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家用医疗器械的人因工程:家和医院不一样

2018-01-15

与医用设备不同,以下是设计家用设备所需考虑的人因工程。
根据食品药品监督管理局(FDA)的规定,家用医疗设备是为了可以在除专业医疗机构以外的任意环境下使用。家用医疗设备包括:资本设备(如:病床)、医疗设备(如:注射疗法)、医疗仪器(如:脉冲含氧计),植入式器械(如:起搏器)、移动app以及许多其他产品。与医用设备不同,在设计家用设备时,有许多人因工程需要重点考虑。


 人因工程设计的主要目的是为了让科技造福人类。这一主旨将所需考虑的人因工程分为四个大类:感知—视觉、听觉和触觉;认知—思考、判断和记忆;运动控制;以及使用环境虽然这样的分析并不详尽,但通过实例让我们了解了医用设备与家用设备在设计方面的不同以及对您产品设计的意义。


人口、科技、经济和态度趋势的发展共同推动医疗产品和服务从专业机构走向百姓家中。与此同时,家庭也随之成为了最普遍常见的健康管理场所。总之,这是一种喜闻乐见的趋势,因为相较于在医院治疗,在家疗养的患者能够获得更高的生活质量。
但是,家用设备在设计方面的难度要明显高于医用设备。医疗机构的标准能够让设计者对使用者和使用环境做出简单的假设。尤其是对于医疗机构而言,设备使用人员都是一些精明能干、年轻体健、接受过专业训练的医疗人员,而且使用环境更加明亮、卫生、易于布局,此外医疗机构的电力供应不成问题,还有相当宽敞的空间。


家庭健康管理变得越来越普及,美国人口逐渐呈现老龄化趋势。1935年,美国人的平均期望寿命是61.7岁,而如今已接近79岁。到2030年,美国65岁以上人口数量将达到7200万,许多患有慢性病的人在家便可以很好的护理,寿命会更长。目前,已有760万患者受益于家庭健康管理服务。实际上,美国的此类家庭护理机构约有17000家,整个行业每年的产值约达576亿美元,且年增长率达20%。由此可知,家庭健康护理已成为整个经济体中发展最快的行业之一。另一方面,无偿看护人员也能够提供更悉心的护理。美国护理联盟的统计数据显示,3650万美国家庭(占全国近30%)至少有一个无偿服务的家庭医疗护理员。


当然,科技进步也为家庭健康护理服务的兴起创造了有利条件。如今,一个价值10美元的感应器在20世纪90年代要花费几千美元,而且在不远的未来价格会更低。如今手机的计算能力可以匹敌20世纪90年代的超级计算机。这些科技变革不仅实现了远程遥控和数据采集,还可以与医疗服务提供商直接交流,患者也无需住院,在家中即可治疗和生活。除此之外,设计家用医疗设备还将面临许多挑战,下文提到了几点。


一、感知
从广义上来说,感知是指人们的视觉、听觉和触觉。由于医疗工作者普遍年轻体健,他们的感知力十分敏锐,而患者和家庭护理员却不一定具备这样的感知力。


视觉——大多数情况下,在家中疗养的患者都会患有暂时性或永久性的视力损伤。老年患者还会经历许多视力变化。比如,睫状肌的主要功能是弯曲晶状体使其聚焦图像,随着年龄的增长,睫状肌会变得软弱无力,导致很难聚焦清晰的图像。他们的晶状体也会变得更加浑浊,使光线更难透过。晶状体还会变黄,让人很难分辨出细小的蓝色文字。瞳孔也会收缩,让光线很难通过,而且瞳孔对暗光的反应能力也会变弱,让人无法在光线很弱的情况下看清事物。这样一来,年长的人们需要更大的对比度来辨识文字和图片。这就导致在家的患者很难看清楚显示屏。


一些设计方案能够解决这些问题。比如,确保字体有足够的大小。因为它取决于操作者到显示屏的距离,字体大小是以视觉角度(图像在视网膜上的对角)来衡量的。费斯克等人建议将老年人的视觉角度调整为0.6°。此外,显示屏应该在前景和背景之间提供更高的对比度。而且,可见光谱中相隔很近的颜色不应该在同一个显示屏中使用,因为这样会降低对比度。


听觉——医疗设备往往会通过警告音来提醒用户设备的状况。但许多患者都存在视力减退的问题,尤其无法听到高频率的声音。一些环境噪音(如:电视的声音)会掩盖设备发出的声音,让患者更加难以察觉。持续的治疗或疾病本身都会导致患者的睡眠或注意力下降。为了减少这些问题,可以通过降低设备警告音的频率和提高音量。同时还可以考虑将视觉刺激和听觉刺激组合到一起来引起患者的注意。


触觉——在家中疗养的患者的触觉也可能受到影响。比如,糖尿病患者或接受HIV治疗的患者可能患有外周神经病,导致全身无力、麻木,手指疼痛,使他们无法感知触觉信号。为了解决这一问题,可以将控制台做的更大,按钮能够提供听觉和触觉反馈,按钮的伸缩距离也可以调的更高,这样按钮被按下时可以压得更深。


二、认知
由于医疗条件和药物治疗,患者可能会有一些与记忆、判断和学习相关的认知障碍。而且,患者可能理解能力不强或者计算和数学换算水平较差。医疗条件按照医疗状态改变,而且学习使用新设备会引起患者和护理人员的焦虑,增加使用错误发生的可能性。所以,设备需要易学易用。删除不重要的功能,减少选择的数量,清理屏幕杂乱的信息,并且简化信息结构。


三、运动控制
家庭护理人员和患者的运动能力可能会有所降低。设备使用者的体型,协调性,能力,灵活性,敏捷性、力量和体力都因人而异。随着年龄的增长,由于大脑灰质的减少,我们执行运动任务的能力会降低。帕金森病导致的颤抖会让患者很难在键盘上选择项目。中风或者其他疾病也可能让双手操作变得异常困难。所以,按钮和控制台应该大小适中,而且设计者应该避免设计出需要运动能力或者双手操作的交互界面。


四、使用环境
设计医疗设备的特殊目的在于将科学技术应用到患者护理。这些设备应该放置在光线充足、温度适中、湿度适当以及空气流通的环境中。设备配备许多电源插座,而且有一个备用电源在断电时使用。地板十分光滑以方便设备的运输,而且大部分的设备都悬挂在天花板上。通常来说,设备下方没有小孩玩耍,也没有宠物四处乱晃。而且,配有足够大的空间来减少感染,同时提供空间、步骤和材料来清洁和重新处理医疗设备,并且清理环境。


从另一方面来说,家并不是为了应用高科技或者照看患者而设计的地方。家里的条件不受控制而且非常复杂。光线可能不足且不符合标准;温度、适度和空气流通不可预测;空间可能有限;地毯导致设备很难移动;电线和电缆兴许会缠结成一团,造成摔倒的危险。家里的环境可能会脏乱不堪且不卫生。新设备的设计需要考虑到这些家用环境的具体情况。


用户和环境的多种多样使得家用医疗设备设计类似于消费产品设计,这类设备的用户类别非常多,而且具体使用环境也多种多样。但是,医疗设备面临两大难点。

第一,患者遇到的一系列医疗问题在消费者产品用户中不是很常见。

第二,和消费者产品用户相比,患者使用错误造成的后果会更加严重。


为了减少不良事件的发生,FDA要求设备制造商保证设备符合家用标准,并且提供收到的数据以表明危害和风险已得到防治。家用医疗产品将会面临更大的挑战,用户中心设计(UCD)的技术运用将会变得尤为重要。


UCD有三项原则:

1)对用户和其任务进行早期和持续的关注;

2)使用人力系统表现数据来指导设计决定;

3)快速、经常地循环。对每一个设备,增加一个早期研究阶段,研究和确定用户资料和环境资料。需要增加环境变量来进行重要性和有效性测试,同时有必要进行用户多样性的重复测试。这些步骤应该可以减少使用错误发生的可能性,并让更多的患者在家就能安全、舒适地生活。



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