醫(yī)療器械設(shè)備的自動(dòng)化發(fā)展及應(yīng)用

胡子平

（河北省滄州中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院，河北滄州 061000）

近些年來(lái)，醫(yī)院為提升自身競(jìng)爭(zhēng)力，加大了對(duì)自動(dòng)化醫(yī)療設(shè)備的投入。在自動(dòng)化醫(yī)療器械設(shè)備的操控下，不但降低了醫(yī)護(hù)人員的工作強(qiáng)度，還減少了中間環(huán)節(jié)，規(guī)避了信息在傳遞過(guò)程中的誤差，進(jìn)而提高了診療系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。長(zhǎng)此以往，既可以減少診療服務(wù)的成本，還能更精準(zhǔn)地進(jìn)行診療工作，避免醫(yī)患糾紛。雖然自動(dòng)化醫(yī)療器械設(shè)備的應(yīng)用，取得了良好的效果，但由于起步較晚，自動(dòng)化器械設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中還存在很多的問(wèn)題，這些問(wèn)題嚴(yán)重阻礙了自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展。基于此，須研究出一套切實(shí)可行的方案來(lái)推動(dòng)醫(yī)療器械設(shè)備自動(dòng)化的持續(xù)升級(jí)。

1 我國(guó)醫(yī)療器械設(shè)備行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀

1.1 醫(yī)療器械行業(yè)發(fā)展速度快

自改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)醫(yī)療器械設(shè)備行業(yè)才逐步走向正軌并迅速發(fā)展起來(lái)。截至2023 年6 月，我國(guó)醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量達(dá)到了34 635家，同比增長(zhǎng)了18.45%，其中有13家企業(yè)進(jìn)入了全球醫(yī)療器械百?gòu)?qiáng)榜單。整體而言，我國(guó)國(guó)內(nèi)醫(yī)療器械設(shè)備行業(yè)發(fā)展速度較快，優(yōu)勢(shì)明顯。

1.2 兩極分化趨勢(shì)明顯

與發(fā)達(dá)國(guó)家醫(yī)療設(shè)備制造業(yè)的高度集中、大規(guī)模不同，我國(guó)醫(yī)療器械設(shè)備制造行業(yè)不但規(guī)模較小，而且分布也較為分散。為能更好地適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求，我國(guó)醫(yī)療器械制造公司進(jìn)行了一系列的改革，如進(jìn)行資產(chǎn)優(yōu)化重組等來(lái)增加企業(yè)的生產(chǎn)效益。盡管如此，我國(guó)醫(yī)療器械設(shè)備制造行業(yè)的兩極分化趨勢(shì)卻越來(lái)越明顯。一邊是大量的中小型企業(yè)，主產(chǎn)沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)力的低端產(chǎn)品，另一邊是少量的高新技術(shù)企業(yè)，擁有自主創(chuàng)新品牌，主營(yíng)高端產(chǎn)品。

1.3 醫(yī)療器械設(shè)備自動(dòng)化程度不高

目前我國(guó)的醫(yī)療器械技術(shù)水平已經(jīng)有了很大的提升，疾病診斷上的效率也逐漸在提高。但現(xiàn)有的醫(yī)療器械設(shè)備自動(dòng)化水平還處于初級(jí)階段，設(shè)備在進(jìn)行診斷時(shí)，須依靠醫(yī)護(hù)人員的手動(dòng)輔助才能完成檢測(cè)，醫(yī)生需要通過(guò)人工對(duì)比查詢后才能給出進(jìn)一步的診治方案，整個(gè)過(guò)程耗費(fèi)了較多的人力、物力及時(shí)間。為進(jìn)一步提高診療的速度及準(zhǔn)確性，可加大自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用范圍，加入PLC 自動(dòng)化系統(tǒng)，使整個(gè)醫(yī)療體系變得更加智能化、自動(dòng)化。

2 醫(yī)療器械設(shè)備自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)分析

2.1 裁切設(shè)備的設(shè)計(jì)技術(shù)分析

裁切器械設(shè)備的設(shè)計(jì)技術(shù)，主要是通過(guò)專門的打端子機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)一些較小的端子的專業(yè)裁切設(shè)備。這些專業(yè)設(shè)備不僅結(jié)構(gòu)緊密，可在一個(gè)容器中完成送料、裁切的動(dòng)作，還可以實(shí)現(xiàn)各部分的模組化，但在設(shè)計(jì)時(shí)，需要考量端子的逃料問(wèn)題。裁切技術(shù)是醫(yī)療器械設(shè)備自動(dòng)化開(kāi)發(fā)過(guò)程中使用頻率較高的技術(shù)，因此，要把握裁切器械設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)的要點(diǎn)，提高裁切設(shè)備的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2.2 夾治具器械的設(shè)計(jì)技術(shù)分析

夾治具器械根據(jù)用途的差異，可劃分為幾種不同的種類。通過(guò)運(yùn)用夾治具器械設(shè)備，可使產(chǎn)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(duì)產(chǎn)品特性的需求。在器械加工夾持制造過(guò)程中，利用調(diào)節(jié)液壓桿控制夾板將待加工的器具加緊，并通過(guò)正反電機(jī)的正轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)活動(dòng)板與上治具的向下移動(dòng)。上治具連帶待加工件與下治具共同向下運(yùn)動(dòng)，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(shè)計(jì)技術(shù)分析

折彎與成型器械在設(shè)計(jì)時(shí)，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(shù)控折彎?rùn)C(jī)，其主要由上模家具機(jī)和下模家具機(jī)構(gòu)成，上模家具機(jī)器的安裝位置在兩側(cè)鏈條的夾具固定板上，而鏈條是置于數(shù)控折彎?rùn)C(jī)滑板位置的導(dǎo)軌框里。在折彎?rùn)C(jī)頂端安裝電動(dòng)機(jī)，可驅(qū)動(dòng)鏈條實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而達(dá)到換模工位，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定的特點(diǎn)。

3 醫(yī)療器械設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 信息自動(dòng)識(shí)別技術(shù)在醫(yī)療器械設(shè)備中的應(yīng)用

（1）構(gòu)建系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的信息采集是由醫(yī)院多種電子設(shè)備原始信息抓取的，而借助信息自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，則可以對(duì)基本信息進(jìn)行主動(dòng)獲取，對(duì)信息的采集提供了有力的數(shù)據(jù)支持。其主要是通過(guò)識(shí)別和讀取設(shè)備的條形碼和二維碼來(lái)自動(dòng)的獲取信息，為自動(dòng)控制功能的實(shí)現(xiàn)提供依據(jù)。

（2）建立系統(tǒng)功能板塊。自動(dòng)控制系統(tǒng)通常是以模塊化為原則，以信息通信為各電子設(shè)備唯一標(biāo)識(shí)，實(shí)現(xiàn)模塊間的自動(dòng)化運(yùn)行。

3.2 電氣自動(dòng)隔離技術(shù)在醫(yī)療器械設(shè)備中的具體應(yīng)用

電氣自動(dòng)隔離技術(shù)分為電容器和光電耦合等幾種隔離技術(shù)，其優(yōu)勢(shì)明顯。首先，將光電耦合設(shè)備應(yīng)用于醫(yī)療器械設(shè)備中，其產(chǎn)生的磁場(chǎng)阻抗可減少干擾電壓的幅度和電流，降低噪聲電壓，避免發(fā)光元件的發(fā)光現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療器械與電信號(hào)的阻斷隔離。光電耦合還有一個(gè)重要的特征，即高壓隔離，可使設(shè)備承受較大的電壓。具體體現(xiàn)在醫(yī)療器械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，光電耦合設(shè)備可助力設(shè)備在高壓狀態(tài)下順利完成信號(hào)傳遞，如信號(hào)傳遞期間的隔離過(guò)程就是電氣自動(dòng)隔離技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。由于醫(yī)院需要通過(guò)各監(jiān)控設(shè)備信號(hào)傳遞，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的有效控制，傳輸?shù)倪^(guò)程中極易受到各種因素的干擾，導(dǎo)致信息失真，影響醫(yī)療器械的精確度，而使用光電耦合隔離設(shè)備，不僅可以有效避免干擾因素，還可以提升設(shè)備的獨(dú)立性。

3.3 通訊控制自動(dòng)化技術(shù)在醫(yī)療器械設(shè)備中的應(yīng)用

通訊控制自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用與安裝。無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是由監(jiān)控區(qū)的智能傳感器集合所構(gòu)建，目前，該項(xiàng)技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于日常生活中。其在醫(yī)療器械設(shè)備中的應(yīng)用，須搭建醫(yī)療監(jiān)控系統(tǒng)，主要包括醫(yī)院設(shè)備節(jié)點(diǎn)和個(gè)人醫(yī)療終端。通訊控制自動(dòng)化技術(shù)在院級(jí)信息平臺(tái)和病房監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，可采集人體生理參數(shù)的信息，對(duì)其進(jìn)行處理，并在Zigbee 通信的基礎(chǔ)上對(duì)病房監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。當(dāng)前，主流無(wú)線通信協(xié)議多種多樣（表1），其特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)各不相同，但Zigbee 協(xié)議是應(yīng)用率最高的，且其協(xié)議水準(zhǔn)已經(jīng)趨向成熟。

表1 主流無(wú)線通信協(xié)議種類

3.4 PLC自動(dòng)化系統(tǒng)在醫(yī)療器械設(shè)備中的應(yīng)用

PLC 即可編程邏輯控制系統(tǒng)，其核心是微處理器，結(jié)合了器械自動(dòng)化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的現(xiàn)代化新型技術(shù)。PLC 技術(shù)具有反應(yīng)靈敏、抗干擾性強(qiáng)、可操作性強(qiáng)等特點(diǎn)。其在醫(yī)療器械設(shè)備中的具體應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下方面。

（1）順序控制。將PLC 系統(tǒng)應(yīng)用于醫(yī)院系統(tǒng)，可針對(duì)醫(yī)院現(xiàn)有的電氣設(shè)備數(shù)量和參數(shù)，快速形成一套合理的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)所有電氣設(shè)備的科學(xué)有序運(yùn)轉(zhuǎn)。通過(guò)PLC 系統(tǒng)的應(yīng)用，可以以此為中心串聯(lián)醫(yī)院所有的電氣設(shè)備，使設(shè)備效率最大化。

（2）閉環(huán)和開(kāi)關(guān)量的控制。將PLC 系統(tǒng)應(yīng)用于醫(yī)院醫(yī)療器械設(shè)備中，以自動(dòng)化電氣設(shè)備控制為輔助，可實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確、合理的閉環(huán)控制，如對(duì)于醫(yī)院凈化系統(tǒng)溫度的控制，PLC 系統(tǒng)的控制調(diào)節(jié)器會(huì)對(duì)醫(yī)院的溫度需求進(jìn)行智能的分析，通過(guò)智能分析的結(jié)果來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)水流，進(jìn)而智能的調(diào)控溫度。在此過(guò)程中，需要將所有器械設(shè)備的開(kāi)關(guān)設(shè)置為自動(dòng)操作，來(lái)保證器械設(shè)備操作的穩(wěn)定性。而對(duì)于開(kāi)關(guān)量的控制，是運(yùn)用PLC 系統(tǒng)作為虛擬繼電器來(lái)應(yīng)用的，使開(kāi)關(guān)量的反應(yīng)時(shí)間和抗干擾能力得以增強(qiáng)。

（3）模糊控制。其主要是有模糊控制器、輸入、輸出結(jié)構(gòu)等構(gòu)成，其中最主要的部分為模糊控制器，可對(duì)醫(yī)療器械設(shè)備進(jìn)行差異化的控制，運(yùn)用模糊控制語(yǔ)言轉(zhuǎn)換成器械設(shè)備的信號(hào)，落實(shí)模糊控制器的指令。

3.5 嵌入式技術(shù)的應(yīng)用

醫(yī)療器械設(shè)備領(lǐng)域有大量醫(yī)療設(shè)備的應(yīng)用都需要嵌入式系統(tǒng)的輔助，例如，中頻遠(yuǎn)紅外治療儀器、放射性設(shè)備及監(jiān)測(cè)類設(shè)備等。此外，還有一些實(shí)驗(yàn)用儀器設(shè)備，如化學(xué)分析類、護(hù)理類及光度計(jì)等，都離不開(kāi)嵌入式系統(tǒng)對(duì)其提供有效的支持。通過(guò)嵌入式系統(tǒng)，可全面提高監(jiān)護(hù)儀器的功能和性能，使其精度更加精準(zhǔn)。同時(shí)，該技術(shù)在未來(lái)的醫(yī)療器械領(lǐng)域中，有著極強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。近幾年，醫(yī)療改革對(duì)我國(guó)醫(yī)療器械設(shè)備行業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行了市場(chǎng)調(diào)整，也為嵌入式系統(tǒng)在醫(yī)療器械設(shè)備領(lǐng)域的應(yīng)用提供了一個(gè)很好的契機(jī)。

4 醫(yī)療器械設(shè)備自動(dòng)化的發(fā)展及應(yīng)用

4.1 加強(qiáng)員工綜合素質(zhì)培養(yǎng)

醫(yī)療器械設(shè)備的創(chuàng)新離不開(kāi)人才，只有融合工程科學(xué)與醫(yī)學(xué)知識(shí)，才能促進(jìn)企業(yè)的創(chuàng)新升級(jí)。①要在內(nèi)部挖掘并培養(yǎng)人才，使其在工作中不斷的積累豐富的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。醫(yī)務(wù)人員在產(chǎn)品研發(fā)中可分為臨床和全程開(kāi)發(fā)兩種，醫(yī)務(wù)人員在醫(yī)療器械臨床上的研究，主要是參與到驗(yàn)證醫(yī)療器械的使用方法、功效、注意事項(xiàng)是否科學(xué)合理，是否可以投入到醫(yī)療行業(yè)中去等；②利用醫(yī)院內(nèi)部晉升政策，吸引外部人才；③加強(qiáng)對(duì)員工的監(jiān)督，禁止其違規(guī)下載與工作無(wú)關(guān)的軟件，避免出現(xiàn)安全信任問(wèn)題。

4.2 加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)化醫(yī)療器械設(shè)備的安全管理

如今社會(huì)高速發(fā)展，信息網(wǎng)絡(luò)非常發(fā)達(dá)，網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題的存在嚴(yán)重威脅了用戶的使用安全。因此，建立安全且穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，才能使得醫(yī)療器械自動(dòng)化正常運(yùn)轉(zhuǎn)。企業(yè)可加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)信息的保護(hù)，對(duì)數(shù)據(jù)設(shè)置專屬的數(shù)據(jù)密碼，防止數(shù)據(jù)丟失，還可以建立網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行防火墻設(shè)置，通過(guò)防火墻來(lái)攔截各種不明軟件的攻擊，以此來(lái)達(dá)到數(shù)據(jù)信息保護(hù)的目的，進(jìn)而保證設(shè)備的使用安全。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，醫(yī)療器械設(shè)備自動(dòng)化水平的提升，提高了使患者檢測(cè)的效果和質(zhì)量、醫(yī)療服務(wù)的精準(zhǔn)度和體驗(yàn)感、實(shí)驗(yàn)的效率和質(zhì)量，緩解了醫(yī)療工作人員的工作和精神壓力，實(shí)現(xiàn)了資源的優(yōu)化配置，為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代醫(yī)療服務(wù)提供了條件。雖然在醫(yī)療器械自動(dòng)化的過(guò)程中還存在一定的問(wèn)題，但是自動(dòng)化進(jìn)程是時(shí)代發(fā)展的趨勢(shì)。未來(lái)在實(shí)現(xiàn)設(shè)備自動(dòng)化的階段，須潛心鉆研醫(yī)療技術(shù)，根據(jù)市場(chǎng)需要來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品的研發(fā)和創(chuàng)新，切實(shí)解決臨床中出現(xiàn)的問(wèn)題，醫(yī)院各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)要對(duì)設(shè)備自動(dòng)化高度關(guān)注，對(duì)內(nèi)部員工進(jìn)行定期的培訓(xùn)，努力提高內(nèi)部員工的專業(yè)能力，進(jìn)而促進(jìn)醫(yī)療行業(yè)自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展。