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摘 要：随着老龄化社会的加速推进和呼吸系统疾病发病率的上升，家用呼吸机作为关键家庭医疗设备，其重要性愈发显著。随着人工智能技术的不断进步，其在医疗设备设计领域的应用日益广泛，特别是在家用呼吸机的CMF（色彩、材料、表面处理工艺）设计中展现出巨大潜力。本文综述了人工智能技术在家用呼吸机CMF设计中的应用，指出传统家用呼吸机CMF设计在用户体验、材料选择方面的局限性，提出传统CMF设计向智能化的CMF转变的必要性和优势，并通过实践展示了AIGC（人工智能生成内容）技术在家用呼吸机CMF设计的创新应用。研究结果表明，AIGC生成的CMF设计方案不仅能帮助设计师快速迭代设计方案，还能增强了产品的市场竞争力，满足不同用户群体的需求。

关键词：人工智能；家用呼吸机；CMF设计；智能化；AIGC

Abstract： With the acceleration of the aging society and the increase in the incidence of respiratory diseases， household ventilators are becoming more and more important as key household medical equipment. With the continuous progress of artificial intelligence technology， its application in the field of medical equipment design is becoming more and more extensive， especially in the design of CMF （ color， material， surface treatment process ） of household ventilators， showing great potential. This paper summarizes the application of artificial intelligence technology in the CMF design of household ventilators， points out the limitations of traditional household ventilator CMF design in user experience and material selection， and puts forward the necessity and advantages of the transformation from traditional CMF design to intelligent CMF. The innovative application of AIGC （ artificial intelligence generated content ） technology in the CMF design of household ventilators is demonstrated through practice. The research results show that the CMF design scheme generated by AIGC can not only help designers to quickly iterate the design scheme， but also enhance the market competitiveness of products and meet the needs of different user groups.

Keywords： Artificial intelligence ; Household ventilator ; CMF design ; Intelligent ; AIGC

引言

随着医疗科技的飞速进步，家用呼吸机作为守护家庭健康的重要屏障，其需求在老龄化社会和呼吸系统疾病高发的背景下急剧增长。家用呼吸机作为重要的医疗辅助设备，其设计不仅关乎患者的使用体验，还直接影响到治疗效果。随着人工智能技术的快速发展，家用呼吸机的CMF设计也迎来了新的变革机遇。人工智能将快速地促进家用呼吸机CMF设计向智能化转变，研究AIGC在家用呼吸机CMF设计的应用，能为用户带来前所未有的便捷操作、极致舒适感受与和谐家居美学，全面升级家庭治疗体验。

1 传统家用呼吸机CMF设计的局限性

传统家用呼吸机的CMF设计在用户体验、材料和表面处理方面存在一定的局限性。随着技术的发展和用户需求的提高，这些局限性正逐渐被认识到，并推动着设计方法的革新。

（1）用户体验的不足

用户体验是产品设计中的关键因素，而传统家用呼吸机在CMF设计上存在以下不足：

外观单一，互动性不强：传统呼吸机可能在外观和CMF设计上较为单一，使用过程中与用户的互动性较弱，特别是人机交互如外观氛围灯光缺乏、界面操作等人性化设计方面缺少吸引力，无法满足现代消费者对美观和个性化的需求。

舒适性问题：材料和设计可能没有充分考虑用户的舒适性，如面罩的贴合度、机器的噪音和重量等，影响用户的使用体验。

（2）材料选择与表面处理的挑战

表面处理工艺未能充分考虑智能抗菌、易清洁等特性，这对于医疗设备来说尤为重要。

2 智能化CMF设计的必要性与优势

2.1 智能化CMF设计的概念

智能化的CMF设计是将色彩、材料、工艺与智能技术和光学技术相结合，使产品具备了智能感知、智能控制和智能交互的能力。实际应用中涵盖光致变色、电致变色、温感变色、智能交互、智能表面、LED等技术[1]。如LG在2024年AWE（中国家电及消费电子博览会Appliance&electronics World Expo，简称AWE）展示的变色玻璃门冰箱采用了LED门板技术，用户可以通过APP内置软件进行调色处理。产品内部支持颜色编程功能，能够在感应到特定情况（例如用户接近）时自动变换色彩，展现极强的个性化特征。

宝马的电致变色车身，应用电子墨水技术，即在电压的影响下，通过调整众多黑白及彩色微观粒子的移动方式，能够展现出多样的外观色彩和图案效果（粒子色彩的显示与隐藏）。值得注意的是，只有在粒子移动的过程中才会有轻微的耗电现象。一旦达到所谓的双稳态画面（即变色之后的画面），就能保持常亮而且实现零能耗。所展示的外观效果（包括图案、文字、色彩等）均可根据设定进行调整。

2024年，卓力能公司推出的电致/光致变色电子烟（如图1所示），采用尖端的变色发光技术，为用户呈现出创新的视觉享受。前壳采用的透光PC面板和后壳应用的亲肤手感漆工艺，不仅提高了产品的外观质感，也增进了用户握持的舒适度。

智能健康材料也随着疫情的出现开始应用家电产品上，展现了其独特的价值和潜力。2020年惠而浦推出具有消毒功能的智能滚筒洗衣机，并在CMF设计上引入了“健康洗衣机”的概念。这款洗衣机通过其先进的清洁技术和智能化功能，为用户提供了更健康、更便捷的洗衣体验。该洗衣机在用户经常接触到的洗衣机的门把手、洗涤剂盒、旋钮、操控台等部件采用了高温抑菌消毒的材料，跨出了对产品的材料进行设计思考的第一步，也是把健康环保、安全的元素融入产品的CMF设计中的探索典范[2]。

2.2 家用呼吸机智能化CMF设计的优势

在家用呼吸机设计中运用智能化的CMF设计，不仅能够增强呼吸机的功能和外观吸引力，而结合AIGC技术（人工智能生成内容）还能为消费者带来了更加定制化和智能的使用体验。因此，家用呼吸机智能化的CMF设计具有重要的意义，表现在以下方面：

（1）提升用户体验

智能化设计与AIGC技术可根据用户的具体需求和偏好，提供个性化的色彩和材料选择，使产品更加贴合用户的个人风格。设计具有反馈机制的氛围灯光，根据呼吸机的工作状态提供视觉反馈，增强用户体验。如使用电致变色技术，在家用呼吸机通电使用和关机断电时外观呈现两种颜色的变化，从而增加用户在使用过程中的趣味性和功能提示性。通过精准的泄漏量计算和流量支持功能，减少患者的人机对抗感，提高氧合效果和舒适度，优化家用呼吸机外观设计，如改进面罩的形状和材料，减少压迫感，提高长时间佩戴的舒适性。

引入智能界面，如触摸屏操作和语音控制，简化用户操作流程，这不仅能提升操作便捷性，还能显著增强用户体验，让每位用户都能享受到贴心、高效、舒适的呼吸辅助过程。

（2）材料与工艺的创新

人机工程学原则强调关注人类的生理和心理特征，以优化产品的设计[3]。在设计家用呼吸机的CMF时，需精选安全、耐用且符合医疗标准的材料，结合环保表面处理工艺，确保触感舒适、易于清洁。同时，色彩搭配应温馨舒适，材质功能需契合用户生理与心理需求，全面体现人机工程学的设计理念。例如，鱼跃医疗推出的Breathcare III呼吸机，采用了自研低噪高效风机和一体式气道设计，体积小、重量轻，便于携带。

利用智能算法优化表面处理工艺，如提高抗菌性能、易清洁性或增加美观的纹理和图案。呼吸面罩和管路等配件采用抗菌材料制成，减少细菌滋生，提高设备的使用安全性。在呼吸机表面涂覆光催化材料，如二氧化钛，这种材料在光照下能够分解有机物并具有抗菌和杀菌的功能，从而保持设备的清洁和卫生。

3 AIGC在家用呼吸机CMF设计中的应用

3.1 AIGC在CMF设计中的流程

AIGC在家用呼吸机CMF设计中的流程可分为以下几个步骤（如图2所示）：

（1）明确设计目标和需求，通过AIGC技术快速分析用户需求

利用AIGC技术处理和分析大量的用户数据和市场数据，了解用户需求和市场趋势，确定设计的整体风格，如科技感、温馨感或现代简约等。

（2）收集素材及相应关键词

收集相关行业的优秀设计案例，特别是家用医疗器械的设计，分析其CMF元素的应用。

（3）使用MJ（midjourney）进行概念探索

根据设计目标和需求，提炼出关键词，将关键词输入到MJ中，利用MJ的智能生成功能，生成初步的设计概念图。

（4）筛选和优化

浏览MJ生成的概念图，筛选出符合设计目标和需求的图片。对选定的图片进一步优化，调整色彩、材质和表面处理效果，使其更符合设计预期。

（5）细化设计和调整

色彩设计：根据选定的设计概念图，确定家用呼吸机的主体色彩和辅助色彩。考虑色彩的情感表达和视觉效果，确保色彩搭配既美观又符合用户需求。

材料选择：根据呼吸机的功能和用户需求，选择合适的材料。

表面处理：考虑表面处理对色彩和材质的影响，以及其对用户触感的提升作用。

3.2 AIGC在CMF设计中的应用

（1）利用文心一言AI大模型了解用户需求和市场趋势，分析现有家用呼吸机的CMF，得出颜色主体为白色，材料主体为ABS，金属质感装饰点缀，高光与磨砂结合。

（2）利用文心一言AI大模型进一步了解用户设计目标和需求，并提炼出关键词，如

“家用呼吸机”、“科技感”、“抗菌塑料”、“产品设计”等。

在MJ输入关键词：家用呼吸机、科技感、抗菌塑料、产品设计（Home ventilator， technology， antimicrobial plastic， product design），进行生图（如图3所示）。

（3）浏览MJ生成的概念图，筛选出符合设计目标和需求的图片（如图4所示）。

（4）基于这种便捷的生成效果图像方式，使设计师在产品设计CMF方面的探索变得更加便捷，设计师能够高效地获取各种材质、色彩、表面处理的组合搭配参考[4]。对选定的图片进一步优化，调整色彩、材质和表面处理效果，使其更符合设计预期（如图5所示）。

关键词：家用呼吸机、科技感、抗菌塑料、产品设计，家用呼吸机的主色调为中性色，辅助色为温暖的色调（如浅黄色、浅橙色），外壳选择耐用的塑料或者智能化材料，内部使用医疗级别的材料，表面处理工艺为电镀。

（5）最后选择合适的图片进行细节调整（如图6所示）。

选择图片并输入关键词：家用呼吸机、按钮设置合理，符合人机工程学原理，产品整体看上去简约大方有科技感，显示界面合理。产品外壳运用电致变色技术，在家用呼吸机通电使用时外壳颜色可由白色变为紫色，增强了产品与用户的互动性（如图7所示）。

4 结语

家用呼吸机是一款主要用于家庭环境中治疗各种呼吸障碍疾病的医疗设备，因需考虑到该设计便于在家中使用，其便携性和用户友好性尤其重要，将AIGC应用于家用呼吸机的CMF设计，可以显著加快设计过程及创造性和用户体验，确保设计既符合功能需求，又能满足用户的情感和审美需求。再通过将AIGC与设计师的创造力相结合，家用呼吸机的CMF设计可以达到一个全新的水平，推动家用呼吸机设计的创新与发展，为人们的健康生活贡献力量。人工智能视域下的家用呼吸机CMF设计研究为设计师提供了一种新的视角和方法，帮助设计师更好地满足用户的需求和期望。

参考文献

[1]如何打造智能化CMF设计？https：//www.sohu.com/a/787431576_120075288.

[2]黄立中.后疫情时代家电产品CMF设计研究[J].艺术科技，2023，36（16）：165-167.

[3]刘泽恒，罗锦宏.工业设计中的人机工程学理论、技术与应用研究进展[J].艺术科技，2017，30（1）：316.

[4]冯玉泉.AIGC在工业设计上的应用与思考[J].包装工程，2024，45（8）：337-345.

作者简介：黄立中，硕士，成都东软学院教授，正高级工程师，研究方向：工业设计与CMF研究

邓豫，杨西雯，杨浩，成都东软学院学士，研究方向：工业设计与CMF研究