口腔综合治疗台多重人机界面设计

孟 巍

1 口腔综合治疗台

口腔综合治疗台诞生于20世纪30年代末期。其发展经历了从原始的生活座椅加简单的器械台到机、椅、医护工作区及相关的设备器械一体化集成；从机械低速牙钻、自然采光到射流（气动）高速牙钻、光线照明；从简单的手工操作到自动化、电脑程序控制；从患者的固定体位、医生的强迫体位到随意调整，舒适安全体位的过程。基本配置包括：座椅、手机、卫生及供水设备、控制台、工作灯、机械盘、喷枪等牙科治疗中常用或必用设备。

由于医疗器械的特殊性，其本身的人机工程学质量和使用的安全性就显得非常重要。虽然现代医疗器械的科技含量越来越高，但医疗器械产品有时还是会对病人、家庭成员、以及医护人员造成伤害。这些伤害有两个主要来源：人为失误和机器故障。

1.1 医疗器械产品自身故障

随着科技的不断提高和进步，医疗器械产品使用功能在不断加强，同时产品本身的结构、操控装置、产品各个系统之间的关系也越来越复杂。医疗器械的特殊性故障会引起难以预料的损失，因此，良好的医疗器械产品的人机界面是设计的关键。

1.2 人为失误

产品的使用对象是人，故“人为失误”不可避免。在由人和医疗器械组成的系统中，人是一个不可靠的和不确定的因素。即便是一个训练有素的操作者，也会因为种种原因，如心情不佳、疲劳、工作压力过大等因素而产生操作失误，因此，人机工程学设计在保障产品的使用安全上显得格外重要。

现代口腔诊疗要求人-机械-环境系统是一个稳定安全、高效的综合体，在这个系统中要求机械环境适合人的需要，口腔操作理论的发展决定了口腔设备人机界面的发展方向。

2 医生正确操作姿势的理论基础

口腔诊疗过程是一个极精细的操作过程。不少操作仅在0.1～0.2 mm范围内进行，长期以来.医生在使用口腔医疗设备时，并未重视自身的操作姿势和诊疗体位，以至在操作中往往处于弯腰，扭颈或各部位肌肉不协调状态。这种状态，既不能充分发挥先进设备的效能，也可能因持续的强迫体位引起医生一系列的职业性疾病。有学者统计，口腔医护人员的颈、肩、腕综合征和腰痛病发生率高达85%。

2.1 固有感觉诱导理论

1960年Beach提出了平衡的家庭操作位。以人为中心，要求医生和护士能始终处于最佳体位状态进行手术操作，患者能在最为自然松驰的仰卧状态下接受治疗。在仰卧状态下同时减少手术器械对患者的感官刺激。以感觉为基础，通过固有感觉测试技术来确定各种操作部件的位点设计，排除了口腔科治疗台中部份配件的盲目定位。以零为概念，要求机械制作低成本，使用高效益，去除一切繁琐、性能低、稳定性差的装置，同时应避免对医生体位及动作有干扰的附属配置。

2.2 四手操作法

四手操作法贯穿口腔治疗的全过程，医生和护士始终都是坐位操作，医、护的双手都在进行工作，医、护之间平衡而迅速地传递器械、材料和其它用品。

2.2.1 术前准备

四手操作的方位以病人为中心，医生、护士及设备的位置关系可用时钟的字码表示，治疗前牙时，医生位于l2点，后牙位于7点，护士椅位应稍高，以便观察到口腔内情况，护士工作点在2～4点，治疗推车置于l2～2点，4～7点作为医护传递区。传递器械或药品时应在病人下领至胸前之间，切忌在头面部上方以免损伤病人，传递时要迅速准确、平稳，避免频繁传递给病人造成心理压力。

2.2.2 术中配合

护士做好器械准备和材料调配，医生只负责完成治疗，并有护士在术中传递和回收器械，及时用吸引器排除患者口腔的唾液和废屑。

诊疗区同时应保留医生和护士的基本活动空间。即在医生的右侧要保留放置器械托盘所需空间，以及护士坐位与步行空间（如图1）。

图1 诊疗室活动空间

3 口腔综合治疗台的人机界面的界定与分析

口腔综合治疗台的使用对象和被作用对象都是人。这种由使用对象和被作用对象都是人而组成的人机界面（如图2），其界面设计包含：医护人员-医疗产品、病人-医疗产品、管理维护-医疗产品界面。口腔综合治疗台的使用对象和被作用对象都是人。这种由使用对象和被作用对象都是人而组成的人机界面，其界面设计包含：医护人员-医疗产品、病人-医疗产品、管理维护-医疗产品界面。

图2 人机界面

3.1 医护人员-医疗产品人机界面

“人机界面”是指人机间相互施加影响的区域，凡参与人机信息交流的一切领域都属于人机界面。人机界面是人机之间传送信息的媒介。

3.1.1 显示装置的作用是对用户的操作和各种状态作出反馈和提示。所以在设计上应力求简洁、明确、清晰。在显示界面设计时，应减少显示的视觉密度，控制好显示界面的视觉平衡性，并要考虑内容的配置与注意容度的保留，适当的留白会使整个界面看起来清楚且美观。

3.1.2 显示界面在口腔综合治疗台中主要应用到了以下几种类型：

①数量型显示界面

数量型显示界面提供变量或过程的量化信息，具有明确的显示单位，口腔综合治疗台的压力表常采用这种方式。

②警报与信号显示界面

提供监控者注意或指示监控者应执行什么操作，向监控者报告执行系统的运行状态或异常情况等。在指示灯设计中,国家标准规定在设备上红色必须仅用于指示危险的警告和(或)要求紧急行动。电源指示灯若是指示设备正在工作状态,应采用绿色表示(绿色的含义表示准备运转)。如果指示灯用于表示紧急情况下停止设备的运行就要选择红色。

③字母与符号界面

字母设计的重要特征是字母的认读性。即从多少个字母中辨认出某个字母的可能性，是由字母的字宽（字幅）、字高、笔画宽的比例决定的。字母的觉察率还与视距有关。

符号设计应保证图形与背景的稳定与清晰。应采用简化抽象形式表现对象。构成单个符号的各个图形元素应相互联系，形成协调统一的整体，ISOPLUS口腔综合治疗台座椅控制符号设计（如图3）。

3.1.3 操作装置的作用是用户通过它对器械输入指令，使器械按照人的旨意工作。包括手动操控装置和脚控操纵装置。操纵器形状同它的功能之间最好有逻辑上的联系，以利于辨认和记忆。

①手控装置

按键设计应该尽量增加手的触感，便于舒适地操作。旋钮设计应注意增加适当的阻尼，以保证旋钮能较好地定位和操作,TwisterECO-19-3P型控制界面设计（如图4）。

图3 ISOPLUS口腔综合治疗台座椅控制符号设计

图4 TwisterECO-19-3P型控制界面设计

②脚控装置

为减少医生的手在操作中的交叉感染，应减少手柄及手触开关设计，椅位的调整、器械盘到位控制、手机开闭等尽量采用脚控开关，手术灯采用感应式开关，体现防护与抗污染的设计思想。多功能脚控器（如图5所示）分为以脚跟为支点的踏板式和脚踏按钮设计。踏压表面应设计成齿纹状，以避免用力时滑脱。蹬踏力消除后应保证操纵器能自动复位。在操纵过程中，操作者往往会将脚放在脚踏板上，为了防止脚踏板被无意碰移而发生误操作，脚踏板应有一定的起动阻力，该起动阻力至少应当超过脚休息时脚踏板的承受力。

图5 脚控器

在考虑人体测量数据、生物力学、人体运动特征进行设计时，使用对象以男性成年医护人员为标准，对于控制装置的操纵力、操纵速度、安装位置、排列布置等，应按总体操作者中第5百分位来设计，使操纵控制装置适合大多数医护人员的操作。

3.2 病人-医疗产品人机界面

病人作为弱势群体且组成成分比较复杂，治疗时对医疗器械会产生恐惧和焦虑的心理、体力虚弱动作迟缓,且对人机界面的要求各不相同，设计时主要考虑以下因素:

3.2.1 人机界面的造型要符合美学的观点，给人在视觉上有赏心悦目的感觉，给病人安全感，以缓解或减少病人的心理恐惧和忧虑。

3.2.2 色彩要合理选择颜色，主体色尽量选用中性色彩，色彩的配置要合理，使医疗器械具有人性化特点。

3.2.3 安全性。医疗器械与病人接触界面要安全舒适，界面要简洁。

3.2.4 其中患者座椅为设计重点：

口腔综合治疗台上的头支托可上下前后移动。若过大会导致医生的身体距患者口腔较远，使医生体位不自然前倾，改变了自然的生理操作体位。支托下不宜有影响医生操作的突出物。左右两侧使患者头部固定在中央。

侧支撑和超薄靠背的设计为医生和护士提供充裕的腿部空间，操作起来更方便，医生护士可以无障碍地以舒适的姿势靠近病人。坐垫多一个分节，弯曲程度更大，曲线更柔和可调。并且牙科椅应能降到很低的位置(40 cm)，使老人和儿童减少上椅时间，还可以上升到最高92 cm，并可以用作手术床。

综合治疗台椅面软硬适度，另外座椅要具有升降瞬间延时功能，使病人感觉不到椅子的瞬间冲力，对老年病人，心脏病人等给予心情较轻松的治疗环境。

3.3 其他人员-医疗产品人机界面

其他人员包括医疗设备购买者，维修人员及病人家属等。作为医院的购买者来说希望其医疗产品性价比很高，整体形态美观大方；作为维修人员则希望易于安装、维护和清洁；作为病人家属主要是对医疗产品具有信任感。

4 总结

在产品设计中，人既是设计的主体，又是设计的服务对象，一切设计的活动和成果，归根结底都是以人为目的。以心理为圆心，生理为半径，用以建立人与物(产品)之间和谐关系的方式，最大限度地挖掘人的潜能，综合平衡地使用人的机能，保护人体健康，从而提高生产率。

通过将人机界面分为：医护人员-口腔综合治疗台、病人-口腔综合治疗台、其他人员（管理人员及病人家属）-口腔综合治疗台三类界面并分类详细分析得出口腔综合治疗台设计原则即：安全性、效率性和情感性。

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