基于人機工程學的實驗室內部環境設計

楊 靜

（咸陽師范學院，陜西 咸陽 712000）

近年來,在“以人為本”理念的帶動下，人機工程學的研究領域深入到各個行業，得到了空前的發展。人機工程學始終是以人-機-環境作為研究的對象,通過揭示人-機-環境之間相互關系的規律，達到系統總體性能的最優化，改善工作和生活環境，讓使用者更健康、高效、愉快地工作和生活。在實驗室中,做實驗者、實驗設備、實驗臺和實驗室內部環境等因素組成了實驗室特有的人-機-環境系統。如何應用人機工程學原理，創造令做實驗者身心愉悅的實驗室內部環境系統是本文探討的主要內容,通過這些問題的研究，使實驗室人-機-環境達到最優化。

1 人機工程學的含義

人機工程學起源于歐美，又稱“人類工效學”,最早是在工業社會中，開始大量使用和生產機械設施的情況下，探求人與機械之間的協調關系。人機工程學是一門涉及諸多方面的綜合性邊緣學科。國際人機工程學學會對人機工程學的定義是:“研究人在工作環境中的解剖學、生理學、心理學等方面的因素,研究系統中各組成部分的交互作用(效率、健康、安全、舒適等),研究在工作和家庭中、在休假的環境里，如何實現人-機-環境最優化的問題的學科”。

2 人機工程學與實驗室環境設計

實驗室是科研和教學實踐開展的重要場所，其內部環境設計的優劣不僅影響著實驗開展的準確度和效率，還影響著實驗者的心理感受和創造力的發揮。人機工程學應用于實驗室環境設計，本著健康、安全、高效和舒適的目標，以人為主體，運用人體測量、生理、心理測量等手段和方法，使人體結構功能、心理、力學等與實驗室內部環境設計之間協調統一，令人們感到工作生活在其中，感受到關懷和尊重，滿足人的身體和精神需求，最終出發點和目的都是為人服務，進而提高使用效能。

實驗室室內設計作為環境設計系列中的一環，首先必須對所在建筑物的功能特點、設計意圖、結構框架、設施設備以及建筑物所在地區的室外環境充分了解，還應了解現代室內設計的特點要求和發展趨勢。以人機工程學為依據進行室內設計，“夠得著的距離，容得下的空間”是最重要的原則，使人與空間形成良好舒適的相互關系。具體在設計中體現為：為家具、設施的尺度及其使用范圍的確定提供主要依據，為人們在室內活動所需的空間的確定提供主要依據，為人體在室內環境中適應的情況提供最佳參數，為室內視覺環境設計提供合理的依據。

3 人機工程學在實驗室設計中的具體應用

3.1 實驗臺設計

3.11 傳統實驗臺設計中存在的問題

實驗臺是實驗室室內環境設計的核心和重點，傳統的實驗臺在最初設計時只考慮了工程功能的實現，忽略了人機界面的設計和操作者的感受，給實驗操作帶來很多不便。例如：有些實驗臺沒有統一的面板,儀器儀表隨意散亂放置,毫無條理，容易引起人的視覺疲勞,產生誤操作；有的實驗臺顯示儀表的位置過高或過低,讀數不便，造成實驗數據誤差大；有的實驗臺線路繁雜、反復交叉，造成實驗觀察不便；有的實驗臺結構陳舊，與現有實驗設備不相配套,布局不合理等。

3.12 基于人機工程學的實驗臺設計

基于人機工程學的實驗臺設計,從工業設計角度出發,結合人機工程學、色彩設計、產品造型設計、操作界面設計等理論對實驗臺進行設計改造，設計令使用者操作方便、坐著舒服、看得清楚的實驗臺，提供舒適的操作空間、最佳的視覺效果以及最宜人的操作平臺。在確保實驗要求的前提下，通過人機工程原理優化設計出既能滿足實驗功能又能滿足人性化需求的實驗臺。

（1）實驗臺活動空間設計。使用者做實驗的時間一般較長，因此設計實驗臺時必須為使用者留出足夠的活動空間,從而避免使用者長久保持一個姿態而感到疲勞。首先，操作員的座椅必須是前后位置可調以方便進出；其次，實驗臺面高度不應低于使用者坐姿肘高，寬度不應小于使用者兩肘間寬；最后,還應該為使用者下肢留出足夠的活動空間，避免使用者下肢長時間處于彎曲狀態,造成不適和疲勞。

（2）實驗臺視野設計。視野是指頭部以正常姿態觀看對象時，頭和眼睛保持不動或眼睛輕松轉動,觀看正前方所能感受到光刺激的空間范圍。實驗臺的結構設計要在兼顧整體布局的情況下，保證實驗主要操作對象處于最佳視野范圍內,視覺效果良好、易于操作。

（3）實驗臺控制面板的設計。對于帶有控制面板的實驗臺，控制面板是操作者獲得有關實驗運行信息，發出控制指令的主要途徑，因此必須重視控制面板的設計。控制面板一般包括指示燈、儀表儀器、控制按鈕等，控制面板的設計要以使用者的操作速度和操作的準確性為原則，按鈕要按壓舒適，布局合理易記憶，操作方便。

（4）實驗臺坐椅設計。在實驗室工作中，我們發現，實驗室的坐椅通常樣式簡單粗糙、椅面過硬、坐墊和靠背的設計不符合人機工程學原理，坐的時間稍長就會有不舒服的感覺。以人機工程學為原理對實驗臺用椅進行設計，就必須從人體坐姿的生理形態、人體測量學以及人體體壓分布入手，依照我國成年人人體尺寸標準，來確定椅子坐墊的舒適性和靠背的造型與結構，根據坐墊和靠背舒適度調節尺寸范圍。一般來講，椅子靠背的傾斜角度對人體的舒適度影響很大，座墊和靠背的夾角越大，身體的負載就會向后背和大腿靠下的部位移動，人體休息的效果就越好。因此，實驗用椅的坐墊和靠背應盡可能使操作者脊柱處于生理體位，保持正常的生理曲度，椅面要軟硬適中，高低恰當，滿足做實驗者對實驗用椅舒適性的要求。

2.2 其他相關實驗室家具設計

按照人機工程學的原理，實驗室家具的設計應充分考慮做實驗者的需求，符合人體的生理特點，其結構尺寸應仔細考慮人體所能觸及的活動范圍；并根據實驗室的性質特點確定家具的尺寸，以便于使用者拿放和歸類整理；還要根據使用者的生理、身體要求考慮“觸及”的舒適程度。基于安全的因素，家具的邊角應盡量采用弧形設計以及保持良好的穩定性。

2.3 實驗室內照明設計

實驗室一般運用全面性照明光源，避免強烈的眩光，光線性能要舒適柔和，照度均勻。電源插座要根據具體需求合理設計，安全方便。實驗臺一般是做實驗的焦點，因此要給予充足的光線照射，使實驗臺醒目，富有活力，令操作者精神集中，視覺清晰，實驗效率高。

2.5 實驗室內色彩設計

實驗室內色彩設計要以實驗室的類別和基本特點為原則，必須滿足色彩使用功能和安全性的要求，例如實驗臺的色彩與周圍環境對比鮮明，墻體使用淡綠色等，便于識別，增強安全系數。一般來說，做實驗的時間較長，實驗室的色調不宜太過單一，通常以冷色調為主，局部搭配暖色調，保持清醒嚴謹的色彩氛圍的同時還要滿足做實驗者的心理機能和情感需要。

3 結論

在實驗室內部環境設計中應用人機工程學原理是人文關懷在室內設計中的充分體現，能極大地改善和優化實驗操作者的工作環境，促使實驗操作科學、方便、舒適。同時令實驗操作者擁有愉快的心理感受，提高實驗準確率，激發實驗操作者的創造力，取得更好及更具有創新性的教學科研實驗成果。

[1]丁玉蘭.人機工程學[M].北京理工大學出版社.2005

[2]張峻霞.人機工程學與設計應用[M].國防工業出版社.2010

[3]劉盛璜.人體工程學與室內設計[M].中國建筑工業出版社.2004

[4]陳易.室內設計原理[M].中國建筑工業出版社.2006.