干預(yù)治療自閉癥兒童家具探究

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摘要：自閉癥是一種起因于嬰幼兒時期的終身腦部疾病，僅能通過現(xiàn)有的醫(yī)療方法、干預(yù)措施來減輕癥狀的嚴重程度。而生活和成長環(huán)境對個人的影響是巨大的，因此，將干預(yù)治療措施融入家居環(huán)境的設(shè)計中是必要的。本文將運用文獻綜述的方法對干預(yù)治療自閉癥兒童的方法進行闡述，結(jié)合現(xiàn)有的智能家居技術(shù)為自閉癥干預(yù)治療手段與智能家居的結(jié)合運用提出建議和運用手段。為研發(fā)具有干預(yù)治療自閉癥兒童效果的家居系統(tǒng)提出理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：自閉癥兒童;家具設(shè)計;干預(yù)療法;智能家居;智能交互

引言

自閉癥，是由神經(jīng)系統(tǒng)疾病引起的廣泛性發(fā)育障礙自閉癥[1]。不論是文獻記錄還是日常生活的關(guān)注，人們對自閉癥的研究都有超過70年的歷史。但是，我們?nèi)匀粺o法得出明確的結(jié)論解釋它的病因，因此沒有辦法抑制這種疾病的發(fā)生。從文獻數(shù)據(jù)中得知，我國的自閉癥患病率為2.8％左右，以此速率估計，至少有多于1100萬左右的自閉癥患者，其中包括約200萬0-14歲的自閉癥兒童，年增長率接近20萬。

一、研究現(xiàn)狀

（一）自閉癥文獻研究現(xiàn)狀

治療自閉癥的黃金時期是嬰幼兒時期，如果不能對患者進行及時的康復(fù)訓練，患者成年后將幾乎不具有社會性，難以生存。一些具有強烈攻擊意識的患者也可能造成社會傷害。該病癥目前只能通過現(xiàn)有的醫(yī)療手段、干預(yù)措施來減輕癥狀的嚴重程度，因為它是一種沒有辦法治愈的病癥。而研究表明，在自閉癥患者嬰幼兒時期進行早期干預(yù)治療是最有效的方法。對于患者而言，早期干預(yù)治療可以預(yù)防問題的發(fā)生，糾正異常行為，克服發(fā)育障礙帶來的行為困難，并有效地激發(fā)他們的潛力，使他們能夠按照正常生長規(guī)律成長。生活和成長環(huán)境對個人的影響是巨大的[2]，根據(jù)文獻調(diào)研，如表1發(fā)現(xiàn)，雖然研究對自閉癥的關(guān)注程度日漸增高，但是其社會關(guān)注度還是普遍較低。因此，為了讓干預(yù)治療自閉癥的方法融入患兒的日常生活，將干預(yù)治療措施融入家居環(huán)境的設(shè)計中是必要的。

（二）智能家居技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.發(fā)展現(xiàn)狀

中國的智能家居的發(fā)展歷經(jīng)多個階段，現(xiàn)階段，在自動化和智能先進技術(shù)的推動下，智能家居行業(yè)進入了快速發(fā)展時期。目前對智能家居的功能特性進行劃分，可以將其分為六個模塊：休閑娛樂系統(tǒng)、安全控制系統(tǒng)、室內(nèi)環(huán)境系統(tǒng)、廚房和浴室電器系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和通信系統(tǒng)、健康醫(yī)療系統(tǒng)，最終通過六個模塊相互共同聯(lián)動，實現(xiàn)全屋智能。從單體家居產(chǎn)品本身的角度去分析智能化家居的發(fā)展過程，可以分為三個階段：（1）實現(xiàn)單體產(chǎn)品的家居智能。大小型家居企業(yè)都會對相應(yīng)產(chǎn)品進行智能創(chuàng)新，例如，初創(chuàng)公司更喜歡小型家用電器，例如插座，立體聲音響，燈，照相機等，而家用電器公司更喜歡大型家用電器，例如電視，冰箱，洗衣機，空調(diào)等。（2）實現(xiàn)每個產(chǎn)品間的家居智能。首先，不同類別的產(chǎn)品在數(shù)據(jù)方面可以通過數(shù)據(jù)集成和交互聯(lián)通操作。而大多數(shù)此類跨產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換和交互可能無法自發(fā)進行，只能進行人工干預(yù)，例如通過智能手表等產(chǎn)品讀取運動數(shù)據(jù)和身體健康數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，并通過恒溫器傳達手表的數(shù)據(jù)等。（3）實現(xiàn)系統(tǒng)化的家居智能。系統(tǒng)地實現(xiàn)智能是困難的，并且在此階段可能無法實現(xiàn)，但這是跨產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換和交互的結(jié)果。不同的產(chǎn)品不僅可以交換數(shù)據(jù)，還可以將其轉(zhuǎn)換為活動行為，而無需用戶的干預(yù)。例如，當智能床檢測到用戶對溫度的適應(yīng)度發(fā)生變化時，空調(diào)將自動啟動，或者浴室系統(tǒng)檢測到濕度過高開始自動除霧，并且通過排水器智能實現(xiàn)排水等?；诎l(fā)展需要，智能家居在交互技術(shù)上的需求逐漸增大。因此，根據(jù)文獻分析，未來智能家居行業(yè)可能會在IOT（物物相連網(wǎng)絡(luò)）生態(tài)的建立、語音識別、智能電視、家庭場景自動化、語音助手、圖像識別、屏幕交互等方面[3]加強用戶和產(chǎn)品以及環(huán)境的交互性。

2.技術(shù)現(xiàn)狀

目前市場常見的智能控制手段有四種，其中傳感器在高級智能階段有很重要的作用。第一是手機控制。對于大部分用手機操控的產(chǎn)品而言，強調(diào)的是遠程操控[4]，或者App交互界面功能的聯(lián)動控制。第二是組合控制法。它涉及使用各種控制方法，例如觸摸，手勢控制和語音助手。例如，語音控制更多地體現(xiàn)在電視和智能揚聲器等產(chǎn)品中，而手勢控制可用于水杯，空調(diào)和揚聲器。第三是感應(yīng)式控制。如燈光會通過感應(yīng)人的存在而自動亮滅，再如人離開房間時空調(diào)將自動調(diào)整為28℃，以節(jié)省電力。第四是通過計算機算法達到系統(tǒng)化全屋智能控制。目前，一些制造商實際上正在嘗試實現(xiàn)這一目標。例如，如果將智能手環(huán)放在電視機附近，則電視機會識別出人員離得太近，會自動降低屏幕的亮度或暫時降低屏幕的亮度。如果想讓智能家居中的技術(shù)從被動變?yōu)橹鲃?，需要大量傳感器的介入，例如溫度傳感器，亮度傳感器，心率傳感器等?/p>

（三）家居智能交互在干預(yù)治療自閉癥中的運用現(xiàn)狀

目前，市場上現(xiàn)存的少數(shù)干預(yù)治療自閉癥兒童的產(chǎn)品功能單一。交互產(chǎn)品以智能陪伴機器人為主，但是，對于自閉癥兒童的家具設(shè)計缺乏情感和人道主義關(guān)懷，缺乏系統(tǒng)的研究方法和交互技術(shù)的系統(tǒng)使用。從學術(shù)角度來看，該領(lǐng)域的研究符合工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計的智能化發(fā)展趨勢，具有早期干預(yù)教育功能的家具設(shè)計豐富了市場上自閉癥兒童的產(chǎn)品類別;從設(shè)計的角度來看，研究采用了合理的構(gòu)想，將會促進家具產(chǎn)品設(shè)計的發(fā)展。

二、干預(yù)治療措施與智能家居的結(jié)合

在智能家居發(fā)展前景較好的當代，如何將其與干預(yù)治療自閉癥兒童的措施結(jié)合在一起，是亟待解決的研究話題。

（一）干預(yù)治療自閉癥兒童的產(chǎn)品

1.自閉癥干預(yù)治療產(chǎn)品調(diào)研分析

考慮到自閉癥兒童的生理和心理認知特征，自閉癥的介入治療產(chǎn)品通?？煞譃槿悾喝娴母泄儆柧?，心理和情感緩解以及社交認知增強。這些干預(yù)產(chǎn)品的主要功能是刺激兒童的多樣化感知和協(xié)調(diào)能力，減輕自閉癥兒童的心理壓力和焦慮，增強自閉癥兒童的認知能力和注意力，并最終改善自閉癥。兒童的社交能力。但是目前國內(nèi)市場上極其缺乏針對自閉癥兒童的產(chǎn)品，更不要提家具產(chǎn)品了。目前現(xiàn)有干預(yù)治療自閉癥兒童的產(chǎn)品基本以兩種形式出現(xiàn)。一是鍛煉感知覺為主的簡單的器械和玩具，如十字咀嚼棒、手指按壓器、平衡步行器、旋轉(zhuǎn)鈴鐺、Synchrony（同步）面鼓等。二則是以鍛煉認知能力的智能機器人，以智能交互產(chǎn)品為主，如Leka（樂卡）陪伴機器人、嗨小保等，如圖1、2、3所示。同時國內(nèi)外投入使用的干預(yù)治療自閉癥兒童的家居產(chǎn)品更是非常少，通常以功能單一，突出材料柔軟特性，包裹性強，具有安全感的坐具為主如擁抱椅，如圖4、5、6所示。

（二）干預(yù)治療自閉癥兒童的系統(tǒng)方法

1.干預(yù)環(huán)境

自閉癥兒童能參與這些干預(yù)訓練的場所主要有兩個環(huán)境。一是教育環(huán)境。是患兒生活所處的環(huán)境，多指感官訓練的特殊教育學校和康復(fù)訓練中心。在這些環(huán)境中訓練主要用的方法有：行為分析療法;感覺統(tǒng)合訓練;語言療法;聽覺統(tǒng)合訓練;游戲治療;精神統(tǒng)合療法;音樂治療法;藝術(shù)治療法;康復(fù)花園法等。二是家庭環(huán)境。對于一些病情輕微以及經(jīng)濟困難的家庭可以根據(jù)實際情況，并在醫(yī)生建議下定康復(fù)方案，選擇在家進行訓練治療;同時那些參加特殊學校訓練結(jié)束之后可以結(jié)合家庭治療也容易讓病情的到更好的鞏固。而家具作為上述兩個空間中都有的客觀產(chǎn)物，其設(shè)計在一定程度上也影響了自閉癥兒童的日常生活，甚至是恢復(fù)訓練。

2.干預(yù)訓練方法

目前，自閉癥無法治愈，癥狀的嚴重程度只能通過現(xiàn)有的醫(yī)學方法和干預(yù)措施來減輕，如表2所示。干預(yù)訓練的方法主要有三類，如圖7，即生理訓練，心理訓練和認知訓練（圖1）。這三種訓練模式分別對應(yīng)了自閉癥患兒生理、心理和認知方面不同的病癥，通過循序漸進的方式和順序進行。例如，生理訓練是為了改善兒童對各種生理感知的系統(tǒng)感知，并促進自閉癥兒童各種生理功能的發(fā)展。但是，在某些干預(yù)培訓中，自閉癥兒童通常在干預(yù)培訓中不是主動參與者。作為干預(yù)的目標，他們無法取得良好的培訓效果。這是因為干預(yù)培訓參與者經(jīng)常無法完全滿足兒童行為發(fā)展需求最重要的互動性，從而導(dǎo)致無法充分發(fā)揮自閉癥兒童的潛力，這對自閉癥兒童的恢復(fù)產(chǎn)生了一定影響。

3.與交互技術(shù)的結(jié)合的干預(yù)方法

由于自閉癥是一種腦部疾病，想要干預(yù)治療其根源和重點將離不開心理認知層面的疏導(dǎo)。因此，家居智能交互技術(shù)以及干預(yù)治療產(chǎn)品中的運用手段極為重要。在眾多投入智能家居市場的智能交互技術(shù)中，同時運用于自閉癥兒童輔助治療交互產(chǎn)品的技術(shù)有虛擬現(xiàn)實技術(shù)、面部識別、語音助手、體感交互等。這些技術(shù)對應(yīng)治療不同階段的自閉癥患兒，從感知階段訓練到認知階段訓練，交互技術(shù)的運用會讓輔助治療手段更加有效，如表3。在這之中最高級的是深度學習的機器學習算法[6]。它可以用于治療機器人，使其更自然地感知兒童的行為。深度學習系統(tǒng)使用分層的多層數(shù)據(jù)處理來改善智能系統(tǒng)發(fā)布的任務(wù)。通過人臉面部識別，判斷兒童的參與程度，再根據(jù)自閉癥患者的行為量表，觀察兒童通過交互訓練是否恢復(fù)一定的認知能力。其次最為常見的是基于PFGA（可編程門陣列）預(yù)處理模塊的語言交互技術(shù)[7]，這類技術(shù)通過語音采集，在進行聲音預(yù)處理、端點檢測和提取單元與用戶進行交互反饋，幫助回復(fù)患兒的社交能力和溝通能力。

三、設(shè)計方案

（一）智能家庭和干預(yù)治療相結(jié)合

本文結(jié)合智能家居的背景，結(jié)合孤獨癥干預(yù)治療的手段，為智能家居產(chǎn)業(yè)的發(fā)展尋找一條新的途徑，使智能家居產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)發(fā)展突破，并開發(fā)與孤獨癥相關(guān)的智能家居產(chǎn)品。

1.增加視覺學習的內(nèi)容

很多孤獨癥兒童都遵循“視覺主義”。與聲音相比，他們更擅長處理視覺信息。所以用圖片信息來指導(dǎo)學習是個不錯的主意。可在界面上引入大量圖片，重現(xiàn)常見的生活場景、物體和表情，因此，循序漸進的教學步驟可使兒童習慣并適應(yīng)環(huán)境。依據(jù)視覺治療的心理學原理，由這些視覺資源呈現(xiàn)的情境信息，是人類心靈的暗示，是信息傳遞的視域。這個領(lǐng)域通過影響人的心理和判斷來激發(fā)人的意識。與此同時，孤獨癥兒童在看作品時也能認識到他們的主要角色和自我意識。由可視化元素組成的心理角色能夠更好地凍結(jié)孩子與應(yīng)用程序交互時所呈現(xiàn)的象征意義，并讓家長和指導(dǎo)人員能夠更好地捕捉孩子的心理狀態(tài)。

2.使用新的互動技術(shù)構(gòu)建用戶體驗框架

運用新的交互技術(shù)，如手勢交互，虛擬現(xiàn)實，人臉識別，語音識別等。交互式設(shè)計的理念來源于人機界面設(shè)計，研究輔助治療設(shè)計也必須遵循數(shù)字媒體設(shè)計的基本原理。策略層面是因特網(wǎng)產(chǎn)品移動應(yīng)用的目標受眾和設(shè)計目標[8]。區(qū)域?qū)邮莾?nèi)容要求、功能規(guī)格和結(jié)構(gòu)。這一層是信息架構(gòu)與應(yīng)用的交互式設(shè)計，而框架層則實現(xiàn)了信息與接口的設(shè)計。表現(xiàn)層是為用戶提供的最終視覺設(shè)計。

3.利用互聯(lián)網(wǎng)云新技術(shù)實現(xiàn)感性設(shè)計

盡管輔助治療應(yīng)用程序的交互功能還不夠成熟。每一個程序都有特定的介入能力，但默認情況下，它包含了交互模塊，比如一些獎勵機制。使用諸如ZigBee[9]和Wi-Fi這樣的互聯(lián)網(wǎng)上的新云技術(shù)尊重用戶，理解其核心需求并充分考慮用戶使用過程中的情感滿足是情感吸引的核心。圖片與文字，動畫效果與聲音效果的結(jié)合，讓使用者可以上傳評論或提問。這樣不但能提高使用者的滿意度，也能顯著增加使用者的黏性，也能幫助孤獨癥患者的家庭治療。

（二）干預(yù)治療自閉癥兒童家具設(shè)計方法

1.充分考慮并依靠自閉癥兒童本身具有的心理和生理以及行為特征進行設(shè)計，并且同時要遵循兒童家具設(shè)計的基本原則，安全性以及趣味性。

2.充分發(fā)揮家具設(shè)計的作用，能為早期干預(yù)治療提供幫助，比如通過互動設(shè)計，建立自閉癥兒童和周圍的聯(lián)系，增強他們的社交能力。

3.多感官設(shè)計，盡可能地通過更多的感官通道激發(fā)患兒的感知能力。比如觸覺、視覺、音效等。

4.智能交互系統(tǒng)，盡可能增加智能元素，可以幫助患兒更好地恢復(fù)社交與溝通障礙。

5.顏色和造型依據(jù)來自于前文的視覺系統(tǒng)分析，雖然沒有數(shù)據(jù)支持，但是大量資料顯示根據(jù)從教人員以及調(diào)查結(jié)果顯示，黑色、綠色、藍色等冷色系比橙色黃色等暖色系更受患兒的喜愛，形態(tài)方面他們更傾向于規(guī)則圖形。

（三）設(shè)計展示

1.設(shè)計構(gòu)思

通過總結(jié)，筆者主要想通過一套智能交互桌椅的設(shè)計達到干預(yù)治療的效果。坐具方面將考慮安全包裹性以及可移動性和輔助運動等功能，桌類家具方面將會主要考慮互動性、輔助性等功能，結(jié)合調(diào)研以及對顏色、造型的總結(jié)，制作了思維導(dǎo)圖，并根據(jù)思維導(dǎo)圖繪制了初步的草圖，如圖8、9。

2.設(shè)計展示

根據(jù)思維導(dǎo)圖與草圖，將本次課題設(shè)計分為兩個部分，一個是桌子部分，一個是椅子部分。主要著重兒童桌的設(shè)計，如圖10、11。

3.設(shè)計說明，如圖12

根據(jù)爆炸圖，兒童桌設(shè)計主要分為三個部分，心理交互區(qū)、生理學習訓練區(qū)和社交游戲區(qū)。三個區(qū)域得到桌面考慮到自閉癥兒童的喜愛偏好選用的是規(guī)則圓形與藍綠色作為基礎(chǔ)元素進行組合。A.心理交互區(qū)：交互區(qū)的桌面有兩塊圓形區(qū)域，小的那塊下凹2厘米，是用來裝患兒喜愛物品，考慮到患兒的注意力極為容易被自己喜愛的物品吸引，并且大部分不喜歡事物的變化，因此讓桌面有一塊固定的區(qū)域可以來擺放這類物品，可以讓他們在舒適的環(huán)境下生活和訓練學習。大的圓形區(qū)域是一個交互區(qū)，內(nèi)嵌電子屏幕，可以和目前市場上的交互產(chǎn)品進行結(jié)合設(shè)計，我做了一個簡單的界面示意。桌面上的仿生耳朵是模擬動物的耳朵進行的設(shè)計，是兩面向里的鏡子，在自閉癥兒童的干預(yù)治療產(chǎn)品里常伴有鏡面的設(shè)計，目的是提高孩子的面部識別能力，提高認知能力。而這里的仿生耳朵可以換成以上兩種，根據(jù)患兒的需要和椅背后的進行配合搭配。B.生理學習訓練區(qū)：中間較大的桌面是訓練學習區(qū)，兩只可替換的仿生耳朵設(shè)計在這塊區(qū)域里充當?shù)氖敲珰职宓淖饔茫厦婵梢哉骋恍┯柧毜恼J知卡片，方便孩子進行恢復(fù)訓練和學習。桌面正對面的柱形訓練器連接在耳朵之間，患兒可以在桌子背面進行平衡性儀態(tài)恢復(fù)訓練。同時這里的設(shè)計也是一個交流區(qū)，可以讓親子在這幾根柱形訓練器兩側(cè)進行互動交流。C.社交游戲區(qū)：游戲區(qū)是由兩層桌面板構(gòu)成，第一層是指壓板，患兒可以通過觸壓模擬不同的形狀，并且感受材質(zhì)。第二層是普通桌面板，當桌面板拿起時第一層指壓板才能壓下去，放進去時可以當作圓形拼圖使用，幫助恢復(fù)患兒的社交認知互動能力。D.椅子和材質(zhì)：椅子作為本次設(shè)計的次要家具，主要體現(xiàn)了包裹性和配合訓練桌的形態(tài)一致性。為患兒的生活與訓練提供一個可以放松的環(huán)境，并且仿生設(shè)計可以吸引孩子的注意力，根據(jù)調(diào)研結(jié)果，很多孩子存在坐不住的行為，希望可以通過這里吸引他們的注意力。另外，在材質(zhì)方面，三塊區(qū)域桌邊都采用了一圈淡藍色的有紋理材質(zhì)，可以通過不一樣的材質(zhì)提高患兒的觸覺認知。

四、結(jié)語

雖然目前國內(nèi)的市場缺乏用于自閉癥干預(yù)治療的產(chǎn)品，但是所有事物總是寧缺毋濫，因此，研究人員要做的不是多，而是精準。無障礙設(shè)計雖然廣義上說是為所有人提供設(shè)施設(shè)計，但是，對于特殊兒童，特別是這樣一群被邊緣化的孩子，他們幾乎不被關(guān)注，雖然與之相關(guān)的市場份額并不大，但這還是一項值得研究的課題。同時，為了切合智能家居發(fā)展的趨勢，恰逢現(xiàn)有智能家居技術(shù)技術(shù)亟待創(chuàng)新并缺少突破口，為了將干預(yù)治療自閉癥兒童療法融入患兒生活的觀念，我們應(yīng)充分利用現(xiàn)有的智能交互技術(shù)，總結(jié)相關(guān)市場產(chǎn)品的運用情況，為自閉癥兒童干預(yù)治療中智能交互技術(shù)運用的部分提出可以依據(jù)的理論研究，并結(jié)合實際為相關(guān)家具產(chǎn)品和家居系統(tǒng)的設(shè)計做出知識貢獻。

作者:李妍 楊子倩 單位:南京林業(yè)大學家居與工業(yè)設(shè)計學院