医疗设备控制面板全向控制台的设计研发

房利军

摘要：本文针对当前医疗设备市场上控制面板组件的单一运动模式问题，提出了一种创新型的医疗设备控制台设计。通过引入全向控制台，解决了传统垂直面升降结构带来的限制，使得控制面板组件能够实现更为灵活的调节，从而满足不同操作需求。

关键词：医疗器械、控制台设备、研发设计

一、技术更新的必要性分析

在当今医疗设备领域，操控面板的设计直接关系到设备功能与用户体验之间平衡，而传统医疗设备控制面板通常采用单一的运动模式，主要通过垂直面的升降结构进行操控，存在明显的局限性，无法满足多样化和个性化的操作需求，当前医疗设备应用场景的多样性导致了对操控面板的多功能性要求，例如在超声检测器等医疗设备中，需要实时调整控制面板的位置和角度以获取更准确的图像信息。【1】传统的垂直面升降结构无法满足这种多方向的灵活调节需求，因此需要一种更为创新和多样性的设计方案。患者和医生对于医疗设备操控体验的期望不断提高。现代医疗倡导以患者为中心的理念，需要医疗设备能够更好地适应患者的个性化需求。而传统的控制面板设计无法提供足够的灵活性，限制了医护人员对设备的操作方式和效果的掌控。随着科技的不断进步，医疗设备本身也在不断更新和升级。新型的医疗设备往往具有更多的功能和更复杂的操作要求，因此需要更先进、更灵活的控制面板设计来适应这些变化。因此，为了提高医疗设备的灵活性和操控性能，更新设计和研发控制面板的技术势在必行。

二、项目目标概述

本研究的主要目标是通过设计和研发全向调节技术的医疗设备控制面板，以解决传统垂直升降结构导致的操控受限问题。首要目标是提高医疗设备控制面板的操控灵活性。通过引入全向调节技术，使得控制面板可以在水平和垂直方向上进行灵活的调节，以适应不同工作场景和医疗设备的使用需求。这将有助于医护人员更为便捷地操作设备，提高工作效率。满足不同医疗设备的多样化操作需求。通过设计全向调节技术，确保控制面板能够适应各种设备的特殊要求，包括但不限于超声检测器、X射线机等医疗设备在不同临床场景中更为通用和灵活。通过全向调节技术的应用，希望能够改善医疗设备操作的人机交互体验，使得患者在检查中感到更为舒适，同时让医护人员更为方便地获取必要的信息。

项目的一个重要目标是引入创新的设计理念，打破传统医疗设备控制面板设计的束缚。全向调节技术的运用将为医疗设备控制面板的设计提供新的思路，推动相关技术的创新发展，为医疗设备行业注入新的活力，提高医疗设备的适应性和可定制性。设备的控制面板可以根据具体使用需求进行个性化调整，适应不同医疗环境和工作习惯，提高设备的整体适用性，推动整个医疗设备行业的技术更新。【2】通过示范和应用新的设计理念，鼓励其他厂商在其医疗设备中采用类似的创新技术，提高整个行业的技术水平。

最终目标是通过全向调节技术的应用，提高医疗设备的市场竞争力。一方面，提升了设备的操控性能和适应性，增加了用户的满意度；另一方面，创新设计将使得医疗设备在市场上更具吸引力，有望吸引更多的用户和业务。

三、控制台结构设计

该控制台连接在主机架上，主要特征包括浮动升降的平行双曲柄装置和控制面板组件。浮动升降的平行双曲柄装置由第一基座和第二基座组成，第一基座上固定了一个固定座体和一个旋转座体，第二基座上安装了可旋转的控制面板，方便用户操控医疗设备。旋转座体可旋转设置在固定座体上，而固定座体连接在主机架上，第一支撑部和第二支撑部铰接在旋转座体上。

图1：设备控制台的结构运动原理示意

平行双曲柄结构由第一基座、第一支撑部、第二支撑部以及第二基座形成，提供平行双曲柄运动。第一浮动伸缩结构包括可锁式气弹簧，其一端铰接在第一支撑部上，另一端铰接在第二支撑部上，保持第一端到第一基座的距离等于第二端到第二基座的距离。控制面板组件连接在第二基座上，用于用户操控医疗设备。

第一浮动伸缩结构的可锁式气弹簧包括压力缸和活塞杆组件。气弹簧与第一支撑部、第二支撑部倾斜设置，使其适应平行双曲柄运动。同时，活塞杆组件通过阀门座的控制，可固定于压力缸或活动于压力缸。拉索通过拉扯组件的带动而拉动阀门座，以使活塞杆活动于压力缸。拉扯组件包括导向件、把手和弹性件。控制面板组件上设有拉线固定板，拉索固定在该板上。

整个结构还包括限位销，限位销位于第一支撑部和第二支撑部之间。另外，平行双曲柄装置还包括第二浮动伸缩结构，其一端铰接在第一支撑部，另一端铰接在第二支撑部，位于平行双曲柄结构的左右两侧。第二浮动伸缩结构采用自由式气弹簧连接左右两侧的其中一侧第一支撑杆和第二支撑杆，可锁式气弹簧连接左右两侧的另一侧第一支撑杆和第二支撑杆。第二浮动伸缩结构可以承受恒定的载荷。第一浮动伸缩结构可以通过把手释放或解锁可锁式气弹簧，任意调节机构的位置，同时由于第一浮动伸缩结构分当了一部分载荷，而让操作把手的力更小，操作更舒适。

图2：设备控制台的浮动升降平行双曲柄装置

四、控制台工作流程

医疗设备控制台的设计以浮动升降的平行双曲柄装置为核心，旨在实现控制面板组件在多个方向上的灵活调节。该装置将控制面板组件连接到主机架上，通过其独特的结构，实现了对控制面板的上下、前后以及左右转动调节。

4.1 平行双曲柄结构的形成与调节机制

平行双曲柄结构是控制台的核心结构，通过第一基座、第一支撑部、第二支撑部和第二基座的铰接形成。当第一支撑部和第二支撑部进行上下移动时，带动第二基座在上下方向上移动。同时，在绕第一基座旋转的过程中，两者之间的距离变化，从而使得第二基座可以朝后抬起或朝前伸出。第一浮动伸缩结构的设置是为了对平行双曲柄结构进行调节限位。该结构包括可锁式气弹簧，其一端铰接在第一支撑部上，另一端铰接在第二支撑部上。气弹簧与支撑部呈倾斜设置，保持第一端到第一基座的距离等于第二端到第二基座的距离。这样，通过解锁气弹簧，可以调整平行双曲柄结构的位置，使其适应不同的工作需求。

4.2 四连杆结构的对称设计

在平行双曲柄结构的一侧位置上，由第一基座、第一支撑部、第二支撑部和第一浮动伸缩结构构成四连杆结构。另一侧位置上，第一浮动伸缩结构与第一支撑部、第二支撑部和第二基座形成对称的四连杆结构。这种对称设计不仅增加了整体结构的强度，同时确保了平行双曲柄结构在升降过程中的稳定性。

4.3 调节过程与稳定固定

控制台的调节过程通过用户在控制面板上的操作发起。当需要调节第二基座的位置时，用户通过控制面板发起升降、前后和转动指令。通过较小的推力，用户可以在第二基座上推动第一浮动伸缩结构进行伸缩，实现对平行双曲柄结构的调节。这样，控制面板可以在上下、前后和转动方向上实现精准调节。在调节到合适的位置后，通过第一浮动伸缩结构进行限位固定，使第二基座的位置保持稳定。这一过程不仅保证了调节后的位置能够稳定支撑控制面板，还增加了整体结构的支撑强度。

4.4 结构优势与适用性

相比于将浮动伸缩结构设置在第一基座上来拉扯第一支撑部和第二支撑部的结构，本申请的设计优势在于第一浮动伸缩结构的安装长度更短，夹角更大，这使得整个平行双曲柄结构可提供更大的支撑力。

五、效益预期

新的医疗设备控制台将不仅在技术和用户体验方面带来显著的改进，还有望带来可观的经济效益，通过提高操控性能和适应性，医疗设备的操作效率将得到提升，节省医护人员的工作时间，降低了操作成本。新设计方案的市场竞争力提升将为企业带来更多的业务机会，提高产品的销售额和市场份额，直接促进企业的盈利能力。由于创新设计有望引领医疗设备行业的技术发展潮流，采用该设计的企业可能成为行业中的领先者，享有更高的市场溢价。这将带来更多的商业机会，例如技术转让、合作伙伴关系和新产品的推出，进一步促进企业的经济增长，带动相关产业链的发展，刺激相关零部件和配套设备的销售，形成更为完善的产业生态系统。【3】

从长远来看，新设计方案的推广应用将促使整个医疗设备行业朝着更为可持续和创新的方向发展。通过提高产品的市场竞争力和满足不断升级的医疗需求，企业有望在竞争激烈的市场中稳健成长，为投资者提供可观的回报。因此，这一设计不仅有助于企业自身的经济效益，还有望对整个产业链的发展和经济繁荣做出积极贡献。

六、结语

在医疗设备控制台的设计研发中，通过引入全向调节技术，我们成功解决了传统医疗设备控制面板的单一运动模式所带来的操控受限问题。这一创新设计不仅在技术和用户体验方面带来显著的改进，同时预期带来可观的经济效益。通过提高操控性能、增加适应性、改善用户体验以及推动技术创新，新设计方案将推动整个医疗设备行业向前发展。其多维度的运动结构使得医疗设备控制面板在上下、前后和左右都能实现灵活调节，满足了不同操作需求。这一设计不仅提高了医疗设备的市场竞争力，同时为企业带来了更多商业机会，推动了整个产业链的发展。

参考文献

【1】马兴华,岳立,孙尹晏.医院效率与高技术医疗设备利用的面板数据分析[J].现代科学仪器,2021,38(2):262-265

【2】孙涛,葛宰林,何卫东.双曲柄环板式针摆行星传动中平行四杆机构运动性能分析[J].大连铁道学院学报,2005,26(1):26-2937

【3】蒋翔,倪建,高桂生.医疗设备购置与更新的技术经济分析[J].商场现代化,2007(06X):248-248