Gasflusssensorik in Beatmungsgeräten

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Zudem gibt es thermische Messprinzipien. Hierbei kann zwischen herkömmlichen Heizdraht-Anemometern und Heizfilm-Anemometern unterschieden werden. Der Nachteil der Heizdraht-Anemometer besteht darin, dass nur der Betrag des Gasflusses gemessen wird. Eine Richtung kann nicht mit angegeben werden. Dieser Nachteil kann mit Heizfilm-Anemometern mit mehreren Feldern behoben werden.

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Massenflusssensor für die Medizintechnik

Der Gasflusssensor SFM 3000 von Sensirion ist ein digitaler Massenflussmesser, der sich speziell für hoch-voluminöse Anwendungen in der medizinischen Beatmung und Anästhesie eignet. Durch sein optimiertes Strömungskanaldesign weist er einen sehr geringen Druckabfall von weniger als 1,5 mbar auf. Der SFM 3000 misst Flussraten von Luft und anderen nicht aggressiven Gasen bi-direktional bis 200 slm (Standardliter pro Minute) mit hoher Genauigkeit und sehr schneller Durchlaufzeit. Er gibt bei einer Frequenz von 2 kHz ein digitales, intern linearisiertes und temperaturkompensiertes 14-bit-Signal wieder. Zudem agiert der Massenflussmesser mit 5 VDC Versorgungsspannung, die den direkten Anschluss an einen Mikroprozessor einfach und schnell ermöglicht. Die besondere Performance des SFM 3000 basiert auf der patentierten CMO-Sens-Technologie, die das Sensorelement, die Signalverarbeitung und die digitale Kalibrierung auf einem einzigen Mikrochip kombiniert.

Neue Technologie für Massenflusssensoren

Eine Weiterentwicklung der thermischen Messverfahren ist der Massenflusssensor CMO-Sens von Sensirion, bei dem die Temperatursensoren symmetrisch um ein Heizelement platziert sind. Das erlaubt die Bestimmung der Richtung und die präzise bidirektionale Messung. Durch die Integration von Sensor sowie analoger und digitaler Auswertungselektronik auf einem Mikrochip kann eine präzise Kalibration und Temperaturkompensation der Flussmessung gewährleistet werden. Das Sensorelement und die Verarbeitung mit Kalibrationsdaten erlauben eine schnelle Verarbeitung der Messsignale. Dabei können je nach Gas und Gasgemisch weitere Informationen über den Gasfluss gewonnen werden.

Falls es sich um eine Mischung zweier reiner Gase handelt, die unterschiedliche thermische Eigenschaften aufweisen, kann neben dem Fluss auch das Mischungsverhältnis bestimmt werden. Dieses Signal wird in der Beatmungstechnik zum Beispiel bei Lachgas-Luft-Mischungen oder Heliox-Gemischen verwendet. Das Signal kann aber auch als redundantes Signal verwendet werden, wenn die Mischung bereits durch Flusssensoren geregelt wird.

Neben reinen Flusssensoren gibt es auch Massenflussregler. Massenflussregler enthalten bereits ein Ventil und stellen vor allem für kleinere Hersteller eine interessante Alternative dar, da die Kosten für eine Eigenentwicklung oft nicht zu unterschätzen sind. Weiterer Vorteil: Solch eine fertige Lösung erlaubt es Herstellern, neue Beatmungsgeräte schneller auf den Markt zu bringen. Massenflussregler in der Beatmungstechnik müssen allerdings deutlich schneller sein als Lösungen für Industrieanwendungen, da sie der Atmung des Patienten folgen müssen.

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