健康行为研究实验室的设计与实现

胡亚飞，潘新锋，康 凯，吴贞颐，丁 园，张 璇，顾沈兵

健康教育是旨在帮助对象人群或个体改善健康相关行为的系统的社会活动[1]。当前我国居民因慢性病死亡占总死亡人数的比例高达86.6%，慢性病已成为影响国家经济社会发展的重大公共卫生问题[2]。因这些疾病与人类行为密切相关，如烟草使用、缺乏运动、不健康饮食以及有害使用酒精等会增加罹患慢性病的风险，而这些行为又是可以改变的[3]，因此更加凸显了健康教育的重要性。但是现阶段对健康相关行为的干预如吸烟等，多采用政策、社会宣传、组织动员等群体干预的方式，由于资源的有限性，未能实现精准的个体干预。要真正实现健康行为的改善关键在于个人，因此探索个人健康行为改善的有效策略变得极为重要。改变健康相关行为需要多学科的有机结合，如医学、社会学、心理学、管理学等[4]。上海市健康促进中心作为健康教育的市级机构，承担了健康行为干预策略和研究的重要职能。为了更好地探索行之有效的行为干预策略，并且将来可在市民中推广应用，在上海市第四轮公共卫生三年行动计划重点学科建设项目资金的支持下，该中心建立了一个集行为观察、行为分析和行为研究于一体的行为研究实验室。现将相关的建设情况加以介绍，以期为其他专业机构建设类似实验室提供借鉴和参考。

1 建设健康行为研究实验室的目的

通过建立多模块数据采集同步化综合行为研究实验室，允许研究人员在与测试参与者所处自然情景相似的环境中对其进行不引人注目地观察[5]，并记录被研究对象的各种行为及其发生时刻，然后对观测数据进行收集、编码、管理和分析。

利用多学科融合开展体验型行为模拟活动、反馈提高型行为观察活动、分析型行为实验和研究型实验等[6]，对健康行为的影响因素、强化因素等进行分析，探索行为干预的有效手段。

2 设计阶段

2.1 功能设计

2.1.1 功能一：行为观察

通过模拟场景或设定研究情境，研究者对被试行为活动进行观察、记录，并可通过语音导引，对现场进行控制和反馈。观察方式可为直接观察、透过单向玻璃观察或利用专用的设备自动捕获行为后进行事后观察。可应用于行为训练、人际互动行为观察等。

2.1.2 功能二：行为分析

借助各类软硬件设备，如音视频设备、生理指标采集设备及专业的行为分析软件等，对研究对象的表情、姿势、动作、行动轨迹、行为发生的时刻、次数、时长等信息进行精细化的编码、分析和解释。

2.1.3 功能三：行为研究

行为研究重在根据研究需要，融合医学、心理学、教育学、社会学、管理学和行为科学等学科理论，开展真实验设计、准实验设计和非实验设计等，对被试个体或群体的健康行为特征和影响行为决策的因素进行分析，并在实验中实现实验对象的自我体验和自我学习，促使健康行为形成。

2.2 配备实验设备

（1）眼动仪（NOLDUS Tobii）：能够对被试者眼球运动轨迹的信息进行追踪，遥测式无需固定被试头部，在自然状态下采集双眼数据，在记录被试者视觉注意点的同时，可同步记录面部表情和声音。并配备多功能分析软件，适合不同年龄段的人群进行测试。

（2）无线生理信号记录仪（Nexus-10）：记录被试人员的生理信号，如心电、肌电、呼吸、皮电等。通过记录下被试者整个实验过程中的生理指标变化，主试者可以通过这些生理指标判定实验的效果。

（3）面部表情分析软件（NOLDUS Face Reader 7.0）：实时观察和记录被试者的面部表情，包括喜、怒、哀、乐以及惊喜、惊吓、厌恶、中立八个表情变化数据，采用三维模型进行分析，提供多种可视化图表，研究受试者情绪变化，并能实现与外部数据（生理数据及其眼动仪数据）的完全同步整合。

（4）多目标定位跟踪系统（NOLDUS Tracklab 2.0）：实时高精度追踪人在实验室的位置，并检测出人流的方向。在一个多人协作的空间内，其定位系统可跟踪多个对象，准确的区分其 ID，实现对多人的行为动作进行研究和分析。

（5）行为模式分析软件（NOLDUS Theme 5.0）：基于相互关联事件的时间顺序，能够发现肉眼或其他方法所不能检测到的新的行为结构。可用于研究不同被试者的动作行为模式的异同。对研究规范动作流程很有帮助。

（6）行为观察分析软件（NOLDUS Observer XT）：拥有焦点视频制作功能，并可以深度分析外部数据。该软件是整个实验室的数据平台和大脑，系统可以整合眼动仪、生理信号仪、面部表情数据、多目标定位系统数据和行为模式数据等，并支持所有数据同步可视化，通过对所有采集的数据进行数字化处理，以达到对行为进行客观的分析和研究。

2.3 布局设计

在结构布局上，行为研究实验室主要由访谈室、活动室、认知实验区、控制室（含后台）4部分组成，分别承担行为活动、行为活动观察控制、行为记录和行为分析等功能。具体布局参考图1。

图1 行为研究实验室布局图

（1） 访谈室：主要用于个人访谈或小组访谈及实验的准备和讨论等。可根据研究需要进行调整。场地面积10～20 m2，可同时容纳3～10人。所需设备包括3人沙发1个，单人沙发1个或可移动桌椅（6张活动长方桌、 2个半圆桌、椅子若干），多媒体教学设备（投影仪1台、配100～120寸电动幕布、音箱和功放），2台高速球形摄像头，单向透视玻璃。

（2）活动室：主要用于被试者行为活动实验的现场操作。场地面积30～40 m2，可同时容纳10～20人活动。所需设备包括：单向透视玻璃、 3～4台高速球形摄像头、音视频控制系统、大显示屏、一套多目标定位跟踪系统。

（3）认知实验区（可包含在行为活动室内，也可单独设立）：开展个体或小群体的实验研究。场地面积20 m2，可容纳2～5个人进行实验研究。所需设备包括单向透视玻璃、音视频控制系统、眼动仪、生理信号记录仪等实验设备。

（4）控制室（含后台）：该区域主要用于观察被试行为、活动、表现等，并可对行为数据进行存储和分析处理。场地面积15～20 m2，可供1名主试操作设备、发布指令，以及2～4名实验助理同时进行行为观察和数据处理。所需设备包括：3～4台电脑（台式和笔记本均需要，根据安装的软硬件要求适当增减电脑数量），桌椅（2～3个长桌），文件柜（用于放置设备，最好有密码锁，并由2人分别保管钥匙和密码，确保设备安全）等。

3 实现阶段

3.1 方案制定

前期通过查找资料、专家咨询、现场观摩或学习等方式，了解行为研究实验室建设的相关情况，做好充分的准备，在此基础上，根据经费额度、研究目的、功能设计确定拟配置的设备种类和数量，并结合实际用房情况，确定实验室规模和房间布局。方案要详尽细致，技术路线清晰，后续只需按部就班执行就行。

3.2 设备采购

在经费已经到位的情况下，可以开始设备采购，由于采购的设备金额都较大，政府采购的周期较长，因此应预留足够的时间（6个月～1年半），以免影响项目实施进度。根据上海市的相关文件要求，涉及进口产品政府采购的项目，由项目实施单位按照相关要求自行组织论证，除政府采购书面申请报告及申请表外，还应提交相关论证材料。因此，对于采购需要的各类材料都应该提前准备，并在获得财政批复的情况下再行采购，不可贸然实施。

3.3 实验室装修

在条件允许的情况下，进行设备采购的同时，可以开始着手实验室的设计和装修，预留设备接口。为了确保实验室行为采集数据的准确性，室内要求做好隔音，包括隔音墙和静音地毯，最终达到40分贝以下，通过专业设备检测达标后才能验收合格。在每个行为观察室和访谈室安装单向玻璃，从而便于在控制室进行实时观察，要求单向玻璃顶上的灯光要柔和，确保观察效果。在施工完成后，就可以开始安装设备，在四面墙角安装摄像头，以及多目标定位系统接收设备等。装修的全过程中，装修承包商需和设备供应商充分沟通和及时协调，确保设备的准确安装。

3.4 设备调试

在设备安装完成后，由设备供应商负责完成所有软硬件设备的测试和调试。使用方在设备验收时，需重点关注音频采集是否清晰、视频捕获软件的清晰度、完整性、连贯性（是否有卡顿、滞后）、硬件设备有无故障、操作是否流畅、效果是否符合预期、软件是否能够和硬件完美配合等。有问题的及时和设备供应商反馈，并由其进行解决。

3.5 操作人员培训

在软硬件设备均调试妥当后，由设备供应商派遣专业的技术工程师对操作人员开展系统的理论和实践培训。培训内容包括熟悉或掌握各软硬件设备的原理、操作流程和规范、注意事项、案例等。要求每个操作人员上机实际操练，并掌握使用要点。这个过程，可能需要重复多次，操作人员才会熟练操作。使用方和设备供应商要经常性沟通，设备供应商应根据需要提供持续性的技术支持。

3.6 实验室投入使用

在上述步骤均完成后，实验室即可真正投入使用。此时，需根据项目的要求设计各类实验性和非实验性的研究方案，配备2～3个专职人员，优先考虑具备心理学、教育学、医学等多学科背景的人员，确保实验的科学性和实验结果的有效分析。

4 总结与建议

现阶段，我国已经建成的行为研究实验室绝大多数是在高校，主要面向心理学和教育学类专业，部分面向管理学和经济学等[6]，在健康教育专业机构内建设在国内实属首次。本实验室未来将致力于对健康相关行为进行研究和干预。通过设定特定的场景，按人群进行细分，观察、记录和分析不同人群特定健康行为的特征，探索推动行为决策的内外部因素和动力，融合心理学、管理学、行为科学等多学科理论设计干预实验，探索行为干预的有效方式，从而为实践应用提供证据支持。

行为研究实验室的建设从最初的构想到最终的实现需要2～3年的时间。在建设前期要做好充分的准备，在实施过程中，务必要把握执行进度，这样才能确保建设工作的顺利进行。