呼吸道护理中的传感技术

医疗仪器、设备和探测器中的电子系统都依赖传感器信号作为控制活动、精确诊断和治疗的基础。根据严格的规格设计出能经受医疗应用严苛要求、遵守如 FDA 和 CE 等必要注册登记的传感器,有助于打造出能将概念转换为智能、互连产物的创新系统。 尽管关乎生命的应用中的传感器设计看似复杂,如果能清楚了解需要监测的应用和参数,选择正确的传感器就变得简单。例如,医疗环境一般会涉及专用以及标准和自定义产品需要,从产品概念开始、直到制造的全程都需要考虑到。此外,一个应用中可能会存在多项传感器技术。 了解如何将特定的传感器技术应用到独特的医疗环境,有助于设计师实现有效的传感解决方案。 精确的患者监护 近来的医疗进步都证明了传感器能够推动创新,从而促进更深入地了解病情、改善患者护理和康复。 基于光学传感器正被使用到优先考虑选择峰值波长的医疗应用中 - 例如在脉搏血氧饱和度仪 (SpO2) 中,并且可以将其封装到用于脉搏血氧饱和度检测应用的完整探测器组件中。TE Connectivity (TE) 提供配备双色 LED、双波长射极和光谱配对光电探测器以及一个 SpO2 探测器平台(包含可重复使用指夹、硅软启动和一系列一次性传感器)的光学传感器。 压电含氟聚合物薄膜是一项通用性极广的传感器技术,具有独特的功能,能够产生与动态应变成比例的电压或电荷。这种薄膜适合多种不同的自定义设计、配置和应用。在医疗应用中,可以将压电传感器放在鼻下或胸带内,从而监测患者的呼吸率。同时薄膜传感器的超薄外形还使得它适合用用可穿戴医疗设备应用。 TE 的数字湿度传感器以及相对湿度和温度传感器的设计中都结合了一个独特的电容单元。这些小功率设备适合用于空间非常有限的 OEM 代价敏感应用,医疗应用也不例外。实际上,湿度传感器提供多种方法来监测呼吸应用中的空气质量,并且可以不同的格式应用,而不仅仅作为奇分量应用。 NTC(负温度系数)热敏电阻陶瓷设计上的进展帮助独立患者温度监测应用变得越来越准确,同时通过侵入性更小的温度传感方法提高患者舒适度。这些进展还催生出越来越小型的封装方式,从而能够被应用到全新和创新的患者温度监测应用中。 作为 PCB(印刷电路板)模块,湿度传感器能提供频率(数字)输出,并且可以校准,在 10-95% 的相对湿度下达到 3-5% 的准确度。它们还可针对电压(模拟)进行封装,在 10-95% 的相对湿度 (RH) 下实现 2% 的准确度,从而可以用于要求湿度补偿的空气质量应用。 用于呼吸道护理 安装在呼吸器或呼吸机面具中的电路板、低压传感器能够测量和提供连续气压的反馈,并侦测和协助吸气和呼气循环。 面具盒里还配有热电堆温度传感器,用来监测患者呼气模式中的二氧化碳水平,而放置在人体或面部的皮肤温度传感器则用来监测体温。放置在气道输送系统中的温度传感器可测量和控制输送给患者的气体温度。 与呼吸机或呼吸器连接的SpO2 光学传感器能侦测心率和血液中的饱和含氧量。 罐体、磁阻位置传感器可监测剩余水位,以感知水位是否过低,而集成到水箱或加热器中的湿度传感器元器件、组件或 PCB 模块则可监测和控制湿度,以保持呼吸舒适。 在 CPAP(持续气道正压通气)设备中,会在泵或面具的内部或外部放置电路板级低压传感器,以监测连续气压。如果是在 CPAP 机器的内部使用,这些传感器会计算吸气和呼气的次数。 也会由呼吸器和呼吸机内所使用的相同传感器元器件、组件或 PCB 模块来控制 CPAP 机器内的湿度,以确保呼吸舒适。在此情况下,传感器会被集成到呼吸面具或湿度发生装置监视器中。 传感器能提供睡眠呼吸中止症研究的关键数据。 放置在前额和四肢上的 NTC 温度传感器皮革贴布可测量体温,而可穿戴尖脉搏血氧仪内所使用的 SpO2 光学传感器可测量血氧饱和度和脉搏。 可将压电薄膜用作鼻部贴片,用来侦测如打鼾等振动情况;或将其放在鼻部下方,用来监测呼吸型态。放置在前额和四肢上时,这个薄膜可侦测睡眠当中的身体活动和干扰。 在实施麻醉时,用作神经肌肉传递 (NMT) 传感器的压电薄膜可以监测麻醉深度,从而改善患者护理。 这几个为医疗应用带来创新的传感器示例,只是传感器能为改善患者护理、监测和整体生活质量做出的贡献当中的极小一部分。以下列表中是可被有效用于监测医疗应用当中物理性质的其他传感器技术。 如需详细了解医疗应用中用到的 TE 特定传感器,请访问 www.te.com/medicalsensorsolutions . 医疗应用中用到的常见传感器技术 压力 • 压阻式 MEMS 硅芯片 • 微熔硅应变计 • 介质隔离压力胶囊 • 粘贴箔应变计 (BFSG) • 微型 MEMS 应变计 温度 • NTC 热敏电阻 • 微型热电偶 • 非接触热电偶(被动红外) • 铂薄膜电阻 温度检测器 (RTD) • 数字温度芯片技术 湿度 • 专有电容 • 温湿组合模块 光学 • 双波长 • 光电二极体传感器 • 发射器和传感器组合模块 力和负载 • 压阻式 MEMS 硅芯片 • 微熔硅应变计 • 粘贴箔应变计 (BFSG) 压电 • 压电聚合物薄膜 • 压电陶瓷 液位 • 单点簧片开关 • 单点超声波 • 连续超声波 • 侵入式 • 非侵入式 位置 • 线性 LVDT • 旋转可变差动变压器 (RVDT) • 延长电缆 (Stringpot) • 线性磁阻 • 旋转磁阻 • 倾斜与角度传感器 振动和加速 • 基于 MEMS 的加速度计 • 基于压电的加速度计 • 单轴、双轴和三轴配置