人機工程學論文課件

1、 編號： 2012 -2013 學年第1學期人機工程學期末作業(yè)課題名稱 人機工程學在醫(yī)療設備中的應用專 業(yè) 班 級 電信1102&電信1101學 生 學 號 31102226&31102233學 生 姓 名 韓磊&牟航實驗指導教師 劉加海42人機工程學在醫(yī)療設備中的應用【摘要】：在經濟飛速發(fā)展的現代生活當中,隨著生活水平的不斷提高,人們開始越來越關注那些與我們生活密切相關的產品對人的健康和安全的影響。在這里面,醫(yī)療器械這一對于提高和改善我們的生活品質和身體健康有著很大關系的產品,也因此越來越受到人們的廣泛關注。根據調查顯示,盡管目前醫(yī)療器械產品的科技含量在不斷提高,但是

2、在人機工程設計這一方面的重視程度依然不夠完善。 而本論文主要講述了醫(yī)療器械人機工程學的設計理念、方法和內容;同時分析了醫(yī)療器械產品中人的因素的特點、醫(yī)療器械的使用環(huán)境的特點以及應用人機工程學的目的和重要性.另外我們還提出了醫(yī)療器械產品設計中“以人為中心”的設計過程的理念。對醫(yī)療器械當中人機系統(tǒng)進行了分析研究,由醫(yī)療器械人機系統(tǒng)的綜合可靠性s,人的可靠性h,醫(yī)療器械的可靠性m,三者之間的關系式:s=h*m.分析可知,醫(yī)療器械人機系統(tǒng)的綜合可靠性主要取決于醫(yī)護人員的可靠性,并通過對醫(yī)護人員可靠性的分析研究,建立了醫(yī)護人員在交變壓力的條件下發(fā)生人為失誤的模型。病人的心理特征和心理活動,是醫(yī)療器械人機

3、工程設計中所要考慮的病人因素的依據。從醫(yī)療器械的人機界面方面進行分析研究,提出了醫(yī)療器械人機界面與其他產品的不同點,即醫(yī)療器械具有兩個人機界面,提出了雙重人機界面的觀點,即主動使用者-醫(yī)護人員人機界面;被動使用者-病人人機界面,并進行了分析研究。對醫(yī)療器械的造型設計和色彩設計進行分析研究,闡述了醫(yī)療器械造型對心理的影響,克服醫(yī)療器械所造成心理影響的方法,對影響醫(yī)療器械色彩設計因素進行分析,提出了用色框圖對醫(yī)療器械色彩設計的方法。 全文通過對醫(yī)療器械的人機工程設計的具體分析和研究,體現了醫(yī)療器械“以人為中心”的設計理念,對醫(yī)療器械產品設計的發(fā)展方向具有重要的指導意義。關鍵詞:人機工程學 醫(yī)療器械

4、 以人為中心設計 雙重人機界面目錄· 第一章 緒論 6· 1.1 人機工程學概述6· 1.2 醫(yī)療器械人機工程學特點 6· 1.2.1 醫(yī)療器械應用人機工程學的目的和重要性6· 1.2.2 醫(yī)療器械中人的因素特點6-7 · 1.2.3 醫(yī)療器械功能與使用環(huán)境特點 7· 1.2.4 醫(yī)療器械人機界面特點 7· 1.2.5 國內外醫(yī)療器械發(fā)展現狀 7-9· 第二章 醫(yī)療器械人機系統(tǒng)研究· 2.1 醫(yī)療器械的人機關系 10· 2.2 醫(yī)療器械人機系統(tǒng)可靠性 .10· 2.2.1 醫(yī)

5、療器械人機系統(tǒng)中人和“機”的變化 10· 2.2.2 醫(yī)療器械人機系統(tǒng)中人與“機”之間可靠性的關系10 · 2.3醫(yī)護人員可靠性研究 11· 2.3.1 人的壓力.11· 2.3.2 醫(yī)護人員的壓力特征 11-12· 2.3.3 人為失誤.12· 2.3.4 醫(yī)護人員人為失誤的預防方法人機系統(tǒng)分析方法 122.4 本章小結 .13· 第三章 被動使用者病人心理學分析 · 3.1 不同年齡段人的病人的心理特征 .14· 3.2病人的心理活動 .14-15· 3.3本章小結15· 第四章

6、醫(yī)療器械人機界面設計研究 · 4.1 人機界面定義16· 4.2 醫(yī)療器械雙重人機界面的定義和分析 16· 4.2.1 病人面對的人機界面(人機界面)16· 4.2.2 醫(yī)護人員面對的人機界面(人機界面) 16-17· 4.3 醫(yī)療器械觸覺操縱控制裝置17· 4.3.1 常用操縱控制裝置類型 17· 4.3.2 醫(yī)療器械觸覺操縱控制裝置設計及應用 17-18· 4.4 視覺顯示器技術及其在醫(yī)療器械中的選擇 · 4.4.1 顯示器技術 19· 4.4.2 醫(yī)療器械顯示器技術選擇 19-21

7、3; 4.5 聽覺控制器 .21· 4.6 本章小結 .21· 第五章 醫(yī)療器械造型和色彩設計研究 · 5.1 醫(yī)療器械造型設計 .22· 5.1.1醫(yī)療器械產品的造型設計原則 22· 5.1.2醫(yī)療器械造型對心理的影響克 22-23· 5.1.3服醫(yī)療器械所造成心理影響的方法· 5.2 醫(yī)療器械色彩設計· 5.2.1 影響醫(yī)療器械色彩設計因素的分析 23· 5.2.2 醫(yī)療器械色彩設計與色框圖 .23-24· 5.3 本章總結 25· 第六章 醫(yī)療器械以人為中心設計過程研究 

8、3; 6.1 醫(yī)療器械以人為中心設計的意義.26· 6.2 醫(yī)療器械以人為中心的設計原則26-27· 6.3 醫(yī)療器械以人為中心的設計過程27-28· 6.3.1 理解并詳細說明使用的范圍28-29· 6.3.2 詳細說明醫(yī)療器械用戶的要求29-30· 6.3.3 醫(yī)療器械產品設計解決方案30-31· 6.3.4 根據使用性要求評價設計.31· 6.4 本章小結 .31· 第七章 醫(yī)療設備符合人機工程設計的實例· 7.1 多功能手術床的重要代表飛天電動手術床.32-33· 7.1.1 電動手術床

9、的設計理念32-33· 7.1.2 對電動手術床的具體分析.33-34· 7.1.3 評估其價值及發(fā)展趨勢.34-35· 7.2小型醫(yī)療用具的警報設置.35-36· 7.3未來人機工程學在醫(yī)療設備中的發(fā)展方向36· 第八章 總結.37· 參考文獻 38-42第一章 緒論1.1 人機工程學概述人機工程學是一門新興的邊緣科學。它起源于歐洲，但是形成和被發(fā)展主要在美國。人機工程學在歐洲稱為Ergonomics，這名稱最早是由波蘭學者雅斯特萊鮑夫斯基提出來的，它是由兩個希臘詞根組成的。“ergo”的意思是“出力、工作”，“nomics”表示“

10、規(guī)律、法則”的意思，因此，Ergonomics的含義也就是“人出力的規(guī)律”或“人工作的規(guī)律”，也就是說，這門學科是研究人在生產或操作過程中合理地、適度地勞動和用力的規(guī)律問題。人機工程學在美國稱為“Human Engineering”（人類工程學）或“Human Factor Engineering”（人類因素工程學）。日本稱為“人間工學”，或采用歐洲的名稱，音譯為“Ergonomics”，俄文音譯名“”在我國，所用名稱也各不相， ，有“人類工程學”、“人體工程學”、“工效學”、“機器設備利用學”和“人機工程學”等。為便于學科發(fā)展，統(tǒng)一名稱很有必要，現在大部分人稱其為“人機工程學”，簡稱“人機學

11、”。“人機工程學”的確切定義是，把人機環(huán)境系統(tǒng)作為研究的基本對象，運用生理學、心理學和其它有關學科知識，根據人和機器的條件和特點，合理分配人和機器承擔的操作職能，并使之相互適應，從而為人創(chuàng)造出舒適和安全的工作環(huán)境，使工效達到最優(yōu)的一門綜合性學科。而我們此處所要探討的主要是人機工程學在醫(yī)療設備中的應用。 1.2 醫(yī)療器械人機工程學特點 醫(yī)療器械中的人與機的關系是極其復雜的，它與其他一些產品不同，醫(yī)療設備是醫(yī)生治病救人的重要的輔助手段，所以此處的機器與人的關系是極為重要的。另外，醫(yī)療設備的設計也不能忽視患者的感覺，只有當醫(yī)生和患者都覺得方便舒適，那樣的醫(yī)療設備才是完美的東西。因此，醫(yī)療設備中的人機

12、工程學具有復雜性，多樣性，微妙性等特點。1.2.1 醫(yī)療器械應用人機工程學的目的和重要性醫(yī)療器械中的人機工程學主要是為了使廠家生產出不僅符合醫(yī)療室的所需，也能讓醫(yī)生使用的時候覺得方便，并且患者在被治療的時候覺得舒服順心。另外，醫(yī)療是被在設計的時候也必須考慮其在回收處理的時候是否方便，這一點是有關環(huán)境保護的，事關人們以后的生存，所以，設計者在設計的時候對此不容忽視。至于人機工程學在醫(yī)療設備中的重要性，那是不言而喻的，現在的社會飛速發(fā)展，新的產品不斷更新?lián)Q代，只有能讓人們接受和喜歡的東西才能在社會上立足。同樣，也有很多醫(yī)療設備由于設計者的疏忽造成了很多不同大小的事故，這一件一件的事情都提醒我們設計

13、者在設計這類重要產品的時候必須考慮好機器與人的關系。 1.2.2 醫(yī)療器械中人的因素特點 使用醫(yī)療器械的人，基本上是醫(yī)務人員或者是患者，而他們當中不同職業(yè)的人遇到的困惑也是不一樣的。一般來說患者老人居多，所以他們常用的三高測試儀，輪椅，拐杖等產品在設計的時候必須考慮到不同老人會遇到的不便，比如說，老人們視力一般都不太好，所以三高測試儀中的顯示數字必須設計的清晰明了，鮮明大方。而對于護士和醫(yī)生所要考慮的便是當他們在遇到一個重大的手術時會遇到哪些不便。此時的他們一般來說都是需要持續(xù)工作很久的，這樣很容易出現問題。這就需要我么設計者在設計手術床或是手術使用設備時有充分的考慮。 1.2.3 醫(yī)療器械功

14、能與使用環(huán)境特點 第一類通過常規(guī)管理足以保證其安全性、有效性 的醫(yī)療器械。第二類對其安全性、有效性應當加以控制的醫(yī)療器械。第三類用于植入人體，于支持、維持生命；對人體具有潛在危險，對其安全性、有效性必須嚴格控制的醫(yī)療器械。 醫(yī)療設備的主要目的在于： 改善醫(yī)護人員的操作狀況使醫(yī)療器械更容易使用各種標識和顯示面板更容易辨識和閱讀降低誤操作危險性。 更好地了解設備工作狀態(tài)。 更好地了解病人治療情況。 減少醫(yī)護人員的訓練要求。 減少醫(yī)護人員操作控制設備時的體力。 使設備之間連接更安全、可靠(如電源線導線和管子等)。 警報更靈敏。 容易修理和維護。 通過色彩造型等設計方法的運用來改善病人面對冰冷機器時的

15、緊張、恐懼心理防止產生心理障礙。而醫(yī)療設備的使用環(huán)境一般是大中小不同的醫(yī)院，對于不同的醫(yī)院所需要的醫(yī)療設備也是不一樣的。一般一些精密的高端的儀器由于生產量有限，只能基于在一些大的醫(yī)院使用。 1.2.4 醫(yī)療器械人機界面特點人機工程學的顯著特點是在認真研究人，機器與環(huán)境三個要素本身特性的基礎上，將使用物的人和所設計的物以及人與物所共處的環(huán)境作為一個系統(tǒng)來研究。在在人機工程學中將則個成為“人-機-環(huán)境”系統(tǒng)。隨著科學的發(fā)展，醫(yī)療設備的內部結構和操作控制裝置變得越來越精準，可靠性也大大的提高了。而人的生理技能卻么有太多的進化，因此就需要對醫(yī)療設備進行人機工程學的設計，讓他適合人們的使用，達到人機合一

16、。 1.2.5 國內外醫(yī)療器械發(fā)展現狀 對于國內醫(yī)療器械的發(fā)展，據新醫(yī)改方案，到2010年，全國將初步建立基本醫(yī)療衛(wèi)生制度框架，努力緩解城鄉(xiāng)、地區(qū)、不同收入群眾之間基本醫(yī)療衛(wèi)生服務差距擴大的趨勢，有效緩解人民群眾看病就醫(yī)的突出問題；到2020年，建立覆蓋城鄉(xiāng)居民的基本醫(yī)療衛(wèi)生制度。為此，國家將需增加千億投入?？梢灶A見，城鄉(xiāng)醫(yī)療機構的不斷擴容將為醫(yī)療器械廠商開辟越來越廣闊的市場，因此，醫(yī)療器械生產企業(yè)將從中受益， 尤其是中低端醫(yī)療器械產品需求率先鋪開，相關優(yōu)勢企業(yè)獲得我國衛(wèi)生系統(tǒng)升級的大單。 技術只是現象，研發(fā)投入資金的不足、知識產權保護的缺失、人才的缺失才是實質所在。目前，國內有近70%的醫(yī)療

17、器械市場已被大型跨國公司瓜分，且均是國內高端市場。如美國GE公司生產的CT機，德國西門子生產核磁共振成像裝置，荷蘭飛利浦的血管造影設備等。而我國在國家食品藥品監(jiān)督管理局注冊核準的醫(yī)療器械生產單位約12000家，但生產、銷售能力比較強的企業(yè)不過10%，大多數醫(yī)療器械企業(yè)以生產中低端產品為主，產業(yè)規(guī)模偏小，缺乏核心的競爭力。不得不說，這是一個令人深思的現象。而國外，由于技術發(fā)展較為高端，特別是歐美一些國家，資金投入充足，技術發(fā)展完全，他們所生產出來的產品高端耐用，方便舒適。美國、西歐和日本不僅是醫(yī)療器械的最大市場,在研制和開發(fā)方面也據領先地位。美國為保持其領先一步的地位,制訂出各項深入研究的規(guī)劃,

18、以期開發(fā)出新穎的、更為先進的醫(yī)療器械;西歐也是一支重要的前沿技術研究力量,除歐共體制訂聯(lián)合開發(fā)計劃外,各成員國還根據各自的技術特長,從事獨立的研究開發(fā)工作;日本的特點是注重高精尖產品的普及應用,簡化大型設備以達到更好的實際效用?？傊藱C工程學在醫(yī)療設備中的應用早已引起了世界各國的廣泛關注，我們的當務之急也是加大投入研究，爭取早日把主動權掌握在我么自己的手中。第二章 醫(yī)療器械人機系統(tǒng)研究2.1 醫(yī)療器械的人機關系 機械作為人類歷史的一部份，它的誕生已有很長時間了，自產業(yè)革命之后，由于技術的進步，使機器變得更加有力量，并互相結合形成了更為復雜的系統(tǒng)。因此，由于操作人員判斷差錯或操作不當而造成的后

19、果也更為嚴重。這就意味著要成功地設計一臺機器必須將其與潛在的操作者、未來的運行環(huán)境結合在一起，進行“人/機系統(tǒng)”的設計。在今天要成功地設計一件產品必須采取系統(tǒng)的觀點，而不能孤立地只從產品本身來考慮。當設計者用系統(tǒng)的觀點來看待未來的操作者-一人時，就能從只考慮人在操作中的個別細節(jié)的過程中解脫出來。并站在較高的層次上來檢驗人與系統(tǒng)中其他組成部分之間的完整的相互關系。 在一個目標確定的系統(tǒng)中，如安全運送人員的系統(tǒng)、從月球上取回試樣的系統(tǒng)、生產棉紗的系統(tǒng)等，人只是其中的一個組成部分，一個具有特定輸入與輸出特征的“黑盒子”。在有些場合，如海底采礦或宇宙航行等，則系統(tǒng)既能由人來操作，又可以完全自動的運行。

20、這時，究竟是否由人實施操作、控制，就要仔細估量。2.2 醫(yī)療器械人機系統(tǒng)可靠性 2.2.1 醫(yī)療器械人機系統(tǒng)中人和“機”的變化 在醫(yī)療器械人/機系統(tǒng)中:機也就是醫(yī)療器械它是實現醫(yī)療功能和目的的主體。由于現代醫(yī)療技術和科學技術的不斷進步大大提高了醫(yī)療器械的治療功能同時也使得醫(yī)療器械自身的結構和操作越來越復雜但是醫(yī)療器械本身的可靠性卻比以前大大提高。人即醫(yī)護人員和病人病人是被作用對象在整個系統(tǒng)中只是治療對象并不參與操作控制。但是會對醫(yī)療器械的外形、人機界面和色彩等設計產生影響。醫(yī)護人員主要作用是接受醫(yī)療器械的輸出信息并對醫(yī)療器械操作控制輸入信息。但是無論是人本身生理機能還是智力與以一前相比并沒有多

21、大的改變。因此人的可靠性與以前相比并不會有很大的改變。 2.2.2 醫(yī)療器械人機系統(tǒng)中人與“機”之間可靠性的關系 從上節(jié)分析可知由于現代科技和醫(yī)療技術的進步醫(yī)療器械的可靠性已經大大提高但是人本身生理機能的進化與以前相比并沒有多大改變因此要提高醫(yī)療器械人/機系統(tǒng)的可靠性就要求我們認真的研究人的可靠性使人的可靠性始終保持在較高水平。如果設醫(yī)療器械人/機系統(tǒng)的綜合可靠性為s人的可靠性為h醫(yī)療器械的可靠性為m那么三者之間存在如下的關系式： s= h ×m 即醫(yī)療器械的實際綜合可靠性為人的可靠性和醫(yī)療器械的可靠性之間的乘積。如果醫(yī)療器械的可靠性hm=0. 98而人的可靠性h=0. 4則整個系統(tǒng)

22、的綜合可靠性s. =0. 98 X 0. 4=0. 392?？梢姳M管醫(yī)療器械本身的可靠性并不低但是由于人的可靠性過低就會使整個系統(tǒng)的可靠性大大降低。在此例中如果人的可靠性提高到h =0. 9而醫(yī)療器械的可靠性保持不變系統(tǒng)的可靠性就會大大提高(s=0. 882)。這里用數學形式強調了人的因素是一個不可忽略的因素。2.3醫(yī)護人員可靠性研究 由以上醫(yī)療器械人/機系統(tǒng)可靠性的分析可以得知在醫(yī)療器械的可靠性一定的情況下要想提高系統(tǒng)的可靠性就需要提高醫(yī)護人員可靠性而醫(yī)護人員的可靠性受到諸多因素的影響如工作壓力、醫(yī)護人員的心理、情緒、醫(yī)護人員之間的人際關系醫(yī)生與病人的關系以及家庭因素等。下面主要是從醫(yī)護人員

23、的工作壓力上對醫(yī)護人員的可靠性進行探討。 2.3.1 人的壓力工作壓力對人的心理與生理有一定的影響這是影響人的動作及其可靠性人的高工作效率的一個重要因素。顯然一個承受著過重壓力的人會有較大的可能性造成人為失誤。據各方面的研究表明人的工作效率與壓力之間的關系如下圖所示。圖中的曲線表明壓力并不完全是消極的情況事實上適度的壓力是有益的它能使人的效率提高到最佳狀態(tài)。否則壓力過輕時人會覺得沒有挑戰(zhàn)和變得遲鈍因而人的表現不會處于巔峰狀態(tài)。另一方面當承受的壓力過重時將引起人的工作效率急劇下降。下降的原因是多方面的例如憂慮、恐懼或其他的心理上的壓力。適度的壓力可以定義為足夠使人保持警覺的壓力水平。 2.3.2

24、 醫(yī)護人員的壓力特征 在完成一項規(guī)定的醫(yī)療任務時醫(yī)護人員可以承受的壓力有一定的局限性。當超過這些限度時失誤發(fā)生的概率就會增加。為了使人為失誤發(fā)生的次數最少設計工程師與可靠性工程師必須在設計階段就考慮到醫(yī)護人員的能力限度或特征。醫(yī)護人員的某些壓力特征有下列幾點: (1)由于病人的特殊性以及病情的復雜性使反饋給醫(yī)護人員的信息不充分。不足以使他(她)能夠下決心校正自己的動作。 (2)醫(yī)護人員被要求快速的比較兩個或兩個以上的顯示結果并且做出明確的判斷。 (3)對于一些緊急醫(yī)療狀況給予醫(yī)護人員的決策時間太短。 (4)由于病人病情的需要要求醫(yī)護人員延長監(jiān)測時間。 (5)為了完成一項醫(yī)療任務時所需要的步驟次

25、序太長。 (6)一個以上的顯示結果不便于識別。 (7)在緊急治療過程中要求以高速同時完成一個以上的控制。 (8)在緊急治療過程中要求以高速完成操作步驟。 (9)要求根據不同來源的數據收集做出決策。 2.3.3 人為失誤 (1)概述 在系統(tǒng)的設計、制造及運行階段人起著重要作用。人的作用的重要程度對一個系統(tǒng)和另一個系統(tǒng)可能不同對系統(tǒng)的一個階段和另一個階段也可能不同。這種作用可能會由于人為失誤而受到損害。系統(tǒng)總的可靠性會由于人可能不正確完成他們的正常任務而受到影響。根據Meister的一項研究所有設備故障的20%到50%是由于人為失誤.造成的。這在全部設備故障中是一個驚人的比例。這意味著為了得到系統(tǒng)

26、可靠性的正確情況在可靠性分析中必須包括人為因素的可靠性。 (2)醫(yī)護人員人為失誤的原因和后果 在醫(yī)院這一特殊環(huán)境中醫(yī)護人員每時每刻都有可能遇上緊急情況在這種狀況下醫(yī)護人員就有可能發(fā)生人為失誤造成不可彌補的后果甚至是人的生命。醫(yī)護人員人為失誤有以下幾個原因: 醫(yī)護人員的自身原因。如醫(yī)護人員缺乏足夠的基本操作訓練:醫(yī)護人員不適當地操縱醫(yī)療器械;醫(yī)護人員身體不適或有情緒上的問題等。 人際交往。醫(yī)護人員之間的關系如醫(yī)護人員之間缺少交流;醫(yī)護人員之間由于人際關系不愉快醫(yī)護人員與病人之間的關系如醫(yī)護人員與病人之間缺少交流等。醫(yī)療器械本身的原因。如醫(yī)療器械本身設計有問題;工作動力不足;醫(yī)療器械維修和操作程序

27、書寫不規(guī)范等。 環(huán)境因素。有物理環(huán)境如工作區(qū)域光線不足等;作業(yè)方法如醫(yī)護人員的作業(yè)方法不當等。 管理。如醫(yī)院的管理不善。 在進行醫(yī)療的過程中如果醫(yī)護人員產生人為失誤就會造成嚴重的后果有時會產生嚴重的醫(yī)療事故誤主要會造成以下幾種后果造成病人生命危險。概括的講醫(yī)護人員的人為失威脅或造成嚴重醫(yī)療事故; :阻礙了醫(yī)療器械的運行對病人的生命形成了 醫(yī)療器械的運行有嚴重的延遲但不妨礙系統(tǒng)的運行;對病人的病情造成誤斷;醫(yī)療器械運行的延遲不嚴重。 2.3.4 醫(yī)護人員人為失誤的預防方法人機系統(tǒng)分析方法 預防的時候主要是要求醫(yī)務人員在使用醫(yī)療設備的時候注意使用事項，同樣設計者在涉及醫(yī)療設備的時候必須考慮好醫(yī)務人

28、員可能遇到的煩惱。2.4 本章小結 本章主要對醫(yī)療器械人/機系統(tǒng)進行了分析分析了醫(yī)療器械的人/機關系醫(yī)療器械人/機系統(tǒng)中機的作用和人的作用研究了醫(yī)療器械人/機系統(tǒng)可靠性強調了人的因素對醫(yī)療器械系統(tǒng)的重要性。第三章 被動使用者病人心理學分析3.1 不同年齡段人的病人的心理特征 (1)兒童病人的心理特征 兒童病人的突出特點是由于一年齡太小不能夠正確地把自身的病情與醫(yī)護人員進行交流心理活動多隨活動情境而迅速變化。 不同年齡的兒童個性差異極大其心理特點也很不相同。因此他們的心理狀態(tài)只能從其言語和非言語行為(表情、目光、體態(tài)等)中仔細體會理解。 (2)青年病人白勺心理特征 青年正是人生朝氣蓬勃的時期對于

29、自己患病這一事實會感到很大的震驚。他們往往不相信醫(yī)生的診斷否認自己得病直到真正感到不舒服和體力減弱才逐漸默認。 青年人一旦承認有病主觀感覺異常敏銳而且富有好奇心事事詢問:為什么打這個針、吃這個藥?病程需多長?有無后遺癥等等。他們擔心疾病耽誤自己的學習和工作對自己戀愛、婚姻、生活和前途有不利的影響。有的青年不愿意把自己的病情告訴自己的同事或同學。 青年的情緒是強烈而不穩(wěn)定的有時歡快有時不愉快或憤怒。從自信到自貶從自私至利他從熱心至冷漠從興高采烈至消極失望皆能在轉瞬間有所改變容易從一個極端走向另一個極端。他們對待疾病也是這樣。倘若病情稍有好轉他們就盲目樂觀往往不再認真執(zhí)行醫(yī)療計劃不按時吃藥。但病程

30、較長或有后遺癥的青年病人又易于自暴自棄、悲觀失望情感變得異常抑郁而捉摸不定。由于疾病的巨大挫折他們會出現嚴重的精神緊張和傳慮甚至導致理智失控產生自殺念頭發(fā)生難以想象的后果。 (3)中年病人的心理特征 一般認為中年是人生歷程中最值得回首尋味的年代。在這個時期中年人的社會角色比較突出既是家庭的支柱又是社會的中堅力量。當他們受到疾病折磨時心理活動尤為沉重和復雜他們擔心家庭經濟生活牽掛著老人的贍養(yǎng)和子女的教育又惦念著自身事業(yè)的進展和個人成就等。 (4)老年病人的心理特征 老年人盡管理解衰老是生物體不可抗拒的規(guī)律但一般都希望自己盡量健康長壽。他們自己不服老也不希望別人說自己衰老。老年人一般都有慢性或老化

31、性疾病所以當某種疾病較重而就醫(yī)時他們對病情估計多為悲觀心理上也突出表現為無價值感和孤獨感。有的情感變得幼稚起來甚至和小孩一樣為不順心的小事而哭泣為某處照顧不周而生氣。他們突出的要求是被重視、受尊敬。3.2 病人的心理活動 從生理學和心理學角度來分析病人屬于弱勢群體他們一旦知道自己患了病在心理上必然有反應概.括起來病人易于產生如下各種心理活動。 (1)抑郁 抑郁是一種悶悶不樂、憂愁壓抑的消極心情它主要是由現實喪失或預期喪失引起的。因為疾病對任何人來說都是一件不愉快的事多少都伴隨著喪失所以多數病人都會產生輕重不同的抑郁情緒。(2)焦慮 任何人在一生當中都難免因故焦慮。病人患病，當然更避免不了焦慮情

32、緒。焦慮乃是一個人感受到威脅而產生的恐懼和憂郁。(3)懷疑 病人的懷疑大都是一種自我消極暗示，由于缺乏根據，常影響對客觀事物的正確判斷。患病后常變得異常敏感，聽到別人低聲細語，就以為是在說自己的病情嚴重或無法救治。(4>孤獨感 病人住院后，離開了家庭和工作單位，周圍接觸的都是陌生人。醫(yī)生只在每天一次的查房時和病人說幾句話，護士定時打針送藥，交談機會也較少。(5)被動依賴 病人進入病人角色之后，大都產生一種被動依賴的心理狀態(tài)。(6)否認 在臨床上還可以看到有的病人懷疑或否認自己患病。尤其是對癌瘤等預后不痕的疾病，否認心理更為常見。(7)同情相憐 人都有同情心、憐憫心和親和的需要。(8)僥幸

33、 病人大都程度不同地存在著僥幸心理。從以上幾點可以看出，病人在患病期間的心理相對來說是非常脆弱的，除了醫(yī)護人員的心理輔導之外，我們在那些為病人治療的醫(yī)療設備的設計上也應該盡量進行人性化設計，在最大程度上緩解病人的心理壓力，以便病人早日康復。3.3 本章小結本章主要分析了不同年齡段人的心理特征和病人的，自理活動詳細闡述了引起病人心理活動的原因，為醫(yī)療器械的設計在避免因產品的外形、色彩等因素增加病人的心理恐懼、壓抑和不適等提供了依據。第四章 醫(yī)療器械人機界面設計研究4.1 人機界面定義在人機進行信自、傳遞時，擔負人機信息傳遞的中介區(qū)域稱為人機界面系統(tǒng)或人機交互系統(tǒng)，它包括操縱控制系統(tǒng)、信息、顯示系

34、統(tǒng)以及安全保障系統(tǒng)。4.2 醫(yī)療器械雙重人機界面的定義和分析由于醫(yī)療器械產品的使用的特殊性，因此醫(yī)療器械產品的使用對象和被作用對象都是人。這種由使用對象和被作用對象都是人而組成的人機界面，稱為雙重人機界面。醫(yī)療器械的雙重人機界面包括:病人/人機界面(人機界面I)和醫(yī)護人員/人機界面(人機界面It). 4.2.1 病人面對的人機界面(人機界面)病人作為弱勢群體，并且病人的成分比較復雜，從低教育程度到高教育程度，從兒童到老人，各種各樣的人對人機界面的要求各不相同，因此，人機界面的設計要求比較高。但是，總的來說，他們都是病人，對醫(yī)療器械難免會產生恐懼和焦慮的心理，同時在體力上比平常人要弱許多，在動作

35、上比平常人要遲緩很多，因此在人機界面的設計上主要從以下這些因素考慮: l)造型病人通常對產品造型更在意，因此要求人機界面的造型要符合美學的觀點，給人在視覺上有賞心悅目的感覺，更加要給病人有安全感，以緩解或減少病人的心理恐懼和憂慮。 (2)色彩要合理選擇顏色，主體色盡量選用中性色彩，色彩的配置要合理，使醫(yī)療器械具有人性化特點。 (3)安全性醫(yī)療器械與病人接觸界面邊角要做倒角處理，界面要簡潔，要避免不必要的外露件。防止對病人造成傷害。 以多功能醫(yī)用手術床為例，在進行人機界面的設計時，就要求手術床的形體尺寸要符合造型美學法則要求，減少病人的恐懼和焦慮的心理;手術床的邊角要做倒圓角處理，防止因病人體力

36、不佳，行動遲緩而受到傷害。 4.2.2 醫(yī)護人員面對的人機界面(人機界面) (1)操縱控制裝置醫(yī)療器械的操縱控制裝置設計的使用對象是醫(yī)護人員，年齡在1860歲之間，醫(yī)護人員中女性較多，因此在考慮人體測量數據、生物力學、人體運動特征進行設計時，以女性醫(yī)護人員為標準，對于控制裝置的操縱力、操縱速度、安裝位置、排列布置等，應按總體操作者中第5百分位操作者的能力來設計，使操縱控制裝置適合大多數醫(yī)護人員的操作。 (2)控制面板的色彩配置要合理選擇顏色，根據人對顏色的知覺特點，在對各種控制器及儀表顯示的顏色選擇方面，既要注重顏色的性質，又要注意它表示的相應內容和作用，以使每種顏色表示一個確定的意義。一般情

37、況下，指示燈采用紅、黃、綠、藍或白;按鈕采用紅、黃、綠、藍、黑、白和灰。當然，這些顏色的選擇都要求與醫(yī)療器械的總體顏色相協(xié)調。 (3)顯示器醫(yī)療器械的顯示器應該有利于醫(yī)護人員的工作，同時應當盡量減少醫(yī)護人員的視覺疲勞。 (4)宜人性各種操控裝置和顯示裝置要布局合理操作簡便、在正常的用力范圍內。4.3 醫(yī)療器械觸覺操縱控制裝置4.3.1 常用操縱控制裝置類型 常用操縱控制裝置有三種類型:觸覺操縱控制裝置;視覺操縱控制裝置;聽覺操縱控制裝置。觸覺操縱控制裝置可以分為:觸覺/重型主要應用于較重型的工程機械中如操縱桿、踏腳、手輪需要較大的體力;觸覺/輕型主要應用于電氣、機電控制裝置如肘節(jié)開關、旋鈕和按

38、鈕要求體力較小。視賞操縱控制裝置可分為:視覺/顯示器顯示器輸出信息包括模擬計量器、數字顯示器、指示燈和陰極射線管等;視覺/圖形采用與設計布局相一致的式樣、格調、色彩、線型和排布形式以產生有特色的控制面板的表現形象。聽覺操縱控制裝置主要是指各種警報裝置。 4.3.2 醫(yī)療器械觸覺操縱控制裝置設計及應用 現代醫(yī)療器械產品大都由原來的機械式操作轉向電動式操作因此醫(yī)療器械的觸覺操縱控制裝置屬于觸覺/輕型類操縱控制裝置。現代醫(yī)療器械產品的控制裝置的主要操作方式是按鈕其他一些次要操作方式如鎖緊機構則通過旋鈕操作。 隨著目前電子技術、印刷電路的發(fā)展按鈕控制器已經成為輕型觸覺控制器的主要類型。并且可以預測這是

39、一種極可能成為未來觸覺控制器占主要地位的控制器類型。旋鈕操作方式是通過旋轉控制旋鈕進行操作的。其主要是靠手及手腕施力有關手及手腕施力的數據可以通過相關參考文獻查到。 (1)按鈕控制器及特點 按鈕控制器之所以受歡迎是因為在操作時用手指觸、按無需多費心力而且明確意識到只要付出很小的代價即可取得很大作用而得到某種心理上的滿足。 按鈕控制器有以下幾個特點: 多功能化。如今的按鈕控制器上的功能不僅有應用于動力供應中的開/關控制功能還有用于其他開與關的轉換功能;同時具有步進控制功能。如果將給定范圍細分可由按鈕選擇其增量這種步進功能多年來是利用旋轉開關實現的。由于技術的進步這種功能已能直接附著在印刷電路板上

40、從而將按鈕引入一個更大的應用范圍。多功能化在醫(yī)療器械中應用可以大大提高醫(yī)護人員的操作效率。 節(jié)省體力。印刷電路的發(fā)展更允許操作者只需輕輕觸摸操作面板上的特定標志區(qū)域即能達到所要求的功能轉換在操作中人只作出精神上的努力和關注而所消耗的體力是微不足道的。但是由于大多數人在按按鈕時已習慣于感受一種彈簧反力的作用或能聽得見的聲音以確定任務己正確執(zhí)行了因而“沉默”的開關就需要時間才能為人們所接受。 微型化。印刷電路技術和微型元件的發(fā)展必然會導致儀器設計的小型化。由于微型化因而更多的功能被塞入了更小的區(qū)域并需要更多的控制器以便于控制和使用。然而令設計者感到棘手的是從尺寸上來說人的手仍是原來的大小因而按鈕不

41、得不成排安置互相緊挨間隔在12mm左右或更小于是形成了多種精巧的排列方式以便人手的操作仍能進行如袖珍計算器和數字式手表就是如此。 大多數控制按鈕用塑料制成因而可有效地應用于多種成型技術。(2)多功能醫(yī)用手術床按鈕控制器設計 多功能醫(yī)用手術床床身的主要運動是通過操縱控制器來完成的床身的主要運動可以通過控制器面板上的圖形標識得到準確辨認。按鈕和控制器外殼用塑料成型制成具有很好的手感控制器外殼符合手的人機工程學設計使用方便力感好當按鈕按下時會伴隨聲音提示符合人的習慣。 (3)旋轉式控制器 這類控制器是通過旋轉控制按鈕進行操作的。它可分為兩類:一類是旋轉控制、手指操作的執(zhí)行機構它能作平滑、非步進式的弧

42、線運動;另一類是旋轉控制、手指操作的執(zhí)行機構它能作步進的弧線運動。 控制旋鈕在電氣或電子設備中應用廣泛因此它能用手指進行操作。在觸覺范圍內人類的手指對直接知覺具有令人難以置信的選擇能力如硬度、溫度、振動、柔軟性、肌理及任何方向(包括不連續(xù)、遲緩的何以任何速度移動)的運動。 近些年來人們在改變控制旋鈕的形狀使之更易于由觸覺來進行辨別方面作了大量研究。許多不按慣例設計的形狀實際上已經被作為標準形狀用于飛機駕駛艙的各種控制其上。事實表明各種特殊形狀的控制手柄有效地降低了人的操作差錯。 旋轉式控制器的類型主要有:圓盤旋轉式控制器、球狀把手旋轉式控制器。它們的連接方式有多爪套筒形式卡緊螺紋連接結構等。但

43、是在具體的設計中設計師應當靈活運用也可以采用適當卡緊結構以達到設計要求。為原卡緊設計存在的缺陷有:手柄外露于手術床外有時會鉤住醫(yī)護人員手術服妨礙手術的實施;采用螺紋緊固鎖緊較為緩慢效率不高。在進行旋鈕設計中如果能夠根據具體情況對其改進有時會出現意想不到的效果。4.4 視覺顯示器技術及其在醫(yī)療器械中的選擇 4.4.1 顯示器技術 顯示器除了信息顯示的需求之外選擇顯示技術還有許多因素需要考慮。其中包括產品的設計目的、市場需要、功能要求和設計局限性。 (1)陰極射線管(CRT) 由于CRT的適應性、良好的性能和低成本其依然是電子信息、顯示技術的首選。此外還加上色彩和灰度的可調、高分辨率、高亮度和高可

44、視尺寸等因素有些個別情況還包括具備存儲功能。CRT技術的主要缺點是顯示器的體積大、重量大和用電量大。 CRT可以產生4000多種顏色和16種以上的灰度。分辨率可以超過125行/厘米。典型CRT的最大發(fā)光量約為140cd/m-(坎德拉/平方米)但是有些光柵掃描式CRT可以達到350cd/m2o Stroke writing CRT甚至可以產生發(fā)光量高達1000cd/m- (292ftL)的高亮度圖像。在需要的時候還可以通過低通濾波器來增加對t匕度。 CRT的圖像必須周期性的刷新。對于50-60Hz的電視機來說其典型刷新率為25-30Hz對于視頻顯示終端(VDTs)來說要高一些。克服閃爍的最低刷新

45、頻率與很多因素有關。由此可見CRT的刷新率較低容易引起視覺疲勞。(2)平板式顯示器 平板式顯示器包括發(fā)光二極管顯示器(LED)、等離子顯示器(氣體放電顯示器)、液晶顯示器(LCD)、電致發(fā)光顯示器(EL)、真空熒光顯示器(VFD ),electrochromic顯示器(ECD)和電泳顯示器(EPD)。這些顯示技術可以減少體積、提高顯示能力、克服幾何變形、規(guī)范亮度和提高對比度。對于有些形式的顯示器來說小點距、低功耗、寬視覺和無閃爍也是它們的特征。價格范圍可以從低到高。 發(fā)光二極管顯示器(LED)。發(fā)光二極管顯示器(件)已經成功地應用在小型單體的燈具和需要字母顯示的產品上例如:手表、計算器、復印機

46、控制屏、音響響度顯示器、汽車上的轉速表和儀器儀表等。這些器件之所以如此普遍是基于其高亮度、低價格、低功耗和高可靠性之上。 LED陣列可以按照媒體尺寸大小進行布局以使其具備字母和圖像顯示功能。這些器件的布局密度可達100個/cm-' o LED最大亮度可以超過6000cd/ cm-,其功率和電壓需要也很低可以使用電池。LED只能發(fā)單色光但是可以通過排列組合使其顯示多色光。 等離子顯示器等離子顯示器(又稱氣體放電顯示器)既可以使用交流電又可使用直流電它們包括用點陣或段字符構成單個字母或多行字母的顯示器和用大點陣屏幕構成的圖像顯幾示器。 大屏幕顯示的應用是等離子顯示的一項主導應用技術。大型等

47、離子顯示器的尺寸(對角線尺寸)可達lm或更大。圖形顯示器典型的像素分辨率在2550個像素/cm (65-130個像素/cm)之間。通常的陣列為256 X 512以適用于計算機顯示器。 等離子顯示器的亮度在35-17 00/m-。可是部分這種顯示器不能應用于室外。這種顯示器試驗品的點亮度最高可達3400/m-o 等離子顯示器可以工作在室溫為一15-+55的環(huán)境可視角度為80范圍。除此之外有些等離子顯示器還能夠采用存儲方式工作這樣可以減少一次刷新掃描。 等離子顯示器的缺點是需要相當高的驅動電壓(100V范圍之內)另一個缺點是大屏幕的價格昂貴。 液晶顯示器(LCD)液晶顯示器是一種光調制器而不是光發(fā)

48、生器。為了能顯示必須有一個外部光源或背景光。 液晶顯示器一直是最成功的一種平板顯示技術。已經開發(fā)出了幾種不同類型的LCD。其中最重要的類型有孿晶相列型(twistednematic)、超孿晶相列型 ( supertwisted nematic)、近晶狀晶體型(smectic)、活性陣列狀晶體型(activematrix)。在要求便攜性、電池供電、低價格和能用于高亮度環(huán)境時LCD是首選的平板顯示技術。 LCD可以是從只能讀取非常小的單個字符或多個字符的小型尺寸到能讀取2000個字符并具有圖形功能的中型尺寸顯示器(80行X25列)。同時許多大型尺寸的實驗機型也己開發(fā)并應用于電視機和其他圖像應用場合

49、。 LCD的一個特點是其對比度會隨著亮度的增加而增加。其典型的對比度范圍在3:1到10:1但是也可以達到更高的對比度(如:25:1 )o 小型LC。的功耗非常低(典型值為lpW / cm' )同時價格也很便宜但是大型 LCD的價格就比較昂貴了。 用于室外的LCD顯示器其工作環(huán)境溫度可以從一30-+80"C。除此之外LCC還有更具競爭力的光調制技術有更長的使用壽命。 LCD的缺點是可視角有限一般從通常位置到不超過45。對比度也會隨著視角變化而變化。同時還存在一個反射問題光線從前部表面的反射可能使看屏幕非常困難。 電致發(fā)光顯示器(EL)交流和直流電致發(fā)光顯示器也是新開發(fā)的顯示器。

50、電致發(fā)光顯示器特別適用于需要攜帶方便、圖像質量好和室外觀察的情況。電致發(fā)光顯示器從小型(幾厘米長)到巨大型(幾米長)的許多尺寸。大部分電致發(fā)光顯示器發(fā)的光是黃一橙色并逐步開發(fā)了藍色、藍一綠色、綠色、黃色、黃一綠色和紅色電致發(fā)光顯示器。 大部分EL顯示器的亮度在85-1000cd/m2?，F在這種顯示器的試驗品已經可以達到3400cd/m2或更高的亮度。 根據介紹EL顯示器的分辨率為中等到很高(大于100像素/cm)。對比度很高圖像質量也很理想。 EL顯示器的可視范圍很大(從通常位置到70" )顯示器的工作環(huán)境為0-551C。雖然需要的電壓相當高但其電流很小因此有時使用電池也可以工作。

51、真空熒光顯示器(VFD)真空熒光顯示技術組合了陰極射線管(CRT)和三極管元件。這種顯示器件可以用在小型到中型顯示屏上以顯示字母符號和圖像。 VFD的分辨率為中等(高到70像素/cm)其典型的陣列為128 X 128, 320X240, 256X256。與CRT相同。VFD的顏色取決于發(fā)光磷的選擇。至少有9種顏色可用。但是。其他許多顏色可以用濾色器產生。有些模式還具有灰度層次功能因而適用于圖像應用場合。 VFD的某些模式其亮度可以高達2800cd/m2其供電的需求為從低等到高等。因此有時使用電池也可以工作。VFD的工作環(huán)境溫度可以從一10-+50"C. (3)各種技術的比較 表4-1

52、匯總了上述討論過的各種顯示技術的功能?！帮@示技術”項(CRT,LED、等離子顯示等)的X號表示采用該技術的顯示器滿足該項要求。例如:CRT除了電池供電外滿足其他所有的要求。然而所示的特定技術的某種組合則可能是不可行的。例如特大EL顯示器和高分辨率顯示器都是可行的但是高分辨率的特大EL卻是不存在的。例如:LED和VFD都不能滿足特大顯示器的要求因而就會排除其進一步考慮的可能性。 信息類型: 灰度層次-一單個像素的亮度可能變化或產生灰度陰影。 分辨率/點距: 中-一至少25個像素/cm; 高-一至少50個像素/CM. 顯示器尺寸 小-一適合于手表、微型計算機、收音機、收銀機、家具、錄音機和照相機; 中-一適合于微型計算機用2000字符顯示器(80列X25行)、汽車儀表屏和小型信息顯示布告板; 大-一適合于微型計算機和錄音機的全頁顯示器、電視機和小型信息顯示布告板; 特大-一適合于CAD/CAM顯示器到達和出發(fā)時間信息板、電視機、大型綠色電視機和廣告信號。 顏色: 優(yōu)先顏色-一不同濾色器時可有兩種或兩種以上的顏色。 環(huán)境: 高亮度-一適合于室外使用; 低亮度-一適合于昏暗和黑暗的環(huán)境; 寬視角-一離通常位置至少4500 4.4.2 醫(yī)療器械顯示器技術選擇 從以上各種顯示技術的比較可以看出大型的醫(yī)療器械