多家研究機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，便攜式醫(yī)療設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模將在未來幾年內(nèi)達(dá)到約200億美元,。其中，家用護(hù)理醫(yī)療設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模有望在2022年達(dá)到近260億美元。這些市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)主要源于移動(dòng)健康監(jiān)測(cè)設(shè)備、個(gè)人制氧機(jī)和固定設(shè)備的驅(qū)動(dòng),。

  除了家用保健，在飛機(jī),、直升機(jī)以及其他空間受限場(chǎng)合運(yùn)送病人時(shí),，也需要尺寸更小的醫(yī)療設(shè)備。設(shè)備越小,，制造成本就越低,；功能越強(qiáng)，成本則越高,。高級(jí)基本壓力傳感器如果具有適當(dāng)?shù)木人?，則為以上挑戰(zhàn)提供了潛在的解決方案。例如,，在衛(wèi)生保健市場(chǎng)中,，越來越多的科技設(shè)計(jì)正在力求不干擾人們的生活，對(duì)小型化設(shè)備的需求也因此日漸提高,。在制氧機(jī),、CPAP呼吸機(jī)等設(shè)備上都體現(xiàn)出了這種趨勢(shì)。此外,，對(duì)于需要在狹小空間中進(jìn)行的醫(yī)療過程來說（有時(shí)候是在偏遠(yuǎn)地區(qū)）,，空間是最寶貴的。這就意味著傳統(tǒng)上體積龐大的設(shè)備（比如呼吸機(jī)）也需要變得更小,。

  表面上看來,，相較于傳感精度，市場(chǎng)對(duì)更小更多功能的傳感器需求更大,。然而在既定成本的情況下,，傳感精度仍然應(yīng)該是廠商著重考慮的因素。只考慮多功能而犧牲精度,，會(huì)帶來不良的后果,。


小體積、多功能的傳感器需求更高

  如今,，對(duì)低成本高級(jí)基本壓力傳感器的需求正在與日俱增地提交到垂直市場(chǎng)中的原始設(shè)備制造商手中,。這意味著，對(duì)于需要在工業(yè)制造和衛(wèi)生保健領(lǐng)域中設(shè)計(jì)和創(chuàng)造低成本,、大規(guī)模組件的工程師來說,，低成本的高級(jí)基本壓力傳感器已經(jīng)成為一種非常有價(jià)值的產(chǎn)品。而影響這種需求的一個(gè)最主要因素就是移動(dòng)性,。

  在衛(wèi)生保健市場(chǎng),，人們?cè)絹碓较Ｍt(yī)療保健可以在不干擾生活的前提下進(jìn)行，因此對(duì)于更小的設(shè)備的需求越來越大。這在制氧機(jī),、CPAP呼吸機(jī)等設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)上都有所體現(xiàn),。此外，對(duì)于需要在狹小空間中進(jìn)行的醫(yī)療過程來說（有時(shí)候是在偏遠(yuǎn)地區(qū)）,，空間是最寶貴的稀缺資源,。這就要求傳統(tǒng)上體積龐大的設(shè)備（比如呼吸機(jī)）也要變得更小。

  設(shè)備體積的減小要求內(nèi)置部件的體積要更小,，同時(shí)用戶也期待設(shè)備的功能更強(qiáng),。以氣壓控制領(lǐng)域?yàn)槔脩粢笤O(shè)備盡可能小,，但仍要能提供高度精確的讀數(shù),。因此，隨著這些設(shè)備體積的日趨縮小緊湊,，對(duì)部件（例如傳感器）自身的更佳功能性的需求也越來越高,。

  當(dāng)然，這是一個(gè)兩難的問題,。因?yàn)楦叩木韧馕吨叩膬r(jià)格,。而這對(duì)于低成本、大規(guī)模的應(yīng)用來說并不現(xiàn)實(shí),。在更高成本的應(yīng)用中,，工程師可以更輕松地根據(jù)誤差預(yù)算決定是否要對(duì)更高的精度進(jìn)行投資。以呼吸機(jī)為例,，其設(shè)計(jì)和制造成本大約為數(shù)萬美元,；在這種情況下，如果一個(gè)更貴（大約15美元）的傳感器價(jià)格大約低于總成本的1%,，那么這種投資就是完全合理的,。但在設(shè)計(jì)血壓監(jiān)測(cè)應(yīng)用時(shí)，其設(shè)計(jì)和制造成本只有40-120美元,，那么多花15美元以達(dá)到1.5% FSS的總誤差帶就顯得不太明智,。

那么在合理預(yù)算水平下，如何才能以實(shí)用和經(jīng)濟(jì)的方式對(duì)低成本傳感器的精度水平進(jìn)行評(píng)估,？要從這些類型的應(yīng)用中創(chuàng)造價(jià)值,，設(shè)計(jì)師不能純粹將這些部件視為商品，而是要將其視為能夠帶來競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵技術(shù)手段,。

低成本應(yīng)用中,，精度仍然是重要考慮因素

  為了實(shí)現(xiàn)高精度，傳感器的價(jià)格就要相應(yīng)提升,。但這并不經(jīng)濟(jì),，也無法滿足低成本,、大規(guī)模應(yīng)用的需求。工程師也不應(yīng)該因?yàn)榈蛢r(jià)傳感器不是最優(yōu)方案就忽略其精度價(jià)值,。這一點(diǎn)非常重要，因?yàn)樵O(shè)計(jì)工程師在維持預(yù)算提高產(chǎn)品規(guī)格時(shí),，已經(jīng)更加重視低功耗,、重復(fù)精度和可靠性等因素。而低功耗已經(jīng)成為最吸引終端用戶的常見賣點(diǎn),。無論是否是“低成本”,，精度都已成為一個(gè)差異化優(yōu)勢(shì)。

  以制氧機(jī)為例,，機(jī)器中的低壓和超低壓硅傳感器可以檢測(cè)病人何時(shí)開始吸氣,，從而有效且高效地實(shí)現(xiàn)供氧，在病人未吸氣時(shí)最大程度減少氧氣的浪費(fèi),。這樣不僅可以使制氧機(jī)變得更小,，而且可以使運(yùn)行更高效。并且,，更小的設(shè)備尺寸還意味著更低的功耗以及更高的便攜性,。

  低成本應(yīng)用中不可忽視精度重要性的另一關(guān)鍵在于，這對(duì)保留易于安裝部件是非常有益處的,。精度較低的傳感技術(shù)可能會(huì)完全抵消使用即插即用技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢(shì),，比如，即插即用技術(shù)對(duì)于放寬對(duì)系統(tǒng)中其他部分的規(guī)格要求的優(yōu)勢(shì),。但是,，這種優(yōu)勢(shì)對(duì)于致力于滿足設(shè)計(jì)要求的工程師來說具有很大的價(jià)值。舉例來說,，如果工程師能夠在制氧機(jī)內(nèi)部更精確地測(cè)量壓力,，那可能就不需要更加關(guān)注在系統(tǒng)中其他地方的細(xì)節(jié)，或者額外彌補(bǔ),。低成本“即插即用”器件的市場(chǎng)需求正在不斷增加,，這從某種程度上解釋了為什么帶放大補(bǔ)償功能的傳感器比無補(bǔ)償傳感器更受歡迎。帶放大補(bǔ)償功能的傳感器通?？梢灾苯邮褂?，無需任何額外的改動(dòng)，并且具有很高的互換性,、校準(zhǔn)和溫度補(bǔ)償功能,。假如沒有使用帶mV輸入ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）的ASIC（專用集成電路）的話，帶補(bǔ)償功能的非放大型傳感器可能需要使用放大電路,。相比之下,，無補(bǔ)償功能的傳感器只能提供原始傳感器輸出,，在許多應(yīng)用中都需要進(jìn)行某種形式的補(bǔ)償。

  如果使用即插即用的解決方案（比如帶有完整放大和補(bǔ)償功能的傳感器）,，就不需要任何額外的電路和設(shè)計(jì)時(shí)間去開發(fā),，因此工程師可以提供更高的價(jià)值。但是,，如果提供的數(shù)據(jù)不精確,，即插即用的解決方案帶來的一切優(yōu)點(diǎn)就都沒意義；簡(jiǎn)便安裝所帶來的節(jié)省可能都會(huì)被低端的性能所抵消,。一個(gè)不帶補(bǔ)償功能的傳感器（總誤差帶TEB大于30% FSS）大約為9美元,，帶補(bǔ)償功能的傳感器（總誤差帶TEB約為10% FSS）成本是10美元，而全放大型即插即用傳感器（總誤差帶TEB約為1.5% FSS）需要13美元,。由此可見,，只有在元件成本（還不包括設(shè)計(jì)和校準(zhǔn)所花費(fèi)的時(shí)間）低于4美元時(shí)，才有必要利用額外的電路對(duì)這些便宜傳感器的精度進(jìn)行改進(jìn),。通過上述分析,，許多工程師都可以認(rèn)識(shí)到，即插即用器件實(shí)際上性價(jià)比最高,。

實(shí)際應(yīng)用案例：制氧機(jī)

  近幾十年來,，便攜式制氧機(jī)的尺寸日漸縮小，以更便于在飛機(jī)運(yùn)輸中的應(yīng)用,。而正是尺寸更小的傳感解決方案（如帶放大功能的基本壓力傳感器）使得設(shè)備制造商（OEM）能夠進(jìn)一步縮小這些設(shè)備的尺寸,；精度高的傳感器使便攜設(shè)備能夠提供與醫(yī)院里“體積大、技術(shù)先進(jìn)”的系統(tǒng)相同的護(hù)理質(zhì)量和舒適度,。

  從制氧機(jī)的基本功能考慮,，它需要降低空氣中的氮?dú)夂浚瑥亩岣咻斔徒o病人的氧氣濃度,。帶放大功能的基本壓力傳感器可以用于監(jiān)測(cè)篩床內(nèi)部的壓力,，從而達(dá)到病人所需要的氧氣水平。除此之外,，制氧機(jī)中的傳感器還可以用于檢測(cè)病人何時(shí)開始呼吸,，從而更有效且高效地輸送氧氣。使用一個(gè)壓力傳感器對(duì)病人開始吸氣的時(shí)刻進(jìn)行監(jiān)控,，有助于最大程度減小病人不吸氣期間氧氣的浪費(fèi),。通過這種方式，可以使制氧機(jī)體積更小,，并且運(yùn)行更高效,。另外，更小的設(shè)備尺寸還意味著更低的功耗以及更高的便攜性,。以上這些因素將使設(shè)備制造商的產(chǎn)品優(yōu)于使用低精度傳感器的競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品,。

 

其他實(shí)際應(yīng)用

  帶放大功能的高級(jí)型基本壓力傳感器（比如霍尼韋爾的基本放大型ABP系列）主要用于非腐蝕性,、非離子化氣體（比如空氣和其他干燥氣體）。以下選項(xiàng)則可以將這些傳感器的使用范圍擴(kuò)展到非腐蝕性液體：
--   干燥氣體選項(xiàng)：輸入端口僅限于非腐蝕性,、非離子化介質(zhì)（比如干燥空氣,、氣體等），而且不受潮氣冷凝,?？墒褂玫臍怏w包括兼容高溫聚酰胺、硅酮,、氧化鋁陶瓷,、硅,、金和玻璃等的介質(zhì),。
--   液體介質(zhì)選項(xiàng)：使用相同的構(gòu)造材料，但是保護(hù)端口1和2都不受非腐蝕性液體的影響,。通過硅酮基凝膠涂層保護(hù)端口1上的裸露的電子電路,。鑒于端口P2本身就具有非腐蝕性液體保護(hù)功能，因此該選項(xiàng)是一種濕/濕傳感器,，兩個(gè)端口都可以使用液體,。兼容的介質(zhì)包括冷凝液、水和鹽水,。

  可以使用這些傳感器進(jìn)行設(shè)計(jì)的衛(wèi)生保健應(yīng)用包括：血液分析儀,、血壓監(jiān)測(cè)、病床,、按摩機(jī),、睡眠呼吸暫停設(shè)備、尿液分析儀,、呼吸機(jī)/便攜式呼吸機(jī)以及傷口治療等,。

 

結(jié)論

  為了更加便于病人在家中獲得舒適且優(yōu)質(zhì)的衛(wèi)生保健服務(wù)，便攜式醫(yī)療設(shè)備體積變小是大勢(shì)所趨,。而對(duì)于那些需要在艱苦環(huán)境中提供醫(yī)療服務(wù)的專業(yè)人員來說,，這些設(shè)備也必須更加實(shí)用。但無論是專業(yè)醫(yī)務(wù)人員還是病人,，都不應(yīng)僅追求小尺寸便攜性而犧牲功能性,。雖然這些尺寸更小、造價(jià)更低的設(shè)備使用低成本的傳感器也能工作,，但傳感器的精度是不可忽視的,。如果將傳感器精度置于更高的優(yōu)先級(jí)，將有助于設(shè)備制造商在未來不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)中差異化他們的產(chǎn)品價(jià)值,，帶來更大的效益,。