手持治療槍的人機交互設(shè)計研究

王澤娟 劉興德 郭成悅

關(guān)鍵詞：手持治療槍;交互設(shè)計;用戶需求

子宮熱球治療儀（以下簡稱治療儀）如圖1所示是進行熱球子宮內(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、復合柱塞泵等組成。手持治療槍的設(shè)計主要是根據(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)品人機使用與產(chǎn)品的外觀交互角度講，還需進一步研究與完善。

1交互設(shè)計概述

交互設(shè)計是一種目標導向設(shè)計，所有的工作內(nèi)容都是圍繞著用戶行為去設(shè)計的。從用戶角度來說，交互設(shè)計就是如何使產(chǎn)品易用，有效而讓人愉悅的技術(shù)，了解目標用戶和他們的期望，以及在同產(chǎn)品交互彼此的行為。對于產(chǎn)品造型設(shè)計來講，隨著技術(shù)的不斷提升，更多地是與人機交互對接，設(shè)計出更加優(yōu)質(zhì)的用戶體驗的外觀，這是目前產(chǎn)品設(shè)計的一個轉(zhuǎn)變。手持治療槍屬于醫(yī)療器械，基于用戶體驗的外觀人機交互設(shè)計，實質(zhì)上是討論在使用治療槍中如何使機器適應(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)計需遵循“以人為本”的原則，而具體到醫(yī)療產(chǎn)品設(shè)計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)生或護士。這意味著它同時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)計性。最重要的問題是能夠通過簡單的操作執(zhí)行復雜的運行過程，并能有效避免操作失誤。產(chǎn)品設(shè)計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?？紤]到操作的安全性和舒適性，同時最大限度地提高使用的合理性。手持治療槍的人機設(shè)計是人手與產(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設(shè)計的相關(guān)理論原則。

2）患者：患者是產(chǎn)品的受益者，對于手持治療槍來說，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來說比較脆弱，而且本身對醫(yī)療器械有著一定的排斥和恐瞑感，所以對于患者來說不僅要考慮產(chǎn)品使用的舒適性和安全性，同時也要考慮產(chǎn)品外部特征對患者心理的影響。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，60%以上患者對于醫(yī)用器械產(chǎn)品的色彩與外觀表示有待提高，因為從整體醫(yī)用器械來看機械感太強，色彩較為冷漠，這樣往往會造成緊張感。

2.2用戶與產(chǎn)品的交互分析

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

1）使用操作上的人機分析。對于醫(yī)療產(chǎn)品的特殊性，在產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)階段，需要進行人體工程學分析，以深入了解產(chǎn)品用戶的操作習慣。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的作用。因為有上臂部肌肉參與，所以工具可以發(fā)揮的力量比較大，動作范圍也會比較大。治療槍使用者為醫(yī)務(wù)工作者，操作姿勢主要為站立，每次單手手持工作時間為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)計過程中需要強調(diào)的是抓握部位與人手的匹配;操作活動應(yīng)在手的最佳活動范圍內(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)品所表達的意義與價值恰恰是良好用戶體驗的主要來源，以交互為中心的情境驅(qū)動設(shè)計思路最適合。手持治療槍具有作為醫(yī)療產(chǎn)品的機械特性。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。在設(shè)計中，有必要通過對產(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手持治療槍的人機交互設(shè)計體現(xiàn)

3.1主體設(shè)計

治療槍體的設(shè)計主要是針對整體形狀和重量，其目的是解決手工工具設(shè)計理論原理中的靜態(tài)肌肉負荷。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。同時，治療槍是一種進行精密操作的工具，質(zhì)量應(yīng)當少于0.45kg，需要采用小巧設(shè)計，機身的主要功能與結(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)計盡可能簡單，僅保留最基本的功能元件形式，并減少可能導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細節(jié)。盡量使整個機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

手柄的設(shè)計是手持治療槍的人機設(shè)計的重點。對于手槍手柄的人機設(shè)計，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?！笆止すぞ咴O(shè)計中的人體工程學”中的建議：手槍式手柄，一般以5cm-6cm為佳。對于處理槍設(shè)計中的手柄直徑，設(shè)計者在設(shè)計手柄直徑時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)男女手握時的最低值設(shè)計，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)計手柄長度我們?nèi)∧信持肝杖r手長平均值應(yīng)當在10cm-12cm之間;手柄與瞄準軸之間的角度應(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)計能夠轉(zhuǎn)換手部受力部位，由虎口來受力，減小對手腕的壓力，同時治療者更換治療頭時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。同時更加有利于主體抓握時的方向感。

4）按鍵的設(shè)計。對治療槍按鍵的設(shè)計主要是考慮按鍵的尺寸、啟動力量大小和位置、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)，符合人觸摸時的辨識度。根據(jù)治療槍槍體的重量以及在設(shè)計過程中對于模型的研究，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，兩者的有機融合可以形成更好的視覺效果。手持治療槍的色彩設(shè)計主要以乳白為主配以藍色，因為藍色與白色的4：3比例匹配可以使患者的緊張感降低，同時對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)計中，設(shè)計師需要站在用戶的立場，兼顧用戶的需求，滿足用戶的期望，從而進行產(chǎn)品的人機交互設(shè)計。這要求設(shè)計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到最大化，還要掌握用戶的心理，以使設(shè)計更加合理，從而改善用戶體驗。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。在進行人機關(guān)系研究時如何遵循人機工程學的理論，實現(xiàn)造型的人機設(shè)計，并始終站在用戶的角度對它的可操作性、造型、色彩、材料等方面進行合理優(yōu)化，為了使用戶獲得更好的體驗，設(shè)計師還需要繼續(xù)探索和研究。