基于人機工程學的育嬰箱操作界面設計

張聞杰 金信琴

摘要：目的基于人機工程學對育嬰箱的操作界面進行設計。方法通過分析醫(yī)療器械人機界面設計的設計要點。然后對育嬰箱的功能操作分析，包括操作界面分析和功能分析。結論綜合分析結果，通過對界面的功能分區(qū)，視覺布局，操作順序布局以及顏色分區(qū)，最后設計出操作界面。

關鍵詞：人機工程學 早產兒 育嬰箱 界面設計

引言

根據(jù)2012年發(fā)布的《早產兒全球報告》，全球每年會有大約1500萬的早產兒出生，這一數(shù)字已經超過全部新生兒總數(shù)的十分之一。其中，約有100萬的早產兒在出生后不久就因為各種原因夭折了。然而，更多的早產兒在剩余的人生中伴隨著各種病痛，這些生理以及心理的創(chuàng)傷往往給這些早產兒的家庭和社會帶來了沉重的經濟負擔。

—方面，因為之前的獨生子女政策，有一些失獨家庭往往會選擇再生一個孩子，而這些孕婦往往年紀都比較大；另—方面，隨著二胎政策的全面開放，越來越多的大齡婦女選擇要二孩。而高齡孕婦出現(xiàn)早產的概率要遠遠高于適齡產婦。此外，隨著工業(yè)的快速發(fā)展，環(huán)境污染和噪音污染也越來越嚴重，這也是嬰兒早產的主要原因之一。

目前國內早產兒的出生率在8%左右，每年大約有180萬早產兒出生，早產兒的死亡率遠高于歐美等發(fā)達國家。美國等發(fā)達國家早在上世紀九十年代就開始關注早產兒問題，據(jù)美國醫(yī)學會統(tǒng)計，每年在早產兒的資金投入上達262億美元，平均每個早產兒的花費約為51600美元。而國內由于受到醫(yī)療水平的限制，在早產兒的護理研究上也相對落后，使用的設備也相對落后。

目前國內育嬰箱研究的主要方向是從早產兒的生理需求出發(fā)，對育嬰箱的功能進行設計，如溫度調節(jié)，濕度調節(jié)，氧氣濃度調節(jié)等，很少有從醫(yī)護人員的角度進行研究。本文將基于人機工程學對育嬰箱的操作界面進行設計研究。

二、醫(yī)療器械人機界面設計要點

（一）以用戶為中心

醫(yī)療器械的使用者基本都是醫(yī)護人員。醫(yī)療器械的人機界面設計最核心的部分就是作為長期操作者的醫(yī)護人員。因此在設計的過程中需要對醫(yī)護人員的操作方式進行分解，從醫(yī)護人員的角度出發(fā)。

（二）遵循醫(yī)療器械的操作順序

需要根據(jù)不同功能用途的醫(yī)療器械的操作順序，觀察順序進行排列。在設計的過程中需要對設計的醫(yī)療器械的使用目的和使用流程進行分析，包括該器械的作用是什么，可以達到怎樣的目的，如何操作等。因此在設計界面的時候才能更好地簡化界面的操作流程，方便醫(yī)護人員進行操作。

（三）滿足醫(yī)療器械的使用功能

醫(yī)療器械的界面設計，需要保證在該操作界面內，能夠完成所有所需功能的操作。保證功能操作的完整性，不能缺失，影響使用操作。

（四）對功能進行合理布局

對醫(yī)療器械的功能操作了解后，根據(jù)分析劃分不同的區(qū)域，進行布局。避免醫(yī)護人員的誤操作，

（五）綜合考慮界面元素的操作頻率

根據(jù)操作界面內的各個操作按鈕的使用頻率進行設計。將操作比較頻繁的按鈕放在便于操作的位置，將使用次數(shù)較少的按鈕放在次要位置。

（六）綜合考慮界面元素的重要性

醫(yī)療器械的操作界面主要包含操作元件，顯示屏元件以及警示元件。需要考慮各個相同元件之間的重要性差別，以及各個不同元件之間的重要性等級。與此同時進行合理設計。

三、育嬰箱功能操作分析

以目前在各大醫(yī)院使用率較高的YP-90AB嬰兒培育箱為例，對育嬰箱的功能操作進行分析，（如圖1）所示。

（一）育嬰箱操作界面分析

育嬰箱的操作界面從操作對象分主要包括兩個部分：一個是對育嬰箱內進行操作和控制（如圖2）所示，一個是對藍光治療進行操作（如圖3）所示。

對箱內的操作主要包括：調節(jié)箱溫，鍵盤鎖等；藍光治療的操作為打開和關閉藍光。

箱內的界面顯示內容主要包括：箱溫，膚溫，電池狀態(tài)，加熱指示，報警類別（風機，斷電，傳感器，上偏差，下偏差），系統(tǒng)狀態(tài)等。藍光的顯示界面主要是藍光燈管的使用壽命。

育嬰箱的使用流程為：連接電源，打開開關，設置箱溫，核對患兒姓名、住院號、安置舒適體位，箱溫達到設定值后將嬰兒放入。

藍光燈的使用流程為：蓋上遮光設備，打開藍光燈，記錄開始時間，關閉藍光燈，記錄結束時間。

（二）育嬰箱功能分析

根據(jù)早產兒的體重和早產時間等信息，需要對育嬰箱內部的溫度，濕度，含氧量進行控制。濕度的調節(jié)可以根據(jù)注水量進行調節(jié)，含氧量則通過氧氣箱控制，溫度可以通過操作面板進行控制。與此同時，醫(yī)護人員需要根據(jù)早產兒的膚溫信息，及時了解早產兒的生理狀況。因此在操作面板上需要顯示的內容包括箱溫、膚溫、含氧量、濕度，同時操作面板需要能夠對箱溫進行控制。還需要考慮誤操作的情況，因此需要設置鍵盤鎖。

另外，當育嬰箱出現(xiàn)異常情況時，需要及時給醫(yī)護人員反饋，包括視覺反饋和聽覺反饋。并能對報警狀態(tài)進行處理，如關閉報警等。操作面板上育嬰箱出現(xiàn)的異常情況主要包含以下幾種：1.斷電報警，培養(yǎng)箱主電源故障或電源線意外從墻插座上斷開時，報警啟動，斷電報警啟動，斷電報警指示燈閃亮，設備發(fā)出連續(xù)報警聲；2.風機報警，培養(yǎng)箱的風道阻塞、風機電源中斷、風機轉速每分鐘低于1000轉或風機損壞時報警啟動，風機報警指示燈閃亮，設備發(fā)出連續(xù)報警聲；3.培養(yǎng)箱溫度超過38℃時，報警啟動，超溫報警指示燈閃亮，設備發(fā)出連續(xù)的報警聲；4.傳感器報警；5.空氣溫度過低（或者過高），溫度報警校檢狀態(tài)下，培養(yǎng)箱所顯示的空氣溫度低于（或高于）設定值3℃報警啟動，下（上）偏差報警指示燈閃爍，設備發(fā)出連續(xù)報警聲；6.系統(tǒng)報警，培養(yǎng)箱內部故障時，報警啟動，所有報警指示燈同時閃亮，設備發(fā)出連續(xù)的報警聲。

對于有黃疸的早產兒，需要進行藍光治療。因此需要能夠對藍光治療進行控制，包括開關藍光，設置藍光治療時間，顯示藍光燈管的使用壽命。以及藍關燈管異常情況報警。

四、設計

（一）功能分區(qū)

根據(jù)功能分析主要分為四個區(qū)域：箱內數(shù)據(jù)顯示區(qū)，報警提示區(qū)，箱溫設置區(qū)和藍光設置區(qū)。箱內數(shù)據(jù)顯示區(qū)的元素包括：箱溫、膚溫、濕度以及含氧量。報警提示區(qū)的元素包括：斷電、風機、超溫、傳感器、上偏差、下偏差、系統(tǒng)以及系統(tǒng)報警和關閉報警按鈕。箱溫設置區(qū)的元素包括：設置箱溫、鎖定設置以及加熱狀態(tài)顯示。藍光設置區(qū)的元素包括：藍光設置、設置鎖定、藍光治療時長以及藍光燈管使用壽命。

（二）視覺布局

人的視覺優(yōu)先級的順序依次為：左上、右上、左下、右下。根據(jù)四個功能區(qū)的重要性，將箱內數(shù)據(jù)顯示區(qū)放在最容易觀察到的左上，將報警區(qū)放在左下。由于右利手的人數(shù)遠遠高于左利手的人數(shù)，所以把有設置操作的區(qū)域放在右側，由于箱溫設置的使用頻率要高于藍光設置，因此將箱溫設置區(qū)與放在右上，藍光設置區(qū)域放在右下。

（三）操作順序布局

1.設置箱溫

設置箱溫的操作順序為：根據(jù)所需箱溫加減進行調節(jié)，鎖定溫度調節(jié)防止誤碰。觀察加熱指示狀態(tài)。

2.設置藍光

設置藍光的操作順序為：根據(jù)早產兒黃疸情況設置照射時間，鎖定藍光設置鍵盤，打開藍光燈管，觀察治療時長。

根據(jù)不同設置的操作順序對各個功能區(qū)進行設計，以方便醫(yī)護人員的操作。

（四）顏色分區(qū)

根據(jù)功能區(qū)的不同，顯示區(qū)為淺藍色，設置區(qū)為灰色。按鈕部分采用的是亮度較高的橘黃色。報警顯示紅色，鎖定鍵鎖定狀態(tài)為綠色。

綜合上述，對早產兒育嬰箱的操作界面進行設計。（如圖4）所示。

總結

隨著科技的不斷發(fā)展，各種新型的醫(yī)療技術和醫(yī)療設備不斷被研發(fā)出來。在硬件的功能設計上都日趨成熟，但是在相關配套的“軟件”上，如交互設計，界面設計等人機工程相關的因素卻沒有得到很好的改善。因此，在醫(yī)療器械設計研發(fā)的過程中，不僅僅需要考慮到功能的完整性，同時也要從這些器械的使用者——醫(yī)護人員的角度出發(fā)，提高醫(yī)護人員的使用效率和使用準確性等。只有“硬件”和“軟件”的協(xié)調，才能體現(xiàn)醫(yī)療器械真正的價值。

與此同時，從人機工程學的角度而言，現(xiàn)在大部分育嬰箱的操作界面都位于育嬰箱的下部，醫(yī)護人員需要蹲下來對界面進行操作，使用起來極為不便。因此，除了需要考慮界面的設計布局外，同時也需要將操作界面由下部移至上部，便于醫(yī)護人員進行操作。