Einweg-Durchflusssensoren für ambulante Infusionspumpen

Neue Technologien eröffnen stets Raum für die Verbesserungen bestehender Prozesse, Techniken und Geräte. Auch in der Medizintechnik können so Therapien oder Verfahren kontinuierlich vorangetrieben werden. Mit der Entwicklung des Einweg-Flüssigkeitsssensors besteht ein neuer Ansatz, mit dem Durchflussraten im kleinsten Milliliter Bereich gemessen werden können, was bisher eine Herausforderung darstellte.

Beansprucht werden Sensoren zur Messung niedrigster Durchflussraten beispielsweise in der ambulanten Therapie oder häuslichen Pflege. Der Einsatz von ambulanten Infusionspumpen bietet den Vorteil einer kontinuierlichen Medikamentenabgabe über einen bestimmten Zeitraum. Dies hat nachweislich bei Chemotherapien einen positiven pharmakodynamischen Effekt auf die Wirksamkeit und Toxizität der Therapie. Zudem bergen ambulanten Infusionspumpen den Vorteil, dass sie Krankenhausaufenthalte verkürzen und damit Kosten reduzieren, sowie die Lebensqualität der Patienten verbessern durch die gewohnte Umgebung.

Bisher etablierte Systeme weisen eine Reihe an Schwächen auf. Die meist genutzten Elastomerpumpen bestehen aus einem Druckreservoir, das kontinuierlich Druck auf das Medikament ausübt, einem IV-Infusionsset mit einem Durchflussbegrenzer, sowie einem Venenkatheter. Sie weisen üblicherweise ein charakteristisches konkaves Druckprofil auf, das heisst, die erzeugte Durchflussrate ist am Ende und am Anfang der Therapie leicht höher als in der Mitte. Beeinflusst werden die injizierten Durchflussraten durch den Differenzialdruck zwischen Ein-und Ausgang und durch dessen Widerstand. Während der Eingangsdruck durch das Druckprofil des Pumpenreservoirs bestimmt wird, hängt der Ausgangsdruck von mehreren Faktoren ab: von der Art der Injektionsstelle, vom individuellen Venengegendruck des Patienten sowie vom Höhenunterschied zwischen Reservoir und Injektionsstelle. Damit bei sich ändernder Umgebungstemperatur die Temperatur der Lösung stabil bleibt, empfehlen Hersteller, den Durchflussbegrenzer über den Therapieverlauf mit einem Pflaster auf der Haut zu befestigen.

Die gemäss internationalen Normen erforderliche Genauigkeit der Durchflussrate liegt unter spezifischen Bedingungen bei ±15 %. Diesen Abweichungsbereich einzuhalten stellt für Patienten im Alltag jedoch eine Schwierigkeit dar. Aus diesem Grund weichen die tatsächlichen Durchflussraten häufig erheblich von den beabsichtigten Werten ab. Während höhere Durchflussraten zu einer erhöhten Toxizität der Therapie führen, reduzieren niedrigere Durchflussraten die Wirksamkeit der Behandlung.

Die genaue Verabreichung von Medikamenten kann also einen erheblichen Einfluss auf das Ergebnis einer Therapie haben. Das Wohlbefinden, wenn nicht sogar das Überleben des Patienten, hängt somit von einer zuverlässigen und kontinuierlichen Medikamentengabe (selbst bei äusserst niedrigen Durchflussraten) ab. Derzeit können die oben beschriebenen unerwünschten Effekte nicht überwacht werden. Aus diesem Grund entwickeln viele Hersteller ambulanter Infusionspumpen intelligente Versionen ihrer bestehenden Produkte. Eine mögliche Lösung ist die nahtlose Integration eines Einweg-Durchflusssensors im Infusionsset - zum Beispiel des LD20 Sensors von Sensirion.

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