İnsan vücudundaki biyokütle ve tedavi için kullanılan ilaçların çevrimiçi olarak tespit edilmesi ve izlenmesi gerektiğinden, sensörler tıbbi cihazlarda özellikle önemlidir. Bir ventilatörü örnek alırsak, toplam ağırlığı 1.5 kilogramdan fazla olmayan bir ventilatör, 100’den fazla yedek parça içerir. Cihazın temel donanımı motor ve sensördür; bunlar arasında hava akışı sensörü en önemli ve yaygın olarak kullanılan sensörlerden biridir.
Peki, bir kütle hava akış sensörü nedir?
Kütle Hava Akış (MAF) Sensörü Nedir?
Kütle hava akış sensörü (MAF), hava kütle akışını belirlemek için kullanılan bir sensördür ve havalandırma sistemi ile motorun önemli bir bileşenidir.
MAF Sensörü (AFM3000-200)
AFM3000-200 MAF sensörü, ventilatör uygulamaları için özel olarak tasarlanmış dijital bir hava akış ölçerdir. Bu sensör, hava akışını kontrol etmek için kullanılabilen ventilatör ve diğer tıbbi ekipmanların ana bileşenidir. Hava, oksijen ve diğer agresif olmayan gazların akış hızını son derece yüksek hassasiyetle ölçer. Diğer sıradan MAF sensörlerinin aksine, bu akış ölçer, sensörün akış gövdesinde çok düşük bir basınç düşüşü sağlayan özel bir akış kanalı tasarımına sahiptir, bu da onu tıbbi havalandırma ve solunum uygulamaları gibi çok talepkar uygulamalar için son derece uygun hale getirir.
Bu kütle akış sensörü, bir termal sensör çipi ve yüksek performanslı entegre 24-bit AD alım CMOS mikro işlemcisi ile birleştirilmiştir. Gazın akış hızı, çok hızlı sinyal işleme süresi ve en iyi sınıf hassasiyetle iki yönlü ölçüm sağlayan bir termal sensör elemanı tarafından ölçülmektedir.
AFM3000, 5 Volt güç kaynağından çalışır ve dijital I2C arayüzüne sahiptir. Ölçüm sonuçları dahili olarak lineerleştirilir ve sıcaklık telafisi yapılır.
MAF Sensörü AFM3000-200 Özellikleri:
- Yüksek performanslı 24-bit AD alım CMOS mikro işlemcisi ile entegre termal sensör çipi
- Cihazla kolay iletişim için standart I2C arayüzü
- Hava, oksijen ve diğer agresif olmayan gazlar gibi çeşitli gazları ölçme yeteneği
- Düşük basınç düşüşü sağlayan sensör kanalı özel tasarımı
- Son derece hızlı güncelleme süresi ve mükemmel hassasiyet
- Düşük sıfır kayması
- Tam kalibre edilmiş
- Yonga üzerindeki sıcaklık sensörü ile sıcaklık telafisi yapılmış
- Gaz akışı sensör üzerinden iki yönlü olabilir
Tipik Uygulamalar
- Tıbbi (örn. Havalandırma, Solunum ölçümleri, Anestezi)
- Proses otomasyonu
- Spektroskopi
- Çevre izleme
- Laboratuvar
MAF Sensörünün Çalışma Prensibi
Sensor paketinin içinde bir termal sensör ve bir ısıtma kaynağı bulunmaktadır. Gaz, ısıtma kaynağından geçmeye başladığında, akan gaz molekülleri ısıyı taşır ve bu da termal sensör ile ısıtma kaynağı arasındaki sıcaklık farkında bir değişime neden olur. Böylece, sensörü aynı sıcaklıkta tutmak için gereken enerji hesaplanabilir ve bu değer, akışı hesaplamak için seri I2C iletişim arayüzü üzerinden iletilir.
Akış Dönüşüm Formülü
Akış sonucunu bulmak için aşağıdaki formül kullanılmalıdır:
Lütfen dikkat: Çipin başlatılmasından hemen sonra yapılan ilk ölçüm geçersizdir.
Tipik Devre Bağlantısı
AFM3000 sensörü, çeşitli cihazlarla iletişim kurmak için standart I2C iletişim protokolünü kullanır. Seri veri yolu (SDA) ve seri zaman yolu (SCL), I2C iletişim protokolü tarafından kullanılan iki veri hattıdır. Bu iki dahili veri hattı, pull-up dirençleri ile VDD’ye bağlanmıştır.
Lütfen dikkat, birden fazla sensör cihazı veriyolu paylaşabilir, ancak yalnızca bir ana cihazın olması gerekmektedir.
Not: R1 ve R2 için önerilen direnç değeri 10k’dır.
MAF AFM3000-200 ile Tıbbi Çözümler
“Duyusal organ”, otomatik tespit ve otomatik kontrolü gerçekleştirmek için anahtardır. MAF, girişi ölçülebilir bir sinyale dönüştüren bir tespit cihazıdır.
MAF Sensörü ile Ventilatör Sistemi
Uyku apnesi, uyku sırasında tekrar eden apne durumudur. Zamanında tedavi edilmezse birçok ciddi probleme yol açabilir. Bu durumda ventilatör kullanılabilir. Hava akış sensörü ile donatılmış bir ventilatör, solunum döngüsünü izleyerek hastaların daha rahat ve güvenli olmasını sağlar.
MAF sensörü, akış valfi ile hasta arasında yer alır ve hastanın vücuduna giren gaz miktarını ölçmeyi amaçlar.
MAF sensörü, ventilatörün önemli bir parçasıdır; inhalasyon ve ekshalasyon gazlarının akışını elektrik sinyallerine dönüştürmekten sorumludur. Bu elektrik sinyalleri, inhalasyon ve ekshalasyon tidal hacmi, dakikalık ventilasyon ve akış hızını tespit ve izlemek için işleme birimine iletilir. Böylece, bu izleme sistemi temelinde inhalasyon ve ekshalasyon tidal hacmi, dakikalık ventilasyon ve akış hızı hesaplanabilir. Bu veriler, izleme sistemi ve tıbbi personelin anormal olup olmadığını belirlemesi için bir temel olarak kullanılabilir. Bu nedenle, MAF ölçüm cihazının performansı, ventilatör sisteminin doğruluğunu ve güvenilirliğini doğrudan etkiler.
MAF Sensörü ile Anestezi Makinesi
Anestezi makinesi, hastalara ağrı ve diğer rahatsızlıkları azaltmak için anestezi ilacı vermek için özel olarak kullanılır. Genel anestezi, hastanın iskelet kaslarını gevşetir. Ventilatör kullanılmadan hasta riskli bir durumda olacaktır.
Sürekli anestezi makinesi, gerekli tıbbi gazı (hava, oksijen, nitrojen oksit gibi) ve anestezik gazın (örneğin isofluran) hassas konsantrasyonlarını sürekli olarak sağlayabilir ve bu karışık gazları hastaya uygun bir basınç ve akış hızında iletebilir.
MAF sensörü, hava, oksijen ve nitrojen oksit akışını ölçerek gaz bileşimini hastaya uygun hale getirir. Aynı zamanda anestezik gazın konsantrasyonunu da tespit eder. Eğer düşükse, anestezik etkisi yoktur; eğer çok yüksekse, hasta tehlikeye girecektir.
MAF Sensörlü Oksijen Makinesi
Oksijen jeneratörünün rolü, hastaya iletilen havadaki azotu azaltırken oksijeni artırmaktır. Oksijeni kanına düzgün bir şekilde ememeyen hastalar için uygundur. Bu durumda, MAF sensörünün ultra düşük akış hızını ölçebilmesi gerekir. MAF sensörünün kullanımıyla, hastanın nefes verme süresi tespit edilebilir ve bu sonuç, oksijen makinesinden gelen hava akış hızını kontrol etmek için kullanılabilir.
MAF Sensörlü Diğer Tıbbi Makineler
Akış sensörü, aşağıdakiler de dahil olmak üzere çeşitli tanı aletlerinde de kullanılabilir:
- Kan analizörü
- Kütle spektrometresi
- Kromatograf (gaz fazı, sıvı faz, yüksek performanslı sıvı faz)
- Klinik Kimya Analizörü
- Diğer laboratuvar otomasyon ekipmanları
MAF tabanlı bazı projeler yapmaya hevesli misiniz? Bir tane almak için Seeed‘den alın!