Medizinische Geräte für den Klinik- und Praxisgebrauch fertigt Herrmann Apparatebau (HAB). Darunter fällt auch das Hyper-Medozon-Comfort-Gerät. Es produziert aus medizinischem Sauerstoff ein Ozon-Sauerstoff-Gemisch und lässt sich für verschiedene Therapieformen einsetzen.

Der modifizierte Luftblasendetektor
ABD06 (oben rechts) ist in die Luftfalle am Infusionsständer des Ozon-Geräts integriert.

Der modifizierte Luftblasendetektor
ABD06 (oben rechts) ist in die Luftfalle am Infusionsständer des Ozon-Geräts integriert.Sonotec

Eine dieser Therapiearten ist die hyperbar durchgeführte große Eigenbluttherapie, in der man das dem Patienten entnommene Blut mit Ozon/Sauerstoff anreichert und anschließend mit Druckunterstützung reinfundiert. Bei dieser hyperbaren Form der Infusion ist im Gegensatz zur Schwerkraftinfusion die permanente Überwachung der Reinfusionsleitung erforderlich. Diese Kontrolle übernimmt ein Ultraschallluftblasensensor. Er verhindert, dass beim Patienten Gas in die Vene gelangt, da dies zu einer Embolie führen würde. Der Sensor ist in einer Luftfalle am Infusionsständer des Hyper-Medozon-Comforts integriert.

Der Luftblasendetektor ABD06 in der für Herrmann Apparatebau 
kundenspezifisch angepassten Version.

Der Luftblasendetektor ABD06 in der für Herrmann Apparatebau
kundenspezifisch angepassten Version.Sonotec

Bei der Suche nach einem geeigneten Sensor stießen die Konstrukteure von HAB 2009 auf Sonotec. Und obwohl bereits erste Entwicklungen mit einem Wettbewerbsprodukt begonnen hatten, entschied sich HAB für den Luftblasensensor ABD06 aus der Sonocheck-Produktreihe – allerdings in einer applikationsspezifisch modifizierten Form. „Die kleine Bauform und die gebotenen Sicherheitsfunktionen waren die Hauptgründe, die für diesen Sensor sprachen. Ebenso die Flexibilität durch einen individuellen Parametersatz und natürlich die ureigene Funktion“, erklärt Jochen Hübner, Entwickler und QM-Beauftragter bei HAB, für den nicht zuletzt auch die Referenz eines Großkunden von Sonotec ein gutes Argument für das Unternehmen aus Halle war.

Sicher, funktional und optisch ansprechend

Sensoren, die in medizintechnischen Geräten zum Einsatz kommen, müssen dauerhaft zuverlässig arbeiten. Ausfälle, selbst nur gelegentliche, können Menschenleben gefährden. Damit war eine der Grundvoraussetzungen für die Sensorwahl gegeben. Überdies sollte der von HAB gesuchte Sensor ein attraktives Äußere besitzen.

Auf einen Blick

Ein Ultraschallluftblasensensor ist wichtig, denn er verhindert, dass während der Eigenbluttherapie beim Patienten Gas in die Vene gelangt. Der Sensor ist in einer Luftfalle am Infusionsständer des Hyper-Medozon-Comforts integriert. Der ABD06 positioniert sich durch seine kleine Bauform, die Sicherheitsfunktionen sowie die Flexibilität durch einen individuellen Parametersatz.

„Sonotec gab uns die Möglichkeit, Funktion und Design so zu kombinieren, dass am Ende ein absolut sicherer und gleichzeitig attraktiver Sensor entstand. Wie in einem Wunschkonzert konnten wir aus den bestehenden Funktionen die für uns entscheidenden auswählen und in dem einen Sensor kombinieren“, so Jochen Hübner. Er und sein Team konnten dabei die für sie wichtigsten Eigenschaften verschiedener Sensortypen in der modifizierten Variante des ABD06 vereinen. Zunächst testeten sie verschiedene Standardsensoren. Die Ergebnisse dieser Testreihen lieferten dann die Basis für die Entwicklung der applikationsspezifischen Variante.

Nicht nur die Sensorelektronik und -mechanik sondern auch die Sensorfunktionen und -parameter wurden individuell auf die Anforderungen der großen Eigenbluttherapie und des Ozongeräts angepasst. Zudem gelang es Sonotec, einen Testeingang und einen 24-V-Schalter zu realisieren. Das Ergebnis war ein Luftblasendetektor, der Sicherheit, Funktionalität und Design in einem Gerät vereint und dafür sorgt, dass bei der Reinfusion des ozonangereicherten Bluts keine Gasblasen in die Vene des Patienten gelangen.

Berührungsloses Messverfahren

Der Sonocheck ABD06 ist eigentlich ein berührungsloser Luftblasendetektor speziell für industrielle Anwendungen. Sonotec konzipierte ihn für die Flüssigkeitsüberwachung und Nass-Trockenmeldung in Pipettier- und Abfüll- sowie Misch- und Dosiersystemen der chemischen oder pharmazeutischen Industrie. Überdies kommt er zu diesem Zweck auch in Lackier- und Oberflächenveredelungsanlagen sowie in der Fettdosierung und bei Klebeprozessen zum Einsatz.

Die Produktreihe zur berührungslosen Luftblasendetektion umfasst neben dem Miniatursensor ABD07 (links) auch den für medizinische Anwendungen konzipierten ABD05 (Mitte) sowie
den Industriesensor ABD06 (rechts).

Die Produktreihe zur berührungslosen Luftblasendetektion umfasst neben dem Miniatursensor ABD07 (links) auch den für medizinische Anwendungen konzipierten ABD05 (Mitte) sowie
den Industriesensor ABD06 (rechts).Sonotec

Der Sensor schickt ein analoges Signal durch den zu überwachenden Schlauch an den gegenüberliegenden Empfänger. Befindet sich eine Luft- oder Gasblase im Schlauch, wird das Ultraschallsignal an der Grenzschicht zwischen Luft und Flüssigkeit reflektiert. Dadurch kommt am Empfänger ein deutlich schwächeres oder auch gar kein Signal mehr an. Ein Mikroprozessor wertet die Amplitude des am Empfänger eingehenden Ultraschallimpulses aus und sendet ein definiertes Signal an das angeschlossene Gerät. Das reagiert je nach Anwendung mit einer zuvor festgelegten Warnmeldung.

Die berührungslose Detektion und die kompakte Bauform der Sensoren sind die Grundvoraussetzung für hygienische und kontaminationsfreie Anwendungen. Der flüssigkeitsdurchströmte Schlauch wird lediglich in den Sensor gelegt und über ein dreipoliges Kabel an die Gerätesteuerung angeschlossen. Damit ist ein schneller, reibungsloser Wechsel gesichert. Ein Koppelmedium ist nicht erforderlich, da der Sensor nach dem Prinzip der Trockenkopplung arbeitet. Das hat den Vorteil, dass der Schlauch auch über Monate im Detektor bleiben kann und dennoch zuverlässige Messergebnisse liefert. Ein Koppelmedium wie Gel würde dagegen mit der Zeit austrocknen und dann zu Problemen führen.

Applikationsspezifisch programmierbar

Die Farbe des durch den Schlauch strömenden Mediums hat keinen Einfluss auf die Messung. Ebenso wenig die Arbeitstemperatur, solange sie im Bereich von +5 bis +60 Grad Celsius bleibt. Der Ultraschallsensor passt sich dynamisch variierenden akustischen Bedingungen problemlos an und gewährt so eine hohe Stabilität der Messwerte gegenüber schwankenden Umgebungsbedingungen. Der Messzyklus der nichtinvasiven Sonocheck-Sensoren liegt bei 200 µs. Die Reaktionszeit beträgt typischerweise 1 ms. „Wie unsere Kunden bestätigen, erkennen unsere Sensoren sogar Luftblasen mit einem Volumen von kleiner 2 µl. Wir garantieren auf jeden Fall die Detektion von Blasen mit einer Mindestgröße von einem Drittel des Schlauchinnendurchmessers“, sagt Peter Ködderitzsch. Er ist für den Vertrieb für Sensoren bei Sonotec in Halle zuständig. Beträgt also der Innendurchmesser des Schlauches beispielsweise 4,9 mm, erkennt der Sensor Blasen ab einem Volumen von 5 µl bei einem Durchfluss von 1 bis 1000 ml/min.

Die Sonocheck-Sensoren verfügen über einen anwenderspezifisch programmierbaren Mikrocontroller mit erweiterbaren Funktionalitäten, wie Fail-Safe, serielle Kommunikation und Reaktionsgeschwindigkeit. Die Bauform des Sensors ist abhängig vom jeweiligen Schlauchdurchmesser und -material sowie unter Umständen vom durchströmenden Medium. Ein weiterer Vorteil der Luftblasendetektoren ist ihre freie Parametrierbarkeit: Sie lassen sich an die jeweilige Sicherheitsroutine, Materialbeschaffenheit, Spannungsversorgung oder Signalausgänge individuell anpassen.

Neben dem ABD06 umfasst die Sonocheck-Produktreihe auch den ABD05 – einen für medizinische Anwendungen entwickelten Luftblasendetektor – sowie den besonders kompakten ABD07. Die Miniaturausgabe des Clamp-On-Sensors ist mit einer Breite von nur 25,4 mm, einer Höhe von 15,75 mm und einer Tiefe von lediglich 19,0 mm nur halb so groß wie ein herkömmlicher Luftblasendetektor. Bei der Leistung steht er dem größeren Sensor jedoch in nichts nach. Mithilfe der einstellbaren Empfindlichkeit kann der Anwender vorgeben, ab welcher Luft- beziehungsweise Gasblasengröße der Sensor reagieren soll.

Bei kleineren Eingriffen ist ein kundenspezifisch modifizierter Sensor in zirka zwei Wochen verfügbar. Bei umfangreicheren Änderungen kann die Entwicklung aber auch mehrere Monate in Anspruch nehmen.

Das Hyper-Medozon-Comfort produziert aus medizinischem Sauerstoff
ein Ozon/Sauerstoff-Gemisch und kann für verschiedene Therapieformen
Einsatz finden.

Das Hyper-Medozon-Comfort produziert aus medizinischem Sauerstoff
ein Ozon/Sauerstoff-Gemisch und kann für verschiedene Therapieformen
Einsatz finden.Sonotec

Für die Medizin maßgeschneidert

Dass Sonotec für das Hyper-Medozon-Comfort von HAB als Basis den ABD06 und nicht seinen medizinischen Kollegen, den ABD05, wählte, liegt an der industriellen Steuerung des Ozontherapiegeräts. Damit harmoniert der für industrielle Anwendungen konzipierte ABD06. Im Gegensatz zu seiner Standardausführung fehlen der HAB-Variante allerdings Deckel und Leuchtdioden. Sonotec begannen bereits 2010 mit der Prototypenfertigung des Luftblasendetektors für HAB. Ein Jahr später ging der maßgeschneiderte Sensor dann in Serie.