Dernière édition Attention: Le pdf pèse environ 17 - BFH-TI - Berner ...

BIBEBUVAMedical Technology CenterEntwicklung eines Simulators für tcPCO2-SensorenMedizintechnik / Betreuer: Dr. Peter SchumacherExperten: Prof. Dr. Alex Zbinden, Prof. Dr. Jürg StreitProjektpartner: SenTec AG, 4106 TherwilDie Prüfung von Sensoren für das transkutane Monitoring von CO2 geschieht heute unter Laborbedingungen.Gemäss den gültigen Normen wird der Sensor hierfür mit trockenem oder feuchtem CO2-Gas beströmt [1].Dieser in vitro Test bildet jedoch die Verhältnisse beim Patienten nicht ideal ab, so dass die bestehendeTest-umgebung für Sensoroptimierungen und Neuentwicklungen ungeeignet ist. Es wurde daher ein Testsystem(Simulator) entwickelt, welches den physiologischen Bedingungen am Menschen möglichst nahekommen soll. Auf Wunsch des Auftraggebers wird die Arbeit als vertraulich eingestuft.Reto KaufmannChristoph SpicherEinleitungSensoren für das transkutane Monitoringvon pCO2 erwärmen das lokaleGewebe auf 42 °C und messendas durch die Haut austretendeCO2. Eine pH-Elektrode nach Stow-Severinghaus [2] liefert daraufhineine Spannung, welche über einenAlgorithmus in einen Partialdruck(mmHg) umgerechnet wird. Systembedingtunterliegen diese Sensoreneinem Messdrift, welcher wiederumüber einen Algorithmus ausgeglichenwird.Ein Testsystem für pCO2–Sensorenmuss demnach unter anderem folgendeAnforderungen erfüllen:– Regelbare Temperatur–Regelbarer CO2-Fluss–CO2 soll feucht seinDas Ganze soll mit einer Membranabdeckbar sein. Auf der Membransollen die Sensoren mit demselbenZubehör wie am Menschen appliziertwerden können.Das Testsystem soll folgende Anforderungenerfüllen:– physiologische pCO2-Werte imBereich von 32-46mmHg [3] (vgl.Abb. 3)– vergleichbares Heizverhalten derSensoren (vgl. Abb. 3)– Probanden entsprechender Mess -driftMaterial und MethodenDer Simulator (Abb. 1) besteht ausHeizung, Gasflussregler und Lab-View-Software. Die Membranhalterung(Abb. 2) besteht aus einemCNC-Frästeil und dient der Aufnahmeder Membran und der Sensoren.Die Temperatur und der CO2-Flusskönnen präzise geregelt werden,eine Wasser-Vaporisierungseinheitbefeuchtet das Gas.Nach dem Bau wurde der Simulatoranhand von Vergleichsmessungenmit 10 freiwilligen gesunden Probandendarauf geprüft, ob er denVorgaben entspricht. Es wurdenmehr-stündige Messungen sowohlan Probanden wie auch am Simulatordurchgeführt. Appliziert wurdendie Sensoren an Stirn, Wange, Ohrläppchenund subclavikulär.ResultateDie Resultate zeigen, dass die Sensordriftwertezwischen allen Probandenund dem Testsystem zwarsignifikant verschieden sind, sichabsolut aber nur wenig unterscheiden.Wird die Applikationsstelle«Ohrläppchen» gesondert ausgewertet,bildet das Testsystem dasDriftverhalten am Menschen akkuratab. Der Verlauf der Heizleistung derSensoren am Testsystem entsprichtdem Verlauf an allen Applikationsstellenmit guter Genauigkeit.DiskussionEs wurde eine funktionsfähige Plattformentwickelt, welche weiterführendein vitro Versuche ermöglicht.Hierfür können auch die zahlreichenwährend dieser Arbeit gesammeltenDaten dienen, indem sie für die Vorbereitungund Planung von zukünftigenTests eingesetzt werden.Abbildung 1: SimulatorAbbildung 2: MembranhalterungAbbildung 3: Beispielkurven der PCO2-Werte (oben) und der Heizleistung derSensoren (unten)65 ti.bfh.ch