利用傳感器來為醫(yī)院節(jié)約設(shè)備空間

　　醫(yī)療設(shè)備的部件微型化是受大多數(shù)醫(yī)院青睞的，醫(yī)療設(shè)備的部件微型化除了能夠?yàn)獒t(yī)院節(jié)省病房空間外還能使醫(yī)護(hù)人員更為方便的工作。本文主要描述了使傳感器采用4中方法來減小醫(yī)療設(shè)備的大小。

　　部件微型化是許多醫(yī)療器械(包括分析檢測(cè)設(shè)備、呼吸機(jī)、輸液泵等)設(shè)計(jì)和開發(fā)的重要內(nèi)容。更小更輕的部件能夠節(jié)約病房空間，并且能夠使設(shè)備放置在距離病人更近的位置，使醫(yī)護(hù)人員有更多的工作空間。

　　更小更輕的部件還能夠提高許多醫(yī)療器械的便攜性。例如，便攜的呼吸器能夠方便醫(yī)護(hù)人員在需要時(shí)將設(shè)備迅速從一個(gè)房間移到另外一個(gè)房間，而不必在每個(gè)病床前都配置一個(gè)大型設(shè)備。更小的部件還能夠幫助研發(fā)人員開發(fā)尺寸小、重量輕的可穿戴式醫(yī)療設(shè)備，從而使病人在術(shù)后恢復(fù)或接受慢性病治療時(shí)能夠更加自由地活動(dòng)。

　　設(shè)備微型化還使在外科手術(shù)設(shè)備等醫(yī)療器械中使用傳感器成為可能——這些設(shè)備以前并未使用傳感器。傳感器制造商可通過四種方法幫助設(shè)計(jì)人員減小醫(yī)療設(shè)備尺寸，包括提供靈活的封裝選項(xiàng)、減小傳感器集成電路尺寸、集成多種傳感器功能以及裝置智能化。

　　靈活的封裝選項(xiàng)

　　霍尼韋爾傳感與控制部開發(fā)的傳感器可提供多種機(jī)械接口、安裝選項(xiàng)及I/O選項(xiàng)，使醫(yī)療產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員能夠選擇最適合產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)的封裝方式。選擇正確的接口還能夠減小電路板尺寸，降低產(chǎn)品成本。這對(duì)于傳感器需要盡可能接近測(cè)量介質(zhì)，以實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量的應(yīng)用特別重要，例如，在透析治療中測(cè)量透析液及靜脈血壓。

　　另外，多種安裝選項(xiàng)也方便設(shè)計(jì)人員能夠更加靈活地安排傳感器在印刷電路板(PCB)上的方向，節(jié)約安裝空間，此外還能簡(jiǎn)化產(chǎn)品組裝，加快組裝速度，從而實(shí)現(xiàn)最佳的整體系統(tǒng)。

　　例如，采用歧管安裝選件時(shí)設(shè)計(jì)人員不必使用管道及相關(guān)連接件，減小了總體產(chǎn)品尺寸。這種安裝方式使許多醫(yī)療設(shè)備受益，包括輸液泵、分析儀器設(shè)備、呼吸器以及傷口治療設(shè)備等。

　　說明：霍尼韋爾傳感與控制部的TruStability電路板安裝型壓力傳感器提供多種端口連接、安裝選項(xiàng)及I/O選項(xiàng)，方便醫(yī)療器械設(shè)計(jì)人員選擇正確的接口及封裝以減小電路板尺寸。TruStability壓力傳感器都經(jīng)過了完全補(bǔ)償、標(biāo)定和放大，從而減少系統(tǒng)部件數(shù)量，并降低成本。同樣，霍尼韋爾傳感與控制部還能提供適用液體介質(zhì)的選項(xiàng)。

　　更小的傳感器集成電路

　　傳感器制造商是能夠控制傳感器所有部件(包括傳感元件、密封件、外殼、封裝等)的設(shè)計(jì)和制造，優(yōu)化傳感部件性能和尺寸的生產(chǎn)商。

　　傳感器與周圍機(jī)械結(jié)構(gòu)之間存在不容忽視的相互影響。為了開發(fā)出盡可能小的傳感器，制造商需要掌握傳感器封裝內(nèi)的所有材料和部件的特性，包括傳感元件、塑料、鉛片等，否則就無法設(shè)計(jì)出最出色的傳感器。

　　例如，救護(hù)車上使用的呼吸器經(jīng)常要承受極端的溫度條件，而呼吸設(shè)備上的壓力傳感器將會(huì)隨溫度變化擴(kuò)張和收縮，從而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，如發(fā)生扭曲變形。如果傳感器的封裝出現(xiàn)移動(dòng)、收縮、擴(kuò)張或扭曲，那么傳感芯片將發(fā)生彎曲，進(jìn)而影響傳感器性能。如果傳感器制造商能夠?qū)θ康闹圃爝^程進(jìn)行有效控制，包括材料、傳感器芯片以及封裝等，就能夠在設(shè)計(jì)傳感器時(shí)考慮不同溫度條件下的傳感器性能變化，從而開發(fā)出具有理想封裝尺寸的產(chǎn)品，以適應(yīng)任何機(jī)械應(yīng)力或溫度應(yīng)力。

　　多功能集成傳感器

　　隨著醫(yī)療保健供應(yīng)商業(yè)務(wù)開始向家庭護(hù)理轉(zhuǎn)移，減小呼吸治療及診斷設(shè)備等醫(yī)療器械的尺寸勢(shì)在必行。在許多情況下，醫(yī)療設(shè)備設(shè)計(jì)人員希望能夠設(shè)計(jì)出集成多種功能的傳感器，例如將溫度和濕度檢測(cè)功能集成到一個(gè)傳感器內(nèi)。這樣就能夠節(jié)約電路板空間，減小醫(yī)療設(shè)備的尺寸，或?qū)崿F(xiàn)更高級(jí)功能，降低傳感器的復(fù)雜性。

　　從組裝和制造角度來看，多功能集成傳感器還具有許多其他優(yōu)勢(shì)，例如能夠方便設(shè)計(jì)人員在電路板上只放置一個(gè)而非兩個(gè)傳感器，從而消除了PCB板至微處理器的板跡線，節(jié)約空間，使設(shè)計(jì)確認(rèn)過程更加簡(jiǎn)單。

　　放置一個(gè)而非兩個(gè)傳感器還能夠降低材料費(fèi)用，減少裝配和制造錯(cuò)誤，且所需連接件更少(連接件極易出現(xiàn)故障)，因此多功能集成傳感器更可靠。

　　說明：霍尼韋爾節(jié)約空間的HumidIcon型數(shù)字濕度/溫度傳感器在一個(gè)微型封裝內(nèi)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)功能。HumidIcon傳感器還可以在低至2.3Vdc的電壓下工作，因此適用于低功耗便攜式應(yīng)用，可節(jié)約電能，延長(zhǎng)電池壽命。

　　設(shè)備智能化

　　設(shè)計(jì)人員還可在傳感器模塊內(nèi)集成更多智能裝置來減小產(chǎn)品尺寸，這一方法能夠使傳感器實(shí)現(xiàn)完全標(biāo)定、溫度補(bǔ)償和信號(hào)放大功能，輸出更高分辨率的數(shù)字信號(hào)。這一特性減少了PCB板上的電子元件數(shù)量，因此減小了產(chǎn)品尺寸、重量并降低了成本。

　　選擇HumidIcon傳感器，您就不再需要使用電阻器和放大器等外部元件來補(bǔ)償和標(biāo)定傳感器信號(hào)，設(shè)計(jì)人員也無需進(jìn)行補(bǔ)償和標(biāo)定測(cè)試(測(cè)試占用大量時(shí)間且成本高昂)，因此這種傳感器可大大縮短制造周期。

　　數(shù)字接口同樣也會(huì)影響產(chǎn)品的微型化。無需使用電阻器、電容器及放大器等其它元件，傳感器通過數(shù)字接口就可以直接連接到微處理器，由此節(jié)約了PCB板空間。

　　除了更小的封裝、傳感器集成和裝置智能化以外，尋求減小產(chǎn)品尺寸的醫(yī)療器械設(shè)計(jì)人員還要考慮許多其它因素，如以低電壓和低功耗實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的電池使用壽命等。喚醒/睡眠模式是延長(zhǎng)電池使用壽命的重要方法，這一功能能夠減小電源尺寸，進(jìn)而減小醫(yī)療器械的重量。

　　傳感器對(duì)液體介質(zhì)的兼容性也是設(shè)計(jì)人員的關(guān)注點(diǎn)之一。例如，在壓力測(cè)量醫(yī)療應(yīng)用中，壓力傳感器經(jīng)常要暴露在各種液體介質(zhì)中，如血液、水或化學(xué)制劑等。如果傳感器不能兼容應(yīng)用中的液體介質(zhì)，那么設(shè)計(jì)人員就需要確保傳感器具有可靠的防護(hù)，以免傳感器發(fā)生故障—這通常需要使用額外的部件來保護(hù)傳感器，從而占用了更多空間。

　　高部件靈活性可方便醫(yī)療器械工程師選擇合適的傳感器。傳感器制造商提供了大量選項(xiàng)，包括端口、安裝選件、封裝、電壓范圍、數(shù)字/模擬輸出、液體介質(zhì)兼容性，使設(shè)計(jì)人員能夠快速選擇滿足應(yīng)用需求的產(chǎn)品，不必選用成本昂貴的定制化服務(wù)。同時(shí)，這也讓他們能夠快速地更改設(shè)備設(shè)計(jì)和規(guī)格，不會(huì)增加額外的成本或延誤產(chǎn)品上市。