基于TRIZ维数变化原理的听诊器创新设计

摘要：triz提供的不仅仅是一种纯粹的创新理论，它还是一种思维模式，能够帮助我们形成一种系统的、流程化的创新设计思考模式，有助于人们在几乎所有事情中找到创新的方法。本文通过TRIZ理论的简介，重点分析利用技术冲突的解决方法，针对市场现有听诊器的矛盾进行分析，创新设计出一款更加人性，舒适的产品。

关键词：TRIZ维数变化原理 听诊器 技术冲突解决原理 冲突矩阵

“TRIZ”是发明问题解决理论的俄文缩写，前苏联发明家Altshuller及其领导的一批研究人员在分析世界250万份高水平专利后，在1946年创立的具有普遍适用性的一套发现并解决问题的发明理论，该理论在军事、航空航天等领域发挥了巨大的作用。TRIZ主要运用39个通用工程参数、40条创新原理、矛盾矩阵表、功能分析、物场分析、76个标准解和ARIZ等一整套系统理论，并结合科学效应和知识库来解决各个工程领域的创新问题。

一、TRIZ理论中的矛盾解决原理为新产品设计提供了思路和可实现的路径

从工业设计的角度来讲，新产品的产生是为了满足人们生活和工作中的需求。而从人的角度提出需求，恰恰是建立在“物”场上需要解决的问题。即找到现有的“物”中存在的问题，通过对这个问题的准确定义和找出解决问题的矛盾来发明或改良新的产品，进而解决人们的需求，提高人们的生活质量。即利用TRIZ理论，在旧产品上找到需要解决的问题，准确地描述和定义这个问题中的矛盾，用TRIZ矛盾解决方法来消除矛盾，从根本上解决问题，创造出新产品（如图1）。

把产品的问题描述成矛盾后，通过消除矛盾来解决问题。Altshuller教授通过研究，总结出39个系统矛盾对立的技术参数，并且提炼出了解决矛盾的40个标准方法，进而由39个矛盾对立的技术参数和40个标准解组成了矛盾矩阵。应用39个技术参数，使其变为一般性质的问题；继而从表中的40个解中找到解决问题的一般方法；最后，结合实际产品情况，形成特定的解决方法（如图2）。

三、TRIZ维数变化原理在听诊器创新设计中的应用

听诊器从早期的单用听诊器，立式听诊器到现在的电子听诊器，每个阶段的设计改进中，除了技术上的不断创新，外观设计上也有不断地改进，如现代的电子听诊器的外观打破了传统的造型，使操作更加的舒适等。其中的每一次改良都是利用技术的发展解决听诊器自身系统中产生的矛盾。

但是，在众多的听诊产品设计中，对于诊断坐式和卧式两种病人时，手长时间持握听诊器的舒适度考虑还不全面；在嘈杂的户外环境下，听音的效果不够理想等问题上，现有的听诊产品还存在一些弊端。这时“工程问题”产生，需要设计师设计出一款更加人性化的产品来解决现有问题：它的外部形状不仅同时能够对坐式或卧式的病人听诊，而且使用者在操作上更加的舒适；听诊信息的传递更加准确不会受到外界环境的影响；听诊器的设计，更加科技人性同时附有一定的语义，使患者对医疗产品减少恐惧感。

要解决这一矛盾，可以利用技术矛盾解决方法，准确地定义这个技术矛盾，即在提高其舒适操作的同时又不影响正常听诊，保障其功能性、稳定性和使用的可靠性。那么，我们需要参照39个系统矛盾对立的技术参数（如图3），建立冲突矩阵表，把“工程问题”转换为“一般问题”进行解答。根据矩阵表构建要素，我们首先要找到“改善参数”和“恶化参数”。所谓改善参数即我们创新的产品最主要的改进方面；而恶化参数是指当改进方面成立时随之带来的负面影响。对于听诊器而言，需要改善的技术参数是听诊器的形状，因这一改变而恶化的技术参数为听诊器的测试精度和可制造性，查阅矛盾矩阵表得到表1的矩阵结论。

通过查阅矩阵表，得到了问题的“一般解”，即TRIZ理论解决矛盾的40个标准方法（如图4），符合矩阵表的标准方法分别为：

1 分割：将一个物体分成相互独立的部分；使物体分成容易组装及拆卸的部分。

17 维数变化：将物体从一维变到二维或三维空间；用多层结构代替单层结构；使用给定表面的另一面。

28 机械系统的替代：用视觉、听觉、嗅觉系统代替部分机械系统。

32 改变颜色：改变物体或周围环境的颜色。

以上这些方法是解决形状的一般性解决方法，对于听诊器的造型这一“特殊解”，我们还要根据实际进行具体化分析。根据TRIZ理论中的系统完备性法则对听诊器系统进行全面的认识，在听诊器这个系统中包含了：

拾音部分――即听诊器的听头；

传到部分――一般的传到材料为软胶管；

听音部分――即听诊器的耳塞。

将听诊器的系统分为子系统进行考察和研究，对得到的4个标准解决方法进行评价和筛选，再根据产品创新设计中经济、美观、实用的原则，对现有产品进行改良。我们需要改进的听诊器外部造型，是要满足坐式和卧式两种不同空间姿势下的操作，且使用时保证操作者的舒适度。根据这一具体目标，我们从4个标准解中选择了第17号解决方案――维数变化（改变移动方向）。这一方案的主要定义是改变了物体的维数空间，如现有听诊产品是耳机，导管，听头这三的部分相连接的一个二维平面空间；根据17号方案给出的设计参考，我们对产品的空间设计进行大胆创新，设计成两个听诊头的上下空间形态，这样就保证了使用者在任何情况下持握的舒适度（如图5-6）；为了避免因造型的变换带来的听诊识别率的降低，我们还在听诊器机身设计出可视的电子屏幕，以及利用蓝牙技术，设计一款无线耳机，保证音量的自动调节，这样无论在什么环境下，使用者都能清晰，方便，准确的判断心率；最后为了让整个产品的设计更加富有语义和情感，采用了柔和明快的色彩进行相拼，让患者消除了对医疗产品冰冷的恐惧感。综合第17号解决方案的方面定义以及产品设计需要解决的实际问题，我们最终设计的听诊产品更加人性化、智能化（如图7）。

四、结论

TRIZ理论将创新思想进行了科学化的整理与提炼，是产品创新设计的有效开发工具。利用TRIZ理论可以大大缩短新产品设计开发的时间，全面地解决矛盾和问题。在应用TRIZ理论时，应根据具体的问题进行具体研究和分析，利用特定的知识和经验去发掘需要的解决方法。