Snímač síly FSR pro lékařské monitorování síly | VMANX

VMANX, výrobce tištěných elektronických součástí certifikovaný podle normy ISO 13485 v Dongguanu v Číně, dodává Snímač síly CPR-FS01 (dokument VF-CPR99139) — extrémně tenký senzor FSR o tloušťce pod 0,3 mm, který převádí působící sílu těla na analogový odporový signál pro zařízení určená k péči o pacienty. Tento senzor je navržen pro výrobce zdravotnických zařízení OEM, kteří vyvíjejí systémy zpětné vazby pro kardiopulmonální resuscitaci (CPR), alarmy pro opuštění lůžka a monitorovací systémy pro rehabilitaci; senzor rozlišuje tlak na hrudník 0,1 cm a reaguje během méně než 5 ms, protože při resuscitaci rozhoduje mezi účinným a neúčinným stlačením hrudníku rozdíl měřený v centimetrech a milisekundách, nikoli klinický dojem.

Proč patří snímače síly do péče o pacienty

Lidský úsudek je za tlaku nepolehlivý. Při kardiorespiračním zástavu záchranné týmy systematicky nesprávně posuzují jak hloubku, tak frekvenci stlačování — stlačují příliš měkce, jak se hromadí únava, nebo se odchylují od doporučeného rytmu, aniž by si toho všimly. Stejná slepá skvrna existuje i na odděleních: sestry nemohou vědět, že pacient opustil postel, dokud jim o tom neoznámí poplach, a terapeuti pro obnovu funkce nemohou kvantifikovat zátěž bez speciálního měřicího zařízení.

FSR převádí tuto neviditelnou mechanickou událost na číslo, na které může zařízení reagovat. Protože snímací prvek má tvar tištěné polymerní tlustovrstvé struktury a ne tvar obráběného siloměru, může být tenčí než 0,3 mm a dostatečně pružný na laminaci do tlumicí podložky, nadmatrace nebo do podrážky — takže povrch kontaktu lze vybavit senzorem, aniž by se změnilo vnímání produktu pacientem.

Hlavní vlastnosti a výhody

Rozlišení hloubky stlačení: 0,1 cm

CPR-FS01 snímá v rozsahu odpovídajícím hloubce stlačení od 1,5 cm do 8,0 cm s rozlišením 0,1 cm a přesností ±0,5 cm nebo 10 %, podle toho, která hodnota je vyšší. Tento rozsah zahrnuje doporučenou hloubku stlačení pro dospělé (5–6 cm) podle nouzových pokynů a zároveň poskytuje rezervu na obou stranách.

Pro výrobce zařízení se zpětnou vazbou pro kardiopulmonální resuscitaci (CPR) to znamená, že senzor dokáže rozlišit stlačení 4,5 cm od stlačení 5,5 cm – právě toto rozlišení rozhoduje mezi výzvou „tlačte silněji“ a potvrzením „správné stlačení“.

Odezva kratší než 5 ms pro frekvenci a návrat

Doba odezvy je kratší než 5 ms, což je dostatečně rychlé k zachycení dynamického průběhu každého jednotlivého stlačení, nikoli jen průměrného průběhu. Z tohoto průběhu lze zařízení odvodit frekvenci stlačení v rozmezí 40 až 160 stlačení za minutu a ověřit ji proti cílové frekvenci uvedené v pokynech (100–120 stlačení za minutu).

Zásadní je, že senzor detekuje také úplné uvolnění. Když se tlaková síla stlačení vrátí do stavu blízkého nule, zařízení může potvrdit úplné zpětní návrat hrudníku – parametr, který je v reálné resuscitaci nejčastěji vynechán a který rozhoduje o tom, zda se srdce mezi stlačeními naplní krví.

Ultra tenký, laminovatelný tvarový faktor pro jakékoli umístění

Celková tloušťka je pod 0,3 mm s kruhovou aktivní plochou o průměru 12,7 mm, dodávanou s lepicí podvrstvou a standardním kolíkovým rozhraním. Standardním příslušenstvím je dvoujadrový stíněný kabel o délce 100 cm, který lze přizpůsobit; volitelně je k dispozici 3-pinový konektor typu JST pro servis bez nástrojů.

Právě tento tvarový faktor umožňuje opakované použití stejné senzorové platformy v různých produktech: laminování pod kůži manikenu pro kardiopulmonální resuscitaci (CPR), zabudování do podložky pro zpětnou vazbu při stlačování, integraci do ručního zařízení pro pokročilou životní podporu (ALS) nebo vestavbu do matice pro detekci vystoupení z postele či do tlakově citlivé podrážky obuvi.

Mimořádně nízká spotřeba energie pro zařízení napájená bateriemi

Statická spotřeba energie je zanedbatelná a typický provozní proud je nižší než 0,5 mA. U ručního zpětnovazebního zařízení napájeného baterií nebo bezdrátového senzoru pro postel je vrstva snímající sílu v podstatě bez nároku na výkon – omezení návrhu se přesouvá na rádio a displej, nikoli na snímání.

mechanická životnost 100 000 cyklů

Za podmínek simulujících standardní stlačení při resuscitaci (CPR) do hloubky 5–6 cm a frekvence 110 stlačení za minutu snímač vydrží více než 100 000 nepřetržitých stlačovacích cyklů, přičemž degradace výkonu zůstane v rámci 10 % počáteční hodnoty. Opakovatelnost je v rozmezí ±3,0 % plného rozsahu. U tréninkového manikenu používaného denně je tato odolnost tím, co odděluje spotřební položku od komponentu.

Technické specifikace

Typické hodnoty. Dodáváno jako OEM součástka – certifikace celého zařízení je prováděna výrobcem zařízení.

Pokyny pro integraci pro výrobce zařízení

Snímač vydává měnící se odpor, nikoli kalibrované napětí. Sériový zátěžový rezistor převede tuto změnu na využitelný napěťový výstup; hodnota rezistoru – obvykle mezi 10 kΩ a 100 kΩ – by měla být vybrána podle rozsahu síly, rozsahu vstupu A/D převodníku a citlivosti, které daná aplikace skutečně vyžaduje. Správná volba určuje, zda digitální křivka využije celý rozsah převodníku nebo se zhuští pouze do jeho části.

Jako součást lékařské elektrické výbavy je tento senzor navržen tak, aby pomohl výrobcům zařízení splnit normy, kterým musí jejich konečný výrobek vyhovět: IEC 60601-1 / EN 60601-1 pro základní bezpečnost a zásadní výkon, IEC 60601-1-2 pro elektromagnetickou kompatibilitu a environmentální zkoušky podle GB/T 14710 nebo ekvivalentní řady IEC 60068-2, které zahrnují vysokou a nízkou teplotu, vlhké teplo, vibrace, rázy a přepravu. Certifikace celého zařízení zůstává odpovědností výrobce, který uvede dokončené zařízení na trh.

Často kladené otázky zákazníků

Otázka: Co je odporový snímač síly a jak se liší od tenzometrického článku?

A: FSR je tisknutý polymerní tlustovrstvý prvek, jehož odpor klesá nelineárně s rostoucí aplikovanou silou. Na rozdíl od obráběného tenzometrického snímače síly nemá žádné tuhé kovové tělo, takže může být tenčí než 0,3 mm a pružný. Kompenzací je nelineární odporový výstupní signál, který vyžaduje úpravu a kalibraci, nikoli přesný lineární výstup – což činí tento typ senzoru vhodným pro aplikace založené na prahové síle nebo profilu síly, nikoli pro laboratorní vážení.

Q: Jaká je přesnost měření hloubky stlačení založeného na FSR?

A: V efektivním rozsahu 1,5–8,0 cm činí přesnost ±0,5 cm nebo 10 %, podle toho, která hodnota je větší, s rozlišením 0,1 cm. Tato přesnost je dosažena po kalibraci systému a zpracování algoritmem – senzor poskytuje surový signál síly a algoritmus výrobce zařízení jej převádí na hloubku stlačení.

Q: Může jeden senzor měřit jak hloubku stlačení, tak i rychlost stlačení?

A: Ano. Hloubka je odvozena z amplitudy signálu a frekvence z časování dynamické vlny. Protože doba odezvy je kratší než 5 ms, jednotlivé stlačení zůstávají rozlišitelná až do frekvence 160 stlačení za minutu, takže hloubka, frekvence a návrat jsou všechny odvozeny ze stejného kanálu.

Q: Pro které aplikace kromě resuscitace (CPR) se používá stejná senzorová platforma?

A: Stejná platforma FSR podporuje alarmy při opouštění lůžka a prevenci pádů pacientů, monitorování opouštění židle a sedící polohy, rehabilitaci a měření tlaku v podrážkách obuvi, jakož i obecné dotykové měření síly. Zásadní princip snímání zůstává stejný, zatímco aktivní plocha, rozsah síly a tvar koncové části jsou nastaveny individuálně pro každou aplikaci.

Q: Musí senzor přicházet přímo do kontaktu s kůží pacienta?

A: Obvykle ne. Ve většině konstrukcí je umístěn pod podložkou, povrchem matrace, kůží manekýna nebo patním vložkem, takže povrchová vrstva tvoří povrch, který přichází do kontaktu s pacientem. Pokud konfigurace zahrnuje přímý nebo dlouhodobý kontakt se kůží, platí pro materiály v kontaktu s kůží biokompatibilita podle normy ISO 10993, která je stanovena již ve fázi návrhu výrobku OEM.

Q: Jak dlouho vydrží senzor v tréninkovém zařízení používaném každodenně?

A: Mechanická životnost přesahuje 100 000 cyklů stlačení při hloubce 5–6 cm a frekvenci 110 cyklů za minutu, přičemž degradace nepřesahuje 10 % počáteční hodnoty. V praxi může tréninkový manekýn provozovat intenzivní denní relace po několik let, než se drift přiblíží tomuto limitu.

Q: Jaké certifikace má senzor?

A: VMANX vyrábí podle systému řízení kvality ISO 13485, splňuje požadavky směrnice RoHS 2011/65/EU a nařízení REACH týkající se látek a je biokompatibilní podle normy ISO 10993 pro konfigurace určené ke kontaktu s pacientem. Senzor je součástí OEM; elektrická bezpečnost a EMC certifikace dle IEC 60601 jsou prováděny výrobcem konečného zařízení, který jej uvádí na trh.

Technická podpora pro výrobu na zakázku (OEM)

VMANX podporuje programy lékařských OEM od definice rozsahu síly až po uvedení do výroby, včetně určení velikosti aktivní oblasti, výběru zátěžového rezistoru, uspořádání přívodních vodičů, výběru konektorů a ověření životního cyklu. Úplné technické specifikace jsou uveřejněny na stránkách CPR flexiforce dotykový senzor a Technické specifikace senzoru VF-CPR99139 a širší odporový sílový senzor a rozsah a portfolia zdravotnických senzorů zahrnující produkty pro EEG, EMG, SpO2 a bezpečnostní monitorování, které jsou postaveny na stejném flexibilní tištěné obvody platforma.

Závěr

Senzory detekující sílu přeměňují mechanické události, které mohou klinici jen odhadovat, na data, na něž zařízení může reagovat. S tloušťkou pod 0,3 mm, spotřebou pod 0,5 mA, rozlišením hloubky 0,1 cm, odezvou kratší než 5 ms a životností přes 100 000 cyklů poskytuje model CPR-FS01 výrobcům zdravotnických zařízení senzorovou vrstvu, kterou lze laminovat téměř do jakéhokoli povrchu kontaktujícího pacienta — vyrábí se pod kontrolou ISO 13485, aby se chování opakovalo dávka po dávce.