利用MEMS提高醫(yī)療設(shè)備流量測量精度

流量傳感器是眾多醫(yī)療設(shè)備的關(guān)鍵器件，它被用來監(jiān)視氣體輸出量以確保流量精確。目前可用的流量傳感技術(shù)主要包括壓差傳感、正排量傳感及葉輪傳感。與那些不包含集成的信號放大與溫度補償電路的測量元件，微機電系統(tǒng)(MEMS)大流量傳感器更容易集成(圖1)。雖然MEMS大流量傳感器具備許多優(yōu)點，但由于其測量的流量比較大，所以價格一直偏高。


　　
降低成本、減少空間、減輕重量的一個方法是在旁路通道設(shè)置低流量傳感器來測量主通道上較大的流量。MEMS流量傳感器旁路通道設(shè)置類似于差壓傳感器(間接測量氣體流量，見圖2).。與壓差傳感器相比，MEMS傳感器在很低流量情況下依然可以提供更高的分辨率。圖3描述了普通大流量傳感器與壓差傳感器之間的區(qū)別。在流量接近于零的情況下，壓差曲線變緩，難于判別該位置的流量究竟為零還是為負。





最簡單的旁路通道設(shè)置包括插入到主通道的兩個端口，主通道和端口之間有限流管。該限流管使液體流向阻力最小的通道，進入分流管并通過流量傳感器。因此，傳感器兩端的壓差數(shù)值將大于或等于兩個分流端口的壓差(圖4)。在設(shè)計分流裝置時，需要考慮流速、主通道到傳感器的距離、主通道與旁路通道的內(nèi)徑、限流管的限制流量與形狀(圖5)等問題。限流裝置不僅可以在通道內(nèi)產(chǎn)生壓差，而且可以使通道內(nèi)形成層流。



圖4：主通道上的限流裝置使液體流向阻力最小旁路通道并通過MEMS流量傳感器。