Lääketieteellisen MEMS-paineanturin valinta: tekniset tiedot, poikkeamat ja hankintatarkastukset

Hengityslaitteen sisäänhengitysraajan 40 Pa:n siirtymä riittää työntämään spontaanin hengityksen laukaisuikkunan ulkopuolelle, ja tämä siirtymä ei tule melkein koskaan letkusta. Se tulee lääketieteellisestä MEMS-paineanturista, joka sijaitsee potilaspiirilevyllä. Suunnittelutiimit, jotka määrittävät tämän osan nopeasti, viettävät seuraavat kuusi kuukautta jahtaamalla nollapoikkeamaa, hälytyksiä häiritseviä valituksia ja kalibrointirutiinia, jota kukaan ei ole budjetoinut. Jokainen näistä ongelmista on halpaa estää taulukkovaiheessa ja kallista korjata työkalujen jälkeen.

Paineentunnistin on yksi harvoista paikoista lääketieteellisessä laitteessa, jossa muutaman dollarin hinta päättää, luottaako lääkäri näytöllä näkyvään numeroon. Alla olevat tiedot muuttavat kliinistä käyttäytymistä.

Mitä lääketieteellinen MEMS-paineanturi todella mittaa

Lääketieteellinen MEMS-paineanturi muuntaa paine-eron jännitteeksi mittaamalla, kuinka pitkälle mikrokoneistettu piikalvo poikkeaa, sitten kompensoi ja kalibroi jännitteen määrätyksi ulostuloksi.

Kaksi numeroa selittää, miksi paljas suulake ei koskaan ole tuote. Täysmittakaavainen taipuma on yleensä alle mikrometrin ja sillan raakateho mitataan kymmenissä millivolteissa. Eristysgeeli, portin geometria, signaalinkäsittely ASIC ja kalibrointitietue tekevät siksi yhtä paljon työtä kuin itse pii.

Kiinteät osat syrjäyttivät nesteellä täytetyt katetrit valvontalinjoissa käytännöllisestä syystä: nestepylväs on vaatimustenmukainen ja vangitsee ilmaa, joka vaimentaa nopeita aaltomuotoja ja pakottaa huuhtelun ennen jokaista lukemaa. Piikalvossa ei ole kuplanpoistopylvästä, ja se reagoi kilohertsien alueella. Pienoispaineantureista julkaistut arvostelut kuvaavat laitteita, jotka ovat riittävän pieniä mittaamaan painetta verisuonten sisällä, joiden sisähalkaisija on 200–1000 mikrometriä, mikä on sama tunnistusperiaate pienennettynä.

Absoluuttinen, mittari tai differentiaali: Valitse viitearvo ennen aluetta

Tee painereferenssi väärin ja jokainen myöhempi päätös on noin yhden ilmakehän verran väärä. Absoluuttiset, mittari- ja differentiaaliosat vastaavat erilaisiin kysymyksiin, ja yksi potilasmonitori tarvitsee usein kaksi näistä kolmesta.

Erotusosat hallitsevat ventilaattori- ja virtausmalleja, koska virtaus päätellään painehäviöstä tunnetun rajoituksen yli. Sen vuoksi anturi mittaa pienen eron ajettaessa suurella yhteistilan paineella. Osa, joka on mitoitettu 10 kPa:n erolle, mutta vain 30 kPa:n yhteismoodille, epäonnistuu piirissä, joka aiheuttaa 60 cm H2O:n ilmatien paineen molempiin portteihin.

Mittarin osat ovat edelleen mansettipohjaisten verenpaine- ja kaasunsyöttölinjojen työhevonen, jossa ympäristön viitearvo on hyväksyttävä. Absoluuttiset osat vaaditaan aina, kun referenssin on kuljetettava potilaan mukana, kuten invasiivisessa linjassa tai barometrisessa korkeuskanavassa. Geelieristetyn mittarielementin ympärille rakennettu verenpainemoduuli on yleinen lähtökohta.

MCP-H10 ja MCP-H11 lääketieteelliset paineanturit MCP-H10 tarjoaa analogisen jännitteen ulostulon; MCP-H11 lisää I2C-digitaalisen paine- ja lämpötilalähdön, joka kattaa -100 - 1000 kPa lääkintä- ja kuluttajamalleihin. Näytä tuote →

Tekniset tiedot, jotka ratkaisevat suunnittelun arvioinnin

Viisi numeroa ratkaisee, selviääkö paineanturi suunnittelutarkastelusta: täysi mitta-alue, tarkkuuspohja, lämpöpoikkeama, pitkäaikainen vakaus ja murtumispaine. Kaikki muu on pakkauksen yksityiskohtia.

• Täysi valikoima ja päätila. Aseta normaali toimintapiste välille 25 % - 75 % täydestä asteikosta. 9,5 kPa:lla käytetyssä 10 kPa:n osassa ei ole enää tilaa hälytysrajoille, ja sen virhebudjetti kuluu ennen kuin lämpötilaa edes huomioidaan.
• Tarkkuusperusta. Prosenttiosuus täydestä asteikosta, prosenttiluku lukemasta ja prosenttiosuus alueesta ovat kolme eri numeroa. Muunna ne kaikki pascaleiksi sillä paineella, joka sinun on ratkaistava.
• Terminen ajautuminen. Pyydä offset- ja span ajautumista kliinisen kaistan, ei kaupallisen kaistan yli. Nollasta 70 C:een kompensoitu osa kertoo hyvin vähän käyttäytymisestä 41 C:n ihokosketuksessa.
• Pitkäaikainen vakaus. Drift per vuosi, ilmaistuna prosentteina täydestä mittakaavasta, ratkaisee, tarvitseeko laite uudelleenkalibrointia käyttöiän aikana vai voidaanko se sinetöidä ja unohtaa.
• Räjähdys- ja painepaine. Linjan tukos tai venttiilin isku voi ylittää täyden mittakaavan suurella kertoimella. Anturin on kestettävä se ja palattava spesifikaatioihin, ei vain vältettävä halkeilua.

Missä lääketieteellisiä MEMS-paineantureita käytetään kliinisissä laitteissa

Viisi laiteperhettä vastaa eniten näiden osien lääketieteellisestä kysynnästä, ja jokainen korostaa eri spesifikaatioita.

MCP-H20 ja MCP-H21 paine-eroanturit Kaksiporttiset differentiaalianturit, joissa on analoginen tai nopea I2C-lähtö, -100-200 kPa lääketieteellisiin, pneumaattisiin ja ympäristömittauksiin. Näytä tuote →

MemsTech (Wuxi Mems Tech Co., Ltd.), Wuxin kansallisessa korkean teknologian alueella sijaitseva anturivalmistaja, järjestää lääketieteellisen valikoimansa täsmälleen näille perheille ja julkaisee lääketieteen paineanturivalikoima joka kartoittaa kunkin mallin painetyypin, lähtösignaalin, mittausalueen ja paketin mukaan. Tällä kartoituksella on enemmän merkitystä kuin yhdellä otsikon tarkkuusluvulla, koska hengityskoneinsinööri ja dialyysiinsinööri optimoivat eri rajoituksia samasta luettelosta.

Lämpötilan kompensointi ja ajautuminen: myöhemmin ilmenevät virheet

Lämpötila on suurin yksittäinen virhelähde lääketieteellisessä paineanturissa, ja se on vähiten johdonmukaisesti lainattu spesifikaatio. Kaksi osaa, joilla on sama huonelämpötilatarkkuus, voivat erota kertoimella viisi 45 C:ssa.

Kolme tapaa täyttää suurimman osan tästä aukosta ennen kuin se saavuttaa potilaan:

1. Testaa tarkka osanumero tarkassa kotelossa kliinisen lämpötilakaistan molemmissa päissä, ei kaupallisessa vyöhykkeessä.
2. Kirjaa nollapoikkeama käynnistettäessä ja uudelleen 20 minuutin jatkuvan käytön jälkeen ja vertaa sitten kahta kymmenessä yksikössä kolmesta erästä.
3. Lisää nollausventtiili ja laiteohjelmiston offset-rutiini, jotta järjestelmä korjaa sen, mitä anturi ei voi taata.

Valmistajat, joilla on oma kalibrointi, ottavat vastaan ​​osan tästä työstä. Jokainen MemsTechin toimittama yksikkö on nolla- ja täyden mittakaavan kalibroitu, lämpösyklistetty ja arvioitu pitkän aikavälin stabiiliudeksi ennen julkaisua. Parhaan tapauksen tarkkuus on 0,2 % FSS. Jäljellä oleva varmistus kuuluu edelleen omaan testisuunnitelmaasi, koska vain sinä tiedät materiaalin, asennusjännityksen ja sterilointijakson, jonka osa todellisuudessa näkee.

Paketti-, käyttöliittymä- ja hankintatarkistukset ennen ostotilauksen julkaisemista

Kaksi vaihtoehtoa sulkee määrityksen: kuinka anturi kiinnittyy ja miten signaali lähtee kortilta. Molemmat määräytyvät tuotantomäärän ja sen mukaan, kuka omistaa kalibrointivaiheen.

MCP5XXXDP Integroidut paineanturit lääketieteelliseen ja teolliseen käyttöön Ehdoton, gauge, and differential pressure options with analog output, covering 0 to 700 kPa for microcontroller-based medical and industrial designs. Näytä tuote →

1. Pyydä tarkan erän kalibrointitietue, joka sisältää nolla- ja täyden asteikon arvot, ei vain yleistä tarkkuuslausuntaa.
2. Vahvista lämpötilan kompensointialue kirjallisesti ja kysy, mitä sen ulkopuolella tapahtuu.
3. Tarkista materiaalien yhteensopivuus todellisuudessa käyttämäsi sterilointimenetelmän kanssa, mukaan lukien syklien määrä.
4. Pyydä erä-erä-nollajakoa, koska se määrää sen, tarvitseeko kokoonpanolinjasi trimmausvaihetta.
5. Tarkista kapasiteetti ja läpimenoaika ramppisi suhteen ja tarkista, onko osa rakennettu itse vai myyty jälleen.

Laajemman teknisen taustan saamiseksi muotin rakentamiseen, pakkaamiseen ja sovellusten kompromisseihin, sivuston MEMS-paineanturitekniikan yleiskatsaus kattaa kuinka nämä laitteet on rakennettu ja missä niiden käytännön rajat ovat.

Lääketieteellinen MEMS-paineanturi UKK

Mitä eroa on MEMS-paineanturin ja pietsosähköisen paineanturin välillä?

MEMS-paineanturi mittaa kalvon taipumaa ja voi lukea staattista painetta, joten sillä on kelvollinen arvo hengitysteiden paineelle, mansetin paineelle tai dialyysikalvon läpi tapahtuvalle paineelle. Pietsosähköiset elementit reagoivat muuttuviin voimiin eivätkä pysty pitämään staattista lukemaa, mikä tekee niistä sopivia dynaamisiin tapahtumiin jatkuvan valvonnan sijaan.

Kestääkö lääketieteellinen MEMS-paineanturi autoklaavisterilisoinnin?

Riippuu paketista, ei kuopasta. Suljetuissa koteloissa olevia geelieristettyjä portteja käytetään yleisesti steriloinnissa, mutta nollapoikkeama on tarkistettava uudelleen toistuvien 121 C tai 134 C jaksojen jälkeen, koska lämpöhystereesi kerääntyy geeliin ja liimakerroksiin.

Kuinka valitsen analogisen ja digitaalisen lääketieteellisen paineanturin välillä?

Valitse analoginen, jos kortillasi on jo hiljainen ADC ja sinulla on kalibrointi- ja lämpötilan kompensointirutiini. Valitse tehdaskalibroitu digitaalinen osa, jos haluat mieluummin ostaa tarkkuuden kuin rakentaa sen, mikä on yleensä nopeampi reitti pienille ryhmille ja pienemmille volyymeille.

Minkä tarkkuuden lääketieteellinen MEMS-paineanturi voi realistisesti tarjota?

Parhaimmillaan lineaarisuus ja tarkkuus saavuttavat 0,2 % täydestä asteikosta hyvin yhteensopivilla lääketieteellisillä alustoilla, mutta alalla ratkaiseva luku on tarkkuuden, lämpöryömimän ja pitkän aikavälin vakauden summa kliinisen lämpötila-alueen yli. Tämä summa on yleensä kahdesta viiteen kertaa otsikon luku.