鄧潔茹 蔡學(xué)鵬 成都工業(yè)學(xué)院

一、醫(yī)療機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

據(jù)調(diào)查，全球醫(yī)療器械投入金額從2011年的233 億美元到2019年的301 億美元，預(yù)計(jì)在2021年到達(dá)327 億美元，呈現(xiàn)出迅猛增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。全球醫(yī)療器械行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模也呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢(shì)，預(yù)計(jì)在2022年到達(dá)5220 億美元。隨著醫(yī)療器械的研發(fā)資金的不斷增長(zhǎng)，未來(lái)的醫(yī)療器械將出現(xiàn)前所為有的發(fā)展機(jī)遇。

就行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)而言，醫(yī)療機(jī)器人前景廣闊，目前，國(guó)外醫(yī)療機(jī)器人企業(yè)正在搶灘中國(guó)市場(chǎng)，部分國(guó)內(nèi)企業(yè)也已經(jīng)開(kāi)展醫(yī)療機(jī)器人研發(fā)布局。業(yè)內(nèi)專(zhuān)家認(rèn)為，在醫(yī)療機(jī)器人這一新興行業(yè)，目前中、美、歐都處于“嬰兒期”，政府可加大對(duì)研發(fā)的支持力度，以實(shí)現(xiàn)中國(guó)健康產(chǎn)業(yè)彎道超車(chē)，助力“健康中國(guó)2030”宏偉目標(biāo)達(dá)成。

雖然現(xiàn)在醫(yī)療機(jī)器人應(yīng)用與實(shí)際還面領(lǐng)著諸多的挑戰(zhàn)，但是醫(yī)療機(jī)器人作為醫(yī)療器械從機(jī)械化向自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展的重要組成部分，將會(huì)迎來(lái)大發(fā)展的時(shí)期，醫(yī)療行業(yè)對(duì)醫(yī)療機(jī)器人期待不斷增加，未來(lái)將出現(xiàn)翻天覆地的變化。作為醫(yī)療機(jī)器人的一種細(xì)分市場(chǎng)的產(chǎn)品，輸液輔助機(jī)器人提供了創(chuàng)新的一體化智能輸液醫(yī)療解決方案，勢(shì)必會(huì)帶來(lái)醫(yī)療護(hù)理產(chǎn)業(yè)的新景象。

二、國(guó)內(nèi)外輸液設(shè)備分析

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)輸液醫(yī)療過(guò)程提供的服務(wù)解決方案絕大部分是基于對(duì)單體輸液器的改進(jìn)，但一體化智能化輸液服務(wù)設(shè)備的設(shè)計(jì)制造還較為少見(jiàn)。

(一)國(guó)外

國(guó)外對(duì)智能型輸液泵的研制較早，如日本、美國(guó)和德國(guó)等國(guó)家上世紀(jì)80年代末就進(jìn)行了輸液泵的研制。現(xiàn)在市場(chǎng)上流行的大多是國(guó)外產(chǎn)品，類(lèi)型多樣，性能較好，如日本JMS 株式會(huì)社，美國(guó)IMED公司以及德國(guó)博朗公司等。

(二)國(guó)內(nèi)

國(guó)內(nèi)對(duì)輸液泵的研制起步較晚，大都在90年代中期開(kāi)始研究，市場(chǎng)上也有一些國(guó)產(chǎn)輸液泵，如北京科力豐高科，深圳康福特公司等。不過(guò)總體說(shuō)來(lái)，種類(lèi)較少，性能也需改進(jìn)。智能輸液器在國(guó)內(nèi)的研究還較少。

輸液設(shè)備在醫(yī)療行業(yè)中扮演著舉足輕重的地位，現(xiàn)有市場(chǎng)輸液設(shè)備大致分為兩種：莫非式輸液器，其特點(diǎn)為功能單一，僅靠重力和壓強(qiáng)進(jìn)行輸液，價(jià)格便宜，市場(chǎng)占有率高，但用戶(hù)使用體驗(yàn)感較差。輸液泵，其特點(diǎn)為可以提供控制溫度、控制流速、提供報(bào)警、數(shù)據(jù)可視化等功能，價(jià)格較貴，一般用于加護(hù)病房或較嚴(yán)重病患，用戶(hù)體驗(yàn)感仍然不夠舒適。其他概念化輸液器的設(shè)計(jì)也在不斷涌現(xiàn)，這類(lèi)概念化新興產(chǎn)品，市場(chǎng)普及率低，用戶(hù)體驗(yàn)感得到大幅提升。通過(guò)對(duì)不同產(chǎn)品使用功能、價(jià)格、市場(chǎng)占有率等方面進(jìn)行對(duì)比分析，可以看出，目前醫(yī)療行業(yè)的輸液設(shè)備大多采用莫非式輸液器，利用重力來(lái)輸液，功能單一，對(duì)于醫(yī)護(hù)人員與患者來(lái)說(shuō)方便性較差?，F(xiàn)在輸液器市場(chǎng)種類(lèi)雖然逐步呈現(xiàn)多樣化發(fā)展趨勢(shì)，但仍有許多用戶(hù)需求還未被滿(mǎn)足，此外，還要考慮對(duì)產(chǎn)品的功能、形態(tài)、結(jié)構(gòu)、色彩、工藝等方面進(jìn)行優(yōu)化，以及結(jié)合房間風(fēng)格、空間大小等特點(diǎn)進(jìn)行人性化設(shè)計(jì)。

隨著科技的發(fā)展和人們的生活水平不斷提高，不管是患者和醫(yī)護(hù)人員都需要一款智能高效和使用方便的輸液設(shè)備。智能輸液輔助機(jī)器人是一種新型的針對(duì)病患輸液場(chǎng)景而開(kāi)發(fā)的智能醫(yī)療機(jī)器人，通過(guò)調(diào)研分析，智能化輸液器的發(fā)展還處于嬰兒期，一體化智能化的輸液輔助機(jī)器人還未在市場(chǎng)中出現(xiàn)成熟產(chǎn)品，其創(chuàng)新性較強(qiáng)，商業(yè)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值較高，未來(lái)具有廣闊的市場(chǎng)發(fā)展空間。

三、智能輸液輔助機(jī)器人設(shè)計(jì)研究

近年來(lái)，涉及輸液的不良事件時(shí)有發(fā)生，其原因主要是人為錯(cuò)誤，例如提供錯(cuò)誤的劑量，給予錯(cuò)誤的藥物以及輸液過(guò)程中操作不當(dāng)。根據(jù)事故分析，以下被認(rèn)為是引起輸液操作錯(cuò)誤的原因：醫(yī)患間缺乏溝通，設(shè)備設(shè)計(jì)有缺陷，護(hù)士的多重任務(wù)、操作中斷、任務(wù)模糊，病患缺乏足夠的知識(shí)和技能等。通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)輸液設(shè)備的設(shè)計(jì)不當(dāng)容易造成患者使用困難、使用時(shí)感到不舒適，同時(shí)，在護(hù)士人手不足時(shí)，對(duì)病患的照看存在疏忽，病患本身也無(wú)法自主操作輸液設(shè)備，其中部分原因也與輸液設(shè)備本身設(shè)計(jì)不夠人性化有關(guān)。

輸液輔助機(jī)器人旨在改善用戶(hù)就醫(yī)體驗(yàn)，提高患者自主活動(dòng)便利性及安全性，減輕陪護(hù)人員工作負(fù)擔(dān)，針對(duì)輸液醫(yī)療全過(guò)程中的綜合用戶(hù)體驗(yàn)提供智能化解決方案。整體設(shè)計(jì)遵循實(shí)用性、審美性、經(jīng)濟(jì)性這三個(gè)基本原則來(lái)開(kāi)展。主要考慮的功能設(shè)計(jì)內(nèi)容包含對(duì)報(bào)警系統(tǒng)、控速系統(tǒng)、控溫系統(tǒng)等方面的改進(jìn)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

(一)設(shè)計(jì)原則

1.實(shí)用性

實(shí)用性要求產(chǎn)品必須首先具備特有的功能和用途，作為產(chǎn)品就必須實(shí)現(xiàn)其基本的功能屬性。輸液設(shè)備具有一定的使用范圍，若使用范圍過(guò)于廣泛，就會(huì)造成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜、加工制造困難、成本提升、造成產(chǎn)品功能浪費(fèi)。優(yōu)良的輸液設(shè)備是通過(guò)合理的操作、使用的舒適、使用過(guò)程中安全可靠、能夠高效準(zhǔn)確完成輸液來(lái)體現(xiàn)出來(lái)的。還要充分考慮人的生理、心理特征以及結(jié)合人機(jī)工程學(xué)的理論、數(shù)據(jù)來(lái)更好的解決人-機(jī)-環(huán)境之間的關(guān)系。

2.審美性

工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的審美性主要體現(xiàn)包括形式美、工藝美、材料美等。不同于工藝美術(shù)或藝術(shù)創(chuàng)作，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的美服從于工業(yè)化生產(chǎn)需求，需要滿(mǎn)足人類(lèi)生理、心理需求。因此，輸液設(shè)備的造型設(shè)計(jì)的審美性應(yīng)該滿(mǎn)足以下特點(diǎn)：滿(mǎn)足現(xiàn)代生活條件下的實(shí)際要求；應(yīng)該體現(xiàn)時(shí)代精神內(nèi)涵；應(yīng)該吸取藝術(shù)的精髓和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步；應(yīng)該能夠靈活運(yùn)用新材料、新技術(shù)、新方法；還應(yīng)該明確表達(dá)意圖，不能使產(chǎn)品的功能模棱兩可。

3.經(jīng)濟(jì)性

經(jīng)濟(jì)性就是設(shè)計(jì)要盡可能降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本、使產(chǎn)品價(jià)格合理。合理運(yùn)用新材料、新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)來(lái)創(chuàng)造產(chǎn)品，從而達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)性效益。此外，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，應(yīng)以最少的人力、財(cái)力在最短的時(shí)間周期內(nèi)完成設(shè)計(jì)生產(chǎn)，以達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)效益。

(二)功能設(shè)計(jì)內(nèi)容

1.報(bào)警系統(tǒng)——自動(dòng)預(yù)警模塊

自動(dòng)預(yù)警模塊主要是利用各類(lèi)傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)搜集，與控制系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，進(jìn)行預(yù)警提示。主要運(yùn)用的傳感器有檢測(cè)液體流量流速的紅外滴數(shù)傳感器，檢查氣泡的超聲波傳感器，檢測(cè)堵塞漏液的壓力傳感器等。報(bào)警裝置檢測(cè)到報(bào)警信號(hào)，發(fā)出光電報(bào)警和聲音報(bào)警，第一時(shí)間響起蜂鳴聲，或閃爍燈光，以便引起使用者注意，進(jìn)行正確的操作。

2.控速系統(tǒng)——顯示及控速模塊

利用手持產(chǎn)品與輸液設(shè)備結(jié)合，同時(shí)采用氣壓泵原理與加壓同步測(cè)試技術(shù)進(jìn)行低位增壓，保持移動(dòng)過(guò)程中輸液壓力和輸液速度，病人可以在輸液器的屏幕顯示上觀看輸液時(shí)的速度以及剩余時(shí)間，當(dāng)病人在休息時(shí)，可以將輸液設(shè)備放在桌子上。

3.控溫系統(tǒng)——保暖加固模塊

保暖加固模塊通過(guò)控溫來(lái)解決病人在輸液過(guò)程中發(fā)生的血管低溫收縮影響液體流動(dòng)的問(wèn)題。保暖裝置采用低壓陶瓷加熱片，它是一種通電后板面發(fā)熱而不帶電且無(wú)明火的、外形呈圓形或方形的、安全可靠的電加熱平板。加熱板由于使用時(shí)主要靠熱傳導(dǎo)，因此熱效率高。

四、結(jié)論

輸液輔助機(jī)器人作為醫(yī)療機(jī)器人細(xì)分市場(chǎng)的一種護(hù)理類(lèi)產(chǎn)品，避免了傳統(tǒng)輸液方式中的諸多不便，如獨(dú)立行動(dòng)困難，需要陪護(hù)人員協(xié)助看護(hù)，容易造成回血、無(wú)法自動(dòng)停液等情況，通過(guò)搭載自動(dòng)預(yù)警模塊、顯示及控速模塊、保暖加固模塊等不同功能的智能模塊，全面提高了輸液醫(yī)療過(guò)程的安全性、精確性、效率性和宜人性。