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科技聚焦:醫療應用中的壓力傳感器測量
http://www.www.0518ebh.com 2014-06-04 13:05:57 OFweek電子工程網

 OFweek電子工程網訊:醫療設備設計人員在選擇壓力傳感器時必須考慮耐受冷凝濕度這一棘手的問題。通常,他們需要在功能特點、封裝類型和成本之間反復權衡。除此之外,除了大塊頭的重載介質隔離壓力傳感器,醫療設備幾乎沒有其他傳感選項可供選擇。在推出兼容液體介質的電路板安裝型傳感器之前,這種壓力傳感器曾一度是唯一的選擇。

  對于具有中低壓力要求的設備(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設備)應用,壓力傳感器必須不僅能夠直接與液體介質接觸或耐受潮濕環境,同時還要能夠針對呼出氣體、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。在壓力范圍低于150 psi和狹小空間應用中,電路板安裝型壓力傳感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,傳感器應盡可能靠近待測介質。不過,不是所有壓力傳感器都能兼容液體介質,這給醫療設備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組件來解決濕度問題,或者重新考慮組件的定位,特別是在系統中設置避免任何流體與傳感器接觸的管路。這些工作都需要額外付出設計時間和成本。

  防液體,防潮

  當下,傳感器制造商開發出了電路板安裝型傳感器。這些傳感器不僅能夠隔離液體介質和高度潮濕的環境,適用于有中低壓力測量要求的醫療設備,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(確保流體不會與傳感器接觸),因此簡化了設計。

醫療應用中的壓力傳感器測量

  圖片注釋:霍尼韋爾TruStability壓力傳感器提供廣泛的配置選項,縮短了設計與開發時間。

  在化學分析儀中,壓力傳感器除需要在低壓力時提供高度精確和可重復的測量,并且需要耐受沖洗和清洗過程中的較高壓力。

  舉例來說,液體介質兼容式電路板安裝型壓力傳感器對于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復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,然后把樣本滴入樣本瓶進行混合或分析。在這過程中,壓力傳感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里。

  壓力傳感器必須在低壓力環境測量時必須具備高精度測量和可重復操作的要求。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。

  此類傳感器的實例包括霍尼韋爾傳感與控制部推出的24PC/26PC電路板安裝型壓力傳感器,它們能夠檢測讀數之間微小的壓力變化,并且能以可重復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數據(這對于分析設備的操作來說是核心要點)。除用作單側接觸液體介質的壓力傳感器外,差動傳感器還是雙壓力端口均兼容液體介質獨一無二的解決方案。 

多種選項

  霍尼韋爾TruStability壓力傳感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,電路板安裝型壓力傳感器用于測量病人吸入和呼出的氣流。為確保空氣和氧氣壓力不超過醫護人員設置的數值,傳感器需要具備高度穩定性和高精確度的操作性能。霍尼韋爾TruStability HSC/SSC壓力傳感器具有極嚴格的準確性,能夠檢測的壓力范圍可低至250 Pa(1英寸水柱),可完美勝任呼吸機應用。另外,這些傳感器還支持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傳感器具有液體介質選項,因而適用于與液體介質或凝露環境下直接接觸的應用。當靠近患者放置傳感器時,這些選項是關鍵的考慮因素,尤其是在呼吸機的呼氣部分,傳感器必須耐受病人咳嗽和呼氣造成的高濕度空氣。

  24PC/26PC和TruStability HSC/SSC壓力傳感器的出現解決了化學分析儀、呼吸機或其他相似類型的醫療設備的設計者想要把壓力傳感器定位在距離流體或潮濕環境盡可能近的地方,從而獲得最準確的壓力讀數的設計想法。這些傳感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,如壓力范圍、封裝類型和數字/模擬輸出范圍等,可為醫療設備的設計提供極高的靈活性。

  由于許多醫療設備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兼容性的壓力傳感器,以簡化設計。此外,他們還要了解壓力傳感器可能接觸的流體類型,確保其與流體兼容。

  設計者還應考慮具有完全補償、放大和校準特性的壓力傳感器,使操作更為簡便。因為借助這些傳感器,可避免在印刷電路板上設計信號調節組件,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。

  匹配傳感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兼容液體介質,且無放大和補償特性的低成本壓力傳感器。

  同時,應尋找易于集成到設計中的壓力傳感器。這意味著設備應提供多種端口類型、封裝和輸出類型(模擬和數字)選項。另外,傳感器的預檢驗,也是加快開發與生產周期的一大優勢。 

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