Αισθητήρας FSR για παρακολούθηση ιατρικών δυνάμεων | VMANX

Η VMANX, ένας κατασκευαστής εκτυπωμένης ηλεκτρονικής τεχνολογίας πιστοποιημένος κατά ISO 13485 στο Dongguan, Κίνα, προμηθεύει τον Αισθητήρα δύναμης CPR-FS01 (έγγραφο VF-CPR99139) — ένας υπερλεπτός Αισθητήρας Fsr μικρότερος των 0,3 mm πάχους που μετατρέπει την εφαρμοζόμενη δύναμη του σώματος σε αναλογικό σήμα αντίστασης για συσκευές φροντίδας ασθενών. Σχεδιασμένος για ιατρικούς OEM που αναπτύσσουν συστήματα ανατροφοδότησης για την Καρδιοπνευμονική Αναζωογόνηση (CPR), συναγερμούς εγκατάλειψης κρεβατιού και μονιτορινγκ αποκατάστασης, ο αισθητήρας ανιχνεύει την κίνηση του στήθους 0,1 cm και ανταποκρίνεται σε χρόνο λιγότερο των 5 ms, επειδή στην αναζωογόνηση η διαφορά μεταξύ αποτελεσματικής και αναποτελεσματικής συμπίεσης μετριέται σε εκατοστά και χιλιοστά του δευτερολέπτου, όχι σε κλινική εντύπωση.

Γιατί η αίσθηση δύναμης ανήκει στη φροντίδα ασθενών

Η ανθρώπινη κρίση είναι αναξιόπιστη υπό πίεση. Κατά τη διάρκεια καρδιακής ανακοπής, οι διασώστες συνεχώς υποεκτιμούν τόσο το βάθος όσο και το ρυθμό των συμπιέσεων — πιέζουν υπερβολικά επιφανειακά καθώς αυξάνεται η κόπωση, ή αποκλίνουν από τον καθορισμένο από τις οδηγίες ρυθμό χωρίς να το αντιλαμβάνονται. Το ίδιο «τυφλό σημείο» υπάρχει και στη φροντίδα στις πτέρυγες: οι νοσηλευτές δεν μπορούν να γνωρίζουν ότι ένας ασθενής έχει εγκαταλείψει το κρεβάτι του μέχρι να ενεργοποιηθεί ένας συναγερμός, ενώ οι θεραπευτές αποκατάστασης δεν μπορούν να ποσοτικοποιήσουν το φορτίο χωρίς τη χρήση οργάνων.

Ένα FSR μετατρέπει αυτό το αόρατο μηχανικό γεγονός σε έναν αριθμό που μια συσκευή μπορεί να επεξεργαστεί. Δεδομένου ότι το στοιχείο αίσθησης είναι μια εκτυπωμένη πολυμερής δομή παχιάς μεμβράνης και όχι ένα μηχανοκατασκευασμένο κελί μέτρησης φόρτισης, μπορεί να έχει πάχος λιγότερο από 0,3 mm και να είναι επαρκώς εύκαμπτο για να ενσωματωθεί σε μια προστατευτική πλάκα συμπίεσης, σε μια επικάλυψη μαξιλαριού ή σε μια εσωτερική επένδυση παπουτσιού — εξοπλίζοντας την επιφάνεια επαφής χωρίς να αλλάζει το αίσθημα που προκαλεί το προϊόν στον ασθενή.

Βασικά χαρακτηριστικά και οφέλη

Ανάλυση βάθους συμπίεσης: 0,1 cm

Το CPR-FS01 ανιχνεύει σε ένα εύρος που αντιστοιχεί σε βάθος συμπίεσης από 1,5 cm έως 8,0 cm, με ανάλυση 0,1 cm και ακρίβεια εντός ±0,5 cm ή 10%, όποιο και αν είναι μεγαλύτερο. Αυτό το εύρος περικλείει το συνιστώμενο από τις οδηγίες έκτακτης ανάγκης βάθος συμπίεσης για ενήλικες (5–6 cm), με περιθώριο ασφαλείας και στις δύο πλευρές.

Για έναν κατασκευαστή εξοπλισμού πρωτογενούς εφοδιασμού (OEM) που αναπτύσσει συσκευή ανατροφοδότησης για CPR, αυτό σημαίνει ότι ο αισθητήρας μπορεί να διακρίνει μια συμπίεση των 4,5 cm από μια συμπίεση των 5,5 cm — ακριβώς η διάκριση που διαχωρίζει μια οδηγία «πιέστε πιο δυνατά» από μια επιβεβαίωση «καλή συμπίεση».

Απόκριση υπο-5 ms για ρυθμό και ανάκαμψη

Ο χρόνος απόκρισης είναι κάτω των 5 ms, αρκετά γρήγορος ώστε να καταγράφει το δυναμικό προφίλ κάθε μεμονωμένης συμπίεσης, αντί για ένα μέσο όρο. Από αυτό το κύμα, μια συσκευή μπορεί να υπολογίσει τον ρυθμό συμπίεσης σε εύρος 40 έως 160 συμπιέσεις ανά λεπτό και να τον επαληθεύσει έναντι του στόχου των οδηγιών (100–120 cpm).

Κρίσιμα, ο αισθητήρας ανιχνεύει επίσης την πλήρη απελευθέρωση. Όταν η δύναμη συμπίεσης επιστρέψει σε κατάσταση σχεδόν μηδενικής τιμής, η συσκευή μπορεί να επιβεβαιώσει την πλήρη ανάκαμψη του στήθους — το παράμετρο που παραλείπεται συχνότερα κατά την πραγματική αναζωογόνηση και το οποίο καθορίζει εάν η καρδιά γεμίζει εκ νέου μεταξύ των συμπιέσεων.

Υπερλεπτή, λαμινοποιήσιμη σε οποιαδήποτε επιφάνεια μορφή

Η συνολική πάχος είναι κάτω των 0,3 mm με κυκλική ενεργή περιοχή διαμέτρου 12,7 mm, παρέχεται με επικόλληση υποστρώματος και τυπική διεπαφή ακίδων. Το τυπικό καλώδιο είναι δίπυρο, θωρακισμένο, μήκους 100 cm και διαθέτει δυνατότητα προσαρμογής· προαιρετικά, μπορεί να προσφέρεται συνδέτης JST τριών ακίδων για εξυπηρέτηση χωρίς εργαλεία.

Αυτή η μορφή είναι αυτή που καθιστά την ίδια πλατφόρμα αίσθησης επαναχρησιμοποιήσιμη σε διάφορα προϊόντα: λαμινοποιημένη κάτω από το δέρμα ενός μανικένιου CPR, ενσωματωμένη σε μαξιλάρι ανάδρασης συμπίεσης, ενσωματωμένη σε φορητή συσκευή ALS ή ενσωματωμένη σε μαξιλάρι εξόδου από κρεβάτι ή σε ενσωματωμένο στην υποδήματα αισθητήρα πίεσης.

Εξαιρετικά χαμηλή κατανάλωση ενέργειας για συσκευές με μπαταρία

Η στατική κατανάλωση ισχύος είναι αμελητέα και η τυπική ρευματική κατανάλωση λειτουργίας είναι κάτω των 0,5 mA. Για μια συσκευή ανάδρασης φορητή με μπαταρία ή έναν ασύρματο αισθητήρα κρεβατιού, το στρώμα ανίχνευσης δύναμης είναι αποτελεσματικά «δωρεάν» όσον αφορά τον προϋπολογισμό ισχύος — ο περιορισμός σχεδιασμού μετατοπίζεται στο ραδιοφωνικό τμήμα και την οθόνη, όχι στην ανίχνευση.

μηχανική διάρκεια ζωής 100.000 κύκλων

Υπό συνθήκες που προσομοιώνουν τυπικές συμπιέσεις CPR σε βάθος 5–6 cm και συχνότητα 110 cpm, ο αισθητήρας αντέχει περισσότερους από 100.000 συνεχείς κύκλους συμπίεσης, με πτώση της απόδοσης περιορισμένη στο 10% της αρχικής τιμής. Η επαναληψιμότητα είναι εντός ±3,0% της πλήρους κλίμακας. Για έναν ανθρωπόμορφο μανικένα εκπαίδευσης που χρησιμοποιείται καθημερινά, αυτή η αντοχή είναι αυτή που διαχωρίζει ένα καταναλωτικό προϊόν από ένα εξάρτημα.

Τεχνικές προδιαγραφές

Τυπικές τιμές. Παρέχεται ως συστατικό OEM — η πιστοποίηση ολόκληρης της συσκευής πραγματοποιείται από τον κατασκευαστή της συσκευής.

Οδηγίες ενσωμάτωσης για κατασκευαστές συσκευών

Ο αισθητήρας παράγει μεταβαλλόμενη αντίσταση, όχι βαθμονομημένη τάση. Ένας αντιστάτης φόρτισης σε σειρά μετατρέπει αυτήν την αλλαγή σε χρήσιμη έξοδο τάσης, και η τιμή του αντιστάτη — συνήθως μεταξύ 10 kΩ και 100 kΩ — πρέπει να επιλεγεί με βάση το εύρος δύναμης, το εύρος εισόδου του ADC και την ευαισθησία που απαιτεί πραγματικά η εφαρμογή. Η καλή επιλογή του καθορίζει εάν η ψηφιοποιημένη καμπύλη χρησιμοποιεί ολόκληρο το εύρος του μετατροπέα ή συγκεντρώνεται σε ένα κλάσμα αυτού.

Ως συστατικό του ιατρικού ηλεκτρικού εξοπλισμού, ο αισθητήρας σχεδιάστηκε για να βοηθήσει τους κατασκευαστές συσκευών να πληρούν τα πρότυπα που πρέπει να ικανοποιεί το τελικό τους προϊόν: IEC 60601-1 / EN 60601-1 για τη βασική ασφάλεια και την ουσιώδη απόδοση, IEC 60601-1-2 για τη συμβατότητα σε ηλεκτρομαγνητικά πεδία και δοκιμές περιβαλλοντικών συνθηκών σύμφωνα με το GB/T 14710 ή την ισοδύναμη σειρά IEC 60068-2, που καλύπτει υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες, υγρή ζέστη, δονήσεις, κρούσεις και μεταφορά. Η πιστοποίηση ολόκληρης της συσκευής παραμένει ευθύνη του κατασκευαστή που τοποθετεί την τελική συσκευή στην αγορά.

Συχνές ερωτήσεις πελατών

Ε: Τι είναι ένας αισθητήρας δύναμης και πώς διαφέρει από ένα κελί φόρτισης;

Α: Ένας FSR είναι ένα εκτυπωμένο στοιχείο παχύ-φιλμ πολυμερούς, του οποίου η αντίσταση μειώνεται μη γραμμικά καθώς αυξάνεται η εφαρμοζόμενη δύναμη. Σε αντίθεση με ένα φορτίου μετρητή τάσης που κατασκευάζεται με μηχανική κατεργασία, δεν έχει σκληρό μεταλλικό κέλυφος, οπότε μπορεί να έχει πάχος λιγότερο από 0,3 mm και να είναι εύκαμπτο. Η ανταλλαγή είναι ότι παρέχει ένα μη γραμμικό αντιστασιακό σήμα που απαιτεί επεξεργασία και βαθμονόμηση, αντί για ακριβές γραμμικό σήμα — γεγονός που το καθιστά κατάλληλο για εφαρμογές κατωφλίου δύναμης και προφίλ δύναμης, αντί για ζύγιση εργαστηριακής ακρίβειας.

Ε: Πόσο ακριβής είναι η μέτρηση του βάθους συμπίεσης με βάση FSR;

Α: Στο αποτελεσματικό εύρος 1,5–8,0 cm, η ακρίβεια είναι ±0,5 cm ή 10 %, όποιο είναι μεγαλύτερο, με ανάλυση 0,1 cm. Αυτό επιτυγχάνεται μετά τη βαθμονόμηση του συστήματος και την επεξεργασία με αλγόριθμο — ο αισθητήρας παρέχει το ακατέργαστο σήμα δύναμης και ο αλγόριθμος του κατασκευαστή της συσκευής το μετατρέπει σε βάθος.

Ε: Μπορεί ένας μόνο αισθητήρας να καλύψει τόσο το βάθος όσο και τον ρυθμό συμπίεσης;

Α: Ναι. Το βάθος προέρχεται από το πλάτος του σήματος και ο ρυθμός από τον χρονισμό του δυναμικού κύματος. Επειδή ο χρόνος απόκρισης είναι λιγότερος των 5 ms, οι μεμονωμένες συμπιέσεις παραμένουν ξεχωριστές μέχρι και 160 cpm, οπότε το βάθος, ο ρυθμός και η ανάκαμψη προέρχονται όλα από το ίδιο κανάλι.

Ε: Σε ποιες εφαρμογές, εκτός της ΚΑΡ, χρησιμοποιείται η ίδια πλατφόρμα αισθητήρων;

Α: Η ίδια πλατφόρμα FSR υποστηρίζει συναγερμούς έξοδου από κρεβάτι και πρόληψη πτώσεων ασθενών, συναγερμούς έξοδου από καρέκλα και παρακολούθηση στάσης καθισμένου, αποκατάσταση και μέτρηση πίεσης σε εσωτερικά πέλματα, καθώς και γενική αισθητήρια μέτρηση δύναμης επαφής. Η αρχή λειτουργίας του αισθητήρα παραμένει σταθερή, ενώ η ενεργός επιφάνεια, το εύρος δύναμης και η γεωμετρία του οπίσθιου τμήματος προσαρμόζονται ανάλογα με την εφαρμογή.

Ε: Χρειάζεται ο αισθητήρας να έρχεται σε άμεση επαφή με το δέρμα του ασθενούς;

Α: Συνήθως όχι. Στην πλειοψηφία των σχεδιασμών βρίσκεται κάτω από μια προστατευτική πλάκα, ένα κάλυμμα μαξιλαριού, το δέρμα ενός μανικενίου ή μια εσωτερική σόλα, οπότε η επικαλύπτουσα στρώση αποτελεί την επιφάνεια επαφής με τον ασθενή. Όταν ένας συγκεκριμένος σχεδιασμός περιλαμβάνει άμεση ή παρατεταμένη επαφή με το δέρμα, ισχύει η βιοσυμβατότητα σύμφωνα με το πρότυπο ISO 10993 για τα υλικά που έρχονται σε επαφή, και αυτή καθορίζεται κατά τη φάση σχεδιασμού του OEM.

Ε: Πόσο διαρκεί ο αισθητήρας σε μια συσκευή εκπαίδευσης που χρησιμοποιείται καθημερινά;

Α: Η μηχανική διάρκεια ζωής υπερβαίνει τους 100.000 κύκλους συμπίεσης σε βάθος 5–6 cm και συχνότητα 110 cpm, με μείωση της απόδοσης εντός του 10% της αρχικής τιμής. Σε πρακτικούς όρους, ένα μανικένιο εκπαίδευσης μπορεί να λειτουργεί με εντατικές καθημερινές συνεδρίες για χρόνια, πριν η παρέκκλιση πλησιάσει αυτό το όριο.

Ε: Ποια πιστοποίηση έχει ο αισθητήρας;

Α: Η VMANX κατασκευάζει σύμφωνα με το σύστημα διαχείρισης ποιότητας ISO 13485, με συμμόρφωση προς τις οδηγίες RoHS 2011/65/EU και REACH όσον αφορά τις ουσίες, καθώς και με τη βιοσυμβατότητα ISO 10993 για διατάξεις που έρχονται σε επαφή με τον ασθενή. Ο αισθητήρας είναι συστατικό OEM· η πιστοποίηση ηλεκτρικής ασφάλειας και ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας (EMC) σύμφωνα με το πρότυπο IEC 60601 πραγματοποιείται στην τελική συσκευή από τον κατασκευαστή που την εισάγει στην αγορά.

Υποστήριξη Μηχανικών Κατασκευαστών Πρωτογενών Εξαρτημάτων (OEM)

Η VMANX υποστηρίζει ιατρικά προγράμματα OEM από τον καθορισμό του εύρους δύναμης μέχρι την έκδοση για παραγωγή, καλύπτοντας τη διαστασιολόγηση της ενεργού περιοχής, την επιλογή αντιστάσεων φόρτισης, τη διαδρομή των καλωδίων, την επιλογή συνδέσμων και την επικύρωση του κύκλου ζωής. Οι πλήρεις προδιαγραφές δημοσιεύονται στις Αισθητήρας Αφής CPR flexiforce και Σελίδες προδιαγραφών του αισθητήρα VF-CPR99139 σελίδες, με το ευρύτερο αισθητήρας δύναμης ροής εύρος και το ιατρικό φάσμα αισθητήρων που καλύπτει προϊόντα EEG, EMG, SpO2 και παρακολούθησης ασφαλείας, βασισμένα στην ίδια τεχνολογία εύκαμπτων Τυπωμένων Κυκλωμάτων πλατφόρμα.

Συμπέρασμα

Οι αισθητήρες ανίχνευσης δύναμης μετατρέπουν μηχανικά γεγονότα, τα οποία οι κλινικοί μπορούν μόνο να εκτιμήσουν, σε δεδομένα που μια συσκευή μπορεί να χρησιμοποιήσει. Με πάχος λιγότερο από 0,3 mm, κατανάλωση κάτω των 0,5 mA, ανάλυση βάθους 0,1 cm, χρόνο απόκρισης μικρότερο των 5 ms και διάρκεια ζωής πάνω από 100.000 κύκλων, ο CPR-FS01 προσφέρει στους ιατρικούς OEM ένα επίπεδο αίσθησης που μπορεί να λαμινάρεται σε σχεδόν οποιαδήποτε επιφάνεια επαφής με τον ασθενή — παραγόμενος υπό έλεγχο ISO 13485, ώστε η συμπεριφορά να επαναλαμβάνεται από παρτίδα σε παρτίδα.