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氣流和硅基壓力傳感器的運(yùn)用 |
上海雙旭 |
| 正如每種醫(yī)療進(jìn)程的背面都有著一門真實(shí)的科學(xué)，在斷定用于輔佐疾病的確診和醫(yī)治的復(fù)雜醫(yī)療設(shè)備中的氣流和硅基壓力傳感器的背面也存在著一門科學(xué)。三種運(yùn)用氣流和硅基壓力傳感器的醫(yī)療運(yùn)用是：麻醉機(jī)、睡覺呼吸機(jī)和醫(yī)院確診設(shè)備。 麻醉機(jī) 麻醉機(jī)中運(yùn)用的藥劑為設(shè)備帶來了共同的應(yīng)戰(zhàn)。這些化學(xué)物質(zhì)通常粘度較大，也許會(huì)在設(shè)備內(nèi)部發(fā)作堆積。在制作此類設(shè)備時(shí)，有必要思考到這種要素，并采納相應(yīng)恢復(fù)性辦法。由于醫(yī)療設(shè)備關(guān)于患者而言十分首要，所以要挑選一個(gè)可以在設(shè)備的整個(gè)運(yùn)用壽命中都能供給*的活絡(luò)度和精度的傳感器。挑選既可以滿足功用需要，又能長(zhǎng)期保持功用安穩(wěn)的傳感器，就能確保傳感器在醫(yī)療設(shè)備的整個(gè)運(yùn)用壽命時(shí)期正常運(yùn)用。假如挑選了準(zhǔn)確的傳感器，*可以完結(jié)10年的傳感器生命周期。 工程師應(yīng)當(dāng)思考患者的呼吸頻率。患者的規(guī)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(luò)，以便準(zhǔn)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(huì)運(yùn)用2個(gè)(有時(shí)是3個(gè))氣流傳感器來丈量特定的氣動(dòng)子體系。規(guī)劃者也許應(yīng)當(dāng)為設(shè)備中所有首要的子體系設(shè)定一個(gè)的氣流傳感器。 由于麻醉藥劑和高濕度加在一起會(huì)給傳感器造成惡劣的環(huán)境，所以可以以為呼氣電路中的差分壓力傳感器要優(yōu)于氣流傳感器。差分壓力傳感器關(guān)于濕氣、麻醉藥劑和別的資料造成的氣體介質(zhì)污染的適應(yīng)性要更強(qiáng)。在需要高壓運(yùn)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(yīng)運(yùn)用與介質(zhì)隔離的傳感器。這時(shí)，選用與介質(zhì)隔離的不銹鋼壓力傳感器也許是的，由于它較經(jīng)用。假如需要便攜式的設(shè)備，就應(yīng)當(dāng)思考運(yùn)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(xié)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(xié)助減小規(guī)劃尺度和分量。 另一項(xiàng)思考要素是輸出。數(shù)字輸出，比方I2C和SPI協(xié)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(duì)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(yùn)用傳感器的初始輸出來觸發(fā)警報(bào)或安全情況。一起供給數(shù)字和模仿這兩種選項(xiàng)的才能是很首要的。終究，傳感器的呼應(yīng)時(shí)刻關(guān)于將麻醉藥劑有效地運(yùn)送給患者是至關(guān)首要的。運(yùn)用如今的技能，麻醉機(jī)制作商可以完結(jié)1ms的呼應(yīng)時(shí)刻。 睡覺呼吸機(jī) 關(guān)于睡覺呼吸機(jī)而言，當(dāng)涉及到總差錯(cuò)帶時(shí)，通常更令人重視的是患者的舒服和便利，而對(duì)功用請(qǐng)求并不嚴(yán)苛。由于它們通常是與加濕器協(xié)同運(yùn)用的，所以它們需要在較高濕度的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)并且保持安穩(wěn)的功用。它們有必要要經(jīng)用，由于它們通常在家庭環(huán)境中被各類人士操作運(yùn)用。用戶對(duì)設(shè)備的請(qǐng)求首要集中在精度、安穩(wěn)性、便攜性和單元尺度/分量方面。對(duì)噪聲的請(qǐng)求也很首要，由于這種設(shè)備是在睡覺進(jìn)程中運(yùn)用。需要運(yùn)用壓降較低的氣流傳感器，由于假如壓降太高，電機(jī)的工作強(qiáng)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(jī)的運(yùn)用壽命。 所以工程師應(yīng)當(dāng)挑選可以以很低的速率來感應(yīng)差分壓力或氣流的傳感器。傳感器應(yīng)當(dāng)可以丈量患者呼吸的峰值，或許吸氣和呼氣之間的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。關(guān)于較復(fù)雜的睡覺呼吸機(jī)，有時(shí)會(huì)挑選氣流傳感器而不是壓力傳感器，由于呼吸機(jī)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(zhì)需要，就該思考精度和安穩(wěn)性需要，包含總差錯(cuò)帶。家用睡覺呼吸機(jī)有必要要經(jīng)用，由于外在要素會(huì)影響單元功用。 出于價(jià)格方面的思考，通常會(huì)挑選增強(qiáng)型數(shù)字商品。與購買已經(jīng)過擴(kuò)大的傳感器相比，在稍后增加部件來調(diào)整信號(hào)大小會(huì)更加貴重。一起，假如這么做的話，用于集成的時(shí)刻將更短，這使得規(guī)劃人員可以更快地完結(jié)傳感器，并將終究設(shè)備更快地推向市場(chǎng)。依據(jù)睡覺呼吸機(jī)類型的不一樣，機(jī)械請(qǐng)求(比方尺度、裝置和研孔)也許也會(huì)對(duì)設(shè)備的規(guī)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(shè)備。也許還需思考客戶校準(zhǔn)功用，格外是關(guān)于CPAP(繼續(xù)的正向呼吸道壓力)運(yùn)用，以盡量進(jìn)步商品功用，然后地匹配患者的呼吸形式。 醫(yī)院確診設(shè)備 醫(yī)院確診設(shè)備包含質(zhì)譜儀、色譜儀(例如，用于氣體、液體和液相色譜法)、實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化體系以及剖析儀，比方用于血液、血液學(xué)、免疫剖析和臨床化學(xué)等用途的剖析儀。在為醫(yī)院確診設(shè)備挑選傳感器時(shí)，高分辨率、高精度和高安穩(wěn)性都是要著重思考的要害要素。設(shè)備需要可以檢查到乃至是zui小的物質(zhì)量。因而，確診設(shè)備通常都具有zui高的分辨率請(qǐng)求，通常是16位或更高。傳感器的精度和安穩(wěn)性關(guān)于獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)是很首要的，而準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)關(guān)于實(shí)驗(yàn)室檢查成果至關(guān)首要，并會(huì)直接關(guān)系到患者的生命安危。 斷定需要檢查的壓力和氣流的悉數(shù)規(guī)模和增量是需要思考的首要要素。傳感器在醫(yī)院確診范疇的運(yùn)用也許還請(qǐng)求具有與清洗、干燥的空氣之外的別的介質(zhì)的相容性。在有些確診設(shè)備中，從塑料或粘合劑中釋放出的氣體，雖然數(shù)量微乎其微，也會(huì)污染樣品并使測(cè)試成果發(fā)作差錯(cuò)。精度，格外是對(duì)線性和滯后差錯(cuò)而言，都是很首要的。由于整個(gè)體系的活絡(luò)度和所運(yùn)用的傳感器的活絡(luò)度有關(guān)，所以應(yīng)當(dāng)盡量減小滯后效果。0.25%的精度差錯(cuò)是的(非線性和遲滯差錯(cuò))，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(guān)首要的，這即是為何確診和剖析設(shè)備的用戶也許會(huì)挑選未經(jīng)擴(kuò)大的傳感器以獲取盡量多的中心/初始傳感器輸出，并自個(gè)來創(chuàng)建補(bǔ)償和擴(kuò)大算法的緣由。一些傳感器制作商經(jīng)過高分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器來供給帶擴(kuò)大的商品。留意，高分辨率A/D轉(zhuǎn)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(shù)將只能供給額定的無用數(shù)據(jù)。 安穩(wěn)性是十分首要的，由于漂移也許領(lǐng)會(huì)外地影響傳感器的讀數(shù)。假如傳感器在設(shè)備制成以后發(fā)作漂移(校準(zhǔn)在設(shè)備發(fā)運(yùn)之前完結(jié))，成果就會(huì)呈現(xiàn)差錯(cuò)。傳感器在制作和裝置啟用進(jìn)程中，有必要思考怎么防備熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力的影響，由于這會(huì)影響到設(shè)備功用的安穩(wěn)。在醫(yī)院確診運(yùn)用中，關(guān)于與漂移和不安穩(wěn)性有關(guān)的差錯(cuò)而言，0.5%或更低是可接受的zui大值。與別的醫(yī)療運(yùn)用不一樣的是，關(guān)于確診設(shè)備而言，尺度并不是格外要害的要素，由于它們大多數(shù)都是體積較大、不方便移動(dòng)的設(shè)備，并固定擺放在實(shí)驗(yàn)室中。應(yīng)當(dāng)先思考分辨率、精度和安穩(wěn)性，其次才是物理要素，比方輸出、尺度、裝置、研孔和電力需要。 |
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