當今醫(yī)療設(shè)備設(shè)計師的終極挑戰(zhàn)：節(jié)約空間，贏得競爭

　　作者：霍尼韋爾傳感與控制部 全球產(chǎn)品經(jīng)理 Jacqueline Leff、Rick Ercolano

　　“寧為太平犬，莫作離亂人”這句話準確地描述了當下醫(yī)療設(shè)備設(shè)計工程師們的處境，瞬息萬變的市場發(fā)展市場發(fā)展使他們面臨前所未有的機遇和挑戰(zhàn)，其中最緊迫的就是創(chuàng)造緊跟微型化設(shè)計潮流的醫(yī)療設(shè)備傳感器元件。微型化是目前從簡單的血壓監(jiān)護儀到復雜的人工心肺機幾乎所有醫(yī)療設(shè)備的主流發(fā)展趨勢。

　　本文重點闡述了開發(fā)經(jīng)濟高效的緊湊型傳感解決方案的設(shè)計策略——傳感解決方案是為醫(yī)療設(shè)備提供有關(guān)患者狀況或治療的真實數(shù)據(jù)的關(guān)鍵。接下來我們將通過幾個醫(yī)院中常見的場景，來說明設(shè)計師們是如何利用最新的傳感技術(shù)來設(shè)計外型緊湊、成本低廉、同時又具有出色性能、盈利性和安全性的醫(yī)療設(shè)備。每個案例都包含一些關(guān)于如何選擇元器件的簡單竅門，以及最適合相關(guān)應用的產(chǎn)品范例。

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　　圖1：輸液泵等現(xiàn)代醫(yī)療設(shè)備需要符合嚴格醫(yī)用材料安全標準的緊湊型傳感器

　　為什么結(jié)構(gòu)緊湊攜帶方便如此重要

　　追求外型更小巧、便攜性更高的醫(yī)療設(shè)備的浪潮幾乎影響著現(xiàn)代醫(yī)療護理的所有方面，其中患者運送、吸氧和門急診這一類應用受到的影響尤其顯著，因為設(shè)備越小巧，就越方便使用，越能及時地挽救生命。例如，質(zhì)量輕的緊湊型患者監(jiān)護儀和支持設(shè)備能夠確保醫(yī)療小組立即為患者提供高質(zhì)量的醫(yī)療服務，使以前只能在手術(shù)室和ICU病房才能執(zhí)行的治療和護理在當?shù)卦\所、事故現(xiàn)場救護設(shè)施甚至是救護車和醫(yī)療直升機上也能成功實施。

　　體積較小的呼吸器、輸液泵（圖1）和生命體征兆監(jiān)測儀同樣也能幫助醫(yī)院提高病房和ICU病房護理質(zhì)量。此外在手術(shù)室中，緊湊型監(jiān)護儀、輸液泵與抽吸設(shè)備也使術(shù)前洗擦消毒小組擁有更大空間，更輕松地接觸患者和操作監(jiān)測儀、生命支持及治療設(shè)備。

　　節(jié)約空間的設(shè)計還增強了產(chǎn)品的便攜性，允許醫(yī)護人員快速、方便地在患者之間移動設(shè)備，高度便攜的裝置能夠迅速部署到分秒必爭的急救現(xiàn)場。另外，便攜性還可使患者在住院期間更靈活的運動，讓他們獲得更大的自主權(quán)和舒適感，這對于加速患者康復大有好處。最后，高便攜性可以幫助醫(yī)護工作管理者更高效地利用醫(yī)院的資產(chǎn)，創(chuàng)造更健康的醫(yī)護環(huán)境。

　　小型醫(yī)療設(shè)備的種種優(yōu)勢已經(jīng)使可靠且易于使用的健康監(jiān)測走進了尋常百姓的家庭護理，并將在患者醫(yī)療服務從醫(yī)院向家庭轉(zhuǎn)移的過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用——在私立醫(yī)療保險公司和美國政府最新頒布實施的《平價醫(yī)療法案》（Affordable Care Act）的推動下，這一轉(zhuǎn)移進程將逐步加快。因此，有遠見的醫(yī)療設(shè)備制造商已經(jīng)著手開發(fā)能夠提供高質(zhì)量家庭醫(yī)療護理的新產(chǎn)品。

　　新傳感器選件使緊湊型設(shè)計成為現(xiàn)實

　　但直到近期，在實現(xiàn)微型化和更高便攜性的道路上，傳感器的發(fā)展還有很大空間，這種機械/模擬元件的發(fā)展速度遠遠跟不上筆記本電腦、平板電腦、游戲機和其他消費產(chǎn)品中的數(shù)字化計算、顯示和通信技術(shù)的發(fā)展。而現(xiàn)在，依托小型傳感器和最新技術(shù)，設(shè)計工程師已經(jīng)可以縮小設(shè)備尺寸并降低成本。

　　隨著新型小巧傳感器的部署，以及廣泛的小型封裝和安裝選件的跟進，設(shè)備微型化的進程開始啟動。其他領(lǐng)域中，新型解決方案通過將多個傳感器元件集成到一個封裝中，幫助設(shè)計師實現(xiàn)了更大的空間節(jié)約。這一先進的集成技術(shù)使傳感器可以布置在小型外科設(shè)備和其他應用中，將過去的不可能變?yōu)槿缃竦默F(xiàn)實。

　　擁有機械接口、安裝、封裝和I/O等眾多選件的傳感器平臺賦予了醫(yī)療設(shè)備設(shè)計師空前的自由。例如，壓力傳感器提供了對配連接（端口型）、封裝（DIP、SIP、表面安裝）與輸出（模擬或數(shù)字）多種選項，從而能夠滿足應用嚴格的功能、成本和空間要求（圖2）。

圖2：霍尼韋爾傳感與控制部的NBP系列基礎(chǔ)型電路板安裝型壓力傳感器可安裝在空間有限的印刷電路板上或小型設(shè)備中

　　電路板安裝型傳感器憑借多種優(yōu)勢，成為醫(yī)療設(shè)備和工業(yè)設(shè)計中最受歡迎的空間節(jié)約組件之一。例如，在用于測量流體壓力或流量的傳感器中，電路板安裝型封裝能夠把傳感元件牢固固定在印刷電路板（PCB）上，使之盡可能靠近患者和/或液體介質(zhì)（如血液、化學物質(zhì)或水）。

　　這在某些應用中尤為重要。例如血液透析機要求精準測量透析液和靜脈壓力，以確?；颊咴谥委熎陂g安全、舒適。精確測量流體壓力和血壓，有助于消除過高壓力或過低壓力、避免血管破裂或透析管路中出現(xiàn)氣泡。對于這種類型的應用，電路板安裝型傳感器支持極端的工作距離，實現(xiàn)高準確度、高精度的測量，且能夠快速響應系統(tǒng)變化（圖3）。

圖3：血液透析機要求極其精確地測量患者血壓和透析液（清除血流中的毒素）壓力

　　除實現(xiàn)精確測量外，電路板安裝型傳感器還支持設(shè)計師實現(xiàn)更簡單、更可靠的設(shè)計，通過自動化設(shè)備快速裝配。壓力和流量傳感器通常支持多種電路板安裝型封裝，其中大部分都提供適于不同集成端口方向的選件，在需要為連接傳感器的管路（無論何種介質(zhì)）留出毫無障礙的路徑時，這些選件將發(fā)揮重要作用。