انتخاب سنسور فشار MEMS پزشکی: مشخصات، رانش و بررسی منبع

یک افست 40 Pa در اندام دمی یک ونتیلاتور برای فشار دادن یک نفس خود به خود به بیرون پنجره ماشه آن کافی است، و این جبران تقریباً هرگز از لوله نمی آید. این از سنسور فشار MEMS پزشکی که روی برد مدار بیمار قرار دارد می آید. تیم‌های طراحی که به سرعت این بخش را مشخص می‌کنند، تمایل دارند شش ماه آینده را به تعقیب دریفت صفر، شکایات مزاحم آلارم و یک روال کالیبراسیون که هیچ‌کس بودجه‌ای برای آن در نظر نگرفته، بگذراند. جلوگیری از هر یک از این مشکلات در مرحله دیتاشیت ارزان و پس از ابزارسازی گران است.

سنجش فشار یکی از معدود مکان‌هایی در دستگاه‌های پزشکی است که در آن قطعه‌ای چند دلاری تصمیم می‌گیرد که آیا پزشک به عدد روی صفحه اعتماد می‌کند یا خیر. مشخصات زیر آنهایی هستند که رفتار بالینی را تغییر می دهند.

سنسور فشار MEMS پزشکی در واقع چه چیزی را اندازه گیری می کند

یک سنسور فشار MEMS پزشکی با اندازه‌گیری میزان انحراف دیافراگم سیلیکونی میکروماشین‌شده، اختلاف فشار را به ولتاژ تبدیل می‌کند، سپس آن ولتاژ را جبران و به خروجی مشخصی کالیبره می‌کند.

دو عدد توضیح می دهد که چرا قالب برهنه هرگز محصول نیست. انحراف در مقیاس کامل معمولاً زیر یک میکرومتر است و خروجی پل خام با ده ها میلی ولت اندازه گیری می شود. بنابراین ژل ایزوله، هندسه پورت، ASIC تنظیم کننده سیگنال و رکورد کالیبراسیون به اندازه خود سیلیکون کار می کنند.

قطعات حالت جامد به یک دلیل عملی کاتترهای پر از مایع را در خطوط مانیتورینگ جابجا کردند: یک ستون سیال دارای انطباق است و هوا را به دام می‌اندازد، که شکل موج‌های سریع را خنثی می‌کند و مجبور به شستشوی قبل از هر بار خواندن می‌شود. دیافراگم سیلیکونی ستونی برای حباب زدایی ندارد و در محدوده کیلوهرتز پاسخ می دهد. بررسی های منتشر شده از سنسورهای فشار مینیاتوری دستگاه هایی را به اندازه کافی کوچک برای اندازه گیری فشار داخل رگ های خونی با قطر داخلی 200 تا 1000 میکرومتر توصیف می کند که همان اصل حسی است که کاهش یافته است.

مطلق، گیج یا دیفرانسیل: مرجع را قبل از محدوده انتخاب کنید

مرجع فشار را اشتباه بگیرید و هر تصمیم بعدی تقریباً با یک جو اشتباه است. بخش های مطلق، گیج و دیفرانسیل به سوالات مختلفی پاسخ می دهند و یک مانیتور بیمار اغلب به دو مورد از سه مورد نیاز دارد.

قطعات دیفرانسیل بر طراحی‌های هواکش و جریان غالب هستند زیرا جریان از افت فشار در یک محدودیت شناخته شده استنباط می‌شود. بنابراین سنسور یک اختلاف کوچک را با فشار زیاد حالت معمول اندازه گیری می کند. قطعه ای که برای دیفرانسیل 10 کیلو پاسکال رتبه بندی شده است اما حالت معمولی تنها 30 کیلو پاسکال است در مداری که فشار 60 سانتی متری H2O راه هوایی را به هر دو پورت وارد می کند از کار می افتد.

قطعات گیج برای خطوط فشار خون مبتنی بر کاف و خطوط انتقال گاز، جایی که مرجع محیطی قابل قبول است، به عنوان نیروی کار باقی می‌مانند. هر زمان که مرجع باید با بیمار سفر کند، قطعات مطلق مورد نیاز است، مانند یک خط تهاجمی یا یک کانال ارتفاع فشارسنجی. یک ماژول فشار خون ساخته شده در اطراف یک عنصر سنج ژل ایزوله یک نقطه شروع مشترک است.

سنسورهای فشار پزشکی MCP-H10 و MCP-H11 MCP-H10 خروجی ولتاژ آنالوگ را فراهم می کند. MCP-H11 فشار دیجیتال و دمای خروجی I2C را اضافه می کند و 100- تا 1000 کیلو پاسکال را برای طرح های پزشکی و مصرف کننده پوشش می دهد. مشاهده محصول →

مشخصاتی که یک بررسی طراحی را تعیین می کند

پنج عدد تعیین می‌کنند که آیا یک سنسور فشار از بازبینی طراحی جان سالم به در می‌برد: محدوده مقیاس کامل، مبنای دقت، رانش حرارتی، پایداری طولانی‌مدت و فشار ترکیدگی. هر چیز دیگری جزییات بسته بندی است.

• محدوده و فضای سر در مقیاس کامل. نقطه عملیاتی معمولی را بین 25% تا 75% مقیاس کامل قرار دهید. یک قطعه 10 کیلو پاسکال که در 9.5 کیلو پاسکال استفاده می شود، جایی برای محدودیت های هشدار باقی نمی ماند و بودجه خطای آن قبل از در نظر گرفتن دما صرف می شود.
• مبنای دقت درصد مقیاس کامل، درصد خواندن و درصد بازه سه عدد متفاوت هستند. همه آنها را با فشاری که واقعاً باید حل کنید به پاسکال تبدیل کنید.
• رانش حرارتی. برای افست و رانش دهانه در باند بالینی بخواهید، نه باند تجاری. قسمتی که از 0 تا 70 درجه سانتیگراد جبران شده است، در مورد رفتار در تماس با پوست 41 درجه سانتیگراد بسیار اندک صحبت می کند.
• ثبات دراز مدت دریفت در سال، که به صورت درصدی از مقیاس کامل بیان می‌شود، تصمیم می‌گیرد که آیا دستگاه در طول عمر خود نیاز به کالیبراسیون مجدد دارد یا می‌تواند مهر و موم شده و فراموش شود.
• ترکیدگی و فشار ثابت. انسداد خط یا انسداد دریچه می تواند تا حد زیادی از مقیاس کامل فراتر رود. سنسور باید از آن جان سالم به در ببرد و به مشخصات بازگردد، نه اینکه صرفاً از ترک خوردن جلوگیری کند.

جایی که از سنسورهای فشار MEMS پزشکی در تجهیزات بالینی استفاده می شود

پنج خانواده دستگاه بیشترین تقاضای پزشکی برای این قطعات را به خود اختصاص می دهند و هر کدام بر مشخصات متفاوتی تاکید دارند.

سنسورهای فشار دیفرانسیل MCP-H20 و MCP-H21 سنسورهای دیفرانسیل دو پورت با خروجی آنالوگ یا پرسرعت I2C که از 100- تا 200 کیلو پاسکال برای اندازه‌گیری‌های پزشکی، پنوماتیک و محیطی استفاده می‌کنند. مشاهده محصول →

MemsTech (Wuxi Mems Tech Co., Ltd.)، یک تولید کننده حسگر مستقر در منطقه ملی فناوری پیشرفته Wuxi، محدوده پزشکی خود را دقیقاً در بین این خانواده ها سازماندهی می کند و منتشر می کند. نمونه کارها سنسور فشار پزشکی که هر مدل را به یک نوع فشار، سیگنال خروجی، محدوده اندازه گیری و بسته نگاشت می کند. این نقشه برداری بیش از یک رقم صحت تیتر مهم است، زیرا یک مهندس هواکش و یک مهندس دیالیز در حال بهینه سازی محدودیت های مختلف از یک فهرست هستند.

جبران دما و رانش: خطاهایی که بعداً ظاهر می شوند

دما بزرگترین منبع خطای منفرد در یک سنسور فشار پزشکی است، و این مشخصاتی است که به طور مداوم ذکر شده است. دو قسمت با دقت دمای اتاق یکسان می توانند در دمای 45 درجه سانتیگراد با ضریب پنج تفاوت داشته باشند.

سه عادت بیشتر این شکاف را قبل از رسیدن به بیمار از بین می‌برند:

1. شماره قطعه دقیق را در محفظه دقیق هر دو انتهای باند دمای بالینی تست کنید، نه نوار تجاری.
2. در هنگام روشن شدن و دوباره پس از 20 دقیقه کار مداوم، صفر را ثبت کنید، سپس این دو را در ده واحد از سه لات مقایسه کنید.
3. یک دریچه صفر کردن و یک روال آفست میان‌افزار اضافه کنید تا سیستم آنچه را که سنسور نمی‌تواند تضمین کند تصحیح کند.

تولید کنندگان با کالیبراسیون داخلی بخشی از این کار را جذب می کنند. هر واحدی که توسط MemsTech ارسال می‌شود صفر و در مقیاس کامل کالیبره شده، چرخه حرارتی شده و برای پایداری طولانی‌مدت قبل از انتشار ارزیابی می‌شود، با بهترین دقت در 0.2% FSS. تأیید باقی‌مانده هنوز به برنامه آزمایشی شما تعلق دارد، زیرا فقط شما می‌دانید رسانه، فشار نصب و چرخه استریل‌سازی که قطعه واقعاً می‌بیند.

بررسی بسته، رابط و منبع یابی قبل از انتشار یک PO

دو گزینه مشخصات را کامل می کنند: نحوه نصب سنسور و نحوه خروج سیگنال از برد. هر دو با توجه به حجم تولید و اینکه چه کسی مالک مرحله کالیبراسیون است تعیین می شود.

سنسورهای فشار یکپارچه MCP5XXXDP برای مصارف پزشکی و صنعتی مطلق, gauge, and differential pressure options with analog output, covering 0 to 700 kPa for microcontroller-based medical and industrial designs. مشاهده محصول →

1. درخواست رکورد کالیبراسیون برای لات دقیق، از جمله مقادیر صفر و مقیاس کامل، نه فقط یک بیانیه دقت عمومی.
2. محدوده جبران دما را به صورت کتبی تأیید کنید و بپرسید در خارج از آن چه اتفاقی می افتد.
3. سازگاری رسانه را با روش استریل‌سازی که واقعاً استفاده می‌کنید، از جمله شمارش چرخه، تأیید کنید.
4. توزیع لات به لات صفر را بخواهید، زیرا این عدد نشان می دهد که آیا خط مونتاژ شما نیاز به یک مرحله اصلاح دارد یا خیر.
5. ظرفیت و زمان تحویل را در مقایسه با سطح شیب دار خود تأیید کنید و بررسی کنید که آیا قطعه در داخل ساخته شده است یا دوباره فروخته شده است.

برای پیشینه فنی گسترده تر در مورد ساخت قالب، بسته بندی، و مبادلات کاربردی، سایت نمای کلی فناوری سنسور فشار MEMS چگونگی ساخت این دستگاه ها و محدودیت های عملی آنها را پوشش می دهد.

سوالات متداول سنسور فشار MEMS پزشکی

تفاوت بین سنسور فشار MEMS و سنسور فشار پیزوالکتریک چیست؟

یک سنسور فشار MEMS انحراف دیافراگم را اندازه گیری می کند و می تواند فشار استاتیک را بخواند، بنابراین مقدار معتبری برای فشار راه هوایی، فشار کاف یا فشار غشایی دیالیز دارد. عناصر پیزوالکتریک به نیروی در حال تغییر پاسخ می دهند و نمی توانند یک قرائت ایستا داشته باشند، که آنها را برای رویدادهای دینامیکی به جای نظارت مداوم مناسب می کند.

آیا سنسور فشار MEMS پزشکی می تواند از استریلیزاسیون اتوکلاو جان سالم به در ببرد؟

این به بسته بندی بستگی دارد نه قالب. پورت های ژل ایزوله در محفظه های مهر و موم شده معمولاً همراه با استریلیزاسیون استفاده می شوند، اما افست صفر باید پس از چرخه های مکرر در دمای 121 یا 134 درجه سانتیگراد دوباره تأیید شود، زیرا هیسترزیس حرارتی در ژل و لایه های چسب تجمع می یابد.

چگونه بین سنسور فشار پزشکی آنالوگ و دیجیتال انتخاب کنم؟

اگر برد شما از قبل دارای یک ADC کم نویز است و شما دارای روال کالیبراسیون و جبران دما هستید، آنالوگ را انتخاب کنید. اگر ترجیح می دهید دقت آن را بخرید تا اینکه بسازید، یک قطعه دیجیتال کالیبره شده کارخانه را انتخاب کنید، که معمولاً مسیر سریعتر برای تیم های کوچک و حجم کمتر است.

یک سنسور فشار MEMS پزشکی واقعاً چه دقتی می تواند ارائه دهد؟

خطی بودن و دقت در بهترین حالت به 0.2٪ از مقیاس کامل در سکوهای پزشکی همسان می رسد، اما عددی که در این زمینه اهمیت دارد مجموع دقت، رانش حرارتی و پایداری طولانی مدت در سراسر باند دمای بالینی است. این مجموع معمولاً دو تا پنج برابر رقم تیتر است.