IoMT 传感器技术

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设计利用传感器的 IoMT 解决方案

在 TE Connectivity (TE) 采访医疗传感器应用工程师 Bala Kashi。

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内容最初刊于《医疗产品设备》。

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在为医疗设备设计定制电子元件时,需要考虑哪些因素?

在为医疗设备设计定制电子元件时,需要考虑许多因素。不仅需要了解目标应用、相关验证、参数、材料选择、要达到的标准、清洁度和成本目标等因素,还有许多其他因素需要考虑。其中一些需要考虑的因素包括传感器的坚固性、尺寸、精度和可扩展性,因为医疗元件可能会暴露在各种恶劣条件和介质中。例如,如果传感器要应用于移植,那么生物相容性就是一个需要考虑的关键因素,因为传感器需要与身体部位长期接触。此外,需要确保传感器以接近零的故障率长期运行。

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使用传感器能够在各种医疗应用中收集数据,从而改变患者的治疗和监测方式。了解 TE Connectivity (TE) 如何在医疗物联网环境下应用传感器技术,为世界打造更健康的未来。

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请探讨在设计和制造医疗设备定制电子元件的过程中需要应对的一些挑战。

医疗电子元件(包括传感器)的设计和制造过程会涉及许多难点。例如,材料选择、验证测试、质量体系、扩展和自定义参数测试都是需要在这些过程中解决的问题。由于灭菌是医疗行业的一个非常重要的环节,由此产生的一个难题是如何满足与后列问题相关的要求:元件该如何制造 - 也就是说,开发元件时所利用的空间需要满足特定准则,以确保空间条件达到医疗行业要求达到的特定清洁度。

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客户对其定制电子组件的要求或期望是什么?

医疗行业需要应用许多不同的电子元件,因为需要在不同的医疗应用领域中使用。但不同客户的某些需求却是一致的,因为他们所需的某些传感元件所应用到的各种应用领域都与人类生活相关。例如,生命支持设备的医疗电子元件的准确性和功能性对于相关应用领域就至关重要。此外,医疗传感元件必须是可靠耐用的,并且符合所有医疗标准。

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IoT(物联网)正在如何影响定制电子元件的开发?

市场需求正不断推动适合 IoT 应用的传感组件的开发,因为传感器可以收集成功部署物联网应用所需的数据。传感器收集的数据可帮助医务人员更快、更准确地了解关键情况,并使患者能够更深入地了解其病情和改善情况。例如,如果传感器正应用于家庭护理应用,传感器就可能配有无线发射器,用于将数据远程发送到云中。医生或患者能够下载这些数据进行分析。此外,传感器设备必须精确可靠,能避免事件的错误触发。从血压感测到透析设备监测,侵入式和非侵入式传感器通过向云提供本地化数据和信息,为患者和医疗行业提供更优质的服务。

  1. IoT 传感器市场调查

TE Connectivity (TE) 为工程师设计了一项有关与 IoT 设计相关的各种主题的调查。我们收到了 180 名工程师的回复,他们主要是对消费者、工业和汽车 IoT 感兴趣的高级工程师。我们的调查探索了 IoT 应用和设计方法,然后发现了这个领域存在的共同挑战。

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大数据正在如何影响定制电子元件的发展?

大数据正以积极的方式影响着定制电子元件的发展。通过大数据收集到的反馈可能会影响需要监控的功能和参数。例如,由于患者数据将以远程方式进行存储,这使得对这些大数据的分析成为可能,人们可以通过分析大数据在事件发生前进行一定的预测。大数据分析可以按年龄、性别、种族、地点和患者习惯来检查治疗的有效性。因此,有了这些信息,可以为特定患者定制更符合患者需要的治疗。未来,人们还会越来越重视智能传感,使用机载传感器的能力来分析数据和传输“重要数据”,而不仅仅是“大数据”。

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AI(人工智能)正在如何影响定制电子元件的发展?

与大数据的积极影响类似,借助人工智能 (AI),人们可以在任何患者事件发生之前对其进行一定程度的预测。基于患者的病况特征,AI 不仅能够预测患者事件,而且能够针对事件采取相应措施。例如,如果医疗机器出现故障或患者出现某些症状,AI 能够向护理人员或医生发出通知。此外,AI 还可以与连接到患者的其他设备进行交互。

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医疗设备小型化趋势是否正在推动对灵活定制电子元件的需求?

可穿戴和便携式设备要求将较小较轻、功耗较低、具有更多传感功能的装置整合在一台设备里。开发此类设备需要使用更多资源,且构造成本更高。因此,在设计阶段,需要考虑多种其他可能的应用,并尝试解决相关要求。

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小型化还对定制电子元件的开发有什么影响?

随着小型化组件的开发成为趋势,这给开发过程也带来了影响。由于用于确认产品能够高效工作的资源和测试增加了,与开发相关的时间和成本也有所增加。还需要将原有的一切功能整合到更小的空间中。例如,缩小传感器设备的尺寸需要大量工程。这会极大增加成本,因为除了需要使用昂贵的材料和精确的元件,还可能需要新的设计。此外,由于需要将设备制造得非常小巧,还需要应用高精度的制造技术。为了确保性能不受影响,新设备可能需要进行广泛的验证测试和第三方认证等。

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不断变化的监管环境在哪些方面影响了定制电子元件的开发?

监管实践将推动产品和应用的安全性进一步提升。不断变化的监管环境一直在影响着电子元件的开发和制造。由于这些法规带来的影响,产品的单位成本可能会增加,因为需要执行新的渐增式测试来满足这些新标准。此外,某些自定义部件可能需要修改或重新设计。

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对低功耗设计的需求正在如何影响定制电子元件的开发?

随着物联网应用领域的进步,对低功耗设计的需求也在增加。因此,这些影响还包括将传感元件进行数字化,将它们设计为能够按需收集数据,而不是持续进行测量。此外还有一个设计上的转变:在接收器而不是测量设备上添加信号处理功能。

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您的公司是否受到欧洲或美国医疗技术客户的绿色计划的影响?

随着广大企业逐渐开始重视环境法规和采用绿色方法,TE Connectivity (TE) 也采取了相关措施,旨在提供更环保的产品。例如,TE 已开始更换某些不符合环境法规的材料。TE 同时还在寻找和确认一些可集成到现有产品和新产品中的替代材料。

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请讨论您观察到的任何其他医疗设备定制电子元件开发趋势。

许多进步都是渐进式的。无线传感将继续在小型化、性能、人工智能和价格方面不断实现优化。随着医疗物联网 (IoMT) 的发展,人们还会越来越重视并进一步提升便携式设备、可穿戴设备在患者监控方面的远程操作功能。

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