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气流和硅基压力传感器的运用

发布时间： 2015-08-09　　点击次数： 1923次

气流和硅基压力传感器的运用

上海双旭

正如每种医疗进程的背面都有着一门真实的科学，在断定用于辅佐疾病的确诊和医治的复杂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。这些化学物质通常粘度较大，也许会在设备内部发作堆积。在制作此类设备时，有必要思考到这种要素，并采纳相应恢复性办法。由于医疗设备关于患者而言十分首要，所以要挑选一个可以在设备的整个运用寿命中都能供给*的活络度和精度的传感器。挑选既可以满足功用需要，又能长期保持功用安稳的传感器，就能确保传感器在医疗设备的整个运用寿命时期正常运用。假如挑选了准确的传感器，*可以完结10年的传感器生命周期。
工程师应当思考患者的呼吸频率。患者的规模也许包含从身体欠佳、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。传感有些需要十分活络，以便准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。规划者也许应当为设备中所有首要的子体系设定一个的气流传感器。
由于麻醉药剂和高湿度加在一起会给传感器造成恶劣的环境，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、麻醉药剂和别的资料造成的气体介质污染的适应性要更强。在需要高压运送源，或许传感器需要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也许是的，由于它较经用。假如需要便携式的设备，就应当思考运用低功耗的气流和压力传感器，这可以减小所需要的电源的尺度，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。
另一项思考要素是输出。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*化。但仍然存在着对模仿输出的需要，首要缘由是，在某些安全电路中由于整流的需要不允许软件参加其中。用户也许期望运用传感器的初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首要的。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首要的。运用如今的技能，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，通常更令人重视的是患者的舒服和便利，而对功用请求并不严苛。由于它们通常是与加湿器协同运用的，所以它们需要在较高湿度的条件下运转并且保持安稳的功用。它们有必要要经用，由于它们通常在家庭环境中被各类人士操作运用。用户对设备的请求首要集中在精度、安稳性、便携性和单元尺度/分量方面。对噪声的请求也很首要，由于这种设备是在睡觉进程中运用。需要运用压降较低的气流传感器，由于假如压降太高，电机的工作强度就更大(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。
所以工程师应当挑选可以以很低的速率来感应差分压力或气流的传感器。传感器应当可以丈量患者呼吸的峰值，或许吸气和呼气之间的转折点。关于较复杂的睡觉呼吸机，有时会挑选气流传感器而不是压力传感器，由于呼吸机需要在低气流水平常更为灵敏。一旦断定了压力、气流和介质需要，就该思考精度和安稳性需要，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。
出于价格方面的思考，通常会挑选增强型数字商品。与购买已经过扩大的传感器相比，在稍后增加部件来调整信号大小会更加贵重。一起，假如这么做的话，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一样，机械请求(比方尺度、装置和研孔)也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。也许还需思考客户校准功用，格外是关于CPAP(继续的正向呼吸道压力)运用，以尽量进步商品功用，然后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途的剖析仪。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着重思考的要害要素。设备需要可以检查到乃至是zui小的物质量。因而，确诊设备通常都具有zui高的分辨率请求，通常是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首要的，而准确的数据关于实验室检查成果至关首要，并会直接关系到患者的生命安危。
断定需要检查的压力和气流的悉数规模和增量是需要思考的首要要素。传感器在医院确诊范畴的运用也许还请求具有与清洗、干燥的空气之外的别的介质的相容性。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试成果发作差错。精度，格外是对线性和滞后差错而言，都是很首要的。由于整个体系的活络度和所运用的传感器的活络度有关，所以应当尽量减小滞后效果。0.25%的精度差错是的(非线性和迟滞差错)，而0.5%通常是允许存在的zui大值。
如上所述，高分辨率是至关首要的，这即是为何确诊和剖析设备的用户也许会挑选未经扩大的传感器以获取尽量多的中心/初始传感器输出，并自个来创建补偿和扩大算法的缘由。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商品。留意，高分辨率A/D转换器并不是传感器的分辨率——需要思考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。
安稳性是十分首要的，由于漂移也许领会外地影响传感器的读数。假如传感器在设备制成以后发作漂移(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，有必要思考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zui大值。与别的医疗运用不一样的是，关于确诊设备而言，尺度并不是格外要害的要素，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。应当先思考分辨率、精度和安稳性，其次才是物理要素，比方输出、尺度、装置、研孔和电力需要。

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