Sensori di pressione ad alta precisione per applicazioni di dispositivi medici | MemsTech

In un ventilatore neonatale, un sensore di pressione con un errore totale del 2% può alterare il volume corrente erogato di 15 ml per respiro su un neonato di 4 kg, una variazione direttamente collegata al rischio di lesioni polmonari indotte dalla ventilazione. Questo è il motivo sensori di pressione ad alta precisione per applicazioni di dispositivi medici sono specificati come componenti critici per la sicurezza, non come aggiornamenti di convenienza.

Per i produttori di dispositivi medici che lavorano con Mems - Wuxi Mems Tech Co., Ltd. (MemsTech), la scelta del sensore non riguarda mai solo il prezzo di acquisto iniziale. La questione è se il sensore mantiene la sua precisione nell'intero intervallo di temperature operative, sopravvive al processo di assemblaggio in camera bianca e rimane coerente tra i lotti di produzione.

Cosa significa realmente alta precisione nel rilevamento della pressione medica

L'elevata precisione in un sensore di pressione medicale significa che la banda di errore totale mantiene una finestra specifica nell'intervallo di temperatura compensato, non solo la non linearità a temperatura ambiente.

Molte schede tecniche indicano la precisione come percentuale del fondo scala a 25 C. Questo numero è utile per il lavoro al banco ma non sufficiente per un dispositivo che deve funzionare alla temperatura del paziente, durante il trasporto e attraverso ripetuti cicli di sterilizzazione. La precisione utilizzabile è il caso peggiore in termini di non linearità, isteresi, offset zero, errore di span, deriva termica e stabilità a lungo termine.

• La non linearità e l'isteresi definiscono la deviazione da una curva lineare ideale dopo la calibrazione.
• Gli errori di offset zero e intervallo impostano il riferimento assoluto tra 0% e 100% dell'intervallo.
• La deriva termica descrive lo spostamento dello zero e dell'intervallo attraverso la banda di temperatura compensata.
• La stabilità a lungo termine misura la deriva della produzione per anno in condizioni di eccitazione continua.

Per una visione più ampia della tecnologia dei sensori MEMS e delle sue applicazioni, leggi il nostro Guida al sensore di pressione MEMS .

Specifiche principali per sensori di pressione ad alta precisione nelle applicazioni per dispositivi medici

Quattro specifiche determinano se un sensore di pressione MEMS può essere utilizzato in un dispositivo medico: banda di errore totale, stabilità a lungo termine, isteresi termica e compatibilità dei media.

Per le pompe per infusione, le macchine per anestesia e i ventilatori, questi valori vengono letti insieme. Un sensore con eccellente linearità ma scarsa isteresi termica produrrà letture diverse all'inizio e alla fine di una sessione terapeutica se il dispositivo si riscalda durante l'uso.

Sensore di pressione serie MCP5XXX per applicazioni mediche La serie MCP5XXX offre un sensore incapsulato con uscita analogica, calibrato e compensato in temperatura, adatto per sistemi respiratori e di infusione dove l'isteresi termica deve essere ridotta al minimo. Visualizza il prodotto →

La serie MCP5xxx di MemsTech è una piattaforma flessibile per gli OEM medicali che necessitano di un sensore con involucro compatto con uscita analogica o digitale, che copra tutti i requisiti di precisione dei sistemi respiratori e di infusione.

Assoluta, relativa o differenziale: scelta del riferimento di pressione

Il tipo di riferimento della pressione in un dispositivo medico determina quale misurazione fisiologica è possibile effettuare, poiché il riferimento diventa il punto zero dei dati clinici.

I sensori di pressione sono classificati in base al loro riferimento: assoluto, relativo o differenziale. Ciascuno crea una base di misurazione diversa, quindi la scelta non è intercambiabile.

MemsTech offre tutti e tre i tipi di riferimento, con le serie MCPh e MCPV che supportano misurazioni relative e differenziali di derivazione assoluta per applicazioni mediche. La selezione del riferimento corretto è una decisione clinica, non una preferenza hardware.

Packaging e uscita del segnale per l'integrazione di dispositivi medici

Il pacchetto e il segnale di uscita di un sensore di pressione influiscono direttamente sulla resa dell'assemblaggio PCB, sul margine di rumore elettromagnetico e sul flusso di lavoro di calibrazione.

I pacchetti SOP a montaggio superficiale sono particolarmente adatti per l'assemblaggio SMT di volumi elevati su PCB medicali di piccole dimensioni. I pacchetti DIP/SIP a innesto diretto forniscono un socketing più semplice durante la convalida del prototipo e l'assistenza sul campo.

• SOP (montaggio superficiale) consente l'assemblaggio pick-and-place e riduce l'altezza della scheda nei dispositivi portatili.
• DIP/SIP (spina diretta) supporta la saldatura manuale, le connessioni tramite presa e un costo iniziale di attrezzaggio inferiore nei primi campioni.

Sensori di pressione compatti MCP-H10 e MCP-H11 per uso medico Questi sensori in package SOP forniscono un'uscita analogica o digitale con compensazione integrata, rendendoli ideali per dispositivi diagnostici e di infusione con vincoli di spazio. Visualizza il prodotto →

Le serie MCPh10 e MCPh11 di MemsTech offrono opzioni di segnale sia analogico che digitale con packaging SOP, rendendole utili compagni per sistemi di infusione e diagnostici in cui lo spazio è limitato.

Calibrazione, compensazione della temperatura e consistenza del batch

Ogni sensore di pressione medicale ad alta precisione deve essere calibrato individualmente a zero e fondo scala, quindi compensato in temperatura su tutto il suo intervallo operativo, prima di lasciare la fabbrica.

Il processo di calibrazione è ciò che converte un die MEMS grezzo in un dispositivo di grado medico. MemsTech applica una sequenza controllata durante la produzione per garantire che ciascun sensore soddisfi le specifiche riportate sulla scheda tecnica.

1. Calibrazione di zero e span rispetto a uno standard di pressione tracciabile alla temperatura di riferimento.
2. Cicli termici attraverso l'intervallo di temperatura compensato per acquisire dati di deriva.
3. Coefficienti di correzione memorizzati internamente, dopo il taglio laser o la compensazione digitale.
4. Campionamento di stabilità e registrazioni di tracciabilità dei lotti per ogni lotto di produzione.

Qualificazione e approvvigionamento di sensori di pressione ad alta precisione per produttori di dispositivi medici

Prima di approvare un sensore di pressione per un dispositivo medico, convalidare cinque aree: precisione rispetto alla temperatura, compatibilità con i fluidi, stabilità, producibilità e coerenza della fornitura.

Questi cinque controlli impediscono che un sensore diventi il ​​fattore limitante nella presentazione normativa di un dispositivo o nel record di affidabilità sul campo.

• Richiedi una scheda tecnica con banda di errore totale sull'intervallo di temperature operative, non un'istantanea di 25 C.
• Verificare che i materiali bagnati siano compatibili con il fluido o il gas e con il metodo di sterilizzazione.
• Esaminare i dati sulla stabilità a lungo termine derivanti da almeno 1.000 ore di campionamento a ciclo continuo.
• Convalida l'impronta del pacchetto rispetto al processo di assemblaggio automatizzato.
• Chiedi informazioni sui record di calibrazione tracciabili in batch e se ogni sensore viene fornito con i propri dati di calibrazione.

Sensori di pressione a doppia porta MCP-H20 e MCP-H21 per sistemi medicali Progettati per misure differenziali o di bassa pressione, questi sensori offrono elevata precisione e dimensioni compatte per apparecchiature respiratorie e per anestesia. Visualizza il prodotto →

Per gli OEM che richiedono un manometro di bassa pressione o una misurazione differenziale in apparecchiature respiratorie e per anestesia, le serie MCPh20 e MCPh21 di MemsTech offrono un'elevata precisione in un pacchetto compatto.

Domande frequenti

Queste sono le domande che gli ingegneri dei dispositivi medici e i team di approvvigionamento si pongono più spesso quando valutano i sensori di pressione ad alta precisione per applicazioni di dispositivi medici.

Quale precisione posso aspettarmi da un sensore di pressione MEMS per dispositivi medici?

I sensori di pressione MEMS di grado medico di MemsTech sono disponibili con una precisione fino allo 0,2% FSS. La banda di errore totale, non solo la non linearità, viene mantenuta nell'intero intervallo di temperatura compensato e deve corrispondere all'obiettivo di prestazione clinica del dispositivo.

Come funziona la compensazione della temperatura nei sensori di pressione MEMS?

Durante la produzione, ciascun sensore viene fatto passare attraverso il proprio intervallo di temperature operative. Le deviazioni misurate dello zero e dell'intervallo vengono utilizzate per calcolare i coefficienti di correzione, che vengono poi archiviati nella memoria interna o applicati da un circuito di condizionamento del segnale in modo che l'uscita rimanga precisa nell'intero intervallo di temperature.

Qual è la differenza tra sensori di pressione relativa e differenziale nei dispositivi medici?

Un sensore del manometro misura la pressione relativa alla pressione atmosferica ambientale. Un sensore differenziale misura la differenza tra due porte. Le apparecchiature respiratorie utilizzano in genere sensori differenziali per la misurazione del flusso e sensori relativi al manometro per il monitoraggio della pressione di linea.

MemsTech può supportare la calibrazione e l'imballaggio personalizzati per una progettazione medica specializzata?

SÌ. Mems - Wuxi Mems Tech Co., Ltd. supporta la calibrazione personalizzata, l'imballaggio e lo sviluppo di applicazioni per gli OEM medici. La struttura interna copre l'imballaggio, la saldatura, la compensazione della temperatura e la calibrazione delle prestazioni dal prototipo alla produzione di massa.