Hochpräzise Drucksensoren für medizinische Geräteanwendungen | MemsTech

In einem Beatmungsgerät für Neugeborene kann ein Drucksensor mit einem Gesamtfehler von 2 % das abgegebene Atemzugvolumen bei einem 4 kg schweren Säugling um 15 ml pro Atemzug verändern – eine Veränderung, die direkt mit dem Risiko einer beatmungsbedingten Lungenverletzung zusammenhängt. Aus diesem Grund Hochpräzise Drucksensoren für medizinische Geräteanwendungen werden als sicherheitskritische Komponenten und nicht als Komfort-Upgrades spezifiziert.

Für Hersteller medizinischer Geräte, die mit Mems - Wuxi Mems Tech Co., Ltd. (MemsTech) zusammenarbeiten, geht es bei der Sensorauswahl nie nur um den anfänglichen Kaufpreis. Es geht darum, ob der Sensor seine Genauigkeit über den gesamten Betriebstemperaturbereich behält, den Montageprozess im Reinraum übersteht und über alle Produktionschargen hinweg konstant bleibt.

Was hohe Genauigkeit bei der medizinischen Druckmessung wirklich bedeutet

Hohe Genauigkeit bei einem medizinischen Drucksensor bedeutet, dass das Gesamtfehlerband ein bestimmtes Fenster über den kompensierten Temperaturbereich einhält und nicht nur die Nichtlinearität bei Raumtemperatur.

In vielen Datenblättern wird die Genauigkeit als Prozentsatz des Messbereichsendwerts bei 25 °C angegeben. Diese Zahl ist für Laborarbeiten nützlich, reicht jedoch nicht für ein Gerät aus, das bei Patiententemperatur, während des Transports und bei wiederholten Sterilisationszyklen funktionieren muss. Die nutzbare Genauigkeit ist der schlechteste Fall aus Nichtlinearität, Hysterese, Nullpunktverschiebung, Bereichsfehler, thermischer Drift und Langzeitstabilität.

• Nichtlinearität und Hysterese definieren die Abweichung von einer idealen linearen Kurve nach der Kalibrierung.
• Nullpunkt-Offset- und Spannenfehler legen den absoluten Referenzwert zwischen 0 % und 100 % des Bereichs fest.
• Die thermische Drift beschreibt die Verschiebung von Nullpunkt und Spanne über das kompensierte Temperaturband.
• Die Langzeitstabilität misst die Leistungsdrift pro Jahr bei kontinuierlicher Anregung.

Für einen umfassenderen Überblick über die MEMS-Sensortechnologie und ihre Anwendungen lesen Sie unsere Leitfaden für MEMS-Drucksensoren .

Kernspezifikationen für hochpräzise Drucksensoren in medizinischen Geräteanwendungen

Vier Spezifikationen bestimmen, ob ein MEMS-Drucksensor in einem medizinischen Gerät verwendet werden kann: Gesamtfehlerband, Langzeitstabilität, thermische Hysterese und Medienkompatibilität.

Bei Infusionspumpen, Anästhesiegeräten und Beatmungsgeräten werden diese Werte zusammen gelesen. Ein Sensor mit ausgezeichneter Linearität, aber geringer thermischer Hysterese liefert zu Beginn und am Ende einer Therapiesitzung unterschiedliche Messwerte, wenn sich das Gerät während des Gebrauchs erwärmt.

Drucksensor der Serie MCP5XXX für medizinische Anwendungen Die MCP5XXX-Serie bietet einen gekapselten Sensor mit Analogausgang, kalibriert und temperaturkompensiert, geeignet für Beatmungs- und Infusionssysteme, bei denen die thermische Hysterese minimiert werden muss. Produkt anzeigen →

Die MCP5xxx-Serie bei MemsTech ist eine flexible Plattform für medizinische OEMs, die einen kompakten Sensor mit Gehäuse und entweder analogem oder digitalem Ausgang benötigen, der die gesamten Genauigkeitsanforderungen von Beatmungs- und Infusionssystemen abdeckt.

Absolut, Relativdruck oder Differenzdruck: Auswahl der Druckreferenz

Der Druckreferenztyp in einem medizinischen Gerät bestimmt, welche physiologische Messung Sie durchführen können, da die Referenz zum Nullpunkt Ihrer klinischen Daten wird.

Drucksensoren werden nach ihrer Referenz klassifiziert: absolut, relativ oder differenziell. Jedes schafft eine andere Messgrundlage, sodass die Auswahl nicht austauschbar ist.

MemsTech bietet alle drei Referenztypen an, wobei die Serien MCPh und MCPV absolut abgeleitete Relativ- und Differenzmessungen für medizinische Anwendungen unterstützen. Die Auswahl der richtigen Referenz ist eine klinische Entscheidung und keine Hardware-Präferenz.

Verpackung und Signalausgabe für die Integration medizinischer Geräte

Das Gehäuse und das Ausgangssignal eines Drucksensors wirken sich direkt auf die Ausbeute Ihrer Leiterplattenbestückung, den Spielraum für elektromagnetisches Rauschen und den Kalibrierungsworkflow aus.

SOP-Gehäuse zur Oberflächenmontage eignen sich gut für die SMT-Montage in großen Stückzahlen auf kleinen medizinischen Leiterplatten. Direktsteckbare DIP/SIP-Pakete ermöglichen ein einfacheres Socketing während der Prototypenvalidierung und des Außendienstes.

• SOP (Surface Mount) ermöglicht die Pick-and-Place-Montage und reduziert die Platinenhöhe in Handheld-Geräten.
• DIP/SIP (Direktstecker) unterstützt manuelles Löten, Buchsenverbindungen und senkt die anfänglichen Werkzeugkosten bei frühen Mustern.

Kompakte Drucksensoren MCP-H10 und MCP-H11 für medizinische Zwecke Diese im SOP-Gehäuse verpackten Sensoren bieten einen analogen oder digitalen Ausgang mit integrierter Kompensation und eignen sich daher ideal für Infusions- und Diagnosegeräte mit begrenztem Platzangebot. Produkt anzeigen →

Die MCPh10- und MCPh11-Serien von MemsTech bieten sowohl analoge als auch digitale Signaloptionen mit SOP-Verpackung und sind damit nützliche Begleiter für Infusions- und Diagnosesysteme, bei denen der Platz begrenzt ist.

Kalibrierung, Temperaturkompensation und Chargenkonsistenz

Jeder hochpräzise medizinische Drucksensor muss einzeln auf Null und Vollausschlag kalibriert und anschließend über seinen gesamten Betriebsbereich temperaturkompensiert werden, bevor er das Werk verlässt.

Durch den Kalibrierungsprozess wird ein roher MEMS-Chip in ein medizinisches Gerät umgewandelt. MemsTech wendet während der Produktion einen kontrollierten Ablauf an, um sicherzustellen, dass jeder Sensor die Spezifikation im Datenblatt erfüllt.

1. Nullpunkt- und Spannenkalibrierung anhand eines rückverfolgbaren Druckstandards bei Referenztemperatur.
2. Temperaturwechsel durch den kompensierten Temperaturbereich zur Erfassung von Driftdaten.
3. Intern gespeicherte Korrekturkoeffizienten, entweder nach Lasertrimmung oder digitaler Kompensation.
4. Aufzeichnungen über Stabilitätsproben und Chargenrückverfolgbarkeit für jede Produktionscharge.

Qualifizierung und Beschaffung hochpräziser Drucksensoren für Hersteller medizinischer Geräte

Bevor Sie einen Drucksensor für ein medizinisches Gerät zulassen, validieren Sie fünf Bereiche: Genauigkeit über Temperatur, Medienkompatibilität, Stabilität, Herstellbarkeit und Lieferkonsistenz.

Diese fünf Prüfungen verhindern, dass ein Sensor zum begrenzenden Faktor bei der behördlichen Einreichung oder der Feldzuverlässigkeitsaufzeichnung eines Geräts wird.

• Fordern Sie ein Datenblatt zum Gesamtfehlerband über Ihren Betriebstemperaturbereich an, keinen Schnappschuss bei 25 °C.
• Stellen Sie sicher, dass benetzte Materialien mit der Flüssigkeit oder dem Gas und Ihrer Sterilisationsmethode kompatibel sind.
• Überprüfen Sie die Langzeitstabilitätsdaten aus mindestens 1.000 Stunden kontinuierlicher Probenahme.
• Validieren Sie den Paket-Footprint anhand Ihres automatisierten Montageprozesses.
• Fragen Sie nach kalibrierungsprotokollen, die auf Chargen rückverfolgbar sind, und fragen Sie nach, ob jeder Sensor mit eigenen Kalibrierdaten ausgeliefert wird.

MCP-H20 und MCP-H21 Dual-Port-Drucksensoren für medizinische Systeme Diese für Niederdruck- oder Differenzdruckmessungen konzipierten Sensoren bieten eine hohe Genauigkeit und kompakte Größe für Beatmungs- und Anästhesiegeräte. Produkt anzeigen →

Für OEMs, die ein Niederdruckmessgerät oder eine Differenzmessung in Beatmungs- und Anästhesiegeräten benötigen, bieten die MCPh20- und MCPh21-Serien von MemsTech hohe Genauigkeit in einem kompakten Paket.

Häufig gestellte Fragen

Dies sind die Fragen, die Medizingeräteingenieure und Beschaffungsteams am häufigsten stellen, wenn sie hochpräzise Drucksensoren für medizinische Geräteanwendungen bewerten.

Welche Genauigkeit kann ich von einem MEMS-Drucksensor für medizinische Geräte erwarten?

MEMS-Drucksensoren in medizinischer Qualität von MemsTech sind mit einer Genauigkeit von bis zu 0,2 % FSS erhältlich. Das gesamte Fehlerband, nicht nur die Nichtlinearität, bleibt über den gesamten kompensierten Temperaturbereich erhalten und sollte an das klinische Leistungsziel Ihres Geräts angepasst werden.

Wie funktioniert die Temperaturkompensation bei MEMS-Drucksensoren?

Während der Produktion durchläuft jeder Sensor seinen Betriebstemperaturbereich. Die gemessenen Null- und Spannenabweichungen werden zur Berechnung von Korrekturkoeffizienten verwendet, die dann im internen Speicher gespeichert oder von einer Signalaufbereitungsschaltung angewendet werden, sodass der Ausgang über den gesamten Temperaturbereich genau bleibt.

Was ist der Unterschied zwischen Überdruck- und Differenzdrucksensoren in medizinischen Geräten?

Ein Manometersensor misst den Druck relativ zum Umgebungsluftdruck. Ein Differenzsensor misst die Differenz zwischen zwei Anschlüssen. Beatmungsgeräte verwenden typischerweise Differenzialsensoren zur Durchflussmessung und Manometersensoren zur Leitungsdrucküberwachung.

Kann MemsTech kundenspezifische Kalibrierung und Verpackung für ein spezielles medizinisches Design unterstützen?

Ja. Mems – Wuxi Mems Tech Co., Ltd. unterstützt maßgeschneiderte Kalibrierung, Verpackung und Anwendungsentwicklung für medizinische OEMs. Die interne Einrichtung umfasst Verpackung, Schweißen, Temperaturkompensation und Leistungskalibrierung vom Prototyp bis zur Massenproduktion.