Bei der Überwachung von Flüssigkeiten in Diagnose- Instrumenten kommen immer häufiger Sensoren zum Einsatz. Ein neues, patentiertes Verfahren leitet Ultraschallimpulse durch die Reagenzienbehälter.
In medizinischen Geräten, insbesondere bei Diagnose-Instrumenten, kommen viele verschiedene Flüssigkeiten zum Einsatz. Vom Entleeren von Reagenzienbehältern bis zum Befüllen von Abwasserbehältern müssen die zahlreichen Füllstände konstant überwacht werden. Dabei werden immer häufiger innovative Sensoren verwendet.
Bei der In-vitro-Diagnostik (IvD) sind zwei Messungen entscheidend: die Reagenz- und die Abwasserfüllstände. Dies ist für das Minimieren manueller Eingriffe und das Maximieren der Instrumentbetriebszeiten von entscheidender Bedeutung. Außerdem wird damit gewährleistet, dass genug Reagenz für die erforderlichen Tests zur Verfügung steht – und damit das Risiko ausgeschlossen, dass nicht mehr genug Flüssigkeit vorhanden ist und deshalb eine Probenmessreihe wiederholt werden muss. Schließlich wird durch Füllstandssensoren verhindert, dass Abwasserbehälter überfüllt werden und überfließen und dadurch eine biologische Gefährdung durch Verunreinigung oder Maschinenschäden entstehen.
Prinzipiell stehen verschiedene Füllstandssensor-Technologien zur Verfügung, beispielsweise Schwimmer-, Leitfähigkeits-, Kapazitäts-, Druck-, Ultraschall- und optische Methoden. Für die IVD kommen jedoch nur zwei Haupttechnologien in Frage. Eine davon ist die Reed-Schalter-Schwimmertechnologie. Ein Reed-Schalter wird über einen im Schwimmer integrierten Magneten betätigt. Der Schwimmer bewegt sich mit dem Füllstand und ermöglicht somit eine direkte, zuverlässige und wiederholbare Überwachung des Füllstands in einem Behälter. Da der Schalter vom Dauermagneten beziehungsweise dessen Magnetfeld betätigt wird, benötigt der Sensor keine Stromversorgung. In Abhängigkeit vom verwendeten Material sind Schwimmerschalter neben einer Vielzahl von Reagenzien mit fast allen Flüssigkeiten einschließlich Salzlösung und gereinigtem Wasser verträglich.
Allerdings gibt es auch potenzielle Einschränkungen, da sich die Schwimmer innerhalb des Behälters und daher in Kontakt mit der Flüssigkeit befinden. Durch die immer kleiner werdende Grundfläche moderner Diagnose-Instrumente verringern sich auch das Behälterfassungsvermögen und die Schwimmergröße. In allen Behältern wird jedoch vom Schwimmersensor ein bestimmtes Flüssigkeitsvolumen verdrängt, wodurch die Anforderungen an das Behäl-terfassungsvermögen etwas höher sind.
Eine mögliche Lösung, die Einschränkungen des Schwimmersensors zu umgehen, ist eine neue, patentierte Technologie der Gems Sensors Ltd.: der Piezo-Resonanzsensor, bei dem Ultraschallimpulse für die berührungslose Flüssigkeitsmessung durch die Wandungen von Kunststoffflaschen und -behältern genutzt werden. Diese Technologie wird als ExOsense bezeichnet.
Wenn piezoelektrisches Material erregt wird, entsteht durch die natürliche Materialresonanz ein akustisches Signal. Die neuen Sensoren erzeugen dieses akustische Signal, leiten es durch die Flaschenwandung und messen den reflektierten Impuls zur Bestimmung des Verhältnisses von Luft zu Flüssigkeit. Die Genauigkeit beträgt ± 1,6 mm der tatsächlichen Flüssigkeitsoberfläche bei einem Streubereich von maximal 1 mm. ExOsense wird über USB mit Strom versorgt und lässt sich komplett in die Diagnosesteuerung integrieren. Durch den Vorteil der Anordnung außerhalb des Behälters lassen sich kleinere Flüssigkeitsbehälter sowohl für Reagenzien als auch für Abwasser in neue Instrumente integrieren. Zudem ist es möglich, diese Sensoren für beliebige Flüssigkeiten zu verwenden, da sie berührungslos arbeiten und somit keine Beschränkungen hinsichtlich des verwendbaren Materials bestehen.
Die Technologie kann für Kunststoffbehälter verwendet werden, und die Wirkung wird nicht durch die Farbe oder Transparenz der Behälterwandung beeinflusst. Die Sensoren haften an der Außenseite der Kunststoffflasche beziehungsweise des -behälters und können an beliebiger Stelle angebracht werden. Auf diese Weise hat der Anwender die freie Wahl, wo der Flüssigkeitsstand im Behälter gemessen wird. Somit lassen sich Flüssigkeitsmessungen an hohen, niedrigen oder dazwischen liegenden Punkten vornehmen.
Jessica Light Gems Sensors & Controls, Plainville, Connecticut
Weitere Informationen www.gems-sensors.de
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