科技聚焦：醫(yī)療應(yīng)用中的壓力測(cè)量

 醫(yī)療設(shè)備設(shè)計(jì)人員在選擇壓力傳感器時(shí)必須考慮耐受冷凝濕度這一棘手的問(wèn)題。通常，他們需要在功能特點(diǎn)、封裝類型和成本之間反復(fù)權(quán)衡。除此之外，除了大塊頭的重載介質(zhì)隔離壓力傳感器，醫(yī)療設(shè)備幾乎沒(méi)有其他傳感選項(xiàng)可供選擇。在推出兼容液體介質(zhì)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(duì)于具有中低壓力要求的設(shè)備(包括氣/液相色譜儀、化學(xué)分析儀、呼吸機(jī)和血液分析機(jī)及診斷設(shè)備)應(yīng)用，壓力傳感器必須不僅能夠直接與液體介質(zhì)接觸或耐受潮濕環(huán)境，同時(shí)還要能夠針對(duì)呼出氣體、試劑、試樣和清洗液等多種介質(zhì)提供高度準(zhǔn)確的壓力測(cè)量結(jié)果。在壓力范圍低于150 psi和狹小空間應(yīng)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(zhǔn)確的壓力讀數(shù)，傳感器應(yīng)盡可能靠近待測(cè)介質(zhì)。不過(guò)，不是所有壓力傳感器都能兼容液體介質(zhì)，這給醫(yī)療設(shè)備設(shè)計(jì)者們?cè)斐闪艘淮箅y題。在很多情況下，他們需要設(shè)計(jì)旁路或過(guò)濾器等附加組件來(lái)解決濕度問(wèn)題，或者重新考慮組件的定位，特別是在系統(tǒng)中設(shè)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(shè)計(jì)時(shí)間和成本。

防液體，防潮

當(dāng)下，傳感器制造商開(kāi)發(fā)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(zhì)和高度潮濕的環(huán)境，適用于有中低壓力測(cè)量要求的醫(yī)療設(shè)備，而且還使得設(shè)計(jì)者無(wú)需額外設(shè)計(jì)保護(hù)功能或重新設(shè)計(jì)產(chǎn)品(確保流體不會(huì)與傳感器接觸)，因此簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)。

在化學(xué)分析儀中，壓力傳感器除需要在低壓力時(shí)提供高度精確和可重復(fù)的測(cè)量，并且需要耐受沖洗和清洗過(guò)程中的較高壓力。

舉例來(lái)說(shuō)，液體介質(zhì)兼容式電路板安裝型壓力傳感器對(duì)于化學(xué)分析儀是個(gè)很好的選擇。因?yàn)榛瘜W(xué)分析儀要求精確測(cè)量以重復(fù)方式流過(guò)系統(tǒng)的液體。一般來(lái)說(shuō)，在化學(xué)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(jìn)行混合或分析。在這過(guò)程中，壓力傳感器不僅可以確保準(zhǔn)確抽吸所需試樣，還能檢測(cè)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(huán)境測(cè)量時(shí)必須具備高精度測(cè)量和可重復(fù)操作的要求。與此同時(shí)，它們還要能夠耐受因沖洗或清洗液體通路而產(chǎn)生的較高壓力。所有這一切都以與待測(cè)液體介質(zhì)直接接觸為前提。

此類傳感器的實(shí)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(cè)讀數(shù)之間微小的壓力變化，并且能以可重復(fù)方式精確測(cè)量流經(jīng)系統(tǒng)的特定液體流量，確保液體具有流量和流速數(shù)據(jù)(這對(duì)于分析設(shè)備的操作來(lái)說(shuō)是核心要點(diǎn))。除用作單側(cè)接觸液體介質(zhì)的壓力傳感器外，差動(dòng)傳感器還是雙壓力端口均兼容液體介質(zhì)獨(dú)一無(wú)二的解決方案。

多種選項(xiàng)

霍尼韋爾TruStability壓力傳感器系列具有廣泛的配置選項(xiàng)，可大大縮短設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)時(shí)間。

在呼吸機(jī)應(yīng)用中，電路板安裝型壓力傳感器用于測(cè)量病人吸入和呼出的氣流。為確?？諝夂脱鯕鈮毫Σ怀^(guò)醫(yī)護(hù)人員設(shè)置的數(shù)值，傳感器需要具備高度穩(wěn)定性和高精確度的操作性能?；裟犴f爾TruStability HSC/SSC壓力傳感器具有極嚴(yán)格的準(zhǔn)確性，能夠檢測(cè)的壓力范圍可低至250 Pa(1英寸水柱)，可完美勝任呼吸機(jī)應(yīng)用。另外，這些傳感器還支持I2C或SPI數(shù)字輸出，可與微處理器或微控制器直接對(duì)接，既簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，又改進(jìn)了系統(tǒng)性能。

TruStability傳感器具有液體介質(zhì)選項(xiàng)，因而適用于與液體介質(zhì)或凝露環(huán)境下直接接觸的應(yīng)用。當(dāng)靠近患者放置傳感器時(shí)，這些選項(xiàng)是關(guān)鍵的考慮因素，尤其是在呼吸機(jī)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(xiàn)解決了化學(xué)分析儀、呼吸機(jī)或其他相似類型的醫(yī)療設(shè)備的設(shè)計(jì)者想要把壓力傳感器定位在距離流體或潮濕環(huán)境盡可能近的地方，從而獲得最準(zhǔn)確的壓力讀數(shù)的設(shè)計(jì)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(huán)境，而且具備大量規(guī)格選項(xiàng)，如壓力范圍、封裝類型和數(shù)字/模擬輸出范圍等，可為醫(yī)療設(shè)備的設(shè)計(jì)提供極高的靈活性。

由于許多醫(yī)療設(shè)備應(yīng)用都有可能與流體和氣體發(fā)生接觸，所以設(shè)計(jì)人員應(yīng)始終優(yōu)先考慮具有液體介質(zhì)兼容性的壓力傳感器，以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。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(shè)計(jì)者還應(yīng)考慮具有完全補(bǔ)償、放大和校準(zhǔn)特性的壓力傳感器，使操作更為簡(jiǎn)便。因?yàn)榻柚@些傳感器，可避免在印刷電路板上設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)節(jié)組件，由此能帶來(lái)節(jié)省空間、增加可靠性、降低成本以及簡(jiǎn)化等益處。

匹配傳感器與應(yīng)用之間的要求

當(dāng)然，無(wú)論如何都應(yīng)首先根據(jù)應(yīng)用來(lái)確定最佳選擇，如在報(bào)警電路等應(yīng)用中，設(shè)計(jì)者可能會(huì)優(yōu)先選擇兼容液體介質(zhì)，且無(wú)放大和補(bǔ)償特性的低成本壓力傳感器。

同時(shí)，應(yīng)尋找易于集成到設(shè)計(jì)中的壓力傳感器。這意味著設(shè)備應(yīng)提供多種端口類型、封裝和輸出類型(模擬和數(shù)字)選項(xiàng)。另外，傳感器的預(yù)檢驗(yàn)，也是加快開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)周期的一大優(yōu)勢(shì)。