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醫療應用中的壓力測量知識

醫療應用中的壓力測量知識

  醫療裝置設計人員在選擇壓力感測器時必須考慮耐受冷凝溼度這一棘手的問題。通常,他們需要在功能特點、封裝型別和成本之間反覆權衡。除此之外,除了大塊頭的過載介質隔離壓力感測器,醫療裝置幾乎沒有其他感測選項可供選擇。在推出相容液體介質的電路板安裝型感測器之前,這種壓力感測器曾一度是唯一的選擇。

  對於具有中低壓力要求的裝置(包括氣/液相色譜儀、化學分析儀、呼吸機和血液分析機及診斷裝置)應用,壓力感測器必須不僅能夠直接與液體介質接觸或耐受潮溼環境,同時還要能夠針對撥出氣體、試劑、試樣和清洗液等多種介質提供高度準確的壓力測量結果。在壓力範圍低於150 psi和狹小空間應用中,電路板安裝型壓力感測器通常為首選解決方案,它們能夠在功能、封裝尺寸、可靠性和成本方面做到面面俱到。

  要獲得最準確的壓力讀數,感測器應儘可能靠近待測介質。不過,不是所有壓力感測器都能相容液體介質,這給醫療裝置設計者們造成了一大難題。在很多情況下,他們需要設計旁路或過濾器等附加元件來解決溼度問題,或者重新考慮元件的定位,特別是在系統中設定避免任何流體與感測器接觸的`管路。這些工作都需要額外付出設計時間和成本。

  1、防液體,防潮

  當下,感測器製造商開發出了電路板安裝型感測器。這些感測器不僅能夠隔離液體介質和高度潮溼的環境,適用於有中低壓力測量要求的醫療裝置,而且還使得設計者無需額外設計保護功能或重新設計產品(確保流體不會與感測器接觸),因此簡化了設計。

  在化學分析儀中,壓力感測器除需要在低壓力時提供高度精確和可重複的測量,並且需要耐受沖洗和清洗過程中的較高壓力。

  舉例來說,液體介質相容式電路板安裝型壓力感測器對於化學分析儀是個很好的選擇。因為化學分析儀要求精確測量以重複方式流過系統的液體。一般來說,在化學分析儀中,需要使用移液管抽吸樣本液體,然後把樣本滴入樣本瓶進行混合或分析。在這過程中,壓力感測器不僅可以確保準確抽吸所需試樣,還能檢測移液管是否暢通,或是移液管是否正確放置在試樣瓶裡。

  壓力感測器必須在低壓力環境測量時必須具備高精度測量和可重複操作的要求。與此同時,它們還要能夠耐受因沖洗或清洗液體通路而產生的較高壓力。所有這一切都以與待測液體介質直接接觸為前提。

  此類感測器的例項包括霍尼韋爾感測與控制部推出的24PC/26PC電路板安裝型壓力感測器,它們能夠檢測讀數之間微小的壓力變化,並且能以可重複方式精確測量流經系統的特定液體流量,確保液體具有流量和流速資料(這對於分析裝置的操作來說是核心要點)。除用作單側接觸液體介質的壓力感測器外,差動感測器還是雙壓力埠均相容液體介質獨一無二的解決方案。

  2多種選項

  霍尼韋爾TruStability壓力感測器系列具有廣泛的配置選項,可大大縮短設計與開發時間。

  在呼吸機應用中,電路板安裝型壓力感測器用於測量病人吸入和撥出的氣流。為確保空氣和氧氣壓力不超過醫護人員設定的數值,感測器需要具備高度穩定性和高精確度的操作效能。霍尼韋爾TruStability HSC/SSC壓力感測器具有極嚴格的準確性,能夠檢測的壓力範圍可低至250 Pa(1英寸水柱),可完美勝任呼吸機應用。另外,這些感測器還支援I2C或SPI數字輸出,可與微處理器或微控制器直接對接,既簡化了設計,又改進了系統性能。

  TruStability感測器具有液體介質選項,因而適用於與液體介質或凝露環境下直接接觸的應用。當靠近患者放置感測器時,這些選項是關鍵的考慮因素,尤其是在呼吸機的呼氣部分,感測器必須耐受病人咳嗽和呼氣造成的高溼度空氣。

  24PC/26PC和TruStability HSC/SSC壓力感測器的出現解決了化學分析儀、呼吸機或其他相似型別的醫療裝置的設計者想要把壓力感測器定位在距離流體或潮溼環境儘可能近的地方,從而獲得最準確的壓力讀數的設計想法。這些感測器不僅耐受各種非腐蝕性、去離子液體或氣體環境,而且具備大量規格選項,如壓力範圍、封裝型別和數字/模擬輸出範圍等,可為醫療裝置的設計提供極高的靈活性。

  由於許多醫療裝置應用都有可能與流體和氣體發生接觸,所以設計人員應始終優先考慮具有液體介質相容性的壓力感測器,以簡化設計。此外,他們還要了解壓力感測器可能接觸的流體型別,確保其與流體相容。

  設計者還應考慮具有完全補償、放大和校準特性的壓力感測器,使操作更為簡便。因為藉助這些感測器,可避免在印刷電路板上設計訊號調節元件,由此能帶來節省空間、增加可靠性、降低成本以及簡化等益處。

  3、匹配感測器與應用之間的要求

  當然,無論如何都應首先根據應用來確定最佳選擇,如在報警電路等應用中,設計者可能會優先選擇相容液體介質,且無放大和補償特性的低成本壓力感測器。

  同時,應尋找易於整合到設計中的壓力感測器。這意味著裝置應提供多種埠型別、封裝和輸出型別(模擬和數字)選項。另外,感測器的預檢驗,也是加快開發與生產週期的一大優勢。

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