Einsatz und Kalibrierung von Drucksensoren bei Beatmungsgeräten

Inmitten der COVID-19-Pandemie ist die Nachfrage nach Beatmungsgeräten bzw. Respiratoren hoch. Beatmungsgeräte sind komplexe medizinische Geräte. Sie dienen der Beatmung von Personen mit unzureichender oder ausgesetzter Eigenatmung. Der von diesen Beatmungsgeräten gelieferte Druck und die Durchflussrate sind für das Wohlergehen des Patienten entscheidend. Bedeutsam dabei ist dass, das medizinische Betreuungspersonal die einzustellenden Parameter für die einzelnen Patienten und die jeweiligen Bedingungen kennt.

Hersteller von Beatmungsgeräten sind dafür verantwortlich, dass die Anforderungen des medizinischen Betreuungspersonals und der Patienten erfüllt werden. Basis dafür sind genaue, schnelle und zuverlässige Sensorelemente zur Druck- und Durchflussmessung. In Respiratoren befinden sich eine Vielzahl von Sensorelementen. Um ihre Leistungsfähigkeit aufrechtzuerhalten müssen diese in regelmäßigen Abständen geeicht und kalibriert werden.

Es gibt viele Geräte, die den Luftstrom messen können. Hierzu gehören u. a. Ultraschall-Laufzeitsensoren, thermische Messgeräte, die auf dem Konzept der konvektiven Wärmeübertragung basieren, sowie Differenzdruck-Durchflussmesser.

Einsatz von Drucksensoren in Beatmungsgeräten

Differenzdrucksensoren finden in vielen Geräten zur Durchflussmessung Verwendung. Der Luftstrom ist proportional zum Druckabfall an einer Verengung im Strömungsweg. Der Differenzdrucksensor misst die Druckdifferenz. Anschließend sendet er ein Signal an die Anzeige des Beatmungsgerätes. Eine Rückkopplungsschleife im Controller des Beatmungsgerätes erlaubt es dem Sensor, die gewünschten Bedingungen aufrechtzuerhalten und zu überwachen. Die Sensoren werden in drei entscheidenden Bereichen eingesetzt. In diesen wird die Effektivität der Beatmungstherapie gemessen:

  • Strömungsweg beim Einatmen
  • Strömungsweg beim Ausatmen
  • Proximaler Strömungsweg

Die Genauigkeit dieser Messmethode hängt vom Zusammenspiel des Drucksensors mit dem Bauteil ab, welches zur Erfassung des Druckabfalls Verwendung findet. In der Regel ist dies eine Messblende oder ein lineares Durchflusselement. Es ist wichtig, dass diese Drucksensoren einen weiten dynamischen Messbereich (typischerweise von +/-6 in H2O bis +/-60 in H2O), eine hohe Messgenauigkeit und eine kurze Ansprechzeit vorweisen. Zudem müssen sie robust sein und eine optimale Langzeitstabilität aufweisen, um Rekalibrierung und Wartung gering zu halten.

Kalibrierung von Drucksensoren bei der Geräteherstellung

Bei der Produktion von Beatmungsgeräten muss jedes Gerät geprüft und der interne Drucksensor kalibriert werden. Die Nachfrage nach Beatmungsgeräten ist während der COVID-Krise erheblich gestiegen. Dies hat zu einem höheren Bedarf in der Beatmungsgeräteherstellung geführt. Um interne Drucksensoren kalibrieren bzw. justieren zu können, werden Präzisionsdruckmessgeräte, wie z. B. Digitalmanometer und automatische Druckcontroller in Produktionsprüfstände für Beatmungsgeräte integriert. Dieser Prozess garantiert genaue Messwerte sowie die optimale Beatmung für den Patienten.

Eichung vorhandener Beatmungsgeräte

Bedingt durch den Anstieg in der Herstellung dieser Beatmungsgeräte müssen künftig auch immer mehr vorhandene Beatmungsgeräte dahingehend überprüft werden, ob ihre Funktion und Leistung mit den technischen Daten übereinstimmen. Dies wird in der Regel von Prüfsystemen und Vorrichtungen durchgeführt, die Beatmungsgeräte und andere medizinische Geräte prüfen. Hierzu zählen z. B. Zentrifugensysteme und Pumpen, die die Genauigkeit und Zuverlässigkeit sicherstellen. Die Automatisierung durch den Druckcontroller und dessen zuverlässige Erzeugung präziser Drücke während des Prüf- und Eichprozesses macht ihn zu einer kosteneffizienten Komponente in Prüfständen in Eich- und Reparatureinrichtungen.

Fazit

In Zeiten, in denen der Bedarf an Beatmungsgeräten rasant zunimmt, ist für die Herstellung derselben eine zeitnahe Fertigung der kritischen Untersysteme sowie der integrierten Sensoren notwendig. Zudem sind neue Prüfstände erforderlich. Für eine erfolgreiche Lieferung ist hierzu eine rasche Beschaffung von hochgenauen Prüfsensoren und Controllern wichtig und unerlässlich. Unter diesen Voraussetzungen kann eine schnelle Herstellung und Verteilung von Beatmungsgeräten an medizinische Einrichtungen sichergestellt werden.

Hinweis
Bei Fragen rund um die Kalibrierung steht Ihnen unser Serviceteam werktags von 7 bis 16 Uhr (Fr. bis 15 Uhr) unter der Telefonnummer +49 9372 132-5049 gerne zur Verfügung. Nähere Informationen zu unserem Kalibrier- und Service-Center erhalten Sie auf der WIKA-Webseite. Details zu unserem Angebot an Drucksensoren, Digitalmanometern sowie Druckcontrollern finden Sie ebenfalls auf der WIKA-Webseite.



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