Fluidní komponenty hrají klíčovou roli ve zdravotnické technice všude tam, kde je třeba přesně dávkovat kapaliny nebo pneumaticky řídit procesy. Například při dialýze, životně důležité proceduře čištění krve, která nahrazuje funkci ledvin v případě jejich selhání. Léčebné postupy se neustále zdokonalují, proto jsou i zdravotnické přístroje složitější.
Pneumatické systémové řešení pro dialyzační přístroj
Dialyzační přístroje sestávají z asi 8 000 konstrukčních prvků. Fluidní konstrukční skupiny s magnetickými ventily, čerpadly a senzory musí zajišťovat přesné a spolehlivé procesy. Často přitom není poptávka po jednotlivých komponentách, ale systémových řešeních specifických pro danou aplikaci. Jednotlivé komponenty těchto řešení musí být sladěny, aby spolu dokonale fungovaly. Kromě toho jsou často kladeny požadavky na vysokou přesnost, odolnost a kompaktní rozměry. V takových případech se výrobcům zdravotnických přístrojů doporučuje najít si odborníka na fluidiku, který jim bude k dispozici jako kompetentní partner pro vývoj a systémové řešení na základě svého rozsáhlého portfolia řešení a znalostí specifických pro dané odvětví, a to od počáteční konzultace až po kompletní inženýring a sériovou výrobu. Na vývoji pneumatického systémového řešení pro dialyzační přístroj ukazují společnosti Fresenius Medical Care a Bürkert, jak funguje úspěšná partnerská spolupráce při vývoji fluidních systémových řešení.
Jak usnadnit práci ošetřujícímu personálu
Inovativní dialyzační přístroj 6008 CAREsystem byl vyvinut s cílem usnadnit ošetřujícímu personálu dialyzační léčbu v nemocnici. Pracovní postupy se zjednodušily a zredukoval se i počet nutných manuálních úkonů. Klesá tlak na personál, který má pak více času na individuální péči o pacienty. Dialyzační systém však nabízí také vysokou míru flexibility pro hemodialýzu, HighVolumeHDF a dvoujehlové (double needle) nebo jednojehlové (single needle) ošetření. Pro aplikaci se totiž používá pouze univerzální kazetový systém na krevní hadičky, který musí být následně zlikvidován jako předmět na jednorázové použití.
Náhrada za peristaltické čerpadlo
Základem fluidního řízení v jednojehlovém postupu je pneumatické systémové řešení pro reverzaci průtoku. Toto řešení vyvinula společnost Bürkert pro firmu Fresenius a úzce přitom s klientem spolupracovala. Nahrazuje dosud používané řešení pro jednojehlový postup, jehož mimotělní krevní oběh byl založen na peristaltickém čerpadle a souvisejícím jednorázovém zařízení, které bylo pro jednojehlové ošetření navíc potřeba. Krevní pumpa a expanzní komora byly umístěny před dialyzátorem na arteriální straně mimotělního oběhu. Konstrukce se střídavým čerpadlem se osvědčila při používání pacienty a přinesla dobré výsledky léčby. Výrobce si však přál usnadnit manipulaci ošetřujícímu personálu, který je každodenními činnostmi kliniky velmi zatížen. Především bylo třeba snížit nároky na pracnost připojení hadiček čerpadel, aby se zkrátila doba přípravy. Původní úvahy se soustředily na použití proporcionálních ventilů k regulaci potřebného tlaku nebo jeho udržování na konstantní úrovni. Takové řešení však bylo srovnatelně mnohem dražší. Poté, co si odborníci na fluidní techniku prostudovali zadání a analyzovali různé specifikace, navrhli efektivnější řešení: pneumatickou řídicí jednotku, která pracuje s magnetickými ventily. Ta vývojáře systému 6008 CAREsystem přesvědčila již ve fázi konceptu, protože okamžitě splňovala téměř všechny požadavky.
Kompaktní modul se skládá ze tří ventilů, tlakového senzoru, jímače kondenzátu a membránového čerpadla, které v jedné komoře vytváří přetlak a ve druhé podtlak. Ventil dynamicky přepíná mezi oběma komorami, proto je peristaltické čerpadlo zbytečné.
Musí se připojit pouze kazeta
Principiálně sestává kompaktní modul ze tří ventilů, jednoho tlakového senzoru, jednoho jímače kondenzátu a jednoho membránového čerpadla, které v jedné komoře generuje přetlak a ve druhé podtlak. Ventil dynamicky přepíná mezi oběma komorami, proto je peristaltické čerpadlo zbytečné. Další dva ventily slouží jako odvzdušňovací ventily pro případ chyby. Personál obsluhy musí pouze připojit kazetu a nikoli připojovat hadičky čerpadla. Tento postup je mnohem rychlejší a méně náchylný na chyby. Kazeta se navíc hodí nejen pro jednojehlové, ale také dvoujehlové aplikace. V případě potřeby se jednoduše přepne, aniž by bylo nutné provádět změny na systému krevních hadiček. Požadavky na použité komponenty přitom byly velmi vysoké. Ventily musí nejen rychle spínat, ale musí mít také dlouhou životnost. Použité ventily tyto vlastnosti prokázaly v mnoha jiných aplikacích. Typ 6144 je přímočinný 3/2-cestný magnetický ventil Flipper. Hodí se pro tlak do 10 bar a přesvědčuje svým nízkým příkonem. Princip spínacího prvku (Flipper) vytváří při spínání jen malý hluk a pracuje s nízkým příkonem. Další dva magnetické ventily (typ 127),které pracují v pneumatické jednotce průtoku, se rovněž osvědčily v technice pro zdravotnictví, laboratoře a analýzu v mnoha různých aplikacích. Umožňují přesné spínání s velmi nízkým vnikáním tepla přes magnetickou cívku. Tyto ventily s malým mrtvým prostorem se navíc velmi dobře vyplachují.
Biokompatibilita prokázaná v testu toxicity
K důležitým požadavkům, které muselo systémové fluidní řešení pro dialyzační systém splňovat, byla biokompatibilita použitých materiálů. Sice nedochází k přímému kontaktu s krví, nesmí však docházet ani k uvolnění plynu. Úspěšně absolvované testy toxicity prokázaly, že zde nehrozí žádné nebezpečí. Mezitím se pneumatické systémové řešení osvědčilo v klinickém použití. Těleso, které se původně vyrábělo jako frézovaný díl, se nyní vyrábí vstřikováním, protože se nyní vyrábí velké množství a společnost Fresenius považuje firmu Bürkert za spolehlivého partnera – od vývoje až po sériovou výrobu. Spolupráce proto pokračuje, nová systémová fluidní řešení se aktuálně vyvíjejí.
„Během vývojové fáze jsme úzce spolupracovali se společností Bürkert a získali jsme vynikající podporu od specialistů na fluidní systémy. Po krátké době jsme měli k dispozici modul jako funkční model, a ten jsme pak mohli s drobnými úpravami použít pro zahájení sériové výroby. Zvláště jsem ocenil, že nám nabídli nejen výrobky, ale i kompletní řešení, od funkčních vzorků až po sériově vyráběné díly s optimalizovanými náklady.“