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医疗机器设计范文1
关键词：医疗器械设计，信息传递，交流
引言
广义的来说设计就是人类的思维对事物的构思和计划，并通过一定的手段和方法使之视觉化的整个过程和结果。在当今时代，设计不再是那种毫无意义，毫无计划的改造了，也不是那种没有要素限制的设计。设计的基本要素是功能性、技术性、美学性、经济性。除此之外，在20世纪60年代逐渐被人们认知并日益重视起来的系统和环境要素。设计要从功能上考虑怎样解决生产生活实践当中遇到的问题。在解决问题的前提下还要解决人们使用上的问题，也即怎样才能更加方便快捷地从产品本身获得信息，以便使用者在自己的熟识记忆当中快速提取使用信息？这个过程涉及到心理“色彩”“造型”界面设计等设计元素的多方面。因此，就存在设计产品和使用者之间交流的问题。人们在选择产品使用的时候除了基本的功能满足之外，很重要的一方面是满足自己心理需要，这种需求可能是审美方面，也可能是心理方面等其他方面的要求。
1、信息互动的基本含义
信息互动，顾名思义，是一个信息双向传递的过程，是产品设计中信息的传递以及使用者对所传递信息'整理'反馈的过程。这个交流的过程能否顺畅保持一致是当今以人为本的设计思想的重要衡量标准。每件产品都有它的消费市场，既是与其对应的消费人群，或者其设计工程的对应客户，针对消费人群的爱好、需求和消费能力的心理做出合理的设计。这样才能够满足消费心理的需求，从而获得市场。消费者除了那些基本的技术性的要求和创新性的要求还有心理'情感'等需求。在医疗器械产品的设计中除了越来越高的技术含量，整个使用过程当中产品本身传达的信息以及受众对所传达信息的理解和感受也是设计更加人性化，合理化的一个重要标志。系统和环境要素造成的心理感受应该更值得人们重视。
2、设计以人为本
毫无疑问，设计是为人的设计。即满足人生理和心理的需要、物质和精神的需要。设计的主体是人，设计的使用者和设计者也是人，因此人是设计的中心和尺度。这种尺度既包括生理尺度，又包括心理尺度。而心理尺度的满足是通过设计人性化得以实现的。因为离开了对人心理要求的反映和满足，设计便偏离了正轨。李砚祖先生认为：“什么是好的设计？处于技术水平、市场需要、美学趣味等等条件不断变化的今天，很难有永恒评判的标准。但有一点则是不变的，那就是设计中对人的全力关注，把人的价值放在首位。李先生的观点正反映在了设计界对人性化的关注和重视。
随着人类认识水平的逐渐提高、深化和上升，人类认识将由“必然王国”走向“自由王国”，这是认识发展的必然规律。而人类的设计也必将随着自身认识的提高走向更的境界，即人类社会所孜孜以求的理想化、艺术化的造物方式和生活主式，由不自觉走向自觉，由追求物质需要为主到两者兼顾并以追求精神享受为主。由设计的“必然王国”通向设计的“自由王国”，“随心所欲而不逾矩”，这是设计师及消费者的共同梦想。设计的层次越高，其精神性的因素就越多、越圆满，物质性和精神性、理性化和人性化的结合就越完美、越融洽。从某种意义上说，设计的不断发展和提升的过程即是人的认识、思想和情感的不断完善的过程，人类设计是人类情感、文化精神及伦理道德的观照。可以预言，设计人性化将是未来设计的必然趋势和最终归缩，设计师的工作即是：使人们物的挤压和奴役中解放出来，使人的生存环境和物品更适合人性，使人们的心理更加健康发展，使人类感情更加丰富，人性更加完美，真正达到人物和谐，“物我相忘”的境界。
为病人设计时，实际上考虑的主要包括舒适、顺畅的动作等。病人被送入一台大型机器就能让人难受的人了，何况还要伴随着机器的抽搐、噪声和不舒适。由于病人的动作也需要考虑在内，所以机器设备上不应有任何可难缠住或勾住的东西，这很重要。另外，避免不必要的辐射泄漏也应该是考虑的重点。
3、人机工程是设计信息互动的表现
产品在一定程度上就是包含人机工程的产品，只要是“人”所使用的产品，都应在人机工程上加以考虑，产品的造型与人机工程无疑是结合在一起折。我们可以将它们描述为：以心理为圆心，生理为半径，用以建立人与物（产品）之间和谐关系的方式，最大限度地挖掘人的潜能，综合平衡地使用人的机能，保护人体健康，从而提高生产率。在设计和制造时都必须把：“人的因素”作为一个重要的条件来考虑。若将产品类别区分为专业用品和一般用品的话，专业用品在人机工程上则会有更多的考虑，它比较偏重于生理学的层面；而一般性产品则必须兼顾心理层面的问题，需要更多的符合美学及潮流的设计，也就是应以产品人性化的需求为主。人机工程学是为了解决“人--机--环境”只见关系的科学技术，所以其所包含的内容也就是人性化的技术手段。人机工程学的显著特点是，在认真研究人、机、环境三个要素本身特性的基础上，不单纯着眼于个别要素的优良与否，而是将使用“物”的人和所设计的“物”以及人与“物”所共处的环境作为一个系统来研究。在人机工程学中将这个系统称为“人--机--环境”系统。这个系统中，人、环境三个要素之间相互作用、相互依存的关系决定着系统总体的性能。本学科的人机系统设计理论，就是科学地利用三个要素间的有机联系来寻求系统的最佳参数。
一项好的产品设计是可以涵盖形态和人机因素的，产品的外形一样也可以有机会做人机工程的发挥。除了一般的大众消费品之我，专为特殊族群所设计的产品在人机工程学上也有更多的考虑。例如残疾人用的瓷器套具，此套设计是专为残疾人做的餐具，又不让人直接看出它们是专为残疾人做的。故而，设计师在充分考虑了人机工程学的基础上，特别处理手把的凹凸，使患者拿在手里有一种心态上的平衡感，既能看到，又能摸到，但又不那么显明。再以医疗设备来说，病床、医疗椅等产品，在设计上不只是考虑操作要符合人机工程学，在材料上也应力求人性化，增加产品的亲和力，以提高产品的“EQ”。
4、使用过程的心理反应
设计师在设计医疗系统时必须牢记顾客更多的心理和情感的反应也非常重要。我们试图设计可以激发人们某些特殊反应的产品。例如期，我们希望听到医院的管理者说：“这是我们多年来采购的最佳设备。”换句话说，性价比很高。我们希望听到说这个产品易于安装、维护和清洁（因此价格便宜），经过长年使用外观一直很好看。我们想从医疗团队身上得到这样的反应：“我几乎没注意到它在那儿。”换句话说，这是以一种安静而稳重的方式提供有效的服务，可以让医疗团队不受身旁科学仪器的干拢，把注意力集中在病人身上。我们还试图让产品具有直觉的的操作方式，医生和护士都觉得操作自然，就是说设备几乎就是团队的一部分，与医护从中央到地方和揩工作，而不是各自为政。我们希望医疗团队对设备的运行速度感到惊奇。减少干拢，不仅有益于病人，而且也有利于医护人员有更多的时间接受培训。我们也期望有这样的反应：“我们可以一整天都是用它。”这表明医疗设备的操作明确、感受良好、使用者不易疲劳。我们也把空间占据和美学考虑其中，让医护人员觉得他们的工作环境舒适愉快。我们希望从病人那里听到：“我得到了安全的照料，在这里一切都好。”换句话说，我希望他们在紧张恐惧的状况下，也能感到安心和放心。我们也希望病人像工作人员一样对医疗设备工作的速度和舒适程度感到惊讶。
5、我国医疗产品今后的设计方向
信息时代的医疗产品设计同过去相比，显著的不同点是加入了科学技术手段。数字化、电子化、信息化、网络化的生产满足“人”的多方面需求，提供物质可能性。医疗产品设计有相当长一段时间以“理性主义”思潮主义“思潮为主流，遵循”形式追随功能“的经典工业设计原则，以追随单一的使用功能为唯一的衡量标准，完全按照功能模块的区分，当时尽管它起到了许多积极的作用，但其”技术至上的倾向导致了产品与人的情感、与环境的疏远。这种并不考虑“人”的心理需求，直接以一一对应的形式来设计产品的结构和形态，加上加工技术的局限，这种传统对应关系下的产品就是表现出为人们最常邮的、毫无修饰的四方块，没有人从消费者“人性化”的角度去诠释医疗产品，这种高估计“物”的技术作用，而忽视“物”的人文价值的作法，是不能符合当今时代的要求。
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【关键词】医疗电子设备 故障诊断 应用
现代医学的快速发展，在使用了大量的医疗电子设备之后，会因为某种原因出现一些故障。那么要想在医疗实践对医疗电子设备进行快速准确的判断，是需要一定的方式和手段，医疗电子设备本来就与高科技息息相关，新技术在其中应用还是比较广泛，工作原理需要弄懂，要遵循其客观规律，医疗电子设备应用和故障频率是有规律可寻的，在面对发生故障的医疗电子设备时，想要及时的诊断，维护其正常的运转，关键是要抓住问题的重点，还有“浴盆曲线”判断规律，都是可以用来诊断的。
1 医疗电子设备故障分类
医疗电子设备故障可以分为两类，第一类是早期故障设备时期，这个时候的医疗电子设备是刚购买的，处在初级阶段，在整体上还是比较脆弱，新生产品都是在不断的摸索情况下慢慢熟悉的，开始使用的不规范，设备内部需要一定的时间去磨合，所以在此期间设备容易出现很多小故障，在早期的使用阶段，出现了问题还可以与厂家商议。第二类是后期的损耗故障。在医疗电子设备使用了几年之后，出现的问题是一些非常见的问题，这类问题是医疗电子产品在设计的开始出现的严重性的问题，设计上出现的缺陷，并没有考虑到随着时间的推进，产品也会出现不同的损耗，导致了电子设备的故障频频发生，这些都是需要考虑的，设备的管理人员和使用人员都需要严格的执行医疗设备使用条例，在进行合理维护的同时也要对故障进行分析。此外，针对不同时间出现的故障类型，需要采用不同的维修方式，这样才能对症下药，量体裁衣。
2 设备故障维修方法
维修人员要及时的提高自身的知识技能和水平，在面对不同的故障时，可以及时的做出反应，各种故障出现的原因也可以顺利应对，这样才能更好的诊断，长此以往，会形成一个良好的修理方法和习惯，医疗电子设备的诊断是也是需要高科技作为支撑，设备和人之间的关系就像人与环境之间一样，是相互依靠，不断促进。故障维修的方式是多种多样的，发生了故障后去修理、定期的去检测保养、和掌握规律预测故障。一般的电子医疗设备都是在发生了故障之后采取修理措施的，维修人员在经过诊断后，得出结论后对机器进行维修。另外一种的方式就是有管理人员进行一定的定期培养计划，定期的对医疗电子设备进行检查，如果发现了问题的症状就及时治理和维护，这样工作人员要有较高的专业知识技能和素养。
“浴盆曲线”规律表明了在设备的整个使用寿命期内，需要确立合理的使用年限。然后根据不同阶段的特点，制订出相应的维护措施。当出现故障时采取恰当的诊断方法，在目前采取定期维护医疗电子设备，更换元件的预防性时间选择在耗损故障期之前，如果选择在早期故障期和损耗故障期更换元件，会使设备的故障率很高，所以不要在这个阶段选择更换零件，只需要排除故障。
3 传统电子设备故障诊断
医疗电子设备是属于精密仪器，在使用和保养的过程中十分重要，那么在一般正常情况下运转，也离不开对故障的诊断分析，只有明确了具体的目的和任务，合理的诊断才能做出最有效果的维护手段，传统的医疗电子设备在进行了检修之后，所出现的效果和作用是巨大的，才能不断的完善故障诊断技术。目前医院都配有高精度和高科技的医疗电子设备，其零部件也十分繁琐，对于传统的医疗电子设备需要摆脱原有窠臼，不能走老路。虽然传统的电子设备有存在的必要，但也可以用新的方法来检测，但也不能全面否定，现有的经验也是在传统经验中不断摸索出来的，工程师通过机器检测，如万能表、示波器等进行综合分析，根据原理和电路的变化，对电子设备的追踪和寻找，将数据进行对比分析，对故障出现的位置进行排查，然后修理故障和解决障碍。
4 现代电子设备故障诊断
在医疗技术得到普遍发展的现在，各种高科技的应用，比如说计算机科学技术、自动控制技术等都是在此基础上得到进一步发展的，现代医疗设备不断向高精尖的方向发展，智能化、网络化、微型化、数字化都得到了实现，那么在与时俱进的今天，医疗设备也是水涨船高，出现了多层印刷电路板、集成电路和故障诊断技术、这些都在医疗电子设备中得到广泛运用。由于一些医疗电子设备的硬件芯片中有自动控制指令程序，在接受了一个指令程序之后，设备不仅可以实时监测运行状态，还能照预先设计好的故障诊断经验，对设备存在的故障进行自动判断。将故障信息传送给总机，总机传达命令去修理故障，智能化的作用凸显。
5 结语
总而言之，随着医疗电子设备新技术的发展，使医疗电子设备的维护和修理变得复杂起来。这就要求在面对复杂的问题时，需要有经验的维修人员，同时在设备故障诊断技术的掌握和运用方面提出了更高的要求，对临床医疗电子设备的可靠性和安全性也有了更高要求。科学技术的不断进步，在卫生医疗方面也有着显著的改变，尤其是医疗器械设备的更新换代，越来越多的电子设备开始应用于医疗领域，医疗电子设备在临床治疗和诊断中得到了广泛的使用，而电子设备以其显著的特点，精准检测和处理，这样能够更好的为医生提供医疗手段。
参考文献
[1]罗旭华.医疗电子设备故障诊断技术及其应用[J].中国医药导报，2014（12）：121-123.
[2]肖平.医疗电子设备故障诊断技术的应用探讨[J].中国医学装备，2012（06）：55-57.
[3]廖捷，肖燕妮，罗江，彭卓，杨润泽.医疗电子设备故障诊断专家系统知识获取方法.测试技术学报，2013（03）：279-282.
作者简介
陆仁（1982.09），男，广西壮族自治区河池市人。现为桂林优利特医疗电子有限公司电子工程师。研究方向为医疗电子应用。
作者单位
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关键词:医疗电器设备；电气安全
中图分类号：F407文献标识码： A
一、医疗建筑物内的电气正常发挥作用十分重要
科技在不断的进步,医生需要借助电器设备来诊断病人,为了保证病人的安全，必须保证医疗设备的电气安全,对于那些正处于手术中或重症监护状态下的病人,他们在遭受电击危害时缺乏感知本领,而且还存在遭受微电击危害的风险。但是,这些病人常常需要依靠特殊的医疗设备来延续生命,一旦这些设备失电,将给病人带来生命危险,因而一个靠得住的电源是手术室、IUC、CCU等医疗场所中必不可少的电气设备，为此,国际电工委员会(EIC)对医疗场所的电气安全作出了清晰的规范"一!IEC60364一7一710:2001尺度对不同医疗场所的划分该标准710.2.5/6/7条对各种功能的医疗场所进行了清楚的区分,共将其分成三种:
（1）O房间:没有医疗设施的场所。
（2）1房间:不仅有医疗设备,并且可以作用于一定的部位:人体的外部,除了心脏的内部治疗。
（3）2房间:不仅有医疗设备应用,并可以进行心脏的内部治疗!手术室和危及生命的治疗的场所,假使不能保证可以不间断供电,就会出现生命危险的场所，无法保证患者的生命安全。
二、对于不同接地方式的探究
(1)TT方式供电体系
TT方式是指将电气装备的金属外壳直接接地的保护体系,称为保护接地体系,也称TT体系。其中第一个T代表电力系统中性点直接接地;第二个T代表负载暴露的装备不与带电体相接的金属导电部分与大地直接联接,而与体系若接地没有关系。在TT体系中负载的全部的接地法式均称为保护接地,如图2一l所示：
这种供电体系的特征有以下几点:1.1.当电气设备的金属外壳带电的时候,因为有了接地保护,这就可以大大降低触电的危险性。但是,如果不能保证低压断路器能及时跳闸,就会造成漏电设备的外壳对地电压高于安全电压的现象，造成极大的危害。1.2.当漏电电流比较小时,即便有熔断器存在，它也不一定能将熔断器熔断,因此这就需要漏电保护器发挥作用了,困此TT系统难以推行。
(2)TN一C方式供电体系
它的工作零线亦可以作为接零保护线,可以用PEN来表示,如图2一2所示：
图2-2
这种供电体系的特征有以下几点:2.1.由于三相负载不平衡,工作零线上会出现不平衡电流,从而对地有电压,所以与保护线所联接的电气设备金属外壳有一定的电压。2.2.假使工作零线断线,就会出现保护接零的漏电设备外壳带电现象，造成危险。
三、IT系统的系统组成
（1）隔离变压器
根据手术室所做的手术类型不同,所用到的医疗设备的用电容量不同，来估算变压器的容量。医院洁净手术部建筑技术规范中规定,每台变压器的容量不宜小于SKVA。就目前而言，医疗中用的隔离变压器主要是进口产品,其绝缘等级要求较高,变压器初级绕组与次级绕组独立缠绕,避免出现因线圈绝缘层破坏而使其初级线圈与次级线圈相接触的现象。如果出变压器故障，其内置温度传感器,可通过绝缘监视仪对变压器温度进行监视并报警。
（2）绝缘监视仪
在隔离供电TI体系中,在线绝缘监视仪是最主要的装备。如果要实施在线测试,要求的技术非常高,此设备利用先进的自调整脉冲测量技艺,在隔离变压器输出的两线之间,施加微弱的连续脉冲信号,利用恒流源的高阻抗的特征,这对系统的隔离不会造成很大的影响。通过施加已知的脉冲电流信号后测量实验阻抗两端的电压降,假使实验阻抗中已经有电流通过,则加入的脉冲信号必须译成某种形式的编码,这样就可以测定对应的电压降，用这种方法测量得到一条线路对地的阻抗值是与隔离系统与地之间所有阻抗值相等的,如果发生了故障,只要考虑一条线路与地之间的电压,就可以计算出流过的故障电流。因为系统中对应的阻抗包括纯阻性和感抗及分布电容产生的容抗,阻抗在SOHZ频率及其他频率范围的阻抗值是不断变化的,利用此技术可有效消除电网中的分布电容等其他外界因素的干扰,既不影响TI系统的完整性,也不受外界因素的影响,能真实准确地测量TI系统中实际的漏电流数据。采用高速运算处理器进行动态的在线数据处理,实时显示测量数据在smA时报警,并能提供远程外接报警显示功能，直接将在线绝缘监视仪和隔离变压器安装在一起,利用网络通讯技术将主机的测量报警信息也可以传递到若干中端显示观察,避免出现绝缘监视仪与隔离变压器的安装有较长的连线的现象,解决了连线上分布电容对仪器测量的准确度的影响。参照国际标准EIC的规定,在线绝缘监视仪内阻不小于100千欧,测量电压不大于25V,测试电流不大于mlA,IT系统对地绝缘电阻小于50千欧时,有相应显示一个隔离电源系统配一个绝缘监视仪,对该隔离变压器出线端所有回路的绝缘状况进行24小时连续不间断监视并可以发生及时的报警信息。
四、总结
综合病房楼的电气设计涉及的内容非常广泛,对电气设计人员提出了更高的要求，每一项医院建设内容的功能设计,都需要专业的知识和业内专家,没有一个人能够全面而系统地掌握好所有的相关知识，这就离不开人们的合作了。
参考文献
[1]杨成德. 医疗电气设备的供电及安全保护设计[J]. 供用电,2000,05:41-43+49.
[2]王厚余. 医院中的电气安全要求[J]. 建筑电气,1993,04:4-8.
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1.1经济方面由于医疗器械并非普通的设备，因此在设计过程中，必须考虑到造价问题。目前的很多医疗器械价格偏高，超过了患者的承受底线，导致医院采购医疗器械后，其使用效率较低，并且不符合临床工作的标准，造成了工作上的恶性循环。本研究认为，在今后的医疗器械设计工作中，应满足以下几项条件：第一，医疗器械各项性能必须提升，同时要有效的压缩成本。医疗器械的存在是为了服务患者和医疗人员，而不是纯粹的盈利。第二，医疗器械加工出的各项产品，其成本也要控制。例如，临床上的检验设备，其得到的数据越精确，那么对治疗工作的帮助就越大。倘若成本偏高，很多患者就不会去检查，间接影响医疗工作的展开。
1.2安全操作方面从主观的角度来分析，现阶段的部分医疗器械在安全操作方面，并未取得太大的成就。随着环境的变化，癌症患者的数量有所提升，这就需要大量的放射性治疗仪器，便于临床上对患者实施放疗、化疗等等。当下的一些放射性设备，在安全方面令人堪忧，操作人员受到的辐射较大，并且很容易影响操作人员的身体健康。同时，在操作过程中，未能实现真正意义上的自动化、智能化，导致患者及操作人员的伤害加倍。本研究认为，在今后的安全操作方面，必须达到以下标准：第一，当操作人员出现失误时，医疗器械必须具备连销装置和保险装置，保证患者及操作人员的人身安全。第二，操作方式必须轻便有力，降低劳动力。第三，医疗器械的操纵部位要适合人体生理条件，不要表现出操作困难、操作难度高的问题。
2医疗器械的设计程序
2.1调查决策阶段就医疗器械本身而言，每一项产品的问世，都花费了大量的时间和精力，并且要进行大量的调研工作，否则很难取得理想的效果。经过讨论，本研究认为，医疗器械设计的首要程序就是调查决策。第一，必须调查医疗器械的基础理论、应用成果、技术情报、专利情报，一方面为了保证研发产品的有效性，另一方面是为了避免不必要的问题和矛盾，倘若新生产出的产品与其他产品有冲突，并且在专利、技术等方面出现雷同，将会直接影响该产品的投入和使用，对患者及医疗单位而言，都不是好消息。第二，医疗器械的设计，必须拟定新产品开发计划书，主要包括调查结果的分析、设计方案、构思等等，这些将会是影响产品走向和具体投入领域的核心要素，必须得到最精确的结果。第三，要考虑到医疗器械设计的技术应用、工艺范畴、结构采用、投资、价格、成本、利润等一系列的具体项目，保证医疗器械在生产之后，可以顺利投入使用，满足各个领域的要求，为患者及医疗人员带来相应的利益。
2.2研究设计阶段医疗器械的设计程序当中，调查决策阶段属于基础工作，研究设计阶段才是核心工作。顾名思义，研究设计的目的在于实际应用，该阶段会将得到的数据、资料、信息等进行详细筛选，并且做出大量的实践来验证得到的信息是否实用。另一方面，在研究设计阶段中，还会设计出试验品，观察实际效果，做出相应的总结，便于优化改造。图2是深圳杰纳瑞公司G6B胎儿/母亲监护仪。在设计该款产品之初，杰纳瑞公司参考了多家国内外知名胎监监护仪厂家产品的功能，同时也向全国市场人员进行市场调研，经过多方面的意见汇总，推出了这款划时代的产品。该产品特点如下：便携式提手，人性化探头架设计；12.1寸高清晰可翻转彩色液晶屏；可监测胎心、宫缩压力、胎动及胎儿活动曲线、可手动/自动胎动计数；可连续存储24小时数据，关机后数据不丢失；具有报警回顾功能；具有自动/手动生成ID号功能，方便用户管理及数据查询；支持25mm/s高速回放打印；机顶报警灯柱，人性化报警设置：声光报警范围、声音大小可调，具有探头离位报警和监护异常报警及注解；具有美标和国标两种宽行记录功能。具有胎心二曲线显示/打印偏移功能。由此可见，在研究设计阶段，所有的产品都要满足客观上的多项需求，为患者提供较大的帮助。
2.3试制以及投产销售当医疗器械满足以上设计原则及设计程序之后，就正式进入试制以及投产销售阶段。试制主要是将医疗器械进行量产，但基本上不会太多，因为要观察市场的反映，以及医疗机构和患者对其认可程度，倘若只符合理论要求，不符合实际要求，则无法进行大面积的推广。当医疗器械进入投产销售阶段后，证明该产品得到了广泛认可，并且在经济效益、社会效益、医疗作用、患者康复等方面，均达到应有的标准，可以推广应用。医疗器械作为现阶段医疗工作的必要产品，其设计原则和设计程序，都是必要性的限制条件，能够充分规范医疗器械的使用和投入。本研究认为，在今后的设计工作中，医疗器械应规范化设计，减少花边设计，促进实用性的提升。另一方面，医疗器械设计的材料选择、耐久度、安全保障等等，也是今后设计的重点部分。严格来讲，优良的医疗器械会得到社会上的广泛欢迎，并且能够达到物超所值的效果，但现阶段的情况正好相反，很多医疗器械非常昂贵，但价值却不高，值得深思。
3总结
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关键词：压力容器，设计，以优代劣
1.概述：
TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》（以下简称《容规》）中第2.13条中关于材料代用有如下说明，“压力容器制造或者现场组焊单位对主要受压元件的材料代用，应当事先取得原设计单位的书面批准，并且在竣工图上做详细记录。从新《容规》的修订，可以认识到，在压力容器的建造中，有必要详细论证材料代用的可行性，慎重考虑代用材料对工作介质的相容性；考察待用材料在设计温度下的许用应力能否达到原设计的要求，是否需要改变焊接材料及焊接工艺的要求，以及是否需要改变热处理状态、无损检测及焊接试板等要求。
2.以优代劣(1)压力容器用金属材料的主要性能包括力学性能、制造工艺性能、耐腐蚀及耐高温性能等。一种材料在某一方面的性能“优”于另一种材料的同时，有可能在其他方面“劣”于另一种材料。这一类事例在压力容器中很常见，例如压力容器用低合金钢和压力容器用碳素钢，在不同的性能下即各有“优劣”。
①压力容器用低合金钢，虽然其强度性能方面的指标要优于碳素钢，但是其可焊性却不如碳素钢好。因此用低合金钢替代碳素钢时，应相应修改对其焊接材料的要求。
②压力容器用低合金钢，虽然其强度性能方面的指标要优于碳素钢，并且在价各方面要高于碳素钢，但是在其冷加工性能却不如碳素钢好。钢的过量塑性变形会引起其晶格扭曲，降低钢的塑性和韧性，产生冷作硬化。因此GB150-1998中10.4.2.1中提出，“碳素钢、16MnR的厚度不小于圆筒内径Di的3%；其他低合金钢的厚度不小于圆筒内径Di的2.5%”时，应于成形后进行恢复材料性能的热处理。论文大全。即，对压力容器材料进行“以优代劣”可能会引发相应的热处理要求变化。
③压力容器用低合金钢虽然在强度性能指标上要优于碳素钢，在价格方面要高于碳素钢，但是其抗应力腐蚀性能却不如碳素钢好。材料代用时如果考虑不周将会给压力容器的使用带来安全隐患。在有应力腐蚀开裂倾向和湿H2S环境中的设备，随着压力容器用钢级别的提高，相应的对应力腐蚀开裂的敏感性加大，在这种情况下如国用16MnR等低合金钢代替20R、20g及Q235系列钢会更容易出现问题，原则上这类“以优代劣”是不允许的。
(2)材料性能对于某种材料而言，是确定不变的，是不以人们的意志为转移的。但是，在不同的情况下，人们对材料性能的需求是千变万化的，压力容器设计过程中的“选材”及必要时的“代材”应围绕着这些“需求”展开。论文大全。在材料代用问题上“优”“劣”判断，应具体问题具体分析。
①镇静钢虽然在价格和强度指标上要优于沸腾钢，但是，当用于制造搪玻璃容器时，沸腾钢的涂搪效果反而比镇静钢好。
②即使是所谓的“不锈钢”也有其耐腐蚀性能不如碳素钢和低合金钢的场合，如含Clˉ离子介质的工况。
③虽然16MnDR的低温性能要优于16MnR，价格也要高一些，但是其耐高温性能却不如16MnR，例如在设计温度300℃时，16MnDR的许用应力为131MPa而16MnR的许用应力为144MPa。所以在一些有高温的容器上，16MnDR效果反而不如16MNR。
④同样是不锈钢，其性能也大相径庭。如果对同一设备筒体不同部位选用不同材料的不锈钢，由于两种奥氏体不锈钢存在电位差，将造成电偶腐蚀，使设备使用寿命大大缩短。
⑤对于换热器管板来说，锻件的综合性能优于板材，所以一般采用锻件，但在某一厚度内（一般在60mm以下时）也可选用板材。如要求锻件代板材时，需要注意同一材质，同一厚度，同一设计温度下板材与锻件的许用应力是不同的。例如16Mn锻件，截面尺寸≤300mm，t≤100℃时[δ]t为150MPa；而16MnR板材，厚度为＞36~60mm，t≤100℃时[δ]t为157MPa。因此必须考虑代用材料是否满足原设计温度下许用应力的要求。
(3). 换热器壳体、换热管的材料代用涉及对其线胀系数的考虑。从降低温差应力的角度来看，如有可能的话，可以这样考虑换热器壳体材料与换热管材料的匹配关系：
①当管/壳程存在较大温差时，一般情况下管/壳程可选用线胀系数相差较大的材料，其原则为：当管子温升较大时，选材时应使管子材料的线胀系数小于壳程圆筒材料的线胀系数；当壳程圆筒温升较大时，选材应使壳程圆筒材料的线胀系数小于管子材料的线胀系数。
②当管/壳程存在较小的温差时，管/壳程可以选用相同的材料。
事实上线胀系数相差较大的材料往往是对铁素体材料与奥氏体材料之间比较而言，铁素体材料的线胀系数较低，奥氏体材料的线胀系数较高。论文大全。
(4). 超低碳不锈钢的价格和耐腐蚀性虽然优于普通不锈钢，但是其耐高温性却不如普通不锈钢。奥氏体不锈钢既是耐酸不锈钢，又是耐热不锈钢，碳在奥氏体不锈钢中具有两重性。从耐腐蚀性来说，需要降低含碳量；而从耐高温性能来说，则需要适当提高含碳量，后者往往容易被人忽视。
3.以厚代薄“以厚代薄”使壳体的受力由平面应力状态向平面应变状态转变，对容器的受力状态有害而无利。厚壁容器更容易产生三向拉应力的平面应变脆性断裂。
(1). 当对压力容器壳体中的个别部件“以厚代薄”（如加厚封头），会形成壳体的几何不连续，造成局部应力。这种不利影响对有应力腐蚀开裂倾向的容器和承受狡辩载荷的容器后果尤为严重。在JB/T4736-2002中所给出的补强圈最大厚度为30mm，此时，不允许以大于30mm的钢板制作补强圈，即不得“以厚代薄”
(2). 压力容器壳体整体上的“以厚代薄”会发生新的问题：
①原设计中选用的焊接要求、无损检测要求及热处理要求都有可能相应发生变化；
②壳体增厚，使压力容器的重量相应增加，可能使容器的制作和基础受力状况不佳；
③对于壳体兼做传热原件的压力容器，增加壳体厚度会降低传热效果；
(3). 换热器主要元件的“以厚代薄”会造成原本平衡的力系不平衡，此时，必须重新进行设计计算。
换热器管板强度计算是将管束当做弹性支撑，而管板则作为放置于这种弹性支撑基础上的圆平板。然后，根据载荷大小、管束的刚度及周边支撑情况来确定管板的弯曲应力。在管板计算中，按有温差的各种工况计算出的管板应力、壳体轴向应力、换热管轴向应力、换热管与管板之间的拉脱力，只要有一个不能满足强度要求，就需要设置膨胀节或采取其他相应措施。温差应力与元件的金属截面积成正比，换热管和壳体的“以厚代薄”将相应的增大温差应力，所以需要重新设计计算。
(4). 对于膨胀节、波纹管、挠性薄管板和薄管板等元件，原则性不应“以厚代薄”，因为随着元件厚度的增加，其刚性也相应增大，从而削弱了补偿变形效果。
【参考文献】
1.[1]TSGR0004-2009《.固定式压力容器安全技术监测规程》。》.中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.
2.[2]TSGR0004-2009《.固定式压力容器安全技术监测规程》.释义 新华出版社.
3.[3]GB150-1998钢制压力容器.
4.[4]GB151-1999管壳式换热器.
5.[5]JB/T4736-2002补强圈.
6.[6]JB/T4746-2002钢制压力容器用封头.
7.[7]压力容器设计和制造常见问题。.中国五环化学工程公司，2001.
医疗机器设计范文6
关键词：造型设计；以人为中心设计；本质可靠的设计；医疗器械
中图分类号：J524 文献标识码：A 文章编号：1005-5312（2013）15-0286-01
一、医疗器械的产品造型设计理念
医疗器械的使用对象是特殊人群，因此，其设计理念和思想就要有针对性。医疗器械的用途广泛、种类繁多，为了更好地进行医疗器械的造型设计，就要针对产品种类和功用作详细的分析。例如，为了满足不同病情的诊断和治疗就需要不同造型的医疗设备。由于医疗器械需要我们在设计中能够将功能和造型有机的相结合，所以我们就要充分考虑造型和功能的关系，是造型影响功能，还是功能决定造型。在功能和使用对象确定的情况下，如何应用工业产品设计方法学和设计理念，在现有条件下把医疗设备产品的造型设计做的更适用，从外观设计、功能组合设计、材料选用诸多方面分析研究，这就是医疗设备的造型设计的现实设计理念。
二、医疗器械产品的造型设计原则
（一）整体造型风格统一
医疗器械产品的造型要具有整体感，主辅之间层次要清晰，比例与尺度要合理，局部与整体的风格要协调，空间、布局要合理，形式与功能上要统一，人机尺度要严谨，形体的点、线、面构成简洁统一。最重要的是要处理好统一与变化之间的关系。
（二）人文关怀的原则
对于医护人员来说，医疗器械产品的重要操作控制装置要造型合理，符合人机工程，尽量方便他们的使用，同时医疗器械产品的操作与显示装置的相互匹配要合理，操作使用方便，照明的光线要柔和，亮度要适宜。而对于患者来说医疗器械的造型要尽量简洁、生动，不要给人造成恐惧害怕的心理。
（三）色彩搭配合理原则
医疗器械产品造型的色彩尽量简洁统一、搭配合理。如果是复杂多变的话会给患者一种繁琐的心理压力，同时，对于长时间使用医疗器械的医护人员来说会造成视觉疲劳，出现操作失误等后果。
（四）遵循绿色设计的原则
绿色设计从材料的选择经济性和材料的特性当中可以体现，医疗器械产品的造型一定要易于生产加工，材料的选择要合理，保证产品的经济性。同时，选择绿色环保材料也是需要相当重视的，在满足使用功能的情况下尽量使用环保可回收再使用材料，做到设计为人，服务于人。
三、医疗器械造型对心理的影响
不同的造型给人以不一样的心理感受。例如水平形体给人以安定感；直立形体给人以挺拔感；直线给人以硬朗感；曲线、曲面给人以柔和感。现有的医疗器械在造型上给人恐惧和厌恶的的直观感受，要完全消除是不可能的。但是对于大部分医护人员和患者而言，只要在造型设计中体现人文关怀，给人一种安全、放松的心理状态，必然能够获得缓解不良反应的结果。从而从心理上达到更好的治疗康复效果。通过流畅的曲线与亲切感的造型来消除患者对医疗产品的恐惧及厌恶情绪，甚至可以在一定程度上通过好的造型设计来增加患者对产品的信赖度。
四、医疗器械的本质可靠的设计
可能大家都有所熟知，医疗器械的工作主体，往往有的时候会出现操作失误。人的失误有必然性，医疗器械的本质可靠性就是避免操作错误的可能性，充分考虑人为操作失误的必然性。在医疗器械的造型设计当中注重本质可靠的设计，在造型满足功能和人机工程的的前提下，设计出更能减少人为操作失误的好产品。机的本质安全性是指机的设计要从本质上防止人得操作失误所引起的导致人身伤害事故发生的能力。例如，在患者输液的时候，很多时候当点滴快要完的时候，就要及时去叫护士换取下一瓶点滴。以免点滴完了以后空气输到患者的体内，对患者的身体有所伤害。从这点，完全可以引入本质可靠的设计。例如，使用输液报警器夹装在输液管上，不与输液接触。输液完毕时，有“Bi、Bi”报警提示声，同时自动阻断输液管。使用输液报警器在本质上是可靠的设计，这样可以避免由于患者或者看护患者的家人由于出现忘记的可能性，没有及时的叫医护人员换取下一瓶点滴，而对患者的身体健康造成危害。
五、结语
本文通过对医疗器械的产品造型设计理念、设计原则、对心理的影响，本质可靠设计这几个方面来诠释了医疗器械造型的重要性，优秀的造型设计才能满足产品的操作性、舒适性、稳定性等指标并且符合医护人员和患者的要求。从身理和心理上给患者提供良好的医疗环境，这样的设计才算成功，才更能体现以人为本的设计，“设计于人，服务于人”。
