基于人机工程学的自动体外除颤仪柜体造型设计研究

侯志杰 覃霄 陈净莲

关键词：人机工程;自动体外除颤仪;柜体造型设计;产品语义

1 人机工程学概述

人机工程学，也称人因工程学、人类工程学、人类工效学、宜人学等等。虽然学科的名称有所区别，但在研究对象和研究方法上大体一致。国际工效学会（International ErgonomicsAssociation， IEA）于2000 年对人机工程学定义进行了更新，即人机工程学是研究人与其他组成部分交互关系的一门学科，并综合运用其理论、原理、数据、方法等进行设计，以优化系统效能和人的健康幸福之间的关系。

它要求将“人”与“机”看作整体系统中的两个相互作用和依赖的部分，研究人的因素与机器的特征。同时考虑环境的作用和影响，进而将“人—机—环境”作为一个有机的整体去观察。人因工程学的研究是为了优化系统效能与人的健康幸福之间的关系。其中优化系统效能是功利性的，而考虑人的幸福则是出于人本主义思想。人的幸福在人因工程中包括安全、健康、舒适、体验四个层面，而优化系统效能则对“机”提出了有效性、效率、可靠性的要求[1]。其中人的因素在系统中被划分为信息感知系统、信息处理系统、运动执行系统、维持系统四个子系统[2]。不但需要考虑人体的结构物理特征，还需要考虑其生理特征、心理特征和社会关系因素。

2 自动体外除颤仪概述

自动体外除颤仪是应对心源性猝死，进行院前急救的理想产品。相较于大型除颤设备，其操作更加简单智能，体型小巧，适合非专业医护人员使用。自动体外除颤仪产品通常储存在一定形式的柜体内，作为公共急救产品。产品工作的原理是通过脉冲电流的刺激，消除危险的心脏室颤现象，以帮助心脏更好地重新恢复到正常的工作状态。目前在中国比较常见的本土品牌有迈瑞、江苏久心等。但在中国配置的更多是外国品牌，如ZOLL、贝克森、日本光电、飞利浦等，它们参与研发生产的历史较长，技术相对成熟，因而有更强的竞争力。这些品牌的设备虽然存在许多功能上的、使用步骤上的区别，但在柜体设计上大致相似，这些柜体主要分为立柜式和壁挂柜式。柜体起到保护和支持内部产品的作用，有的柜体还具有宣传相关信息的作用与售卖其他医用耗材的功能，如图1 所示。

3 自动体外除颤仪柜体造型设计的现状

3.1 生硬的点线面造型元素

点线面是产品造型中的基础元素。点元素的位置大小、线元素的曲直长短和面的空间转折，为产品造型带来了千变万化的可能。这些元素对于造型设计的影响不言而喻，而对于目前的AED柜体造型来说，造型设计的重点在于考虑造型元素的理性表达，即造型元素与柜体的材料、工艺之间的关系及与AED 功能之间的关系，而不重视造型元素的感性依据。下列产品型号代表了当下自动体外除颤仪柜体造型对点线面元素的设计应用特点，如图2 所示。

点元素以各种功能按键、指示灯和图文信息的方式呈现，按功能区域进行布置。各种点元素的设计和布置符合人们的认识特点与人体结构特征，能较好地满足人们获取信息和功能的需求，但各种信息之间缺少主次，影响信息读取的效率。线元素则多为僵硬的直线，呈现出锋利的、机械的转折。面的形状和排列，使AED柜体呈现为标准的六面体，这样的形式可以适应机械化生产的特点，也能满足一般公共用品的使用要求。总体来讲，自动体外除颤仪的点线面造型元素能更好地满足人们的使用需求。但如果设计者将自己代入到自动体外除颤仪的真实使用情景中时，不难发现，面对分秒必争的生死急救，人不免会产生紧张的情绪。这样的紧张情绪，是导致人在人机互动过程中出现失误的重要原因。所以，这些过于硬朗和机械的点线面造型元素，忽视了造型元素的感性意义，不利于减轻施救者的心理负担，做到真正的人机友好。

3.2 缺少主次的造型信息元素

产品的造型向人们传递着各种各样的信息，能准确地获得造型元素在空间中体现的信息，是施救者做出产品功能判断和施救的前提。这就要求AED 产品要通过柜体的造型设计将自己的功能信息明确地表达出来。施救者接收信号后会在头脑中进行信息的加工处理，综合自身记忆与经验来判断这些信息的意义。

目前，绝大多数的自动体外除颤仪柜体造型设计都有意识地强化造型在信息传递上的表达。强调信息输出的做法是正确的，因为在急救需求出现时，人们很难保证AED 产品会出现在事发现场。大部分情况下AED 设备会被隔离到临近的空间，甚至更远的空间中，施救者无法现场获得相关信息。此时最好的解决方法就是在施救者进入急救空间之前，AED 已经将信息发送给潜在施救者，并在其头脑中形成较长时间的信息存儲。因为人的短时记忆一般只有1 分钟，而且短时记忆的信息储存容量有限，一般认为是7±2 个组块（chunk）[4]。这时，AED 的柜体需要在表达信息的基础上，产生一种有吸引力的刺激，以增加潜在使用者的记忆印象，在紧急情况发生时人们就会有更高的几率回想起AED产品的存在。通过柜体造型传达信息的常见的方法是利用电子屏幕、高亮度提示灯、图文提示信息等元素来引起人们对于AED产品的关注，并将这些元素融入造型设计中，使之成为柜体造型的一部分，如图3 所示。

柜体造型的信息传递将直接影响人们对于产品功能的把握，这也是自动体外除颤仪设计的重点内容之一。但从普遍的情况来看，这些信息往往没有被区分出明显的层次，也没有突出重点。多种信息同时被强调的结果就是没有被强调的信息，从而导致人们不能迅速地理解产品的功能，甚至浪费掉宝贵的急救时间。

3.3 较低的造型识别度

造型识别度指的是利用各种造型元素的创新，使其与其他产品造型有所区别。对于一般的商品而言，提高造型的识别度是为了能引起消费者的注意，以提高产品被选购的概率。但对于急救类公共产品而言，提高造型识别度的最大意义在于把产品从空间中突显出来，让人们意识到该产品的存在。公共空间中存在的元素很复杂，各种各样的信息同时出现在人们的视野中。为了节约宝贵的急救时间，施救人员需要在陌生或复杂的环境中快速准确地识别到产品。这需要产品本身有较好的造型识别度，同时也对配置环境的情况和选择提出了要求。但根据目前的情况来看，大多公共场所在设计之初并没有考虑到配置AED 的情况，AED 只能在既定的公共环境中寻找到相对适合的位置。这样的情况给自动体外除颤仪的柜体造型识别设计提出了不小的挑战，为了适应人的信息感知特点，AED 的柜体不但要与它所在的环境因素相区别，还要与其他公共设施相区别。

比较遗憾的是，目前自动体外除颤仪的柜体造型设计并不具有自己的明显特点。通过对比各种品牌的自动体外除颤仪可以发现，自动体外除颤仪的柜体造型设计无论是在点线面元素方面，还是造型信息设计方面均与其他公共设施类似，如消防设施、售卖机、自主柜台等。这种相同的点线面造型特征和相似的信息传递思路很容易导致人们将AED 与其他公共产品混淆。

4 基于人机工程学的自动体外除颤仪造型设计思路

4.1 创造更柔和的点线面元素组合

自动体外除颤仪的柜体造型主要依据机器生产的特点进行设计，而没有从人的心理需求出发。过于锋利的直角转折，过于规整的体面组合，使AED 产品流露出冰冷的气质，不能对紧张的施救者产生积极的意义。在人与机器组成的人机系统内，紧张的情绪是导致施救者在使用急救设备时产生失误的重要原因[5]。为了改变这些点线面元素的特征和组合方式，可以依据产品语义的设计思路。为柜体造型加入更人性化的造型语义，弱化机械式的点线面元素，可以消解人与AED 设备之间的心理隔阂，缓解施救者产生过度紧张的情绪。

在除颤仪的核心技术已经比较成熟的今天，考虑使用者的使用感受就显得更加重要。在医用产品造型设计中考虑病人心理需求的做法，已经在医疗设备制造领域产生了不错的反响。如今的医疗设备造型设计大多会在满足理疗救护功能的基础上，努力融入温暖亲和的造型语言，以体现设计的人性化。这一点在AED设备的造型设计中也同样适用。相较于图文信息、指示灯、屏幕等具体造型元素，产品语义同样是传达产品信息的手段[6]，而且它可以传达更为抽象和概念的信息，例如安全可靠、高科技、坚硬、愉悦等。为了消除人们与AED 之间的心理隔阂，就要减少危险的、专业的、冰冷的概念传达，转而去努力传达出一种可靠的、温润的心理感受。这就需要综合考虑AED 柜体的造型、颜色、质感等问题，将那些符合要求的符号，即大部分人认为的代表了可靠和温润的符号，适配到AED 柜体的外观设计中。由于人们存在先入为主的认识特点，大部分人就会将这样的AED 同样地理解为可靠的和温暖的。这其中包括了寻找到合适的符号及如何将符号适配到柜体造型中两个问题。

为了找到能传达目标信息的造型，需要对人们的经验认识进行了解，找到能带给人们可靠、安全、温润的符号。这一过程也被称为建立用户的语义模型。具体方法包括配对测试、直接解释法、选择法等，即把预先选定的符号展示给调研对象，通过各种方法与调研对象进行反复沟通和确认，最终找到符合设计者期待的符号。鹅卵石、玉石、伞、蘑菇、摇篮、子宫、婴儿床是被多数调研对象所认可的理想符号。以对鹅卵石符号的应用为例，接下来需要完成的工作为：（1） 元素提取，设计者提炼出鹅卵石的特征，解释为何鹅卵石能代表相关的意义;（2） 符号适配，在不影响产品功能的前提下，将鹅卵石中的元素适配到柜体造型设计中去;（3） 验证与修改，将具体化的设计方案呈现给调研对象，确认是否传达了目标意义，若不理想则继续重复以上步骤。如此，便能改变以机械生产制造为出发点的设计思路，转而以人的心理特征为出发点，设计更加柔和的点线面元素（如图4）。

4.2 区分造型信息元素的优先次序

在人机工程学的研究中，有专门探讨机器信息输出问题的内容。机器设备中专门有向人传达自身功能、性能、状态等信息的部分，被称为显示器。机器的信息输出要与人的信息输入通道相匹配。人的信息接受主要依赖的是视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉、体内感觉、平衡感，每一种感觉类型都有各自的特点和优势，其中视听觉又是人们最主要的信息接受方式。对应的，机器也会拥有针对这些感觉的视觉显示设计。AED 通常利用的是自身的视觉显示器来输出信息，也有部分AED 用到了听觉显示器。听觉显示器能主动向人传递信息，但听觉显示器对于环境的要求更高。下表列出了常见显示器的一些区别。

在需要传达的内容上，有关AED 的名称和功能的信息是最重要的，其次是使用步骤、注意事项、状态信息，最后是柜体内的普通医疗耗材信息。与上述的显示器进行结合，可以确定出一般的造型信息元素优先次序：传达AED 名称信息的视觉显示器、传达AED 功能信息的视觉显示器、传达使用步骤信息的视觉显示器、传达使用步驟的听觉显示器、传达普通医疗耗材的视觉显示器。优先级最高的形式应该最容易被人识别和理解的，也最应该被设计师所重视。

4.3 提高造型识别度

AED 所处的公共环境通常很复杂，为了确保AED 设备在环境中能不被过分弱化，且与其他公共产品的造型相区别，使人们更快地找到它，就应加强它的柜体造型识别度。

为了加强AED 柜体的识别度，应在不影响产品核心功能的基础上，有意的将它的造型元素与其他公共产品做区分。具体的方法为：（1） 点元素的设计要突出重点，为产品需要传达的信息划分主次;（2） 改变造型中笔直的线条元素，在不影响工业制造与产品功能的前提下，为其适度增加弧度;（3） 设计更加灵活的面元素，有意的去打破标准的几何造型，避免过度的规整;（4）为了更好的与消防设备区分，配色上可以更加灵活，同时避免色彩搭配传递出过多的危险暗示，为此可以选择纯度更低，明度更高的橙色系或黄色系，并与灰白等中性色相搭配（如图5）。

5 结语

AED 的使用能有效地提高心源性猝死急救的成功率，AED 作为公共急救设备通常会被储存在柜体内。为了优化自动体外除颤仪的效能，做到真正的人机友好，需要依据人机工学的原理和原则对其造型问题进行修正。在确保造型的尺寸设计符合人机要求的基础上，改变柜体造型冰冷的、机械的、危险的产品语义，转而为其带来一种温润的、人性化的、可靠的符号语义，弱化机械感的点线面元素，弱化AED 与人之间的隔阂。同时提升造型识别度，优化AED 的柜体造型在空间中的信息输出，防止AED 产品在空间中被弱化。以期人们用更短的时间来搜寻到它，从而争取到更多的救援时间。