基于UCD方法的麻醉機設計

摘 要:本文引入了實際的手術醫療器械——麻醉機，因為手術室本身苛刻的環境要求和手術的重要性，所以手術醫療器械的設計要周全考慮到病人和醫護人員的需求，通過對于基于UCD方法的麻醉機設計討論，對于今后我國醫療器械設計具有一定幫助作用。

關鍵詞:人性化設計醫療器械UCD麻醉機

中圖分類號:U653文獻標識碼:A文章編號:1674-098x(2011)06(b)-0015-02

手術都需要麻醉，麻醉是讓病人在手術期間感覺不疼。一般重大手術需要全身麻醉，這時就需要使用麻醉機，利用麻醉機作為吸入全身麻醉是廣泛采用的麻醉方式。麻醉機不僅要做到讓病人在手術期間感覺不疼，還要負責處理病人因為接受麻醉和手術而引起的一切變化，維護病人術中的基本生理功能，像心跳、呼吸、血液循環及氧氣輸送等重要功能的維持;另外，還必須不斷可調節麻醉深度、預防及緊急處理麻醉手術中可能出現的異常[1，2]。目前，麻醉機已成為重大手術不可缺少的器械。作用的重大、功能的復雜、性能要求的可靠都使麻醉機在各種手術醫療器械中成為代表性器械。

1 UCD設計方法

UCD方法是20世紀80年代末期興起的一種產品開發的概念與方法，主張開發設計應將焦點放在用戶上，讓他們可以依靠現有的心智習性，自然的接受該產品，而不是強迫用戶重新建構一套心智模式。

UCD方法起源于20世紀80年代Donald Norman(唐納德·諾曼)在加利福尼亞州圣地亞哥大學所做的研究，1986年發表在他與人合著的一本書:User—Centered System Design:New Perspectives on Human—Computer Interactionl(用戶中心系統設計:人一電腦互動研究的新視角)。后來Norman又進一步構建了UCD的概念，1988年發表在其后的代表作:The Psychology Of Everyday Things(設計心理學)。書中提出了用戶為中心設計的七條設計準則。Norman提出的七條UCD準則為:使用真實世界與用戶腦中的知識; 簡化工作的結構;讓系統信息能夠被看到，以減少評估與操作間的差距;讓操作對應關系能被用戶了解;利用人為與自然的操作限制，避免操作發生錯誤;容錯設計;當以上六項準則無法使用時，將其標準化。

最后可用性測試提供了產品生產前的最后結果的檢查。這些過程在整個生命周期都可以被應用，將可用性和交互設計工作嵌入過程的所有階段，從最初的產品概念到整個開發周期。當然，UCD工作的強度是不一樣的，在設計階段高，在實現階段低。在每一個階段，通過尋找會影響產品設計和構建的理解和回答詢問間的差距，團隊必須決定UCD中哪些活動可以最好支持產品。

2 麻醉機UCD設計方法

2.1 麻醉機結構

麻醉機(持續氣流吸入式麻醉機)是麻醉常用的重要工具，其功能是向病人提供氧、吸入麻醉藥及進行呼吸管理。要求提供的氧及吸入麻醉藥濃度應精確、穩定和容易控制。由于大多數麻醉藥本身都具有不同程度的呼吸抑制和升降血壓等作用，再加之在麻醉過程中易出現麻醉并發癥和意外，因此，即使不用麻醉機向病人供給藥，也常用麻醉機的呼吸器來輔助和控制病人的呼吸，并監護病人的生命指數。優良的麻醉機可以減少因藥物引起的副作用和因裝置故障所造成的意外事故，并通過監測病人的呼吸和生理狀態來及時發現意外。現在的麻醉機對麻醉藥量進行控制且精度高，麻醉方式多，選擇方便，結構形式能適合不同的環境條件，監測儀器具有靈敏、準確、可靠、監護范圍廣等優點。

麻醉機包括供氣系統、流量調節系統、麻醉蒸發器、通氣系統、麻醉呼吸機、監測和報警裝置、麻醉殘氣清除系統和各種附件與接頭等。

麻醉機的設計涉及到各種學科的知識，其中麻醉師不僅作為設計團隊成員，也是一級用戶的代表，有幾十年的麻醉機臨床使用經驗，為麻醉機的設計提供臨床使用的各種信息，幫助完善用戶需求分析。

2.2 確定麻醉機的用戶需求

使用麻醉機達到全身麻醉，一般可以分為三個步驟。1)誘導:用左手將面罩固定于病人的口鼻部，右手輕握氣囊，吸氧去氮后打開蒸發罐開始予以適當濃度的吸入麻醉藥。2)維持:依靠呼吸機維持病人的呼吸，視手術情況控制麻醉深度，并做好呼吸管理和監測工作。改變麻醉深度主要是通過調節揮發罐開啟濃度和增加新鮮氣流量來實現。3)蘇醒及恢復:吸入麻醉病人的蘇醒過程與誘導過程相反，可以看作是吸入麻醉藥的洗出過程。在手術結束時應比高流量麻醉更早關閉蒸發罐，用高流量純氧來快速沖洗病人及回路里的殘余麻醉藥。

在多次征求麻醉師的意見，以及和技術部門、銷售部門、廠長、經理的幾次討論后，形成了各方面的用戶需求:

(1)病人:麻醉機應該安全可靠，功能強大。

(2)麻醉師:麻醉機應該造型獨特，性能安全可靠，操作方便舒適。

(3)經理:麻醉機應該氣派，有檔次，體現科技含量。

(4)廠長:麻醉機應該結構緊湊合理，生產工藝不能改變，成本不能增加。

2.3 確定用戶目標，建立任務要求

從上面的用戶需求模型，可以看出用戶的實際需求其實是比較模糊的，他們只能是提出概念中的理想麻醉機原型。設計人員的工作就是把用戶的需求轉化為清晰的用戶目標，并建立設計任務要求。另外真正理解用戶的體驗，最好是自己去體驗下使用的情景，而實地使用麻醉機是不可能的，因為產品設計成員畢竟不具備在手術室操作麻醉機的能力。所以設計團隊成員對用戶進行了深入訪談，并對麻醉機的結構和造型進行了分解研究。

綜合用戶的各種需求，確定了用戶目標:增強操作的舒適性和安全性;合理的結構設計;技術改進，本麻醉機產品開發過程中同步進行技術改進工作，技術改進的重點是呼吸回路的改造，將呼吸機從機架中脫離出來，形成整體的呼吸回路模塊化設計。本項技術改造將對麻醉機的整體設計產生一定的影響;在基本不增加成本的條件下，體現M-9000麻醉機的整體感和價值感;在針對不同細分市場系列麻醉機之間體現關聯性和整體性;全面提升公司醫療器械的整體設計水平和麻醉機產品形象。

根據用戶目標，針對性地制定了任務要求:符合人機工學要求，操作方便、安全;協調的色彩設計;完善的細部設計;合理的結構設計;設計思路新穎，體現差異化;造型具有現代感、科技感和高附加值;造型的整體性:在系列麻醉機之間實現模塊化設計，體現家族產品的整體性和一致性。

3 麻醉機的人性化設計表達

3.1 麻醉機的形態與人性化設計

麻醉機屬于醫療器械，醫療器械產品有其本身的造型形象;同時開發的產品又屬于企業的家族產品，新的造型必須和原來的造型有統一，也要有變化;另外還要考慮到系列化產品功能模塊的拓展性。這些要求都體現在了用戶需求上，麻醉機的造型必須建立在滿足用戶需求的基礎上。

廠家、麻醉師和病人對麻醉機雖然各自的需求都不同，但是他們對麻醉機造型要求都有個共同點，那就是造型必須能體現親和力，具有5E標準之一的吸引力。所以最終方案整體造型偏柔性，比較內斂、親和溫馨，同時又保持了醫療產品本身的特征。比較公司原麻醉機產品比較刻板的形態，最終的設計偏向豐富一些，感性一些的，給人流暢親和的感覺。在沒有特殊功能的抽屜外形上塑造了比較有親和性的線條，而且在麻醉機的各轉角的地方都處理得圓滑一點，減少棱角方正的感覺。這樣做無疑增加了麻醉機產品形態的可接近性(accessibility)，減少產品的臨床性(clinical)，減少病人的緊張情緒。

3.2 麻醉機的色彩與人性化設計

醫療行業標志性顏色是白色，代表明亮、干凈、衛生，所以最后的麻醉機方案主體顏色也是白色。一方面體現了行業產品特征，另外延續了公司前幾代產品的色彩特征。在麻醉機整體的下半部分用了藍色，從無形的精神觀點來看，藍色是積極的，紅色是消極的。藍色，大自然的天空、海洋、河畔、冰雪，是心理的冷色，是與病者焦急不安、煩躁的心理狀態相求得平衡的色彩。當麻醉師在選購產品時對色彩感受和病者的立場是一致的。另外在重量感上藍色比白色要重，所以在視覺心理上用戶會覺得麻醉機的重心在下部，保持穩定感。局部色彩如快速充氧閥，運用了綠色。綠色是生命之色，而氧氣也是生命的動力，所以在意義上是一致的，語義上的一致使麻醉師的操作會產生直覺的反映，符合了5E標準之一的高效性。另外是利用色彩中紅、綠顏色為補色關系的原理，解決醫生在手術時長時間接觸紅色的血，造成的視覺上的疲勞，設計符合了5E標準之一的有效性。

3.3 麻醉機的人機界面與人性化設計

在實際的設計過程中，因為蒸發罐、監護儀、壓力表和流量計都是公司外購的，所以在設計上作不了改變。但是最終的設計盡量使其它的界面設計符合麻醉師的使用習慣和生理尺寸。針對以前監護儀的位置固定懸掛，在一定的角度麻醉師無法看到監護顯示的問題，把監護儀設計成可以180°旋轉，并把顯示屏放置在最佳視域內，這樣麻醉師在靠近病人端也可以察看到病人的特征參數。在流量計部分，設計成半圓形，增加了旋鈕和流量計距離面積，減小視覺密度。對流量計、壓力表和監護儀的面板都做了色彩分割處理，強化各部位的識別性。并且流量計和壓力表面板都處理成圓弧和圓，與整體風格對應。對監護儀的功能旋鈕加以色彩區分和識別，減少誤操作。壓力表適當傾斜成70°，與人坐時的視線成最佳視角，減小讀數誤差。快速充氧閥設計成內凹形，即使麻醉師或其它醫護人員撞擊到麻醉機臺面快速充氧閥處，也不會啟動快速充氧。以上人機界面的設計都很好符合了5E標準的有效性、高效性、易學性和容錯性。

4 結語

UCD方法作為一種指導性的設計流程已經在國外企業的產品開發和設計過程中被普遍使用。作者將其引入到醫療器械的設計中，目的是想在設計的過程中可以全面地考慮醫療器械用戶的需求，從而真正做到人性化設計。滿足用戶需求的醫療器械也必會受到用戶的歡迎，從而提升中國醫療器械產品的競爭力。

參考文獻

[1]繆曉賓，許佳.認知心理學在醫療器械設計中的運用[J].重慶科技學院學報(自然科學版)，2007，9(4).

[2]劉歆.醫療器械設計中的可用性及標準要求[J].中國醫療器械雜志，2010，34(1).