感性工学在医疗产品设计中的应用现状研究综述

高 婧，贺孝梅

（中国矿业大学，江苏 徐州 221116）

0引言

医疗产品作为功能性极强的产品，在使用的过程中主要是人适应机器，早期医疗产品的设计重点也更倾向于产品的功能性，人们不得不忍受外观设计的不完美所带来的不适感和心理压力。人在生病时本身会有一种紧张和不确定感，因此医疗产品的设计应该具有缓解压力和紧张感的作用。随着我国经济的不断增长和医疗水平的提高，产品的使用感受和人的情感需求也逐渐受到重视，作为面向病人这类不管是在生理还是心理上都处于弱势群体的医疗产品，情感化、人性化的设计就显得尤为重要。

感性工学作为一种感性与理性结合较为成熟的理论，注重用户的情感需求，将人的情感以理性的方法映射到设计对象中。对于医疗产品而言，感性工学是真正考虑并解决了医疗产品设计核心问题（人机之间的情感）的一种理论。感性工学以人的情感需求为基础，在医疗产品造型、色彩、系统等设计中，协调人与机器之间的关系，满足人的感性需求，将以人为本的理念贯彻于设计中。由此可见，感性工学理论运用于医疗产品设计中有着充分的现实意义。本文将梳理感性工学在医疗产品中的使用方法，总结现阶段感性工学用于医疗产品中的主要研究方向，并对未来的发展趋势进行展望，为后续的研究提供参考。

1 感性工学用于医疗产品的一般方法流程

感性工学起源于日本广岛大学的长町三生教授，被用于解决产品设计的情感化问题，他认为感性工学研究的基本问题有四点：①如何从感性评估的角度把握消费者对产品的感受；②如何从消费者感受中识别设计特征；③如何将感性工学作为一种人机工程学技术来构建；④如何根据当前社会变化或人的偏好调整设计[1]，总结起来就是：首先，如何有效测量获得人的感性意象。其次，如何将感性意象有效量化运用到产品设计当中。这其中的关键是“测量”和“量化”。感性工学应用于医疗产品设计一般流程见图1。

图1 感性工学用于医疗产品设计的一般流程Fig.1 The general flow of Kansei engineering used in medical product design

1.1 感性的“测量”阶段

1.1.1 感性词汇空间

人在面对事物时会有自身的感受，这是外界信息经过大脑处理后得到的，感性词汇空间构建就是收集和筛选感受，并将这种感受提炼成具体的词汇。在此阶段，广泛收集用户对于所设计医疗产品的意象词汇并进行筛选，需要注意的是，在研究过程中要考虑到医疗产品的特殊性，其用户不仅指单一消费者，而是包括医护人员、病人以及家属等不同身份的用户，这些不同用户的感受使医疗产品的感性意象变得复杂多样。周志勇[2]在医疗护理设备研究中就综合考虑了医护人员、病人及专业设计人员的意见。

1.1.2 设计要素空间

设计要素空间构建包括设计要素收集和分解两个阶段。在收集阶段，广泛收集医疗产品设计对象样本，并归纳总结提取最有代表性的设计样本；在分解阶段，将设计样本根据相关人群的诉求分解成为设计要素，一般分解为结构件、单个形态、材料、色彩等。

感性词汇空间和设计要素空间构建都属于感性“测量”阶段，此阶段常用的方法包括心理测量法和生理测量法：心理测量法是在设计师引导下得到消费者的主观评价，具体方法有语义差分法、观察法等，其中语义差分法是将一对反义词放在有一定概念约束的量尺两端，分别对应最小值（0）和最大值（5/7），运用问卷调查法对相关人员进行测量[3]，这种方法节省成本，测量周期短，数据容易回收，在医疗产品的研究中运用的非常广泛；生理测量法是借助仪器捕捉受测者受到外界刺激时的反应，包括视线追踪、心电图仪、脑波测量仪等，视线追踪法主要通过眼动仪进行，生理测量法多用于研究患者行为习惯，以期改善病症或某类特殊人群在生活中的不便[4]。

1.2 感性的“量化”阶段

感性词汇与设计要素映射关系。在测量出感性数据之后，接下来要考虑如何将感性意象数据转化成产品的要素，这个阶段就是“感性”与“理性”相结合的阶段，是将人的感性情感数据化、理论化的过程。将前两个阶段得到的感性意象与医疗产品设计要素结合，得出实际的关联模型指导后续设计实践。

在感性“量化”阶段常用的方法有数量化理论、正交实验、SPSS等。数量化理论Ⅰ是研究定性感性意象与定量设计要素之间的关系，建立数学模型，获得感性意象与设计要素的映射关系，在感性工学的研究中应用非常普遍[2]；正交实验法是研究多因素关系的实验方法，常用于有多个要素且每个要素有多个类别的实验中，根据实验设置的不同要素、水平选取合适的正交表进行实验[5]。

1.3 设计实践阶段

得出的映射关系模型后进入相应医疗产品设计对象的实践阶段，由于医疗产品的特殊性，通常会有多个使用场景多个使用对象的情况，在具体实践过程中，要明确是否确定为单一使用对象或多个使用对象，以及是否针对单一使用场景或针对多个场景进行设计，例如李嫱[6]在儿童听诊器设计实践中，将人群和场景明确为医生、学龄前儿童和医院。设计方案完成后，同样要用感性“测量”的方法对方案进行评估，以验证研究的准确性。

2 感性工学应用于医疗产品研究的方向

感性工学在医疗产品中的研究主要集中在造型设计、交互界面设计和CMF设计三个方面。

2.1 医疗产品造型设计研究

感性工学应用于医疗产品造型设计要素空间构建阶段可分为两种形式：

第一种是将设计对象造型分解为若干单位部件，提取单位部件的形态特征与感性词汇结合，最终组合形成最优设计方案。这种形式多用于结构较为清晰或多部件构成的产品，按照功能或形态清晰的将整体造型分解为不同的构件[2，7]。

第二种是对设计对象的整体造型进行分析，提取每个产品样本的整体形态特征作为一类设计要素，不同的样本形态共同构成了设计要素空间，与感性词汇结合最终形成完整的造型方案。这种方法多用于产品样本整体造型形态差异较大，功能分区固定性不强的产品[8-9]。

2.2 医疗产品交互界面设计研究

交互界面研究大致可分为移动端APP研究和产品内嵌界面交互研究，而使用感性工学进行医疗产品交互界面研究多集中在内嵌显示屏交互界面设计研究。由于医疗产品的目标功能集中，内嵌界面可承载的功能量也较少，感性工学大多运用于提升界面易用性和界面视觉要素的情感化改良等[10-11]。

除了内嵌显示屏和移动端APP，感性工学的方法还应用于智能医学影像诊断中，WUlei等[12]选取西门子等八个公司的智能医学影像诊断界面，使用感性工学的方法，分析出未来智能医学影像诊断界面设计的主要影响因素。

2.3 医疗产品CMF设计研究

CMF是产品设计的重要组成部分，感性工学在医疗产品中的CMF研究一般分为单纯色彩研究和整体CMF研究。

2.3.1 医疗产品色彩研究

色彩在人的视觉信息传递中占据着重要的地位，因此色彩设计在医疗产品设计中也十分重要。感性工学常用于两种颜色及以上的医疗产品的配色设计研究中，通过搜集设计对象的配色样本，将配色样本与感性意象进行结合筛选出最为合适的配色并进行设计[13-14]。

医疗产品具有特殊性，使用场景对产品传递的情感也有着影响，感性工学运用于医疗场景配色同样有着必要性：张金勇[15]将CIE色彩系统引入医疗空间感性研究，构建了医疗空间色彩意象模型；J López-Tarruella[16]将感性工学运用于哺乳室的环境色调研究。

2.3.2 医疗产品CMF研究

CMF是指色色彩、材料和表面工艺，这三种要素相辅相成互相影响，共同决定了产品的最终呈现效果。感性工学应用于医疗产品CMF研究中，通常提取三种要素的样本与感性意象结合，分别得出感性意象与色彩、材料、表面工艺的关联性，从而进行医疗产品的CMF设计[17-18]。

2.4 医疗产品其他方面研究

感性工学还应用于医疗产品各个要素的综合研究，对研究对象的造型、CMF、交互界面等方面进行系统性全方位的情感化设计[2，6]。

功能性是医疗产品设计永远绕不开的话题，使用感性工学的方法进行医疗产品功能研究有助于更好的理解患者感受，提升产品功能的有效性：Saiful Azman Hj Bidin等[19]将感性工学引入老年辅助机器人设计中，捕捉人与机器之间的情感交互；M Onishi等[20]使用感性工学测试电动轮椅控制的有效性。

感性工学在医学界的研究也进入了实践阶段：HAL混合辅助肢体系统融合了感性工学、信息技术、神经科学等理论，已经进入应用阶段[21]；虚拟医疗保健中心（www.improhealth.org）将感性工学用于研究用户对网站的评价，提取多方用户的有效情感并进行改进[22]。

3 感性工学理论应用于医疗产品的发展趋势

3.1 理论与实践相结合的研究

感性工学应用于医疗产品研究大多停留在理论阶段，进行实践并生产的少之又少，归根结底是因为医疗器械厂家对医疗产品关注的重点仍在功能上，但随着人们情感需求增加，厂家思维必然会发生转变，医疗产品设计必然会重视情感化方向。目前感性工学应用于医疗产品理论研究已经有很多，但只有指导落地产品实践才能真正扭转医疗产品对患者情感的忽视，促进医疗产品发展，因此理论与实践相结合必然是感性工学在医疗产品研究中的趋势。现已有医疗器械厂家与学校进行合作的例子，将院校理论研究与厂家实践生产结合，如东南大学与三鑫医疗科技有限公司合作进行了三鑫血液透析仪情感化设计[7]。

3.2 多领域方法相结合的研究

医学学科分类多且内容杂，本身就涉及到许多医学界的研究方法，医疗产品更是如此。感性工学作为交叉学科，与心理学、人机工程学、神经科学等有着天然的亲近性，而感性工学的脑电测量、眼动仪测量等方法与医学又密不可分。但感性工学的研究方法不能单纯套用到所有的医疗产品中去，要结合产品特点进行多学科交叉融合研究，从而找到最适合的方法，例如Fuqian Shi[23]将感性工学的研究转移到医学成像领域，获取杏仁核和眶额叶皮层的反应，这是未来感性工学在医学界发展的趋势。

3.3 为特殊人群而设计

老年痴呆患者、自闭症儿童、婴幼儿、孕妇、残疾人等这些特殊人群中的部分在日常生活中很大程度上离不开医疗产品，而这类特殊人群往往在情感上更加脆弱也更难以传达自身需求，现阶段的大多数医疗产品并没有过多的关注特殊人群。作为情感与技术相结合的理论，感性工学有着很多方法所没有的优势—捕捉感受，不论使用心理还是生理的方法都能有效的获取用户感受，将特殊人群的需求量化，更好的为医学产品设计提供指导。

4 结束语

如今人们生活节奏日益加快，心理健康也越来越受到关注，医疗产品作为与健康息息相关的产品，应该关注的绝不仅仅是功能，外观传递的情感对病人来说有着非常重要的影响。感性工学作为研究人情感的理论，用于医疗产品情感化设计有天然的优越性。

本文将感性工学用于医疗产品的研究流程归纳为感性测量、感性量化与设计实践三个阶段，分别描述了各阶段的具体流程方法和医疗产品在设计过程中特殊性，为后续感性工学用于医疗产品研究提供理论参考。同时通过对国内外文献的研究发现，感性工学在医疗产品中的研究方向众多，对产品造型、CMF、交互界面等各个方面都有涉及；理论与实践结合、多领域方法相结合和为特殊人群设计是未来感性工学在医疗产品领域的发展趋势。现阶段的理论研究决定了未来必然走向理论与实践结合发展的道路，医学领域的学科复杂性决定了医疗产品多领域方法结合研究的趋势，医疗产品使用人群的多样性也决定了必须关注特殊人群，为特殊人群而设计。