任工昌 何秋艳 高瑞芳

摘 要：将功能分解法融入医疗产品交互界面创新设计中，提出一种医疗产品界面设计的新方法，将医疗产品交互界面设计过程中功能分解成多个环节，构建功能分解法和医疗产品交互界面模型，为提升医疗产品交互界面设计提供新思路。将心电监护仪交互界面设计作为实例，验证新思路的可行性和有效性。

关键词：功能分解法;医疗产品;交互界面

0 引言

随着医疗事业的发展，人们对医疗设备的使用提出了更高的要求，但当前的医疗设备界面存在不足，急需完善。由于界面复杂，设计难以掌握关键环节。情景分解法可以将一个完整的情景分解成一系列相互连接最简化的环节，通过分析每个环节，最后得出需要改进的环节。情景分解法的最大好处就是可以理性地、完整地分析目标，不会导致重要环节的遗漏。当前医疗界面设计存在各种各样的问题，导致设计者很难快速定位设计的关键环节，本文通过将情景分解法与人机交互理论结合，实现了医疗设备的界面创新设计。

1 功能分解法

功能分解法：顾名思义，功能分解法是将一个场景进行分解，将一个完整的功能分解成，一系列相互连接的最简化的步骤，然后分析每个步骤，得出需要改进的步骤。功能分解法的最大好处就是可以理性地、完整地分析这个场景，不会导致重要功能的遗漏[1]。

功能分解模型如图1所示，具体步骤如下[2]：

第一步：确定分解对象，分析产品全生命周期流程，将全生命周期划分为多个功能片段，建立相应功能节点，如材料准备S1，设计制造S2 ……，回收再制造Sn等;

第二步：对第一步的功能节点进行分析，去除不相关的功能节点，选择目标功能节点Sx进行进一步分解得到下一层功能节点：Sx.1，Sx.2……Sx，y;

第三步：重复步骤二，直到找到问题的关键功能环节所在。

2 交互设计理论概念

人机交互是一门研究系统与用户之间的交互关系的理论。“系统”不仅仅代表着产品本身，也包括计算机所具有的程序。人机界面是用户和机器本身之间用来传递信息的一个平台，人机界面这一系统中包括人、机器、软件界面和硬件界面。人机交互界面的设计能够影响用户使用的效率性、舒适性以及系统本身的可用性、易用性[3]。

人机交互设计一般可分为功能性、情感性和环境型人机界面，三者之间相辅相成，形成了完整的系统。交互设计在设计过程中一般包括四方面：首先要了解用户的需求，整合设计过程中需要的步骤以及达到的目标要求;根据用户需求构思设计方案，对于界面来说包括图标设计、文字设计、色彩设计等;好的交互设计会有一个良好的体验环境，用户可以通过与设计原型的交互，从中找出关键问题或者设计要点;最后需要通过用户调查或者软件对设计的原型进行评估，得到反馈信息，进行方案修改和完善。

人机交互界面设计遵循[4]合理性原则，在系统的设计过程中进行定性和定量的分析，二者相结合;遵循动态性原则，产品的设计过程中要变换思维，从不同维度思考产品的设计因素;遵循多样化原则，产品再设计要点要进行总结归纳，多个角度分析设计;遵循交互性原则，产品界面在设计过程中需要考虑信息的显示和用户的反馈;遵循共用型原则，产品的功能、情感和环境三方面缺一不可、相互协调。

3 功能分解法和医疗产品交互界面的创新设计模型

在用户行为模型和用户思维模型的基础上，通过分析用户（医护人员、患者、家属）特征，结合功能分解法建立医疗设备界面交互模型，为医疗产品界面创新设计创建框架，模型如图2所示。

4 医疗设备界面设计实例

随著我国医疗行业的发展，医疗监测产品普及度越来越高，技术方面也愈加完善。但监护仪整体发展过程中，将研究核心大多集中在技术和结构方面，造成产品在使用的过程中工作效率无法提高。因此需要对监护仪的界面进行创新设计，以提高用户的满意度，使产品使用过程中操作灵敏、容错性高、信息明确。本文以心电监护仪为例，证明功能能分解法和交互设计理论在医疗产品界面设计中的可行性。

4.1 问题定义

调查显示，国外医疗监护产品无论是技术、功能、外观、交互等方面发展的都较为成熟，而我国的监护产品仍然停留在保持功能同步的同时，仅仅是在造型上进行模仿，没有考虑到交互界面的设计是否符合用户的需求。监护仪的人机界面操作复杂，缺乏情感化，界面形式落后、分布杂乱无章，整体感官枯燥乏味，用户长期使用容易造成视觉疲劳，引起误操作。

4.2 心电监护仪界面设计的问题分析

心电监护仪交互界面作为研究对象，首先要对其相关联的问题进行整体的分析，确定心电监护仪界面设计的需求目标，满足需要的理想状态以及理想状态与现有产品存在问题之间差距，如图3所示。

从医疗产品界面设计功能分解需求点出发，对心电监护仪交互界面的色彩效果、视觉运动规律、信息分布和模块布局以及视觉审美统筹进行搜集整合，为其界面的创新设计提供新思路，如图4所示。

通过对心电监护仪交互界面设计资源的归纳总结，可以确定界面设计过程中问题的解决思路。在心电监护仪交互界面功能分解过程中，对具体功能细化分解，得出存在问题。就心电监护仪交互界面的易用性和容错性来讲，功能分解分析图如5所示，具体步骤如下：

第一步：首先根据心电监护仪交互界面的设计流程：材料准备S1，设计制造S2，…，再制造Sn，设立功能节点，建立第1层功能分解图。根据设计需求，找到交互界面设计的功能模拟片段.该片段中包括界面的很多性能参数，比如安全性能、直观性能、人机舒适性能等[3]。

第二步：根据功能分解模型，将功能片段—设计制造S2，作出进一步分解[4]，分解出界面功能片段S2.1，建立第2层功能分解图，其中安全性能又包括任务性需求安全S2.1.1，继承性安全S2.1.2，……，使用安全S2.1.m等方面。

第三步：接着列出使用安全S2.1.1的功能片段，进行具体使用功能分析：心电监护仪交互界面使用过程中需要考虑界面布局的合理性，减少误操作的产生，因此电监护仪界面在设计过程中要考虑到以下场景：初始界面-登录-检测数据的读取-反馈信息-显示身体当前心电状态-关机。建立的功能分解图要考虑字体设计需要正规大方易于阅读;色彩搭配要清晰简洁;功能分区要直观明了。界面显示设计包括：指示灯、图像、数据、文字、符号、声音等。

4.3 心电监护仪交互界面设计

通过功能分解法在心电监护仪交互界面设计模型的应用，对心电监护仪界面建立原型基础布局模型如图6所示，建立各部分功能分区之间的逻辑关系。

心电监护仪交互界面是联系医患关系的重要纽带，将其资源总结和功能分解模型进行整合。在视觉元素中界面设计中默认层采取黑色，规避对用户视觉造成干扰，心电波形图和数值采用高饱和度和分辨率的绿色、黄色及蓝色，使用户易于采集目标信息，界面设计如图7所示。

5 总结

将功能分解法引入医疗产品交互设计中，通过研究医疗产品界面交互过程中所需求的功能分解点，对医疗产品的界面提出一种新的思路，把复杂的交互界面设计化整为零，并通过实践创建设计模型，能够有效的弥补我国当前医疗产品界面依旧止步不前或者模仿国外的现象。将功能分解法和交互设计理论相结合运用到医疗产品界面设计中，再设计中赋予界面更多的功能性、人文性、安全性的内涵，为今后医疗产品界面设计做出一定的贡献，使用户体验更加高效、易用、安全。

参考文献：

[1]张魏，任工昌，张强，山旭.TRIZ与情景分解法在换刀机械手设计中的应用[J].制造技术与机床，2018（11）：53-57.

[2]任工昌，山旭.标准解法的优化及在辊铆机设计中的应用[J].制造技术与机床，2017（11）：83-87.

[3]吴一卉.医疗监测设备人机交互界面设计研究[D].浙江理工大学，2015.

[4]张俊磊，曹国忠，邢锡金.物质-场情景分解法在工业设计中的应用研究[J].工程设计学报，2016，23（04）：316-321.