Сенсоры для аппаратов ИВЛ и другие
14.05.202073

Японская корпорация OMRON — голубой кит в мировом океане сенсорных технологий – поставляет в Украину современные сенсоры медицинского назначения.

Сенсоры для аппаратов ИВЛ и другие

На запрос фирмы VD MAIS японцы предоставили перечень компонентов, применяемых в производстве медицинского оборудования, в том числе и аппаратов искусственной вентиляции легких (ИВЛ), которые доступны для оперативной отгрузки для украинских производителей.

В перечень вошли:

SX4320-M1 — миниатюрный фотосенсор (пропускающий фотопрерыватель) габаритами всего 4 x 4 x 5.1 мм в SMD исполнении. Имеет слот шириной 2 мм и апертуру детектора 0.3 мм. Используется в дозирующих системах, например, в дозаторах инсулина.

2SMPB-02E — миниатюрный MEMS-датчик барометрического (абсолютного) давления, корпусирован в металлический 9-контактный безвыводной форм-фактор 2.0 x 2.5 x 0.85 мм. Имеет на борту ASIC и интерфейсы SPI и I2C. Измерение происходит за счет отслеживания изменения сопротивлений полномостовой схемы, нанесенной на гибкую пьезоэлектрическую мембрану.

B5W-LD0101 — фотометрический сенсор качества воздуха. Измеряет концентрацию посторонних частиц в воздухе. Размещенный на печатной плате 52.3 x 39.3 мм и высотой 17.6 мм, датчик включает оптическую светодиодную систему, способную распознавать частицы размером от 0,5 мкм. В качестве детектированных частиц могут выступать пыль, дым или другие частицы, имеющие отличную от воздуха прозрачность.

D6F-PH / D6F-P — датчики дифференциального давления и измерения объема воздуха / газа с термокомпенсацией.

2SMPP-02 — миниатюрный (6.1 x 4.7 x 8.2 мм) сенсор манометрического (относительного) давления. Действие основано на пьезоэлектрическом эффекте.

2JCIE — универсальный датчик, измеряющий температуру, давление, влажность, освещенность, индекс ультрафиолетового облучения, атмосферное давление, уровень шума и ускорения. Обеспечен беспроводной связь через BLE. Хотя производитель относит этот датчик к сегменту здравоохранения, преимущественное применение устройства — в системах управления микроклиматом в помещениях, в т.ч. интегрированных в надсистемы «умный дом».

Рассмотрим более подробно датчик дифференциального давления и объема воздуха D6F-PH, используемый в аппаратах ИВЛ. Датчик имеет главный показатель измерения — давление потока воздуха (газа), дополнительный — температуру воздуха (газа) и расчетный — объем (расход) измеряемого потока газа. В качестве отдельной опции может может быть добавлена ​​функция детектирования предельных уставок по температуре. Высокая точность, чувствительность и повторяемость результатов измерений позволяют использовать компонент для создания медицинского, химико-технологического и научного оборудования.

Сенсоры для аппаратов ИВЛ и другие

Архитектура сенсора состоит из двух частей. Блок обработки данных представлен 12-разрядной специализированной интегральной микросхемой (Application Specific Integrated Circuit, ASIC), включающей АЦП, интерфейсы, процессорное ядро, память и пр. Измерительный MEMS-блок выполнен на отдельном кристалле габаритами всего лишь 1.25 х 1.25 х 0.4 мм. С помощью тонкопленочной технологии на кристалл нанесен нагревательный элемент в виде струны и три термочувствительных элемента — два основных расположены вдоль нагревателя, а вспомогательный — несколько поодаль (если так можно сказать о расстоянии в доли миллиметра). Кристалл крепится на металлокерамической подложке, в которой под нагревателем сделана полость для уменьшения кондуктивного теплоотвода. Вся конструкция заключена в корпус габаритами 26 × 22 × 18 мм с двумя патрубками — входным и выходным. При этом значительную часть внутреннего объема занимают не микрочипы, а обходной канал для прохождения потока воздуха (газа). Модификации сенсора D6F-PH и D6F-P отличаются расположения патрубков — на плоскости корпуса или с торцевой стороны.

Принцип действия сенсора достаточно остроумен. В основном канале прохождения измеряемого потока воздуха (газа) устанавливается измерительная диафрагма с подключениями обходных каналов (трубок) перед ней и за ней. К обходным трубкам подключаются патрубки датчика, который, таким образом, измеряет разницу между давлением потока перед диафрагмой и за ней.

Вызванный дифференциальным давлением поток через обходной канал датчика пропускается вплотную к измерительному MEMS-блоку. Нагреватель создает вокруг себя поле температурного градиента, нагревая и расположенные рядом термоэлементы. При отсутствии потока (дифференциального давления) термоэлементы нагреваются симметрично. При появлении движения воздуха (газа) температурное поле смещается («сдувается») в направлении движения потока, тем сильнее, чем выше дифференциальное давление и скорость потока через обходной канал. При этом возникает асимметрия в нагреве термоэлементов. Тот, который нагревается больше, имеет большее падение напряжения, имеющий меньший нагрев — соответственно и меньшее напряжение на выводах. Разность напряжений на обоих элементах с температурной зависимостью сопротивлений и измеряется в качестве первичного аналогового сигнала. Дополнительный термоэлемент нужен для линеаризации (программного нивелирования нелинейности) выходного сигнала. Выходной сигнал выдается через интерфейс I2C.

Как ни странно, данная схема имеет достаточно высокую чувствительность и может использоваться в системах с низким дифференциальным давлением. Несомненным преимуществом является и то, что датчик способен измерять давление и поток в обоих направлениях, что может быть полезным, например, в медицинском оборудовании, где контролируется дыхание пациентов.

Из особенностей использования датчика следует выделить необходимость, в большинстве приложений, предварительной очистки контролируемого потока воздуха (газа) от твердых частиц и аэрозолей. Обычно эта задача решается путем использования двунаправленных фильтров с микроциклонами на входе и выходе. Также следует отметить, что для повышения чувствительности датчика его нужно фиксировать таким образом, чтобы измерительный элемент находился четко в горизонтальной плоскости, поскольку тепло от нагревателя имеет тенденцию подниматься вертикально вверх.

Серия датчиков D6F-PH включает три модели. D6F-PH0025AD1 предназначен для измерения потоков в одном направлении с измерительным интервалом давления 0-250 Па. Датчики D6F-PH0505AD3 и D6F-PH5050AD3 работают в обоих направлениях и имеют интервалы измерения, соответственно, ± 50 и ± 500 Па. Точность измерения составляет ± 3%, а погрешность выставления нуля составляет ± 0,2 Па. Поскольку в общем случае эти величины не коррелированы между собой, при установлении общей погрешности измерений их нужно суммировать. Также до 1% в погрешность измерений могут внести трубки обходных каналов. По рекомендации производителя длина трубок внутренним диаметром 4 мм не должна превышать 800 мм. Калибровка датчика осуществляется при стандартном атмосферном давлении 101.325 кПа.


vd-mais-professional-distributor

За консультациями по поставкам новейших компонентов и систем обращайтесь в отдел электронных компонентов научно-производственной фирмы VD MAIS — официального дистрибьютора и профессионального поставщика инновационных решений для высокотехнологичных отраслей промышленности Украины.

Спецификации

Презентация (клик!)