Manchmal kommt ein Sensor nicht nur mit Körperflüssigkeiten in Berührung, wie z.B. in einer Dentaleinheit zur Speichelabsaugung, sondern die Flüssigkeit gelangt wieder zurück in den menschlichen Organismus, wie in Dialysegeräten oder Oxygenatoren. Hier müssen die Sensoren nicht nur selbstverständlich medienbeständig gegen das Medium sein, sondern auch biokompatibel.
Diese Biokompatibilität der Kontaktmaterialien wird nur von wenigen Sensoren erbracht. Nur eine Handvoll Lieferanten wie AMSYS aus Mainz haben spezielle Drucksensorik für solche ex- wie auch in-vivo Anwendungen im Angebot. Dazu gehören auch winzige, nur drei bis vier Haardurchmesser breite IntraSense Drucksensoren zur Verwendung in Arterien¬ , Blasen- oder Hirnkathetern.
Biokompatible Drucksensoren im Größenvergleich
Biokompatibilität
Unter Biokompatibilität versteht man Werkstoffe und Baugruppen, die mit und in Kontakt mit dem lebenden Wesen verträglich sind. Besonders wichtig wurde diese Eigenschaft, zertifiziert nach ISO 10993, mit Inkrafttreten der MDR Regelung. Auch Sensoren, die mit Körperflüssigkeiten oder Gewebe in Kontakt kommen müssen diese Norm erfüllen. Möglich wird das durch die Verwendung biokompatiblen Materialien oder zumindest eine sichere Beschichtung. Die Sensoren MS5839, und die Einmalsensoren 1620 und IntraSense gehören zu den Sensoren, die bereits biokompatibel sind und in vielen medizinischen Produkten eingesetzt werden.
Als Spezialist für Sensorik im Medizinbereich bietet AMSYS biokompatible Drucksensoren in verschiedenen Bauformen für die unterschiedlichsten Anwendungen an, darunter mit dem IntraSense den wohl kleinsten Absolutdrucksensor für die in-vivo Anwendung in Kathetern.
Im Folgenden sollen ausgewählte biokompatible Sensoren mit ihren häufigsten Anwendungen vorgestellt werden:
IntraSense -der wohl kleinste in-vivo Drucksensor für Katheteranwendungen
Der biokompatible Absolutdrucksensor IntraSense vereinfacht die direkte Druckmessung im menschlichen Körper. Mit einer Größe von weniger als 1 French (entspricht 1/3 mm Durchmesser) kann der Sensor den intravaskulären, intrakraniellen oder intraurethralen Druck messen und überwachen. Der Sensor ermöglicht eine präzise in-vivo-Druckmessung in vielen minimalinvasiven Geräten, einschließlich Kathetern und Endoskopen. Um eine einfache Systemintegration zu gewährleisten, kann der Sensor verschiedenen Körperflüssigkeiten direkt ausgesetzt werden, ohne dass eine Verkapselung erforderlich ist.
Dieser Einweg-Absolutdrucksensor liefert genaue und stabile Werte im für den klinischen Betrieb interessanten Bereich von -300 mmHg bis +500 mmHg und kann für bis zu sieben Tagen im Körper verweilen. Der Sensor ist für den Betrieb an Luft und salzhaltigen Flüssigkeiten wie Blut, Hirnflüssigkeit oder Urin vorgesehen.
Damit eignet er sich nicht nur zur Überwachung bei Hirn- und Augen-OPs, sondern auch für Anwendung bei Arteriosklerose und in der Urologie und Pränataldiagnostik. Für rasche erste Entwicklungsschritte bietet AMSYS auch ein Evaluierungskit mit USB-Anschluss und Software für erste Messungen von Druck und Temperatur fürs Prototyping an.
Intravaskuläre Druckmessung
Bei der Druckmessung in menschlichen Gefäßen wird der Drucksensor über einen Katheter in Venen, Arterien, Gefäße und Kavitäten eingeführt. Der Sensor verfügt über mehrere Kabellängenvarianten, die es bei einer Länge bis zu 180 cm erlauben den Druck im Körper zu messen und extern auszuwerten. In der Endoskopie kann auch die lichtgeschützte Variante des IntraSense eingesetzt werden.
Intrakranielle Druckmessung
Zur Überwachung der Hirndruckwerte kann der biokompatible Drucksensor IntraSense bis zu einem zertifizierten Zeitrahmen von 48 Stunden eingesetzt werden. Dabei ist er mit seinem Durchmesser von 1 Fr wesentlich kleiner als die üblichen 1-2 mm großen Drucksensoren zur Durchblutungsmessung. Der Sensor kommt dabei in direkten Kontakt mit Körperflüssigkeiten, daher ist eine Mehrfachverwendung dieses Drucksensors nicht möglich. Der IntraSense in–vivo Drucksensor ist als Standardversion für den Bereich -300 bis +500 mmHg kalibriert, kann aber auch angepasst werden.
Intraurethrale Druckmessung
Auch zur Druckmessung in der menschlichen Blase, z.B. im Verlauf einer Nierenstein-OP lässt sich der IntraSense einsetzen. Dabei gewährleistet er, dass beim Herausspülen der Fragmente des Nierensteins keine Verstopfung auftritt und der Blaseninnendruck zu stark ansteigt.
1620 – preiswerter Einmalsensor für externe Drucküberwachung mit Medienkontakt
Mit dem 1620 hat AMSYS zudem einen Relativdrucksensor im Portfolio, der zur einmaligen Verwendung z.B. in Dialysegeräten oder Oxygenatoren entwickelt wurde. Diese günstigen Sensoren decken den für medizinische Anwendungen typischen Druckbereich bis 300 mmHg ab. Dabei ist er genau wie die anderen vorgestellten Drucksensoren mit ETO sterilisierbar.
Kompakte biokompatible Absolutdrucksensoren MS5839 und MS5849 mit kalibriertem I²C-Ausgang
Mit einem footprint von nur 3,3 x 3,3 mm² sind diese wasserdichten Sensoren universell einsetzbar und mit seinem biokompatiblen Gel auch beispielsweise in der Anästhesiologie zu verwenden. Über seine I²C-Schnittstelle liefert der MS5839/MS5849 das gemessene Druck- und Temperatursignal hochgenau mit 24 bit.
Zusätzlich sind in dem Modul 6 individuelle Koeffizienten abgelegt, die die Softwarekorrektur für die Druck- und Temperaturmessung durch einen externen Mikroprozessor erlauben. Dabei ist der MS5849 neben dem barometrischen Druckbereich bis 2 bar auch für Drücke bis 7 und sogar 30 bar erhältlich.
Kalibrierter Relativdrucksensor MS5547 mit I²C und biokompatiblem Gel
Auch der MS5547 ist durch ein biokompatibles Silikongel vor dem Einfluss von Körperflüssigkeiten geschützt. Per I²C liefert er 24bittige Temperatur- und Druckwerte, die über die bei der Kalibration im Speicher des Sensors abgelegten individuellen Koeffizienten für höchste Genauigkeit korrigiert werden können.
Auf der Unterseite des Sensors befindet sich die für einen Relativdrucksensor benötigte Öffnung, durch die eine Druckmessung gegenüber dem Atmosphärendruck möglich wird. Relativdrücke von -200 .. 2000 mbar sind so mit einer Auflösung von nur 0,023mbar zu bestimmen.