手持治療槍的人機(jī)交互設(shè)計(jì)研究

王澤娟 劉興德 郭成悅

關(guān)鍵詞：手持治療槍;交互設(shè)計(jì);用戶需求

子宮熱球治療儀（以下簡(jiǎn)稱治療儀）如圖1所示是進(jìn)行熱球子宮內(nèi)膜去除術(shù)的醫(yī)療儀器。該治療儀由主機(jī)箱、手持治療槍、一次性使用治療頭三部分組成。手持治療槍是整個(gè)產(chǎn)品的關(guān)鍵部件，治療儀的主要操作是在治療槍上。治療槍如圖2所示主要由殼體、加熱器、一次性治療頭、連接管、安裝板、電磁閥、傳感器、復(fù)合柱塞泵等組成。手持治療槍的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品操作方式結(jié)合而形成的外在形式，從產(chǎn)品人機(jī)使用與產(chǎn)品的外觀交互角度講，還需進(jìn)一步研究與完善。

1交互設(shè)計(jì)概述

交互設(shè)計(jì)是一種目標(biāo)導(dǎo)向設(shè)計(jì)，所有的工作內(nèi)容都是圍繞著用戶行為去設(shè)計(jì)的。從用戶角度來說，交互設(shè)計(jì)就是如何使產(chǎn)品易用，有效而讓人愉悅的技術(shù)，了解目標(biāo)用戶和他們的期望，以及在同產(chǎn)品交互彼此的行為。對(duì)于產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)來講，隨著技術(shù)的不斷提升，更多地是與人機(jī)交互對(duì)接，設(shè)計(jì)出更加優(yōu)質(zhì)的用戶體驗(yàn)的外觀，這是目前產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一個(gè)轉(zhuǎn)變。手持治療槍屬于醫(yī)療器械，基于用戶體驗(yàn)的外觀人機(jī)交互設(shè)計(jì)，實(shí)質(zhì)上是討論在使用治療槍中如何使機(jī)器適應(yīng)人的使用，并且人在使用過程中舒適省力、心情愉悅。

2手持治療槍用戶的需求與產(chǎn)品交互分析

2.1用戶需求分析

產(chǎn)品設(shè)計(jì)需遵循“以人為本”的原則，而具體到醫(yī)療產(chǎn)品設(shè)計(jì)中考慮的不僅僅是單一的受益者——患者，還包括了產(chǎn)品使用者——醫(yī)生或護(hù)士。這意味著它同時(shí)需要滿足使用者和受益者二者的需求。

1）使用者：醫(yī)務(wù)人員是產(chǎn)品的主要用戶，他們要求產(chǎn)品具有一定的易操作性和設(shè)計(jì)性。最重要的問題是能夠通過簡(jiǎn)單的操作執(zhí)行復(fù)雜的運(yùn)行過程，并能有效避免操作失誤。產(chǎn)品設(shè)計(jì)能與用戶的身體部位成一定比例，減少用戶的疲勞并最大限度地提高工作效率。考慮到操作的安全性和舒適性，同時(shí)最大限度地提高使用的合理性。手持治療槍的人機(jī)設(shè)計(jì)是人手與產(chǎn)品之間的交互。除了研究人手的結(jié)構(gòu)外，更重要的是研究與產(chǎn)品相關(guān)的產(chǎn)品組件和人手的結(jié)構(gòu)關(guān)系，只有這樣才能滿足人體工程學(xué)設(shè)計(jì)的相關(guān)理論原則。

2）患者：患者是產(chǎn)品的受益者，對(duì)于手持治療槍來說，在治療過程中主要從視覺心理上與產(chǎn)品交互。病人在患病期間的心理相對(duì)來說比較脆弱，而且本身對(duì)醫(yī)療器械有著一定的排斥和恐瞑感，所以對(duì)于患者來說不僅要考慮產(chǎn)品使用的舒適性和安全性，同時(shí)也要考慮產(chǎn)品外部特征對(duì)患者心理的影響。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，60%以上患者對(duì)于醫(yī)用器械產(chǎn)品的色彩與外觀表示有待提高，因?yàn)閺恼w醫(yī)用器械來看機(jī)械感太強(qiáng)，色彩較為冷漠，這樣往往會(huì)造成緊張感。

2.2用戶與產(chǎn)品的交互分析

產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者需要站在用戶的立場(chǎng)上，考慮到用戶的需求，以滿足用戶的期望為目的進(jìn)行設(shè)計(jì)。也就是基于用戶的體驗(yàn)為基礎(chǔ)進(jìn)行的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。從手持治療槍的用戶需求出發(fā)，研究其在操作中人機(jī)關(guān)系的合理性與外在形式的視覺交互關(guān)系。

1）使用操作上的人機(jī)分析。對(duì)于醫(yī)療產(chǎn)品的特殊性，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)階段，需要進(jìn)行人體工程學(xué)分析，以深入了解產(chǎn)品用戶的操作習(xí)慣。手持治療槍為掌握式工具，是由手掌各部分肌肉均參與抓握的工具，掌握式工具的操作一般會(huì)由腕部肌肉或者上臂肌肉完成，掌部肌肉主要是保持工具姿勢(shì)的作用。因?yàn)橛猩媳鄄考∪鈪⑴c，所以工具可以發(fā)揮的力量比較大，動(dòng)作范圍也會(huì)比較大。治療槍使用者為醫(yī)務(wù)工作者，操作姿勢(shì)主要為站立，每次單手手持工作時(shí)間為10-20秒。治療槍體凈重510克，單手手持較重，而且操作過程需要手穩(wěn)。在設(shè)計(jì)過程中需要強(qiáng)調(diào)的是抓握部位與人手的匹配;操作活動(dòng)應(yīng)在手的最佳活動(dòng)范圍內(nèi)完成;避免手掌局部壓力，保持手腕伸直。

2）色彩造型上的視覺交互。由于產(chǎn)品所表達(dá)的意義與價(jià)值恰恰是良好用戶體驗(yàn)的主要來源，以交互為中心的情境驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)思路最適合。手持治療槍具有作為醫(yī)療產(chǎn)品的機(jī)械特性。為了能給患者或醫(yī)務(wù)人員獲得積極的心理感受和情感體驗(yàn)。在設(shè)計(jì)中，有必要通過對(duì)產(chǎn)品形狀、顏色、材料等精心而溫和的處理來改變產(chǎn)品的機(jī)械印象。通過柔軟的曲線，柔和的色彩和舒適的材料消除患者對(duì)醫(yī)療設(shè)備的拒絕和排斥，讓患者獲得更加親切的人文關(guān)懷。

3手持治療槍的人機(jī)交互設(shè)計(jì)體現(xiàn)

3.1主體設(shè)計(jì)

治療槍體的設(shè)計(jì)主要是針對(duì)整體形狀和重量，其目的是解決手工工具設(shè)計(jì)理論原理中的靜態(tài)肌肉負(fù)荷。在使用治療槍期間，手掌的所有肌肉都參與抓握，并且腕部肌肉或上臂肌肉也參與工作。腕部肌肉的用力主要是為了保持工具的姿勢(shì)。同時(shí)，治療槍是一種進(jìn)行精密操作的工具，質(zhì)量應(yīng)當(dāng)少于0.45kg，需要采用小巧設(shè)計(jì)，機(jī)身的主要功能與結(jié)構(gòu)，直接決定了治療槍的功能和性能。手持式槍體的形狀設(shè)計(jì)盡可能簡(jiǎn)單，僅保留最基本的功能元件形式，并減少可能導(dǎo)致誤操作的其他元件。在此，手持治療槍形式我們將所有元件包裹在主殼體內(nèi)，電纜集中在手柄中。殼體外觀采用流線型顏色分割，利用完美的比例分布來表達(dá)細(xì)節(jié)。盡量使整個(gè)機(jī)體在保持原有功能的基礎(chǔ)上看起來具有一定的柔和度。

3.2手柄設(shè)計(jì)

手柄的設(shè)計(jì)是手持治療槍的人機(jī)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。對(duì)于手槍手柄的人機(jī)設(shè)計(jì)，主要研究手柄的尺寸，形狀和傾斜角度。手持治療槍的尺寸旨在解決避免手掌局部壓力的問題，尺寸適合手握。

1）手柄直徑。由于不同的臂力要求，不同的工具在操作期間具有不同的臂跨度。“手工工具設(shè)計(jì)中的人體工程學(xué)”中的建議：手槍式手柄，一般以5cm-6cm為佳。對(duì)于處理槍設(shè)計(jì)中的手柄直徑，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)手柄直徑時(shí)需要使用較小的手柄直徑。手持治療槍的手柄內(nèi)主要為管線，沒有特殊或體積較大的原件，所以可以根據(jù)男女手握時(shí)的最低值設(shè)計(jì)，但也要結(jié)合槍體體積與手柄體積之間的比例，根據(jù)表1中數(shù)據(jù)，我們確定手柄直徑為5.2cm。

2）手柄長(zhǎng)度與角度。由于手持槍使用者為男女不定，根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)分析，設(shè)計(jì)手柄長(zhǎng)度我們?nèi)∧信持肝杖r(shí)手長(zhǎng)平均值應(yīng)當(dāng)在10cm-12cm之間;手柄與瞄準(zhǔn)軸之間的角度應(yīng)為100°，這是最容易操作和省力的。

3）手柄形狀。手持治療槍手柄設(shè)計(jì)能夠轉(zhuǎn)換手部受力部位，由虎口來受力，減小對(duì)手腕的壓力，同時(shí)治療者更換治療頭時(shí)直接靠手部虎口便可夾住治療槍，從而使用起來較為省力。因操作者手部大小不確定，在形狀設(shè)計(jì)上應(yīng)避免手柄形狀絲毫不差地貼合于手的握持部位，只在手掌肌肉與手指形態(tài)進(jìn)行凹凸處理，手柄斷面呈接近于矩形而不是圓形，這樣可以增加手掌摩擦力。同時(shí)更加有利于主體抓握時(shí)的方向感。

4）按鍵的設(shè)計(jì)。對(duì)治療槍按鍵的設(shè)計(jì)主要是考慮按鍵的尺寸、啟動(dòng)力量大小和位置、形狀，決定手和手指的疲勞程度。按鍵的位置適合于手的最佳操作，使操作者容易控制產(chǎn)品，避免錯(cuò)誤操作。另外，按鈕的形狀大小適合于手指形態(tài)，符合人觸摸時(shí)的辨識(shí)度。根據(jù)治療槍槍體的重量以及在設(shè)計(jì)過程中對(duì)于模型的研究，按鈕最好選擇放在手柄前，這樣能夠使治療槍易于操作，同時(shí)能夠很好保證槍體使用的平衡。如圖3所示。

3.3色彩與表面處理

在設(shè)計(jì)中，形態(tài)主要結(jié)合手持槍的功能和內(nèi)在組件體現(xiàn)在外部的形態(tài)上，界面的處理除了殼體的分模縫外，局部使用流線型色彩分割，體現(xiàn)了產(chǎn)品外觀的柔和感。外部顏色的存在是基于特定的形狀，兩者的有機(jī)融合可以形成更好的視覺效果。手持治療槍的色彩設(shè)計(jì)主要以乳白為主配以藍(lán)色，因?yàn)樗{(lán)色與白色的4：3比例匹配可以使患者的緊張感降低，同時(shí)對(duì)使用操作者的眼睛有更好的緩沖作用，如圖4所示。

4結(jié)語

在工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師需要站在用戶的立場(chǎng)，兼顧用戶的需求，滿足用戶的期望，從而進(jìn)行產(chǎn)品的人機(jī)交互設(shè)計(jì)。這要求設(shè)計(jì)師除了掌握人們使用產(chǎn)品的相關(guān)數(shù)據(jù)，使產(chǎn)品的可操作效率和舒適度達(dá)到最大化，還要掌握用戶的心理，以使設(shè)計(jì)更加合理，從而改善用戶體驗(yàn)。手持治療槍，它不僅僅是一種現(xiàn)代化的醫(yī)療技術(shù)，更是一種服務(wù)于人們的醫(yī)療產(chǎn)品。在進(jìn)行人機(jī)關(guān)系研究時(shí)如何遵循人機(jī)工程學(xué)的理論，實(shí)現(xiàn)造型的人機(jī)設(shè)計(jì)，并始終站在用戶的角度對(duì)它的可操作性、造型、色彩、材料等方面進(jìn)行合理優(yōu)化，為了使用戶獲得更好的體驗(yàn)，設(shè)計(jì)師還需要繼續(xù)探索和研究。