功能分解法在醫療產品交互界面中的應用

任工昌 何秋艷 高瑞芳

摘 要：將功能分解法融入醫療產品交互界面創新設計中，提出一種醫療產品界面設計的新方法，將醫療產品交互界面設計過程中功能分解成多個環節，構建功能分解法和醫療產品交互界面模型，為提升醫療產品交互界面設計提供新思路。將心電監護儀交互界面設計作為實例，驗證新思路的可行性和有效性。

關鍵詞：功能分解法;醫療產品;交互界面

0 引言

隨著醫療事業的發展，人們對醫療設備的使用提出了更高的要求，但當前的醫療設備界面存在不足，急需完善。由于界面復雜，設計難以掌握關鍵環節。情景分解法可以將一個完整的情景分解成一系列相互連接最簡化的環節，通過分析每個環節，最后得出需要改進的環節。情景分解法的最大好處就是可以理性地、完整地分析目標，不會導致重要環節的遺漏。當前醫療界面設計存在各種各樣的問題，導致設計者很難快速定位設計的關鍵環節，本文通過將情景分解法與人機交互理論結合，實現了醫療設備的界面創新設計。

1 功能分解法

功能分解法：顧名思義，功能分解法是將一個場景進行分解，將一個完整的功能分解成，一系列相互連接的最簡化的步驟，然后分析每個步驟，得出需要改進的步驟。功能分解法的最大好處就是可以理性地、完整地分析這個場景，不會導致重要功能的遺漏[1]。

功能分解模型如圖1所示，具體步驟如下[2]：

第一步：確定分解對象，分析產品全生命周期流程，將全生命周期劃分為多個功能片段，建立相應功能節點，如材料準備S1，設計制造S2 ……，回收再制造Sn等;

第二步：對第一步的功能節點進行分析，去除不相關的功能節點，選擇目標功能節點Sx進行進一步分解得到下一層功能節點：Sx.1，Sx.2……Sx，y;

第三步：重復步驟二，直到找到問題的關鍵功能環節所在。

2 交互設計理論概念

人機交互是一門研究系統與用戶之間的交互關系的理論?！跋到y”不僅僅代表著產品本身，也包括計算機所具有的程序。人機界面是用戶和機器本身之間用來傳遞信息的一個平臺，人機界面這一系統中包括人、機器、軟件界面和硬件界面。人機交互界面的設計能夠影響用戶使用的效率性、舒適性以及系統本身的可用性、易用性[3]。

人機交互設計一般可分為功能性、情感性和環境型人機界面，三者之間相輔相成，形成了完整的系統。交互設計在設計過程中一般包括四方面：首先要了解用戶的需求，整合設計過程中需要的步驟以及達到的目標要求;根據用戶需求構思設計方案，對于界面來說包括圖標設計、文字設計、色彩設計等;好的交互設計會有一個良好的體驗環境，用戶可以通過與設計原型的交互，從中找出關鍵問題或者設計要點;最后需要通過用戶調查或者軟件對設計的原型進行評估，得到反饋信息，進行方案修改和完善。

人機交互界面設計遵循[4]合理性原則，在系統的設計過程中進行定性和定量的分析，二者相結合;遵循動態性原則，產品的設計過程中要變換思維，從不同維度思考產品的設計因素;遵循多樣化原則，產品再設計要點要進行總結歸納，多個角度分析設計;遵循交互性原則，產品界面在設計過程中需要考慮信息的顯示和用戶的反饋;遵循共用型原則，產品的功能、情感和環境三方面缺一不可、相互協調。

3 功能分解法和醫療產品交互界面的創新設計模型

在用戶行為模型和用戶思維模型的基礎上，通過分析用戶（醫護人員、患者、家屬）特征，結合功能分解法建立醫療設備界面交互模型，為醫療產品界面創新設計創建框架，模型如圖2所示。

4 醫療設備界面設計實例

隨著我國醫療行業的發展，醫療監測產品普及度越來越高，技術方面也愈加完善。但監護儀整體發展過程中，將研究核心大多集中在技術和結構方面，造成產品在使用的過程中工作效率無法提高。因此需要對監護儀的界面進行創新設計，以提高用戶的滿意度，使產品使用過程中操作靈敏、容錯性高、信息明確。本文以心電監護儀為例，證明功能能分解法和交互設計理論在醫療產品界面設計中的可行性。

4.1 問題定義

調查顯示，國外醫療監護產品無論是技術、功能、外觀、交互等方面發展的都較為成熟，而我國的監護產品仍然停留在保持功能同步的同時，僅僅是在造型上進行模仿，沒有考慮到交互界面的設計是否符合用戶的需求。監護儀的人機界面操作復雜，缺乏情感化，界面形式落后、分布雜亂無章，整體感官枯燥乏味，用戶長期使用容易造成視覺疲勞，引起誤操作。

4.2 心電監護儀界面設計的問題分析

心電監護儀交互界面作為研究對象，首先要對其相關聯的問題進行整體的分析，確定心電監護儀界面設計的需求目標，滿足需要的理想狀態以及理想狀態與現有產品存在問題之間差距，如圖3所示。

從醫療產品界面設計功能分解需求點出發，對心電監護儀交互界面的色彩效果、視覺運動規律、信息分布和模塊布局以及視覺審美統籌進行搜集整合，為其界面的創新設計提供新思路，如圖4所示。

通過對心電監護儀交互界面設計資源的歸納總結，可以確定界面設計過程中問題的解決思路。在心電監護儀交互界面功能分解過程中，對具體功能細化分解，得出存在問題。就心電監護儀交互界面的易用性和容錯性來講，功能分解分析圖如5所示，具體步驟如下：

第一步：首先根據心電監護儀交互界面的設計流程：材料準備S1，設計制造S2，…，再制造Sn，設立功能節點，建立第1層功能分解圖。根據設計需求，找到交互界面設計的功能模擬片段.該片段中包括界面的很多性能參數，比如安全性能、直觀性能、人機舒適性能等[3]。

第二步：根據功能分解模型，將功能片段—設計制造S2，作出進一步分解[4]，分解出界面功能片段S2.1，建立第2層功能分解圖，其中安全性能又包括任務性需求安全S2.1.1，繼承性安全S2.1.2，……，使用安全S2.1.m等方面。

第三步：接著列出使用安全S2.1.1的功能片段，進行具體使用功能分析：心電監護儀交互界面使用過程中需要考慮界面布局的合理性，減少誤操作的產生，因此電監護儀界面在設計過程中要考慮到以下場景：初始界面-登錄-檢測數據的讀取-反饋信息-顯示身體當前心電狀態-關機。建立的功能分解圖要考慮字體設計需要正規大方易于閱讀;色彩搭配要清晰簡潔;功能分區要直觀明了。界面顯示設計包括：指示燈、圖像、數據、文字、符號、聲音等。

4.3 心電監護儀交互界面設計

通過功能分解法在心電監護儀交互界面設計模型的應用，對心電監護儀界面建立原型基礎布局模型如圖6所示，建立各部分功能分區之間的邏輯關系。

心電監護儀交互界面是聯系醫患關系的重要紐帶，將其資源總結和功能分解模型進行整合。在視覺元素中界面設計中默認層采取黑色，規避對用戶視覺造成干擾，心電波形圖和數值采用高飽和度和分辨率的綠色、黃色及藍色，使用戶易于采集目標信息，界面設計如圖7所示。

5 總結

將功能分解法引入醫療產品交互設計中，通過研究醫療產品界面交互過程中所需求的功能分解點，對醫療產品的界面提出一種新的思路，把復雜的交互界面設計化整為零，并通過實踐創建設計模型，能夠有效的彌補我國當前醫療產品界面依舊止步不前或者模仿國外的現象。將功能分解法和交互設計理論相結合運用到醫療產品界面設計中，再設計中賦予界面更多的功能性、人文性、安全性的內涵，為今后醫療產品界面設計做出一定的貢獻，使用戶體驗更加高效、易用、安全。

參考文獻：

[1]張魏，任工昌，張強，山旭.TRIZ與情景分解法在換刀機械手設計中的應用[J].制造技術與機床，2018（11）：53-57.

[2]任工昌，山旭.標準解法的優化及在輥鉚機設計中的應用[J].制造技術與機床，2017（11）：83-87.

[3]吳一卉.醫療監測設備人機交互界面設計研究[D].浙江理工大學，2015.

[4]張俊磊，曹國忠，邢錫金.物質-場情景分解法在工業設計中的應用研究[J].工程設計學報，2016，23（04）：316-321.