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醫(yī)療器械中的靈活性設計
日期:2013-06-03 16:41:53 閱讀數(shù):549
在醫(yī)療器械設計中,靈活性好的零部件能夠降低成本、加速上市、減少裝配時間以及簡化供應鏈。如果有一個產品平臺能夠提供各種選件,那么醫(yī)療器械設計人員就能夠快速地選擇滿足其應用要求的產品,而不必花費高昂的成本去定制。
霍尼韋爾傳感與控制部已經對其傳感器產品線進行了平臺化處理,能夠滿足設計團隊快速開發(fā)樣品、更改設計以及生產的要求。通過迅速提供多種選件及零部件,我們能夠幫助設計人員以**低的成本設計產品,并及時上市。
這些基于平臺化設計的傳感器能夠用于大多數(shù)應用場合,并可在軟件中對其進行微調。這些傳感器具有多種端口類型、安裝類型、電壓及輸出模式(數(shù)字或模擬)供用戶選擇。因此醫(yī)療器械工程師可簡單快速地更改其產品設計和規(guī)格而不必重新設計,避免了產品發(fā)布延遲和成本增加等問題。
產品線平臺化處理能夠滿足醫(yī)療器械設計的多種特殊性能要求,包括產品尺寸和外形、制造工藝以及與傳感器連接的其它電子設備等。此外,構成傳感器平臺的各種構建模塊從初始階段就經過了驗證,確保了產品優(yōu)質、可靠。
當評估不同種類的傳感器時,不論是壓力、氣流還是觸力傳感器,設計人員都需要關注正確的問題。例如,傳感器產品系列能夠提供哪些種類?產品線提供的產品是否可在全球范圍內使用?傳感器是否經過驗證和校準?能否快速提供不同的配置?這些問題可確保您根據(jù)設備的性能和上市時間要求選擇**佳的傳感器。
在下列六個連載的博文中,我將討論使用平臺進行產品研發(fā)是如何使各種醫(yī)療器械應用受益的,這些應用包括呼吸機及麻醉系統(tǒng)、透析儀、眼外科手術、傷口治療、注射泵以及分析儀器等。通過該平臺,醫(yī)療器械設計人員能夠在多種應用中輕易地獲得滿足其要求的定制傳感器。
標題:靈活的傳感器設計對呼吸機及麻醉系統(tǒng)研發(fā)人員的好處
通過靈活設計氣流和壓力傳感器,麻醉機及呼吸機制造商能夠簡化產品制造、維護及產品使用培訓過程。傳感裝置的平臺化處理為客戶提供了數(shù)千種選擇以滿足其不同的封裝形式、外形及尺寸要求。另外,它還能夠讓設計人員在不同的產品線內使用同一種基礎型傳感器設計。例如,新生兒呼吸機和成人呼吸機就可以使用同一種基礎型傳感器進行設計,只需在校準上稍作改變即可。
在任何類型呼吸機的設計過程中,一個主要的挑戰(zhàn)就是由不同制造商提供的不同種類的空氣泵的運用。這意味著每種設備的同一輸出實際上會有所差異,因此需要靈活的傳感器性能。此外,每種設備的氣流通道尺寸和長度也會有所不同,這將影響到封裝要求以及感測氣流。
麻醉機用于將藥物輸送至病人體內,讓病人感覺不到醫(yī)療過程中的不適或降低和消除病人的疼痛。在麻醉機應用中,氣體質量流量傳感器用于測量空氣、氧氣及一氧化二氮氣體流,從而將規(guī)定量的氣體輸送至病人體內。同樣地,呼吸機則是用于將空氣和氧氣的混合氣體輸入和抽出病人的肺部,幫助病人呼吸。測量空氣和氧氣流的氣體質量流量傳感器需要能夠比較容易地進行校準,確保輸入病人體內的氧氣量是準確的。傳感器還要具有調整和校準的能力,以便測量出**的流量。
氣體質量流量傳感器,如霍尼韋爾傳感與控制部的zephyr™ haf系列傳感器,具有寬廣的氣流測量范圍,設計人員可選擇其中一部分來優(yōu)化應用的整體性能。haf系列產品采用模塊化搭建設計,能夠在軟件中進行微調校準,使得設計人員可以根據(jù)具體設計縮放氣流測量范圍(+/ - 50 sccm到200 slpm)。這一功能是非常重要的,因為呼吸機等呼吸設備經常會為了實現(xiàn)不同功能而使用多個氣體質量流量傳感器,這些功能的實現(xiàn)需要傳感器有不同的氣流范圍和靈敏度。
在麻醉機上使用電路板安裝型和不銹鋼介質隔離型壓力傳感器同樣可實現(xiàn)類似的好處,這些傳感器可用于測量空氣和氧氣壓力,確保壓力不會大于設定限度。這些傳感器需要具有高**度和穩(wěn)定性,以確保讀數(shù)**且不會隨時間變化而改變,并減少錯誤的發(fā)生。呼吸機同樣使用了多個電路板板安裝型低壓傳感器,可用來測量病人吸入或呼出的空氣和氧氣壓力,保證壓力不會大于設定水平。這些傳感器需要具有高穩(wěn)定性和高精度以確保每次測量的可重復性及可靠性,提高了病人的**性。
電路板安裝型壓力傳感器,如霍尼韋爾trustability® hsc/ssc系列傳感器,為用戶提供了多種選擇,包括封裝形式、安裝方式、電源、信號輸出模式以及在產品平臺上可實現(xiàn)的自定義校準功能,簡化了產品制造及供應鏈。
trustability傳感器平臺能夠提供具有高穩(wěn)定性和高**度的傳感器,這些傳感器的壓力測量范圍為+/-1 inh2o到150 psi,并具有兩種總誤差(+/-1%或+/-2%)。此外,這些傳感器還經過了充分的補償、校準和放大,使用起來非常簡單,縮短了設計時間,降低了成本,增加了可靠性。
產品要針對全球市場進行設計是另一個需要考慮的重要因素。在不同的國家,呼吸設備的設計可能完全不同。這就導致了基于世界地區(qū)而不同的大量的封裝要求。靈活性強的傳感器應能夠提供多種封裝選項,既可滿足常用于發(fā)達地區(qū)的集成歧管設計,又可滿足常用于發(fā)展中地區(qū)的包含許多導管與接線的陳舊設計。
標題:透析機——溫度控制與壓力檢測的結合
在透析機中,溫度控制解決方案與壓力傳感器緊密合作,**地向病人輸入與其身體同等溫度的透析液,這對病人的**是至關重要的。從一家零部件制造商選擇柔性加熱器及壓力傳感器而非從多個供應商處選擇多種溫控產品及傳感器,可以有效簡化產品制造和供應鏈。同時,從一家制造商選購產品還能夠簡化產品裝配,縮短設計時間,使設計人員能夠空閑出來以進行其它系統(tǒng)的工作。此外,通過供應滿足合規(guī)要求的完整組件,制造商還能夠為產品系統(tǒng)認證提供幫助。
在血液或透析液再次被輸入病人體內以前,加熱器會將血液或透析液加熱到與病人身體同等的溫度。加熱器需要**地控制透析液的溫度,電路板安裝型壓力傳感器則控制著流入和流出病人身體的透析液的流速。它們需要在不影響液體流動的前提下實現(xiàn)對透析液和靜脈血壓的測量。
采用結合溫度傳感器和溫控器設計的柔性加熱器應具有多種加熱技術及材料,這對其用于不同種類的透析機是非常重要的。透析機設計中常要求使用不同尺寸和溫度的加熱器,會影響到加熱器所需的溫度控制類型。
例如,霍尼韋爾傳感與控制部的柔性加熱器采用熱交換(恒溫槽)或加熱板直接加熱技術來控制熱量。此外,該加熱器還集成了溫度傳感元件和溫控器。
為了更高的應用靈活性,霍尼韋爾的加熱器提供了多種尺寸、功率、安裝選項、溫度監(jiān)測及溫度控制功能供您選擇。此外,它還提供有多種配置(扁平型,螺旋型,透明型,組合型及高溫型)和制造材料(硅、聚酰亞胺、聚酯銦錫氧化物以及其它電介質)。
在透析治療中,**地測量透析液和靜脈壓力對病人的**是至關重要的。壓力傳感器需要準確地監(jiān)測透析液和血流壓力,以將壓力維持在預定范圍內,確保不會出現(xiàn)壓力過高或過低的情況,否則將會引起血管破裂或輸液管內出現(xiàn)氣泡。
獲得準確、**及較好的系統(tǒng)變化響應時間的**佳方法是將感測元件放置在離液體盡可能近的地方。這就要求壓力傳感器通過液體介質兼容性來消除設計的復雜性,節(jié)省用于保護傳感器的成本。
例如,霍尼韋爾的trustability hsc/ssc電路板安裝型壓力傳感器和26pc直通式壓力傳感器能夠直接與液體接觸,并提供多種不同接口和封裝設計,使得透析機制造商可以將傳感器與液流相連接。在為病人做透析治療時,由于它們能夠直接與液體介質相接觸,所以能夠快速地提供透析液壓力反饋。
另外,壓力傳感器還應當具有多種安裝選項以適應各種應用。例如,通過提供電纜組件,傳感器平臺能夠適應遠端安裝應用以及受限空間應用等。這使得設計人員能夠將傳感器安裝在正確的位置,實現(xiàn)準確和精密的測量。
標題:眼外科手術——傳感器是怎樣幫助外科醫(yī)生的
密封是在白內障或青光眼等眼科手術過程中需要注意的**大問題之一。手術過程需要很**地對眼睛或眼壓進行監(jiān)測和控制。例如,在治療難治的青光眼時,手術裝置必須聚焦于眼睛上,要在非常低的壓力狀態(tài)下高度**地測量氣流和空氣壓力,對空氣泄漏進行檢測,從而有效地避免對敏感的眼部組織造成任何傷害。
在眼外科手術應用中,傳感器具備將氣流或壓力縮放到一定量程的能力非常關鍵。通過平臺化處理,傳感器制造商能夠迅速地縮放傳感器流量測量范圍,實現(xiàn)設計人員的自定義應用。
維持眼壓的壓力泵集成了氣流和壓力傳感器,這些傳感器對保證病人的**是非常關鍵的。氣體質量流量傳感器用于控制空氣壓力,而壓力傳感器則用作安全閥。