Sensor aus dem Wunschkonzert

Die Herrmann Apparatebau GmbH (HAB) aus Kleinwallstadt fertigt medizinische Geräte für den Klinik- und Praxisgebrauch. Darunter auch das „Hyper Medozon Comfort“: Es produziert aus medizinischem Sauerstoff ein Ozon-Sauerstoff-Gemisch und wird für verschiedene Therapieformen eingesetzt.

Eine davon ist die hyperbar durchgeführte Große Eigenbluttherapie, in der das dem Patienten entnommene Blut mit Ozon/Sauerstoff angereichert und anschließend mit Druckunterstützung reinfundiert wird. 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 dem Patienten Gas in die Vene injiziert wird, da dies zu einer Embolie führen würde. Der Sensor ist in einer Luftfalle am Infusionsständer des Hyper Medozon Comfort integriert.

Bei der Suche nach einem geeigneten Sensor stießen die Konstrukteure von HAB 2009 auf die Sonotec GmbH aus Halle. Und obwohl bereits erste Entwicklungen mit einem Wettbewerbsprodukt begonnen worden waren, entschied sich HAB für den Luftblasensensor ABD06 aus der Produktreihe von Sonotec – 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. Sensoren, die in medizintechnischen Geräten zum Einsatz kommen, müssen dauerhaft absolut 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 eine attraktive Optik besitzen. „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 Hübner. Und dabei die für das Team wichtigsten Eigenschaften verschiedener Sensortypen in der modifizierten Variante des ABD06 vereinen.

Zunächst testeten die Experten aus Halleverschiedene Standardsensoren. Die Ergebnisse lieferten die Basis für die Entwicklung der applikationsspezifischen Lösung. Nicht nur die Sensorelektronik und -mechanik, 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 24V-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.

Der Sonocheck ABD06 ist eigentlich ein berührungsloser Luftblasendetektor speziell für industrielle Anwendungen wie Flüssigkeitsüberwachung und Nass-Trockenmeldung in Pipettier- und Abfüllanlagen sowie für Misch- und Dosiersysteme der chemischen oder pharmazeutischen Industrie. Überdies wird er zu diesem Zweck auch in Lackier- und Oberflächenveredelungsanlagen sowie in der Fettdosierung und bei Klebeprozessen eingesetzt. 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 bilden 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 garantiert. 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.

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 °C bleibt. Der Ultraschallsensor passt sich dynamisch variierenden akustischen Bedingungen an und gewährleistet so eine hohe Stabilität der Messwerte gegenüber schwankenden Umgebungsbedingungen. Der Messzyklus der nicht-invasiven 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 unter zwei Mikrolitern. Wir garantieren auf jeden Fall die Detektion von Blasen mit einer Mindestgröße von 1/3 des Schlauchinnendurchmessers“, sagt Peter Ködderitzsch, zuständig für den Vertrieb der Sonocheck-Sensoren bei Sonotec. 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 Sensoren verfügen über einen anwenderspezifisch programmierbaren Mikrocontroller mit erweiterbaren Funktionalitäten, serielle Kommunikation und Reaktionsgeschwindigkeit. Die Bauform des Sensors ist abhängig vom jeweiligen Schlauchdurchmesser und -material sowie unter Umständen vom durchströmenden Medium. Ein weiterer großer Vorteil der Luftblasendetektoren ist ihre freie Parametrierbarkeit: Sie lassen sich individuell anpassen an die jeweilige Sicherheitsroutine, Materialbeschaffenheit, Spannungsversorgung oder Signalausgänge.

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 hervorragend. Im Gegensatz zur Standardausführung fehlen der HAB-Variante allerdings Deckel und Leuchtdioden. Die Hallenser Ultraschallspezialisten begannen 2010 mit der Prototypenfertigung des Luftblasendetektors für HAB. Ein Jahr später ging der neue Sensor in Serie. „Inzwischen zeigten bereits andere Kunden Interesse an einem ähnlichen Sensor“, so Ködderitzsch.

Silke Irina Nellen Fachjournalistin in Handeloh

Weitere Informationen Zum Ultraschallspezialisten Sonotec: www.sonotec.de Auf der Compamed: Halle 8a, Stand N08 Zum Hersteller Herrmann Apparatebau: www.h-a-b.de Auf der Medica: Halle 11, Stand J21