科技聚焦:医疗应用中的压力测量

2014-05-20 17:21:01来源: EEWORLD 关键字:压力测量

    医疗设备设计人员在选择压力传感器时必须考虑耐受冷凝湿度这一棘手的问题。通常,他们需要在功能特点封装类型和成本之间反复权衡。除此之外,除了大块头的重载介质隔离压力传感器,医疗设备几乎没有其他传感选项可供选择。在推出兼容液体介质的电路板安装型传感器之前,这种压力传感器曾一度是唯一的选择。

    对于具有中低压力要求的设备(包括气/液相色谱仪、化学分析仪、呼吸机和血液分析机及诊断设备)应用,压力传感器必须不仅能够直接与液体介质接触或耐受潮湿环境,同时还要能够针对呼出气体、试剂、试样和清洗液等多种介质提供高度准确的压力测量结果。在压力范围低于150 psi和狭小空间应用中,电路板安装型压力传感器通常为首选解决方案,它们能够在功能、封装尺寸、可靠性和成本方面做到面面俱到。

    要获得最准确的压力读数,传感器应尽可能靠近待测介质。不过,不是所有压力传感器都能兼容液体介质,这给医疗设备设计者们造成了一大难题。在很多情况下,他们需要设计旁路或过滤器等附加组件来解决湿度问题,或者重新考虑组件的定位,特别是在系统中设置避免任何流体与传感器接触的管路。这些工作都需要额外付出设计时间和成本。

防液体,防潮
    当下,传感器制造商开发出了电路板安装型传感器。这些传感器不仅能够隔离液体介质和高度潮湿的环境,适用于有中低压力测量要求的医疗设备,而且还使得设计者无需额外设计保护功能或重新设计产品(确保流体不会与传感器接触),因此简化了设计。

 

图片注释:霍尼韦尔TruStability压力传感器提供广泛的配置选项,缩短了设计与开发时间。

    在化学分析仪中,压力传感器除需要在低压力时提供高度精确和可重复的测量,并且需要耐受冲洗和清洗过程中的较高压力。

    举例来说,液体介质兼容式电路板安装型压力传感器对于化学分析仪是个很好的选择。因为化学分析仪要求精确测量以重复方式流过系统的液体。一般来说,在化学分析仪中,需要使用移液管抽吸样本液体,然后把样本滴入样本瓶进行混合或分析。在这过程中,压力传感器不仅可以确保准确抽吸所需试样,还能检测移液管是否畅通,或是移液管是否正确放置在试样瓶里。
压力传感器必须在低压力环境测量时必须具备高精度测量和可重复操作的要求。与此同时,它们还要能够耐受因冲洗或清洗液体通路而产生的较高压力。所有这一切都以与待测液体介质直接接触为前提。

    此类传感器的实例包括霍尼韦尔传感与控制部推出的24PC/26PC电路板安装型压力传感器,它们能够检测读数之间微小的压力变化,并且能以可重复方式精确测量流经系统的特定液体流量,确保液体具有流量和流速数据(这对于分析设备的操作来说是核心要点)。除用作单侧接触液体介质的压力传感器外,差动传感器还是双压力端口均兼容液体介质独一无二的解决方案。


多种选项
    霍尼韦尔TruStability压力传感器系列具有广泛的配置选项,可大大缩短设计与开发时间。

    在呼吸机应用中,电路板安装型压力传感器用于测量病人吸入和呼出的气流。为确保空气和氧气压力不超过医护人员设置的数值,传感器需要具备高度稳定性和高精确度的操作性能。霍尼韦尔TruStability HSC/SSC压力传感器具有极严格的准确性,能够检测的压力范围可低至250 Pa(1英寸水柱),可完美胜任呼吸机应用。另外,这些传感器还支持I2C或SPI数字输出,可与微处理器微控制器直接对接,既简化了设计,又改进了系统性能。
TruStability传感器具有液体介质选项,因而适用于与液体介质或凝露环境下直接接触的应用。当靠近患者放置传感器时,这些选项是关键的考虑因素,尤其是在呼吸机的呼气部分,传感器必须耐受病人咳嗽和呼气造成的高湿度空气。

    24PC/26PC和TruStability HSC/SSC压力传感器的出现解决了化学分析仪、呼吸机或其他相似类型的医疗设备的设计者想要把压力传感器定位在距离流体或潮湿环境尽可能近的地方,从而获得最准确的压力读数的设计想法。这些传感器不仅耐受各种非腐蚀性、去离子液体或气体环境,而且具备大量规格选项,如压力范围、封装类型和数字/模拟输出范围等,可为医疗设备的设计提供极高的灵活性。

    由于许多医疗设备应用都有可能与流体和气体发生接触,所以设计人员应始终优先考虑具有液体介质兼容性的压力传感器,以简化设计。此外,他们还要了解压力传感器可能接触的流体类型,确保其与流体兼容。

    设计者还应考虑具有完全补偿、放大和校准特性的压力传感器,使操作更为简便。因为借助这些传感器,可避免在印刷电路板上设计信号调节组件,由此能带来节省空间、增加可靠性、降低成本以及简化等益处。

匹配传感器与应用之间的要求
    当然,无论如何都应首先根据应用来确定最佳选择,如在报警电路等应用中,设计者可能会优先选择兼容液体介质,且无放大和补偿特性的低成本压力传感器。

    同时,应寻找易于集成到设计中的压力传感器。这意味着设备应提供多种端口类型、封装和输出类型(模拟和数字)选项。另外,传感器的预检验,也是加快开发与生产周期的一大优势。

关键字:压力测量

编辑:刘东丽 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2014/0520/article_4740.html
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