醫(yī)療器械產(chǎn)品的人機(jī)界面設(shè)計(jì)與控制概述

雖然不當(dāng)?shù)尼t(yī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)并不總是和醫(yī)械產(chǎn)品相關(guān)失誤聯(lián)系在一起的。對(duì)用戶的研究表明，缺乏足夠的培訓(xùn)占此類失誤 原因的70％ 到90％。但是即便這些責(zé)任人可能已經(jīng)被“責(zé)罰”了，還是存在其它對(duì)病人造成危害的因素，其中之一就是不當(dāng)?shù)娜藱C(jī)界面設(shè)計(jì)很多失曝都是隱藏在常規(guī)的醫(yī)療工 作和醫(yī)械產(chǎn)品使用之中，給不知情的醫(yī)生和病人帶來災(zāi)難。醫(yī)療器械與用戶有直接關(guān)系的就是醫(yī)療器械的人機(jī)界面。人機(jī)界面設(shè)汁的優(yōu)劣關(guān)系到醫(yī)療器械的可靠和病人的安危。

1、人機(jī)界面的含義

人與產(chǎn)品的界面，稱為“人機(jī)界面”。人機(jī)界面介于用戶和產(chǎn)品系統(tǒng)之間，是人與產(chǎn)品之間傳遞、交換信息的媒介。產(chǎn)品的界面存在于人——物的信息交流中，甚至可以說，只要存在著人物信息交流的一切領(lǐng)域都屬于設(shè)計(jì)界面，它的內(nèi)涵要素極為廣泛，反映著人物之間的關(guān)系。

人機(jī)界面設(shè)計(jì)理論的發(fā)展有機(jī)融合了各相關(guān)學(xué)科的理論，不斷完善自身的基本概念、理論體系以及研究方法，形成了一門研究和應(yīng)用范圍都極為廣泛的綜合性邊緣學(xué)科。人機(jī)界面學(xué)包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、心理學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)、社會(huì)學(xué)和人類學(xué)等各方面的知識(shí)，涉及到計(jì)算機(jī)、工業(yè)設(shè)計(jì)、新媒體、心理學(xué)、社會(huì)學(xué)和人類 學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域。

人機(jī)界面包括正在使用、準(zhǔn)備使用（比如校隊(duì)、設(shè)定和打開），或者是維護(hù)保持（如修理、清潔）時(shí)器械的所有與人發(fā)生關(guān)系的元件。它既包括控制器械工作的如開 關(guān)、按鍵和旋鈕等硬件，包括指示燈、顯示器、視聽警報(bào)等其它，也包括一系列的邏輯，它們指導(dǎo)系統(tǒng)如何對(duì)用戶的指令做出反應(yīng)，包括怎樣、何時(shí)，和以怎樣的形 式把信息反饋給用戶。人機(jī)界面的一個(gè)重要方面就是何種邏輯的信息顯示和控制行為是和用戶的能力、期望、最有可能的行為相一致的。

2、醫(yī)療器械的人機(jī)界面設(shè)計(jì)

2.1 醫(yī)療器械的控制／顯示裝置的安排和設(shè)計(jì)

很多醫(yī)療器械都有很大的控制臺(tái)、一排控制按鍵和顯示裝置。設(shè)計(jì)師應(yīng)該考慮用戶的能力，快速有效地辨別控制、電源和顯示按鍵；接觸并精確設(shè)置控制；準(zhǔn)確讀取 顯示信息；把控制和相關(guān)的顯示聯(lián)系起來。做到令人滿意筆觸包括有效的控制和顯示功能組合，清晰而不含糊的標(biāo)識(shí)，非常容易操作的按鍵。清晰的說明和有效的警 報(bào)也是很重要的。但是很遺憾，在控制和顯示裝置設(shè)計(jì)上面，錯(cuò)誤的例子很多。下面提到的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤都是出現(xiàn)在某品牌的麻醉機(jī)的設(shè)計(jì)上。

如圖1，該麻醉機(jī)在氧氣管口的下面有一個(gè)旋轉(zhuǎn)開關(guān)，每分鐘可以給新鮮空氣流增加5L氧氣。它是作為遇到緊急情況或是電源失效時(shí)的快速充氧的。額外的氧氣流 卻不會(huì)在電子流量計(jì)上顯示。不小心觸動(dòng)這個(gè)開關(guān)會(huì)造成輕度麻醉，所以應(yīng)該更多的給出可見的提示，比如在顯示屏上有所顯示。

圖1

又如圖2，該麻醉機(jī)有3個(gè)主要的旋鈕用于設(shè)定呼吸機(jī)的模式。設(shè)定是從控制面板的右下方移到左邊，不符合用戶的使用習(xí)慣。因?yàn)槲覀兇蠖鄶?shù)人的閱讀視線都是往下往右邊動(dòng)作的，就像我們看書那樣。

圖2

這個(gè)例子說明一個(gè)事實(shí)，有些看起來非常小的設(shè)計(jì)失誤可以造成非常嚴(yán)重的問題。針對(duì)醫(yī)械制定相關(guān)的人因要素準(zhǔn)則可以減少這類問題的發(fā)生。以下是醫(yī)械設(shè)計(jì)人機(jī)界面的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

盡可能確保設(shè)計(jì)的所有方面和用戶的期望一直。要考慮到用戶以前的使用習(xí)慣和建立的使用習(xí)慣。

在設(shè)計(jì)工作平臺(tái)、控制和顯示部分時(shí)，都要使它們與用戶的能力一致。這些能力包括體力、靈敏度、記憶、視力和聽力。

精心組織好控制和顯示部分的排列，并確?？刂坪惋@示的相關(guān)性是非常明顯的。這些便利可以適當(dāng)?shù)販p少用戶的記憶負(fù)擔(dān)。

確定聽覺信號(hào)的強(qiáng)度，使它們能非常容易被使用醫(yī)械用戶聽到。并考慮環(huán)境噪音的作用。

確保視覺信號(hào)的強(qiáng)度足以使用戶在各種環(huán)境燈光的照射下都可以被接收到。同樣，光的強(qiáng)度和顏色區(qū)分也可以幫助優(yōu)化識(shí)別度。

確保標(biāo)識(shí)和顯示能在一定的角度和距離都可以方便看到。標(biāo)簽的大小、對(duì)比、顏色和顯示的深度都要精心考慮。

確保縮寫、標(biāo)簽、文字和首字母縮寫都被注明或顯示，醫(yī)療器械的使用也要和使用手冊(cè)的說明一致。如果可能，它們都應(yīng)該和標(biāo)準(zhǔn)的專業(yè)術(shù)語一致。

設(shè)計(jì)的控制開關(guān)和旋鈕都應(yīng)該和用戶群的使用習(xí)慣一致（這取決于用戶的學(xué)習(xí)和已存在的醫(yī)療器械標(biāo)準(zhǔn)）。

2.2 療機(jī)械的軟件設(shè)計(jì)

在喝多控制和顯示部件的情況下，用戶必須辨別和整合很多各自獨(dú)立的信息?，F(xiàn)在的趨勢(shì)是給軟件增加更多的功能，這樣就可以減少控制和顯示部件的數(shù)量，但是這 同樣會(huì)以另一種方式增加用戶的負(fù)擔(dān)。如圖3所示，在很小的顯示屏內(nèi)有太多的輸入信息了。雖然面板上有很少的控制和顯示部件，但是大量的信息顯示對(duì)用戶的記 憶提出了很高的要求。大量的信息都必須被按次序地回憶起來，因此就可能阻礙了用戶在同一時(shí)間內(nèi)觀察其它相關(guān)的數(shù)據(jù)。如果缺乏足夠的提示和指示圖，用戶就開 始迷失在信息系統(tǒng)中。同樣，如果沒有準(zhǔn)確的功能狀態(tài)反饋和提示，用戶可能會(huì)誤解了顯示的數(shù)據(jù)或做出不正確的反應(yīng)。

圖3

由軟件設(shè)計(jì)造成的很多使用錯(cuò)誤都被歸咎于其它的相關(guān)因素了，因?yàn)檫@些錯(cuò)誤在分析和糾正時(shí)很難被清晰地想起并被發(fā)現(xiàn)。同樣，軟件相關(guān)的錯(cuò)誤也是微妙的。比 如，由于不便的數(shù)據(jù)輸入步驟造成用戶灰心喪氣，然后用戶就犯了些錯(cuò)誤，雖然這些錯(cuò)誤不是直接由這些糟糕的輸入步驟引起的。不清晰的命令結(jié)構(gòu)和菜單的首字母 縮寫或是省略形式也會(huì)引起嚴(yán)重的錯(cuò)誤。克服這類問題也有相關(guān)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，如下：

在標(biāo)題、缺省、圖標(biāo)和表格的使用和設(shè)計(jì)方面保持統(tǒng)一性，克服模棱兩可的情況。

確保用戶即時(shí)了解醫(yī)療器械當(dāng)前的使用狀態(tài)。

在用戶操作時(shí)提供及時(shí)和清晰的反饋。

用戶提示、菜單和其它信息都應(yīng)該提示用戶考慮最重要的步驟，而不是使用戶“擱淺”。

在錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)給用戶提供足夠的資源，提供清楚的糾正和修復(fù)指南。

不要提供沒有格式的、密集的或是太簡(jiǎn)略的信息，因?yàn)樵谀菢訒?huì)混淆用戶并加重他們的負(fù)擔(dān)。

使用可以被接受的符號(hào)、圖標(biāo)、顏色和缺省，來有效、經(jīng)濟(jì)和快速地傳遞信息。

簡(jiǎn)單的硬件解決方式可以利用時(shí)，就不要過度依賴軟件，比如，使用一個(gè)按鍵就可以達(dá)到及時(shí)有效的功能。

為高度重要的各種信息特設(shè)單獨(dú)的顯示部分。在這種情況下，就不要在這些部分顯示其它的數(shù)據(jù)了。

2.3 醫(yī)療器械的部件裝配設(shè)計(jì)

圖4

現(xiàn)在市場(chǎng)上有很多不同的廠家都在生產(chǎn)同一醫(yī)療器械的部件。在市場(chǎng)上可以見到不同種類的線、管、接口和閥。不同類型的部件常常在外觀上看起來很相似但很難配 合，引起接觸不良或錯(cuò)誤的安裝。圖4說明了因?yàn)橄嗨频亩丝?，用戶就?huì)不知所措，很同一造成錯(cuò)誤的連接。事實(shí)上，這些事故常常能夠通過設(shè)計(jì)來阻止它們發(fā)生。 當(dāng)進(jìn)行用戶研究、測(cè)試和模擬時(shí)，醫(yī)療器械的元件和附屬部分應(yīng)該被當(dāng)成系統(tǒng)的一部分而非單獨(dú)元素，這點(diǎn)很關(guān)鍵。相關(guān)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則如下：

電線、管道、接口、閥和其它的硬件應(yīng)該非常容易安裝和連接。如果經(jīng)過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，不適當(dāng)?shù)陌惭b應(yīng)該不可能或非常困難，或者是可以輕易發(fā)現(xiàn)并糾正過來。

用戶說明應(yīng)該容易理解，警告應(yīng)該明顯。

如果一個(gè)危險(xiǎn)不能靠設(shè)計(jì)來解決，顏色和其它的標(biāo)志應(yīng)該幫助用戶正確連接元件或安裝部件。

電路接觸部分應(yīng)該被防護(hù)起來（如導(dǎo)體的絕緣包裹），因?yàn)橛锌赡軙?huì)引起外泄、短路等。

元件和部件應(yīng)該被標(biāo)號(hào)，這樣壞掉的部件就可以迅速被替換。

2.4 醫(yī)療器械的報(bào)警設(shè)計(jì)

報(bào)警和相關(guān)的警告是用來提醒用戶注意病人狀態(tài)和醫(yī)療器械自身的情況，這個(gè)看似明了的功能常常是復(fù)雜的。在許多環(huán)境下，警報(bào)是同時(shí)或間歇地從一個(gè)或多個(gè)醫(yī)療 器械中發(fā)出的，辨別它們比較困難，醫(yī)護(hù)人員也容易分心，警報(bào)或許被當(dāng)成了討厭的東西或是背景的一部分。它們也常能給用戶帶來壓力。環(huán)境的噪音和無數(shù)視覺顯 示信息常常會(huì)掩蓋掉特定的聲音和聽覺信號(hào)，太大聲音的警報(bào)能掩蓋掉其它的警報(bào)。由于電磁干擾、靜電效應(yīng)或是警報(bào)的過度敏感常常造成錯(cuò)誤的警報(bào)。所以測(cè)試觸 發(fā)警報(bào)的各種環(huán)境是很重要的。在警報(bào)設(shè)計(jì)方面有如下設(shè)計(jì)原則：

在設(shè)計(jì)和測(cè)試警報(bào)時(shí)，考慮使用的環(huán)境和其它一起使用的醫(yī)療器械。

確保視聽警報(bào)和其它重要的警報(bào)包含在設(shè)計(jì)的要求中。

仔細(xì)考慮過度靈敏、電磁干擾和其它靜電效應(yīng)對(duì)警報(bào)的影響。

使警報(bào)正好達(dá)到或超過一般用戶的視覺和聽覺范圍。

確保警報(bào)的亮度對(duì)比和顏色對(duì)比足夠在不同的燈光環(huán)境下被察覺。

使用編碼（如顏色）要對(duì)應(yīng)用戶已建立起來的使用習(xí)慣。

確保設(shè)計(jì)的警報(bào)彼此間互不相同，如果有可能，和其它同時(shí)使用的醫(yī)療器械上的警報(bào)也不相同。

使警報(bào)在關(guān)鍵問題發(fā)生時(shí)及時(shí)被觸發(fā)。通過警報(bào)能辨明問題的來源，這點(diǎn)很重要。

考慮給重要警報(bào)以優(yōu)先級(jí)別。重要警報(bào)應(yīng)該有更多的視聽信號(hào)。

設(shè)定警報(bào)，可以讓它們暫時(shí)被靜音。

警報(bào)應(yīng)該具有視覺提示，提示狀態(tài)和機(jī)制以查明警報(bào)的原因。

3、醫(yī)療器械人機(jī)界面的其它要素

3.1 尺度、強(qiáng)度和角度

與醫(yī)療器械聯(lián)系的工作平臺(tái)、座椅和控制臺(tái)應(yīng)該適合用戶群使用。人體尺寸數(shù)據(jù)對(duì)于醫(yī)療器械設(shè)計(jì)非常重要，控制應(yīng)該在可及范圍內(nèi)、座椅應(yīng)該非常舒適。人體的尺 寸數(shù)據(jù)廣泛被應(yīng)用于麻醉工作站、牙醫(yī)工作臺(tái)和其它的醫(yī)療器械的設(shè)計(jì)，這些數(shù)據(jù)也被用于很多家庭醫(yī)療器械，比如輪椅。在這些設(shè)計(jì)總，便攜型、結(jié)構(gòu)的緊湊和簡(jiǎn) 潔非常重要。對(duì)于臨床和家用的環(huán)境認(rèn)識(shí)也非常重要。

重要但是很難搞懂的是工具的生物力學(xué)問題，這些工具包括錘子、牙醫(yī)工具和器械、控制手柄、鍵盤和其它需要實(shí)際的靈敏度或力度／反復(fù)運(yùn)動(dòng)的器械。比如圖5所示的一類常用醫(yī)療器械，對(duì)尺度、強(qiáng)度的要求就非常高。外科一聲和牙醫(yī)常常需要在有限的空間內(nèi)使用器械，出現(xiàn)的問題可能不僅和靈敏度、力度有關(guān)，還和可見 度、可見度與其它器械一起使用的配合度有關(guān)。

圖5

3.2 使用方式的改變

設(shè)計(jì)師常常被鼓勵(lì)設(shè)計(jì)出具有獨(dú)特型和區(qū)別性的產(chǎn)品。但這酒廠給醫(yī)療單位的用戶使用和培訓(xùn)造成影響，因?yàn)獒t(yī)生和護(hù)士已經(jīng)習(xí)慣了原來器械使用的特定模式。比 如，當(dāng)兩種機(jī)型看起來外觀很相似，但是卻要求兩種不同的使用方式，這樣原來建立起來的對(duì)其中一種醫(yī)療器械的使用習(xí)慣就會(huì)和另一種相沖突。這很可能會(huì)產(chǎn)品相 似操作造成的錯(cuò)誤。比如，將兩種非常相似的醫(yī)療器械上的ON/OFF開關(guān)的位置調(diào)換，用戶從一個(gè)醫(yī)療器械的操作轉(zhuǎn)移到另一個(gè)醫(yī)療器械的操作，常常會(huì)不自覺 地重復(fù)原來的旋轉(zhuǎn)開關(guān)方式。同樣的問題常會(huì)發(fā)生在醫(yī)療器械的翻新設(shè)計(jì)或是再設(shè)計(jì)過程中。這樣討論并不是不鼓勵(lì)創(chuàng)新而是提倡設(shè)計(jì)師應(yīng)該認(rèn)真評(píng)估改變用戶使用 方式對(duì)人機(jī)界面的影響。

4、結(jié)語

討論了不少醫(yī)療器械的設(shè)計(jì)失誤是想強(qiáng)調(diào)利用設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的重要性。良好的醫(yī)療器械人機(jī)界面設(shè)計(jì)可以減少使用相關(guān)的事故發(fā)生，增加醫(yī)療器械產(chǎn)品的可塑性。但是現(xiàn) 在市場(chǎng)上的醫(yī)療器械很少有人機(jī)界面設(shè)計(jì)是考慮得非常周全的，這就需要在界面設(shè)計(jì)的各個(gè)要素總?cè)プ袷丶?xì)分的各條設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，以減少醫(yī)療事故的發(fā)生。