医疗器械驱动传感器不断创新
2017-03-11 23:16:13 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
据麦姆斯咨询报道，伴随强大的便携式技术和医疗器械的进步，当今世界的移动环境日趋成熟。即使是传统用于医院和诊所的医疗器械也在不断发展，变得更加便携，在家庭保健领域创造无限可能。
据麦姆斯咨询报道，伴随强大的便携式技术和医疗器械的进步，当今世界的移动环境日趋成熟。即使是传统用于医院和诊所的医疗器械也在不断发展，变得更加便携，在家庭保健领域创造无限可能。
市场调研机构RNR Market Research预测，到2022年，家庭保健医疗设备市场规模将接近260亿美元。因此，医疗器械制造商正在设计更小尺寸的解决方案，因为小型化医疗器械更实用且更有价值。
同样，诸如传感器这类较小元器件的需求日益增长，因为它们可以应用于更便携的医疗器械。然而，器件尺寸缩小，但不能以牺牲器件的性能和可靠性为代价。对大多数制造商而言，他们的预算也有一个限额，低成本组件才是广大制造商的理想之选。这就是为什么能够进入市场的传感器创新技术需要具有更小的外形尺寸，同时又要保持高功能性和可承受性。
嵌入式器件如压力传感器。在许多方面取得进展，以更好地满足设计较小医疗器械的需求和挑战。例如，先进的低成本基本压力传感器已经成为有价值的商品，尤其是对那些需要在工业制造和医疗保健领域设计并创建低成本、高容量组件的工程师而言。上述行业中的原始设备制造商（OEMs）对这些应用中的产品需求更大，并且需要能够满足其严格设计要求的组件。
在医疗保健市场，家居使用对低干扰且更便携设计技术的关注对器件提出了尺寸变小的需求，如制氧机、呼吸机和其它器械。此外，用来追踪个人健康的可穿戴装置的广泛采用也产生了一定的影响。市场调研机构Gartner于2016年发布的报告显示，预计2017年就健身类可穿戴设备而言销售量就将超过1.09亿。
即使器件随着可携性提高而变得越来越小，用户依然希望这些系统功能和精度不输以往。为了设计小且准确性高的医疗器械，诸如传感器这般的组件必须以低成本提供健全特性。然而，高精度通常意味着高价格，对低成本、大批量应用而言并非理想选择。
例如，某些呼吸器的设计和制造可能会花费数万美元。与上述成本相比，很容易证明一个贵一点、价值15美元的传感器才是正确选择，因为它不到单位总成本的1%。而用于血压监测应用的设计和制造成本只需要40-120美元，如果采用价值15美元的传感器那就说不过去了。1.5%全量程（full scale span）的额外成本——在上限和下限操作压力范围之间测量输出信号的总误差带（Total Error Band），用这么大的成本做这点改善并不合理。
保正在预算内是优先事项。如果低成本组件是设计工程师唯一的选择，如何在高功能系统中利用好低成本传感器？从这些应用中获取价值需要设计人员重新审视这些组件，它们不仅仅是纯粹的商品，更是关键技术的推动者，为设计工程师所创造的系统提供竞争优势。
精准度为王
对所有的医疗器械而言，功能性和可靠性非常重要。提高诸如传感器组件的精准度能够帮助系统获得更多功能和更高精准度。对低成本、大批量应用而言，小型、经济的传感技术的创新已经帮助医疗器械提高了精准度，甚至可以与一些优质解决方案相媲美。
低成本传感器技术的创新显得尤为重要，低功耗、重复性和可靠性等因素已经变得越来越普及，设计工程师正在寻求维持更小的误差范围并改进系统规格的办法。
以制氧机为例，低且超低的压力硅传感器可应用于该系统，当检测到病人开始吸气时，制氧机就能有效输氧，以便当患者不吸气时最小化氧气浪费。传感器的应用允许制氧机变得更小，操作也变得更高效。设备尺寸变小也意味着更低功耗，更具便携性。
为了提高低成本应用的精准度，易于安装组件的优势保持显得尤为重要，如补偿或放大补偿压力传感器。低精准度的传感器技术可能会抵消即插即用技术所带来的好处。这种好处对努力满足设计要求的工程师而言可能更具价值。例如，能够更准确地测量制氧机内的压力是否需要调节微小细节，或系统中的其它地方存在过度补偿。
对更“即插即用”组件的需求从某种程度上解释了放大补偿压力传感器为何越来越流行。和无补偿压力传感器相比，放大补偿压力传感器的使用通常不需要额外的校正，并且可以提供部件与部件间的互换性、校准和温度补偿。假如没有使用具有mV的输入模拟数字转换器（analogue digital converter）专用集成电路（ASIC），非放大补偿传感器可能需要使用放大电路。相比之下，无补偿传感器提供原始传感器输出，通常需要某种形式的补偿才能够在多种应用中使用。
使用即插即用解决方案，例如完全放大的补偿传感器，消除了开发过程中对附加电路和设计时间的需求，因此能够提供更大价值。但是，不能提供准确数据的即插即用解决方案对所有目标而言都是无效的，较差的性能将可能潜在地抵消掉易于安装所节省下来的费用。
让我们来看一个可以帮助设计工程师选择理想传感解决方案的场景：总误差带大于30%的全量程无补偿传感器成本为9美元，而总误差带大约为10%的全量程补偿传感器成本为10美元。总误差带为1.5%的完全放大即插即用型传感器成本为13美元。低成本和高精度对工程设计师的系统设计非常重要，最好的选择是采用附加电路来提高较便宜传感器的精度，不把设计和校准时间囊括在内的话，组件成本可以小于4美元。在进行类似的前期分析时，设计工程师能够更好地理解组件的价格、性能价值，以及其优点和好处。
便携式医疗器械并不是新事物，这些器械继续被设计地更小且更容易使用，为那些青睐于在自己舒适的家中接受更高质量医疗保健的病人带来便利。然而，不论是设计工程师或病人都不能接受以牺牲功能所换取来的尺寸和便携性。最新的创新技术已经帮助设计工程师们将低成本的组件转变成有价值、高功能的技术，这些技术有望成为当先医疗器械技术复兴的理想选择。小尺寸和高精度低成本组件的进步将继续帮助设计工程师们解决当前医疗器械行业中更严格设计参数的需求。
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