基于人机工程学的实验室内部环境设计

杨 静

（咸阳师范学院，陕西 咸阳 712000）

近年来,在“以人为本”理念的带动下，人机工程学的研究领域深入到各个行业，得到了空前的发展。人机工程学始终是以人-机-环境作为研究的对象,通过揭示人-机-环境之间相互关系的规律，达到系统总体性能的最优化，改善工作和生活环境，让使用者更健康、高效、愉快地工作和生活。在实验室中,做实验者、实验设备、实验台和实验室内部环境等因素组成了实验室特有的人-机-环境系统。如何应用人机工程学原理，创造令做实验者身心愉悦的实验室内部环境系统是本文探讨的主要内容,通过这些问题的研究，使实验室人-机-环境达到最优化。

1 人机工程学的含义

人机工程学起源于欧美，又称“人类工效学”,最早是在工业社会中，开始大量使用和生产机械设施的情况下，探求人与机械之间的协调关系。人机工程学是一门涉及诸多方面的综合性边缘学科。国际人机工程学学会对人机工程学的定义是:“研究人在工作环境中的解剖学、生理学、心理学等方面的因素,研究系统中各组成部分的交互作用(效率、健康、安全、舒适等),研究在工作和家庭中、在休假的环境里，如何实现人-机-环境最优化的问题的学科”。

2 人机工程学与实验室环境设计

实验室是科研和教学实践开展的重要场所，其内部环境设计的优劣不仅影响着实验开展的准确度和效率，还影响着实验者的心理感受和创造力的发挥。人机工程学应用于实验室环境设计，本着健康、安全、高效和舒适的目标，以人为主体，运用人体测量、生理、心理测量等手段和方法，使人体结构功能、心理、力学等与实验室内部环境设计之间协调统一，令人们感到工作生活在其中，感受到关怀和尊重，满足人的身体和精神需求，最终出发点和目的都是为人服务，进而提高使用效能。

实验室室内设计作为环境设计系列中的一环，首先必须对所在建筑物的功能特点、设计意图、结构框架、设施设备以及建筑物所在地区的室外环境充分了解，还应了解现代室内设计的特点要求和发展趋势。以人机工程学为依据进行室内设计，“够得着的距离，容得下的空间”是最重要的原则，使人与空间形成良好舒适的相互关系。具体在设计中体现为：为家具、设施的尺度及其使用范围的确定提供主要依据，为人们在室内活动所需的空间的确定提供主要依据，为人体在室内环境中适应的情况提供最佳参数，为室内视觉环境设计提供合理的依据。

3 人机工程学在实验室设计中的具体应用

3.1 实验台设计

3.11 传统实验台设计中存在的问题

实验台是实验室室内环境设计的核心和重点，传统的实验台在最初设计时只考虑了工程功能的实现，忽略了人机界面的设计和操作者的感受，给实验操作带来很多不便。例如：有些实验台没有统一的面板,仪器仪表随意散乱放置,毫无条理，容易引起人的视觉疲劳,产生误操作；有的实验台显示仪表的位置过高或过低,读数不便，造成实验数据误差大；有的实验台线路繁杂、反复交叉，造成实验观察不便；有的实验台结构陈旧，与现有实验设备不相配套,布局不合理等。

3.12 基于人机工程学的实验台设计

基于人机工程学的实验台设计,从工业设计角度出发,结合人机工程学、色彩设计、产品造型设计、操作界面设计等理论对实验台进行设计改造，设计令使用者操作方便、坐着舒服、看得清楚的实验台，提供舒适的操作空间、最佳的视觉效果以及最宜人的操作平台。在确保实验要求的前提下，通过人机工程原理优化设计出既能满足实验功能又能满足人性化需求的实验台。

（1）实验台活动空间设计。使用者做实验的时间一般较长，因此设计实验台时必须为使用者留出足够的活动空间,从而避免使用者长久保持一个姿态而感到疲劳。首先，操作员的座椅必须是前后位置可调以方便进出；其次，实验台面高度不应低于使用者坐姿肘高，宽度不应小于使用者两肘间宽；最后,还应该为使用者下肢留出足够的活动空间，避免使用者下肢长时间处于弯曲状态,造成不适和疲劳。

（2）实验台视野设计。视野是指头部以正常姿态观看对象时，头和眼睛保持不动或眼睛轻松转动,观看正前方所能感受到光刺激的空间范围。实验台的结构设计要在兼顾整体布局的情况下，保证实验主要操作对象处于最佳视野范围内,视觉效果良好、易于操作。

（3）实验台控制面板的设计。对于带有控制面板的实验台，控制面板是操作者获得有关实验运行信息，发出控制指令的主要途径，因此必须重视控制面板的设计。控制面板一般包括指示灯、仪表仪器、控制按钮等，控制面板的设计要以使用者的操作速度和操作的准确性为原则，按钮要按压舒适，布局合理易记忆，操作方便。

（4）实验台坐椅设计。在实验室工作中，我们发现，实验室的坐椅通常样式简单粗糙、椅面过硬、坐垫和靠背的设计不符合人机工程学原理，坐的时间稍长就会有不舒服的感觉。以人机工程学为原理对实验台用椅进行设计，就必须从人体坐姿的生理形态、人体测量学以及人体体压分布入手，依照我国成年人人体尺寸标准，来确定椅子坐垫的舒适性和靠背的造型与结构，根据坐垫和靠背舒适度调节尺寸范围。一般来讲，椅子靠背的倾斜角度对人体的舒适度影响很大，座垫和靠背的夹角越大，身体的负载就会向后背和大腿靠下的部位移动，人体休息的效果就越好。因此，实验用椅的坐垫和靠背应尽可能使操作者脊柱处于生理体位，保持正常的生理曲度，椅面要软硬适中，高低恰当，满足做实验者对实验用椅舒适性的要求。

2.2 其他相关实验室家具设计

按照人机工程学的原理，实验室家具的设计应充分考虑做实验者的需求，符合人体的生理特点，其结构尺寸应仔细考虑人体所能触及的活动范围；并根据实验室的性质特点确定家具的尺寸，以便于使用者拿放和归类整理；还要根据使用者的生理、身体要求考虑“触及”的舒适程度。基于安全的因素，家具的边角应尽量采用弧形设计以及保持良好的稳定性。

2.3 实验室内照明设计

实验室一般运用全面性照明光源，避免强烈的眩光，光线性能要舒适柔和，照度均匀。电源插座要根据具体需求合理设计，安全方便。实验台一般是做实验的焦点，因此要给予充足的光线照射，使实验台醒目，富有活力，令操作者精神集中，视觉清晰，实验效率高。

2.5 实验室内色彩设计

实验室内色彩设计要以实验室的类别和基本特点为原则，必须满足色彩使用功能和安全性的要求，例如实验台的色彩与周围环境对比鲜明，墙体使用淡绿色等，便于识别，增强安全系数。一般来说，做实验的时间较长，实验室的色调不宜太过单一，通常以冷色调为主，局部搭配暖色调，保持清醒严谨的色彩氛围的同时还要满足做实验者的心理机能和情感需要。

3 结论

在实验室内部环境设计中应用人机工程学原理是人文关怀在室内设计中的充分体现，能极大地改善和优化实验操作者的工作环境，促使实验操作科学、方便、舒适。同时令实验操作者拥有愉快的心理感受，提高实验准确率，激发实验操作者的创造力，取得更好及更具有创新性的教学科研实验成果。

[1]丁玉兰.人机工程学[M].北京理工大学出版社.2005

[2]张峻霞.人机工程学与设计应用[M].国防工业出版社.2010

[3]刘盛璜.人体工程学与室内设计[M].中国建筑工业出版社.2004

[4]陈易.室内设计原理[M].中国建筑工业出版社.2006.