面向醫療設備精密制造的最優設計加工方案研究

李偉冬

（山東威高瑞生醫療器械有限公司，山東 威海 264200）

隨著老齡以及亞健康人口呈現不斷增長的趨勢，以及健康理念的革新，讓一些人群更加需要健康管理，造成醫療檢測需求不斷增長，如此大的需求增長同低效率、低頻率的檢測資源有著更為突出的矛盾，對此，應當具備一款功能完善的醫療檢測設備進一步來填補現有的空白。

1 醫療設備的相關介紹

針對醫療設備來看，一般是獨立及組合應用在人體中的儀器設備及材料等，其中還包括一些必要軟件。在醫療及科研中，該設備為不可缺少的成分，其中不但涉及專業的醫療設備，還涉及家用醫療設備。

（1）定義。基于醫療設備的進步，有助于進一步促進醫療水平的增強，不僅是重要的基礎因素，也是現代化發展的顯著標志，促進了現代醫療水平的全面發展，是關鍵的構成部分。就醫療發展來看，通常會受到儀器發展的影響，醫療事業進步中，儀器設施起到較大的作用，能夠實現跨越式發展。基于體表和體內治療來看，并非是利用藥理學及免疫學等方式實現，而是借助醫療器械產品進行輔助。基于設備的實際運用，主要是對疾病開展預防及診斷等工作，對存在損傷的部位實施治療及緩解，可對解剖及生理過程進行分析及研究，對妊娠進行控制等。

（2）用途。根據醫療設備可以看出現代化發展程度，在醫療及科研中，該設備發揮著較大作用，有利于促進醫學科技水平的增強，是非常重要的因素。伴隨臨床學的發展也要依賴儀器的使用，發揮著決定性作用。由此可以看出，以現代醫療來看，該設備為相當重要的成分。

（3）技術要求。在醫院中是不可以隨意斷電的，若是發生斷電現象，極易對病人生命安全產生影響。對于醫療設備而言，也是這樣，不可隨意斷電，這就對設備的電源規格提出了更高的要求，其電池設計也是比較特殊的。伴隨電子產品需求的提升，再加上龐大的人口基數，還有老齡化現象的突出，大眾的健康理念得到改變，不管是在國家政策方面，還是在醫療信息化方面，都實現了變革發展，這也在一定程度上提高了對醫療電子產品的需要。另外，基于十二五規劃的實施，在這之中就包含醫療設備日后的發展，應促進醫療設備產業持續發展，貫徹統一的采購制度，優先使用國產設備。基于醫療改革方案的有效實施，相關的設備廠商也落實了一系列準備工作，有利于促進新一代醫療設備的研發。

2 精密化設計方法

（1）模塊化設計。通常指組合產品要素，產生既定功能的系統，它可以同別的要素組合產生新系統，誕生功能不一樣的種種產品。在產品所有模塊中均包含獨立個體，同其他個體進行組合，即可形成更多形式產品。采取模塊化方式當開展產品設置以及優化時，應當從使用者的角度進行思考，將他們的需求當作根本，盡可能體現模塊化特征，構建最優模塊分割，使問題變得簡單。

（2）多功能設計。旨在使產品使用功能更為健全，這為一項行之有效的手段。通常是改變產品形態以及結構，讓產品達到多種用途，確保已有功能的基礎上，節省了空間。通常借助以下方式來實現，一是功能疊加，二是利用產品改變達到不同功能。

（3）移動設計。通常指結合產品與使用者需要，能借助產品結構變形，其中包含腳輪以及滑輪等，醫療設備移動設計，它能借助腳輪移動，同時借助設備門達到靈活使用目的。

（4）收納設計。旨在把物品有序擺放，同時在需要時，可以短時間內獲取。當進行收納設計時，需要以使用者角度為切入點，盡可能體現物品功能，滿足他們的習慣，達到及時拾取。

3 設計原則

（1）功能性原則。伴隨經濟的增長，出現了更多的產品類別，在產品功能上有著更高的需求。對于醫療檢測設備來講，融入精細化理念開展設置，需要綜合考量諸多方面的內容，比如利用環境以及使用者需要，同時加以結合材料以及結構等因素。需要在功能性上彰顯下述幾點：第一，物質功能。也就是產品使用功能，研究設備需要擁有怎樣的功能，內部需要包括哪些實際功能。第二，精神功能。了解產品給用戶帶來的心理體驗，合理設置其肌理以及色彩，向使用者提供良好的體驗。實際上，無論是哪一種功能設置實現，都應該綜合考慮有關的因素，方可據此指導設計。

（2）協調性原則。對于精密化設計來講，不可以簡單聚合產品功能，應當綜合考量協調性原則。同使用者行為息息相關的協調性，產品要確保功能與定位拼配，還應該同使用者行為、方式匹配。當采用精密化理念設置醫療設備時，應該全面分析產品與行為的協調性，以座椅元素為中心開展設置，把檢測功能與產品進行有機整合。結合此原則，正式精密化醫療設備設計前，應當認真分析產品要素。分析使用者行為，考量使用環境以及狀態等，同時指導產品精密化設置，明確產品要素，以確保產品同使用者的協調與匹配。

（3）創新性原則。以全部的設計方式來看，通過采取精密化設計，便于創造新的產品，它為一項行之有效的手段，它的創新性一般彰顯于產品功能以及形式。就醫療設備來講，應當引入創新性方式有效處理空間不大的問題，借助于內部布局以及功能組合等，盡可能利用產品功能，達到行為以及產品的協調。

4 面向醫療設備精密制造的最優設計加工方案研究

4.1 設備前期研究

（1）功能模塊組合。醫療檢測包含著較多的類別，自助產品也頗為豐富，對于醫療設備精密設置來講，需要結合檢測以及使用者需要，科學選擇功能模塊，提高對資源的使用率，降低應用負擔，促使運行更為高效。按照使用者需要，檢測應當全面分析，身高以及體重的檢測易于達到自助檢測，而體溫以及血氧檢測等，需要把設備同身體部分實行連通，這需進行一定的學習，然而學習難度并不大，便于得到掌握。尿液檢測易于進行操作，然而會帶來一定污染，難以自主清理，可能會給后期利用帶來不好的影響，同時使用者需求度不高，所以不當作選定功能。血液檢測較為便捷，然而需要組裝針頭，不易實現對試條的插入，學習上有著一定難度并且效率不高，常常還要配合視頻指導。完成利用之后需去掉針頭，若沒有注重收尾清理，則可能會導致血液感染，有著一定的風險，所以當選取此功能時，需要多加注意考慮。

（2）操作形式的統一。當初次使用醫療設備時，常常會對按鍵以及界面等有著迷惑，應當按照指示開展學習。重復操作在影響利用率的同時，也提高了學習費用。所以需要結合需求采取精密化手段達到操作形式的集中。如按照統計分析能夠得知，無論是血壓檢測，還是心電檢測等，都應當借助不一樣的設備開啟開關，同時等待一定的時間，其功能相關，如果相同時間內需這些功能，則能夠組合操作。節省了檢測所需要的時間，達到了功能檢測目的，并且也優化了流程，用不著使用者重復坐下站起，促使使用變得更為容易。

4.2 設備方案設計分析

結合草圖進一步設置且持續修改，獲得圖1 所示的設計效果圖。從整體上來看設計流線感突出，頗為圓潤，色彩方面同淺色系進行搭配，確保易于清理產品，給人帶來放松的感覺。在設備外部設置有宣傳欄等設施，區域一所示是儲藏區，可以用來存放有關的醫療物質，比如消耗品，里面能夠用于承載垃圾。區域二所示為工具區，可以用來放置儀器設備，并且在扶手周圍有著暗格，里面設有血壓臂帶。區域三可用來當作放置區。在區域四中有著較多的設備，比如檢測儀以及電極片等。在區域五中可以對用戶的身高以及體重進行自助檢測。同樣在區域六中也有著一定的設備，像顯示屏以及打印出口。在區域七中設置有掛鉤，可以用來放置人們的背包以及衣服等。

圖1 設計效果圖

4.3 使用方式示意

在使用方式上可以分成多個部分，通過對JACK 軟件的使用來開展仿真示意。第1 部分，進到設備放置證件構建檔案；第二部分，對用戶身高以及體重進行自助檢測，在此之后，對體溫以及血壓等實行檢測；第三部分，在結束所有檢測之后，走到屏幕位置，領取報告所有檢測結束。構建檔案，按照提示來檢測身高以及體重。如果要放置物品，可把物品保存在放置區。第二步，于工具區選擇所需的設備，根據順序完成有關檢測，比如溫度檢測，然后把設備放回原處，擺放到位。第三步，將臂帶取出來，將其纏在左手上臂部位，同時固定好。第四步，把血氧儀掀起，把右手手指放在其中。第五步，把雙臂貼合金屬片位置，然后進行以下幾項檢測，也就是血氧、血壓以及心電圖。第六步也就是最后一步，結束所有檢測之后，走到屏幕位置，將報告打印出來，檢測結束。

4.4 合理性仿真驗證

（1）人機尺寸驗證。通過對Jack 軟件的使用，以針對人機尺寸，對其開展合理性驗證。成年男子能夠正常進到該醫療設備，說明通行尺寸是科學的、合理的。處于站立姿態用不著大幅彎腰，就能夠完成整個過程。

（2）精密化設計合理性驗證。人機仿真過程中，選擇成年男女性模型來開展合理性驗證，基于坐姿約束，對使用者操作產品的場景進行模擬，同時綜合分析視錐范圍。用不著姿勢變形就可以完成對設備的操作，也能夠觀看屏幕，所以精密化理念下的醫療設備設置是科學的。在方案中使用者的移動路線簡化突出，可以促使檢測更為高效，同時于體檢流程，身高以及體重檢測所需的時間介于30 ～60s，溫度以及肺功能的檢測所需時長為半分鐘，準備時長為60s，血壓以及心電檢測所需時間為120s，整體下來大概為300s，極大提高檢測效率，對于上班以及上學群體有著較好的適用性，可以通過閑暇時間開展醫療檢測。

（3）設計舒適度驗證。將krist 當作數據源，該數據能夠研究身體舒適度，通常根據0 ～80 實行打分，數值越低，則表示舒適程度越高。測試部位有左右腿、左右手以及肩膀等。Fatigue 表示疲勞程度，comfort 表示舒適程度。體檢時長大概在300s 上下，設備舒適度能夠很好符合使用者需要，不會形成疲勞感，同時相對舒適。以陪同者舒適度來看，即便比不上使用者體驗，然而其利用頻率不高，利用時間不長，所以能夠符合其利用需要。

5 結語

總而言之，精密化設計讓產品實現整合，強化和使用者之間的聯系，并且也提高了可靠性，有效節省了設計資源；不但滿足了使用者需要，也緩解了醫療資源壓力，精密化產品的發展節省了資源配置費用，在延長使用年限的同時也減少了維護費用，顯著提升了檢測效率，并且有效彌補了排隊體檢的不足；精密化的理念被大力推廣于多個行業，比如農業以及運輸，實際上，還需要進一步認識精密化共性。在產品設計方面，現如今的精密化設計被廣泛運用，而有關理論的研究卻不夠深入，所以不能充分發揮實踐指導作用。基于對精密化理念的總結，選取某產品設計類別，探究該理念在設計中的運用，以期能為類似研究起到一定的借鑒作用。