测压传感器介绍及在医疗电子中的应用

  　测压传感器种类及相应的测压技术 

　　一般的惠斯顿电桥电路包括4个应变计。但有些测压传感器可使用8、16、32甚至更多个应变计，而另一些设备则仅使用一到两个应变计。应变计定位是否准确、安装方式如何以及所用的材料决定了测压传感器的性能。换能器的模拟输出通常需要进行信号调节、放大和数字化，以显示力、测重、压力、位移或所受的扭矩。 

　　箔应变计具有一些明显的优点，例如：体积较小，具有多种测量模式和温度补偿功能。这种应变计生产成本低，安装方式灵活，既可安装在平坦、弯曲或有槽的表面，也可安装在内孔的表面，因而适合各种创新性的设计要求，这是目前应用最为广泛的选择。 

微电机系统(MEMS)是该领域的最新技术。MEMS为蚀刻成梁柱形、隔膜形或板形的微型硅元件，可在测压元件内发挥传感器的功能。与集成电路的制造工艺类似，MEMS也是通过整体和表面微加工技术制成。MEMS可以大批量生产，因为可以在有集成电路的单晶片上加工数以千计的传感器元件。尽管这种传感器能够以极低的成本（低至几美元）大批量生产，但与箔应变计相比，其应用范围仍很有限。MEMS在医疗领域最常用于那些成本低、产量大(数百万以上)的一次性产品中，例如：一次性血压传感器和用于测量球囊导管压力的血管成形装置。 

　　由工业进入医疗行业 

　　大多数情况下，尺寸和成本是产品从普通工业领域转入医疗行业过程中的最大问题。产品转化时其量程和可靠性等基本技术特点并未改变，但医疗行业一般需要测量盎司、克和毫克级的负荷，而工业环境下，负荷一般以磅、千牛顿或吨为单位。唯一例外的是理疗康复器械，这种器械通常使用标准尺寸的测压传感器。 

　　所有医用测压传感器都必须高度精确并紧凑包装，以便轻便易携，特别是器械要与病人直接连接时。如果传感器用于某医疗器械集成的监测仪器内，要使用不锈钢和阳极化铝等标准包装材料。如果设备与人体或液体直接接触，则可使用可高压蒸汽灭菌的特种不锈钢或一次性传感器。 

　　医用测压传感器早期曾用于力学测量等领域，如病床负重监测。20世纪80年代早期之前，护士必须亲自测量病人的体重，跟踪明显波动。在病床上安装测压传感器后，病床可有效地将病人的准确体重传输到手持式设备上。每张病床一般安装4个测压传感器，每条床腿下一个，这些传感器将数据传输到与相关设备或控制器连接的接线盒内。 

　　
　　将测压传感器与以往单纯的机械技术结合，可以将信息反馈给其他设备。将自动化引入许多医疗领域中，可以减少操作中的人为错误。测压传感器提供的数据被永久记录下来，这样也可大大改进医疗过程的跟踪记录，便于责任确认。 

　　应用实例 

　　现在，理疗器械的测压传感器直径仅3–4英寸，最小的还不到半英寸。量程从几毫克到几百磅，不受测压传感器尺寸的影响。即使最小的测压传感器也具有与较大传感器相同的量程、精度和重复性。传感器尺寸小到一定程度时，确实会限制其量程，但多数医疗应用都不需要用到大型测压传感器的重量量程。 医用测压传感器目前用于各种精细的液体监测领域中，例如：输血、肾透析和献血。在这些应用中，测压传感器可确保进入体内、排出体外或者置换的液体量正确，并且按照正确的时间、剂量或比例，开始和停止输送，或者进行再循环。与以往的手动监测相比，现在医生和护士能够监测的病人数量都大大增加。 

　　肾透析：一般的肾透析设备要靠一个或多个压力传感器，确保过滤系统绝对平衡并且按时运转。透析设备必须排出污染的血液，进行血液净化，然后将净化后、再氧合的血液重新回输到病人体内。任何设备故障都会造成灾难性的后果。此类设备通常采用小型测压传感器，通过检测悬挂输液袋的重量，监测透析的流速，确保整个透析过程的安全。 

　　这属于无创性测量法，因为体液不直接接触传感器部件。透析器通常使用称为S-beam Jr.的测压传感器，它具有5–10lb的量程和1000%的过载保护，与1元硬币大小接近。这种传感器连接在悬挂输液袋的末端，输液袋通过两根软管与透析器相连。一根导管用于液体输入，另一根用于排出。有些透析设备使用多个输液袋，因此需要多个测压传感器。每个传感器均与可编程逻辑控制器或计算机相连，通过重量测量监测流量。利用测压传感器提供的信息，透析器可自动执行和控制透析过程，同时采集数据，必要时进一步分析。 

　　
　　监测MRI运动：为了控制或监测磁共振成像(MRI)期间病人的运动，可使用特殊的手握式测压传感器，监测病人运动和力量衰减。监测结果还可提示病人是否意识丧失。开发可用于MRI环境中的特殊、非磁性测压传感器，需要使用特殊的制造工艺和材料。 

　　早产监测：压力传感器还可用于监测孕期不规则的压力变化，预防早产缺陷。一种集成了弯梁测压传感器的设备可监测这种压力变化。该设备由一条特制腰带组成，可缠绕在妊娠妇女的腹部。腰带上装有微处理器控制器、测压传感器和调制解调器。设备检测到压力不规则时，可通过无线调制解调器呼叫护理中心，提醒妇产科医生这种子宫压力变化是否需要紧急处理。 

深圳市亮键电子科技有限公司成立于2009年11月，注册资金100万元，员工50~100人。公司主要业务为设计和生产印刷薄膜压力传感器、儿童安全报警传感器、汽车压力传感器、重力传感器、座椅重量传感器等产品。公司秉承”质量至上，客户满足！保护环境，预防污染！以人为本，保障健康！遵守法则持续改善”的经营理念，5年多来本公司始终坚持产品质量与服务质量并重，为顾客提供优质产品和服务。期盼您的来电，我们竭诚为您服务！