Pemilihan Sensor Tekanan MEMS Perubatan: Spesifikasi, Drift dan Pemeriksaan Penyumberan

Pengimbangan 40 Pa dalam anggota pernafasan ventilator sudah cukup untuk menolak nafas spontan di luar tingkap pencetusnya, dan ofset itu hampir tidak pernah datang dari tiub. Ia datang daripada sensor tekanan MEMS perubatan yang terletak pada papan litar pesakit. Pasukan reka bentuk yang menentukan bahagian ini dengan cepat cenderung menghabiskan enam bulan berikutnya mengejar hanyut sifar, aduan gangguan penggera dan rutin penentukuran yang tiada siapa yang belanjakan. Setiap satu daripada masalah tersebut adalah murah untuk dicegah pada peringkat lembaran data dan mahal untuk diperbaiki selepas perkakas.

Penderiaan tekanan adalah salah satu daripada beberapa tempat dalam peranti perubatan di mana bahagian berharga beberapa dolar menentukan sama ada doktor mempercayai nombor pada skrin. Spesifikasi di bawah adalah yang mengubah tingkah laku klinikal.

Apa yang Diukur oleh Sensor Tekanan MEMS Perubatan

Penderia tekanan MEMS perubatan menukarkan perbezaan tekanan kepada voltan dengan mengukur sejauh mana diafragma silikon mikromesin membelok, kemudian mengimbangi dan menentukur voltan itu menjadi output yang ditentukan.

Dua nombor menjelaskan mengapa mati kosong tidak pernah menjadi produk. Pesongan skala penuh biasanya di bawah satu mikrometer, dan output jambatan mentah diukur dalam berpuluh-puluh milivolt. Gel pengasingan, geometri port, ASIC penyaman isyarat, dan rekod penentukuran oleh itu melakukan kerja sebanyak silikon itu sendiri.

Bahagian keadaan pepejal mengalihkan kateter berisi bendalir dalam talian pemantauan atas sebab praktikal: lajur bendalir mempunyai pematuhan dan memerangkap udara, yang melembapkan bentuk gelombang yang cepat dan memaksa siram sebelum setiap bacaan. Diafragma silikon tidak mempunyai lajur untuk dinyahbuih dan bertindak balas dalam julat kilohertz. Ulasan yang diterbitkan untuk penderia tekanan kecil menerangkan peranti yang cukup kecil untuk mengukur tekanan di dalam saluran darah dengan diameter dalam 200 hingga 1,000 mikrometer, yang merupakan prinsip penderiaan yang sama dikecilkan.

Mutlak, Tolok atau Pembezaan: Pilih Rujukan Sebelum Julat

Dapatkan rujukan tekanan yang salah dan setiap keputusan kemudian adalah salah oleh kira-kira satu suasana. Bahagian mutlak, tolok dan pembezaan menjawab soalan yang berbeza, dan monitor pesakit tunggal selalunya memerlukan dua daripada tiga.

Bahagian pembezaan mendominasi reka bentuk ventilator dan aliran kerana aliran disimpulkan daripada penurunan tekanan merentasi sekatan yang diketahui. Oleh itu, sensor mengukur perbezaan kecil pada tekanan mod biasa yang besar. Bahagian yang dinilai untuk pembezaan 10 kPa tetapi hanya mod biasa 30 kPa akan gagal dalam litar yang memberikan 60 cm H2O tekanan saluran udara ke kedua-dua port.

Bahagian tolok kekal sebagai tenaga kerja untuk tekanan darah berasaskan cuff dan talian penghantaran gas, di mana rujukan ambien boleh diterima. Bahagian mutlak diperlukan setiap kali rujukan perlu melakukan perjalanan bersama pesakit, seperti dalam garisan invasif atau saluran ketinggian barometrik. Modul tekanan darah yang dibina di sekeliling elemen tolok terpencil gel adalah titik permulaan yang biasa.

Penderia Tekanan Perubatan MCP-H10 dan MCP-H11 MCP-H10 menyediakan output voltan analog; MCP-H11 menambah tekanan digital I2C dan output suhu, meliputi -100 hingga 1000 kPa untuk reka bentuk perubatan dan pengguna. Lihat Produk →

Spesifikasi yang Memutuskan Kajian Reka Bentuk

Lima nombor menentukan sama ada penderia tekanan bertahan dalam semakan reka bentuk: julat skala penuh, asas ketepatan, hanyutan terma, kestabilan jangka panjang dan tekanan pecah. Segala-galanya adalah perincian pembungkusan.

• Julat skala penuh dan ruang kepala. Letakkan titik operasi biasa antara 25% dan 75% skala penuh. Bahagian 10 kPa yang digunakan pada 9.5 kPa tidak mempunyai ruang lagi untuk had penggera, dan belanjawan ralatnya dibelanjakan sebelum suhu dipertimbangkan.
• Asas ketepatan. Peratus skala penuh, peratus bacaan dan peratus rentang adalah tiga nombor berbeza. Tukarkan kesemuanya kepada pascal pada tekanan yang sebenarnya anda perlu selesaikan.
• Hanyutan terma. Minta offset dan span drift merentasi jalur klinikal, bukan jalur komersial. Bahagian yang diberi pampasan dari 0 hingga 70 C mengatakan sangat sedikit tentang tingkah laku pada sentuhan kulit 41 C.
• Kestabilan jangka panjang. Drift setahun, dinyatakan sebagai peratusan skala penuh, memutuskan sama ada peranti memerlukan penentukuran semula semasa hayat perkhidmatannya atau boleh dimeterai dan dilupakan.
• Tekanan pecah dan bukti. Oklusi talian atau injap terhempas boleh melebihi skala penuh dengan faktor yang besar. Sensor perlu bertahan dan kembali kepada spesifikasi, bukan semata-mata mengelakkan keretakan.

Tempat Penderia Tekanan MEMS Perubatan Digunakan dalam Peralatan Klinikal

Lima keluarga peranti menyumbang kebanyakan permintaan perubatan untuk bahagian ini, dan setiap satu menekankan spesifikasi yang berbeza.

Penderia Tekanan Berbeza MCP-H20 dan MCP-H21 Penderia pembezaan dwi-port dengan output I2C analog atau berkelajuan tinggi, menjangkau -100 hingga 200 kPa untuk pengukuran perubatan, pneumatik dan persekitaran. Lihat Produk →

MemsTech (Wuxi Mems Tech Co., Ltd.), pengeluar sensor yang berpangkalan di Daerah Teknologi Tinggi Negara Wuxi, mengatur rangkaian perubatannya merentasi keluarga ini dan menerbitkan portfolio sensor tekanan perubatan yang memetakan setiap model kepada jenis tekanan, isyarat keluaran, julat ukuran dan pakej. Pemetaan itu lebih penting daripada angka ketepatan tajuk tunggal, kerana jurutera ventilator dan jurutera dialisis mengoptimumkan kekangan yang berbeza daripada katalog yang sama.

Pampasan Suhu dan Hanyut: Ralat Yang Muncul Kemudian

Suhu ialah sumber ralat tunggal terbesar dalam penderia tekanan perubatan, dan ia adalah spesifikasi yang dipetik paling tidak konsisten. Dua bahagian dengan ketepatan suhu bilik yang sama boleh berbeza dengan faktor lima pada 45 C.

Tiga tabiat menutup sebahagian besar jurang itu sebelum ia mencapai pesakit:

1. Uji nombor bahagian yang tepat dalam perumahan yang tepat pada kedua-dua hujung jalur suhu klinikal, bukan jalur komersial.
2. Log offset sifar pada kuasa hidup dan sekali lagi selepas 20 minit operasi berterusan, kemudian bandingkan kedua-duanya merentas sepuluh unit daripada tiga lot.
3. Tambahkan injap sifar dan rutin mengimbangi perisian tegar, jadi sistem membetulkan perkara yang tidak dapat dijamin oleh sensor.

Pengilang dengan penentukuran dalaman menyerap sebahagian daripada kerja ini. Setiap unit yang dihantar oleh MemsTech adalah sifar dan skala penuh ditentukur, dikitar secara haba dan dinilai untuk kestabilan jangka panjang sebelum dikeluarkan, dengan ketepatan kes terbaik disebut pada 0.2% FSS. Pengesahan selebihnya masih tergolong dalam pelan ujian anda sendiri, kerana hanya anda yang mengetahui media, tegasan pelekap dan kitaran pensterilan yang akan dilihat oleh bahagian tersebut.

Semakan Pakej, Antara Muka dan Penyumberan Sebelum Anda Melepaskan PO

Dua pilihan menutup spesifikasi: cara sensor dipasang dan cara isyarat meninggalkan papan. Kedua-duanya ditentukan oleh jumlah pengeluaran dan oleh siapa yang memiliki langkah penentukuran.

Penderia Tekanan Bersepadu MCP5XXXDP untuk Kegunaan Perubatan dan Perindustrian mutlak, gauge, and differential pressure options with analog output, covering 0 to 700 kPa for microcontroller-based medical and industrial designs. Lihat Produk →

1. Minta rekod penentukuran untuk lot yang tepat, termasuk nilai sifar dan skala penuh, bukan hanya pernyataan ketepatan generik.
2. Sahkan julat pampasan suhu secara bertulis dan tanya apa yang berlaku di luarnya.
3. Sahkan keserasian media dengan kaedah pensterilan yang sebenarnya anda gunakan, termasuk kiraan kitaran.
4. Minta agihan sifar lot-ke-lot, kerana nombor itu mendorong sama ada barisan pemasangan anda memerlukan langkah pemangkasan.
5. Sahkan kapasiti dan masa pendahuluan terhadap tanjakan anda, dan semak sama ada bahagian itu dibina secara dalaman atau dijual semula.

Untuk latar belakang teknikal yang lebih luas tentang pembinaan acuan, pembungkusan dan pertukaran aplikasi, tapak itu Gambaran keseluruhan teknologi sensor tekanan MEMS merangkumi cara peranti ini dibina dan tempat had praktikalnya.

Soalan Lazim Penderia Tekanan MEMS Perubatan

Apakah perbezaan antara sensor tekanan MEMS dan sensor tekanan piezoelektrik?

Sensor tekanan MEMS mengukur pesongan diafragma dan boleh membaca tekanan statik, jadi ia memegang nilai yang sah untuk tekanan saluran udara, tekanan cuff atau tekanan transmembran dialisis. Elemen piezoelektrik bertindak balas kepada daya yang berubah-ubah dan tidak boleh menahan bacaan statik, yang menjadikannya sesuai untuk acara dinamik dan bukannya pemantauan berterusan.

Bolehkah sensor tekanan MEMS perubatan bertahan dalam pensterilan autoklaf?

Ia bergantung pada pakej, bukan die. Port terpencil gel dalam perumah tertutup biasanya digunakan dengan pensterilan, tetapi offset sifar perlu disahkan semula selepas kitaran berulang pada 121 C atau 134 C, kerana histeresis terma terkumpul dalam gel dan lapisan pelekat.

Bagaimanakah saya boleh memilih antara penderia tekanan perubatan analog dan digital?

Pilih analog jika papan anda sudah mempunyai ADC bunyi rendah dan anda memiliki rutin penentukuran dan pampasan suhu. Pilih bahagian digital yang ditentukur kilang jika anda lebih suka membeli ketepatan daripada membinanya, yang biasanya merupakan laluan yang lebih pantas untuk pasukan kecil dan volum yang lebih rendah.

Apakah ketepatan yang boleh diberikan oleh sensor tekanan MEMS perubatan secara realistik?

Kelinearan dan ketepatan kes terbaik mencecah 0.2% daripada skala penuh pada platform perubatan yang dipadankan dengan baik, tetapi jumlah yang penting dalam lapangan ialah jumlah ketepatan, hanyutan haba dan kestabilan jangka panjang merentas jalur suhu klinikal. Jumlah itu biasanya dua hingga lima kali ganda angka tajuk.