實(shí)踐出新知 可穿戴式智能輸液醫(yī)用設(shè)備

申勇 盧康寧 趙志龍

榮獲2017“中國好設(shè)計(jì)”創(chuàng)意獎的智能醫(yī)療器械項(xiàng)目“可穿戴式智能輸液醫(yī)用設(shè)備”，自2017年2月起始，12月結(jié)項(xiàng)，歷時10個月，由來自天津工業(yè)大學(xué)工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的申勇、盧康寧、趙志龍、張帆團(tuán)隊(duì)完成。

項(xiàng)目主創(chuàng)人申勇曾在天津市啟明優(yōu)創(chuàng)工業(yè)設(shè)計(jì)有限公司實(shí)習(xí)，參與完成多項(xiàng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)與投產(chǎn)；以第一發(fā)明人身份擁有多項(xiàng)專利；曾負(fù)責(zé)完成國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目，主要負(fù)責(zé)部分為新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)；參與完成本系教師縱向課題一項(xiàng)；除獲得2017“中國好設(shè)訃”創(chuàng)意獎外，設(shè)計(jì)作品曾獲令圍智能化適老用品設(shè)計(jì)大賽三等獎、天津市工業(yè)與藝術(shù)設(shè)計(jì)大賽二等獎、天津市工業(yè)與藝術(shù)設(shè)計(jì)大賽三等獎、全圍大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽天津賽區(qū)二等獎等獎項(xiàng)。

項(xiàng)目具體介紹

1問題定義

傳統(tǒng)的輸液方式要求輸液瓶只能高懸于輸液支架上，對高度要求高，且尢法滿足使用者單獨(dú)上廁所等必要行走的需求。

傳統(tǒng)的輸液方式，輸液速率基本取決于醫(yī)護(hù)人員的個人經(jīng)驗(yàn)，易與患者心率等個人體質(zhì)不匹配，易發(fā)生危險。

2 系統(tǒng)性闡述

2.1 人群分析

該設(shè)計(jì)產(chǎn)品適用人群為需長時間打點(diǎn)滴的人（以老年人為主），作為現(xiàn)有醫(yī)療器材的補(bǔ)充，具備可懸掛、可佩帶等多種使用方式；設(shè)計(jì)符合人機(jī)尺寸，同時支持適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，可與使用者安全可靠結(jié)合；可在醫(yī)院使用也可作為社區(qū)家用醫(yī)療設(shè)備。

2.2 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

微型增壓器提供輸液氣壓代替大氣壓強(qiáng)，AT89C52單片機(jī)自動的智能氣壓調(diào)節(jié)使高度不再是限制因素。

本產(chǎn)品可掛可戴，替換了傳統(tǒng)的高掛式點(diǎn)滴，可滿足使用者輸液時獨(dú)自上廁所、適當(dāng)活動緩解長時間靜止的酸痛等需求，使病人獲得更舒適的醫(yī)療體驗(yàn)。

心率測量手環(huán)實(shí)時地將使用者的心率情況反饋到產(chǎn)品內(nèi)置單片機(jī)中，實(shí)現(xiàn)對滴速的實(shí)時調(diào)控，科學(xué)控制滴速。

2.3綠色低碳

綠色低碳是該產(chǎn)品設(shè)計(jì)的目標(biāo)和亮點(diǎn)之一。該產(chǎn)品主體材料選用納米碳纖維復(fù)合材料，是亞彈性、高強(qiáng)度、尢污染、高壽命、綠色低碳環(huán)保復(fù)合材料。

2.4網(wǎng)絡(luò)智能

該產(chǎn)品利用基于AT89C52單片機(jī)的輸液滴速控制系統(tǒng)，技術(shù)上完全可以實(shí)現(xiàn)用患者血壓讀數(shù)反映到單片機(jī)中的數(shù)據(jù)，經(jīng)智能芯片的處理，通過調(diào)節(jié)微型增壓器的給壓大小來實(shí)時調(diào)控輸液速率。在保證輸液安全的前提下，徹底解決了輸液過程中由于輸液速率受人為因素左右導(dǎo)致過快過慢而產(chǎn)生不適感和對心臟的過度沖擊壓力等安全問題，為使用者提供更加安全可靠的輸液體驗(yàn)。

2.5開放融合

秉承開放融合的設(shè)計(jì)態(tài)度，設(shè)訃團(tuán)隊(duì)對國內(nèi)外相關(guān)方面的研究進(jìn)行了細(xì)致的分析和試驗(yàn)，最后得出利用現(xiàn)有AT89C52單片機(jī)技術(shù)完全可以實(shí)現(xiàn)智能化，且能更科學(xué)安全地根據(jù)患者體質(zhì)的不同而實(shí)時調(diào)節(jié)滴液速率的結(jié)論。

在材料和技術(shù)融合方面，剛隊(duì)課題組正在進(jìn)行相關(guān)方面的研究實(shí)驗(yàn)，目前進(jìn)展順利。作為第一代產(chǎn)品，團(tuán)隊(duì)抱持開放的態(tài)度接受相關(guān)專業(yè)人員的意見和建議，未來也將開發(fā)出配套的暖液器等周邊產(chǎn)品。

3可實(shí)現(xiàn)性

本設(shè)計(jì)所依托的單片機(jī)型號為AT89C52，該單片機(jī)實(shí)時調(diào)控輸液速率的可靠性和安全性，日前獲得浙汀大學(xué)和美國多所大學(xué)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。微型增壓器克服了空間上對輸液高度差的限制，可以使輸液設(shè)備直接與使用者肩部可靠結(jié)合，滿足使用者適當(dāng)行走需求。

4商業(yè)價值

該類型產(chǎn)品的市場在世界范圍內(nèi)尚屬藍(lán)海，團(tuán)隊(duì)預(yù)計(jì)在完成國內(nèi)醫(yī)療相關(guān)部門的衛(wèi)生審核之后正式進(jìn)入市場。未來，可穿戴式智能輸液醫(yī)用設(shè)備在滿足一定規(guī)模的市場需求后也將繼續(xù)推廣，真正將智能化帶來的便利服務(wù)于廣大患者群體。

5設(shè)計(jì)價值

使用者在輸液過程中可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖杂尚袆樱@既保護(hù)了患者的個人隱私，也使他們獲得了更舒適、更安全的醫(yī)療體驗(yàn)。

作為健康醫(yī)療領(lǐng)域的原創(chuàng)設(shè)計(jì)，該產(chǎn)偏在全球健康醫(yī)療市場吹起了一股新風(fēng)。隨著人民生活水平的提高，安全、便利且更具人文關(guān)懷的產(chǎn)品將獲得更多消費(fèi)者的認(rèn)可、選擇、使用，助力“中國制造2025”。

項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)施過程

第一階段：探索挑戰(zhàn)

步驟一：尋找目標(biāo)，定義目標(biāo)、愿望或挑戰(zhàn)。

發(fā)現(xiàn)問題是項(xiàng)目的開端。傳統(tǒng)輸液方式存在諸多弊端，如輸液必須依靠輸液架，限制了身體酸痛時站立、上廁所等必要行走的需求，且在擁擠的醫(yī)院輸液通道極易發(fā)生群體事故風(fēng)險，例如罹患呼吸系統(tǒng)傳染病等；醫(yī)院實(shí)習(xí)生和護(hù)士負(fù)責(zé)給患者確定輸液速率，針對不同體質(zhì)的病人無法科學(xué)地分而采取與之匹配的輸液滴速。

步驟二：調(diào)查實(shí)情，匯集相關(guān)數(shù)據(jù)。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)深入走訪了天津市和北京市的中、大型醫(yī)院和醫(yī)療機(jī)構(gòu)和河北省部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生所，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的輸液方式要求患者必須在輸液支架附近，或躺在病床上，當(dāng)患者需要上廁所時一般需要親友、護(hù)士來拿著輸液架，十分不便。同時，在目前各地醫(yī)療衛(wèi)生條件發(fā)展尚不均衡的國情下，由醫(yī)護(hù)人員的個人經(jīng)驗(yàn)來確定輸液速率，存在著很大的盲目性和隨意性。輸液速率過快或過慢，均會導(dǎo)致患者不適。尤其在滴速較快時，輸液速率與個人體質(zhì)不匹配輕則導(dǎo)致患者不適，關(guān)節(jié)酸痛難忍，重則嚴(yán)重沖擊血管，對患者靜脈、心臟造成傷害。

走訪后，團(tuán)隊(duì)撰寫階段報告，把前期調(diào)研內(nèi)容以文字的形式匯總，便于之后的分析設(shè)計(jì)。

步驟三：歸納問題，明確實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)曰標(biāo)、愿望或克服挑戰(zhàn)所需解決的問題。

第二階段：生成創(chuàng)意

步驟四：尋找創(chuàng)意，為要解決的問題尋找創(chuàng)意點(diǎn)子；進(jìn)行小組討論和頭腦風(fēng)暴。

第三階段：預(yù)備執(zhí)行

步驟五：提出解決方案。

將創(chuàng)意點(diǎn)子深入發(fā)展成可實(shí)施的解決方案，并列出評判設(shè)計(jì)成功與否的標(biāo)準(zhǔn)；閱讀文獻(xiàn)，查找相關(guān)設(shè)計(jì)及醫(yī)療行業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

初步設(shè)計(jì)完成，進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研，尋求理論支撐。

步驟六：獲取贊同，明確行動計(jì)劃。

確定方案實(shí)施的具體負(fù)責(zé)人和在實(shí)踐中完成該方案所需具備的各種條件；深化設(shè)計(jì)，邀請教授指導(dǎo)；實(shí)地再調(diào)研，試探設(shè)計(jì)可行性；驗(yàn)證方案，完成設(shè)計(jì)及優(yōu)化。