一种振动环境下移动医疗设备界面设计方法

技术领域

本发明涉及医疗设备界面设计技术领域，尤其涉及一种振动环境下移动医疗设备界面设计方法。

背景技术

医疗设备工作时显示屏所呈现的信息称之为界面信息，用户读取界面信息并作出相应的判断称之为用户的警惕性。高警惕性可以提高用户信息识别的准确性，降低用户出现错误操作的风险。移动医疗设备，意味着使用过程中用户是在振动环境中读取界面信息，即用户与界面信息之间处于相对振动的状态，而且这种状态是客观存在的，无法消除。

为降低振动环境对用户警惕性的影响，现普遍采用的方法例如：在界面信息中设置视觉警示字符，并使字符闪烁，以此提醒用户注意界面信息；在移动医疗设备上增加振动反馈装置，以此提醒用户注意界面信息中出现的特定事件或警告信息等。这些方法中，设置视觉警示字符时，未进行字符闪烁频率与用户警惕性关系的研究，字符闪烁频率未被有效定义而导致过高或过低，不能够适配振动环境，无法有效引起用户的注意，甚至过高的闪烁频率反而会干扰用户的正常操作；增加振动反馈装置，没有未充分考虑振动环境与用户警惕性之间的影响关系，因此也未能针对振动环境进行反馈优化设计。而且用户在读取界面信息的过程中，不同的界面信息代表着不同的作业任务，作业任务的复杂程度不一。现有的方法缺乏针对不同任务复杂程度的适应性，没有针对不同任务复杂程度提供灵活的界面信息布局，无法满足用户在不同任务条件下的警戒需求。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的问题，提高用户对移动医疗设备界面信息的警惕性，本发明提供一种振动环境下移动医疗设备界面设计方法。

本发明的技术方案如下：

一种振动环境下移动医疗设备界面设计方法，包括以下步骤：

步骤一，对移动医疗设备所处的振动环境进行模拟，包括对移动医疗设备的振动频率和振幅进行模拟；

步骤二，以振动环境参数和移动医疗设备界面参数为自变量，以人员警惕性为因变量，采集实验数据并分析和建立变量关系曲线；

步骤三，通过所述变量关系曲线，识别出影响人员警惕性的关键因素；

步骤四，自所述关键因素中选取N个参数，建立多参数-警惕性曲线，对所述移动医疗设备进行界面设计。

进一步的，所述移动医疗设备使用计算机进行模拟，所述计算机安装于电动振动试验机上，所述电动振动试验机的振动频率范围为0-200Hz，振幅范围为0-5mm。

进一步的，所述振动环境参数包括振动频率和振幅，所述移动医疗设备界面参数包括字符闪烁频率和数据展示区域面积。

进一步的，使用E-Prime程序和BM SPSS Statistics 25.0工具采集实验数据。

进一步的，使用单因素方差分析法(ANOVA)和/或多元方差分析法(MANOVA)，以及SPSS数据可视化工具对实验数据进行分析。

进一步的，所述变量关系曲线为单因素关系曲线和/或双因素关系曲线。

进一步的，所述关键因素的识别方法为：若变量关系曲线呈现平滑线或接近平滑线，则该自变量为普通因素；若变量关系曲线呈现多个连续的波谷或波峰，或呈现持续上升或下降，则该自变量为关键因素。

进一步的，通过所述关键因素，对所述移动医疗设备进行界面设计的方法包括以下步骤：

a.自所述振动环境参数中选取一个参数，定义为参数A，自所述移动医疗设备界面参数中选取一个参数，定义为参数B；

b.将所述参数A按其参数范围，等间距选出M个数值，记录为F

c.将所述参数B按其参数范围，等间距选出N个数值，记录为H

d.以F

e.取步骤d中对应的H

f.将步骤d中的固定自变量依次改变为F

g.对参数A-参数B-警惕性曲线L

本发明的有益效果如下：

本发明提供的方法，通过调整警示字符闪烁频率，考虑振动环境的特殊需求，以及根据任务复杂程度提供适应性的界面设计，优化了振动环境下用户对移动医疗设备的使用体验，使用户可以更好地感知界面信息并准确识别和处理界面信息中医疗数据，提高了信息识别的准确性，能够减少错误操作，从而提高移动医疗设备的实用性和安全性。

附图说明

图1：移动医疗设备模拟界面信息示意图；

图2：闪烁频率/振动频率交互作用警惕性曲线。

具体实施方式

下面通过实施例方式详细描述本发明。

首先对实验开始前以及实验过程中涉及的参数作出详细的描述。

1.实验人员

实验人员在理工科研究生中选出，年龄21岁至26岁之间，视力正常或矫正正常，无色盲或色弱。

实验人员可以理解并能够顺利参与实验过程，且能够顺利执行实验步骤。

2.实验设备和环境

通过使用计算机的显示界面来模拟移动医疗设备的显示界面。

计算机的中央处理器频率优选为2.7千兆赫，并优选使用具有14英寸、3:2的显示屏；设置计算机屏幕分辨率为1920×1080px，设置界面信息中的参数字体为Arial。

为控制环境照度对屏幕亮度变量产生的影响，以使实验照明条件维持在稳定水平，照明标准执行医院建筑照明标准GB 50034-2004，并以地面为参考平面，设置照度值为100lx。

计算机中安装E-Prime系统编写实验程序。此处对E-Prime系统进行简述：

E-Prime是Experimenter's Prime(best)的简称，是实现计算机化行为研究的一个跨平台系统，它与所有的可视化编程语言系统相似，使用类似于Visual Basic的E-Basic语言，是一个涵盖从实验生成到毫秒精度数据收集与初步分析的图形界面应用软件套装。该系统包括如下特征：图形化界面编程环境，对实验功能的实现可以通过所见即所得的选择、拖放和设定产生，使编程简单化；面向对象的简单易懂的Script语言，类似于VisualBasic，提供了许多针对行为研究的增强命令，为编程提供了灵活性，可以帮助实现更加灵活全面的实验范式，并提供了E-Prime的扩展空间；扩展的数据分析和导出系统；数据检验核对功能；实验生成向导；PsychMate系统提供了实验教学需要的经典实验。具有实验设计、生成、运行、收集数据、编辑和预处理分析数据的功能。本发明使用E-Prime系统既有的功能，不对其进行扩展和修改，因此不再描述其作业原理和使用过程。

3.实验过程

实验过程中需测量实验人员的警惕性，警惕性包括正确率和反应时间。实验中采用40-150中随机心率数值作为输入，随机数字借助工具Excel产生，正常心率数值范围为60-100。每个实验人员经历10分钟的连续测试，心电图机的两组相邻心率值间隔约为2-10秒，心率值随机输入，当一个变化后的心率值会出现在屏幕上时，实验人员以尽可能快的速度按下响应按钮，E-Prime程序记录反应时间并计算平均反应时间，实验人员的反应时间以毫秒为单位。同时记录并计算10分钟测试时间内实验人员的正确率。

本发明提供的一种振动环境下移动医疗设备界面设计方法，包括以下步骤。

S1，模拟振动环境，包括设备振动模拟和人员感知模拟，具体包括以下步骤：

S1-1设备振动模拟

本步骤中，计算机安装在电动振动试验机上，随电动振动试验机同步运动。

使用电磁感应作用产生的激振力，电动振动试验机能够完成设定参数范围内的振动频率改变和振幅改变。为使模拟效果更接近真实水平，使得实验人员能够感知振动的发生，设置振动频率范围为0-200Hz；振幅范围为0-5mm。在实验操作过程中，设置的参数范围可以是固定的，也可以是根据实验需要进行变化的。

S1-2人员感知模拟

本步骤中，实验人员与设备间距30-50cm。

实验人员可采取坐姿或者站姿完成实验操作。实验人员可触及的范围内设置响应按钮；实验过程中，向计算机随机输入一个界面信息，当实验人员感知并判断界面信息后，按下响应按钮，完成一个实验操作；停止3000毫秒，向计算机输入下一个界面信息。

响应按钮设置为多个，至少应包括异常信息按钮、正常信息按钮。

实验人员的警惕性包括正确率和反应时间。正确率是指，一组数据中界面信息与实验人员按下正确的响应按钮的对应率；反应时间是指，自输入界面信息至实验人员按下响应按钮的时间。

S2，在步骤一设置的模拟振动环境中进行实验数据采集，采集的对象包括电动振动试验机参数变化和移动医疗设备界面信息参数变化。其中，电动振动试验机参数包括振动频率和振幅，界面信息参数包括警示字符闪烁频率和数据展示区域面积。

电动振动试验机在实验过程中能够提供一定范围内的振动频率变化和振幅变化，移动医疗设备的界面信息能够提供一定范围内的字符闪烁频率变化和展示区域面积变化。

设置自变量为振动频率、振幅、字符闪烁频率和展示区域面积，设置因变量为人员警惕性，使用E-Prime程序和BM SPSS Statistics 25.0工具收集并分析实验数据。通过单因素方差分析法(ANOVA)和/或多元方差分析法(MANOVA)，以及SPSS数据可视化工具对实验数据进行分析，并逐一建立单独因素关系曲线，例如振动频率-警惕性曲线、振幅-警惕性曲线、闪烁频率-警惕性曲线或展示区域-警惕性曲线等；或建立双因素关系曲线，例如闪烁频率/振动频率交互作用警惕性曲线等。

对建立的对应关系曲线进行分析，通过识别对应关系曲线的变化趋势，获取影响人员警惕性的关键因素，用于指导移动医疗设备界面设计。

本步骤中，以闪烁频率-警惕性曲线的建立过程为示例，描述建立对应关系曲线的建立方法。以警示字符闪烁频率为自变量，以实验人员的警惕性为因变量，建立闪烁频率-警惕性曲线，包括以下步骤：

S2-1.设置警示字符的闪烁频率参数范围。

参数范围可以根据实验需要进行设置，通常以固定的间隔或递增方式进行设置，作为优选，设置参数范围：0.5Hz-5Hz；

S2-2.在参数范围内选取一个具体的闪烁频率数值，作为固定自变量，记录n组警惕性数值，包括n组正确率数值和n组反应时间数值；

S2-3.改变一个闪烁频率数值，并重复步骤S2-2；

S2-4.多次重复步骤S2-3，并获得每个具体闪烁频率所对应的警惕性平均值，以闪烁频率数值为横轴，以对应警惕性平均值为纵轴，绘制闪烁频率-警惕性曲线。

上述步骤中，

在建立振动频率-警惕性曲线时，作为优选，设置振动频率参数范围：0-5Hz；

在建立振幅-警惕性曲线时，作为优选，设置振幅参数范围：0-5mm。

通过上述关系曲线的建立，能够直观的从曲线图中观察得出影响实验人员警惕性的关键因素，并选择出关键因素，该关键因素为需要进行优化的界面信息。关键因素选取的准则为：若关系曲线呈现平滑线或接近平滑线，则判断该影响因素为普通因素；若关系曲线呈现多个连续的波谷或波峰，例如≧5个，或关系曲线呈现持续上升或下降，则判断该影响因素为关键因素。

S3，对移动医疗设备界面进行改进。

在选择出影响人员警惕性的关键因素后，通过下述步骤进行移动医疗设备界面改进。以关键因素为警示字符闪烁频率和移动设备振动频率为示例进行改进，包括以下步骤：

S3-1.将移动设备的振动频率，按其参数范围，等间距选出M个振动频率数值，分别为F

S3-2.将警示字符频率，按其参数范围，等间距选出N个振动频率数值，分别为H

S3-3.以F

S3-4.取步骤S3-3中对应H

S3-5.将步骤S3-3中的固定自变量依次改变为F

S3-6.对振动-闪烁-警惕性曲线L

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。