Kardiopulmonaler Bypass mit integriertem FlowBubble Sensor SONOFLOW CO.56

FlowBubble Sensoren in Herz-Lungen-Maschinen

Hybride SONOFLOW CO.56 FlowBubble Sensoren erfolgreich in Herz-Lungen-Maschinen implementiert

Der kardiopulmonale Bypass (CPB) ist ein medizinisches Standardverfahren, das bei Operationen vorübergehend die Funktion des Herzens und der Lunge übernimmt und den menschlichen Blut- und Sauerstoffkreislauf gewährleistet. Die CPB-Pumpe wird in diesem Zusammenhang auch oft als Herz-Lungen-Maschine (HLM) bezeichnet. Da es sich bei HLM um hochkomplexe medizinische Geräte handelt, die einen direkten Einfluss auf Menschenleben haben, sind die technologischen Anforderungen besonders hoch. Ein zuverlässiges Funktionieren aller eingesetzten Komponenten muss dabei jederzeit gewährleistet sein. Aus diesem Grund gilt die Kombination von Durchflussmessung und Luftblasendetektion als wichtiges Sicherheits- als auch Komfortmerkmal.

Da Herz-Lungen-Maschinen die Funktion des Herzens und der Lunge übernehmen, imitieren sie unter technischen Gesichtspunkten das Herz als "Pumpe" und den Gasaustausch der Lunge. Dabei werden im kardiopulmonale Bypass zwei Hauptkreisläufe initiiert: Der venöse Kreislauf und der arterielle Kreislauf mit weiteren Zuleitungen. Der Venenkreislauf der Herz-Lungen-Maschine wird von venösem Blut aus der rechten Herzkammer des Patienten gespeist, welches in das Venöse Reservoir der HLM abgelassen und verarbeitet, und anschließend als arterielles Blut in die Aorta des menschlichen Körpers zurückgepumpt wird.

Medizintechnik bestückt mit Hightech Equipment

Die arterielle Pumpe, die aus dem Venösen Reservoir gespeist und direkt mit einem extrakorporalen Oxygenator verbunden ist, ist die Hauptpumpe der Herz-Lungen-Maschine und übernimmt ganz oder teilweise die Funktion des Herzens. Alle anderen Pumpen und Komponenten der HLM sind ihr untergeordnet. Die implementierten Alarmsettings regeln bzw. stoppen die Hauptpumpe und die zugehörigen Komponenten bei Bedarf. Der extrakorporale Oxygenator ist ein Gerät, das die Aufgabe der menschlichen Lunge übernimmt. Hier wird dem venösen Blut Kohlendioxid entzogen und Sauerstoff zugesetzt. Das Schlauchsystem der Herz-Lungen-Maschine besteht aus PVC- und Silikonschläuchen, Kanülen und Shunts, die in verschiedenen Größen Anwendung finden. Das Herzstück der HLM ist die Konsole mit integriertem Steuergerät und Notstrombatterien. Herz-Lungen-Maschinen sind als modulare Systeme erhältlich, die jedes Krankenhaus nach seinen spezifischen Anforderungen und Bedürfnissen ausgestalten kann.

Eine Vielzahl an Sensoren überwachen, unterstützen und schützen wichtige menschliche Körperfunktionen

  • Drucksensoren messen und dokumentieren kontinuierlich den Druck in den Schlauchsystemen. Bei Erreichen bestimmter Druckgrenzen wird ein Alarmsignal ausgelöst. Damit ist sichergestellt, dass die HLM das Blut nicht mit zu hohem Druck in das Gefäßsystem des Patienten zurückpumpt.
  • Füllstandssensoren werden zur Überwachung von Veränderungen der Flüssigkeit oder des Blutvolumens im Venösen Reservoir der Herz-Lungen-Maschine eingesetzt.
  • Luftblasendetektoren sind die Schlüsselsensoren der Patientensicherheit. Sie müssen zwingend nach dem arteriellen Filter an die Arterienleitung geklemmt werden, um vor massiver Luftembolie zu schützen. Die Sensoren warnen und unterbrechen die arterielle Pumpe automatisch. Es gibt zusätzlich weitere Möglichkeiten, Luftblasensensoren innerhalb des HLM-Kreislaufes zu platzieren. Da das Venöse Reservoir die erste und wahrscheinlichste Stelle für Blasenkontamination ist, ist die Platzierung eines Blasendetektors zwischen diesem und der arteriellen Pumpe eine ebenso sinnvolle Option. Auch die Integration eines entsprechenden Sensors zwischen Oxygenator und arteriellem Filter ermöglicht das rechtzeitige Isolieren von Luftblasen. Die ideale und sicherste Lösung ist die Implementierung mehrere Blasensensoren.
  • Um Luftblasen nicht nur zu erkennen, sondern auch effektiv zu managen, ist die Verwendung von Shunts zur Verbindung der arteriellen Leitung und des Venösen Reservoirs ein kritischer Punkt. Wenn Luft im arteriellen System erfasst wird, wird diese Linie soSONOFLOW CO.56 FlowBubble Sensor zur Anwendung in Herz-Lungen-Maschinen fort durch den Shunt geschlossen und das blasenkontaminierte Blut direkt in das Venöse Reservior abgegeleitet. Wenn keine Luft mehr detektiert wird, öffnet der Shunt die arterielle Linie automatisch, um das Blut wieder direkt in den menschlichen Körper zu speisen. Aus diesem Grund müssen die den Shunt passierenden Durchflussmengen kontinuierlich mit den von der Arterienpumpe erzeugten Durchflussmengen verglichen, überwacht und über die Einsatzzeit der Herz-Lungen-Maschine gesteuert werden. Für diesen Zweck werden Durchflusssensoren eingesetzt, die diese Aufgabe störungsfrei und zuverlässig erfüllen.

Hybride SONOFLOW CO.56 Ultraschallsensoren für die kombinierte Durchflussmessung und Luftblasenerkennung

Da sowohl Blasendetektoren als auch Durchflusssensoren elementare Sicherheitsfeatures in Herz-Lungen-Maschinen sind, hat SONOTEC die Produktlinie SONOFLOW CO.56 entwickelt. Diese vereint die Durchflussmessung und die Luftblasenerkennung in Flüssigkeiten in einem kompakten Gerät. Die integrierte Elektronik und die Möglichkeit, bis zu zwölf unabhängige Sensoren mit nur einer Steuereinheit zu betreiben, garantieren den weltweit kleinsten Footprint für einen OEM FlowBubble Sensor in Herz-Lungen-Maschinen. Die nicht-invasiven Ultraschallsensoren führen schnelle bi-direktionale Messungen durch und lassen sich leicht frei am Schlauch anklemmen. Die Genauigkeit des SONOFLOW CO.56 liegt bei zwei Prozent, die Wiederholgenauigkeit bei einem Prozent. Diese Werte sind abhängig von der Montage des Sensors und der Art der gemessenen Flüssigkeiten. Zusätzlich zur Messung der Durchflussrate detektiert der Sensor Luftblasen mit einer Größe von bis zu einem Drittel des Schlauchinnendurchmessers.

Kardiopulmonaler Bypass (Herz-Lungen-Maschine) mit integriertem FlowBubble-Sensor SONOFLOW CO.56

SONOFLOW CO.56 erfolgreich in Herz-Lungen-Maschinen eindesignt

Führende Unternehmen der Medizintechnik setzen bereits auf diese wegweisende Technologie und haben die Steuer- und Überwachungseinheit zur unmittelbaren Durchflussmessung und Blasenerkennung in ihre Geräte implementiert. Eines der branchenführenden Unternehmen, das Herz-Lungen-Maschinen entwickelt und herstellt, hat die hybride Sensorlösung in seine kürzlich lancierte Neuentwicklung integriert.

SONOFLOW CO.56 – Produktmerkmale auf einen Blick 
Kompaktes Sensordesign mit integrierter Elektronik und Datenverarbeitung
Clamp-on-Lösung für die nicht-invasive Messung
Schnelle & bidirektionale Durchflussmessung
Messgenauigkeit von bis zu +/- 2% und Wiederholgenauigkeit von +/- 1%
Erkennung von Luftblasen von 30% - 50% des Schlauchinnendurchmessers
Erhältlich für eine breite Palette von Schlauchgrößen und -materialien
SONOTEC ist nach ISO 9001 und ISO 13485 zertifiziert

Der Hauptaspekt des Herstellers, dabei auf die SONOFLOW CO.56 Sensor-Serie zu vertrauen, bestand im kompakten Design der Sensoren, der integrierten Elektronik und der Möglichkeit der Mehrpunktmessung. So konnten fünf der intelligenten Sensoren mit unterschiedlichen Kanalgrößen problemlos in die neu entwickelte Konsole des Kunden implementiert werden. Die integrierte Elektronik macht den Anschluss der hybriden Sensoren obendrein zum Kinderspiel. Der eingebaute Mikrocontroller garantiert die Steuerung aller Prozesse, deren Daten über die RS485-Schnittstelle übertragen werden. Die Sensoren selbst messen die Durchflussmengen an verschiedenen Schläuchen und Shunts, die zum Körper oder zurück in den Venenkreislauf der Herz-Lungen-Maschine führen. Gleichzeitig erfassen sie zuverlässig Luftblasen. Schlussendlich geben die nicht-invasiven Ultraschallsensoren Rückmeldung über den tatsächlichen Durchfluss im Vergleich zum theoretischen Durchfluss der Pumpe.

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