（机械设计及理论专业论文）监测类医疗产品界面设计理论及应用的研究.pdf

四j i 大学硕士学位论文 监测类医疗产品界面设计理论及应用的研究 机械设计及理论专业 研究生：袁品均指导教师：干静 随着我国医疗技术及医疗企业的快速发展，面对国内外日趋激烈市场竞争， 以人为本的设计理念逐渐受到重视，尤其是对医疗产品界面设计提出了更高的 要求。本文在这样的背景下针对监测类医疗产品人机界面作了较全面、深入的 研究，分析并总结此类产品界面设计的基本思路与方法。提出了面板排版的概 念与方法。其研究内容如下； 第一，分析人的信息加工模型，以及认知心理学的基本理论及在设计中的 应用。对用户知觉的特性分析，主要包括注意知觉的意向性、形状知觉、视觉 造型、行动一结果链的知觉等特性，确定产品与人的关系及入机界面设讦的基本 要求。对用户认知特性进行分析，包括记忆、知识表达、思维等的分析，总结 出设计中如何为用户提供认知条件与认知的引导。 第二，基于认知心理学的理论基础上，提出监测类医疗产品用户模型的概 念及特点，并对两种典型用户模型即任务模型与思维模型的进行分析。结合监 溯类医疗产品的用户( 揉作产品的医护入员、接受监测的病人，以及其他人员) 的具体特点。对使用产品的心理、思维与动作进行细致分析，构建出基于思维 与任务的综合模型。 一 第三，结合监测类医疗产品的特点，分析这类产品的人机界面要素，并界 定其设计范围。定义出监测类医疗产品的人机界面。同时，阐述面板设计美学 的基本理论，并结合典型医疗产品进行分折，总结出这类产品界面设计的美学 特点。最后兼顾设计美学原则与用户模型要求，提出监测类医疗产品人机界面 的综合设计原则。通过实例分析，从构建用户模型，到分析用户操作流程，确 立设计的关键元素，进行了案例产品的详细设计。 士- 四川大学硕士学位论文 第四，提出面板排版的基本概念；提炼其基本的形式元素。基于工业设计 的知识与经验，运用基本的图形变换知识，按照功能分组的原则，提出产生面 板多方案的形态创新思路与方法。进而总结出监测类医疗产品的细部设计及整 体的方法与思路。 第五，应用上述理论与方法在手持检测仪器设计实例中进行验证，从面板 排版的基本流程、约束限制条件及面板排版的知识与经验等，初步确立面板排 版的方案。经过细化，成为最终设计方案并制造为产品。产品得到企业的认可 和市场的基本成功。说明界面理论和排版方法的正确性。 关键词：认知心理学用户模型界面设计设计美学面板排版 监测类医疗产品 四川大学硕士学位论文 t h es t u d yo fin t e r f a c ed e sig nt h e o r ya n d i t sa p p ii c a t i o nf o rm e d i c a ip r o d u c t m e c h a n i c a ld e s i g na n dt h e o r y p o s t g r a d u a t e ：y u a np i n j u ns u p e r v i s o t ：g a nj i n g t w i t ht h ed e v e o p m e n to fo u rc o u n t r ym e d i c a lt e c h n o l o g ya n dt h e m e d i c a le n t e r p r i s e ，f a c i n gc o m p e t i t i o no ft h ed o m e s t i ca n df o r e i g nm a r k e t ， t h eh u m a n i s td e s i g ni d e ai sg r a d u a l l ye n t e r t a i n e dw i t ha t t e n t i o nd a yb y d a y ah i g h e rr e q u e s tf o ri n t e r f a c ed e s i g nf o rt h em e d i c a lp r o d u c tis b r o u g h t c o n s i d e r i n gt h es t a t u so ft h et r e n do ff u t u r ed e v e l o p m e n t ，b a s e d o nc o m p r e h e n s i v e l yr e s e a r c ha n da n a l y s i so fm a n m a c h i n ei n t e r f a c ed e s i g n f o rm e d i c a l p r o d u c t ，t h eb a s i ct h o u g h ta n dm e t h o do fi n t e r f a c ed e s i g n f o rt h i sk i n dp r o d u c ta r es u m m a r i z e d t h eb o a r dd e s i g nc o n c e p ta n dt h e m e t h o da r eb r o u g h t i t sr e s e a r c hc o n t e n t a sf o l l o w s ： f i r s t l y ，p e r s o n si n f o r m a t i o np r o c e s s i n gm o d e li sa n a l y z e d ，a sw e l l a st h e o r ya n da p p l i c a t i o no fc o g n i t i v ep s y c h o l o g y a n a l y z i n gt h eu s e r c o n s c i o u s n e s sc h a r a c t e r i s t i c m a i n l y i n c l u d i n g t h ea t t e n t i o n c o n s c i o u s n e s s ，s h a p ec o n s c i o u s n e s s ，t h ev i s u a lm o d e l ， m o t i o n r e s u l t c h a i nc h a r a c t e r i s t i ca n ds oo n ，r e l a t i o n so fp r o d u c t p e r s o na n dr e q u e s t o fm a n - m a c h i n ei n t e r f a c e d e s i g n a l - ec o n f i r m e d a n a l y z i n gt h eu s e r c o g n i t i v ec h a r a c t e r i s t i c ，i n c l u d i n gt h em e m o r y ，t h ek n o w l e d g ee x p r e s s i o n ， t h et h o u g h ta n ds oo n h o wt op r o v i d et h ec o g n i t i v ec o n d i t i o na n dt h e c o g n i t i v eg u i d a n c ef o rt h eu s e ri nt h ed e s i g ni ss u m m a r i z e d s e c o n d l y ，b a s e do nt h ec o g n i t i v ep s y c h o l o g y ，u s e rm o d e lc o n c e p ta n d t h ec h a r a c t e r i s t i co ft h em e d i c a lp r o d u c ta r ep r o p o s e d , t h et a s km o d e l - - h i - - 四川大学硕士学位论文 a n dt h em e n t a lm o d e la r ea n a l y z e d b a s e do nc o n c r e t ec h a r a c t e r i s t i co f m e d i c a lp r o d u c tu s e r ，i n c l u d i n gp e r s o n n e lo fo p e r a t i o np r o d u c t ，p a t i e n t ， a n da l lt h a tp e r s o n n e l ，t h ep s y c h o l o g ya n dm e n t a la n dm o v e m e n to fu s e r a r ec a r e f u ll ya n a l y z e d ，t h eu n i f i e dm o d e lo f t h et h o u g h ta n dt h et a s k i sc o n s t r u c t e d t h i r d l y ，b a s e do nc h a r a c t e r i s t i co fm o n i t o rm e d i c a lp r o d u c t t h e m a n m a c h i n ei n t e r f a c ef o rt h i sk i n dp r o d u c ti sa n a l y z e da n di t sd e s i g n s c o p ei s1 i m i t e d t h em a n m a c h i n ei n t e r f a c ef o r t h em o n i t o rm e d i c a l p r o d u c ti sd e f i n e d t h eb o a r dd e s i g ne s t h e t i c st h e o r yi se l a b o r a t e d ； d e s i g ne s t h e t i c sc h a r a c t e r i s t i cf o rt h i s k i n dp r o d u c ti n t e r f a c ei s s u m m a r i z e d f i n a l l yg i v i n gd u a la t t e n t i o nt ot h ed e s i g ne s t h e t i c s p r i n c i p l ea n dt h eu s e rm o d e lr e q u e s t ，s y n t h e s i sp r i n c i p l eo fm a n m a c h i n e i n t e r f a c ed e s i g nf o rt h em e d i c a lp r o d u c ti sp r o p o s e d t h r o u g ha n a l y z i n g t h ee x a m p l e ，f r o mc o n s t r u c t i n gt h eu s e rm o d e lt ot h ea n a l y s i so fu s e r o p e r a t i o nf l o w ，e s t a b l i s h i n gd e s i g ne l e m e n t s ，d e t a i l e dd e s i g no ft h ec a s e p r o d u c ti sc a r r i e d f o u r t h l y ，p u t t i n gf o r w a r dt h eb o a r dd e s i g nc o n c e p t ，i t sb a s i cf o r m e l e m e n ti sr e f i n e d b a s e do nt h ei n d u s t r i a ld e s i g nk n o w l e d g ea n dt h e e x p e r i e n c e ，u t i l i z i n gk n o w l e d g eo ft h eb a s i cg r a p ht r a n s f o r m a t i o n ， a c c o r d i n gt op r i n c i p l eo ft h ef u n c t i o ng r o u p ，i n n o v a t i o nt h o u g h ta n dt h e m e t h o do fm u l t i p l a n ss h a p eo ft h eb o a r dh a sp r o p o s e d t h e nm e t h o da n d t h o u g h to fd e t a i l i n ga n dt h ew h o l ed e s i g nf o rm o n i t o rm e d i c a lp r o d u c t i ss u m m a r i z e d f i f t h l y ，t h ea p p l i c a t i o no ft h e o r ya n d t h em e t h o d i n t h e i n s t r u m e n t a t i o nd e s i g ni sc a r r i e do nt h ec o n f i r m a t i o n f r o mb a s i cf l o w o ft h eb o a r dd e s i g n ，t ot h er e s t r a i n t c o n d i t i o na n dt h ek n o w l e d g ea n d t h ee x p e r i e n c eo ft h eb o a r dd e s i g n ，t h ep l a no ft h eb o a r dd e s i g ni s i n i t i a l l ye s t a b l i s h e d ，t h ef i n a l l yt h ep r o d u c ti sm a n u f a c t u r e d t h e p r o d u c to b t a i n st h ea p p r o v a lo ft h ee n t e r p r i s ea n db a s i cs u c c e s so ft h e m a r k e t i te x p l a i n st h ea c c u r a c yo ft h e o r ya n dm e t h o do fi n t e r f a c ed e s i g n - - - i v m 四川大学硕士学位论文 o ft h eb o a r d k e y w o r d s ：c o g n i t i v ep s y c h o l o g y u s e rm o d e li n t e r f a c ed e s i g n d e s i g ne s t h e t i c s b o a r dd e s i g n m e d i c a lp r o d u c t v 一 ， 四川大学硕士学位论文 1 1 课题研究的背景与动机 第一章绪论 1 1 1 我国医疗器械的现状及发展趋势 我国医疗器械市场既有令人振奋的一面，也有令人堪忧的发展障碍。下面 是近年来我国医疗器械市场取得的一些积极的进步。 据中国经济时报报道，我国现有医疗器械生产企业2 9 0 0 多家，可生产4 7 个大门类、3 5 0 0 多个品种、1 2 0 0 0 余种规格的医疗器械产品。据介绍，目前中 匡医疗器械市场的规模大约为1 2 亿美元，这一数字预计到2 0 0 6 年将达到1 7 亿 美元以上据统计，中国政府对医疗设备的投入正以每年1 3 的速度增长。面对中 国巨大的医疗市场，不单飞利浦，g e 、西门子等跨国公司均争先恐后。预计， 各大公司抢占中国医疗市场份额的竞争将愈演愈烈。 据中国医药报报道，飞利浦医疗已把中国作为其主要市场之一。他坚信在 未来3 年内，中国医疗市场的年增长率有望超过1 0 ，并将在6 8 年内超过日 本成为世界第二大医疗市场。2 0 0 5 年，我国医疗器械的需求量将呈继续上升态 势，国内医疗器械市场前景将更加广阔。我国每年都要花费数亿美元的外汇从 国外进口大量医疗设备，国内大约有近7 0 的医疗器械市场已被发达国家的公司 瓜分。 据统计，仅美国生产的医疗设备就占全世界医疗设备总量的4 0 多，欧洲占 3 0 左右，日本占1 5 1 8 加起来几乎完全垄断了世界市场。而我国医疗器械工 业总产值仅占世界总销售额的2 。面对如此巨大的市场与如此微弱的市场份额 所形成的巨大反差，使我们不得不反思问题究竟出在哪里? 在每年各地举办的医 疗器械展中，我们常常能遇到这样的情景：在拥有相当技术含量的前提下，国外 品牌的设备通常会由于产品所显示出的优良品质，而以更高的价位被售出：国内 的设备即使是价格低廉，也鲜有人问津这里面的一个关键问题，就是国内的 设备在造型上所体现出来的冰冷的机器味道太重，缺乏设计，没有人情味，操 作不方便，界面设计让人难以从情感上接受 - - 1 - - 四川i 大学硕士学位论文 作为医疗器械产品，无论它的外形、操作方式还是色彩人们都会对它提出 更高的要求。医护人员希望医疗器械便于操作，人机界面清晰，尽量减少误操 作病人则希望医疗器械具有人性化的特点，来缓解或改善他们面对冰冷机器 时的紧张、恐惧心理。目前国内医疗器械产品还停留在仅仅把它视为普通机器， 对产品的人机关系设计考虑较少，特别是产品的人性化，宜人性设计方面几乎 更是空白。因此国内生产的医疗器械产品大多线条生硬，操作界面不清晰，操 作繁琐，容易引起误操作。 在一些发达国家和地区，已经把人性化的设计理念广泛融入了医疗器械产 品的设计之中，并使先进的模块化设计理念更深入 人机交互界面更完善。造 型上多采用圆滑曲面，消除了病人对机器的恐惧感，使其身心得到平衡。色彩 比较柔和，给病人有一种安全感和减轻心理压力( 如图卜l 所示) 图i - i 西门子公司的医疗器械 总之，在医疗器械未来发展中，首要目标就是如何要通过设计本身让人们 明白医疗器械产品的使用方法，满足人体工程学，使产品易于为使用者认知， 让产品能清晰地传达出如何操作的信息，急用户之所急，忧患者之所忧，帮助 他们克服治疗过程中所遇见的各种生理或心理上的实际问题，在平衡各种矛盾， 协调各种关系的过程中，将人一产品一使用环境融入到一个和谐的系统里，设 计出最优化的产品。良好的医疗产品外观设计及界面设计可以增加产品的附加 值，树立企业的品牌形象同时还蕴含了非常丰富的内容，即它体现了产品对操 作者和受治疗者的一种关注程度。这样的产品才会为大家所接受，在更具市场 竞争力。 四川大学硕士学位论文 1 1 2 设计的人性化和界面设计的友好性是医疗器械的发展方向 由于信息化的迅速发展，正逐步改变着人类生产生活的方方面面，在展示 人类伟大的征服力量和无与伦比的聪明才智的同时，也带给人新的苦恼和忧虑， 尤其是操作界面的单调枯燥及操作程序的复杂性，增加产品的操作难度，降低 产品使用的信心和勇气，大大降低产品与人的亲和力。在这样的背景下，与人 相关的产品领域也逐渐重视设计的人性化及界面设计的友好性，设计强调科学 和艺术、技术与人性的结合，科学技术给设计以坚实的结构和良好的功能，而 艺术和人性使设计富于美感，充满情趣和活力、成为人与设计和谐亲近的纽带。 所谓产品人性化设计是指以人为核心，全面考虑人的精神、物质需求的一种设 计价值观。人性化设计更注重人的需求，它运用多学科的知识，对功能的内涵 加以扩展，使设计更具生命力。它一方面是指“人”所使用的产品应以人机工 程学为原则，即设计应以人的心理为圆，生理为半径，用建立人与产品之间和 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，从而提高效率。另一方面，它是指设计在满足产品使用功能的前提下， 应以人的感性需求为着眼点，在产品的形态和色彩上满足人的精神需要，协调 和平衡人的情感，充分体现以人为本的设计理念。产品不仅要求高质量、高精 度、高科技含量，更要求高情感特性，符合人的生理需要和心理需要，具有很 高的宜人性、舒适性、安全性，符合人机工程学的要求：使用方便、操作性好， 不易疲劳，产品设计安全，为用户着想，考虑到每一个细微的环节，尽可能地 达到操作者的要求，贴近人的感觉圆。 可以将人性化进一步分解为界面设计，主要包括3 类，即功能性界面、情感 性界面、环境性界面，这样划分有助于考察设计界面的多种因素。3 类界面之间 有涵义上也可能交替与重叠，在这里环境性和情感性是不好区分的，但这并不 妨碍不同分类之间所存在的实质性的差异。 e 、功能性界面：对功能性界面来说，它实现的是使用性内容，任何产品或内 外环境或平面视觉传达作品，其存在的价值首要的是在于使用性，由使用性牵 涉到多种功能因素的分析及实现功能的技术方法与材料运用。在这一方面，分 析思维作为一种理性思维而存在。功能性界面设计要建立在符号学的基础上。 设计功能界面，不可避免地要让使用者明白功能操作每一操作对人来说应是 - - 3 - - 四川大学硕士学位论文 符合思维逻辑的，是人性的，而对机械、电子来说则应是准确的、确定无疑的， 双方的信息传递是功能界面的核心内涵。使用性信息在使用过程中直接通过硬 件和软件界面体现。使用过程是人机界面的交流过程，是功能的实现过程，所 以使用性信息体现了界面的可用性。可用性是衡量产品执行任务的难易程度， 表示界面为用户提供操作线索的能力。功能性信息和使用性信息之间的关系表 现了实用性与可用性之间的关系，需要根据不同的设计对象，在这两者之间寻 找最佳的平衡点。 情感性界面：任何一件产品或作品只有与人的情感产生共鸣才能为人所接 受。用户在使用界面时，通过对界面的认知会造成感觉和情绪上的波动，从而 形成对界面的印象和评判，酝酿出一个情感信息的表达过程。人是感性动物， 因此情感信息具有很强的不确定性，这种不确定性造就了界面的个性化。 环境性界面：任何的设计都要与环境因素相联系，它包括社会、政治和文 化等综合领域。处于外界环境之中，“是以社会群体而不是以个体为基础的”， 所以环境性因素一般处于非受控与难以预见的变化状态。 设计是人的设计，即满足人生理和心理的需要、物质和精神的需要。这种 尺度既包括生理尺度，又包括心理尺度，而心理尺度的满足是通过设计人性化 得以实现的。从这个意义上来说，设计人性化和人性化设计的出现，完全是设。 计本质要求使然，决非完全是设计师追逐风格的结果。离开了热爱人，尊重人 的目标，设计便会偏离了正轨。因此设计的人性化已成为评判设计优劣的不变 准则。李砚祖先生认为：“什么是好的设计，处于技术水平、市场需要、美学趣 味等等条件不断变化的今天，很难有永恒评判的标准。但有点则是不变的， 那就是设计中对人的全力关注，把人的价值放在首位。”这种的观点正反映在了 设计界对人性化的关注和重视。 。 1 1 3 当前人机界面研究的方法与问题 人机界面包括人一软件界面，人硬件界面，在当前的人机界面中，通常 将人考虑“理性人”，而没有同时考虑“非理性人”“感性人”等特点。所存 在的主要两个问题如下蛳嘲： 1 以信息技术为中心设计的人机界面 - - 4 - - 四川大学硕士学位论文 ( 1 ) 要求用户必须具备各种相关的信息技术，迫使人们不时被操作技术打 断，无法集中在操作对象上 、 ( 2 ) 功能的最大化的同时，界面的操作难度越来越大，增加用户学习和使 用的负担。 ( 3 ) 功能相同的产品，操作位置和方式缺乏一致性。 ( 4 ) 软件界面菜单项、菜单层次过多，每次用户要寻找较长时间。造成这 种现象的原因在于计算机技术的人员在不经过用户深入调查和分析的情况下进 行界面设计，他们在设计时只考虑用什么技术可以实现需要的入机界面，而不 考虑用户的具体需求和使用感觉。 2 以美学为中心的人机界面设计： ( 1 ) 分散用户注意力，形成大量视觉垃圾或信息垃圾，引起视觉疲劳。 ( 2 ) 背景用许多图案进行装饰，这些对用户学习没有任何帮助。短期观看， 会分散学习注意；长期观看，由于过分刺激会感到视觉疲劳。 一 ( 3 ) 人眼视觉对运动、颜色变化、明暗变化比较敏感，视觉注意容易转向 这些刺激，而忽视真正有用的信息。 ( 4 ) 没有考虑用户原有的知识结构和用户认知思维过程，而是从艺术角度 进行版面的布局构图，从美观的角度考虑界面上内容的选取，把人机界面变成 了艺术欣赏。 造成这种现象的原因在于：由只懂美术知识的人员在仅考虑界面美观，而 不考虑用户学习和操作心理的情况下进行设计。这种界面在一定程度上能吸引 注意。但是不符合用户操作的特性，很难收到良好的使用效果。 这两种研究方法所存在的主要问题“1 ： ( 1 ) 人机界面操作不符合用户的职业思维方式、行为方式和任务要求。各 种功能没有按照任务类型组织起来，提供给用户的是与他们职业工作方式不一 致的内容。 ( 2 ) 界面中存在大量为计算机服务的操作及辅助性操作，用户必须面向机 器行为进行学习，并记忆大量操作命令。 ( 3 ) 没有或很少给用户提供行动过程或操作顺序，用户必须花赞许多时间 和精力记忆这些过程。 ， ( 4 ) 用户操作出错的情况时有发生，但缺少用户需要的反馈。 于一 四川大学硕士学位论文 ( 5 ) 用户不能很快形成思维一动作链。用户必须要进行大量的思维一动作的 转换。增加用户的转换认知负担。 1 1 4 对医疗器械的工业设计及其界面设计的重视 在医疗器械行业的产品设计中，过去较多重视的是功能性、安全性和耐用 性。近些年来，不少企业的设计人员也在努力追求外观的美，医疗器械的外观 设计进入了一个新的发展时期，尤其是医疗器械用户界面设计成为当今医疗器 械设计的一个热点研究领域，国内外的医疗器械机构都意识到医疗产品不只是 一种治疗的技术，它还应该包括企业对用户的服务和对患者的关爱与呵护。这 在很大程度上讲，是从医疗产品的造型及界面的使用及互动上体现出来的。由 于用户和市场对好的用户界面的迫切需求同目前良莠不齐的用户界面设计之间 的矛盾日益激化，因此，越来越多的部门逐渐重视用户界面的设计，以此来提 高企业产品的市场竞争力。医疗器械用户界面的设计既是个性化，形式化的外 观设计，同时也是使用者对于功能上需求的直观体现。使用者对于用户界面的 接受和认同一方面依赖于用户界面设计中物质化的硬件设计，另一方面也依赖 于用户界面设计中非物质化的软件设计。在满足形式化，功能化的前提下，更 应该以人为本，从用户出发，使用户界面设计具有更多人性化的考虑和设计。 同时国际电工委员会( i n t e r n a t i o n a le l e c t r o t e c h n i c a lc o m m i s s i o n ，i e c ) 提出有关可用性方面的要求这些要求包含在医疗电子器械产品的安全性标准中 即i e c6 0 6 0 1 一i 的第三修订版中( 目前为f d i s 版) 。关于可用性的要求由一个分 标准来规定即i e c6 0 6 0 1 一卜6 “医疗电子设备安全要求：可用性”。该标准己于 2 0 0 4 年9 月通过成为欧洲标准( e n 6 0 6 0 1 - i - 6 ) 并己在欧盟国家内施行。根据该标 准的要求医疗电子产品的可用性必须参照风险管理标准( e ni s 0 1 4 9 7 1 ：2 0 0 0 ) 的 方法对其与使用有关的风险( u s e - r e l a t e dr i s k s ) 进行风险分析和评估如果这些 风险超出了可接受的范围则必须对产品进行改进及优化。该标准同时还规定在 产品开发的过程中必须分析产品使用的环境条件、使用者的特点、使用方式等 等以确定产品使用过程中可能的危险使用情景( s c e n a r i o s ) 针对这些情景产品 的人机学特点必须有效地得到保证。为此需利用可用性工程的分析及实验方法 ( 比如产品的可用性检测u s a b i l i t yt e s t ) 确定产品中可能的与使用有关的风险 四川大学硕士学位论文 并证明其可用性m 。 该安全标准并没有要求医疗器械产品的设计必须达到其最优的可用性它只 是要求生产厂家保证其投放到市场的产品必须满足可用性的基本要求这些产品 的使用不会给病人或使用者带来不可接受的风险。尽管如此对于那些想要进入 欧洲市场的产品而言达到其最优的产品可用性是极为重要的它将使产品具有更 强的竞争优势。许多厂家对此已有了很切身的体会和经验即：考虑产品的可用性 不仅可以加快产品的开发进度降低开发成本而且还能够提高产品的市场占有 率。值得注意的一点是特别是那些领导市场的生产厂家对于其产品的可用性更 为看重并把它作为区分不同产品的重要特征因为从实质上讲不同产品的功能性 现在已经很相似了。 1 。2 课题研究的现实意义 1 2 1 提高医疗产品的使用人群安全、舒适、高效的操作体验 医疗产品的使用人群主要可分为以下几种： 1 医生、护士等医疗产品的操作者：这类人群在使用医疗产品时，监护与检 测并分析病理，其精神高度紧张，不允许有半点差错，承受压力比较大，因此， 他们对产品的功能性及人机界面的可操作性、易操作性要求非常高。 2 病人，医疗产品检测的接受者：这类人群为患病的弱势群体，疾病的折磨 使他们心理脆弱、情绪低落，一些不良的刺激可能引起患者很大的反应，医疗 产品的安全性、友好性对于患者来说更为重要。病人需要医疗产品美观、精确、 卫生，能够减少疼痛，减少对医疗产品的恐惧感，这样的产品会给他们很好的 安全感。使其心态稳定地接受监测。 ， 3 还有一些与医疗产品间接接触的人群，如医疗产品代理商、医院管理人 员、病人家属等，这些人群虽然还没有使用医疗产品，但是产品形态带给他们的 感觉，以及观察其他人群使用时的景所产生的心理感受也会形成积极的或消极 的心理暗示。 我国医患比重大大低于发达国家，医护人员的工作负荷过重，承担的压力 大，国外研究发现，相当一部分医护人员出现情绪疲惫、缺乏个人成就感和信 - k 四川大学硕士学位论文 心，由于医护人员经常运用医疗器械对各种患者病情的进行监控及检测，时刻 警惕避免医疗差错、事故的发生，这些都会产生工作压力，良好的人机界面设 计显得尤为重要啪能使操作明确、感受良好、使用者不易疲劳，同时考虑空 间关系和美学因素，让医护人员感到他们的工作环境舒适、增强信心 】2 2 为设计人员提供界面设计的方法与思路 在本文中主要是探讨了认知心理学在医疗器械中的界面设计中的基本理论 体系，真正做到以用户为中心，从用户的角度理解机器，根据用户的需要来设 计产品对于界面设计人员深入了解用户的认知心理，用户的。非理性”，及其 审美社会心理等，这样为设计人员提供理论支撑。 同时在面板设计过程中，对于设计师提高面板设计效率，寻求多方案来满 足用户的不同需要，以提高在市场中的竞争能力，在这样背景下提出了医疗器 械界面设计中的面板排版理论及方法。 1 3 课题研究所设计的内容和方法 1 3 1 研究内容 本课题基于监测类医疗产品界面设计作了深入的研究与分析，提出监测类 医疗产品面板排版设计的概念，阐述面板排版设计对产品设计的意义其中通 过界面设计理论和广泛的设计案例及实际的设计课题总结出医疗产品界面设计 实践方法，为医疗产品界面设计及面板排版提供现实的参考依据。如图1 - 2 研 究内容框图，见下页。 ， 1 ，3 2 研究方法 1 广泛的资料收集，坚持理论和实践并行，从两方面去搜集课题研究所需 要的素材资料，一是从现行的界面设计理论原则中筛选并提取所需的理论依据， 二是从广泛的医疗产品设计案例中提炼设计的现实资料 2 通过人机工程学、美学、认知心理学、产品语义学等理论原理的研究， 卜 四川大学硕士学位论文 明确监测类医疗产品界面设计价值的重要性，指出应从医生和病人等角度出发 考虑监测类医疗产品界面设计问题，并构建用户模型。通过对界面设计的研究， 总结在设计过程中所涉及到的具体元素，并具体分析这些的元素给界面设计带 来的影响。并且将医疗产品界面的内在价值( 人性关怀、文化内涵) 与外在表现 ( 功能、形状、大小、位置、符号、标志、色彩等) 相结合加以分析，明确界面 设计具体方法。 图1 - 2 研究内容框图 四川大学碗士学位论文 3 将传统的图形变换的算法基本理论应用在面板设计中。通过工业设计知 识经验对面板排版的处理方法进行探讨与总结，结合界面设计的理论，可以产 生多种面板设计方案，为界面设计提供新的思路与友法。 1 4 本章小结 随着我国医疗企业的快速发展，面对国内外日趋激烈市场竞争，以人为本 的设计理念越来越受到重视，同时也是医疗企业赢得市场的利器，这就对医疗 产品设计提出了更好的要求。通过研究认知心理学的基本理论，构建监测类医 疗产品用户模型，归纳并总结其人机界面设计的相应方法，大胆提出面板排版 的思路与方法，以期提高设计效率增强其界面的可用性、友好性，提升我国医 疗企业的竞争力。 一l o 四川大学硕士学位论文 第二章认知心理学理论在设计中的应用 认知心理学( c o g n i t i v ep s y c h o l o g y ) 是2 0 世纪5 0 年代中期在西方兴起的 一种心理学思潮，在2 0 世纪7 0 年代成为西方心理学的一个主要研究方向它 研究入的高级心理过程，主要是认识过程，如注意、知觉、表象、记忆、思维 和语言等，从心理学的观点研究人机交互的原理。该领域研究包括如何通过视 觉、听觉等接受和理解来自周围环境的信息的感知过程，以及通过人脑进行记 忆、思维、推理、学习和解决问题等人的心理活动的认识过程。 、 以信息加工观点研究认知过程，它将人看作是一个信息加工的系统，认为认 知就是信息加工，包括感觉输入的变换、简约、加工、储存和使用的全过程。 2 1 人的信息加工模型 2 1 1 人的信息加工模型溉述 认知心理学的主要理论架构是“信息处理模式”，以人类为主动的信息处 理者，分析人类凭感官接受信息、贮存信息以及提取、运用信息等不同阶段的 不同特征，所以狭义的认知心理学也常被称作“信息处理心理学”如果把人脑 看作信息加工系统，那么人的认知过程包括输入、加工和输出三个环节“”。 人对信息的加工过程主要分为四部分：感知系统、记忆系统、控制系统和反 应系统。在信息加工过程中，医疗产品的显示的图形、图标、文字的信息及声 音信息，也包含设备的运行等处于变化的信息被用户感知，形成“信息模型”。 人感知到信息模型后进行解码，把它转换成“观念模型”。人操作产品以达到预 期目标，称为“目标模型”。人整个操作的过程，就是把信息模型，观念模型 和目标模型进行比较，根据比较结果向医疗产品发出调整信息，反复调整直至 达到目的过程n 1 。图2 - 1 是信息加工的循环流程。 四川大学硕士学位论文 局韶反馈 ! 宜廿扩扣啪 反馈过程；馈过程 图2 - 1 信息加工的流程示意图 、 、 2 1 2 人的信息的接收系统 人接收信息的可靠性取决于信息和入的匹配度，例如系统传递的信息是否 过多或过少，渠道是否通畅，以及各类信息是否兼容等等 人体接受信息的渠道有视觉、听觉、嗅觉、味觉、肤觉( 触觉、痛觉、温度 觉) 和本体感觉( 在操作时，人所提供的身体及四肢所在位置的信息，包括平衡 感、运动感、方向感等) 。除了嗅觉和味觉，其他信息接受渠道基本上都已经用 在监测医疗产品界面设计中。用户通过形体、构造、尺度、位置、色彩等视觉 要素，音量、音调等听觉要素，温度、压力、材质，肌理、硬度和柔软度等触 觉要素，动作、方向等知觉要素、嗅觉以及肢体感觉等来获取意义“蜀“” 信息传递有串联和并联两种方式。串联传递是指用刺激物的单一感觉属性 对信息进行编码。并联传递是指将多种感觉属性结合起来对信息进行编码。后 者有助于扩大传递信息的范围和提高传递效率。例如医疗监护产品，监护中出 现异常时，通过信号灯、文字、语音或图形提示医护人员，从多种通道“多管 齐下”的起到界面提示的作用。 2 1 3 信息的输出系统 人机沟通的最后个环节是效应器，人的运动器官扮演着效应器的角色“”。 用户操作的效率在很大程度上取决于大脑输出信息的速度和运动器官的准确 性。 四川大学硕士学位论文 2 - 2 用户的知觉及知觉行动特性及应用 2 2 1 用户的知觉特性 行为主义心理学把知觉看作是被动接受外界刺激。现在人们认为，在有目 的的行动中知觉是受行动意向指导的；对于设计师来说，特别要注意知觉的意 向性、形状知觉、视觉造型、结构知觉、行动一结果的知觉、行动( 行为) 过程 知觉等“”? “” 人的知觉与动作具有一定本质关系：知行合一如果设计的操作满足这些 特性，就能使用户比较自如形成技能行动。设计的基本目的就是通过造型规划 人与物的关系，给用户提供知行合一的条件。了解用户的这些知觉特性可以明 确设计物人关系和人机界面的目的和方法，为用户提供对知觉和操作动作有利 的操作条件，提供知觉和动作引导。 ( 1 ) 知觉的意向性 知觉可以分为两类。在一般无特定目的的行为中，知觉也是被放松无特定 目的通过知觉，我们要识别形状，但是形状对我们的含义并不仅仅是形状， 用户在操作使用产品时，通过形状来识别产品，识别要操作的东西，操作完后 还要靠知觉去判断是否达到了操作的目的。研究知觉的目的就是要去理解用户 操作中的知觉特性、知觉的能力因素，以在外观造型和人机界面设计中给用户 提供操作使用行动所需要的所满意的知觉条件，另一方面还要减少或避免在非 正常情况下可能出现的妨碍知觉方面的问题或容易引起知觉失误方面的问题。 ( 2 ) 知觉能力 心理学认为，人的知觉包括六个基本能力形式( 任务形式) ；视觉搜索、发 现、区别、识别、确认、和记忆搜索。当视知觉工作时，首先要搜索寻找，然 后发现预期的对象，再区别、识别、确认这个目标。在这六个能力中，发现能 力和识别能力往往更重要。这些能力研究主要是在计算机时代以前进行的每 个感官通道都具有暂时的感官记忆，这个记忆属于感官工作时使用的短期记忆。 大脑中的各个信息并不是孤立存在的，而是形成各种信息块，一个信息块是相 互联系在一起的有意义的信息。另外，视觉短期记忆的内容送到长期记忆需要 一定时间。 四川大学硕士学位论文 ( 3 ) 形状知觉 理解用户知觉特性，是为了给他们提供适合的知觉信息形状是视知觉最 基本的信息之一。人眼怎么感知三维形状呢? 主要由距离( 深度) 感引起的。主要 靠三种线索；肌肉线索、单眼线索和双眼线索。注视很近的物体时，造成眼球 肌肉的紧张，物体越靠近眼，双眼越转向翼侧这样控制眼球的肌肉紧张度增 加，提供了距离线索。此外，所熟悉物体的相对大小、相对高度、相互位置、 阴影的位置和遮盖的物体、插入物遮盖后面的物体、单眼的距离透视结果、物 体结构、运动等，都可提供相关的知觉信息。 ( 4 ) 视觉造型m 儿悖】 、 2 0 世纪初德国的视觉造型心理学( g e s t a l t ，p s y c h o l o g y ) 认为，入的视觉并 不是被动“照相”式的直观接受和反映外界刺激，进入大脑的一些感觉会经过 思维产生结构造型心理过程，这些心理造型过程对人的视知觉有很大影响。在 我国译为“格式塔心理学”这个术语起源于视觉领域的研究，但它又不限于视 觉领域，甚至不限于整个感觉领域，其应用范围远远超过感觉经验的限度。 格式塔心理学的是基于对刺激的整个模式的知觉，其中主要有五个原则： 1 接近性原则：某些距离较短或互相接近的部分，容易组成整体。例如， 中距离较近而毗邻的两条线段，自然而然地组合起来成为一个整体。也是如此， 因为黑色小点的竖排的距离比横排更为接近，所以人们认为它是五条竖线而不 是看成五条横线，如图2 - 2 a 所示。 固2 - 2 格式塔接近性原则的图示 2 相似性原则：人们容易将看起来相似的物体看成一个整体。如图2 - 3 b 所 示，“o ”为白点，“”为黑点，观察者倾向于将其看作纵向排列，而 非横向排列。 四川大学硕士学位论文 o o o o o o o o o o o o o o o 图2 - 3 格式塔连续性原则的图示 且一- 、，d 、 ， 、 一、 7 、 ， 、。 c 7 b c 围2 - 4 格式塔完整和闭合性原则的图示 3 连续性原则：连续性是指对线条的一种知觉倾向，如图2 - 4 所示，我们多 半把它看成两条线，一条从a 到b ，另一条从c 到d 由于从a 到b 的线条比从 a 到d 的线条具有更好的连续性，因此不会产生线条从a 到d 或者c 到b 的知觉。、 4 完整和闭合性原则：彼此相属的部分，容易组合成整体；反之，彼此不相 属的部分，则容易被隔离开来。如图2 - 5 左图所示，左图中有1 2 个圆圈排列成 一个椭圆，旁边还有一个圆圈，尽管按照接近性原则，它靠近1 2 个圆圈中的其 中一个，但我们还是把1 2 个圆圈当作一个完整的整体来知觉，而把单独的一个 圆圈作为另一个整体来知觉。这说明知觉者的一种推论倾向，即把一种不连贯 的有缺口的图形尽可能在心理上使之趋合，即闭合倾向。图6 5 右图中，观察 者总会把它视作为猫头鹰图形，而不是别的独立的线条或圆圈。完整和闭合性 原则在所有感觉通道中都起作用，它为知觉图形提供完整的界定、对称和形式。 一一 0 0 0 oo oo oo o o o o ( ：j v i ) n 图2 5 格式塔完整和闭合性原则的图示。 5 对称性原则：比较下图2 - 6 中所示的a 模式和b 模式，