人工心肺机设计研究

发布时间：2017-09-09 08:23

  本文关键词：人工心肺机设计研究

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【摘要】：人工心肺机主要应用于心脏、肺部、大血管外科手术,其人机系统的质量直接影响着医护人员的工作效果和患者的生命安全。目前还未有专门针对其人机系统的设计研究,有必要运用人机工程学、形态语义学等设计理论方法提高我国医疗器械的安全性、宜人性,为医患提供更好的使用体验,增强医疗器械的市场竞争力。通过相关文献研究、医院调研、用户深入访谈,收集数据信息,分析医疗设备的人机系统特点,提炼医护人员和患者的生理、心理特点及对医疗设备的需求。对人工心肺机的实际操作进行了流程、行为、环境分析,从中发现现有设备存在管路繁多、操作界面分散、设计语言不统一、外观机械冰冷等问题。基于这些问题提出了“整体集成化,局部模块化”的设计思路,对新型人工心肺机的构成和人机界面进行了拆分与重组,提出了以专业、安全、友好、美观为关键词的系统目标和评价原则,进行了方案设计。经过三次大的迭代设计,确定了最终方案的整体功能布局和设计风格。在此基础上对关键人机数据进行了确认,进行了操控设备、显示设备、整体造型、色彩和其他细节的深化设计,通过软件建模和3D打印制作了模型,进行了设计评估,最终完成了人工心肺机的设计实践。研究表明人机工程学将作为必需学科完全融入医疗器械设计的始终,并提出医疗器械设计应往个性化、情感化和定制化方向发展。医疗设备设计是一个技术含量高、投资大、周期长、需要多领域合作的领域,设计师应具备设计思维,站在用户角度发现问题并找到解决复杂问题的方法,扮演好问题的发现者、解决思路的提出者、各领域人员之间的沟通者的角色。
【关键词】：人工心肺机 人机系统 人机界面 人机工程学 集成化
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH789
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 研究背景9-10
• 1.1.1 社会背景9
• 1.1.2 学术背景9
• 1.1.3 课题产生背景9-10
• 1.2 研究目的与意义10-11
• 1.3 研究内容11-15
• 1.3.1 论文框架与研究思路11-12
• 1.3.2 研究方法12-13
• 1.3.3 预期目标13-15
• 第2章 相关领域研究综述15-29
• 2.1 人机系统设计研究综述15-18
• 2.1.1 人机工程学简述15-16
• 2.1.1.1 人机工程学定义15
• 2.1.1.2 人机工程学的发展15-16
• 2.1.2 设计师思维模式16-17
• 2.1.3 人机系统设计步骤17-18
• 2.2 人工心肺机研究综述18-27
• 2.2.1 医疗器械设计研究综述18-21
• 2.2.1.1 医疗器械设计方法综述18-19
• 2.2.1.2 医疗器械的设计趋势综述19-20
• 2.2.1.3 医疗器械设计评价标准20
• 2.2.1.4 医疗器械人机系统设计20-21
• 2.2.2 人工心肺机定义和原理21-22
• 2.2.3 人工心肺机构成22-24
• 2.2.3.1 功能单元23-24
• 2.2.3.2 辅助部件24
• 2.2.4 人工心肺机使用环境24-25
• 2.2.5 典型产品分析25-27
• 2.2.5.1 Maquet PLS System25-26
• 2.2.5.2 Novalung i LA Activve System26-27
• 2.3 其他文献研究综述27
• 2.4 本章小结27-29
• 第3章 人工心肺机人机系统研究29-49
• 3.1 人工心肺机人机系统特点29
• 3.2 人工心肺机用户研究29-34
• 3.2.1 人的一般特征30-33
• 3.2.1.1 人的一般生理特征30-32
• 3.2.1.2 人的一般心理特征32-33
• 3.2.2 医护人员特点33
• 3.2.3 患者及家属特点33-34
• 3.2.4 人机系统目标预测34
• 3.3 人工心肺机实地调研34-40
• 3.3.1 调研目的34
• 3.3.2 基于观察法的实地调研34
• 3.3.3 人工心肺机使用环境流程与使用者分析34-38
• 3.3.4 调研结论与问题预测38
• 3.3.5 提出设计设想38-40
• 3.4 人工心肺机人机系统深化调研40-46
• 3.4.1 深化调研目的40
• 3.4.2 基于访谈法的用户调研40-43
• 3.4.2.1 医护人员访谈41-43
• 3.4.2.2 患者与家属访谈43
• 3.4.3 人机关系与存在问题分析43-45
• 3.4.4 调研结论45-46
• 3.5 人工心肺机人机系统设计目标46-47
• 3.6 本章小结47-49
• 第4章 人工心肺机设计实践49-71
• 4.1 设计评估原则49
• 4.2 迭代设计49-53
• 4.2.1 设计方案一49-50
• 4.2.1.1 方案一设计说明49-50
• 4.2.1.2 方案一设计评价50
• 4.2.2 设计方案二50-51
• 4.2.2.1 方案二设计说明50-51
• 4.4.2.2 方案二设计评价51
• 4.2.3 设计方案三51-53
• 4.2.3.1 方案三设计说明51-53
• 4.2.3.2 方案三设计评价53
• 4.3 最终方案确定53-56
• 4.3.1 方案对比评价53-54
• 4.3.2 设计风格确定54-56
• 4.4 深化设计56-69
• 4.4.1 关键人机数据确认56-57
• 4.4.1.1 整体体积限制56-57
• 4.4.1.2 操作台高度57
• 4.4.2 操控装置设计57-61
• 4.4.3 显示装置设计61-62
• 4.4.4 其它功能设计62-64
• 4.4.5 造型、色彩、材质设计64-69
• 4.5 设计评估69-70
• 4.6 模型制作70
• 4.7 设计展望70
• 4.8 本章小结70-71
• 结论71-73
• 参考文献73-76
• 附录76-78
• 附录A：访谈提纲76-78
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文78-80
• 致谢80

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