Warum ein digitales Sauerstoffventil als Zukunftstechnologie gilt

Bei 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.

Seit mehr als 20 Jahren werden für die medizinische Gasversorgung Sauerstoffzylinder mit analogem Zeigermanometer eingesetzt. Der Verwender liest dabei den verbleibenden Sauerstoff auf einer physischen Tabelle ab und berechnet diesen anhand des Restdrucks, der Flaschengröße und des eingestellten Sauerstoffflusses. Dies erzeugt einen enormen Aufwand und bindet personelle Ressourcen, da in Krankenhäusern täglich bis zu 1000 Gasflaschen im Einsatz sind und der Verbrauch bei der maximalen Menge an Durchfluss circa drei Stunden pro Zylinder dauert. Diese gewaltige Logistik stemmt das Pflegepersonal selbst.

Die Idee einer digitalen Anzeige bei Sauerstoffflaschen entstand bei Linde Healthcare, mit dem Ziel die Logistik in 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 Druckmesstechnik gefunden. Das Unternehmen aus dem schweizerischen Winterthur ist in Europa einer der führenden Hersteller von isolierten Druckaufnehmern und Drucktransmittern. Seit vielen Jahren entwickelt das Unternehmen Füllstandsmessungen mit spezifisch konzipierten Sensoren für unterschiedliche, schwierige Umgebungen. Mit dem Projekt für Linde Healthcare nahm Keller jedoch ganz gezielt eine neue Herausforderung an, um die interne Infrastruktur und die Prozessabläufe für Produkte in der Medizin-Industrie weiter auszubauen.

Neben der Komptabilität zum bestehenden Zylinder durfte das neue digitale Ventil in seiner Bauform nicht verändert werden. Zusätzlich stellt die medizinische Sauerstoffanwendung sehr 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 Sauberraum hergestellt werden.

Um diese streng definierten Vorgaben zu erfüllen, testete das Projektteam diverse Designs und Prototypen, bis daraus die geeignete Kombination entstand. Der neu entwickelte Drucktransmitter ist robust, auf das Nötigste reduziert. Zudem sind die verwendeten Materialien sauerstoffverträglich. Mit diesen Eigenschaften zeichnet sich der Sensor PA-5 von Keller in seiner kompakten Bauform aus und wird damit zum Herzstück der digitalen Sauerstoffflaschen von Linde.

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. Der Restsauerstoff und Flow besitzt mehre Anzeigeoptionen:

• Anzeige der verbleibenden Zeit bei gewählter Flow-Einstellung
• Füllstand
• Aktuelle Durchflussrate

Zu den Sicherheitswarnsymbolen gehören folgende Features:

• Kritische Situation
• Gas-Flow ist geringer als eingestellter Flow
• Temperatur zu hoch oder zu niedrig
• Niedriger Ladestand
• Kein akustisches Signal
• Magnetisches Feld erkannt

Ob es sich um eine neue, ungebrauchte Flasche handelt, zeigt die integrierte Statusabfrage an. 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. Dieses innovative Gasflaschensystem nennt sich Liv IQ (Linde Integrated Valve).

Der Vorteil dieses 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 erheblich entlastet, denn sie wissen auf die Minute genau, wie lange der Sauerstoff beim aktuell eingestellten Verbrauch noch ausreicht.

Die Verbesserung der medizinischen Gasversorgung wird künftig noch einen Schritt weitergehen. Es ist geplant für Liv IQ einen IoT-Prozess (Internet of Things) zu realisieren. Die digitalen Daten der Ventile werden dazu über 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 um ein Vielfaches verringert. Dieser Schritt ins Internet der Dinge ist zurzeit bei Linde Healthcare in Entwicklung.