Probleme bei Infusionen – Hilfe durch Sensortechnologie

Interview mit Susanne Jungmann, Product Manager Liquid Flow Products, Sensirion AG

01.08.2016

Intravenöse Infusionen sind aus dem Krankenhausalltag nicht wegzudenken. Patienten erhalten damit beispielsweise eine kontinuierliche Medikamentenzufuhr und das Personal wird dadurch erheblich entlastet. Doch dabei kann es auch zu Problemen kommen. Eine Verbindung von moderner Sensortechnologie mit Infusionspumpen hilft, diese schnell und zuverlässig zu erkennen.

Bild: Susanne Jungmann; Copyright: Sensirion AG

Susanne Jungmann; © Sensirion AG

COMPAMED.de spricht mit Susanne Jungmann, Product Manager Liquid Flow Products der Sensirion AG, über Probleme bei intravenösen Infusionen und den Einsatz von Sensoren.

Frau Jungmann, können Sie kurz erläutern, wie eine Infusionspumpe funktioniert?

Susanne Jungmann: Grundsätzlich geht es bei Infusionen darum, dem Patienten über einen intravenösen Zugang ein Medikament über einen bestimmten Zeitraum zu verabreichen. Das Förderprinzip der Infusionspumpen muss daher einen kontinuierlichen Medikamentenfluss mit geringer Pulsation und variabler Stärke gewährleisten. Meistens handelt es sich dabei um Peristaltik- oder Spritzenpumpen, oder um elastomerische Pumpen ohne Elektronik. Letztere kommt beispielsweise häufig im Bereich der Chemo- oder Schmerzmitteltherapie zum Einsatz.

Zu was für Problemen kann es bei intravenösen Infusionen kommen?

Jungmann: Aktuell gibt es auf dem Markt keine Infusionspumpe, die den Fluss direkt am Ort der Injektion misst. Zu den geläufigsten Fehlern bei einer Infusionstherapie gehören Blockaden (Okklusion), Luftblasen (Air-in-Line), undosierter Durchfluss (Free Flow), Querflüsse in Mehrfachinfusionen (Cross Flow) sowie Paravasation. Das bedeutet, dass Injektions- oder Infusionsflüssigkeit in das umliegende Gewebe gelangt. Je nachdem, um was für eine Flüssigkeit es sich handelt, kann es dabei nur zu leichten Schwellungen oder Irritationen kommen, oder im schlimmsten Fall zu einer Schädigung des Gewebes. Während alle genannten Fehler dem Pflegepersonal sowie Institutionen wie der FDA oder dem ECRI Institut wohlbekannt sind, können die aktuellen Infusionspumpen lediglich die ersten drei genannten Fehler erkennen, oftmals jedoch mit einer beträchtlichen Verzögerung.
Bild: Ein Infusionsschlauch mit einem Sensor; Copyright: Sensirion AG

Die neuen Infusionspumpen sind mit Sensortechnologie ausgestattet und sind wirksam gegen Probleme wie Querfluss oder Paravasation; © Sensirion AG

Welche Rolle spielt die Sensortechnologie bei der Infusion?

Jungmann: Ganz allgemein ist innerhalb der Medizinbranche ein starker Trend hin zu „smarten Geräten“ spürbar. Das bedeutet, man entfernt sich von rein mechanischen Lösungen und geht vermehrt dazu über mehr Elektronik in Geräten zu verbauen. Sensoren wie zum Beispiel Sensirions Einweg-Durchflusssensor LD20 kommen da ins Spiel. Mit einem solchen Sensor ist man zum einen in der Lage, die zuvor erwähnten ersten drei Fehler zuverlässig und schnell detektieren zu können, aber auch Querfluss- und Paravasationsfehlern rasch entgegenzuwirken. Letzteres ist möglich, da der äußerst empfindliche Sensor den kleinen Flussunterschied, der durch den Pulsschlag des Patienten in der Vene erzeugt wird, noch erkennen kann.

Wie funktioniert ein typischer Durchflusssensor, wie die Sensortechnologie von Sensirion?

Jungmann: Ebenso wie alle anderen Sensoren von Sensirion benutzt der Durchflusssensor die CMOSens® Technologie. Das heißt, auf einem CMOS Mikrochip wird ein schnelles, miniaturisiertes Sensorelement mit der gesamten hochpräzisen Auswerteschaltung kombiniert. Unsere Durchflusssensoren für Flüssigkeiten, aber auch für Gase, basieren auf einem mikrothermischen Messprinzip. Das kann man sich folgendermaßen vorstellen: Ein Heizelement auf dem Mikrochip bringt für die thermische Flussmessung eine minimale Wärmemenge in das Medium ein. Zwei Temperatursensoren erfassen mit hoher Sensitivität kleinste Temperaturdifferenzen und liefern so die grundlegende Information über die Wärmeausbreitung, welche direkt von der Fließgeschwindigkeit abhängt. Mit der Integration auf einem einzigen Chip wird sichergestellt, dass die empfindlichen, analogen Sensorsignale störungsfrei und hochpräzise verstärkt, digitalisiert und weiterverarbeitet werden können.

Bild: Frau, die im Krankenhausbett liegt. Im Fokus ist ihr einbandagierter Arm, an den ein Infusionsschlauch mit einem Sensor befestigt ist; Copyright: Sensirion AG

Eine Infusionspumpe, die mit einem Sensor ausgestattet ist, bietet viele Vorteile;
© Sensirion AG

Welche weiteren Vorteile bietet die Sensortechnologie?

Jungmann: Durch das Messprinzip können die Massenflusssensoren von Sensirion zuverlässig und konstant die äußerst niedrigen Durchflussmengen messen, wie sie für medizinische Geräte typisch sind.

Jeder Sensor ist vollständig kalibriert und liefert ein linearisiertes, digitales Signal, um höchste Präzision zu gewährleisten. Der Sensorchip ist von einem Kunststoffgehäuse umschlossen, um eine kostengünstige Lösung für derartige Hoch-Volumen Anwendungen zu bieten.

Direkt ins Infusionsbesteck integriert, übermittelt der Durchflusssensor von Sensirion die Flussmenge im Schlauch in Echtzeit und gewährleistet dadurch eine bis dato unerreichte Zuverlässigkeit und Sicherheit bei Infusionstherapien. Durchflusssensoren bieten damit eine Möglichkeit, die Sicherheit und das Wohlbefinden von Patienten zu verbessern, die Arbeitsbelastung für das Pflegepersonal zu reduzieren und Kosten im Gesundheitswesen einzusparen.

Bild: Im Vordergrund hält eine Hand mit einer Pinzette einen Sensor. Im Hintergrund ist (als Vergleichsgröße) nur ein Auge zu sehen, das den Senor betrachtet; Copyright: Sensirion AG

Es gibt Sensoren, die nur 10 x 10 mm groß sind, aber hochpräzise arbeiten. Damit sind sie ideal für eine Operationsausrüstung; © Sensirion AG

Kann die Sensortechnologie auch in anderen Bereichen der Medizin eingesetzt werden?

Jungmann: Ja, absolut. Infusion ist nur eine interessante Anwendung von vielen. Schlüsselworte und Trends wie Point-of-Care, Patiententreue bei der Medikamenteneinnahme, immer komplexere Medikationen und der Wunsch nach einer höheren Patientenmobilität erfordern die Entwicklung intelligenter medizinischer Geräte. Sensorlösungen wie die von Sensirion erschließen hier gänzlich neue Möglichkeiten. 

Verschiedenste medizinische Anwendungen sind denkbar, nicht nur mit Einwegsensoren wie dem LD20, sondern auch mit wiederbenutzbaren Lösungen, wie zum Beispiel unserer LPG10 Produktserie. Dabei handelt es sich um einen planaren, miniaturisierten Durchflusssensor aufgebaut auf einem Glassubstrat, der auf einer Fläche von nur 10 x 10 mm eine intelligente Sensorlösung für Durchflussraten von wenigen Mikrolitern pro Minute bis zu 1 Milliliter pro Minute bietet. Damit wird eine auf diesem Gebiet einzigartige, kompakte Integration hinsichtlich des mechanischen, fluidischen und elektronischen Anschlusses an ein fluidisches System möglich, wie es beispielsweise für Operationsausrüstung, Analyse- und Diagnostikgeräte unerlässlich ist. Auch bei solchen Anwendungen zählt oft nicht nur die reine Flussratenbestimmung, sondern ebenfalls die Möglichkeit, Fehler zuverlässig zu erkennen.

Das Interview führte Olga Wart.
COMPAMED.de