基于Jack虚拟仿真的老年人临终关怀转移机设计研究_张芳兰.pdf

第 44 卷 第 8 期 包 装 工 程 2023 年 4 月 PACKAGING ENGINEERING 161 收稿日期：20221125 基金项目：2020 年度河北省教育厅普通高等学校青年拔尖人才计划项目（BJ2020088）；国家社会科学基金艺术学项目(2021BG02536)；2020 年度河北省社会科学基金项目（HB20YS005）；2022 年省级研究生专业学位教学案例（库）立项建设项目（KCJSZ2022030）作者简介：张芳兰（1980），女，博士，教授，主要研究方向为产品创新设计理论与方法，智能设计与人因工程等。通信作者：孙佳欣（1998），女，硕士生，主攻产品创新设计理论与方法。基于 Jack 虚拟仿真的老年人临终关怀转移机设计研究 张芳兰a，孙佳欣a，王帅b，张俊瑶a，周舒婷a，牛晓娟a（燕山大学 a.艺术与设计学院 b.机械工程学院，河北 秦皇岛 066004）摘要：目的目的 为了提升老年人临终患者的尊严感和舒适性，解决其移动、如厕、沐浴等生活行为受限问题，降低照护人员身体施力负荷，设计开发一款基于 Jack 虚拟仿真评估的转移机方案。方法方法 通过对目前市场上临终关怀辅助移动类产品的调研，发现产品在使用过程中存在功能结构单一、操作姿势不当、使用环境受限等问题，运用 Jack 软件中的 RULA 方法评估照护人员的工作姿势风险，采用观察法、访谈法及质性研究法对用户需求进行研究，结合人机尺寸分析，提出设计解决方案。结果结果 通过以上方法，实现了转移机的方案设计，对设计方案进行人机适配度评估、可视域分析、舒适度评估及快速上肢评估，验证了设计方案的合理性。结论结论 设计方案提升了临终患者的生活质量，满足了其在多种场景中的使用需求，减轻了照护人员的工作负荷，为后续的老年人临终关怀转移机设计提供了理论及方法支撑。关键词：老年人临终关怀；Jack 虚拟仿真；RULA 上肢评估；用户需求；转移机设计 中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2023)08-0161-08 DOI：10.19554/ki.1001-3563.2023.08.016 Design of Elderly Hospice Transfer Machine Based on Jack Virtual Simulation ZHANG Fang-lana,SUN Jia-xina,WANG Shuaib,ZHANG Jun-yaoa,ZHOU Shu-tinga,NIU Xiao-juana(a.School of Art and Design,b.School of Mechanical Engineering,Yanshan University,Hebei Qinhuangdao 066004,China)ABSTRACT:The work aims to design and develop a transfer machine solution based on Jack virtual simulation evalua-tion to improve the sense of dignity and comfort of terminally-ill elderly patients,solve their problem of restricted mobil-ity,toileting,bathing,and other living behaviors,and reduce the physical force load of caregivers.Through investigation of existing hospice-assisted mobile products in the market,it was found that the products had problems such as single functional structure,improper operation posture,and limited use environment during the use of the products.The RULA method in the Jack software was used to evaluate the operational posture risk of caregivers.The observation method,in-terview method and qualitative research method were adopted to study user needs and propose design solutions in com-bination with man-machine size analysis.Through the above methods,the scheme design of the transfer machine was re-alized.The design scheme was evaluated for man-machine matching degree,visual field analysis,comfort assessment,and rapid upper limb assessment,which verified the rationality of the design scheme.The design scheme improves the living quality of terminally-ill patients,meets their needs in various scenarios,reduces the workload of caregivers,and provides theoretical and methodological support for subsequent design of the elderly hospice transfer machine.KEY WORDS:hospice care for the elderly;Jack virtual simulation;RULA upper limb assessment;user needs;transfer machine design 162 包 装 工 程 2023 年 4 月 我国第七次全国人口普查统计结果表明，60 岁及以上人数占比为 18.70%1，老龄人口比例加速上升，人口老龄化现象也开始逐渐受到我国社会各界的普遍重视2。作为发展中国家，我国人口老龄化趋势具有程度深、速度快、养老负担重等特点3，而在中国目前的社会环境下，“421”模式的家庭组成日益常见4，子女在父母赡养以及临终阶段面临巨大的压力，这一系列的问题也为养老服务组织、公共养老服务、养老产品等方面带来巨大冲击和挑战。面对数量逐渐增加的老年人口，如何使每一个个体有尊严地面对衰老和死亡5，已经成为社会性议题。张琳6以社会工作的专业视角，对晚期癌症患者的居家临终关怀社会支持网络进行了构建。郭其花等7对临终关怀如何降低死亡恐惧产生了关注。丁敏等8提出临终关怀应与分级医疗相结合，并完善了临终关怀系统。以上研究大多针对患者自身，未对照护人员进行研究，没有考虑临终患者和照护人员两类人群的移动辅助需求。因此，临终患者及照护人员需要有安全、舒适的移动辅具帮助患者提高生活质量，减轻照护人员的工作负担。1 老年人临终关怀辅助移动类产品分析 临终关怀的对象是预计生存时间不满 6 个月的末期患者，其目的是使患者体面地离去。临终关怀能够针对不同临终患者的实际情况，为其提供个性化的姑息治疗手段，帮助患者缓解症状，对患者病情发展予以延缓9。目前，市场上针对临终患者的辅助移动类产品有轮椅、转移机、拐杖、转移板四类。对临终关怀移动类产品进场调研，其局限性如下：1）轮椅：功能结构单一，使用时费力，对路况要求较高。2）移位机：机体结构庞大，患者使用时需要自主坐立，不能满足患者在不同空间的移动需求。3）拐杖：仅限于有站立能力的患者使用，患者上身的自由度有限，稳定性差且有失去平衡的风险。4）转移板：四肢无力的患者无法使用，且产品的使用环境有限。以上临终关怀移动类产品只能为患者提供移动辅助功能，未能同时满足患者与照护人员在不同场景的使用需求。2 基于 Jack 快速上肢评估的临终关怀照护任务模拟 2.1 基于 Jack 虚拟仿真的 RULA 分析方法 研究表明临终关怀照护人员在重复辅助卧床患者进行翻身、搬运移动的过程中身体负荷加剧，肌肉骨骼疾患风险高达 91.4%10。目前肌肉骨骼疾患风险评估方法主要有快速上肢评估法（Rapid Upper Limb Assessment，RULA），上肢负荷评估(Loading on the Upper Body Assessment，LUBA)，工作体位分析系统（Ovako Working Posture Analysis System，OWAS）11等。其中 RULA 的应用最为广泛，Saptaputra 等12利用 RULA 评估，证明了医院袋鼠式护理姿势存在风险，并设计了一款人机工学座椅，从而降低照护人员的疾患风险。Rizzuto 等13使用 RULA 评估了运动捕捉系统结合虚拟现实头戴设备模拟现实职业任务的可行性。Bora 等14通过建立自动神经网络搜索模型，预测工业车辆驾驶员 RULA 分数，帮助驾驶员降低不良姿势风险。孙林辉等15提出通过 RULA-AL方法提高企业工人作业效率。因此，可以借助 RULA有效实施快速上肢工作风险评估。RULA 方法将人体分为 A 组上臂、前臂、腕部，B 组颈部、躯干、腿部，根据 A、B 姿势得分，结合使用肌肉和施加力量加权得分，得到分数 C、D，将C、D 分数组合计算为最终评估分数，RULA 评估流程见图 1。RULA 结果的评估标准用 17 分表示，见表 1。图 1 RULA 评估流程 Fig.1 RULA assessment process 表 1 RULA 结果的评估标准 Tab.1 Evaluation criteria for RULA results 分值 状态 12 该姿势风险可忽略 34 该姿势具有一定风险 56 该姿势存在风险，需研究并改变 7 该姿势存在严重风险，需立即研究并改变 2.2 起身辅助任务模拟评估 在 Jack 软件中选择中国人体尺寸数据库，创建临终患者及照护人员的人体数字化模型，导入同等比例的产品模型并模拟使用场景。由于女性担任照护角色偏多，且多为矮瘦女性照护人员，因此将照护人员人体模型设定为第 5 百分位女性。老年临终患者中有身材高大的男性患者，因此将老年临终患者设定为第95 百分位男性。评估临终关怀照护人员工作姿势对上肢肌肉骨骼的影响，利用 Jack 软件的 RULA 工具第 44 卷 第 8 期 张芳兰，等：基于 Jack 虚拟仿真的老年人临终关怀转移机设计研究 163 对照护人员起身辅助任务进行模拟评估，辅助患者起背见图 2，辅助曲腿任务见图 3。图 2 辅助起背任务 Fig.2 Assisted back up task 图 3 辅助曲腿任务 Fig.3 Assisted leg bending task 照护人员辅助临终患者起背任务、辅助曲腿任务RULA 评分见表 2。由表 2 评分结果可知，照护人员辅助起背、辅助曲腿任务得分均为 7 分，表明照护人员使用以上姿势进行起身辅助任务时，容易对肌肉骨骼造成损伤，需要立即调整。表 2 辅助起背和曲腿任务 RULA 评分 Tab.2 RULA score of assisted back up and leg bending tasks 任务 名称 上臂/分 前臂/分 腕部/分 腕部旋 转/分颈部/分 躯干/分 负荷/kg 总分起背 5 3