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工業人機界面觸摸屏在醫療病患監測醫學影像應用

    工業人機界面觸摸屏在醫療病患監測醫學影像應用
  隨著我國醫療技術及醫療企業的快速發展,面對國內外日趨激烈市場競爭, 以人為本的設計理念逐漸受到重視,尤其是對醫療產品界面設計提出了更高的 要求。本文在這樣的背景下針對監測類醫療產品工業人機界面觸摸屏作了較全面、深入的 研究,分析并總結此類產品界面設計的基本思路與方法。提出了面板排版的概 念與方法。
其研究內容如下; 第一,分析人的信息加工模型,以及認知心理學的基本理論及在設計中的 應用。對用戶知覺的特性分析,主要包括注意知覺的意向性、形狀知覺、視覺 造型、行動一結果鏈的知覺等特性,確定產品與人的關系及入機界面設訐的基本 要求。對用戶認知特性進行分析,包括記憶、知識表達、思維等的分析,總結 出設計中如何為用戶提供認知條件與認知的引導。 第二,基于認知心理學的理論基礎上,提出監測類醫療產品用戶模型的概 念及特點,并對兩種典型用戶模型即任務模型與思維模型的進行分析。結合監 溯類醫療產品的用戶(揉作產品的醫護入員、接受監測的病人,以及其他人員) 的具體特點。對使用產品的心理、思維與動作進行細致分析,構建出基于思維 與任務的綜合模型。 第三,結合監測類醫療產品的特點,分析這類產品的人機界面要素,并界定其設計范圍。定義出監測類醫療產品的人機界面。同時,闡述面板設計美學 的基本理論,并結合典型醫療產品進行分折,總結出這類產品界面設計的美學 特點。最后兼顧設計美學原則與用戶模型要求,提出監測類醫療產品人機界面 的綜合設計原則。通過實例分析,從構建用戶模型,到分析用戶操作流程,確 立設計的關鍵元素,進行了案例產品的詳細設計。 四川大學碩士學位論文第四,提出面板排版的基本概念;提煉其基本的形式元素?;诠I設計 的知識與經驗,運用基本的圖形變換知識,按照功能分組的原則,提出產生面 板多方案的形態創新思路與方法。進而總結出監測類醫療產品的細部設計及整 體的方法與思路。 第五,應用上述理論與方法在手持檢測儀器設計實例中進行驗證,從面板 排版的基本流程、約束限制條件及面板排版的知識與經驗等,初步確立面板排 版的方案。經過細化,成為最終設計方案并制造為產品。產品得到企業的認可 和市場的基本成功。說明界面理論和排版方法的正確性。
  醫學影像是指為了醫療或醫學研究,對人體或人體某部分,以非侵入方式取得內部組織影像的技術與處理過程。它包含以下兩個相對獨立的研究方向:醫學成像系統(medical imaging system)和醫學圖像處理(medical image processing)。前者是指圖像行成的過程,包括對成像機理、成像設備、成像系統分析等問題的研究;后者是指對已經獲得的圖像作進一步的處理,其目的是或者是使原來不夠清晰的圖像復原,或者是為了突出圖像中的某些特征信息,或者是對圖像做模式分類等等。作為一門科學,醫學影像屬于生物影像,并包含影像診斷學、放射學、內視鏡、醫療用熱影像技術、醫學攝影和顯微鏡。另外,包括腦波圖和腦磁造影等技術,雖然重點在于測量和記錄,沒有影像呈顯,但因所產生的數據俱有定位特性(即含有位置信息),可被看作是另外一種形式的醫學影像。
  臨床應用方面,又稱為醫學成像,或影像醫學,有些醫院會設有影像醫學中心、影像醫學部或影像醫學科,并配備相關的儀器設備,編制有專門的護理師、放射技師以及醫師,負責儀器設備的操作、影像的解釋與診斷(在臺灣須由醫師負責),這與放射科負責放射治療有所不同。
  在醫學、醫學工程、醫學物理與生醫資訊學方面,醫學影像通常是指研究影像構成、擷取與儲存的技術、以及儀器設備的研究開發的科學。而研究如何判讀、解釋與診斷醫學影像的是屬于放射醫學科,或其他醫學領域(如神經系統學科、心血管病學科...)的輔助科學。
  工業人機界面Human Machine Interface,簡稱HMI,又稱觸摸屏監控器,是一種智能化操作控制顯示裝置。工業人機界面以特殊設計的計算機系統32位RISC CPU芯片為核心,在STN、TFT液晶顯示屏或EL電發光顯示器上罩蓋有透明的電阻網絡式觸摸屏。觸動屏幕時,電阻網絡上的電阻和電壓發生變化并由軟件計算出觸摸位置。
  HMI工業人機界面觸摸屏的主要功能有:數據的輸入與顯示;系統或設備的操作狀態方面的實時信息顯示;在HMI上設置觸摸控件可把HMI作為操作面板進行控制操作;報警處理及打印;此外,新一代工業人機界面還具有簡單的編程、對輸入的數據進行處理、數據登錄及配方等智能化控制功能。
  HMI工業人機界面觸摸屏監控主面
  整個HMI工業人機界面觸摸屏監控系統采用樹型結構,由監控主畫面及相應功能子畫面組成。在監控主畫面下端設有控制功能鍵,按動功能鍵可以依次進入相應子畫面,執行所需的功能。在每一個子畫面中可通過 上一頁 、 下一頁 功能鍵在同一功能組中進行畫面切換,在任一子畫面都可以通過主畫面 功能鍵退回到監控主畫面。系統自動采集相關數據,將切割計劃、測量脈沖、輥道速度等一些重要生產工藝參數顯示在主畫面上,便于操作人員的觀察。監控主畫面上還有生產過程的動態畫面顯示,在動態畫面上以各種形式模擬出主要控制設備的運行情況,例如光電開關的動作、電磁閥的吸合、電機的運行停止等,直觀、生動的反映出現場的過程,方便操作人員對生產情況、設備工況的了解。顯控公司的HMI工業人機界面觸摸屏編程軟件SamDraw3.2提供了豐富的控制部件,例如按鈕部件、畫面切換部件、指示燈部件、數據文本顯示部件等等,實現上述功能只要根據需要選擇相應的控制部件,定義好其屬性即可。SamDraw3.2采用監控軟件通用模式,所有控制部件的屬性通過組態形式完成,以實現相應控制功能。使用SamDraw3.2內附的圖庫及作圖工具來構造生產現場的模擬畫面,簡便易行。內容豐富的作圖工具庫,使得畫面生動、豐富多彩。 而且SamDraw3.2還支持圖片上傳以及自定義圖庫功能,用戶可以很方便的將本地圖片生成為圖庫或控件,在以后的組態過程中可以很方便的調用。此外,充分利用HMI的優勢將原先布置在控制柜上的開關、指示燈盡可能地用HMI中的控制部件替代,這樣做減少硬件設備,簡化了現場設備間的接線,更重要的是給設計和調試帶來諸多方便。
  工業人機界面觸摸屏主控系統中有多達近百個參數需要設置,根據控制功能將其分為聯鎖、橫切、橫掰、速度、掰邊、縱掰及設備參數組,使整個系統的結構更加合理。同時利用HMI觸摸操作的特性使參數設置變得極為直觀和簡便。在參數設定時,點擊數字輸入控件自動彈出系統的數字鍵盤進行操作。每個參數在部件屬性中定義并分配了相應的PLC地址,當確認后輸入的數據將存入PLC指定的地址中。操作完成后,按動ENT鍵,可消去數字鍵盤同時完成數字輸入。此種設計模式可最大化地利用畫面的有效面積。同時每個參數都設有上下限限制,當輸入數值超限時,系統將拒絕接受并且不能退出鍵盤,待輸入正確后方可退出。此外對重要的系統設備參數組,為安全起見,可以對參數設置畫面設置訪問權限,賦予操作人員不同的操作權限,增加系統的安全性。

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