堀內貴文

三個設計工作室專案

2019–2020年

概述

在米蘭理工大學設計與工程碩士課程期間，我在每學期的 Design Studio 課程中，與不同團隊合作。從界定問題與使用者需求，到造型、機構、互動與製造方式，我們發展出整合性的產品提案。本頁呈現 2019 年冬季至 2020 年冬季完成的三個專案。

  1. 咖啡機設計（2019年冬季）HUBBLE 是以個人偏好為核心的共享咖啡機概念。提案包含圓形介面、可調高度的出液口、旋轉出液頭、內部機構與製造圖面。
  2. 焊工用PAPR設計（2020年夏季）VCS-20 是可搭配既有焊接面罩使用的動力送風過濾式呼吸防護具概念。它整合頭罩、背心與肩載送風單元，並發展為全尺寸穿戴原型。
  3. 捐血篩檢裝置設計（2020年冬季）DELCON Massachusetts 是一項非接觸式捐血前篩檢概念，涵蓋體溫、心率、血壓與血紅素。我們設計外殼與自助服務流程，包括 QR 碼報到、量測，以及透過雲端分享結果。

咖啡機設計（2019年冬季）

挑戰：共享咖啡機中的個人化咖啡

在合租住宅、共享工作空間與辦公室裡，一台咖啡機要服務不同文化背景與偏好的人。我們檢視既有膠囊咖啡機，發現杯子大小受限、操作不夠清楚，以及風味由膠囊決定等問題。若每杯飲品都要求使用者重新設定細節，也會讓共享咖啡機變得難用。

我們建立兩個對照人物誌：來自墨西哥、喜歡大杯清淡咖啡的 Maria，以及來自土耳其、喜歡小杯濃咖啡的 Mert。據此提出可調香氣、濃度、溫度與容量、儲存使用者設定與配方、支援不同杯型與安裝方向，以及方便補充與清潔等需求。

共享空間中的HUBBLE咖啡機提案，採用霧黑機身、銅色出液頭、圓形控制器，並放置咖啡杯。
HUBBLE 提案以霧黑機身、銅色出液頭與圓形控制器，組成適合共享空間的外形。

設計：儲存偏好與圓形介面

HUBBLE 設計為透過 Bluetooth 辨識使用者，並叫出已儲存的配方。首次使用時，轉動圓形旋鈕選擇香氣、濃度、溫度等設定，再按下確認。喜愛的飲品可以命名並儲存，供下次快速選取；推薦功能則提供嘗試其他口味的機會。

介面將圓形螢幕與可按壓的旋鈕整合，讓前面板保持簡潔，設定步驟與目前數值也集中顯示在同一處。出液口能上下移動，配合小型義式咖啡杯或高馬克杯，維持適當距離。

圓形介面示範，呈現使用者辨識、配方選擇、香氣、濃度與溫度調整，以及進入沖煮的畫面流程。這不是實體咖啡機沖煮性能的測試。

整合擺放、補充與維護

出液頭可相對於機身旋轉，讓杯子從檯面的長邊或短邊放入，使機器能適應小型廚房與辦公室的牆面及動線。水箱與豆槽從上方取出，奶盒與咖啡渣盒則從正面按壓開啟，提供不同方向的補充與清潔入口。

我們也將磨豆機、水泵、加熱器、沖煮機構與旋轉馬達配置於外殼內，完成 3D CAD 模型與零件結構。最終圖面包含組立圖、物料清單與個別零件的製造圖。

HUBBLE組立圖與零件表，呈現機殼、旋轉出液頭、圓形控制器及帶編號的內部零件。
HUBBLE 組立圖與物料清單，呈現整體結構，以及外殼與內部機構的關係。

成果：以 CAD 與工程圖面發展整合設計

最終提案整合了使用情境與人物誌所形成的需求、產品造型、圓形介面流程、可動部件、維護入口、內部配置、3D CAD、組立圖與零件圖。設計以記住每個人的偏好，回應共享使用的需求。

Product Development Design Studio I，Coffee Machine，第 7 組。由 Carla Ayala、Fabio Monza、Ayse Selin Yagsan、Takafumi Horiuchi 與 Marco Talpo 共同完成。

最終簡報

  1. HUBBLE Coffee Machine 封面，深色背景中央是一台咖啡機的模糊輪廓。
  2. 專案章節頁，以特寫呈現 HUBBLE 銅色圓形控制器與出液頭。
  3. HUBBLE 的價值主張，搭配產品效果圖與「個人化、辨識、推薦、擺放」四個關鍵詞。
  4. 最終設計章節頁，由斜上方呈現 HUBBLE 的出液頭。
  5. HUBBLE 咖啡機擺放於共享辦公室檯面上的提案效果圖。
  6. 以圓形介面、使用者辨識與旋轉出液頭，說明「個人化、辨識、擺放」三項功能。
  7. 研究章節頁，以俯視照片呈現桌上的數個杯子。
  8. 以世界地圖與不同咖啡杯比較各地咖啡文化。
  9. 共享空間章節頁，照片中的人們圍在咖啡機旁。
  10. 三種預期使用情境的照片：合租住宅、共享工作空間與辦公室。
  11. 兩個對照人物誌：喜歡大杯清淡咖啡的 Maria，以及喜歡小杯濃咖啡的 Mert。
  12. 設計流程章節頁，呈現草圖、模型與 CAD 細節。
  13. 咖啡機外形的演變，從早期草圖到具備旋轉出液頭的設計。
  14. Nespresso Pixie 與 HUBBLE 的尺寸及配置比較。
  15. HUBBLE 的最終效果圖：在共享廚房中將咖啡注入杯子。
  16. 情緒板章節頁，以黑色與銅色表面的產品拼貼組成。
  17. HUBBLE 情緒板，結合精密儀器、天體、銅與黑色表面的影像。
  18. 互動章節頁，以效果圖呈現手操作圓形螢幕與旋鈕。
  19. 圓形旋鈕的操作：顯示使用者姓名、旋轉選取選項，再按下確認。
  20. 調整「香氣、濃度、溫度」的三個圓形介面畫面。
  21. 圓形介面流程，呈現已儲存的「Your Americano」配方，以及容量與偏好選項。
  22. 可調高度的出液口，分別對應從小杯到高馬克杯的三種杯高。
  23. 出液頭旋轉示意圖，說明如何容納從檯面長邊或短邊放入的杯子。
  24. 設計為從咖啡機頂部向上取出的水箱與豆槽。
  25. 設計為從正面按壓開啟的奶盒與咖啡渣盒。
  26. 內部零件章節頁，以透明效果圖呈現外殼與機構。
  27. 磨豆機、水泵、加熱器、沖煮機構、旋轉馬達等零件的內部配置。
  28. HUBBLE 的兩張最終效果圖，從正面與斜角呈現黑色與銅色外殼。
原始英文最終簡報投影片。

焊工用PAPR設計（2020年夏季）

挑戰：可搭配既有焊接面罩的呼吸防護

焊工需要保護呼吸道與臉部，避免煙塵與高溫火花造成傷害。但在狹小工作空間中，多層防護裝備可能使穿脫困難，並妨礙視野與動作。設計任務是開發輕量、能迅速裝到既有焊接面罩上的動力送風過濾式呼吸防護具（PAPR）。

我們以米蘭一名 25 歲的全職焊工 Antonio 建立人物誌。設計需求包括相容不同面罩、外形緊湊、穿戴舒適、可更換且續航長的電池、正壓、至少兩段風量、視覺與聲音警報、複合濾材，以及至少 120 L/min 的風量。

焊工穿戴VCS-20的效果圖：焊接面罩、防護頭罩、背心，以及橫跨雙肩的C形送風單元。
VCS-20 提案整合了可附接既有焊接面罩的頭罩、將系統固定於身體的背心，以及由雙肩支撐的送風單元。

設計：頭罩、背心與肩載 PAPR 單元

VCS-20 結合可調適的頭罩、背心與 C 形 PAPR 單元。頭罩使用阻燃棉與彈性布料，並以六個 Gecko Tape 固定點適配不同面罩形狀。休息時，可單獨掀起面罩，而不必脫下整套系統。

背心限制送風單元的位移，並以魔鬼氈與織帶調整貼合。頸部磁吸接頭向頭罩供氣，送風單元則將重量分散至雙肩。可動的後側與側面關節，以及矽膠零件，設計用來適應不同體型與動作。

VCS-20分解圖，呈現外殼、複合濾材、風扇、關節、可更換電池、電路板、空氣感測器、控制器與警報零件。
VCS-20 分解圖，將複合濾材、風扇、可更換電池、電路板、空氣感測器、控制器與警報裝置配置在肩部周圍。

設計戴手套也能操作的控制與回饋

結合按壓與旋轉的控制器，把電源與風量調整集中在同一處。設計中的視覺與聲音回饋可提示濾材狀況、電池狀態與風量下降。我們考量射出成形外殼與雷射切割織物，發展材料選擇、零件分割與組裝方式。

團隊製作了全尺寸、可穿戴的外觀原型，探索貼合程度，以及穿上與脫下系統的流程。

VCS-20全尺寸可穿戴原型：人物穿著背心、頭罩、焊接面罩與肩載單元，旁邊展示獨立零件。
全尺寸 VCS-20 穿戴原型，用來探索背心固定方式、肩部貼合程度，以及穿上頭罩與既有焊接面罩的順序。

成果：以原型探索貼合，並模擬運作

專案整合了使用者需求、穿戴系統、外觀與內部配置、材料與製造方式，以及全尺寸穿戴原型，將 PAPR 發展為與面罩及服裝整合的穿戴系統。

Product Development Studio 2，第 8 組。由 Takafumi Horiuchi、Hou Weihuan、Giulia Stevanoni 與 Marco Luigi Talpo 共同完成。

最終簡報

  1. 焊工 PAPR 專案封面，包含 BLS 標誌、產品系列與團隊成員姓名。
  2. 焊接照片，說明煙塵、火花、狹小空間與複雜防護裝備的問題，以及使用焊接的主要產業。
  3. 市場研究，依結構配置與穿戴方式比較市售焊接呼吸防護具。
  4. 設計任務與需求，包括相容既有焊接面罩、緊湊、舒適、可更換電池、警報與風量。
  5. 25 歲焊工 Antonio 的人物誌，需求包含輕量、快速操作與穿戴、相容既有面罩，以及舒適。
  6. 焊工穿戴 VCS-20 的最終效果圖，整合頭罩、背心與肩載送風單元。
  7. VCS-20 概觀，包括配色選項與空氣感測器的位置。
  8. 氣流模擬：3D 模型周圍有污染粒子，空氣由肩部單元流入頭罩。
  9. 背心的分層結構、尺寸與材料，包括阻燃棉、氯丁橡膠與尼龍。
  10. 頸部磁吸接頭、管件、板件與鉚釘的連接細節。
  11. 頭罩的阻燃棉與彈性布料、裁片版型，以及主要尺寸。
  12. 以六個 Gecko Tape 固定點，將頭罩固定於不同形狀的既有焊接面罩。
  13. C 形肩載 PAPR 單元分解圖，呈現可動的後側與側面關節，以及矽膠零件。
  14. 多功能控制器的按壓與旋轉操作、視覺與聲音警報，以及外殼材料。
  15. VCS-20 完整分解圖，包含外殼、複合濾材、風扇、可更換電池、電路板、感測器與其他零件。
  16. 建議製造方式：織物零件採雷射切割，外殼零件採射出成形。
  17. 全尺寸 VCS-20 穿戴原型，包含穿戴者正面照片，以及獨立的頭罩與肩部單元。
  18. 兩人穿戴 VCS-20 的正面與背面照片，呈現原型與身體的貼合情形。
  19. Unity 互動示範，以行動介面與 3D 模型控制模擬氣流及風量。
  20. 廣告概念，呈現穿戴 VCS-20 的焊工與「FEEL FREE TO BREATHE」字樣。
原始英文最終簡報投影片。

捐血篩檢裝置設計（2020年冬季）

挑戰：自助、非接觸式捐血前篩檢

捐血前篩檢包含體溫、心率、血壓與血紅素檢查。COVID-19 疫情期間，共用設備與近距離接觸工作人員，增加了衛生疑慮與壓力。我們從這兩個面向重新思考量測流程。

提案是供北美 16 歲以上捐血者使用的自助終端，預期用於捐血中心、流動場地與捐血車。主要需求為非接觸、非侵入式量測、容易清潔且可攜的外形、較短量測時間、無紙化紀錄、安全分享資料，以及桌面與站立兩種使用方式。

DELCON Massachusetts捐血前篩檢終端，配有大型螢幕，以及位於上部的機器視覺相機、熱影像相機與輔助照明。
捐血前篩檢終端提案，將臉部與甲床影像使用的機器視覺相機、熱影像相機與輔助照明集中於頂部。螢幕與揚聲器置於圓潤外殼內，方便清潔。

概念：以三種光學方法取得四項篩檢指標

概念結合三種方法：以影像式光體積變化描記法（iPPG）根據臉部色彩變化估計心率與血壓、以熱影像讀取臉部表面溫度，以及透過相機影像與機器學習，從甲床估計血紅素。我們選用這些方法，探索不必在身體附加感測器或採血的量測方式。

專案記錄的量測方法與設計假設。這些數值不是經驗證的性能結果；± 數值的定義與來源仍待確認。
量測項目方式專案中的設計假設
心率與血壓臉部iPPG距離：0.5–1 m；照度：1000–4000 lx；量測時間：約 60 秒。心率：±3 bpm；收縮壓：±0.4 mmHg；舒張壓：±0.2 mmHg。
體溫熱影像距離：0.3–1 m；即時量測；±0.2 °C。
血紅素甲床影像與機器學習照度：250–3000 lx；量測時間：約 15 秒；±0.92 g/dL。

從QR碼到共享量測結果

在提案流程中，捐血者掃描預先登記時收到的 QR 碼，再將指甲朝向上方的機器視覺相機，估計血紅素。接著站在終端前，由同一相機與熱影像相機擷取體溫、心率及血壓篩檢所需的影像。螢幕與揚聲器會引導姿勢並提示進度，結果則加入雲端紀錄，供工作人員審閱。

捐血前流程：掃描QR碼、拍攝甲床、無接觸量測臉部，並透過雲端與工作人員共享結果。
單一終端的提案流程：QR 碼身分識別、從甲床估計血紅素、以非接觸式臉部影像篩檢三項指標，以及透過雲端與工作人員分享結果。

讓同一終端適用於桌面與落地使用

我們將同一終端設計為可直接置於桌面，或安裝至專用落地支架，並以插銷機構提供兩段高度。機器視覺相機、熱影像相機與輔助照明集中於頂部，螢幕與揚聲器位於正面。供電可採電池或電纜。

建議材料與工法包含射出成形的 PC 與 PET 前側零件、熱成形及機械加工的後殼、聚碳酸酯螢幕罩，以及 A500 鋼支架。我們發展內部配置、分解圖、組裝順序與製造方式，並以有限元素分析檢視支架的結構穩定性。

篩檢終端分解圖，呈現前後外殼、螢幕、上部相機與照明、揚聲器、電路板及支撐零件。
篩檢終端分解圖，呈現上部相機、螢幕、電路板、前後外殼，以及固定各部件的支撐零件之間的關係。

成果：整合篩檢概念與工作人員流程

最終概念整合使用情境與需求、選定的量測方法、QR 碼與雲端流程、桌面與落地外殼、內部配置、材料與製造方式、分解圖及結構分析。

Design Studio，第 11 組。由 Fabio Villano、Bhuvanesh Bari、Takafumi Horiuchi 與 Joeperdo El Husseini 共同完成。

最終簡報

  1. 捐血前篩檢終端封面，包含桌面版本效果圖、專案名稱與團隊成員姓名。
  2. 設計任務與四項預期效益：衛生、減少壓力、速度，以及保持實體距離。
  3. 預期使用者與情境：北美 16 歲以上捐血者、醫護人員、捐血中心、流動場地與捐血車。
  4. 落地式終端概念與主要特色，包括螢幕、上部相機與輔助照明。
  5. 以臉部 iPPG 估計心率與血壓的提案，包括距離、照度、量測時間與設計假設。
  6. iPPG 量測提案使用的相機、照明與影像處理零件。
  7. 以熱影像讀取臉部表面溫度的提案，包括距離、量測速度與設計假設。
  8. 體溫量測提案使用的熱影像相機與輔助零件。
  9. 以甲床影像與機器學習估計血紅素的提案，包括照度、量測時間與設計假設。
  10. 血紅素估計的配置提案，與心率及血壓量測共用上部機器視覺相機。
  11. 圓潤外殼，設計考量穩定性、清潔便利性與可攜性。
  12. 同一篩檢終端的桌面與落地配置比較。
  13. 讓落地支架在兩種高度之間調整的插銷機構。
  14. 提案流程：掃描 QR 碼、拍攝甲床、非接觸式臉部篩檢，以及與工作人員分享結果。
  15. 前後外殼、螢幕與支架的材料，以及射出成形、熱成形、機械加工等建議製程。
  16. 完整終端與落地支架的分解圖，包含外殼、螢幕、內部零件、立柱與底座。
  17. 終端分解圖，包含前後外殼、螢幕、上部相機、照明、揚聲器、電路板與支撐零件。
  18. 終端的前側組件，以及固定各部件的支撐零件。
  19. 終端前殼的外形、主要尺寸與製造細節。
  21. 終端後殼的外形、主要尺寸與製造細節。
  22. 落地支架受力時的有限元素分析，以顏色呈現變形與應力分布。
  23. 結尾投影片，灰色背景上寫著「Thank you」。
原始英文最終簡報投影片。