基于行为适应性评价的老年人家居产品设计方法研究

刘斐，杨璐嘉，张晨阳

（华东师范大学 设计学院，上海 200062）

随着人口老龄化的不断加剧[1]，老年人居家养老状态越来越受到人们的关注。老年人家居产品系统的适应度，直接影响着居家养老状态，关系到老年人的生活质量[2]，也反映所在城镇的适老化程度[3]。老年人群对生活产品的需求在不断提高，老年产品品类从辅助设备、医疗器械逐渐拓展延伸，开始对全品类产品提出了适老化要求[4-5]。产品适老化设计研究涉及社区、交通、医院、公园等公共设施为主的户外出行场景[6-9]，以及住宅公寓、养老院等为主的家居空间场景[10-13]。户外环境中产品设施的适老化设计研究较全面深入，家居环境中相关研究多集中于从具体需求出发的某一品类产品的适老化设计思路与解决策略。赵祎乾[14]等基于老年群体特征与需求，构建产品功能层次结构模型，提出了适老化多功能床的设计思路。姚湘[15]等运用KJ法和Kano模型，提取用户需求，构建产品功能层次清单，进行老年人可穿戴设备的适老化设计。Faste等[16]研究了公共巴士交通系统中具有视觉、听觉和机动障碍问题的老年人群的需求，提出了可折叠座椅等产品解决方案。齐延成等[17]通过问卷调查和现场访谈等方法，采集老年人睡眠健康产品的功能需求因子并进行分析，以用户需求指导适老化睡眠健康产品的造型设计。针对老年人智能辅助设备进行包容性设计，Lewis等[18]提出适老化可穿戴产品设计要适应与年龄相关的听力、记忆和精细运动控制缺陷。现有文献中基于家居环境中行为特征的产品系统适老化设计方法与评价体系的相关研究较少。随着全品类产品的适老化需求的增加，“以用户为中心”的适老化设计，正逐渐从针对品类与功能的讨论，向围绕行为特征与适应状态的研究方向转变，将人在场景中具体的行为作为设计决策的依据[19-22]。心理与生理机能是老年人行为和行动能力的基础，也是适老化设计理论研究的前提基础。本研究以老年人生理病理学为基础，结合老年人运动、视听、躯体感觉和认知功能的评估指标和方法，综合老人和相关专家访谈意见后编制形成调查问卷，选择上海地区120位65～90岁老年人进行问卷调查，并将获得的数据进行统计分析，从而构建出老年人家居产品系统行为适应性评价体系。依据评价指标体系结合设计实践案例，探索归纳老年人家居产品设计方法，以期能够更具针对性、实效性地指导老年人产品设计实践。

1 老年人家居产品系统行为适应性评价体系的建立

1.1 老年人行为动作适应性评估问卷的编制

家居环境中老年人行为动作的适应性评价主要包括：对行为本身的可达性、易达性、完成度的评价，以及行为完成后的主体体验评价。调查问卷分为老年人行为动作完成过程评估和被试行为完成后主观体验评价两个部分。在获得相应的数据后，通过因子分析和回归分析法，分析行为适应度与主观评价间的关系，进而归纳出产品系统行为适应性评价体系。

首先选择了10个代表性住宅公寓类型进行前期入户调研，对老人居住空间类型、家居行为特征进行观察、访谈和归纳。并以老年生理病理学为基础，根据简式fugl-Meyer运动功能评估法、视听功能评估法、躯体感觉功能评估法、认知功能的评估方法（MMSE)、日常生活活动能力（ADL）评估方法[24]，同时结合老人和专家访谈意见筛选得出老年人行为适应性评价指标项。评价指标项包括：手臂外展、踝关节屈伸、手臂回转、手腕内收外展、认知能力等41个指标项（见图1），并将指标项按照家居空间（卧室、客厅、厨房和浴室等）进行分类，结合具体行为场景将指标项融入代表性动作、行为、事件中进行提问，最终汇总形成问卷。

图1 老年人产品系统行为适应性评价体系Tab.1 Behavioral adaptability evaluation system of product system for the elderly

问卷第1部分（场景化问题组）主要包括：卧室（起卧相关）系列动作行为评价（起、坐、提、系、叠、抬、俯身、站立等）；客厅（清扫保洁、缝补、休闲娱乐）系列动作行为评价（扫、晾、洗、看电视、阅读、写、听等）；厨房（做饭）系列动作行为评价（提拎、洗摘、翻炒、盛端、清洗碗盘等）；卫生间（洗漱和如厕）系列动作行为评价（刷牙、洗脸、洗澡、下蹲，冲按，起身等）。通过代表性行为动作的关联提问，能够较全面体现出老年人家居环境中的行为系统特征。

问卷第2部分（主观体验评价）主要包括：对自身状态（身体状况、家庭关系、人际关系、经济情况等）的评价，对卧室、厨房、卫浴、客厅及整体家居环境与产品系统的满意度评价。系统主观满意度评价结果能够对各行为动作的影响进行有效分析。

选取上海地区120位65～90岁老年人进行调查，其中男性58人，女性62人。发放问卷120份，回收有效问卷112份。运用SPSS23.0软件进行统计分析，采用因子分析、回归分析对数据进行处理，将数据降维，归纳主要影响因子，并构建出评价指标体系。

信度分析显示，Cronbach’s α系数为0.986，量表信度很好；效度分析kmo值为0.943，且旋转后成分矩阵图里每一个题项负荷值都大于0.5，量表效度好。

1.2 评价项因子分析

数据分析显示，KMO测度为0.943，数值大于0.8，说明本数据非常适合运用因子分析。Bartlett 的球形度检验时，显著水平为0，小于0.05，也拒绝原假设。根据初始解计算出的提取变量共同度均在70%以上，初始特征值和变量共同度表明提取5个公共因子是比较合适的。

如表1所示，第1个因子解的特征值为29.585，它解释了所有42个变量变异信息总量的67.238%，是方差贡献最大的主成分。第5个因子解释了2.367%，从第6个因子开始，特征值都＜1，因此提取5个因子解作为公共因子，它们共解释了所有变量变异信息总量的79.753%，符合要求，因此提取5个公共因子是合适的。旋转成分矩阵表（低于0.5未显示）显示了原变量与公共因子之间的对应关系，见表2。

表1 总方差解释Tab.1 Total variance interpretation

表2 旋转后的成分矩阵Tab.2 The rotated component matrix

第1个因子影响变量按照负荷量由高到低依次是手臂外展、膝关节屈伸、脊柱左转右转、髋关节回转、髋关节极度伸展、手臂抬高、踝关节回转、手臂屈伸、手臂向前抬高、手臂极度伸展、腰部水平回转、腰部协调状态、腰腹力量。该部分将身体主要部位基础动作归为一类，所涉及评价项都与基础行为动作有关，因此可以将其命名为基础行为动作因子。

第2个因子影响变量按照负荷量由高到低依次是下肢力量状态、上肢协调状态、下肢耐力状态、下肢协调状态、上肢力量状态、上肢耐力状态、踝关节内收外展、踝关节屈伸。该部分主要集中于对力量、耐力、协调性的评价，因此可以将此类因子命名为力量耐力与协调性因子。

第3个因子影响变量按照负荷量由高到低依次是味觉状态、手掌朝上朝下、手臂回转、物理感知状态、手腕回转、触觉状态、手部协调状态、手指活动状态、手肘屈伸、嗅觉状态。该部分主要集中于手部与感知觉部分，主要与精细动作有关，因此可以该类因子命名为精细动作因子。

第4个因子影响变量按照负荷量由高到低依次是听力状态、认知能力、视力状态、记忆力状态、上肢各部位协调状态、腰部上下弯曲、手臂托举。该部分主要影响因素集中在认识方面，因此可以将此类因子命名为认知状态因子。

第5个因子影响变量按照负荷量由高到低依次是手腕内收外展、手臂端持、手部力量状态、手指屈伸。该部分再次将手部动作归为一类，可见老年人手部动作的重要性，此类因子可命名为手部动作因子。

1.3 行为适应性评价体系的构建

本次分析共抽取了5个公共因子分，采用回归方法计算得到成分得分系数矩阵，第一主成分（基础行为动作因子）主要是由腰部水平回转（0.249）、手臂外展（0.200）、髋关节回转（0.177）、脊柱左转右转（0.175）、膝关节屈伸（0.173）决定。第二主成分（力量耐力与协调性因子）主要是由下肢力量状态（0.305）、下肢耐力状态（0.280）、上肢协调状态（0.279）、上肢力量状态（0.194）、下肢协调状态（0.172）、上肢耐力状态（0.106）决定；第三主成分（精细动作因子类）中，主要是由味觉状态（0.352）、手掌朝上朝下（0.294）、手臂回转（0.256）、物理感知状态（0.205）、手肘屈伸（0.177）、手部协调状态（0.175）、手腕回转（0.171）、触觉状态（0.169）决定；第四主成分（认知状态因子类）中，主要是由听力状态（0.346）、视力状态（0.280）、记忆力状态（0.279）、认知能力（0.259）决定；第五主成分（手部动作因子）主要是由手腕内收外展（0.297）、手臂端持（0.266）、手部力量状态（0.224）、手指屈伸（0.216）决定。因此，可以归纳出老年人家居行为适应性评价指标体系，见图1。

1.4 家居空间适应性评价分析

分别将卧室、客厅、厨房、卫生间适应性主观评价与行为动作因子分析5个影响因子进行回归分析，可以得到各影响因子（F1～F5）与家居空间适应性评价（S卧室～S卫生间）的关系式：

从式（1）中可以看到，卧室行为适应性的因素影响系数由高到低依次是认知状态因子、手部动作因子、力量耐力与协调性因子、基础行为动作因子、精细动作因子。客厅行为适应性的因素影响系数由高到低依次是力量耐力与协调性因子、认知状态因子、精细动作因子、基础行为动作因子、手部动作因子。厨房行为适应性的因素影响系数由高到低依次是认知状态因子和基础行为动作因子、力量耐力与协调性因子、精细动作因子、手部动作因子。卫生间行为适应性的因素影响系数由高到低依次是认知状态因子、力量耐力与协调性因子、手部动作因子、基础行为动作因子、精细动作因子。

2 老年人产品设计方法的讨论

2.1 认知路径的优化设计

分析结果表明，认知状态因子是卧室、客厅、厨房、卫生间场景中动作行为的主要影响因素之一。认知路径的设置很大程度上决定着行为的完成度与适应度。认知过程是信息获取与识别、处理与判断的过程。老年人产品设计应扩大产品可认知阈界，将听觉、视觉等感知觉进行互通互补的综合运用，降低对记忆力等退行能力的要求。基于产品使用场景，通过全行为链路分析信息获取与处理过程、多感官识别、持续引导、有效辅助等设计方法实现认知路径的优化设计。

卧室场景中老年人的起卧相关行为占比高，其中包括：找寻穿脱衣物、寻取手电筒（开灯）、起夜（去厕所）、找寻开关、进出卧室、挂衣服、躺卧等过程。每个事件的发生都是若干相关联动作构成的行为系统。因此，应在连续的行为适应性分析中找寻设计的切入点。如指路衣架设计（见图2），该设计对老年人起夜如厕的连续行为进行优化整合，衣架每个枝角都是一个可摘下的手电筒，能够为如厕过程提供行进照明，同时能够避免全局灯对他人睡眠的影响，手电筒与枝干接触的固定边缘有发光光圈提示衣服的位置，为老年人起夜寻找衣服给以位置提示。将开启、找寻等复杂认知过程在连续行为关联引导下顺畅完成，有效降低了多动作行为组合的认知复杂度，实现老人对该空间中产品系统的适应。

图2 指路衣架设计Tab.2 Guide hanger design

再如拨打电话场景中，存在找寻号码、读取数字、按键输入、接听通话、记忆内容等连续的系列行为，这对老年人尤其是高龄老人认知过程的要求较高，相关产品的设计应立足于行为系统的整体分析，进行优化思考，寻找设计的切入点。如图3所示的老年人e手机设计，通过图像（人物照片）识别拨打电话，减少了老年人记忆号码、读取输入数字等过程，从行为方式上优化了拨打电话的过程。可见，通过感知觉途径间代偿效应，能够有效降低操作过程中的认知负荷，优化老年人对产品系统操作的适应性。

图3 老年人e手机2012年红点奖作品Tab.3 E-phone for the elderly 2012 Red Dot Design Award work

厨房场景中，由于老年人短时记忆能力减退，经常会发生忘记是否使用过调料等情况。相关产品的设计同样需要着眼于连续行为系统，通过行为发生路径优化，实现产品系统适应性设计。“慢生活”调料瓶设计（见图4），针对经常忘记短时发生事件状态，通过延缓倾倒后调料的回流过程，实现了烹饪过程中标记发生过行为的功能。延长瞬时行为的作用效应，能够很好地弥补因短时记忆而引起的产品系统适应问题。同样针对此类问题，设计了记忆标签(见图5)，贴在产品表面，运用悬浊液震荡后缓缓恢复沉降的物理特征，用来标记其是否被使用过。设计巧妙地运用行为属性关联的方法，实现了提示老年人动作完成过程，辅助短时记忆的效果。综上可见，通过感知觉途径间代偿、行为优化、延长效应、辅助关联等方式，能够有效改善老年人认知过程，提高家居产品系统适应度。

图4 “慢生活”调料瓶Tab.4 "Slow Life" spice bottle

图5 记忆标签Tab.5 Memory tag

2.2 力量、耐力与协调性辅助优化设计

在客厅和卫生间产品系统的操作使用过程中，力量、耐力与协调性是各部分的重要影响因素。老年人身体退行性变化使其在产品使用过程中出现力量不足、耐力欠缺、协调性不稳定等现象。从分析中可以了解到，下肢行为困难点集中于下肢力量、耐力方面，上肢主要集中在协调与力量方面。因此，老年人产品在助力辅助部分的考虑显得尤为必要。

实现老年人行为适应性设计的途径主要包括：助力设施的增设、连续动作的分段执行、引导与示范的设置等。其次，从心理层面建立起老人的行为完成信心，形成自我激励过程也是提高产品完成度与适应度的重要途径。上下楼梯场景中，依靠扶手“挪动”脚步的情况十分常见，如助力扶手的设计（见图6），为老人爬楼梯的过程增加了助力扶手，改变了施力方向，使施力更为有效。同时，扶手的设置，将连续的爬楼过程依据个人的体质特征，实现自由间隔，分段完成，从而为一个对力量、耐力、协调性要求较高的行为过程进行了有效辅助。

图6 助力扶手Tab.6 Power handrail

针对厨房场景中，炒锅过重，端持倾倒困难的问题，设计出“倾倒助手”（见图7），将烹饪持重行为分步完成，通过可旋转辅助支架设计，降低了对手臂握持力度的要求，进而帮助老年人轻松完成烹饪过程。再如辅助手柄的设计（见图8），单手操作可由双手握持完成，同样降低了对单手握持力量的要求。同样场景中，分体蒸笼设计(见图9)，将蒸笼底托板与侧壁框架分体设计，在取出蒸笼物品时，能够将分离开的底盘直接置于桌面，减少了从上口避热取出物品步骤，优化蒸锅取物过程。

图7 倾倒助手Tab.7 The dumping of assistant

图8 辅助手柄Tab.8 The auxiliary handle

图9 分体蒸笼Tab.9 Fission steamer

2.3 精细动作的粗操作化设计

分析结果表明，卧室与客厅的产品系统对精细动作要求较高。卧室、客厅集中了大量日常细致动作，包括缝补、进餐、整理收纳，以及娱乐、办公等行为。精细动作主要集中于手部，老年人由于视力、握力、手指灵活度不足等使精细操作困难，设计中应尽可能予以回避，在不可避免地需要精细操作的产品设计中，主要通过辅助产品设计、精细动作粗操作化、寻求替代解决方案等途径进行解决。精细动作粗操作化是老年人产品设计中最为常用、最为有效的方法，这一设计方法要求对行为动作本身有充分的理解，对行为所要完成的目标有多途径的解决方案。如缝纫针的概念设计（见图10），通过韧性材料的使用让针孔可以扩展，从而将引线这一精细动作粗放化。如弯折汤匙的设计（见图11），通过手柄部分的弯折，让捏持手柄动作能够由抓握这一粗放化的动作所替代。如芒果刷设计（见图12），通过刷面的分割处理，能够更易清洁到缝隙处，减少擦拭过程对精细动作的要求。旋转冲洗台盆设计（如图13），通过按压托盘后水从底部流出，形成冲洗漩涡，在一定程度上减少了果蔬清洗过程中对精细动作的要求。

图10 缝纫针Tab.10 Sewing needle

图11 弯折勺Tab.11 Bend a spoon

图12 芒果刷Tab.12 Mango brush

图13 旋转冲洗台盆Tab.13 Rotating washtable basin

2.4 基础行为的可达性设计

基础行为的可达性，是老年人能否实现自理生活重要的客观基础。从行为适应性评价分析中可以看到，腰部、膝盖等下肢大幅度动作，上肢外展托举等大动作困难度较大。调查分析结果表明，当前家居环境中大部分产品单体的基础可达性较好，产品使用的主要问题，表现在行为间不协调、不顺畅对可达性的影响。因此，基础行为可达性设计主要是依据老年人机工学数据，通过优化操作台高度、降低操作行为复杂度、缩短操作持续时间、减少操作干扰、增强操作间配合度、提高操作容错率、明晰行为引导和去操作化等方面的设计，实现产品操作行为的系统适应。台盆倾角的设置让乘坐轮椅者（见图14），手臂向前抬高困难者能够更加便捷地完成洗漱行为。可伸缩水龙头（见图15）的水管让冲洗过程不再受到龙头方向，台盆范围的过多限制，让清洗行为更易连贯完成。再如倒置药瓶设计（见图16），改变了拿取查看的行为过程，将瓶身倒置，以“不倒翁”式站立，通过拨动瓶身查看标签标识，进而拿取所需药物。减少了反复拿取、查看、收放的步骤，增强了产品使用行为的连贯性、易达性，提高了老年人产品过程中的行为效率。

图14 台盆Tab.14 Basin

图15 可伸缩水龙头Tab.15 Retractable faucet

图16 倒置药瓶Tab.16 Inverted bottle

3 结语

本研究在家居产品使用行为特征调查基础上，将老年人产品操作行为动作进行了因子分析，归纳家居产品行为适应性评价体系。并通过家居空间产品系统适应性评价结果与所得因子进行回归分析，得到了家居环境不同功能空间中，影响产品系统行为适应性的主要因素，这为老年人产品设计提供了基础参考依据。基于家居产品不同使用场景，从系统适应性分析出发，在保障操作行为可达基础上，通过优化认知路径，增加力量、耐力与协调性的辅助设计，减少对精细动作的要求，尽可能代以粗操作化等设计方法，能够有效提高老年人对家居产品系统的适应度。