Hitzdrahtanemometrie

Anemomeneme… sprach der Clownfisch bei „findet Nemo…“ und das hat so herrlich gar nichts mit unserem Thema zu tun… aber die banalste sinnlose Einleitung sind eben Homonyme… Anemo ist jedenfalls griechisch für Wind und während die Anemone sich in den Köpfen der Namensgeber sanft in selbigem wiegt, stehen unsere Hitzdrähtchen darin und wehren sich gegen das Auskühlen…

Seeanemone, Anemone, Wasser, Meer, Tier, Blumentier

Also… Hitzdrahtanemometer messen z.B. in einem Dräger Zeus Luftflüsse. Nur wie? Ein im Luftstrom stehender Heizdraht wird auf 180 °C geheizt und mittels Stromzufuhr auf diesem Wert gehalten. Pfeift diesem nun ein Wind v.a. senkrecht um die Ohren (wozu er in speziellen düsenförmigen Röhrchen steckt), so kühlt sich durch die Strömung, bzw. Konvektion der Draht in Abhängigkeit vom Luftstrom ab. Je stärker der Luftstrom, desto kühler wird der Draht, desto mehr Strom braucht es, um die Temperatur konstant zu halten. Besagter Stromfluss lässt sich nun einfacher und verschleissfreier messen als mittels eines Windrädchens oder anderer mechanischer Teile, mangels Bewegung ist so ein Sensor – solange er trocken bleibt – recht robust.

Prinzipiell liesse sich entweder der Stromfluss oder die Temperatur des Drahtes konstant halten. In erstem Fall (CCA – constant-current anemometry) ändert sich mit dem Luftstrom und der Temperatur der Widerstand. Aufgrund der Temperaturschwankungen verschleissen die Messmodule jedoch. Bei Modulen mit konstanter Temperatur wird der Stromfluss in Abhängigkeit vom Luftstrom reguliert und gemessen und eben die Temperatur konstant gehalten (CTA constant-temperature anemometry), was eine gewisse Langlebigkeit des Moduls bedingt, jedoch schnelle Regulation und Rechenleistung benötigt.

Dräger SpiroLife
Platindrähtchen im Wind…

So, schon wieder am Gähnen? Wer braucht so was schon, ja? Wir alle. Flowsensoren liefern faktisch die Daten für alle Atemparameter, also Minuten- und Tidalvolumen, loops, Volumetrie, Alarmtrigger, Flowtrigger für Spontanmodi, etc, etc…

Die Sensoren finden sich in älteren Geräten und z.B. den Eviten im Expirationsschenkel, in modernen Varianten à la Zeus im In- und Expirationsschenkel.

Zu den 5 Basismaschinenmonitorings gehören übrigens

  • Druck (piezoresistive Memrandruckwandler)
  • Volumen (Hitzdrahtanemometrie)
  • (inspiratorischer & expiratorischer) Sauerstoff (paramagnetische oder galvanometrische Sensoren)
  • (endtidales) Kohlendioxid (Infrarotsprektoremetrie)
  • Volatilakonzentration (Infrarotsprektrometrie)

Falls noch jemand fragt wie man das so misst, gäbe es bereits einen Artikel zur Gasmessung für O2/ CO2 und Volatila.

Und wen es noch interessiert, wie man den Druck im Atemkreislauf misst, so handelt es sich hier um sogenannte piezoresistive Membran-Messverfahren. Also findet sich eine Kammer die mit dem Atemkreislauf verbunden ist, auf deren beweglichen Membrandeckel ein piezoelektrisches Element aufgebracht ist. Piezoelemente sind auch nur Menschen und reagieren auf Druck (bzw. auf die mechnische Auslenkung der darunterliegenden Membran) mit einer Änderung ihrer Spannung (und der Impedanz). Diese lässt sich abgreifen und in Bezug zum anliegenden Atemwegsdruck bringen.

Hier eine einfache Zusammenfassung: https://link.springer.com/content/pdf/10.1007%2F978-3-642-16187-2_28.pdf




Kommentar verfassen

Diese Website verwendet Akismet, um Spam zu reduzieren. Erfahre mehr darüber, wie deine Kommentardaten verarbeitet werden.