在充斥着变化与未知因素的生存环境中,人类始终面临着来自多方面的生命健康威胁。随着康复辅助器具产业在我国迎来了难得的发展机遇,作为其类别下的一个分支,防护辅具也得到了相应的关注;与此同时,2020年爆发的新型冠状病毒肺炎为人类安全造成的深刻影响,引发了相关行业人士对防护产品设计现状的重新思考与定位。如何借鉴自然界中多层面生物功能的原理,通过生物效应的手段进行防护辅具设计,从而解决其防护性能不佳、使用与情感体验亟待优化、乃至规划人—机—环境关系格局下防护辅具发展路径的问题,是值得深入探讨的。本文以防护辅具为载体,从生物效应指导产品仿生设计的角度出发,应用传统仿生理念与生物形态结构、生物行为、生态系统等方面的理论知识对防护辅具设计的方法和流程进行研究,提出了多层面的生物效应驱动的防护辅具设计方法,并结合设计实践进行了可行性验证。基于生物效应在工业设计中的应用策略,将生物效应细分为形态结构层、生物行为层与生态系统层三个层面,综合运用文献研究法、综摄法、专利文本挖掘和层次分析法等方法对防护辅具的形态结构、运行模式和产品系统的不同侧重点展开研究。首先,整理与分析生物效应、防护辅具和多层面仿生的相关知识,为研究提供理论基础;其次,对现有理论进行整合与创新,提出生物效应驱动的防护辅具设计方法与流程,通过分析产品功能需求和AskNature中的生物策略文本,按照不同的功能表现层面构建面向防护辅具设计的生物效应知识库,以指导设计实践并提高设计效率;最后,以抗战在一线疫情防控现场的医务人员为目标对象进行面部防护辅具设计实践,通过深入挖掘用户需求,构建目标产品的功能模型,利用多层面生物效应知识库索引与筛选对应的生物功能原型,在计算其应用优先级的基础上进行生物—技术的工程替代,从而形成综合设计方案并予以评估和优化。通过研究生物效应驱动的防护辅具设计方法,提出了创新的设计方法与流程,构建了面向防护辅具设计的多层面生物效应知识库,为优化产品的防护性能、使用体验与情感体验及探索防护辅具的人—机—环境关系提供了可借鉴的理论与方法。