Welcher darf es denn sein?

So wie hinter medizinischen Abläufen wissenschaftliche Erkenntnisse stehen, gleicht die Wahl der geeigneten Luftstrom- und Drucksensoren für das jeweilige Diagnostik- oder Therapiegerät ebenfalls einer Wissenschaft. Die drei Anwendungsbereiche, in denen Luftstrom- und Drucksensoren aus Silizium zum Einsatz kommen, sind Narkose-, Schlafapnoe- sowie Diagnostikgeräte in Krankenhäusern. Es gelten strengste Anforderungen.

Die in Narkosegeräten verwendeten Stoffe stellen eine besondere Herausforderung dar. Hier kommen häufig klebrige Substanzen zum Einsatz, die sich im Inneren der Geräte ablagern können. Dies muss bei deren Konzeption berücksichtigt werden. Aufgrund ihrer lebenswichtigen Funktion für den Patienten erfordern derartige Instrumente Sensoren, die sich durch höchste Empfindlichkeit und Genauigkeit während der gesamten Lebensdauer des Gerätes auszeichnen. Hierbei gilt es, stabile und langlebige Sensoren auszuwählen, welche die Leistungsanforderungen erfüllen und über die gesamte Lebensdauer der Anwendung nutzbar sind. Bei Auswahl der richtigen Sensoren sind Lebenszyklen von zehn Jahren möglich.

Darüber hinaus ist für die Sensorauswahl auch die Atemfrequenz der Patienten von Bedeutung. Dabei sind verschiedene Patientenarten von schwer kranken Erwachsenen mit flacher Atmung bis zu gesunden Erwachsenen mit kräftiger Atmung und einer größeren Lungenkapazität zu berücksichtigen. Es sind äußerst empfindliche Sensorelemente erforderlich, die in der Lage sind, die Ein- und Ausatemfrequenz der Patienten sowie die in den Luftstrom eingespeisten Narkosegase zu messen. Für die Messung der jeweiligen pneumatischen Subsysteme sind zwei, manchmal drei Luftstromsensoren erforderlich. Bisweilen wird jedes kritische Subsystem der Maschine mit einem eigenen Luftstromsensor ausgestattet.

Da die Sensoren durch die Kombination aus Anästhesiegas und hoher Luftfeuchtigkeit mitunter stark beansprucht werden, kann anstelle eines Luftstromsensors für den Ausatemkreis auch ein Differenzdrucksensor eingesetzt werden. Differenzdrucksensoren zeichnen sich durch eine größere Widerstandsfähigkeit gegenüber Luftverunreinigungen durch Feuchtigkeit, Narkosegase und andere Stoffe aus. Für Messungen in Umgebungen mit hohem Druck sowie bei direktem Kontakt mit konzentriertem Sauerstoff oder Narkosegasen finden vollisolierte Sensoren Verwendung. Aufgrund ihrer hohen Haltbarkeit bieten sich hier gegen Medien isolierte Edelstahl-Drucksensoren an.

Bei tragbaren Geräten sollte die Wahl auf Luftstrom- und Drucksensoren mit geringerem Stromverbrauch fallen. Dies gestattet die Verwendung kleinerer Netzteile und damit ein geringeres Gesamtgewicht. Darüber hinaus ermöglicht die Leitungsmontage der Sensoren mit Luftstromkanälen weitere Größen -und Gewichtseinsparungen. Ferner spielt die Art des Ausgangssignals eine Rolle. Eine digitale Ausgabe, beispielsweise mittels I²C und SPI, optimiert die Auflösung des Sensors und seine Integration in den Mikroprozessor. Dennoch ist auch eine analoge Ausgabe erforderlich, da die Verwendung von Software aufgrund rechtlicher Anforderungen in bestimmten Sicherheitsschaltkreisen nicht gestattet ist. Unter Umständen wünscht der Benutzer, dass die unbearbeitete Ausgabe des Sensors Alarme oder Sicherheitsmaßnahmen auslöst. Deshalb ist es wichtig, dass sowohl digitale als auch analoge Signale ausgegeben werden können. Die Ansprechzeit des Sensors ist kritisch für die effiziente Leitung des Narkosegases an den Patienten. Angesichts der technischen Möglichkeiten erwarten die Hersteller von Narkosegeräten heutzutage Ansprechzeiten von einer Millisekunde.

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