Lasertechnik

Laserstrahlen für die Medizin zuverlässig überprüfen

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Sicherheit in der Lasertechnik | Einen Laser muss man regelmäßig überprüfen. Aber auch die Kalibrierung der Messgeräte wirft Fragen auf, denn dabei sind eine Reihe von Aspekten zu beachten – bis zur Genauigkeit der Sensoren, die sich erhöhen lässt.

Christian Dini
Ophir Spiricon Europe (MKS Instruments), Darmstadt

Bei der direkten Anwendung an Patienten, aber auch bei der Produktion hochsensibler Medizinkomponenten müssen die Parameter eines Laserstrahls jederzeit eingehalten werden. Um dies zu gewährleisten, gehen die Anwender in der Regel mit mehreren Messungen auf Nummer Sicher. Doch auch die Messgeräte selbst müssen regelmäßig geprüft und kalibriert werden. Ein gängiges Vorurteil lautet, dass der Hersteller des Messgeräts das Kalibrierintervall festlegt. Genau dies ist allerdings nicht der Fall. Im Gegenteil, er darf dazu nicht einmal eine verbindliche Aussage machen. Die Risikoabschätzung muss vielmehr vom Anwender selbst durchgeführt werden.

Ophir Photonics, eine Marke von MKS Instruments und weltweit agierender Hersteller von Messtechnik für Laser, betreibt weltweit vier Kalibrierzentren für Lasermessgeräte. Für Kalibrierungen verwenden die dort ansässigen Experten Silbermaster, die ausschließlich für Prüfungen verwendet werden und in doppelter Ausführung vorhanden sind. Einer der beiden wird aktiv genutzt, der andere dient dazu, den aktiven Silbermaster zu prüfen. Nach zwei Jahren werden beide ersetzt, so dass sie immer den Bezug zum Goldmaster wahren.

Es zeigt sich in fast allen Fällen, dass der Silbermaster, der zur Überprüfung dient, selbst keine nachweisbaren Veränderungen aufweist. Hier genau offenbart sich die Herausforderung: Die Messgeräte selbst aber verschleißen im Betrieb je nach Anwendungsfall und Handhabung unterschiedlich schnell. Das Kalibrierintervall basiert daher auf einer Risikoanalyse, die sowohl die Folgen eines fehlerhaften Messwertes für Patienten oder Produkt als auch die Wahrscheinlichkeit betrachtet, in welchem Zeitraum es zu einem Schaden kommen könnte.

Sichtprüfung am Sensor allein reicht nicht aus

Ein Zertifikat, das für ein Messgerät direkt nach dem Kalibrieren ausgestellt wird, beschreibt dessen Zustand zu diesem Zeitpunkt. Aber schon eine unsachgemäße Bedienung – durch einen zu hohen Laserpuls, eine mechanische Beschädigung oder eine Verschmutzung – kann das frisch kalibrierte Messgerät nachhaltig schädigen. Der vorsichtige Umgang und die regelmäßige Sichtprüfung des Sensors sind daher wichtige Aspekte bei der Nutzung der Lasermesstechnik.

Darüber hinaus sollte aber schon bei der Sensorwahl darauf geachtet werden, dass die zu erwartenden Messwerte nicht zu nah an die Zerstörschwelle des Sensors reichen. Hier lohnt es sich, die Werte vorher mit einem Online-Kalkulator, den Ophir Experten entwickelt haben, zu prüfen oder sich persönlich beraten zu lassen.

Wer die Messgenauigkeit insgesamt erhöhen möchte, kann eine Spezialkalibrierung wählen. Bei jedem Sensor führen Faktoren zu Messtoleranzen, die in den Betriebsanleitungen beschrieben sind. Einfluss haben unter anderem die zu berücksichtigenden Wellenlängen oder auch die Frage, ob sich die Sensitivität linear mit der Leistung ändert.

Auch die Kalibrierung spielt eine Rolle. Eine Standardkalibrierung folgt allgemeinen Spezifikationen und bietet eine hohe absolute Genauigkeit über das gesamte Einsatzspektrum des Sensors. Soll diese aber zum Beispiel bei speziellen medizinischen Anwendungen erhöht werden, kann der Anwender eine spezielle Kalibrierung durchführen lassen.

Die einfachste Möglichkeit dafür ist eine doppelte Kalibrierung, bei der eine erhöhte Anzahl Messungen die statistische Auswertung verbessert. Das steigert die absolute Genauigkeit von ± 3 % auf ± 2,5 %. Eine noch geringere Messtoleranz ermöglicht eine OEM-Kalibration. Dabei wird der Sensor gezielt auf die vom Anwender genutzten Wellenlängen oder für den Leistungs- oder Energiebereich kalibriert, der im Produktivbetrieb zu erwarten ist. Insgesamt lässt sich damit die Kalibriergenauigkeit um etwa 1 % erhöhen. Bei thermischen Leistungssensoren ist eine Steigerung von 3 auf 2 % erreichbar. Das bezieht sich aber ausschließlich auf die absolute Genauigkeit. Nicht selten wird diese mit der Wiederholgenauigkeit verwechselt. Diese ist eine konstante, von der Hardware vorgegebene Größe. Im Fall der Ophir-Messköpfe liegt die Wiederholgenauigkeit im Promillebereich und wird mit besser als 1 % angegeben.

Da die Anforderungen an die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Laser in der Medizintechnik hoch sind, kommt den Messgeräten große Bedeutung zu. Regelmäßiges Kalibrieren garantiert, dass die Dokumentationspflichten erfüllt werden. Da bei jeder Kalibrierung der Sensor vor jeder Aktivität gemessen wird, erhält der Anwender einen Status-quo seines Messgeräts vor der Kalibrierung. Weichen die Werte zu stark ab, kann das Kalibrierintervall verkürzt werden.

www.ophiropt.com



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