Leseprobe AUTOCAD & Inventor Magazin 2013/04

spezial: sensorik
Foliensensoren in der Medizintechnik
Präzise, dicht, zuverlässig
Foliensensoren zeichnen sich durch eine ausgewiesene
Sicherheit, Präzision, Dichtigkeit und Zuverlässigkeit aus.
Diese Faktoren sind in der Medizintechnik unerlässlich.
Weiterhin verfügen die Foliensensoren über eine sehr
hohe Lebensdauer. Von Anja Puttkammer
Aufbau und Funktionsweise
Foliensensoren bestehen aus einer dünnen
Folie, auf die ein hochohmiger Widerstand
aufgedruckt ist, sowie aus einer Kollektorfolie
mit einer niederohmigen Kollektorbahn. Substrat
und Folie sind durch einen Abstandshalter,
den Spacer, voneinander getrennt. Ein
mechanisches Druckstück bringt die Widerstandsschicht
mit dem Kollektor in Kontakt.
Das Schleifersystem der klassischen Potentiometer
wird somit durch Kollektorfolie und
Druckstück ersetzt. Auf diese Weise kann, wie
bei jedem anderen herkömmlichen Potentiometer,
die jeweilige ortsabhängige Spannung
abgegriffen werden. Verschleiß beziehungsweise
Abrieb an der Widerstandsschicht
kann dabei nicht auftreten.
Bild 1: Aufbau rotativer und linearer MetaPot-Foliensensoren.
Bild 2: Funktionsweise
eines Foliensensors.
Bislang waren Foliensensoren in Folie-
Folie-Technologie aufgebaut und zeichnen
sich durch ihre extrem flache Bauform von
weniger als 2 MIllimetern aus. Einziger
Nachteil ist die relativ große Nichtlinearität
von etwa einem Prozent. Bei den MetaPot-
Sensoren der neuen Generation wird die
Widerstandsfolie durch ein FR4-Substrat
ersetzt. Die Anwendungsbereiche der Foliensensoren
werden damit erweitert. Dieses
bietet gleich mehrere Vorteile. Zum
einen können Widerstandspasten verwendet
werden, die extrem hohe Lebensdauerdaten
von mehr als 25 Millionen Zyklen
erlauben. Zum anderen ermöglicht der
Einsatz von FR4-Leiterplattenmaterial als
Träger eine Linearisierung der Widerstandsschicht.
Linearitätswerte zwischen
+/-0,4 Prozent (Messlänge 50 Millimeter)
und +/-0,3 Prozent (Messlänge 500 Millimeter)
sind somit realisierbar. Daher können
die Folienpotentiometer in ihrer
Genauigkeit durchaus mit klassischen
Schleifer-Potentiometern verglichen werden.
Linearisierte MetaPot-Foliensensoren
sind in Messlängen zwischen 50 Millimetern
und 500 Millimetern erhältlich. Neben
linearen Systemen sind auch linearisierte
rotative Sensoren mit Durchmessern bis
zu 400 Millimeter erhältlich.
Die Sensorik nimmt in der Medizintechnik
mittlerweile einen immer größeren
Stellenwert ein – sei es für Diagnose, Operation,
Therapie oder Rehabilitationsmaßnahmen,
wie die folgenden Beispiele veranschaulichen.
Höhenverstellung und Neigung
Sensoren basierend auf der MetaPot-Folientechnik
messen beispielsweise die stufenlose
Höhenverstellung sowie die Neigung
von Operationstischen. Die Weg- und
Winkelsensoren erlauben eine für den
Operationsvorgang und Operateur optimierte
Positionierung der Tische. Künftig
kann Sensorik sogar die Möglichkeit bieten,
dass Teile einer Operation automatisiert
ablaufen können. Insbesondere die
Positionierung des Patienten mittels des
Tisches oder auch das Verfügbarmachen
von Operationshilfsinstrumenten sind hier
zu erwähnen.
Konstante Dosierung
Infusionsspritzenpumpen dienen in Krankenhäusern
zur gleichmäßigen Abgabe
von Medikationen über einen längeren
Zeitraum. Wesentlich hier ist die konstante
Dosierung. Der Foliensensor wird als
Wegmess-System zur Dosierung eingesetzt.
Die linearisierten MetaPot-Foliensensoren
erlauben eine exakte und konstante
Dosierung. Die Dichtheit des Sensorsystems
erleichtert die Reinigung der
Spritzenpumpe.
Orthesen und Prothesen
Foliensensoren finden sich auch in Orthesen
wieder. Orthesen dienen zur Unterstützung
von Heilungsprozessen, zur Stabilisierung,
Entlastung, Ruhigstellung, Führung
oder Korrektur der Gelenke.
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AUTOCAD & Inventor Magazin 4/13