摘" 要：为满足阿兹海默患者的隐性需求，以可拓学理论为指导，针对该人群的MR眼镜造型隐性知识进行挖掘、表征、转化和重用的定量分析。用聚类分析与因子分析法筛选出符合用户偏好的典型样本及主要造型因素，建立其可拓语义表征模型，并获得代表性样本图与典型风格意象词两者之间的映射关系。通过可拓变换核心可拓图形元素库，使MR眼镜造型相关隐性知识能够在外观设计方面显现化，希望为今后阿兹海默患者相关产品造型隐性知识推理的理论依据和设计实践提供助力。
关键词：阿兹海默症患者；MR眼镜；可拓推理；隐性知识；造型设计
习近平总书记向2018世界VR产业大会致贺信中强调，虚拟现实技术推动相关产业发展，造福各国人民的重要性[1]。我国“十四五”规划（2021-2025年）将虚拟现实产业纳入数字经济相关重点产业之一，提出要加快文化产业数字化布局，促进结构调整和优化升级[2]。阿尔兹海默病（AD）是一种以记忆力减退、认知功能障碍为特征的中枢神经系统变性疾病，患病群体通常为60岁以上的老年人[3]。截至2019年，我国有超过1000万名阿兹海默症患者，这给家庭和社会带来了沉重负担。意大利的医学组织在2017年就将MR技术用于阿兹海默症患者康复治疗中，其利用虚拟画面中的治疗与康复活动反复刺激患者的短期记忆力和空间判断识别力，在一定程度上减轻或延缓患者智力的下降[4]。目前，我国越来越多企业将MR技术应用在阿兹海默患者症状缓解方面。然而，现有的MR眼镜在满足这些患者需求方面仍存在不足，迫切需要创新的产品设计。
隐性知识是指那些无法通过书面或语言形式轻易表达的知识，通常存在于人的经验和直觉中[5]。在产品设计中，隐性知识的挖掘和应用能够更好地满足用户的潜在需求，提升产品的用户体验和市场竞争力[6]。对于阿兹海默症患者来说，获取和运用这种知识变得尤为困难。可拓学是一种围绕矛盾问题本质和转化变换机理寻求解决问题途径的方法论，适用于为隐性知识形式化表达[7]。目前，学者们通过可拓学开展了对隐性知识挖掘和表征的产品创新设计研究。如段金娟[8]通过分析非遗文化的显性和隐性元素，构建可拓图解语义集，并结合形状文法进行创意设计，证实了可拓方法在非遗文化产品设计中的创新性和有效性。胡慧铭[9]通过可拓创新方法分析壮族织锦图案的显隐特征，运用可拓变换生成新的创意图案，为壮族织锦图案设计应用提供了新的创新路径；马町蕙[10]通过可拓语义和图解思维方法，系统地挖掘和转化秦淮灯彩的隐性文化特性，使其在现代灯具设计中得到有效应用，解决了文化元素表达模糊性的问题。目前在设计过程中，对阿兹海默患者等特殊人群隐性知识的推理方法依旧不够充分和明确，较为理性的研究视角尚欠缺。
本研究在现有研究的基础上，运用可拓学推理方法，系统地挖掘和表征阿兹海默症患者的隐性知识，具有一定的创新性和独特贡献。为研究出更符合患者造型隐性偏好的MR眼镜，研究分为以下步骤：首先，分析阿兹海默患者心理和生理特征，为后续设计提供理论支撑。其次，收集并筛选出与阿兹海默患者使用习惯相关的实验感性词汇隐性知识库，并构建与实验词汇相匹配的实验造型设计要素显性知识库。接着，运用可拓学基元模型，根据阿兹海默患者病理特征构建MR眼镜造型显、隐性知识基元模型。再次，运用可拓推理方法，对实验样本图的隐性知识进行定量推理显性化，运用增删、扩缩、置换、复制等可拓变换重构设计。最后，结合阿兹海默患者偏好和心理、生理特征，设计出符合用户隐性知识的医疗MR眼镜方案。
一、面向阿兹海默症患者的MR眼镜概述
（一）现状分析
MR眼镜，即混合现实眼镜，结合了虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术，能够在现实世界中叠加虚拟信息，从而提供更加丰富的交互体验。MR眼镜是目前的研究热点，国内外许多主要科技公司，如苹果、微软等，都瞄准了这个商机。2023年苹果首款MR眼镜的发布，更将该行业推向高潮。医疗对虚拟现实技术应用的需求非常强烈，有望引领医疗领域的新兴革命[11]。现有文献，如Luzon等[12]对5897篇虚拟现实产品相关文献进行分析，发现混合现实（Mixed Reality，MR）眼镜在影像资料的三维重建、医患沟通、远程医疗以及患者治疗等各方面工作中起着重要作用。现阶段是发展医疗MR眼镜的好时机。对现有知名智能眼镜进行品牌分类排布，按照上市时间、造型风格对比的方式进行分析（如图1）。
根据研究对象MR眼镜相关产品的分析，提出市场上主要存在以下几个问题：国内该产品的种类较少，而国际上如以美国微软、苹果为代表，韩国HTC、日本爱普生等虚拟现实眼镜龙头企业，均在向着多功能、复合型、高效能、数字化的方向快速发展，且造型也已经形成各自的品牌风格。相较之下，我国品牌风格仍有较大提升空间。现有国际及国内智能眼镜设备在造型设计上多偏向感性，不适用于医疗类的理性场所；体量和重量较大，导致其舒适性较差，不适应于阿兹海默症患者人群。因此，除了技术进步外，MR眼镜的造型改良也须考虑阿兹海默患者的病理特征，以提高他们的接受度和舒适度。
（二）面向阿兹海默症患者的MR眼镜设计的考虑因素
面向阿兹海默患者的产品设计除了要符合生理使用需求（功能、结构是否符合患者身体构造），还要关注患者的心理情感需求（审美、颜色是否符合患者情感系统）[13]。阿兹海默患者的生理方面：随着病情的发作，其生理机能会发生明显的变化，主要体现在记忆力减退、认知功能障碍、运动功能障碍、触觉障碍等认知功能障碍[14]。生理机能的衰退主要受到肌肉、肌腱、骨骼和关节的变化，导致反应速度的降低。因此，针对阿兹海默患者的MR眼镜设计要充分考虑患者群体的具体生理特征，进一步满足该群体对产品的具体需求；阿兹海默患者的心理方面：当其生理机能产生较大变化后，许多患者的心态、情绪也会发生相应的转变，常见有孤独感、情绪波动、焦躁不安等[15]。同时其伴有时间、空间感混乱和迷决策困难。因此，设计应使用温暖和安慰的颜色和元素，以提升患者的情感体验和心理舒适度。阿兹海默患者生理、心理需求及相应的设计考虑因素（如表1）。
二、面向阿兹海默患者MR眼镜设计的隐性知识推理
MR眼镜的品牌风格逐渐成为行业研究的热点，造型是品牌识别的核心。因此依据感性工学理论对面向阿兹海默患者MR眼镜的造型显、隐性知识进行获取、筛选和分析等定量研究，并应用可拓推理方法，对设计知识进行表征和转换，完成隐性知识到显性知识之间的推理。根据可拓学的共轭规则，若设MR眼镜为，则造型要素、结构、材质等显性知识，记作实部；而品牌、风格、感性认知、用户偏好等隐性知识，记作虚部，两者具有相关性，可相互转化[16]。
（一）面向阿兹海默患者MR眼镜的隐性知识分析
1.构建实验样本图库
实验通过多途径调研，共搜集39款整体造型相异的虚拟现实眼镜为样本库。市面上MR眼镜参考样本有限，需收集一些AR的造型产品。通过问卷对医生、患者及专家小组进行调研。利用SPSS软件对样本进行聚类分析和K-均值法分析，将所有样本划分为8类，从每类中筛选出1个样本作为实验样本图。另外为提高产品样本研究的全面性和降低色彩因素影响，样本均去掉品牌商标和去色处理（如图2）。
2.构建实验感性词汇库
实验通过查阅文献和访谈等多种途径，共搜集适合描述面向阿兹海默患者MR眼镜造型风格词汇121个，并请1位工业设计专业教授、5位医护人员、12位患者筛选出能准确传达用户偏好的词汇对115组，组成感性词汇库。通过36份有效调研问卷，再利用SPSS软件对调研结果进行探索性因子分析，实验筛选出安全的－危险的（G1）、科技的－平庸的（G2）、简约的－繁琐的（G3）、专业的－业余的（G4）作为实验感性词汇对。
3.构建实验造型设计要素
本阶段根据造型设计原理和形态分析学等相关理论基础，对筛选出的实验样本图进行造型设计要素提取，建立造型设计要素表[17]。其中，实验将视觉影响度最大的佩戴区的造型作为一个整体，提取实验样本图的顶部及侧面造型元素。人们在观察佩戴区时，主要以侧面为观察视角，考虑顶视造型及流线度。将MR眼镜的每个单元进行细分并用简化示意图表示，主要划分为镜片、头部系带（侧视）、头部系带（顶视）、鼻托、摄像头、按键、镜片与镜架的关键位置关系，得到每个样本的造型设计要素，如表2所示。
继续将保留的实验样本图与提取的造型设计要素编码进行匹配，得到每个样本的分类，得到各分类形态元素编码表（如表3）。
（二）面向阿兹海默患者MR眼镜设计隐、显性知识的表征
隐性知识的获取和转化对企业核心竞争力的提高起着至关重要的作用，但其也有难以表征和难以转化的技术瓶颈问题。研究发现，使用可拓学中的基元模型可形式化地表征产品显、隐性知识，采用可拓变换可转化产品隐性知识，从而弥补隐性知识本身的不足[18]。
1.面向阿兹海默患者MR眼镜隐性知识的表征
根据可拓学基元理论，可以通过基元表达式量化描述产品隐性知识，其基元表达式如式（1）所示：
（1）
式中：表示研究对象；表示研究对象的特征；表示对象对应特征的量值信息。
由此，根据前文提取的实验感性词汇库，建立MR眼镜造型隐性知识基元模型，如式（2）所示：
（2）
2.面向阿兹海默患者MR眼镜显性知识的表征
根据基元模型公式和表1中的MR眼镜形态分解，可将MR眼镜的形态要素用基元表征为，如式（3）所示：
（3）
其特征值阈，如式（4）、（5）、（6）、（7）、（8）所示：" " " " " " " " " " " " " （4）
（5）
（6）
（7）
（8）
建立MR眼镜关键结构位置关系的关系元模型，如式（9）所示：
（9）
（三）面向阿兹海默患者MR眼镜隐性到显性知识的推理
1.风格意象特征评估
实验将实验样本图和5对实验感性词汇组合，利用5分制李克特量表制作MR眼镜风格意象特征评估线上问卷[19]。邀请15位阿兹海默症患者、6位相关医护人员、3位工业设计工作人员、2位MR眼镜行业工作专业人员参与本次问卷调查。请参与者对每组样本图对应的风格意象特征词汇进行评价打分，得到风格意象特征评价平均值（如表4）。通过感性评价结果，选出更偏向于感性词汇的样本，并提取它们的造型特征，作为MR眼镜造型设计的参考依据（如表5）。
2.可拓图解变换
对表4中的主要造型特征矢量化图形进行可拓变换，可生成新的图形。
定义MR眼镜可拓变换的基元表达式[20]，如式（10）所示。
（10）
式中，，N为整数，对应MR眼镜风格意象语义特征。
基于可拓变换方法中的增、删变换和复制变换方法，结合表4和表1中的关键造型特征元素d31、d25、d72、d53、d61，对关键造型特征元素进行可拓深度变换，得到新的可拓变换造型设计元素集（如表6）。
对表5中的造型设计元素进行评估，设定评估分数区间为1～5分（5-point Likert scale），分数越高表示该设计元素越能体现风格意象词的造型意象特征。共发放20份，对每组样本所对应的感性词汇进行评价打分，得到元素集风格意象特征评价均值（如表7）。
根据表中评价分析均值结果，可以得出元素集风格意象特征评价均值都超过3.5，每类分别选出偏向于感性词汇的样本d312、d253、d723、d532、d612，并提取它们的造型特征，作为接下来面向阿兹海默症患者的MR眼镜造型设计的参考依据。
三、面向阿兹海默患者MR眼镜设计实践
首先是具体造型元素提取。选择偏向于感性词汇的样本d312、d253、d723、d532、d612进行实际应用，圆形、弧线的机身线条应用体现更加具有安全感；多个头部系带，单镜片体现了机身轮廓的科技感；镜片与镜架位置关系，简约摄像头显得更加简约；整体流体弧线和侧面腰线的简洁设计则为产品增添了专业感。
其次是色彩应用。为了使MR眼镜适应于医疗环境，选择柔和干净的色彩，机身和按钮采用科技白和如浅灰等颜色，避免过于刺眼的颜色，使眼镜看起来温和舒适。
最后是整体方案设计。基于提取的造型线条与配色的选定应用，以及针对阿兹海默患者生理、心理需求及相应的设计考虑因素，进行创新设计。MR眼镜采用轻量化设计，眼镜整体设计轻巧，减少重量，避免给患者带来不适。双环绕带和无鼻托的设计，确保佩戴舒适的同时避免压迫感和疼痛。设计简洁易用的物理按钮，方便患者进行操作，减少认知负担。眼镜支持个性化适配，可以检测步态和平衡，提供检测和提醒功能，为医生及护理人员提供数据参考。集成远程监护和互动功能，支持患者与医护人员进行沟通和互动，提供远程医疗服务。眼镜可以记录患者的行为模式和健康数据，并进行分析，提供给医护人员参考，帮助更好地管理和治疗。增强患者幸福感，享受更快乐的晚年生活，减轻家庭看护压力。MR眼镜造型方案效果图（如图3）。
四、结语
研究以面向阿兹海默症患者的MR眼镜造型隐性知识为研究对象，利用感性工学和可拓推理相结合的方法，了解了患者对MR眼镜造型的造型隐性需求；通过对阿兹海默患者生理、心理、行为和实验样本图进行分析，提取出了面向患者的MR眼镜视觉特征（显性知识）和风格意象词汇（隐性知识）。应用可拓推理中的增、删和复制变换，调整和优化设计元素，能满足阿兹海默症患者的造型隐性需求。本研究不仅验证了隐性知识与可拓学的融合应用的可行性，还为其他相关产品造型设计提供了新思路和实践参考。
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作者简介：
席冰，博士，龙岩学院传播与设计学院产品设计专业助教。研究方向：产品创新设计。
杨伟健，马来西亚理科大学艺术学院创意设计专业硕士研究生。研究方向：产品设计、产品服务创新。
基金项目：本文系2021年度福建省教育厅中青年教师教育科研项目（JAT210440）阶段性研究成果。
