Qualität für den Menschen: Sensorik in der Medizin

Patienten sollten sich voll und ganz auf ihre Genesung konzentrieren können. Dazu müssen sie die Vorschriften zur Einnahmedauer und Menge ihrer Medikation exakt befolgen. So wird eine bestmögliche und schnelle Heilung erreicht. Von Seiten der Pharma-Hersteller bedeutet das, dass die Qualität der bereitgestellten Arzneimittel immer einwandfrei sein muss. Dabei spielen die genaue Befüllung der Arzneimittelverpackungen (Blister) und die Konformität mit den vorgeschriebenen Standards eine entscheidende Rolle.

Eine typische Blisterverpackung setzt sich in der Regel aus drei wesentlichen Komponenten zusammen: der Blisterkarte oder -folie, dem Verpackungsinhalt und der Kunststoffhaube (diese ist der namensgebende Blister). Bevor die gefüllte Kunststoffhaube hermetisch verschlossen wird, ist eine gründliche Überprüfung erforderlich, um sicherzustellen, dass alle Blister gemäß den festgelegten Anforderungen korrekt befüllt sind. In diesem Zusammenhang trägt ein ausgeklügeltes Sensorsystem maßgeblich dazu bei, eine zuverlässige Qualitätskontrolle zu gewährleisten.

In einem speziellen Anwendungsfall wird eine Batterie von Sensoren eingesetzt, die mit Messspitzen über dem Fließband der Befüllungsmaschine positioniert sind. Sie werden durch die individuellen Füllstände der einzelnen Blister bewegt und liefern so variierende Positionswerte. Das ermöglicht die präzise Erkennung von Fehlbefüllungen und die Messung unterschiedlicher Füllstände. Angesichts der hohen Produktionsgeschwindigkeit erfordert die Verwendung dieser Sensoren eine äußerst schnelle Reaktion derselbigen, um eine zuverlässige Qualitätskontrolle während des Verpackungsprozesses sicherzustellen.

Die induktiven Wegaufnehmer der Modellreihe SM34 bieten eine präzise und schnelle Möglichkeit zur Messung von Wegen bis zu 20 mm. Dank des geringen Durchmessers von nur 10 mm ist der Einbau meist kein Problem. Die Auswerteelektronik ist bereits integriert.

Sie können in bestehenden Systemen genutzt werden, da sie mit variablen Betriebsspannungen (5, 12, 24 V) und verschiedenen Ausgangssignalen (0-10, 0-5, 0-4V oder 4-20 mA) sowie in individuellen Ausführungen (wie Kugelgelenke, Kabelausgang, LEMO-Stecker, Taster, usw.) erhältlich sind. Die kontaktlose Messwertaufnahme gewährleistet eine lange Lebensdauer und eine außergewöhnlich hohe Auflösung.

Im Maschinenbau für den medizinischen Bereich werden induktive Weg- und Winkelaufnehmer seit vielen Jahren erfolgreich eingesetzt. Die Funktionsweise dieser Sensoren basiert auf dem Prinzip der Differentialdrossel. Ein NiFe-Kern im Inneren eines Spulenkörpers wird axial verschoben, wodurch sich die Induktivitätsverteilung in den beiden Spulenhälften verändert. Diese Veränderungen werden mithilfe einer Elektronik in ein analoges Signal umgewandelt, das proportional zur gemessenen Wegstrecke ist. Diese einfache Methode der absoluten Wegerfassung gewährleistet eine robuste und zuverlässige Konstruktion des Sensorelements.

Durch den Einbau in ein Edelstahl- oder NiFe-Gehäuse und anschließendem Komplettverguss können diese Sensoren in einem breiten Temperaturbereich von -40°C bis +125°C eingesetzt werden. Sie erreichen problemlos die Schutzart IP68 und sind stoß- sowie vibrationsfest bis zu 250 g. Dadurch sind sie vielseitig einsetzbar, unabhängig davon, ob sie in Reinräumen, wie Laboren, oder Umgebungen mit Dämpfen und Pulverrückständen, wie bei der Medikamentenherstellung, verwendet werden. Die Miniaturbauweise dieser Serie ermöglicht den Einsatz auch unter beengten Platzverhältnissen.

Die symmetrische Bauweise der Spulenhälften sorgt für hervorragende Linearität, hohe Reproduzierbarkeit, Hysteresefreiheit und Temperaturstabilität. Die Sensoren erfordern keine elektronische Temperaturkompensation oder Linearisierung.

Die Verdrahtung der Sensoren in der bewährten 2- oder 3-Leitertechnik ist einfach und zuverlässig. Jeder Sensor wird mit einer abgeschirmten Leitung verbunden, die mit einem niederohmigen Abschlusswiderstand in der Empfangselektronik gekoppelt ist.

So wird eine störsichere Übertragung der Signale gewährleistet. Sensoren der Baureihe SM34 werden insbesondere in Regelkreisen zur Istwerterfassung eingesetzt, da sie ein verschleißfreies Messverfahren bieten und somit eine präzise Regelung hochdynamischer Prozesse ermöglichen.

In Fällen, in denen die Auswertelektronik extern platziert werden muss, sind induktive Wegaufnehmer ohne integrierte Elektronik notwendig. Hier werden die Signale von separaten Elektronikmodulen empfangen, ausgewertet und weitergeleitet. Dafür können die Module der Serie SM12 eingesetzt werden. Der verbaute ASIC SM17 wandelt die Messsignale in ein normiertes Ausgangssignal von 0(4) -20 mA oder 0-5(10) V. Die Versorgung der Sensoren mit stabilisierter Wechselspannung übernimmt dieses Modul ebenfalls. Diese Module sind für Betriebsspannungen zwischen 18 und 32 VDC ausgelegt und bieten zusätzliche Optionen wie Drahtbrucherkennung, Schaltausgänge, erweiterten Betriebsspannungsbereich, galvanische Trennung und USB-Anschluss. Der elektrische Anschluss der induktiven Weg- oder Winkelsensoren erfolgt über Schraubklemmen am Gehäuse.

Durch eine solche Unterstützungssensorik können Pharma-Hersteller eine gleichbleibende Medikamentenqualität gewährleisten. Medizinische Einrichtungen können dann diese qualitativ hochwertigen Produkte nutzen. So schafft man Vertrauen auf allen Seiten.

Bilder: Michael Heßhaus/abj/Midjourney

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