探讨基本于人机工程学的医疗器械设计.doc

1、1探讨基本于人机工程学的医疗器械设计摘要：本文作者根据多年的医疗器械设计实际工作经验，系统阐述了人机工程在医疗器械设计中的重要性，指出了只有在医疗器械设计过程中进行人机工程设计，才能体现出对人的尊重与关怀，设计出的产品才能满足医院、医疗团队、病人三方的需求。 关键词：人机工程；医疗器械；设计； 中图分类号： S611 文献标识码： A 前言 随着社会发展、技术进步、产品更新、生活质量与效率的提高, 人们更加注重医疗器械产品的方便、舒适、可靠、安全和效率等各种指标。很多进口医疗仪器也都提出了符合人机工程的设计，人机工程是研究人、机器、工作环境之间相互作用的学科。2012 年 1 月 18 日国家

2、科技部印发了医疗器械科技产业“十二五”专项规划 ，指明“十二五”期间医疗器械产业的重点产品方向、重点布局任务和政策保障措施。规划中将人机工程作为关键技术提出， “充分利用先进制造、微纳技术、生物力学、人机工程、计算机科学等领域的最新进展，重点开展等新型医用材料的设计、制备、制造等技术瓶颈” ；“重点发展数字化医疗、医学虚拟现实、人机交互设计、生物医用材料加工与制备、精密制造、电磁兼容、2可靠性设计等共性技术” 。 医疗器械中人机工程学的特点 人机工程学的显著特点是在认真研究人、机、环境三个要素本身特性的基础上，将使用“物”的人和所设计的“物”以及人与“物”所共处的环境作为一个系统来研究。在人机

3、工程学中将这个系统称为“人- 机- 环境”系统。这个系统中，人、机、环境三个要素之间相互作用、相互依存的关系决定着系统总体的性能。医疗器械直接或间接地作用与人体决定了人机工程质量和使用的安全性。随着科技的发展，医疗器械的内部结构和操作控制装置变得越来越精准，可靠性也大大提高。而人的生理机能却没有多大进化，因此就需要对医疗器械进行人机工程学设计，使其适用人的操作，达到人机和谐统一。 人机工程设计理念在医疗器械设计过程中的应用 人的因素是人机工程设计的主要研究内容, 是人机系统优化设计的核心。而医疗器械产品是与人体生命密切相关的特殊产品, 其人机工程设计比其他工业产品的设计更具有特殊性, 应该始终

4、以人为中心进行设计。通过人机工程学的研究, 使医疗器械产品在满足医疗功能要求的同时, 充分满足医患的各种需要,真正体现以人为本的现代设计理念。随着人机工程学的迅速发展和广泛应用, 必然会将医疗器械的设计水平推到崭新的高度。 医疗器械产品在以人为中心设计过程中主要包括以下 4 个环节： （1）详细说明医疗器械用户的要求； （2）医疗器械产品设计解决方案； 3（3）根据使用性要求评价设计； （4）理解并详细说明使用的范围。 医疗器械以人为中心设计应从工程的最初阶段就开始，而且应该反复，直到系统符合要求。 图 1 医疗器械以人为中心设计关系图 实例分析以人为本的医疗器械设计理念 3.1 遥控胃肠 x

5、 射线机设计考虑的因素 当设计普通的家用电器产品时，产品购买者就是产品的最终使用者。但是对于医疗设备而言，是由医院的管理者来购买，由医生和护士来操作，当然最终是由患者来接受治疗。这意味着我们需要满足 3 组顾客的需求，并且这 3 组使用者需要的和关心的优先顺序各不相同，作为设计师应该考虑各方面的因素。 3.1.1 医院环境 首先是医院自身的环境即物质环境。医院里的任何产品都必须是无菌的，易于清洗、经得起可能使用的任何腐蚀性液体。在许多医院里，医疗设备的体积通常都很庞大，对空间的需求很大。所以必须考虑医院的门窗尺寸和天花板的高度，当然还要考虑这些设备可能占用的地面面积。设计师还需要考虑医院的色彩

6、系统，传统医院的色彩系统是白色或浅色系列。 3.1.2 医疗团队 设计师需要满足医疗团队的要求：首先，显示资料的电脑显示屏和控制面板应当是清楚的。对于某些特定的设备，还需要考虑辐射问题，4也就是说工作人员在操作时还需要穿戴防护服。其次，设计要考虑设备的照明条件，不同的照明条件会引起用眼疲劳，因为有时需要非常明亮的灯光以便操作，有时需要微弱的灯光来观看荧屏。灯光持续地忽明忽暗会导致用眼疲劳。 3.1.3 患者 设计师在为患者设计时，实际上考虑的主要包括舒适、顺畅的动作等。患者被送入一台大型机器会有不安的感觉，有时还要伴随着机器的抽搐、噪声和不舒适。同时患者的动作也需要考虑在内，机器设备上不应有任

7、何可能缠住或勾住的东西，这很重要。另外，避免不必要的辐射泄漏也应该是考虑的重点。在设计医疗设备时需要考虑患者、医护人员和管理人员的利益。 3.1.4 心理反应 设计师在设计医疗器械时必须牢记上述非常实际的考虑。但实际上，这 3 组顾客更多的心理和情感的反应也非常重要。设计师试图设计可以激发人们某些特殊反应的产品。如听到医院的管理者说设备的性价比很高，说这个产品易于安装、维护和清洁（因此价格便宜） ，经过长年使用，外观一直很好看。设计师想从医疗团队身上看到医疗团队不受身旁科学仪器的干扰，把注意力集中在病人身上。设计师还试图让产品具有直觉的操作方式，让医生和护士都觉得操作自然，就是说设备几乎就是团

8、队的一部分，与医护人员和谐工作，而不是各自为政。设计师希望医疗团队对设备的运行速度感到满意。同时也希望医疗设备的操作明确、感受良好、使用者不易疲劳。设计师也把空间占据和美学考虑其中，让医护5人员觉得他们的工作环境舒适愉快。希望从患者也能感到安心和放心。 3.1.5 遥控胃肠 X 射线机设计创新点 在医疗器械行业中，特别是作为直接对病人进行诊断、治疗的大型医疗器械，具有功能形态语义特征是很明显的。它们的形态完全是围绕对病人准确诊断及有效治疗展开的。遥控胃肠 X 射线诊断机的形态由以下几个部分组成。 (1) X 线定位系统 (2) 诊断床:病人将躺在上面完成诊断,床面可以左右的运动。 (3) 定位

9、控制系统 它由控制台组成。 从这台 X 射线诊断机可以看出,产品形态复合着多种功能语义,而这些语义是由医疗器械行业的功能特性所决定的,设计师不能离开这些功能来设计产品形态。考虑患者、医护人员和管理人员三者的利益确定了 X射线诊断机的设计方向人性化设计。这台诊断机在造型设计上，尽量避免产品给人产生的笨重、粗糙、冰冷的感觉，使用一些平行的线条，还有圆弧过渡，使产品造型活跃又不失整体，从而缓解大型医疗设备给患者带来的恐惧感，使患者感到安心和放心，体现了医疗设计的人文关怀。从人机工程学的角度设计电脑显示屏和控制面板，使医疗设备的操作明确、感受良好、使用者（医疗团队）不易疲劳。这台诊断机易于安装、维护和清洁，性价比高。 总结 综上所述，医疗器械是一类特殊的产品,要求对人的心理和安全性以及易用性都要加强研究力度, 从人机工程的角度设计医疗器械, 需要考6虑的因素又是多方面的。这些因素往往错综复杂, 需要在设计过程中, 从系统的、综合的角度去考虑这些人的因素, 才能在医疗器械设计中充分体现人文关怀, 才能提高设计水平和产品的质量、提高产品的竞争力, 在市场中抢占先机。 参考文献： 1 医疗器械科技产业“十二五”专项规划, 2012,911