医用病床设计研究

为使医用病床更好地满足患者的需求,利用人机工程学的知识和方法,对医用病床的尺寸、床具的结构、使用者的生理特征和心理因素等进行了分析,并对市场现有的医用病床进行调研和分析,找出存在的问题。在此基础上,提出了模块化的医用病床设计构想,且通过具体的设计方案加以表达和验证。     

医用家具与医患人员需求匹配分析

目的 为较全面整合医用家具产品的相关资料,研究医用家具与医患使用者之间的匹配关系,旨在为医用家具设计提供有效的数据支持与理论参考。方法 从医患群体的实际诉求出发,调研市场现有产品,并对医院、诊所等医疗场所进行实地考察。通过用户访谈法与问卷调查法搜集医务工作者及民众对医用家具的需求意愿。结果 分析总结了医患人员的心理、生理状态及行为表现;结合医用家具消费市场现状,收集了国内外较大规模的277家医用家具品牌的6 270条产品资讯。整合家具品类、材质、色彩等方面,并着重对医用家具产品的使用功能进行对比分析;收集到128名医务人员与278名普通民众对现有医用家具的满意程度与需求意愿。结论 以医患人员的需求层次理论框架为基础,建立了基于功能、环保、安全、人性化及美观全方位的医用家具设计原则与方法,并提出了一款多功能诊床的改良设想。     

家用食品搅拌机的共生整合设计

目的为更好地满足家用食品搅拌机的用户需求,将基于共生整合设计理念及设计方法运用到家用食品搅拌机的设计中。方法在设计过程中,结合共生整合设计的概念、类别,分析并研究形态模块和功能模块整合设计方法,应用形态和功能的模糊评价过程,对其进行形态模块与功能模块划分及匹配合理性评价,选取最理想的评价值,对家用食品搅拌机进行整合设计。结果得出实现使用方式和功能多样化的设计方案,借助搅拌机机头模块的旋转、上升、下降动作,实现榨汁、研磨、搅拌功能,这些功能又被整合于机头模块,体现共生整合设计理念。结论通过形态模块和功能模块的整合设计方法,可以节约产品使用空间,简化产品造型,缩减操作程序,实现功能多样化和集约化。     

基于机器视觉的食品包装检测系统设计

目的为提高食品外包装美观性,确保食品包装质量,基于机器视觉设计一种食品包装检测系统。方法食品包装检测系统主要包括图像获取模块、图像处理和分析模块、输出执行模块等部分。讨论图像处理的关键技术,在传统小波变换的基础上,提出一种改进算法以增强图像特征信息,提高识别率,实现食品包装边缘检测。以污染、飞墨等典型缺陷为例,论述其特征提取方法,包括圆形度、长宽比、灰度标准差等。最后进行实验研究。结果实验结果表明,所述食品包装检测系统的检测精度在99%以上,具有较高的检测准确性。结论基于机器视觉的食品包装检测系统能够满足食品包装需求。     

基于FPGA IPCore的1024点傅里叶变换的实现

本文主要研究傅利叶变换(后简称FFT)算法实现的问题。在传统的利用DSP实现FFT的方法中,主控器的数据吞吐量小,存储器资源不够,速度慢,难以达到FFT实时性的要求。为解决这些问题,本文提出了一种直接调用Altera公司的FFT知识产权核(IPCore)来实现1024点FFT的方法。通过对FFT核模块、状态机控制模块、存储器以及其他外部控制电路的研究设计,实现了10位的1024点FFT运算。利用现场可编程门阵列(后简称FPGA)丰富的内部资源和FFT IPCore的灵活性,简化了FFT算法实现的设计流程。仿真结果表明,这种方法快捷简便,而且能满足不同复杂程度FFT算法的需求。     

基于相似案例的产品可拓重构设计方法

目的 为了快速构建符合客户风格需求的产品概念设计方案,本文以客车造型设计为例,提出产品可拓重构设计方法。方法 首先,在用客车案例来表达数据结构的基础上,构建整车Metadata和关键几何特征Metadata的索引机制。其次,借助意象尺度图和KNN算法在数据库中检索出相似案例。最后,将产品造型视为可拓学理论中的物元,利用物元的多种可拓变换方式,从而实现产品造型概念方案的生成。结论 客车造型设计实例的分析结果表明,这种基于相似案例的产品可拓重构设计方法能够满足客户对产品造型风格的需求,可避免在造型设计过程中对设计师主观意识的依赖过强和客观知识使用不足的缺陷。     

基于电感数字变换传感器的智能小车自动循迹系统

为了解决智能循迹小车常用的路径识别传感器易受电磁、光线等干扰的问题,提出了基于电感数字变换传感器的智能小车自动循迹系统。通过分析电感数字变换传感器的工作原理,得出通过扩展传感器感应线圈来扩展感应范围的方法,并基于该方法设计了一种使用单个LDC1000电感数字变换器的传感模块。该模块利用SN74LV4052A模拟开关实现对传感器线圈的扩展;采用MSP430单片机搭建了包括主控模块、电源模块、驱动模块和传感器模块的循迹硬件测试系统;通过实时采集和处理传感器的数据并对小车位置进行调整,实现了硬件测试系统循迹的功能;最后,在测试系统上进行了传感器对金属的感应实验和循迹测试。实验结果表明：该传感器可实时检测到轨道与线圈的水平和垂直距离的变化,可以为循迹功能的实现提供保证;该智能小车在5 mm宽的锡箔纸轨道上可以得到良好的循迹效果。研究结果表明该系统具有适用性强、检测技术稳定的特点,可以广泛应用于工业现场智能循迹。     

基于绿色设计的多功能童车设计研究

目的针对童车市场出现的产品过度细分、生命周期短、回收和再利用难等问题,从绿色设计的主要内容和设计方法出发,结合用户需求分析,进行了可适用于0~7岁儿童通用的多功能童车设计,以解决当前童车市场产生的绿色设计问题。方法运用绿色设计内容中可拆卸性、可回收利用性和生命周期法、模块化设计法作为理论指导,通过对现有不同年龄段童车的功能与结构进行分析,提炼其共性特征和可实现多功能变换的功能与结构模块。结论使该多功能童车通过功能结构模块的变换,实现了从婴幼儿推车、幼儿三轮车和儿童自行车的功能转化与拆卸后座椅的再利用,延长了童车产品使用的生命周期,降低了资源和经济的浪费。     

基于模块化的儿童床可持续设计

目的 针对儿童床的可持续设计进行研究与应用,结合模块化设计理论,解决儿童床的使用生命周期问题,更好满足儿童的使用需求。方法 以模块化理论与可持续设计方法为指导,在市场调研的基础上对国内儿童床产品的市场现状和现有问题进行分析与总结,并结合实际设计项目分析儿童床可持续设计的原则与方法;对儿童床产品进行需求与功能分析,对儿童床产品结构进行模块化分析,做出合理的模块划分,用户可自由选择模块组合构成产品,满足个性化定制需求。结论 提出儿童床可持续设计的方法,将模块化理论应用到儿童床产品设计中,一方面,丰富了儿童床的产品种类,延长儿童床产品的使用寿命;另一方面,提高了企业的生产效率,增强了产品的竞争力。     

基于功能矩阵空间和变换法的产品设计需求功能获取

 针对产品概念设计阶段获取的用户需求功能，构建了设计需求功能获取原理框架和用户知识空间定性模型，并在功能范畴下以基本功能集为组成单元，以包含运动、能量、控制、关联、综合这5种类型基本功能集的用户需求功能矩阵表达为表现形式，建立了空间变换和运算法则及其判定准则，并在变换运算过程中采用三维模型二维化表达方法，将三维空间和变换运算转换为二维平面和变换运算，使得从用户需求功能到设计需求功能的变换可以伴随用户知识空间到设计者知识空间的变换实现，从而得到了包含各项基本功能集子空间的设计需求功能。通过一个实例贯穿在各个部分中来验证理论和方法的可行性，最后给出了相应的结论和未来需要进一步研究的内容。     

基于老年患者身体挪移行为障碍的病床设计研究

目的 通过对医院病床的设计研究,为老年患者因身体挪移行为障碍而遭遇的各种问题寻求更好的方法,解决老年患者,特别是肢体活动严重受限的老年患者,在就医治疗与日常护理时所面临的问题。方法 以老年患者的就医治疗与康复需求为设计导向,以病床人机工程学为设计准则,运用观察法、调查法和情景分析法等实验方法,对老年患者在就医环境中的主动与被动挪移行为需求及行为状态进行记录、评价与分析,并以行为的目的与路径为线索,分析相应过程中老年患者因身体挪移而产生的实际问题及原因。结论 通过对医院病床的再设计,避免了老年患者因不当的主动或者被动的挪移行为所造成的二次伤害,提高了老年患者就医与康复过程的安全性、舒适性,同时提高了医院的医疗效率。     

基于INPD与熵权法的居家适老护理床设计

目的 在人口老龄化背景下,探索适老护理床的设计理论与方法,为居家适老护理床的设计提供新的研究方法与设计参考。方法 运用INPD结合熵权法指导居家适老护理床设计研究,通过SET分析法,寻找设计机会点。通过对养老机构的护理人员、老年人和家属进行问卷调查,明确老年人对护理床的需求点。将熵权法引入AHP完善定量研究,对目标用户的需求进行权重值计算和优先级排序。通过绘制设计概念矩阵,对设计目标进行进一步深化和筛选,得出最终的设计概念。结论 将熵权法引入AHP消除了主观评价所带来的影响,并且通过实际设计案例验证了INPD与熵权法相结合的科学性、有效性和合理性,同时也为老年护理床产业提供了新的研究思路。     

基于服务与体验的智能输液监控系统设计研究

目的对医院门诊输液室的流程进行梳理、分析,有效合理安排医护人员及患者的功能需求,同时解决患者和医护人员的情感体验需求。方法通过对医院门诊输液室进行实地考察与深入调研、分析,利用服务与体验设计分别从输液流程、交互方式、情感方面进行分析和研究。结论重新梳理医院门诊输液室工作流程,利用当前互联网和传感器技术,对输液室的软硬件进行改良性设计。建立智能输液监控系统,可以减少患者的担忧和顾虑,同时也可减少医护人员的工作强度。从心理和情感需求上缓解医患之间的紧张关系。     

基于KANO与TRIZ的二孩家庭多功能儿童床设计研究

目的 针对当前二孩家庭儿童床设计定位不佳和产品创新不足等问题,提出融合运用KANO模型与TRIZ理论的多功能儿童床设计模式,为二孩家庭儿童家具的创新设计提供解决思路。方法 初步分析当今二孩家庭儿童床的市场现状,依托SPSSAU平台构建KANO模型分析用户需求,排除无差异属性,按照必备属性、期望属性、魅力属性的优先排序,确立产品功能定位。运用TRIZ的阿奇舒勒矛盾矩阵找出发明原理,指导结构创新,依据儿童家具国标要求设计外形参数。结果 为二孩家庭中3~16岁的儿童成功设计了一款模块化组合多功能儿童床。结论 通过融合运用KANO模型与TRIZ理论可以准确捕捉用户需求,科学确立产品定位,高效指引技术突破,验证了该方法在多功能儿童床设计实践中的可行性。     

基于KANO模型的居家养老智能床设计研究

目的 通过KANO模型对健康老人的居家养老智能床的功能需求进行梳理和分类,找出关键需求,并进行设计实践,为合作企业及相关学者的研究提供支撑。方法 通过访谈法、入户调研法获取老年人对居家养老智能床的需求,用KANO模型法对需求进行筛选及归类,并通过设计实践法对研究结果进行验证。结果 得出相关功能的KANO属性,对必备属性、期望属性、兴奋属求功能提出了针对性的设计策略,并进行了合理的方案设计。结论 在居家养老智能床的产品设计过程中,需要确保必备属性功能(智能加热功能)、期望属性功能(一键呼救、一键止鼾、振动按摩、智能升降)的提供和改进,以满足老年人的基本需求,降低他们的不满意度。同时,也要注重提供兴奋性属性功能(一键入眠、健康监测),以满足老年人的高级别需求。最终,提出产品设计方案,设计方案深受合作企业认可,验证了研究的可行性。     

The design and demonstration of a fluidized bed incinerator for the destruction of hazardous organic materials in soils

Many types of thermal oxidation systems in existence today are suitable for the destruction of organic hazardous wastes. Few, however, offer the versatility of fluidized beds. Past research and commercial fluidized bed installations have demonstrated the ability of fluidized beds to successfully destroy organic constituents in a wide assortment of gas, liquid, sludge, and solid wastes. This article describes a further advance: the design and testing of a fluidized bed capable of destroying organic constituents in clay, silt, sands, and gravels. This advance makes fluidized beds suitable for on-site waste cleanup of breached lagoons, dump sites with leached liquids, or spills of liquid chemical wastes.The soil decontamination program was designed to evaluate the effectiveness of fluidized bed systems for total cleanup of sites contaminated with hazardous organic materials. This paper describes the research program conducted to optimize fluidized bed design for this application, and discusses the lessons learned on material handling. The conclusion is that fluidized bed incineration systems are an effective tool for the cleanup of hazardous organic materials in soil.     

Efficient Joint Key Authentication Model in E-Healthcare

Many patients have begun to use mobile applications to handle different health needs because they can better access high-speed Internet and smartphones. These devices and mobile applications are now increasingly used and integrated through the medical Internet of Things (mIoT). mIoT is an important part of the digital transformation of healthcare, because it can introduce new business models and allow efficiency improvements, cost control and improve patient experience. In the mIoT system, when migrating from traditional medical services to electronic medical services, patient protection and privacy are the priorities of each stakeholder. Therefore, it is recommended to use different user authentication and authorization methods to improve security and privacy. In this paper, our prosed model involves a shared identity verification process with different situations in the e-health system. We aim to reduce the strict and formal specification of the joint key authentication model. We use the AVISPA tool to verify through the well-known HLPSL specification language to develop user authentication and smart card use cases in a user-friendly environment. Our model has economic and strategic advantages for healthcare organizations and healthcare workers. The medical staff can increase their knowledge and ability to analyze medical data more easily. Our model can continuously track health indicators to automatically manage treatments and monitor health data in real time. Further, it can help customers prevent chronic diseases with the enhanced cognitive functions support. The necessity for efficient identity verification in e-health care is even more crucial for cognitive mitigation because we increasingly rely on mIoT systems.     

基于QFD&TRIZ的帕金森患者助行器优化设计研究

目的 帕金森病作为常见神经类病症,严重影响着病患群体的生活。为提高帕金森病患者使用助行器产品的便利性,提出基于QFD&TRIZ的帕金森患者助行器优化设计方法。方法 将QFD&TRIZ理论组合作为优化帕金森助行器的研究方法。通过对用户特点和助行器功能的分析获取用户需求,并采用访谈调研总结出重点需求。运用QFD理论方法,构建出帕金森患者助行器功能质量屋,将用户的重点需求转化为技术需求;运用TRIZ理论进行冲突问题的分析与转化,并针对设计层面产品特性的矛盾提出解决方案。结果 优化帕金森患者助行器,让患者在实现助力行走的同时,可不完全依赖产品进行一定程度的运动康复训练;为患者提供震颤反馈及短期休息功能,实现产品功能多维度的转化。结论 通过对帕金森患者助行器的整体分析和优化设计,提出了将QFD&TRIZ理论融合并应用于帕金森患者助行器产品设计的可能。