Sensortechnik Präzise Sensoren für die Medizintechnik

Autor / Redakteur: Kerstin Graw, Jürgen Schuh * / Jan Vollmuth

Sensoren für die Medizintechnik müssen besondere Anforderungen erfüllen: hohe Genauigkeit, hohe Sicherheit und hohe Resistenz gegen externe Störungen.

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Bei Patientienliegen, die eine zuverlässige und automatische Positionierung erfordern, sind Seilzuggeber aufgrund ihrer kompakten Bauform praktisch Standard für die jeweilige Positionsrückmeldung.
Bei Patientienliegen, die eine zuverlässige und automatische Positionierung erfordern, sind Seilzuggeber aufgrund ihrer kompakten Bauform praktisch Standard für die jeweilige Positionsrückmeldung.
(Bild: Siko)

In zahlreichen Geräten der Medizin-, Analyse- und Labortechnik werden zum Erfassen von Wegen, Winkeln oder Drezahlen Sensoren eingesetzt. Die Hersteller der Geräte stellen hohe Anforderungen an diese Sensoren: zuverlässig sollen sie sein, langlebig und präzise. Häufig wünschen sich die Gerätehersteller auch kundenspezifische Anpassungen des Messsystems für ihre Applikation.

Hohe Anforderungen an Sensoren stellen wiederum hohe Anforderungen an die Sensorhersteller. Die Firma Siko aus Buchenbach in der Nähe von Freiburg blickt auf mehr als 50 Jahre Sensor-know-how zurück. Schnelle und zuverlässige Umsetzung von Projekten inklusive eines gemeinsamen Freigabeprozesses mit OEM-Kunden gehören zur Routine des Unternehmens.

Siko bietet unter anderem Magnetsensoren aber auch Neigungssensoren an, die sich zur berührungslosen Längen-, Winkel- und Drehzahlerfassung eignen und gleichzeitig den beschriebenen hohen Anforderungen der Gerätehersteller gerecht werden.

Zur linearen Patientenliegenverstellung bei CT-Scannern kommt zum Beispiel die quasi-absolute Messeinheit ASA110H zum Einsatz. Sie zeichnet sich durch hohe Präzision und Wiederholgenauigkeit aus. Eine fest eingebaute Back-Up-Batterie speichert bei einem Stromausfall die Ist-Position. Dies ermöglicht eine sichere Positionserfassung auch im stromlosen Zustand.

Auch echt-absolute Sensoren wie der MSA501, der zusätzlich ein LD-Signal zum Erfassen der Regelung besitzt, bieten sich an. Für diesen Sensor sprechen die hohe Genauigkeit (+/- 30 µm), der hohe Band/Sensorabstand (bis zu 1,3 mm) sowie die einfache Installation per Diagnose-LED.

MagLine - magnetische Längen- und Winkelmessung

Für das Erfassen des genauen Drehwinkels der Öffnung eines Magnet-Resonanz-Tomographen greift man auf die Innenabtastung mit speziellen kundenspezifischen Sensoren und einer hochgenauen Magnetringtechnologie zurück. Der OEM-Kunde erwartet in diesem Bereich eine sehr hohe Systemgenauigkeit von bis zu 20 Winkelsekunden bei einer Ringgröße von min. 1 m sowie eine hohe Auflösung, um dabei möglichst viele Schnittbilder des Patienten erstellen zu können. Eine einfache Montage des Messrings sowie die hohe Präzision des Messsystems sind in diesem Bereich ebenso eine Grundvoraussetzung wie die Anforderung einer echt- oder quasi-absoluten Messung aus sicherheitstechnischen Aspekten.

Berührungslose Winkelmessung über 360°

Auch bei dreidimensionalen Röntgenanlagen spielen exakte Winkelsensoren eine wichtige Rolle. In diesem Bereich überzeugt insbesondere der Siko Inklinometer IK360 durch die einfache Drei-Punkt-Montage und die absolute berührungslose Winkelmessung über 360° mit einer Präzision von +/- 0,1° sowie einer Auflösung von 0,01°. Weitere Merkmale sind die serielle RS232-Schnittstelle, mit deren Hilfe die Winkelpositionen innerhalb von Zehntelsekunden auf dem angeschlossenen Laptop aktualisiert werden. Keine Selbstverständlichkeit: Auch hohe Röntgenstrahlung beeinflusst die Funktion der Siko Neigungssensor nicht.

Neben magnetischer Messtechnik und Neigungssensoren, werden auch Seilzuggeber mittlerweile im großen Umfang im Bereich der Medizin-, Analyse- und Labortechnik eingesetzt. Bei Seilzuggebern handelt es sich um zuverlässige, robuste und preisgünstige Lösungen zur linearen Wegmessung. Ein fast beliebiger Drehgeber kann über eine Trommel adaptiert werden. Durch einen integrierten Federmotor ist somit eine lineare Messung spielfrei, mit einer relativ kompakten Bauweise, möglich. Somit sind auch Anwendungen mit sehr beengten Einbauverhältnissen einfach umzusetzen.

Hohe Vielfalt an verschiedenen Signalausgängen

Die hohe Vielfalt von verschiedenen Signalausgängen, bzw. Schnittstellen, ist einer der wichtigen Vorteile der Seilzuggebertechnik. Für viele Anwendungen in der Medizintechnik ist es auch entscheidend, dass die aktive Sensorik außerhalb kritischer Bereiche, wie z.B.: Röntgenstrahlung, platziert werden kann, da das Seil als solches in derartigen Anwendungen eher unkritisch ist.

Im Bereich der Operationstische und Zahnarztstühle, die eine zuverlässige und automatische Positionierung erfordern, sind Seilzuggeber aufgrund ihrer kompakten Bauform in den beengten Platzverhältnissen praktisch Standard für die jeweilige Positionsrückmeldung. Auch werden hier Winkelmessungen über eine entsprechende Umlenkung des Seils erfolgreich umgesetzt. Bei den so genannten CT-Scannern wird die Patientenliege ebenfalls mittels eines Seilzuggebers während des Scans positioniert. Auch hier spielt die einfache Montage des Seilzuggebers sowie die Möglichkeit die aktive Sensorik außerhalb des kritischen Scanbereichs zu positionieren, eine wichtige Rolle.

Im Bereich der Röntgenapparaturen werden Seilzuggeber bei der exakten und automatischen Ausrichtung der Kameras für Röntgenaufnahmen eingesetzt. Erneut ist die sehr kompakte Bauform der Seilzuggeber sowie die sehr einfache Montage maßgeblich, damit die Anwendung entsprechend umgesetzt werden kann.

Auch in Randbereichen der Medizintechnik, etwa in der Labortechnik oder bei Rehageräten, haben sich die Seilzuggeber bereits vielfach bewährt. Aufgrund der Vielfalt der verfügbaren elektrischen Schnittstellen und der sehr einfachen Integration des Messsystems in vorhandene Systeme sind Seilzuggeber auch in zukünftigen Anwendungen der Medizintechnik nicht mehr wegzudenken.

Durch das umfangreiche Siko-Portfolio an Messtechnologien stehen oft verschiedene Produkte für Messaufgaben zur Wahl. Ob z. B. für die Überwachung einer Patientenliege an einem Tomographen Seilzuggeber oder ein magnetisches Messsystem eingesetzt wird, kann unterschiedliche Gründe haben. Welche Gründe den Ausshlag geben, hängt von der jeweiligen Applikation ab – in jedem Fall bietet Siko ein geeignetes Produkt. Dies führt zu einer nicht zu unterschätzenden Flexibilität und der Gerätehersteller kann auf die technisch beste, preisgünstigste und sicherste Lösung zurückgreifen. (jv)

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* Kerstin Graw ist Projektmanagerin MagLine, Jürgen Schuh Vertriebsleiter und Produktmanager LinearLine bei der Siko GmbH.

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