基于UCD方法的麻醉机设计
基于UCD方法的麻醉机设计
摘要:本文引入了实际的手术医疗器械——麻醉机,因为手术室本身苛刻的环境要求和手术的重要性,所以手术医疗器械的设计要周全考虑到病人和医护人员的需求,通过对于基于UCD方法的麻醉机设计讨论,对于今后我国医疗器械设计具有一定帮助作用。
关键词:人性化设计 医疗器械 UCD 麻醉机
手术都需要麻醉,麻醉是让病人在手术期间感觉不疼。一般重大手术需要全身麻醉,这时就需要使用麻醉机,利用麻醉机作为吸入全身麻醉是广泛采用的麻醉方式。麻醉机不仅要做到让病人在手术期间感觉不疼,还要负责处理病人因为接受麻醉和手术而引起的一切变化,维护病人术中的基本生理功能,像心跳、呼吸、血液循环及氧气输送等重要功能的维持;另外,还必须不断可调节麻醉深度、预防及紧急处理麻醉手术中可能出现的异常[1,2]。目前,麻醉机已成为重大手术不可缺少的器械。作用的重大、功能的复杂、性能要求的可靠都使麻醉机在各种手术医疗器械中成为代表性器械。
1 UCD设计方法
UCD方法是20世纪80年代末期兴起的一种产品开发的概念与方法,主张开发设计应将焦点放在用户上,让他们可以依靠现有的心智习性,自然的接受该产品,而不是强迫用户重新建构一套心智模式。
UCD方法起源于20世纪80年代Donald Norman(唐纳德·诺曼)在加利福尼亚州圣地亚哥大学所做的研究,1986年发表在他与人合著的一本书:User—Centered System Design:New Perspectives on Human—Computer Interactionl(用户中心系统设计:人一电脑互动研究的新视角)。后来Norman又进一步构建了UCD的概念,1988年发表在其后的代表作:The Psychology Of Everyday Things(设计心理学)。书中提出了用户为中心设计的七条设计准则。Norman提出的七条UCD准则为:使用真实世界与用户脑中的知识; 简化工作的结构;让系统信息能够被看到,以减少评估与操作间的差距;让操作对应关系能被用户了解;利用人为与自然的操作限制,避免操作发生错误;容错设计;当以上六项准则无法使用时,将其标准化。
最后可用性测试提供了产品生产前的最后结果的检查。这些过程在整个生命周期都可以被应用,将可用性和交互设计工作嵌入过程的所有阶段,从最初的产品概念到整个开发周期。当然,UCD工作的强度是不一样的,在设计阶段高,在实现阶段低。在每一个阶段,通过寻找会影响产品设计和构建的理解和回答询问间的差距,团队必须决定UCD中哪些活动可以最好支持产品。
2 麻醉机UCD设计方法
2.1 麻醉机结构
麻醉机(持续气流吸入式麻醉机)是麻醉常用的重要工具,其功能是向病人提供氧、吸入麻醉药及进行呼吸管理。要求提供的氧及吸入麻醉药浓度应精确、稳定和容易控制。由于大多数麻醉药本身都具有不同程度的呼吸抑制和升降血压等作用,再加之在麻醉过程中易出现麻醉并发症和意外,因此,即使不用麻醉机向病人供给药,也常用麻醉机的呼吸器来辅助和控制病人的呼吸,并监护病人的生命指数。优良的麻醉机可以减少因药物引起的副作用和因装置故障所造成的意外事故,并通过监测病人的呼吸和生理状态来及时发现意外。现在的麻醉机对麻醉药量进行控制且精度高,麻醉方式多,选择方便,结构形式能适合不同的环境条件,监测仪器具有灵敏、准确、可靠、监护范围广等优点。
麻醉机包括供气系统、流量调节系统、麻醉蒸发器、通气系统、麻醉呼吸机、监测和报警装置、麻醉残气清除系统和各种附件与接头等。
麻醉机的设计涉及到各种学科的知识,其中麻醉师不仅作为设计团队成员,也是一级用户的代表,有几十年的麻醉机临床使用经验,为麻醉机的设计提供临床使用的各种信息,帮助完善用户需求分析。
2.2 确定麻醉机的用户需求
使用麻醉机达到全身麻醉,一般可以分为三个步骤。1)诱导:用左手将面罩固定于病人的口鼻部,右手轻握气囊,吸氧去氮后打开蒸发罐
开始予以适当浓度的吸入麻醉药。2)维持:依靠呼吸机维持病人的呼吸,视手术情况控制麻醉深度,并做好呼吸管理和监测工作。改变麻醉深度主要是通过调节挥发罐开启浓度和增加新鲜气流量来实现。3)苏醒及恢复:吸入麻醉病人的苏醒过程与诱导过程相反,可以看作是吸入麻醉药的洗出过程。在手术结束时应比高流量麻醉更早关闭蒸发罐,用高流量纯氧来快速冲洗病人及回路里的残余麻醉药。
在多次征求麻醉师的意见,以及和技术部门、销售部门、厂长、经理的几次讨论后,形成了各方面的用户需求:
(1)病人:麻醉机应该安全可靠,功能强大。
(2)麻醉师:麻醉机应该造型独特,性能安全可靠,操作方便舒适。
(3)经理:麻醉机应该气派,有档次,体现科技含量。
(4)厂长:麻醉机应该结构紧凑合理,生产工艺不能改变,成本不能增加。
2.3 确定用户目标,建立任务要求
从上面的用户需求模型,可以看出用户的实际需求其实是比较模糊的,他们只能是提出概念中的理想麻醉机原型。设计人员的工作就是把用户的需求转化为清晰的用户目标,并建立设计任务要求。另外真正理解用户的体验,最好是自己去体验下使用的情景,而实地使用麻醉机是不可能的,因为产品设计成员毕竟不具备在手术室操作麻醉机
的能力。所以设计团队成员对用户进行了深入访谈,并对麻醉机的结构和造型进行了分解研究。
综合用户的各种需求,确定了用户目标:增强操作的舒适性和安全性;合理的结构设计;技术改进,本麻醉机产品开发过程中同步进行技术改进工作,技术改进的重点是呼吸回路的改造,将呼吸机从机架中脱离出来,形成整体的呼吸回路模块化设计。本项技术改造将对麻醉机的整体设计产生一定的影响;在基本不增加成本的条件下,体现M-9000麻醉机的整体感和价值感;在针对不同细分市场系列麻醉机之间体现关联性和整体性;全面提升公司医疗器械的整体设计水平和麻醉机产品形象。
根据用户目标,针对性地制定了任务要求:符合人机工学要求,操作方便、安全;协调的色彩设计;完善的细部设计;合理的结构设计;设计思路新颖,体现差异化;造型具有现代感、科技感和高附加值;造型的整体性:在系列麻醉机之间实现模块化设计,体现家族产品的整体性和一致性。
3 麻醉机的人性化设计表达
3.1 麻醉机的形态与人性化设计
麻醉机属于医疗器械,医疗器械产品有其本身的造型形象;同时开发的产品又属于企业的家族产品,新的造型必须和原来的造型有统一,也要有变化;另外还要考虑到系列化产品功能模块的拓展性。这些要
求都体现在了用户需求上,麻醉机的造型必须建立在满足用户需求的基础上。
厂家、麻醉师和病人对麻醉机虽然各自的需求都不同,但是他们对麻醉机造型要求都有个共同点,那就是造型必须能体现亲和力,具有5E标准之一的吸引力。所以最终方案整体造型偏柔性,比较内敛、亲和温馨,同时又保持了医疗产品本身的特征。比较公司原麻醉机产品比较刻板的形态,最终的设计偏向丰富一些,感性一些的,给人流畅亲和的感觉。在没有特殊功能的抽屉外形上塑造了比较有亲和性的线条,而且在麻醉机的各转角的地方都处理得圆滑一点,减少棱角方正的感觉。这样做无疑增加了麻醉机产品形态的可接近性(accessibility),减少产品的临床性(clinical),减少病人的紧张情绪。
3.2 麻醉机的色彩与人性化设计
医疗行业标志性颜色是白色,代表明亮、干净、卫生,所以最后的麻醉机方案主体颜色也是白色。一方面体现了行业产品特征,另外延续了公司前几代产品的色彩特征。在麻醉机整体的下半部分用了蓝色,从无形的精神观点来看,蓝色是积极的,红色是消极的。蓝色,大自然的天空、海洋、河畔、冰雪,是心理的冷色,是与病者焦急不安、烦躁的心理状态相求得平衡的色彩。当麻醉师在选购产品时对色彩感受和病者的立场是一致的。另外在重量感上蓝色比白色要重,所以在视觉心理上用户会觉得麻醉机的重心在下部,保持稳定感。局部色彩如快速充氧阀,运用了绿色。绿色是生命之色,而氧气也是生命的动力,所以在
意义上是一致的,语义上的一致使麻醉师的操作会产生直觉的反映,符合了5E标准之一的高效性。另外是利用色彩中红、绿颜色为补色关系的原理,解决医生在手术时长时间接触红色的血,造成的视觉上的疲劳,设计符合了5E标准之一的有效性。
3.3 麻醉机的人机界面与人性化设计
在实际的设计过程中,因为蒸发罐、监护仪、压力表和流量计都是公司外购的,所以在设计上作不了改变。但是最终的设计尽量使其它的界面设计符合麻醉师的使用习惯和生理尺寸。针对以前监护仪的位置固定悬挂,在一定的角度麻醉师无法看到监护显示的问题,把监护仪设计成可以180°旋转,并把显示屏放置在最佳视域内,这样麻醉师在靠近病人端也可以察看到病人的特征参数。在流量计部分,设计成半圆形,增加了旋钮和流量计距离面积,减小视觉密度。对流量计、压力表和监护仪的面板都做了色彩分割处理,强化各部位的识别性。并且流量计和压力表面板都处理成圆弧和圆,与整体风格对应。对监护仪的功能旋钮加以色彩区分和识别,减少误操作。压力表适当倾斜成70°,与人坐时的视线成最佳视角,减小读数误差。快速充氧阀设计成内凹形,即使麻醉师或其它医护人员撞击到麻醉机台面快速充氧阀处,也不会启动快速充氧。以上人机界面的设计都很好符合了5E标准的有效性、高效性、易学性和容错性。
4 结语
UCD方法作为一种指导性的设计流程已经在国外企业的产品开发和设计过程中被普遍使用。作者将其引入到医疗器械的设计中,目的是想在设计的过程中可以全面地考虑医疗器械用户的需求,从而真正做到人性化设计。满足用户需求的医疗器械也必会受到用户的欢迎,参考文献
[1] 缪晓宾,许佳.认知心理学在医疗器械设计中的运用[J].重庆科技学院学报(自然科学版),2007,9(4).
[2] 刘歆.医疗器械设计中的可用性及标准要求[J].中国医疗器械杂志,2010,34(1).