1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 居家养老呼吸机 所在学院 专业班级 工业设计 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 - 1 - 摘 要 根据国内外居家养老呼吸机的现有产品和发展动态，设计居家养老呼吸机。采用文献搜索的方法，通过查阅国内外主要文献，明确该设计的现状 和发展趋势。在本次设计中，综合考虑产品的外观造型，产品功能及人机一体化，依据老年心理和生理上的需求，设计造型柔和精致 ， 打破既有颜色的搭配习惯 ， 选用材质新颖的材料 ， 并注意信息界面与操作界面的设计改进，完成方便、快捷、安全的老年呼吸机的设计。 关键词 ： 居家，老年人，呼吸机设计 - 2 - Home
2、 care ventilator Abstract According to the domestic and international home care ventilator of existing products, and development trends, we committed to design a ventilator for elderly at home. This thesis uses literature search method, by review the main documents in this field both at home and abr
3、oad, to clear the design status and trend of development. In this design, take all factors of product appearance, function and man-machine integration into consideration, according with the elderly psychological and physiological requirements, break the collocation of color habit, select new materia
4、ls and paying attention to the information interface and the improvement of interface design, to finish the design a breathing machine of emphatically, convenient and safe for the elderly. KEYWORDS: Home, endowment, breathing machine design 目 录 摘 要 . I Abstract . 2 目 录 . 1 1绪论 . 错误 !未定义书签。 1.1 概述 .
5、1 1.2居家养老呼吸机的市场分析 . 1 1.2.1居家养老呼吸机的市场背景 . 2 1.2.2 居家养老呼吸机的市场现状 . 2 1.2.3 居家养老呼吸机的发展趋势 . 4 1.3 居家养老呼吸机的分析 . 5 1.3.1 现有居家养老呼吸机 . 5 1.3.2 现有居家养老呼吸机的缺点和不足 . 6 1.3.3 拟采用的方案 . 7 2 设计定位 . 8 2.1 设计定位 . 8 2.2 目标人群分析 . 8 2.3 消费者需求分析 . 9 2.4 设计难点 . 10 3 居家养老呼吸机方案设计 . 11 3.1 草图方案 . 11 3.2方案选择 . 13 3.3 优化方案 . 14
6、 3.4 三维建模及说明 . 14 4 设计分析 . 19 4.1 造型分 析 . 19 4.2 色彩分析 . 19 4.3 材料分析 . 19 4.4 人机分析 . 20 4.5 功能分析 . 21 4.6 使用方法 . 21 5 总结与 展望 . 23 参 考 文 献 . 24 致 谢 . 25 附 录 . 26 附录 A 居家养老呼吸机尺寸图 . 26 居家养老呼吸机 1 1 绪论 1.1 概述 随着我国经济发展和社会进步，人们自我保健意识的不断加强，再加上现代医疗服务已从单纯的医疗机构临床救治模式逐步发展为病前预防，住院治疗恢复及 家庭护理、保健等多元化、多层次的现代医疗综合保障体系，
7、越来越多不同种类的复杂医疗器械逐渐步入家庭。 提出老年用品的主要产品形式，在分析老年人生理和心理特征的基础上进行设计。 目前，我国已进入人口老龄化快速发展时期 ,60岁及以上的老年人口达到 1.6亿 ， 老龄化率达到 12.3%， 城市中空巢老年人的比率达到 49.7%。 呼吸机是一款 是一种能代替、控制或改变人的正常生理呼吸 ， 增加肺通气量，改善呼吸功能，减轻呼吸功消耗，节约心脏储备能力的装置。 现有居家养老呼吸机的设计在造型特色、色彩与材料的搭配、操作界面及操作过程等方 面存在诸多问题 ,其原因在于忽视老年群体生理及心理变化的特点与趋向。 在分析老年人生理和心理特征的基础上 对呼吸机的外
8、观形态与人机交互进行改进，使其更适合于老年人群体。改进居家养老呼吸机的设计 ， 力求设计造型柔和精致 ， 打破既有颜色的搭配习惯 ， 选用具有亲和力的材质，并注意信息界面与操作界面相关的设计改进。 1.2 居家养老呼吸机的市场分析 1.2.1 居家养老呼吸机的市场背景 （ 1） 国外居家养老现状 国外相关养老经验借鉴美国实行医疗补助和社区服务 (HCBS)计划，各种社区老年服务机构有政府出资、社区举办的非赢利性的机 构 ， 也有市场化运作的私营的 、 商业性的服务机构 1。 专业养老服务机构非常细化 ， 社区老年服务机构按服务项目划分，可分为综合类、医护类 、 家政类 、 餐饮类 、 娱乐类
9、、 学习类服务机构。 新加坡政府以系统工程思想为指导，着眼于动用全社会的力量来对待养老问题。政府在养老问题上实行大力扶持政策：在养老设施的建设上，政府投资占 90 以上 2；对养老机构各项服务的运作成本提供津贴；实行“双倍退税”政策，允许国家福利理事会认可的养老机构面向社会募捐等。 居家养老呼吸机 2 日本是老龄化程度最高的国家推出了老人福利法，推行社会化养老；老人保健法 将老年福利政策的重心开始转移到居家养老、看护方向。从日本的老年卫生政策可以看出，日本养老强调国民自立，重视家庭福利功能，不断完善护理制度，推进家庭护理、保健、医疗和福利一体化，同时鼓励市场化的养老服务 3。 在瑞典，越来越多
10、的地方政府开始把家政服务承包给私营公司经营，政府采取购买其服务的方式。虽然服务机构的具体性质各异，但政府在居家养老服务中大多发挥着主导作用。 （ 2） 国内居家养老现状 目前，我国已进入人口老龄化快速发展时期 ,60 岁及以上的老年人口达到 1.6 亿，老龄化率达到 12.3%， 城市中空巢老年人的 比率达到 49.7%。据上海市统计局公布的 2008年数据显示 ， 上海 60 岁以上老年人口超过总人口的五分之一 ， 老年人口扶养系数达到29.4%4。这些老人迫切需要得到日常生活护理和照料。 在加快中国养老产业发展的模式中已明确区分了“事业养老 养老院”和“产业养老 自助养老”，其中“产业养老
11、”针对的是大多数公众化老人。有数据显示，在天津老年群体中，老两口自住或独居的占 65 ，空巢老年家庭逐渐增多。上海财经大学“万名老人养老需求快递”的调研 (2009)中指出，“居家养老”仍是老年人在养老方式上的第一选择， 72.8%的老人表示喜欢与子女一起住或子女住在附近，乐意去商业性老年公寓和社区日托的仅占 1.9%和 1.6%5。居家养老使老人不用离开熟悉的家前往陌生的环境生活，社区养老有“玩伴”，生活也不觉枯燥，越来越多的老年人热衷居家养老方式。 1.2.2 医疗产品的市场现状 （ 1） 国内外呼吸机技术现状对比 我国呼吸机的研制起步较晚， 1958 年在上海制成钟罩式正负压呼吸机。 1
12、971 年制成电动时间切换定容呼吸机 6。直到 20 世纪 90 年代中末期开始，国产呼吸机的开发力度才有所加大，质量得到了普遍提高。目前，国产呼吸机在技术上 大多数还处于借鉴和模仿国外产品技术，在功能质量方面，尤其是在可靠性上落后于国外发达国家。目前大部分关键元部件还是以 “ 拿来主义 ” 的 OEM 方式为主。国内生产的呼吸机型大多是中低档的呼吸机，多为电动电控型呼吸机，通过电子控制和微泵 l 折囊 /活塞式气动结构将单一或混合气体吸进腔内再推人患者肺内 ， 一般只接氧气源 ，不需或也可接入压缩空气。居家养老呼吸机 3 通气模式为常用的基本通气模式，基本上能够满足临床使用要求 7。 国外呼
13、吸机起步早，技术相对比较先进，我国进口的呼吸机大多为高档机型，主要为气动电控型呼吸机，可用于新生儿、儿童、成人。这 种类型的呼吸机气路结构较简单，易于拆卸、清洗消毒，采用电子 /微电脑控制 ， 高精准流量、压力传感器，比例阀 /电磁阀、主动呼气阀技术；通常有呼吸力学监护和氧浓度、气源压力监测功能；并且配有彩色屏幕、视窗式操作 8。 （ 2） 国外呼吸机技术优势 国外呼吸机产品由于其发展较早，已经形成了一套成熟的呼吸机研究模式及相关的知识产权。其产品各有特色，就性能价格比和可靠性而言都不相上下。组成呼吸机的核心技术有 :通气模式，控制技术，测量技术，人机工程和显示技术，产品整体配套技术等，欧美厂
14、家在这些核心技术上有着很深的积累，在产品 技术深度和研究方式上领导了全球的先进开发方式。 通气技术作为呼吸机上人机交互最为复杂的技术，涉及到人的呼吸生理，舒适度，通气质量，治疗效果等等，国外生产厂家多有自己的医学院，临床实验室和工程中心，大量的先进通气模式和临床需求都是从临床实验室得到的最初模型，然后通过工程技术人员进行技术实现，最后还要回到实验室进行测试和验证，整个过程要经历相当长的时间，为了验证一个新功能的临床试用功效，有的需时要达 8 年之久 9。 测量与控制技术的精准主要得益于他们雄厚的基础工业。阀门控制技术和传感器技术，是呼吸机实现控制的基 础，这方面的技术直接影响到呼吸机的应用范围
15、。在西方工业分工非常细，有着广泛的第三厂家从事这方面的研究，给欧美呼吸机厂家提供非常好的硬件基础。 基础加工业、模具业和软件电子业的发展为人机工程和显示技术提供了强有力的支持和技术条件，西方国家雄厚的基础技术大大缩短了其产品开发的周期；在国内，有时为了满足一个加工工艺，需要反复的修改和验证，而在西方国家，这些是很容易达到的，所以开发效率比欧美发达国家要低一些，现在国内要做一个从新生儿到成人的全范围覆盖的呼吸机，显得非常困难，而在国外的产品中，确实非常常见 10。 在呼吸机的开发模式上，由于欧美厂家大都有自己的临床中心，医工结合非常紧密，居家养老呼吸机 4 从呼吸机的系统构架和产品定义开始就有临
16、床专家的参与，而且很多功能都是在临床环境下经过研究和验证后移植到呼吸机上的，这样开发出来的自然就是符合临床需要的产品 11。 1.2.3 居家养老呼吸机的发展趋势 技术发展趋势 目前，世界上呼吸机的前沿技术和发展趋势主要体现在以下几个方面 : （ 1） 通气模式和功能的发展。呼吸机的通气模式是在普通定压 (PCV)和定容 (VCV)通气模式基础上发展起来的。最初，仅开发出了 SIMV, PSV, CPAP 等基本通气模式，后来基于自主通气模式 PSV 的不足，改进发展了 VSV、 MMV、 VAPSV 等可以保证最低容量的容量预置型通气模式。同时，也围绕着压力参数和压力型模式作了一些技术改进，
17、如将 PCV 改进成 PCV+模式 (压力增强，可以保证最低通气容量 )、将 VC 改进成PRVC 模式等，后又基于机械通气本质开发了 APRV、 BiPAP、 Bi-level 等压力预置型通气模式， 从而使机械通气参数的设置简化成为设置 2 个时间和 2 个压力。近年来又开发出了自动模式，如 Auto-Mode、 ASV、 PAV 等，使最初的 PCV、 VCV 模式脱胎换骨 ，更加人性化，提高了舒适性、安全性。另外，自动插管补偿 (ATC)、漏气补偿技术、auto-PEEP/CPAP 也进一步增强了呼吸机的通气功能。通气模式的发展既得益于流量传感器、高速比例阀和计算机软硬件的进步，也得益
18、于临床机械通气和呼吸生理的基础性研究。 总之，呼吸机已从“控制通气期”发展到“病人导向通气期”。随着计算机技术的发展和普及使用，已进人以电脑支持为特征的自动通气治疗时期，增强监测，报警和泄漏自动补偿都适配所有通气模式，具有了全能的概念，适用于成人、小孩、甚至新生儿，覆盖了呼吸机的所有使用人群，确保了 多功能和经济性，引领着未来呼吸机的发展走向。 （ 2） 网络化和信息化的发展。传统的呼吸机往往是单机方式，信息无法充分利用。随着信息技术的发展，一方面呼吸机可以将其主要数据传输出来进行集中管理，另一方面也可以通过网络实现远程医疗指导和医学教学工作。信息化在呼吸机上的应用将是未来的一个主流趋势。可以
19、想象在未来呼吸机的使用过程中，远程指导和监控将会非常普及。 （ 3） 无创呼吸模式和有创呼吸模式的结合。传统的呼吸机往往只有有创呼吸模式，随着控制技术和微涡轮技术的发展，无创呼吸模式作为对有创呼吸模式的补充，其应用居家养老呼吸机 5 越来越广 泛。呼吸模式的结合使得 ICU 呼吸机拓展了其适应症范围，提早介入病人的呼吸治疗，减轻呼吸肌疲劳，降低呼吸功耗，防止呼吸生理功能的进一步恶化，保护各重要 脏器的功能，减少气管插管率，降低患者治疗风险。 （ 4） 新技术、新工艺、新材料等的应用，也是呼吸机等医疗设备发展的途径。 1.3 居家养老呼吸机 的分析 1.3.1 现有 居家养老呼吸机 产品分析 1
20、.呼吸机概念及其工作过程 （ 1） 呼吸机 ： 是一种能代替、控制或改变人的正常生理呼吸，增加肺通气量，改善呼吸功能，减轻呼吸功消耗，节约心脏储备能力的装置。 （ 2） 工作过程： 医用 氧气 通过减压阀与经过过滤器的空气混合进入储气罐，流量调节器由 CPU 控制，通气的压力和容量由医生根据 SARS 病人的需要设定，调节适量的气体通过单向阀进人人体面罩，并进人人体，即吸人正压，病人呼气时，单向阀关小，吸人压降低，病人肺部吸人正压自动流出，即通过面罩呼出 。 2.几款产品分析 REMstar Auto M A-Flex510 持续正压 APAP全自动呼吸机，特征为一体化加温加湿器，能够记录主要
21、数据的智能存储卡，亮光的控制按键，简单易读的工作程序及舒适的 C-Flex和 A-Flex功能。除了具备以上三种型号 的功能特点外，它还是一款智能全自动调压功能，可以根据每个使用者的吸气压力变化自动调节相应的压力，是用户感到更舒适。 图 1-1 REMstar Auto M A-Flex510 BiPAP Plus M 600P 是一款只能双水平呼吸机：可分别设置吸气压和呼气压，治疗效果好，感觉舒适，特征为一体化加温加湿器，能够记录主要数据的智能存储卡，适用于所有睡眠呼吸暂停、低通气患者 及各种原因所致的急、慢性呼吸衰竭、呼吸障碍。 独有的 Bi-Flex让环绕呼吸环境更舒适更自然 功能可有效
22、的提高患者使用的舒适性和顺应居家养老呼吸机 6 性，保持良好的用机状态；良好舒适感被 98%的患者所接受。 图 1-2 BiPAP Plus M 600P BiPAP Auto Bi-Flex M701HS是目前世界上最先进的家用型双水平全自动呼吸机，除了具备 BiPAP Plus M 600的功能外，更增加了吸气压和呼气压完全自动的 Bi-Flex让环绕呼吸环境更舒适更自然 功能，智能感应系统可以探测您呼气和吸气节奏，感应呼吸气流变化，包括呼吸暂停、低通气打鼾及肺功能衰竭、肺心病、肺气肿、二氧化碳潴留患者治疗效果明显，并自动调整到最佳的呼气和吸气压力，使用更 舒适，更安全。可以适应所有患者的需求。 图 1-3 BiPAP Auto Bi-Flex M701HS 1.3.2 现有 居家养老呼吸机的缺点和不足 基础工艺落后已成为制约医疗器械工业制造水平提高的薄弱环节。此外，国内家用医疗器械行业中普遍存在的大面积仿制现象也引发了企业间的恶性竞争，进一步造成了医疗器械业的不健康发展。 （ 1）外观形式陈旧。 医疗生产企业对产品外观设计没有引起应有的重视，对设计人才投入不足。市面上产品外观保守陈旧，有些设计几十年不变，有些仅是稍作改观，
