Durchflussmessung und Luftblasendetektion in einem

In der Medizin geht es um Menschenleben, daher ist der Anspruch an die Technik besonders hoch. Maschinen ersetzen wichtige Körperfunktionen oder versorgen Patienten mit Nährstoffen und Medikamenten. Daher muss die einwandfreie Funktion aller eingesetzten Geräte jederzeit gewährleistet sein, vor allem wenn es um Infusionen, Blut-, Sauerstoff- oder Kühlmittelpumpen geht. Bei der Kontrolle der Flüssigkeitszufuhr in solch anspruchsvollen humanmedizinischen Anwendungen kann die Kopplung von Durchflussmessung und Luftblasendetektion sinnvoll sein. Sonotec hat deshalb einen Ultraschallsensor auf den Markt gebracht, der beide Funktionen in einer kompakten Lösung kombiniert.

Einfaches Prinzip — große Wirkung

Der Ultraschallsensor Sonoflow CO.56 für die Messung von Strömungsgeschwindigkeiten schalltransparenter Flüssigkeiten in Schläuchen wie Wasser oder menschliches Blut erledigt Durchflussmessungen schnell, bidirektional und berührungslos. Letzteres ist besonders wichtig für die hohen Hygienestandards in der Medizintechnik. Gleichzeitig detektiert der Sensor Luftblasen ab einer Größe von 1/3 des Schlauchinnendurchmessers. In der Praxis ließen sich sogar Blasen kleiner als 2 µl sicher erkennen.

Luftblasen im Schlauch können zu lebensbedrohlichen Embolien führen. Sonoflow CO.56 detektiert Blasen rechtzeitig und warnt das angeschlossene Gerät. Sonotec

Die Funktionsweise der Ultraschalllösungen lässt sich relativ einfach erklären: Die Sensoren schicken ein Ultraschallsignal durch den zu überwachenden Schlauch an den gegenüberliegenden Empfänger. Befindet sich eine Luft- oder Gasblase im Schlauch, reflektiert die Grenzschicht zwischen Luft und Flüssigkeit das Ultraschallsignal. Dadurch kommt am Empfänger ein deutlich schwächeres oder auch gar kein Signal mehr an. Ein Mikroprozessor wertet dies aus und sendet ein vorab definiertes Signal an die angeschlossene Steuerung der Maschine.

Ultraschallsensor mit integrierter Elektronik

Im Unterschied zu anderen Sensoren am Markt ist die Auswerteelektronik bereits im Ultraschallsensor integriert, sodass keine zusätzliche externe Platine erforderlich ist. Somit lässt sich eine variable Anzahl an Sensoren flexibel in die jeweilige Anwendung integrieren, ohne kostbaren Raum zu verschwenden. Auch Montage und Verdrahtung sind weniger aufwendig.

Als Clamp-on-Lösung eignet sich der Kombisensor insbesondere für Prozesse mit hohen hygienischen Anforderungen. Das Gerät ist streng nach medizintechnischen Grundsätzen entwickelt und als Komponente für Medizingeräte zugelassen. Wie andere Ultraschallsensoren von Sonotec erfüllt auch Sonoflow CO.56 die Medizingerätenorm EN 60601-1 3. Edition. Die Softwareentwicklung entspricht der Norm DIN IEC 62304.

Einfache Handhabung – rascher Einbau

Auch die Handhabung des Sensors ist denkbar einfach: lediglich den flüssigkeitsdurchströmten Schlauch in das Gerät legen. Als Schlauchmaterial kommen Materialien wie PVC oder Silikon infrage. Wichtig sind in jedem Fall eine glatte Oberfläche und die Elastizität des Materials. Da der Ultraschallsensor nach dem Prinzip der Trockenkopplung arbeitet, ist kein Koppelmedium nötig. Der Schlauch kann daher über Monate im Detektor bleiben und dennoch absolut zuverlässige Messergebnisse liefern. Ein Koppelmedium wie Gel hingegen würde mit der Zeit austrocknen und dann Probleme verursachen.

Sonoflow CO.56 ist ein Ultraschallsensor, der Durchflussmessungen schnell, bidirektional und berührungslos realisiert Sonotec

Sonoflow CO.56 passt sich bei der akustischen Messung dynamisch variierenden Umgebungsbedingungen an und stellt so die Messwertstabilität sicher. Der Messzyklus liegt bei 400 µs, die Reaktionszeit typischerweise bei 2 ms. Damit erkennt der Sensor Luftblasen in flüssigkeitsdurchströmten Schläuchen und Messkammern genauso zuverlässig wie die Clamp-on-Ultraschallsensoren zur Luftblasendetektion der Sonocheck-Serien ABD05, ABD06 und ABD07. Möglich sind sowohl Flüssigkeitsüberwachung als auch Nass-Trocken-Meldungen.

Der Sensor ist standardmäßig in den für die Medizintechnik typischen Größen und Messbereichen erhältlich und eignet sich beispielsweise für den Einsatz an Herz-Lungen-Maschinen, Katheter-Ablationen am Herzen und Infusionen.

Blutstrommessung in der Herz-Lungen-Maschine

Jahr für Jahr werden weltweit hunderttausende Operationen am offenen Herzen durchgeführt und für die Dauer des Eingriffes müssen Herz und Lunge stillgelegt sein. Herz-Lungen-Maschinen ersetzen währenddessen die Pumpfunktion des Herzens und die Lungenfunktion, um die Organe weiterhin mit Sauerstoff zu versorgen. Das Blut verlässt den Körper über ein Schlauchsystem, wird mit Sauerstoff angereichert und wieder zurückgeführt. Außerdem eliminiert die Maschine Kohlenstoffdioxid und reguliert die Körpertemperatur während der OP.

Wenn das Herz während einer OP stillgelegt ist, unterstützt der Kombisensor die Pumpen und verhindert das Eindringen von Luftblasen in den Blutkreislauf. Sonotec

Sonoflow CO.56 unterstützt dabei im Wesentlichen die Steuerung von Rollenpumpen und Zentrifugalpumpen, die als arterielle Hauptpumpen die Arbeit des Herzens verrichten. Je nach Produktausführung liegt der Messbereichsendwert zwischen sechs (1/4“-Schlauch) und zwölf Litern in der Minute (3/8“-Schlauch). Die Genauigkeit der Sensoren beträgt fünf Prozent (menschliches Blut, Durchfluss >1 l/min, Bluttemperatur 37 °C, Hämoglobinwert ≤12 g/dl).

Der Luftblasendetektor des Ultraschallsensors erkennt zuverlässig das Eindringen von Luft in den Blutkreislauf und sendet ein definiertes Signal an das angeschlossene Gerät, das mit einer zuvor festgelegten Warnmeldung reagiert. So lässt sich etwa lebensbedrohlichen Luftembolien vorbeugen.

Anpassen per Software

Sonotec bietet den Ultraschallsensor standardmäßig in drei typischen Größen und Messbereichen für die Medizintechnik an. Sonotec

Wie für alle Sensoren der Sonoflow-Serie steht optional eine Software zur Verfügung, die den Test der Ultraschallsensoren und bei Bedarf die Änderung der Sensorparameter erlaubt. Hier können Anwender unter anderem die Empfindlichkeit des Kombisensors anpassen oder die elektrischen Schnittstellen umschalten. Dadurch lässt sich Sonoflow CO.56 individuell auf die jeweilige Anwendung abstimmen. Das Unternehmen übernimmt zudem applikationsspezifische Anpassungen hinsichtlich Design, Schnittstellen und Eigenschaften wie etwa Sicherheitsroutinen oder Spannungsversorgung.

(mou)