選擇適用于醫(yī)學(xué)應(yīng)用的氣流和壓力傳感器

正如每種醫(yī)療過程的背后都有著一門真正的科學(xué)，在確定用于輔助疾病的診斷和治療的復(fù)雜醫(yī)療設(shè)備中的氣流和硅基壓力傳感器的背后也存在著一門科學(xué)。三種使用氣流和硅基壓力傳感器的醫(yī)療應(yīng)用是：麻醉機、睡眠呼吸機和醫(yī)院診斷設(shè)備。

麻醉機
麻醉機中使用的藥劑為設(shè)備帶來了獨特的挑戰(zhàn)。這些化學(xué)物質(zhì)通常粘度較大，可能會在設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生堆積。在制造此類設(shè)備時，必須考慮到這種因素，并采取相應(yīng)恢復(fù)性措施。

因為醫(yī)療設(shè)備對于病人而言非常重要，所以要選擇一個能夠在設(shè)備的整個使用壽命中都能提供極好的靈敏度和精度的傳感器。選擇既能夠滿足性能需求，又能長期保持性能穩(wěn)定的傳感器，就能確保傳感器在醫(yī)療設(shè)備的整個使用壽命期間正常使用。如果選擇了正確的傳感器，完全可以實現(xiàn)10年的傳感器生命周期。

工程師應(yīng)該考慮病人的呼吸頻率。病人的范圍可能包括從身體欠佳、呼吸頻率較慢的成年人到身體健康、呼吸頻率較快且肺活量較大的成年人。傳感部分需要非常靈敏，以便正確地測量病人的吸氣和呼氣以及傳遞到氣流之中的麻醉氣體。因此，就會使用2個（有時是3個）氣流傳感器來測量特定的氣動子系統(tǒng)。設(shè)計者可能應(yīng)該為設(shè)備中所有重要的子系統(tǒng)設(shè)定一個專用的氣流傳感器。

因為麻醉藥劑和高濕度加在一起會給傳感器造成惡劣的環(huán)境，所以可以認(rèn)為呼氣電路中的差分壓力傳感器要優(yōu)于氣流傳感器。差分壓力傳感器對于濕氣、麻醉藥劑和其他材料造成的氣體介質(zhì)污染的適應(yīng)性要更強。

在需要高壓輸送源，或者傳感器需要直接接觸濃縮氧氣或麻醉藥劑的情況下，應(yīng)使用與介質(zhì)隔離的傳感器。這時，選用與介質(zhì)隔離的不銹鋼壓力傳感器可能是最理想的，因為它較耐用。

如果需要便攜式的設(shè)備，就應(yīng)該考慮使用低功耗的氣流和壓力傳感器，這可以減小所需要的電源的尺寸，并幫助限制單元的總重量。將傳感器安裝到氣流通道的歧管處，可以幫助減小設(shè)計尺寸和重量。

另一項考慮因素是輸出。數(shù)字輸出，比如I2C和SPI協(xié)議，可以使傳感器的分辨率以及與微處理器的集成得以最優(yōu)化。但仍然存在著對模擬輸出的需求，主要原因是，在某些安全電路中由于整流的需求不允許軟件參與其中。用戶可能希望使用傳感器的原始輸出來觸發(fā)警報或安全狀況。同時提供數(shù)字和模擬這兩種選項的能力是很重要的。

最后，傳感器的響應(yīng)時間對于將麻醉藥劑有效地輸送給病人是至關(guān)重要的。使用現(xiàn)在的技術(shù)，麻醉機制造商能夠?qū)崿F(xiàn)1ms的響應(yīng)時間。

睡眠呼吸機
對于睡眠呼吸機而言，當(dāng)涉及到總誤差帶時，通常更令人關(guān)注的是病人的舒適和方便，而對性能要求并不苛刻。因為它們通常是與加濕器協(xié)同使用的，所以它們需要在較高濕度的條件下運轉(zhuǎn)并且保持穩(wěn)定的性能。它們必須要耐用，因為它們通常在家庭環(huán)境中被各類人士操作使用。

用戶對設(shè)備的要求主要集中在精度、穩(wěn)定性、便攜性和單元尺寸/重量方面。對噪聲的要求也很重要，因為這種設(shè)備是在睡眠過程中使用。需要使用壓降較低的氣流傳感器，因為如果壓降太高，電機的工作強度就更大（壓降等于傳感器中的阻抗），從而增加噪聲和縮短電機的使用壽命。