游戲化腿部復(fù)健設(shè)備的設(shè)計研究

李雨盈 孔斐

關(guān)鍵詞：游戲化 智慧康復(fù)產(chǎn)品 康復(fù)訓(xùn)練 用戶體驗 遠(yuǎn)程互聯(lián)

引言

游戲化腿部復(fù)健設(shè)備旨在為意外事故或中風(fēng)等疾病導(dǎo)致腿部功能受損的患者提供更加人性化的康復(fù)訓(xùn)練。游戲化的應(yīng)用能夠提高患者康復(fù)訓(xùn)練的意愿，充分發(fā)揮患者的主觀能動性，從而加快康復(fù)進度。探索國內(nèi)外游戲化產(chǎn)品現(xiàn)狀、康復(fù)產(chǎn)品的現(xiàn)狀，并對康復(fù)產(chǎn)品的市場、痛點以及現(xiàn)有的智慧康復(fù)設(shè)備進行挖掘與調(diào)研，最后對設(shè)計的可行性與必要性做出總結(jié)。另一方面，應(yīng)用下肢外骨骼智慧康復(fù)設(shè)備的產(chǎn)品定義、價值分析、性能分析所總結(jié)出的關(guān)鍵點，進行初步的產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計。

一、游戲化產(chǎn)品研究

游戲化設(shè)計方法被廣泛地應(yīng)用于各領(lǐng)域，游戲化設(shè)計的合理運用可以改變?nèi)藗兊纳罘绞絒1]，隨著科技的進步與時代的發(fā)展，游戲化也將成為醫(yī)療領(lǐng)域的一個新的發(fā)展趨勢。

（一）國外游戲化產(chǎn)品研究現(xiàn)狀

國外的游戲化產(chǎn)品涉及諸多領(lǐng)域，在其中首屈一指的就是日本的任天堂公司設(shè)計的switch健身環(huán)大冒險游戲。任天堂將游戲化很巧妙地融合進健身產(chǎn)品當(dāng)中，一時風(fēng)靡全球。用戶根據(jù)游戲提示做出相應(yīng)的動作，達(dá)到燃脂的目的，使居家健身這一消耗體力的活動變得更有吸引力。除此之外，阿根廷Wuderman團隊同樣也是應(yīng)用了游戲化的特點，針對兒童挑食這一現(xiàn)象設(shè)計了一款Yumit餐盤系統(tǒng)。餐盤衡量盛放食物的重量變化轉(zhuǎn)變?yōu)樘摂M分?jǐn)?shù)，通過藍(lán)牙傳遞到游戲軟件中幫助通關(guān)冒險游戲，分?jǐn)?shù)和進食重量呈正比，并且多吃蔬菜還會有額外的加分。這無疑會調(diào)動小孩子吃蔬菜的興趣，使他們攝入的食物營養(yǎng)均衡，并培養(yǎng)按時吃飯的習(xí)慣，有助于兒童的健康成長。在醫(yī)療領(lǐng)域，加拿大Bloorview曾經(jīng)為腦癱患兒設(shè)計了一款基于Kinect體感游戲的康復(fù)活動，并通過獎勵機制激發(fā)患者康復(fù)訓(xùn)練的興趣[2]。

（二）國內(nèi)游戲化產(chǎn)品研究現(xiàn)狀

國內(nèi)的游戲化產(chǎn)品尚未成體系，但是近年來也是各行各業(yè)大力發(fā)展的對象。值得一提的是支付寶推出的螞蟻森林，將公益以游戲化的形式呈現(xiàn)給用戶，用戶的綠色出行、走路步數(shù)均能轉(zhuǎn)化為能量用于真正的植樹造林。螞蟻莊園與螞蟻森林的機制類似，用戶通過每日答題、使用支付寶付款等任務(wù)獲得飼料，喂養(yǎng)小雞吃飼料可收獲雞蛋[3]，并將雞蛋用來助力支付寶贊助的愛心項目。我國現(xiàn)如今在醫(yī)療方面的游戲化發(fā)展進程相對緩慢，BioFlex-H上肢運動控制評估與訓(xùn)練系統(tǒng)是國內(nèi)目前來說較為成熟的游戲化康復(fù)產(chǎn)品。它的“大魚吃小魚”以及“軌跡飛行”等握力訓(xùn)練游戲已應(yīng)用于醫(yī)院，但是游戲體驗欠佳[4]。

（三）國內(nèi)游戲化產(chǎn)品的不足

我國的游戲化產(chǎn)品從整體上看有以下兩個不足之處：第一，游戲設(shè)計單調(diào)，無法充分調(diào)動用戶的能動性，例如復(fù)健訓(xùn)練的游戲模式單一。第二，游戲設(shè)計的情感化因素較弱，在界面設(shè)計上不夠美觀引人注目。除此之外國內(nèi)的復(fù)健游戲多數(shù)脫離生活，無法共情用戶。

（四）小結(jié)

游戲化思維可以在一定程度上增加用戶黏性，通過玩游戲的過程，使玩家對游戲越來越上癮[5]。游戲化旨在為用戶提供愉悅的使用體驗，以反饋引導(dǎo)和獎勵等方式使用戶實現(xiàn)進步與升階，從而達(dá)到有益的目的。例如游戲化復(fù)健產(chǎn)品能夠調(diào)動患者進行康復(fù)訓(xùn)練的熱情，并通過游戲數(shù)據(jù)的反饋以及醫(yī)生的正確指導(dǎo)來幫助患者身體康復(fù)。

二、康復(fù)產(chǎn)品現(xiàn)狀分析

康復(fù)訓(xùn)練是醫(yī)療領(lǐng)域中至關(guān)重要的一環(huán)，為了體現(xiàn)社會對康復(fù)患者的關(guān)懷，醫(yī)生、設(shè)計師等角色越來越關(guān)注康復(fù)產(chǎn)品的設(shè)計，優(yōu)良的產(chǎn)品設(shè)計能夠很大程度改善患者的康復(fù)體驗。為此開展了對康復(fù)產(chǎn)品的前期調(diào)研與現(xiàn)狀分析。

（一）市場挖掘

1.我國醫(yī)療行業(yè)一直以來只注重治療，忽視康復(fù)，導(dǎo)致了康復(fù)醫(yī)療裝備的缺乏，所以大量的下肢單肢傷殘人群康復(fù)需求未得到滿足[6]。國內(nèi)在康復(fù)設(shè)備的設(shè)計與生產(chǎn)方面存在缺口。

2.因疾病或意外導(dǎo)致的下肢功能受損患者的群體龐大。由于腦梗塞、腦溢血、帕金森病、中風(fēng)、各類肢體損傷等原因造成下肢運動障礙的老年人、年輕人的數(shù)量在逐年增加?，F(xiàn)如今老齡化問題日趨凸顯，各種老年病所引起的下肢運動障礙問題不容小覷。另外，由于車禍等意外造成下肢損傷的病例屢見不鮮，據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，我國每年因車禍而造成的傷亡事故不低于6萬起。

3.康復(fù)器械的市場前景調(diào)研。（1）產(chǎn)品遭壟斷：高端市場被美國、瑞士等國外產(chǎn)品壟斷，導(dǎo)致我國的康復(fù)器械過分依賴進口，費用高昂，普通家庭更是無法承擔(dān)。國內(nèi)市場還是需要加強自主研發(fā)的能力，提高自身實力，打破壟斷，真正讓有需求的人用得上、用得起、用得好。（2）科研待成熟：我國技術(shù)研發(fā)起步較晚，研發(fā)所面臨的最大問題是如何將科研成果搬出實驗室，走向市場，形成產(chǎn)業(yè)化。（3）政策扶持：《健康中國2030規(guī)劃綱要》將符合條件的殘疾人康復(fù)項目納入醫(yī)保，這為康復(fù)器械在國內(nèi)的發(fā)展做好了政策支撐。（4）社會需求大：截止到目前，我國的殘疾人群已超過8500萬，失能失智老人超過4000萬，這個龐大的群體將成為智慧康復(fù)設(shè)備的受益對象。

（二）痛點分析與解決

通過用戶調(diào)研找尋痛點，并提出設(shè)計方案，得到設(shè)計的最優(yōu)解。

1.用戶調(diào)研：在設(shè)計前期問卷調(diào)研可以對目標(biāo)用戶進行細(xì)分，了解他們的痛點以及潛在的需求，進行產(chǎn)品的需求功能轉(zhuǎn)化，找到設(shè)計的最優(yōu)解。在對136名下肢受損患者開展問卷調(diào)查（75%網(wǎng)絡(luò)問卷，25%紙質(zhì)問卷）后得到如下結(jié)論：有55%的下肢訓(xùn)練患者對于康復(fù)訓(xùn)練體驗不佳，且患者對于“有趣”“簡單”“靈活性”的功能需求最為強烈，分別占85%、80%、80%；影響大部分患者體驗滿意度的因素是“康復(fù)訓(xùn)練無趣”，占比90%；有85%的人希望在康復(fù)訓(xùn)練中融入游戲，持否定態(tài)度的大多數(shù)為60歲以上的老年人。

2.痛點歸納分析：由此可以歸納出下肢康復(fù)訓(xùn)練的痛點所在：訓(xùn)練過程中缺少人性化、趣味化因素且無法靈活選擇康復(fù)訓(xùn)練地點，除此之外有些康復(fù)訓(xùn)練并非老少皆宜。隨著醫(yī)療技術(shù)的進步與發(fā)展，康復(fù)設(shè)備的制造逐漸走向成熟，現(xiàn)如今如何改善患者的康復(fù)體驗成為問題的焦點。

3.痛點解決：針對上述痛點，可以通過體感游戲設(shè)計提升用戶體驗，讓患者在游戲中復(fù)健。將載體設(shè)定為腿部穿戴設(shè)備，能夠居家使用。在家中復(fù)健的情況下設(shè)備能夠提供專業(yè)康復(fù)指導(dǎo)，患者的游戲數(shù)據(jù)會同步到醫(yī)院便于醫(yī)生制訂下一步的康復(fù)計劃。為了拓寬用戶群體，尤其提高老年患者的接受程度，可以融入適合老年人和年輕人的不同類型的游戲，以迎合市場需求。

（三）現(xiàn)有智慧可穿戴康復(fù)設(shè)備調(diào)研

1.國外智慧康復(fù)設(shè)備研究現(xiàn)狀：現(xiàn)如今的智慧可穿戴康復(fù)設(shè)備以國外的產(chǎn)品居多，且應(yīng)用較多的先進技術(shù)。2002年，歐洲研究小組開發(fā)出Gentle/S上肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，該系統(tǒng)引入了計算機虛擬現(xiàn)實環(huán)境，使患者能夠通過多種感官知覺反饋與3D虛擬場景進行實時交互，該技術(shù)的實踐與之前相比極大地調(diào)動了患者進行康復(fù)訓(xùn)練的積極性[7]。

2005年，斯坦福大學(xué)和芝加哥康復(fù)研究所聯(lián)合研制了一種便攜式家用遠(yuǎn)程康復(fù)系統(tǒng)，是一種主從式的遙控操作系統(tǒng)，主手由醫(yī)生操控，接收患者的運動信息并向患者反饋康復(fù)的建議，從手引導(dǎo)患者進行康復(fù)訓(xùn)練并檢測生物學(xué)信號[8]。從而實現(xiàn)了遠(yuǎn)程互聯(lián)，指導(dǎo)患者康復(fù)。

EKSO是一款為中風(fēng)患者、脊椎損傷者和有其他的神經(jīng)疾病患者設(shè)計的下肢外骨骼康復(fù)治療設(shè)備，該系統(tǒng)功能強大且具備3種模式，康復(fù)患者可以根據(jù)康復(fù)進度和自身的情況個性化來選擇系統(tǒng)模式和解決方案[9]。

2.國內(nèi)智慧康復(fù)設(shè)備研究現(xiàn)狀：國內(nèi)的外骨骼智慧康復(fù)設(shè)備還未形成產(chǎn)業(yè)化。較為成熟的是北京航空航天大學(xué)研制的大艾外骨骼機器人，通過在線反饋、智能引導(dǎo)、調(diào)整步助力脊髓損傷患者重新行走或使早期偏癱患者重塑正確行走能力，且目前已完成近百例臨床試驗[10]。

由此看來國內(nèi)的康復(fù)設(shè)備在與新技術(shù)的結(jié)合等方面仍有待創(chuàng)新與提高，將遠(yuǎn)程互聯(lián)、虛擬現(xiàn)實等新技術(shù)應(yīng)用到康復(fù)設(shè)備的設(shè)計與生產(chǎn)，并在康復(fù)訓(xùn)練中融入游戲化元素，這些舉措將會推動智慧可穿戴康復(fù)設(shè)備在國內(nèi)的發(fā)展，使康復(fù)設(shè)備的設(shè)計應(yīng)用在我國的醫(yī)療領(lǐng)域有所突破。

（四）設(shè)計可行性與必要性分析

面對患病人數(shù)不斷增加、康復(fù)訓(xùn)練醫(yī)師占比少、康復(fù)醫(yī)療體系發(fā)展不全面的情況下，可穿戴式下肢康復(fù)設(shè)備的誕生在一定程度上使這種狀況得到很好的改善[11]。它能幫助由于腦卒中等各種疾病引起的下肢不能正常運動的殘障患者恢復(fù)正常步態(tài)行走，進而重新進行正常社交、改善生活質(zhì)量[12]。尤其是“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療”大背景下的智慧復(fù)健設(shè)備，在滿足患者康復(fù)需求的基礎(chǔ)之上能夠優(yōu)化康復(fù)訓(xùn)練的過程，并提高患者滿意度。

可穿戴式下肢康復(fù)設(shè)備的設(shè)計方法研究是十分重要的，其包含的知識也很廣泛，是一門多學(xué)科交叉的項目[13]。從目前已有研究證明，康復(fù)醫(yī)師在使用可穿戴式下肢康復(fù)設(shè)備對患者進行康復(fù)訓(xùn)練可以省去繁重的手工訓(xùn)練[14]。在節(jié)省大量人力的基礎(chǔ)之上，智慧復(fù)健設(shè)備還能夠結(jié)合康復(fù)醫(yī)師已有的經(jīng)驗來幫助患者更好的康復(fù)。

（五）小結(jié)

康復(fù)設(shè)備的設(shè)計在國內(nèi)是一片廣闊的藍(lán)海，并且國家越來越重視康復(fù)患者的治愈。針對康復(fù)患者的痛點，并充分研究下肢功能障礙患者康復(fù)訓(xùn)練的動作來設(shè)計游戲，以此確保游戲的通用性與易用性。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，智慧可穿戴式下肢康復(fù)設(shè)備具備設(shè)計研究價值，且市場有應(yīng)用此類產(chǎn)品的需求，因此接下來將進行更深入的分析。

三、產(chǎn)品定義、價值及性能分析

醫(yī)療產(chǎn)品在設(shè)計時要有所突破，注重應(yīng)用技術(shù)和形式內(nèi)容的創(chuàng)新，并將人群深入挖掘。在對康復(fù)產(chǎn)品進行前期調(diào)研分析后，著手對游戲化下肢外骨骼產(chǎn)品進行分析研究，運用“5w1h”分析法、商業(yè)畫布、KANO模型等明確產(chǎn)品的定義以及價值等。

（一）產(chǎn)品定義

導(dǎo)致的腿部功能受損患者設(shè)計的產(chǎn)品；WHAT：游戲化復(fù)健腿部穿戴設(shè)備；WHERE：在醫(yī)院或家中使用；WHEN：進行康復(fù)訓(xùn)練時使用；WHY：讓患者體驗更加人性化的康復(fù)訓(xùn)練過程；HOW：通過人機交互建立患者進行體感游戲與醫(yī)院專業(yè)評估、實時反饋的數(shù)據(jù)傳遞橋梁?；趦?yōu)化患者康復(fù)訓(xùn)練體驗的前提，明確產(chǎn)品的使用關(guān)鍵詞：通用、人性化、安全性高、靈活度高、材質(zhì)輕便、易穿戴、大型醫(yī)院租賃或出售、符合人機工程學(xué)的設(shè)計。

下肢智能康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)是為患者和理療師提供一種家用下肢康復(fù)恢復(fù)的方法，增加訓(xùn)練趣味性。家用意味著產(chǎn)品需結(jié)構(gòu)簡單、造型柔和，能夠讓患者即刻訓(xùn)練且省時省力的達(dá)到康復(fù)目的。通過物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程互聯(lián)，僅向醫(yī)院請求訓(xùn)練建議能夠節(jié)省理療師陪同訓(xùn)練的費用，降低經(jīng)濟負(fù)擔(dān)。設(shè)計要突出游戲界面的美觀，游戲和訓(xùn)練雙管齊下，既娛樂又治愈。除此之外，確保產(chǎn)品的易用性是提高患者信任度的基礎(chǔ)，因此要保障患者活動全程的流暢。

（二）產(chǎn)品價值及商業(yè)模式分析

1.產(chǎn)品價值分析：通過KANO模型分析產(chǎn)品的核心價值、次級價值以及增值價值。

產(chǎn)品的核心價值也就是產(chǎn)品的必備型價值，包括康復(fù)指導(dǎo)功能、質(zhì)量安全保證、穿戴舒適、易用等，如若這一部分的需求未能得到滿足，用戶滿意度會大幅度下降。材質(zhì)方面可選鋁合金、鈦合金、碳纖維等金屬和復(fù)合材料，使其質(zhì)量輕且耐用。

產(chǎn)品的次級價值是用戶所期望產(chǎn)品具備的價值，康復(fù)訓(xùn)練趣味化、用戶受眾廣等，這一部分的品質(zhì)表現(xiàn)與用戶滿意度呈線性相關(guān)。例如針對年輕人可以設(shè)置打怪通關(guān)游戲，檢測康復(fù)動作的完成情況并使怪獸掉相應(yīng)血量，闖關(guān)成功后給予一定的獎勵；連連看游戲也可通過圖案位置的設(shè)置引導(dǎo)患者完成指定動作，根據(jù)康復(fù)情況設(shè)定關(guān)卡難易程度。針對老年人可以引入廣場舞游戲，激發(fā)老年人的康復(fù)積極性。

產(chǎn)品的增值價值即產(chǎn)品的魅力型價值，色彩造型符合審美、游戲能夠有創(chuàng)意吸引人、界面美觀、有定期保養(yǎng)維修售后等，如若能滿足用戶對產(chǎn)品增值價值的需求，滿意度則會大幅度上升。在色彩方面采用醫(yī)療產(chǎn)品常用的藍(lán)色或綠色作為主導(dǎo)色，加以中性色灰色調(diào)和，能夠緩解患者的焦慮，給人平靜之感。

該產(chǎn)品的KANO模型如圖圖1所示。

2.產(chǎn)品商業(yè)模式：患者、醫(yī)院、制造商是產(chǎn)品所涉及到的利益相關(guān)者，三方相互影響，使生態(tài)圈能夠良性循環(huán)?；颊咴诩抑凶隹祻?fù)訓(xùn)練，訓(xùn)練結(jié)果會私密發(fā)送到醫(yī)院，醫(yī)生給出訓(xùn)練建議反饋給用戶，并收集用戶對產(chǎn)品的使用體驗與建議，然后反饋給制造商。制造商為醫(yī)院提供系統(tǒng)及設(shè)備，并為患者提供質(zhì)量與安全性等的保障，做到以用戶中心進行設(shè)計，患者忠誠度的提高會為制造商帶來利潤從而繼續(xù)改良與生產(chǎn)。

如表1所示為產(chǎn)品的商業(yè)畫布，能夠直觀體現(xiàn)產(chǎn)品運營的商業(yè)模式。

（三）產(chǎn)品性能分析

1.技術(shù)實現(xiàn)：利用體感技術(shù)完成用戶與康復(fù)設(shè)備的人機交互，穿戴設(shè)備的傳感器能夠?qū)?shù)據(jù)傳遞到用戶的終端設(shè)備，而后通過互聯(lián)網(wǎng)與醫(yī)院遠(yuǎn)程互聯(lián)，醫(yī)生給出建議反饋，幫助患者康復(fù)。

如下圖，圖2所示為技術(shù)實現(xiàn)的流程圖。

2.腿部穿戴產(chǎn)品人機工程學(xué)研究：下肢康復(fù)設(shè)備要具有良好的通用性、互換性、普遍性，即大、小腿桿及腰部的尺寸要在一定的可調(diào)范圍之內(nèi)[15]。在考慮下肢康復(fù)設(shè)備整體尺寸設(shè)計時需要考慮滿足一個最大可調(diào)范圍需求，即女性身高的最小值和男性身高的最大值。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB10000-1988人體的主要尺寸計算可調(diào)范圍得到，大腿部的可調(diào)尺寸范圍為387～523mm，小腿部的可調(diào)尺寸范圍為300～419mm，腰部的可調(diào)尺寸范圍為273～360mm。

（四）小結(jié)

通過對產(chǎn)品定義、價值以及性能的明確，總結(jié)出此類產(chǎn)品設(shè)計的創(chuàng)新點——游戲化復(fù)健與遠(yuǎn)程互聯(lián)復(fù)健方式的結(jié)合?；颊咄ㄟ^互聯(lián)網(wǎng)能夠足不出戶的獲得康復(fù)指導(dǎo)，無需常駐醫(yī)院。除此之外，通過豐富的康復(fù)訓(xùn)練游戲的加持，使患者能夠居家體驗到康復(fù)訓(xùn)練的樂趣。

四、設(shè)計實踐

綜合上述設(shè)計要點，應(yīng)用犀牛3D建模軟件對智慧腿部可穿戴康復(fù)設(shè)備進行設(shè)計。如圖3所示，為腰部固定部分，可調(diào)節(jié)周長，后部有護腰。如圖4圖5所示，為腿部固定支撐部分，通過旋鈕創(chuàng)造靈活度，大腿小腿固定環(huán)可靈活根據(jù)腿圍調(diào)整周長，并可以調(diào)節(jié)支撐桿長短，以適應(yīng)不同身高。

經(jīng)過對細(xì)節(jié)的縝密設(shè)計考量，完成整體造型及功能設(shè)計，如圖6、7。

結(jié)論

“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療”已成為康復(fù)產(chǎn)品設(shè)計的大勢所趨。通過對游戲化相關(guān)理論及產(chǎn)品的研究，總結(jié)出我國游戲化產(chǎn)品的不足以及應(yīng)用游戲化的產(chǎn)品的優(yōu)勢。除此之外，現(xiàn)有康復(fù)產(chǎn)品的研究調(diào)研能夠找尋現(xiàn)如今市面中康復(fù)設(shè)備的痛點，針對痛點做功能與需求轉(zhuǎn)化，總結(jié)出設(shè)計的可行性與必要性。最終應(yīng)用收集的數(shù)據(jù)與理論對產(chǎn)品進行定性定量分析，研究出此類產(chǎn)品的設(shè)計要素，并進行設(shè)計實踐探索?？纱┐魍夤趋揽祻?fù)設(shè)備與游戲的結(jié)合，能夠推動智慧醫(yī)療在康復(fù)領(lǐng)域的發(fā)展，以更新穎的形式提高患者對康復(fù)訓(xùn)練的接受程度。應(yīng)用遠(yuǎn)程康復(fù)指導(dǎo)能夠讓患者靈活選擇康復(fù)訓(xùn)練的地點，以此緩解現(xiàn)如今康復(fù)醫(yī)療資源緊張的情況，進而幫助醫(yī)院為患者提供更好的服務(wù)。