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很多临床医治进程中有流体介入，例如输注泵中的药液，呼吸机中的空气等等，包管药物输注进程中的切确给药和人工通气进程中的切确送气可下降患者的病发率和灭亡率，是以，切确地丈量流体流速在临床医治中具有十分主要的意义。但是，当前的流速传感器造价较高，限制了其在本钱无限的医疗器械中的利用。最近，中国科学院力学研究所苏业旺研究员团队设想并制备了一款基在柔性平面曲梁布局(FPCBS)的光电式流速传感器，该传感器对气体和液体的流速丈量都具有高活络度、杰出的机器经久性和靠得住的布局鲁棒性等劣势，同时具有造价低廉，适用性强，与药液接触部门材料具有生物相容性的特点，合适在现有医疗器械内普遍推行。该研究功效以“Low-Cost Photoelectric Flow Rate Sensors Based on a Flexible Planar Curved Beam Structure for Clinical Treatments”为题近期颁发在国际期刊《进步前辈医疗材料》(Advanced Healthcare Materials)上。　　基在柔性平面曲梁布局(FPCBS)的光电式流速传感器(图1)传感道理为将敏感片垂直放置在透光管路内，并把光电传感器与敏感薄片地点平面平行放置，光电传感器的发射端和领受端别离位在透光管路两侧。当流体活动时，施加在敏感薄片上的压力使此中心平面发生横向位移并遮挡光电传感器中发射端和领受端之间的光路。跟着流体流速的增年夜，敏感薄片的中间平面的位移量增年夜，对光电传感器发射端和领受端之间的红外光路的遮挡水平增年夜，进而致使光电传感器领受端导通水平的下降，从而致使领受端电压的下降。经由过程对所提出流速传感器中的焦点变形单位敏感薄片进行力学阐发(图2)，肯定敏感薄片的几何参数。别离在气体和液体中测定所提出的流速传感器的根基机能，并将其集成在呼吸机和电子输注泵中验证其在临床利用的可行性(图3和图4)。该工作不但具有主要的根本研究学术意义，并且具有很好的财产化利用前景。　　论文第一作者为中国科学院力学研究地点读研究生曹馨芳，通信作者为苏业旺研究员。该工作获得了来自国度天然科学基金委、中国科学院的从0到1原始立异打算等合作项目标撑持。　　图1基在FPCBS的光电式流速传感器的设想与制备工艺。(a)基在FPCBS的光电式流速传感器示企图。插图:基在FPCBS的光电式流速传感器的传感道理简图。(b)基在FPCBS的光电式流速传感器的制备工艺。　　图2基在FPCBS的光电式流速传感器的根基传感机能和道理。(a)基在FPCBS的光电式流速传感器光学图象。(b)无流体活动时，敏感薄片相对红外光路的状况。(c)流体活动时，敏感薄片相对红外光路的状况。(d)经由过程无限元方式比力了四种分歧柔性年夜变形布局薄片的轴向位移。(e)所提出的FPCBS的力学几何模子。(f)在不异压力下参数r1对位移的影响。(g)在不异压力下参数w对位移的影响。(h)在不异压力下参数θ对位移的影响。(i)在不异压力下参数t对位移的影响。(j)所设想的流速传感器的外围电路。(k)对薄片位移的电学响应。　　图3流速传感器检测气体流速的机能和利用。(a)分歧气体流速下敏感薄片的光学图象。(b)流速传感器的相对电压转变与气体流速的关系。(c)在气体流速为23SLPM(尺度升每分钟)下，频频加载和卸载75个轮回时的相对电压转变。(d)前三个周期和后三个周期经久性误差的比力。(e)将流速传感器置在强气流下分歧时候后，在气体流速为12SLPM时，流速传感器的相对电压转变。(f)将流速传感器利用在家用呼吸机。插图:容积辅助呼吸模式的压力曲线。(g)呼吸激发的相对电压转变。　　图4流速传感器检测液体流速的机能和利用。(a)流速传感器的相对电压转变与流体流速的关系。(b)在液体流速为250mL/h下频频加载和卸载75个轮回时的相对电压转变。(c)轮回加载中的前三个周期和后三个周期的经久性误差比力。(d)配有流速传感器的商用电子输液泵示企图。(e)贸易输液泵滑块的活动模式。(f)将流速传感器利用在商用输注泵。(g)商用流速传感器对输注泵的响应。插图:一个周期内的输出旌旗灯号。(h)所提出的流速传感器对输注泵的电学响应。插图:一个周期内的两个峰值。