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關(guān)鍵詞:人體工程學(xué);數(shù)碼相機(jī)
中圖分類號(hào):TB18 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-4311(2012)18-0316-02
0 引言
人體工程學(xué)是一門“研究人在某種工作環(huán)境中的解剖學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)等方面的各種因素;研究人和機(jī)器及環(huán)境的相互作用;研究在工作中、家庭生活中和休假時(shí)怎樣統(tǒng)一考慮工作效率、人的健康、安全和舒適等問(wèn)題的科學(xué)”。
在現(xiàn)今人性化設(shè)計(jì)的時(shí)代,各種產(chǎn)品,除了在硬件質(zhì)量上力求做到更新更高之外,在很多細(xì)微的設(shè)計(jì)考量上,也投入越來(lái)越多的心思,能否讓使用者更舒適、更方便,成為一個(gè)產(chǎn)品最重要的指標(biāo)之一。隨著人體工程學(xué)的日漸成熟化,設(shè)計(jì)師門紛紛開(kāi)始進(jìn)入對(duì)人體工程學(xué)在數(shù)碼相機(jī)中應(yīng)用的研究,并應(yīng)用于設(shè)計(jì)上,使如今的數(shù)碼相機(jī)給人們帶來(lái)更加舒適和實(shí)用的便利。
1 人體工程學(xué)在數(shù)碼相機(jī)的整體外觀尺寸上設(shè)計(jì)的應(yīng)用
縱觀目前我們所接觸過(guò)的相機(jī),其外形都大致符合一種規(guī)格,沒(méi)有太大的形狀及尺寸出入。(如圖1)
之所以其形式最后普及為現(xiàn)今的模式,是融入了人體工程學(xué)對(duì)人體尺寸的研究在其中,觀察市面上的數(shù)碼相機(jī),其高度都在一定范圍限制內(nèi),再結(jié)合人們平時(shí)手持相機(jī)照相的手部姿勢(shì),不難發(fā)現(xiàn)這個(gè)高度要結(jié)合手部拇指和食指張開(kāi)寬度尺寸和拇指與其余手指的彎曲度來(lái)進(jìn)行合適的擬定,如果數(shù)碼相機(jī)的高度和厚度設(shè)定的太大,則手指則需要要施力增大兩者之前寬度以持穩(wěn)相機(jī),因此人在長(zhǎng)時(shí)間照相的同時(shí)手部肌肉是一直處在拉伸緊張的狀態(tài),則極易產(chǎn)生疲勞和引發(fā)手部疾患;但若相機(jī)高度和厚度尺寸設(shè)計(jì)過(guò)小,則手持相機(jī)人不能處于自然且舒適的狀態(tài),同樣易產(chǎn)生疲勞,人對(duì)手部的控制也就不能穩(wěn)定。人體工程學(xué)在相機(jī)的寬度的設(shè)計(jì)上同樣有一定的應(yīng)用,數(shù)碼相機(jī)的寬度決定了人們?cè)谡障鄷r(shí)兩臂的狀態(tài),過(guò)寬或者過(guò)短都會(huì)使兩臂的距離不當(dāng)從而肌肉負(fù)荷更大,降低舒適性,且若相機(jī)寬度的不恰當(dāng)同樣會(huì)影響到相機(jī)上按鈕的位置排布。例如三星SMX-C20與SMX-C24延續(xù)了屢獲殊榮的25度仰角鏡頭,即鏡頭與機(jī)身呈25度角。這種設(shè)計(jì)基于人體工程學(xué)設(shè)計(jì),使你在持機(jī)時(shí),手腕與手掌不需特別用力,自然擺放就可讓鏡頭保持水平。從而減少了用戶的腕部及肘部的受力,極大緩解了攝影愛(ài)好者長(zhǎng)時(shí)間拍攝后手腕部分的不適情況,同時(shí)也可防止LCD屏幕遮擋視線,使用戶全身心將注意力投入到拍攝對(duì)象中。
可以看出,人體工程學(xué)中對(duì)人體尺寸、人手部解剖學(xué)的研究在數(shù)碼相機(jī)整體尺寸規(guī)格上的應(yīng)用對(duì)人-機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)化有很大的作用。
2 人體工程學(xué)在數(shù)碼相機(jī)材質(zhì)選擇上的應(yīng)用
目前市場(chǎng)上的數(shù)碼相機(jī)的機(jī)身材質(zhì)可大致分為工程塑料、金屬(包括鋁鎂合金、鎂合金、金屬/陶瓷混合材料等)兩大類。從人體工程學(xué)角度來(lái)分析,相比方箱式和機(jī)械式的老式相機(jī)的材料而言,舊式的選材給使用者帶來(lái)一種沉重感,而目前的新型材質(zhì)多為ABS工程塑料或者時(shí)尚一些的鋁鎂合金兩種,在質(zhì)感和強(qiáng)度方面有很大加強(qiáng)但是最大的人機(jī)功效是很大程度上減輕了數(shù)碼相機(jī)的重量,這就是近年來(lái)許多品牌不斷研發(fā)新型材料的動(dòng)力,顯而易見(jiàn)人們對(duì)與產(chǎn)品使用的舒適度和方便度的要求越來(lái)越高,而人體工程學(xué)在對(duì)人機(jī)系統(tǒng)的研究時(shí)提出了這些要求,因此設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)若不應(yīng)用人體工程學(xué)的知識(shí)將會(huì)設(shè)計(jì)出逆市場(chǎng)與社會(huì)發(fā)展要求的失敗之作。比如最近新出的三星SMX-C20與SMX-C24在機(jī)身設(shè)計(jì)方面都使用了ToC雙色注塑技術(shù),這一工藝通過(guò)向有機(jī)玻璃材料注入色彩分子的手段,配合黑色后板過(guò)渡,制作出具有內(nèi)蘊(yùn)流動(dòng)般色彩的琉晶邊框,既時(shí)尚大方,又不顯得過(guò)于艷麗媚俗,可謂尊貴典雅,恰到好處。更為實(shí)用的是,此設(shè)計(jì)不僅能有效的防止表面被刮花和磨損,還可長(zhǎng)期保持色澤的鮮明度。(圖2)
3 人體工程學(xué)在數(shù)碼相機(jī)結(jié)構(gòu)安排上的應(yīng)用
數(shù)碼相機(jī)的構(gòu)成分鏡頭和機(jī)身兩大部分。鏡頭在相機(jī)上的位置安排相對(duì)其他設(shè)備裝置而言比較固定,討論價(jià)值不大。我們就機(jī)身的結(jié)構(gòu)進(jìn)行人體工程學(xué)角度的研究。機(jī)身的一般構(gòu)成有:快門,模式撥盤,閃光燈熱穴,取景窗,取景器,LCD液晶屏幕和一些菜單或控制按鈕。
先討論相機(jī)上方的裝置位置安排中應(yīng)用到的人體工程學(xué)問(wèn)題:快門,一般是相機(jī)的右上方最邊緣的一個(gè)按鈕,這樣的位置安排包含了很大的人體工程學(xué)應(yīng)用在其中。人體工程學(xué)一個(gè)重要原則就是動(dòng)作經(jīng)濟(jì)原則再結(jié)合運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確原則、盲點(diǎn)定位運(yùn)動(dòng)研究,快門按鈕因?yàn)槭褂妙l率很大,所以只有安排在這個(gè)位置時(shí)右手食指才能最快捷和準(zhǔn)確的進(jìn)行動(dòng)作操作,而且很好的實(shí)現(xiàn)了動(dòng)作經(jīng)濟(jì)原則,即使在黑夜或者光線昏暗的環(huán)境下也能更準(zhǔn)確的執(zhí)行正確動(dòng)作。模式撥盤,因?yàn)榭晒┻x擇的模式有多種,且為常用裝置,就人體工程學(xué)研究而言,設(shè)計(jì)為撥盤的形式能更方便的轉(zhuǎn)換模式,又因?yàn)槭嵌鄠€(gè)同類型的功能,如果過(guò)改成按鈕或者LCD界面調(diào)節(jié)形式將會(huì)大大復(fù)雜使用者的操作過(guò)程,且撥盤安在相機(jī)最上方,盤上能標(biāo)記相應(yīng)模式的標(biāo)圖,使拍照者按照?qǐng)D標(biāo)快速撥到要改變的模式,在拍照的過(guò)程中也易于對(duì)比不同的模式的拍照效果,這樣設(shè)計(jì)使手的運(yùn)動(dòng)能達(dá)到最靈活、準(zhǔn)確的效果。
再來(lái)看相機(jī)背面的裝置位置安排,調(diào)查眾多品牌的結(jié)構(gòu)安排按鈕和LCD液晶屏幕的位置關(guān)系都大同小異,普遍是控制、菜單和開(kāi)關(guān)按鈕位于右邊位置,LCD液晶顯示屏處于左邊位置。這應(yīng)用了人機(jī)工程學(xué)中動(dòng)作習(xí)慣性和準(zhǔn)確性,在人機(jī)工程學(xué)的研究統(tǒng)計(jì)中,在同一姿勢(shì)時(shí)重復(fù)某動(dòng)作,大多數(shù)人的右手比左手要靈活和準(zhǔn)確。因此,在人們手持相機(jī)調(diào)節(jié)設(shè)置或者觀察相片時(shí),把按鍵設(shè)置在右方比左方更合理,拇指操作時(shí)精確有效。
4 人體工程學(xué)在數(shù)碼相機(jī)新技術(shù)中的應(yīng)用
拍攝照片時(shí)使用者通常是手持相機(jī),這樣難免會(huì)造成手臂的顫抖以致影響拍照效果,特別是數(shù)碼相機(jī)對(duì)震動(dòng)是很敏感的,在使用長(zhǎng)焦距時(shí)這種情況更明顯。因此設(shè)計(jì)師們不斷研發(fā)改進(jìn)相機(jī)快門速度的技術(shù),以致大幅度提高相機(jī)的快門速度。但是相機(jī)快門的優(yōu)劣不僅要看“快”還要看“慢”,就是快門的延遲,如有的數(shù)碼相機(jī)最長(zhǎng)具有16秒的快門,用來(lái)拍夜景足夠了,然而快門太長(zhǎng)也會(huì)增加數(shù)碼照片的“噪點(diǎn)“,就是照片中會(huì)出現(xiàn)雜條紋。
由于數(shù)碼相機(jī)的的普及性,這樣就同樣會(huì)接觸到人體工程學(xué)中研究的人與環(huán)境的界面設(shè)計(jì)。就研究可知道,根據(jù)作業(yè)環(huán)境對(duì)人體的影響和人體對(duì)環(huán)境的適應(yīng)度,可把人的作業(yè)環(huán)境分為四個(gè)區(qū)域:①最舒適區(qū);②舒適區(qū);③不舒適區(qū);④不能忍受區(qū)。最佳方案是創(chuàng)造一種人體舒適而又有利于工作的環(huán)境條件。就數(shù)碼相機(jī)而言,在不同的環(huán)境條件下需要有解決相應(yīng)環(huán)境給照相帶來(lái)的缺陷的設(shè)置,來(lái)創(chuàng)造有利于照相的環(huán)境條件,就這一問(wèn)題,如今的數(shù)碼相機(jī)都給予了令人滿意的完善,例如:在強(qiáng)光的環(huán)境時(shí),可以調(diào)節(jié)模式撥盤裝換成強(qiáng)光模式;在昏暗的環(huán)境時(shí),同樣可以調(diào)節(jié)模式撥盤,或者打開(kāi)閃光燈,又或者使用白平衡控制來(lái)調(diào)節(jié)畫質(zhì)。舉例中可發(fā)現(xiàn)人體工程學(xué)在對(duì)人-機(jī)-環(huán)境的研究對(duì)數(shù)碼相機(jī)的功能發(fā)展是舉足輕重的。
在理論上討論了人體工程學(xué)在數(shù)碼相機(jī)中這么多的應(yīng)用之后,讓我們舉一個(gè)實(shí)例,來(lái)更清晰的從感官上體會(huì)人機(jī)工程學(xué)在數(shù)碼相機(jī)設(shè)計(jì)中應(yīng)用達(dá)到的效果。
佳能EOS 50E(如圖3):縱觀佳能與康尼20年的競(jìng)爭(zhēng)歷史,知道佳能EOS 50E的推出,才使佳能看到了夢(mèng)寐以求的“超越“時(shí)刻,這是應(yīng)為這款相機(jī)有良好的使用性能和合理的操作和功能布局,該款相機(jī)非常符合人體工程學(xué),當(dāng)食指在快門上時(shí),拇指能隨心所欲地放在對(duì)焦和快門控制盤、機(jī)背控制盤、局部曝光計(jì)及手動(dòng)對(duì)焦選擇鈕上。它的重量也非常稱手,不含鏡頭的重量尚不足600克,左手除了可以拖著鏡頭外,也可以放在左側(cè)的主控制模式撥盤上。相比同期上市的一些產(chǎn)品它更舒適。且該機(jī)的取景器明亮,易于觀察。底部的資料窗內(nèi)容全面,幾乎顯示了所有在機(jī)頂LCD面板上提供的信息。而且它的最高快門速度為非??捎^的1/4000秒,另外測(cè)光系統(tǒng)簡(jiǎn)單實(shí)用,這是人體工程學(xué)在數(shù)碼相機(jī)設(shè)計(jì)應(yīng)用中一個(gè)非常成功的產(chǎn)品。
人機(jī)工程學(xué)在設(shè)計(jì)領(lǐng)域中有著重要的應(yīng)用,在數(shù)碼相機(jī)的設(shè)計(jì)歷史上,它同樣扮演了一個(gè)重要的角色,隨著現(xiàn)代設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)數(shù)碼相機(jī)的同時(shí)加入了人體工程學(xué)的應(yīng)用,將數(shù)碼相機(jī)推向了一個(gè)新的時(shí)代,使數(shù)碼相機(jī)的設(shè)計(jì)更人性化、科學(xué)化和實(shí)用化。
參考文獻(xiàn):
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[2]周彧,洪欣等.你不能不知道的100臺(tái)相機(jī)[M].北京:中國(guó)攝影出版社2005.
舒適度的劃分
從健康醫(yī)學(xué)角度來(lái)看,“舒適是指?jìng)€(gè)體身心處于輕松、滿意、自在、沒(méi)有焦慮、沒(méi)有疼痛的健康、安定的狀態(tài)中的一種自我感覺(jué)”。舒適,是人類的基本需要,涉及到人的身體以及生活的各個(gè)方面。舒適度包含了4個(gè)層面的體驗(yàn),即生理舒適度、心理舒適度、社會(huì)舒適度、環(huán)境舒適度。生理舒適度是指人在正常生命活動(dòng)中體內(nèi)各器官所能感覺(jué)到的舒適程度,為舒適的最基本因素;心理舒適度是指?jìng)€(gè)體的自尊和個(gè)人價(jià)值、幸福感、安全感等精神上得到滿足的程度;社會(huì)舒適度是指人在社會(huì)活動(dòng)中的和諧程度;環(huán)境舒適度是人的生活環(huán)境包括空氣質(zhì)量、溫度、濕度、光線、顏色、聲音等使人體產(chǎn)生舒適的程度。4種舒適度之間相互影響,例如心理上的不舒適感會(huì)影響到生理、社會(huì)和環(huán)境的舒適程度,反之亦然。
從包裝容器造型角度看,優(yōu)秀的設(shè)計(jì)能使人在開(kāi)啟與使用容器過(guò)程中獲得舒適的,通過(guò)視覺(jué)和觸覺(jué)刺激人的感覺(jué)系統(tǒng),產(chǎn)生生理和心理上的愉悅感受。造型設(shè)計(jì)舒適度的獲得是運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)原理,通過(guò)科學(xué)而人性的設(shè)計(jì),滿足人的感官舒適和心理舒適。舒適的設(shè)計(jì)不僅給人們的生活帶來(lái)方便,更重要的是拉近了人與產(chǎn)品之間的距離,最大限度地遷就人的使用方式,滿足人的情感需求,從而使人獲得多層次的舒適。
人機(jī)尺度
國(guó)際人機(jī)工程學(xué)會(huì)對(duì)人機(jī)工程學(xué)所下的定義為:人機(jī)工程學(xué)是研究人在某種工作環(huán)境中的解剖學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)等方面的各種因素;研究人和機(jī)器及環(huán)境的相互作用;研究在工作中、家庭生活中和休假時(shí)怎樣統(tǒng)一考慮工作效率、人的健康、安全和舒適等問(wèn)題的學(xué)科。包裝容器設(shè)計(jì)是一種立體造型活動(dòng),所研究的人機(jī)工程學(xué)主要包括容器在運(yùn)輸、陳列、使用等過(guò)程中所涉及的人體部位測(cè)量尺寸及人體的各種機(jī)能反應(yīng)。
尺度是許多學(xué)科常用的一個(gè)概念,一般表示物體的尺寸與尺碼,有時(shí)也用來(lái)表示處理或看待事物的標(biāo)準(zhǔn),包含了客體、主體和時(shí)空3個(gè)方面內(nèi)涵。物體的尺寸與尺碼可以用科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)衡量,在設(shè)計(jì)中處理或看待事物的標(biāo)準(zhǔn)則需通過(guò)價(jià)值觀和審美觀等來(lái)判定。包裝容器造型的人機(jī)尺度是在人機(jī)工程學(xué)的基礎(chǔ)上,以滿足消費(fèi)者在使用過(guò)程中的舒適為前提,科學(xué)衡量客體(包裝及其內(nèi)容物)與主體(消費(fèi)者)的尺寸比例關(guān)系,也包含了處理二者之間的關(guān)系以獲得生理舒適與心理舒適的標(biāo)準(zhǔn)。
包裝容器造型設(shè)計(jì)的人機(jī)尺度與生理舒適度
1人體尺度與使用舒適度
人體尺寸有個(gè)體尺寸和群體尺寸之分,針對(duì)包裝容器造型方面考慮的人體尺寸因素,應(yīng)是針對(duì)某一消費(fèi)人群而非滿足個(gè)人的需求。包裝容器的高度、直徑或?qū)挾?、把手的位置和大小、瓶蓋與瓶口的尺寸等,都與消費(fèi)者使用的舒適度密切相關(guān)。與包裝容器造型設(shè)計(jì)密切相關(guān)的人體尺寸主要體現(xiàn)在人體手部尺寸,包括手長(zhǎng)、手寬、手握圍等。在進(jìn)行造型設(shè)計(jì)時(shí),容器瓶身尺寸要根據(jù)手長(zhǎng)尺寸來(lái)確定,容器把手尺寸要根據(jù)手寬尺寸來(lái)確定,容器提手尺寸要根據(jù)食指關(guān)節(jié)寬度來(lái)確定。具體而言,包裝容器直徑不能超過(guò)手捏握的有效尺度,以便手拿取容器進(jìn)行開(kāi)啟、旋擰包裝蓋。若最大直徑超過(guò)90mm,拿取時(shí)容易從手中滑落,開(kāi)啟時(shí)還容易因過(guò)大的扭矩力而扭傷手指和手腕;包裝容器中把手部位開(kāi)口寬度最小為21mm,開(kāi)口長(zhǎng)度最小為91mm;把手直徑尺寸最小為25mm,最大不能超過(guò)90mm。當(dāng)容器各部分尺寸適中時(shí),使用包裝容器的過(guò)程就舒適無(wú)障礙。值得一提的是,在造型設(shè)計(jì)中運(yùn)用人體尺寸的數(shù)據(jù)尺度應(yīng)靈活機(jī)動(dòng),如容器把手開(kāi)孔設(shè)計(jì)可參考極限設(shè)計(jì)原則,取手寬尺寸中較大的數(shù)據(jù),以滿足絕大多數(shù)人群的需求;而容器瓶身的尺寸設(shè)計(jì)則應(yīng)該取手寬尺寸較小的數(shù)據(jù),以讓手長(zhǎng)尺寸較小的人群都能夠方便抓握。依云礦泉水的造型設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1,瓶體的高度與直徑充分考慮了手掌的寬度和持握尺寸,在瓶體腰部特意設(shè)計(jì)凹陷,更有利于持握,瓶蓋尺寸大于手指最大直徑,方便手提攜帶。
2人的生理需求尺度與健康舒適度
針對(duì)包裝容器造型方面的生理需求因素,主要是從消費(fèi)者對(duì)包裝內(nèi)容物的實(shí)際需求量出發(fā),考慮消費(fèi)者的實(shí)際生理需求,對(duì)包裝內(nèi)容物的分裝規(guī)格進(jìn)行人性化的量化設(shè)計(jì)。以牛奶為例,根據(jù)人體對(duì)乳糖的耐受程度測(cè)試數(shù)據(jù)分析得知,健康人一般一次喝100~180mL,一日總共喝200~400mL純牛奶,不會(huì)產(chǎn)生乳糖不耐受而導(dǎo)致腹瀉現(xiàn)象,而身體一次能吸收的純牛奶的營(yíng)養(yǎng)一般不超過(guò)250mL。因此,根據(jù)人的生理需求和開(kāi)啟后易變質(zhì)的特點(diǎn),牛奶包裝容器的一次量多在250mL以下,一日量多在400~500mL,家庭裝多在1000~2000mL,見(jiàn)圖2。在包裝容器造型設(shè)計(jì)中考慮人的生理需求因素應(yīng)對(duì)消費(fèi)群體進(jìn)行細(xì)分,尋找包裝容器容量與消費(fèi)者實(shí)際生理需求量之間的比例關(guān)系,才能在提升產(chǎn)品銷量與方便消費(fèi)者舒適使用之間尋求體現(xiàn)人性關(guān)懷的平衡點(diǎn),避免產(chǎn)品在使用過(guò)程中的不科學(xué)因素,為消費(fèi)者提供健康、舒適、科學(xué)、經(jīng)濟(jì)的包裝使用方式。
3動(dòng)作分析與行為舒適度
關(guān)于人的操作動(dòng)作與容器造型設(shè)計(jì)的關(guān)系,主要表現(xiàn)在流通階段和使用過(guò)程2個(gè)方面。流通階段主要是能夠方便搬運(yùn)、堆碼、陳列;使用過(guò)程主要是便于攜帶、開(kāi)啟。人的操作動(dòng)作是一個(gè)復(fù)合運(yùn)動(dòng),設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)全面考慮使用的動(dòng)作流程和習(xí)慣,進(jìn)而設(shè)計(jì)出符合每個(gè)動(dòng)作行為的容器形態(tài)以及完成每個(gè)動(dòng)作的合理尺寸和力度,以達(dá)到使用行為的舒適。例如瓶裝礦泉水在使用過(guò)程中就有這樣幾個(gè)動(dòng)作過(guò)程:拿取、持握、轉(zhuǎn)動(dòng)、開(kāi)啟、傾倒。消費(fèi)者在購(gòu)買之后,應(yīng)滿足方便攜取、攜帶和飲用,因此,容器適合采用腰形的瓶身、防滑的設(shè)計(jì)、預(yù)留的扣手以達(dá)到拿取和持握動(dòng)作舒適。
礦泉水的重量也應(yīng)符合消費(fèi)者攜帶能力,瓶蓋轉(zhuǎn)動(dòng)的扭矩力適度,瓶口大小適中,方便飲用。通過(guò)動(dòng)作分析一方面可以發(fā)現(xiàn)容器在使用過(guò)程中操作的不合理性,進(jìn)而改進(jìn)動(dòng)作過(guò)程,提高使用行為舒適度;另一方面也可以發(fā)現(xiàn)在使用過(guò)程中容器的尺寸和操作力度是否合理,并對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。一般而言,在保障包裝的基本功能的前提下,使用過(guò)程中的動(dòng)作流程越簡(jiǎn)單,完成動(dòng)作所花的時(shí)間越短,使用的力度適中,就越能使消費(fèi)者感到操作行為的舒適。洗發(fā)水的包裝容器開(kāi)啟方式見(jiàn)圖3,以按壓式結(jié)構(gòu)代替旋轉(zhuǎn)開(kāi)啟的瓶蓋,不僅簡(jiǎn)化了操作時(shí)的動(dòng)作,更加方便消費(fèi)者使用,而且通過(guò)按壓動(dòng)作,方便消費(fèi)者控制一次取用的分量,使包裝容器使用更科學(xué)合理,滿足了消費(fèi)者操作行為的舒適度。
包裝容器造型設(shè)計(jì)的人機(jī)尺度與心理舒適度
隨著人類物質(zhì)、精神生活的進(jìn)步,人們對(duì)心理舒適的需求程度越來(lái)越高,并因此影響到消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的選擇。一般來(lái)說(shuō),優(yōu)秀的造型設(shè)計(jì)能給消費(fèi)者帶來(lái)的心理舒適感主要有:美觀大方、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、新穎獨(dú)特、親和可信、方便安全等。包裝容器的造型設(shè)計(jì),應(yīng)當(dāng)是從消費(fèi)者的角度出發(fā),盡可能地刺激并滿足消費(fèi)者的心理舒適需求。滿足心理舒適的人機(jī)尺度雖然不能以明確的數(shù)據(jù)尺寸來(lái)衡量,但可以通過(guò)審美的標(biāo)準(zhǔn)和視覺(jué)心理感知效應(yīng)等來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。例如:包裝容器造型的形狀、空間比例尺寸以及各部分構(gòu)成關(guān)系可使人產(chǎn)生優(yōu)美、輕松、趣味、愉悅、奇特等不同的心理情緒,給消費(fèi)者以舒適的心理體驗(yàn),加深了產(chǎn)品與消費(fèi)者的親和力。在造型的語(yǔ)義中,直線的幾何造型強(qiáng)調(diào)了包裝結(jié)構(gòu)的嚴(yán)謹(jǐn),給消費(fèi)者莊嚴(yán)與穩(wěn)重的心理感受;圓形包裝容器造型包含了美好、和諧、包容與圓滿的心理愿望;曲線包裝容器造型體現(xiàn)了生命力的存在,可聯(lián)想到優(yōu)美的事物等。從科學(xué)和審美雙重角度來(lái)看,包裝容器造型中精致的細(xì)節(jié)處理,優(yōu)美的造型,以及基于人體尺寸而設(shè)計(jì)的容器各部位尺寸和恰到好處的比例關(guān)系,最能體現(xiàn)包裝產(chǎn)品的優(yōu)良品質(zhì)和精湛工藝,給人以心理上的安全感與信任感。英國(guó)TyNant礦泉水容器造型見(jiàn)圖4,將“流水無(wú)形”的設(shè)計(jì)概念導(dǎo)入到容器造型設(shè)計(jì)中,該瓶型的靈感來(lái)源于自然流動(dòng)的泉水,運(yùn)用流動(dòng)的曲線,通過(guò)光影的折射效果,使容器形態(tài)表面呈現(xiàn)出強(qiáng)大的視覺(jué)張力,瓶中的水仿佛具備了生命一般舞動(dòng)。而在細(xì)節(jié)方面,曲線的弧度、數(shù)量都經(jīng)過(guò)嚴(yán)格設(shè)計(jì)反復(fù)衡量比較,凹陷弧度既方便了手指拿取,又符合模擬自然形態(tài)的視覺(jué)審美標(biāo)準(zhǔn),與眾不同的造型設(shè)計(jì),給消費(fèi)者帶來(lái)靈動(dòng)、自然、活力的心理審美需求,使包裝容器與人之間產(chǎn)生情感交流,實(shí)現(xiàn)人機(jī)之間的和諧溝通。
關(guān)鍵詞:人體工效學(xué);過(guò)肩;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào):TS 941.17 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
A Study on the Yoke Structure Design Based on Human Ergonomics
Abstract: The relationship between garment yoke structure and the shape of human shoulder was discussed from the perspective of human ergonomics. The effects of yoke structure parameters on garment modeling were studied by referring to the parameters of the optimization experiments on slim men’s shirt (175/92A). The results show shoulder shape constrains the yoke structure of slim garment, and the ergonomic evaluation of shoulder modeling is the best when the parameters of yoke structure meet the requirements of shoulder shape.
Key words: human ergonomics; yoke; structure design
人w工效學(xué),又稱“人體工程學(xué)”、“人間工學(xué)”,是人體科學(xué)、環(huán)境科學(xué)不斷向工程科學(xué)滲透和交叉的產(chǎn)物。人體工效學(xué)主張“設(shè)計(jì)以人為本”,從適合人體各種要求的角度出發(fā),對(duì)產(chǎn)品創(chuàng)造(設(shè)計(jì)與制造)提出要求,使設(shè)計(jì)最大限度地適合人體的需要,達(dá)到舒適衛(wèi)生的最佳狀態(tài),繼而強(qiáng)化人在設(shè)計(jì)中的主體性。服裝的整體造型與人體結(jié)構(gòu)形態(tài)密不可分,如人體的比例、外形、靜態(tài)特征和動(dòng)態(tài)特征等。因此,基于人體工效學(xué)的服裝設(shè)計(jì)理念強(qiáng)調(diào)服裝在設(shè)計(jì)、打板、縫制以及穿著過(guò)程中對(duì)人體生理及心理訴求的反應(yīng),并對(duì)此進(jìn)行科學(xué)的實(shí)驗(yàn)和測(cè)量,在進(jìn)行大量分析的基礎(chǔ)上為服裝設(shè)計(jì)提供科學(xué)的依據(jù)。同時(shí),把人的工作、運(yùn)動(dòng)、休息等生活行為分解成各種姿勢(shì)模型,根據(jù)人的立位、坐位和臥位的基準(zhǔn)點(diǎn)來(lái)合理設(shè)計(jì)服裝各部位規(guī)格尺寸,并結(jié)合服裝材料學(xué),來(lái)達(dá)到研究指導(dǎo)服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的,從而形成系統(tǒng)的服裝結(jié)構(gòu)理論及其實(shí)際應(yīng)用體系。
過(guò)肩,又稱復(fù)肩、復(fù)司、復(fù)勢(shì),是指連接前后衣身與肩合縫的部件,一般常用雙層布料。早期過(guò)肩結(jié)構(gòu)用于工人工作服的設(shè)計(jì),在原有的衣服外面加縫一種比較厚的布料,逐漸演變成了過(guò)肩結(jié)構(gòu),目的在于保護(hù)頸肩處的衣服在工作時(shí)不被磨損。隨著時(shí)代的進(jìn)步,人們的生產(chǎn)方式和勞動(dòng)形式發(fā)生了顯著變化,機(jī)械設(shè)備的使用把人從繁重的勞動(dòng)中解放出來(lái),肩膀扛重物的人力搬運(yùn)漸漸退出歷史舞臺(tái),由此服裝過(guò)肩結(jié)構(gòu)的防磨損功能已被顯著弱化。如今很多服裝品類仍然保留著過(guò)肩結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)慣例,尤其是男士襯衫產(chǎn)品。
通過(guò)資料檢索,關(guān)于服裝過(guò)肩結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究并不多見(jiàn),多數(shù)服裝從業(yè)者認(rèn)為服裝過(guò)肩結(jié)構(gòu)僅僅是一種款式,因設(shè)計(jì)而存在。為使服裝從業(yè)者對(duì)服裝過(guò)肩結(jié)構(gòu)有更為深入的認(rèn)知,本文從人體工效學(xué)的角度分析了過(guò)肩結(jié)構(gòu)與人體肩部的關(guān)聯(lián)性,通過(guò)修身型男襯衫過(guò)肩結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化實(shí)驗(yàn),研究了過(guò)肩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)服裝造型的影響。
1 過(guò)肩結(jié)構(gòu)與人體肩部的關(guān)聯(lián)分析
日本服裝學(xué)者中澤愈把人體體表按照服裝設(shè)計(jì)的功能性分為貼合區(qū)、作用區(qū)、自由區(qū)和設(shè)計(jì)區(qū)(圖 1)。圖 1中顏色最深的區(qū)域?yàn)橘N合區(qū),它是上半身服裝造型的關(guān)鍵區(qū)域,對(duì)服裝的穿著感、合體性、懸垂效果等具有重要意義。服裝過(guò)肩結(jié)構(gòu)就位于上半身貼合區(qū)的范圍,因此,服裝過(guò)肩結(jié)構(gòu)與人體肩部形態(tài)結(jié)構(gòu)有著密切關(guān)聯(lián),對(duì)服裝整體造型有較大影響。
1.1 人體肩部范圍的界定及其形態(tài)特征
人體肩部的范圍是以支持服裝的功能和服裝造型性為基準(zhǔn)來(lái)確定,通常以前面突出的肱骨頭水平位置和后背肩胛棘和椎骨緣交點(diǎn)的水平位置為下限,到領(lǐng)圍線為止的區(qū)域。相應(yīng)的背部表面的斜方肌和肩關(guān)節(jié)外側(cè)的三角肌是形成肩部的主要肌肉。
人體肩部骨骼構(gòu)成和肌肉分布特征決定了人體肩部形態(tài)的特殊性,主要體現(xiàn)在以下 3 個(gè)方面。
(1)由于肩端的肱骨突起和鎖骨的胸骨端內(nèi)凹形成凹弧,即使有斜方肌附著,通常該部位體表仍是凹面,尤其是女性,但體型健壯的男性和肌肉發(fā)達(dá)的運(yùn)動(dòng)員除外。
(2)后面肩胛骨中肩胛棘的突起形成了大的彎曲弧度,加上肌肉的附著使凸面更突出。
(3)人體肩棱(肩線)并非直線,而是在肩棱處背部凸面和前部凹面對(duì)接而成的曲線。
1.2 肩部前凹面與肩棱趨勢(shì)對(duì)過(guò)肩的制約
肱骨和鎖骨引起的肩部前凹面造成服裝肩部與人體難以完全服貼。為了彌補(bǔ)凹面形成的人體缺陷,在制服類外套制作過(guò)程中往往通過(guò)附襯工藝來(lái)塑造服裝平整的外觀造型。然而,在輕薄型襯衫制作過(guò)程中則不適合采用此工藝方法,為了塑造形體,通過(guò)過(guò)肩結(jié)構(gòu)處理可以弱化前凹面形成的人體缺陷。通常男襯衫過(guò)肩的前過(guò)肩量取在距離肩棱(肩線)向前 3 cm左右,這一位置恰好處在人體肩部前凹面的中心部位,這為男襯衫前衣身的塑形提供了便利。但由于人體體型的差異,最佳的前過(guò)肩量還需要適當(dāng)調(diào)整。
此外,前過(guò)肩與前衣片縫合線并不在肩棱處,但該位置并沒(méi)有逃脫肩棱趨勢(shì)的約束范圍。修身型男襯衫不同于休閑襯衫,它要求兼顧合體性和舒適性。因此,處理在修身型男襯衫過(guò)肩結(jié)構(gòu)時(shí),前過(guò)肩縫合線應(yīng)順應(yīng)肩棱趨勢(shì),以保證著裝舒適性達(dá)到最佳狀態(tài)。
1.3 肩胛凸與肩部肌肉引起的后凸面對(duì)過(guò)肩的制約
肩胛骨的存在和肌肉的附著使后背肩胛骨部位更加凸起。為了塑造合體造型,通常在肩部會(huì)設(shè)計(jì)肩胛省。對(duì)男襯衫而言,在肩部設(shè)計(jì)指向肩胛凸的肩胛省不利于男襯衫外觀造型美的綜合評(píng)價(jià)。通常會(huì)借助過(guò)肩結(jié)構(gòu)將肩胛省轉(zhuǎn)移至后過(guò)肩與后片縫合處,使肩胛省由顯性處理變成隱性處理,不僅塑造了合體的造型,還有助于保持男襯衫的特征之美。關(guān)于肩胛省用量的大小取決于肩胛凸的程度和服裝的款式要求,應(yīng)根據(jù)實(shí)際造型需要適當(dāng)設(shè)計(jì)。
2 修身型男襯衫過(guò)肩結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)優(yōu)化
2.1 過(guò)肩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素
按照原型裁剪法的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)程序,服裝過(guò)肩是在衣身原型衣片的基礎(chǔ)上,由前過(guò)肩(通常取距離前肩線約2 ~ 3 cm)和后過(guò)肩(通常后頸點(diǎn)向下 8 ~ 10 cm)拼合而成,其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要素包括前后肩斜度、前后過(guò)肩縫合線形態(tài)、前過(guò)肩量、后過(guò)肩量以及肩胛省量等 5 個(gè)方面。其中前后肩斜度根據(jù)造型需要在衣身結(jié)構(gòu)平衡處理時(shí)已經(jīng)確定,前后過(guò)肩縫合線形態(tài)在款式圖表達(dá)中已經(jīng)展現(xiàn)。因此,對(duì)修身型男襯衫而言,過(guò)肩結(jié)構(gòu)需進(jìn)一步優(yōu)化的關(guān)鍵要素包括前后過(guò)肩量和滿足人體肩部曲面特征需要的肩胛省量。
2.2 過(guò)肩結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
以修身型男襯衫為例,襯衫規(guī)格選取175/92A,人臺(tái)選取紅幫牌92號(hào)黑色標(biāo)準(zhǔn)人臺(tái),白坯布為面料。實(shí)驗(yàn)參數(shù)變量的設(shè)計(jì)結(jié)合常規(guī)數(shù)值和理論數(shù)值設(shè)定。
2.2.1 前過(guò)肩量?jī)?yōu)化的實(shí)驗(yàn)方案
不同取值的前過(guò)肩分別標(biāo)記為FY1、FY2、FY3、FY4、FY5。前過(guò)肩縫合線靠近袖窿處的取值用“FAH處”表示,前過(guò)肩縫合線靠近領(lǐng)圈處的取值用“FNL處”表示。具體方案如表 1 所示。
2.2.2 后過(guò)肩量?jī)?yōu)化的實(shí)驗(yàn)方案(表 2)
不同取值的后過(guò)肩分別標(biāo)記為BY1、BY2、BY3、BY4、BY5。
不同取值的后過(guò)肩省分別標(biāo)記為BD1、BD2、BD3、BD4、BD5。
2.3 過(guò)肩結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
2.3.1 前過(guò)肩取值對(duì)造型的影響
表 4 給出了前過(guò)肩量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的實(shí)物效果。從表 4 可以看出,前過(guò)肩量取值的不同造成前過(guò)肩與衣身縫合線與肩線的平行感不同。雖然FY1、FY2在制板時(shí)前過(guò)肩縫合線與肩線平行,但實(shí)際實(shí)物效果卻不相平行。相反,F(xiàn)Y3、FY4、FY5在制版時(shí)前過(guò)肩縫合線雖不與肩線平行,但實(shí)物效果卻具有近似平行感。這是由于前后面所構(gòu)成的肩棱(肩線)是呈前彎的曲線,在制板時(shí)前過(guò)肩取值在袖窿處比領(lǐng)圍處較大,在視覺(jué)上修正了肩線的前后量差。前過(guò)肩縫合線的高低對(duì)于肩部造型適體性影響不大,但對(duì)造型美觀性影響較大。FY1、FY2形成的“不平行”效果給人“平肩化”的視覺(jué)感,可以增強(qiáng)男性肩部的厚重感,使男性的陽(yáng)剛健壯美得到強(qiáng)化。因此,適度平肩化的前過(guò)肩設(shè)計(jì)為修身型男襯衫的最佳選擇。從實(shí)驗(yàn)效果還可以看出,對(duì)修身型男襯衫(175/92A)而言,前過(guò)肩3.0/3.0 cm的取值是適合的。
2.3.2 后過(guò)肩取值對(duì)造型的影響
表 5 給出了后過(guò)肩量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的實(shí)物效果。從表 5 可以看出,隨著后過(guò)肩量的增加,后衣片越來(lái)越貼合人體。這與人體肩胛棘突出部位的位置有密切關(guān)系。若要使襯衫后背貼合人體,則后背部位的曲面化的最佳位置應(yīng)在肩胛棘突點(diǎn)處,即后過(guò)肩縫合線設(shè)計(jì)在該位置。由于人體身高和體型結(jié)構(gòu)的不同,肩胛棘突出c的位置也不完全相同。因此,后過(guò)肩量應(yīng)根據(jù)具體情況適當(dāng)調(diào)整才能設(shè)計(jì)出符合人體工效學(xué)總體要求的襯衫造型。從實(shí)驗(yàn)效果還可以看出,對(duì)修身型男襯衫(175/92A)而言,9.5 ~ 10.0 cm的取值范圍是適合的。
2.3.3 后過(guò)肩隱性肩胛省省量對(duì)造型的影響
表 6 給出了后過(guò)肩用省量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的實(shí)物效果。從表 6 可以看出,隨著后過(guò)肩縫合處隱性肩胛省用量的加大,襯衫后背越來(lái)越合體?;诹Ⅲw構(gòu)成塑型原理,用省量與肩胛棘突出量愈接近,服裝肩部與人體肩部的貼合性愈好。當(dāng)二者相一致時(shí),達(dá)到設(shè)計(jì)極限,貼體度最佳。但在服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,除了特殊緊身造型需要外,很少把省量用到極限,通常把一部分量作為放松度隱藏在衣片中,使服裝造型美觀性和舒適性達(dá)到協(xié)調(diào)統(tǒng)一。因此,后過(guò)肩縫合處隱性肩胛省用量應(yīng)根據(jù)具體情況適當(dāng)調(diào)整才能設(shè)計(jì)出符合人體工效學(xué)總體要求的襯衫造型。從實(shí)驗(yàn)效果可知,對(duì)修身型男襯衫(175/92A)而言,后過(guò)肩用省量 1 ~ 1.5 cm的取值兼顧造型的美觀和舒適性,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)體是較適合的。
3 結(jié)論
服裝過(guò)肩依托人體肩部而存在,其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮人體肩部特征合理處理。服裝過(guò)肩結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)定需同時(shí)滿足人體肩部特征和服裝造型設(shè)計(jì)雙重需要,才能實(shí)現(xiàn)服裝整體造型的適體性、美觀性和穩(wěn)定性的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。對(duì)修身型男襯衫(175/92A)而言,適合于標(biāo)準(zhǔn)體的過(guò)肩結(jié)構(gòu)參數(shù)為前過(guò)肩取3.0/3.0 cm,后過(guò)肩取9.5 ~ 10.0 cm,后過(guò)肩縫合處隱性肩胛省用量 1 ~ 1.5 cm。
參考文獻(xiàn)
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到底是什么促使馮元楨做出這樣的選擇?他成功的秘訣又是什么?他具有傳奇色彩的人生故事也許會(huì)告訴你答案。
留學(xué)加州的中國(guó)尖子
1919年,馮元楨出生于江蘇常州。他讀書成長(zhǎng)的時(shí)期,正是一個(gè)戰(zhàn)火紛飛的年代。在那時(shí),學(xué)習(xí)航空專業(yè),為國(guó)家制造飛機(jī),是很多年輕學(xué)子最向往的事情。20世紀(jì)40年代,馮元楨從國(guó)立中央大學(xué)航空系畢業(yè),取得了碩士學(xué)位,成為中國(guó)第一屆航空系畢業(yè)生。
馮元楨的父親是一位畫家。雖然自己是從事文藝的,但當(dāng)時(shí)父親認(rèn)為,近代中國(guó)學(xué)文的人毫無(wú)用武之地,對(duì)拯救國(guó)家也沒(méi)什么用處,因此也非常支持馮元楨學(xué)習(xí)工程學(xué)。馮元楨對(duì)科學(xué)孜孜追尋的動(dòng)力,最初也正是來(lái)源于父親的鼓勵(lì)。
1944年,美國(guó)提供了一筆獎(jiǎng)學(xué)金,資助20名中國(guó)學(xué)生赴美留學(xué),成績(jī)一向優(yōu)異的馮元楨順利通過(guò)了選拔考試,獲得了去往美國(guó)加州理工學(xué)院深造的資格。
當(dāng)時(shí)的加州理工學(xué)院航空系已經(jīng)在全世界享譽(yù)盛名。著名的工程力學(xué)和航空技術(shù)權(quán)威馮?卡門教授,以及中國(guó)航空航天之父錢學(xué)森都執(zhí)教于此??墒钱?dāng)27歲的馮元楨幾經(jīng)輾轉(zhuǎn)漂洋過(guò)海來(lái)到這里時(shí),加州理工學(xué)院卻通知他,那筆資助的獎(jiǎng)學(xué)金已經(jīng)過(guò)期。眼看留學(xué)的希望就要落空,這時(shí)一位航空系的教授答應(yīng)為馮元楨提供一個(gè)實(shí)驗(yàn)室研究助理的職位,從而幫助他完成學(xué)業(yè)。
在馮元楨的眼中,加州理工學(xué)院的好處就是,學(xué)術(shù)氛圍很自然,學(xué)習(xí)節(jié)奏不緊不松。學(xué)校比較尊重研究生,他們?cè)趯W(xué)校甚至能像老師一樣擁有自己的辦公室,這是加州理工學(xué)院不同于其他學(xué)校的地方。馮元楨在這里接受了航空領(lǐng)域最前沿的理論,因?yàn)榛A(chǔ)很好,僅用兩年,他就獲得了航空工程的博士學(xué)位,并且是畢業(yè)生中的佼佼者,最后留校任教。
充滿興趣的研究
年輕的馮元楨眼界開(kāi)闊,興趣廣泛。20世紀(jì)40年代,美國(guó)華盛頓州的塔科馬吊橋在建成4個(gè)月后被大風(fēng)吹垮,舉世震驚。風(fēng)力為何會(huì)將一座如此堅(jiān)固的吊橋摧毀?這其中的道理是什么呢?正在美國(guó)念書的馮元楨對(duì)此產(chǎn)生了濃厚的興趣。于是,在沒(méi)有人提供指導(dǎo)的情況下,他開(kāi)始利用學(xué)校里一個(gè)閑置的風(fēng)洞做起了自己的實(shí)驗(yàn)。他親手制作了吊橋模型,觀察它在人工氣流中的受力關(guān)系。通過(guò)對(duì)吊橋的研究以及其他實(shí)驗(yàn)的積累,馮元楨提出了空氣彈性力學(xué)理論,從而解決了航空架構(gòu)和空氣動(dòng)力如何相互作用的問(wèn)題,這是航空領(lǐng)域里具有突破性的成果。他的專著《空氣彈性力學(xué)》在1955年出版,這本書在學(xué)界的影響持續(xù)至今。
回首過(guò)往,馮元楨認(rèn)為,正是對(duì)吊橋充滿興趣的研究為他日后的轉(zhuǎn)行埋下了一顆種子。馮元楨說(shuō),從那以后,我自己做研究就是因?yàn)楹猛?,沒(méi)有人告訴你應(yīng)該做什么,完全憑自己的興趣。
意外與轉(zhuǎn)變
1957年,已經(jīng)成為加州理工學(xué)院教授的馮元楨赴德國(guó)休假。他來(lái)到了大師云集的哥廷根大學(xué)。在哥廷根大學(xué),馮元楨發(fā)現(xiàn),教授們挑選研究題目非常自由,主持工作也絕對(duì)自由,校方不會(huì)提出任何具體的要求。這里的氣氛讓一向主張學(xué)術(shù)自由的馮元楨興奮不已,并且受到了鼓舞。
令馮元楨沒(méi)想到的是,在哥廷根大學(xué)訪問(wèn)期間發(fā)生的一件事徹底改變了他以后的學(xué)術(shù)生涯――他遠(yuǎn)在國(guó)內(nèi)的母親生病了。
而此時(shí),恰好馮元楨所在的航空研究所旁邊就是生理學(xué)圖書館,哥廷根大學(xué)一向以數(shù)量豐富的藏書聞名世界。于是,他每天泡在圖書館中閱讀生理學(xué)著作,希望可以幫助母親治病。
母親的病或許是促成馮元楨轉(zhuǎn)向研究人體的最重要的原因,至少在當(dāng)時(shí)他的確想要通過(guò)自己的研究對(duì)母親有所幫助。馮元楨說(shuō),后來(lái)自己年紀(jì)大了才慢慢了解,母親是無(wú)論你做什么、怎樣她都開(kāi)心,都會(huì)支持你。
馮元楨把查閱到的資料寄給了國(guó)內(nèi)給母親看病的大夫。在接觸生理學(xué)的過(guò)程中,他也認(rèn)識(shí)到,人體運(yùn)動(dòng)、血液循環(huán)、人的臟器等都有力的作用在其中。能否通過(guò)對(duì)生物體的力學(xué)研究,來(lái)分析疾病的產(chǎn)生機(jī)制,從而為預(yù)測(cè)和治療疾病提供幫助呢?這是一個(gè)前人未曾探索過(guò)的領(lǐng)域。他對(duì)這個(gè)挑戰(zhàn)充滿了興趣。
從德國(guó)返回加州理工學(xué)院后,經(jīng)過(guò)考慮,馮元楨開(kāi)始了將力學(xué)和生物學(xué)研究結(jié)合到一起的準(zhǔn)備工作。在他眼中,人體就像一個(gè)比飛行系統(tǒng)更復(fù)雜的工程,而且它要有趣得多。
初入生理學(xué)研究
完全沒(méi)有生理學(xué)研究背景的馮元楨,要走出第一步談何容易。
那時(shí)馮元楨已經(jīng)人到中年,要從頭開(kāi)始學(xué)習(xí)生理學(xué),這需要付出常人難以想象的努力。他要懂得醫(yī)學(xué),懂得醫(yī)生對(duì)什么問(wèn)題感興趣,懂得生理現(xiàn)象,這是一大困難;更重要的是周圍的人還不理解,他們也許認(rèn)為這樣的研究沒(méi)有什么價(jià)值。
可是在馮元楨看來(lái),只要有興趣,一切都不是難題。為了彌補(bǔ)生理學(xué)知識(shí)的欠缺,他想了很多辦法。馮元楨認(rèn)為,自己沒(méi)有生物學(xué)根底,最簡(jiǎn)單的辦法就是找一個(gè)學(xué)生理學(xué)的朋友。而幸運(yùn)的是,他找到了兩個(gè)好搭檔:一個(gè)叫索賓(Sobin),哈佛大學(xué)畢業(yè)的生理學(xué)博士后;另一個(gè)叫茲韋費(fèi)克(Zewifach),在紐約大學(xué)醫(yī)學(xué)院取得了博士學(xué)位,這兩個(gè)優(yōu)秀的生理學(xué)家成為了馮元楨最好的朋友。馮元楨一邊跟他們請(qǐng)教生理學(xué)知識(shí),一邊學(xué)習(xí)做解剖實(shí)驗(yàn)。
漸入研究后,馮元楨發(fā)現(xiàn),生理學(xué)研究涉及血管與血流,人體發(fā)生血管硬化等問(wèn)題,是因?yàn)檠涸诎l(fā)生病變的地方流動(dòng)混亂,研究血液流動(dòng)的動(dòng)力學(xué)規(guī)律顯然很有意義,這樣一個(gè)生理學(xué)的問(wèn)題就可以變成力學(xué)問(wèn)題。
然而當(dāng)馮元楨進(jìn)一步開(kāi)展實(shí)驗(yàn)時(shí),他面臨一個(gè)繞不開(kāi)的問(wèn)題。做科研,需要經(jīng)費(fèi)。人體研究,開(kāi)銷尤其大,經(jīng)費(fèi)來(lái)源怎么解決呢?雖然困難重重,馮元楨堅(jiān)持著自己的興趣。他覺(jué)得人要工作自由,這比任何事情都重要,不能因?yàn)榻?jīng)費(fèi)問(wèn)題就輕易放棄。
一個(gè)新領(lǐng)域的誕生
1966年,47歲的馮元楨從加州理工學(xué)院辭職,來(lái)到了剛剛創(chuàng)建的加州大學(xué)圣迭戈分校。這里為他提供了更加自由的科研空間。
加州大學(xué)圣迭戈分校生物工程系是馮元楨工作的地方,四十多年前,這里的科研條件和今天是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能相比的。但馮元楨為自己的研究投入了極大的熱情,每天工作十幾個(gè)小時(shí)。每到周六,他和同事都早早地起床,到離家很遠(yuǎn)的一個(gè)醫(yī)院去聽(tīng)病例討論會(huì)。馮元楨認(rèn)為,多聽(tīng)聽(tīng)醫(yī)生發(fā)現(xiàn)的實(shí)際問(wèn)題,就能知道研究該從哪里入手。馮元楨從生理問(wèn)題開(kāi)始,尋找解決難題的力學(xué)理論依據(jù),兩者結(jié)合使他確立了最初的研究方向。
在馮元楨的實(shí)驗(yàn)室里有一張人體肺部血管圖,那是他最得意的作品,研究人體肺部的血管分布,花費(fèi)了他十多年的時(shí)間,他因此掌握了肺部血液循環(huán)的流體力學(xué)規(guī)律,讓馮元楨欣慰的是,這個(gè)工作對(duì)醫(yī)療工作有極大幫助。
馮元楨與同事的研究范圍還包括心臟、腸、高血壓、組織等。他用力學(xué)方法來(lái)研究生物組織,在生物力學(xué)的領(lǐng)域中提出新的概念。如今生物力學(xué)已經(jīng)涉及到了宇航、交通安全、體育等多個(gè)領(lǐng)域。
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