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气流和硅基压力传感器的使用

正如每种医疗过程的背后都有着一门真正的科学,在确定用于辅助疾病的诊断和治疗的复杂医疗设备中的气流和硅基…

正如每种医疗进程的背面都有着一门真实的科学,在确认用于辅佐疾病的确诊和医治的杂乱医疗设备中的气流和硅基压力传感器的背面也存在着一门科学。三种运用气流和硅基压力传感器的医疗运用是:麻醉机、睡觉呼吸机和医院确诊设备。

麻醉机

麻醉机中运用的药剂为设备带来了共同的应战。这些化学物质一般粘度较大,或许会在设备内部产生堆积。在制作此类设备时,有必要考虑到这种要素,并采纳相应恢复性办法。由于医疗设备关于患者而言十分重要,所以要挑选一个可以在设备的整个运用寿命中都能供给极好的活络度和精度的传感器。挑选既可以满意功用需求,又能长期保持功用安稳的传感器,就能保证传感器在医疗设备的整个运用寿命期间正常运用。假如挑选了正确的传感器,完全可以完结10年的传感器生命周期。

工程师应该考虑患者的呼吸频率。患者的规模或许包含从身体欠佳、呼吸频率较慢的成年人到身体健康、呼吸频率较快且肺活量较大的成年人。传感部分需求十分活络,以便正确地丈量患者的吸气和呼气以及传递到气流之中的麻醉气体。因而,就会运用2个(有时是3个)气流传感器来丈量特定的气动子体系。规划者或许应该为设备中所有重要的子体系设定一个专用的气流传感器。

由于麻醉药剂和高湿度加在一起会给传感器形成恶劣的环境,所以可以以为呼气电路中的差分压力传感器要优于气流传感器。差分压力传感器关于湿气、麻醉药剂和其他资料形成的气体介质污染的适应性要更强。在需求高压运送源,或许传感器需求直接触摸浓缩氧气或麻醉药剂的情况下,应运用与介质隔离的传感器。这时,选用与介质隔离的不锈钢压力传感器或许是最理想的,由于它较经用。假如需求便携式的设备,就应该考虑运用低功耗的气流和压力传感器,这可以减小所需求的电源的尺度,并协助约束单元的总分量。将传感器装置到气流通道的歧管处,可以协助减小规划尺度和分量。

另一项考虑要素是输出。数字输出,比方I2C和SPI协议,可以使传感器的分辨率以及与微处理器的集成得以最优化。但仍然存在着对模仿输出的需求,首要原因是,在某些安全电路中由于整流的需求不答应软件参加其间。用户或许期望运用传感器的原始输出来触发警报或安全情况。一起供给数字和模仿这两种选项的才能是很重要的。终究,传感器的呼应时刻关于将麻醉药剂有效地运送给患者是至关重要的。运用现在的技能,麻醉机制作商可以完结1ms的呼应时刻。

睡觉呼吸机

关于睡觉呼吸机而言,当涉及到总差错带时,一般更令人重视的是患者的舒适和便利,而对功用要求并不严苛。由于它们一般是与加湿器协同运用的,所以它们需求在较高湿度的条件下作业而且保持安稳的功用。它们有必要要经用,由于它们一般在家庭环境中被各类人士操作运用。用户对设备的要求首要会集在精度、安稳性、便携性和单元尺度/分量方面。对噪声的要求也很重要,由于这种设备是在睡觉进程中运用。需求运用压降较低的气流传感器,由于假如压降太高,电机的作业强度就更大(压降等于传感器中的阻抗),然后增加噪声和缩短电机的运用寿命。

所以工程师应该挑选可以以很低的速率来感应差分压力或气流的传感器。传感器应该可以丈量患者呼吸的峰值,或许吸气和呼气之间的转折点。关于较杂乱的睡觉呼吸机,有时会挑选气流传感器而不是压力传感器,由于呼吸机需求在低气流水平常更为灵敏。一旦确认了压力、气流和介质需求,就该考虑精度和安稳性需求,包含总差错带。家用睡觉呼吸机有必要要经用,由于外在要素会影响单元功用。

出于价格方面的考虑,一般会挑选增强型数字产品。与购买已经过扩大的传感器比较,在稍后增加部件来调整信号大小会愈加贵重。一起,假如这样做的话,用于集成的时刻将更短,这使得规划人员可以更快地完结传感器,并将终究设备更快地推向市场。依据睡觉呼吸机类型的不同,机械要求(比方尺度、装置和研孔)或许也会对设备的规划带来必定影响,由于客户期望得到体积更小、漂亮且便携的设备。或许还需考虑客户校准功用,特别是关于CPAP(继续的正向呼吸道压力)运用,以尽量进步产品功用,然后最好地匹配患者的呼吸形式。

医院确诊设备

医院确诊设备包含质谱仪、色谱仪(例如,用于气体、液体和高效液相色谱法)、实验室自动化体系以及剖析仪,比方用于血液、血液学、免疫剖析和临床化学等用处的剖析仪。在为医院确诊设备挑选传感器时,高分辨率、高精度和高安稳性都是要侧重考虑的要害要素。设备需求可以检测到乃至是最小的物质量。因而,确诊设备一般都具有最高的分辨率要求,一般是16位或更高。传感器的精度和安稳性关于获取准确的数据是很重要的,而准确的数据关于实验室检测成果至关重要,并会直接关系到患者的生命安危。

确认需求检测的压力和气流的悉数规模和增量是需求考虑的首要要素。传感器在医院确诊范畴的运用或许还要求具有与清洁、枯燥的空气之外的其他介质的相容性。在有些确诊设备中,从塑料或粘合剂中释放出的气体,虽然数量微乎其微,也会污染样品并使测验成果产生差错。精度,特别是对线性和滞后差错而言,都是很重要的。由于整个体系的活络度和所运用的传感器的活络度有关,所以应该尽量减小滞后效果。0.25%的精度差错是最佳的(非线性和迟滞差错),而0.5%一般是答应存在的最大值。

如上所述,高分辨率是至关重要的,这便是为什么确诊和剖析设备的用户或许会挑选未经扩大的传感器以获取尽量多的中心/原始传感器输出,并自己来创立补偿和扩大算法的原因。一些传感器制作商经过高分辨率的A/D转换器来供给带扩大的产品。留意,高分辨率A/D转换器并不是传感器的分辨率——需求考虑传感器自身的分辨率。假如传感器的分辨率较低,那么A/D所具有的额定位数将只能供给额定的无用数据。

安稳性是十分重要的,由于漂移或许领会外地影响传感器的读数。假如传感器在设备制成之后产生漂移(校准在设备发运之前完结),成果就会呈现差错。传感器在制作和装置启用进程中,有必要考虑怎么防备热应力和机械应力的影响,由于这会影响到设备功用的安稳。在医院确诊运用中,关于与漂移和不安稳性有关的差错而言,0.5%或更低是可接受的最大值。与其他医疗运用不同的是,关于确诊设备而言,尺度并不是特别要害的要素,由于它们大多数都是体积较大、不方便移动的设备,并固定摆放在实验室中。应该先考虑分辨率、精度和安稳性,其次才是物理要素,比方输出、尺度、装置、研孔和电力需求。

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