Czujniki ciśnienia o wysokiej dokładności do zastosowań w urządzeniach medycznych | MemsTech

W respiratorze dla noworodków czujnik ciśnienia z błędem całkowitym wynoszącym 2% może zmienić dostarczoną objętość oddechową o 15 ml na oddech u 4-kilogramowego niemowlęcia – różnica ta jest bezpośrednio związana z ryzykiem uszkodzenia płuc wywołanego wentylacją. Oto dlaczego czujniki ciśnienia o wysokiej dokładności do zastosowań w urządzeniach medycznych są określone jako komponenty krytyczne dla bezpieczeństwa, a nie ulepszenia zwiększające wygodę.

Dla producentów urządzeń medycznych współpracujących z Mems – Wuxi Mems Tech Co., Ltd. (MemsTech) przy wyborze czujnika nigdy nie kieruje się wyłącznie początkową ceną zakupu. Chodzi o to, czy czujnik zachowuje swoją dokładność w całym zakresie temperatur roboczych, czy przetrwa proces montażu w pomieszczeniu czystym i pozostaje spójny we wszystkich partiach produkcyjnych.

Co naprawdę oznacza wysoka dokładność w medycznym wykrywaniu ciśnienia

Wysoka dokładność medycznego czujnika ciśnienia oznacza, że całkowite pasmo błędu mieści się w określonym przedziale kompensowanego zakresu temperatur, a nie tylko nieliniowości w temperaturze pokojowej.

W wielu arkuszach danych dokładność jest podana jako procent pełnej skali w temperaturze 25°C. Liczba ta jest przydatna w przypadku pracy na stanowisku laboratoryjnym, ale nie jest wystarczająca w przypadku urządzenia, które musi działać w temperaturze pacjenta, podczas transportu i podczas powtarzanych cykli sterylizacji. Dokładność użyteczna to najgorszy przypadek, obejmujący nieliniowość, histerezę, przesunięcie zera, błąd zakresu, dryft termiczny i stabilność długoterminową.

• Nieliniowość i histereza definiują odchylenie od idealnej krzywej liniowej po kalibracji.
• Błędy przesunięcia zera i zakresu ustawiają bezwzględną wartość odniesienia w zakresie od 0% do 100% zakresu.
• Dryft termiczny opisuje przesunięcie zera i zakresu w kompensowanym paśmie temperatur.
• Stabilność długoterminowa mierzy roczny dryf mocy wyjściowej przy ciągłym wzbudzeniu.

Aby uzyskać szersze spojrzenie na technologię czujników MEMS i jej zastosowania, przeczytaj nasz artykuł Przewodnik po czujnikach ciśnienia MEMS .

Podstawowe specyfikacje czujników ciśnienia o wysokiej dokładności w zastosowaniach w urządzeniach medycznych

Cztery specyfikacje określają, czy czujnik ciśnienia MEMS może być stosowany w wyrobie medycznym: całkowity zakres błędu, stabilność długoterminowa, histereza termiczna i kompatybilność z mediami.

W przypadku pomp infuzyjnych, aparatów do znieczulenia i respiratorów wartości te odczytuje się łącznie. Czujnik o doskonałej liniowości, ale słabej histerezie termicznej będzie generował różne odczyty na początku i na końcu sesji terapeutycznej, jeśli urządzenie nagrzeje się podczas użytkowania.

Czujnik ciśnienia serii MCP5XXX do zastosowań medycznych Seria MCP5XXX oferuje czujnik w obudowie z wyjściem analogowym, skalibrowany i kompensowany temperaturowo, odpowiedni do systemów oddechowych i infuzyjnych, w których należy zminimalizować histerezę termiczną. Zobacz produkt →

Seria MCP5xxx firmy MemsTech to elastyczna platforma dla medycznych producentów OEM, którzy potrzebują kompaktowego czujnika w obudowie z wyjściem analogowym lub cyfrowym, spełniającego pełne wymagania dotyczące dokładności systemów oddechowych i infuzyjnych.

Bezwzględne, manometryczne lub różnicowe: wybór ciśnienia odniesienia

Typ ciśnienia odniesienia w wyrobie medycznym określa, jakiego pomiaru fizjologicznego można dokonać, ponieważ odniesienie staje się punktem zerowym danych klinicznych.

Czujniki ciśnienia są klasyfikowane według ich odniesienia: bezwzględne, manometryczne lub różnicowe. Każdy tworzy inną podstawę pomiaru, więc wybór nie jest wymienny.

MemsTech oferuje wszystkie trzy typy referencyjne, przy czym serie MCPh i MCPV obsługują bezwzględne pomiary miernikowe i różnicowe do zastosowań medycznych. Wybór właściwej referencji jest decyzją kliniczną, a nie preferencją sprzętową.

Opakowanie i sygnał wyjściowy do integracji urządzeń medycznych

Obudowa i sygnał wyjściowy czujnika ciśnienia bezpośrednio wpływają na wydajność montażu płytki drukowanej, margines szumu elektromagnetycznego i przebieg kalibracji.

Pakiety SOP do montażu powierzchniowego doskonale nadają się do masowego montażu SMT na małych medycznych PCB. Pakiety DIP/SIP z możliwością bezpośredniego podłączania zapewniają łatwiejsze podłączanie do gniazd podczas walidacji prototypu i serwisu w terenie.

• SOP (montaż powierzchniowy) umożliwia montaż typu pick-and-place i zmniejsza wysokość płytki w urządzeniach przenośnych.
• DIP/SIP (wtyczka bezpośrednia) obsługuje lutowanie ręczne, połączenia gniazdowe i obniża początkowe koszty oprzyrządowania we wczesnych próbkach.

Kompaktowe czujniki ciśnienia MCP-H10 i MCP-H11 do zastosowań medycznych Te czujniki w pakietach SOP zapewniają wyjście analogowe lub cyfrowe z wbudowaną kompensacją, co czyni je idealnymi do urządzeń infuzyjnych i diagnostycznych o ograniczonej przestrzeni. Zobacz produkt →

Serie MCPh10 i MCPh11 firmy MemsTech oferują opcje sygnału analogowego i cyfrowego w opakowaniu SOP, co czyni je przydatnymi towarzyszami w systemach infuzyjnych i diagnostycznych, w których przestrzeń jest ograniczona.

Kalibracja, kompensacja temperatury i spójność partii

Przed opuszczeniem fabryki każdy medyczny czujnik ciśnienia o wysokiej dokładności musi zostać indywidualnie skalibrowany w skali zerowej i pełnej, a następnie kompensowany temperaturowo w całym zakresie roboczym.

Proces kalibracji przekształca surową matrycę MEMS w urządzenie klasy medycznej. MemsTech stosuje kontrolowaną sekwencję podczas produkcji, aby mieć pewność, że każdy czujnik spełnia specyfikację podaną w arkuszu danych.

1. Kalibracja zera i zakresu względem identyfikowalnego wzorca ciśnienia w temperaturze odniesienia.
2. Cykle termiczne w skompensowanym zakresie temperatur w celu przechwytywania danych dotyczących dryftu.
3. Współczynniki korekcyjne przechowywane wewnętrznie, po przycięciu laserowym lub kompensacji cyfrowej.
4. Zapisy dotyczące pobierania próbek stabilności i identyfikowalności partii dla każdej partii produkcyjnej.

Kwalifikacja i zaopatrzenie w czujniki ciśnienia o wysokiej dokładności dla producentów wyrobów medycznych

Przed zatwierdzeniem czujnika ciśnienia do wyrobu medycznego należy sprawdzić pięć obszarów: dokładność w zakresie temperatury, kompatybilność z mediami, stabilność, możliwości produkcyjne i spójność dostaw.

Dzięki tym pięciu kontrolom czujnik nie stanie się czynnikiem ograniczającym w zakresie zgodności urządzenia z przepisami lub jego niezawodności w terenie.

• Poproś o arkusz danych obejmujący całkowity zakres błędów w zakresie temperatur roboczych, a nie o migawkę temperatury 25°C.
• Upewnij się, że zwilżone materiały są kompatybilne z płynem lub gazem i metodą sterylizacji.
• Przejrzyj dane dotyczące stabilności długoterminowej z co najmniej 1000 godzin ciągłego pobierania próbek.
• Sprawdź wymiary opakowania w oparciu o zautomatyzowany proces montażu.
• Zapytaj o zapisy kalibracji umożliwiające śledzenie partii oraz o to, czy każdy czujnik jest dostarczany z własnymi danymi kalibracyjnymi.

Dwuportowe czujniki ciśnienia MCP-H20 i MCP-H21 do systemów medycznych Zaprojektowane do niskociśnieniowych pomiarów manometrycznych lub pomiarów różnicowych, czujniki te zapewniają wysoką dokładność i kompaktowe rozmiary dla sprzętu oddechowego i anestezjologicznego. Zobacz produkt →

Dla producentów OEM, którzy wymagają manometru niskiego ciśnienia lub pomiaru różnicy w sprzęcie oddechowym i anestezjologicznym, serie MCPh20 i MCPh21 firmy MemsTech zapewniają wysoką dokładność w kompaktowej obudowie.

Często zadawane pytania

Oto pytania, które inżynierowie urządzeń medycznych i zespoły zakupowe zadają najczęściej podczas oceny czujników ciśnienia o wysokiej dokładności do zastosowań w urządzeniach medycznych.

Jakiej dokładności mogę oczekiwać od czujnika ciśnienia MEMS do wyrobów medycznych?

Dostępne są czujniki ciśnienia MEMS klasy medycznej firmy MemsTech z dokładnością do 0,2% FSS. Całkowite pasmo błędu, a nie tylko nieliniowość, jest utrzymywane w całym kompensowanym zakresie temperatur i powinno być dopasowane do docelowej wydajności klinicznej urządzenia.

Jak działa kompensacja temperatury w czujnikach ciśnienia MEMS?

Podczas produkcji każdy czujnik przechodzi cykl w swoim zakresie temperatur roboczych. Zmierzone odchylenia zera i zakresu służą do obliczenia współczynników korekcyjnych, które są następnie przechowywane w pamięci wewnętrznej lub stosowane przez obwód kondycjonowania sygnału, dzięki czemu sygnał wyjściowy pozostaje dokładny w pełnym zakresie temperatur.

Jaka jest różnica między czujnikami manometru i różnicy ciśnień w urządzeniach medycznych?

Czujnik manometryczny mierzy ciśnienie w stosunku do ciśnienia atmosferycznego otoczenia. Czujnik różnicowy mierzy różnicę między dwoma portami. W sprzęcie oddechowym zazwyczaj wykorzystuje się czujniki różnicowe do pomiaru przepływu i czujniki manometryczne do monitorowania ciśnienia w układzie.

Czy MemsTech może zapewnić niestandardową kalibrację i pakowanie w przypadku specjalistycznego projektu medycznego?

Tak. Mems — Wuxi Mems Tech Co., Ltd. wspiera zindywidualizowaną kalibrację, pakowanie i rozwój aplikacji dla medycznych producentów OEM. Wewnętrzny zakład zajmuje się pakowaniem, spawaniem, kompensacją temperatury i kalibracją wydajności od prototypu po masową produkcję.