基于人机工程学的育婴箱操作界面设计

张闻杰 金信琴

摘要：目的基于人机工程学对育婴箱的操作界面进行设计。方法通过分析医疗器械人机界面设计的设计要点。然后对育婴箱的功能操作分析，包括操作界面分析和功能分析。结论综合分析结果，通过对界面的功能分区，视觉布局，操作顺序布局以及颜色分区，最后设计出操作界面。

关键词：人机工程学 早产儿 育婴箱 界面设计

引言

根据2012年发布的《早产儿全球报告》，全球每年会有大约1500万的早产儿出生，这一数字已经超过全部新生儿总数的十分之一。其中，约有100万的早产儿在出生后不久就因为各种原因夭折了。然而，更多的早产儿在剩余的人生中伴随着各种病痛，这些生理以及心理的创伤往往给这些早产儿的家庭和社会带来了沉重的经济负担。

—方面，因为之前的独生子女政策，有一些失独家庭往往会选择再生一个孩子，而这些孕妇往往年纪都比较大；另—方面，随着二胎政策的全面开放，越来越多的大龄妇女选择要二孩。而高龄孕妇出现早产的概率要远远高于适龄产妇。此外，随着工业的快速发展，环境污染和噪音污染也越来越严重，这也是婴儿早产的主要原因之一。

目前国内早产儿的出生率在8%左右，每年大约有180万早产儿出生，早产儿的死亡率远高于欧美等发达国家。美国等发达国家早在上世纪九十年代就开始关注早产儿问题，据美国医学会统计，每年在早产儿的资金投入上达262亿美元，平均每个早产儿的花费约为51600美元。而国内由于受到医疗水平的限制，在早产儿的护理研究上也相对落后，使用的设备也相对落后。

目前国内育婴箱研究的主要方向是从早产儿的生理需求出发，对育婴箱的功能进行设计，如温度调节，湿度调节，氧气浓度调节等，很少有从医护人员的角度进行研究。本文将基于人机工程学对育婴箱的操作界面进行设计研究。

二、医疗器械人机界面设计要点

（一）以用户为中心

医疗器械的使用者基本都是医护人员。医疗器械的人机界面设计最核心的部分就是作为长期操作者的医护人员。因此在设计的过程中需要对医护人员的操作方式进行分解，从医护人员的角度出发。

（二）遵循医疗器械的操作顺序

需要根据不同功能用途的医疗器械的操作顺序，观察顺序进行排列。在设计的过程中需要对设计的医疗器械的使用目的和使用流程进行分析，包括该器械的作用是什么，可以达到怎样的目的，如何操作等。因此在设计界面的时候才能更好地简化界面的操作流程，方便医护人员进行操作。

（三）满足医疗器械的使用功能

医疗器械的界面设计，需要保证在该操作界面内，能够完成所有所需功能的操作。保证功能操作的完整性，不能缺失，影响使用操作。

（四）对功能进行合理布局

对医疗器械的功能操作了解后，根据分析划分不同的区域，进行布局。避免医护人员的误操作，

（五）综合考虑界面元素的操作频率

根据操作界面内的各个操作按鈕的使用频率进行设计。将操作比较频繁的按钮放在便于操作的位置，将使用次数较少的按钮放在次要位置。

（六）综合考虑界面元素的重要性

医疗器械的操作界面主要包含操作元件，显示屏元件以及警示元件。需要考虑各个相同元件之间的重要性差别，以及各个不同元件之间的重要性等级。与此同时进行合理设计。

三、育婴箱功能操作分析

以目前在各大医院使用率较高的YP-90AB婴儿培育箱为例，对育婴箱的功能操作进行分析，（如图1）所示。

（一）育婴箱操作界面分析

育婴箱的操作界面从操作对象分主要包括两个部分：一个是对育婴箱内进行操作和控制（如图2）所示，一个是对蓝光治疗进行操作（如图3）所示。

对箱内的操作主要包括：调节箱温，键盘锁等；蓝光治疗的操作为打开和关闭蓝光。

箱内的界面显示内容主要包括：箱温，肤温，电池状态，加热指示，报警类别（风机，断电，传感器，上偏差，下偏差），系统状态等。蓝光的显示界面主要是蓝光灯管的使用寿命。

育婴箱的使用流程为：连接电源，打开开关，设置箱温，核对患儿姓名、住院号、安置舒适体位，箱温达到设定值后将婴儿放入。

蓝光灯的使用流程为：盖上遮光设备，打开蓝光灯，记录开始时间，关闭蓝光灯，记录结束时间。

（二）育婴箱功能分析

根据早产儿的体重和早产时间等信息，需要对育婴箱内部的温度，湿度，含氧量进行控制。湿度的调节可以根据注水量进行调节，含氧量则通过氧气箱控制，温度可以通过操作面板进行控制。与此同时，医护人员需要根据早产儿的肤温信息，及时了解早产儿的生理状况。因此在操作面板上需要显示的内容包括箱温、肤温、含氧量、湿度，同时操作面板需要能够对箱温进行控制。还需要考虑误操作的情况，因此需要设置键盘锁。

另外，当育婴箱出现异常情况时，需要及时给医护人员反馈，包括视觉反馈和听觉反馈。并能对报警状态进行处理，如关闭报警等。操作面板上育婴箱出现的异常情况主要包含以下几种：1.断电报警，培养箱主电源故障或电源线意外从墙插座上断开时，报警启动，断电报警启动，断电报警指示灯闪亮，设备发出连续报警声；2.风机报警，培养箱的风道阻塞、风机电源中断、风机转速每分钟低于1000转或风机损坏时报警启动，风机报警指示灯闪亮，设备发出连续报警声；3.培养箱温度超过38℃时，报警启动，超温报警指示灯闪亮，设备发出连续的报警声；4.传感器报警；5.空气温度过低（或者过高），温度报警校检状态下，培养箱所显示的空气温度低于（或高于）设定值3℃报警启动，下（上）偏差报警指示灯闪烁，设备发出连续报警声；6.系统报警，培养箱内部故障时，报警启动，所有报警指示灯同时闪亮，设备发出连续的报警声。

对于有黄疸的早产儿，需要进行蓝光治疗。因此需要能够对蓝光治疗进行控制，包括开关蓝光，设置蓝光治疗时间，显示蓝光灯管的使用寿命。以及蓝关灯管异常情况报警。

四、设计

（一）功能分区

根据功能分析主要分为四个区域：箱内数据显示区，报警提示区，箱温设置区和蓝光设置区。箱内数据显示区的元素包括：箱温、肤温、湿度以及含氧量。报警提示区的元素包括：断电、风机、超温、传感器、上偏差、下偏差、系统以及系统报警和关闭报警按钮。箱温设置区的元素包括：设置箱温、锁定设置以及加热状态显示。蓝光设置区的元素包括：蓝光设置、设置锁定、蓝光治疗时长以及蓝光灯管使用寿命。

（二）视觉布局

人的视觉优先级的顺序依次为：左上、右上、左下、右下。根据四个功能区的重要性，将箱内数据显示区放在最容易观察到的左上，将报警区放在左下。由于右利手的人数远远高于左利手的人数，所以把有设置操作的区域放在右侧，由于箱温设置的使用频率要高于蓝光设置，因此将箱温设置区与放在右上，蓝光设置区域放在右下。

（三）操作顺序布局

1.设置箱温

设置箱温的操作顺序为：根据所需箱温加减进行调节，锁定温度调节防止误碰。观察加热指示状态。

2.设置蓝光

设置蓝光的操作顺序为：根据早产儿黄疸情况设置照射时间，锁定藍光设置键盘，打开蓝光灯管，观察治疗时长。

根据不同设置的操作顺序对各个功能区进行设计，以方便医护人员的操作。

（四）颜色分区

根据功能区的不同，显示区为浅蓝色，设置区为灰色。按钮部分采用的是亮度较高的橘黄色。报警显示红色，锁定键锁定状态为绿色。

综合上述，对早产儿育婴箱的操作界面进行设计。（如图4）所示。

总结

随着科技的不断发展，各种新型的医疗技术和医疗设备不断被研发出来。在硬件的功能设计上都日趋成熟，但是在相关配套的“软件”上，如交互设计，界面设计等人机工程相关的因素却没有得到很好的改善。因此，在医疗器械设计研发的过程中，不仅仅需要考虑到功能的完整性，同时也要从这些器械的使用者——医护人员的角度出发，提高医护人员的使用效率和使用准确性等。只有“硬件”和“软件”的协调，才能体现医疗器械真正的价值。

与此同时，从人机工程学的角度而言，现在大部分育婴箱的操作界面都位于育婴箱的下部，医护人员需要蹲下来对界面进行操作，使用起来极为不便。因此，除了需要考虑界面的设计布局外，同时也需要将操作界面由下部移至上部，便于医护人员进行操作。