Senzor FSR pre monitorovanie zdravotníckych síl | VMANX

VMANX, výrobca tlačených elektronických súčiastok certifikovaný podľa normy ISO 13485 v Dongguane, Čína, dodáva Snímač sily CPR-FS01 (dokument VF-CPR99139) – mimoriadne tenký snímač FSR s hrúbkou pod 0,3 mm, ktorý premieňa pôsobiacu silu tela na analógový odporový signál pre zariadenia určené na starostlivosť o pacientov. Vyvinutý pre výrobcov zdravotníckych zariadení OEM, ktorí vyvíjajú systémy spätnej väzby pri resuscitácii (CPR), alarmy pred vystúpením z postele a monitorovacie systémy pre rehabilitáciu; snímač rozlišuje pohyb hrudníka 0,1 cm a reaguje za menej ako 5 ms, pretože pri resuscitácii rozdiel medzi účinným a neúčinným stlačením sa meria v centimetroch a milisekundách, nie na základe klinického dojmu.

Prečo patrí snímanie sily do starostlivosti o pacientov

Ľudské posúdenie je za tlaku nespoľahlivé. Počas kardiopulmonálnej resuscitácie záchranári systematicky nesprávne odhadujú hĺbku aj frekvenciu stlačení – stláčajú príliš plytko, keď sa zvyšuje únavy, alebo sa postupne vzdialia od odporúčanej rytmiky bez toho, aby si to všimli. Rovnaká slepá škvrna existuje aj v oddeleniach: sestry nemôžu vedieť, že pacient opustil posteľ, kým im o tom neoznámi poplach, a terapeuti v oblasti rehabilitácie nemôžu kvantifikovať zaťaženie bez prístrojov.

FSR premení túto neviditeľnú mechanickú udalosť na číslo, na ktoré zariadenie dokáže reagovať. Keďže snímací prvok je tlačená polymérna hrubovrstvová štruktúra a nie obrábaná silová snímačka, môže byť tenší ako 0,3 mm a dostatočne pružný na laminovanie do kompresného polštárika, nadstielky pre matrac alebo do podrážky – takže sa meria povrch kontaktu bez zmeny pocitu produktu pre pacienta.

Hlavné vlastnosti a výhody

Rozlíšenie hĺbky stlačenia: 0,1 cm

CPR-FS01 sníma v rozsahu zodpovedajúcom hĺbke stlačenia od 1,5 cm do 8,0 cm s rozlíšením 0,1 cm a presnosťou v rámci ±0,5 cm alebo 10 %, podľa toho, ktorá hodnota je väčšia. Tento rozsah zahŕňa odporúčanú dospelú hĺbku stlačenia 5–6 cm podľa núdzových pokynov so zásobou na oboch stranách.

Pre výrobcu značkových zariadení (OEM), ktorý vyvíja zariadenie s CPR spätnou väzbou, to znamená, že senzor dokáže rozlíšiť stlačenie 4,5 cm od stlačenia 5,5 cm – presne táto rozlišovacia schopnosť určuje, či sa zobrazí výzva „stlačte silnejšie“ alebo potvrdenie „dobré stlačenie“.

Odozva pod 5 ms pre frekvenciu a návrat

Čas odozvy je kratší ako 5 ms, čo je dostatočne rýchle na zachytenie dynamického profilu každého jednotlivého stlačenia namiesto priemerovaného rozsahu. Z tohto vlnového tvaru môže zariadenie určiť frekvenciu stlačení v rozsahu od 40 do 160 stlačení za minútu a overiť ju vo vzťahu k cieľovej hodnote v pokynoch, ktorá je 100–120 stlačení za minútu.

Kľúčové je, že senzor zaznamenáva aj úplné uvoľnenie. Keď sa tlaková sila stlačenia vráti do stavu blízkeho nule, zariadenie môže potvrdiť úplné odskočenie hrudníka – parameter, ktorý sa v reálnej resuscitácii najčastejšie vynecháva a ktorý rozhoduje o tom, či sa srdce medzi stlačeniami naplní krvou.

Mimoordinárne tenký, laminovateľný všade tvarový faktor

Celková hrúbka je pod 0,3 mm s kruhovou aktívnou plochou priemeru 12,7 mm, dodáva sa s lepiacou podložkou a štandardným kolíkovým rozhraním. Štandardným a prispôsobiteľným príslušenstvom je dvojvodičový stínovaný kábel dĺžky 100 cm s voliteľným 3-krútkovým konektorom typu JST pre údržbu bez nástrojov.

Práve tento tvarový faktor umožňuje opätovné použitie rovnakej senzorovej platformy v rôznych výrobkoch: laminovaná pod kožou manekýna na kardiopulmonálnu resuscitáciu (CPR), zabudovaná do podložky s feedbackom pre stlačenia, integrovaná do ručného ALS zariadenia alebo zabudovaná do matice na detekciu výstupu z postele či do tlakovo citlivej podrážky.

Mimoordinárne nízka spotreba energie pre batériové zariadenia

Statická spotreba energie je zanedbateľná a typický prevádzkový prúd je nižší ako 0,5 mA. Pre batériou napájané ručné zariadenie na spätnú väzbu alebo bezdrôtový senzor pre posteľ je vrstva snímania sily v podstate bezplatná z hľadiska rozpočtu energie – obmedzujúca podmienka sa presunie na rádio a displej, nie na snímanie.

mechanická životnosť 100 000 cyklov

V podmienkach simulujúcich štandardné stlačenia pri kardiopulmonálnej resuscitácii (CPR) s hĺbkou 5–6 cm a frekvenciou 110 stlačení za minútu senzor vydrží viac ako 100 000 nepretržitých stlačení s degradáciou výkonu obmedzenou na menej ako 10 % pôvodnej hodnoty. Opakovateľnosť je v rozsahu ±3,0 % plného rozsahu. Pre tréningový manekýn používaný denne je táto odolnosť tým, čo rozdeľuje spotrebný materiál od komponentu.

Technické špecifikácie

Typické hodnoty. Dodáva sa ako súčiastka OEM – certifikácia celého zariadenia sa vykonáva výrobcom zariadenia.

Pokyny pre integráciu pre výrobcov zariadení

Snímač vydáva meniacu sa odporovú hodnotu, nie kalibrované napätie. Sériový záťažový odpor premení túto zmenu na použiteľný výstupný signál napätia a hodnota odporu – zvyčajne medzi 10 kΩ a 100 kΩ – sa má vybrať podľa rozsahu pôsobiacej sily, vstupného rozsahu A/C prevodníka (ADC) a citlivosti, ktoré aplikácia skutočne vyžaduje. Správna voľba tohto odporu rozhoduje o tom, či sa digitálna krivka využije v celom rozsahu prevodníka alebo sa „zhrnie“ len do jeho časti.

Ako súčiastka pre lekársku elektrickú výbavu je tento snímač navrhnutý tak, aby pomohol výrobcom zariadení splniť normy, ktorým musí ich hotový výrobok vyhovovať: IEC 60601-1 / EN 60601-1 pre základnú bezpečnosť a nevyhnutnú funkčnosť, IEC 60601-1-2 pre elektromagnetickú kompatibilitu a environmentálne skúšky podľa GB/T 14710 alebo ekvivalentnej série IEC 60068-2, ktoré pokrývajú vysoké a nízke teploty, vlhké teplo, vibrácie, nárazy a prepravu. Certifikácia celého zariadenia zostáva zodpovednosťou výrobcu, ktorý uvádza hotové zariadenie na trh.

Často kladené otázky zákazníkov

Q: Čo je odporový senzor sily a ako sa líši od tenzometrického snímača sily?

A: FSR je tlačený polymérny hrubovrstvový prvok, ktorého odpor klesá nelineárne so zvyšujúcou sa pôsobiacou silou. Na rozdiel od obrábaného tenzometrického snímača sily nemá pevné kovové teleso, preto môže mať hrúbku pod 0,3 mm a byť pružný. Kompenzáciou je to, že vydáva nelineárny odporový signál, ktorý vyžaduje úpravu a kalibráciu, namiesto presného lineárneho výstupu – čo ho robí vhodným pre aplikácie založené na prahovej sile alebo profile sily, nie však pre laboratórne váženie.

Q: Aká je presnosť merania hĺbky stlačenia pomocou FSR?

A: V účinnej rozsahu 1,5–8,0 cm je presnosť ±0,5 cm alebo 10 %, podľa toho, ktorá hodnota je väčšia, s rozlíšením 0,1 cm. Táto presnosť sa dosiahne po kalibrácii systému a spracovaní algoritmu – senzor poskytuje surový signál sily a algoritmus výrobcu zariadenia ho prepočíta na hĺbku.

Q: Môže jeden senzor merať zároveň hĺbku a rýchlosť stlačenia?

A: Áno. Hĺbka pochádza z amplitúdy signálu a frekvencia z časovania dynamického vlnového tvaru. Keďže doba odozvy je kratšia ako 5 ms, jednotlivé stlačenia zostávajú rozlíšiteľné až do frekvencie 160 cpm, preto sa hĺbka, frekvencia a odraz odvíjajú všetky z rovnakého kanála.

Q: Aké ďalšie aplikácie okrem CPR využívajú rovnakú senzorovú platformu?

A: Rovnaká FSR platforma podporuje alarmy pri výstupe z postele a prevenciu pádov pacientov, monitorovanie výstupu z kresla a sediacej polohy, rehabilitáciu a meranie tlaku v podrážkach topánok, ako aj všeobecné dotykové meranie sily. Základný princíp snímania sa nemení, pričom aktívna plocha, rozsah sily a geometria konca sa prispôsobujú jednotlivým aplikáciám.

Q: Musí senzor mať priamy kontakt s kožou pacienta?

A: Zvyčajne nie. Vo väčšine návrhov sa nachádza pod podložkou, povlakom matracu, kožou manekýna alebo vnútornou časťou topánky, takže povrchová vrstva je povrch, ktorý priamo kontaktuje pacienta. Ak konfigurácia zahŕňa priamy alebo dlhodobý kontakt s kožou, platia pre materiály v kontakte požiadavky na biokompatibilitu podľa normy ISO 10993 a tieto požiadavky sa stanovujú v fáze návrhu výrobku OEM.

Q: Ako dlho vydrží senzor v tréningovom zariadení používanom každý deň?

A: Mechanická životnosť presahuje 100 000 cyklov stlačenia pri hĺbke 5–6 cm a frekvencii 110 cyklov za minútu, pričom degradácia nepresahuje 10 % pôvodnej hodnoty. V praxi môže tréningový manekýn vykonávať intenzívne denné relácie roky, kým sa posun (drift) nepriblíži tejto hranici.

Q: Aký certifikát má senzor?

A: VMANX vyrába podľa systému kvality ISO 13485, s dodržaním smernice RoHS 2011/65/EÚ a nariadenia REACH týkajúceho sa látok a biokompatibility podľa ISO 10993 pre konfigurácie určené na kontakt s pacientom. Senzor je súčasťou OEM; elektrická bezpečnosť a EMC certifikácia podľa IEC 60601 sa vykonáva výrobcom konečného zariadenia, ktorý ho uvádza na trh.

Technická podpora výrobcu originálnych súčiastok (OEM)

VMANX podporuje medikamentózne OEM programy od definovania rozsahu sily až po uvedenie do výroby, vrátane určenia aktívnej plochy, výberu záťažového rezistora, usporiadania káblov, výberu konektorov a overenia životného cyklu. Úplné technické špecifikácie sú uverejnené na stránkach CPR flexiforce dotykový snímač a Technická špecifikácia senzora VF-CPR99139 a širšej silový odporový snímač v rozsahu a portfólio zdravotníckych snímačov zahŕňajúce produkty pre EEG, EMG, SpO2 a monitorovanie bezpečnosti, ktoré sú založené na rovnakých flexibilné tlačené obvody plochu.

Záver

Odporové senzory smerujúce sily premenia mechanické udalosti, ktoré môžu lekári len odhadnúť, na údaje, na ktoré zariadenie dokáže reagovať. S hrúbkou pod 0,3 mm, spotrebou pod 0,5 mA, rozlíšením hĺbky 0,1 cm, dohou odpovede pod 5 ms a životnosťou cez 100 000 cyklov poskytuje model CPR-FS01 výrobcovm zdravotníckych zariadení senzorovú vrstvu, ktorú je možné laminovať takmer do akejkoľvek povrchovej plochy kontaktujúcej pacienta – vyrába sa pod kontrolou ISO 13485, aby sa správanie opakovalo od šaržy ku šarži.