基于人机工程学理念的医疗器械设计及实例应用

1、科技探索基于人机工程学理念的医疗器械设计及实例应用申屠江洪（浙江桐庐三和医疗器械厂，浙江桐庐）人机工程学概述人机工程学强调：将人、机、环境三个要素视为一个整体，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、机、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。系统设计的一般方法，通常是在明确系统总体要求的前提下，着重分析和研究人、机、环境三个要素对系统总体性能的影响，如系统

2、中人和机的职能如何分工，如何配合，环境如何适应人，机对环境又有何影响等问题，经过不断修正和完善三要素的结构方式，最终确保系统最优组合方案的实现。这使人机工程学为工业设计开拓了新的思路，并提供了独特的设计方法和有关理论依据。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“”。人机工程设计理念在医疗器械设计过程中的应用各种医疗器械产品都离不开设计过程的规划阶段、方案设计阶段、技术设计阶段、总体设计阶段与加工设计阶段，人机工程设计理念也应融汇到医疗器械产品设计的各个过程中，具体体现在以下方面：（）在产品的规划设计阶

3、段，考虑到产品人环境的全部联系，明确人与产品的关系，按照人机工程的要求，确定人与产品的功能分配。（）在产品的方案设计阶段，从产品与人、产品与环境、人与环境的角度进行分析，按照人机工程学的原理比较人与产品的功能特性、设计的参数范围限度、人的能力限度、操作条件的可靠性、与环境的适应性等因素，对产品的功效进行预测，选出最佳设计方案。按照所选择的方案制作产品的虚拟模型，利用人机工程学中的人体模型等数据库，进行改进设计，再进一步制作简易模型，进行模拟环境的实验，将实验结果同人机工程学中的人机环境要求进行比较，进一步改进设计方案。（）在产品的技术设计阶段，要按照人的生理心理特性考虑产品的工业设计，从人体的

4、尺寸参数、人视野或肢体所及的空间范围等能力角度考虑产品的零部件具体尺寸参数，从人的信息传递能力考虑信息的显示与信息处理。按照上述设计要求，确定的产品各种尺寸及性能参数，再次制作产品模型，进行试验，从产品使用环境，产品使用者的活动范围、操作方便程度、使用舒适度、疲劳损伤最小等方面进行评价，预测产品在使用过程中可能出现的各种问题，进一步确定人机环境的可靠度与可行性，提出修改意见，并反复校正分析。（）在产品的总体设计阶段，要利用人机工程的原理对产品进行全面、综合的分析，确保产品操作使用维修方便，产品在使用的环境下安全舒适可靠，产品满足使用者的生理与心理需要，使产品在功能与效率方面达到最佳的需求。（）

5、在产品的加工与装配阶段，要特别注意产品与人有关的部分是否满足人机工程学的要求，如人机的接口设计、产品的界面设计如显示与控制部分是否合理，是否会产生误操作，操作是否方便易行，产品作用于人体时是否满足作用部分的生理要求等。对试制的样机进行全面的人机工程学评价，提出改进意见，最后正式投产。总之，在医疗器械产品的设计过程的各阶段，必须都要充分考虑到人的因素，满足人机工程的各种要求，这样才能真正实现医疗器械产品的人机工程设计。对医疗器械产品进行人机工程设计的实例应用为了进一步说明对医疗器械产品进行人机工程设计的必要性与重要意义，这里介绍一种应用人机工程学设计理念对医疗器械产品所进行的改进设计。（）产品设

6、计背景。子宫切除是妇科较常见的手术之一，经腹部或经阴道，对子宫进行全切除或部分切除，全子宫切除是将子宫体和宫颈完整的切除，将子宫体切除，保留子宫颈的手术，则是次全子宫切除。传统的子宫切除是在腹腔镜直视下，对子宫肌瘤、子宫全切、宫颈癌等疾病患者的病变组织进行人工切除，操作失误在所难免，迫切需要应用现代机械对子宫切除，以提高手术成功率，减小病患痛苦。（）产品设计理念。基于人机工程设计理念，该产品设计功能目标要有三点：要用电动切除代替人工切除，提高手术成功率；要结构简单、操作简便、性能稳定；要减小病患创伤，有利于病人手术恢复。因此，本产品在产品的方案设计、技术设计阶段就综合考虑人机环境的各方面因素，

7、以期制造出兼顾人性化及工作功效的产品。（）产品介绍。此次设计的产品是型电动子宫切除器，其产品主要参数如表所示：电动子宫切除器主要由下列件主要部件组成：电动马达（切除控制器、手机和导线组成），宫颈切除器（内芯、切除刀管组成），子宫切除器（刀管、挡圈、联接器组成），子宫量棒（刻度棒、固定器和蝶形螺母组成），子宫拨棒（拨棒杆和手柄组成），子宫肌瘤钻（肌瘤钻头、肌瘤钻杆和手柄组成），子宫抓钳（钳头、钳杆、手柄、封帽及锁卡组成），宫颈钳（钳头、手柄和锁卡组成），扩张器（扩张头、扩张杆和联接器组成），转换器（转换管和联接器组成），穿刺套管（穿刺管、闭孔器组成），打结推进器（打结头、打结杆和手柄组成），引导

8、棒。根据人机工程学理念进行设计，该产品具有以下主要性能：宫颈切除器的刀管和内芯、子宫切除器的刀管、子宫量棒的刻度棒、子宫拨棒的拨棒杆、肌瘤钻头、肌瘤钻杆、子宫抓钳的钳杆、宫颈钳的钳头、扩张杆、转换管、穿刺管、打结头、打结杆、引导棒采用制造，子宫抓钳的钳头采用制造，扩张器的扩张头采用制造；切除器刀管转速，转动方式分正转和反转，电动马达工作电压为；子宫抓钳的钳头经热处理，其硬度不低于；切除器具有良好切割性能，能顺利切割肌肉和内脏组织；切除器各部件之间配合良好；量棒刻度清晰，固定器定位牢固；子宫抓钳钳头开闭灵活，锁卡可靠；切除器的连接部位牢固可靠，焊缝平整光滑，无脱焊或堆焊；切除器各部件外表面光滑，无锋棱、毛刺、划痕等缺陷；切除器（除电动马达外）具有良好耐腐蚀性，常规条件下经药物消毒无腐蚀。结论医疗器械的种类千差万别，从人机工程的角度设计医疗器械，需要考虑的因素又是多方面的。这些因素往往错综复杂，需要在设计过程中，从系统的、综合的角度去考虑这些人的因素，才能在医疗器械设计中充分体现人文关怀，才能提高设计水平和产品的质量、提高产品的竞争力，在市场中抢占先机。参考文献刘春荣人机工程学应用，何晓佑产品设计程序与方法吴晋曙医疗器械造成医疗事故原因分析使用医技杂志，（）：，：，：摘要：提出了在医疗器械的设计过程中要