【应用】TE用于医疗器械应用的压阻式力传感器，性能和成本效益兼具
TE connectivity（TE）是世界上最大的传感器公司之一。十年来，TE传感器的优越性能已经在各种类型的医疗设备中得到了验证，从需要获得FDA批准的应用，到具有集成传感器的极其昂贵的成本敏感型处理器等。
力传感器在医疗设备中广泛使用，因为它们在许多关键应用中具有十分重要的作用，尤其是输液泵。TE传感器解决方案在力传感器的设计和制造方面处于领先地位，其专有技术可用于开发经过充分验证的压阻式力/负载传感器，为其带来技术优势和经济效益。本白皮书简要介绍了TE力传感器技术，医疗设备应用领域以及为全球客户带来的价值。
引言
没有电子控制功能，现代医疗将是不可想象的。传感器在医疗设备的这一应用中起着关键作用，因为它们可提供状态和过程监测数据，这有助于确保患者监测、诊断和治疗的质量以及安全性和效率。
因此，为医疗设备定制的传感器被广泛使用。其应用范围从植入式传感器到导管和/或体腔中使用的传感器，十分广泛。其他传感器在外部使用，并且可能会暴露在流体或恶劣环境中。
医院等医疗卫生部门现如今仍然面临严峻的成本压力，但是预计传感器的使用将有助于平衡技术成本和特定设备以及治疗的预期效益。医疗设备（OEM）制造商有针对性地使用合适的传感器技术，这有助于使他们的产品在这个竞争激烈的市场中处于领先地位。
图1 传感器在医疗领域的应用
TE广泛而深入的传感器设计和应用技术已被用于开发医疗设备传感器解决方案，作为其广泛产品组合中的一个大型细分市场，目前已涵盖约40,000种产品和多个垂直市场。该产品系列与公司的全球足迹相结合，使TE成为世界上最大的传感器专家之一。
TE医疗传感器所涵盖的被测量范围包括气泡、力、湿度、液位、位置、压力、脉冲、温度和振动/加速度。根据医疗器械的类型分类，包括介入治疗设备、手术设备、患者监测设备、呼吸和透析设备、医院基础设施（医疗气体分配）和医疗可穿戴设备。
医疗设备制造商可以选择的TE传感器技术包括：
•电容式薄膜
•浮子/磁铁和干簧开关
•箔粘合应变计
•红外热电堆
•线性电位器
•磁编码器和光学编码器（MR）
•麦克风
•微型热电偶
•NTC热敏电阻
•压阻式硅MEMS
•压阻式陶瓷/聚合物
•硅粘合应变计-超声波压电薄膜/陶瓷
•倾斜电容液
•超声波探头
本白皮书重点介绍TE微熔力传感器，它可用于许多类型的医疗设备，包括输液泵。各种类型的泵可将流体、药物或营养物注入患者的循环系统中。为了确保流体的正确流动，将传感器集成到泵中以检测可能的堵塞，以这种方式增强和改善患者安全。压阻式力传感器被用于检测输注管的可能闭塞，如果堵塞则需要立即采取纠正措施。
力/负载传感器
TE多年来一直为欧洲的医疗设备OEM以及竞争激烈的美国市场提供力传感器产品（图2）。FS20型微型力传感器提供了一种特别有吸引力的机电和经济功能的组合（图3），其中采用了许多TE的专有技术，FS20使用压阻效应进行测量。
图2 TE微型力传感器
压阻效应被广泛应用于传感器技术。以下通过FS20来说明其操作原理：在FS20力传感器中，电池顶部的盘形负载收集器暴露于由泵中的流体压力引起的机械应力中。金属负载收集器用作工作点，在额定负载下偏移最多0.05mm。硅压阻式应变计固定在负载收集器下方，当应变计因为负载收集器的弹性弯曲而承受应力时，应变计结构的电阻将发生变化。电阻的变化将被处理并将相应数据前馈到输出引线。
图3 FS20微型低范围力传感器用于监控输液泵
符合RoHS标准的FS20有两种型号可供选择，最高可达750克力或1500克力。高电平输出、低噪声、低偏移误差和高超量程能力（高达2.5倍），结合快速准确的结果（±1％的量程），以及0°C和50℃范围内的温度补偿，使得该设备成为输液泵监测的最佳选择。
FC22微型力传感器基于相同的工作原理，但工作区域较小，便于点负载测量。该器件的外形尺寸和电缆连接可提供不同的集成选项，如图4所示。
图4 FC22微型压阻式称重传感器
图5提供了用于较高力测量范围的负载传感器的示例。符合RoHS标准的FX1901压阻式传感器可用于物理治疗，以测量患者体重，还可用于脊椎按摩设备和运动器材中。
图5 FX1901压缩称重传感器
总结
TE力传感器可为医疗设备带来更高水平的功能和可靠性。成熟的技术，众多成功的应用案例以及稳定的工艺使微熔力传感器成为许多测量应用的首选技术。传感器的综合技术特性和经济效益完全提供了改善医疗设备性能所需的功能，同时可满足医疗设备行业的成本限制。
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|
产品型号
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品类
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满量程范围(lbf)
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输出信号
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欧盟RoHS指令2011/65/EU
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欧盟ELV指令2000/53/EC
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产品系列
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系列
|
力传感器元件传感器类型
|
工作温度范围(°C)
|
CTR 零点漂移(% of FS)
|
灵敏度漂移(% of FS)
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|
FC2311-0000-0050-L
|
OEM压力称重传感器
|
50 lbf
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20 mV/V
|
符合欧盟 RoHS 标准豁免要求
|
符合欧盟 ELV 标准豁免要求
|
MEAS
|
MEAS FC
|
OEM 压力称重传感器
|
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|
±0.05
|
±0.05
|
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