Senzor FSR za medicinsko spremljanje sile | VMANX

VMANX, proizvajalec tiskane elektronike s certifikatom ISO 13485 iz Dongguana na Kitajskem, dobavlja Silovno čutilno upornico CPR-FS01 (dokument VF-CPR99139) — izjemno tanek senzor FSR debeline pod 0,3 mm, ki pretvarja uporabljeno telesno silo v analogni signal odpornosti za naprave za nego bolnikov. Zasnovan za medicinske izdelovalce opreme, ki razvijajo sisteme za povratne informacije pri reanimaciji (CPR), alarme za zapustitev postelje in nadzorne sisteme za rehabilitacijo; senzor loči pritisk na prsih z natančnostjo do 0,1 cm ter odziva v času krajšem od 5 ms, saj je pri reanimaciji razlika med učinkovitim in neustreznim pritiskom merljiva v centimetrih in milisekundah, ne pa v kliničnem vtisku.

Zakaj morajo silovna čutila biti del negovanja bolnikov

Človeška sodba je pod tlakom nezanesljiva. Med srčnim popuščanjem reševalci nenehno napačno ocenjujejo tako globino kot hitrost pritiskanja – pritiskajo preplitvo, ko se pojavijo utrujenost, ali pa se odmaknejo od priporočenega ritema, ne da bi to opazili. Isto slepo mesto obstaja tudi na oddelku: medicinske sestre ne morejo vedeti, da je bolnik zapustil posteljo, dokler jim o tem ne sporoči alarm, in terapevti za rehabilitacijo ne morejo kvantificirati obremenitve brez merilne opreme.

FSR pretvori ta neopazni mehanski dogodek v številko, na katero naprava lahko reagira. Ker je senzorski element natisnjena polimerna debeloslojna struktura namesto izdelane merilne celice, je debelina manjša od 0,3 mm in dovolj prožna, da jo lahko laminiramo v blazinico za pritiskanje, nadstavek za materac ali vložek za čevlje – s tem opremimo stično površino brez spremembe občutka izdelka za bolnika.

Ključne značilnosti in prednosti

Ločljivost globine pritiskanja: 0,1 cm

CPR-FS01 zaznava obseg, ki ustreza globini stiskanja od 1,5 cm do 8,0 cm, z ločljivostjo 0,1 cm in natančnostjo znotraj ±0,5 cm ali 10 %, kar koli je večje. Ta obseg zajema priporočeno globino stiskanja za odrasle (5–6 cm) iz smernic za izredne razmere ter vključuje rezervo na obeh straneh.

Za proizvajalca opreme (OEM), ki razvija napravo za povratne informacije pri CPR-ju, to pomeni, da senzor loči stiskanje globine 4,5 cm od stiskanja globine 5,5 cm – natančna ločitev, ki loči spodbudo »pritisni močneje« od potrditve »dobro stiskanje«.

Odziv pod 5 ms za hitrost in povratek

Čas odziva je pod 5 ms, kar je dovolj hitro, da zajame dinamični profil vsakega posameznega stiskanja namesto povprečnega obsega. Iz te valovne oblike naprava izpelje hitrost stiskanja v obsegu od 40 do 160 stiskanj na minuto ter jo preveri glede na smernico 100–120 stiskanj na minuto.

Ključno je, da senzor zazna tudi popolno sprostitev. Ko se tlak pri stiskanju vrne v stanje, ki je skoraj enako nič, naprava potrdi popolno povrnitev prsi – parameter, ki se pri dejanski reanimaciji najpogosteje izpusti in ki določa, ali se srce med stiskanjem ponovno napolni.

Zelo tanka oblika, ki jo je mogoče laminirati kjerkoli

Skupna debelina je manjša od 0,3 mm, aktivno krožno območje pa ima premer 12,7 mm; dobavljivo z lepilnim slojem na hrbtu in standardnim pinnim vmesnikom. Standardno je vključen dvosupni ekranirani kabel dolžine 100 cm, ki je prilagodljiv; na voljo je tudi izbirni 3-pinski povezovalnik sloga JST za vzdrževanje brez orodja.

Prav ta oblika omogoča večnamensko uporabo istega senzorskega platforme: laminirana pod kožo CPR manekena, vgrajena v blazinico za povratno informacijo pri stiskanju, integrirana v ročno napravo za napredno življenjsko podporo (ALS) ali vgrajena v preprogo za zaznavanje zapuščanja postelje ali v podplatenke za zaznavo tlaka.

Zelo nizka poraba energije za naprave na baterije

Statična poraba energije je zanemarljiva, tipični delovni tok pa je manjši od 0,5 mA. Pri ročnem napravi za povratne informacije na baterijski pogon ali brezžičnem senzorju za posteljo je plast za zaznavanje sile v praksi brezplačna glede na proračun energije – omejitveni dejavniki postanejo radio in prikazovalna enota, ne pa tudi zaznavanje.

mehanska življenska doba 100 000 ciklov

Pod pogoji, ki simulirajo standardne CPR-stiskalne gibe z globino 5–6 cm in frekvenco 110 stiskov na minuto, senzor vzdrži več kot 100 000 zaporednih stiskalnih ciklov, pri čemer se izguba zmogljivosti ohrani znotraj 10 % začetne vrednosti. Ponovljivost znaša ±3,0 % polnega obsega. Za trening manekena, ki se uporablja vsakodnevno, ta vzdržljivost loči porabni material od sestavnega dela.

Tehnične specifikacije

Tipične vrednosti. Dobavljeno kot sestavni del za izdelavo na naročilo (OEM) – certifikacija celotnega naprave izvaja proizvajalec naprave.

Navodila za vgradnjo za proizvajalce naprav

Senzor oddaja spremenljiv upor, ne kalibriranega napetostnega signala. Vzporedno povezan obremenitveni upor pretvori to spremembo v uporaben napetostni izhod; vrednost tega upora – običajno med 10 kΩ in 100 kΩ – je treba izbrati glede na obseg sil, razpon vhodnega analognega digitalnega pretvornika (ADC) ter občutljivost, ki jih aplikacija dejansko zahteva. Prav dobra izbira določa, ali digitalizirana krivulja izkorišča celoten razpon pretvornika ali se stisne le v del tega razpona.

Kot sestavni del medicinskih električnih naprav je senzor zasnovan tako, da pomaga proizvajalcem naprav izpolniti standarde, ki jih mora njihov končni izdelek izpolnjevati: IEC 60601-1 / EN 60601-1 za osnovno varnost in bistveno delovanje, IEC 60601-1-2 za elektromagnetno združljivost ter okoljsko preskušanje v skladu z GB/T 14710 ali ustreznimi standardi IEC 60068-2 za visoke in nizke temperature, vlažno toploto, vibracije, udarce in prevoz. Certifikacija celotne naprave ostaja odgovornost proizvajalca, ki daje končno napravo na trg.

Pogosto zastavljena vprašanja strank

V: Kaj je upornostni senzor sile in kako se razlikuje od obremenitvenega merilnika?

A: FSR je tiskan element iz polimernega debelega filma, katerega upornost ne-linearno pada z naraščajočo uporabljeno silo. V nasprotju s strojno obdelano tenzometrično tehtno celico nima togega kovinskega telesa, zato je lahko tanjši od 0,3 mm in fleksibilen. Nadomestek je ne-linearni upornostni signal, ki zahteva kondicioniranje in kalibracijo, namesto natančnega linearnega izhoda – kar je primerno za aplikacije s prahom sile in profilom sile, ne pa za laboratorijsko natančno tehtanje.

V: Kolikšna je natančnost merjenja globine stiskanja na podlagi FSR-ja?

A: Znotraj učinkovitega razpona 1,5–8,0 cm je natančnost ±0,5 cm ali 10 %, kar je večje, pri ločljivosti 0,1 cm. To se doseže po kalibraciji sistema in algoritmični obdelavi – senzor zagotavlja surov signal sile, algoritem proizvajalca naprave pa ga pretvori v globino.

V: Ali lahko en senzor zajame tako globino kot tudi hitrost stiskanja?

A: Da. Globina izhaja iz amplitude signala, hitrost pa iz časovnega razporeda dinamičnega valovanja. Ker je odzivni čas krajši od 5 ms, ostanejo posamezne stiskanja ločena do 160 stiskanj na minuto, zato se globina, hitrost in povratni sunki izpeljejo iz istega kanala.

V: Katere druge aplikacije poleg KPR uporabljajo isto platformo senzorjev?

A: Ista platforma FSR podpira alarme za zapuščanje postelje in preprečevanje padcev bolnikov, opustitev stolov in spremljanje sedenja, rehabilitacijo ter merjenje tlaka v vložkah in splošno dotikovno merjenje sile. Načelo zaznavanja ostaja nespremenjeno, medtem ko se aktivna površina, obseg sile in geometrija konca prilagajata posamezni aplikaciji.

V: Ali mora senzor neposredno stikati z kožo bolnika?

A: Običajno ne. V večini načrtov je nameščen pod blazinico, prekrivnim plaščem za matrac, kožo manekena ali notranjo podplato, zato je prekrivni sloj površina, ki pride v stik s pacientom. Če konfiguracija vključuje neposreden ali dolgotrajen stik s kožo, se za materiala, ki prihajata v stik s kožo, uporabi standard ISO 10993 o biokompatibilnosti; ta je določen že v fazi načrtovanja izvirnega opreme (OEM).

V: Koliko časa deluje senzor v napravi za usposabljanje, ki se uporablja vsak dan?

A: Mehanska življenska doba presega 100 000 ciklov stiskanja pri globini 5–6 cm in frekvenci 110 cpm, pri čemer je zmanjšanje lastnosti znotraj 10 % začetne vrednosti. V praksi lahko maneken za usposabljanje izvaja intenzivne dnevne seje leta, preden odmik lastnosti doseže to mejo.

V: Katero certifikacijo ima senzor?

A: VMANX proizvaja v skladu z standardom za kakovostno upravljanje ISO 13485, z ustreznostjo direktivi RoHS 2011/65/EU in regulativi REACH glede snovi ter z biokompatibilnostjo po standardu ISO 10993 za konfiguracije, ki pridejo v stik s pacientom. Senzor je sestavni del za izdelavo pod drugim blagovnim imenom (OEM); varnostna certifikacija električnih naprav in EMC po standardu IEC 60601 se izvede na končnem izdelku s strani proizvajalca, ki izdelek uvede na trg.

OEM inženirsko podporo

VMANX podpira medicinske OEM-programe od določitve obsega sil do izdaje za serijsko proizvodnjo, vključno z določitvijo aktivne površine, izbiro obremenitvenega upornika, usmeritvijo kabla, izbiro povezovalnika in preverjanjem življenjskega cikla. Popolne tehnične specifikacije so objavljene na CPR flexiforce dotikovni senzor in Specifikaciji senzorja VF-CPR99139 straneh, pri čemer širši uporni senzor sile obseg in medicinski senzorski nabor ki zajema izdelke za EEG, EMG, SpO2 in varnostni nadzor, zgrajene na isti fleksibilni tiskani vezji površina.

Zaključek

Uporni senzorji sile pretvarjajo mehanske dogodke, ki jih zdravniki lahko le ocenjujejo, v podatke, na katere naprava lahko reagira. Z debelino manj kot 0,3 mm, porabo pod 0,5 mA, ločljivostjo globine 0,1 cm, odzivnim časom pod 5 ms in življenjsko dobo več kot 100 000 ciklov CPR-FS01 omogoča proizvajalcem medicinskih naprav dodajanje senzorske plasti v skoraj vsako površino, ki pride v stik z bolnikom – izdelano pod nadzorom ISO 13485 za ponovljivost lastnosti od serije do serije.