Atmung und Beatmung

In zahlreichen medizintechnischen Geräten wie Beatmungsgeräten, Anästhesiegeräten, Schlafdiagnosegeräten, Schlafapnoe-Therapiegeräten (CPAP), Spirometern und Sauerstoffkonzentratoren müssen Luft- und Gasströmungen sowie Leitungs- und Therapiedrücke überwacht und kontrolliert werden. Hochwertige Sensoren in Beatmungsgeräten messen kleinste Strömungen, um den Nullpunkt des Atemflusses und erkennen zusätzlich Durchflüsse von mehreren hundert l/min. Für den Einsatz in Anästhesiegeräten sind Sensoren mit hoher Beständigkeit gegen Narkosemittel gefordert. In geregelten CPAP-Geräten überwachen Drucksensoren kontinuierlich den Therapiedruck und verbessern so den Komfort und die Qualität der Behandlung. Spirometern nutzen spezielle Pneumotachographen die den Atemfluss mit Hilfe von robusten Differenzdrucksensoren messen.

First Sensor entwickelt und produziert hochzuverlässige Sensoren und kundenspezifische Sensorsysteme als strategischer Partner für Medizingerätehersteller im Bereich Atmung und Beatmung. Unsere kompletten Beratungs-, Entwicklungs-, Fertigungs- und Serviceprozesse erfüllen dabei die hohen Anforderungen für Medizinprodukte nach EN ISO 13485.

Durchflussmessung mit Massendurchflusssensoren

Volumendurchflüsse in der Beatmung lassen sich direkt mit hochempfindlichen und schnellen thermischen Massendurchflusssensoren messen. Dabei wird die Luft- oder Gasströmung von einem Heizelement, das zwischen temperaturempfindlichen Widerständen angeordnet ist, lokal geringfügig erwärmt. Verschiebt sich das Temperaturprofil im Medium durch einen Massenstrom, wird über die Temperaturdifferenz an den Widerständen ein durchflussabhängiges Spannungssignal erzeugt.

First Sensor entwickelt und fertigt kundenspezifische thermische MEMS-Massendurchflusssensoren innerhalb einer modularen Technologieplattform. Dabei verfügen wir über die komplette Aufbau- und Verbindungstechnik, um aus einzelnen Chipelementen komplexe integrierte Lösungen zu fertigen. Für alle Sensoren bietet First Sensor eine integrierte analoge oder digitale Signalaufbereitung sowie individuelle Sensorkalibrierungen und - programmierungen. Für die anspruchsvollen Anforderungen in Beatmungsgeräten stehen spezielle Lösungen mit sehr schnellen Ansprechzeiten <2 ms sowie sehr hohen Auflösungen und gleichzeitig großen Dynamikbereichen für Messungen bis 300 l/min zur Verfügung. Dabei kann das Sensorelement in der Hauptströmung oder in einem Bypasskanal angeordnet werden. Kundenspezifische Durchflusssensoren von First Sensor ermöglichen Ihnen als Medizingerätehersteller die einfache Integration in Endgeräte, Kostenersparnisse bei der Geräteentwicklung und Wettbewerbsvorteile durch kurze Entwicklungszyklen.

Durchflussmessung mit Differenzdrucksensoren

Eine indirekte Methode zur Volumendurchflussmessung ist die Messung des Druckabfalls über einem Strömungselement. Durchströmt Atemluft oder Gas eine künstliche Verengung in der Strömungsleitung mit einem sehr kleinen Strömungswiderstand, wie z. B. eine Blende oder ein laminares Strömungselement, entsteht über dem Element ein minimaler Druckabfall, der ein Maß für den Volumenstrom ist. Diese kleinen Differenzdrücke können mit hochgenauen Sensoren präzise erfasst und in ein elektrisches Signal umgewandelt werden. Der Differenzdrucksensor misst dabei in einem Nebenzweig (Bypass) zur Hauptströmungsleitung.

First Sensor bietet verschiedene Sensortechnologien zur Messung kleinster Differenzdrücke in der Medizintechnik - durchflussbasierte Differenzdrucksensoren und piezoresistive Drucksensoren mit einer sehr dünnen Siliziummembran, die nicht von Luft durchströmt werden.

Unsere durchflussbasierten LME und LDE-Differenzdrucksensoren arbeiten nach dem Prinzip der thermischen Massendurchflussmessung von Luft durch einen sehr kleinen, im Sensor-Chip integrierten Strömungskanal. Diese innovative Sensortechnologie ermöglicht die hochempfindliche Messung niedrigster Drücke ab 25 Pa (0,25 mbar) Messbereichsendwert mit höchster Auflösung und Offsetstabilität. Aufgrund des minimalen Gasflusses durch den Sensor ist die LDE-Serie sehr unempfindlich gegenüber Staub, Feuchtigkeit und langen Verbindungsschläuchen im Vergleich zu herkömmlichen, durchflussbasierten Drucksensoren.

Membranbasierte, piezoresistive Drucksensoren von First Sensor der HCL- und HCLA-Serie bieten eine sehr hohe Offset-Stabilität und Lageunempfindlichkeit durch eine spezielle interne Kompensationstechnik. Die Silizium-MEMS-Sensoren erreichen besonders lineare Signal-Druck-Kennlinien für Druckmessbereiche ab 2,5 mbar Messbereichsendwert und bieten analoge und digitale Schnittstellen.