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传感器小型化也是医疗器械行业的大趋势

时间:2021-11-09 点击次数:

在医疗器械行业,一个大趋势是传感器小型化,也就是开发更小、更轻便的设备,以应对医院和家庭保健空间有限的挑战,医护人员可以迅速、简单地将设备从一个病人转移到另一个病人。呼吸器、诊断设备、泵和抽吸器现在都在进行改进,以适应这一趋势。尤其是在欧美,健康护理产业的发展对推动医疗设备的小型化作出了重要贡献,它们力图使患者尽早从住院转到家庭护理,而且家庭护理治疗中便携对患者接受护理和使用器械非常重要,这可以帮助他们获得尽可能高的生活质量。

对于医疗器械设计者而言,设备的小型化不仅需要缩小产品尺寸,还需要设计出能实现多种配置及护理装置。因此,传感器制造商开始对设备小型化的需求作出反应,提供灵活的安装选择,更小的尺寸,并将多个传感器功能整合成一个封装。有时,一些传感器甚至可以应用于一些之前从未涉及过的领域,例如外科手术器械。

传感器平台提供多种机械接口、安装方式、封装类型和I/O选项,使医疗设备设计者可以为其应用选择合适的接口,同时降低成本,减少电路空间。举例来说,压力传感器可以集成在许多设计中,因为它提供了多种连接方法(端口风格)、封装形式(DIP、SIP、表面安装)和输出(模拟或数字)选项。

柔性传感器封装选择。

这种传感器有灵活的封装形式(包括歧管安装和电缆组件选择),这使得设计人员在PCB上放置传感器时有更大的灵活性,同时,取消了管路及相关连接件的使用,使医疗器械外形更小巧,设计更简单,组装更快。柔性安装选项也能确保传感器准确地放置在所需位置,即病人位置或液体介质(例如血液、化学品或水)附近,以便进行准确、高精度的测量。

压力传感器

在很多应用中,传感器能够放在病人附近的位置是非常关键的,例如在透析应用中,精确测量透析液和静脉压力非常重要。一个压力传感器必须能精确监控透析液和血液的压力,以确保它们保持在规定的范围内。

这种类型的应用要求传感器的外形必须很小,能承受液体介质。很多情况下,与液体介质不相容的感应器需要附加组件进行保护,这增加了产品的体积、成本和复杂程度。对于患者的呼吸情况,液体介质耐受性尤为重要,因为这里的传感器必须能承受患者的咳嗽和呼出的湿空气。

举例来说,霍尼韦尔电路板安装压力传感器和26PC循环压力传感器可以直接接触液体,当病人用过的透析液过滤时,可以迅速地反馈透析液的压力。它们也为透析仪制造商提供了多种端口的选择和设计的封装方案。

处理伤口用传感器。

负压伤是由于压力传感器微型化的另一种应用,它使传感器可以在最小化成本的情况下,为产品提供了高可靠性和卓越质量。藉由平台的方式,医疗设备制造商可将相同的传感器用于不同的创面护理产品,设计者可根据特定的应用需求调整输出。举例来说,霍尼韦尔公司NBP系列电路板安装基本型压力传感器提供一系列封装类型、压力范围、外壳和端口选择,使得它能更容易地集成到医疗设备中,同时兼顾成本。NBP系列传感器封装在一个7mmx7mm的空间中,可以满足便携式家庭保健产品对空间的需要。

触力传感器

在医学应用中(例如输注泵等),触力传感器被用来测量药物输输管的压力。这种传感器采用压阻技术,具有体积小、精度高、触感可靠等特点(100ppm)。感应器对压力变化的高度敏感,能尽早发现堵塞问题,及时发出声响报警,通知医护人员,从而提高了患者的安全。这两种感应器的范围也能缩小到不同的压力范围,包括0-1磅力(FS01)和0至3磅力(FS03),并对多种量程进行预先验证,从而提高了设计的灵活性。

本发明可选配多种封装形式,可根据各种连接方式安装于设备管路,提供最大的灵活性,特别适用于输液泵及透析场合。Honiwell的力传感器具有多种封装类型和结构尺寸,易于与有限空间的泵结合使用,便于携带,提高病人的生活质量。另外,霍尼韦尔的FSS和FSG触力传感器系列也加入了翼型插针,使得医疗设备制造商可以从通孔设计转变为表面安装,从而更有利于目前大规模生产。

集成元件

一些传感器(例如温度和湿度传感器)整合了许多功能,这将进一步推动设备的小型化趋势,提供多个组装和制造优势,包括:

-消除电路板上的多个传感器,可以简化设备的设计、制造和安装。

-设备的功能得到加强。

-使病人更舒适和安全更舒适:因为设备上有集成传感器,容易损坏的零件数目,而且连接点也更少,从而减少了潜在的故障来源。

-通过将PCB板移至微处理器的线路板,使设计验证过程更为简单。

-降低总费用。

这种传感器内的智能设备本身也有助于实现产品的微型化。举例来说,通过完全校准、温度补偿和放大传感器,可以减少PCB板所需的零件数量,从而降低产品的尺寸、重量和成本。一般而言,这种设计不需要使用像电阻、放大器这样的外部元件来补偿和校准传感器信号。正因为无需补偿和校准,制造商可以省去测试过程中所花费的时间和费用,从而最终缩短产品的研发和生产周期。

生产商也可以通过增加传感器数字接口的选件进一步消除外部电阻、电容和放大器。该数字式接口可以将传感器信号直接与微处理器连接,从而节约了设计空间受限的医疗设备电路板空间。

举例来说,霍尼韦尔的数字式温湿度传感器能够提供带温度补偿的数字I2C输出,消除了与PCB板有关的信号调节元件,从而减少了线路板空间和相关元件的成本。这样不但简化了传感器和单片机之间的集成,同时也消除了PCB上多信号调节元件伴随带来的各种问题。

该传感器采用超小型表面安装式封装,有两种结构:不带滤网,不带冷凝阻水滤器。该传感器可工作于2.3V~2.3V电压,可用于低功耗应用中,延长电池寿命,这对设备的便携性能至关重要。

深圳市力准传感技术有限公司是专业研发生产高品质力传感器的厂家。主要产品有微型传感器、拉压力传感器、轴销传感器、称重测力传感器、多维力传感器、扭矩传感器、位移传感器、压力变送器、液压传感器、变送器/放大器、控制仪表、以及手持仪等力控产品达千余种。产品可广泛应用于多种新型和智能化高端领域,包括工业自动化生产线、3C、新能源、机器人、机械制造、医疗、纺织、汽车、冶金以及交通等领域。

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