Einen neuen berührungslos wirkenden Ultraschallsensor zur Durchflussmessung hat Morgan Advanced Materials entwickelt. Er soll im Vergleich zu marktüblichen Geräten, die in Medizintechnik und Labor zum Einsatz kommen, eine fünfmal bessere Genauigkeit besitzen.
Die neuen Sensoren arbeiten mit einer reproduzierbaren Genauigkeit von +/- fünf Prozent bei Durchflussraten bis herab zu zwei Milliliter pro Minute. Dem Hersteller zufolge eignen sie sich für eine Vielzahl an Flüssigkeiten wie Blut, Salzlösungen und Pufferlösungen und erlauben auch bei hohen Durchflussmengen von bis zu 500 Milliliter pro Minute sehr genaue Messungen. Dadurch können sie zum Beispiel in der Dialyse und der Blutwäsche (Apherese) eingesetzt werden.
An jedem Ende eines Einweg-Strömungsrohrs ist ein Ultraschallwandler installiert. Gemessen wird nach dem Laufzeitverfahren („time of flight“,TOF). Da die Sensoren einen sehr geringen Zero-Offset aufweisen, müssen sie laut Hersteller nur einmal ab Werk kalibriert werden. Das Strömungsrohr wurde so optimiert, dass beim Durchströmen nur minimale Turbulenzen entstehen sollen, und die Sensoren sollen nicht mit dem Medium in Berührung kommen. Deshalb sind sie für Applikationen geeignet, in denen sehr genaue Messungen und eine Sterilisation des Equipments erwünscht beziehungsweise erforderlich sind. Das ist zum Beispiel bei der Dialyse der Fall, bei der eine sehr genaue Erfassung des Blutstroms dazu führen kann, dass der Behandlungsplan optimiert und die Verweildauer des Patienten in der Klinik verkürzt wird.
„In Krankenhaus und Labor gibt es viele Anwendungen, in denen Durchflussmengen von Flüssigkeiten exakt erfasst werden müssen, ohne dass die Sensorik mit der Flüssigkeit in Berührung kommen darf. In Zusammenarbeit mit Branchenexperten haben wir unsere Expertise dahingehend erweitert, dass wir ein ‚maßgeschneidertes’ Messsystem für diese Anwendungen zur Serienreife entwickeln konnten“, sagt Martin Murawiecki, Produktingenieur bei Morgan Advanced Materials. Der Sensor lasse sich einfach integrieren und in Betrieb nehmen. Auch eine Sterilisation sei nicht erforderlich. Zudem stimmt das Preis-Leistungs-Verhältnis: „Obwohl das Gerät bei niedrigen Durchflussmengen typischerweise fünfmal genauer arbeitet als marktübliche Ultraschallsensoren, können wir es zu durchaus wettbewerbsfähigen Preisen anbieten“, so Murawiecki.
In der Praxis vorteilhaft
Die Laufzeit-Durchflussmessung beruht auf dem Prinzip, dass zwei Ultraschallwandler jeweils als Sender und Empfänger von Ultraschallwellen aktiv sind. Der Zeitunterschied, den die Schallwellen benötigen, um im Medium die Strecke zwischen den beiden Sensoren zurückzulegen, steht in direkter Relation zur Fließgeschwindigkeit im Einweg-Strömungsrohr. Dadurch ermöglicht das Erfassen dieser Zeit die genaue Messung der Durchflussrate. Der Sensor erfasst die Durchflussmenge bis zu neun Mal pro Sekunde. Dadurch soll die Voraussetzung für eine schnelle Reaktion auf jegliche Veränderung des Wertes geschaffen werden. „Für Krankenhäuser, Arztpraxen und Labors hat es große Vorteile, ein Ultraschall-Durchflussmesssystem zu nutzen, das einerseits sehr genaue Messergebnisse liefert und andererseits höchste Anforderungen an die Hygiene erfüllt, weil es nicht mit dem Medium in Berührung kommt“, ist Murawiecki überzeugt. Denn das ermöglich eine exaktere Abstimmung der Behandlung auf den Zustand des Patienten und reduziere gleichzeitig den Aufwand für die Sterilisation.