據統計，壓力傳感器是全球三大傳感器種類之一（流量、壓力、流量傳感器），壓力傳感器種類繁多，MEMS是用量最大的壓力傳感器技術，其次是陶瓷、濺射薄膜、微熔等壓力傳感器，傳統應變片、藍寶石、壓電、光纖、諧振等壓力傳感器在計量、醫療器械等領域有所應用。
在醫療器械領域，壓力傳感器在檢測和響應身體內壓力變化方面起著至關重要的作用。全世界每年使用數十萬個一次性侵入式傳感器來測量顱骨和心臟的壓力，MEMS傳感器被稱為第二次硅革命，它是包含電和機械集成為一個獨立的系統，介入式醫療器械在近年來越來越普遍，為患者提供了監護、介入和治療能力，
圖片來源：優利威
在本文中，我們將探討MEMS壓力傳感器在植入式醫療設備研發中需要注意的事項。
工作原理
醫用傳感器在醫用產品化的應用案例除了常見的醫用超聲波檢測和CT、CR、DR等醫療設備外；從醫用設備呼吸機、血液分析儀、多參數監護儀、核磁共振儀、心腦電導聯系統、心血管系統裝置，到目前熱門的移動互聯醫療、遠程醫療、人工智能AI醫療、手術機器人等，都有醫用傳感器的身影。不難預測在現代醫學領域中，傳感器的應用會越來越廣泛和深入。
目前的MEMS壓力傳感器有硅壓阻式壓力傳感器和硅電容式壓力傳感器，兩者都是在硅片上生成的微機械電子傳感器。
工作原理是基于半導體材料（硅）的壓阻效應。在MEMS芯片核心敏感區域-硅膜的特定方向上摻雜形成4個等值的半導體電阻，并連接成惠斯通電橋。
當硅膜受到外界壓力作用時，半導體電阻會產生變化，造成電橋失去平衡，這樣壓力變化帶來電流或者電壓變化，通過過濾、放大等信號處理過程輸出可顯示的連續信號，產生的圖形和數字顯示在監護儀上，供監護、顯示、提示和報警用。已經應用于一些領域，如肺動脈測量以監測心力衰竭，一次性內窺鏡，冷凍消融術，前列腺動脈栓塞術，顱內壓監控等。
性能問題
在一些醫療器械中快速的歸零是非常重要的。因此在使用前需要進行完整的校準和歸零操作，以消除儀器本身的誤差和漂移。比如顱內壓監測儀，由于其需要在顱內植入傳感器，并測量顱內壓力的微小變化，
漂移，是指MEMS器件輸出信號的偏移或偏差。在MEMS器件中，由于機械部件的微小變化，如溫度變化、機械應力和濕度變化等，會導致輸出信號的漂移。
漂移問題通常是由MEMS器件中的微小不穩定性引起的，這些不穩定性包括溫度變化，機械應力， 為了解決MEMS漂移問題，通常需要采用一些技術手段，例如溫度補償，材料選擇，設計優化。
安全問題
在設計時，也需要電學方面的因素，漏電流，EMI，EMC，ESD以及對MRI的影響，除了需要符合ISO60601的規定之外，也需要考察介入器械在可能的使用場景中的兼容性。
生物相容性，產品暴露在人體環境中，就需根據ISO10993來評估其毒性、炎癥、發熱和過敏的測試結果；另外，在血管中放入的器械會導致血流變化，所以該類器械還需評估血栓形成和血液凝固的可能性，以及在設計時需要考慮血流的影響，做相應的優化調整。
設計時需要考慮的因素
測試范圍，壓感除了尺寸外，量程也需要選擇最合適的范圍，在被測物理量的變化范圍內盡量的縮小量程范圍，MEMS廠商在研制新芯片時盡量把所有的應用范圍都涵蓋在內，以提高銷售量，減少研發成本，但是在器械研發中卻是相反的，很大范圍的量程往往其精確度不如小量程傳感器。
設備的耐受性（或耐用性）是首先需要考慮的一個重要概念。用于測量溫度、振動和位置等特性的傳感元件小而精密。例如，熱電堆傳感器由一組精準的小型熱敏電阻組成，用于測量其可測范圍內的溫度。這些傳感器的封裝方式可以保護傳感元件免受外部環境的影響。這在通風設備等應用中至關重要，其中熱電堆用于測量表面溫度，空氣流量傳感器測量氣流溫度以針對環境變化進行補償，并為裝配的其他傳感器提供溫度測量基線。傳感元件采用不銹鋼外殼封裝，處于全密封狀態，可防止外部環境（如潮濕和其他惡劣因素）對其造成影響。
小型化是傳感器行業需要考慮的另一個主要趨勢，旨在縮小傳感器在產品內占用的“空間”。關于小型化，85% 的調查參與者一致同意這應該是一個關注焦點。與此同時，15% 的調查參與者認為傳感器小型化已經達到了所需程度。傳感器小型化不僅限于醫療市場，其重要性日益增加。
壓感類型，壓感有表壓，絕壓，差分等類型，在選型時要考慮將來的銷售區域的氣壓問題， 尤其是高原，比如我國第二階梯的地區，云貴，山西，寧夏等，甚至西藏和青海地區，在沿海地區幾乎0海拔的大氣壓大概100kpa，而到了海拔4100米平均大氣壓只有61Kpa。
尺寸，在全新開發或者模仿開發新器械時，需要知道器械的外形尺寸，以及對傳感器的尺寸要求，在一些需要監護和治療的場合，尺寸是一個很關鍵的因素，小尺寸意味著小創口，進而意味著良好的預后和更短的院內停留時間。
文章來源： 醫聊MedTalks、傳感器專家網、EO治理前沿、優利威
