Merit Sensor AP-Serie in pharmazeutischen und medizinischen Anwendungen

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Im Bereich der Medizin ist der Druck ein unverzichtbarer physiologischer Parameter. In zahlreichen Umgebungen und Anwendungen mit Flüssigkeiten und Gasen ist eine präzise Messung für die Diagnosegenauigkeit und die Wirksamkeit der Therapie unerlässlich.1 Merit Sensor Systems, ein führendes Unternehmen im Bereich der piezoresistiven MEMS-Drucksensorik, bietet leistungsstarke Lösungen für eine Reihe von Branchen.2 Zu ihren innovativen Produkten gehören die Drucksensoren der AP-Serie, die speziell für pharmazeutische und medizinische Anwendungen entwickelt wurden.

In diesem Artikel untersuchen wir zwei Konfigurationen des Drucksensors der AP-Serie:

  1. AP-Serie mit Polycarbonat-Anschluss oder Ferrulenanschluss für direkten Medienkontakt auf der Rückseite
  2. AP-Serie mit Gel-Port und dielektrischem Gel für verbesserte Biokompatibilität der Medien

Anschließend werden ihre Anwendungen in verschiedenen medizinischen und pharmazeutischen Prozessen untersucht, einschließlich der Integration dieser Sensoren in den Blue Diamond von Merit Medical.™ Digitales Aufpumpgerät.

Die AP-Serie: Untersuchung der dualen Sensorkonfigurationen

Beide Konfigurationen des Drucksensors der AP-Serie verwenden eine piezoresistive Wheatstone-Brücke mit einer chemisch geätzten Siliziummembran und sind darauf ausgelegt, präzise Druckmessungen sowohl in statischen als auch in dynamischen Umgebungen zu ermöglichen.3 Jeder Sensor kann sowohl Flüssigkeiten als auch Gase messen und gewährleistet Kosteneffizienz ohne Kompromisse bei der Funktionalität.

 

Hauptfunktionen

  • Großer Druckbereich: Die Sensoren der AP-Serie decken mehrere Druckbereiche von 0 bis 1000 psi (0 bis 70 bar) ab und eignen sich für eine Vielzahl medizinischer und pharmazeutischer Anwendungen, von Vakuumaspirationsanwendungen über Niederdruck-Blutdruck bis hin zu Hochdruck-Injektions- und Pumpensteuerungsanwendungen. 4
  • Hohe Genauigkeit: Die Sensoren bieten ein getrimmtes Ausgangssignal mit minimalem Offset für eine einfache Verstärkung mit einem Operationsverstärker. Dies wird durch die Kalibrierung der Sensoren mit lasergetrimmten Widerständen erreicht.4
  • Robustheit: Diese Sensoren sind so konzipiert, dass sie hohen Berstdrücken standhalten und sind auch in anspruchsvollen Umgebungen zuverlässig. Aufgrund ihrer kompakten Geometrie und Langlebigkeit eignen sie sich für den Einbau in eine Vielzahl medizinischer Geräte. Das Design ist sowohl für den Einmalgebrauch als auch für Langzeitanwendungen geeignet.
  • Sterilisationskompatibilität: Diese Sensoren sind mit Sterilisationsprozessen, einschließlich ETO, Gammastrahlen und Autoklaven, kompatibel und erfüllen somit die strengen Standards, die für medizinische Anwendungen erforderlich sind.
  • Einfache Integration: Mit Optionen für flexible oder Kabelschnittstellen können die Sensoren der AP-Serie nahtlos in bestehende Systeme integriert werden.
  • Hohe Auflösung und Frequenz: Diese Sensoren liefern ein reines Analogsignal, um eine außergewöhnliche Leistung in hochauflösenden und hochfrequenten Anwendungen zu ermöglichen.3
  • Zuverlässig durch die Rückseite: Beide Konfigurationen stellen sicher, dass die aktive Seite des Sensorelements (Drahtverbindungen und Leiterbahnen) vor direktem Kontakt mit dem Medium geschützt bleibt, was die Lebensdauer und Zuverlässigkeit des Sensors verbessert.

Anwendungen

Das Sensoren der AP-Serie, die über einen Polycarbonat- und Ferrulenanschluss sowie direkten Medienkontakt auf der Rückseite verfügen, eignen sich zur Messung von Flüssigkeits- und Gasdruck und Durchfluss in medizinischen und pharmazeutischen Geräten. Typische Anwendungen sind:

  • Mischmaschinen: Gewährleistung einer genauen Druckkontrolle beim Mischen von Arzneimitteln.
  • Analysemaschinen: Präzise Drucküberwachung in Laborgeräten zur Flüssigkeitsanalyse.
  • Flüssigkeitsbehandlung und -verarbeitung: Dies wird in Systemen verwendet, die eine präzise Druckregelung erfordern, um die Integrität der verarbeiteten Flüssigkeit sicherzustellen.
  • Aseptische Flüssigkeitsverarbeitung: Von entscheidender Bedeutung, wenn es um die Aufrechterhaltung der Sterilität und die Verhinderung von Kontaminationen bei der Herstellung von Arzneimitteln geht.

Die Drucksensoren der AP-Serie zeichnen sich durch eine verbesserte Medienkompatibilität mit Gel-Port und dielektrischem Gel aus, wodurch die Anzahl der benetzten Materialien reduziert wird und sie sich ideal für anspruchsvolle Umgebungen in pharmazeutischen und medizinischen Anwendungen eignen, darunter:

  • Bio-Dekontaminationsausrüstung: Überwachung des Drucks in Systemen, die zur Sterilisation von Geräten und Einrichtungen dienen.
  • Bioreaktorüberwachung, Chromatographie und Durchflussfiltration: Gewährleistung zuverlässiger Druckmessungen in kritischen Biokompatibilitätsprozessen.
  • Laborgeräte: Bereitstellung präziser Druckdaten in Geräten, die für anspruchsvolle chemische Analysen und Experimente verwendet werden.

Integration in den Blauen Diamanten™ Digitales Inflationsgerät

Eine bemerkenswerte Anwendung der Drucksensoren der AP-Serie ist in Blauer Diamant von Merit Medical™ Digitales Inflationsgerät und Flüssigkeitsabgabespritze. Dieses Gerät ist zum Aufblasen und Entleeren von Ballonangioplastiekathetern und anderen interventionellen Geräten bestimmt. Es kann auch verwendet werden, um den Druck und die Dauer der Aufblasung genau zu messen, während gleichzeitig Flüssigkeiten in den Körper abgegeben und der Druckpegel überwacht werden.5

Merkmale des Blue Diamond™ Digitales Inflationsgerät

  • Integrierter Druckmessumformer: Die in dieses Gerät integrierten Sensoren der AP-Serie ermöglichen exakte Druckmessungen, die für die sichere und effektive Durchführung von Angioplastieverfahren unerlässlich sind.5
  • Mikrocomputer und LCD mit Hintergrundbeleuchtung: Diese Funktionen ermöglichen eine präzise Steuerung und einfache Überwachung des Aufblasvorgangs bei schlechten Lichtverhältnissen oder in Dunkelheit.5,6
  • Gewindekolbenbaugruppe und Hochdruck-Verlängerungsrohr: In Kombination mit den robusten Drucksensoren von Merit Sensor stellen diese Komponenten sicher, dass das Gerät positive und negative Drücke in einem Bereich von -0.4 bis +30 ATM/BAR (-6 bis 441 psi) erzeugen und überwachen kann.5
  • Datenaufzeichnung und -abruf: Diese Funktion der Spritzenelektronik ermöglicht es dem Benutzer, vorherige Aufpumpinformationen aufzuzeichnen und abzurufen, und eignet sich daher ideal für die Verfolgung von Verfahrensdaten.7

Merit Sensor Systems: Pharmazeutische und medizinische Lösungen, denen Sie vertrauen können

Die Drucksensoren der AP-Serie von Merit Sensor Systems sind eine erstklassige Option für eine Vielzahl pharmazeutischer und medizinischer Anwendungen. Die beiden Konfigurationen – Gel-Port mit direktem Medienkontakt auf der Rückseite und Gel-Port mit dielektrischem Gel – bieten Vielseitigkeit und verbesserte Medienkompatibilität und garantieren gleichzeitig Präzision, Robustheit und Kosteneffizienz. Darüber hinaus unterstreichen ihre Einhaltung strenger medizinischer Standards und die Integration in kritische Geräte wie das digitale Inflationsgerät Blue Diamond™ von Merit Medical ihre Zuverlässigkeit und Anpassungsfähigkeit in anspruchsvollen medizinischen Umgebungen. Weitere Informationen dazu, wie diese Geräte in Ihren Arbeitsablauf integriert werden können, finden Sie unter Kontaktieren Sie noch heute ein Mitglied des Merit Sensor Systems-Teams.

Referenzen und weiterführende Literatur

    1. Casey, V., et al. (2011). Druckmessung an biomedizinischen Schnittstellen. Angewandte Biomedizintechnik. doi.org/10.5772/21855
    2. Merit Sensors. [Online] Anwendungen. Verfügbar unter: https://meritsensor.com/ (Zugriff am 26. Mai 2024).
    3. Merit Sensor. Datenblatt: AP-Serie. Verfügbar unter: https://meritsensor.com/assets/documents/pdf/AP-series.pdf (Zugriff am 26. Mai 2024).
    4. Merit Sensor. [Online] AP-Serie. Verfügbar unter: https://meritsensor.com/products/AP-Series/ (Zugriff am 26. Mai 2024).
    5. Merit Medical. Blue Diamond™ Digitales Inflationsgerät. Verfügbar unter: https://cloud.merit.com/catalog/IFUs/407737001.pdf (Zugriff am 02. Juli 2024).
    6. Merit Medical. [Online] Blue Diamond™ Digitales Inflationsgerät. Verfügbar unter: https://www.merit.com/product/blue-diamond-inflation-device/#documents_education (Zugriff am 2. Juli 2024).
    7. Merit Medical. Ein weltweit führendes Unternehmen im Bereich Inflation. Verfügbar unter: https://cloud.merit.com/catalog/Brochures/400899001.pdf (Zugriff am 2. Juli 2024).

Die entscheidende Rolle von MEMS-Drucksensoren bei der Wassereinsparung

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In diesem Interview spricht AZoSensors mit Rick E. Russell von Merit Sensor über die entscheidende Rolle, die MEMS-Drucksensoren bei den Bemühungen zur Wassereinsparung spielen werden.

Können Sie die Rolle des Wassers im Herstellungsprozess von MEMS-Drucksensoren und die wichtigsten Gründe für die Umsetzung einer Initiative zur Wassereinsparung beschreiben?

Deionisiertes Wasser ist der Hauptbestandteil der Waferherstellung und zugleich das größte Abfallprodukt, das wir zu bewältigen haben. Die Nachhaltigkeit unserer Betriebsabläufe hat für uns schon seit einigen Jahren oberste Priorität, und sowohl die Reduzierung des Wasserverbrauchs als auch die Minimierung der Wasserverschwendung stehen bei dieser Initiative im Mittelpunkt.

Diese Arbeit ist auch mit unseren umfassenderen Organisationszielen in Bezug auf Nachhaltigkeit verknüpft. Wir glauben, dass Merit Medical als weltweit führendes Unternehmen im Bereich der Gesundheitstechnologie eine wichtige Rolle bei der Schaffung einer nachhaltigen Zukunft spielt. Die Verbesserung der Nachhaltigkeit unserer Organisation ist auch der Schlüssel zum Erfolg unserer gesamten Geschäftsstrategie.

Auf welche Weise begegnet das Wasserrecyclingprogramm den Herausforderungen, die mit der Abwasserbehandlung und -entsorgung während des Sensorherstellungsprozesses verbunden sind?

Viele unserer Standorte liegen in Wüstengebieten, in denen das verfügbare Wasser Mangelware ist. Deshalb sind wir bestrebt, so viel Wasser wie möglich zu sparen.

Unser Abwasseraufbereitungssystem gleicht den pH-Wert des Abwassers bereits aus, bevor wir es in den Abfluss leiten. Daher dachten wir, es wäre die Investition wert, zu prüfen, ob wir dieses Wasser stattdessen recyceln können.

Können Sie uns die Schritte des Recyclings und der Wiederverwendung von Abwasser zur Herstellung von MEMS-Drucksensoren erläutern?

Wir haben das Tool „Water Risk Filter“ genutzt, das in Zusammenarbeit zwischen dem World Wildlife Fund for Nature (WWF) und der KFW DEG bereitgestellt wurde. Mit diesem Tool konnten wir das Risiko für das Beckenwasser an unseren Betriebsstandorten besser einschätzen.

Seitdem haben wir drei Produktionsstandorte (Tijuana, Mexiko; Salt Lake City, Utah und Pearland, Texas) als Standorte mit Wasserknappheit identifiziert und in den letzten drei Jahren Kapital in diese dürregefährdeten Betriebe investiert, um uns eine bessere Erhaltung und Speicherung von Wasser zu ermöglichen.

Um Abwasser zu recyceln und wiederzuverwenden, leiten wir es im Wesentlichen durch zusätzliche Filterzyklen und fügen Chemikalien hinzu, um alle unnötigen Verunreinigungen zu entfernen.

Im Jahr 2022 haben wir an unserem Standort in Salt Lake City zwei erfolgreiche Projekte dieser Art umgesetzt: ein Kühlwasser-Rückführungsprojekt und ein Prozesswasser-Rückführungsprojekt innerhalb unserer Sensorik-Produktion. Wir arbeiten auch an einem ähnlichen Projekt an unserem Standort in Tijuana, Mexiko. Dies ist unser zweitgrößter Standort hinsichtlich des Wasserverbrauchs und ein weiterer Standort, an dem die Gefahr einer Wasserknappheit festgestellt wurde.

Welche Maßnahmen wurden angesichts der Verwendung von Säuren und Basen bei der Herstellung ergriffen, um das Abwasser vor der Einleitung zu behandeln und zu neutralisieren?

Unser Abwasserneutralisationssystem überwacht kontinuierlich den pH-Wert des verunreinigten Wassers und gleicht den pH-Wert mit der erforderlichen Säure oder Base aus, bevor das Wasser in den Abfluss geleitet wird.

Wie passt die Wassersparinitiative von Merit Sensor zu den umfassenderen regionalen Bemühungen zur Reduzierung des Wasserverbrauchs?

Wie unser CEO in unserem Nachhaltigkeitsbericht 2023 berichtet, hat Merit sein drittes Jahr des Fortschritts in Richtung unserer operativen Nachhaltigkeitsziele für 2030 abgeschlossen, und wir sehen weitere Anzeichen für eine Dynamik, da wir jedes unserer Ziele für Energie, Wasser und Treibhausgasemissionen konsequent erreichen und übertreffen.

Die Bemühungen zur Reduzierung des Wasserverbrauchs sind von Region zu Region unterschiedlich. Wasser ist eine unserer größten Umweltherausforderungen und -chancen. Deshalb haben wir daran gearbeitet, die Auswirkungen des Wasserverbrauchs an jedem unserer Betriebsstandorte besser zu verstehen und auf regionaler Ebene Wassereffizienzprogramme umzusetzen.

Diese Ziele und Initiativen werden auf der Ebene der einzelnen Standorte angegangen. Dies gelingt uns, indem wir die Aktivität und Belastung der lokalen und regionalen Wassereinzugsgebiete verstehen.

Eine Wasserrecyclingeffizienz von 90 % zu erreichen, ist ein ehrgeiziges Ziel. Welche innovativen Ansätze oder Technologien erforscht Merit Sensors, um dieses Ziel zu erreichen?

Wie in unserem Nachhaltigkeitsbericht 2023 dargelegt, laufen bei uns noch weitere Projekte, wie etwa geschlossene Wasserkühlungs- und Xeriscaping-Kreislaufsysteme, die uns helfen werden, unser Ziel zu erreichen. Auch das Wasserrückführungsprojekt wird für unseren Erfolg in diesem Bereich von entscheidender Bedeutung sein.

Seit 17 konnten wir unseren Wasserverbrauch pro Dollar Umsatz bereits um 2020 % senken und übertreffen damit unsere globalen Ziele für 2030. Diese Verbesserung der Wasserintensität ist vor allem auf Projekte zur Wasserreduzierung und -effizienz zurückzuführen, darunter die Nutzung von Xeriscaping und die Installation von Wasserrückgewinnungssystemen an unserem größten Standort in Salt Lake City, Utah.

Können Sie uns einige der wichtigsten Erkenntnisse nennen, die Ihr Team im Laufe des Prozesses gewonnen hat, und wie diese Erfahrungen Ihren Ansatz zur Nachhaltigkeit in anderen Aspekten der Unternehmenstätigkeit beeinflusst haben?

Merit konzentrierte sich zunächst auf Xeriscaping, weil das am einfachsten war. Wir wussten, dass die Herstellung den größten Wasserverbrauch verursacht, aber die Kosten für Wasser amortisieren sich nicht. Wir lernten sehr schnell, dass man Geld ausgeben muss, um Wasser zu sparen. Wenn Wasser mehr kostet als Benzin, dann würde sich jeder darauf konzentrieren, Wasser zu sparen.

Bietet das Wasserrecyclingprogramm außer der Wassereinsparung noch weitere potenzielle Vorteile für die Umwelt?

Wir bei Merit sind davon überzeugt, dass Geld für die Wassereinsparung auch Leben retten kann. Wasser ist unverzichtbar zum Trinken, für die Landwirtschaft, zur Brandbekämpfung, für Stauseen und Dämme, für die Tierwelt und vieles mehr. Dies ist auch deshalb wichtig, weil sich mehrere unserer Standorte in dürregefährdeten Regionen befinden und das eingesparte Wasser möglicherweise von den örtlichen Gemeinden oder Einrichtungen genutzt werden kann.

Wie stellen Sie sich die langfristigen Auswirkungen dieser Initiative auf die Geschäftstätigkeit des Unternehmens und ihren Beitrag zu einer nachhaltigen Produktion vor?

Merit ist unseren langfristigen Zielen verpflichtet, unsere ISO14001- und ISO50001-Zertifizierungen aufrechtzuerhalten. Dies umfasst nicht nur Wasser, sondern auch Energieverbrauch und Emissionen.

Beispielsweise sind 50 % unserer Produktionsstandorte (Salt Lake City, Utah; Galway, Irland; Venlo, Niederlande und Paris, Frankreich) nach ISO 50001 zertifiziert und wir sind kontinuierlich bestrebt, unsere Energiemanagementsysteme zu verbessern.

Indem wir dieses System in unseren Sensorbetrieb implementieren und seine Leistung optimieren, ebnen wir den Weg für ähnliche Lösungen an anderen Merit-Standorten, um auch weiterhin von den Vorteilen einer effizienten Wassernutzung zu profitieren.

MEMS-Drucksensoren werden in zahlreichen Branchen eingesetzt. Können Sie die Maßnahmen zur Qualitätskontrolle näher erläutern, mit denen sichergestellt wird, dass recyceltes Wasser die erforderlichen Standards für verschiedene Anwendungen erfüllt?

Weitere Tests haben gezeigt, dass recyceltes Wasser weder die Qualität unserer MEMS-Drucksensoren noch den Betrieb unserer Fabrik beeinträchtigt. Wir liefern derzeit Drucksensoren zur Überwachung des Drucks in verschiedenen Wasseranwendungen, wie z. B. Wasserzählern und Tankfüllständen.

Hat Merit Sensor außer dem aktuellen Wasserrecyclingprojekt noch andere nachhaltige Praktiken in seinen Herstellungsprozess integriert?

Merit konzentriert sich auf drei große Nachhaltigkeitsziele: Reduzierung der Wasserintensität um 10 %, Reduzierung der Energieintensität um 10 % und Reduzierung der Treibhausgasemissionen um 15 % bis 2030. Wir arbeiten außerdem daran, den Anteil der Energie, die Merit aus erneuerbaren Quellen bezieht, am Gesamtverbrauch auf 50 % zu erhöhen.

Die verstärkte Nutzung erneuerbarer und kohlenstofffreier Energie ist ein wesentlicher Bestandteil unserer langfristigen Strategie. Wir haben uns bereits dazu verpflichtet, bis 50 2030 % unserer gesamten Energie aus erneuerbaren und kohlenstofffreien Quellen zu beziehen. Angesichts des hohen Energiebedarfs unseres Betriebs planen wir außerdem, Möglichkeiten zur Installation von Solarmodulen und das Potenzial von Emissionsgutschriften zu prüfen.

Zu den umfassenderen Zielen gehören die Reduzierung der Produktverpackung, die Umstellung auf papierlose Systeme, wo immer möglich, und die Erhöhung des Recyclinganteils unserer Abfälle in unseren Anlagen.

Über den Sprecher

Rick kam im Oktober 2009 zu Merit Sensor, wo er den weltweiten Vertrieb und die Geschäftsentwicklung leitete, bis er 2013 Präsident der Gruppe wurde. Er bringt viele Jahre Organisationsmanagement und technisches Know-how im Bereich der MEMS-Siliziumherstellung mit. Mit mehr als 25 Jahren Erfahrung in der Leitung des Vertriebs bis zur Produktentwicklung in mehreren Branchen hat er sein Wissen in die Lage versetzt, den Betrieb zu erweitern, um eine Reihe neuer Kunden in ihrer hochmodernen Wafer-Fabrik in Salt Lake City zu unterstützen.

Rick studierte Mathematik und Informatik an der Eastern Michigan University und erhielt einen Bachelor of Science in Elektrotechnik von der Lawrence Technological University.

Dieser Artikel wurde veröffentlicht von AZo-Netzwerk.