{"id":2139,"date":"2018-11-06T09:42:16","date_gmt":"2018-11-06T09:42:16","guid":{"rendered":"https:\/\/www.msr.ch\/de\/?p=2139"},"modified":"2019-10-26T14:18:42","modified_gmt":"2019-10-26T14:18:42","slug":"funk-datenlogger-msr385wd-testverfahren-hochschule-furtwangen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.msr.ch\/de\/funk-datenlogger-msr385wd-testverfahren-hochschule-furtwangen\/","title":{"rendered":"Kunsstoff-Folien auf dem Pr\u00fcfstand"},"content":{"rendered":"

\u00a0<\/span>
\n \"Sendemodul<\/a><\/p>\n

\"Ideal<\/a><\/p>\n

\"Schnellsuche<\/a><\/p>\n

 <\/p>\n

 <\/p>\n

Funk-Datenlogger MSR385WD im Einsatz in einem Testverfahren zur Bestimmung der Wasserdampf-Durchl\u00e4ssigkeit von Kunststoff-Folien<\/h2>\n

Kunststoff-Folien, die in Medizinprodukten zum Einsatz kommen, m\u00fcssen hohen gesetzlichen Anforderungen gerecht werden. Neben der Biovertr\u00e4glichkeit ist die Wasserundurchl\u00e4ssigkeit ein wichtiges Kriterium. An der Hochschule Furtwangen wurde im Rahmen einer Projektarbeit ein Teststand zur Messung von Wasserdampf-Diffusionsbarrieren realisiert. Zuverl\u00e4ssige Temperatur- und Feuchtesensoren eines Schweizer Messtechnik-Spezialisten \u00fcbernahmen hierbei eine wichtige Rolle \u2013 pr\u00e4zise und wirtschaftlich.<\/p>\n

Autoren: Michael Engel, Denis Horn, Dipl.-Phys. Felix Blendinger, Dipl.-Chem. Michael Metzger, Dr. Markus Westerhausen, Prof. Dr. Volker Bucher
\n Hochschule Furtwangen, Studienzentrum Rottweil, Kontakt: buv@hs-furtwangen.de, www.hs-furtwangen.de<\/a>
\n <\/em><\/p>\n

Dieser Bericht wurde publiziert in der Fachzeitschrift „Industrielle Automation“, Ausgabe 6\/2018
\n <\/em><\/p>\n

Medizinprodukte umfassen eine grosse Bandbreite von Produkten und Verfahren, die f\u00fcr eine Anwendung am Menschen bestimmt sind. Im Gegensatz zu Arzneimitteln, die pharmakologisch, immunologisch oder metabolisch wirken, erfolgt die Hauptwirkung bei Medizinprodukten \u00fcberwiegend auf physikalischem Wege. Dazu z\u00e4hlen z.B. Implantate, Produkte zur Injektion oder Dentalprodukte.<\/p>\n

Eine besondere Stellung nehmen die aktiven implantierbaren Medizinprodukte ein. Sie werden einem Menschen in den K\u00f6rper eingef\u00fchrt und verbleiben dort. Dies sind z. B. Herzschrittmacher, Infusionspumpen oder Netzhaut-Implantate, die strengsten Sicherheitsanforderungen unterliegen. Aus diesem Grund m\u00fcssen aktive Medizinprodukte mit biovertr\u00e4glichen Materialien verkapselt werden, die zudem m\u00f6glichst wasserdampfundurchl\u00e4ssig sind, um Komplikationen mit elektrischen Komponenten zu vermeiden. Der Beitrag beschreibt einen validierten Teststand zur Messung von Wasserdiffusionsbarriereschichten auf flexiblen Kunststoff-Folien, die unter anderem zur \u00e4usseren Beschichtung von Medizinprodukten verwendet werden.<\/p>\n

Im Fokus: Eigenschaften des Kunststoffs Parylen hinsichtlich Wasserdampf-Durchl\u00e4ssigkeit<\/h2>\n

Das zu messende Material bestand u.a. aus eingekapselten Plasma- und Parylenbeschichtungen, die das Produkt nach aussen hin nicht nur biokompatibel, sondern auch biostabil machen. Entsprechende Folien dieses Materials waren zu testen. Der Kunststoff Parylen ist vielseitig verwendbar, er besitzt gute mechanische und dielektrische Eigenschaften, eine gleitf\u00e4hige Oberfl\u00e4che, ist temperaturstabil, chemisch inert und l\u00f6semittelbest\u00e4ndig, stellt einen hervorragenden Korrosionsschutz dar und ist eine ausgezeichnete Permeations-Barriere.<\/p>\n

Um nun die Eigenschaften dieser Permeations-Barriere in Bezug auf Wasserdampfdurchl\u00e4ssigkeit zu pr\u00fcfen, gibt es zwar Ger\u00e4te, die jedoch in der Anschaffung teuer sind. Zudem g\u00e4be es die M\u00f6glichkeit, Folien separat und extern testen zu lassen, was jedoch einen hohen Logistikaufwand, dauerhafte Kosten und Zeitaufwand bedeuten w\u00fcrde. Dieses Dilemma l\u00f6st nun der an der Hochschule Furtwangen u. a. mit Elektronik-Komponenten der MSR Electronics GmbH <\/a>realisierte Teststand, mit dem die erw\u00e4hnten flexiblen Kunststoff-Folien untersucht werden k\u00f6nnen.<\/p>\n

Konstruktiver Aufbau des Messplatzes<\/h2>\n

\"Bild<\/a>Der Teststand besteht aus zehn analogen Messeinheiten. Allgemein wird, wie im Bild 1 dargestellt, ein Messsensor mit integriertem Temperatur- und Feuchtesensor in einer verschliessbaren Box eingebaut. Diese ist auf einer Seite offen, sodass die zu testende Folie dar\u00fcber gespannt werden kann. Anschliessend wird die Box \u00fcber mehrere Stunden oder Tage bei einer hohen relativen Luftfeuchtigkeit wie z. B. 85 % und einer definierten Temperatur in den Klimaschrank gelegt.<\/p>\n

Im Inneren der Box werden einmal pro Minute Messdaten der aktuellen relativen Luftfeuchte sowie der Temperatur vom Sensor aufgenommen. Um den Testaufbau zu validieren, k\u00f6nnen spezielle Eichfolien mit normierter Wasserdampf-Durchl\u00e4ssigkeit eingesetzt werden. Als Sensoren im Inneren arbeiten Module des Typs MSR385SM der Schweizer Firma MSR Electronics. Sie erfassen die Werte f\u00fcr Temperatur, relative Feuchtigkeit und den Luftdruck (der in diesem Fall nicht ben\u00f6tigt wird) und senden die gemessenen Werte im lizenzfrei nutzbaren 868-MHz-ISM-Funkband an einen aussen angeordneten Datenlogger des Typs MSR385WD.<\/a><\/p>\n

Aufgrund ihrer W\u00e4rmebest\u00e4ndigkeit erlauben die Sensor-Sendemodule, je nach Geh\u00e4usetyp, messtechnische Anwendungen selbst bei hohen Arbeitstemperaturen von bis zu +125 \u00b0C. Dank ihres kompakten Geh\u00e4uses k\u00f6nnen sie auch an schwer zug\u00e4nglichen Stellen platziert werden, im konkreten Fall in der Messbox mit der dar\u00fcber angeordneten\u00a0 Folie. Ein optimiertes Power-Management sorgt daf\u00fcr, dass die Energieversorgung der Mini-Sendemodule je nach H\u00e4ufigkeit der Messungen und Funk\u00fcbertragungen f\u00fcr bis zu f\u00fcnf Jahre gew\u00e4hrleistet ist. Als Spannungsversorgung arbeitet ein Akku mit 260 mAh oder eine Lithium-Batterie mit 800 mAh.<\/p>\n

Daten jederzeit standortunabh\u00e4ngig \u00fcberwachen<\/h2>\n

\"Bild<\/a>In Bild 2 sind die MSR-Funktionskomponenten und ihre Daten\u00fcbertragungswege bildlich dargestellt. \u00dcber ein GSM-Terminal und die \u201eMSR Smart Cloud\u201c k\u00f6nnen aufgezeichnete Daten auch weltweit standortunabh\u00e4ngig \u00fcberwacht werden. Herzst\u00fcck des Wireless-Mess-Systems von MSR Electronics GmbH ist der mit einer Speicherkapazit\u00e4t von \u00fcber einer Million Messwerten ausgestattete Datenlogger MSR385WD. Dieser Mehrkanal-Datenlogger besitzt ein integriertes ISM-Band Empfangsmodul, \u00fcber das er die Daten von bis zu zehn MSR385SM- Sendemodulen entgegennimmt und speichert. Die Spannungsversorgung des Datenloggers erfolgt \u00fcber den USB-Anschluss; ein autonomer Betrieb ist mit dem integrierten LiPo-Akku mit 2400 mAh f\u00fcr die Dauer von bis zu zwei Tagen m\u00f6glich. Ein Flash-Speicher sorgt f\u00fcr Datensicherheit bei Stromausfall.<\/p>\n

Vorteile der Daten\u00fcbertragung via Funk<\/h2>\n

Die Gr\u00f6sse des Feuchtigkeitssensors gibt vor, welcher Durchmesser des Vakuumrohrs verwendet werden kann. Und da die Sensor-Sendemodule ohne externe Stromzufuhr sondern mit ihrem eingebauten Akku arbeiten, kann auf Strom-Zuf\u00fchrungsleitungen verzichtet werden, die eventuell die Dichtigkeit der Komponenten gef\u00e4hrden w\u00fcrden. Zudem k\u00f6nnten Daten auch bei einem evtl. Stromausfall weiter aufgezeichnet werden. Weiterer Vorteil ist die Daten\u00fcbertragung via Funk. Denn eine kabelgebundene Daten\u00fcbertragung w\u00fcrde die Gefahr bergen, dass die Flanschbauteile an den Kabel-Durchf\u00fchrungsstellen undicht werden k\u00f6nnten und somit unerw\u00fcnschter Wasser (-dampf) in das Innere der Messanordnung gelangen k\u00f6nnte. Ein weiterer Vorteil der verwendeten Sensormodule und Datenlogger ist auch deren niedriger Preis, sodass die Kosten f\u00fcr diesen Messplatz unter 5 000 Euro gehalten werden konnten.<\/p>\n

Zun\u00e4chst wurde die Reichweite der Funkstrecke zwischen den Mess-Sensormodulen und dem Empfangs-Datenlogger getestet. Im freien Raum betrug die Reichweite zirka 8 m, mit einer Betonwand dazwischen noch 5 m, und mit den Sensoren im Klimaschrank sowie dem Datenlogger ausserhalb des Klimaschranks ca. 0,5 m. Daher wurde der Datenlogger auf dem Klimaschrank abgestellt, wenn Messungen im Klimaschrank stattfanden. Zur st\u00e4ndigen \u00dcberwachung wurde der Empfangs-Datenlogger mit einem PC nahe des Klimaschranks verbunden. Via Remote-Zugriff konnte auf einen PC auf den angeschlossenen Datenlogger zugegriffen und die Daten \u00fcberpr\u00fcft werden.<\/p>\n

Fazit<\/h2>\n

In dieser Forschungsarbeit wurde ein System entwickelt, mit dem flexible Kunststoff-Folien bez\u00fcglich ihrer Wasserdampfdurchl\u00e4ssigkeit getestet werden k\u00f6nnen. Das System ist im Vergleich zu industriellen Testverfahren sehr kosteng\u00fcnstig. Die Testaufbauten sind in der Konstruktion einfach gehalten, was zum einen Fehlerquellen reduziert und zum anderen einen schnellen Aufbau erm\u00f6glicht.<\/p>\n

D\u00fcrfen wir auch Ihnen bei Ihren Messaufgaben behilflich sein? Wir beraten Sie gerne!<\/a><\/p>\n

Diese Anwenderberichte k\u00f6nnten Sie auch interessieren:<\/p>\n