So lassen sich mit Sensortechnologie niedrigste Drücke bestimmen

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First Sensor AG

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Zuverlässigkeit in Gefahr durch Feuchtigkeit

In medizintechnischen Anwendungen zur Messung des Atemflusses enthält die vom Patient ausgeatmete Luft eine beträchtliche Menge Feuchtigkeit. Außerdem ist die Atemluft meist wärmer als die Umgebung bzw. das Medizingerät und es kann zu Kondensation an den Innenflächen von Strömungskanälen, Verbindungsschläuchen, Verbindungsstücken und anderen Elementen kommen. Kleine Wassertröpfchen können sich zusammenschließen und größere Tropfen oder sogar Wasseransammlungen bilden. Dies kann im Hauptströmungskanal, in den Verbindungsschläuchen zum Sensor oder sogar im Sensor selber passieren und die pneumatischen Eigenschaften verändern. Im schlimmsten Fall kommt es zu einer Verstopfung und damit zu einem Totalausfall des Sensors.

Im Allgemeinen stellt Feuchtigkeit im Luftstrom eine Sicherheitsgefahr in Bezug auf die Verlässlichkeit und den Betrieb des Messsystems dar. Die Größe der Gefahr hängt allerdings stark vom Strömungswiderstand (pneumatische Impedanz) des Sensors ab.

Beständigkeit durch hohen Strömungswiderstand

Für Differenzdruck-Sensoren nach dem Prinzip der thermischen Massendurchfluss-Messung, die auf einer Gasströmung durch den Sensor beruhen, ist der pneumatische Widerstand des inneren Strömungskanals des Sensors entscheidend für ihre Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit.

First Sensors LBA-Differenzdruck-Sensoren mit Strömungswiderständen von >10 kPa/(ml/s) wurden in einer Anwendung zur Messung von feuchter Luft experimentell mit anderen Sensoren verglichen, die nach dem gleichen Messprinzip arbeiten, aber viel niedrigere Strömungswiderstände von 15 bis 300 Pa/(ml/s) besitzen. In allen Tests verloren die Vergleichssensoren schon nach kurzer Zeit ihre Kalibration oder fielen komplett aus. Die LBA-Sensoren zeigten keine Veränderung ihrer kalibrierten Messgenauigkeit über die gesamte Dauer der Versuche.

Der hohe Strömungswiderstand reduziert die Menge feuchter Luft, die durch den Sensor und seine Verbindungsschläuche fließt und damit auch die Menge an Feuchtigkeit die überhaupt kondensieren und möglicherweise die Strömungsleitungen verstopfen könnte auf ein Minimum.

Je weniger Luftströmung ein durchflussbasierter Drucksensor für seine Messungen benötigt, desto besser ist grundsätzlich sein Verhalten und seine Beständigkeit gegenüber feuchter Luft. Die Sensortechnics-LBA- und LDE-Sensoren von First Sensor haben einen sehr hohen Strömungswiderstand aufgrund ihres sehr kleinen, im Silizium-Chip integrierten Strömungskanals und bieten daher erhebliche Anwendungsvorteile zur Messung und Überwachung des Atemflusses in Medizingeräten.

First Sensor stellt auf der Fachmesse für Medical Engineering, der Compamed, in Düsseldorf vom 20. bis 22. November 2013 aus: Halle 8a, Stand L14

* Dr. Adriano Pittarelli, Senior Produktmanager, First Sensor, München

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