专家访谈 | 应变片如何重新定义医疗设备的准确性

HBK测试与测量

2025年3月21日 15:05

应变片通过提高精度和可靠性，彻底改变了医疗器械行业。为了了解它们的影响，我们与OEM传感器工程经理Anjali Mahajan就医疗设备应变片技术进行了交谈。她分享了关于这项技术如何推进医疗设备(从可穿戴设备到植入物)以及克服该领域的设计挑战的见解。

Q：应变片如何提高医疗设备的准确性和可靠性？

A：应变片通过显著提高医疗设备中力和载荷测量的精度而产生了巨大的变化。例如，在假肢和植入物中，它们测量这些装置承受的应力或变形。这些数据使我们的客户能够改进设计，确保他们能够承受现实条件。此外，它还有助于及早发现薄弱环节，从而随着时间的推移使设备更加耐用和可靠。

Q：医疗器械使用的应变片有哪些不同类型，它们有何不同？

A：以下几种类型，每种类型适合不同的应用。金属箔应变片因其优异的灵敏度和温度稳定性而被广泛应用。半导体应变片非常适合小型设备，因为它们灵敏度高，并且与小型可植入技术配合良好。对于一次性设备，厚膜应变片是更具成本效益的选择，尽管其灵敏度较低。此外，还有光纤应变片，它非常适用于需要高精度且无电磁干扰的场合。最后，压电应变片非常适合实时监控动态应变，例如振动。

Q：应变片可以集成到可穿戴医疗设备中用于持续健康监测吗？

A：是的，当然。健身追踪器和智能手表等可穿戴设备已经使用应变片来监测健康指标。它们可以跟踪运动引起的机械应变，使用户能够监测身体活动和心率。例如，应变仪可测量心跳或呼吸引起的细微变形，提供心血管和呼吸健康的连续数据。它们还用于跟踪姿势或通过实时监控身体压力来预防褥疮等问题。

Q：工程师在设计带应变片的医疗设备时面临哪些挑战，以及如何解决这些挑战？

A：有很多挑战需要考虑。实现正确的灵敏度和准确性是关键，特别是在使用小型设备时。可以通过选择合适的应变片类型、使用先进的校准技术和优化信号调理来解决这个问题。尺寸和集成度也是主要障碍，特别是对于可穿戴和植入设备。为克服这些困难，我们使用小型应变片和柔性基板将组件装配到紧凑的设计中。在生物相容性方面，尤其是在植入物中，材料需要对人体安全，因此我们使用专门的涂层和封装来防止不良反应。最后，耐用性、功耗和符合法规要求是基本考虑因素。设备必须能承受恶劣的环境，在最低功率下运行，并符合严格的安全标准，这需要在整个开发过程中进行仔细的材料选择和彻底的测试。

专家访谈 | 应变片如何重新定义医疗设备的准确性的图1

Q：应变片测量如何帮助诊断和治疗医疗状况？

A：应变片提供关键数据，有助于诊断和治疗各种病症。例如，在生物力学中，它们测量作用于关节、骨骼或植入物的力，让医生对异常步态或关节不稳定等问题有详细的了解。在康复治疗中，他们在物理治疗训练中跟踪应变，帮助治疗师根据患者的进展调整治疗计划。对于心血管健康，应变仪测量心脏上的机械应变，帮助检测异常或监测心脏功能。在呼吸护理中，他们跟踪呼吸运动，这有助于管理哮喘或睡眠呼吸暂停等病症。它们还可用于通过监测某些部位的体压来预防褥疮，这对于卧床不起的患者特别有用。总体而言，它们可提供更有效和个性化治疗所需的详细、实时反馈。