1、78基金项目:湖北省人文社科基地项目(HBCY1203);湖北省文化创意产业化设计研究中心开放基金一般项目(HBCY1906)作者简介:郭海琪(1998-),女,硕士研究生,研究方向:儿童产品设计、工业设计,E-mail:G通信作者:邓卫斌(1970-),男,硕士,教授,研究方向:产品创新设计、工业设计,E-mail:引文格式:郭海琪,邓卫斌,金信.儿童医疗辅助坐具创新设计研究J.家具与室内装饰,2023,30(12):78-83.GUO Haiqi,DENG Weibin,JIN Xin.Research on Innovative Design of Childrens Medical A
2、ssistant SeatingJ.Furniture&Interior Design,2023,30(12):78-83.当前，随着我国医疗科技的进步，康复轮椅、助起座椅等医疗辅助坐具因其包容性强、可配合多种医疗产品使用等优势，现已成为医疗领域的高需求产品。但在利益驱动较弱的儿童医疗辅助坐具领域，存在很多问题：（1）现有产品造型和使用方式与成人无异、仅改变原有配色等普遍问题；（2）在使用过程中很难真正起到辅助医疗的作用，甚至会给儿童带来生理不适和不良感官刺激，降低诊疗效率；（3）设计人员缺乏合理的设计框架流程。因此，儿童医疗辅助KANO模型是产品设计中解决用户需求类问题常用的方法，如：Lyu
3、4等采用KANO模型分析用户在办公室的需求，对办公桌进行优化；宋海军5等利用KANO模型精准把握大众对于地铁装饰艺术的设计需求类型，因KANO模型存在缺少量化分析、结果过于主观等缺点，Xu6等将KANO模型从定性分析扩展到定量分析，提出A-KANO模型，将用户满意度转换为具体功能需求，以更准确地确定产品的功能属性。但A-KANO模型在转化过程中无法实现坐具的设计研究具有重要意义。近年来，部分学者对儿童医疗相关产品进行了研究：崔瑞1等在儿童输液坐具的设计研究中引入了场景化思维来指导设计；文菁竹2等通过对用户的移情研究，设计了牙科治疗床以缓解儿童在治疗过程中的恐惧；成杰3等运用服务设计理念，研究用
4、户就医体验，构建儿童医院家具设计创新策略。上述文献从设计理论或儿童心理等角度出发进行了研究，在客观分析该类产品用户真实需求方面的应用和研究涉及较少。Research on Innovative Design of Childrens Medical Assistant Seating郭海琪，邓卫斌，金 信 Guo Haiqi&Deng Weibin&Jin Xin(湖北工业大学工业设计学院，湖北武汉 430068）摘 要：为提高现有儿童医疗辅助坐具设计的合理性和准确性，解决传统儿童医疗辅助坐具用户满意度低等问题，提出A-KANO/FBS/TRIZ理论结合的创新设计方法，对儿童医疗辅助坐具进行创
5、新设计研究。首先通过KJ模型整理划分用户需求层级，利用A-KANO模型分析用户对功能需求的满意度并进行权重评分，得到儿童医疗辅助坐具的关键功能需求，建立功能需求层级塔，再通过情境分析，实现关键功能需求到产品功能的转换，并引入FBS模型展开“功能行为结构”之间的映射，最后应用TRIZ工具解决映射过程中存在的物理、技术冲突。以儿童输液椅为例，基于该集成方法进行创新设计，有效提高了儿童医疗辅助坐具的满意系数，并通过SUS系统可用性量表初步验证了该模式的可行性。实例表明，A-KANO/FBS/TRIZ集成的方法可以为儿童医疗辅助坐具的设计研究提供新思路，并为同类型用户群体的需求研究提供参考价值。关键词
6、：儿童医疗辅助坐具；A-Kano模型；FBS；TRIZ；创新设计DOI:10.16771/43-1247/ts.2023.12.014中图分类号：TS664.1 文献标识码：A 文章编号:1006-8260(2023)12-0078-06Abstract:In order to improve the rationality and accuracy of the existing childrens medical assistant sitting design and to solve the problems of low user satisfaction of traditiona
7、l childrens medical assistant sitting,an innovative design method combining A-KANO/FBS(Function-Behavior-Structure)and TRIZ(Theory of Inventive Problem Solving)was proposed to conduct an innovative design study of childrens medical assistant sitting.Firstly,the KJ model was used to organize and clas
8、sify the user requirements hierarchy and filter the requirements using the Pareto principle.The A-KANO model was used to analyze user satisfaction with functional requirements and weight ratings to establish a functional requirement hierarchy.Then the key functional requirements were transformed int
9、o product functions through scenario analysis,and the FBS model was introduced for mapping the function,behavior,and structure of the product.Finally,the TRIZ solved the physical and technical conflicts in the mapping process,and the innovative design method was improved.Taking the childrens infusio
10、n chair as an example,the innovative design based on the integrated method effectively improved the satisfaction coefficient of childrens medical assistant sitting,and the feasibility of the model was preliminary verified by the SUS(System Usability Scale).The example shows that the A-KANO/FBS/TRIZ
11、integrated method can provide new ideas for the design of childrens medical assistant sittings and provide certain reference values for the research of the needs of the same type of user groups.Key words:Medical assistant sitting for children;A-Kano model;FBS;TRIZ;Innovative design儿童医疗辅助坐具创新设计研究Foru
12、m of Design设计论坛F&ID第30卷第12期 2023年12月 家具与室内装饰79功能需求与产品结构的对接，张青7等将John S.Gero8等提出的FBS模型进行修正，提出一种新的弹性界限概念，可以结合情境分析挖掘潜在用户的需求问题。融合情境分析与 FBS模型互补的特性，可以将用户需求准确转化为产品功能，进行“功能行为结构”映射，用于弥补A-KANO模型的不足，如：王伟伟9等结合FBS模型的层级映射实现设计要素与家具创新方案的转化；Zhou10等人利用FBS模型和创意模板方法，形成可持续的创新模块化产品概念设计方案，但是在情境分析和FBS映射的过程中，“行为-结构”的解集是多个的，
13、受到环境、性能质量等诸多因素的限制，不同的解集之间存在互相制约11，对产品的设计产生不良影响，利用TRIZ理论可以将人们思考和解决问题的过程科学化，并提供正确的指导方向12，对FBS映射中产品存在的矛盾问题进行优化，得到最优产品设计方案。因此，文中提出A-KANO/FBS/TRIZ理论集成的创新设计方法对儿童输液坐具进行创新设计，三者整合使用，互相衔接，形成互补优势，能够改良现有儿童医疗辅助坐具、提升用户满意度和医疗体验。1 A-KANO/FBS/TRIZ模式构建A-KANO/FBS/TRIZ集成设计流程为设计需求获取、设计需求分析、问题解决三个部分，如图1所示。首先通过KJ法获取和归纳用户需
14、求，建立设计需求清单，再运用帕累托原理对设计需求进行初步筛选，以确定A-KANO评价项，评估需求层次属性，得到关键功能需求，通过情境分析将其转化为产品功能，运用FBS模型进行“功能-行为-结构”映射，获得产品结构模块，最后运用TRIZ理论分析解决FBS映射过程中存在的矛盾问题，输出儿童医疗辅助坐具的创新设计方案。1.1 设计需求获取KJ法利用卡片的形式，将无序意见和信息的相似属性进行归类和总结，获取这些属性之间的关联，从而形成有序化的系统结构13。采用实地调研法、专家访谈法和观察法等方法以匿名形式收集用户的基本需求，获取设计需求清单。具体步骤为：（1）确立设计主题。（2）进行访谈问卷。（3）绘
15、制卡片。（4）将需求进行三级划分。（5）绘制KJ亲和图。表1 满意度调查表 很喜欢 理所当然 无所谓 能容忍 不喜欢你认为这项功能的重要程度0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1具备该功能不具备该功能1-0.50.5-0.2500-0.250.5-0.51一点也不重要 非常重要表2 功能需求类型分类标准 需求类型|Si|区间无差异需求基本型需求期望型需求魅力型需求|Si|0.50.5|Si|1，250.5|Si|1，25 650.5|Si|1，65 90图3 KJ亲和图图1 儿童医疗辅助坐具研究流程图2 SAFC模型基本构成图 1图2图3801.2 设计
16、需求分析1.2.1 需求筛选用帕累托原理对KJ法所获得的三级需求进行筛选，以获得的设计需求表为依据，设计调查问卷，通过网络和现场发布问卷的方式，让受访者选择他们认为重要度较高的需求，并对其进行投票，最终计算出各项需求的累计频率：其中，fk为累计频率；m为频数，选取累计频率在80%以内的需求。1.2.2 设计需求属性划分对筛选出的每项设计需求分别设置双因数问卷调查表，包含两个问题：对提供某项需求的满意度和对不提供某项需求的满意度，再对每项功能进行简要说明，重要程度分别设置11个选项，让受访者进行权重打分，问卷如表1所示。将每位受访者设为j，受访的人数设为n，每项儿童输液坐具需求的数据结果设为 ，
17、每项功能需求具备时的满意度均值为 ，不具备时的不满意度均值为 ，每项需求权重均值为 。计算如下：式中：w=w1+w2+.+wj。每项需求的满意度调研结果由向量Si=(si,i)表示，其中：i为功能需求；Si为功能需求的重要性；i为用户满意度（功能需求与x轴的夹角）14，计算如下：根据表2所示的功能需求分类标准进行数据统计，绘制功能需求属性划分的A-KANO模型，建立功能需求层级塔。1.3 功能-行为-结构分析对A-KANO模型得到的关键功能需求进行情境分析，将设计需求转化为产品目标功能，并作为FBS模型中的功能要素（F），再对儿童医疗辅助坐具进行FBS“功能-行为-结构”分析，以实现设计需求的
18、映射转化，得到产品初步结构。（1）“功能（F）行为（B）”映射：将产品目标功能映射转化为用户预期行为。（2）“行为（B）结构（S）”映射：将用户预期行为映射转化为产品结构。表3 帕累托原理统计结果 设计需求 频数 频率 累计频率C3D1C4B7C2D5C1B2B4C5A6A3B3B8A7B6A1D29593919190898886858584818079777574725.00%4.90%4.79%4.79%4.74%4.69%4.63%4.53%4.48%4.48%4.42%4.27%4.21%4.16%4.05%3.95%3.90%3.79%5.00%9.90%14.69%19.48%24
19、.22%28.91%33.54%38.07%42.55%47.02%51.45%55.71%59.93%64.09%68.14%72.09%75.99%79.78%表4 功能需求类型表 设计需求 S 需求类型C3D1C4B7C2D5C1B2B4C5A6A3B3B8A7B6A1D20.270.660.270.300.670.350.300.650.310.630.290.660.240.650.730.620.740.700.660.500.390.680.650.350.640.550.360.560.630.610.600.590.330.570.290.250.71060.82670.47
20、200.74280.93830.49480.70510.84840.46860.84190.69250.89910.64240.87410.80370.84340.79050.743122.5553.1334.8524.0745.9444.3324.9349.9840.6048.6924.7446.9821.9147.6065.8347.1168.3970.37MOIMOIMOIOMOMOAOAAxy=1,2,，,=1,2,，,xyw?=1=1?=1=1?=1=1?=1=1?（2）（3）=?2+?2（5）图4 功能需求的A-KANO模型分析图图5 功能需求层级塔图4图5=1?（1）Forum
21、of Design设计论坛F&ID第30卷第12期 2023年12月 家具与室内装饰811.4 矛盾求解对FBS映射过程中存在的冲突问题，使用TRIZ理论中的SAFC模型进行分析15。基于TRIZ理论，两类矛盾分别为：（1）技术矛盾指优化一个参数会导致另一参数的恶化，可以利用39个工程参数将其转化为矛盾矩阵，再利用40条发明原理解决问题；（2）物理冲突指同一个参数因为需要满足不同功能而导致对立的属性要求，则利用四条分离原理解决，进而得到最优方案。TRIZ理论中的SAFC分析模型是由物场、属性、功能和因果组成的，物质S1的属性为A1、物质S2的属性为A2，功能F为A1和A2相互融合的功能，物质S
22、1和S2与S3的连接为因果分析线、与功能F的连接为功能分析线，以此构成SAFC模型，SAFC 模型基本构成如图2所示。2 实例研究在儿童医疗辅助坐具中，输液椅是与儿童接触较多的设备，基于此，文中以儿童输液椅为例进行实践应用16。2.1 设计需求获取通过访谈法、问卷法的形式，以卡片为载体，在武汉三甲医院的儿童门诊以及儿童专科医院等地点，针对儿童输液椅的用户需求进行调研。调研对象选择活泼好动、缺乏安全感的学龄前儿童、他们的陪护家长以及医护人员17-18。将搜集到的信息绘制成卡片，剔除同义词得到三级需求，对三级需求进行归纳整理形成二级需求，并绘制KJ图，如图3所示。2.2 设计需求分析2.2.1 需
23、求筛选根据KJ图中整理的设计需求设计调查问卷，以实地发放问卷和网络问卷的形式进行调研，共发放问卷130份，剔除无效问卷后，最终获得107份有效的问卷，筛选出累计频率在80%以内的需求，统计结果如表3所示。2.2.2 设计需求属性划分对筛选出的设计需求实地发放问卷调研，选取医院内儿童及家长90名，医护人员30名，产品设计师和教授5名，共125名用户参与调研，其中有效问卷97份，运用SPSS26.0软件对其进行信度、效度分析。将97份有效问卷的正反向提问结果赋予以下数值：“很喜欢=5”“理所当然=4”“无所谓=3”“能忍受=2”“不喜欢=1”，通过分析得出，表5 功能需求转化为目标功能 设计需求
24、目标功能C1、C2、C3、C5、A6 A3、B2A1、A7、B3、D1、D2B3、B6、B7、B8、C2F1安全性功能F2收纳性功能F3情感释压功能F4交互设施功能图6 功能-行为-结构映射模型图7 技术矛盾SAFC模型图8 物理矛盾SAFC模型图9 儿童输液椅结构示意图图7图8图9图682具备时的Cronbach s Alpha（克朗巴哈系数）为0.902（0.8），不具备时为0.915（0.8），问卷的整体信度可以接受，内部一致性较高。通过量表进行探索性因子分析（EFA）来检验问卷结构的效度，分析得出，正反向两个问题的KMO值分别为0.885和0.888（0.6），且巴特利特球形检验通过，
25、量表的效度检验合格，数据有效，可以进一步分析。对问卷数据进行整理后，各需求按权重大小排序，功能需求类型为：无差异型功能（I）、基本型功能(M)、期望型功能(O)、魅力型功能(A)，见表4。根据表4的属性划分，绘制出功能需求的A-KANO模型图，如图4所示。2.2.3 建立功能需求层级塔将各项功能需求按照相应的需求类型进行整理，建立儿童输液椅功能需求层级塔，如图5所示。由图5可直观看出，“舒适安全、操作简单、移动装置、无棱角设计、符合医疗环境”是目标用户的基本型需求，在设计中必须要满足基本型需求；“缓解儿童负面情绪、监测输液情况、可置物储物、安静私密环境、空间节省、多种休息方式、陪护家长休息”是
26、期望型需求，在设计中应尽可能实现；“亲和感、色彩宜人、童趣化造型”为魅力型需求，能够有效快速提升用户满意度。2.3 功能-行为-结构分析将A-KANO模型所得到的关键功能需求通过情境分析，转化为满足用户需求的目标功能，例如：从用户对于置物储物和空间节省的需要挖掘出陪护家长会为儿童患者准备水壶、玩具等物品的场景，由此确定儿童输液椅需要可以输液情况和呼叫护士等行为可映射为一键双向护士铃模块。2.4 矛盾求解2.4.1 矛盾分析引入TRIZ理论中的SAFC模型，对FBS模型所得到的产品结构进行优化。置物模块、家长陪护椅等结构构成了 多功能的儿童输液椅，但要符合用户需求还需要操作简单、使用方便。多功能
27、的儿童输液椅可以实现“多种功能组合”的有效功能，其属性为“多功能、易用性”，但也产生了“增加静止体积”的有害功能，其属性为“操作繁琐、体量大”。“多功能的输液椅”和“普通的输液椅”相互作用，产生了矛盾，既增强了产品的多功能，又降低了 儿童输液椅的易用性、也导致产品静止体积增大占据过多空间。通过分析得到技术矛盾SAFC模型，如图7所示。通过图5功能需求层级塔可知在功能需求中，产品色彩宜人和亲和感能有效提升用户满意度，但符合医疗环境是必须要满足的基本型需求，引入TRIZ理论中的SAFC模型进行分析。色彩丰富的儿童输液椅和普遍的儿童输液椅相互作用时既生成了有用功能“增加儿童喜爱的亮色”，又生成了 一
28、个有用功能“色彩符合医疗环境”，如果两者都想兼得，那么就对儿童输液椅的色彩提出了不同的要求，既要色彩丰富，满足“亲和性、暖色调”的属性，又要色彩符合医疗环境，满足“通用性、冷色调”的属性。通过分析得到物理矛盾SAFC模型，如图8所示。2.4.2 矛盾问题解决根据SAFC模型分析，可将技术矛进行收纳的功能要求、从用户对缓解儿童负面情绪和产品亲和感的需要挖掘出输液时儿童患者容易哭闹的场景，由此确定儿童输液椅的情绪释压功能要求等等。通过分析总结得到儿童输液坐具的目标功能为：F1安全性功能、F2收纳性功能、F3情感释压功能、F4交互设施功能，如表5所示。根据所得到的产品目标功能，进行功能-行为-结构的
29、映射，将各个目标功能转化为对应的用户行为，从而构建儿童输液椅的产品结构框架，FBS映射模型如图6所示。（1）“功能（F）行为（B）”映射：安全性功能包括儿童输液时易磕碰到座椅、多名儿童共同输液时进行吵闹哭泣等行为；收纳功能可映射为陪护家长会为儿童准备水壶、玩具等行为；情感释压功能可映射为儿童易哭闹、家长会抱着儿童进行走动安抚情绪等行为；交互设施功能可映射为陪护家长陪同坐下、儿童输液时进行睡眠和呼叫护士等行为。（2）“行为（B）结构（S）”映射：儿童哭闹好动导致磕碰等行为可映射为产品专用扶手、舒适座椅和脚踏结构模块；儿童输液时进行睡眠和多名儿童相互吵闹等行为可映射为可调节式靠背模块和包裹结构；家
30、长为儿童携带水壶、玩具等行为可映射为置物模块；走进输液室看到环境拥挤杂乱等可映射为收纳模块；家长走动安抚儿童的行为可映射为万向轮模块、后座握把、便携输液架模块；输液时儿童出现害怕恐惧的表情可映射为解压模块，缓解儿童情绪；家长陪同儿童输液时一起坐下等行为可映射为家长陪护椅模块；家长时刻观察图10 静止状态和流动状态图11 收纳模式图 10图 11Forum of Design设计论坛83F&ID第30卷第12期 2023年12月 家具与室内装饰盾描述为：多功能vs操作简单、空间节省。如在儿童输液椅上增加多种休息方式以及储物置物等功能，就会增加产品复杂度和内部结构的复杂，增大占用面积，查询发明原理
31、，使用1（分离法）/7（嵌套法）/35（性能转化法）/6（一物多用法）发明原理，改进参数，针对不同的场景进行设置，提出折叠和收纳功能，家长陪护椅可根据用户功能需要进行使用。根据SAFC模型分析，可将物理矛盾描述为：符合医疗环境vs亲和感、色彩宜人。如医院的整体色调冰冷，多为冷色调，但用户需求是色彩宜人、亲和感和能够缓解儿童情绪，查询四大分离原理，使用整体和局部原理，即部分使用符合医院的色调，部分使用儿童喜爱的暖色卡通色调，得到问题的解决。2.5 设计方案通过A-KANO/FBS/TRIZ集成方法，满足人体工程学的相关要求，确定了儿童输液椅的结构框架。（1）可折叠遮罩可保障私密环境，减少外界人员
32、的干扰，使病患儿童在安静状态下输液，降低由于哭闹引起的输液外渗率或意外拔针现象；可调节式靠背可以按照儿童休息方式转换坐躺状态；座板内部设有抽拉式家长陪护椅，以供陪护家长休息，内部导轨和卡口确保座椅主体与陪护椅之间的准确配合，陪护椅的底部设有凹槽，内部放置可转动椅腿，节省诊疗室空间；脚踏板提供支撑，保证患儿坐姿舒适；静音万向轮设有脚刹，方便输液椅的移动及制动；同时，设有一键双向护士铃，护士与陪护人员可以及时反馈儿童情况；可伸缩式输液架可根据需求进行高度调整；扶手处设置捏捏乐，缓解儿童情绪；背后设有挂钩，可对陪护人员携带的物品进行收纳放置。儿童输液椅的结构示意图如图9所示。（2）由传统的固定状态，
33、变为可动模式，设置静止和流动两种状态，满足陪护人员与儿童病患的需求，如图10所示；（3）为节省诊疗空间，保持环境整洁，坐垫可以折叠，将儿童输液椅进行收纳，如图11所示；（4）选用圆润卡通鲸鱼意向的童趣造型，输液椅整体为柔和的曲线形态，具有包裹感且能更好地与人体贴合，提升稳定舒适感，给病患儿童带来心理安全感；色彩整体采用符合医疗环境的蓝7张青,陈登凯,余隋怀.产品设计中基于FBS模型的用户需求分析方法J.机械设计,2018,35(07):8Kannengiesser U,Gero J S.Is designing independent of domain?Comparing models of
34、 engineering,software and service designJ.Research in Engineering Design,2015,26(3):253-275.9王伟伟,张阳,金秋宇等.基于情境分析与FBS的家具创新设计方法研究J.家具与室内装饰,2022,29(01):42-47.10Zhou J Y,Yu M,Zhao W,et al.An Iterative Conceptual Design Process for Modular Product Based on Sustainable Analysis and Creative Template Method
35、J.Processes,2022,10(6):1095-1095.11秦雄,李文强,李彦等.基于FAST/FBS/TRIZ/FMEA的产品创新流程研究与应用J.制造业自动化,2015,37(09):12沈微,李思平,阚兴金等.基于TRIZ理论的宠物物流箱设计J.机械设计与研究,2018,34(05):13黄劲松,王田雅心.基于模糊Kano模型的高速列车商务座椅设计研究J.包装工程,2022,43(16):14王伟,李阳.基于A-Kano模型的微信导览程序功能需求研究J.包装工程,2022,43(02):15张婉玉,周春燕.基于用户需求的成都瓷胎竹编产品设计研究J.林产工业,2022,59(10
36、):63-68.16徐广平,崔学良.家居建材企业数字价值创造体系构建与保障初探J.林产工业,2022,59(12):64-66.17赵蕊,刘松茯.高速读取可视信息在建筑表皮中的应用转向J.城市建筑,2020,17(01):195-198.18荆琦.梁思成体形环境设计教学体系研究J.湖南包装,2020,35(2):124-126.色，暖黄色进行局部点缀。3 检验采用系统可用性量表（SUS）对该方案和市场上普通儿童输液坐具进行用户体验合意性测试比较，验证用户对该设计方案的实际满意度。邀请儿童、医护人员和陪护家长共15名人员进行5点评分，结果显示文中设计的儿童输液坐具在SUS量表中的评分较高，评级为
37、A，说明A-KANO/FBS/TRIZ理论结合的方法能够设计出满足大部分用户真实需要的儿童医疗辅助产品，对产品进行创新设计，并为病患儿童带来良好的就医体验。4 结语 文中对儿童医疗辅助坐具的创新设计进行研究，提出A-KANO/FBS/TRIZ集成方法，以儿童输液椅为例进行了验证。研究结果表明，该集成方法通过定性和定量分析，能够获取用户真实需求，并解决产品中存在的矛盾问题，提升用户满意度以及儿童就医过程中的良好体验，为同类型设计研究提供新思路，同时也助力我国公共医疗高质量发展。研究的局限性在于未深入探讨儿童就医时与家长和医护人员三者的交互关系，后续将进一步完善方案。（责任编辑：肖 佳）参考文献：
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