當(dāng)今醫(yī)療設(shè)備設(shè)計(jì)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(zhǔn)確地描述了當(dāng)下醫(yī)療設(shè)備設(shè)計(jì)工程師們的處境，瞬息萬變的市場(chǎng)發(fā)展市場(chǎng)發(fā)展使他們面臨前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，其中最緊迫的就是創(chuàng)造緊跟微型化設(shè)計(jì)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(hù)儀到復(fù)雜的人工心肺機(jī)幾乎所有醫(yī)療設(shè)備的主流發(fā)展趨勢(shì)。

　　本文重點(diǎn)闡述了開發(fā)經(jīng)濟(jì)高效的緊湊型傳感解決方案的設(shè)計(jì)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(shí)數(shù)據(jù)的關(guān)鍵。接下來我們將通過幾個(gè)醫(yī)院中常見的場(chǎng)景，來說明設(shè)計(jì)師們是如何利用最新的傳感技術(shù)來設(shè)計(jì)外型緊湊、成本低廉、同時(shí)又具有出色性能、盈利性和安全性的醫(yī)療設(shè)備。每個(gè)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(yīng)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(yán)格醫(yī)用材料安全標(biāo)準(zhǔn)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(hù)理的所有方面，其中患者運(yùn)送、吸氧和門急診這一類應(yīng)用受到的影響尤其顯著，因?yàn)樵O(shè)備越小巧，就越方便使用，越能及時(shí)地挽救生命。例如，質(zhì)量輕的緊湊型患者監(jiān)護(hù)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(wù)，使以前只能在手術(shù)室和ICU病房才能執(zhí)行的治療和護(hù)理在當(dāng)?shù)卦\所、事故現(xiàn)場(chǎng)救護(hù)設(shè)施甚至是救護(hù)車和醫(yī)療直升機(jī)上也能成功實(shí)施。

　　體積較小的呼吸器、輸液泵（圖1）和生命體征兆監(jiān)測(cè)儀同樣也能幫助醫(yī)院提高病房和ICU病房護(hù)理質(zhì)量。此外在手術(shù)室中，緊湊型監(jiān)護(hù)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(cè)儀、生命支持及治療設(shè)備。

　　節(jié)約空間的設(shè)計(jì)還增強(qiáng)了產(chǎn)品的便攜性，允許醫(yī)護(hù)人員快速、方便地在患者之間移動(dòng)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(chǎng)。另外，便攜性還可使患者在住院期間更靈活的運(yùn)動(dòng)，讓他們獲得更大的自主權(quán)和舒適感，這對(duì)于加速患者康復(fù)大有好處。最后，高便攜性可以幫助醫(yī)護(hù)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(hù)環(huán)境。

　　小型醫(yī)療設(shè)備的種種優(yōu)勢(shì)已經(jīng)使可靠且易于使用的健康監(jiān)測(cè)走進(jìn)了尋常百姓的家庭護(hù)理，并將在患者醫(yī)療服務(wù)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(xiǎn)公司和美國政府最新頒布實(shí)施的《平價(jià)醫(yī)療法案》（Affordable Care Act）的推動(dòng)下，這一轉(zhuǎn)移進(jìn)程將逐步加快。因此，有遠(yuǎn)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(hù)理的新產(chǎn)品。

　　新傳感器選件使緊湊型設(shè)計(jì)成為現(xiàn)實(shí)

　　但直到近期，在實(shí)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(jī)械/模擬元件的發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上筆記本電腦、平板電腦、游戲機(jī)和其他消費(fèi)產(chǎn)品中的數(shù)字化計(jì)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(jì)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(jìn)，設(shè)備微型化的進(jìn)程開始啟動(dòng)。其他領(lǐng)域中，新型解決方案通過將多個(gè)傳感器元件集成到一個(gè)封裝中，幫助設(shè)計(jì)師實(shí)現(xiàn)了更大的空間節(jié)約。這一先進(jìn)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(yīng)用中，將過去的不可能變?yōu)槿缃竦默F(xiàn)實(shí)。

　　擁有機(jī)械接口、安裝、封裝和I/O等眾多選件的傳感器平臺(tái)賦予了醫(yī)療設(shè)備設(shè)計(jì)師空前的自由。例如，壓力傳感器提供了對(duì)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(xiàng)，從而能夠滿足應(yīng)用嚴(yán)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(shì)，成為醫(yī)療設(shè)備和工業(yè)設(shè)計(jì)中最受歡迎的空間節(jié)約組件之一。例如，在用于測(cè)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(xué)物質(zhì)或水）。

　　這在某些應(yīng)用中尤為重要。例如血液透析機(jī)要求精準(zhǔn)測(cè)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(cè)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(duì)于這種類型的應(yīng)用，電路板安裝型傳感器支持極端的工作距離，實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確度、高精度的測(cè)量，且能夠快速響應(yīng)系統(tǒng)變化（圖3）。

圖3：血液透析機(jī)要求極其精確地測(cè)量患者血壓和透析液（清除血流中的毒素）壓力

　　除實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量外，電路板安裝型傳感器還支持設(shè)計(jì)師實(shí)現(xiàn)更簡單、更可靠的設(shè)計(jì)，通過自動(dòng)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(shí)，這些選件將發(fā)揮重要作用。