Anwenderbericht
Digitales Ventil für medizinische Sauerstoffzylinder
Linde Healthcare hat gemeinsam mit der Keller AG für Druckmesstechnik das Management der Sauerstoffflaschen mithilfe eines digitalen Ventils optimiert.
Sauerstoff ist das häufigste Element der Erdkruste und das zweithäufigste Element der Erde insgesamt. Ohne Sauerstoff kann der Mensch nicht überleben und die Medizin keine Leben retten. Linde Healthcare stellt in über 50 Ländern die medizinische Gasversorgung in Kliniken und Krankenhäusern sicher.
In der medizinischen Versorgung ist es entscheidend, dass diagnostische und therapeutische Anwendungen zuverlässig funktionieren. Sie müssen weltweit dem höchstmöglichen Standard an Sicherheit, Qualität und Effizienz entsprechen. Gasförmiger Sauerstoff wird unter sehr hohem Druck in Flaschen gelagert. Medizinischen Sauerstoff zur mobilen Anwendung gibt es üblicherweise in Flaschengrößen von zwei bis fünf Liter. Bei einem Druck von 200 bar entspricht ein Liter medizinischer Sauerstoff 200 Liter Sauerstoff bei normalem Luftdruck.
Aus analog wird digital
Seit über 20 Jahren wird für die medizinische Gasversorgung Sauerstoffzylinder mit analogem Zeigermanometer eingesetzt. Der Anwender liest dabei den verbleibenden Sauerstoff auf einer physischen Tabelle ab und berechnet diesen anhand des Restdrucks, der Flaschengröße und des eingestellten Sauerstoffflusses. Dies benötigt einen enormen Aufwand an personellen Ressourcen, da in Krankenhäusern täglich bis zu 1000 Gasflaschen im Einsatz sind und der Verbrauch bei der maximalen Menge an Durchfluss ca. drei Stunden pro Zylinder dauert. Diese gewaltige Logistik wird von dem Pflegepersonal selbst gestemmt.
Die Idee einer digitalen Anzeige bei Sauerstoffflaschen entstand bei Linde, mit dem Ziel die Logistik in den Spitälern zu vereinfachen. Die Projektdefinition war die Entwicklung eines digitalen Ventils, das kompatibel mit den bestehenden langlebigen Sauerstoffzylindern ist. Über eine offizielle Projektausschreibung hat Linde den Weg zu Keller AG für Druckmesstechnik gefunden. Das Unternehmen aus Winterthur (Schweiz) gehört zu Europas führenden Herstellern von isolierten Druckaufnehmern und Drucktransmittern. Die langjährige Erfahrung in kundenspezifischen Applikationen und der Mut für neue Herausforderungen machte das Unternehmen zum geeigneten Partner für Linde.
Auf das Nötigste reduziert
Bereits seit vielen Jahren entwickelt Keller Füllstandsmessungen mit spezifisch konzipierten Sensoren für unterschiedlichste, schwierige Umgebungen. Mit dem Projekt für Linde Healthcare nahm das Unternehmen jedoch ganz gezielt eine neue Herausforderung an, um die interne Infrastruktur und die Prozessabläufe für Produkte in der Medizin-Industrie noch weiter auszubauen.
Neben der Komptabilität zum bestehenden Zylinder durfte das neue digitale Ventil in seiner Bauform nicht verändert werden. Zusätzlich stellt die medizinische Sauerstoffanwendung hohe Anforderungen an die Reinlichkeit und die Sensoren. Um dies zu erfüllen, musste Keller einen komplett neuen Sensor entwickeln, welcher vollumfänglich der vorgegebenen Umgebung angepasst wurde. Der Sensor muss dabei Druckbereiche bis 300 bar messen können sowie in einem Reinraum hergestellt werden.
Um diese streng definierten Vorgaben zu erfüllen, testete das Projektteam diverse Designs und Prototypen, bis daraus die ideale Kombination entstand. Der neu entwickelte Drucktransmitter (Typ Sensor PA-5) ist extrem robust, auf das Nötigste reduziert und die verwendeten Materialien sind sauerstoffverträglich.
Akustisches und visuelles Warnsignal
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. Folgende aufbereitete Daten stehen dem Patienten jederzeit mit eindeutigen Zustands-Icons zur Verfügung:
- Restsauerstoff und Flow (Anzeige der verbleibenden Zeit bei gewählter Flow-Einstellung, Füllstand, aktuelle Durchflussrate)
- Sicherheitswarnsymbole (Kritische Situation, Gas-Flow ist geringer als eingestellter Flow, Temperatur zu hoch oder zu niedrig, Niedriger Ladestand, kein akustisches Signal, Magnetisches Feld erkannt)
- Status (neue beziehungsweise ungebrauchte Flasche)
Zusätzlich zur digitalen Anzeige verfügt das Ventil über ein akustisches und visuelles Warnsignal. Der Alarm weist auf kritische Situationen, wie einem niedrigen Füllstand oder einem eingeschränkten Gasfluss durch einen Knick im Schlauch, hin. Dadurch gewinnt der Patient mehr Sicherheit in der Selbstkontrolle.
Sauerstoffflaschen werden vernetzt
Das neue Gasflaschensystem nennt sich LIV IQ (Linde Integrated Valve) und hat sich laut Hersteller auf dem Markt sehr gut etabliert. Der große Vorteil des Systems besteht in der eigenen Selbstkontrolle und der besseren mobilen Sauerstoffversorgung wie zum Beispiel bei einem Transport eines Patienten. Des Weiteren wird das medizinische Pflegepersonal durch den reduzierten Ableseaufwand stark erleichtert, denn sie wissen nun auf die Minute genau, wie lange der Sauerstoff beim aktuell eingestellten Verbrauch noch ausreicht.
Die Optimierung der medizinischen Gasversorgung wird künftig noch einen Schritt weitergehen. Es ist geplant, das System fit für das Internet of Things (IoT) zu machen. Die digitalen Daten der Ventile werden dazu via Funk in ein internes Krankenhaus-Netzwerk eingebunden und kundenfreundlich aufbereitet. Das Pflegepersonal kann mittels einer Vernetzung auf alle digitalen, akustischen und visuellen Display-Informationen von jedem Arbeitsplatz, innerhalb eines Krankenhauses, zugreifen. Der zusätzliche Aufwand der Überprüfung von jeder Sauerstoffflasche vor Ort wird damit nochmal deutlich verringert.
Der Autor
Michael Mack ist Product Manager bei der Keller AG für Druckmesstechnik
Das Unternehmen
Die Keller AG für Druckmesstechnik, mit seinen 450 Mitarbeitenden, verfügt über 40 Jahre Erfahrung in der Herstellung piezoresistiver Messtechnik und entwickelt seit den Anfängen kundenspezifische Drucksensoren für anspruchsvolle Applikationen. Ein wichtiger Pluspunkt ist zudem die große Flexibilität des Unternehmens, die es ermöglicht, Kundenwünsche entsprechend umzusetzen.
Keller- Produkte im Einsatz gegen die Coronakrise
Das Schweizer Unternehmen produziert verschiedene Produkte, die zur Bekämpfung der gegenwärtigen Coronakrise eingesetzt werden. Diese Positionen gelangen automatisch in den Batch der dringenden Aufträge. Einige Beispiele sowie Tipps für die aktuelle Situation finden Sie hier
Links
- Mehr Informationen zur digitalen medizinische Sauerstoffflasche finden Sie hier
- Mehr Informationen zu den IoT-Prozessen von Keller finden Sie hier
