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想想你可能擁有的普通四門轎車。作為數百萬行駛在道上的標準車輛之一，該車有一個非常具體的目的——讓您和您的乘客地從 A 點到 B 點。在高速公路或附近的小街上，每個車輛正是這樣做的，哪怕天氣有點小問題也不是問題。更進一步，如果還是那輛車，但是用來越野呢？再來一個刺激的，想象一下把它帶到南極洲會怎么樣？毫無疑問，這種情況下，無論汽車有多可靠，它都會在這種極端環(huán)境或根本不是為它設計的環(huán)境中破綻百出。

醫(yī)療傳感器并沒有什么不同——工況環(huán)境因素會影響功能。事實上，在研發(fā)一款護理患者并且要求可靠使用的傳感器時，傳感器的工作環(huán)境是與您的傳感器制造商討論的最重要的設計元素之一。

【檢查清單-1】醫(yī)療傳感器設計中需要考慮的環(huán)境因素

在患者護理中，傳感器面臨著一些最難操作的環(huán)境。雖然醫(yī)療傳感器不處于那種危險到令人難以置信的特殊情況下（例如監(jiān)測核反應堆內的溫度），但它們確實會面對可能影響準確性或因此需要實時調整的環(huán)境元素。更重要的是，在某些情況下，傳感器的性能以及安裝它的醫(yī)療設備是否可靠運行可能意味著影響到患者生與死之間的區(qū)別。

最終，設計準確而可靠的醫(yī)療傳感器歸結為：

（1）認識到它將面臨的各種環(huán)境因素
（2）在設備的整個使用壽命內保持精度

在與傳感器制造商合作時，您需要評估和規(guī)劃傳感器將遇到的環(huán)境元素。您要提交討論的環(huán)境因素清單應包括：

●溫度：傳感器將在什么溫度范圍內工作？溫度多久變化一次？溫度變化會有多劇烈？

●壓力：傳感器工作環(huán)境中的壓力有多大？外部壓力會改變嗎？壓力測量需要多大的精度？

●化學品和流體：在使用時，傳感器會接觸到哪些化學品或液體？對于可重復使用的傳感器，使用什么清潔劑對安裝它的設備或設備進行消毒？

●電氣干擾和噪聲：設備會受到電氣干擾嗎？如果是這樣，它的嚴重程度如何，當這種情況發(fā)生時，傳感器應該對精度進行什么樣的補償？

●物理應力：設備安裝在醫(yī)療設備中時會受到沖擊或振動嗎？這些機械應力會有多大，如何才能最大限度地減輕它們？

●濕度：傳感器會暴露在潮濕的環(huán)境中嗎？如果是這樣，傳感器將在什么濕度范圍內工作？外部條件會經常變化嗎？還是會保持相對穩(wěn)定？

●空間限制：這是雙重的，我們將導管為例：醫(yī)療傳感器將在多大的空間范圍工作（例如，傳感器是否會送入動脈的導管內）？醫(yī)療設備的傳感器本身空間是否有限（即，傳感器需要多小才能安裝在導管內）？傳感器是否需要小型化?

精度與傳感器壽命相匹配

在理想情況下，傳感器永遠不會受到環(huán)境因素的影響，而且使用壽命將是無限的。但是，沒有設備可以永久使用。事實上，有時設備（包括某些醫(yī)療人體傳感器）在一次使用后就會被扔掉。

無論設備的預期壽命如何，環(huán)境因素不僅會影響傳感器的有效期，還會影響傳感器在其使用壽命期間的功能。雖然可靠性和精度經常被討論為傳感器設計的重要考慮因素（它們確實如此），但有一個總體因素更具包容性和關鍵性：精度。

OEM醫(yī)療設備甚至提供患者護理的設備的性能在很大程度上依賴于所提供的數據。在大多數情況下，它直接來自傳感器。如果沒有仔細地設計，即使是環(huán)境變量的最小波動也會限制傳感器讀數的最終精度。因此，我們要讓醫(yī)療傳感器精度在使用壽命之間始終保持的話，需要在精度、耐用性、使用時長甚至成本之間達成一種平衡。

高精度傳感器可以提供更準確的數據，但由于設計的復雜性，它們也可能更昂貴，使用壽命更短。另一方面，低精度傳感器可能更實惠，使用壽命更長，但它們的數據可能不太可靠。有時候就是這樣的一種矛盾。

【清單-2】為正確的設備提供正確的設計

找到能夠滿足嚴格需求的醫(yī)用傳感器并不總是像聯(lián)系其制造商并購買他們的“現成”產品那么簡單。大多數時候，這幾乎不會碰到，至少不會很順理成章就找到了。

由于健康醫(yī)療本身的復雜性，通常需要獨特的解決方案，因此所涉及的傳感器技術需要相應匹配。換句話說，每個醫(yī)療設備和患者護理應用都是不同的，需要量身定制的解決方案。為特定設備或護理的某個方面而定制設計的傳感器，是確保使用壽命和精度不會因環(huán)境因素而過早受到影響的最佳方式。

在設計定制醫(yī)療傳感器以滿足特定環(huán)境需求時，傳感器制造商會經歷一個系統(tǒng)的過程，以確保設備的性能、使用壽命和可靠性。他們的清單應包括：

定義環(huán)境要求：重要的第一步是明確定義傳感器需要承受的環(huán)境要求 - 無論是溫度、壓力還是任何其他因素。這還包括傳感器在其外殼內直接接觸的材料。例如，一些傳感器涂有保護凝膠，這也會對傳感器及其性能施加一定程度的壓力。了解傳感器在使用時面臨的問題決定了設備的所有其他設計決策。

●材料選擇：根據定義的環(huán)境要求，制造商評估不同的材料，以確定那些可以承受特定條件甚至重復滅菌的材料。

●材料測試和驗證：一旦確定了潛在的材料，制造商就會進行材料測試和驗證，以確保它們適合預期的應用。這可能涉及使材料承受環(huán)境壓力源，例如溫度循環(huán)、濕度暴露或機械應力等，以評估其在特定環(huán)境條件下的性能和穩(wěn)定性。

●形狀、尺寸和外殼：制造商采用設計功能，保護傳感器承受環(huán)境要求的能力。這可能包括保護外殼、密封機制、絕緣層和減震結構等元素。設計還應考慮可重復使用設備的清潔、滅菌和維護的便利性。

●設備驗證和測試：定制傳感器經過嚴格的驗證和測試，以確保它們符合定義的環(huán)境要求。這包括在模擬環(huán)境條件下的性能測試，例如溫度和濕度箱、化學品暴露和機械應力測試。對傳感器的準確性、可靠性和耐用性進行評估，以確認它們能夠承受預期的環(huán)境。

●合規(guī)性和認證：根據特定的應用和法規(guī)要求，制造商確保定制傳感器符合相關標準和法規(guī)。這可能涉及獲得監(jiān)管機構的認證或批準，以確保傳感器的安全性和有效性。

通過智能傳感器設計最大限度地減少對環(huán)境的影響

再回到我們的開頭的汽車示例。

雖然標準的四門轎車可以輕松處理大多數情況，但置于極端環(huán)境中需要專門的設計，以便車輛仍然可以按預期運行。就像為汽車將面臨的條件設計汽車一樣，根據環(huán)境創(chuàng)建定制傳感器也需要類似的考慮。

通過與傳感器制造商合作，精心設計醫(yī)療傳感器以滿足其特定的環(huán)境需求，獲得準確可靠的監(jiān)測數據，最終增強患者護理功能，并改善整體健康護理結果。

您的醫(yī)療傳感器將面臨什么樣的工況呢？
無論答案如何，我們的工程師都可以和您一起創(chuàng)建針對其環(huán)境而進行優(yōu)化設計的傳感器。

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