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Sensores para projetos médicos (MA038)

Segundo a Honeywell (www.honeywell.com) as indústrias que trabalham com produtos médicos devem ter a capacidade de lançar novos produtos que além de serem inovadores e de baixo custo devem estar rapidamente disponíveis no mercado, o que exige cuidados especiais no projeto. E, um dos cuidados que esta empresa cita está justamente na escolha dos sensores. Neste artigo, baseado em documentação da Honeywell (Medical Design) mostramos quais são os cuidados que devem ser observados na escolha de sensores para esse tipo de aplicação. (2008)

Segundo expectativas, o mercado de equipamentos médicos deve girar em torno de 300 bilhões de dólares para os próximos anos, o que evidencia uma intensa concorrência de todas as empresas que trabalham com eles.

No entanto, as empresas que desejam vencer nesse mercado devem estar atentos para que seus produtos tenham as qualidades que sejam o diferencial em relação aos concorrentes, como atender as normas de segurança, ter preços competitivos e estar de acordo com que o mercado exige.

O problema básico para o projetista está então na escolha dos elementos que vão fazer parte de seu projeto, Se bem que as novas tecnologias devam causar impactos importantes nos produtos do futuro, às vezes soluções de baixa tecnologia, disponíveis atualmente podem ser muito mais conveniente por serem mais funcionais, mais confiáveis e também por serem mais fáceis de implementar num processo de manufatura.

Um ponto crítico nos projetos médicos que deve ser observado com atenção em função disso é justamente o que trabalha com sensores. Os sensores estão presentes nos equipamentos médicos de todos os tipos desde há muito tempo.

As novas tecnologias apenas têm conseguido incorporar soluções de multi-sensoriamento nesses equipamentos, como por exemplo, a capacidade de sensoriar dois ou mais parâmetros sem a necessidade de ter os custos do equipamentos aumentado e também o tamanho de um equipamento. Não se necessita de soluções de alta tecnologia como as da nanotecnologias em muitos casos, pois existem meios relativamente simples de as termos.

Nas aplicações médicas existem dezenas de parâmetros que devem ser sensoriados e igualmente um número elevado de meios segundo os quais isso pode ser feito. Pode-se medir fluxo, força, umidade, nível de líquidos, carga, pressão, posição, temperatura, turbilhonamento, ultrassom, etc.

Além disso, os sensores podem controlar dispositivos diversos como indicadores, aquecedores, registradores, etc. Esses elementos podem ser dos mais diversos tipos como chaves de limite, relés, chaves do tipo toggle, rocker, etc.

Ao ter de projetar um novo produto, como deve proceder o projetista para fazer a escolha correta dos sensores usados? Não basta ter um fornecedor para os sensores corretos. O fornecedor deve também deve fornecer uma assistência de acordo com as exigências da indústria médica, apresentar recursos de inovação, performance além de ter experiência com as regulamentações do mercado.

Por exemplo, se o equipamento fabricado medir somente temperatura e forem adicionados recursos para medir fluxo e umidade, isso pode torná-lo único na categoria. Isso pode ser obtido de três maneiras diferentes, segundo sugere a honeywell:

 

1. Compre 3 sensores de 3 fornecedores. Monte, calibre e teste na sua própria empresa de manufatura.

2. Compre 3 sensores de 3 fornecedores e então contrate uma empresa para elaborar uma placa de circuito impresso, calibrar e testar tudo, esperando que ela lhe devolva o projeto pronto.

3. Compre 3 sensores de 1 fornecedor. A fonte única permite agregar inteligência ao chip e harmonizar os protocolos de comunicações de modo a se eliminar plataformas múltiplas de comunicação. Pode-se então esperar que o equipamento testado e calibrado lhe será fornecido com um conector para o modo plug-and-play pronto para ser instalado no equipamento. A inteligência não se limitar à transmissão de dados, mas também à filtragem de sinais e condicionamento, auto-diagnóstico, lógica de controle, memória e compatibilidade para barramentos de comunicação.

 

Vamos analisar os prós e os contra de cada uma dessas soluções possíveis, para que o projetista faça a melhor escolha.

 

3 sensores de 3 vendedores

Muitas empresas tendem a se especializar em um ou mais dois tipos de medidas. Isso significa que eles praticamente projetam e fabricam sensores de pressão ou sensores de umidade. A vantagem é que se eles fabricam, por exemplo, sensores de temperatura, então você vai ter os melhores sensores desse tipo e também os de menor custo, pois é a especialidade deles.

A desvantagem de comprar sensores desta maneira é que os sensores de três fornecedores diferentes desse tipo não serão capazes de se comunicar entre si. Esse problema vai se traduzir em complicações no projeto da placa mãe ou na programação/escolha do microcontrolador.

Um ponto a mais a se considerar, é que se forem comprados sensores de fornecedores diferentes, cada um deve ser montado e testado separadamente. Esse procedimento envolve diversas fontes e responsabilidade dividida.

 

Três sensores, três vendedores e uma empresa de manufatura contratada

O benefício deste procedimento está na não necessidade de se fazer testes, calibração e montagem. Com a não necessidade de se fazer testes e montagem, os custos podem ser reduzidos e o processo de montagem agilizado, pois basta montar a placa dos sensores no equipamento final.

A desvantagem, entretanto é que você passa a ter um quarto fornecedor envolvido no processo. Outra empresa a ser gerenciada, ter a qualidade controlada, e a ser paga também. A falha de uma dessas empresas, por exemplo, pode atrasar todo o processo de manufatura do equipamento.

 

Três sensores de um fornecedor que cuida do projeto inteiro

Este método, de início, pode parecer mais caro e trazer mais riscos.

Além disso, existe o risco de não se obter o grau necessário de experiência operacional e de manufatura das empresas que tenham um foco maior em apenas um ou dois tipos de sensores. Escolhendo um único fornecedor que se especialize em tecnologias de diversos tipos de sensores, o projeto pode ser simplificado de diversas maneiras.

Em primeiro lugar, isso elimina custos e tempo que são envolvidos para o caso de fornecedores múltiplos. Muitas empresas estão fazendo cortes nesse sentido. Em segundo lugar, existem muitas vantagens em se ter a possibilidade de diversas medidas no mesmo chip. Uma delas está na possibilidade de se usar um único protocolo de comunicações e com isso a necessidade de ter dispositivos separados para essa finalidade.

Usar um único protocolo significa não apenas melhor capacidade de controle do dispositivo como também melhor sincronismo no funcionamento dos sensores, agregando sofisticação ao dispositivo, sem aumentar os custos. Além disso, um único chip é mais confiável pois precisa de menos conexões, e sua montagem também é simplificada. Um único conector dá ao dispositivo a capacidade plug-and-play. Um conjunto selado pode ser obtido, o que é bastante difícil para sensores discretos.

Outra vantagem a ser considerada é que um sistema único para três sensores consome menos do que sistemas separados para cada sensor. O layout da placa também é simplificado por esse motivo.

Como terceira vantagem, a empresa de sensores pode montar esses sensores numa placa de PC, calibrá-los e adicionar inteligência, diagnóstico e recursos de comunicação. Eles fazem o teste final antes de os enviar a você. Isso significa um subsistema completo com a responsabilidade final de qualidade, envio e confiabilidade.

Finalmente, tendo uma relação com um fornecedor único será muito mais fácil trabalhar nas gerações seguintes de produtos. Além disso, eles podem ajuda-lo a rapidamente melhorar a performance dos produtos existentes.

 

Qual é a Melhor Escolha?

Em função do que foi analisado a Honeywell dá uma série de sugestões para se decidir quais das soluções é a melhor para se escolher um fornecedor para suas soluções médicas:

 

* O fornecedor deve ter uma ampla linha de sensores para possibilitar a capacidade de sensoriar muitos parâmetros em muitas faixas e condições ambientes. Empresas especializadas em apenas um tipo de medida lhe darão uma visão estreita que pode limitar seus projetos.

* Deve ter uma experiência comprovada no fornecimento destas soluções para fabricantes.

* Deve ter uma boa reputação em termos de qualidade, fornecimento pontual, experiência na aplicação, e soluções criativas para a solução de problemas. Obtenha recomendações e verifique para todos os setores envolvidos no seu projeto.

* Deve ser financeiramente firme e forte, fornecendo também um suporte mundial.

* Deve fornecer valores que se somam aos existentes no produto.

* Garante uma engenharia apropriada, observando os regulamentos e fontes de pesquisa de modo que o seu projeto saia na frente.

* Faça uma abordagem holística de seus projetos.

* Forneça um programa liberal de amostras. Isso possibilitará a melhor escolha da caixa, faixas de sensoriamento, protocolos e opções de conexões.

* Proporcione uma tecnologia wireless. Esse pode ser o ingrediente chave nas próximas gerações para este tipo de equipamento.

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