의료 응용 분야용 압력 및 유량 센서 유형

게이지 압력 센서

게이지 센서는 주변 대기압(p2)을 기준으로 시스템 압력(p1)을 측정합니다. 대기압은 동적이기 때문에 게이지 센서는 연질 공기 주머니와 같이 대기압이 시스템 압력에 영향을 미칠 수 있는 시스템에 적합한 솔루션입니다. 혈압 측정용 혈압계, 지속적 양압기(CPAP), 간헐적 공압 압박 슬리브, 공압 교류압 병원 침대 등의 기기에는 일반적으로 이러한 센서가 사용됩니다.

절대 압력 센서

절대 센서는 진공으로 밀폐된 기준 챔버(p2)를 기준으로 시스템 압력(p1)을 측정하여 대기 조건에 독립적입니다. 이 센서는 특정 수술 절차와 같이 진공 조건 또는 절대 압력 측정이 필요한 응용 분야에 이상적입니다.

차동 압력 센서

차동 센서는 서로 다른 두 환경(p1 및 p2) 간의 압력 차이를 측정합니다. BiPAP 기계 및 인공호흡기 압력 센서는 일반적으로 차동 압력 센서입니다. 이러한 기기를 사용하여 호흡을 효과적으로 지원하기 위해서는 정확한 압력차를 유지하는 것이 중요합니다.

밀폐형 게이지 센서

밀폐형 게이지 센서는 고정된 밀폐형 기준 압력(p2)을 기준으로 시스템 압력(p1)을 측정합니다. 절대 센서와 달리 밀폐형 게이지 센서는 진공을 기준으로 하지 않고 사전 정의된 압력으로 밀폐됩니다. 이 유형은 환경 변화에 영향을 받지 않는 표준 압력을 기준으로 압력을 측정하려는 응용 분야에 유용합니다.

유량 센서의 의료 응용 분야

공기 유량 센서는 기체 유량을 모니터링하고 제어하기 위한 의료 기기에 광범위하게 사용됩니다. 이 센서는 주어진 기간 내에 특정 지점을 통과하는 기체의 속도 또는 부피를 측정합니다. 압력 센서와 마찬가지로 공기 유량 센서는 다양한 핵심 구현 기술을 사용하여 용적 또는 질량 유량을 측정하는 다양한 의료 응용 분야에 적합합니다.

용적 유량

용적 유량 센서는 단위 시간당 한 지점을 통과하는 공기의 양을 측정합니다. 터빈이나 다중 압력 센서는 용적 유량을 판단하는 두 가지 표준 방법입니다.

터빈 기반 용적 유량 센서는 파이프나 덕트에서 터빈의 회전 속도를 측정합니다. 일반적으로 이러한 센서는 광학 또는 마그네틱 변환기를 사용하여 터빈의 속도를 감지하고 이를 시스템의 용적 유량과 연관시킵니다. 이러한 터빈 기반 시스템은 다목적이지만 터빈의 기계적 회전과 질량으로 인해 관성이 발생하며, 사용 전 고려해야 할 중요한 단점으로 잠재적인 마모 및 내구성 문제가 있습니다. 또한 이러한 센서는 공압 시스템에서 압력 강하(P1에서 P2로)를 유발할 수 있는 공기 유량의 저항을 나타냅니다. 환기 이상의 초기 단계 감지에는 터빈 기반 폐활량계를 활용하는 경우가 많습니다.

압력/오리피스 기반 용적 유량 센서는 다르게 작동합니다. 측정 가능하고 용적 유량과 연관시킬 수 있는 압력 차이를 생성하기 위해 공기 흐름에 제한을 두는 것입니다. 공기가 한 압력 시스템에서 오리피스를 통해 다른 압력 시스템으로 이동할 때(P1에서 P3) 공기가 오리피스(P2)를 통해 가속되면서 공기 압력이 떨어집니다. 압력 변화는 일반적으로 정확한 유량 모니터링을 위해 조정된 차동 또는 절대 압전 저항 센서를 사용하여 측정됩니다. 이러한 시스템은 내구성 향상을 위해 기계 부품 수가 더 적은 경향이 있습니다. 그러나 유량 제한 및 압력 강하 때문에 일부 응용 분야에는 적합하지 않을 수 있습니다.

질량 유량

질량 유량 센서는 단위 시간당 한 지점을 통과하는 기체의 질량을 측정합니다. 가장 간단한 형태의 열 질량 센서는 열선 풍속계입니다. 프로브의 온도를 일정하게 유지하기 위해 저항성 히터에 가해지는 전류의 양을 측정합니다. 공기가 프로브 위로 지나갈 때 온도를 유지하려면 더 많은 전류를 적용해야 합니다. 이 구성은 알려진 기체 유량을 분석하는 데 적합하지만 유량 방향을 판단하지는 못합니다.

열 질량 유량 센서는 유사한 원리로 작동하지만 대신 일정한 전류에서 가열 요소 전후(T1 및 T2)의 온도 변화를 측정합니다. 이 방법은 다양한 유속을 목표로 할 수 있는 방향성 유량을 제공합니다. 이러한 센서는 마취 전달 시스템과 같이 정확한 기체 혼합이 필요한 응용 분야에 유리합니다.

개발 경로

유량 및 압력 센서는 의료 분야에서 없어서는 안 될 요소로, 다양한 의료 기기의 안전하고 효과적인 작동에 필요한 중요한 데이터를 제공합니다. 기체 유량의 세심한 제어가 필요한 응용 분야든, 동적 대기 조건을 견딜 수 있는 능력이 필요한 응용 분야든, 현존하는 센서 기술은 이러한 요구 사항을 충족할 수 있는 포괄적인 방안을 제시합니다. 제품 개발자는 기본 메커니즘과 응용 분야를 이해함으로써 더욱 유리한 위치에서 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있으며, 이를 통해 개발 프로세스를 간소화하고 궁극적으로는 더 효율적이고 신뢰할 수 있으며 안전한 의료 기기를 제공할 수 있습니다.

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