耳机人体工学方法秘籍
２个方法解决佩戴痛点
１个专利满足用户佩戴需求
这样会打造本品牌的专利壁垒
于是突破其他公司专利限制
顺势带来产品差异化
最终彰显本品牌特色
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１.本文发表于中文核心期刊-清华大学《装饰》，该期刊由中华人民共和国教育部主管，清华大学主办。２.本文为耳机行业首个方法论研究，填补该领域空白。３.内容主要涉及耳朵生理结构、如何发明佩戴专利、如何研究人体工学等。４.文中设计获得德国IF奖、美国星火奖、意大利Adesign设计奖。５.文中产品授权了发明专利１项和实用新型专利２项。下文具体讲述方法和要点文章字数８千，多为专业词汇，阅读完需要２０分钟，建议下载观看。 根据市场竞争现状和用户建议反馈，发现耳机设计同质化严重，尤其在佩戴无法满足用户要求。基于此，本文对耳机人体工学深入研究，首先分析了耳朵生理构造，其次提出具体设计解决方案，最终依托数据库来测试验证，形成了一套人体工学设计研究和实践方法，并授权了发明专利一项和实用新型专利二项，产品上市后得到用户良好反馈，解决了佩戴疼痛和容易滑落两个问题。分文主张以用户为核心，先研究，再设计，后测试，再优化等观点。旨在为耳机人体工学设计提供方法论指引，同时对企业打造数据库和知识库大有裨益。耳朵生理构造；人体工学；耳机耳翼；耳甲腔；倒扣。佩戴舒适性是耳机设计关键要素之一，耳机的耳翼最为影响舒适，是耳机人体工学研究的主要部分。关于市面上耳机的人体工学现状如下，其一：目前市面上耳机耳翼雷同，新品牌很难塑造差异化，新的造型设计需要合理的研究为支撑，并视觉化成为品牌旗下产品特征。其二：近几年蓝牙运动耳机和无线耳机兴起，市场巨大，但目前耳机耳翼在舒适性上研究不足，不能满足多数用户佩戴的要求。这需要对人耳生理结构剖析，并定量与定性研究其存在差异和规律，并在标准样板用户中进行测试，从而推出合理的舒适佩戴方案。其三：目前耳机耳翼被国外公司专利限制，企业需要支付专利费用才可使用，因此需要研究并设计出新佩戴方案来应对，并形成品牌自身专利壁垒。本次研究剖析了影响舒适的三个要素。耳机类型限定入耳式运动耳机和无线耳机。用户群限定为18-35岁。首先：研究用户耳朵生理结构，得到普遍性性和差异性。从而根据共性和差异为出发点，导出设计的重点方向。其次：通过合理的设计方法与模型，进行创意构思。最终以为标准用户样板为对象，进行测试与优化。一:研究耳朵生理结构并导出设计方向产品的目的是将耳机舒适戴如耳内。（如图1所示）舒适包含三个重要部分。1：固定，即怎样将耳机固定耳朵内，在运动过程中，不会脱落。通常耳机通过硅胶耳翼来辅助固定，这需要对耳朵可以固定地方展开研究。2：尺寸，耳翼尺寸大小，可以适应不同用户。这里需要定量调查耳朵大小尺寸并划分尺寸区间。3：贴合，耳机耳翼的曲面造型，应贴合耳朵表面，不应对耳朵造成刺痛和伤害。这里需要对耳朵曲面的差异和共性定量测量，并归纳变化范围。（图1舒适包含固定、尺寸、贴合）1.1首先是固定固定，即怎样将运动耳机牢固的固定在耳朵内。耳朵分为外耳、中耳、内耳。外耳即别人能看得到的部分，与耳机接触的主要部位为外耳。外耳由上皮组织、结缔组织（耳软骨）、神经组织和肌肉组织构成。其中耳软骨是主要固定位置，根据实地测量了两千位中国人耳软骨生理结构，归纳为（如图2所示）耳朵生理结构图[1]。（图2耳朵生理结构图） 由于设计的需要这里仅仅对外耳结构和表面以及尺寸进行研究。外耳详细的划分为七个部位，例如耳郭、耳甲腔、耳屏、耳垂等。这些小部位出现“倒扣”，由于这些倒扣，可以自然的将耳机包住于耳朵内，从而达到固定的目的，以至在运动中不会脱落。（如图3所示）标注出了耳朵可以固定的七个位置，图中划分出了S1-S7七个区域。（图3可以固定的位置） S1是耳根处，这里倒扣最为明显，韧性大硬度小，倒扣落差均值为20毫米左右，多数耳挂式耳机都将固定位置设定于此；S2是耳廓内翻面，韧性大硬度小，倒扣落差均值为1-4毫米之间；S3是耳甲腔，全部为耳软骨，韧性小强度大，倒扣落差均值为2-5毫米之间，多数耳机耳翼都固定于此，是人体工学关键固定位置之一。但上皮组织厚度最薄，佩戴久会有疼痛感。S4是耳轮脚翻面，硬度大韧性小，落差均值1-3毫米，倒扣曲面不明显，固定作用较小，仅作为界限防止耳机晃动作用。S5是耳屏，为保护外耳道而生，全部为软骨，硬度小韧性大，倒扣落差均值为10-15毫米之间，是最佳固定位置，有足够的空间，可以轻易放入耳机机身，对耳朵的侵入最小。在早期入耳式耳机，例如苹果Earpods和Airpods等都固定于此。S6是耳甲腔边缘，和对耳轮屏生长于一起，形成碗状，硬度大韧性小，例如小米胶囊耳机和1MORECapsule圈铁耳机都固定于此。S7是对耳屏，形成凸起，硬度小韧性大，与耳甲腔一起形成20毫米的球形空间，为固定关键位置之一。（如图4所示）耳模透明图中可以看出，黑色重叠部分就是S1-S7七个区域，有明显的倒扣生理构造，对于入耳式耳机来说，S3-S7起到关键作用。对于耳挂式耳机，S1起到关键作用。强度大意味着耳软骨较硬且厚，并不适合容纳耳机，以免造成疼痛。而韧性是可以拉扯，软骨较薄且软，可以容纳耳机，不会造成疼痛。因此S3-S7这五个区域，是最佳固定位置。（图4耳模透明图）1.2其次是尺寸上文提出耳机主要固定区域在S3、S4、S5、S6、S7五个区域，但人耳有大小之分，需要了解每个区域具体的尺寸范围，且要定量实地测量，并统计数据，得到最多人群集中在哪个阶段。这里仅以S5-S6横向距离为例，测试人数一千人，将测试数据归纳为柱状图（如图5所示）。得到如下结论，一：79%的男性耳甲腔横向距离，在17-20毫米之间，称之为中型耳；二：在21-25毫米之间，有18%数量存在，称之为大型耳；三：在15-16毫米之间只有2%的数量，称之为小型耳。数据已经具备，尺寸已经明确。所以的需求是一定要满足79%用户，还需考虑18%用户和2%的个例。因此设计的重点是耳机耳翼可以自由变化大小，适应大中小三个人群。因此耳机可调节长短会满足尺寸的要求。（图5S5-S6横向尺寸统计）1.3再次是贴合 贴合是指耳机固定端曲面与人耳曲面贴合，不对耳软骨和神经组织压迫。通过一千人油泥倒模，测量数据，总结共性并归纳为标准耳模型。在S3、S4、S5、S6、S7区域上构建经纬网（如图6所示），示意曲面起伏，进而将S3、S4、S5、S6、S7区域具体曲面走向展示出来（如图7所示）。得到如下结论，1.所有人都具备这种曲面构造，上文中“倒扣曲面”可以运用。2.曲面的大小和波动因人而异，如完全贴合，只能满足一个用户，假设一团棉花塞入耳朵，用户完全不会感觉其存在，这是贴合的理想状态。所以材料是可以适应性材料，因此在设计是考虑新材料特性来解决，而非刻意通过造型来满足。（图6人耳曲面经纬网）下图逆时针观看（图7S3-S7区域具体曲面走向）图片逆时针观看 综上所诉，我们发现了耳朵生理构造的共性为“S3-S7区域”适合放置固定位置，差异性为“S3-S7尺寸不同”和“曲面起伏不同”。设计建立在这个合理存在的基础上，并发现了设计的可能。“固定”是常量，“尺寸”、贴合”都是变量。在设计时，先以常量为出发点，变量辅助并跟随变化，从而找到设计的出发点。具体来说，设计先从固定开始，尺寸跟随固定，材料满足前两者。耳内可以固定位置和方式决定了基本造型和轮廓；尺寸就是可操作或可调节，从而大中小耳实现切换变化；贴合多从材料上辅助。二:设计方法与模型2.1先满足常量，变量跟随 设计基于人体构造现状下，独到的解决方案，最终带来舒适佩戴体验为目的。上文提及影响舒适佩戴三个要素，固定、尺寸、贴合。我们以一个理性的思考方法，来发现设计的可能，设计思考过程理性一半，感性一半。具体以“新月运动耳机”为例阐述，如（图8矩阵所示，首先从“固定”上出发西靠，固定点在S3、S5、S6、S7三个位置，一个半弧形状被三个区域围合，满足了固定，固定就是常量；接下来“尺寸”辅助并跟随，尺寸就是变量。通过金属丝材料可以折弯，可以自形成各种尺寸；最后是“贴合”，聚氨酯乳胶中空这种自己适应性材料，可以适应贴合各种耳朵曲面。最终以新月为载体，贯穿整个造型，升级为新美感。（图8矩阵思考-从固定出发） 其演化先后顺序（如图9所示），设计的出发点先从固定开始，尺寸跟随固定，材料满足前两者。以上方法是理性的锁定方向，即该设计哪里，而合理解决方式，则是感性捕捉的，即该怎么设计。设计最终结果如（图10新月耳机）。（图9设计演化先后顺序）下图逆时针观看（图10新月耳机）2.2先满足变量，常量支持 以金鱼耳机为例（如图14所示），实际测量发现了人耳朵存在的差异，统计数据以耳甲腔横向尺寸为例，发现超大耳朵横向尺寸为23毫米，大耳为20毫米，中耳为17毫米，小耳朵为14，将耳朵尺寸数据划分4个中间值（如图11所示），怎样将耳机在23-14毫米之间变动就是设计的出发点。（如图12所示）首先从“尺寸”出发，通过物理卡扣结构，耳机可以伸长变短，从而适应了23-14毫米的耳甲腔；其次是“固定”，耳机透明部分伸入S7区域，S3、S4、S5、S6、S7将耳机围合，形成固定；最后是“贴合”，柔软的透明橡胶不对耳软骨和神经组织压迫，可以适应贴合各种耳朵曲面。具体佩戴示意(如图13所示）。因此设计的出发点先从尺寸开始，先满足这个变量，从而贴合跟随，而固定这个常量支持前两者。（图11耳甲腔横向尺寸的差异）（图12金鱼耳机思考-从尺寸出发）（图13调节长短适应多种耳朵）下图逆时针观看（图14金鱼伸缩耳机）三：测试与优化始于用户，终于用户。运用以上方法，产生合理ID设计，在设计之初应将油泥模型佩戴用户耳上验证，减少后续开模、试产等变动的风险。3.1建立人耳数据库与标准测试样本数据采集：定位人群地域以及年龄后，进行用户尺寸采集，这里要有最合理的采集工具，例如耳甲腔尺寸采集（参照物采集法），耳软骨弹性范围采集，耳甲艇曲线范围采集，耳形采集，耳甲腔容纳物范围采集，耳甲腔贴合粉末实验采集，神经敏感区域实验，佩戴时间计算与疼痛公式等。将现有的物理数据分析，继而总结出结论，总结的差异将其划分为几类，就是变量，总结的共性就是常量。归纳分类：通过测量得到数据，归纳为三类常见耳形（如图15所示），A空间代表招风耳，B空间代表正常耳，C空间代表贴脸耳。每一类耳形存在差异变化，将其细化归纳为，耳朵XYZ方向尺寸变化（如图16所示），X轴代表耳朵横向尺寸，Y轴代表耳朵纵向尺寸，Z轴代表耳朵伸出尺寸。将采集的耳朵尺寸分布在X、Y、Z三轴空间虚拟模型（如图17所示）。单空间九宫格共有9个耳模（从大到小排布，左上角最大，右下角最小），三轴空间共有27个实物模型，这些实物模型是建立在上文的采集提炼而来，代表了多数耳朵现状。每个耳模背后对应真实用户，这些用户就是标准测试样板。（如图18所示）27位用户样板为测试对象，初步手板模型以这些真实用户为样板测试。此阶段从抽象提炼为具象模型，从数量归纳为多个类别。以上是对三种耳形和尺寸的模型归纳举例，另外还有耳甲腔尺寸和变化模型归纳以及耳软骨弹性范围归纳等。既然规律和现状以及找到，ID设计的重点方向已经明确，设计评判有了标准，满足以上条件是最佳ID方案。（图15三种常见耳形）（图16耳朵XYZ方向尺寸变化）（图17X、Y、Z三轴空间虚拟模型）标准样本：根据三轴空间模型指导，从人耳数据库精选27人为样板（如图18所示），这些人代表了大多数用户。男性与女性占比5:5。用（参照物采集法）采集尺寸并分布到三轴空间模型上。最终的测试以这些真人对象，真人可感受佩带舒适与否，并当面提出改善建议。（图位用户标准样本）3.2测试方法与合格标准 用户样本建立后，需明确测试要点和标准，目的是以用户为原型及时修改与完善设计雏形。测试方法依据上文理论指导，合格标准依据用户实际使用场景定义。关于测试方法：以固定、尺寸、贴合为依据拟定调查问卷，手板阶段测试问卷。调查问卷发放给27位样本用户，对三个要素主观评价。收集问卷分析，对评价较低的用户一对一访谈，将个例情况解决并汇总到数据库。 关于测试标准：固定上，模拟用户办公和运动场景下，不滑落为标准。尺寸上，佩戴三小时为限度，触觉感受评价为标准。贴合上，以松弛感、充满感、鼓胀感为感官评价为标准。测试的意义：根据用户反馈有针对修改优化设计雏形，汲取用户建议，最大化满足用户。另外形成一套耳机人体工学设计相关理论体系。经过上市产品的验证和用户反馈，形成闭环指导数据库建设更加完善测试阶段：主要通过油泥模型初步测试，到手板测试，最终真机测试三个阶段来实施。3.3优化改进后应用到产品之上 根据测试报告，将反馈总结验证真实存在，并一对一与标准用户沟通，从而将ID设计继续优化。经过方法论指导、数据库建设、项目实施、专利检索、专利设计，最终形成设计原型，这个原型是指在人体工学上的竞争力，结合产品经理的PRD、BRD、MRD研究，重新定义产品架构，并应用到企业产品布局上。结语： 本文描述了一种“以人为中心”的设计方法，设计出发点建立充分研究人生理基础上之上，从而打造佩戴舒适的新解决方案。包括研究耳朵生理结构并发现设计方向、发明一种设计方法与模型、合理测试与优化、数据库建设。最终形成专利壁垒，应用到产品布局上，成为企业资产。 当前企业面临着压力，没有竞争优势进入耳机市场，仅依靠产品经理定义，无法打造竞争力产品。因此需要设计辅助研究，并突破以下两个难点。其一：在佩戴舒适性上深入研究，满足用户佩戴要求。这需要对人耳生理结构剖析，并定量与定性研究其差异和规律，从而推出合理的舒适佩戴方案，并在标准样板用户中测试，最终形成大数据库和知识库并难以被竞争者复制超越，形成企业核心竞争力。其二：在产品价值链上创新，佩戴是用户在意的锚点，通过设计研究产生新奇特的佩戴方式，为单品加分添彩。参考文献：
[1]许庚/王跃建《耳鼻咽喉科临床解剖学》[M],济南：山东科学技术出版社,,第57页。
本节介绍：专利所有权归属anker创新公司，作者仅解析设计背后道理。
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