基于人机工程学的电动手术台设计研究

摘要

在医疗水平不断提高以及人们越来越重视手术环境的背景下，目前的手术台的设计和使用现状却不容乐观，无法同时满足医务人员和病患的治疗需求。随着科技的进步和人整体认知水平的提高，在确保医疗器械使用功能的情况下，应当更加重视医护人员高效、舒适的操作，以及产品对病人生理和心理的情感效应。将人机工程学科运用到产品设计中，提高产品的人机性能，能有效增加产品的亲和力和市场竞争力。
　　在传统的人机工程设计中，存在两个不足点:(1)没有引入计算机辅助设计，而是在设计阶段采用二维的人体模板，在评价的阶段采用物理样机，导致设计周期和成本增加;(2)虽然引入计算机辅助设计，但没有在设计最初阶段考虑人机工程，仅在产品设计完成之后再进行人机分析和评价，一旦出现不符合人机性能时，需要进行大量修改。因此本文使用了一种基于人机形态原型的产品设计方法，采用一个易于修改的形态原型替代最终的虚拟样机进行产品的人机工程设计和分析，使人机工程贯穿产品设计的始终。形态原型以人体尺寸和人体作业姿势为驱动进行设计，该原型是产品人机性能的集中载体，对设计师和工程师进行下一步的设计具有辅助参考作用。
　　本文基于所提出的设计方法对手术台进行设计。主要的工作包括:(1)基于国标人体尺寸标准简化了病患身体系统并建立病患人体模型;(2)研究了手术中的医生典型治疗姿势，并在CATIA中进行模拟分析典型作业姿势;(3)以人体的最佳作业姿势来确定作业空间，并使用人机工学软件对空间进行表达，从而得出手术台各板块的尺寸、各板块之间的相对尺寸以及手术台关键动作的运动范围，作为机械系统初始设计条件;研究医疗器械的形态、色彩以及材质等造型设计要求;(4)基于手术台的初始设计条件进行机械设计，并进行样机装配，结合造型设计要求进行造型设计，最后在CATIA中进行成品的人机仿真分析，验证设计方法的可行性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 论文研究内容及意义

1．4 论文组织结构

第二章 人机工程学主要研究内容

2．1 人机工程学概述

2．1．1 人机工程学定义

2．1．2 人机工程学与工业设计之间关系

2．1．3 产品设计中人机工程学应用

2．2 计算机在人机工程学中的应用

2．2．1 计算机辅助人机工程设计

2．2．2 虚拟样机

2．2．3 计算机辅助人机工程设计方法

2．3 本章小结

第三章 电动手术台人机工学设计分析

3．1 用户研究

3．1．1 人体模型

3．1．2 根据人体模型确定台面板块尺寸

3．1．3 医护人员模型

3．1．4 手术台模型的简化处理

3．1．5 作业空间设计

3．2 针对产品和用户之间的关系进行分析

3．2．1 电动手术台的人机关系

3．2．2 人机系统分析方法

3．3 针对产品和场景之间的关系进行分析

3．4 本章小结

第四章 医疗器械造型要素分析

4．1 用户需求对造型的影响

4．1．1 用户需求对形态设计的影响

4．1．2 用户需求对色彩设计的影响

4．1．3 用户需求对材质选择的影响

4．2 用户行为对造型的影响

4．2．1 用户行为对形态设计的影响

4．2．2 用户行为对色彩设计的影响

4．2．3 用户行为对材料选择的影响

4．3 使用环境对造型的影响

4．3．1 使用环境对形态设计的影响

4．3．2 使用环境对色彩设计的影响

4．3．3 使用环境对材质选择的影响

4．4 使用方式对造型的影响

4．4．1 使用方式对形态设计的影响

4．4．2 使用方式对色彩设计的影响

4．4．3 使用方式对材质选择的影响

4．5 本章小结

第五章 电动手术台设计实例

5．1 设计思路

5．2 手术台机械结构设计要点

5．3 电动手术台关键部分机械结构设计实例

5．3．1 升降机构设计

5．3．2 背板转折机构设计

5．3．3 台面头脚方向倾斜结构设计

5．3．4 台面侧倾结构设计

5．3．5 电动手术台关键部分整机装配图展示

5．4 手术台关键部分色彩及材料选择

5．5 人机工学仿真分析实例

5．6 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

作者简介