Spirometer

Spirometer sind nicht-invasive Diagnostikgeräte zur einfachen Lungenfunktionsprüfung z. B. bei Atemwegs- und Lungenerkrankungen wie Asthma oder chronisch-obstruktiver Bronchitis. Sie messen die Atemstromstärke und berechnen daraus das ein- und ausgeatmete Atemvolumen (in- und exspiratorisches Lungenvolumen). Diese Geräte werden meist als leichte, handliche Systeme ausgeführt, die portabel in Arztpraxen und beim Patienten zu Hause zum Einsatz kommen.

In Spirometern kommen spezielle Pneumotachographen (z. B. nach Fleisch oder Lilly) zum Einsatz, die den Atemfluss mit Hilfe von Differenzdrucksensoren messen. Der Atem des Patienten durchströmt ein laminares Strömungselement oder eine Blende mit einem sehr kleinen Strömungswiderstand. Über dem Element entsteht ein minimaler Druckabfall, der ein Maß für die Atemstromstärke (Atemvolumen pro Zeit) ist. Diese Differenzdrücke können mit hochgenauen Sensoren präzise erfasst und in ein elektrisches Signal umgewandelt werden. Um den Atemvorgang des Patienten nicht unnötig zu belasten ist es wichtig, den Strömungswiderstand des Strömungselements so gering wie möglich zu halten. Bei Atemflüssen von ca. 0,1 l/s bei spontaner Atmung und ca. 7 l/s bei forcierter Ausatmung sind die über dem Strömungselement erzeugten Differenzdrücke daher sehr niedrig – im Bereich von unter 100 Pascal bis zu einigen tausend Pascal (100 Pascal = 1 mbar). Um niedrige Atemströme mit Genauigkeiten von 1 % messen zu können, und gleichzeitig Messungen über Dynamikbereiche >10.000 zu ermöglichen, werden hochempfindliche Differenzdrucksensoren gefordert. Zusätzlich müssen die Sensoren strenge Vorgaben in Bezug auf die Widerstandsfähigkeit gegenüber Verschmutzung erfüllen.

Unsere Sensorlösungen für Spirometer

First Sensor LME und LDE-Niedrigstdrucksensoren eignen sich ideal zur Durchflussmessung nach dem Differenzdruckverfahren. Der innovative Aufbau der Sensoren mit einem miniaturisierten Strömungskanal auf Chipebene ermöglicht die hochempfindliche Messung niedrigster Drücke ab 25 Pa (0,25 mbar) Messbereichsendwert mit höchster Auflösung und Genauigkeit. Zusätzlich erlaubt die Halbleitertechnologie kostengünstige und gleichzeitig sehr stabile und kleine Konstruktionen. Wegen der nur minimalen Luftströmung durch den Sensor ist der LDE sehr unempfindlich gegenüber Verschmutzung. Weiterhin haben Verbindungsschläuche oder Filter typischerweise keine negativen Auswirkungen auf die Messgenauigkeit.