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Drucktransmitter Digitaler Drucktransmitter verbessert Sauerstoffflaschen-Management

| Autor/ Redakteur: Michael Mack* / Jan Vollmuth

Ein neu entwickelter Drucktransmitter ist das Herzstück digitalisierter Sauerstoffflaschen für die medizinische Gasversorgung in Kliniken und Krankenhäusern.

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Ein neu entwickelter Drucktransmitter der Keller AG ist das Herzstück des mobilen Gasflaschensystems LIV IQ Linde Integrated Valve für die medizinische Gasversorgung in Kliniken und Krankenhäusern.
Ein neu entwickelter Drucktransmitter der Keller AG ist das Herzstück des mobilen Gasflaschensystems LIV IQ Linde Integrated Valve für die medizinische Gasversorgung in Kliniken und Krankenhäusern.
(Bild: Linde Healthcare)

Ohne Sauerstoff kann der Mensch nicht überleben und die Medizin keine Leben retten: Daher muss die medizinische Gasversorgung in Kliniken und Krankenhäusern sichergestellt sein – eben auch mit Sauerstoff. Seit über 20 Jahren werden für die medizinische Gasversorgung Sauerstoffzylinder eingesetzt. Medizinischen Sauerstoff zur mobilen Anwendung gibt es üblicherweise in Flaschengrößen von 2 bis 5 l. Bei einem Druck von 200 bar entspricht 1 l medizinischer Sauerstoff 200 l Sauerstoff bei normalem Luftdruck.

Restsauerstoff umständlich ermitteln

Die Sauerstoffzylinder sind mit einem analogen Zeigermanometer ausgestattet. Der Verwender liest den verbleibenden Sauerstoff auf einer physischen Tabelle ab und berechnet diesen anhand des Restdrucks, der Flaschengröße und des eingestellten Sauerstoffflusses. Dies bindet einen enormen Aufwand an personellen Ressourcen, da in Krankenhäusern täglich bis zu 1000 Gasflaschen im Einsatz sind und der Verbrauch bei maximalem Durchfluss ca. drei Stunden pro Zylinder dauert. Der damit verbundene Logistikaufwand wird meist vom Pflegepersonal selbst gestemmt.

Diesen Aufwand wollte Linde Healthcare, einer der führenden Anbieter in der medizinischen Gasversorgung, reduzieren: mit einer digitalen Anzeige für Sauerstoffflaschen. Dies erforderte die Entwicklung eines digitalen Ventils, das kompatibel mit den bestehenden langlebigen Sauerstoffzylindern ist. Über eine offizielle Projektausschreibung fand Linde den Weg zur Keller AG für Druckmesstechnik, einem Spezialisten für isolierte Druckaufnehmer und Drucktransmitter, der auch über eine langjährige Erfahrung mit kundenspezifischen Lösungen besitzt.

Hohe Anforderungen an digitalen Drucktransmitter

Der Auftrag stellte Keller vor einige Herausforderungen: Das neue digitale Ventil sollte nicht nur kompatibel zu bestehenden Zylindern sein, sondern auch seine Bauform beibehalten. Zudem sind mit der medizinischen Sauerstoffanwendung hohe Anforderungen an die Reinlichkeit und die Sensoren verbunden. Keller musste daher einen komplett neuen Sensor entwickeln, der Druckbereiche bis 300 bar messen kann und in einem Sauberraum hergestellt wird – ganz abgestimmt auf die besonderen Umgebungsbedingungen.

Um diese streng definierten Vorgaben zu erfüllen, testete das Projektteam diverse Designs und Prototypen, bis daraus die ideale Kombination entstand. Das Ergebnis: der PA-5, ein laut Keller extrem robuster Drucktransmitter, hergestellt aus besonders sauerstoffverträglichen Materialien, auf das Nötigste reduziert.

Sensor misst Druck des Sauerstoffs

Der im Ventil eingebaute analoge Sensor misst den Druck des gasförmigen Sauerstoffs in der Flasche und gibt diesen über eine Steckverbindung an die Elektronik hinter dem Display weiter. Auf dem Display wiederum werden die aufbereiteten Daten mithilfe eindeutiger Zustands-Icons dargestellt. Diese geben Auskunft u.a. über den aktuellen Restsauerstoff und Flow, die aktuelle Durchflussrate oder die verbleibenden Zeit bei der jeweils gewählten Flow-Einstellung; Sicherheitswarnsymbole weisen darauf hin, wenn etwa die Temperatur nicht stimmt oder ein magnetisches Feld erkannt wurde; Statussymbole zeigen an, ob es sich etwa um eine neue Flasche handelt. Zusätzlich zur digitalen Anzeige verfügt das Ventil über ein akustisches und visuelles Warnsignal.

BUCHTIPPDas Buch „Industriesensorik“ beschreibt die Entwicklung und die praktische Anwendung der wichtigsten Sensoren. Durch anwendungsbezogene Fehleranalysen von Messsystemen, Sensoren und Sensorsystemen, jeweils ergänzt durch viele detaillierte, vollständig durchgerechnete Anwendungsbeispiele, eignet sich das Buch nicht nur für Studenten, sondern auch für Ingenieure und Techniker verschiedener Fachrichtungen.

Das Gasflaschensystem auf Basis des neuen Sensors heißt . Der große Vorteil dieses Systems besteht in der Selbstkontrolle und der besseren mobilen Sauerstoffversorgung, zum Beispiel bei einem Transport eines Patienten. Des Weiteren wird das medizinische Pflegepersonal durch den reduzierten Ableseaufwand entlastet, denn mit einem Blick ist klar, wie lange der Sauerstoff beim aktuell eingestellten Verbrauch noch ausreicht – auf die Minute genau.

Auf dem Weg in die Cloud

Linde entwickelt inzwischen einen IoT-Prozess für LIV IQ: Die digitalen Daten der Ventile sollen via Funk in ein internes Krankenhaus-Netzwerk eingebunden und kundenfreundlich aufbereitet werden. Das Pflegepersonal werde so mittels Vernetzung auf alle digitalen, akustischen und visuellen Display-Informationen von jedem Arbeitsplatz innerhalb eines Krankenhauses zugreifen können. Der zusätzliche Aufwand für die Überprüfung jeder Sauerstoffflasche vor Ort würde damit nochmals sinken. (jv)

Michael Mack ist Product Manager bei der Keller AG für Druckmesstechnik.
Michael Mack ist Product Manager bei der Keller AG für Druckmesstechnik.
(Bild: Keller AG für Druckmesstechnik)

* Michael Mack ist Product Manager bei der Keller AG für Druckmesstechnik

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