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Einweg-Durchflusssensoren

Niedrigste Durchflussraten zuverlässig messen

6. November 2017, 9:28 Uhr | Susanne Jungmann

Besonders bei Babys und Kindern ist es wichtig, die Durchflussraten präzise zu überwachen.

In der Medizin hängen die Therapieergebnisse nicht zuletzt von einer zuverlässigen und kontinuierlichen Medikamentengabe ab. Die Herausforderung besteht darin, selbst kleinste Durchflussraten zu messen und zu regeln. Besonders einfach gelingt dies mit Einweg-Durchflusssensoren.

Tragbare ambulante Infusionspumpen sorgen über einen Zeitraum von mehreren Tagen für eine kontinuierliche Abgabe hochkonzentrierter Medikamente. Dadurch können Krankenhausaufenthalten und die damit einhergehenden Kosten deutlich reduziert werden. Die geforderten Durchflussraten reichen dabei in der Regel von einem Milliliter bis hin zu wenigen hundert Millilitern pro Stunde.

Elastomerpumpen sind die am häufigsten genutzten ambulanten Infusionspumpen. Typischerweise bestehen diese aus einem Druckreservoir, das kontinuierlich Druck auf das Medikament ausübt, einem IV-Infusionsset mit einem Durchflussbegrenzer (z. B. eine dünne Kapillare als Druckabfallelement), der die erforderliche Durchflussrate einstellt, sowie einem Venenkatheter oder Injektionsport. Die Pumpen funktionieren häufig rein mechanisch und kommen als Einweggeräte in der Chemotherapie, der Schmerztherapie oder der Chelat-Therapie zum Einsatz. Charakteristisch ist dabei ihr konkaves Druckprofil. Das heißt, die erzeugte Durchflussrate ist am Ende und am Anfang der Therapie leicht höher als in der Mitte.

Schwachstellen etablierter Systeme

Die tatsächlich durch die Pumpen injizierten Durchflussraten werden hauptsächlich durch zwei Parameter beeinflusst: dem Differenzialdruck zwischen Ein- und Ausgang des Durchflussbegrenzers sowie durch dessen Widerstand. Während der Eingangsdruck durch das Druckprofil des Pumpenreservoirs bestimmt wird, hängt der Ausgangsdruck von mehreren Faktoren ab – die Art der Injektionsstelle, dem individuellen Venengegendruck des Patienten sowie dem Höhenunterschied zwischen Reservoir und Injektionsstelle. Der Widerstand des Durchflussbegrenzers wird durch die Viskosität des Medikaments beeinflusst, die wiederum von der molekularen Zusammensetzung und der Temperatur der Lösung abhängt. Damit auch bei sich ändernder Umgebungstemperatur die Temperatur der Lösung möglichst stabil bleibt, empfehlen Hersteller, den Durchflussbegrenzer über den gesamten Therapieverlauf mit einem Pflaster auf der Haut des Patienten zu befestigen.

Die gemäß internationalen Normen erforderliche Genauigkeit der Durchflussrate liegt unter spezifischen Bedingungen bei ±15 %. Für den Patienten ist es während seiner üblichen alltäglichen Abläufe jedoch schwierig, die empfohlenen Handlungsanweisungen so einzuhalten, dass die spezifizierte Pumpenleistung gewährleistet ist. Aus diesem Grund weichen die tatsächlichen Durchflussraten häufig erheblich von den beabsichtigten Werten ab. Während höhere Durchflussraten zu einer erhöhten Toxizität der Therapie führen, reduzieren niedrigere Durchflussraten die Wirksamkeit der Behandlung.

Werden Medikamente – aufgrund niedrigerer Durchflussraten – nicht verabreicht, verbleiben sie als Reste im Reservoir und müssen auf spezielle Weise entsorgt werden. Ohne Einweg-Durchflusssensor können Verstopfungen des dünnen Durchflussbegrenzers oder der Injektionsstelle nicht schnell genug erkannt werden. In den meisten Fällen dauert es Stunden, bis eine Okklusion durch den Patienten oder das Pflegepersonal erkannt wird.

Die unerwünschten Effekte können weder für ein direktes Feedback noch zu Zwecken der telemetrischen Betreuung überwacht werden. Hinzu kommt, dass sich diese für eine spätere Analyse durch das Klinikpersonal nicht aufzeichnen lassen. Eine Lösung ist die nahtlose Integration eines Einweg-Durchflusssensors im Infusionsset – zum Beispiel des LD20 Sensors von Sensirion.