【经验】定制的医疗传感器设计中针对应用环境的2个检查清单
想想你可能拥有的普通四门轿车。作为数百万行驶在道上的标准车辆之一，该车有一个非常具体的目的——让您和您的乘客地从 A 点到 B 点。在高速公路或附近的小街上，每个车辆正是这样做的，哪怕天气有点小问题也不是问题。更进一步，如果还是那辆车，但是用来越野呢？再来一个刺激的，想象一下把它带到南极洲会怎么样？毫无疑问，这种情况下，无论汽车有多可靠，它都会在这种极端环境或根本不是为它设计的环境中破绽百出。
医疗传感器并没有什么不同——工况环境因素会影响功能。事实上，在研发一款护理患者并且要求可靠使用的传感器时，传感器的工作环境是与您的传感器制造商讨论的最重要的设计元素之一。
【检查清单-1】医疗传感器设计中需要考虑的环境因素
在患者护理中，传感器面临着一些最难操作的环境。虽然医疗传感器不处于那种危险到令人难以置信的特殊情况下（例如监测核反应堆内的温度），但它们确实会面对可能影响准确性或因此需要实时调整的环境元素。更重要的是，在某些情况下，传感器的性能以及安装它的医疗设备是否可靠运行可能意味着影响到患者生与死之间的区别。
最终，设计准确而可靠的医疗传感器归结为：
（1）认识到它将面临的各种环境因素
（2）在设备的整个使用寿命内保持精度
在与传感器制造商合作时，您需要评估和规划传感器将遇到的环境元素。您要提交讨论的环境因素清单应包括：
●温度：传感器将在什么温度范围内工作？温度多久变化一次？温度变化会有多剧烈？
●压力：传感器工作环境中的压力有多大？外部压力会改变吗？压力测量需要多大的精度？
●化学品和流体：在使用时，传感器会接触到哪些化学品或液体？对于可重复使用的传感器，使用什么清洁剂对安装它的设备或设备进行消毒？
●电气干扰和噪声：设备会受到电气干扰吗？如果是这样，它的严重程度如何，当这种情况发生时，传感器应该对精度进行什么样的补偿？
●物理应力：设备安装在医疗设备中时会受到冲击或振动吗？这些机械应力会有多大，如何才能最大限度地减轻它们？
●湿度：传感器会暴露在潮湿的环境中吗？如果是这样，传感器将在什么湿度范围内工作？外部条件会经常变化吗？还是会保持相对稳定？
●空间限制：这是双重的，我们将导管为例：医疗传感器将在多大的空间范围工作（例如，传感器是否会送入动脉的导管内）？医疗设备的传感器本身空间是否有限（即，传感器需要多小才能安装在导管内）？传感器是否需要小型化?
精度与传感器寿命相匹配
在理想情况下，传感器永远不会受到环境因素的影响，而且使用寿命将是无限的。但是，没有设备可以永久使用。事实上，有时设备（包括某些医疗人体传感器）在一次使用后就会被扔掉。
无论设备的预期寿命如何，环境因素不仅会影响传感器的有效期，还会影响传感器在其使用寿命期间的功能。虽然可靠性和精度经常被讨论为传感器设计的重要考虑因素（它们确实如此），但有一个总体因素更具包容性和关键性：精度。
OEM医疗设备甚至提供患者护理的设备的性能在很大程度上依赖于所提供的数据。在大多数情况下，它直接来自传感器。如果没有仔细地设计，即使是环境变量的最小波动也会限制传感器读数的最终精度。因此，我们要让医疗传感器精度在使用寿命之间始终保持的话，需要在精度、耐用性、使用时长甚至成本之间达成一种平衡。
高精度传感器可以提供更准确的数据，但由于设计的复杂性，它们也可能更昂贵，使用寿命更短。另一方面，低精度传感器可能更实惠，使用寿命更长，但它们的数据可能不太可靠。有时候就是这样的一种矛盾。
【清单-2】为正确的设备提供正确的设计
找到能够满足严格需求的医用传感器并不总是像联系其制造商并购买他们的“现成”产品那么简单。大多数时候，这几乎不会碰到，至少不会很顺理成章就找到了。
由于健康医疗本身的复杂性，通常需要独特的解决方案，因此所涉及的传感器技术需要相应匹配。换句话说，每个医疗设备和患者护理应用都是不同的，需要量身定制的解决方案。为特定设备或护理的某个方面而定制设计的传感器，是确保使用寿命和精度不会因环境因素而过早受到影响的最佳方式。
在设计定制医疗传感器以满足特定环境需求时，传感器制造商会经历一个系统的过程，以确保设备的性能、使用寿命和可靠性。他们的清单应包括：
定义环境要求：重要的第一步是明确定义传感器需要承受的环境要求 - 无论是温度、压力还是任何其他因素。这还包括传感器在其外壳内直接接触的材料。例如，一些传感器涂有保护凝胶，这也会对传感器及其性能施加一定程度的压力。了解传感器在使用时面临的问题决定了设备的所有其他设计决策。
●材料选择：根据定义的环境要求，制造商评估不同的材料，以确定那些可以承受特定条件甚至重复灭菌的材料。
●材料测试和验证：一旦确定了潜在的材料，制造商就会进行材料测试和验证，以确保它们适合预期的应用。这可能涉及使材料承受环境压力源，例如温度循环、湿度暴露或机械应力等，以评估其在特定环境条件下的性能和稳定性。
●形状、尺寸和外壳：制造商采用设计功能，保护传感器承受环境要求的能力。这可能包括保护外壳、密封机制、绝缘层和减震结构等元素。设计还应考虑可重复使用设备的清洁、灭菌和维护的便利性。
●设备验证和测试：定制传感器经过严格的验证和测试，以确保它们符合定义的环境要求。这包括在模拟环境条件下的性能测试，例如温度和湿度箱、化学品暴露和机械应力测试。对传感器的准确性、可靠性和耐用性进行评估，以确认它们能够承受预期的环境。
●合规性和认证：根据特定的应用和法规要求，制造商确保定制传感器符合相关标准和法规。这可能涉及获得监管机构的认证或批准，以确保传感器的安全性和有效性。
通过智能传感器设计最大限度地减少对环境的影响
再回到我们的开头的汽车示例。
虽然标准的四门轿车可以轻松处理大多数情况，但置于极端环境中需要专门的设计，以便车辆仍然可以按预期运行。就像为汽车将面临的条件设计汽车一样，根据环境创建定制传感器也需要类似的考虑。
通过与传感器制造商合作，精心设计医疗传感器以满足其特定的环境需求，获得准确可靠的监测数据，最终增强患者护理功能，并改善整体健康护理结果。
您的医疗传感器将面临什么样的工况呢？
无论答案如何，我们的工程师都可以和您一起创建针对其环境而进行优化设计的传感器。
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