實驗室是高校教學(xué)科研的重要實踐場所。實驗家具設(shè)計在實驗室內(nèi)部環(huán)境設(shè)計中占有非常重要的作用。人體工程學(xué)以人-機(jī)-環(huán)境作為研究對象，通過揭示人-機(jī)-環(huán)境之間相互關(guān)系的規(guī)律，實現(xiàn)人機(jī)系統(tǒng)性能最優(yōu)化，從而改善生活和工作環(huán)境。本文從人體工學(xué)的角度出發(fā)，論述了實驗室家具的設(shè)計，即在家具設(shè)計中充分運用人體工學(xué)原理，盡量滿足使用者人體工學(xué)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(xué)
人體工程學(xué)源于歐美，又稱“人機(jī)工程學(xué)”。國際人體工程學(xué)學(xué)會對人體工程學(xué)的定義是：“研究人在工作環(huán)境中的解剖學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)等方面的因素，研究系統(tǒng)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(huán)境里，如何實現(xiàn)人-機(jī)-環(huán)境最優(yōu)化的問題的學(xué)科。”實驗室里，做實驗者、儀器設(shè)備、實驗家具和實驗室內(nèi)部環(huán)境等因素組成了實驗室人體環(huán)境系統(tǒng)。人體工程學(xué)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(jié)構(gòu)功能、心理、力學(xué)等方面的因素，以適合人們身心活動的需求，進(jìn)而取得最佳的使用效能。
2 當(dāng)前實驗家具設(shè)計存在的問題
現(xiàn)在，很多實驗室的家具設(shè)計不符合人體需求，給實驗操作帶來很多不便。例如：有的實驗臺桌面高度不合理，過高造成頸肩不適，過低造成背部前傾。有的實驗臺桌面寬度不夠，手臂操作空間太小，造成肩部和手肘的肌肉群疲勞酸痛。有的實驗操作臺空間設(shè)計不合理，實驗器具和實驗材料區(qū)域劃分不明確，儀器設(shè)備雜亂放置，容易引發(fā)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(xué)在實驗家具設(shè)計中的具體應(yīng)用
3.1 實驗臺設(shè)計
基于人體工學(xué)的實驗臺設(shè)計，以人為本，綜合考慮人體工程學(xué)、室內(nèi)設(shè)計、操作界面設(shè)計等理論對實驗臺進(jìn)行設(shè)計改造，為做實驗者提供舒適的操作環(huán)境、優(yōu)良的視覺效果以及宜人的操作平臺。在確保實驗要求的基礎(chǔ)上，設(shè)計出既能滿足實驗性能又能滿足人機(jī)需求的實驗臺。
3.1.1 實驗臺空間設(shè)計
一般來說，理想的實驗臺桌面高度一般為70cm左右，這個高度令人保持正確的坐姿，使用舒適。實驗臺的設(shè)計要綜合考慮實驗臺的造型尺寸、儀器設(shè)備和實驗材料的安放和布置、人的操作舒適度等諸多因素。由于做實驗使用的時間較長，因此要求實驗臺設(shè)計應(yīng)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。實驗臺面高度應(yīng)略高于使用者坐姿肘高，寬度應(yīng)大于使用者兩肘間寬，還應(yīng)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 實驗臺操作面板設(shè)計
傳統(tǒng)的實驗臺操作面板設(shè)計繁瑣，布局雜亂，容易引起人的煩燥情緒，并有安全隱患。合理的實驗臺操作面板設(shè)計要注意人體界面的交互設(shè)計，以操作準(zhǔn)確性和操作速度為原則，做實驗者在操作面板上進(jìn)行精細(xì)的信息化控制式操作，要求相關(guān)控制按鈕及操控部件合理安放，不論是控制裝置的大小還是位置等都應(yīng)使人在觀察和做實驗時處于準(zhǔn)確舒服的狀態(tài)。操作面板的設(shè)計定位應(yīng)根據(jù)設(shè)備的操作要求和外觀造型來決定。例如儀表的面板宜采用無反光的暗色調(diào)，布局合理容易記憶，硬件控制按鈕旋轉(zhuǎn)、按壓方便舒適。實驗臺的視野清晰，確保實驗主要操作對象處于最佳視野范圍內(nèi)，觸覺、聽覺和視覺協(xié)同反饋。除了基本的使用功能，還應(yīng)注重審美需求，操作面板大方美觀、通俗直白，操作簡便，引導(dǎo)功能明確，令實驗操作順暢輕松，從而提高實驗效率。
3.2 實驗座椅設(shè)計
傳統(tǒng)的實驗座椅樣式簡單、椅面過硬，忽略人體考慮，坐的時間稍長就會感覺不舒服?；谌梭w工學(xué)的考慮，設(shè)計實驗座椅，就必須從人體測量學(xué)、人體坐姿的生理形態(tài)以及人體體壓分布入手，依照人體尺寸標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行設(shè)計。對實驗座椅的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)盡可能與實驗過程中的各種操作標(biāo)準(zhǔn)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(wěn)定性，操作準(zhǔn)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(shè)計時應(yīng)讓坐墊和靠背盡可能符合人體生理曲線，使脊柱處于正常生理體位。實驗座椅的坐高和腰靠高度最好設(shè)計成可調(diào)節(jié)的，根據(jù)實驗需求隨時進(jìn)行調(diào)節(jié)。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 實驗柜設(shè)計
實驗柜由于儀器設(shè)備擺放多樣化、容易雜亂無序，產(chǎn)生安全隱患。根據(jù)實驗柜的外觀造型特性，可將實驗柜整體造型劃分為柜門、門框、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、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。基于人體工學(xué)的考慮，根據(jù)性能不同對實驗柜的主界面進(jìn)行相應(yīng)的分割設(shè)計。分割設(shè)計時要遵循如下原則：符合實驗柜的特定功能、用途等要求，要滿足表現(xiàn)形式的需要，即形與形之間的相似性和關(guān)聯(lián)性，以及面積的均衡與協(xié)調(diào)，要考慮材料的結(jié)構(gòu)與性能限制，還要滿足使用者的審美需求。常用的設(shè)計分割方式有：等分分割、數(shù)學(xué)級分割、倍數(shù)分割、自由分割等。其中，自由分割應(yīng)用最廣泛。自由分割綜合考慮各種分割方法，運用美學(xué)法則中的對稱與均衡、節(jié)奏與韻律等原理，依據(jù)個人直覺判斷進(jìn)行設(shè)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(tǒng)一性和協(xié)調(diào)性。實驗柜的設(shè)計還應(yīng)充分考慮做實驗者的生理需求，滿足人體的生理特性。柜內(nèi)空間的設(shè)計和劃分應(yīng)重點考慮人體能觸及的活動范圍，考慮人使用觸摸的舒適程度，方便取放和整理歸納。實驗柜的外觀設(shè)計以弧形設(shè)計為主，保持光滑和穩(wěn)定，確保使用者的操作安全。
3.4 實驗家具的色彩設(shè)計
色彩構(gòu)成是在色彩科學(xué)的基礎(chǔ)上，研究符合人們知覺和心理原則的配色方法。色彩設(shè)計在家具造型設(shè)計中起到重要的點晴作用。根據(jù)實驗室的專業(yè)特點，在家具的色彩設(shè)計上一般注重色彩的純度統(tǒng)一和實驗室的整體協(xié)調(diào)性，以淡雅舒適、清新大氣的配色最為常見。家具色彩設(shè)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面積的顏色為主色，實驗臺控制面板、實驗座椅裝飾線、實驗柜把手等元素可以用其他高純度、鮮艷的顏色來進(jìn)行輔助配色。有時也采用互補(bǔ)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(jié)束語
綜上所述，實驗家具的設(shè)計應(yīng)以人為本，充分應(yīng)用人體工程學(xué)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(xué)方便、舒適宜人的實驗家具，改善和優(yōu)化實驗室內(nèi)部環(huán)境，進(jìn)而提高實驗準(zhǔn)確率和實驗創(chuàng)新率，從而取得更優(yōu)質(zhì)的教學(xué)科研成果。
