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傳感器小型化也是醫(yī)療器械行業(yè)的大趨勢

時間:2021-11-09 點擊次數:

在醫(yī)療器械行業(yè),一個大趨勢是傳感器小型化,也就是開發(fā)更小、更輕便的設備,以應對醫(yī)院和家庭保健空間有限的挑戰(zhàn),醫(yī)護人員可以迅速、簡單地將設備從一個病人轉移到另一個病人。呼吸器、診斷設備、泵和抽吸器現(xiàn)在都在進行改進,以適應這一趨勢。尤其是在歐美,健康護理產業(yè)的發(fā)展對推動醫(yī)療設備的小型化作出了重要貢獻,它們力圖使患者盡早從住院轉到家庭護理,而且家庭護理治療中便攜對患者接受護理和使用器械非常重要,這可以幫助他們獲得盡可能高的生活質量。

對于醫(yī)療器械設計者而言,設備的小型化不僅需要縮小產品尺寸,還需要設計出能實現(xiàn)多種配置及護理裝置。因此,傳感器制造商開始對設備小型化的需求作出反應,提供靈活的安裝選擇,更小的尺寸,并將多個傳感器功能整合成一個封裝。有時,一些傳感器甚至可以應用于一些之前從未涉及過的領域,例如外科手術器械。

傳感器平臺提供多種機械接口、安裝方式、封裝類型和I/O選項,使醫(yī)療設備設計者可以為其應用選擇合適的接口,同時降低成本,減少電路空間。舉例來說,壓力傳感器可以集成在許多設計中,因為它提供了多種連接方法(端口風格)、封裝形式(DIP、SIP、表面安裝)和輸出(模擬或數字)選項。

柔性傳感器封裝選擇。

這種傳感器有靈活的封裝形式(包括歧管安裝和電纜組件選擇),這使得設計人員在PCB上放置傳感器時有更大的靈活性,同時,取消了管路及相關連接件的使用,使醫(yī)療器械外形更小巧,設計更簡單,組裝更快。柔性安裝選項也能確保傳感器準確地放置在所需位置,即病人位置或液體介質(例如血液、化學品或水)附近,以便進行準確、高精度的測量。

壓力傳感器

在很多應用中,傳感器能夠放在病人附近的位置是非常關鍵的,例如在透析應用中,精確測量透析液和靜脈壓力非常重要。一個壓力傳感器必須能精確監(jiān)控透析液和血液的壓力,以確保它們保持在規(guī)定的范圍內。

這種類型的應用要求傳感器的外形必須很小,能承受液體介質。很多情況下,與液體介質不相容的感應器需要附加組件進行保護,這增加了產品的體積、成本和復雜程度。對于患者的呼吸情況,液體介質耐受性尤為重要,因為這里的傳感器必須能承受患者的咳嗽和呼出的濕空氣。

舉例來說,霍尼韋爾電路板安裝壓力傳感器和26PC循環(huán)壓力傳感器可以直接接觸液體,當病人用過的透析液過濾時,可以迅速地反饋透析液的壓力。它們也為透析儀制造商提供了多種端口的選擇和設計的封裝方案。

處理傷口用傳感器。

負壓傷是由于壓力傳感器微型化的另一種應用,它使傳感器可以在最小化成本的情況下,為產品提供了高可靠性和卓越質量。藉由平臺的方式,醫(yī)療設備制造商可將相同的傳感器用于不同的創(chuàng)面護理產品,設計者可根據特定的應用需求調整輸出。舉例來說,霍尼韋爾公司NBP系列電路板安裝基本型壓力傳感器提供一系列封裝類型、壓力范圍、外殼和端口選擇,使得它能更容易地集成到醫(yī)療設備中,同時兼顧成本。NBP系列傳感器封裝在一個7mmx7mm的空間中,可以滿足便攜式家庭保健產品對空間的需要。

觸力傳感器

在醫(yī)學應用中(例如輸注泵等),觸力傳感器被用來測量藥物輸輸管的壓力。這種傳感器采用壓阻技術,具有體積小、精度高、觸感可靠等特點(100ppm)。感應器對壓力變化的高度敏感,能盡早發(fā)現(xiàn)堵塞問題,及時發(fā)出聲響報警,通知醫(yī)護人員,從而提高了患者的安全。這兩種感應器的范圍也能縮小到不同的壓力范圍,包括0-1磅力(FS01)和0至3磅力(FS03),并對多種量程進行預先驗證,從而提高了設計的靈活性。

本發(fā)明可選配多種封裝形式,可根據各種連接方式安裝于設備管路,提供最大的靈活性,特別適用于輸液泵及透析場合。Honiwell的力傳感器具有多種封裝類型和結構尺寸,易于與有限空間的泵結合使用,便于攜帶,提高病人的生活質量。另外,霍尼韋爾的FSS和FSG觸力傳感器系列也加入了翼型插針,使得醫(yī)療設備制造商可以從通孔設計轉變?yōu)楸砻姘惭b,從而更有利于目前大規(guī)模生產。

集成元件

一些傳感器(例如溫度和濕度傳感器)整合了許多功能,這將進一步推動設備的小型化趨勢,提供多個組裝和制造優(yōu)勢,包括:

-消除電路板上的多個傳感器,可以簡化設備的設計、制造和安裝。

-設備的功能得到加強。

-使病人更舒適和安全更舒適:因為設備上有集成傳感器,容易損壞的零件數目,而且連接點也更少,從而減少了潛在的故障來源。

-通過將PCB板移至微處理器的線路板,使設計驗證過程更為簡單。

-降低總費用。

這種傳感器內的智能設備本身也有助于實現(xiàn)產品的微型化。舉例來說,通過完全校準、溫度補償和放大傳感器,可以減少PCB板所需的零件數量,從而降低產品的尺寸、重量和成本。一般而言,這種設計不需要使用像電阻、放大器這樣的外部元件來補償和校準傳感器信號。正因為無需補償和校準,制造商可以省去測試過程中所花費的時間和費用,從而最終縮短產品的研發(fā)和生產周期。

生產商也可以通過增加傳感器數字接口的選件進一步消除外部電阻、電容和放大器。該數字式接口可以將傳感器信號直接與微處理器連接,從而節(jié)約了設計空間受限的醫(yī)療設備電路板空間。

舉例來說,霍尼韋爾的數字式溫濕度傳感器能夠提供帶溫度補償的數字I2C輸出,消除了與PCB板有關的信號調節(jié)元件,從而減少了線路板空間和相關元件的成本。這樣不但簡化了傳感器和單片機之間的集成,同時也消除了PCB上多信號調節(jié)元件伴隨帶來的各種問題。

該傳感器采用超小型表面安裝式封裝,有兩種結構:不帶濾網,不帶冷凝阻水濾器。該傳感器可工作于2.3V~2.3V電壓,可用于低功耗應用中,延長電池壽命,這對設備的便攜性能至關重要。

深圳市力準傳感技術有限公司是專業(yè)研發(fā)生產高品質力傳感器的廠家。主要產品有微型傳感器、拉壓力傳感器、軸銷傳感器、稱重測力傳感器、多維力傳感器、扭矩傳感器、位移傳感器、壓力變送器、液壓傳感器、變送器/放大器、控制儀表、以及手持儀等力控產品達千余種。產品可廣泛應用于多種新型和智能化高端領域,包括工業(yè)自動化生產線、3C、新能源、機器人、機械制造、醫(yī)療、紡織、汽車、冶金以及交通等領域。

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