便攜式醫(yī)療器械設(shè)計(jì)需要更加靈活的部件封裝

作者： 霍尼韋爾傳感與控制部 ---dan herzog

醫(yī)療器械行業(yè)一個(gè)**大的趨勢(shì)就是小型化，即開(kāi)發(fā)更小型、更便攜的設(shè)備來(lái)應(yīng)對(duì)醫(yī)院和家庭健康護(hù)理空間有限的挑戰(zhàn)，使得醫(yī)護(hù)人員能夠快速簡(jiǎn)單地把設(shè)備從一個(gè)病人處移到另一個(gè)病人處。呼吸機(jī)、診斷設(shè)備、泵及抽吸設(shè)備現(xiàn)都正在改進(jìn)以適應(yīng)這種趨勢(shì)變化。健康護(hù)理行業(yè)的發(fā)展為促進(jìn)醫(yī)療設(shè)備小型化做出了重要貢獻(xiàn)，特別是在歐美，他們竭力將病人從住院治療盡快轉(zhuǎn)為家庭護(hù)理治療，而在家庭護(hù)理治療中便攜性對(duì)于病人接受護(hù)理和使用設(shè)備來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的，這有助于他們獲得盡可能高的生活質(zhì)量。

設(shè)備小型化對(duì)醫(yī)療器械設(shè)計(jì)人員是一個(gè)挑戰(zhàn)，他們不僅要縮減產(chǎn)品的尺寸，還要設(shè)計(jì)出能夠?qū)崿F(xiàn)各種配置和護(hù)理設(shè)置的設(shè)備。因而，傳感器制造商開(kāi)始通過(guò)提供靈活的安裝選項(xiàng)、更小的尺寸以及將多個(gè)傳感器功能集成到一個(gè)封裝中來(lái)響應(yīng)設(shè)備小型化的需求。在某些情況下，有些傳感器甚至在以前未曾涉及到的領(lǐng)域中得到應(yīng)用，如外科手術(shù)器械。

傳感器平臺(tái)提供了多種機(jī)械接口、安裝方式、封裝類(lèi)型和i/o選項(xiàng)，使得醫(yī)療器械設(shè)計(jì)人員能夠在降低成本和減小電路板空間的同時(shí)為其應(yīng)用選擇合適的接口。例如，壓力傳感器就可集成到多種設(shè)計(jì)中，因?yàn)樗峁┯卸喾N連接方式（端口樣式）、封裝形式（dip、sip、表面安裝）以及輸出（模擬或數(shù)字）選項(xiàng)。

靈活的傳感器封裝選項(xiàng)

傳感器具有靈活的封裝形式（包括歧管安裝和電纜組件選項(xiàng)），使得設(shè)計(jì)者在印刷電路板(pcb) 上放置傳感器時(shí)具有更大的靈活性，此外，它還消除了管道和相關(guān)連接件的使用，使得醫(yī)療器械外形更加小巧，設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單，裝配更加快捷。靈活的安裝選項(xiàng)還可確保傳感器被**地放置在所需位置，即靠近患者或液體介質(zhì)（如血液、化學(xué)品或水）的位置，以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確和高精度的測(cè)量。

壓力傳感器

傳感器能夠放置在靠近患者的位置對(duì)于許多應(yīng)用來(lái)說(shuō)非常關(guān)鍵，比如在透析應(yīng)用中，準(zhǔn)確地測(cè)量透析液和靜脈壓力就非常重要。壓力傳感器必須能夠**地監(jiān)測(cè)透析液和血液的壓力以確保其維持在所設(shè)定的范圍內(nèi)。

此類(lèi)型應(yīng)用需求傳感器必須外形小巧且能夠耐受液體介質(zhì)。在許多情況下，與液體介質(zhì)不兼容的傳感器需要額外安裝部件來(lái)保護(hù)它，增加了產(chǎn)品的體積、費(fèi)用以及復(fù)雜性。液體介質(zhì)耐受力在監(jiān)測(cè)病人呼吸時(shí)顯得特別重要，因?yàn)榇颂幍膫鞲衅鞅仨毮軌虺惺懿∪说目人院秃舫龅某睗窨諝狻?/p>

例如，霍尼韋爾trustability® hsc/ssc電路板安裝型壓力傳感器和26pc流通式壓力傳感器就可直接接觸液體，在過(guò)濾患者使用的透析液時(shí)迅速反饋透析液壓力。這些傳感器還為透析儀生產(chǎn)廠家提供了多種端口選項(xiàng)和封裝設(shè)計(jì)。

圖片說(shuō)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了一系列機(jī)械接口、安裝方式和i/o選項(xiàng)以及液體介質(zhì)兼容性選項(xiàng)，使醫(yī)療器械設(shè)計(jì)人員能夠選擇正確的接口和封裝來(lái)減少電路板空間。

用于傷口護(hù)理的傳感器

負(fù)壓創(chuàng)面治療是另一種得益于壓力傳感器微型化的應(yīng)用，微型化傳感器能夠在**大限度地降低產(chǎn)品成本的同時(shí)為產(chǎn)品提供高可靠性和出色的質(zhì)量。通過(guò)平臺(tái)化的方式，醫(yī)療器械制造商可以在各種傷口護(hù)理產(chǎn)品中使用相同的基本型傳感器，設(shè)計(jì)人員能夠縮放輸出以滿(mǎn)足應(yīng)用的具體需求。例如，霍尼韋爾的nbp系列電路板安裝基本型壓力傳感器就提供了一系列封裝類(lèi)型、壓力范圍、外殼和端口選項(xiàng)，使其能夠在考慮到成本的同時(shí)更容易地集成到醫(yī)療器械中。nbp系列傳感器被封裝在一個(gè)7 mm x 7 mm的空間內(nèi)，能夠滿(mǎn)足便攜式家庭健康護(hù)理產(chǎn)品的空間需求。

圖片說(shuō)明：霍尼韋爾的nbp系列電路板安裝基本型壓力傳感器外形小巧，易于放置在緊密間隔的印刷電路板上或小型設(shè)備中。一系列封裝類(lèi)型、壓力范圍、外殼、凝膠涂層以及端口選項(xiàng)能夠滿(mǎn)足醫(yī)療設(shè)計(jì)人員特定的應(yīng)用需求。

觸力傳感器

觸力傳感器在醫(yī)療應(yīng)用中（如輸液泵等）用于測(cè)量藥物輸送管中的壓力。這些傳感器采用了壓阻技術(shù)，外形小巧，能夠**、可靠地感觸力 (<100 ppm)。傳感器對(duì)壓力變化的高靈敏度使其能夠盡早地發(fā)現(xiàn)堵塞問(wèn)題并及時(shí)發(fā)出聲音報(bào)警通知醫(yī)護(hù)人員，從而提高了病人的**性。這些傳感器的量程還能夠縮放至不同的壓力范圍，包括0到1½磅力 (fs01) 和0至3磅力 (fs03)，并針對(duì)多個(gè)量程范圍提供了預(yù)驗(yàn)證，從而實(shí)現(xiàn)了更大的設(shè)計(jì)靈活性。

觸力傳感器有多種封裝類(lèi)型可選，能夠按照多種附著方式安裝到設(shè)備管道上，提供了**大的靈活性，尤其是在輸液泵和透析應(yīng)用中。霍尼韋爾的fss、fsg及fs01/fs03系列觸力傳感器提供了多種封裝類(lèi)型和結(jié)構(gòu)尺寸，易于集成到空間受限的輸液泵應(yīng)用中且更加便攜，提高了患者的生活質(zhì)量。此外霍尼韋爾的fss和fsg觸力傳感器產(chǎn)品線(xiàn)還增加了翼形引腳，使得醫(yī)療器械制造商能夠從通孔設(shè)計(jì)變?yōu)楸砻姘惭b設(shè)計(jì)，更有利于當(dāng)前的大批量生產(chǎn)。

集成元件

• 有些傳感器（如溫度傳感器和濕度傳感器）集成了多種功能，這將進(jìn)一步促進(jìn)設(shè)備的小型化趨勢(shì)，具有多種裝配和制造優(yōu)勢(shì)，包括：
• 通過(guò)消除電路板上的多個(gè)傳感器簡(jiǎn)化了設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造和安裝。
• 增強(qiáng)了設(shè)備的功能。
• 提高了患者的舒適度和**性：由于設(shè)備帶有集成傳感器，其易損壞的零部件數(shù)量以及連接點(diǎn)變少了，減少了潛在的故障源數(shù)量。
• 通過(guò)消除pcb板到微處理器的電路板輪廓，設(shè)計(jì)驗(yàn)證過(guò)程更加簡(jiǎn)單。
• 減少了總成本。

傳感器內(nèi)部包含的智能化裝置本身也有助于產(chǎn)品的微型化。例如，經(jīng)過(guò)完全校準(zhǔn)、溫度補(bǔ)償和放大的傳感器減少了pcb板所需的零部件數(shù)量，有助于降低產(chǎn)品的尺寸、重量以及成本。通常情況下，這些設(shè)計(jì)無(wú)需使用電阻器和放大器等補(bǔ)償和校準(zhǔn)傳感器信號(hào)的外部元件。正是因?yàn)椴恍枰a(bǔ)償和校準(zhǔn)，所以制造商就可以免去在測(cè)試流程上所耗費(fèi)的時(shí)間和費(fèi)用，**終縮短產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)周期。欲了解更多霍尼韋爾傳感與控制部信息。敬請(qǐng)?jiān)L問(wèn)http://sensing.honeywell.com或發(fā)郵件至jackie.dong@honeywell.com

制造商還可以通過(guò)增加一個(gè)傳感器數(shù)字接口選件進(jìn)一步消除外部電阻器、電容器和放大器。數(shù)字接口能夠使傳感器信號(hào)直接與微處理器連接，從而為空間受限的醫(yī)療器械設(shè)計(jì)節(jié)省了電路板空間。

圖片說(shuō)明：霍尼韋爾的humidicon™數(shù)字式溫濕度傳感器能夠在一個(gè)小型封裝內(nèi)提供兩種功能，從而實(shí)現(xiàn)更大程度的微型化。

例如，霍尼韋爾的humidicon™數(shù)字式溫濕度傳感器就可以提供具有溫度補(bǔ)償?shù)臄?shù)字i2c輸出，消除了pcb板上與信號(hào)調(diào)節(jié)相關(guān)的元件，從而減小了電路板空間以及與這些元件相關(guān)的成本。這不僅簡(jiǎn)化了傳感器與微處理器的集成，而且還可以消除伴隨pcb板上多信號(hào)調(diào)節(jié)元件產(chǎn)生的各種問(wèn)題。

傳感器采用超小型soic-8表面安裝式封裝，具有兩種配置：無(wú)過(guò)濾器、無(wú)冷凝的hih-6130型和具有阻水過(guò)濾器、抗冷凝的hih-6131型。這些傳感器可以在低至2.3v的電壓下工作，能夠用于低功耗應(yīng)用以延長(zhǎng)電池壽命，這對(duì)于設(shè)備的便攜性非常重要。

平臺(tái)化傳感器

基于平臺(tái)的傳感器具有多種端口類(lèi)型、安裝方式、額定電壓和輸出形式（數(shù)字或模擬），可用于各種醫(yī)療應(yīng)用。其靈活性使得設(shè)計(jì)人員能夠針對(duì)他們的應(yīng)用選擇合適的傳感器而無(wú)需昂貴的定制化組件，同時(shí)也使得工程師能夠很容易地對(duì)他們的設(shè)備設(shè)計(jì)和技術(shù)規(guī)格進(jìn)行更改。通常這種選項(xiàng)組合方式會(huì)降低潛在的額外成本和加快產(chǎn)品上市時(shí)間。

這種平臺(tái)化的方式能夠適應(yīng)醫(yī)療器械設(shè)計(jì)的許多特殊需求，包括設(shè)備尺寸和形狀。傳感器平臺(tái)構(gòu)建模塊對(duì)所有的標(biāo)準(zhǔn)選項(xiàng)和配置都進(jìn)行了預(yù)驗(yàn)證，有助于從一開(kāi)始就為客戶(hù)提供高質(zhì)量和可靠的產(chǎn)品，同時(shí)還加快了研發(fā)和制造速度。

傳感器制造商可以幫助設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)出適用于現(xiàn)今醫(yī)療環(huán)境的醫(yī)療器械，無(wú)論是醫(yī)院還是家庭護(hù)理設(shè)備，產(chǎn)品的尺寸、易用性、便