基于人機工程學的自動體外除顫儀柜體造型設計研究

侯志杰 覃霄 陳凈蓮

關鍵詞：人機工程;自動體外除顫儀;柜體造型設計;產(chǎn)品語義

1 人機工程學概述

人機工程學，也稱人因工程學、人類工程學、人類工效學、宜人學等等。雖然學科的名稱有所區(qū)別，但在研究對象和研究方法上大體一致。國際工效學會（International ErgonomicsAssociation， IEA）于2000 年對人機工程學定義進行了更新，即人機工程學是研究人與其他組成部分交互關系的一門學科，并綜合運用其理論、原理、數(shù)據(jù)、方法等進行設計，以優(yōu)化系統(tǒng)效能和人的健康幸福之間的關系。

它要求將“人”與“機”看作整體系統(tǒng)中的兩個相互作用和依賴的部分，研究人的因素與機器的特征。同時考慮環(huán)境的作用和影響，進而將“人—機—環(huán)境”作為一個有機的整體去觀察。人因工程學的研究是為了優(yōu)化系統(tǒng)效能與人的健康幸福之間的關系。其中優(yōu)化系統(tǒng)效能是功利性的，而考慮人的幸福則是出于人本主義思想。人的幸福在人因工程中包括安全、健康、舒適、體驗四個層面，而優(yōu)化系統(tǒng)效能則對“機”提出了有效性、效率、可靠性的要求[1]。其中人的因素在系統(tǒng)中被劃分為信息感知系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、運動執(zhí)行系統(tǒng)、維持系統(tǒng)四個子系統(tǒng)[2]。不但需要考慮人體的結構物理特征，還需要考慮其生理特征、心理特征和社會關系因素。

2 自動體外除顫儀概述

自動體外除顫儀是應對心源性猝死，進行院前急救的理想產(chǎn)品。相較于大型除顫設備，其操作更加簡單智能，體型小巧，適合非專業(yè)醫(yī)護人員使用。自動體外除顫儀產(chǎn)品通常儲存在一定形式的柜體內(nèi)，作為公共急救產(chǎn)品。產(chǎn)品工作的原理是通過脈沖電流的刺激，消除危險的心臟室顫現(xiàn)象，以幫助心臟更好地重新恢復到正常的工作狀態(tài)。目前在中國比較常見的本土品牌有邁瑞、江蘇久心等。但在中國配置的更多是外國品牌，如ZOLL、貝克森、日本光電、飛利浦等，它們參與研發(fā)生產(chǎn)的歷史較長，技術相對成熟，因而有更強的競爭力。這些品牌的設備雖然存在許多功能上的、使用步驟上的區(qū)別，但在柜體設計上大致相似，這些柜體主要分為立柜式和壁掛柜式。柜體起到保護和支持內(nèi)部產(chǎn)品的作用，有的柜體還具有宣傳相關信息的作用與售賣其他醫(yī)用耗材的功能，如圖1 所示。

3 自動體外除顫儀柜體造型設計的現(xiàn)狀

3.1 生硬的點線面造型元素

點線面是產(chǎn)品造型中的基礎元素。點元素的位置大小、線元素的曲直長短和面的空間轉折，為產(chǎn)品造型帶來了千變?nèi)f化的可能。這些元素對于造型設計的影響不言而喻，而對于目前的AED柜體造型來說，造型設計的重點在于考慮造型元素的理性表達，即造型元素與柜體的材料、工藝之間的關系及與AED 功能之間的關系，而不重視造型元素的感性依據(jù)。下列產(chǎn)品型號代表了當下自動體外除顫儀柜體造型對點線面元素的設計應用特點，如圖2 所示。

點元素以各種功能按鍵、指示燈和圖文信息的方式呈現(xiàn)，按功能區(qū)域進行布置。各種點元素的設計和布置符合人們的認識特點與人體結構特征，能較好地滿足人們獲取信息和功能的需求，但各種信息之間缺少主次，影響信息讀取的效率。線元素則多為僵硬的直線，呈現(xiàn)出鋒利的、機械的轉折。面的形狀和排列，使AED柜體呈現(xiàn)為標準的六面體，這樣的形式可以適應機械化生產(chǎn)的特點，也能滿足一般公共用品的使用要求?？傮w來講，自動體外除顫儀的點線面造型元素能更好地滿足人們的使用需求。但如果設計者將自己代入到自動體外除顫儀的真實使用情景中時，不難發(fā)現(xiàn)，面對分秒必爭的生死急救，人不免會產(chǎn)生緊張的情緒。這樣的緊張情緒，是導致人在人機互動過程中出現(xiàn)失誤的重要原因。所以，這些過于硬朗和機械的點線面造型元素，忽視了造型元素的感性意義，不利于減輕施救者的心理負擔，做到真正的人機友好。

3.2 缺少主次的造型信息元素

產(chǎn)品的造型向人們傳遞著各種各樣的信息，能準確地獲得造型元素在空間中體現(xiàn)的信息，是施救者做出產(chǎn)品功能判斷和施救的前提。這就要求AED 產(chǎn)品要通過柜體的造型設計將自己的功能信息明確地表達出來。施救者接收信號后會在頭腦中進行信息的加工處理，綜合自身記憶與經(jīng)驗來判斷這些信息的意義。

目前，絕大多數(shù)的自動體外除顫儀柜體造型設計都有意識地強化造型在信息傳遞上的表達。強調(diào)信息輸出的做法是正確的，因為在急救需求出現(xiàn)時，人們很難保證AED 產(chǎn)品會出現(xiàn)在事發(fā)現(xiàn)場。大部分情況下AED 設備會被隔離到臨近的空間，甚至更遠的空間中，施救者無法現(xiàn)場獲得相關信息。此時最好的解決方法就是在施救者進入急救空間之前，AED 已經(jīng)將信息發(fā)送給潛在施救者，并在其頭腦中形成較長時間的信息存儲。因為人的短時記憶一般只有1 分鐘，而且短時記憶的信息儲存容量有限，一般認為是7±2 個組塊（chunk）[4]。這時，AED 的柜體需要在表達信息的基礎上，產(chǎn)生一種有吸引力的刺激，以增加潛在使用者的記憶印象，在緊急情況發(fā)生時人們就會有更高的幾率回想起AED產(chǎn)品的存在。通過柜體造型傳達信息的常見的方法是利用電子屏幕、高亮度提示燈、圖文提示信息等元素來引起人們對于AED產(chǎn)品的關注，并將這些元素融入造型設計中，使之成為柜體造型的一部分，如圖3 所示。

柜體造型的信息傳遞將直接影響人們對于產(chǎn)品功能的把握，這也是自動體外除顫儀設計的重點內(nèi)容之一。但從普遍的情況來看，這些信息往往沒有被區(qū)分出明顯的層次，也沒有突出重點。多種信息同時被強調(diào)的結果就是沒有被強調(diào)的信息，從而導致人們不能迅速地理解產(chǎn)品的功能，甚至浪費掉寶貴的急救時間。

3.3 較低的造型識別度

造型識別度指的是利用各種造型元素的創(chuàng)新，使其與其他產(chǎn)品造型有所區(qū)別。對于一般的商品而言，提高造型的識別度是為了能引起消費者的注意，以提高產(chǎn)品被選購的概率。但對于急救類公共產(chǎn)品而言，提高造型識別度的最大意義在于把產(chǎn)品從空間中突顯出來，讓人們意識到該產(chǎn)品的存在。公共空間中存在的元素很復雜，各種各樣的信息同時出現(xiàn)在人們的視野中。為了節(jié)約寶貴的急救時間，施救人員需要在陌生或復雜的環(huán)境中快速準確地識別到產(chǎn)品。這需要產(chǎn)品本身有較好的造型識別度，同時也對配置環(huán)境的情況和選擇提出了要求。但根據(jù)目前的情況來看，大多公共場所在設計之初并沒有考慮到配置AED 的情況，AED 只能在既定的公共環(huán)境中尋找到相對適合的位置。這樣的情況給自動體外除顫儀的柜體造型識別設計提出了不小的挑戰(zhàn)，為了適應人的信息感知特點，AED 的柜體不但要與它所在的環(huán)境因素相區(qū)別，還要與其他公共設施相區(qū)別。

比較遺憾的是，目前自動體外除顫儀的柜體造型設計并不具有自己的明顯特點。通過對比各種品牌的自動體外除顫儀可以發(fā)現(xiàn)，自動體外除顫儀的柜體造型設計無論是在點線面元素方面，還是造型信息設計方面均與其他公共設施類似，如消防設施、售賣機、自主柜臺等。這種相同的點線面造型特征和相似的信息傳遞思路很容易導致人們將AED 與其他公共產(chǎn)品混淆。

4 基于人機工程學的自動體外除顫儀造型設計思路

4.1 創(chuàng)造更柔和的點線面元素組合

自動體外除顫儀的柜體造型主要依據(jù)機器生產(chǎn)的特點進行設計，而沒有從人的心理需求出發(fā)。過于鋒利的直角轉折，過于規(guī)整的體面組合，使AED 產(chǎn)品流露出冰冷的氣質，不能對緊張的施救者產(chǎn)生積極的意義。在人與機器組成的人機系統(tǒng)內(nèi)，緊張的情緒是導致施救者在使用急救設備時產(chǎn)生失誤的重要原因[5]。為了改變這些點線面元素的特征和組合方式，可以依據(jù)產(chǎn)品語義的設計思路。為柜體造型加入更人性化的造型語義，弱化機械式的點線面元素，可以消解人與AED 設備之間的心理隔閡，緩解施救者產(chǎn)生過度緊張的情緒。

在除顫儀的核心技術已經(jīng)比較成熟的今天，考慮使用者的使用感受就顯得更加重要。在醫(yī)用產(chǎn)品造型設計中考慮病人心理需求的做法，已經(jīng)在醫(yī)療設備制造領域產(chǎn)生了不錯的反響。如今的醫(yī)療設備造型設計大多會在滿足理療救護功能的基礎上，努力融入溫暖親和的造型語言，以體現(xiàn)設計的人性化。這一點在AED設備的造型設計中也同樣適用。相較于圖文信息、指示燈、屏幕等具體造型元素，產(chǎn)品語義同樣是傳達產(chǎn)品信息的手段[6]，而且它可以傳達更為抽象和概念的信息，例如安全可靠、高科技、堅硬、愉悅等。為了消除人們與AED 之間的心理隔閡，就要減少危險的、專業(yè)的、冰冷的概念傳達，轉而去努力傳達出一種可靠的、溫潤的心理感受。這就需要綜合考慮AED 柜體的造型、顏色、質感等問題，將那些符合要求的符號，即大部分人認為的代表了可靠和溫潤的符號，適配到AED 柜體的外觀設計中。由于人們存在先入為主的認識特點，大部分人就會將這樣的AED 同樣地理解為可靠的和溫暖的。這其中包括了尋找到合適的符號及如何將符號適配到柜體造型中兩個問題。

為了找到能傳達目標信息的造型，需要對人們的經(jīng)驗認識進行了解，找到能帶給人們可靠、安全、溫潤的符號。這一過程也被稱為建立用戶的語義模型。具體方法包括配對測試、直接解釋法、選擇法等，即把預先選定的符號展示給調(diào)研對象，通過各種方法與調(diào)研對象進行反復溝通和確認，最終找到符合設計者期待的符號。鵝卵石、玉石、傘、蘑菇、搖籃、子宮、嬰兒床是被多數(shù)調(diào)研對象所認可的理想符號。以對鵝卵石符號的應用為例，接下來需要完成的工作為：（1） 元素提取，設計者提煉出鵝卵石的特征，解釋為何鵝卵石能代表相關的意義;（2） 符號適配，在不影響產(chǎn)品功能的前提下，將鵝卵石中的元素適配到柜體造型設計中去;（3） 驗證與修改，將具體化的設計方案呈現(xiàn)給調(diào)研對象，確認是否傳達了目標意義，若不理想則繼續(xù)重復以上步驟。如此，便能改變以機械生產(chǎn)制造為出發(fā)點的設計思路，轉而以人的心理特征為出發(fā)點，設計更加柔和的點線面元素（如圖4）。

4.2 區(qū)分造型信息元素的優(yōu)先次序

在人機工程學的研究中，有專門探討機器信息輸出問題的內(nèi)容。機器設備中專門有向人傳達自身功能、性能、狀態(tài)等信息的部分，被稱為顯示器。機器的信息輸出要與人的信息輸入通道相匹配。人的信息接受主要依賴的是視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺、體內(nèi)感覺、平衡感，每一種感覺類型都有各自的特點和優(yōu)勢，其中視聽覺又是人們最主要的信息接受方式。對應的，機器也會擁有針對這些感覺的視覺顯示設計。AED 通常利用的是自身的視覺顯示器來輸出信息，也有部分AED 用到了聽覺顯示器。聽覺顯示器能主動向人傳遞信息，但聽覺顯示器對于環(huán)境的要求更高。下表列出了常見顯示器的一些區(qū)別。

在需要傳達的內(nèi)容上，有關AED 的名稱和功能的信息是最重要的，其次是使用步驟、注意事項、狀態(tài)信息，最后是柜體內(nèi)的普通醫(yī)療耗材信息。與上述的顯示器進行結合，可以確定出一般的造型信息元素優(yōu)先次序：傳達AED 名稱信息的視覺顯示器、傳達AED 功能信息的視覺顯示器、傳達使用步驟信息的視覺顯示器、傳達使用步驟的聽覺顯示器、傳達普通醫(yī)療耗材的視覺顯示器。優(yōu)先級最高的形式應該最容易被人識別和理解的，也最應該被設計師所重視。

4.3 提高造型識別度

AED 所處的公共環(huán)境通常很復雜，為了確保AED 設備在環(huán)境中能不被過分弱化，且與其他公共產(chǎn)品的造型相區(qū)別，使人們更快地找到它，就應加強它的柜體造型識別度。

為了加強AED 柜體的識別度，應在不影響產(chǎn)品核心功能的基礎上，有意的將它的造型元素與其他公共產(chǎn)品做區(qū)分。具體的方法為：（1） 點元素的設計要突出重點，為產(chǎn)品需要傳達的信息劃分主次;（2） 改變造型中筆直的線條元素，在不影響工業(yè)制造與產(chǎn)品功能的前提下，為其適度增加弧度;（3） 設計更加靈活的面元素，有意的去打破標準的幾何造型，避免過度的規(guī)整;（4）為了更好的與消防設備區(qū)分，配色上可以更加靈活，同時避免色彩搭配傳遞出過多的危險暗示，為此可以選擇純度更低，明度更高的橙色系或黃色系，并與灰白等中性色相搭配（如圖5）。

5 結語

AED 的使用能有效地提高心源性猝死急救的成功率，AED 作為公共急救設備通常會被儲存在柜體內(nèi)。為了優(yōu)化自動體外除顫儀的效能，做到真正的人機友好，需要依據(jù)人機工學的原理和原則對其造型問題進行修正。在確保造型的尺寸設計符合人機要求的基礎上，改變柜體造型冰冷的、機械的、危險的產(chǎn)品語義，轉而為其帶來一種溫潤的、人性化的、可靠的符號語義，弱化機械感的點線面元素，弱化AED 與人之間的隔閡。同時提升造型識別度，優(yōu)化AED 的柜體造型在空間中的信息輸出，防止AED 產(chǎn)品在空間中被弱化。以期人們用更短的時間來搜尋到它，從而爭取到更多的救援時間。