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實驗室的家具設計研究

 

實驗室是高校教學科研的重要實踐場所。實驗家具設計在實驗室內部環境設計中占有非常重要的作用。人體工程學以人-機-環境作為研究對象,通過揭示人-機-環境之間相互關係的規律,實現人機係統性能最優化,從而改善生活和工作環境。本文從人體工學的角度出發,論述了實驗室家具的設計,即在家具設計中充分運用人體工學原理,盡量滿足使用者人體工學的需求,令做實驗者操作實驗時感覺方便舒適、輕輕愉悅。 
  1 人體工程學 
  人體工程學源於歐美,又稱“人機工程學”。國際人體工程學學會對人體工程學的定義是:“研究人在工作環境中的解剖學、生理學、心理學等方麵的因素,研究係統中各組成部分的交互作用(效率、健康、安全、舒適等),研究在工作和家庭中、在休假的環境裏,如何實現人-機-環境最優化的問題的學科。”實驗室裏,做實驗者、儀器設備、實驗家具和實驗室內部環境等因素組成了實驗室人體環境係統。人體工程學運用人體生理、心理計量和測量等方法,研究實驗室操作人員的人體結構功能、心理、力學等方麵的因素,以適合人們身心活動的需求,進而取得最佳的使用效能。 
  2 當前實驗家具設計存在的問題 
  現在,很多實驗室的家具設計不符合人體需求,給實驗操作帶來很多不便。例如:有的實驗台桌麵高度不合理,過高造成頸肩不適,過低造成背部前傾。有的實驗台桌麵寬度不夠,手臂操作空間太小,造成肩部和手肘的肌肉群疲勞酸痛。有的實驗操作台空間設計不合理,實驗器具和實驗材料區域劃分不明確,儀器設備雜亂放置,容易引發視覺疲勞,造成誤操作。有些實驗坐椅不符合人體需求,長期久坐做實驗容易腰酸背痛。 
  3 人體工學在實驗家具設計中的具體應用 
  3.1 實驗台設計 
  基於人體工學的實驗台設計,以人為本,綜合考慮人體工程學、室內設計、操作界麵設計等理論對實驗台進行設計改造,為做實驗者提供舒適的操作環境、優良的視覺效果以及宜人的操作平台。在確保實驗要求的基礎上,設計出既能滿足實驗性能又能滿足人機需求的實驗台。 
  3.1.1 實驗台空間設計 
  一般來說,理想的實驗台桌麵高度一般為70cm左右,這個高度令人保持正確的坐姿,使用舒適。實驗台的設計要綜合考慮實驗台的造型尺寸、儀器設備和實驗材料的安放和布置、人的操作舒適度等諸多因素。由於做實驗使用的時間較長,因此要求實驗台設計應為實驗操作者留出充分的活動空間, 以免長久保持一個固定姿勢而造成疲勞。實驗台麵高度應略高於使用者坐姿肘高,寬度應大於使用者兩肘間寬,還應為雙腿留出足夠的活動空間,方便座椅出入,還可避免雙退長久彎曲, 感到疲勞不適。 
  3.1.2 實驗台操作麵板設計 
  傳統的實驗台操作麵板設計繁瑣,布局雜亂,容易引起人的煩燥情緒,並有安全隱患。合理的實驗台操作麵板設計要注意人體界麵的交互設計,以操作準確性和操作速度為原則,做實驗者在操作麵板上進行精細的信息化控製式操作,要求相關控製按鈕及操控部件合理安放,不論是控製裝置的大小還是位置等都應使人在觀察和做實驗時處於準確舒服的狀態。操作麵板的設計定位應根據設備的操作要求和外觀造型來決定。例如儀表的麵板宜采用無反光的暗色調,布局合理容易記憶,硬件控製按鈕旋轉、按壓方便舒適。實驗台的視野清晰,確保實驗主要操作對象處於最佳視野範圍內,觸覺、聽覺和視覺協同反饋。除了基本的使用功能,還應注重審美需求,操作麵板大方美觀、通俗直白,操作簡便,引導功能明確,令實驗操作順暢輕鬆,從而提高實驗效率。 
  3.2 實驗座椅設計 
  傳統的實驗座椅樣式簡單、椅麵過硬,忽略人體考慮,坐的時間稍長就會感覺不舒服。基於人體工學的考慮,設計實驗座椅,就必須從人體測量學、人體坐姿的生理形態以及人體體壓分布入手,依照人體尺寸標準來進行設計。對實驗座椅的結構進行設計時,應盡可能與實驗過程中的各種操作標準和要求相匹配,使操作者在做實驗的過程中容易保持身體穩定性,操作準確有效。座椅靠背的傾斜角度會較大地影響人體的舒適度,設計時應讓坐墊和靠背盡可能符合人體生理曲線,使脊柱處於正常生理體位。實驗座椅的坐高和腰靠高度最好設計成可調節的,根據實驗需求隨時進行調節。腰靠要有充足的彈性和剛性。一般來說,腰靠承受250N的水平作用力時,腰靠傾斜角不能超過115度。座椅外部裸露的零件要光滑,椅墊軟硬適中,高低合適,令實驗操作者使用起來舒適愉快。 
  3.3 實驗櫃設計 
  實驗櫃由於儀器設備擺放多樣化、容易雜亂無序,產生安全隱患。根據實驗櫃的外觀造型特性,可將實驗櫃整體造型劃分為櫃門、門框、內部結構、頂板、把手等外觀部件,每個外觀部件帶來的視覺感覺及操作目的是不同的。基於人體工學的考慮,根據性能不同對實驗櫃的主界麵進行相應的分割設計。分割設計時要遵循如下原則:符合實驗櫃的特定功能、用途等要求,要滿足表現形式的需要,即形與形之間的相似性和關聯性,以及麵積的均衡與協調,要考慮材料的結構與性能限製,還要滿足使用者的審美需求。常用的設計分割方式有:等分分割、數學級分割、倍數分割、自由分割等。其中,自由分割應用最廣泛。自由分割綜合考慮各種分割方法,運用美學法則中的對稱與均衡、節奏與韻律等原理,依據個人直覺判斷進行設計分割。分割時尋找共同因素包括圖形的相似、比率的接近與漸變、以及對角線的平行與垂直等因素,追求統一性和協調性。實驗櫃的設計還應充分考慮做實驗者的生理需求,滿足人體的生理特性。櫃內空間的設計和劃分應重點考慮人體能觸及的活動範圍,考慮人使用觸摸的舒適程度,方便取放和整理歸納。實驗櫃的外觀設計以弧形設計為主,保持光滑和穩定,確保使用者的操作安全。 
  3.4 實驗家具的色彩設計 
  色彩構成是在色彩科學的基礎上,研究符合人們知覺和心理原則的配色方法。色彩設計在家具造型設計中起到重要的點晴作用。根據實驗室的專業特點,在家具的色彩設計上一般注重色彩的純度統一和實驗室的整體協調性,以淡雅舒適、清新大氣的配色最為常見。家具色彩設計時最常見的手法是主輔配色法,實驗家具的主體可選用低純度和大麵積的顏色為主色,實驗台控製麵板、實驗座椅裝飾線、實驗櫃把手等元素可以用其他高純度、鮮豔的顏色來進行輔助配色。有時也采用互補配色法以及單色法。用色含蓄溫馨,既反映實驗家具的功能特性,又令操作人員感覺舒適愉悅。 
  4 結束語 
  綜上所述,實驗家具的設計應以人為本,充分應用人體工程學的原理,尊重實驗操作者的生理和心理需求,為他們提供科學方便、舒適宜人的實驗家具,改善和優化實驗室內部環境,進而提高實驗準確率和實驗創新率,從而取得更優質的教學科研成果。 

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