《Proceedings of the Design Society》：Determining the design dimensions of the conventional electrode fixation methods used in transcranial electrical stimulation
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本研究旨在确定经颅直流电刺激（transcranial Direct Current Stimulation, tDCS）设备中传统电极固定方式的设计维度。随着tDCS市场的扩展，该技术作为一种非侵入性神经调控手段，通过海绵电极向头皮传递微弱直流电以增强认知功
本研究旨在确定经颅直流电刺激（transcranial Direct Current Stimulation, tDCS）设备中传统电极固定方式的设计维度。随着tDCS市场的扩展，该技术作为一种非侵入性神经调控手段，通过海绵电极向头皮传递微弱直流电以增强认知功能和改善情绪，其应用已从临床和研究场景向家庭环境延伸。现有研究多聚焦于技术层面，而用户对设备设计的感知与接受度对于推动技术的实际应用至关重要。研究人员采用适应性重复性格网技术（Repertory Grid Technique, RGT），结合焦点小组讨论，对tDCS从业者、健康志愿者和设计师三类利益相关者关于三种常见电极固定方式（橡皮筋式、可调测量带式和标记式布帽）的感知进行了系统性探究，最终提炼出六大设计维度及其子维度，并为新型tDCS设备设计提供建议，以促进其在临床和家庭环境中的可接受性与可用性。
**研究背景与问题提出**
非侵入性脑刺激（Non-invasive Brain Stimulation, NIBS）涵盖多种无需手术即可调节脑活动的技术，其中经颅直流电刺激（tDCS）因操作简单、便携且成本较低而备受关注。tDCS通过置于头皮的海绵电极向大脑传递微弱直流电，已在改善认知功能（如决策、记忆和注意）以及运动和感觉功能方面展现出积极效果，适用对象包括患者和健康人群。尽管tDCS的安全性已得到广泛验证，且已有循证指南旨在标准化治疗方案，但现有研究多集中于电极布局和刺激方案的神经生理学优化，对于设备设计中用户感知与体验的关注相对不足。
随着tDCS应用从临床和研究场景向家庭环境及运动表现增强等领域扩展，成功开发改进型脑刺激设备需要兼顾技术、监管和用户需求等多维度挑战。研究表明，用户感知直接影响技术接受度和使用依从性，但现有文献缺乏对非侵入性脑刺激参与者感知的深入理解。尽管有研究探讨了患者对家用tDCS设备的可行性、可接受性和价值的看法，但未深入分析设计维度和具体功能特征。在此背景下，研究人员首次采用适应性重复性格网技术，从高年志愿者、tDCS从业者/神经生理学家和设计师三类利益相关者视角，系统探究其对常用tDCS电极固定方法的感知，以识别关键设计维度，为开发既功能完善又深受用户信赖和接纳的新型tDCS设备提供依据。
**研究方法与技术路线**
本研究采用 Hogan 和 Hornecker 提出的 RGT 与焦点小组混合方法，在 Ko? 大学伦理审查批准下开展。研究共组织三场焦点小组式RGT研讨会，每场6名参与者，共计18人通过公开招募入组，包括具有tDCS专业或研究经验的从业者、对tDCS有接触或兴趣的志愿者、以及具有交互设计或产品开发经验的设计师。经前期基准研究，研究人员确定了三种最常见的电极固定方式类别：（1）橡皮筋式；（2）可调测量带式；（3）标记式布帽，并从每类中选取市场可及且易于使用的代表性产品作为研究对象。每场研讨会平均时长2小时，包括15分钟tDCS系统及RGT方法介绍、45分钟设备探索和45分钟构念讨论。研究过程中未施加实际电流刺激。数据收集采用个体构念书写、群体讨论、二分法归类等步骤，最终通过主题分析（由两位作者分别编码、定期讨论并达成一致）整合三组数据，在Excel和Miro平台中进行多维度关系映射。
**研究结果**
**1. 易用性（Ease of Use）**
通过分析参与者对三种电极固定方式的比较讨论，研究人员识别出易用性维度的多个子维度。在易理解性方面，研究人员发现使用tDCS从业者熟悉但方式不同的术语会造成误导；产品与现有物品（如帽子、头巾）的相似性受到积极评价；产品使用过程中的动态反馈（如海绵湿润后变色）有助于提升理解性。在安装便捷性方面，开放式结构导致绑带位置和角度难以确定，而集成化解决方案、易于贴合头部的形状和材质、以及与头发形成对比的颜色均有助益；自带测量标记的结构（如Easystrap）因便于电极定位而受到认可。在应用速度方面，多部件结构的组装耗时较长，但指定部件和魔术贴等设计可加速操作；材料的清洁难度和干燥时间也是考量因素荏苒。在自主安装性方面，整体单件结构、外部准备电极的能力、内置测量标记的绑带、以及类似日常用品的外观被视为促进因素。在干预便捷性方面，封闭式结构可能妨碍在电极下头发卡入或需中途湿润电极时的操作；材料刚性也影响下方接触。在使用灵活性方面，专为特定区域设计的产品难以修改用途；而可调节结构、可扩展的电极放置面积、多位置放置能力及材料柔韧性则被确认为提供灵活性的关键因素。
**2. 信任（Trust）**
研究结果表明，信任维度对积极用户体验至关重要。在安装准确性方面，电极与产品的牢固固定、即使头发滑移仍能保持位置的能力被视为关键；产品的封闭结构/形态、良好的头部贴合度、支撑电极表面的坚固防滑可调材料、以及对头皮的一定吸附/附着程度可减少滑移感。然而，封闭形态下电极完全湿润或湿润扩散至头部可能引发电流泄漏担忧；枢轴和连接点的松动或旋转、以及过度牵引造成的异常感均影响准确性；电极弯曲或无法平置也会负面影响应用效果。在低阻抗方面，研究人员指出电极-皮肤界面阻抗指电流流动的阻力，高阻抗会限制电流传递而降低刺激效果，低且稳定的阻抗确保持续安全的神经调控；材料硬度与柔韧性、产品包覆方式、电极形状（如矩形）及按压结构被确认为影响阻抗的重要因素。在标准化便捷性方面，标记电极位置有助于重复测量中的一致性，但即便位置已知，电极放置方向（垂直或水平）仍影响标准化。在感知卫生方面，塑料变色和黄化、织物被他人使用的联想、以及材料气味均会降低使用意愿。在专业外观方面，明确的电极位置标记传递出设计周到、精致和专业的感知；而缺乏特定位置（如简单塞入穿孔胶带下）则被视为粗陋原始；多部件/特征的有序整合增强信任感。值得注意的是，研究发现专业外观与威胁性-安抚性外观之间存在平衡：过度技术化和医疗化的外观可能引发恐惧和焦虑，视觉复杂性及与负面医疗经历的相似性会造成紧张；而简洁设计可减轻与电击关联的心理强度。
**3. 舒适性（Comfort）**
研究数据显示，材料适用性是影响物理舒适的核心，尤其针对皮肤接触区域。材料需满足不瘙痒、不粘腻、不闷汗、不过紧、轻盈透气等要求；材料的愉悦质地和触感所带来的心理舒适性同样重要。研究发现，织物或全封闭式产品在佩戴一段时间后可能引发瘙痒；即便未湿润，织物也可能产生湿润错觉；材料湿润时不应有异味。硬质塑料绑带/标尺可能粘连皮肤、导致出汗并产生不适感；过度包覆用户（如经过下巴和颈部的区域）会对身心舒适均产生负面影响。此外，产品不应造成疼痛（如拉扯头发）或产生此类感知。
**4. 视觉吸引力、耐用性与经济性（Visual Appeal, Durability and Affordability）**
研究发现，除信任维度外，tDCS设计的时尚、美观和高品质外观也受到关注。鉴于tDCS产品可能出现在家庭或移动场景中，视觉吸引力的重要性日益凸显；用户期望日常使用的医疗保健产品具有高端感，而全封闭设计、颜色黄化、冷色调或简单外观会导致"丑陋"感知。在耐用性方面，主要为tDCS从业者所重视，封闭式设计的线缆易损感知被提及。在经济性方面，大面积头部包覆结构或允许多电极和组装的模块化结构，被认为比单一专用用途产品更具经济效益；产品的便携性（轻便、部件少、简洁）也因其支持多场景使用而降低成本。
**讨论与结论**
研究人员将上述发现整合为六大设计维度：易用性、信任、舒适、视觉吸引力、耐用性和经济性，并深入分析了三类利益相关者之间的共性与差异。研究发现，志愿者、从业者和设计师在舒适、易用性和信任的高层级维度上达成共识，尤其是在易理解性、自主安装性和安装准确性等核心子维度上，反映出对"即使是非专业人士也能正确应用且能明确确认正确性"的基础性需求。
然而，优先级差异显著。在技术生命周期相关的后勤维度上，耐用性和经济性是从业者和设计师的关键考量，而志愿者因互动临时且不承担财务维护负担而未将其列为首要关注点。在易用性细分维度中，使用灵活性和测量便捷性对需适应不同方案、头围和研究需求的从业者和设计师至关重要，志愿者则偏好简洁性；干预便捷性仅为从业者提出的独特关键要求，反映其临床监督责任；安装速度受设计师和志愿者高度重视，但从业者更优先方法论的准确与安全。在信任维度中，低阻抗和标准化便捷性作为客观技术可靠性指标为从业者高度关注，对设计师和志愿者则较不显著；卫生为从业者和志愿者的更强关切。视觉吸引力虽为各方主题，但其与信任的关联存在分层：设计师和志愿者高度看重美学以符合可穿戴技术的现代消费预期，从业者则较少将其与信任关联。
研究特别强调，tDCS应用正从有监督的临床场景向无监督的远程或家庭场景转变，这一转变移除了传统上负责设置、安全保障和心理安抚的训练有Summon从业者，带来根本性设计挑战。志愿者群体对易理解性和自主安装性的强烈共识表明，家用tDCS设备的设计挑战已不仅是技术性的，更是心理性的——用户对自主控制的意愿与对操作错误的焦虑相伴相生。因此，成功的家用设备必须简化应用并提供明确的正确设置反馈，以替代临床工作者的 reassuring 确认。此外，设备的情感与审美影响常被传统医疗器械设计所忽视，而志愿者对舒适性和安抚性外观的高度重视对此提出明确要求：日常个人空间使用的设备若造成不适或威胁性感知，将成为焦虑和污名化来源，设计者须将用户心理福祉置于与技术功能同等重要的地位。
**研究结论**：本研究通过重复性格网技术捕获并比较志愿者、从业者和设计师三类利益相关者的视角，揭示了tDCS设备的六大关键设计维度（易用性、信任、舒适、视觉吸引力、耐用性和经济性），并发现不同群体的优先级差异：从业者强调标准化便捷性和耐用性等技术后勤维度，志愿者关注自主安装性和安抚性外观等即时用户体验。该研究为多视角、 nuanced 的理解提供了依据，可直接指导未来tDCS设备的设计，以平衡竞争需求，创造在临床和家庭环境中均有效、可用且受信赖的产品。
