天津工业大学 机械工程学院 杨爱慧
河北工业大学 建筑与艺术设计学院 赵芳华
天津工业大学 机械工程学院 陈永超
摘要：目的 人口老龄化加剧，老年健身产品匮乏，提出应用老化预防理念和产品学方法构建老年健身产品设计体系，指导老年健身产品的开发和设计。方法首先分析老年健身的特征和老年健身产品设计体系构建原则，通过对现有健身产品特征分析，建立基于人群需求、健身方式和产品功能组成的老年健身产品系统架构，综合产品系统构架的三维节点映射关系，结合系统论方法，对老年健身产品设计各领域进一步细化，构建老年健身产品体系框架。结论以器械类老年健身产品为例，解读系统构架在老年健身产品开发和设计中的应用
关键词：工业设计 老化预防 老年健身产品 产品体系
中图分类号：TB472 文献标识码：A
文章编号：1003-0069(2017)10-0015-03
Abstract：Objective: With the increase of the aged population and the lack of the elderly fitness products， it is proposed to build the design system of elderly fitness products using the concept of aging prevention and product science， and guide the development and design of the elderly fitness products. Method: Firstly， construction principles and characteristics of the elderly fitness product are analyzed， and then through the analysis of the characteristic of existing fitness products， the elderly fitness product design system which is composed of user needs， fitness methods and the Product function is established. The 3D mapping integrates product architecture， and the system methods combine with the system of the elderly fitness product design in different areas for further refinement. The framework of the elderly fitness product system is constructed. Conclusion: Taking apparatus fitness products as an example， this paper interprets the application of system architecture in the development and design of the elderly fitness products.
Keywords：Industrial design Aging prevention Elderly fitness product Product system
引言
我国人口老龄化日益严重，呈现出老龄人口基数大、高龄老人、慢性病老人和失能、半失能老人增长快等特点[1]。截至2013年，我国老年人口已达到2.02亿，占总人口的14.8%[2] ，慢性病老人在2013年也突破1亿大关[3]。通过体育健身推迟生理学年龄，延缓老化，是老化预防的关键之一[4] 。在国外，受可支配收入和文化偏好影响，老年人健身消费观念超前，在运动健身方面的投入较高，健身产品市场健全，针对老年人的健身产品也较丰富[5-6] 。目前国内针对老年群体生理和心理特征的健身产品的研究和开发很少，截止2014年，中国健身器材产品行业规模以上企业（年营业收入2000万元以上）共计246家，而生产老年健身器材产品的厂家仅有五六十家，且大多为作坊式小企业[7] 。而作为国内“土生土长”的户外健身器材中针对老年人设计的产品仅占总产品数量的27.0%，且还包括部分安全系数低、舒适性差，人机不和谐的产品[8] ，对满足占群众体育活动总数74.0%的老年群体而言[9] ，需求相差甚远。接近老年期时，老年人生理机能下降，对健身产品的需求将不断增加，缺乏适宜的健身产品成为阻碍老年人健身安全和有效性的重要因素，据调查，因为身体弱不能参加户外体育活动的老人占到人群总数的10.0%[9] 。随着年龄增长，老年人体质的个体差异性逐渐增大，与低龄健康老人相比，慢性疾病和行动不便的高龄老年群体的体质变异系数变化更大[10] ，因此有必要根据个体差异性设计和开发不同的健身产品，以满足不同老年人的健身需求，基于此本文结合老化预防和产品学的相关理论，探讨基于不同年龄和健康状况的老年健身产品设计体系构建方法，以期为老年健身产品的设计与开发提供理论依据。
一、 老年健身特征分析
老年健身，简单地说就是以60岁以上的老年者为对象开展的健身活动。老年健身与大众（青年）健身有共同之处，也有许多不同之处，我们从对象、目的、生理机能特征、健身方式的选择四个方面说明老年健身与青年健身的区别，（如表1）所示。
青年健身主要以中青年人为对象，这类人群一般具有肌肉发达、柔韧性较好、平衡能力佳等生理特征，多通过跑步、健身器材、各种球类运动等方式达到强化体能，瘦身，保持身体机能活力，预防疾病的目的，健身方式具有单项、力量型、对抗性特征[11] 。
老年健身则是以60岁以上的老人为对象，随着年龄增长，老年人身体呈现肌力下降、骨质疏松、关节活动范围变小、心肺功能下降等生理特征，利用抗老化手段结合老年人生理特征，设法预防疾病、延缓机体老化进程，最大限度发挥体内“残存功能”[12] ，提高生活自理能力和老年生活质量是老年健身的主要目的，健身多选择对抗性小、运动量小如慢走、散步、太极拳等方式。
二、老年健身产品设计体系构建原则
（一）系统、全面性原则
与年轻人不同，中老年人进入生理老化阶段，机体从上到下，从里到外呈现出衰老退化的特征，（如图1）所示，任何一个系统产生功能障碍或发生疾病，都会打破人体的动态平衡，影响机体的正常活动。从生物学角度分析，人体是一个复杂的、系统化的有机整体，构成人体的各个系统在功能上是独立的，但各系统之间又是互相影响、互相作用的，研究表明通过对头部、腰部、腹部、四肢等运动系统的肌肉力量、筋骨柔韧性、机体协调性和平衡性的锻炼，可以达到对循环系统、呼吸系统、神经系统和消化系统等进行锻炼的目的，发挥人体功能的同时，达到优化人体结构作用。要想达到预防老化、延缓衰老的作用，老年人必须开展系统性、全面的健身活动，利用系统论和控制论的相关理论，将老年健身产品体系看作一个整体，通过不同年龄、身体状况，对整体有效分配、控制，实现身体状况的协调发展。
（二）安全性、有效性原则
现在老年人健身中提倡的常见运动疗法：全身性的耐力训练如步行、健身跑、游泳、登山和非对抗性的球类及传统运动项目中的气功、太极拳等，训练表现为多关节、大肌群、周期性的有氧运动，实践证明对心血管、呼吸、内分泌等系统的慢性疾病预防和康复具有一定的效果，这些运动对于健康、相对自理型的老年人能起到很好的作用，但仍然存在以下问题：1.训练不到位：如现在广受中老年人群喜爱的广场舞和体操，虽然领舞或训练指导员发出的口令和指示动作是完整和有效的，但是由于身体机能限制和原始行为习惯使然，参与者往往会按照自己感觉容易的动作去做，结果每个人动作各不相同，虽然运动过后，训练者普遍感觉身心愉悦，在一定程度上也起到强身健体的目的，但是由于动作不到位，并不能激发全身肌肉的活力，对增加骨密度、改善肌肉机能并不能起到显著的作用，与最初动作设定的效果产生较大的出入。尤其对于有慢性疾病、肢体活动不方便或肌力下降较多，关节活动不灵活的高龄老人效果更是不明显。2.训练不当或过量，易造成二次损伤：老龄阶段的人群常常有较为充足的时间参与健身活动，且保持健康和参与活动的激情较为强烈，容易忽视自己身体的承受能力，选择不符合自己生理特征的健身项目和盲目增加运动强度，易对身体造成二次损伤，近年来运动过量也成为导致老年人猝死的重要因素之一。因此老年健身产品的选择应建立在符合老年人生理和心理特征，保证老年人安全和强身健体有效性的基础上，才能最终实现“老有所健”的目标。
三、老年健身产品设计体系构建
（一）构建老年健身产品设计系统架构
老年健身产品体系，是对一切恢复和促进老年人身心健康状况的健身产品的分类和汇总。通过对现有健身产品研究，抽取其共性抽象特征，建立基于人群需求、产品功能和健身方式组成的老年健身产品设计系统架构，老年健身产品设计系统架构的关键是实现贯穿不同年龄和健康状况的老年人需求的纵向联系，跨产品功能的横向联系，覆盖全部健身方式的端到端联系，体现在老年健身产品系统架构里就是需求、产品功能和健身方式三个坐标轴（如图2）。通过架构可界定老年健身产品研究的对象、内涵和外延，认知老年用户的通用化和个性化需求，识别已有的和缺失的老年健身产品。
1.需求分析
根据年龄和健康状况将老年人分为低龄健康老人、高龄健康老人、慢性病老人、大病老人、失能和半失能老人和失智老人六大类[13] ，（如图3）所示。从老年人分类可以看出，基于老化预防和疾病修复的可进行健身活动的老年人群主要集中于前三种，后三种的老年群体的修复主要采取医疗康复的手段达到，不在本体系的讨论之列。因此本文所讨论的需求层级坐标轴自下而上共三层，分别为低龄健康老人、慢性病老人和高龄健康老人。
第一层低龄健康老人，指70岁以下健康状况良好的老人：包括各方面生理指标正常或处于临界状态的有失眠或便秘等亚健康状况的老人，此阶段老人可参与的运动项目较广，但身体老化对运动的要求也有所变化，监测，避免过度运动，设计满足老年人生理特征的健身产品，预防疾病，延缓老化是这个阶段的重点。如设计针对老年人的球类改良产品，减少其对抗性，增加娱乐和趣味性；对大众户外健身器材进行改良，增加其安全性和可用性。
或骨质疏松、或椎间盘突出、或关节痛等，“预防失能、延长健康期望寿命”是国家重点慢性病管理干预的目标，多项研究表明，通过保健运动对预防和辅助治疗慢性病有很好的效果。辅助各种慢性病恢复和保护运动安全的健身产品是此类用户的重点。
第三层是高龄健康老人，指80岁及以上身体各方面生理指标处于正常或临界状态，调查显示，高龄老人是老年人口中数量增长最快，慢性病比例最多，也最易导致失能、半失能的重要人群，祁龙祥等在基于ADL的长三角地区老年人体质现状研究中指出“75 岁以后老年人体质下降最为明显。这一结果提示，75 岁以上老年人应当是运动干预的重点人群[14] 但由于身体机能下降导致行动受限和活动范围变窄，即使身体各部分并没有发生器质性病变，也不能像低龄老人一样可以参加各种活动，使这个年龄段成为老年人群中最少进行健身锻炼的人群。对于高龄老人而言，健身的目的主要是防止机体下降导致失能。国际上对失能和半失能主要通过日常生活活动量表（ADL）界定，因此开发针对高龄老人的健身产品主要围绕活动能力展开。
2.产品功能分析
老年健身产品按功能可分为锻炼类产品、保障类产品和保健类产品。锻炼类产品指直接提供锻炼支持的健身器材类产品和辅助运动类产品，保障类产品是为健身过程提供安全保护和康监测类的辅助类产品；保健类产品指提供养生作用的理疗器械类产品。
3.健身方式分析
依据普遍从事的健身活动状况和未来可持续发展的需要，老年人采用的健身方式可划分为器材辅助类、竞技运动类、传统大众类、益智娱乐类。
器材辅助类——指使用器械的活动能力健身方法，用于室内的健身产品如臂力器、杠铃、跑步机和健身车等和中国城市普遍使用的户外全民健身设施。
竞技运动类——各种球类运动，羽毛球、乒乓球、篮球、足球等都是人们喜欢的运动和健身方式，相应的产品有各种球类设备和运动装备等。
传统大众类——传统健身方式，如散步、慢跑、健身操、各种武术，相应产品如辅助健身太极球、太极棒、健身宝剑等和保障安全的如护膝、护肘和护腰带等。
益智娱乐类——相较于一般健身性质的健身方式，不仅让老人在玩的过程中达到健身效果，而且增加趣味性，促进交流，如健身球、空竹等。
（二）建立老年健身产品设计体系框架
在深入分析老年需求的基础上，综合老年健身产品系统架构各维度逻辑关系，老年健身产品系统架构中的人群需求维度、产品功能维度和健身方式维度的节点之间互相映射，描绘出了老年健身产品设计和开发的完整需求。对各领域进一步细化，形成老年健身产品体系框架，（如图4）所示。依据人群需求和系统论方法，将老年健身产品划分为三大产品系统：预防保健产品系统、慢性病健身干预产品系统、高龄健身产品系统，在三大系统下又分别包含锻炼类产品子系统、保障类产品子系统、保健类产品子系统，这三个系统既相互交叉，又互相区别，构成通用产品系统和个性化产品系统。
（三）体系架构应用与解读
为更好地解读和应用系统架构，以器材辅助类健身方式为例，以老人专用等速功率车、老年人专用跑步机和运动舒压椅为例，从满足老年用户通用化需求和个性化需求角度诠释现有或未来老年健身产品在系统架构中所处的位置。
老年人专用等速功率车，（如图5、6）所示。可为零肌力或弱肌力的高龄用户提供上肢和下肢的肌力和协调性训练，全面提升心肺功能。
提供安全操作和健康监控的老年专用跑步机，（如图7、8）所示，适用于增进骨密度、预防骨质疏松的低龄健康老年用户和改善糖尿病和高血压的慢性病老年用户。
运动舒压椅，（如图9、10）所示，为老年人提供舒压按摩作用，降低腰背疼痛，亦可为运动提供热身和放松功效。
结语
缺乏适合老年人生理和心理特征的健身产品是阻碍老年人安全和有效健身的重要因素，以年龄和健康状况为基础，构建以人群需求、健身方式和产品功能为三维结构的老年健身产品设计系统架构，为老年健身产品的设计和开发提供指导，不同年龄和健康状况，健身产品的开发侧重点也不同，对于低龄、健康状况良好的老年人，系统化健身产品的开发，传统健身产品的安全性改良设计尤为重要。对于慢性病老人，针对慢性病康复的健身产品和保障健身安全的设计是关键，高龄健康老人是很特殊的人群，生理机能退化严重，针对活动能力提高及保健和安全保障用品开发是偏重点。
2013年国家社会科学基金艺术规划青年项目：针对老龄化社会推动社区公共文化服务体系的建设研究，项目编号:13CB133
参考文献
[1] 李立国，李学举 . 健康老龄化与老年健康支持体系研究 [M] . 北京：华龄出版社 ，2014 ：3-7
[2] 吴玉韶 . 中国老龄事业发展报告（2013）[M] . 北京：社会科学文献出版社 ，2013 ：4-10
[3] 中国老龄科学研究中心课题组 . 全国城乡失能老人状况研究 [J] . 残疾人研究 ，2011（02）：11-16
[4] 何方生 . 老有所健（上）[J] . 福建体育科技 ，1998 ，17（05）：1-16
[5] 刁莉，李兆熙，梁松 . 大众体育健身产品消费的中美比较研究 [J] . 管理世界 ，2009（12）：184-185
[6] 刘涛 . 2015-2020年中国健身器材市场监测及发展趋势预测报告 [R] . 北京智研咨询有限公司 ，2014
[7] 李永娜 . 老年人体育活动开展现状分析及建议 [J] . 大观周刊 ，2012 ，571（11）：60-61
[8] 郑维维 . 户外公共健身器材改进设计与通用设计原理运用的思考 [D] . 上海：同济大学 ，2008
[9] 张发强 . 中国社会体育现状调查结果报告 [J] . 体育科学 ，1999 ， 19 (01) ：4-7
[10] 张建国，山崎秀夫，阪部创一 . 老年体质的异质性及生命历程中累积的影响 [J] . 体育与科学，2012 ，33 (02) ：24-28
[11] 张晓玲 . 我国体育消费的现状分析与对策研究 [J] . 首都体育学院学报 ，2007 ，19 (2) ：15-17
[12] 蔡林海 . 老化预防·老年康复与居家养老 [M] . 上海：科技教育出版社 ，2012 ：20-22
[13] 仉长娟，熊微 . 养老院老人健康管理现状分析 [J] . 设计 ，2017 ，30（5）：54-55
[14] 祁龙祥，张建国，闵柱，等 . 基于ADL的长三角地区老年人体质现状研究 [J] . 成都体育学院学报，2012，38 (6) ：74-77