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低成本、大规模传感使用中不行忽视传感器精度

本站为您提供的低成本、大规模传感应用中不可忽视传感器精度,多家研究机构预测,便携式医疗设备市场规模将在未来几年内达到约200亿美元。其中,家用护理医疗设备的市场规模有望在2022年达到近260亿美元。这些市场需求的增长主要源于移动健康监测设备、个人制氧机和固定设备的驱动。

  多家研究机构猜测,便携式医疗设备商场规模将在未来几年内到达约200亿美元。其间,家用护理医疗设备的商场规模有望在2022年到达近260亿美元。这些商场需求的添加首要源于移动健康监测设备、个人制氧机和固定设备的驱动。

  除了家用保健,在飞机、直升机以及其他空间受限场合运送患者时,也需求尺度更小的医疗设备。设备越小,制作本钱就越低;功用越强,本钱则越高。高档根本压力传感器假设具有恰当的精度水平,则为以上应战供给了潜在的解决计划。例如,在卫生保健商场中,越来越多的科技规划正在力求不搅扰人们的日子,对小型化设备的需求也因而日渐进步。在制氧机、CPAP呼吸机等设备上都表现出了这种趋势。此外,关于需求在狭小空间中进行的医疗进程来说(有时候是在偏远地区),空间是最名贵的。这就意味着传统上体积巨大的设备(比方呼吸机)也需求变得更小。

  表面上看来,相较于传感精度,商场对更小更多功用的传感器需求更大。然而在既定本钱的情况下,传感精度依然应该是厂商侧重考虑的要素。只考虑多功用而献身精度,会带来不良的结果。

  小体积、多功用的传感器需求更高

  现在,对低本钱高档根本压力传感器的需求正在日积月累地提交到笔直商场中的原始设备制作商手中。这意味着,关于需求在工业制作和卫生保健范畴中规划和发明低本钱、大规模组件的工程师来说,低本钱的高档根本压力传感器现已成为一种十分有价值的产品。而影响这种需求的一个最首要要素便是移动性。

  在卫生保健商场,人们越来越期望医疗保健能够在不搅扰日子的前提下进行,因而关于更小的设备的需求越来越大。这在制氧机、CPAP呼吸机等设备的发展趋势上都有所表现。此外,关于需求在狭小空间中进行的医疗进程来说(有时候是在偏远地区),空间是最名贵的稀缺资源。这就要求传统上体积巨大的设备(比方呼吸机)也要变得更小。

  设备体积的减小要求内置部件的体积要更小,一起用户也等待设备的功用更强。以气压操控范畴为例,用户要求设备尽或许小,但仍要能供给高度准确的读数。因而,跟着这些设备体积的日趋缩小紧凑,对部件(例如传感器)自身的更佳功用性的需求也越来越高。

  当然,这是一个两难的问题。由于更高的精度往往意味着更高的价格。而这关于低本钱、大规模的运用来说并不实践。在更高本钱的运用中,工程师能够更轻松地依据差错预算决议是否要对更高的精度进行出资。以呼吸机为例,其规划和制作本钱大约为数万美元;在这种情况下,假设一个更贵(大约15美元)的传感器价格大约低于总本钱的1%,那么这种出资便是彻底合理的。但在规划血压监测运用时,其规划和制作本钱只要40-120美元,那么多花15美元以到达1.5% FSS的总差错带就显得不太正确。

  那么在合理预算水平下,怎么才能以有用和经济的方法对低本钱传感器的精度水平进行评价?要从这些类型的运用中发明价值,规划师不能朴实将这些部件视为产品,而是要将其视为能够带来竞赛优势的要害技能手段。

  低本钱运用中,精度依然是重要考虑要素

  为了完成高精度,传感器的价格就要相应进步。但这并不经济,也无法满意低本钱、大规模运用的需求。工程师也不该该由于贱价传感器不是最优计划就疏忽其精度价值。这一点十分重要,由于规划工程师在保持预算进步产品标准时,现已愈加注重低功耗、重复精度和可靠性等要素。而低功耗现已成为最招引终端用户的常见卖点。不管是否是“低本钱”,精度都已成为一个差异化优势。

  以制氧机为例,机器中的低压和超低压硅传感器能够检测患者何时开端吸气,然后有用且高效地完成供氧,在患者未吸气时最大程度削减氧气的糟蹋。这样不只能够使制氧机变得更小,并且能够使运转更高效。并且,更小的设备尺度还意味着更低的功耗以及更高的便携性。

  低本钱运用中不行忽视精度重要性的另一要害在于,这对保存易于装置部件是十分有好处的。精度较低的传感技能或许会彻底抵消运用即插即用技能所完成的优势,比方,即插即用技能关于放宽对体系中其他部分的标准要求的优势。可是,这种优势关于致力于满意规划要求的工程师来说具有很大的价值。举例来说,假设工程师能够在制氧机内部更准确地丈量压力,那或许就不需求愈加重视在体系中其他地方的细节,或许额定补偿。低本钱“即插即用”器材的商场需求正在不断添加,这从某种程度上解说了为什么带扩大补偿功用的传感器比无补偿传感器更受欢迎。带扩大补偿功用的传感器一般能够直接运用,无需任何额定的改动,并且具有很高的互换性、校准和温度补偿功用。假设没有运用带mV输入ADC(模数转换器)的ASIC(专用集成电路)的话,带补偿功用的非扩大型传感器或许需求运用扩大电路。相比之下,无补偿功用的传感器只能供给原始传感器输出,在许多运用中都需求进行某种方法的补偿。

  假设运用即插即用的解决计划(比方带有完好扩大和补偿功用的传感器),就不需求任何额定的电路和规划时间去开发,因而工程师能够供给更高的价值。可是,假设供给的数据不准确,即插即用的解决计划带来的全部长处就都没含义;简洁装置所带来的节约或许都会被低端的功用所抵消。一个不带补偿功用的传感器(总差错带TEB大于30% FSS)大约为9美元,带补偿功用的传感器(总差错带TEB约为10% FSS)本钱是10美元,而全扩大型即插即用传感器(总差错带TEB约为1.5% FSS)需求13美元。由此可见,只要在元件本钱(还不包含规划和校准所花费的时间)低于4美元时,才有必要运用额定的电路对这些廉价传感器的精度进行改善。经过上述剖析,许多工程师都能够认识到,即插即用器材实践上性价比最高。

  实践运用事例:制氧机

  近几十年来,便携式制氧机的尺度日渐缩小,以更便于在飞机运送中的运用。而正是尺度更小的传感解决计划(如带扩大功用的根本压力传感器)使得设备制作商(OEM)能够进一步缩小这些设备的尺度;精度高的传感器使便携设备能够供给与医院里“体积大、技能先进”的体系相同的护理质量和舒适度。

  从制氧机的根本功用考虑,它需求下降空气中的氮气含量,然后进步运送给患者的氧气浓度。带扩大功用的根本压力传感器能够用于监测筛床内部的压力,然后到达患者所需求的氧气水平。除此之外,制氧机中的传感器还能够用于检测患者何时开端呼吸,然后更有用且高效地运送氧气。运用一个压力传感器对患者开端吸气的时间进行监控,有助于最大程度减小患者不吸气期间氧气的糟蹋。经过这种方法,能够使制氧机体积更小,并且运转更高效。别的,更小的设备尺度还意味着更低的功耗以及更高的便携性。以上这些要素将使设备制作商的产品优于运用低精度传感器的竞赛产品。

  其他实践运用

  带扩大功用的高档型根本压力传感器(比方霍尼韦尔的根本扩大型ABP系列)首要用于非腐蚀性、非离子化气体(比方空气和其他枯燥气体)。以下选项则能够将这些传感器的运用范围扩展到非腐蚀性液体:

  l枯燥气体选项:输入端口仅限于非腐蚀性、非离子化介质(比方枯燥空气、气体等),并且不受潮气冷凝。可运用的气体包含兼容高温聚酰胺、硅酮、氧化铝陶瓷、硅、金和玻璃等的介质。

  l液体介质选项:运用相同的结构资料,可是维护端口1和2都不受非腐蚀性液体的影响。经过硅酮基凝胶涂层维护端口1上的暴露的电子电路。鉴于端口P2自身就具有非腐蚀性液体维护功用,因而该选项是一种湿/湿传感器,两个端口都能够运用液体。兼容的介质包含冷凝液、水和盐水。

  能够运用这些传感器进行规划的卫生保健运用包含:血液剖析仪、血压监测、病床、按摩机、睡觉呼吸暂停设备、尿液剖析仪、呼吸机/便携式呼吸机以及创伤医治等。

  定论

  为了愈加便于患者在家中取得舒适且优质的卫生保健服务,便携式医疗设备体积变小是大势所趋。而关于那些需求在艰苦环境中供给医疗服务的专业人员来说,这些设备也有必要愈加有用。但不管是专业医务人员仍是患者,都不该仅寻求小尺度便携性而献身功用性。尽管这些尺度更小、造价更低的设备运用低本钱的传感器也能作业,但传感器的精度是不行忽视的。假设将传感器精度置于更高的优先级,将有助于设备制作商在未来不断添加的商场中差异化他们的产品价值,带来更大的效益。

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