光电液体传感器在医疗应用的微流控领域取得新突破

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微流控技术是医学应用中一个被忽视的领域，需要精准的传感器解决方案。

先进的传感器技术支持的自动化和机器人技术正在革新现代医疗系统和程序的各个方面，推动了远程监控、分析、机器人手术以及自动化药物分配设备的广泛应用。在手术和麻醉过程中，用于非侵入式组织氧合监测的高度专业化的宽带硅PIN光电二极管被广泛应用。槽式开关和光学编码器用于测量在测试样本收集和分析过程中小瓶的精确位置、速度和运动方向。反射式传感器通常用于分配设备和患者监测中。

在性能关键的医疗应用中，对高可靠性的持续追求常常与家用医疗系统对便携性、小型化和成本降低的需求相冲突。通过选择商业现货（COTS）传感器，并通过MTBF/FIT（平均无故障时间/每小时故障次数）研究来量化其可靠性，可以实现最低成本。

组织氧合传感器OPR5913，多通道药丸计数单片光学阵列传感器，用于便携式血液透析系统中电机归位检测的槽式开关，用于输液泵中管路检测的OPB606反射式传感器。

通过采用高度集成的微型传感器（如OPB9000），可以实现最优的，也许是总体拥有成本最低的解决方案。这一代新型智能传感器由于采用高度自动化的装配和测试设备进行大规模生产，因此成本较低。由于其可编程性，它很容易定制以满足各种不同的应用需求，包括液体检测。

然而，微流控技术是医学应用中一个被忽视的领域，需要针对液体水平检测、气泡检测、液体存在检测、血液分析中的血浆分离以及许多其他相关生物流体应用的精细调整的传感器解决方案。

聚焦反射式光学传感器OPB703被用于医疗分配设备中，以检测反射编码盘上的标记。

检测管内液体的两种最常见方法是超声波和光电方法。这两种方法都利用电子技术来检测管内液体的粘度、透过率或运动的变化。光电技术可以检测管内液体的存在，以及气泡，甚至在某些情况下，还可以检测管内液体的类型。在受控条件下，这可以是一个简单的流程，使用微处理器或比较器来解释光电传感器的输出信号。

TT Electronics开发了完整的OPB350产品系列液体传感器，包括OCB350校准模块，以应对微流控技术中的挑战，并针对不同管径、不同液体、液体水平检测和气泡检测应用微调性能。OPB350/OCB350系列COTS液体传感器是极具成本效益的、优雅的、易于使用的、可快速安装的医疗应用传感解决方案。

OPB350系列传感器由一个红外发光二极管（LED）和一个光传感器组成。LED发出特定波长的光，这些光通过一个包含空气或液体的管子。管子的内壁会反射部分光线，从而减少光传感器接收到的光量。当管内存在液体时，传感器接收到的光子数量发生变化，从而改变光传感器的输出。许多因素会影响光电传感器的性能。

为了充分发挥光电传感器的性能，以下是一些需要注意的要点：

1.LED的功率可能因生产批次而异。这种变化可以通过调节通过LED的电流来补偿。

2.光敏三极管的灵敏度可能因生产批次而异。这种变化可以通过改变LED的输出功率或负载电阻的值来调整。

3.当温度降低时，LED的输出功率增加，而光敏三极管的灵敏度降低。这种现象有助于在温度变化时保持整体信号的稳定。

4.不同类型的管子会通过管子传输不同量的光（光学透过率）。因此，设计者应指定管子的材料类型。

5.虽然LED的光发射会随着时间的推移而减少，但预计在100万小时后会有5%到20%的退化，这相当于连续运行超过十年。降低LED驱动电流可以减少系统退化，提供极其稳定的配置。通过使用初始化程序，可以将LED退化降低到可以忽略不计的程度。

6.上述优化不仅能够提升系统的性能，还能由于提高产量和延长系统使用寿命而实现更低的整体成本。

通过监测光敏三极管在电阻上的输出电流，可以识别不同的材料或液体，利用微处理器或比较器电路来检测各种状态：管子的存在、管内的空气、生理盐水、血液、水或特定的血细胞比容水平。通过调整LED的电流驱动或改变光传感器测量技术的灵敏度，可以识别液体的微小光学透过率变化，从而识别不同的液体，例如血细胞比容百分比。