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引言
病床是病人在住院或疗养期间重要的医疗器械。我国的医疗器械行业自建国初期至今经历了三个发展阶段:第一阶段为建国后到改革开放之前。这一阶段医疗器械产业从无到有,基本形成了一个较为独立的产业分支。第二阶段是改革开放后的十年,这一阶段的主要特征是产业队伍进一步膨胀并开始重新组合。第三个阶段是1987年以后的高速发展时期。经过50年的建设,我国医疗器械工业布局和产业结构趋向合理。
本文针对现在医院里使用的普通病床的改进和创新。无级调速自动升降病床不仅使普通的病床实现了自动升降,使病人休息起来更舒适,而且制造成本得到了很好的控制,能是大多数医院用上这样的病床,让成千上万的病人使用上这种舒适的疗养工具。 并设计类智能化呼叫系统,利用单片机的通讯功能,设计出具有振铃、显示房号等功能的多功能病床呼叫系统,满足了医院的病房管理和护理的要求。
1. 智能化多功能病床的机构分析与设计
常见的一些新型护理病床有手动可升降病床、遥控气动可升降病床、电动遥控病床等。本设计结合护理业的实际情况和病人的实际需要,我们这款多功能病床主要可以实现以下五大功能:帮助病人坐起功能,使病人在任何坐卧姿势下感觉舒适(自主控制);帮助病人屈膝功能,使病人腿部置于所需的舒适的位置(自主控制);帮助病人左右翻身功能,实现病人的左右翻身(自主控制);帮助病人排便功能,使病人在床上能很方便的排便(自主控制);辅助病人用餐和看书的功能,
1.1. 床板结构设计
床板是承载病人和一些医疗器械的主体。要求床板能够轻松协调的实现病人的翻身、仰坐等功能性动作。本文设计的床板分为8块,相互间用合叶铰接如图1所示,左右翻时1、3、5、7或2、4、6、8一起绕X轴翻转;坐起时1、2一起绕 轴翻转;曲膝时5、6一起绕 轴向上翻转,翻转的同时7、8板同时被拖起,7、8板一起绕Y3相对于5、6板转动,从而达到了曲膝的目的。图中A、B为排便的滑板,排便时A、B分别沿Y轴正负方向往外滑动,打开一活门,从而满足排便需要。未工作时床板平置于床架上,和普通的病床一样。采用此种结构的床板,制造简易,且很轻松的克服了各功能间的相互干扰,满足了各个功能协调动作的要求。
1.2. 坐起屈膝的实现设计
对于病人坐、起、屈膝等动作的实现设计,本文采取坐起和曲膝的功能分别驱动的思路。分别是床板平置和坐起及曲膝动作完成之后的状态。床板平置时,人躺在床上和普通病床一样,当需要坐起时由图中左边的电动机驱动螺杆转动,使得螺套向右运动,再由连杆带动转臂旋转,最后由转臂驱动床板绕轴旋转,从而使人坐起。需要曲膝时,同样右边的电动机工作,通过螺旋传动使得转臂旋转,将床板顶起,达到曲膝的目的。
1.3.左右翻身结构设计
左右翻身的实现同上面的原理,由另外一台电动机驱动,通过螺旋传动完成翻转。电动机工作带动螺杆转动,同时带动另外一个螺套向右运动,由连杆带动转臂旋转,使得床板绕中心点旋转。当电动机反转时,同理使得床板绕中心点旋转,从而达到左右翻的目的。
2.基于单片机的智能化病床呼叫系统设计
病房呼叫系统是一种应用于医院病房、养老院等地方,用来联系沟通医护人员和病员的专用呼叫系统,是提高医院护理水平的必备设备。以前当病人需要服务时就不得不亲自到值班室去叫。安装该呼叫系统后,在病人与护士之间架起一座及时沟通的桥梁,可在减少护理人员的同时,保证病人随时能够得到服务,让每个病人及时得到最佳护理。它要求及时、准确可靠、简便可行、利于推广。利用单片机的通讯功能,设计出具有振铃、显示房号等功能的多功能病床呼叫系统,满足了医院的病房管理和护理的要求。
本文设计的智能病床呼叫系统硬件分为四个模块:
2.1.主单片机AT89C52部分,主控制芯片。
2.2.病床呼叫模块医护响应LED灯,作为病床呼叫端。
2.3.响应按钮模块LCD,为医护响应端。
2.4.液晶屏显示模块,显示呼位以及呼叫次数,更方便医护管理。
本系统实现的主要功能是通过程序,完成病床号的显示、呼叫灯的显示。例如:1号病床呼叫时,对应1号床头的呼叫灯亮,同时在呼叫中心的控制台处,对应医好床的呼叫灯亮。2、完成某段时间内对应病床呼叫次数的显示;3、当呼叫中心医护人员听到呼叫后,按呼叫响应停止按钮,呼叫等熄灭、同时病人对应病床呼叫次数显示清零。
3.结论
本文主要研究了一类智能化病床的方案设计。主要内容为阐述了机电一体化方案设计方法和要做的具体工作。根据病人的实际需要,分析和设计了具有多种动作功能的病床基本结构,然后进行方案的总体设计,工艺原理的分析,最后实现了病人的翻身、坐起、屈膝、排便及吃饭等多种基本功能。
对于控制系统的实现,本文设计按照先将程序模块化的思路,分别对系统的电机控制系统和呼叫系统进行分析设计。对系统进行了软硬件的全面设计编程和分析。最后将几个模块结合起来在一个程序中综合运用,并最终实现其功能。
随着我国低成本人力资源难以为继和科学技术水平的不断发展,自动化和智能化制造必然要成为现代制造业的重要发展方向,智能模具也必将随之快速发展。用智能模具生产产品可使产品质量和生产效率进一步提高,更加节材、实现自动化生产和绿色制造。因此,智能模具虽然目前总量还不多,但却代表着模具技术新的发展方向,在行业产品结构调整和发展方式转变方面将会起到越来越重要的作用。智能模具发展好了,必然会对促进整个模具行业水平的快速提升起到有力的带动作用,因而,在行业发展中优先发展智能模具尤为必要。
专家总结了为新兴战略性产业服务的智能化模具:为节能环保产业服务的节能环保型模具。
这类模具主要有为汽车节能减排轻量化服务的模具、通过注塑参数及模内流动状态等智能控制手段制造的高光无痕及模内装配装饰模具、叠层模具和旋转模具、多色多料注塑模具、多层共挤复合模具、多功能复合高效模具、LED新光源配套模具和高效节能电机矽钢片冲压模具等。
为新一代信息技术产业服务的具有传感等功能的精密、超精密模具。这类模具主要有大规模集成电路引线框架精密多工位级进模、多腔多注射头引线框架精密橡塑封装模具、电子元器件和接插件高精密高速多工位级进模、新一代电子元器件高效多列精密多工位级进模和多功能复合高效成形模、新一代电子产品塑料零件智能成形模具、高精密多层导光板模具和物联网传感器超精密模具等。
为生物产业服务的医疗器械精密超精密模具。这类模具主要为通过塑料注塑参数及模内流动状态等智能控制手段制造精密超精密医疗器械注塑模具、生物及医疗产业尖端元件金属(不锈钢等)粉末注射模、生物芯片模具等。
为“高端装备制造产业”服务的智能化模具。这类模具主要有为大型数控成形冲压设备配套的大型精密冲压模具、为重型锻压设备配套的精密锻压模具、为清洁高效铸造设备配套的大型温控精密铸造模具、为非金属成型设备配套的大型精密塑料模具和高等级子午线轮胎及巨型工程胎模具、为大型数控折弯机和智能折弯机配套的大型精密数控可调试无压痕折弯模和智能折弯模具、航空航天及国防工业特殊材料成形模具及快速模具、用于航空航天及国防工业的特殊铸锻模具和特种有色金属冲压模具、动车组齿轮箱模具和超高速(>300公里/小时)精密轴承模具、军工产品的光学非球面镜片和特种镜片成形模具、塑料金属等材料超薄超精和微特零件的成形模具、为高端制造服务的金属和非金属材料快速高效智能成形模具等。
投资要点:
1、行业整体仍处于历史区间底部。
2、行业同时处于需求淡季,但整体估值低,具备较高防御性。
本期汽车板块跑赢大盘2.12个百分点。目前板块估值虽有所反弹,但整体仍处于历史区间底部。虽然 6-7 月车市景气度会有季节性回落,但鉴于整体估值较低以及新能源汽车利好政策持续推动,汽车板块目前仍具备较好的防御性和进攻性。
车市进入淡季,需求面临季节性回落,但整体估值低,具备较高防御性;同时,新能源汽车在利好政策及事件持续推动下销量将持续加速增长,成为板块进攻点。另外,后市场业务在存量逻辑下进入爆发前夜,预计在行业政策的不断完善与规范发展下将正式迎来爆发期。
一方面,产品技术相对成熟使得其推广较为容易;在大气污染防治政策以及黄标车淘汰与地方推广考核任务的推动下,预计下半年新能源客车推广将加速;另一方面,各大客车正推出 6-8 米和 8-10 米的中小型客车以满足城市短途公交需求。由于其充电快,价格剔除补贴后低于传统客车,性价比高,预计推广相对更快,从而成为新能源客车的增长亮点。
在经济企稳的背景下,本期推荐逻辑以防御为主,兼具进攻。推荐标的为:1)优质整车标的,推荐长安汽车、上汽集团、宇通客车。2)优质零部件标的,推荐松芝股份、精锻科技。
证券:市场化改革加速
投资要点:
1、年内证券板块内部分化仍将继续。
2、下半年政策整体难见超预期利好,执行力度更加重要。
与指数和市场环境直接相关的收入占证券行业整体收入 83%以上,短期内状难以改变。
市场化进程加速是贯穿今年板块投资的主题。1)年初至今证券行业市场化进程加速推进:转型小券商主动降佣带来费率市场化竞争和监管层自上而下推动行业管制放松预期同时存在。2)对于降佣引流的中小型券商,尚未看到有吸引力的后续增值服务,以量补价的新商业模式尚不清晰。3)行业性规制放松,其带来的利好或将在较长周期内体现业绩,短期内市场化加速或将加速稀释券商牌照的垄断价值。4)资本雄厚、业务布局合理的大型券商具有最强的抗冲击能力,而纯粹依赖通道业务存活的小型券商将面临较大的生存压力。
下半年政策方面的实质性利好将来自收益凭证等新型融资工具带来的券商进一步加杠杆的可能性;利空或将来自专项业务牌照加速放开带来的券商通道业务费率竞争加速的隐忧。
推荐资本雄厚、新业务布局合理的中信证券和招商证券,建议关注光大证券估值修复带来的交易性投资机会。
医药:医疗器械有望企稳
投资要点:
1、医药板块表现优异,医疗器械出现大幅反弹。
2、受政策扶持,医疗器械国产化是大趋势,未来国内市场相当可观。
医药子行业中,除中药板块外,其余所有子行业均跑赢沪深300指数。化学原料药和医疗器械领涨。其中医疗器械因前期下跌较多,吸引了资金的关注,资金介入引发了大幅的反弹。而医疗服务则表现不佳,仅上涨1.73%。
医疗器械行业是技术和资金密集型的朝阳行业,亦受到国家的重点扶持,被列入我国七大战略性新兴产业。2013年,我国规模医疗器械收入达1889亿元,而2001年国内医疗器械市场规模约为200亿元,年均复合增速接近21%。预计,2015年国内医疗器械市场规模有望将超过3000亿元。目前,国内中高端医疗器械主要依靠进口,进口品牌占据国内中高端市场的七成以上。伴随着我国生物医学材料的发展以及“新医改”的政策大环境,医疗器械的国产化指日可待。与此同时,政府部门对高端医疗器械研发投入了大量专项资金,并且在医疗器械的采购方面优先采购国产品牌。投资者可以看好医疗器械行业个股。
7月份医药组合为鱼跃医疗、凯利泰、金陵药业、东北制药。
机械:下半年挖掘高成长
投资要点:
1、智能装备机器人产业:未来制造业大势所趋,行业处于发展上升期。
2、轨交设备:需求增加、政策托底使行业迎来较好的投资时点。
智能化、自动化和数字化是未来制造业的发展方向,现阶段我国制造业正处于行业变革的关键时期,机器人产业面临着前所未有的发展机遇:人力成本的上升、劳动力人口的结构性短缺,以及“机器换人”规模效应的体现,使得制造成本降低均是驱动机器人产业高景气度的根本逻辑。产业结构升级驱动下的柔性化进程是企业的内在需求。
〔关键词〕医疗器械;人机工程;具体应用;人机界面;可靠性;安全性
在科技发展的推动下,医疗器械的使用功能得到了丰富。目前,医疗器械产品的可靠性虽然得到了很大的提升,但在实际应用中由于人为因素的影响,医疗事故仍时有发生[1]。在医疗器械设计中应用人机工程能够促进医疗器械产品安全性能与可靠性能提升,故我们针对人机工程在医疗器械中的应用进行了如下探讨。
1人机工程概述
人机工程是一项研究人同系统中其他因素之间相互作用和应用的学科。人机工程专家研究的目的是优化和设计环境、系统、产品、工作,让其更加满足人们需求。人机工程学研究的目的是揭开人与环境、机之间存在的规律,以实现人-环境-机系统的优化。人机工程学是在对人-环境-机的特性认真研究的基础上,将人和“物”共处的环境作为系统进行研究[2]。在该系统中人、环境、机之间相互依存、相互作用的关系决定了系统的性能。医疗器械的间接或者直接作用决定了人机工程使用的安全性能。科技的发展使医疗器械的操作控制与内部结构更加精准、精细,医疗器械的可靠性能也得到了很大的提升。但是人的生理机能进化较小,因此对医疗器械进行人机工程学设计,才能让医疗器械更适合人进行操作,切实实现人机统一。
2人机工程在医疗器械设计中的具体应用
医疗器械的种类繁多,在对医疗器械进行设计时需要对多方面的因素进行分析。以人为中心的设计原则不仅能够让设计出的医疗器械能够容易理解与使用,同时还能减少医护人员的训练力度,增强医疗器械与人之间的亲和力。让医疗器械更加具有人性化,还能够减少患者焦虑、恐惧的不良情绪[3]。人性化设计的医疗器械能够提升医护人员的操作效率,确保操作的可靠性。不断完善产品质量,能够提高医疗设备对医护人员和患者的吸引力,进而提升医疗器械竞争优势。2.1人机界面人机界面是人与计算机进行信息交换、信息传递媒介对话的接口,是重要的计算机组成部分,而人机交互就是研究人和计算机之间互相影响的技术。人机界面可以分为环境性人机界面、情感性人机界面、功能性人机界面。人机界面的划分并不是绝对的,3种类型的界面存在重叠与交互。进行人机界面设计应当遵循以下几点原则:(1)合理性,在确保系统设计明确、合理的基础上,任何设计都必须进行定量分析;(2)动态性,每一个产品既需要多维空间理念,同时也需要空间、时间变换,以及思维认识、情感演变因素[4];(3)多样化,设计应当进行多样化考虑;(4)交互性,界面设计交互非常重要,其不仅是信息的传递,而且也是人接受程度的反馈;(5)共通性,界面应当确保协调、统一,环境、情感与功能不能单独存在。2.2安全性安全性能是医疗器械设计的关键,安全性设计应当遵循以下三点:(1)产品本身不会对使用者与被使用的健康产生影响;(2)产品设计以及相关配置必须满足安全原则,同时还应考虑到相关行业的技术水平;(3)材料的选择,尤其是涉及易燃物品和毒物,应特别注意材料与体液、细胞和生物组织的相容性。2.3触觉设计按钮是现代医疗器械产品控制装置的主要方式,伴随着电子技术水平的提升,按钮控制器成为主要的轻型触觉控制器。按钮控制器不仅有开、关控制的功能,同时还具备转换功能。伴随着印刷电路的发展,操作者只需在操作面板上轻触特定的标志区域就能够实现功能转换的目的。2.4作业空间设计医疗器械应当满足操作人员不同体型和操作姿势的需求,因此医疗器械需要通过增加各种附件配合主机。但是无限地扩展会导致生产成本增加,同时也导致设备维护难度提升。在设计医疗器械产品时,机构应当根据用户体型与操作的需求自动调节。这样不仅能够让患者接受非常舒适的治疗,减少患者治疗过程中的痛苦,而且还能提升医护人员操作的效率与可靠性。2.5材质设计不同材料的内部组织与构造存在一定的差异,质感也存在较大的差异。根据材料不同的特性和人们心理感受差异,合理的选择材质非常重要。医疗器械应当避免大面积的应用金属材质,与金属材质相比较,塑料材质亲和力更好,患者更容易接受,这也是大部分的医疗器械应用塑料外壳的原因之一。医疗器械应当采用亚光表面,因为亚光表面能够降低医疗器械强烈的视觉冲击,同时也能达到较好的清洗效果。
3未来发展趋势
未来医疗器械中人机工程技术的发展将会体现在以下几方面:(1)绿色医疗,在生态哲学指导下,注重可持续发展和生态保护,才能满足以人为本的设计理念;(2)虚拟人机工程,未来虚拟工程模型、虚拟人机工程设计、虚拟现实系统以及虚拟诊所等将会出现;(3)数字化人机工程,未来将会出现人机咨询系统、人机评价系统、服务分析系统以及人机工程分析系统等;(4)智能化人机工程,未来将会出现自动优化的人机智能系统和自动学习人机工程系统等。综上所述,在医疗器械设计中应用人机工程学,能够提升医疗器械的应用价值和安全性能,降低医疗事故的发生率。注重医疗器械设计细节,能够促进医疗服务质量提升和医疗卫生事业的进一步发展。
[参考文献]
[1]谌誉.浅述基于认知和人机工程心理学的医疗器械设计[J].科技信息,2009(20):334-335.
[2]张广林.探讨基本于人机工程学的医疗器械设计[J].城市建设理论研究(电子版),2013(35):58-61.
[3]覃京燕,李丹碧林,李亦芒.医疗器械产品设计中的人文关怀要素初探[J].金属世界,2009(z1):153-157.
大数据助力精准医疗
在联影医疗的展台记者看到,通过差分剪影技术,计算机上同一个人不同时期的两张肺部的胸片影像自动重叠,人工智能自动识别出结节位置,并计算出结节大小、密度等量化数据,供医生直接参考。
众所周知,癌症的早期诊断结果对治愈效果有着直接的影响作用,越早察觉、治愈率越高。基于上述的智能化技术平台,医院等七家医院共同建立了“肺癌病例数据库”,来协助专家们对正常人群进行筛查。目前做了20多万个个检后,发现了7000余例肺癌的高危人群。
“肺部的医疗影像如果出现光点,需要有经验的医生才能判断出是结节还是肿瘤,需不需要下一步检测。几亿人次都筛查完,需要大量人力。”联影医疗董事长兼首席执行官薛敏说,而这一智能化的平台目前已经引入了人工智能,这个医疗界的“阿尔法狗”可以通过对医生诊断过程的深度学习,通过影像对肺癌进行早期诊断。目前正在将计算机和专家的筛查结果进行比对,如果相似性很高,未来可能实现计算机的自主判断。
这一人工智能系统能自动精准标识影像中小直径肺部结节,还能基于大数据不断自我优化,提供精准医疗。未来还能通过大数据,制定全国首个早期肺癌高危人群的预警标准。
推广全天候无纸化医疗
“我们致力于打造一个开放式、全天候的医疗管护数字平台,病人院前症后的所有数据都可以通过这一平接起来,实现真正的全程医疗。”飞利浦医疗信息解决方案大中华区副总裁陈胜裕说。
过去,不仅医院之间的诊疗、影像类的数据是“孤岛”,有时候同一个医院的不同科室,也很难完全互联,医生想要会诊须有大量的时间用于数据的更新和交接,病人出院后的术后跟踪和回访更是“基本靠自己”。
而记者在飞利浦的展台看到,从手术前的诊断、图像引导治疗;到手术中意外情况的出现和处置;再到术后的体征监测等,都可以在一个数字平台上实现。而且这一平台也是开放式的,不仅是飞利浦的数据,其他检查数据都可以直接接入,实现数据的完全互联。
陈胜裕说,通过数据的共享和平台的开放,早期的慢性病管理阶段,通过先进的体征监测,可以预警、跟踪疾病的发生;在急症发生时,提高医护人员为患者制定优选治疗方案的能力,改善检查、诊断和决策结果;在院后的协作护理中,可以利用可穿戴设备直接监测病人术后的康复状态。“相当于把医生从病历纸中解放出来,打造一种‘无纸化’的医疗。”
云端诊疗破除基层瓶颈
在联影医疗的展台记者看到,一副VR眼镜就能实现远程会诊。带上眼镜后轻轻点击屏幕,屏幕上心脏、神经等的三维图像动态立体、大小方向随意调节,还可以查看病灶和截面,让影像能远程“说话”。通过这一屏幕,老医生就能远程指导新医生看到CT影像中的“关键点”。
这只是联影医疗“U+互联网战略”的一部分。记者通过宣传片看到,在建立了“区域影像中心”的上海市嘉定区,社区医院拍好了CT,成片第一时间就能全部传到二级的中心医院,电脑对所有成片进行自动排序,专业的影像判断人员按照病痛缓急进行诊断,急诊病人半小时就能拿到诊断报告。
“这就好比所有基层的患者开了VIP绿色通道,既不需要过来挂号,也不需要等待,直接就能出片。”薛敏说,嘉定区的居民在社区医院就可以享受基于影像设备的体检、孕检、慢性病随诊、心血管等常见病、老年病随诊及相关的影像诊断服务,做到“小病不出社区”;在区级医院,居民即可完成肿瘤的早诊断、早治疗,做到“大病不用出区”。