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物联网（loT）是日益增长的变革浪潮的代表，给所有行业和市场的设计工程师带来了新的挑战。虽然这是一个有点模糊的概念，但物联网可以被广义地定义为智能设备组成的网络，它们以无线方式相互通信，几乎没有直接的人机交互。
一般而言，医生和患者越来越接受能为患者提供正常生活的医疗方法。人体接触永远是所有医疗方案中的重要组成部分，但智能医疗设备、系统和仪器的快速发展可以简化其中的很多过程。
不过，仅凭智能医疗设备并不一定就能在物联网世界中发挥作用，它们还必须配备能让其与其他设备自由通信的部件。嵌入式传感技术使这些设备能够采用类似人的感官来观察、听到甚至感受周围的世界，并在通信流中自动触发动作。
鉴于触觉交流在医学治疗中具有多种不同的作用，嵌入式压力传感技术可以成为患者与医生之间的通信系统的关键接触点。在开发智能连接的压力传感医疗设备或应用时，设计工程师应考虑一种可以无缝集成到设计中的压力传感技术，这是非常重要的一步。
压力传感技术:您有哪些选择?
最常见的嵌入式压力传感技术包括称重传感器、应变仪、微机电系统(MEMs)和力敏电阻(也称为压阻式传感器或FSR)。鉴于应用的需求或设计的限制，某些压力传感器类型可能是比其他类型更好的选择。
称重传感器是最广为人知的压力传感器技术，是智能医疗应用的理想选择，它需要高水平的力反馈精度来触发动作。虽然许多供应商可以提供相应产品，但由于其尺寸、重量和功率的要求，往往难以嵌入小型的设备中。而且，称重传感器可能需要工厂例行进行重新校准，这对用户来说可能会很不方便，也更旱贵。
应变计是另一种常见的嵌入式压力传感器。它们通过基于应变的间接测量来测量力。虽然尺寸比称重传感器小得多，但应变计通常需要复杂的电子设备才能运行，这可能需要外包出去。从集成和生产的尾度来看，这种选择可能更昂贵。
与应变计一样，MEMs传感器也非常精确，并且具有尺寸小的优点，可以嵌入到紧凑的空间设计中。但同样，它们的集成成本和复杂的电路在设计过程中充满了挑战。
FSR是超薄而且非常灵活的压力传感器，由两片薄聚酩夹着半导体材料组成。它们是无源元件，充当电路中的电阻器。该传感器具有高电阻，在施加力时会下降。
FSR是其他压力传感器的一种更具成本效益的替代方案，因为它们能够在简单的电路中工作，并且具有薄而微小的尺寸。它们也可以以单个的点或矩阵形式生产，以在设计所需要的精确位置提供力或压力的反馈。
利用FSR技术实现医疗设备的智能互联
智能医疗设备的价值主要通过消除臆测、跟踪患者的进展或保持既定治疗过程的一致性来实现。正如以下应用展示的那样，任何有效的交流都可以陈述一个事件，而FSR技术可以成为一种将力反馈转化为可操作响应的关键组件。
跟踪可穿戴药物输送设备的性能
可穿戴输液泵是患者接受药物治疗的一种好方法，无需花费时间进行注射。它们通常通过编程来在需要时以适当的剂量向患者输送药物。但是随着时间的推移，有可能会在输液管内发生堵塞，或者在使用过程中可能发生破坏性冲击。
通常，大多数输液泵采用某种形式的压力传感技术作为检测阻塞的安全措施。由于具有薄、小尺寸和电路要求简单这些优点，FSR技术已被证明是这些应用的可靠选择。
开发智能输液泵的一种方式是使用FSR来捕获力反馈数据，以便让便携式设备本身能直接启用医生和患者之间的无线通信系统。医生可以在计算机或移动设备中使用该反馈数据来监视设备的使用情况，确定设备是否正常工作，甚至安排处方补充。
可以为任何与人体接触的医疗设备开发类似的系统，例如测量注射笔的阻塞。
监测康复设备的使用情况
严重的身体伤害通常要求患者调整其习惯并使用康复设备(如轮椅、助行器和拐杖)以适应治疗计划。然而，患者在使用此设备时可能会发生对活动进行过度补偿的情况，这可能会导致疼痛或其他伤害。
根据患者在恢复过程中的关键点，医生可以指示患者增加或减少运动和/或锻炼。确保其实现的一种方法是在该设备中加入力传感能力，以便向医生提供使用信息。
嵌入拐杖或轮椅接触区域的FSR可将数据流发送到医生的计算机或移动设备中。数据包合关于患者是偏向于设备的一侧还是另一侧的实时信息，并且还有助于量化设备使用的时间量。根据这些使用数据，医生无需在现场就可以向患者提出建议，以改善他们的康复过程。
揭示治疗糖尿病溃疡的重要细节
矫形器和矫正鞋是治疗糖尿病引发的溃疡的有效方法。即便如此，鉴于患者的病情各不相同，治疗糖尿病溃疡往往是一个主观的、带臆测性和检查的过程。
在鞋中使用FSR矢巨阵鞋垫可以捕获实时行走时的压力分布数据并监测患者的行走模式。在智能医疗物联网的应用中，医生或足科医生可以通过计算机或移动设备来监控这种实时无线数据流，从而发现有可能导致患者溃疡加重的步态异常。该信息甚至可以识别峰值压力点在一夭中的变化，无论是由于疲劳还是疼痛引起的。
基于这些数据，医生可以设定或修改用来解决患者特定的需求的矫正器，并且在患者的旅途中持续监测进展。
用于抑制褥疮的力敏解决方案
不能移动的住院患者通常容易患上褥疮或其他健康风险。为了防止这些并发症，护士会定期将患者在床上变换姿势以改善血液循环。然而，在一个繁忙的医院中，跟踪这些患者是否需要调整姿势并不是一件很容易的事。
将FSR技术嵌入医院病床可以为患者提供额外的保证，使患者得到他们所需的关注。一旦感觉到患者的体重，可以将定位在床上不同区域的传感器设置为触发计时器。
在智能物联网应用中，在经过一段时间后可以向护理人员的寻呼机或移动设备发送警报，以调整患者在床上的位置。
为老年人提供便利
65岁及以上的老年人占世界人口的一大部分，并且这个数据不断增长。因此，今天有更多的人面临健康问题的风险，如痴呆症，可能需要额外注意他们的安全。由于时间或是经济方面的原因，朋友和家人都很难为他们年迈的亲人提供可能需要的密切联系。
一般来说，人们每夭都会按照常规的方式上床睡觉。随着个体年龄的增长，他们的日常生活变得更加可预测。将FSR技术集成到家具或其他设备中可以成为一种可行的方法，让看护人员与年迈的亲人保持联系即使是相距甚远。
例如，可以对装有超薄FSR系统的床边地垫进行编程，以监控个人离开床的时间和长度。一旦踏上垫子，就会触发倒数计时器。如果个人在一段时间后没有回到床上，则可以自动生成短信或电话，并将其发送给看护人员以采取行动。
这种智能连接的力敏系统不仅能让有风险的人更独立地生活而且还为亲人提供安心。
让患者与他们的护理人员保持联系
医疗物联网概念的目标不是完全消除人类与治疗方案的联系，而是简化一些容易被忽视或需要额外猜测的常规过程。本文分享的应用批判性地思考医生和患者如何从压力反馈的尾度来进行互动。制造商可以引入更加人性化的接触点来设计智能医疗设备，从而更多地提高和改进物联网世界的护理标准。
作者:Rob Podoloff和Andy Dambeck
Tekscan公司