Sensores de pressão de alta precisão para aplicações em dispositivos médicos | MemsTech

Em um ventilador neonatal, um sensor de pressão com erro total de 2% pode alterar o volume corrente fornecido em 15 mL por respiração em um bebê de 4 kg – uma variação diretamente ligada ao risco de lesão pulmonar induzida pela ventilação. É por isso sensores de pressão de alta precisão para aplicações em dispositivos médicos são especificados como componentes críticos para a segurança e não como atualizações de conveniência.

Para fabricantes de dispositivos médicos que trabalham com a Mems - Wuxi Mems Tech Co., Ltd. (MemsTech), a seleção do sensor nunca se trata apenas do preço de compra inicial. Trata-se de saber se o sensor mantém sua precisão em toda a faixa de temperatura operacional, sobrevive ao processo de montagem em sala limpa e permanece consistente em todos os lotes de produção.

O que alta precisão realmente significa na detecção de pressão médica

A alta precisão em um sensor de pressão médica significa que a faixa de erro total mantém uma janela especificada em toda a faixa de temperatura compensada, e não apenas a não linearidade à temperatura ambiente.

Muitas folhas de dados citam a precisão como uma porcentagem da escala completa a 25 C. Esse número é útil para trabalho de bancada, mas não é suficiente para um dispositivo que deve funcionar na temperatura do paciente, durante o transporte e através de repetidos ciclos de esterilização. A precisão utilizável é o pior caso de não linearidade, histerese, deslocamento de zero, erro de amplitude, desvio térmico e estabilidade de longo prazo.

• A não linearidade e a histerese definem o desvio de uma curva linear ideal após a calibração.
• Erros de deslocamento de zero e amplitude definem a referência absoluta entre 0% e 100% da faixa.
• O desvio térmico descreve a mudança em zero e amplitude ao longo da faixa de temperatura compensada.
• A estabilidade de longo prazo mede o desvio de produção por ano sob excitação contínua.

Para uma visão mais ampla da tecnologia de sensores MEMS e suas aplicações, leia nosso Guia do sensor de pressão MEMS .

Especificações básicas para sensores de pressão de alta precisão em aplicações de dispositivos médicos

Quatro especificações determinam se um sensor de pressão MEMS pode ser usado em um dispositivo médico: faixa de erro total, estabilidade a longo prazo, histerese térmica e compatibilidade de mídia.

Para bombas de infusão, aparelhos de anestesia e ventiladores, esses valores são lidos em conjunto. Um sensor com excelente linearidade, mas com baixa histerese térmica, produzirá leituras diferentes no início e no final de uma sessão de terapia se o dispositivo aquecer durante o uso.

Sensor de pressão série MCP5XXX para aplicações médicas A série MCP5XXX oferece um sensor encapsulado com saída analógica, calibrado e com compensação de temperatura, adequado para sistemas respiratórios e de infusão onde a histerese térmica deve ser minimizada. Ver Produto →

A série MCP5xxx da MemsTech é uma plataforma flexível para OEMs médicos que precisam de um sensor compacto com saída analógica ou digital, cobrindo todos os requisitos de precisão dos sistemas respiratórios e de infusão.

Absoluta, Manométrica ou Diferencial: Escolhendo a Referência de Pressão

O tipo de referência de pressão em um dispositivo médico determina qual medição fisiológica você pode fazer, porque a referência se torna o ponto zero dos seus dados clínicos.

Os sensores de pressão são classificados por sua referência: absoluta, manométrica ou diferencial. Cada um cria uma base de medição diferente, portanto a escolha não é intercambiável.

A MemsTech oferece todos os três tipos de referência, com as séries MCPh e MCPV suportando medidores derivados absolutos e medições diferenciais para aplicações médicas. A seleção da referência correta é uma decisão clínica e não uma preferência de hardware.

Embalagem e saída de sinal para integração de dispositivos médicos

O pacote e o sinal de saída de um sensor de pressão afetam diretamente o rendimento da montagem da PCB, a margem de ruído eletromagnético e o fluxo de trabalho de calibração.

Os pacotes SOP de montagem em superfície são adequados para montagem SMT de alto volume em pequenos PCBs médicos. Os pacotes DIP/SIP de conexão direta proporcionam soquetes mais fáceis durante a validação de protótipo e serviço de campo.

• SOP (montagem em superfície) permite a montagem pick-and-place e reduz a altura da placa em dispositivos portáteis.
• DIP/SIP (plug direto) suporta soldagem manual, conexões de soquete e menor custo inicial de ferramentas em amostras iniciais.

Sensores de pressão compactos MCP-H10 e MCP-H11 para uso médico Esses sensores com pacote SOP fornecem saída analógica ou digital com compensação integrada, tornando-os ideais para infusão com espaço limitado e dispositivos de diagnóstico. Ver Produto →

As séries MCPh10 e MCPh11 da MemsTech oferecem opções de sinal analógico e digital com embalagem SOP, tornando-as companheiras úteis para sistemas de infusão e diagnóstico onde o espaço é limitado.

Calibração, compensação de temperatura e consistência de lote

Cada sensor de pressão médica de alta precisão deve ser calibrado individualmente em zero e escala completa e, em seguida, compensado pela temperatura em toda a sua faixa operacional, antes de sair da fábrica.

O processo de calibração é o que converte uma matriz MEMS bruta em um dispositivo de nível médico. A MemsTech aplica uma sequência controlada durante a produção para garantir que cada sensor atenda às especificações da folha de dados.

1. Calibração de zero e span em relação a um padrão de pressão rastreável na temperatura de referência.
2. Ciclagem térmica através da faixa de temperatura compensada para capturar dados de desvio.
3. Coeficientes de correção armazenados internamente, após corte a laser ou compensação digital.
4. Amostragem de estabilidade e registros de rastreabilidade de lote para cada lote de produção.

Qualificação e aquisição de sensores de pressão de alta precisão para fabricantes de dispositivos médicos

Antes de aprovar um sensor de pressão para um dispositivo médico, valide cinco áreas: precisão em relação à temperatura, compatibilidade de meios, estabilidade, capacidade de fabricação e consistência de fornecimento.

Essas cinco verificações evitam que um sensor se torne o fator limitante na submissão regulatória ou no registro de confiabilidade de campo de um dispositivo.

• Solicite uma folha de dados de banda de erro total sobre sua faixa de temperatura operacional, não um instantâneo de 25 C.
• Confirme se os materiais umedecidos são compatíveis com o fluido ou gás e com o seu método de esterilização.
• Revise os dados de estabilidade de longo prazo de pelo menos 1.000 horas de amostragem contínua.
• Valide o tamanho do pacote em relação ao seu processo de montagem automatizado.
• Pergunte sobre registros de calibração rastreáveis ​​em lote e se cada sensor é enviado com seus próprios dados de calibração.

Sensores de pressão de porta dupla MCP-H20 e MCP-H21 para sistemas médicos Projetados para medições manométricas ou diferenciais de baixa pressão, esses sensores oferecem alta precisão e tamanho compacto para equipamentos respiratórios e de anestesia. Ver Produto →

Para OEMs que exigem um manômetro de baixa pressão ou medição diferencial em equipamentos respiratórios e de anestesia, as séries MCPh20 e MCPh21 da MemsTech oferecem alta precisão em um pacote compacto.

Perguntas frequentes

Estas são as perguntas que os engenheiros de dispositivos médicos e as equipes de compras fazem com mais frequência ao avaliar sensores de pressão de alta precisão para aplicações de dispositivos médicos.

Que precisão posso esperar de um sensor de pressão MEMS para dispositivos médicos?

Os sensores de pressão MEMS de nível médico da MemsTech estão disponíveis com precisão de até 0,2% FSS. A faixa de erro total, e não apenas a não linearidade, é mantida em toda a faixa de temperatura compensada e deve corresponder à meta de desempenho clínico do seu dispositivo.

Como funciona a compensação de temperatura em sensores de pressão MEMS?

Durante a produção, cada sensor passa por sua faixa de temperatura operacional. Os desvios medidos de zero e de amplitude são usados ​​para calcular coeficientes de correção, que são então armazenados na memória interna ou aplicados por um circuito de condicionamento de sinal para que a saída permaneça precisa em toda a faixa de temperatura.

Qual é a diferença entre sensores de pressão manométrica e diferencial em dispositivos médicos?

Um sensor manométrico mede a pressão relativa à pressão atmosférica ambiente. Um sensor diferencial mede a diferença entre duas portas. O equipamento respiratório normalmente usa sensores diferenciais para medição de fluxo e sensores manométricos para monitoramento de pressão de linha.

A MemsTech pode oferecer suporte a calibração e embalagem personalizadas para um projeto médico especializado?

Sim. Mems - Wuxi Mems Tech Co., Ltd. oferece suporte a calibração personalizada, embalagem e desenvolvimento de aplicativos para OEMs médicos. A instalação interna cobre embalagem, soldagem, compensação de temperatura e calibração de desempenho desde o protótipo até a produção em massa.