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氣流和硅基壓力傳感器的運用 |
上海雙旭 |
| 正如每種醫療進程的背面都有著一門真實的科學，在斷定用于輔佐疾病的確診和醫治的復雜醫療設備中的氣流和硅基壓力傳感器的背面也存在著一門科學。三種運用氣流和硅基壓力傳感器的醫療運用是：麻醉機、睡覺呼吸機和醫院確診設備。 麻醉機 麻醉機中運用的藥劑為設備帶來了共同的應戰。這些化學物質通常粘度較大，也許會在設備內部發作堆積。在制作此類設備時，有必要思考到這種要素，并采納相應恢復性辦法。由于醫療設備關于患者而言十分首要，所以要挑選一個可以在設備的整個運用壽命中都能供給*的活絡度和精度的傳感器。挑選既可以滿足功用需要，又能長期保持功用安穩的傳感器，就能確保傳感器在醫療設備的整個運用壽命時期正常運用。假如挑選了準確的傳感器，*可以完結10年的傳感器生命周期。 工程師應當思考患者的呼吸頻率。患者的規模也許包含從身體欠佳、呼吸頻率較慢的成年人到身體健康、呼吸頻率較快且肺活量較大的成年人。傳感有些需要十分活絡，以便準確地丈量患者的吸氣和呼氣以及傳遞到氣流之中的麻醉氣體。因而，就會運用2個(有時是3個)氣流傳感器來丈量特定的氣動子體系。規劃者也許應當為設備中所有首要的子體系設定一個的氣流傳感器。 由于麻醉藥劑和高濕度加在一起會給傳感器造成惡劣的環境，所以可以以為呼氣電路中的差分壓力傳感器要優于氣流傳感器。差分壓力傳感器關于濕氣、麻醉藥劑和別的資料造成的氣體介質污染的適應性要更強。在需要高壓運送源，或許傳感器需要直接觸摸濃縮氧氣或麻醉藥劑的情況下，應運用與介質隔離的傳感器。這時，選用與介質隔離的不銹鋼壓力傳感器也許是的，由于它較經用。假如需要便攜式的設備，就應當思考運用低功耗的氣流和壓力傳感器，這可以減小所需要的電源的尺度，并協助約束單元的總分量。將傳感器裝置到氣流通道的歧管處，可以協助減小規劃尺度和分量。 另一項思考要素是輸出。數字輸出，比方I2C和SPI協議，可以使傳感器的分辨率以及與微處理器的集成得以*化。但仍然存在著對模仿輸出的需要，首要緣由是，在某些安全電路中由于整流的需要不允許軟件參加其中。用戶也許期望運用傳感器的初始輸出來觸發警報或安全情況。一起供給數字和模仿這兩種選項的才能是很首要的。終究，傳感器的呼應時刻關于將麻醉藥劑有效地運送給患者是至關首要的。運用如今的技能，麻醉機制作商可以完結1ms的呼應時刻。 睡覺呼吸機 關于睡覺呼吸機而言，當涉及到總差錯帶時，通常更令人重視的是患者的舒服和便利，而對功用請求并不嚴苛。由于它們通常是與加濕器協同運用的，所以它們需要在較高濕度的條件下運轉并且保持安穩的功用。它們有必要要經用，由于它們通常在家庭環境中被各類人士操作運用。用戶對設備的請求首要集中在精度、安穩性、便攜性和單元尺度/分量方面。對噪聲的請求也很首要，由于這種設備是在睡覺進程中運用。需要運用壓降較低的氣流傳感器，由于假如壓降太高，電機的工作強度就更大(壓降等于傳感器中的阻抗)，然后增加噪聲和縮短電機的運用壽命。 所以工程師應當挑選可以以很低的速率來感應差分壓力或氣流的傳感器。傳感器應當可以丈量患者呼吸的峰值，或許吸氣和呼氣之間的轉折點。關于較復雜的睡覺呼吸機，有時會挑選氣流傳感器而不是壓力傳感器，由于呼吸機需要在低氣流水平常更為靈敏。一旦斷定了壓力、氣流和介質需要，就該思考精度和安穩性需要，包含總差錯帶。家用睡覺呼吸機有必要要經用，由于外在要素會影響單元功用。 出于價格方面的思考，通常會挑選增強型數字商品。與購買已經過擴大的傳感器相比，在稍后增加部件來調整信號大小會更加貴重。一起，假如這么做的話，用于集成的時刻將更短，這使得規劃人員可以更快地完結傳感器，并將終究設備更快地推向市場。依據睡覺呼吸機類型的不一樣，機械請求(比方尺度、裝置和研孔)也許也會對設備的規劃帶來必定影響，由于客戶期望得到體積更小、漂亮且便攜的設備。也許還需思考客戶校準功用，格外是關于CPAP(繼續的正向呼吸道壓力)運用，以盡量進步商品功用，然后地匹配患者的呼吸形式。 醫院確診設備 醫院確診設備包含質譜儀、色譜儀(例如，用于氣體、液體和液相色譜法)、實驗室自動化體系以及剖析儀，比方用于血液、血液學、免疫剖析和臨床化學等用途的剖析儀。在為醫院確診設備挑選傳感器時，高分辨率、高精度和高安穩性都是要著重思考的要害要素。設備需要可以檢查到乃至是zui小的物質量。因而，確診設備通常都具有zui高的分辨率請求，通常是16位或更高。傳感器的精度和安穩性關于獲取準確的數據是很首要的，而準確的數據關于實驗室檢查成果至關首要，并會直接關系到患者的生命安危。 斷定需要檢查的壓力和氣流的悉數規模和增量是需要思考的首要要素。傳感器在醫院確診范疇的運用也許還請求具有與清洗、干燥的空氣之外的別的介質的相容性。在有些確診設備中，從塑料或粘合劑中釋放出的氣體，雖然數量微乎其微，也會污染樣品并使測試成果發作差錯。精度，格外是對線性和滯后差錯而言，都是很首要的。由于整個體系的活絡度和所運用的傳感器的活絡度有關，所以應當盡量減小滯后效果。0.25%的精度差錯是的(非線性和遲滯差錯)，而0.5%通常是允許存在的zui大值。 如上所述，高分辨率是至關首要的，這即是為何確診和剖析設備的用戶也許會挑選未經擴大的傳感器以獲取盡量多的中心/初始傳感器輸出，并自個來創建補償和擴大算法的緣由。一些傳感器制作商經過高分辨率的A/D轉換器來供給帶擴大的商品。留意，高分辨率A/D轉換器并不是傳感器的分辨率——需要思考傳感器自身的分辨率。假如傳感器的分辨率較低，那么A/D所具有的額定位數將只能供給額定的無用數據。 安穩性是十分首要的，由于漂移也許領會外地影響傳感器的讀數。假如傳感器在設備制成以后發作漂移(校準在設備發運之前完結)，成果就會呈現差錯。傳感器在制作和裝置啟用進程中，有必要思考怎么防備熱應力和機械應力的影響，由于這會影響到設備功用的安穩。在醫院確診運用中，關于與漂移和不安穩性有關的差錯而言，0.5%或更低是可接受的zui大值。與別的醫療運用不一樣的是，關于確診設備而言，尺度并不是格外要害的要素，由于它們大多數都是體積較大、不方便移動的設備，并固定擺放在實驗室中。應當先思考分辨率、精度和安穩性，其次才是物理要素，比方輸出、尺度、裝置、研孔和電力需要。 |
