醫療器械設備的自動化發展及應用

胡子平

（河北省滄州中西醫結合醫院，河北滄州 061000）

近些年來，醫院為提升自身競爭力，加大了對自動化醫療設備的投入。在自動化醫療器械設備的操控下，不但降低了醫護人員的工作強度，還減少了中間環節，規避了信息在傳遞過程中的誤差，進而提高了診療系統的運轉效率。長此以往，既可以減少診療服務的成本，還能更精準地進行診療工作，避免醫患糾紛。雖然自動化醫療器械設備的應用，取得了良好的效果，但由于起步較晚，自動化器械設備在實際應用中還存在很多的問題，這些問題嚴重阻礙了自動化的進一步發展。基于此，須研究出一套切實可行的方案來推動醫療器械設備自動化的持續升級。

1 我國醫療器械設備行業發展的現狀

1.1 醫療器械行業發展速度快

自改革開放以來，我國醫療器械設備行業才逐步走向正軌并迅速發展起來。截至2023 年6 月，我國醫療器械生產企業數量達到了34 635家，同比增長了18.45%，其中有13家企業進入了全球醫療器械百強榜單。整體而言，我國國內醫療器械設備行業發展速度較快，優勢明顯。

1.2 兩極分化趨勢明顯

與發達國家醫療設備制造業的高度集中、大規模不同，我國醫療器械設備制造行業不但規模較小，而且分布也較為分散。為能更好地適應市場經濟的發展需求，我國醫療器械制造公司進行了一系列的改革，如進行資產優化重組等來增加企業的生產效益。盡管如此，我國醫療器械設備制造行業的兩極分化趨勢卻越來越明顯。一邊是大量的中小型企業，主產沒有競爭力的低端產品，另一邊是少量的高新技術企業，擁有自主創新品牌，主營高端產品。

1.3 醫療器械設備自動化程度不高

目前我國的醫療器械技術水平已經有了很大的提升，疾病診斷上的效率也逐漸在提高。但現有的醫療器械設備自動化水平還處于初級階段，設備在進行診斷時，須依靠醫護人員的手動輔助才能完成檢測，醫生需要通過人工對比查詢后才能給出進一步的診治方案，整個過程耗費了較多的人力、物力及時間。為進一步提高診療的速度及準確性，可加大自動化設備的應用范圍，加入PLC 自動化系統，使整個醫療體系變得更加智能化、自動化。

2 醫療器械設備自動化設計技術分析

2.1 裁切設備的設計技術分析

裁切器械設備的設計技術，主要是通過專門的打端子機構，設計一些較小的端子的專業裁切設備。這些專業設備不僅結構緊密，可在一個容器中完成送料、裁切的動作，還可以實現各部分的模組化，但在設計時，需要考量端子的逃料問題。裁切技術是醫療器械設備自動化開發過程中使用頻率較高的技術，因此，要把握裁切器械設備設計技術的要點，提高裁切設備的設計質量。

2.2 夾治具器械的設計技術分析

夾治具器械根據用途的差異，可劃分為幾種不同的種類。通過運用夾治具器械設備，可使產品在固定的操作程序中，得到精確的定位和人為可控的加緊度，滿足對產品特性的需求。在器械加工夾持制造過程中，利用調節液壓桿控制夾板將待加工的器具加緊，并通過正反電機的正轉，實現活動板與上治具的向下移動。上治具連帶待加工件與下治具共同向下運動，而彈簧的使用使得上治具與下治具夾緊效果更佳。

2.3 折彎與成型器械設計技術分析

折彎與成型器械在設計時，需要考量材料的塑性，要采用塑性好的材料才能滿足較大的形變需求和最小的彎曲半徑需求。此外，還要使用數控折彎機，其主要由上模家具機和下模家具機構成，上模家具機器的安裝位置在兩側鏈條的夾具固定板上，而鏈條是置于數控折彎機滑板位置的導軌框里。在折彎機頂端安裝電動機，可驅動鏈條實現上下運動，進而達到換模工位，具有結構簡單、性能穩定的特點。

3 醫療器械設備自動化技術的具體應用

3.1 信息自動識別技術在醫療器械設備中的應用

（1）構建系統組織結構。傳統的信息采集是由醫院多種電子設備原始信息抓取的，而借助信息自動識別技術，則可以對基本信息進行主動獲取，對信息的采集提供了有力的數據支持。其主要是通過識別和讀取設備的條形碼和二維碼來自動的獲取信息，為自動控制功能的實現提供依據。

（2）建立系統功能板塊。自動控制系統通常是以模塊化為原則，以信息通信為各電子設備唯一標識，實現模塊間的自動化運行。

3.2 電氣自動隔離技術在醫療器械設備中的具體應用

電氣自動隔離技術分為電容器和光電耦合等幾種隔離技術，其優勢明顯。首先，將光電耦合設備應用于醫療器械設備中，其產生的磁場阻抗可減少干擾電壓的幅度和電流，降低噪聲電壓，避免發光元件的發光現象，實現醫療器械與電信號的阻斷隔離。光電耦合還有一個重要的特征，即高壓隔離，可使設備承受較大的電壓。具體體現在醫療器械設備運轉過程中，光電耦合設備可助力設備在高壓狀態下順利完成信號傳遞，如信號傳遞期間的隔離過程就是電氣自動隔離技術的實際應用。由于醫院需要通過各監控設備信號傳遞，來實現對整個系統的有效控制，傳輸的過程中極易受到各種因素的干擾，導致信息失真，影響醫療器械的精確度，而使用光電耦合隔離設備，不僅可以有效避免干擾因素，還可以提升設備的獨立性。

3.3 通訊控制自動化技術在醫療器械設備中的應用

通訊控制自動化技術的應用，主要體現在無線傳感網絡技術的應用與安裝。無線傳感網絡技術是由監控區的智能傳感器集合所構建，目前，該項技術已被廣泛應用于日常生活中。其在醫療器械設備中的應用，須搭建醫療監控系統，主要包括醫院設備節點和個人醫療終端。通訊控制自動化技術在院級信息平臺和病房監控系統的應用，可采集人體生理參數的信息，對其進行處理，并在Zigbee 通信的基礎上對病房監控系統進行數據傳送。當前，主流無線通信協議多種多樣（表1），其特點及優勢各不相同，但Zigbee 協議是應用率最高的，且其協議水準已經趨向成熟。

表1 主流無線通信協議種類

3.4 PLC自動化系統在醫療器械設備中的應用

PLC 即可編程邏輯控制系統，其核心是微處理器，結合了器械自動化技術和計算機技術于一體的現代化新型技術。PLC 技術具有反應靈敏、抗干擾性強、可操作性強等特點。其在醫療器械設備中的具體應用主要體現在以下方面。

（1）順序控制。將PLC 系統應用于醫院系統，可針對醫院現有的電氣設備數量和參數，快速形成一套合理的運轉參數，從而實現所有電氣設備的科學有序運轉。通過PLC 系統的應用，可以以此為中心串聯醫院所有的電氣設備，使設備效率最大化。

（2）閉環和開關量的控制。將PLC 系統應用于醫院醫療器械設備中，以自動化電氣設備控制為輔助，可實現快速、準確、合理的閉環控制，如對于醫院凈化系統溫度的控制，PLC 系統的控制調節器會對醫院的溫度需求進行智能的分析，通過智能分析的結果來實現自動調節水流，進而智能的調控溫度。在此過程中，需要將所有器械設備的開關設置為自動操作，來保證器械設備操作的穩定性。而對于開關量的控制，是運用PLC 系統作為虛擬繼電器來應用的，使開關量的反應時間和抗干擾能力得以增強。

（3）模糊控制。其主要是有模糊控制器、輸入、輸出結構等構成，其中最主要的部分為模糊控制器，可對醫療器械設備進行差異化的控制，運用模糊控制語言轉換成器械設備的信號，落實模糊控制器的指令。

3.5 嵌入式技術的應用

醫療器械設備領域有大量醫療設備的應用都需要嵌入式系統的輔助，例如，中頻遠紅外治療儀器、放射性設備及監測類設備等。此外，還有一些實驗用儀器設備，如化學分析類、護理類及光度計等，都離不開嵌入式系統對其提供有效的支持。通過嵌入式系統，可全面提高監護儀器的功能和性能，使其精度更加精準。同時，該技術在未來的醫療器械領域中，有著極強的競爭力。近幾年，醫療改革對我國醫療器械設備行業的產品結構進行了市場調整，也為嵌入式系統在醫療器械設備領域的應用提供了一個很好的契機。

4 醫療器械設備自動化的發展及應用

4.1 加強員工綜合素質培養

醫療器械設備的創新離不開人才，只有融合工程科學與醫學知識，才能促進企業的創新升級。①要在內部挖掘并培養人才，使其在工作中不斷的積累豐富的實戰經驗。醫務人員在產品研發中可分為臨床和全程開發兩種，醫務人員在醫療器械臨床上的研究，主要是參與到驗證醫療器械的使用方法、功效、注意事項是否科學合理，是否可以投入到醫療行業中去等；②利用醫院內部晉升政策，吸引外部人才；③加強對員工的監督，禁止其違規下載與工作無關的軟件，避免出現安全信任問題。

4.2 加強對自動化醫療器械設備的安全管理

如今社會高速發展，信息網絡非常發達，網絡安全問題的存在嚴重威脅了用戶的使用安全。因此，建立安全且穩定的網絡環境，才能使得醫療器械自動化正常運轉。企業可加強對數據信息的保護，對數據設置專屬的數據密碼，防止數據丟失，還可以建立網絡安全系統，對網絡進行防火墻設置，通過防火墻來攔截各種不明軟件的攻擊，以此來達到數據信息保護的目的，進而保證設備的使用安全。

5 結束語

綜上所述，醫療器械設備自動化水平的提升，提高了使患者檢測的效果和質量、醫療服務的精準度和體驗感、實驗的效率和質量，緩解了醫療工作人員的工作和精神壓力，實現了資源的優化配置，為實現現代醫療服務提供了條件。雖然在醫療器械自動化的過程中還存在一定的問題，但是自動化進程是時代發展的趨勢。未來在實現設備自動化的階段，須潛心鉆研醫療技術，根據市場需要來進行產品的研發和創新，切實解決臨床中出現的問題，醫院各級領導要對設備自動化高度關注，對內部員工進行定期的培訓，努力提高內部員工的專業能力，進而促進醫療行業自動化的進一步發展。