过主客观相结合的方式，综合确定其最优水平组合。

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