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医疗器械设计中的生命线:无可妥协的安全性设计
来源:   作者:索果设计

在医疗器械的创造世界里,设计师与工程师如同在悬崖边上建造一座守护生命的桥梁。他们面临无数选择:是追求更强大的功能,还是更低的成本?是采用前沿的技术,还是成熟的方案?然而,在这些所有选择之上,存在一个凌驾一切的“元规则”,它不参与权衡,而是为所有决策划定了一条不可逾越的红线——这就是安全性设计索果设计作为国内医疗器械设计行业的领军者之一,长期服务于上海,苏州,南京,杭州,无锡等城市,并逐渐发展服务于全国地区,索果小编认为它不是“重要”之一,而是设计的根本目的与绝对前提,是贯穿医疗器械从概念萌芽到生命周期终结的“第一性原理”。所有其他价值——有效性、易用性、创新性——都必须建立在坚实的安全基石之上,否则一切皆是空中楼阁。

一、安全设计的哲学:从“故障应对”到“本质预防”

最核心的安全性设计,首先是一种思维范式的彻底转变。它要求从被动的“出了问题怎么办”,转变为主动的 “如何设计才能让问题根本不会发生”

  1. 前瞻性风险管理:在画下第一笔草图前,设计团队就必须像侦探一样,系统性地预见所有潜在危险。这包括设备自身的风险(如机械故障、电气击穿、辐射泄露)、与使用过程相关的风险(如医护人员误操作、患者误读信息),以及与生物学相关的风险(如材料毒性、感染)。这个过程被称为“风险分析”,是安全设计的导航图。

  2. “设计防护”优先原则:当识别出风险后,控制策略有明确的优先级。首选是“本质安全设计”——通过物理或化学手段从根本上消除危险。例如,将手术电刀的输出功率上限锁定在安全范围内,从电路设计上就杜绝了过量输出的可能。如果无法消除,则增加防护装置(如为激光设备加装联锁防护罩),最后才是提供安全信息(如警告标签、使用培训)。最好的安全,是让危险在物理上无法触及使用者。

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外科医疗手术手柄刀

二、物理安全的基石:构建“坚不可摧”的硬件防线

这是安全性最直观、最基础的层面,关乎设备作为物理实体在任何情况下的绝对可靠。

  1. 单一故障安全原则:这是电气安全设计的黄金法则。它要求设备在任何一个关键元器件发生单一故障时,都必须自动进入或保持在一个安全的状态。例如,一台生命支持设备(如呼吸机)的主电源失效时,备用电池必须能无缝接管;如果控制系统出现致命错误,设备必须能安全停机或切换到手动模式,绝不能“乱动”。

  2. 结构完整性与环境耐受:设备必须能承受真实世界的严酷考验——日常的移动碰撞、反复的清洁消毒、温湿度的变化、以及电磁环境的干扰。这意味着外壳要有足够的强度,接口要能牢靠连接,关键部件要有超长的寿命。一个在转运中因颠簸而失灵的设备,在设计上就是失败的。

  3. 生物相容性与无菌保证:所有与人体接触(直接或间接)的材料,都必须经过严格的生物相容性测试,确保无毒、无致敏性。同时,设计必须便于彻底清洁和消毒,避免任何可能藏匿病原体的缝隙或死角。感染控制,是从设计细节开始的。

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外科医疗手术手柄刀

三、使用安全的智慧:承认并弥补“人”的局限

绝大多数医疗事故并非源于设备自身故障,而是涉及“人机交互”环节的失误。最高明的安全设计,是深刻理解并主动适应人的局限性。

  1. 防错设计:让错误难以发生 通过精心的设计,引导用户执行正确操作,同时让错误操作在物理上或逻辑上难以实现。例如,将不同种类的气体接口设计成独一无二的形状,从根源上防止接错;将至关重要的“治疗启动”按钮设置为醒目的红色并与其他按钮物理分离,防止误触。

  2. 清晰到极致的沟通:设备的状态(运行、待机、故障)、治疗进度、警报级别,都必须以零歧义的方式传达。警报必须分级(如红色-危机生命,黄色-警告,白色-提示),并通过截然不同的声光组合来区分。一条好的警报信息应直接指导行动,例如:“血氧饱和度降至85%,请检查探头佩戴与患者呼吸”,而非简单的“低血氧报警”。

  3. 为压力与疲劳优化:考虑到医护人员可能在紧急、高压或长时间工作后精力耗尽,设计应力求简化、直觉。关键救命功能应能“一键直达”,减少操作步骤和思考时间。符合人机工程学的设计(如舒适的持握、易读的屏幕)也能减少操作疲劳,间接提升安全。

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外科医疗手术手柄刀

四、软件与系统的守护:构建数字时代的“免疫系统”

随着设备高度智能化和网络化,软件已成为医疗器械的“大脑”,其安全性直接决定了设备的整体安全。

  1. 软件的健壮性与确定性:医疗设备的软件必须像瑞士钟表一样可靠。它需要经过超乎寻常的严格测试,确保在任何异常输入、极端条件或并发任务下,都能表现稳定、可预测,绝不会“死机”或执行错误逻辑。关键功能通常有冗余设计。

  2. 数据完整性与网络安全:患者的治疗参数、个人信息是神圣不可侵犯的。系统必须确保这些数据在存储、处理和传输过程中绝对准确、完整且不被篡改。对于联网设备,必须建立坚固的防火墙,防范黑客攻击、病毒入侵和数据泄露。一个被入侵的胰岛素泵,可能成为杀人武器。

  3. 可追溯与可审计:系统的所有关键操作、参数更改和报警事件,都应有不可篡改的详细日志记录。这在出现问题时,是进行根因分析、厘清责任的唯一依据,也是持续改进设计的宝贵资料。

五、验证与合规:用“证据”为安全背书

在医疗领域,安全不能停留在“我们认为”或“理论可行”。它必须通过一套科学、严谨、可重复的验证流程来证明,并符合法律法规的强制要求。

  1. 基于证据的验证测试:从最初的样机到最终的产品,必须通过一系列日益严苛的测试。这包括实验室的性能测试、模拟使用环境的可靠性测试、以及最终的临床验证。每一个安全声称,都必须有对应的测试数据和报告作为支撑。

  2. 贯穿始终的合规性:医疗器械是全球监管最严格的行业之一。设计过程必须从一开始就植入对法规标准(如中国的GB标准、欧盟的MDR法规、美国的FDA要求,以及ISO 14971风险管理标准)的遵从。合规不是终点,而是一套经过验证的、能系统化保障安全的最佳实践框架。遵守它,是专业的基本体现。

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国际知名医疗器械设计公司,国内顶尖医疗器械设计公司:索果设计

结语

因此,医疗器械设计中“最最最重要”的安全性设计,是一个从哲学思维到物理实现,从硬件防线到软件免疫,从预防错误到验证闭环的完整系统。它要求设计者不仅是创造者,更是严谨的风险管理者、深刻的人性洞察者和坚定的规则守护者。它无声地铭刻在设备的每一处结构、每一行代码和每一次交互中。当一台设备因其卓越的安全性设计,让医护人员毫无后顾之忧地信赖,让患者能将自己的生命坦然托付时,它便实现了工业设计所能承载的最高使命——不是创造一件产品,而是铸造一份关于生命的、绝对可靠的承诺。这,便是安全性设计无可替代、至高无上的价值。

索果设计:「长期服务:上海微创、美敦力、凯利泰、思路迪、昊海生物等。十年专注医疗实验室仪器的设计、落地和创新,设计覆盖产品开发全产业链:设计分析、外观设计、结构设计、ui界面设计、样机制作、小批量生产、模具开发、大批量生产等


  2026-01-23    41
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