医疗器械设备的自动化发展及应用

胡子平

（河北省沧州中西医结合医院，河北沧州 061000）

近些年来，医院为提升自身竞争力，加大了对自动化医疗设备的投入。在自动化医疗器械设备的操控下，不但降低了医护人员的工作强度，还减少了中间环节，规避了信息在传递过程中的误差，进而提高了诊疗系统的运转效率。长此以往，既可以减少诊疗服务的成本，还能更精准地进行诊疗工作，避免医患纠纷。虽然自动化医疗器械设备的应用，取得了良好的效果，但由于起步较晚，自动化器械设备在实际应用中还存在很多的问题，这些问题严重阻碍了自动化的进一步发展。基于此，须研究出一套切实可行的方案来推动医疗器械设备自动化的持续升级。

1 我国医疗器械设备行业发展的现状

1.1 医疗器械行业发展速度快

自改革开放以来，我国医疗器械设备行业才逐步走向正轨并迅速发展起来。截至2023 年6 月，我国医疗器械生产企业数量达到了34 635家，同比增长了18.45%，其中有13家企业进入了全球医疗器械百强榜单。整体而言，我国国内医疗器械设备行业发展速度较快，优势明显。

1.2 两极分化趋势明显

与发达国家医疗设备制造业的高度集中、大规模不同，我国医疗器械设备制造行业不但规模较小，而且分布也较为分散。为能更好地适应市场经济的发展需求，我国医疗器械制造公司进行了一系列的改革，如进行资产优化重组等来增加企业的生产效益。尽管如此，我国医疗器械设备制造行业的两极分化趋势却越来越明显。一边是大量的中小型企业，主产没有竞争力的低端产品，另一边是少量的高新技术企业，拥有自主创新品牌，主营高端产品。

1.3 医疗器械设备自动化程度不高

目前我国的医疗器械技术水平已经有了很大的提升，疾病诊断上的效率也逐渐在提高。但现有的医疗器械设备自动化水平还处于初级阶段，设备在进行诊断时，须依靠医护人员的手动辅助才能完成检测，医生需要通过人工对比查询后才能给出进一步的诊治方案，整个过程耗费了较多的人力、物力及时间。为进一步提高诊疗的速度及准确性，可加大自动化设备的应用范围，加入PLC 自动化系统，使整个医疗体系变得更加智能化、自动化。

2 医疗器械设备自动化设计技术分析

2.1 裁切设备的设计技术分析

裁切器械设备的设计技术，主要是通过专门的打端子机构，设计一些较小的端子的专业裁切设备。这些专业设备不仅结构紧密，可在一个容器中完成送料、裁切的动作，还可以实现各部分的模组化，但在设计时，需要考量端子的逃料问题。裁切技术是医疗器械设备自动化开发过程中使用频率较高的技术，因此，要把握裁切器械设备设计技术的要点，提高裁切设备的设计质量。

2.2 夹治具器械的设计技术分析

夹治具器械根据用途的差异，可划分为几种不同的种类。通过运用夹治具器械设备，可使产品在固定的操作程序中，得到精确的定位和人为可控的加紧度，满足对产品特性的需求。在器械加工夹持制造过程中，利用调节液压杆控制夹板将待加工的器具加紧，并通过正反电机的正转，实现活动板与上治具的向下移动。上治具连带待加工件与下治具共同向下运动，而弹簧的使用使得上治具与下治具夹紧效果更佳。

2.3 折弯与成型器械设计技术分析

折弯与成型器械在设计时，需要考量材料的塑性，要采用塑性好的材料才能满足较大的形变需求和最小的弯曲半径需求。此外，还要使用数控折弯机，其主要由上模家具机和下模家具机构成，上模家具机器的安装位置在两侧链条的夹具固定板上，而链条是置于数控折弯机滑板位置的导轨框里。在折弯机顶端安装电动机，可驱动链条实现上下运动，进而达到换模工位，具有结构简单、性能稳定的特点。

3 医疗器械设备自动化技术的具体应用

3.1 信息自动识别技术在医疗器械设备中的应用

（1）构建系统组织结构。传统的信息采集是由医院多种电子设备原始信息抓取的，而借助信息自动识别技术，则可以对基本信息进行主动获取，对信息的采集提供了有力的数据支持。其主要是通过识别和读取设备的条形码和二维码来自动的获取信息，为自动控制功能的实现提供依据。

（2）建立系统功能板块。自动控制系统通常是以模块化为原则，以信息通信为各电子设备唯一标识，实现模块间的自动化运行。

3.2 电气自动隔离技术在医疗器械设备中的具体应用

电气自动隔离技术分为电容器和光电耦合等几种隔离技术，其优势明显。首先，将光电耦合设备应用于医疗器械设备中，其产生的磁场阻抗可减少干扰电压的幅度和电流，降低噪声电压，避免发光元件的发光现象，实现医疗器械与电信号的阻断隔离。光电耦合还有一个重要的特征，即高压隔离，可使设备承受较大的电压。具体体现在医疗器械设备运转过程中，光电耦合设备可助力设备在高压状态下顺利完成信号传递，如信号传递期间的隔离过程就是电气自动隔离技术的实际应用。由于医院需要通过各监控设备信号传递，来实现对整个系统的有效控制，传输的过程中极易受到各种因素的干扰，导致信息失真，影响医疗器械的精确度，而使用光电耦合隔离设备，不仅可以有效避免干扰因素，还可以提升设备的独立性。

3.3 通讯控制自动化技术在医疗器械设备中的应用

通讯控制自动化技术的应用，主要体现在无线传感网络技术的应用与安装。无线传感网络技术是由监控区的智能传感器集合所构建，目前，该项技术已被广泛应用于日常生活中。其在医疗器械设备中的应用，须搭建医疗监控系统，主要包括医院设备节点和个人医疗终端。通讯控制自动化技术在院级信息平台和病房监控系统的应用，可采集人体生理参数的信息，对其进行处理，并在Zigbee 通信的基础上对病房监控系统进行数据传送。当前，主流无线通信协议多种多样（表1），其特点及优势各不相同，但Zigbee 协议是应用率最高的，且其协议水准已经趋向成熟。

表1 主流无线通信协议种类

3.4 PLC自动化系统在医疗器械设备中的应用

PLC 即可编程逻辑控制系统，其核心是微处理器，结合了器械自动化技术和计算机技术于一体的现代化新型技术。PLC 技术具有反应灵敏、抗干扰性强、可操作性强等特点。其在医疗器械设备中的具体应用主要体现在以下方面。

（1）顺序控制。将PLC 系统应用于医院系统，可针对医院现有的电气设备数量和参数，快速形成一套合理的运转参数，从而实现所有电气设备的科学有序运转。通过PLC 系统的应用，可以以此为中心串联医院所有的电气设备，使设备效率最大化。

（2）闭环和开关量的控制。将PLC 系统应用于医院医疗器械设备中，以自动化电气设备控制为辅助，可实现快速、准确、合理的闭环控制，如对于医院净化系统温度的控制，PLC 系统的控制调节器会对医院的温度需求进行智能的分析，通过智能分析的结果来实现自动调节水流，进而智能的调控温度。在此过程中，需要将所有器械设备的开关设置为自动操作，来保证器械设备操作的稳定性。而对于开关量的控制，是运用PLC 系统作为虚拟继电器来应用的，使开关量的反应时间和抗干扰能力得以增强。

（3）模糊控制。其主要是有模糊控制器、输入、输出结构等构成，其中最主要的部分为模糊控制器，可对医疗器械设备进行差异化的控制，运用模糊控制语言转换成器械设备的信号，落实模糊控制器的指令。

3.5 嵌入式技术的应用

医疗器械设备领域有大量医疗设备的应用都需要嵌入式系统的辅助，例如，中频远红外治疗仪器、放射性设备及监测类设备等。此外，还有一些实验用仪器设备，如化学分析类、护理类及光度计等，都离不开嵌入式系统对其提供有效的支持。通过嵌入式系统，可全面提高监护仪器的功能和性能，使其精度更加精准。同时，该技术在未来的医疗器械领域中，有着极强的竞争力。近几年，医疗改革对我国医疗器械设备行业的产品结构进行了市场调整，也为嵌入式系统在医疗器械设备领域的应用提供了一个很好的契机。

4 医疗器械设备自动化的发展及应用

4.1 加强员工综合素质培养

医疗器械设备的创新离不开人才，只有融合工程科学与医学知识，才能促进企业的创新升级。①要在内部挖掘并培养人才，使其在工作中不断的积累丰富的实战经验。医务人员在产品研发中可分为临床和全程开发两种，医务人员在医疗器械临床上的研究，主要是参与到验证医疗器械的使用方法、功效、注意事项是否科学合理，是否可以投入到医疗行业中去等；②利用医院内部晋升政策，吸引外部人才；③加强对员工的监督，禁止其违规下载与工作无关的软件，避免出现安全信任问题。

4.2 加强对自动化医疗器械设备的安全管理

如今社会高速发展，信息网络非常发达，网络安全问题的存在严重威胁了用户的使用安全。因此，建立安全且稳定的网络环境，才能使得医疗器械自动化正常运转。企业可加强对数据信息的保护，对数据设置专属的数据密码，防止数据丢失，还可以建立网络安全系统，对网络进行防火墙设置，通过防火墙来拦截各种不明软件的攻击，以此来达到数据信息保护的目的，进而保证设备的使用安全。

5 结束语

综上所述，医疗器械设备自动化水平的提升，提高了使患者检测的效果和质量、医疗服务的精准度和体验感、实验的效率和质量，缓解了医疗工作人员的工作和精神压力，实现了资源的优化配置，为实现现代医疗服务提供了条件。虽然在医疗器械自动化的过程中还存在一定的问题，但是自动化进程是时代发展的趋势。未来在实现设备自动化的阶段，须潜心钻研医疗技术，根据市场需要来进行产品的研发和创新，切实解决临床中出现的问题，医院各级领导要对设备自动化高度关注，对内部员工进行定期的培训，努力提高内部员工的专业能力，进而促进医疗行业自动化的进一步发展。