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3-2021

Fachzeitschrift für Medizintechnik-Produktion, Entwicklung, Distribution und Qualitätsmanagement

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November Juni/Juli 3/<strong>2021</strong> November-Dezember Jg. 12 1/2008<br />

Fachzeitschrift für<br />

Medizin-Technik<br />

meditronicjournal<br />

AC/DC-Netzteile und<br />

DC/DC-Wandler<br />

TRACO POWER, Seite 38


MADE<br />

SWISS<br />

In Silico We Trust<br />

Solving development<br />

and compliance<br />

issues of medical<br />

devices; it’s time for<br />

virtual prototyping,<br />

Sim4Life!<br />

www.zmt.swiss<br />

www.mrc-gigacomp.de


Kein Problem wenn die Welt untergeht<br />

Editorial<br />

Nadine Rauch, Geschäftsführerin der<br />

AMSYS GmbH & Co. KG<br />

Singt Tim Benzko in seinem kürzlich veröffentlichten<br />

Lied. So schlimm steht es mit<br />

der Medizintechnik nicht, ganz im Gegenteil.<br />

In der letzten Ausgabe von meditronic-journal,<br />

stellte Hans-Peter Bursig vom ZVEI die<br />

Frage in welche Richtung sich die Gesundheitswirtschaft<br />

entwickeln wird und ob die<br />

Pandemie zu einem beschleunigten Wachstum<br />

der Medizintechnik beitragen wird. Die<br />

Zahlen sprechen dafür und die Nachfrage an<br />

medizinischen Geräten steigt.<br />

Dazu beigetragen haben auch die plötzlichen<br />

Anforderungen für die Versorgung von<br />

Covid-Patienten. Die Engpässe an Intensivbetten,<br />

an medizinisch geschultem Personal,<br />

Beatmungsgeräten und anderen medizinischen<br />

Geräten haben uns die Grenzen von Planung<br />

und vermeintlicher Sicherheit aufgezeigt. Es<br />

stellt sich die Frage, ob nun der Moment eines<br />

Überdenkens der Gesundheitsversorgung einer<br />

zunehmend alternden Gesellschaft gekommen<br />

ist, und wie die Medizintechnik mit immer kleineren<br />

und verbesserten medizinischen Geräten,<br />

neuen Analysemethoden zur Auswertung<br />

von Krankendaten und stetigen Innovationen<br />

gerecht werden könnte? Die Sicherung der<br />

Verfügbarkeit von Ressourcen und Wissen,<br />

deren regulierter Einsatz und eine Steigerung<br />

der Effizienz durch innovative Ansätze spielen<br />

dabei eine wichtige Rolle.<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

Unternehmen und Verbraucher haben in den<br />

letzten Jahrzehnten vom weltweiten Handel<br />

profitiert, und müssen nun die schmerz liche<br />

Erfahrung machen, dass grenzüberschreitende<br />

Lieferketten keine Selbstverständlichkeit<br />

sind. Dass sowohl die Verfügbarkeit, als<br />

auch technisches Wissen in Deutschland vorhanden<br />

sind, zeigte sich bei der Beschaffung<br />

von Bauteilen für Beatmungsgeräte im letzten<br />

Jahr, als der Weltmarkt in Aufruhr war, die<br />

Lieferzeiten ins Unendliche schossen und der<br />

deutsche Hersteller Analog Microelectronics<br />

trotzdem wichtige Differenzdrucksensoren für<br />

die künstliche Beatmung von Covid-Patienten<br />

liefern konnte. So verwundert es auch nicht,<br />

dass insbesondere die deutschen KMUs zur<br />

Innovationskraft beitragen. Bei Patenten und<br />

dem Welthandelsanteil in der Medizintechnologie<br />

liegt Deutschland auf Platz 2 hinter den<br />

USA. Als eine wichtige Stütze ist auch die<br />

öffentliche Förderlandschaft in Deutschland<br />

hervorzugeben. Bahnbrechende Entwicklungen<br />

gelingen oft mit Hilfe von Forschungsinstituten,<br />

wie beispielsweise die Implantation<br />

von Messzellen im NeuHeart-Projekt des<br />

Fraunhofer IMM, das über eine Rückkopplung<br />

eines transplantierten Herzens an den<br />

VagusNerv die Leistungsfähigkeit transplantierter<br />

Patienten erhöht.<br />

Laut des aktuellen Branchenberichts des<br />

Bundesverbands für Medizintechnologie liegen<br />

die Hauptfelder für Innovation im Bereich der<br />

elektronischen Kommunikation, 3D-Druck, Big<br />

Data, Robotik und Sensorik (Quelle: Branchenbericht<br />

MedTech des Bundesverband für Medizintechnologie<br />

von Mai 2020). Die Bandbreite<br />

reicht dabei von der elektronischen Patientenakte<br />

und Telemedizin, intelligenter Software<br />

zur Auswertung von bestehenden Diagnosedaten<br />

bis hin zu völlig neuartigen Methoden<br />

und Implantaten, um genauere Biodaten des<br />

Patienten zu gewinnen.<br />

Sensoren erfassen dafür physikalische oder<br />

chemische Eigenschaften ihrer Umgebung.<br />

Der Sensor eines Fieberthermometers „fühlt“<br />

(lat. „sentire“) beispielsweise die Körpertemperatur.<br />

Aber auch Konsumerprodukte wie<br />

Smartwatches und Fitnessarmbänder vereinen<br />

unterschied liche Sensoren. Interessant<br />

wird es da, wo innovative oder smarte Sensoren<br />

Daten erfassen, diese gesammelt und<br />

sicher ausgewertet werden, den einzelnen<br />

Nutzer unterstützen und die Daten in anonymisierter<br />

Form weiter Verwendung finden.<br />

Damit dies sicher geschehen kann, kommt<br />

die KI ins Spiel, wie beispielsweise bei dem<br />

jungen Start-Up Unternehmen Juli Health,<br />

welches sich die Sensoren der SmartWatch<br />

zu Nutze macht um Daten zu bündeln und<br />

maschinell auszuwerten und sowohl chronisch<br />

kranke als auch gesundheitsbewusste<br />

Menschen zu unterstützen.<br />

Smarte Sensoren können im Gesundheitsbereich<br />

nicht nur Krankheitsverläufe beschreiben,<br />

sondern Probleme lösen, die Arbeit erleichtern<br />

und die Effizienz steigern. Ihr großes Potenzial<br />

können sie auch in der Point-of-Care-Technik<br />

ausspielen, etwa um dem Arzt in der Praxis<br />

oder am Krankenbett digital, schnell und<br />

mobil eine von der KI unterstützte Antwort zu<br />

liefern. Neben den in Implantaten oder Laborequipment<br />

fest verbauten Sensoren können<br />

andere live während einer OP oder zur Vorsorge<br />

Daten liefern, u.a. über Katheter. Hier<br />

sind mittlerweile auch lokale Druckmessungen<br />

mit nur noch haardicken Sensoren wie<br />

dem IntraSense an unterschiedlichen Körperflüssigkeiten<br />

möglich, beispielsweise zur<br />

Bestimmung von Position und Art eines Arterienverschlusses.<br />

Sensorik in der Medizin ist das Fundament<br />

einer intelligenten Gesundheitsversorgung.<br />

Nur durch eine Vielzahl von Daten ist die KI<br />

überhaupt in der Lage Aussagen zu treffen und<br />

kann Big Data einen Mehrwert für die Gesellschaft<br />

erbringen. Dabei erstreckt sich die Verbreitung<br />

der Sensoren über eine Vielzahl von<br />

Anwendungen in und am Körper des Patienten<br />

womit eine Brücke zur Digitalisierung in<br />

der Medizin geschlagen wird. Schnell kommt<br />

beim Thema Big Data in der Medizin auch<br />

die Datensicherheit ins Spiel. Damit Daten<br />

in anonymisierter Form durch KI-Systeme<br />

präventiv analysiert, bisher evtl. unbemerkte<br />

Zusammenhänge erkannt und Behandlungsempfehlungen<br />

ausgesprochen werden können<br />

bedarf es nationaler Bestimmungen zur regulierten<br />

Verwendung der Daten.<br />

Die Digitalisierung der Gesundheitsbranche<br />

birgt weiterhin spannende Entwicklungsmöglichkeiten<br />

für die Medizintechnik. Sensorik<br />

wird dabei eine treibende Rolle spielen, ob in<br />

Geräten oder direkt im Körper. In Anbetracht<br />

der jüngsten Entwicklungen bei der Beschaffung<br />

von Rohmaterialien und Halbleiterkomponenten<br />

auf dem internationalen Markt wird<br />

das Thema der Liefersicherheit dabei eine<br />

stärkere Beachtung finden, gerade auch weil<br />

die Bevölkerung wieder bereit ist mehr in ihr<br />

Gesundheitssystem zu investieren und die<br />

Nachfrage steigt.<br />

Nadine Rauch<br />

3


Inhalt/Impressum<br />

3 Editorial<br />

4 Inhalt/Impressum<br />

6 Aktuelles<br />

10 Schwerpunkt<br />

Komponenten<br />

31 Aus Forschung und Technik<br />

32 Antriebe<br />

38 Stromversorgung<br />

53 Sensoren<br />

56 Messtechnik<br />

59 Kommunikation<br />

60 Interview<br />

63 Dosiertechnik<br />

64 Produktion<br />

66 Lasertechnik<br />

68 Qualitätssicherung<br />

70 Materialien<br />

72 Medical PC/SBC/Zubehör<br />

80 Bedienen und Visualisieren<br />

88 Dienstleister<br />

93 Software/Tools/Kits<br />

Fachzeitschrift für<br />

Medizin-Technik<br />

meditronicjournal<br />

■ Herausgeber und Verlag:<br />

beam-Verlag<br />

Krummbogen 14, 35039 Marburg<br />

www.beam-verlag.de<br />

Tel.: 06421/9614-0<br />

Fax: 06421/9614-23<br />

■ Redaktion:<br />

Dipl.-Ing. Christiane Erdmann<br />

redaktion@beam-verlag.de<br />

■ Anzeigen:<br />

Myrjam Weide, Tel.: 06421/9614-16<br />

m.weide@beam-verlag.de<br />

Sabine Tzschentke, Tel.: 06421/9614-11<br />

sabine.tzschentke@beam-verlag.de<br />

Tanja Meß, Tel.: 06421/9614-18<br />

tanja.mess@beam-verlag.de<br />

■ Erscheinungsweise:<br />

5 Hefte jährlich<br />

■ Satz und Reproduktionen:<br />

beam-Verlag<br />

■ Druck & Auslieferung:<br />

Brühlsche Universitätsdruckerei,<br />

Gießen<br />

Der beam-Verlag übernimmt trotz sorgsamer<br />

Prüfung der Texte durch die Redaktion<br />

keine Haftung für deren inhaltliche<br />

Richtigkeit. Alle Angaben im Einkaufsführer<br />

beruhen auf Kundenangaben!<br />

Handels- und Gebrauchsnamen, sowie<br />

Waren bezeichnungen und dergleichen<br />

werden in der Zeitschrift ohne Kennzeichnungen<br />

verwendet. Dies berechtigt nicht zu<br />

der Annahme, dass diese Namen im Sinne<br />

der Warenzeichen- und Markenschutzgesetzgebung<br />

als frei zu betrachten sind und<br />

von jedermann ohne Kennzeichnung verwendet<br />

werden dürfen.<br />

November Juni/Juli 3/<strong>2021</strong> November-Dezember Jg. 12 1/2008<br />

Fachzeitschrift für<br />

Medizin-Technik<br />

meditronicjournal<br />

AC/DC-Netzteile und<br />

DC/DC-Wandler<br />

TRACO POWER, Seite 38<br />

Fachartikel in dieser Ausgabe<br />

Stromversorgungslösungen<br />

für medizinische Geräte<br />

In diesem technischen Beitrag untersuchen<br />

wir einige der Schlüsselprinzipien von<br />

IEC 60601, die sich auf die Implementierung der<br />

Stromversorgung beziehen, sowie einige der<br />

neuen Anforderungen, wie die Notwendigkeit<br />

der Risiko-Abschätzung. Außerdem werden<br />

einige praktische Möglichkeiten zur Einhaltung<br />

der Konformität überprüft, etwa die für die<br />

Hersteller medizinischer Geräte verfügbare<br />

Unterstützung. 38<br />

Funkt(ioniert) die Medizintechnik ohne Risiken?<br />

Elektronische<br />

Stromversorgungen<br />

digitalisieren<br />

Die globale Vernetzung<br />

erfordert in vielen Bereichen<br />

intelligente Systeme. Hier<br />

stellen digitale Netzteile<br />

nicht nur entscheidende<br />

Systemdaten bereit, sie sorgen<br />

auch für mehr Effizienz. 50<br />

Vom Notfalleinsatz zur Klinik, von der Intensivstation aufs Handy, von zuhause zum<br />

Hausarzt – Patientendaten werden heute oft drahtlos übertragen. Um Zeit zu sparen, Leben<br />

zu retten und Abläufe zu erleichtern. Aber welche Risiken verbergen sich hinter diesen<br />

Funkkanälen? 91<br />

4 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Juli/August 3/<strong>2021</strong><br />

Wissen, worauf es ankommt:<br />

Wie wirken sich Netzteil-Features in der Praxis aus?<br />

Am Beispiel des Medizin-Netzteiles MPM-K450 zeigt dieser Beitrag auf, welche Besonderheiten<br />

Medizinnetzteile aufweisen und auf was ein Entwickler bei der Auswahl achten sollte. 44<br />

Hygiene, Funktionssicherheit und Usability<br />

Der Anspruch an Geräte in der Medizintechnik ist seit jeher enorm<br />

hoch. Nicht auszudenken, wenn ein Beatmungsgerät einfach seine<br />

Funktion aufgibt, oder ein Eingabe fehler bei einer Infusionspumpe zu<br />

einer Überdosierung führt. Leitgebend sind hier die drei Parameter:<br />

Hygiene, Funktionssicherheit und Usability. 84<br />

Flexible und hygienische Verbindungen<br />

Anwendungen in der Medizintechnik müssen höchste Anforderungen<br />

erfüllen und sind oft großen mechanischen und chemischen<br />

Einflüssen ausgesetzt. Das gilt auch für die eingesetzten<br />

Steckverbindungen. Silikonumspritzte Systemlösungen bieten durch<br />

ihre Widerstandsfähigkeit und Flexibilität viele Vorteile. 26<br />

Ultraschall für Mikroimplantate<br />

Die Behandlung von chronischen Autoimmunkrankheiten<br />

muss nicht zwangsläufig mit kostspieligen Medikamenten<br />

und unerwünschten Nebenwirkungen einhergehen. Mit Hilfe<br />

von Neuromodulation können Krankheiten wie rheumatoide<br />

Arthritis, chronische Kopfschmerzen, Asthma oder Parkinson<br />

behandelt werden. 31<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

5


Aktuelles<br />

Emtron electronic wird neuer<br />

Vertriebspartner für Mornsun<br />

EMTRON electronic GmbH<br />

www.emtron.de<br />

Die beiden Geschäftsführer Jörg<br />

Traum (Emtron electronic) und<br />

Tiger Li (Mornsun Power) haben<br />

in der letzten Aprilwoche in einer<br />

Video konferenz einer Vertriebspartnerschaft<br />

für die gesamte Mornsun-<br />

Produktpalette durch Emtron electronic<br />

zugestimmt. Damit bekommt<br />

Emtron wieder einen „alten Bekannten<br />

ins Haus“, denn ein Teil des<br />

Mornsun-Sortiments wurde bereits<br />

vor Jahren von Emtron vertrieben.<br />

D-A-CH-Region<br />

Die Vereinbarung zum Vertrieb<br />

der Produktpalette wie<br />

AC/DC-Wandler, DC/DC­Konverter,<br />

nichtisolierte Schaltregler sowie<br />

IGBT- und LED-Treiber, betrifft die<br />

gesamte D-A-CH-Region.<br />

Exzellenter Service<br />

Der chinesische Hersteller Mornsun<br />

zählt zu den innovativsten und<br />

größten Stromversorgungsherstellern<br />

der Welt mit einer großen Entwicklungsabteilung<br />

und hunderten<br />

von Patenten. Mit dem überzeugenden<br />

Anspruch, Kunden nicht nur mit<br />

qualitativ hochwertigen Produkten,<br />

sondern auch mit exzellen tem Service<br />

zu überzeugen, liegen beide<br />

Unternehmen auf einer Wellenlänge.<br />

Emtron sieht sich als Beratungs- und<br />

Lösungsanbieter für den wachsenden<br />

innovativen Stromversorgungsbedarf<br />

bei technisch anspruchsvoller<br />

Aufgabenstellung. Für jeden spezifischen<br />

Anwendungsfall kann das<br />

Unternehmen durch seine technischen<br />

Berater exakt das tatsächlich<br />

passende Produkt anbieten. „Mornsun<br />

bietet mit seinen Schwerpunktbranchen<br />

wie Bahn, Smart-Grids,<br />

Automotive, Medizin und Photovoltaik<br />

sinnvoll und praktikable Lösungen<br />

an. „Insofern kann Mornsuns<br />

Stromversorgungs-Portfolio unser<br />

bisheriges Produkt angebot ideal<br />

in Schwerpunkten ergänzen“, so<br />

Jörg Traum, Geschäfts führer bei<br />

Emtron ◄<br />

Welches Kabel wofür?<br />

Die Kabelwelt kann verwirrend<br />

sein…Welches Kabel benötigt man<br />

in welchem Anwendungsbereich?<br />

Gerade Kommunikationskabel haben<br />

unterschiedlichste Einsatzmöglichkeiten,<br />

vom Videokoaxialkabel über<br />

Hochfrequenzkabel bis zum Nano-<br />

Sensorkabel ist die Kabelwelt heterogen<br />

und für das jeweilige Anwendungsgebiet<br />

spezialisiert.<br />

Inspiriert durch die zunehmende<br />

Digitalisierung sowie durch das<br />

Feedback der Kunden hat bda connectivity<br />

die Kabelsuche in einer<br />

schnell zugänglichen und anschaulichen<br />

Weise verarbeitet. Für die Welt<br />

der Kommunikationskabel wurde ein<br />

neues Portal geschaffen:<br />

https://welches-kabel-wofuer.de<br />

Hier werden allgemeine Einsatzbereiche<br />

für die verschiedenen<br />

Kabeltypen gezeigt und kurz<br />

beschrieben.<br />

Intuitive Bedienung<br />

Der Besucher der Website gelangt<br />

intuitiv, ja fast spielerisch, in die<br />

jeweiligen Anwendungsbereiche und<br />

kann dort auf die in diesem Bereich<br />

gängigen Kabeltypen klicken, um<br />

sich über die Besonderheiten der<br />

einzelnen Kabel in Kürze zu informieren.<br />

Diese Angaben enthalten<br />

einen Link zur jeweiligen Produkt­<br />

6 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Aktuelles<br />

Ansmann AG feiert 30jähriges Firmenjubiläum<br />

Seit 30 Jahren steht der Name Ansmann für High-End-Lösungen in der Akku- und Ladetechnologie<br />

Pandemiegerechte 30Jahr-Feier der Assamstädter ANSMANN AG / V.l. n.r.: Aufsichtsratsvorsitzende ANSMANN<br />

AG, Thilo Hack, Vorstand Vertrieb- und Entwicklung seit März <strong>2021</strong>, Gründer-Tochter und Vorsitzende des<br />

Aufsichtsrats Ulrike Unterwandling, Gründer-Tochter Sabine Schöbinger, Business Development ANSMANN AG,<br />

Markus Fürst, Vorstand Personal, Produktion und Finanzen seit 2010. © Ansmann AG<br />

Als der Elektrotechnikingenieur<br />

Edgar Ansmann das Unternehmen<br />

1991 gründete, bestand das Portfolio<br />

aus importierten Akkus und ersten<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

mobilen Consumer-Geräten. Heute<br />

machen Ansmann-Akkus, Ladegeräte<br />

und Elektrokleingeräte von<br />

Taschenlampe bis Powerbank im<br />

seite des Unternehmens, wo weiterführende<br />

Informationen über das<br />

jeweilige Kabel zu finden sind. Bei<br />

Bedarf gelangt der Nutzer von dort<br />

aus zur Produktdatenbank, um die<br />

Spezifikationen für das entsprechende<br />

Kabel zu erhalten.<br />

„Auf diese Weise nehmen<br />

wir dem Besucher Berührungsängste<br />

und schaffen eine erste<br />

Orientierung in der Kabelwelt.“, so<br />

Alexandra Zange, Marketing-Verantwortliche<br />

der bda connectivity<br />

GmbH. „Das Portal ist der Anfang<br />

unserer Reise zusammen mit dem<br />

Kunden – wir möchten das beste<br />

Nutzererlebnis bieten, vom Orientierungsportal<br />

welches-kabelwofür<br />

über die Website bis zur<br />

Online-Produktdatenbank.“<br />

Anwendungsbereiche<br />

Die Kunden sind in den<br />

Bereichen Elektro- und Elektronikindustrie,<br />

Telekommunikation,<br />

Elektrofachgroßhandel, Automobilzulieferindustrie,<br />

Audio- und<br />

Studio technik sowie Medizintechnik<br />

und Wissenschaft tätig.<br />

bda connectivity<br />

www.bda-connectivity.com<br />

Elektrofachhandel nur noch etwa<br />

die Hälfte des Firmenumsatzes<br />

von 56 Mio Euro im Jahr 2019 aus.<br />

Großes Thema sind hier derzeit die<br />

Digitalisierung und der Ausbau des<br />

Online-Geschäfts.<br />

Stetiges Wachstum und<br />

internationale Expansion<br />

Stetig gewachsen ist der Industrielösungsbereich:<br />

Ansmann-Antriebe<br />

und Akkusysteme sind in E-Bikes<br />

und Lastenfahrzeugen, Ladegeräte<br />

im Fahrradfachhandel, Akku systeme<br />

in Powertools, robusten Outdoor-<br />

Beleuchtungssystemen oder medizinischen<br />

Geräten zu finden.<br />

30 Prozent des Umsatzes des<br />

Unternehmens im Familienbesitz<br />

werden derzeit im Ausland gemacht.<br />

Weitere internationale Expansion<br />

ist laut Vorstand Markus Fürst,<br />

geplant. Ein wichtiger Zielmarkt<br />

in dem expandiert werden soll ist<br />

unter anderem die Medizintechnik.<br />

So wurde im vergangenen Jahr die<br />

ISO-13485 Zertifizierung für die Herstellung<br />

spezifischer medizintechnischer<br />

Geräte erfolgreich absolviert.<br />

Ansmann heute<br />

Mehr als 400 Mitarbeiter hat Ansmann<br />

heute weltweit; rund 250 in<br />

Deutschland. Zur Gruppe gehören<br />

ein Werk in China, das vor allem<br />

Batterien und Geräte für den asiatischen<br />

Markt produziert, sowie<br />

fünf Tochtergesellschaften in Großbritannien,<br />

Frankreich, Schweden,<br />

China und Hongkong. Ansmann-<br />

Produkte sind weltweit verfügbar.<br />

Fundiertes Wachstum mit<br />

Innovationen und hoher<br />

Qualität<br />

Die Vorstände Thilo Hack,<br />

Markus Fürst und Aufsichtsratsvorsitzende<br />

Ulrike Unterwandling,<br />

vereint ein klares Ziel: „Möglicherweise<br />

wachsen andere Firmen im<br />

E-Mobility- und Akkutrend derzeit<br />

schneller. Wachstum alleine ist für<br />

uns jedoch nicht das Entscheidende.<br />

Unser Unternehmen soll aus eigener<br />

Kraft, stabil, mit hochwertigen<br />

Produkten und Technologien punkten.<br />

Hierzu trägt unsere starke Ausstrahlung<br />

als technologisch hochinnovatives<br />

Familienunternehmen,<br />

unsere seit vielen Jahren durch<br />

eine enge Zusammenarbeit mit<br />

asiatischen und anderen internationalen<br />

Partnern etablierten Partnerschaften<br />

auf Augenhöhe, sowie<br />

unsere starke und langjährige Verwurzelung<br />

in unseren Kernmärkten<br />

in der Akku- und Ladetechnik ganz<br />

wesentlich bei.“<br />

Erst vor kurzem haben große<br />

Teile des Ansmann-Führungsteams<br />

gewechselt. Thilo Hack, der seit über<br />

10 Jahren den Bereich Industrielösungen<br />

aufgebaut hat, wurde<br />

zusammen mit Markus Fürst zum<br />

gleichberechtigten Vorstand ernannt.<br />

Mit Ulrike Unterwandling, der jüngsten<br />

Tochter des früheren Gründers übernahm<br />

wieder ein Mitglied der Gründerfamilie<br />

den Aufsichtsratsvorsitz.<br />

Ansmann AG<br />

info@ansmann.de<br />

www.ansmann.de<br />

7


Aktuelles<br />

„Zielbild Medizintechnik 2025“<br />

Industrieverbände fordern in einem gemeinsamen Positionspapier die Stärkung des Medizintechnik-Standorts<br />

Deutschland<br />

Zielbild Medizintechnik 2025<br />

ZVEI - Zentralverband<br />

Elektrotechnik- und<br />

Elektronikindustrie e. V.<br />

www.zvei.org<br />

Zielbild<br />

Medizintechnik<br />

2025<br />

Juni <strong>2021</strong><br />

BVMed / SPECTARIS / ZVEI<br />

„Deutschland muss ein starker<br />

Medizintechnikstandort sein und<br />

bleiben“, erklären die drei Medizintechnik-Branchenverbände<br />

BVMed,<br />

Spectaris und ZVEI in ihrem gemeinsamen<br />

„Zielbild Medizintechnik<br />

2025“. Zu den Forderungen gehört<br />

ein ressortübergreifender und strategischer<br />

„MedTech-Dialog“ in<br />

Anlehnung an andere Branchendialoge,<br />

um gesundheits-, wirtschaftsund<br />

forschungspolitische Aspekte<br />

gemeinsam zu berücksichtigen.<br />

„Die Medizintechnik muss und will<br />

leistungsstark sein, daran gibt es<br />

spätestens seit der jüngsten Pandemie-Erfahrung<br />

keine Zweifel mehr.<br />

Mit unserem Zielbild 2025 geben<br />

wir der Politik nicht nur die nötigen<br />

reformpolitischen Handlungsempfehlungen<br />

an die Hand, sondern<br />

appellieren verbandsüber greifend<br />

und eindringlich, dass in der kommenden<br />

Legislatur gemeinsam<br />

gehandelt werden muss“, betonen<br />

die drei Verbände.<br />

Fünf Handlungsfelder<br />

Insgesamt fünf Handlungsfelder<br />

entlang der Wertschöpfungskette<br />

zeigen die Wirtschaftsverbände<br />

auf, für eine innovative,<br />

wirtschaftlich gesunde und international<br />

wettbewerbsfähige deutsche<br />

Medizintechnikbranche 2025<br />

und darüber hinaus. Hierzu brauche<br />

es eine koordinierte industriepolitische<br />

Unterstützung der Branche,<br />

um strukturelle Reformen<br />

anzu packen: Getrennte Ressortzuständigkeiten<br />

für Gesundheit,<br />

Forschung und Wirtschaft verhindern<br />

bislang eine politische<br />

Gesamtstrategie für die Medizintechnik.<br />

Ihre komplexen Belange<br />

in den Bereichen Forschung und<br />

Entwicklung, Regulierung, Produktion<br />

und Marktzugang gehen dabei<br />

zu oft unter. Die Verbände schlagen<br />

neben einem strategischen „Med-<br />

Tech-Dialog“ unter Einbindung der<br />

drei Bundesministerien für Wirtschaft,<br />

Forschung und Gesundheit<br />

zudem eine digitale Bestandsplattform<br />

versorgungs kritischer Medizinprodukte,<br />

eine bessere Förderung<br />

klinischer Studien sowie<br />

einen Zugang der Unternehmen zu<br />

Gesundheitsforschungsdaten vor.<br />

Forschung und Produktion<br />

„Forschung und Produktion müssen<br />

für mittelständische Medizintechnik-Unternehmen<br />

am Standort<br />

Deutschland weiterhin möglich<br />

sein. Dafür müssen wir die Produktions-<br />

und Lieferketten stärken<br />

und smarte Lösungen unter Einbindung<br />

der MedTech-Industrie entwickeln“,<br />

so BVMed-Geschäftsführer<br />

Dr. Marc-Pierre Möll.<br />

Digitalisierung<br />

Besonderes Potenzial sehen die<br />

Verbände in der Digitalisierung: „Die<br />

digitalen Möglichkeiten müssen<br />

auch in der Medizintechnik stärker<br />

in die deutsche Gesundheitswirtschaft<br />

integriert werden“, so<br />

Hans-Peter Bursig, ZVEI-Fachverbandsgeschäftsführer<br />

Elektromedizinische<br />

Technik. „Wir müssen die<br />

Voraussetzungen für einen Datenraum<br />

Gesundheit schaffen, die Einbindung<br />

in den European Health<br />

Data Space gewährleisten und so<br />

einen rechtssicheren Zugang zu<br />

diesen Daten für auch für die Industrie<br />

erreichen.“ Anonymisierte<br />

Gesundheitsdaten für die kommerzielle<br />

Forschung, Entwicklung und<br />

Innovationen spielten eine immer<br />

wichtigere Rolle.<br />

Regulierungsflut<br />

eindämmen<br />

Dass Herstellungsprozesse und<br />

der Marktzugang in der EU für die<br />

Medizintechnik immer komplexer<br />

werden, sehen die Verbände auch<br />

aufgrund steigender regulatorischer<br />

Anforderungen: „Die Medizintechnik-<br />

Branche hat mit einer seit Jahren<br />

ansteigenden Flut an Regulierungen<br />

zu kämpfen, nicht zuletzt durch die<br />

Medical Device Regulation (MDR),<br />

deren bürokratischer Mehraufwand<br />

nicht immer zu zusätzlicher Patientensicherheit<br />

beiträgt. Diesem Trend<br />

gilt es mit dem politischen Willen zu<br />

begegnen, jede neue Regulierung<br />

auch an ihren Auswirkungen auf die<br />

Wettbewerbs- und Innnovationsfähigkeit<br />

unserer Hightech-Industrie<br />

zu messen“, betont Dr. Martin<br />

Leonhard, Vorsitzender der Medizintechnik<br />

im Deutschen Industrieverband<br />

Spectaris.<br />

Ziel müsse sein, den Medizintechnikindustriestandort<br />

Deutschland<br />

dauerhaft zu stärken. Die Vorstellung<br />

des Zielbildes ist der Auftakt<br />

für einen politischen Diskurs, der in<br />

der nächsten Legislatur periode fortgeführt<br />

und intensiviert wird.<br />

Das Zielbild kann auf der Webseite<br />

www.zvei.org und den Webseiten<br />

der Verbände heruntergeladen<br />

werden. ◄<br />

8 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Nanoscribe wird ein Unternehmen der<br />

CELLINK-Gruppe<br />

Aktuelles<br />

Nanoscribe<br />

www.nanoscribe.com<br />

Die Mikrofabrikationssysteme von<br />

Nanoscribe basieren auf der Zwei-<br />

Photonen-Polymerisation (2PP)<br />

und ermöglichen die additive Fertigung<br />

extrem filigraner Strukturen<br />

und Objekte auf der Nano-, Mikround<br />

Mesoskala. Weltweit mehr als<br />

2.500 Nutzer profitieren vom Rapid<br />

Prototyping und industriellen Fertigungsprozessen<br />

mit den 3D-Druckern<br />

von Nanoscribe in Laboren,<br />

Multi-User-Einrichtungen und Produktionsstätten<br />

in Forschung und Industrie.<br />

Das weltweit führende Biokonvergenz-Unternehmen<br />

CELLINK<br />

und Nanoscribe kooperieren und<br />

Nanoscribe wird damit Teil der CEL­<br />

LINK-Gruppe<br />

Bioprinting-Lösungen<br />

Nanoscribe, der Pionier und<br />

Marktführer in der hochpräzisen<br />

additiven Fertigung, stärkt<br />

durch den Beitritt zur CELLINK-<br />

Gruppe seine strategische Position.<br />

CELLINK wurde 2016 für die<br />

Vermarktung der weltweit ersten<br />

universellen Biotinte gegründet.<br />

Das börsen notierte Unternehmen<br />

hat sein Portfolio konsequent zu<br />

einem Biokonvergenz-Unternehmen<br />

ausgebaut, das Lösungen für<br />

Bioprinting, Multiomics, Zelllinienentwicklung<br />

und Diagnostik anbietet.<br />

Nanoscribe wird als Teil des<br />

CELLINK-Geschäftsbereichs Bioprinting-Lösungen<br />

für die hochpräzise<br />

additive Fertigung entwickeln.<br />

Die Life-Science-Branche<br />

befindet sich derzeit<br />

in einem spannenden<br />

Wandel. Viele Prozesse<br />

und Technologien können<br />

dank miniaturisierter<br />

Lösungen schneller<br />

und kosteneffizienter<br />

werden. Ein Engpass bei<br />

der Sequenzierung stellt<br />

dabei der Preis der Reagenzien<br />

dar, wie zum Beispiel<br />

die Probenvorbereitungsschritte<br />

für Einzelzell-Genomik-Anwendungen<br />

zeigen. Gemeinsam<br />

mit den Mikrofabrikationstechnologien<br />

von<br />

Nanoscribe begegnet die<br />

CELLINK-Gruppe diesem Wandel.<br />

Mit allen Geschäftsbereichen der<br />

CELLINK-Gruppe wird die Miniaturisierung<br />

einer Vielzahl innovativer<br />

Anwendungen vorangetrieben<br />

und das Angebot für Labore<br />

weiter ausgebaut.<br />

Nanoscribes Expertise im<br />

hochpräzisen 3D-Druck für<br />

Life Science und Medizin<br />

Mit Nanoscribe wird die<br />

CELLINK-Gruppe zum weltweit<br />

ersten Life-Science-Unternehmen<br />

mit internen Ressourcen zur additiven<br />

Fertigung auf Basis der Zwei-<br />

Photonen-Polymerisation (2PP). Die<br />

2PP-Technologie von Nanoscribe ermöglicht<br />

das Bioprinting von vaskulären<br />

Mikroumgebungen im subzellulären<br />

Maßstab, die für Zellstudien<br />

und Lab-on-a-Chip-Anwendungen<br />

geeignet sind. Ziel ist es, die Produktentwicklung<br />

der gesamten<br />

Unternehmensgruppe voranzutreiben<br />

und kontinuierliche Einnahmen<br />

durch die Herstellung von Implantaten,<br />

Mikronadeln, mikroporösen<br />

Membranen und Verbrauchsmaterialien<br />

für Omics-Anwendungen mit<br />

Nanoscribe-Systemen zu erzielen.<br />

Durch die Kombination der hochmodernen<br />

makrostrukturellen Bioprinting-Technologie<br />

von CELLINK mit<br />

der mikrostrukturellen Bioprinting-<br />

Technologie von Nanoscribe sind<br />

starke Synergien für den 3D-Druck<br />

realistischerer Gewebearchitekturen,<br />

einschließlich der Vaskularisierung<br />

und zellstützender Strukturen, zu<br />

erwarten. Die 2PP-Technologie von<br />

Nanoscribe wird über alle Geschäftsbereiche<br />

der CELLINK-Gruppe hinweg<br />

Produktentwicklungen ermöglichen<br />

und das Angebot der CEL­<br />

LINK-Gruppe erweitern. „Mit der<br />

hochmodernen 2PP-Technologie von<br />

Nanoscribe werden wir unser Produktportfolio<br />

ergänzen, um unseren<br />

Kunden eine breitere Produktpalette<br />

anbieten können. Wir führen unsere<br />

starke, zielgerichtete Wachstumsagenda<br />

mit bahnbrechenden biokonvergierenden<br />

Technologien zusammen,<br />

um den medizinischen Fortschritt<br />

weltweit gemeinsam voranzutreiben“,<br />

betont Erik Gatenholm,<br />

CEO von CELLINK.<br />

Vielseitige<br />

Mikrofabrikationslösungen<br />

für Spitzenforschung und<br />

industrielle Lösungen<br />

Als Pionier und Marktführer für<br />

2PP-basierte Mikrofabrikationstechnologien<br />

hat sich Nanoscribe<br />

einen Kundenstamm in über<br />

30 Ländern weltweit in den unterschiedlichsten<br />

Branchen aufgebaut.<br />

„Wir sind stolz auf unsere<br />

hochmoderne 2PP-Technologie<br />

und bieten unseren Kunden Mikrofabrikationssysteme<br />

zur Verwirklichung<br />

ihrer bahnbrechenden<br />

Ideen. Wir sind ein dynamisches,<br />

preisgekröntes Unternehmen und<br />

immer bestrebt, unsere marktführende<br />

Position durch enge Beziehungen<br />

zu unseren Kunden auszubauen“,<br />

sagt Martin Hermatschweiler,<br />

Mitgründer und CEO von<br />

Nanoscribe. Basierend auf der<br />

Expertise in 2PP-basierten Mikrofabrikationstechnologien<br />

unterstützt<br />

Nanoscribe die Spitzenforschung<br />

und treibt industrielle Innovationen<br />

in vielfältigen Bereichen wie Bioprinting,<br />

Mikrofluidik, Mikrooptik,<br />

Mikromechanik, Biomedizintechnik<br />

und in der integrierten Photonik<br />

weiter voran. „Wir freuen uns,<br />

Teil der CELLINK-Gruppe zu werden<br />

und gemeinsam die Möglichkeiten<br />

der 2PP-Technologie weiter<br />

voranzutreiben“, ergänzt Martin<br />

Hermatschweiler. ◄<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

9


Komponenten<br />

Sonder-Beschichtung mit hoher Resistenz gegen Transpiration<br />

Federkontakte werden standardmäßig<br />

mit Gold beschichtet, da Gold<br />

eine exzellente elektrische Leitfähigkeit<br />

und einen hohen Schutz<br />

vor Korrosion und Oxidation bietet.<br />

Applikationsbedingt kann die<br />

N&H Technology GmbH auch<br />

andere Edelmetall-Beschichtungen<br />

wie Nickel, Palladium-Nickel, Messing<br />

und Palladium Cobalt in silber<br />

und schwarz<br />

anbieten. Auch<br />

die partielle<br />

Beschichtung<br />

einzelner Bauteile,<br />

wie nur der<br />

Kolben oder die<br />

Stifthülse, sind<br />

möglich. In diesem<br />

Zusammenhang<br />

besonders<br />

interessant,<br />

sind Federkontakte<br />

mit<br />

der Super AP-<br />

Beschichtung,<br />

die N&H Technology<br />

als Sonderbeschichtung<br />

anbietet. Diese<br />

Nickel-freie Beschichtung ist extrem<br />

widerstandsfähig gegen elektrolytische<br />

bzw. galvanische Korrosion,<br />

bei gleichzeitig äußerst geringem<br />

Widerstand. Im Vergleich zur Standardbeschichtung<br />

Gold weist sie<br />

eine doppelt erhöhte Widerstands ­<br />

fähigkeit gegen Salzwasser und<br />

Transpiration, sowie eine um Faktor<br />

30 erhöhte Robustheit gegen<br />

Elektrolyse auf. Anwendung findet<br />

diese Beschichtung besonders<br />

bei rauen Einsatzbedingungen im<br />

Outdoor- und Industriebereich aber<br />

auch in medizinischen Bereich.<br />

Gerade im Cardiobereich und bei<br />

elektrischen Wearables, wo die<br />

Anwendung am Körper des Benutzers<br />

stattfindet, kommt die wesentlich<br />

erhöhte Widerstandsfähigkeit<br />

gegen Transpiration der Elektronik<br />

zugute. Die Ingenieure von N&H<br />

Technology beraten ihre Kunden<br />

ausführlich zu diesem Thema.<br />

N&H Technology GmbH<br />

www.nh-technology.de<br />

Alles in einer Steckerlösung<br />

unbeschwerte Bedienung mit Latex-<br />

Handschuhen.<br />

Anwendungen<br />

sind z. B. Übertragungen von<br />

hochauflösenden 4K- sowie<br />

8K-Videos, Fotos oder Röntgenbildern<br />

über eine längere Distanz<br />

mit sehr hohen Datenraten. Dank<br />

spezieller Linsentechnologie mit<br />

geringstmöglicher Einfügedämpfung<br />

wird die Instandhaltung und<br />

Reinigung auch für ungeschultes<br />

Personal eine Leichtigkeit. Durch<br />

das robuste Design und Einfachheit<br />

sind auch mobile Anwendungen<br />

mit bis zu 10.000 Steckzyklen keine<br />

Herausforderungen für das optical­<br />

CON HYBRID MED System.<br />

NEUTRIK Vertriebs GmbH<br />

www.neutrik.de<br />

Das neue opticalCON HYBRID<br />

MED System von Neutrik bietet<br />

16 LWL-Leitungen und zwei Stromkontakte<br />

in einer Steckerlösung an.<br />

Durch das Übertragen von Strom<br />

und Daten in einer Kabellösung<br />

werden Stolperfalle im OP-Saal<br />

reduziert und die Sicherheit erhöht.<br />

Der HYBRID MED Stecker ist so<br />

designt, dass er sehr leicht zu reinigen<br />

ist und eine möglichst glatte<br />

Oberfläche aufweist. Das ergonomische<br />

und ausgeklügelte Design<br />

des Steckers ermöglicht auch eine<br />

Anbindung<br />

Die opticalCON HYBRID MED-<br />

Serie umfasst konfektionierte Kabelund<br />

Einbausteckverbinder im gängigen<br />

D-Format sowie Breakout-<br />

Kabel mit vier bis acht LC-Anschlüssen<br />

für die weitere Anbindung. ◄<br />

10 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


ANZEIGE // SUSUMU<br />

Spezialist in der<br />

Dünnschichttechnologie<br />

Seit 1964 bietet Susumu (SSM) innovative und hochqualitative Dünnschichtwiderstände<br />

für alle Bereiche der Elektronikindustrie an. Als Spezialist in der<br />

Dünnschichttechnologie und einer der weltweit größten Hersteller bietet<br />

das Unternehmen eine große Bandbreite hochwertiger Bauteile an, u.a.<br />

Chipwiderstände, Chipnetzwerke bis 1,5 kV, Präzisionswiderstandsnetzwerke,<br />

HF-Dämpfungsglieder, HF-Abschlusswiderstände oder Stromsensoren.<br />

Verbesserte<br />

RG-Dünnschicht-Widerstände<br />

Susumu Deutschland hat mit der RoHS-konformen<br />

Serie PRG eine zweite verbesserte<br />

Ausführung der RG-Serie vorgestellt, die bei<br />

4-facher Nennleistung dieselbe Präzision und<br />

Zuverlässigkeit beibehält.<br />

Die RoHS-konforme Serie PRG ist eine verbesserte Ausführung<br />

der RG-Serie von Susumu<br />

Durch ein neues Design der Anschlüsse<br />

konnte die Wärmeableitung verbessert werden;<br />

die Anschlüsse befinden sich auf der<br />

Längsseite. Diese Anschlussart ist nicht für<br />

alle Anwendungen geeignet, daher wurde<br />

die Bodenklemme an den Schmalseiten<br />

vergrößert. Damit können auch solche Applikationen<br />

bedient werden, bei denen die<br />

unkonventionelle lange Bodenklemme nicht<br />

möglich ist. Durch ihre Stabilität auch unter<br />

rauen Bedingungen ist die neue Serie insbesondere<br />

für Anwendungen in der Robotik<br />

sowie in der Ansteuerung von Gleichstrommotoren<br />

und Wechselrichtern geeignet.<br />

Die in der Baugröße 1206 im Bereich von<br />

10 bis 100 KOhm lieferbaren Widerstände<br />

bestehen aus NiCr und sind daher sehr<br />

rauscharm. Der Betriebstemperaturbereich<br />

erstreckt sich von -55 bis +155 °C bei einem<br />

TK von ±25 ppm/K und einer Drift von 0,1<br />

bis 0,5 %. Die Nennleistung beträgt 1 W.<br />

Aufgrund der kleinen Bauformen sind die<br />

Widerstände bis 1 GHz einsetzbar. Die hohe<br />

Langzeitstabilität wird durch eine anorganische<br />

Passivierung erreicht.<br />

ATS Serie<br />

Chip-Dämpfungselemente<br />

Im riesigen elektromagnetischen Spektrum<br />

wird nur ein Bruchteil für die drahtlose Kommunikation<br />

genutzt: der Bereich von 1 MHz bis<br />

30 GHz. Und der ist dicht belegt – von drahtlosen<br />

Kommunikationssystemen einschließlich<br />

Kurzwellen-, AM-, FM-, TV-Rundfunk, Mobilfunk,<br />

sowie von verschiedenen Anwendungen<br />

wie Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, oder industriellen<br />

und medizinischen Systemen.<br />

Da hier kaum noch ungenutzte Frequenzen<br />

übrig sind, soll der Frequenzbereich für die<br />

drahtlose Kommunikation erweitert werden.<br />

Hierfür müssen einige Hürden genommen<br />

werden, da die Signaldämpfung durch die<br />

Luft, die Kommunikationsdistanz und die<br />

Fähigkeit, feste Objekte zu durchdringen mit<br />

zunehmender Frequenz abnehmen. Um eine<br />

ausreichende Signalstärke für viele Nutzer<br />

bereitzustellen, sind Hochverstärkungsantennen<br />

sowie Strahlformungstechniken und<br />

Diversitätsverfahren erforderlich. Module,<br />

die breite Frequenzbereiche abdecken, werden<br />

immer wichtiger, um viele Kommunikationsbänder<br />

in nur einem Gerät abzudecken.<br />

Dementsprechend müssen auch die<br />

Dämpfungsglieder angepasst werden. Diese<br />

spielen eine wichtige Rolle beim Begrenzen<br />

von Sende- oder Empfangssignalen auf die<br />

gewünschte Signalstärke. Dies ist immer<br />

dann notwendig, wenn ein zu starkes Antennensignal<br />

Gerätestörungen verursachen<br />

könnte oder empfindliche Empfänger vor<br />

Überlastung geschützt werden müssen.<br />

Wie alle Komponenten werden Dämpfungsglieder<br />

anhand verschiedener Spezifikationen<br />

definiert. Die primären sind der<br />

Dämpfungswert sowie der Frequenzbereich.<br />

Letzterer wurde bei den Attenuatoren der<br />

ATS-Serie auf 30 GHz erweitert. Diese decken<br />

somit im Vergleich zu der Vorgängerserie PAT<br />

(10 GHz) eine größere Bandbreite ab.<br />

Die Dämpfungsglieder der ATS-Serie sind<br />

im T-, p- oder Dualp-Design erhältlich und<br />

besitzen eine Dämpfung von 1 ~ 2, 3 ~ 7 bzw.<br />

8 ~ 10 dB (je nach Design) und können in<br />

1,0-dB-Schritten eingestellt werden.<br />

RGA Serie<br />

Susumu hat bei der bekannten Serie RG<br />

durch den Einsatz von Goldkontakten anstelle<br />

der üblichen Zinnkontakte den zulässigen<br />

Betriebstemperaturbereich auf 230 °C<br />

erweitern können. Allerdings ist hierbei ein<br />

Derating zu beachten, die volle Nennleistung<br />

kann im Bereich von -55 bis +125 °C genutzt<br />

werden. Gleichzeitig gestatten die Goldkontakte<br />

die Verwendung leitfähiger Kunstharze,<br />

wodurch Kleben möglich wird.<br />

Der erweiterte Temperaturbereich erleichtert<br />

den Einsatz der Bauteile in der Automobilindustrie,<br />

in Bohrgeräten und allgemein<br />

in Geräten, die im Betrieb hohen Temperaturen<br />

ausgesetzt sind. Ferner sind diese Bauteile<br />

RoHS-konform und 100 % blei- und halogenfrei.<br />

Hervorzuheben sind die kleine Drift<br />

von < ±0.1 % und ein TK von ±10 ppm/K. Die<br />

Widerstände sind in den Bauformen 0402,<br />

0603 und 0805 erhältlich Die Nennleistung<br />

beträgt 1/32 bis 1/10 W, der Widerstandsbereich<br />

47 Ohm bis 1 MOhm.<br />

Die Serie RGA arbeitet zuverlässig bis zu 230 °C<br />

Susumu Deutschland GmbH · Frankfurter Str. 63 - 69 · 65760 Eschborn · Tel. +49 (0) 6196 / 96 98 407 · www.susumu.de<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

11


Komponenten<br />

Netzwerkisolator mit Überspannungsschutz<br />

und für 2,5 Gbit/s Netzwerke<br />

Der neue Netzwerkisolator MI 2005 ist nun auch für die Anbindung aktueller WLAN-Router mit<br />

Übertragungsraten von bis zu 2,5 GBit/s gemäß Netzwerkstandard IEEE 802.3bz ausgelegt und lässt sich sicher<br />

mit vorhandener Twisted-Pair-Netzwerkverkabelung (Cat6) betreiben.<br />

Netzwerkisolator MI 2005<br />

Bilder und Grafiken: © Baaske Medical<br />

Autor:<br />

Alfred Kuczera<br />

Baaske Medical<br />

https://baaske-medical.de<br />

Der IEEE 802.3bz Standard<br />

(auch 2.5GBASE-T genannt) wurde<br />

vom Institute of Electrical and Electronics<br />

Engineers (IEEE) in den<br />

USA entwickelt und am 22. September<br />

2016 vom IEEE-SA Standards<br />

Board mit dem Ziel etabliert,<br />

die große Lücke zwischen<br />

den Geschwindigkeiten von einem<br />

und 10 Gbit/s unter Beibehaltung<br />

der bestehende Kabelinfrastrukturen<br />

im kupferbasierten Ethernet-<br />

Netzwerk zu schließen. Daneben<br />

sollten auch Geräte mit höheren<br />

Datenraten, wie etwa aktuelle<br />

WLAN-Accesspoints, für die herkömmliche<br />

1-Gbit-Anschlüsse<br />

nicht mehr ausreichen, verlustfrei<br />

angebunden werden können. Der<br />

Standard definiert Übertragungsgeschwindigkeiten<br />

von 2,5 GBit/s<br />

auf Cat6-Kabel, jeweils mit einer<br />

Länge von bis zu 100 Metern bezogen<br />

auf Twisted-Pair-Kabel.<br />

2.5GBASE-T basiert auf den<br />

gleichen Datenübertragungstechniken<br />

wie 10GBASE-T, nur sind die<br />

Signalraten niedriger und auf ein<br />

Viertel (bei 2.5GBASE-T) herunter<br />

skaliert. Durch die niedrigeren<br />

Signalraten reduzieren sich die<br />

Anforderungen an die benötigte<br />

Kabelbandbreite. Die Funktion<br />

zum Regeln der Übertragungsrate<br />

aus 10GBASE-T bleibt erhalten.<br />

Dabei werden Störungen und<br />

die Übertragungseigenschaften<br />

des Kabels berücksichtigt und die<br />

Übertragungsgeschwindigkeit entsprechend<br />

angepasst.<br />

Der Schutz des Patienten<br />

vor vagabundierenden Ableitund<br />

Ausgleichsströmen an Geräten,<br />

die in medizinischen Einrichtungen<br />

auch in der Patientenumgebung<br />

bei der Verbindung zwischen<br />

einem aktiven Medizinprodukt und<br />

einem Nichtmedizingerät entstehen<br />

können, ist die wichtigste Aufgabe<br />

des Netzwerkisolators. Er ermöglicht<br />

die galvanische Trennung einer<br />

kupfergeführten Ethernet-Datenleitung<br />

und verhindert somit die Übertragung<br />

von unerwünschten Spannungen<br />

und Strömen zwischen den<br />

Teilen eines elektrischen Systems.<br />

Der Netzwerkisolator nutzt elektromagnetische<br />

Induktion, um hochfrequente<br />

Wechselspannungen in dem<br />

für die Datenübertragung genutzten<br />

Frequenzband möglichst verlustarm<br />

zu übertragen. Die passiven, elektronischen<br />

Bauelemente benötigen<br />

aufgrund dieses Verfahrens keine<br />

eigene Stromquelle und verhalten<br />

sich völlig transparent im Datennetz.<br />

Ideal für die normgerechte<br />

galvanische Trennung<br />

Gemäß den Anforderungen der<br />

DIN EN 60601-1 (Ausgabe 3.2)<br />

verfügt der MI 2005 über zwei<br />

unabhängige Schutzmaßnahmen<br />

(2x MOPP) zum Patienten und eignet<br />

sich daher ideal für die normgerechte<br />

galvanische Trennung von<br />

Ethernet-basierten Signalschnittstellen<br />

innerhalb der Patientenumgebung.<br />

Unter Stressbedingungen<br />

garantiert der Netzwerkisolator bis<br />

zu 10 kV DC (10 Sek.) Isolationsfestigkeit<br />

und 5 kV AC (60 Sek.).<br />

Darüber hinaus werden problemlos<br />

8 kV Kontaktentladung und 16 kV<br />

Luftentladung erfüllt.<br />

Einbau oder Wandmontage<br />

Der MI 2005 ist auch als Einbauisolator<br />

oder für die Wandmontage<br />

erhältlich und schützt auch empfindliche<br />

Mess- und Überwachungseinrichtungen<br />

vor Störspannungen und<br />

Potenzialdifferenzen. Audioanwendungen<br />

werden gegen Überspannungen<br />

und niederfrequenter Wechselspannungen<br />

gesichert, was Störgeräusche<br />

(Netzbrummen) beim<br />

Klang verhindert.<br />

In 5 Sekunden sind Patient, Personal und Equipment geschützt -<br />

Netzwerkisolator MI 2005 - Baaske Medical<br />

12 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Komponenten<br />

dazu führen können, dass Kabelummantelungen<br />

spröde oder brüchig<br />

werden. Eine weitere Fehlerquelle<br />

können Potenzialunterschiede zwischen<br />

den Geräten sein. Werden in<br />

einem System mehrere Geräte miteinander<br />

kombiniert, summieren sich<br />

auch die Ableitströme. Diese können<br />

dann auch die Ethernet-Verbindung<br />

betreffen und somit weitreichende<br />

Konsequenzen hervorrufen.<br />

Vorteile durch den MI 2005<br />

Überspannungen<br />

Bei den gefährlichen Überspannungen<br />

in elektrischen Geräten<br />

kann es sich um Spannungserhöhungen<br />

mit einer Zeitdauer unter<br />

einer Tausendstelsekunde handeln,<br />

die ein Vielfaches über der zulässigen<br />

Betriebsspannung von elektrischen<br />

und elektronischen Geräten<br />

liegen. Ursachen sind direkte<br />

oder nahe Blitzeinschläge sowie<br />

Ein- und Ausschalten von verschiedenen<br />

Endgeräten im Stromversorgungsnetz.<br />

Speziell vernetzte Systeme,<br />

wie etwa Kommunikationsoder<br />

Alarmanlagen können durch<br />

Überspannungseinwirkung Schaden<br />

nehmen.<br />

Geräte mit zwei oder mehr unterschiedlichen<br />

Anschlüssen, wie DSL-<br />

Router, Fernseher oder Steuerungen<br />

von Heizungsanlagen sind besonders<br />

gefährdet, weil sie sowohl eine<br />

Stromversorgung als auch Schwachstromanschlüsse<br />

(Datenanschluss,<br />

Antennenanschluss, Fühlerleitungen<br />

etc.) eingebaut haben. Die Schwachstromanschlüsse<br />

sollten besonders<br />

geschützt werden, da die Spannungsfestigkeit<br />

dieser Eingänge sehr<br />

gering ist. Da aber alle Anschlüsse<br />

eines Gerätes berücksichtigt werden<br />

müssen, empfehlen Experten<br />

die Umsetzung eines abgestimmten<br />

Schutzkonzeptes. Denn wird<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

Schaltkreis<br />

auf die Trennung verzichtet, kann<br />

die Summe der Ableitströme des<br />

Netzwerks die zulässigen Grenzwerte<br />

schnell überschreiten. Die<br />

Folge sind Brummschleifen, die<br />

Telefon, Netzwerkverbindungen<br />

und den Monitorempfang stören<br />

und - in Einzelfällen - das Gerät<br />

zerstören können. Bei besonders<br />

ungünstigen Konstellationen können<br />

sogar Menschen und Tiere<br />

durch Stromschläge gefährdet werden<br />

oder Brände entstehen.<br />

Fehlerursachen<br />

Installationsfehler, Alterungsprozesse,<br />

Umwelteinflüsse oder Feuchtigkeit<br />

sind nur einige Gründe, die<br />

Fehler und Spannungen in der Netzwerkleitung<br />

verursachen und die<br />

Die Ausstattung gemischter Systeme<br />

mit MI 2005 Isolatoren bringt<br />

dagegen zahlreiche Vorteile:<br />

• Schutz vor unkalkulierbaren Strömen<br />

in der Patientenumgebung<br />

• keine fest montierten Kabel - einfacher<br />

Austausch<br />

• langzeitverfügbar für min. 10 Jahre<br />

• jahrelange Akzeptanz im Weltmarkt<br />

• langlebig: 1 Fehler in 21 000<br />

000 Std.<br />

• Isolation bis 5 kV AC, unter Stressbedingungen<br />

bis 10 kV DC (10<br />

Sek.)<br />

• Erfüllung der gesetzlichen Vorgabe<br />

von 4 kV nach 60601-1<br />

• zusätzliche Unterdrückung transienter<br />

Überspannungen auf den<br />

Signalleitungen<br />

• herausragende Ethernet Performance,<br />

1 dB Dämpfung<br />

• nahezu verlustfrei – verhält sich<br />

wie ein 1 m Netzwerkkabel<br />

13


Komponenten<br />

Frequenzbereich<br />

• geringste Einfügedämpfung, keine<br />

Widerstände oder Kondensatoren<br />

• getestet und genormt gemäß<br />

IEC 60601-1 (Ausgabe 3.2) und<br />

IEC 60601-1-2<br />

• Verstärkte Isolierung gem.<br />

IEC 60601-1<br />

• kombinierbar mit Cat6 Patchkabel<br />

• geeignet zur Verwendung in medizinischen<br />

Versorgungseinheiten<br />

• rund um die Uhr zuverlässiger<br />

und wartungsfreier Dauerbetrieb<br />

• geringe Ausfallquoten – 5 Jahre<br />

Garantie<br />

Was ist ein Medizinprodukt?<br />

Als Medizinprodukte im Sinne<br />

der seit dem 26.05.<strong>2021</strong> umzusetzenden<br />

europäischen Medizinprodukte-Verordnung<br />

(Medical<br />

Device Regulation, MDR) gelten<br />

elektrische Geräte, die der Diagnose,<br />

Verhütung, Überwachung,<br />

Vorhersage, Prognose, Behandlung<br />

oder Linderung von Krankheiten,<br />

Kompensierung von Verletzungen<br />

oder Behinderungen,<br />

Untersuchung, Ersatz oder Veränderung<br />

der Anatomie oder eines<br />

physiologischen oder pathologischen<br />

Vorgangs oder Zustands<br />

dienen, sowie der Gewinnung von<br />

Informationen durch die In-vitro-<br />

Untersuchung von Gewebe aus<br />

dem menschlichen Körper. Auch<br />

Produkte, die der Untersuchung,<br />

der Ersetzung oder der Veränderung<br />

des anatomischen Aufbaus<br />

oder eines physiologischen<br />

Vorgangs oder der Empfängnisregelung<br />

dienen und weitere<br />

bestimmte Produkte für Reinigung,<br />

Desinfektion oder Sterilisation<br />

gehören dazu.<br />

Abmessungen<br />

Netzwerkisolator für die<br />

Medizintechnik<br />

Bei dem e-medic Netzwerkisolator<br />

MI 2005 handelt es sich um<br />

ein speziell für den Einsatz in der<br />

Medizintechnik entwickeltes Gerät.<br />

Zweck des MI 2005 ist es, ein mit<br />

einer Netzwerkschnittstelle ausgerüstetes<br />

medizinisches elektrisches<br />

Gerät oder System mit einem nicht<br />

medizinischen Gerät oder System<br />

(Einzel-PC oder lokales Netzwerk)<br />

nach aktuellen Normen für die elektrische<br />

Sicherheit (IEC 60601-1) und<br />

EMV (IEC 60601-1-2) zu verbinden<br />

und die galvanisch leitende Ethernet-Verkabelung<br />

unter Einhaltung<br />

der Grenzwerte zu isolieren. Denn<br />

wenn an einem medizinischen elektrischen<br />

Gerät (ME-Gerät) keine galvanische<br />

Trenneinrichtung vorhanden<br />

ist oder die Ethernet-Schnittstelle<br />

nur für die Kombination mit<br />

anderen ME-Geräten vorgesehen<br />

ist und deshalb keine eigene galvanische<br />

Trenneinrichtung hat, muss<br />

gemäß der deutschen Medizinprodukte<br />

Betreiberverordnung (MPBetreibV)<br />

ein Netzwerkisolator eingesetzt<br />

werden. Beispiele dafür wären<br />

die Verbindung des Praxis- oder<br />

Kliniknetzwerks mit dem Computer<br />

eines Belastungs-EKG-Systems<br />

oder die Verbindung eines Computers<br />

innerhalb der Patientenumgebung<br />

eines Arzt- oder Behandlungszimmers<br />

mit dem Praxis netzwerk.<br />

Ein einzelner Netzwerkisolator<br />

ist jedoch kein Medizinprodukt im<br />

Sinne der MDR, da er keinerlei therapeutischen<br />

oder diagnostischen<br />

Zweck erfüllt. Er unterliegt im medizinischen<br />

elektrischen System jedoch<br />

der Vorgaben der EN 60601-1<br />

und der EN 60601-1-2. Demnach<br />

ist die Konformität für einen<br />

Netzwerkisolator auch nicht nach<br />

der MDR, sondern nach Niederspannungsrichtlinie<br />

2006/95 EG<br />

für die elektrische Sicherheit und<br />

EMV Richtlinie 2004/108 EG für<br />

die elektromagnetische Verträglichkeit<br />

durch den Hersteller zu<br />

erklären. Netzwerkisolatoren können<br />

in der Medizintechnik als Zubehör<br />

oder Bestandteil eines medizinischen<br />

elektrischen Gerätes oder<br />

Systems verwendet werden.<br />

Die MDR gestattet dem Betreiber<br />

eines aktiven Medizinproduktes<br />

in sogenannter „Eigenherstellung“<br />

ein medizinisches elektrisches<br />

System selbst herzustellen.<br />

Das bedeutet, dass ein Netzwerktrenner<br />

oder Netzwerkisolator<br />

in Kombination mit einem medizinischen<br />

elektrischen Gerät zu<br />

einem medizinischen elektrischen<br />

System wird und damit der MDR<br />

unterliegt. In diesem Fall muss<br />

der „Eigenhersteller“ überprüfen,<br />

ob alle Medizinprodukte in dem<br />

Bereich des bestimmungsgemäßen<br />

Gebrauchs betrieben und benutzt<br />

werden. Dazu gehört auch, dass<br />

am Gesamtsystem die gebotenen<br />

Hygienevorschriften erfüllt werden<br />

und die Geräte gemäß IP-Klassifikation<br />

(International Protection<br />

Code) gegen das Eindringen von<br />

Feuchtigkeit geschützt sind. Anderenfalls<br />

wäre nicht ausgeschlossen,<br />

dass im direkten Umfeld eines<br />

Patienten Flüssigkeiten etwa aus<br />

Infusionen oder Körperflüssigkeiten<br />

in ein Gerät eindringen und Ausfälle<br />

in der Elektronik verursachen.<br />

Quellen:<br />

• Baaske Medical<br />

• NBASE-T Alliance<br />

• IEEE Corporate<br />

Communications<br />

14 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />


Bahnbrechend fortschrittliche Smart<br />

Edge-Plattform für IOT-Anwendungen<br />

Komponenten<br />

Bei der Produktfamilie Ganymed<br />

handelt es sich um eine Weiterentwicklung<br />

der Kallisto-Plattform,<br />

die ebenfalls eine simultane Detektion<br />

von Beschleunigungen, Drehraten,<br />

Magnetfeldern, Temperaturen,<br />

Luftfeuchtigkeit, Drücke, Umgebungslichtverhältnisse<br />

und Luftgüten<br />

erlaubt, jedoch einem neuen<br />

Ansatz bzgl. Prozessorarchitekturen,<br />

Datensicherheit, Konnektivität und<br />

Gehäusetechnologie folgt. Auch bei<br />

dieser Produktfamilie sind individuelle,<br />

anwendungsspezifische Konfigurationen<br />

möglich, die in enger<br />

Abstimmung mit den Kunden definiert<br />

werden.<br />

Proprietärer System-<br />

Schaltkreis<br />

-NVM, AES-Unterstützung, einem<br />

Zufallszahlengenerator, elektronische<br />

Sicherungen (e-Fuses) und<br />

nur einmal beschreibbare Speicherbereiche<br />

für die Ablagen von Zertifikaten<br />

und Schlüsseln (One-Time<br />

Programmable Memory). All diese<br />

Maßnahmen zusammen ermöglicht<br />

das Betreiben der Ganymed-<br />

Produkte als verlässliche „Root-of-<br />

Trust“-Knoten innerhalb des IoT.<br />

Software Development Kit<br />

Auch für die Ganymed-Plattform<br />

stehen ein Software Development<br />

Kit (SDK) und verschiedene Programmierschnittstellen<br />

(Application<br />

Programming Interfaces, API)<br />

zur Verfügung, um den Einstieg und<br />

die anwendungsspezifische Implementierung<br />

der Ganymed-Produkte<br />

zu erleichtern.<br />

Einsatzbereiche<br />

Die einmalige Kombination<br />

aus hoher Performance, geringer<br />

Leistungsaufnahme, konsequent<br />

umgesetzter Miniaturisierung und<br />

Verwendung aktueller Sicherheitskomponenten<br />

macht die Ganymed-<br />

Plattform zu einer echten Edge-<br />

Computing-Lösung für ein überwältigendes<br />

Spektrum industrieller<br />

und nichtindustrieller Anwendungen<br />

hoher bis sehr hoher Komplexität<br />

und höchstem Bedarf an<br />

Datensicherheit und Datenschutz.<br />

Somit ergänzen die Ganymed-Produkte<br />

die Kallisto-Plattform ideal in<br />

den High-End-Segmenten vorausschauender<br />

Wartung, Zustandsund<br />

Umweltüberwachung, Smart<br />

Home-, Wearable- und Life-Applikationen<br />

sowie im Gesundheits wesen,<br />

Sport und Fitness. ◄<br />

Sensry GmbH<br />

www.sensry.de<br />

Den Kern der Ganymed-Plattform<br />

bildet ein proprietärer System-<br />

Schaltkreis (System-On-Chip, SoC),<br />

der speziell für zukünftige Anwendungen<br />

im Internet der Dinge (Internet<br />

of Things, IoT) entwickelt wurde.<br />

Ein 400 MHz RISC-V-Cluster mit<br />

neun Kernen stellt eine hochperformante<br />

Rechenleistung zur Verfügung,<br />

die es erlaubt, komplexe<br />

Algorithmen künstlicher Intelligenz<br />

direkt auf dem Ganymed auszuführen.<br />

Ergänzt wird der RISC-V-Cluster<br />

durch umfangreichen Speicher<br />

(MRAM, SRAM) und ein Konzept<br />

integrierter, Hardware-basierter<br />

Sicherheitskomponenten, u. a.<br />

bestehend aus Secure-RAM und<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

15


Komponenten<br />

Zuverlässigkeit vom Rettungsdienst<br />

bis hin zur Reha<br />

Konnektivität in der Medizintechnik und ihre Herausforderungen<br />

Egal ob Wearable oder tragbares Gerät: Steckverbinder für die Medizintechnik sind alles andere als<br />

Standardware von der Stange, sondern viel mehr maßgeschneiderte Hightech-Komponenten.<br />

Alle Bilder © Fischer Connectors<br />

Medizintechnik spielt in zahlreichen<br />

medizinischen Disziplinen<br />

eine wichtige Rolle. So vielfältig<br />

die Einsatzgebiete sind, so<br />

vielfältig sind auch die Herausforderungen<br />

und Ansprüche an die<br />

Technik. Während Rettungseinsätze<br />

schnell und unkompliziert erfolgen<br />

müssen, sind im OP Zuverlässigkeit<br />

und Komfort für Chirurgen entscheidend.<br />

In der Rehabilitation und<br />

Behandlung von Patienten spielen<br />

noch weitere Faktoren wie Alltagstauglichkeit<br />

und Gewicht eine wichtige<br />

Rolle. Aber eines haben alle<br />

diese Bereiche gemeinsam: Ohne<br />

zuverlässige und robuste Konnektivität<br />

geht es nicht. Die dafür benötigten<br />

Lösungen müssen spezielle<br />

Anforderungen erfüllen und sind<br />

oft speziell für bestimmte Anwendungen<br />

entwickelt worden.<br />

Rettungsdienst<br />

Alleine in Deutschland erleiden<br />

jedes Jahr circa 280.000 Menschen<br />

einen Herzinfarkt. Wenn Notärzte<br />

zu einem solchen Einsatz gerufen<br />

werden, zählt jede Sekunde. Mithilfe<br />

mobiler Herz-Lungen-Unterstützungssysteme<br />

können Patienten<br />

bereits auf dem Weg ins Krankenhaus<br />

stabilisiert und wertvolle<br />

Zeit gewonnen werden. Aber auch<br />

bei Krankentransporten innerhalb<br />

eines Krankenhauses oder bei Verlegungen<br />

von Klinik zu Klinik muss<br />

die Versorgung sichergestellt sein.<br />

Tragbare Herz-Lungen-Unterstützungssysteme<br />

können schnell bei<br />

verschiedensten Indikationen der<br />

Herzchirurgie, Kardiologie, Intensiv-<br />

und Notfallmedizin eingesetzt<br />

werden. Sie ersetzen extrakorporal<br />

den Kreislauf des Menschen und<br />

garantieren die ausreichende Sauerstoffversorgung<br />

aller lebenswichtigen<br />

Organe bei schwerem Herzund<br />

Lungenversagen. Dadurch<br />

kann das nach einer Unterversorgung<br />

häufig diagnostizierte Multiorganversagen<br />

verhindert werden.<br />

Unkomplizierte<br />

Verbindungstechnik<br />

Damit die mobilen Maschinen<br />

einwandfrei laufen und die bestmögliche<br />

Versorgung des Patienten<br />

auch während des Transports<br />

sichergestellt werden kann,<br />

sind die Ausstattung, ihre Qualität<br />

sowie Bedienerfreundlichkeit<br />

existenziell. Aufgrund der Kompaktheit<br />

der mobilen Geräte muss<br />

auch die Verbindungstechnik sehr<br />

kompakt gestaltet werden, gleichzeitig<br />

aber sehr unkompliziert und<br />

zuverlässig sein. Besonders geeignet<br />

sind in diesem Fall Steckverbinder<br />

mit mechanischer Kodierung.<br />

Jeder Stecker auf der Platine hat<br />

eine spezifische Größe, die nur mit<br />

Autor: Martin Wimmers,<br />

Geschäftsführer<br />

Fischer Connectors GmbH<br />

www.fischerconnectors.com<br />

Da medizinische Komponenten häufig gereinigt werden müssen und<br />

die dafür verwendeten Reinigungsmittel meist sehr aggressiv sind, ist<br />

eine spezielle Beschichtung der Steckverbinder notwendig. Besonders<br />

gut geeignet sind Steckverbinder aus Messing mit einer chromierten<br />

Oberfläche, um Beschädigungen zu vermeiden<br />

16 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Komponenten<br />

das Kabelmanagement an medizinischen<br />

Wearables zu verbessern,<br />

gibt es spezielle Steckverbinderlösungen.<br />

Diese sind so konzipiert,<br />

dass sie über deutlich mehr Freiheitsgrade<br />

als normale Steckverbinder<br />

verfügen und 360° steckbar<br />

sind. Dadurch bleibt das Kabel<br />

stets in Position, egal wie der Operateur<br />

sich bewegt. Der Arzt kann<br />

sich also voll auf seinen Patienten<br />

konzentrieren, ohne durch unerwünschte<br />

Kabelwanderung in das<br />

Gesichtsfeld gestört zu werden.<br />

Um das Kabelmanagement an medizinischen Wearables zu verbessern, gibt es spezielle Steckverbinderlösungen.<br />

Diese sind so konzipiert, dass sie über deutlich mehr Freiheitsgrade als normale Steckverbinder verfügen und 360°<br />

steckbar sind. Dadurch bleibt das Kabel stets in Position, egal wie der Träger sich bewegt. Der Tragekomfort wird<br />

dadurch deutlich erhöht, da unerwünschte Kabelwanderung vermieden wird<br />

dem entsprechenden Gegenstück<br />

kompatibel ist. Dadurch ist es ausgeschlossen,<br />

dass medizinisches<br />

Personal in hektischen Situationen<br />

externe Geräte falsch an das Gerät<br />

anschließt. Darüber hinaus ist es<br />

wichtig, dass die Steckverbinder<br />

gut und einfach zu stecken sind,<br />

um eine hohe Qualität der Signalübertragung<br />

zu ermöglichen.<br />

Robustes Material<br />

Auch das Material der Steckverbinder<br />

spielt bei solchen Anwendungen<br />

eine wichtige Rolle. Da<br />

medizinische Komponenten häufig<br />

gereinigt werden müssen, ist<br />

es unabdingbar, dass sie besonders<br />

robust sind. Medizinische Reinigungsmittel<br />

sind meist ziemlich<br />

aggressiv und können Beschichtungen,<br />

die dem nicht gewachsen<br />

sind, angreifen. Da dadurch die<br />

Steckbarkeit, die Signalqualität<br />

und damit auch die Lebensdauer<br />

der Komponenten beeinträchtigt<br />

werden kann, ist eine spezielle<br />

Beschichtung notwendig. Besonders<br />

gut geeignet sind Steckverbinder<br />

aus Messing mit einer chromierten<br />

Oberfläche. Tests zeigten,<br />

dass mit diesen Gegebenheiten bis<br />

zu 1.000 Reinigungszyklen möglich<br />

sind, ohne dass die Oberfläche verändert<br />

oder beschädigt wurde. Dies<br />

trägt dazu bei, dass die Steckverbinder<br />

so lange funktionieren wie<br />

auch das Gerät an sich. Ein Austauschen<br />

ist bei sachgemäßer Anwendung<br />

nicht notwendig.<br />

Dichtigkeit<br />

Da tragbare medizinische Geräte<br />

oft rauen Umgebungen ausgesetzt<br />

sind, ist auch die Dichtheit der Steckverbinder<br />

ein wichtiges Kriterium.<br />

Wenn Wasser oder Staub eindringen<br />

sollten, kann das sowohl die<br />

Steckbarkeit als auch die Signalqualität<br />

beeinträchtigen. Dies kann<br />

im Notfall zu Problemen führen und<br />

im schlimmsten Fall Menschenleben<br />

kosten. Steckverbinder für mobile<br />

medizinische Geräte sind deshalb<br />

häufig so konzipiert, dass sie luftdicht<br />

abschließen. IP68 ist in diesem<br />

Bereich ein zuverlässiger Standard.<br />

Einsatz im OP<br />

Auch im OP spielt zuverlässige<br />

Konnektivität eine wichtige Rolle,<br />

besonders wenn Wearables zum<br />

Einsatz kommen. Chirurgische<br />

Headsets sind beispielsweise für<br />

eine erfolgreiche Operation heutzutage<br />

meist unerlässlich. Die<br />

Chirurgen nutzen die Headsets,<br />

um während der Operation optimale<br />

Lichtverhältnisse zu schaffen.<br />

Natürlich müssen die Headsets<br />

entsprechend mit Strom versorgt<br />

werden. Dafür benötigt man<br />

Kabel und einen Steckverbinder. Da<br />

Chirurgen während einer Operation<br />

stets hoch konzentriert sein müssen,<br />

ist es problematisch, wenn das<br />

Kabel dem Arzt in das Gesichtsfeld<br />

rutscht. Um das zu vermeiden und<br />

Rehabilitation und<br />

Alltagshilfe<br />

Da es immer mehr Patienten gibt,<br />

die in häuslicher Umgebung betreut<br />

werden, wachsen auch die Ansprüche<br />

an die medizinischen Geräte,<br />

die zu Hause zur Behandlung und<br />

Überwachung notwendig sind. Tragbare<br />

Geräte eignen sich optimal, um<br />

den Patienten im Alltag zu begleiten<br />

und dabei auf die Einhaltung wichtiger<br />

Behandlungsschemata hinzuweisen<br />

und, falls notwendig, zu warnen.<br />

Wearables werden unter anderem<br />

dafür genutzt, die Werte von<br />

Patienten mit chronischen Herzerkrankungen<br />

oder Diabetes durchgehend<br />

zu erfassen und zu verarbeiten.<br />

Um eine solch sensible und<br />

empfindliche Überwachung durchzuführen,<br />

muss jedoch die richtige<br />

Hardware verwendet werden, die es<br />

ermöglicht, dass das Gerät nicht nur<br />

zuverlässig, sondern auch bequem<br />

ist und den Patienten nicht behindert.<br />

Auch hier spielen das Kabel­<br />

Medizinische Wearables werden unter anderem dafür genutzt, die<br />

Werte von Patienten mit chronischen Herzerkrankungen oder<br />

Diabetes durchgehend zu erfassen und zu verarbeiten. Dabei spielen<br />

Steckverbinderlösungen eine wichtige Rolle bei der Zuverlässigkeit und<br />

beim Tragekomfort<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

17


Komponenten<br />

Aufgrund der Kompaktheit von mobilen Geräten im Rettungseinsatz muss auch die Verbindungstechnik sehr kompakt gestaltet werden, gleichzeitig aber<br />

sehr unkompliziert und zuverlässig sein. Besonders geeignet sind in diesem Fall Steckverbinder mit mechanischer Kodierung<br />

management und die Größe der<br />

Geräte eine zentrale Rolle.<br />

Eine besondere Herausforderung<br />

ist der Alltag für Querschnittgelähmte.<br />

Von einem auf den anderen<br />

Moment verliert man einen Großteil<br />

der Selbstständigkeit. Treppen steigen,<br />

Aufstehen, von A nach B kommen<br />

oder geliebte Hobbys: Vieles<br />

ist nur noch mithilfe anderer möglich.<br />

Moderne Technik in Form von<br />

medizinischen Exoskeletten kann<br />

den Menschen einen großen Teil<br />

ihrer Selbstständigkeit und damit<br />

Lebensqualität wieder geben. Mit<br />

besonders modularen und leichten<br />

Exoskeletten ist es sogar möglich,<br />

beispielsweise Skitouren zu gehen.<br />

Damit die Motoren an den Gelenken<br />

der Exoskelette auch das machen,<br />

was der Träger ihnen vorgibt, ist<br />

eine zuverlässige Übertragung zwischen<br />

Steuerung und Gelenk essenziell.<br />

Dabei ist es wichtig, dass die<br />

Steckverbinder nicht nur zuverlässig<br />

sind, sondern auch robust genug<br />

für alle Witterungen und gleichzeitig<br />

auch so kompakt, dass sie sich<br />

problemlos in das Exoskelett einfügen<br />

lassen, ohne hervorzustechen.<br />

Da Exoskelette vor allem im Freien<br />

benutzt werden, müssen auch hier<br />

die Steckverbinder den Elementen<br />

standhalten, gleichzeitig müssen sie<br />

leicht zu reinigen sein. Membrangeschütze<br />

Steckverbinder gewährleisten<br />

beides. Da bei Exoskeletten<br />

für eine angenehme Anwendung<br />

überall Gewicht eingespart werden<br />

muss, spielt auch das Material der<br />

Steckverbinder eine Rolle. Steckverbinder<br />

aus verchromtem Aluminium<br />

sind hier gegenüber vergleichbaren<br />

Produkten aus Messing im Vorteil:<br />

Sie sind circa 50 Prozent leichter.<br />

Dadurch sind sie ideal für mobile<br />

Anwendungen geeignet.<br />

Schenken Sie sich Unendlichkeit.<br />

Mit einer Testamentsspende an EuroNatur<br />

helfen Sie, das europäische Naturerbe<br />

für kommende Generationen zu bewahren.<br />

Vielseitig und unersetzlich<br />

Entlang der gesamten Palette der<br />

Medizintechnik spielt Konnektivität<br />

eine zentrale Rolle. Ohne Steckverbinder<br />

geht nichts. Die Entwicklung<br />

von Steckverbindern für den medizinischen<br />

Sektor ist dabei eng mit den<br />

Entwicklungen der Medizintechnikhersteller<br />

verknüpft. Da die Verbindungsstellen<br />

die anfälligsten Punkte<br />

für Schäden von außen sind, ist hier<br />

besondere Vorsicht geboten. Zwar<br />

müssen die Steckverbinder leicht zu<br />

stecken, gleichzeitig aber auch dicht<br />

sein. Wasser, Sand oder sonstige<br />

potenziell schädliche Dinge müssen<br />

zuverlässig draußen gehalten<br />

werden. Bei medizinischen Anwendungen<br />

ist es ebenfalls wichtig, dass<br />

die Steckverbinder leicht zu reinigen<br />

sind und aggressiven medizinischen<br />

Reinigungsmitteln widerstehen<br />

können. Darüber hinaus ist<br />

der Tragekomfort beispielsweise<br />

durch effizientes Kabelmanagement<br />

und geringes Gewicht, vor<br />

allem bei mobilen Anwendungen<br />

wie Wearables ein wichtiges Kriterium.<br />

Steckverbinder sind deshalb<br />

nicht nur Mittel zum Zweck, sondern<br />

High-End-Produkte, die entscheidend<br />

zur Funktion und dem<br />

Erfolg medizintechnischer Produkte<br />

beitragen. ◄<br />

Interessiert? Wir informieren Sie gerne. Bitte wenden Sie sich an:<br />

Sabine Günther • Telefon +49 (0)7732/9272-0 • testamentsspende@euronatur.org<br />

18 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Komponenten<br />

Zuverlässig und ausfallsicher<br />

Mit den qualitativ hochwertigen, in Deutschland<br />

gefertigten Folienkondensatoren von<br />

WIMA bietet Schukat ein breites Programm<br />

an unterschiedlichen Typen für diverse Einsatzbereiche<br />

in der Medizintechnik an. So sorgen<br />

beispielsweise die Polypropylenkondensatoren<br />

der Serien MKP10 (250 - 3.000 VDC)<br />

und FKP1 (1000 - 6.000 VDC) für eine zuverlässige<br />

Schockauslösung in Defibrillatoren und<br />

finden zudem in der Lasertechnologie Verwendung,<br />

um den hohen Energiebedarf zu decken.<br />

Die kompakten und langlebigen SMD-Kondensatoren<br />

der PET- und PEN-Serien kommen in<br />

Beatmungsgeräten zum Einsatz. Zudem führt<br />

der Hersteller weitere Serien, unter anderem<br />

für die Anwendung in Magnetresonanztomographen<br />

(MRT), im Portfolio. Diese reichen<br />

von Standard-Typen im 5mm-Rastermaß über<br />

selbstheilfähige MKP4-Kondensatoren bis hin<br />

zu den Metallpapierkondensatoren der MP3-<br />

Serie, die eine sehr hohe Sicherheit gegen<br />

aktive und passive Entflammung sowie ein<br />

sicheres Regenerierverhalten bei gleichzeitig<br />

hoher Spannungsfestigkeit bieten. Alle Kondensatoren<br />

von WIMA weisen eine hohe Zuverlässigkeit<br />

sowie Feldausfallraten gegen 0 auf<br />

und gewährleisten damit höchste Sicherheit.<br />

Dank exzellenter elektrischer Parameter verfügen<br />

sie über eine hohe Leistungsfähigkeit<br />

und eine überdurchschnittliche Lebenserwartung<br />

von mitunter über 20 Jahren. Auch unter<br />

rauen Einsatzbedingungen liefern sie beste<br />

mechanische Stabilität und halten damit auch<br />

kritischen Umweltbedingungen wie extremen<br />

Temperaturen und Feuchtigkeit stand.<br />

Schukat<br />

www.schukat.com<br />

Maßgeschneiderte Mikroheizer mit schneller Reaktionszeit<br />

MEDICAL<br />

CONNECTIVITY<br />

SOLUTIONS<br />

■ DISPOSABLE OR STERILIZABLE<br />

Die Innovative Sensor Technology<br />

IST AG entwickelt und stellt Mikroheizer<br />

her, die in verschiedenen<br />

Anwendungen eingesetzt werden<br />

können, wie z. B. in medizinischen<br />

Geräten, Luftbefeuchtern, dem Enteisen<br />

von beschlagenen Autoseitenspiegeln<br />

und vielen mehr.<br />

Bei der Herstellung der Mikroheizer<br />

kommt die Dickschichttechnologie<br />

zum Einsatz, welche<br />

schnell, zuverlässig und effizient<br />

die gewünschte Wärmeenergie<br />

bereitstellt. Die Mikroheizer können<br />

in einem Temperaturbereich<br />

von -40 °C bis zu +800 °C eingesetzt<br />

werden, haben einen geringen<br />

Platzbedarf und ermöglichen<br />

eine präzise Erwärmung von Feststoffen,<br />

Flüssigkeiten und Gasen.<br />

IST bietet die Entwicklung kundenspezifischer<br />

Lösungen an. Gemäß<br />

der Anforderungen designt das Entwicklungsteam<br />

von IST die optimale<br />

Lösung. Als Technologiepartner<br />

unterstützt das Unternehmen den<br />

Kunden von der Vision über das<br />

Design und der Bemusterung bis<br />

hin zur Serienfabrikation kleiner<br />

und großen Stückzahlen.<br />

IST präsentierte am S+T Forum<br />

innovative Kundenheizungs- und<br />

Sensorlösungen mit dem Fokus<br />

auf Dickschichtprodukte.<br />

Innovative Sensor<br />

Technology IST AG<br />

www.ist-ag.com<br />

fischerconnectors.com<br />

■ BRASS, ALUMINUM, PLASTIC<br />

■ IP68/HERMETIC<br />

■ ASSEMBLED SOLUTIONS:<br />

SILICONE OR THERMOPLASTIC<br />

FISCHER CORE SERIES DISPOSABLE<br />

■ Cost-effective single-use plugs<br />

■ Modular or turnkey solution<br />

FISCHER MINIMAX SERIES<br />

■ Signal & power<br />

■ USB 3.0, Ethernet & HDMI<br />

FISCHER FREEDOM SERIES<br />

■ Low profile, easy integration<br />

■ 360° mating & fully cleanable<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

19<br />

FC_DE_Medical_Meditronic_May21_108x151.indd 1 20.05.21 13:07


Komponenten<br />

Obsoleszenz-Management bei Steckverbindern<br />

fängt bei der Entwicklung an<br />

Unwirtschaftlichkeit, Innovationszyklen und technologische Entwicklungen, Marktanpassungen an Kundenbedürfnisse,<br />

Restriktionen oder Umweltkatastrophen – die Gründe für eine Obsoleszenz können vielschichtig<br />

sein. Obsoleszenz bezeichnet den Zustand, in dem ein Gut oder Prozess nicht mehr verfügbar ist.<br />

Bild 1: Stufen des Obsoleszenz-Managements (© Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e. V.)<br />

Autoren:<br />

Martin Adamczyk und<br />

Jan Lehmann, Produktmanager<br />

ept GmbH<br />

www.ept.de<br />

Gerade im Komponentengeschäft<br />

in der Medizintechnik kann<br />

dies schnell geschehen. Hier treffen<br />

niedrige Bauteilpreise oft auf hohe<br />

Stückzahlanforderungen, um eine<br />

wirtschaftliche Fertigung sicherzustellen.<br />

Eine Abkündigung führt<br />

nicht selten zu hohem Aufwand für<br />

Einkauf, Entwicklung und Fertigung<br />

der Anwender. Durch frühzeitiges<br />

Handeln lassen sich nicht nur Nerven,<br />

sondern auch Kapazitäten und<br />

Geld einsparen.<br />

Abkündigung eines<br />

Steckverbinders:<br />

Gefahren und Folgen<br />

Auch im Bereich der Board-to-<br />

Board Steckverbinder lassen sich<br />

unliebsame Abkündigungen nicht<br />

vermeiden. Sind diese Steckverbinder<br />

dann noch innerhalb einer<br />

aktiven Geräteserie integriert, kann<br />

das im schlimmsten Fall zu erheblichen<br />

Aufwänden und Kosten führen.<br />

Dies hängt stark davon ab, ob eine<br />

Second Source für den abgekündigten<br />

Steckverbinder identifiziert<br />

werden kann, oder ob ein Single-<br />

Source-Produkt verwendet wurde.<br />

Die Identifizierung von Alternativlieferanten<br />

und -produkten<br />

obliegt je nach Organisationsstruktur<br />

üblicherweise dem Component<br />

Engineer oder technischen Einkäufer.<br />

Der identifizierte Lieferant muss<br />

qualifiziert und freigeben werden.<br />

Neben diesen initialen Aufwänden<br />

für Einkauf und Qualitätsmanagement<br />

benötigt der neue Steckverbinder<br />

noch eine technische Freigabe<br />

und eine Qualifizierung im Gerät.<br />

Auch Entwicklung und Labor sind<br />

gezwungen, viel Aufwand in bereits<br />

entwickelte Geräteserien zu stecken.<br />

Je nach Applikation ist obendrein<br />

noch eine erneute Zertifizierung<br />

des Gerätes notwendig. Dies ist<br />

häufig bei Medizin geräten oder in<br />

explosionsgefährdeten Bereichen<br />

erforderlich. Bei einer Abkündigung<br />

von Single-Source Steckverbindern<br />

muss zudem ein Redesign<br />

der Leiterplatte mit einem alternativen<br />

Steckverbindertyp erfolgen.<br />

So werden erneut Ressourcen in<br />

Entwicklung und Fertigung für ein<br />

längst marktfähiges Produkt aufgebracht.<br />

Hinter all diesen Punkten steht<br />

das Drohszenario eines Fertigungsstopps,<br />

sollte keine Alternative zeitnah<br />

bereitstehen. Eine Bauteilabkündigung<br />

kann also schwerwiegende<br />

Folgen haben.<br />

Risiken managen: Das<br />

Obsoleszenz-Management<br />

Es gilt demnach, diese Gefahren<br />

zu minimieren oder gar auszuschließen.<br />

Das Obsoleszenz-Management<br />

(OM) liefert hierfür geeignete<br />

Methoden. Die Zielstellung<br />

ist, nicht mehr produzierte Bauteile<br />

frühzeitig durch Vergleichstypen<br />

zu ersetzen oder bewusst für<br />

Reparaturen bzw. Servicearbeiten<br />

zu bevorraten. Um einen Bandstillstand<br />

aufgrund einer Abkündigung<br />

eines Bauteiles zu vermeiden, ist<br />

ein Obsoleszenz-Management notwendig.<br />

Die ZVEI (Zentralverband<br />

Elektrotechnik- und Elektronikindustrie<br />

e. V.) unterteilt dieses in drei<br />

Kategorien (siehe Bild 1).<br />

Die erste Kategorie umfasst das<br />

reaktive OM. Die Maßnahmen und<br />

Handlungen erfolgen, wie der Name<br />

bereits verrät, erst nachdem eine<br />

EOL-Meldung (EOL = End of Life)<br />

eingegangen ist. Das hat den Vorteil,<br />

dass zunächst keine Ressourcen<br />

in das OM investiert werden<br />

müssen. Leider ist dies bereits<br />

der einzige nennenswerte Vorteil.<br />

Die Nachteile liegen somit auf<br />

der Hand: Zum einen ist nicht ausreichend<br />

Zeit, um eine Alternative<br />

zu qualifizieren bzw. ein Redesign<br />

umzusetzen. Das Ergebnis: Band­<br />

20 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Komponenten<br />

stillstand. Der andere große Nachteil<br />

besteht darin, dass das Unternehmen<br />

unnötig belastet wird. Es<br />

muss sich um Redesigns kümmern<br />

und hat weniger oder keine Zeit für<br />

die Entwicklung neuer Produkte.<br />

Proaktives OM<br />

Das proaktive OM verfolgt eine<br />

andere Strategie. Hier soll durch<br />

Risikobewertungen, Analysen, Partnerschaften<br />

und Verträge eine frühzeitige<br />

Warnung erfolgen, bevor eine<br />

EOL-Meldung eintrifft. Das ermöglicht<br />

dem Unternehmen einen längeren<br />

Handlungszeitraum, in welchem<br />

es einen Bandstillstand idealerweise<br />

abwenden kann. Dennoch<br />

bleibt der Aufwand für die nachträgliche<br />

Erstellung und Qualifizierung<br />

einer Alternative bestehen.<br />

Um das Risiko und den Aufwand<br />

im Nachgang bestmöglich zu minimieren,<br />

wird das strategische OM<br />

mit einer Second-Source-Strategie<br />

bei der Entwicklung empfohlen.<br />

Hier werden für kritische Bauteile<br />

bereits im Entwicklungsprozess<br />

mindestens zwei Hersteller qualifiziert<br />

und freigegeben. Im Falle einer<br />

Abkündigung ist somit eine unmittelbare<br />

Umstellung möglich. Dieses<br />

vorausschauende Handeln ermöglicht<br />

es, gelassen auf EOL-Meldungen<br />

zu reagieren und sich der<br />

Entwicklung neuer, innovativer Produkte<br />

zu widmen. Viele der Steckverbinder,<br />

die als Second-Source-<br />

Produkte in Frage kommen, unterliegen<br />

einer Produktnorm oder Spezifikation.<br />

Welche Vorschriften hier<br />

Anwendung finden und welche die<br />

passenden Steckverbinder sind,<br />

erfahren sie im Folgenden.<br />

Steckverbinder, die einer<br />

Produktnorm unterliegen<br />

In Produktnormen wie der IEC<br />

60603-2 (ehemals DIN 41612)<br />

werden alle funktionsrelevanten<br />

Maße inklusive zulässiger Toleranzen<br />

definiert sowie die relevanten<br />

Prüfungen für mechanische<br />

und elektrische Nachweise<br />

standardisiert. Alle Produkte, welche<br />

ein solches Gütesiegel tragen,<br />

müssen den Nachweis gemäß der<br />

Produktnorm erfüllen. Somit lässt<br />

sich sagen: Produktnormen schaffen<br />

vergleichbare Standards und<br />

belegbare Nachweise. Eine Produktnorm<br />

erleichtert somit auch<br />

den Einstieg für weitere Steckverbinder-Hersteller.<br />

Grund hierfür ist<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

der deutlich geringere Aufwand in<br />

der Produktentwicklung durch die<br />

bestehende Vorgabe aller funktionsrelevanten<br />

Maße und Toleranzen.<br />

Hohes Angebot an<br />

unterschiedlichen<br />

Bauformen<br />

Auch ept führt die millionenfach<br />

bewährten Steckverbinder-Klassiker<br />

der DIN 41612 Reihe im Produktportfolio.<br />

Die Produktreihe<br />

DIN 41612 / IEC 60603-2 umfasst<br />

12 Grundbauformen sowie weitere<br />

ergänzende Versionen im Raster<br />

2,54 mm bzw. 5,08 mm. Während<br />

DIN-Steckverbinder seit vielen Jahren<br />

von nahezu allen namenhaften<br />

Steckverbinder-Herstellern angeboten<br />

werden, zeichnet sich ept vor<br />

allem durch das hohe Angebot an<br />

unterschiedlichen Bauformen aus.<br />

Auch typischerweise als Low-Runner<br />

bekannte Bauformen sind dabei<br />

dauerhaft im Portfolio zu finden.<br />

Kompatibilität mit neuesten<br />

Board-Designs<br />

Selbst in Zeiten von IoT und Industrie<br />

4.0 existieren zahlreiche<br />

Anwendungen, welche nicht dem<br />

Miniaturisierungstrend unterworfen<br />

sind. Hierfür zeichnen sich<br />

Steckverbinder der DIN-Reihe vor<br />

allem durch ihre Kompatibilität mit<br />

den neuesten Board-Designs aus,<br />

begünstigt durch die breite Vielfalt<br />

an Bauformen, Polzahlen und<br />

Anschlusstechniken.<br />

Durch die hohe Fertigungstiefe,<br />

beginnend beim eigenen Werkzeugbau<br />

für Stanz- und Spritzgusswerkzeuge,<br />

sowie eigenen Galvanik linien<br />

und Bestückautomaten, bietet ept<br />

auch in Zukunft zuverlässig die<br />

bewährte Variantenvielfalt des Leiterplattenklassikers<br />

an und eröffnet<br />

so eine attraktive Möglichkeit, das<br />

Obsoleszenz-Risiko zu minimieren.<br />

Steckverbinder, die<br />

der Spezifikation eines<br />

Konsortiums unterliegen<br />

Die „PCI Industrial Computer<br />

Manufacturers Group“, kurz PICMG,<br />

ist ein Konsortium aus über 220<br />

Unternehmen. Die Mitglieder dieses<br />

Konsortiums sind größtenteils<br />

Vorreiter für neue Technologien und<br />

blicken auf langjährige Entwicklungserfahrung<br />

in ihren Branchen<br />

zurück. Gemeinsam erarbeiten sie<br />

patentfreie Spezifikationen für leistungsstarke<br />

Telekommunikations-<br />

Bild 2: DIN 41612 C-Messer- und Federleiste (© ept GmbH)<br />

und Industrieanwendungen. ept ist<br />

aktives Mitglied der PICMG und bietet<br />

mit den Colibri-Steckverbindern<br />

eine Lösung für die COM Express-<br />

Spezifikation für Embedded Systeme<br />

an. Innerhalb eines solchen Standards<br />

werden die Pin-Anzahl, Pin-<br />

Belegung, elektrische Funktionalität<br />

(wie Stromtragfähigkeit und Datenübertragungsrate)<br />

und die Außenmaße<br />

beschrieben. Im Gegensatz<br />

zur Produktnorm werden die funktionsrelevanten<br />

Maße und Toleranzen<br />

für das Stecksystem nicht<br />

definiert. Oft fokussieren sich die<br />

Konsortien auf Steckverbinder, welche<br />

über eine Second-Source-Möglichkeit<br />

verfügen und bei denen eine<br />

Lizenzvergabe möglich ist (RAND<br />

oder FRAND). Es kann jedoch auch<br />

vorkommen, dass eine Spezifikation<br />

die Neuentwicklung eines Steckverbinders<br />

erfordert.<br />

Höherer Entwicklungsaufwand<br />

Der Entwicklungsaufwand für<br />

einen, der Spezifikation entsprechenden<br />

Steckverbinder ist im Vergleich<br />

zu einem genormten Steckverbinder<br />

aufgrund der nicht vorgeschriebenen<br />

funktionsrelevanten<br />

Maße und Toleranzen wesentlich<br />

höher. Das System muss mittels<br />

einer Toleranzkettenbetrachtungen<br />

entwickelt werden. Außerdem müssen<br />

in mehreren Entwicklungsschleifen<br />

verschiedene begleitende Prüfungen<br />

durchgeführt und nachgewiesen<br />

werden. Beim Colibri Steckverbinder<br />

von ept wird beispielsweise<br />

die mechanische und elektrische<br />

Kompatibilität zu den Marktbegleitern<br />

mittels Kreuzbarkeits-Testberichten<br />

nachgewiesen. Darüber<br />

hinaus punktet die Colibri-Produktreihe<br />

mit Datenübertragungsraten<br />

von über 16 Gbit/s. Somit sind störungsfreie<br />

Datenübertragungen von<br />

USB 3.1 Gen2 und PCI Express 4.0<br />

Signalen ohne weiteres möglich.<br />

Steckverbinder außerhalb<br />

einer Produktnorm oder<br />

Spezifikation<br />

Auch Steckverbinder außerhalb<br />

von Normen und Spezifikation können<br />

durchaus als Second-Source<br />

Produkt sinnvoll sein. Das Mitwirken<br />

in einer Produktnorm oder einer<br />

Spezifikation ist mit einem enormen<br />

zeitlichen Aufwand für das Unternehmen<br />

verbunden: In einem Norm-<br />

Gremium müssen mehrere Hersteller<br />

sich bezüglich der Anforderungen<br />

und Ausprägungen einig werden.<br />

Dabei können durch zu strikte<br />

Vorgaben jedoch auch Innovationen<br />

blockiert werden. Bei Boardto-Board<br />

Steckverbinder ist das<br />

Erfüllen einer Produktnorm grundsätzlich<br />

nicht notwendig, da diese<br />

nicht der CE-Kennzeichnungspflicht<br />

unterliegen. Der Entwicklungsaufwand<br />

und der erforderliche Nachweis<br />

entsprechen dem solcher Produkte,<br />

die einer Spezifikation unterliegen.<br />

Die mechanische und elektrische<br />

Kompatibilität zu den Marktbegleitern<br />

wird auch hier mittels<br />

Kreuzbarkeits-Testberichte nachgewiesen.<br />

Somit steht einer Verwendung<br />

von innovativen Steckverbindern<br />

als Second-Source-Lösung<br />

nichts mehr im Weg. ept bietet für<br />

diese Art von Steckverbindern Produkte<br />

an, die sich bereits als Marktstandard<br />

etabliert haben.<br />

21


Komponenten<br />

One27 SMT-Leiterplattensteckverbinder<br />

Der One27 SMT-Leiterplattensteckverbinder<br />

im Raster 1,27 mm<br />

gilt beispielsweise als der inoffizielle<br />

Nachfolger der DIN 41612 / IEC<br />

60603-2 Produktreihe. Die One27-<br />

Produktfamilie ist prädestiniert<br />

für eine Vielzahl von Mezzanine-,<br />

Board-to-Board- und Board-to-<br />

Cable-Anwendungen in SMT. Dazu<br />

ist sie äußerst robust und leicht zu<br />

verarbeiten. Um als Second-Source<br />

Lösung infrage zu kommen, wurden<br />

die Stecker nachweisbar kompatibel<br />

mit bereits gängigen SMT-Steckverbindern<br />

des Rasters 1,27 mm am<br />

Markt entwickelt. Mit einer Auswahl<br />

von drei verschiedenen Bauformen<br />

für jeweils Messer- und Federleiste<br />

sowie einer hohen Überstecksicherheit,<br />

kann quasi jeder Leiterplattenabstand<br />

von 8 bis 13,8 mm sowie<br />

jede Leiterplattenanordnung realisiert<br />

werden.<br />

Direktsteckverbindersysteme<br />

Mit dem EC.8 wiederum bietet<br />

ept ein Direktsteckverbindersystem,<br />

welches sich ebenfalls<br />

am Marktstandard orientiert.<br />

Das Direktsteckprinzip des EC.8<br />

ermöglicht dabei Datenübertragungsgeschwindigkeiten<br />

von bis<br />

zu 28 Gbit/s.<br />

Bild 3: One27 SMT-Steckverbinder (© ept GmbH)<br />

Bei Direktsteckern werden, im<br />

Gegensatz zu klassischen Steckverbindern,<br />

verschiedenste Hindernisse<br />

wie Richtungsänderungen,<br />

Reflexionen und Querschnittsänderungen<br />

minimiert, was eine<br />

klare Signalübertragung bedingt.<br />

Ein Direktstecker ermöglicht die<br />

direkte Kontaktierung der Leiterkarte<br />

ohne einen entsprechenden<br />

Gegenstecker. So liegen im Vergleich<br />

zu einem Feder-Messer-Paar<br />

weniger Kontaktstellen und Übergänge<br />

vor, Stromtragfähigkeit und<br />

Datenübertragungseigenschaften<br />

werden positiv beeinflusst.<br />

Absicherung durch<br />

vorausschauendes Handeln<br />

Um mögliche Risiken und<br />

Gefahren wie zum Beispiel die eines<br />

Bandstillstands zu vermeiden, hilft<br />

ein strategisches Obsoleszenz-<br />

Management mit einer Second-<br />

Source-Strategie. Um den Aufwand<br />

und das Risiko nach dem Eintreffen<br />

der EOL-Meldung zu verringern,<br />

lohnt es sich bereits in der Entwicklungsphase<br />

mindestens zwei Hersteller<br />

zu qualifizieren und freizugegeben.<br />

Steckverbinder, die hierfür<br />

zur Auswahl stehen, entsprechen<br />

einem Marktstandard, einer Produktnorm<br />

oder einer Spezifikation<br />

eines Konsortiums. Durch vorausschauendes<br />

Handeln können so<br />

unnötiger Aufwand und Risiken<br />

dauerhaft vermieden werden. ◄<br />

InGaAs-APDs in kompaktem SMT-Format für LiDAR und Abstandsmessung<br />

Excelitas Technologies ergänzt<br />

sein Sortiment an InGaAs-Avalanche-Photodioden<br />

um zwei<br />

neue APDs in robusten Keramik-<br />

SMT-Gehäusen für den Spektralbereich<br />

1000 nm – 1700 nm. Die<br />

InGaAs-APDs C30645L-080 und<br />

C30662L-200 zeichnen sich aus<br />

durch eine hohe Quantenausbeute,<br />

hohe spektrale Empfindlichkeit,<br />

geringes Rauschen und<br />

ein sehr gutes Signal-Rausch-<br />

Verhältnis. Sie sind für die Wellenlänge<br />

1550 nm optimiert und eignen<br />

sich für den Einsatz in augensicheren<br />

Laser-Entfernungsmessern.<br />

Zu den Hauptanwendungen zählen<br />

neben LiDAR- und ToF-Messungen<br />

auch die optische Zeitbereichsreflektometrie<br />

(OTDR) sowie<br />

optische Kommunikationssysteme<br />

und Laserscanning. Die nur 3 x 3<br />

mm großen Gehäuse wurden für<br />

SMT-Produktionslinien entwickelt<br />

und können kosteneffizient in großen<br />

Stückzahlen durch automatisierte<br />

Systeme assembliert werden.<br />

Sie lassen sich somit präzise an<br />

Referenzflächen ausrichten und<br />

sind damit den meisten APDs in<br />

TO-Gehäusen weit überlegen. Darüber<br />

hinaus erleichtern die großen<br />

aktiven Flächen von 80 µm bzw.<br />

200 µm die optische Integration.<br />

Es besteht zudem die Möglichkeit,<br />

optische Filter in die Gehäuse<br />

zu integrieren, um das Signal-<br />

Rausch-Verhältnis der rauscharmen<br />

InGaAs-APDs weiter zu optimieren,<br />

wenn Objekte auch über<br />

große Entfernungen zuverlässig<br />

erfasst werden müssen.<br />

Excelitas Technologies<br />

Corp.<br />

www.excelitas.com<br />

22 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Komponenten<br />

Leise Lüfter für medizinische Geräte -<br />

optimierte Flügelgeometrie macht es möglich<br />

damit nur so viel Luftgeräusch<br />

wie unbedingt nötig. Das MagFix<br />

Lager sorgt zudem für eine hohe<br />

Schock- und Vibrationsfestigkeit.<br />

Der richtige Partner<br />

SEPA EUROPE GmbH<br />

www.sepa-europe.com<br />

Fast in jedem Behandlungsraum<br />

steht ein High-Tech-Gerät<br />

der Medizintechnik. In den meisten<br />

Geräten werden Lüfter zur<br />

Kühlung der aufwendigen Elektronik<br />

bzw. der Rechenkomponenten<br />

verwendet. Die Geräuschentwicklung<br />

ist dabei nicht<br />

unerheblich und wird oft als störend<br />

empfunden. Je leiser die<br />

Antriebe sind, desto besser ist<br />

das für Ärzte, medizinisches Personal,<br />

Patienten und Besucher.<br />

Dank der neuen Lüftergeneration<br />

LF40P von Sepa Europe gehören<br />

Lüfter geräusche in medizinischen<br />

Geräten der Vergangenheit an.<br />

Durch die optimierte Flügelgeometrie<br />

arbeiten die Axiallüfter<br />

leise und doch effektiv.<br />

Medizintechnische<br />

Produkte<br />

Medizintechnische Produkte bilden<br />

im breiten Anwendungsfeld<br />

von Lüftern und Kühllösungen<br />

eine besondere Gruppe. Ob für<br />

Röntgengeräte, Patientenmonitore,<br />

Bestrahlungsgeräte, Beatmungsgeräte,<br />

DNA Sequenzierer<br />

oder in der Blutdiagnostik, Lüfter<br />

sorgen für zuverlässige Entwärmung.<br />

In einem Fall mag es die<br />

aufwändige Leistungselektronik<br />

sein, deren Temperatur bestimmte<br />

Werte nicht überschreiten darf, im<br />

anderen Fall ist es die Kühlung der<br />

Grafikaufbereitung für die hochauflösenden<br />

Bilddarstellung, die eine<br />

bildgebende Diagnostik erheblich<br />

erleichtert.<br />

Leise und trotzdem kompakt<br />

Manche der genannten Anwendungen<br />

sind geräuschsensibel. Im<br />

Diagnostikraum, z. B. beim MRT,<br />

spielt das Lüfter-Geräusch eher<br />

eine untergeordnete Rolle, im Aufwachraum<br />

neben dem Patienten<br />

aber schon. Da die Gehäuse<br />

immer kompakter werden, lässt<br />

sich ein großer Lüfter mit niedriger<br />

Drehzahl aus Platzgründen<br />

nicht immer realisieren. Die<br />

Konsequenz ist, dass ein kleineres<br />

Modell die gleiche Arbeit bei<br />

hoher Drehzahl schaffen muss,<br />

was eine Geräuschzunahme nach<br />

sich zieht. Abhilfe schafft hier die<br />

neue Lüftergeneration von Sepa<br />

Europe, die LF40P Serie. Durch<br />

die optimierte Flügelgeometrie<br />

kann sie geschickt Geräusch<br />

und Leistung vereinen. Beim Vergleich<br />

mit dem gleich großen Vorgängermodell<br />

lässt sich bei identischem<br />

Geräuschniveau ein Leistungsplus<br />

von 25 % verzeichnen.<br />

Darüber hinaus kann die Drehzahl<br />

über den PWM-Eingang an<br />

die notwendige Kühlungsleistung<br />

angepasst werden und erzeugt<br />

Neben Zuverlässigkeit und hoher<br />

Lebensdauer sind in der Medizintechnik<br />

weitere Anforderungen<br />

gegeben, wie z. B. Teile-Kennzeichnung<br />

für die Logistik, Fragen<br />

rund um die Dokumentation der<br />

Einzelbaugruppen, die zur Zertifizierung<br />

des Endprodukts notwendig<br />

ist sowie eine klare Strategie<br />

im Änderungsmanagement, um<br />

im Fall einer notwendigen Teileänderung<br />

die Gesamtfunktion des<br />

Geräts nicht zu gefährden. Hier ist<br />

Sepa Europe der richtige Partner<br />

mit Erfahrung im Bereich Medizintechnik!<br />

◄<br />

Lösungen für Ihr<br />

Temperatur-Management<br />

• Effektives Heizen mit<br />

Heizfolien<br />

• Zuverlässiges Kühlen oder<br />

Heizen im Zyklenbetrieb mit<br />

Peltiertechnik<br />

info@telemeter.de · www.telemeter.info<br />

Wir liefern Lösungen…<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

23<br />

Temperaturmanagement_43x132.indd 1 02.06.21 16:48


Komponenten<br />

Portfolio für implantierbare und allgemeine<br />

medizinische Anwendungen erweitert<br />

Das Produkt „RV-5028-C7 Medical“ von Micro Crystal ist die erste Echtzeituhr mit extrem niedrigem<br />

Stromverbrauch von 45 nA, integriert in einem ultrakleinen, Helium undurchlässigen Vollkeramikgehäuse<br />

© Micro Crystal AG<br />

Micro Crystal AG<br />

info@microcrystal.com<br />

www.microcrystal.com<br />

Basierend auf seiner langjährigen<br />

Erfahrung und aufgrund der<br />

hohen Zuverlässigkeit erfüllt Micro<br />

Crystal die höchsten Anforderungen<br />

für implantierbare medizinische<br />

Anwendungen. Mit der Einführung<br />

des neuen, extrem stromsparenden<br />

Real-Time Clock (RTC)-Moduls<br />

RV-5028-C7 Medical erweitert das<br />

Unternehmen seine Produktlinie mit<br />

implantierbaren Timing-Lösungen<br />

um ein weiteres Produkt mit einzigartiger<br />

Funktionalität.<br />

Das Portfolio für medizinische<br />

Implantate umfasst niederfrequente<br />

(32,0 – 102,4 kHz) Stimmgabelquarze,<br />

AT-Schnitt Quarze (14 –<br />

50 MHz), niederfrequente Oszillatoren<br />

(32.768 – 100 kHz). Das neue<br />

RTC Modul schließt nun die Lücke<br />

der benötigten Funktionen auf diesem<br />

Gebiet.<br />

Problemlösungen<br />

hinsichtlich Größe und<br />

Stromverbrauch<br />

Das RV-5028-C7 Medical Modul<br />

berücksichtigt Einschränkungen<br />

beim Platzbedarf, welche zunehmend<br />

auch medizinische, implantierbare<br />

Designs betreffen, indem<br />

ein 32,768 kHz Quarz und ein integriertes<br />

RTC-IC mit Standard I 2 C<br />

400 kHz Kommunikationsbus in<br />

einem vollkeramischen Miniaturgehäuse<br />

von 3,2 x 1,5 mm kombiniert<br />

werden. Die geringe Bauhöhe von<br />

nur 1,0 mm ermöglicht diese extrem<br />

kompakte Bauformen. Aufgrund seines<br />

modularen Designs erfordert es<br />

keine diskrete Oszillatoroptimierung<br />

während der Designphase durch den<br />

Kunden und minimiert Einschränkungen<br />

bezüglich Komponentenanordnung<br />

und erlaubt einfaches<br />

Plug & Play Design wodurch Entwicklungs-<br />

und Validierungs kosten<br />

gesenkt und die Markteinführung<br />

verkürzt werden.<br />

Hochgenau<br />

Die im Werk programmierte<br />

Korrektur der Gangabweichung<br />

gewährleistet eine Zeitgenauigkeit<br />

von ± 1 ppm (entspricht<br />

± 0,5 min/Jahr bei Umgebungstemperatur).<br />

Das hermetisch verschlossene<br />

Vollkeramikgehäuse<br />

ist undurchlässig für Helium und<br />

gewährleistet Langzeitstabilität<br />

und höchste Zuverlässigkeit über<br />

die gesamte Lebensdauer des<br />

Implantates.<br />

Extrem niedriger<br />

Stromverbrauch<br />

Der extrem niedrige Stromverbrauch<br />

der RTC von nur 45 nA ermöglicht<br />

ein optimiertes System-<br />

Power-Management. Die MCU des<br />

Geräts kann in Zeiten der Inaktivität<br />

in den Tiefschlafmodus (niedriger<br />

Stromverbrauch) versetzt und<br />

autonom durch die RTC wieder aufgeweckt<br />

werden und verlängert so<br />

die Batterielebensdauer.<br />

Eine integrierte Backup-Switch<br />

ergibt eine unterbrechungsfreie<br />

Umschaltung auf eine Backup-<br />

Batterie wenn die Hauptstromversorgung<br />

ausfällt. Dank des extrem<br />

niedrigen Stromverbrauchs dieser<br />

RTC kann als Backup-Quelle auch<br />

ein einfacher MLCC-Kondensator<br />

eingesetzt werden und löst somit<br />

die schwierigsten Backup-Power-<br />

Herausforderungen des Entwicklungsingenieurs.<br />

24 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Komponenten<br />

Zusatzfunktionen und<br />

höchste Zuverlässigkeit<br />

Eine minutengenaue Weckfunktion<br />

und ein 12-Bit-Timer bieten periodische,<br />

programmierbare Unterbrechungen<br />

(Interrupts). Die spezielle<br />

Ereigniserkennungsfunktion<br />

(Event Input) registriert externe<br />

Ereignisse, einschließlich gespeichertem<br />

Zeitstempel und ausgelöstem<br />

Interrupt. Ein 32-Bit-UNIX-<br />

Timer mit einer Auflösung von<br />

einer Sekunde hält die UNIX-Zeit<br />

oder kann zur Aufzeichnung der<br />

Betriebsdauer einer bestimmten<br />

Funktion des Medizinproduktes<br />

verwendet werden. Zusätzlich zu<br />

allen Timing-Registern enthält die<br />

RTC 43 Byte nichtflüchtigen Benutzerspeicher<br />

(EEPROM) und 2 Byte<br />

Benutzer-RAM.<br />

Die programmierbare Passwortfunktion<br />

für den Schreibschutz der<br />

Uhrzeit und der Konfigurationseinstellungen<br />

des RTC-Moduls, erhöht<br />

die Zuverlässigkeit und Integrität<br />

sicherheitskritischer Anwendungen.<br />

Das Echtzeituhrmodul RV-<br />

5028-C7 Medical wurde speziell<br />

für den Einsatz in implantierbaren<br />

medizinischen Geräten hergestellt.<br />

Die jahrzehntelange Erfahrung von<br />

Micro Crystal auf dem Gebiet von<br />

medizinisch implantierbaren Timing-<br />

Komponenten stellt sicher, dass die<br />

RV-5028-C7 Medical in Übereinstimmung<br />

mit den hochwertigsten<br />

Produktionstechnologien hergestellt<br />

wird. Strenge Test- und Screening-Prozesse<br />

werden während der<br />

gesamten Produktion durchgeführt,<br />

um mögliche latente Fehler auszuschließen.<br />

Wie bei allen medizinisch<br />

implantierbaren Komponenten führt<br />

Micro Crystal Aufzeichnungen zur<br />

vollständigen Rückverfolgbarkeit der<br />

Komponenten. Langfristige Zuverlässigkeit<br />

ist von größter Bedeutung<br />

(Klasse III implantierbar) und<br />

ein Marken zeichen des gesamten<br />

Produktportfolios von Micro Crystal<br />

für medizinische Implantate.<br />

Ein breites<br />

Anwendungsspektrum<br />

Die erstklassigen Timing-Produkte<br />

von Micro Crystal, mit höchster<br />

Zuverlässigkeit, dienen der Entwicklung<br />

neuer, aktiver implantierbarer<br />

medizinischer Geräte der Klasse III<br />

(AIMD) und elektronischen Infusionspumpen<br />

(EEDDs). Die implantierbare<br />

RV-5028-C7 Medical<br />

wird vielfach bei der Entwicklung<br />

von Neurostimulatoren, Herzüberwachungsgeräten,<br />

Infusionspumpen<br />

oder intelligenten orthopädischen<br />

Implantaten verwendet.<br />

Natürlich kommen Micro Crystal<br />

Komponenten auch in nicht implantierbaren<br />

Geräten wie Glukosemessgeräte/CGMs,<br />

Insulinpumpen, und<br />

Aktivitätstrackern zum Einsatz. Micro<br />

Crystal-Produkte sind auch in vielen<br />

anderen nicht-medizinischen Geräten<br />

für Industrie-, Automobil- oder<br />

IoT-Anwendungen im Einsatz, bei<br />

denen Genauigkeit, extrem geringer<br />

Stromverbrauch und kleinste Größe<br />

von entscheidender Bedeutung sind.<br />

Das Micro Crystal-Team ist in der<br />

Lage, Unternehmen bei Neudesigns<br />

zu unterstützen und bietet seinen<br />

Kunden als ein zuverlässiger Lieferant<br />

von Quarzkristallen, Oszillatoren<br />

und Echtzeituhr modulen, technisches<br />

und kommerzielles Knowhow<br />

an. ◄<br />

Mit einem Klick<br />

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• Aktuelle Produkt-News und<br />

ausgewählte Fachartikel aus<br />

der Elektronik-Branche<br />

• Direkt-Links zu den Herstellern<br />

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Fachartikel-Archiv<br />

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meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

25


Komponenten<br />

Flexible und hygienische Verbindungen<br />

Silikonumspritzte Systemlösungen bieten interessante Features für Hightech-Medizingeräte<br />

Einsatz bei Kabelsystemen, an die<br />

höchste Ansprüche gestellt werden.<br />

Dies fängt an bei der dauerhaften<br />

Unempfindlichkeit gegenüber unterschiedlichen<br />

Chemikalien, die bei<br />

der manuellen und maschinellen<br />

Reinigung zum Einsatz kommen.<br />

Ein weiterer Punkt ist die Temperaturbeständigkeit<br />

bei der Dampfsterilisierung<br />

im Autoklaven, die in<br />

der Regel bei 110 bis 134 °C abläuft.<br />

Die meisten Standard kabel aus<br />

Thermoplasten sind mit speziellen<br />

Zusätzen nur bis maximal 105 °C<br />

ausgelegt.<br />

Autor: Rudolf Weidenspointner<br />

ist Produktmanager für<br />

Kabelkonfektionierung und<br />

Technologien<br />

ODU GmbH & Co. KG<br />

www.odu.de<br />

Anwendungen in der Medizintechnik<br />

müssen höchste Anforderungen<br />

erfüllen und sind oft großen mechanischen<br />

und chemischen Einflüssen<br />

ausgesetzt. Das gilt auch für die eingesetzten<br />

Steckverbindungen. Silikonumspritzte<br />

Systemlösungen bieten<br />

durch ihre Widerstandsfähigkeit<br />

und Flexibilität viele Vorteile.<br />

Für die Hersteller medizintechnischer<br />

Hightech-Geräte ist die<br />

unbedingte Zuverlässigkeit aller eingesetzten<br />

Komponenten unverzichtbar.<br />

Das gilt auch für die verwendeten<br />

Steckverbindungen. Hier bieten<br />

silikonumspritzte Systemlösungen<br />

eine Reihe von Vorteilen, die in dieser<br />

Kombination von herkömmlichen<br />

Kabelsystemen nicht oder<br />

nur unvollständig zu erreichen sind.<br />

Einfache Knickschutz tüllen zum<br />

Beispiel haben den Nachteil, dass<br />

sich Schmutz bzw. Keime unter der<br />

Tülle sammeln und festsetzen können.<br />

Solchen Verunreinigungen wird<br />

bei den silikonumspritzten Systemlösungen<br />

aufgrund der Verbindung<br />

zwischen Kabel und Umspritzung<br />

vollständig vorgebeugt.<br />

Widerstandsfähige<br />

Systemlösung<br />

ODU hat dazu als Spezialist für<br />

hochwertige Steckverbindersysteme<br />

ein ganzheitliches Komplettsystem<br />

aus Steckverbinder, Silikonkabel<br />

mit passender Konfektionierung<br />

und einer Umspritzung ebenfalls<br />

aus Silikon sowie einer optionalen<br />

Laserbeschriftung entwickelt. Die<br />

widerstandsfähige Systemlösung<br />

hält der Dampfsterilisation bis zu<br />

500 Autoklavierzyklen stand und<br />

gewährleistet problemlose Wischdesinfektion,<br />

chemische Beständigkeit<br />

und absolute Hygiene.<br />

Die Systeme unterliegen zudem<br />

der medizinischen Prüfung nach<br />

ISO 10993-5. Die speziell behandelte<br />

Oberfläche besticht durch<br />

angenehme, glatte Haptik, die auch<br />

nach Dauereinsatz jegliches Kleben<br />

beziehungsweise den Stick-<br />

Slip-Effekt (Haftgleiteffekt) verhindert.<br />

Dadurch bleiben sowohl<br />

Kabel als auch Umspritzung frei<br />

von Schmutzablagerungen. Die<br />

gleitend übergehende Kabelumspritzung<br />

gewährleistet Flexibilität<br />

sowie Schutz vor einem unfreiwilligen<br />

Abreißen oder Abknicken von<br />

Steckverbinder und Kabel.<br />

Dampfsterilisation im<br />

Autoklaven<br />

Aufgrund seiner vielseitigen Materialeigenschaften<br />

eignet sich Silikon<br />

in besonderer Weise für den<br />

Ist Silikon beim Einsatz im Haushalt<br />

eher als klebrig und gummiartig<br />

bekannt, so lässt sich die Materialstruktur<br />

dank spezieller Behandlungsmethoden<br />

dauerhaft so verändern,<br />

dass die Oberfläche auch<br />

in der Medizintechnik mit optimalen<br />

Ergebnissen eingesetzt werden<br />

kann.<br />

Formstabil mit<br />

Memory-Effekt<br />

Im Unterschied zu anderen technischen<br />

Verfahren, bei denen ein<br />

Werkzeug dem erhitzten Werkstoff<br />

die passende Form gibt, wird Silikon<br />

beim Spritzgießverfahren kalt<br />

in eine erhitzte Gussform gespritzt<br />

und dort sozusagen ausgebacken.<br />

Im Temperaturbereich zwischen<br />

140 und 200 °C vernetzt sich die<br />

innere Struktur immer mehr und<br />

bildet dabei seine formstabilen<br />

Eigenschaften mit Memory-Effekt<br />

aus. Das heißt, die Form kehrt auch<br />

nach dem Verbiegen immer wieder<br />

in seine Ausgangsposition zurück.<br />

Ist das Silikon entsprechend ausgehärtet,<br />

kann es später auch durch<br />

höhere Temperaturen nicht mehr<br />

verformt oder verändert werden.<br />

Mit engen Toleranzen<br />

gefertigt<br />

Da sich bei dieser speziellen<br />

Art des Spritzgießverfahrens das<br />

Silikon im Gusswerkzeug so stark<br />

verflüssigt, muss das Werkzeug<br />

extrem exakt und mit engen Toleranzen<br />

gefertigt sein, um Materialhomogenität<br />

zu gewährleisten<br />

26 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Komponenten<br />

und ungewollte Einschlüsse oder<br />

Angussnähte zu verhindern.<br />

Hohe Flexibilität und<br />

trotzdem stabil<br />

Besonders wichtig bei silikonumspritzten<br />

Systemlösungen sind der<br />

Knickschutz und ein fast nahtloser<br />

Übergang zur Umspritzung. Dies<br />

garantiert zum einen Flexibilität<br />

von Kabel und Umspritzung. Zum<br />

anderen gewährleistet die besondere<br />

Form maximale Wechselbiegefestigkeit<br />

und eliminiert durch<br />

den gleitenden Übergang unhygienische<br />

Kanten, unter denen sich<br />

Verunreinigungen ansammeln können.<br />

Ergänzend sorgt die Verbindung<br />

von Kabel und Umspritzung für<br />

eine gute Zugentlastung und verhindert<br />

unter anderem ein Herausreißen<br />

der Kontakte bei zu hoher Belastung.<br />

Das richtige Maß an Stabilität<br />

und Festigkeit ergänzt so die geforderte<br />

Flexibilität und erhöht damit<br />

zusätzlich die Sicherheit.<br />

Dauerhafte Oberfläche<br />

Ein entscheidender Vorteil sind<br />

die Oberflächeneigenschaften von<br />

silikonumspritzten Systemlösungen.<br />

Sie verbinden zum einen Griffigkeit<br />

und ansprechende Haptik mit dauerhafter<br />

Schmutzresistenz und leichter<br />

Reinigung, Temperaturbeständigkeit,<br />

Widerstandsfähigkeit gegen<br />

Chemikalien sowie Anwender- und<br />

Patientenschutz. Die Besonderheit<br />

ist hierbei, dass das komplette System<br />

inklusive Umspritzung diese<br />

Oberflächeneigenschaften besitzt<br />

und glatt ist, nicht nur das Kabel.<br />

In zeitaufwendigen, standardisierten<br />

und gut dokumentierten Prüfreihen<br />

werden die für den jeweiligen<br />

Einsatzzweck optimalen Materialeigenschaften<br />

ermittelt. Zum Einsatz<br />

kommen Tests zur Autoklavierbarkeit<br />

und in „rauer Umgebung“ (Hitze,<br />

Kälte, Salzsprühnebel), Dichtigkeitsprüfungen,<br />

Tests zu Haftung sowie<br />

Zugfestigkeit.<br />

Unterhalb der Grenzwerte<br />

für Zytotoxizität<br />

Ein ganz wichtiger Faktor im Medizinbereich<br />

ist der Test der Produkte<br />

auf mögliche Zytotoxizität. Gute Verträglichkeit<br />

beim Operationseinsatz<br />

und im täglichen Klinikalltag ist mit<br />

Blick auf den Anwender- und Patientenschutz<br />

ein hohes Gut. Bei diesem<br />

Test werden sogenannte freie<br />

Siloxane untersucht, die als Spaltprodukte<br />

beim Herstellungsprozess<br />

entstehen können. Aufgrund<br />

der biokompatiblen Verträglichkeit<br />

gibt es dafür spezielle Grenzwerte.<br />

Im Rahmen des Entwicklungsprojekts<br />

hat ODU durch Prüfreihen<br />

in Kooperation mit einem externen<br />

Medizinlabor die Herstellungsverfahren<br />

für silikonumspritzte Systemlösungen<br />

soweit optimiert, dass<br />

die Grenzwerte weit unterhalb der<br />

geforderten Bestimmungen liegen.<br />

Einsatz in der Endoskopie<br />

Einen wichtigen Sektor der Einsatzbereiche<br />

für die High-tech<br />

Kabelsysteme stellt die Endoskopie<br />

dar. Die Verwendung hochflexibler<br />

und dabei hautfreundlicher und<br />

gleitfähiger Materialien, die Unempfindlichkeit<br />

bei der Dampfsterilisation<br />

im Autoklaven oder der kleinstmögliche<br />

Außendurchmesser sind<br />

ein großer Vorteil.<br />

Ein weiterer Bereich sind Monitorsysteme<br />

für Patienten, mit denen<br />

Hirnströme, Sauerstoff, Blutdruck<br />

oder die Temperatur gemessen werden.<br />

Hier sind vor allem weiche und<br />

flexible Steckverbindungen gefragt,<br />

die jeden Tag beim Patienten angesteckt<br />

werden und einfach gereinigt<br />

werden können. Diese sollten<br />

resistent sein gegenüber mechanischen<br />

Einflüssen wie Torsion,<br />

Vibration oder Biegung. Ebenso soll<br />

die Signal übertragung auch beim<br />

Transport der Geräte ausfallsicher<br />

und vibrationsbeständig sein.<br />

Zuverlässigkeit bei<br />

OP-Robotern<br />

Im Bereich roboterassistierter<br />

Operationshilfen sind die Kabelanschlüsse<br />

vielseitigen Belastungen<br />

wie Zug oder Torsion ausgesetzt.<br />

Trotzdem muss der Einsatz absolute<br />

Ausfallsicherheit und Zuverlässigkeit<br />

garantieren sowie höchste<br />

Hygieneansprüche erfüllen. Die<br />

Leitungen und Anschlüsse müssen<br />

ebenfalls je nach Kundenanforderung<br />

individuell kombinierbar sein.<br />

Beim Einsatz im Bereich von<br />

Dentalgeräten sind wiederum meist<br />

hybride Anschlüsse gefragt, die eine<br />

parallele Versorgung mit Wasser,<br />

Strom, Luft oder Licht erfordern.<br />

Ebenso sind meist einfach zu reinigende<br />

Kabelkonfektionierungen<br />

gefordert.<br />

Marktvorteile bei<br />

Hightech-Geräten<br />

Angesichts dieser vielfältigen<br />

Anforderungen bieten die Material-<br />

und Oberflächeneigenschaften<br />

von silikonumspritzen Systemlösungen<br />

sowie die umfangreichen<br />

Tests, deren Dokumentation auch<br />

erhältlich ist, entscheidende Vorteile<br />

für die Hersteller neuer Hightech-<br />

Geräte im Medizinbereich: Diese<br />

sparen sich bei der Entwicklung<br />

neuer Applikationen zur Marktreife<br />

wertvolle Zeit und Kosten. Ebenso<br />

können sie sich bei der Zulassung<br />

bzw. Zertifizierung ihrer Geräte ganz<br />

auf die eigenen Stärken konzentrieren.<br />

Grundlage für den Markterfolg<br />

ist allerdings die dauerhafte Zuverlässigkeit<br />

und Robustheit der eingesetzten<br />

Teilkomponenten, unter<br />

denen die eingesetzten Steckverbindungen<br />

das entscheidende Bindeglied<br />

ausmachen. ◄<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

27


Komponenten<br />

Elektronische Komponenten für zeitgemäße<br />

Medizintechnik<br />

Hygienegerechte Konstruktion<br />

Richard Wöhr GmbH<br />

www.woehrgmbh.de<br />

Beleuchteter kapazitiver Taster CAPWS01G02<br />

Weil medizintechnische Produkte<br />

höchste Ansprüche an Hygiene und<br />

Bedienbarkeit stellen – und weil<br />

beides direkt miteinander zusammenhängt,<br />

hat sich die Richard Wöhr<br />

GmbH über viele Jahre eine bemerkenswerte<br />

Kompetenz für Lösungen<br />

und Dienstleistungen für die Hersteller<br />

medizintechnischer Produkte<br />

erarbeitet. Das gilt insbesondere für<br />

Eingabe- und Anzeigesysteme wie<br />

Folientastaturen und Touchscreen-<br />

Lösungen sowie Gehäusesysteme.<br />

Entwicklung und Produktion<br />

hygiene-optimierter Komponenten<br />

sind bei diesem Unternehmen kein<br />

corona-indizierter Versuch, neue<br />

Märkte zu erschließen, sondern ein<br />

langjährig zertifizierter und gezielt<br />

ausgebauter Kompetenzbereich.<br />

Wöhr-Lösungen sind deshalb nahe<br />

an der Perfektion, weil schon in der<br />

Entwicklung die richtigen Weichen<br />

gestellt werden – und das gilt auch<br />

bei der medizintechnischen Auslegung<br />

der Software für Bedienung<br />

und Anzeige. Hier greifen Synergie-<br />

Effekte, die durch abteilungsübergreifendes<br />

Denken und langjährige,<br />

intensive Branchenkenntnisse entstehen.<br />

Komponenten von Wöhr bewähren<br />

sich in der Medizintechnik und<br />

ebenso in branchennahen Bereichen<br />

wie Pharma, Dental, Lebensmitteltechnik<br />

oder Laboranalytik.<br />

Hygienegerechte Taster und<br />

Schalter – bei Software und<br />

Hardware<br />

Ein gutes Beispiel stellt der kapazitive<br />

Taster/Schalter CAPWS01 dar,<br />

der ideal in hygienegerecht ausgeführte<br />

Touch-Screens integrierbar<br />

ist. Denn sein Ansprechverhalten<br />

kann über eine eigens entwickelte<br />

Software an die verschiedensten<br />

Anforderungen angepasst werden.<br />

So sind sowohl eine einfache, komfortable<br />

Bedienung mit und ohne<br />

Handschuhe aller Art, als auch die<br />

Hygiene immer gesichert.<br />

Touch-Screens und<br />

Tastaturen für die<br />

Medizintechnik<br />

Hygienegerechte Touch-Screens<br />

und Tastaturen hinter Glas von Wöhr<br />

sind so einbaubar, dass keine problematischen<br />

Kanten oder Vertiefungen<br />

entstehen. Antimikrobiell<br />

ausgestattete Oberflächen sowie<br />

eine separate Taste zur Deaktivierung<br />

der Tastatur für den Reinigungsvorgang<br />

beweisen tiefes Verständnis<br />

für die Anforderungen in<br />

der Medizintechnik.<br />

Medizintechnik und<br />

Industrie 4.0<br />

Die Digitalisierung macht auch<br />

vor der Medizintechnik nicht Halt<br />

– ganz im Gegenteil. Zu den sehr<br />

hohen Anforderungen an die Hygienefähigkeit<br />

der Anzeige- und Eingabegeräte<br />

sowie der Gehäuseoberflächen<br />

kommt die große Diversität<br />

der geforderten Produktvarianten.<br />

Hier spielt die große Stärke von<br />

Wöhr ihre Vorteile für jeden Kunden<br />

aus: die flexible Komponentenproduktion<br />

bei kleinen und mittleren<br />

Stückzahlen. Basis dafür sind<br />

die Entwicklungskompetenz und<br />

die eigene Glasbearbeitung: Wöhr<br />

wählt und kombiniert je nach Anforderung<br />

verschiedene Technologien<br />

des Optical Bonding, die sicherstellen,<br />

dass die im Hause produzierten<br />

Anzeige- und Touch-Displays ein<br />

klares, scharfes Bild, angepasste<br />

Sensitivität und optimale Hygienefähigkeit<br />

aufweisen. Technologie<br />

und Größe sind für jeden Kunden<br />

fast völlig frei wählbar.<br />

EMV- und IP-Schutz für die<br />

Medizintechnik<br />

Weil in der Medizintechnik oft<br />

sehr individuelle und anspruchsvolle<br />

Forderungen an die Schutzeigenschaften<br />

der Gehäuse gestellt<br />

werden, legt das Unternehmen die<br />

Schutzkonzepte für IP- und EMV-<br />

Lösungen für jeden Kunden projektspezifisch<br />

aus. Mit speziellen<br />

EMV- und ESD-Ausrüstungen für<br />

Metall- und Kunststoffoberflächen<br />

stellt Wöhr die Sicherheit der Elektronik<br />

auch unter den oftmals sehr<br />

schwierigen äußeren Bedingungen<br />

(Feuchtigkeit, Hitze, statische Aufladung,<br />

elektrostatische Entladung)<br />

im Medizinbereich zuverlässig<br />

sicher. Denn der umfassende<br />

technische Service schließt auf<br />

Wunsch auch die individuelle Entwicklung<br />

und Produktion ein. Das<br />

beginnt schon bei der Entwicklung<br />

der Gehäuse inklusive Montageteilen<br />

sowie der Auslegung der Front­<br />

28 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Komponenten<br />

Abschirmende Kunststoffgehäuse (EMV-Beschichtung)<br />

platten, inklusive des geeigneten<br />

Bedienkonzeptes. Zu erwartende<br />

häufige Reinigungszyklen werden<br />

ebenso beachtet, wie antimikrobielle<br />

Eigenschaften der Oberflächen<br />

und Einbauteile.<br />

Rückverfolgbarkeit nach<br />

Medizinproduktegesetz<br />

Zur Erfüllung der durch das Medizinproduktegesetz<br />

klar vorgegebenen<br />

Forderung nach Chargen-<br />

Rückverfolgung erhält jeder Kunde<br />

für jede Komponente eine ausführliche<br />

und vollständige Dokumentation,<br />

welche die MPG-Konformität<br />

bestätigt. Selbstverständlich ist die<br />

Richard Wöhr GmbH nach EN ISO<br />

13485 (Medizin) zertifiziert.<br />

Gehäusekühlung ohne<br />

Lüfter für optimale Hygiene<br />

Passive Kühlung ist der Schlüssel<br />

für die hygienegerechte Ausführung<br />

eines Gehäuses in der Medizintechnik.<br />

Denn nur ohne Lüfter ist<br />

sichergestellt, dass ein Gehäuse<br />

nicht zur „Keimschleuder“ wird,<br />

die eventuell kontaminierte Luft<br />

im ganzen Raum verteilt. Für die<br />

Entwärmung setzt das Unternehmen<br />

auf technisch anspruchsvolle<br />

Lösungen und legt bei Bedarf das<br />

komplette Gehäuse als Kühlkörper<br />

aus – und die hygiene gerechte Konstruktion<br />

der gesamten Mechanik im<br />

Inneren tut ein Weiteres dazu, dass<br />

die Verteilung von Keimen und Bakterien<br />

bestmöglich verhindert wird.<br />

„Cool bleiben statt Staub treiben“<br />

lautet hier die Devise.<br />

Zertifizierte Kompetenz<br />

nach EN ISO 13485 von<br />

Anfang an<br />

Was in der Medizintechnik zählt,<br />

sind Erfahrung und Können. Die Entwicklung<br />

und die Modifikation von<br />

industriellen Komponenten für die<br />

Anforderungen der Medizin-, Laborund<br />

Pharmatechnik stellt bei Wöhr<br />

eine langjährige Erfolgsgeschichte<br />

dar. Schon seit vielen Jahren ist<br />

die Richard Wöhr GmbH in den<br />

Bereichen Entwicklung, Produktion<br />

und Vertrieb nach der EN ISO 13485<br />

(Medizin) zertifiziert. Dieses Knowhow<br />

und die hohe Fertigungstiefe –<br />

in Verbindung mit engagierten Mitarbeitern<br />

– sind perfekte Voraussetzungen<br />

dafür, Eingabe- und Anzeigegeräte<br />

für medizinische Anwendungen<br />

kundenspezifisch zu entwickeln<br />

und zu produzieren und Kapazitätsengpässe<br />

in Entwicklung und<br />

Fertigung flexibel abzufedern. ◄<br />

Wälzlagertechnik im Miniaturformat<br />

Für Präzisionsarbeit im Kleinsten – wie z.B.<br />

in der Mess- und Elektrotechnik, der Mikroelektronik,<br />

im Elektromotorenbau oder bei<br />

medizinischen Apparaturen – liefert Hecht<br />

Kugellager Feinmechanik im Miniaturformat.<br />

Hierzu führt der Wälzlager-Spezialist<br />

Rillenkugel lager aus hochwertigem NIRO-<br />

Stahl in zahlreichen Dimensionierungen<br />

mit Innendurchmessern ab 1 mm im Programm.<br />

Diese Miniatur-Lager zeichnen sich<br />

durch ein niedriges Reib moment mit optimaler<br />

Lastführung aus und sind wahlweise<br />

in offenen, abgedichteten oder mit Metallscheiben<br />

abgedeckten Ausführungen erhältlich.<br />

Für hochgenaue Kurven- und Linearbewegungen<br />

beispielsweise in der Präzisionsmessung<br />

und Bürotechnik bietet Hecht<br />

nadelgelagerte Miniatur-Kurvenrollen aus<br />

japanischer Produktion. Die als Wälzkörper<br />

eingesetzten Nadeln ermöglichen sehr<br />

kompakte, leichtgewichtige Bauformen und<br />

verkraften vergleichsweise hohe Radialbelastungen.<br />

Abgestimmt auf hygienisch sensible<br />

Umgebungen wie etwa in der Medizintechnik<br />

und Lebensmittelindustrie sind die<br />

Kurvenrollen auch in korrosionsbeständiger<br />

Edelstahl-Ausführung erhältlich. Mit seinem<br />

großen Bestand stets lieferbarer Artikel deckt<br />

Hecht das gesamte Spektrum der Wälzlagetechnik<br />

in Standard- und Premiumqualität<br />

ab. Zusätzlich zum breitgefächerten Sortiment<br />

von Fabrikaten namhafter Hersteller<br />

wie SKF, FAG und INA sind für alle gängigen<br />

Lagertypen auch die zertifizierten Hecht-<br />

Eigenmarken HKC und HKW zum Preisvorteil<br />

ohne Qualitäts risiko verfügbar.<br />

Unternehmenshintergrund<br />

Die Hecht Kugellager GmbH & Co. KG mit<br />

Sitz in Winnenden liefert seit 1965 Wälz- und<br />

Rollenlager an Partner aus Industrie, Handel<br />

und Gewerbe. Mit einem großen Produktangebot<br />

der Premiumhersteller INA, FAG und<br />

SKF sowie den Eigenmarken HKW und HKC<br />

bedient das international agierende Familienunternehmen<br />

kundenspezifische Anforderungen<br />

schnell und effektiv. Hecht ist zudem<br />

exklusiver Vertragspartner der chinesischen<br />

Marke SL. Das Unternehmen, das eine eigene<br />

Fertigungs- und Vertriebsgesellschaft in China<br />

betreibt, besitzt zudem eine Lieferlizenz für den<br />

chinesischen Markt – hiervon profitieren insbesondere<br />

Kunden, die in China produzieren.<br />

Dank eigener Produktion und Montage implementiert<br />

Hecht auch Sonderlösungen anhand<br />

von individuellen Kundenanforderungen.<br />

HECHT KUGELLAGER<br />

GmbH & Co. KG<br />

www.hecht-hkw.de<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

29


Komponenten<br />

Standard-Produktprogramm im Bereich kapazitiver<br />

Eingabesysteme erweitert<br />

Die Richard Wöhr GmbH erweitert mit dem<br />

CapiSwitch Gehäusesystem CSGH das Produktprogramm<br />

um neue kapazitive Eingabe systeme.<br />

Nach eigenen Angaben bietet Wöhr mit<br />

dem Gehäusesystem als erster Hersteller ein<br />

derartiges Programm von Standard-Gehäusesystemen<br />

für die kapazitive Eingabe an. Für den<br />

Kunden bietet dies den Vorteil, dass die kapazitiven<br />

Eingabesysteme sofort ab Lager verfügbar<br />

sind und keine Einmal- bzw. Entwicklungskosten<br />

für die Standard-Systeme anfallen.<br />

Generell vereint das CapiSwitch Gehäuse system<br />

CSGH eine kapazitive Tastatur mit einem<br />

Handgehäuse in funktionaler Weise. Aufgrund<br />

der Variantenvielfalt bezüglich Handgehäusen<br />

und Tastaturen ist die neue Kombination aus<br />

kapazitiver Eingabetechnologie und Gehäuse<br />

in vielen verschiedenen Ausführungen möglich.<br />

Als Basis dienen die bewährten Kunststoff-<br />

Handgehäuse der TAW-Serie. Diese werden<br />

mit kapazitiven Tastaturen bestehend aus beispielsweise<br />

acht oder 15 Tasten oder sechs<br />

Tasten und Steuerkreuz bzw. Wheel ausge rüstet.<br />

Diese verschiedenen Versionen sind standardmäßig<br />

und direkt ab Lager verfügbar. Aufgrund<br />

der geschlossenen Oberfläche eignen sich die<br />

CSGH-Gehäuse hervorragend für den Medizinbzw.<br />

Hygienebereich.<br />

Natürlich sind kundenspezifische Anpassungen<br />

der kapazitiven Tastatur und des verwendeten<br />

Gehäuses hinsichtlich Optik, Haptik<br />

und Funktionalität auf Anfrage jederzeit schnell<br />

und kostengünstig realisierbar. Optional ist auch<br />

die Lieferung von passender kundenspezifischer<br />

oder universeller Auswerteelektronik möglich.<br />

Richard Wöhr GmbH<br />

www.woehrgmbh.de<br />

Moderne Drehknöpfe mit hohem Bedienkomfort<br />

Mit den neuen CONTROL-KNOBS bietet<br />

OKW Gehäusesysteme eine fortschrittliche<br />

Drehknopfreihe als zentrales Element menügesteuerter<br />

Interfaces an. Die modernen Control-Knobs<br />

sind für eine anwenderfreundliche<br />

Nutzung konzipiert und bestehen aus harten<br />

und weichen Kunststoff-Komponenten: Knopfgrundkörper<br />

aus hochwertigem PC (UL94 HB),<br />

ummantelt von einem weichen TPE-Material<br />

mit funktionaler Rillenoptik. Aufgrund des Soft-<br />

Touch-Materials haben<br />

die neuen Drehknöpfe<br />

eine hohe Griffig keit<br />

mit Anti-Rutsch-Effekt.<br />

Die Montage erfolgt<br />

über Spannzangen, die<br />

einen sicheren Sitz auf<br />

der Achse garantieren<br />

- optimal geeignet für<br />

Drehpotentiometer/-<br />

impulsgeber mit runden<br />

Wellenenden nach<br />

DIN 41 591. Zur Endmontage<br />

wird ein Deckel<br />

aus PA 6 (UL94) auf<br />

den Grundkörper angebracht.<br />

Erhältlich sind<br />

die Control-Knobs in<br />

den Standardfarben nero und vulkan in folgenden<br />

Größen:<br />

• ø 36 mm, mit Achsbohrung 6 mm und<br />

1/4“ (6,35 mm)<br />

• ø 46 mm, mit Achsbohrung 6 mm und<br />

1/4“ (6,35 mm)<br />

Beide Größen sind jeweils mit/ohne seitlicher<br />

Zeigerlinie zur Feinskalierung erhältlich. Als optisches<br />

Highlight setzt eine optionale Beleuchtung<br />

einen eindrucksvollen Akzent. Die Drehknöpfe<br />

lassen sich mit einer energiesparenden<br />

SMD-LED-Technik für individuelle Lichtergebnisse<br />

ausstatten. Bei dieser Variante<br />

ist der Knopfgrundkörper nicht verkehrsweiß,<br />

sondern aus transluzentem Material. Daraus<br />

ergeben sich folgende Beleuchtungsoptionen:<br />

• Ringoptik auf der Deckfläche<br />

• Ringoptik auf der Deck fläche mit<br />

seitlicher Zeigerlinie<br />

Für die Beleuchtung des Rings ist der im<br />

Zubehörprogramm erhältliche Sockel, zusammen<br />

mit der LED-Beleuchtung (RGB-Backlight),<br />

notwendig. Zu den Anwendungsgebieten<br />

gehören die Mess- und Regeltechnik, die<br />

Medizin- und Labortechnik, Smart Factory, Kommunikation<br />

und vieles mehr. Um die Knöpfe<br />

speziellen Kundenanforderungen anzupassen,<br />

können diese mittels einer Bedruckung oder<br />

einer Laserbeschriftung auf der Deckfläche/<br />

dem Deckel modifiziert werden.<br />

OKW Odenwälder Kunststoffwerke<br />

Gehäusesysteme GmbH<br />

info@okw.com, www.okw.com<br />

30 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Ultraschall für Mikroimplantate<br />

Mit kabelloser Ladung zur personalisierten Medizin<br />

Aus Forschung und Technik<br />

Energie für Mikroimplantate per Ultraschall © Fraunhofer IZM<br />

Die Behandlung von chronischen<br />

Autoimmunkrankheiten muss nicht<br />

zwangsläufig mit kostspieligen<br />

Medikamenten und unerwünschten<br />

Nebenwirkungen einhergehen.<br />

Autorin:<br />

Olga Putsykina<br />

Fraunhofer-Institut<br />

für Zuverlässigkeit und<br />

Mikrointegration IZM<br />

www.izm.fraunhofer.de<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

Mit Hilfe von Neuromodulation<br />

können Krankheiten wie rheumatoide<br />

Arthritis, chronische Kopfschmerzen,<br />

Asthma oder Parkinson behandelt<br />

werden. Um dieses Vorhaben zu<br />

realisieren, entwickeln Forschende<br />

am Fraunhofer IZM im europaweiten<br />

Projekt Moore4Medical eine neue<br />

Generation von Mikroimplantaten.<br />

Das Besondere an der hochminiaturisierten<br />

Elektronik: Mittels Ultraschallwellen<br />

können die Implantate<br />

komplett kabellos geladen werden.<br />

Elektrozeutika<br />

Aus dem Bereich der Consumer-Elektronik<br />

ist das Moore‘sche<br />

Gesetz nicht mehr wegzudenken.<br />

Alle zwei Jahre sollen neue Chip-<br />

Generationen doppelt so leistungsfähig<br />

sein wie ihre Vorgänger. Das<br />

im Jahr 1965 aufgekommene Paradigma<br />

lässt jedoch bisher einen<br />

wichtigen Anwendungsbereich der<br />

Elektronik aus – die Medizintechnik.<br />

Um Krankenhausaufenthalte und<br />

Kosten im Gesundheitswesen durch<br />

personalisierte Lösungen zu reduzieren,<br />

wird seit einigen Jahrzehnten<br />

auf neue therapeutische Ansätze<br />

zurückgegriffen. Ein Beispiel sind<br />

sogenannte Elektrozeutika, also mit<br />

elektronischen Lösungen ausgestattete<br />

Mikroimplantate, die mit Strom<br />

personalisiert und lokal behandeln,<br />

ohne dabei Nebenwirkungen im Körper<br />

auszulösen. Nun haben es sich<br />

Forschende am Fraunhofer IZM zur<br />

Aufgabe gemacht, einen neuen Weg<br />

einzuschlagen und setzen dabei<br />

anstelle von Strom auf Ultraschall.<br />

Implantate von außen laden<br />

Ultraschallwellen sind Druckwellen,<br />

die von außen angewandt, in<br />

den Körper eindringen und somit<br />

das Mikroimplantat erreichen. Im<br />

Vergleich zu konventionellen batteriegeladenen<br />

Geräten sind klare<br />

Vorteile zu erkennen: Mit Hilfe von<br />

Ultraschall können die Implantate<br />

von außen geladen werden, was<br />

häufige invasive Eingriffe oder kabelgebundene<br />

Ladung obsolet macht.<br />

Vor allem die extreme Miniaturisierung<br />

der Systeme ist eine Innovation<br />

auf dem Gebiet und ermöglicht es<br />

den Mikroimplantaten, gerade einmal<br />

20 Mikrometer kleine Nerven<br />

präzise zu stimulieren.<br />

Lösung für Miniaturisierung<br />

Indem das Team am Fraun hofer<br />

IZM Ultraschall zur Ladung der<br />

Implantate nutzbar macht, wird<br />

für die effiziente Energieübertragung<br />

als eine der größten technologischen<br />

Herausforderungen in<br />

der Medizintechnik eine Lösung<br />

gefunden. Denn eingebaute Batterien<br />

erschweren bisher die Miniaturisierung,<br />

wobei eine Erschöpfung<br />

der Energie unausweichlich ist und<br />

somit ein Auswechseln, sprich ein<br />

weiterer operativer Eingriff, erfolgen<br />

muss. Zudem können mit Induktionsspulen<br />

ausgestattete batteriebetriebene<br />

Implantate nur in Hautnähe<br />

eingesetzt werden.<br />

Im Gegensatz dazu machen es<br />

kleinste Ultraschallwandler möglich,<br />

die Mikroimplantate der Zukunft<br />

auch weit im Körperinneren zu verwenden.<br />

Trifft hochfrequenter Schall<br />

auf sie, geraten sie in Schwingung.<br />

Diese winzigen Bewegungen werden<br />

in elektrische Energie für das<br />

Mikroimplantat umgewandelt. Die<br />

Herausforderung besteht darin,<br />

die schwingenden Mikrostrukturen<br />

optimal auszurichten, um hohe Verluste<br />

bei der Energie übertragung zu<br />

vermeiden. Gleichzeitig können nur<br />

extrem kleine Strukturen Gebrauch<br />

finden, da die Gesamtgröße des<br />

Implantats einige Millimeter nicht<br />

überschreiten darf.<br />

Ultraschallwandler, Elektroden<br />

zur Aufzeichnung neuronaler Aktivitäten<br />

sowie passive Komponenten<br />

– all diese Bauteile auf wenige<br />

Millimeter zu miniaturisieren, zu integrieren<br />

und langlebig aufzubauen,<br />

ist eine große, jedoch nicht unüberwindbare<br />

Hürde. Aktuell bewerten die<br />

Forschenden, welche Materialien sie<br />

für den Prototypen verwenden können:<br />

Hierbei handelt es sich um eine<br />

zentrale Entscheidung, denn diese<br />

müssen biokompatibel und gleichzeitig<br />

für die Verkapselung und Energieübertragung<br />

durch Schallwellen<br />

geeignet sein. Im weiteren Verlauf<br />

werden mehrere Schallwandler<br />

auch in Gruppen aufgebaut, so dass<br />

eine Kombination der elektronischen<br />

Komponenten und dadurch ein konzentrierteres<br />

Ausstrahlen der Ultraschallwelle<br />

erreicht wird.<br />

Projekt Moore4Medical<br />

Das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit<br />

und Mikrointegration IZM<br />

ist eines von 66 beteiligten Unternehmen<br />

in dem EU-geförderten Projekt<br />

Moore4Medical. Das Institut ist<br />

für die Koordinierung und Durchführung<br />

des Arbeitspakets „Implantable<br />

Devices“ verantwortlich.<br />

Zum Projektende im Juni 2023 soll<br />

eine offene Technologie-Plattform<br />

in einer Art Toolbox entstehen, die<br />

schnellere, kostengünstigere und leistungsfähigere<br />

Medizintechnik ermöglicht.<br />

Zukünftige Forschungen könnten<br />

diese im Projekt ent wickelten Grundbausteine<br />

für spezialisierte Anwendungen<br />

in den Bereichen kabellose<br />

Mikroimplantate, Organ-on-Chip,<br />

3D-Ultraschall, dauerhaftes Monitoring<br />

mittels Sensoren, Medikamenten-<br />

Adhärenz durch intelligente Verabreichung<br />

sowie röntgenfreie Chirurgie<br />

mit optischer Erfassung weiterentwickeln<br />

und somit die Medizintechnik<br />

leistungsstark voranbringen. ◄<br />

31


Antriebe<br />

Optimiertes Liquid-Handling<br />

Einsparung von Platz und Vermeidung von Probenverunreinigung durch den Einsatz von hybriden<br />

Koordinatensystemen. Hybride polar/kartesische Antriebssysteme dienen als innovativer Konstruktionsansatz in<br />

der Laborautomatisierung eines Pipettierprozesses.<br />

Bild 1: Polares/kartesisches Hybrid- (b) vs. kartesisches Koordinatensystem (a)<br />

Konventionell wird bei einem<br />

Pipettierungsprozess für die Ansteuerung<br />

von Probenfeldern, eine X-Yoder<br />

X-X‘-Y-Achsenkonfiguration verwendet<br />

(Bild 1b). Dies sind bewährte<br />

Verfahren und werden seit Jahrzehnten<br />

erfolgreich in Laborgeräten<br />

eingesetzt. Hybride polar/kartesische<br />

Systeme (Bild 1a), bieten<br />

jedoch einen alternativen Ansatz,<br />

der eine zunehmende Rolle in der<br />

Laborautomatisierung spielt. Im Folgenden<br />

werden Aspekte genannt,<br />

die bei der Tätigkeit in der Laborautomatisierung<br />

zu beachten sind<br />

und wie polar-/kartesische Systeme<br />

die Maschinenkonstruktion optimieren<br />

können.<br />

Kartesisches<br />

Koordinatensystem<br />

In der Laborautomatisierung<br />

ist das in Bild 1(b) gezeigte System<br />

durch die Bewegungsflexibilität<br />

und der hohen Dichte an Proben<br />

innerhalb der Anlage, eine verbreitete<br />

Methode. Bei der Konfiguration<br />

einer Anlage ist ausschlaggebend,<br />

die Sensibilität des Prozesses<br />

zu berücksichtigen und zu<br />

beachten, dass Antriebskomponenten<br />

während des Betriebs häufig<br />

Partikel erzeugen können. In einigen<br />

Anwendungen können Fremdkörper<br />

die Integrität der Testergebnisse<br />

beeinflussen. Insbesondere im<br />

medizinischen Bereich wird sich ein<br />

System, dass hinsichtlich Funktion<br />

und Ergebnis keine hohe Zuverlässigkeit<br />

bietet, nicht auf dem Markt<br />

etablieren. Einige Hersteller bieten<br />

zur Risikoreduzierung einer Probenkontamination<br />

auch Optionen mit<br />

Schutzvorrichtungen oder versiegelten<br />

Antriebssystemen an, dies<br />

wirkt sich jedoch negativ auf die<br />

Größe und Kosten der Anlage aus.<br />

Die optimale Anwendung zur Risikominimierung<br />

bildet die Antriebssteuerungskomponente<br />

unterhalb der<br />

Proben bzw. dem Prozessbett zu<br />

Autor:<br />

Keith H. Knight<br />

Aus dem Englischen<br />

übersetzt von Lisa Pfitzner,<br />

Marketingmanagerin bei<br />

MACCON Elektroniksysteme<br />

GmbH<br />

©AMETEK, Inc. All rights<br />

reserved. Translated and<br />

distributed with permission from<br />

AMETEK Haydon Kerk Pittman.<br />

www.haydonkerkpittman.com<br />

MACCON Elektroniksysteme<br />

GmbH<br />

www.maccon.de<br />

Bild 2: Theta-X-Bewegungsberechnung<br />

32 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Antriebe<br />

Bild 3: Der Z-Theta Aktuator<br />

installieren. Dies bietet bei einem<br />

rein kartesischen Koordinatensystem<br />

Einschränkungen, da der Verfahrweg<br />

durch die Lage der Proben<br />

begrenzt ist.<br />

Hybrides polar/kartesisches<br />

System<br />

Eine Methode diese Einschränkung<br />

zu überwinden besteht darin,<br />

eine Polarkoordinatenachse in das<br />

System zu integrieren. Ein primärer<br />

Vorteil des in Bild 1(a) gezeigten kartesisch/polaren<br />

Hybridkoordinatensystems<br />

ist, dass es keine Komponenten<br />

gibt, die Partikel über den Proben<br />

bilden können. Partikel können<br />

überall dort entstehen, wo Komponenten<br />

sich gegeneinander bewegen.<br />

Der Gelenkarm des Systems<br />

bewegt sich jedoch nicht relativ zu<br />

den Komponenten. Somit werden<br />

keine Partikel erzeugt. Auch die<br />

gezeigte Führung der z-Achse ist<br />

ein Gleitelement, sie befindet sich<br />

über dem Verfahrweg der x-Achse<br />

und nicht über den Proben. Diese<br />

Faktoren begrenzen das Risiko,<br />

einer Verunreinigung der Proben.<br />

Effiziente Platznutzung<br />

Ein weiterer Vorteil ist die effiziente<br />

Platznutzung im Verhältnis<br />

zur Größe der Antriebssteuerungskomponenten.<br />

Die in Bild 1(a) und<br />

Bild 1(b) gezeigten Probenfelder<br />

umfassen acht Gestelle mit Reagenzgläsern.<br />

Das rein kartesische<br />

System kann den gesamten Bereich<br />

der Proben ansteuern, hat aber<br />

durch seiner Konstruktion eine größere<br />

Stellfläche. Bei einem polaren/<br />

kartesischen System befinden sich<br />

die Antriebskomponenten, mit Ausnahme<br />

der z-Achse und des Theta-<br />

Arms, unterhalb des Prüfstands. Die<br />

Z-Theta-Komponente fährt durch die<br />

Mitte des Prüffeldes. Durch diese<br />

Konstruktion kommt es zu Platzeinsparungen.<br />

Ein Vorteil der Platzersparnis<br />

ist, dass der Hub der<br />

x-Achse reduziert wird. Der Arm ist<br />

durch die Winkelbewegung gelenkig<br />

und vergrößert somit die Reichweite<br />

der x-Achse an beiden Enden<br />

des Hubs. Dies eliminiert den verlorenen<br />

Hub entlang der x-Achse<br />

und reduziert die Kosten.<br />

Hohe Bewegungsflexibilität<br />

Auch ein Vorteil des kartesischen/<br />

polaren Koordinatensystems ist die<br />

hohe Bewegungsflexibilität. Diese<br />

wird mit einem Gelenkarm erreicht,<br />

der mit der Theta-Achse verbunden<br />

ist, der über das Probenfeld schwenken<br />

kann und somit jede einzelne<br />

Probe ansteuert. Das Ergänzen der<br />

Theta-Achse mit einer x-Achse zur<br />

linearen Translation kann ein ausschließlich<br />

kartesisches X-Y- oder<br />

X-X‘-Y-System effektiv ersetzen.<br />

In jedes System kann des Weiteren<br />

eine z-Achse integriert werden.<br />

Draufsicht auf einen<br />

Probenträger<br />

Viele Probenträger sind auf das<br />

kartesische Koordinatensystem<br />

ausgelegt. Bild 2 zeigt die Draufsicht<br />

auf einen Probenträger. Die<br />

blauen Linien stellen den Gelenkarm<br />

dar, der an der in Bild 1(a)<br />

gezeigten Z-Theta-Vorrichtung,<br />

befestigt ist. In der Abbildung sind<br />

die Beispielpositionen 1 und 2<br />

gekennzeichnet. Im kartesischen<br />

Koordinatensystem wird die Bewegung<br />

von Position 1 zu Position 2<br />

mit x- und y-Bewegungen realisiert.<br />

In einem polaren/kartesischen<br />

Koordinatensystem ist das allerdings<br />

eine Kombination aus x- und<br />

rotatorischen Bewegungen, die mit<br />

einfacher Trigonometrie berechnet<br />

werden kann. Dadurch dass die<br />

Geometrien bekannt sind, ist die<br />

Berechnung unkompliziert. Unter<br />

Berücksichtigung der positiven Konvention<br />

für die Theta- und x-Achse<br />

zeigen die Gleichungen Gl. 1 und<br />

Gl. 2 die Bewegungen, die für den<br />

Übergang von Position 1 zu Position<br />

2 erforderlich sind. In der Praxis<br />

sind die Variablen Y, Y‘, X, X‘<br />

und A durch den physikalischen<br />

Aufbau der Maschine bekannt. Die<br />

einzigen Parameter, die bestimmt<br />

werden müssen sind θ und θ‘. Für<br />

den Fall, dass die Theta-Bewegung<br />

in negative Richtung verfahren soll<br />

(wie in Bild 2), lautet der Befehl der<br />

Theta-Achse wie in Gl.3 .<br />

Z-Theta Aktuator<br />

Mit dem Z-Theta Aktuator (Bild 3)<br />

wurde ein Produkt entwickelt, dass<br />

den stetig ansteigenden Performanceanforderungen<br />

von Rotations-<br />

und Linearbewegungen in<br />

Gleichungen<br />

der Labor automatisierung entspricht.<br />

Der Z-Theta-Aktuator, wurde<br />

in Kombination aus Entwicklungsarbeit,<br />

Fertigungs-Know-how und<br />

einem geschulten Auge für das,<br />

was bei Rotations- und Linearbewegungen<br />

entscheidend ist, konstruiert.<br />

Der lineare Antrieb basiert<br />

auf dem Screw Rail und wird, durch<br />

den neuen Ansatz, der direkten<br />

Integration eines Rotationsmotors<br />

zum Antrieb der Theta-Bewegung<br />

ergänzt. Diese Konstruktion ist dann<br />

mit einem zweiten Motor gekoppelt,<br />

um die lineare Bewegung des Schlittens<br />

über eine Leitspindel zu steuern.<br />

Sowohl für die Linear- als auch<br />

für die Rotationsachse sind optional<br />

Drehgeber erhältlich, die entweder<br />

eine Positionsbestätigung oder eine<br />

vollständige Schritt-Servo-Steuerung<br />

des Geräts ermöglichen. Das<br />

Resultat ist eine überaus kompakte<br />

Systemlösung für Anwendungen in<br />

Bereichen mittlerer bis hoher Präzision,<br />

bei denen sowohl Rotationsals<br />

auch Linearbewegungen erforderlich<br />

sind.<br />

Der Hersteller der Antriebskomponenten<br />

ist Fa. Haydon-Kerk-Pittmann<br />

aus USA. Der Vertrieb im<br />

deutschsprachigen Raum erfolgt<br />

über Fa. MACCON Elektroniksysteme<br />

GmbH. ◄<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

33


Antriebe<br />

Controller-Bausteine und intelligente Motoren<br />

für komplexe Bewegungsprofile<br />

Bild 1: PCL6100 Serie ist die ASIC Reihe für Bewegungssteuerungen<br />

Die Anforderungen an die<br />

Motoren steuerungen werden im<br />

Rahmen von Industrie 4.0 und<br />

fortschreitender Automatisierung<br />

immer umfangreicher. Fertigungsanlagen<br />

und Roboter müssen einwandfrei<br />

funktionieren und dabei<br />

effizient und zuverlässig sein. Dafür<br />

müssen viele Motoren gleichzeitig<br />

gesteuert werden. Um einen optimalen,<br />

fehlerfreien und sicheren<br />

Betrieb zu gewährleisten ist es notwendig<br />

die Bewegungssysteme in<br />

Echtzeit zu überwachen. Dadurch<br />

können eine hohe Produktionseffizienz<br />

und -qualität erreicht werden.<br />

Benötigt wird also eine zuverlässige<br />

Analyse der Bewegungsprofile der<br />

Motoren. Gesucht wird eine intelligente<br />

Lösung, die Daten sammelt<br />

und auswertet - und das in Echtzeit,<br />

damit anhand der Ergebnisse<br />

fundierte Entscheidungen getroffen<br />

werden können. Ein Beispiel ist Predictive<br />

maintenance, um Anlagenstillstände<br />

zu vermeiden.<br />

Kernelemente der Bewegungssteuerungen<br />

sind ICs oder ASICs.<br />

Sie sind entweder als einzelner Baustein<br />

verfügbar, auf einer PCB-Platine<br />

implementriert, in einem Modul<br />

integriert, beispielsweise einem<br />

Commander oder in ein Gehäuse<br />

eingebaut wie bei der PMX-Steuerung.<br />

Bild 2: PCL6115 m 80-pin<br />

QFP-Gehäuse<br />

ASICs als Komplettlösung<br />

Die PCL6100 Serie besteht aus<br />

leistungsstarken ASICs für Bewegungssteuerungen,<br />

die darauf ausgelegt<br />

sind, Servo-und Schrittmotoren<br />

in allgemeinen Anwendungen<br />

mit Bewegungssteuerung<br />

anzutreiben (Bild 1). Ihr Hochgeschwindigkeits-Impulsausgang<br />

ermöglicht<br />

eine Kompatibilität mit<br />

hochauflösenden Linearmotoren.<br />

Die maximale Ausgangsfrequenz der<br />

Vor- und Rückwärtszähler erreicht<br />

bis zu 15 MPPS. Die erweiterten<br />

Funktionen dieser Schaltung können<br />

mit einfachen Befehlen gesteuert<br />

werden und entlasten so sowohl<br />

die CPU als auch den Benutzer<br />

spürbar. Angeboten werden drei<br />

verschiedene ASICs für die Steuerung<br />

einer Achse oder zwei bzw.<br />

vier Achsen.<br />

Merkmale im Überblick<br />

• Kompatibel mit den traditionellen<br />

8/16-bit Bussen und den neuen<br />

seriellen Datenbus-Systemen.<br />

• Wird die serielle Schnittstelle verwendet,<br />

kann der parallele Port<br />

als GPIO (General Purpose I/O<br />

Port) eingesetzt werden.<br />

• Weitere Verbindungsoption sind<br />

bis zu 4 LSIs mit einem Slave-<br />

Select Signal<br />

• lineare Interpolation von 2 bis<br />

4 Achsen<br />

• lineare Interpolation für eine beliebige<br />

Anzahl an Achsen<br />

• maximale Ausgangsfrequenz bis<br />

15 MPPS<br />

• Zwei Vor- und Rückwärtszähler<br />

• Vier Komparatoren, davon sind<br />

zwei für einen Softwareendschalter<br />

reserviert<br />

• Vorspeicherung (Pre-buffering)<br />

für eine kontinuierliche Bewegung<br />

• vollständig anpassbare lineare<br />

und S-Kurven-Beschleunigung/<br />

Verzögerung<br />

• direktes (on-the-fly) Über schreiben<br />

derBeschleunigungs-oder Zielposition<br />

• Antiruckelregelung<br />

• integrierte Homingroutine<br />

• automatische Einstellung der Hochlauframpe<br />

• 18 unterschiedliche direkt<br />

ansprechbare Modi, usw.<br />

• Zahlreiche Betriebsfunktionen<br />

(10 verschiedene Betriebsarten<br />

verfügbar)<br />

Bild 3: Commander-<br />

Steuerungsmodul für komplette<br />

Bewegungsabläufe<br />

• Manuelle Eingabeterminal vom<br />

Pulsar (ohne Multiplikations- und<br />

Divisions-Funktion)<br />

• Interrupt Funktionen mit 11 verschiedenen<br />

Fehler- und 21 unterschiedlichen<br />

Eventmöglichkeiten<br />

Da die Daten des folgenden Vorgangs<br />

im Vorfeld gespeichert werden,<br />

wird ein reibungsfreier Übergang<br />

zum nächster Vorgang gewährleistet.<br />

Dies kann im Register selektiert<br />

werden.<br />

Einsatzbereiche<br />

• Löt- und Schweißgeräte<br />

• Eletronische Getriebe<br />

• Mikroskopisches Positionieren<br />

• Medizin<br />

• Feinmessung und -kalibrierung<br />

PCL6115<br />

Der PCL6115 (Bild 2) ist eins<br />

der neuesten ASICs aus der<br />

PCL6100-Reihe für die Steuerung<br />

einer einzelnen Achse. Es handelt<br />

sich um einen Hochleistungs-<br />

Steuer chip für Servo- und Schrittmotoren.<br />

Er ist mit einer CPU-Schnittstelle<br />

ausgestattet, die einen Parallel-Bus<br />

sowie den 4-wire seriellen<br />

Bus unterstützt. Im Vergleich<br />

zur PCD-Reihe bietet das IC verschiedene<br />

neue Funktionen, wie<br />

beispielsweise eine maximale Frequenz<br />

von 15 Mpps, die unkompliziert<br />

über einfache Befehle gesteuert<br />

werden können. Er unterstützt<br />

neben Schritt- und Servomotoren<br />

auch lineare Motoren mit einer<br />

hohen Auflösung. Er eignet sich für<br />

Einsätzte, bei denen eine engmaschige<br />

Kontrolle der Bewegungsprofile<br />

benötigt wird. Ein Evaluation-<br />

Board erleichtert die Entwicklung.<br />

Hybrid-Module<br />

Sollen alle notwendigen Bauteile<br />

für eine Anwendung auf engem<br />

Raum einfach integriert werden,<br />

sind die wichtigsten Bausteine wie<br />

Controller und Treiber als Hybrid-<br />

Modul verfügbar (Bild 3 und 4).<br />

Das Commander-Controller-Modul<br />

CMD-4EX-CR ist die optimale<br />

Lösung für Kunden, die auf ihrer<br />

eigenen Leiterplatte einen Motion<br />

Controller mit den Funktionalitäten<br />

des 4-Achsen FMAX-Stand-alone-<br />

Subsystems integrieren möchten.<br />

Die frei programmierbare Mehrachsensteuerung<br />

verkürzt erheblich<br />

die Entwicklungs- und Produkteinführungszeit.<br />

Der Commander<br />

schließt die Lücke zwischen Standard-Controller<br />

und komplett neu<br />

zu entwickelndem kundenspezifischen<br />

Controller.<br />

Der CMD-4EX-CR ist zuverlässig,<br />

flexibel, kostengünstig und lässt<br />

34 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Antriebe<br />

Bild 4: Kompaktes Titan-SVX-CR Servo Controller Core<br />

sich vom Prototyp bis zur Produktion<br />

einfach skalieren – auch für komplexe<br />

Anwendungen. Die erweiterten<br />

Funktionen des Commander-Kerns<br />

umfassen dank seiner<br />

100 Pufferregister Linear-, Bogen-,<br />

Kreis-, Helix- und Tangentialinterpolation<br />

sowie koordinierte Bewegung<br />

und kontinuierliche gepufferte<br />

Bewegungen. Außerdem kann der<br />

Benutzer zwischen Trapez- oder<br />

S-Kurvenbeschleunigung/ -verzögerung<br />

und absoluter oder inkrementeller<br />

Positionierung wählen.<br />

Änderungen können auch im laufenden<br />

Betrieb vorgenommen werden,<br />

wobei entweder die Geschwindigkeit<br />

oder Zielposition während<br />

des Betriebs nach Wunsch verschoben<br />

werden.<br />

Perfektes Duo<br />

Zusammen mit der ARCUS-SVX-CR<br />

Hybrid-IC-Version der TITAN Servomotor-Technologie<br />

entsteht auf der<br />

Platine eine sehr kompakte intelligente<br />

Motion-Control-Lösung bis zu<br />

vier Achsen. Der ARCUS-Treiber ist<br />

vielseitig einsetzbar, beispielsweise<br />

für Zweiphasen-Schrittmotoren, dreiphasige<br />

BLDC-Motoren (rotierend<br />

und linear) und Voice-Coil-Motoren.<br />

Der integrierte ARCUS-Software-<br />

Assistent erkennt ohne externe Sensoren<br />

automatisch die Motorparameter<br />

und ermöglicht somit eine<br />

einfache Inbetriebnahme.<br />

In einem kleinen Gehäuse ist<br />

der TITAN Servomotor-Controller-<br />

Core , der mit der innovativen Bewegungsanalyse-Technologie<br />

sowie<br />

einer Motorantriebsschaltung einschließlich<br />

der Leistungs-FETs und<br />

aller dazu benötigten Softwarefunktionen<br />

ausgestattet ist. Die Bewegungsanalyse<br />

wird mit der 2ndSight-<br />

Technologie durchgeführt, die auf<br />

einem datengesteuerten intelligenten<br />

Echtzeitalgorithmus basiert,<br />

der hinsichtlich Effizienz und Reaktionszeit<br />

optimiert wurde.<br />

Core-basierte<br />

Servosteuerungen<br />

Die TITAN Core Based Servo<br />

Controller sind einachsige Servokernmodule,<br />

die sich ideal für kundenspezifische,<br />

kostensensible und<br />

hochvolumige OEM-Anwendungen<br />

eignen. Single-Board-Optionen<br />

ermöglichen mehrachsige Lösungen,<br />

die alle mit TITAN-Technologie und<br />

2ndSight-Bewegungsanalyse ausgestattet<br />

sind.<br />

2ndSight-Technologie<br />

ist eine umfassende, von Arcus<br />

patentierte Lösung für die Bewegungsanalyse,<br />

um zahlreichen<br />

Anforderungen der Automatisierung<br />

und Fertigung gerecht zu werden.<br />

Dazu gehört eine zuverlässige<br />

Bewegungsanalyse der Motoren, um<br />

sicherzustellen, dass die Produktion<br />

optimal funktioniert. Gesucht<br />

wurde eine intelligente Löung, um<br />

Bewegungssysteme in Echtzeit<br />

zu überwachen, Daten zu sammeln<br />

und auszuwerten. Aufgrund<br />

der Ergebnisse können fundierte<br />

Entscheidungen getroffen werden.<br />

Die 2ndSight-Technologie bietet hier<br />

eine Lösung. Sie ist ein innovativer,<br />

umfassender Ansatz zur Anwendung<br />

multidimensionaler Machine-Learning-Methoden<br />

und analytischen<br />

Techniken, um den Zustand eines<br />

Bewegungs systems zu bestimmen.<br />

2ndSight ist ein datengesteuerter<br />

Echtzeitalgorithmus, der auf der<br />

Edge ausgeführt wird, um die zu<br />

transportierende Datenflut zu verringern<br />

und die Latenzzeiten zu<br />

senken. Die komprimierten Daten<br />

können dann problemlos über das<br />

Netz in die Cloud transportiert werden.<br />

2ndSight verwendet die Daten,<br />

die der Motorregler zur Verfügung<br />

stellt. Dies bedeutet, dass keine<br />

zusätzlichen Sensoren benötigt<br />

werden. Die Implementierung in<br />

bestehende Systeme ist einfach<br />

und mit minimalem Aufwand zu<br />

bewerkstelligen.<br />

Beispiel Pipettiereinheit<br />

Eine Pipettiereinheit (Bild 5) muss<br />

möglichst schnell aber trotzdem<br />

hochpräzise und reporoduzierbar<br />

pipettieren, um einen hohen Durchsatz<br />

zu erreichen. Doch bei dieser<br />

8-Punkt-Pippettierstation ist mehr<br />

gefordert: Alle 8 Pippettierer können<br />

unabhängig voneinander gesteuert<br />

werden. Einzelne Pippettierer können<br />

dabei mehrere Pippettierschritte<br />

zügig nacheinander durchführen,<br />

während andere Pipettierer inaktiv<br />

sind. Es können aber auch alle Pippettierer<br />

gleichzeitig arbeiten. Zwischen<br />

diesen genannten Beispielen<br />

sind alle Kombinationen möglich.<br />

Dies erfordert eine hoch-komplexe<br />

Steuerung der Motoren inklusive<br />

einer zuverlässigen Bewegungsüberwachung.<br />

Dynetics hat mit seinen<br />

ASICs ein Referenzdesign für<br />

dieses flexibele System realisiert,<br />

bei dem die schnelle automatisierte<br />

Abarbeitung von Einzelproben<br />

im Vordergrund stand. Das System<br />

berechnet anhand von Arbeitslisten<br />

der Proben selbstständig die<br />

schnellste Abarbeitung, um einen<br />

optimierten Durchsatz zu erreichen.<br />

Entwicklungskit<br />

Dynetics bietet ein Entwicklungskit<br />

zur Evaluierung an. Damit kann<br />

der Anwender schnell und einfach<br />

eine Vier-Achsen-Bewegungssteuerung<br />

entwickeln, seine Daten bewerten<br />

und analysieren, um daraus projektrelevante<br />

Erkenntnisse zu gewinnen.<br />

Das Entwicklungsset enthält<br />

das vollständige Softwarepaket.<br />

Standalone-Mehrachsen-<br />

Bewegungssteuerung<br />

Eine komplexe Bewegungssteuerung<br />

lässt sich auch noch einfacher<br />

realisieren: Dies ist mit der PMX-<br />

Serie von NPM problemlos möglich.<br />

Das Pipettiersystem in Bild 6<br />

ist dafür ein Beispiel. Die PMX-<br />

Steuerungen enthalten alle benötigten<br />

Komponenten samt der Intelligenz<br />

in einem Gehäuse und sind<br />

damit eine schlüsselfertige Controller-Lösung.<br />

Die Module sind<br />

Bild 5: 8-Point Dispensing Unit basierend auf linearen Servo-Motoren<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

35


Antriebe<br />

Bild 6: Demo vom Entwicklungsset, das auf dem Commander-Motion<br />

Controller und dem Titan-SVX-CR Servo Controller Core basiert<br />

eine freiprogrammierbare umfassende<br />

Lösung für Mehrachsensteuerung<br />

für Anwendungen mit<br />

hohen Datenübertragungsraten<br />

über Ethernet-Verbindung oder<br />

mit einem USB 2.0 und RS-485<br />

Schnittstelle. Der neue PMX Mehrachs-Controller<br />

(Bild 7) bietet in<br />

nur einem Gerät mehr Flexibilität<br />

für seine Anwendungen und<br />

kann nicht nur Schrittmotoren,<br />

sondern auch Servo-Motoren mit<br />

bis zu 4 Achsen oder Positioniertische<br />

in beliebiger Kombination<br />

steuern. Das System bietet eine<br />

bedienerfreundliche, kostengünstige<br />

Mehrachsen-Bewegungsprogrammierung<br />

für Labor- und<br />

Industrieanwendungen. Entworfen<br />

wurde eine BASIC-ähnliche<br />

Programmiersprache für die einfache<br />

Steuerung von Systemen<br />

mit bis zu vier Achsen. Die PMX-<br />

Reihe von NPM wird für 2 oder 4<br />

Achsen geliefert:<br />

• PMX-2ET-SA für 2-Achsen, und<br />

PMX-4ET-SA für 4-Achsen Steuerung<br />

mit einer Ethernet-Verbindung<br />

• PMX-2EX-SA für 2-Achsen, und<br />

PMX-4EX-SA für 4-Achsen Steuerung<br />

mit einer RS485 und USB<br />

2.0 -Verbindung<br />

Schrittmotoren mit<br />

Köpfchen<br />

In einigen Fällen ist es besser, die<br />

Intelligenz im Motor zu haben und<br />

die Auswertung der Daten direkt vor<br />

Ort vorzunehmen, anstatt diese an<br />

einen Rechner oder in die Cloud zur<br />

Auswertung zu senden. Dazu bietet<br />

Dynetics Schrittmotoren und Servomotoren<br />

(linear oder rotierend) mit<br />

integrierter Intelligenz an. Diese<br />

Motoren reduzieren Verkabelungsaufwand<br />

und entlasten die SPS.<br />

Bild 8: Titan IMX Intelligente Schrittmotoren<br />

Bild 7: Programmierbare Mehrachsensteuerung der PMX-Reihe<br />

Ein Beispiel sind die hochwertigen<br />

ARCUS Hybrid Schrittmotoren<br />

mit integrierter Intelligenz in<br />

den Baugrößen NEMA-11, NEMA-17,<br />

NEMA-23 und NEMA-34. Bei diesen<br />

intelligenten Motoren sind Drehmoment-Controller,<br />

Encoder, Drehzahl-<br />

und Positionsregler bereits in<br />

den Antrieb integriert. Diese TITAN<br />

Schrittmotoren mit sogenannter<br />

integrierter „Edge Intelligence“<br />

und einfacher Ansteuerung per<br />

Busanschluss ermöglichen einen<br />

einfachen Anschluss an der SPS.<br />

Es handelt sich um serielle Bussysteme<br />

wie Modbus RTU, Modbus<br />

ASCII, ARCUS ASCII, RS485 mit<br />

115K Baud. Sie sind sehr reaktionsschnell<br />

und bieten eine genaue<br />

Nachverfolgbarkeit mit Echtzeit-<br />

Debugging. TITAN Servo Controllers<br />

lassen sich einfach für jedes<br />

Bewegungssystem einrichten und<br />

konfigurieren, auch ohne Fachkenntnisse<br />

oder Erfahrung im Bereich der<br />

Bewegungssteuerung.<br />

Die TITAN Schrittmotoren wurden<br />

mit der „2ndSight Intelligence“-<br />

Technologie ausgestattet, die eine<br />

stufenlose Steuerung ermöglicht.<br />

Die am Bewegungssystem angeschlossenen<br />

Module werden automatisch<br />

eingelernt, so dass sie<br />

ihre Daten selbst analysieren und<br />

daraus Reaktionen ableiten können.<br />

Dadurch entsteht eine kontinuierliche,<br />

automatisierte und somit<br />

effektive Überwachung.<br />

Der integrierte TITAN Servo Controller<br />

bietet viele neue Features,<br />

wie beispielsweise:<br />

• Maschine Learning und Analysen<br />

• Reibungskoeffizienten-Überwachung<br />

• Überwachung von Schlagbeanspruchung<br />

und Verschleiß<br />

• Anomalieerkennung<br />

• Direkte Verbindung vom Unternehmensnetzwerk<br />

zur Cloud<br />

• Dynamische Verstärkungskontrolle<br />

• Multi-Thread-Prozessor<br />

Die Motoren können auch mit einem<br />

Encoder geliefert werden. Dadurch<br />

können die Vorteile der Motoren mit<br />

den Vorteilen der Encoder kombiniert<br />

werden. Durch den Encoder verzeichnet<br />

der Motor erhebliche Leistungszuwächse<br />

in Beschleunigung und Drehmoment.<br />

Durch die Anpassungsmöglichkeit<br />

des Drehmomentes wird der<br />

Motor leiser und erwärmt sich weniger.<br />

Daduch wird eine hohe Laufruhe<br />

erreicht und Energie gespart. Durch<br />

den Einsatz des Encoders ist nicht nur<br />

die Detektion der Ausgangslage und<br />

der aktuellen Lage möglich, sondern<br />

auch die Positionierung. Die mitgelieferte<br />

Software vereinfacht die Inbetriebnahme.<br />

Die Motoren lassen sich<br />

einfach programmieren – auch während<br />

des Betriebes und in Echtzeit.<br />

Dynetics GmbH<br />

Info@dynetics.eu<br />

www.dynetics.eu<br />

Videos:<br />

https://www.youtube.com/watch?v=JGIOjzdX3lQ<br />

https://www.youtube.com/watch?v=3iQx5MoedSk<br />

36 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Antriebe<br />

Rotolinearer Antrieb<br />

MACCON<br />

www.maccon.de<br />

Die Firma Maccon lanciert den<br />

Z-Theta Aktuator für Anwendungen,<br />

die gleichzeitig eine lineare und rotatorische<br />

Bewegung benötigen. Der<br />

Z-Theta Aktuator wurde für die einfache<br />

Integration in OEM-Systemen<br />

entwickelt und bietet lineare<br />

und rotatorische Punkt-zu-Punkt-<br />

Bewegungen in einem kompakten<br />

Gehäuse. Der Aktuator zielt auf<br />

Anwendungen in der Laborautomation,<br />

Halbleitertechnik und in<br />

der allgemeinen Automatisierung.<br />

Der Aktuator basiert auf dem<br />

patentierten ScrewRail und wird<br />

durch den neuen Ansatz, der<br />

direkten Integration eines Rotationsmotors<br />

zum Antrieb der Theta-<br />

Bewegung ergänzt. Diese Konstruktion<br />

ist dann mit einem zweiten<br />

Schrittmotor gekoppelt, um die<br />

lineare Bewegung des Schlittens<br />

über eine Leitspindel zu steuern.<br />

Sowohl für die Linear- als auch für<br />

die Rotationsachse sind optional<br />

Drehgeber erhältlich, die entweder<br />

eine Positionsbestätigung oder eine<br />

vollständige Schritt-Servo-Steuerung<br />

des Geräts ermöglichen. Das<br />

Resultat ist eine überaus kompakte<br />

Systemlösung für Anwendungen in<br />

Bereichen mittlerer bis hoher Präzision,<br />

bei denen sowohl Rotationsals<br />

auch Linearbewegungen erforderlich<br />

sind.<br />

Wichtigste Merkmale des<br />

Z-Theta Aktuators:<br />

• Kompakte koaxiale Bauweise<br />

mimimiert den Platzbedarf<br />

• Einfache Integration in das Zielsystem<br />

• Vorgefertigtes, modulares Design<br />

reduziert die Markteinführungszeit<br />

• Kompatibel mit einer breiten<br />

Palette von Antrieben und Steuerungen<br />

Der Hersteller der Aktuatoren ist<br />

die Fa. Haydon-Kerk-Pittmann aus<br />

USA. Maccon ist Vertriebspartner für<br />

den deutschsprachigen Raum. ◄<br />

Flacher Scheibenläufermotor für<br />

Zentrifugen in der Laborautomation<br />

Die Firma Maccon lanciert den<br />

bürstenbehafteten Scheibenläufermotor<br />

GPM9 für Anwendungen mit<br />

kompakten Hochleistungszentrifugen<br />

in der Laborautomation. Dieser<br />

verfügt über eine eisenlose Läuferscheibe<br />

und weist damit eine sehr<br />

geringe Trägheit auf. Dies trägt<br />

zu einer beeindruckend hohen<br />

Beschleunigung bei, die in weniger<br />

als einer halben Umdrehung<br />

3000 U/min aus dem Stillstand<br />

erreicht wird. Der Motor ist auch<br />

in der Lage die Zentrifuge sehr<br />

schnell wieder zum Stillstand zu<br />

bringen, was einen schnellen Probendurchlauf<br />

ermöglicht.<br />

Ein weiterer Vorteil des Motors<br />

ist seine geringe axiale Länge,<br />

wodurch er direkt unter einen<br />

Probenträger passt, ohne dass<br />

Getriebe oder Zahnriemen erforderlich<br />

sind. Außerdem ist er sehr<br />

geräusch- und vibrationsarm, da<br />

durch die eisenlose Läuferscheibe<br />

kein Rastmoment entsteht und<br />

somit keine Drehmomentwelligkeit<br />

auftritt. Mögliches Einsatzgebiet<br />

ist unter anderem die Aufbereitung<br />

von Blutproben in der<br />

COVID-19-Forschung.<br />

Der Hersteller der Motoren ist<br />

die Fa. Printed Motor Works aus<br />

UK. Maccon ist Vertriebspartner<br />

für den deutschsprachigen Raum.<br />

MACCON<br />

Elektroniksysteme GmbH<br />

www.maccon.de<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

37


Stromversorgung<br />

Stromversorgungslösungen für medizinische<br />

Geräte<br />

Standards schaffen Sicherheit<br />

Menschen und Elektrizität vertragen<br />

sich schlecht. Das gilt besonders,<br />

wenn die Menschen Patienten<br />

sind – entweder in einer medizinischen<br />

Einrichtung oder auch<br />

immer öfters in häuslicher Umgebung.<br />

Um die Sicherheit, sowohl<br />

der Patienten, als auch des medizinischen<br />

Personals zu gewährleisten,<br />

ist das Gesundheits-Geschäft<br />

durch eine Vielzahl von Standardbasierten<br />

Anforderungen und entsprechende<br />

Produkt-Tests stark<br />

reguliert.<br />

Im Mittelpunkt der Standardisierung<br />

steht IEC 60601 mit einer Reihe<br />

spezifischer Anforderungen an das<br />

im Gesundheitswesen eingesetzte<br />

elektrische und elektronische Equipment.<br />

Erstmals vor etwa 40 Jahren<br />

publiziert hat IEC 60601 mit den<br />

Änderungen in der Industrie gut<br />

Schritt gehalten. In diesem technischen<br />

Beitrag untersuchen wir<br />

einige der Schlüsselprinzipien von<br />

IEC 60601, die sich auf die Implementierung<br />

der Stromversorgung<br />

beziehen, sowie einige der neuen<br />

Anforderungen, wie die Notwendigkeit<br />

der Risiko-Abschätzung. Außerdem<br />

werden einige praktische Möglichkeiten<br />

zur Einhaltung der Konformität<br />

überprüft, etwa die für die<br />

Hersteller medizinischer Geräte<br />

verfügbare Unterstützung.<br />

Ausgangssituation<br />

Eines der Schlüsselprobleme bei<br />

der Sicherheit medizinischer Geräte<br />

ist die Tatsache, dass der Patient<br />

oft physisch mit dem Gerät verbunden<br />

ist. Ein Beispiel dafür sind<br />

die leitenden Pads eines Elektrokardiographen.<br />

In IEC 60601 werden<br />

diese Teile als „Anwendungsteile“<br />

(applied parts, AP) bezeichnet.<br />

Sie stellen eine wichtige Definition<br />

innerhalb des Standards dar,<br />

wenn es um die Festlegung der allgemeinen<br />

Anforderungen an ein<br />

Medizinprodukt geht.<br />

Means of Protection, MOP<br />

Medizinische Geräte müssen<br />

mindestens eine Schutzmaßnahme<br />

(Means of Protection, MOP) aufweisen.<br />

Damit soll sichergestellt<br />

werden, dass sowohl der Patient,<br />

falls er über ein AP mit einem Gerät<br />

verbunden ist, als auch die Bedienperson<br />

gegen das Risiko eines elektrischen<br />

Schlags, auch unter fehlerhaften<br />

Betriebsbedingungen, abgesichert<br />

sind. Die Schutzmaßnahme<br />

(MOP) lässt sich realisieren durch<br />

Sicherheits-Isolierung, Schutzerde,<br />

eine definierte Kriechstrecke, einen<br />

Luftspalt, weitere Schutz-Impedanzen,<br />

oder durch die Implementierung<br />

einer geeigneten Kombination<br />

dieser Maßnahmen.<br />

Im genannten Standard werden<br />

das Bedienpersonal und die Patienten<br />

in unterschiedlicher Weise<br />

berücksichtigt. Dies führt zu der<br />

Autor: Florian Haas,<br />

Director of Marketing and<br />

Productmanagement<br />

Traco Electronic AG<br />

www.tracopower.com<br />

Bild 1: Definition von MOOP und MOPP laut IEC 60601<br />

38 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Stromversorgung<br />

Klassifikation ‚Maßnahmen zum<br />

Anwenderschutz‘ (Means of Operator<br />

Protection, MOOP) und ‚Maßnahmen<br />

zum Patientenschutz‘ (Means<br />

of Patient Protection, MOPP) (Bild 1).<br />

Ein Grund für diese unterschied liche<br />

Einstufung besteht darin, dass der<br />

Patient physisch über ein Anwendungsteil<br />

(AP) mit einem Gerät verbunden<br />

sein kann und beim Auftreten<br />

eines Fehlers eventuell nicht<br />

bei Bewusstsein ist. Wegen dieses<br />

Risikos sind die MOPP-Anforderungen<br />

strikter. Jeder Begriff ist<br />

mit Bezug auf die Isolationsspannung,<br />

den Kriechabstand und das<br />

Isolationsniveau definiert.<br />

Weiterentwicklung des<br />

Standards<br />

IEC 60601 hat sich seit der<br />

ersten Veröffentlichung vor beinahe<br />

40 Jahren stetig weiterentwickelt.<br />

Da Stromversorgungen<br />

und Stromversorgungsmodule<br />

keine medizinischen Geräte im<br />

engeren Sinne sind, unterliegen<br />

sie den Standards nicht unmittelbar.<br />

Allerdings wären die Hersteller<br />

medizinischer Geräte ohne geeignete<br />

Stromversorgungslösungen,<br />

die im Hinblick auf medizinische<br />

Anwendungen entwickelt wurden,<br />

nicht in der Lage, die Konformität<br />

mit den Standards einzuhalten.<br />

Auf dem Weg zur häuslichen<br />

Umgebung<br />

Bis vor kurzem konnte man<br />

davon ausgehen, dass medizinische<br />

Geräte exklusiv in den dafür<br />

vorgesehenen medizinischen Einrichtungen<br />

eingesetzt würden, also<br />

in Krankenhäusern und Kliniken.<br />

Diese Einrichtungen bieten eine<br />

besonders saubere Stromversorgung<br />

für ihre höchst empfindlichen<br />

Medizingeräte. Neuerdings verlangen<br />

die Patienten nach gesteigerter<br />

Bequemlichkeit bei der Behandlung.<br />

Für medizinische Einrichtungen, die<br />

mit beschränkten Ressourcen konfrontiert<br />

sind, bedeutet dies, dass<br />

medizinische Geräte mehr und mehr<br />

auch in häuslichen Umgebungen<br />

eingesetzt werden. Dabei gewinnen<br />

die Probleme der elektromagnetischen<br />

Verträglichkeit (electromagnetic<br />

compatibility, EMC)<br />

zunehmende Bedeutung, mit möglichen<br />

Störungen durch Technologien<br />

wie Bluetooth und Wi-Fi. Deswegen<br />

wurden in der neuesten Version<br />

des Standards (4. Ausgabe) die<br />

Bild 2: Einsatz eines DC/DC-Konverters mit Schutzniveau 2x MOPP<br />

Testprozeduren und die Akzeptanz-<br />

Level im Hinblick auf EMC geändert.<br />

Risikoabschätzung<br />

Eine weitere signifikante Neuerung<br />

betrifft die Forderung nach<br />

Durchführung einer Risikoabschätzung<br />

entsprechend ISO 14971.<br />

Risiko-Management gilt als Schlüsselelement<br />

beim Nachweis der<br />

Konformität medizinischer Geräte.<br />

ISO 14971 definiert dazu Best Practices<br />

für alle Phasen der Lebensdauer<br />

von Medizingeräten.<br />

Medical Device Directive<br />

Die aktuelle Medical Device Directive<br />

verschärft diesen Konformitätsaufwand,<br />

indem sie von den Herstellern<br />

die Implementierung eines Qualitätsmanagement-Systems<br />

(Quality<br />

Management System, QMS) verlangt,<br />

das mit ISO 13485 konform ist.<br />

Die primäre Anforderung an betroffene<br />

Unternehmen (wie die Hersteller<br />

von Stromversorgungen) ist der<br />

Nachweis der Fähigkeit zur konsistenten<br />

Erfüllung der Anforderungen<br />

seitens der Kunden, sowie der<br />

regulativen Vorschriften.<br />

Flexibilität<br />

Medizinisch zugelassene<br />

DC/DC-Konverter mit zweifachem<br />

MOPP-Rating bieten Flexibilität. Die<br />

typische Vorgehensweise zur Konformität<br />

mit IEC 60601 besteht im<br />

Einsatz einer AC/DC-Stromversorgung,<br />

die für medizinische Anwendungen<br />

zugelassen ist. Allerdings<br />

erfordern BF-bewertete Applikationen<br />

zusätzlich, dass das AP-Instrument<br />

das zweifache MOPP-Rating<br />

erfüllt. Viele der medizinischen<br />

AC/DC-Stromversorgungen, die<br />

derzeit auf dem Markt sind, haben<br />

kein 2x MOPP-Rating. Deshalb sind<br />

sie nicht als Stand-alone Stromversorgungslösung<br />

für Anwendungen<br />

geeignet, in denen BF-Konformität<br />

erforderlich ist. In diesen Fällen kann<br />

ein nach IEC 60601 zugelassener<br />

DC/DC-Konverter mit zweifachem<br />

MOPP-Rating die BF-Konformität für<br />

das AP unterstützen. Ein weiterer,<br />

häufig auftretender Fall sind medizinische<br />

Geräte, die die Fähigkeit<br />

zum Batterie-Back-up implementieren<br />

und zugleich das 2x MOPP<br />

Rating auch während eines Netzausfalls<br />

garantieren müssen.<br />

Oft erfordern medizinische<br />

Geräte unterschiedliche Gleichspannungen<br />

zum Ansteuern des AP-<br />

Instruments, die von der vom DC-<br />

Hauptsystem gelieferten Spannung<br />

abweichen. Um die Bereitstellung<br />

kundenspezifischer AC/DC-Stromversorgungen<br />

zu vermeiden, kann<br />

man das durch die Kombinatiom<br />

von DC/DC-Konvertern nach IEC<br />

60601 mit 2x MOPP Rating und<br />

einer AC/DC-Stromversorgung nach<br />

ITE 60950 lösen. In anderen Fällen<br />

lässt sich das Vertrauen der Entwickler<br />

in die Sicherheit auch durch<br />

den Einsatz medizinisch zugelassener<br />

DC/DC-Konverter mit zweifachem<br />

MOPP für das AP-Instrument<br />

erhöhen. Das gilt auch dann,<br />

wenn die gewählte AC/DC-Stromversorgung<br />

die IEC 60601-Zulassung<br />

hat.<br />

Primäre Anforderungen<br />

Die primären Anforderungen<br />

für 2x MOPP (Bild 1) sind Isolationsspannungen<br />

von mindestens<br />

4000 V AC, Kriechabstände von<br />

8 mm und doppelte Isolierung. Die<br />

allgemein verfügbaren DC/DC-Konverter<br />

(einschließlich derer, die nach<br />

EN60950 zugelassen sind) bieten<br />

eine Isolation von 500 V DC bis<br />

etwa 1600 VDC. Deshalb sind sie<br />

für medizinische Applikationen nicht<br />

geeignet. Doch es sind spezielle<br />

DC/DC-Konverter verfügbar, die die<br />

AP-Anforderungen erfüllen, wenn<br />

sie in Verbindung mit solchen regulären,<br />

ab Lager lieferbaren Stromversorgungen<br />

eingesetzt werden.<br />

Durch die Realisierung einer<br />

Isolationsspannung von bis zu<br />

5000 V AC, doppelte Isolation und<br />

einen Kriechabstand von 8 mm<br />

durch die galvanische Trennung im<br />

Transformator kann ein DC/DC-Konverter<br />

den Patienten auch im Fehlerfall<br />

der Hauptstromversorgung<br />

immer noch schützen. Damit vermeidet<br />

man, dass die Netzspannung an<br />

einem der vom AP berührten Körperstellen<br />

des Patienten auftreten<br />

kann (Bild 2).<br />

Tracos Verfahren für<br />

medizinisch sichere<br />

Stromversorgungslösungen<br />

Im Zentrum von Tracos Vorgehensweise<br />

zur Bereitstellung von<br />

Stromversorgungslösungen der<br />

Weltklasse für die Medizinelektronik<br />

steht die hauseigene Transformator-Technologie.<br />

Über einen langen<br />

Zeitraum entwickelt und verfeinert,<br />

sichert dieses spezielle Verfahren<br />

die erforderliche Trennung und Isolation<br />

und erzielt gleichzeitig eine<br />

hinreichende Kopplung zum effizienten<br />

Betrieb des DC/DC-Konverters.<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

39


Stromversorgung<br />

Bild 3: Tracos TPP 450 Serie ist als Open-Frame- und Gehäuse-Version verfügbar<br />

Eine niedrige Kopplungskapazität<br />

zwischen den primären und sekundären<br />

Transformatorwicklungen ist<br />

ein wichtiger Aspekt zur Implementierung<br />

der Schutzwirkung. Werte<br />

bis herab zu 10 bis 15 pF stellen<br />

sicher, dass nur ein vernachlässigbarer<br />

Strom über die Isolationsbarriere<br />

fließen kann. Das ermöglicht<br />

den Schutz des Patienten<br />

entsprechend den Anforderungen<br />

nach IEC 60601.<br />

Qualitätsmanagement<br />

Traco implementiert außerdem<br />

sein Qualitätsmanagement (QMS)<br />

nach den Vorgaben von ISO 13485,<br />

sowohl für das Design, als auch für<br />

die Fertigungsprozesse. Weitere<br />

Vorkehrungen in der Fertigung, die<br />

über die Anforderungen der Standards<br />

hinausgehen, sorgen dafür,<br />

dass die Produkte hohen Ansprüchen<br />

an die Qualität und die Sicherheit<br />

genügen.<br />

Komponenten mit Industriequalität<br />

werden so selektiert und beschafft,<br />

dass die Robustheit des Endprodukts<br />

gewährleistet ist. Damit werden<br />

Ausführungen, die zum Einsatz<br />

in IT-Systemen vorgesehen sind,<br />

durch die internen Richtlinien von<br />

Traco von der Verarbeitung ausgeschlossen.<br />

Die Qualität der Verarbeitung<br />

wird durch Konformität<br />

mit dem internationalen Standard<br />

IPC-A-610 garantiert. Dabei operiert<br />

Traco auf dem Level 3, der höchsten<br />

vorgesehenen Ebene. Die Kombination<br />

aller dieser Maßnahmen ermöglicht<br />

es Traco, für einige seiner<br />

Produkte eine Gewährleistung von<br />

bis zu fünf Jahren zu bieten.<br />

Risikoabschätzung<br />

Als Hersteller von Stromversorgungslösungen<br />

ist Traco, anders<br />

als die Anbieter von medizinischen<br />

Geräten, nicht verpflichtet, Daten zur<br />

Risiko-Abschätzung bereitzustellen.<br />

Doch Traco bietet Konformität mit<br />

ISO 14971 und stellt daher seinen<br />

Kunden die Dateien der Risikoabschätzung<br />

für kritische Bereiche,<br />

wie Isolierungsbruch, invertierter<br />

Betrieb, Ventilatorausfall, Flammbarkeit,<br />

mechanischer Schock und<br />

anderes mehr zur Verfügung. Die<br />

Bereitstellung dieser Daten trägt<br />

wesentlich zur Risikoabschätzung<br />

für medizinische Endprodukte der<br />

Kunden bei. Es spart Zeit und senkt<br />

die Kosten in deren Entwicklungsprozessen.<br />

Umfassendes<br />

Produktangebot<br />

Traco bietet sowohl AC/DC-, als<br />

auch DC/DC-Lösungen für medizinische<br />

Applikationen. Alle von<br />

ihnen erfüllen die Anforderung<br />

nach 2x MOPP. Sie sind außerdem<br />

konform mit den EMC-Anforderungen<br />

nach IEC 60601-1 (4. Edition),<br />

und sie sind im Sinne der BF-Konformität<br />

für alle mit dem Patienten<br />

verbundenen Anwendungsteile<br />

medizinischer Geräte geeignet.<br />

Die AC/DC-Produktlinie umfasst<br />

kleine PCB-Module für 5 W über<br />

eine Anzahl von Open-Frame Designs<br />

für mittlere Leistungen bis zu<br />

Stromversorgungen im Gehäuse<br />

mit Leistungspegeln bis zu 450 W.<br />

Alle diese Stromversorgungen<br />

(PSUs) bieten universelle Netzeingänge<br />

(85 bis 264 V AC / 120 bis<br />

370 V DC) mit aktiver Leistungsfaktorkorrektur<br />

(PFC) oberhalb 100 W.<br />

Der Lieferbereich umfasst einfache,<br />

duale und Dreifach-Ausgänge und<br />

deckt damit beinahe alle Applikations-Erfordernisse<br />

ab.<br />

Tracos Lieferspektrum an<br />

DC/DC-Konvertern reicht von<br />

PCB-Modulen mit Leistungspegeln<br />

von 2 W bis 30 W. Diese Module<br />

sind für 2:1-, wie für 4:1-Eingangsbereiche<br />

mit nominalen Eingangsspannungen<br />

von 5, 12, 24 und 48 V<br />

verfügbar. Einfache und duale Ausgänge<br />

von 3,3 V DC bis ±15 V DC<br />

sind ebenfalls im Angebot.<br />

Alle für Medizin-Anwendungen<br />

zugelassenen DC/DC-Konverter<br />

von Traco bieten eine Isolation von<br />

5000 V ACeff zwischen Ein- und<br />

Ausgang, die für eine Betriebsspannung<br />

von 250 V ACeff ausgelegt<br />

ist. In Verbindung mit ihren<br />

minimalen Leckströmen von weniger<br />

als 2 µA sind sie ideal geeignet<br />

zum Einsatz mit AC/DC-Stromversorgungen<br />

(PSUs) ohne Zulassung<br />

in sicherheitskritischen medizinischen<br />

Applikationen.<br />

Zusammenfassung<br />

Der Healthcare-Markt wächst<br />

schnell und verändert sich dabei<br />

zusehends. Auch die einschlägigen<br />

Standards wie IEC 60601<br />

ent wickeln sich ständig weiter, um<br />

mit diesen Veränderungen Schritt<br />

zu halten. Die Hersteller von medizinischen<br />

Geräten sind letztendlich<br />

verantwortlich für die Sicherheit der<br />

Patienten und des Bedienpersonals<br />

beim Einsatz ihrer Produkte. Doch<br />

durch eine Partnerschaft mit erfahrenen<br />

Anbietern von Stromversorgungen<br />

lassen sich diese Herausforderungen<br />

und Risiken signifikant<br />

reduzieren. In Zusammenarbeit mit<br />

dem erfahrenen Entwickler team von<br />

Traco sichern sich die Hersteller<br />

medizinischer Geräte den Zugriff<br />

auf hoch qualitative, zuverlässige<br />

und sichere Produkte, mit umfassendem<br />

und kenntnisreichem Support<br />

auf der Basis der geltenden<br />

medizinischen Standards. ◄<br />

Bild 4: Die 15-W THM Serie bietet medizinische DC/DC-Konverter für<br />

Leiterplattenmontage<br />

40 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Stromversorgung<br />

Renommierte Marken-Akkus und individuelle<br />

Konfektion von Akkupacks<br />

oder Reihen oder auch ganz individuelle<br />

Anordnungen und Anschlussarten<br />

zu realisieren“, sagt Christian<br />

Stein, Geschäftsführer der Pohl<br />

Electronic GmbH. Qualitätsbewusstsein<br />

und Qualitätssicherung<br />

werden in dem Unternehmen dabei<br />

besonders groß geschrieben. Wir<br />

sind uns der Verantwortung unserer<br />

Arbeit und der Ansprüche an die<br />

Zuverlässig keit unserer Komponenten<br />

beispielsweise in der Medizintechnik<br />

sehr bewusst, daher sind wir<br />

nicht nur zertifizierter Partner der<br />

großen Anbieter, sondern verfügen<br />

über eine jahrzehntelange Erfahrung<br />

im Batteriesektor und achten<br />

auf jedes Detail von der Entwicklung<br />

bis zur Konfektion“.<br />

POHL electronic GmbH<br />

info@pohl-electronic.de<br />

www.pohl-electronic.de<br />

Gerade in modernen Zeiten, in<br />

denen Antrieben und der mobilen<br />

Stromversorgung durch Akkus und<br />

Batterieprodukte zusehends größere<br />

Bedeutung beigemessen werden,<br />

sind absolute Zuverlässigkeit und<br />

die kompetente individuelle Umsetzung<br />

persönlicher oder besonderer<br />

Anforderungen in Bezug auf Akkus<br />

und Batterien primär gefragt.<br />

Dabei spielen einerseits Standardartikel<br />

der renommierten Markenanbieter<br />

wie pbq oder Panasonic<br />

eine große Rolle, andererseits aber<br />

vor allem auch die individuelle Entwicklung<br />

und Konfektion von Akkus<br />

oder Akkupacks für persönliche oder<br />

besondere Anforderungen. Insbesondere<br />

in der Industrie und der Medizintechnik<br />

stellen sich immer wieder<br />

Herausforderungen, für die eine jahrelange<br />

Erfahrung und das entsprechende<br />

Know-how der Möglichkeiten<br />

unabdingbar sind, um zufriedenstellende<br />

und nachhaltige Lösungen<br />

entwickeln und anbieten zu können.<br />

Verschiedene Technologien<br />

Die Pohl Electronic GmbH gilt<br />

bereits seit 30 Jahren als renommierter<br />

Partner von etablierten<br />

Marken wie pbq oder Panasonic<br />

und ist längst nach DIN ISO 9001<br />

zertifiziert. Pohl liefert dabei nicht<br />

nur alle gängigen Einzelzellen der<br />

verschiedenen Technologien wie<br />

NiCd, NiMh, Lithium, Lithium-Ion<br />

oder Blei und Alkali-Mangan, sondern<br />

fertigt in der eigenen Produktion<br />

vor den Toren Berlins auch individuelle<br />

hochwertige Akku-Komponenten<br />

ganz nach den Vorstellungen<br />

und Anforderungen der Kunden<br />

und Partner.<br />

Individuelle Packs<br />

„Wir sind jederzeit in der Lage,<br />

diverse Packs mit mehreren Säulen<br />

Der außerordentlich gute Ruf<br />

des Unternehmens in der Branche<br />

mit seiner jahrzehntelangen Historie<br />

und dem stetig wachsenden<br />

Kundenkreis scheint ihn zu bestätigen.<br />

Neben der Entwicklung, Produktion<br />

und Konfektion von Akkus<br />

bietet das Unternehmen im Übrigen<br />

auch einen Reparatur- und Lieferservice<br />

sowie das entsprechende<br />

Zubehör zu diesen Komponenten<br />

wie passende Ladetechniken und<br />

-geräte oder Batteriewächter und<br />

Separatoren. ◄<br />

Freianzeige_Anlassspende_103 x 88_Layout 1 23.05.16 16:07 Seite 1<br />

Was feiern Sie in diesem Jahr?<br />

www.bund.net/spenden-statt-geschenke<br />

Ob Geburtstag, Taufe oder<br />

Jubiläum – Nutzen Sie diesen<br />

Tag der Freude, um Gutes zu<br />

tun und wünschen Sie sich<br />

von Ihren Gästen etwas Besonderes:<br />

Eine Spende für<br />

den BUND!<br />

Fordern Sie unser kostenloses<br />

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E-Mail: info@bund.net oder<br />

Tel. 0 30/275 86-565<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

41


Stromversorgung<br />

10-Jahres-Energiespeicher mit integriertem<br />

Batterie-Management-System<br />

Sicherer LiFePO4-Hochleistungs-Batteriepack für anspruchsvolle Applikationen in der Industrie & Medizin<br />

Bicker Elektronik GmbH<br />

info@bicker.de<br />

www.bicker.de<br />

https://www.bicker.de/bp-lfp-2725<br />

Bicker Elektronik stellt mit dem<br />

neuen BP-LFP-2725 einen eigensicheren<br />

10-Jahres-Batteriepack<br />

für Notstromversorgungs- und<br />

DC-USV-Systeme vor. Der Lithium-<br />

Eisenphosphat-Energiespeicher<br />

mit integriertem Batterie-Management-System<br />

(BMS) ist konzipiert<br />

für Anwendungen, welche höchste<br />

Ansprüche an Qualität, Sicherheit<br />

und Zuverlässigkeit stellen. Der<br />

kompakt aufgebaute BP-LFP-2725<br />

mit hoher Energiedichte ist ausgelegt<br />

für mehr als 6000 Vollzyklen<br />

und somit ideal geeignet für den<br />

Einsatz in besonders anspruchsvollen<br />

Applikationen im industriellen<br />

Umfeld und der Medizintechnik.<br />

Der Batteriepack ist getestet<br />

und zertifiziert nach IEC62133-2<br />

und UN38.3.<br />

Maximale Sicherheit und<br />

Langlebigkeit<br />

Aufgrund der verbauten Hochleistungs-LiFePO<br />

4 -Zellen in Kombination<br />

mit dem innovativen Hochstrom-<br />

BMS-System von Bicker Elektronik<br />

liefert der BP-LFP-2725 zuverlässig<br />

seine volle Leistung auch bei hohen<br />

Betriebstemperaturen bis +55 °C<br />

(max. 15 A Dauerstrom) sowie im<br />

gefrorenen Zustand bei -20 °C<br />

(max. 6 A Dauerstrom). Das Batterie-Management-System<br />

schützt<br />

die Zellen perfekt vor nahezu allen<br />

schädlichen Einflüssen und sorgt<br />

für eine dauerhaft hohe Kapazität.<br />

Alle kritischen Fehlerzustände sind<br />

redundant abgesichert. Komplexe<br />

Stromsparmodi verhindern zudem<br />

eine schnelle Eigenentladung des<br />

Batteriepacks bei Nichtgebrauch.<br />

Niedrige Gesamtbetriebskosten<br />

(TCO) im Vergleich<br />

zu herkömmlichen Blei-<br />

Säure-Batterien<br />

Im Gegensatz zu den vermeintlich<br />

günstigeren Blei-Säure/Gel/AGM-<br />

Akkumulatoren weisen hochwertige<br />

Lithium-Eisenphosphat-Zellen eine<br />

ca. 15 - 20x längere Lebensdauer<br />

und Zyklenfestigkeit auf. Zudem<br />

kann beim LiFePO 4 -Batteriepack<br />

die volle Nennkapazität zu 100 %<br />

dauerhaft entnommen werden. Blei-<br />

Säure-Batterien haben hinsichtlich<br />

Entladetiefe und Zyklenzahl<br />

deut liche Einschränkungen in der<br />

Anwendung. Bei Berechnung der<br />

TCO (Total Cost of Ownership) über<br />

den gesamten Einsatzzeitraum von<br />

mindestens 10 Jahren ergibt sich ein<br />

deutlicher Kostenvorteil gegenüber<br />

Blei-Säure-Batterien, zumal auch<br />

der Aufwand für Wartung und Batterietausch<br />

bei LiFePO 4 in diesem<br />

Zeitraum entfällt.<br />

LiFePO 4 – die besonders<br />

sichere und langlebige<br />

Lithium-Ionen-Batterietechnologie<br />

Der LiFePO 4 -Batteriepack<br />

BP-LFP-2725 überzeugt in sicherheitsrelevanten<br />

Anwendungen mit<br />

einer besonders stabilen Batteriechemie,<br />

einer langen Lebensdauer<br />

von mindestens 10 Jahren und<br />

mehr als 6000 vollen Lade- und<br />

Entlade zyklen. Bicker Elektronik<br />

setzt bei allen Hochleistungs-Batteriepacks<br />

bewusst auf die besonders<br />

sichere Lithium-Eisenphosphat-<br />

Chemie, welche ein thermisches<br />

Durchgehen (Thermal Runaway)<br />

nahezu unmöglich macht. Für den<br />

BP-LFP-2725 werden ausschließlich<br />

Marken-Hochleistungszellen<br />

von LithiumWerks verwendet, welche<br />

sich durch eine lange Lebensdauer<br />

und hohe Zyklenfestigkeit gegenüber<br />

anderen Herstellern auf<br />

dem Markt deutlich hervor heben.<br />

Die automatisierte Produktion der<br />

Hochleistungszellen sorgt für gleichbleibend<br />

hohe Qualität. Kombiniert<br />

mit dem speziell entwickelten Batterie-Management-System<br />

(BMS)<br />

kann Bicker Elektronik höchste<br />

Sicherheit und Zuverlässigkeit des<br />

Produkts garantieren.<br />

Integriertes Hochleistungs-<br />

Batterie-Management-<br />

System (BMS)<br />

Das Batterie-Management-<br />

System (BMS) des BP-LFP-2725<br />

überwacht und steuert den kompletten<br />

Lade- und Entladevorgang jeder<br />

Batteriezelle des Energiespeichers.<br />

Gleichzeitig schützt das BMS den<br />

Batterie pack vor Gefahren wie Kurzschluss,<br />

Überstrom, Übertemperatur,<br />

Überladung und Tief entladung.<br />

Ein Balancing-IC misst und kontrolliert<br />

permanent die Zellspannungen,<br />

sowie den Stromfluss und kann<br />

innerhalb von Mikro sekunden auf<br />

kritische Veränderungen reagieren.<br />

Der LiFePO 4 -Energie speicher hat<br />

zudem einen elektronischen Überstrom-<br />

und Kurzschlussschutz, so<br />

dass der Batterie pack bei einem<br />

Montagefehler keinerlei Schaden<br />

nimmt. Gleiches gilt für Überund<br />

Unterspannung an den Zellen.<br />

Neben der MOSFET-Sicherheitsschaltung<br />

auf dem Batterie-<br />

Management-System schützt als<br />

zweite Sicherheitsstufe eine spezielle<br />

thermische Sicherung den<br />

42 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Stromversorgung<br />

Batteriepack vor der Gefahr einer<br />

Überladung. Als zweite Sicherheitsstufe<br />

bei einem Kurzschluss<br />

ist zusätzlich eine 20A-Schmelzsicherung<br />

installiert.<br />

System-Present-Funktion<br />

für erhöhte Sicherheit<br />

Bei der System-Present­ Funktion<br />

bleibt der Ausgang des Batteriepacks<br />

solange deaktiviert (Ausgangsspannung<br />

= 0 V) bis dieser mit<br />

der DC-USV-Einheit über den Kommunikationsstecker<br />

(BAT-DATA) verbunden<br />

und freigeschaltet wird. Da<br />

die Bauteile auf der BMS-Platine im<br />

Standby-Betrieb laufen, erhöht diese<br />

Stromsparfunktion die Lagerfähigkeit<br />

des (geladenen) Batteriepacks.<br />

Effektives ‚Cell Balancing‘<br />

für dauerhaft hohe Leistung<br />

Das integrierte Cell-Balancing<br />

sorgt durch entsprechende Beschaltung<br />

für eine ausgewogene und<br />

gleichmäßige Ladung aller Zellen,<br />

so dass die volle Kapazität des Batteriepacks<br />

dauerhaft nutzbar bleibt.<br />

Intelligente Balancing-Algorithmen<br />

kontrollieren die LiFePO 4 -Zellen<br />

durchgehend. Bei Abweichungen<br />

werden die einzelnen Zellen<br />

mit einem Balancingstrom von<br />

~100 mA während des Ladevorgangs<br />

an einander angeglichen. Dies<br />

beeinflusst Lebensdauer, Zyklenanzahl<br />

und Kapazität des Energiespeichers<br />

besonders positiv.<br />

Verfügbare Bauformen für<br />

modulare DC-USV- und Notstromversorgungslösungen<br />

Der eigensichere LiFePO 4 -Energiespeicher<br />

steht in zwei Ver sionen<br />

zur Verfügung: Kompakt und verschrumpft<br />

für die flexible Systemintegration<br />

als BP-LFP-2725<br />

sowie im robusten Aluminiumgehäuse<br />

zur DIN-Rail-Montage als<br />

BP-LFP-2725D. In Kombination mit<br />

den passenden DC-USV-Einheiten<br />

UPSI-2412 bzw. UPSI-2412D lassen<br />

sich modulare und leistungsstarke<br />

24V-Notstromversorgungslösungen<br />

realisieren (Backup-Zeiten:<br />

~70 min@50 W Last / ~33 min@100 W Last /<br />

~18 min@240 W Last).<br />

Umfangreicher Service und<br />

Support<br />

Insbesondere Applikationen mit<br />

einer entsprechend langen Laufzeit<br />

profitieren von einem optimalen<br />

Investitionsschutz durch den<br />

Einsatz der besonders langlebigen<br />

und sicheren LiFePO 4 -Energiespeicher<br />

der BP-LFP-Serie. Verbunden<br />

mit individueller Design-In-<br />

Beratung und erstklassigem Service<br />

& Support bietet Bicker Elektronik<br />

umfangreiche Mehrwertleistungen<br />

für Systementwickler und<br />

Kunden weltweit. Auf Wunsch realisieren<br />

die Entwicklungsingenieure<br />

des Stromversorgungsspezialisten<br />

auch kundenspezifische<br />

Sonder- und Spezial lösungen.<br />

Alle Features auf einen Blick<br />

• 10-Jahres-Batteriepack mit<br />

LiFePO 4 -Hochleistungszellen<br />

• Sichere Lithium-Eisenphosphat-<br />

Technologie<br />

• 100 % frei von Blei und Cadmium<br />

• Erweiterter Temperaturbereich<br />

-20...+55 °C<br />

• 15 - 20x längere Lebensdauer als<br />

Blei-Säure-Batterien<br />

• Integriertes Hochleistungs-BMS-<br />

System<br />

• Erweiterte Ladealgorithmen und<br />

Cell-Balancing<br />

• Redundante Schutzfunktionen<br />

(Eigensicherheit)<br />

• Integrierter Schutz gegen Tiefentladung,<br />

Überstrom, Überspannung<br />

und Kurzschluss<br />

• Erhöhte Sicherheit bei Überladung<br />

und Kurzschluss des Batteriepacks<br />

• Kompakte und verschrumpfte<br />

Ausführung<br />

• IEC 62133-2 Sicherheitszulassung<br />

• UN 38.3 Transport Zertifizierung<br />

◄<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

43


Stromversorgung<br />

Wissen, worauf es ankommt: Wie wirken sich<br />

Netzteil-Features in der Praxis aus?<br />

Am Beispiel des Medizin-Netzteiles MPM-K450 zeigt dieser Beitrag auf, welche Besonderheiten Medizinnetzteile<br />

aufweisen und auf was ein Entwickler bei der Auswahl achten sollte.<br />

1. Was braucht meine<br />

Anwendung -<br />

Schutzklasse I oder II?<br />

Der grundlegende Unterschied<br />

zwischen Schutzklasse (SK) I und<br />

II ist, trivial gesagt, der Schutzleiteranschluss.<br />

Während in Krankenhäusern<br />

oftmals medizinisch-elektrische<br />

Geräte (ME-Geräte) mit<br />

Schutzleiter (SK I) genutzt werden,<br />

ist dies für Medizingeräte, welche<br />

im häuslichen Umfeld eingesetzt<br />

werden, nicht möglich. Die Norm<br />

EN60601-1-11 regelt u. a., dass ME-<br />

Geräte im privaten Umfeld ohne<br />

Schutzerde in Schutzklasse II ausgeführt<br />

sein müssen. Dies hat für<br />

die Stromversorgung zwei maßgebliche<br />

Folgen:<br />

- Elektrische Sicherheit<br />

Ein Schutzklasse I Netzteil nutzt,<br />

wie bereits der Name Schutzerde<br />

ausdrückt, diese zum Schutz des<br />

Bedieners bzw. Patienten. In Schutzklasse<br />

II ist diese nicht vorhanden,<br />

was dazu führt, dass zusätzliche<br />

Isolation eingesetzt werden muss.<br />

- EMV<br />

Bei einem Schutzklasse I Netzteil<br />

besteht die Möglichkeit, Störungen<br />

bzw. Emissionen mittels<br />

Y-Kondensatoren gegen Schutzerde<br />

abzuführen, um die Emissionspegel<br />

zu verringern. Dies ist besonders<br />

bei Gleichtaktstörungen, also<br />

Störungen, die mit gleichem Pegel<br />

auf L und N anliegen, von Vorteil.<br />

Diese Möglichkeit bietet sich<br />

bei einem Schutzklasse II Netzteil<br />

nicht und muss z. B. durch zusätzliche<br />

stromkompensierte Drosseln<br />

ersetzt werden.<br />

Der Unterschied zwischen<br />

Schutzklasse I und II ist also nicht<br />

nur das fehlende grün/gelbe Kabel,<br />

sondern er ist konstruktiv im Aufbau<br />

des Netzteils begründet.<br />

Zudem werden in der Praxis Medizinprodukte<br />

in Schutzklasse II oft<br />

mit einem Kunststoffgehäuse hergestellt,<br />

um den Patienten/Bediener<br />

zusätzlich zu schützen. Dies<br />

hat für die Gesamtapplikation wiederum<br />

Nachteile in der abgestrahlten<br />

EMV-Emission und ebenso für<br />

eingestrahlte Störungen, wie z. B.<br />

H- oder E-Feld. Hier ist es von Vorteil,<br />

wenn bereits das Netzteil, wie<br />

L<br />

N<br />

PE<br />

Primärer Ableitstrom<br />

Limit 5mA<br />

NC/SFC<br />

für Berührstrom<br />

NC: geschlossen<br />

Anwendungsteil<br />

Autoren:<br />

Frank Cubasch, Geschäftsführer<br />

der Magic Power Technology<br />

GmbH und Heidrun Seelen,<br />

Vertriebsleitung.<br />

Magic Power Technology GmbH<br />

www.mgpower.de<br />

Impedanznetzwerk<br />

Bild 1: Netzteil SKI mit Berührstrom in NC-Bedingung<br />

PE<br />

Berührstrom Limit<br />

0,1mA NC<br />

0,5 mA SFC<br />

44 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Stromversorgung<br />

L<br />

N<br />

PE<br />

Primärer Ableitstrom<br />

Limit 5mA<br />

NC/SFC<br />

für Berührstrom<br />

SFC: offen<br />

z. B. MPM-K450, „nackt“, also ohne<br />

Metallgehäuse und ohne weitere<br />

Filter elemente die Richtlinien einhält.<br />

Ein weiterer, indirekter Vorteil<br />

eines Schutzklasse II Netzteils<br />

drängt sich bei Schutzklasse I<br />

Anwendungen mit Metallgehäuse<br />

auf. Es betrifft den Berührungsstrom,<br />

früher besser verständlich<br />

auch Gehäuseableitstrom genannt.<br />

Dies ist der Strom, der über ein<br />

Impedanznetzwerk vom Gehäuse<br />

zur Erde fließt. Gemessen wird er<br />

in zwei Testbedingungen:<br />

• NC (Normalfall): Es liegt kein<br />

Fehler vor. Das Limit beträgt hier<br />

100 µA.<br />

• SFC (1. Fehlerfall): In der Regel<br />

wird hier der Schutzleiter der Zuleitung<br />

aufgetrennt, bei einem Limit<br />

von 500 µA.<br />

Impedanznetzwerk<br />

Bild 2: Netzteil SKI mit Berührstrom SFC-Bedingung<br />

L<br />

N<br />

PE<br />

PE<br />

Primärer Ableitstrom<br />

Limit 5mA<br />

NC/SFC<br />

für Berührstrom<br />

SFC: offen<br />

Berührstrom Limit<br />

0,1mA NC<br />

0,5 mA SFC<br />

Anwendungsteil<br />

Im Zuge der dritten Edition wurde<br />

bei der EN/IEC 60601 die Höchstgrenze<br />

des primären Ableitstromes,<br />

also des Stromes im PE-Leiter, für<br />

nicht ortsfeste Anlagen von 500 µA<br />

(2nd edition) auf 5 mA erhöht. Was<br />

im ersten Schritt wie eine Erleichterung<br />

aussieht, kann unter bestimmten<br />

Umständen auch zu Problemen<br />

führen. Wird ein Schutzklasse I<br />

Netzteil in einem Metallgehäuse<br />

als Schutzklasse I Anwendung ausgeführt,<br />

so liegen die Y-Kondensatoren<br />

des Netzteils auch gegen das<br />

Gehäuse und PE. Nutzt man die<br />

Freiheiten der 3. Edition in Sachen<br />

primärer Ableitstrom aus, so wäre<br />

ein Wert bis zu 5 mA noch konform.<br />

Dabei stellt die Berührungsstrommessung<br />

unter NC-Bedingungen<br />

noch kein Problem dar, da<br />

die PE-Zuleitung sehr niederohmig<br />

ist und über die parallel liegende<br />

Mess-Nachbildung vom Gehäuse<br />

zum PE somit nahezu kein Strom<br />

fließt. Anders sieht es im SFC-Fall<br />

aus, wenn die PE-Zuleitung aufgetrennt<br />

wird. Dann fließt der komplette<br />

Y-Kondensatorstrom über<br />

die Nachbildung und sorgt dafür,<br />

dass die 500 µA SFC-Limit schnell<br />

gerissen werden können. Daraus<br />

folgt, dass ein Netzteil in Schutzklasse<br />

I Topologie die 500 µA Primärableitstrom<br />

nicht überschreiten<br />

sollte. Ein zusätzlicher Eingangsfilter<br />

mit Y-Kondensatoren oder gar<br />

mehrere Netzteile erhöhen die Problematik<br />

dabei noch, da auch diese<br />

Y-Kondensatoren zusätzlich parallel<br />

liegen. Hier ist ein Schutzklasse II<br />

Netzteil von Vorteil, da mangels PE-<br />

Anschluss (nur des Netzteils, die<br />

Applikation hat selbstverständlich<br />

einen PE-Anschluss) keine Y-Kondensatoren<br />

durch das Netzteil vorhanden<br />

sind und folglich darüber<br />

auch kein nennenswerter Berührungsstrom<br />

entstehen kann (siehe<br />

Bild 1 bis 3).<br />

Die MPM-K450 Baureihe ist als<br />

SK II Netzteil ausgelegt und kann<br />

wahlweise in SK II und SK I Anwendungen<br />

im Leistungsbereich bis zu<br />

Impedanznetzwerk<br />

Bild 3: Netzteil SKII in SKI Anwendung Berührstrom SFC-Bedingung<br />

PE<br />

Berührstrom Limit<br />

0,1mA NC<br />

0,5 mA SFC<br />

450 W (peak 10 sec 600 W) eingesetzt<br />

werden. Es erfüllt die Anforderungen<br />

der EN/CB/UL60601 für<br />

Sicherheit und EMV (60601-1-2) für<br />

Anwendungen mit Anwendungsteilen<br />

der Klassen B und BF.<br />

Wer soll geschützt werden?<br />

- MOOP oder MOPP<br />

In Bezug auf die Zulassungen ist<br />

zu entscheiden, ob das Netzteil als<br />

Last eine MOOP (means of operator<br />

protection) oder MOPP (means<br />

of patient protection) Anwendung<br />

treibt. Während bei einer MOOP-<br />

Applikation unter bestimmten<br />

Umständen auch ein EN62368<br />

Netzteil (IT-Technik) verwendet<br />

werden kann, ist für eine MOPP-<br />

Anwendung zwingend ein Netzteil<br />

nach EN60601 einzusetzen. Hierbei<br />

ist neben der Isolationsspannung<br />

und dem Aufbau auch der<br />

ausgangsseitige Ableitstrom zu<br />

berücksichtigen. Je nach Anwendungsteil<br />

BF oder CF ist dieser entsprechend<br />

limitiert. Das MPM-K450<br />

erfüllt dabei die Anforderungen an<br />

BF mit max. 100 µA.<br />

Welche Leistung benötigt<br />

meine Anwendung? –<br />

verschiedene Sichtweisen<br />

Nominal- oder<br />

Spitzenleistung – was ist<br />

das wichtigere Kriterium?<br />

Natürlich wird der Entwickler<br />

seine Auswahl zuerst auf Basis der<br />

Nominalleistung treffen. Daneben<br />

Anwendungsteil<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

45


Stromversorgung<br />

500 W<br />

450 W<br />

400 W<br />

350 W<br />

300 W<br />

250 W<br />

200 W<br />

150 W<br />

100 W<br />

-20 °C -10 °C 0 °C 10 °C 20 °C 30 °C 40 °C 50 °C 60 °C 70 °C<br />

sind aber auch die Spitzen leistung,<br />

deren Dauer sowie die Wiederholfrequenz<br />

(duty cycle) wichtige Kriterien<br />

zur Auswahl eines Netzteils.<br />

Speziell Motoren bedürfen höherer<br />

(Anlauf)-Ströme, sind jedoch oftmals<br />

nur kurzzeitig in Betrieb. Aus<br />

dieser Sicht ist es in Bezug auf<br />

Kosten und Baugröße unvorteilhaft,<br />

die Nominalleistung des Netzteils<br />

an der Spitzenleistung der Anwendung<br />

auszurichten. Deshalb erlauben<br />

manche Stromversorgungen<br />

eine Über lastung für eine gewisse<br />

Zeit t. Z. B. bietet das MPM-K450<br />

eine Peakleistung von 600 W für<br />

10 sec und ermöglicht so auch<br />

Lasten mit großer Spitzenleistung<br />

bei hoher Wiederholfrequenz.<br />

Leistungskurve in<br />

Abhängigkeit von der<br />

Temperatur<br />

Es ist leicht nachzuvollziehen,<br />

dass bei medizinischen elektrischen<br />

Geräten bei Umgebungstemperaturen<br />

von 30 °C und mehr,<br />

eventuell sogar in geschlossenen<br />

IP67 Kunststoffgehäusen, im Inneren<br />

durchaus Temperaturen von<br />

XYZ<br />

Leistungsbedarf Anwendung 250W@ max. 70°C<br />

thermische Überlastung von XYZ ab 58°C<br />

Bild 4: Vergleich Derating MPM-K450 zu Vergleichsnetzteil<br />

60 °C oder höher entstehen können.<br />

Umso wichtiger ist es, dass<br />

das Netzteil zum einen ein geringes<br />

Derating aufweist und zum anderen<br />

die Starttemperatur für das Derating<br />

möglichst hoch ist. Derating<br />

bedeutet in diesem Zusammenhang,<br />

dass der Entwicklungsingenieur<br />

rückwärts rechnen muss,<br />

ob das Netzteil bei einer bestimmten<br />

Leistung, Umgebungstemperatur<br />

und eventuell Eingangsspannung<br />

noch im spezifizierten Bereich<br />

betrieben wird.<br />

Hierzu ein Beispiel:<br />

Gegeben sei eine Temperatur im<br />

Inneren der Anwendung (= Umgebungstemperatur<br />

für das Netzteil)<br />

von 70 °C und eine Leistungsanforderung<br />

von 250 W. Zur Auswahl<br />

stehen zwei, auf den ersten Blick<br />

identisch starke Netzteile:<br />

• Netzteil 1: MPM-K455 mit nominal<br />

450 W@50 °C und einem derating<br />

von -2 %/°K<br />

• Netzteil 2: XYZ mit nominal<br />

450 W@40 °C und einem derating<br />

von -2,5 %/°K<br />

Bei 70 °C erlaubt das MPM-K455<br />

eine Leistung von<br />

MPM-K450<br />

450 W x (1- ((70 °C - 50 °C) x 2%))<br />

= 270 W.<br />

Für das Vergleichsnetzteil lautet<br />

die Berechnungsformel<br />

450 W x (1-((70 °C - 40 °C) x 2,5%))<br />

= 112 W.<br />

Wenn auch auf den ersten Blick<br />

beide als 450-W-Netzteil definiert<br />

sind, so kann das Vergleichsnetzteil<br />

die geforderte Leistung nur bis<br />

40 °C dauerhaft liefern. Allenfalls<br />

kurzfristig würde es auch bei 70 °C<br />

die benötigten 250 W zur Verfügung<br />

stellen können, eignet sich<br />

aber damit nicht für diesen Einsatzfall<br />

(siehe Bild 4) Zwar haben<br />

Netzteile dieser Leistungsklasse<br />

eine reversible thermische Überlastabsicherung<br />

mittels Thermoschalter.<br />

Dieser ist jedoch nicht primär<br />

dazu gedacht, die Deratingbedingungen<br />

zu überwachen. Er dient<br />

der elektrischen Sicherheit, weswegen<br />

der Temperaturschutz nicht<br />

zwangsläufig zum Abschalten führt<br />

und somit nicht als Bewertungskriterium<br />

für die thermische Situation<br />

herangezogen werden kann.<br />

Was aber im Falle dieser schleichenden<br />

Überlastung passieren<br />

wird, sind deutlich frühere Ausfälle,<br />

da z. B. die Elektrolytkondensatoren<br />

empfindlich gegenüber hohen<br />

Temperaturen reagieren. Generell<br />

kann man davon ausgehen, dass<br />

eine um 10 °K höhere Temperatur<br />

circa eine Halbierung der Lebensdauer<br />

der Bauelemente zur Folge<br />

hat. Dieser Zusammenhang ist bei<br />

einem Netzteil mit besserem Derating<br />

konstruktiv bereits berücksichtigt,<br />

indem z. B. Elkos mit höherer<br />

Lebensdauer zum Einsatz kommen.<br />

Während des Entwicklungsprozesses<br />

in der Praxis kann man die<br />

thermischen Gegebenheiten nur<br />

über eine Messung der Netzteiltemperatur<br />

oder aus Unterlagen<br />

des Herstellers der Bauteile sicher<br />

feststellen. Ein simples „die Lampe<br />

brennt seit 24 h --> ergo funktioniert<br />

das Netzteil“ kann eine trügerische<br />

Sicherheit suggerieren.<br />

Bei Unsicherheiten oder bei Montagearten,<br />

welche die Entwärmung<br />

einschränken wie z. B. Über-Kopf-<br />

Montage, sollte der Netzteilhersteller<br />

unbedingt mit ins Boot genommen<br />

werden. Er kann die Ergebnisse<br />

bewerten oder die Applikation<br />

entsprechend vermessen und<br />

dann die Einsatzbedingungen für<br />

das Netzteil bestätigen.<br />

Wieviel Leerlaufleistung ist<br />

erlaubt?<br />

Die Leerlaufleistung ist ein Wert,<br />

der bereits im Vorfeld berücksichtigt<br />

werden muss, da verschiedene<br />

Anwendungen per Verordnung<br />

mit maximalen Stand-by-Leistungen<br />

versehen sind. Und liegt hier<br />

bereits das Netzteil über diesem<br />

Wert, kann die gesamte Applikation<br />

dies natürlich auch nicht einhalten.<br />

Mit


Stromversorgung<br />

Bild 5: Spannungs- und Stromverläufe Netzteil ohne PFC 230 VAC<br />

Wo in der Welt wird das<br />

Medizingerät eingesetzt?<br />

– Besonderheiten<br />

Eingangsspannungsbereich<br />

Generell weisen Schaltnetzteile<br />

gegenüber linearen bzw. Transformatornetzteilen<br />

den Vorteil eines<br />

weiten Eingangsspannungsbereiches<br />

auf. Dieser umfasst oftmals<br />

nominal 115- 230 VAC zzgl. Toleranzen.<br />

Exportiert man nach Japan,<br />

findet man dort ein 100 VAC-Versorgungsnetz<br />

vor. Deshalb sollte<br />

das Netzteil für einen Eingangsbereich<br />

ab mindestens 90 VAC, besser<br />

85 VAC geeignet sein. Am oberen<br />

Ende sind 260 bzw. 264 VAC<br />

zu empfehlen. Je nach Qualität und<br />

Aufbau des Versorgungsnetzes<br />

sowie anhand der parallel angeschlossenen<br />

Geräte kann sich<br />

allerdings eine Überspannung aufbauen,<br />

weswegen das Netzteil ein<br />

kurzzeitig erhöhtes Eingangsspannungsniveau<br />

tolerieren sollte. Beim<br />

MPM-K450 sind das z. B. 280 VAC<br />

über 5 sec.<br />

Aktive vs. passive PFC<br />

Die IEC61000-3-2 legt bestimmte<br />

Werte für die Oberwellen des Eingangsstromes<br />

fest. Diese richten<br />

sich nach der Eingruppierung der<br />

Anwendung in die Klassen A - D.<br />

Die Ströme sind je nach Klasse entweder<br />

prozentual zur Leistung oder<br />

als genereller Maximalwert vorgegeben.<br />

Für Anwendungen außerhalb<br />

von Beleuchtungen (Klasse C)<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

und tragbaren Elektrowerkzeugen<br />

(Klasse B) kommen für die meisten<br />

Anwendungen die Klassen D (Rechner,<br />

IT, Monitore) und Klasse A (Sonstiges)<br />

zur Auswahl. Die Norm gilt für<br />

einphasige Produkte (Klasse A auch<br />

symmetrisch 3-phasig) mit einer Leistung<br />

von 75 W (Klasse C 25 W) –<br />

1000 W (Klasse A - C) bzw. 600 W<br />

(Klasse D). Bis etwa ca. 200 W Ausgangsleistung<br />

sind Netzteile ohne<br />

aktive PFC verfügbar, oberhalb ist<br />

eine aktive PFC Stand der Technik.<br />

Die aktive PFC besteht aus einem<br />

sogenannten Hochsetzsteller (stepup<br />

Konverter), also einem nicht isolierten<br />

DC-DC-Wandler, der vor dem<br />

eigentlichen isolierten Hauptwandler<br />

in Richtung Netzeingang platziert ist.<br />

Dieser PFC-Wandler übernimmt die<br />

gleichgerichtete Eingangsspannung<br />

und setzt diese auf eine Zwischenkreisspannung<br />

von ca. 370 VDC um.<br />

Die Umsetzung erfolgt so, dass die<br />

Stromaufnahme bis zur 39. Harmonischen<br />

Oberwelle quasi einem<br />

Widerstand entspricht.<br />

Für das Netzteil hat dies<br />

drei Vorteile:<br />

a) Der Hauptwandler „sieht“<br />

aus der aktiven PFC nur eine<br />

Bild 6: Spannungs- und Stromverläufe Netzteil ohne PFC 110 VAC<br />

hochgenaue Versorgungsspannung<br />

von 370 VDC (Zwischenkreis).<br />

Bei einem Netzteil<br />

ohne aktive PFC schwankt die<br />

Zwischen kreisspannung zwischen<br />

120 VDC (85 VAC) und<br />

373 VDC (264 VAC). Man kann<br />

sich nun leicht vorstellen, wie<br />

breit in diesem Fall der Eingangsbereich<br />

des Übertragers ausgelegt<br />

werden muss und welche<br />

unterschiedlichen Taktverhältnisse<br />

er bei unterschiedlichen<br />

Netz- und Lastbedingungen verarbeiteten<br />

muss.<br />

b) Die PFC-Stufe stellt zwar eine<br />

zusätzliche Baugruppe dar und<br />

hat wie jedes Bauelement einen<br />

Wirkungsgrad


Stromversorgung<br />

aktive PFC Klasse D<br />

passive PFC Klasse A<br />

Magic Power Technology GmbH Date : 17.05.<strong>2021</strong> 13:04:19<br />

File : 200W Netzteil aktive PFC, Klasse D, IP 230VAC/50Hz<br />

Magic Power Technology GmbH Date : 17.05.<strong>2021</strong> 13:13:40<br />

File : 200W Netzteil passive PFC, Klasse A, IP 230VAC/50Hz<br />

Urms = 229.5V Freq = 49.987 Range: 2 A<br />

Irms = 0.882A Ipk = 1.342A cf = 1.522<br />

P = 200.1W S = 202.4VA pf = 0.988<br />

THDi = 10.3 % THDu = 0.20 % Class D<br />

Test - Time : 1min ( 100 %)<br />

Limit Reference: Pmax = 200.31W<br />

Urms = 229.5V Freq = 49.987 Range: 5 A<br />

Irms = 1.194A Ipk = 3.364A cf = 2.818<br />

P = 196.6W S = 274.0VA pf = 0.717<br />

THDi = 93.5 % THDu = 0.20 % Class A<br />

Test - Time : 1min ( 100 %)<br />

Test completed, Result: PASSED<br />

Test completed, Result: PASSED<br />

Bild 7: Vergleich aktive vs passive PFC im Detail<br />

teil ohne PFC schwankt die Zwischenkreisspannung<br />

am Siebelko<br />

je nach Eingangsspannung zwischen<br />

den o. g. Werten. Dies<br />

führt dazu, dass die Kapazität<br />

für die Hold-Up Zeit nach Maßgabe<br />

von E=1/2 x C x U 2 auf Basis<br />

der kleinsten Eingangsspannung<br />

berechnet werden muss. Zwar hat<br />

man dann bei 230 VAC immens<br />

lange hold-up Zeiten (siehe z. B.<br />

Bild 5 und 6), teilweise bis zum<br />

5- oder mehrfachen der 110 VAC<br />

hold-up Zeit. Erkauft wird das<br />

aber durch den Mehraufwand<br />

eines großen Speicherkondensators<br />

nebst Kosten und der daraus<br />

folgenden umfangreicheren Einschaltstrombegrenzung,<br />

insbesondere<br />

dann bei 230 VAC Eingangsspannung.<br />

Die Bilder 5 und 6 zeigen die<br />

Spannungsverläufe bei einem Netzteil<br />

mit passiver PFC bei 230 VAC<br />

(Bild 5) und 110 VAC (Bild 6).<br />

* Gelb: Eingangsspannung (unterschiedliche<br />

Messbereiche zwischen<br />

110 und 230 VAC Messung)<br />

* Violett: Spannung am Siebelko<br />

(= 1,41 x Eingangsspannung) mit<br />

der typischen Sägezahn Lade/<br />

Entladekurve<br />

* Türkis: Strom von und in Siebelko<br />

* Blau: Ausgangsspannung<br />

Man erkennt deutlich die höhere<br />

Hold-Up Zeit bei 230 VAC von<br />

118 ms gegenüber den 20 ms bei<br />

110 VAC Eingang.<br />

Dagegen verhält sich ein Netzteil<br />

mit aktiver Power-Faktor-Korrektur<br />

Stufe (PFC), von außen her vermessen,<br />

fast wie ein Widerstand.<br />

Stromspitzen wie bei einem Netzteil<br />

ohne aktive PFC-Stufe sind<br />

hier nicht zu erkennen. Dadurch ist<br />

auch der Einsatz in Rechnersystemen<br />

erlaubt, wo dies regulatorisch<br />

seitens der EN61000-3-2 für Computer<br />

sowieso gefordert ist.<br />

In Bild 7 erkennt man den Unterschied<br />

in der Stromaufnahme bei<br />

200 W von einem passiven PFC<br />

Klasse B Netzteil zu einem aktiven<br />

PFC Klasse D Netzteil. Bei identischer<br />

Wirkleistung beträgt der<br />

Spitzenstrom bei passiver PFC etwa<br />

das 2,5-fache der aktiven Ausführung.<br />

Der Stromflusswinkel dagegen<br />

beträgt nur knapp 2 ms je Halbwelle<br />

im Vergleich zur aktiven Version<br />

mit fast 10 ms.<br />

Einsatzhöhe<br />

5000 m ist nicht nur die Höhe<br />

des Mont Blanc, sondern in diesem<br />

Zusammenhang auch die in<br />

der Spezifikation der Kundenapplikation<br />

immer öfter geforderte Einsatzhöhe<br />

des Netzteils. Verschiedene<br />

Exportgebiete setzen dies<br />

voraus. Auch das MPM-K450 ist bis<br />

zu einer Einsatzhöhe von 5000 m<br />

spezifiziert. Der Netzteilhersteller<br />

muss diese Eigenschaft über entsprechend<br />

große Luft- und Kriechstrecken<br />

sicherstellen.<br />

Immer wieder beliebt –<br />

die EMV<br />

EN60601-1-2 4.Edition<br />

Einen Unterschied zwischen IT<br />

und Medizin stellt die EMV dar. In<br />

der Medizintechnik ist die EMV in<br />

einem Teil der Sicherheitszulassung<br />

EN60601 bereits beinhaltet.<br />

In der EN60601-1-2 wird die EMV<br />

entsprechend beschrieben, und<br />

im Zuge der 4. Edition wurden die<br />

Anforderungen in Sachen Immissionen<br />

deutlich erhöht. Während<br />

die Emissionen zwischen Medizin<br />

und IT vergleichbar sind, sind die<br />

Immissionen, also die Beaufschlagungen,<br />

in der Medizinnorm deutlich<br />

anspruchsvoller. Ein Beispiel hierfür<br />

ist die elektrostatische Entladung<br />

(ESD) mit 15 kV Luftentladung.<br />

Resonanzwandler<br />

Verschiedene Netzteiltypen<br />

besonders bei größeren Leistungen<br />

basieren heute auf einer Resonanzwandlertopologie.<br />

Dadurch ändert<br />

das Netzteil seine Taktfrequenz<br />

anhand der Last, was zu einem<br />

Wirkungsgrad von bis zu 95 % führt<br />

und auch für die EMV-Emissionen<br />

Vorteile mit sich bringt. Dabei werden<br />

die Quasipeak-Messungen in<br />

einem 1 sec Zeitfenster durchgeführt.<br />

Auch die Baureihe MPM-K450<br />

ist als Resonanzwandler konzipiert.<br />

Zusatzsignale<br />

Neben den üblichen Ausgangsspannungen<br />

bieten manche Netzteilserien<br />

Zusatzsignale- bzw. -spannungen<br />

optional oder als festen<br />

48 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Stromversorgung<br />

Bestandteil. Je nach Ausgestaltung<br />

der elektronischen Baugruppen können<br />

hierdurch Zusatzfunktionen bei<br />

der Anwendung generiert werden:<br />

a) Eine zusätzliches 5 Vstby Spannung<br />

ermöglicht z. B., die Hauptspannung<br />

des Netzteils über ein<br />

Digitalsignal (High/Low) ein- und<br />

auszuschalten. Je nach Strombedarf<br />

sollte dieser Ausgang mindestens<br />

1 A liefern können.<br />

b) Das Power Good/Power Fail<br />

Signal (PG/PF) signalisiert der<br />

Anwendung zwei Betriebszustände:<br />

• Mit dem PG-Signal zeigt das<br />

Netzteil an, dass nach dem Hochlaufen<br />

die Betriebsspannungen<br />

im Sollbereich sind<br />

Ausführung a)<br />

open print<br />

Ausführung c)<br />

Gehäuse<br />

Ausführung b)<br />

open print mit<br />

Bodenplatte<br />

Ausführung d)<br />

Gehäuse mit<br />

Lüfter<br />

• Mit dem PF-Signal signalisiert<br />

das Netzteil der Applikation, dass<br />

die Betriebsspannung in Kürze<br />

(i.d.R. 1 ms) nicht mehr verfügbar<br />

ist. Dadurch kann z. B. eine<br />

Datensicherung getriggert werden.<br />

Die beispielhaft betrachtete Netzteilserie<br />

MPM-K450 ist z. B. mit den<br />

Ausgangsspannungen 12 V, 24 V,<br />

48 V und 56 V verfügbar und liefert<br />

optional 5 Vsb sowie PG/PF.<br />

Bild 8: Bauarten MPM-K450<br />

Was erfordert die<br />

Einbausituation<br />

Montagefreundlichkeit, Berührungsschutz,<br />

Luftstrom im Sinne der Arbeitstemperaturbetrachtung…<br />

Es gibt viele<br />

Gesichtspunkte, die hier hineinspielen.<br />

Deshalb bieten Netzteilhersteller<br />

oftmals verschiedene mechanische<br />

Lösungen an. Als Beispiel gibt es bei<br />

der Baureihe MPM-K450 vier mechanische<br />

Varianten, so dass der Konstrukteur<br />

die Auswahl hat (Bild 8):<br />

a) für open print Einbau<br />

b) mit Bodenplatte<br />

c) geschlossen<br />

d) geschlossen mit Lüfter<br />

Die Baugröße der open print version<br />

beträgt in diesem Fall 152 x 101<br />

x 37 mm und ist damit im Standardraster.<br />

Im Gehäuse c) sind es 160<br />

x 112 x 46 mm.<br />

Fazit<br />

Es ist längst nicht damit getan<br />

nur anhand der Leistung eine Auswahl<br />

der Stromversorgung zu treffen.<br />

Temperatur, Derating, Zulassungen,<br />

EMV, Peak-Power, Signale<br />

usw. sind Features, die bei der Auswahl<br />

berücksichtigt werden müssen,<br />

um eine zuverlässige Lösung<br />

zu finden. ◄<br />

AC/DC-Wandler für medizinische Anwendungen<br />

Bei Endrich Bauelemente Vertriebs GmbH<br />

sind Stromversorgungen der Open-Frame-<br />

Serien LO45-20BxxMU(-C) und LO65-<br />

20BxxMU(-C) von Mornsun erhältlich. Mit einer<br />

Isolationsspannung von 4000 V DC und einem<br />

Ableitstrom von kleiner 75 µA erfüllen sie die<br />

Anforderungen des Schutzniveaus 2x MOPP<br />

und sind geeignet für BF-Anwendungen der<br />

medizinischen Norm EN 60601, also Applikationen,<br />

die elektrisch mit dem Patienten verbunden<br />

sind und von der Erde isoliert sein müssen.<br />

Darüber hinaus erfüllen sie die Sicherheitsnormen<br />

EN 62368 und EN 61558 für industrielle<br />

Netzteile und EN 60335 für Haushaltsgeräte.<br />

Die neuen AC/DC-Wandler umfassen insgesamt<br />

28 Varianten mit Ausgangsleistungen<br />

von 45 W bzw. 65 W und Ausgangsspannungen<br />

von 3,3 V, 5 V, 9 V, 12 V, 15 V, 24 V<br />

oder 48 V. Die Leistungsaufnahme im Leerlauf<br />

ist kleiner 0,3 W und der Wirkungsgrad<br />

liegt bei 91 %. Die Netzteile werden wahlweise<br />

mit oder ohne Metallkäfiggehäuse angeboten.<br />

Sie haben Eingangsspannungsbereiche<br />

von 85 V AC bis 261 V AC oder 100 V DC bis<br />

370 V DC und können direkt an die meisten<br />

Gleich- oder Wechselspannungssysteme angeschlossen<br />

werden. Die AC/DC-Wandler sind<br />

kurzschlussfest und gegen Überspannung und<br />

Überstrom geschützt. Die sehr kompakten<br />

Wechselrichter mit Abmessungen von 76,2 x<br />

50,8 x 26,5 mm sind für die Schraubmontage<br />

ausgelegt. Ihr elektrischer Anschluss erfolgt<br />

ein- und ausgangsseitig über zwei Steckverbinder<br />

mit drei oder vier Kontakten. Der Betriebstemperaturbereich<br />

erstreckt sich von<br />

-40 °C bis +70 °C.<br />

Anwendungsgebiete sind die medizinische<br />

Industrie, Smart Home Applikationen, Telekommunikation<br />

sowie in sicherheitsrelevanten<br />

Anlagen. Sie eignen sich sehr gut bei der Steuerung<br />

von Straßenbeleuchtung bzw. generell<br />

beim Einsatz von LED-Technologien und in<br />

industriellen Steuerungen.<br />

Endrich Bauelemente Vertriebs GmbH<br />

www.endrich.com<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

49


Stromversorgung<br />

Elektronische Stromversorgungen<br />

digitalisieren<br />

Aus analog wird digital - aus einfach wird komplex!<br />

Bild 1: Aufwand-Nutzen-Analyse (© inpotron)<br />

Autor:<br />

Hermann Püthe,<br />

Geschäftsführender<br />

Gesellschafter<br />

inpotron Schaltnetzteile GmbH<br />

info@inpotron.com<br />

www.inpotron.com<br />

Die globale Vernetzung erfordert in<br />

vielen Bereichen intelligente Systeme.<br />

Diese kommen in der Gebäudesystemtechnik<br />

ebenso zum Einsatz wie<br />

bei LED-Beleuchtungen, Medizintechnologien<br />

und im Flug sicherungsoder<br />

Bahntechnikbereich. Hier stellen<br />

digitale Netzteile nicht nur entscheidende<br />

Systemdaten bereit, sie sorgen<br />

auch für mehr Effizienz.<br />

Weil Märkte weltweit nicht mehr<br />

ohne Digitalisierung auskommen,<br />

sind auch intelligente Stromversorgungen<br />

unumgänglich. Dennoch<br />

stellt sich die Frage, welchen<br />

Mehrwert die Digitalisierung für<br />

den Anwender bereithält und welche<br />

Erwartungshaltung die Zulieferindustrie<br />

der Elektronikbranche an<br />

die Digitalisierung hat. Das maßgebliche<br />

Kriterium ist für Anwender und<br />

Hersteller der zu erfüllende Zweck.<br />

Es sind die externen und internen<br />

Anforderungen und Einflüsse zu<br />

definieren, die auf das Netzteil einwirken.<br />

Dadurch lassen sich geeignete<br />

Maßnahmen ableiten, Ergebnisse<br />

bewerten und Informationen<br />

verarbeiten. Daraus ergibt sich wiederum<br />

für den Anwender und den<br />

Hersteller der Sinn für die Digitalisierung<br />

(Bild 1).<br />

Digitalisierung extern:<br />

primärseitig vs.<br />

sekundärseitig<br />

Bei einer primärseitigen externen<br />

Digitalisierung ist die hohe<br />

Betriebsspannung beim AC-Netzbetrieb<br />

problematisch. Hier können<br />

sicherheitstechnische Aspekte,<br />

EMV-Beeinträchtigungen oder hohe<br />

Spannungsdifferenzen auftreten.<br />

Das Trennen von Versorgung und<br />

Signal ist grundsätzlich mit großem<br />

Aufwand verbunden. Zudem<br />

bedingt die primärseitige Kommunikation<br />

meist nur eine unidirektional<br />

verlaufende Übertragung. Als<br />

Signal-Beispiele insbesondere von<br />

LED-Treibern sind Powerline und<br />

DALI zu nennen.<br />

Auf Niederspannungsebene<br />

lässt sich eine Versorgung hingegen<br />

deutlich einfacher sicherstellen.<br />

Bei der sekundärseitigen externen<br />

Digitalisierung sind Steuersignale<br />

und das On-/Off-Signal verfügbar.<br />

Zudem lassen sich aus der Stromversorgung<br />

vielfältige Informationen<br />

ab leiten. Etwa Temperatur- und<br />

Betriebsdaten (Strom/Spannung),<br />

Serien- und Teilenummern, Status<br />

(Redundanz) sowie Betriebszeit und<br />

Lastverhalten. Eine Kommunikationsschnittstelle<br />

zu anderen Netzteilen<br />

erlaubt zudem eine Lastverteilung<br />

(load sharing), wobei I 2 C,<br />

RS232 oder RS485, CAN, Ethernet,<br />

Wi-Fi, RFID nennenswerte Signal-<br />

Beispiele darstellen.<br />

Power Management Bus<br />

Vorteilhaft ist der Versuch einer<br />

Standardisierung mit dem Power<br />

Management Bus (PMBus), weil<br />

damit unterschiedliche Produkte<br />

(Systeme) einander zugeführt werden<br />

können. Auch erhöht eine Vielzahl<br />

an Daten über ein standardisiertes<br />

BUS-System die Marktakzeptanz.<br />

Andere BUS-Systeme<br />

wie KNX, DMX, ASi oder DALI weisen<br />

hingegen einen erhöhten Schaltungsaufwand<br />

auf. Allerdings bleibt<br />

der Wunsch, einen gemeinsamen<br />

Standard durch den PMBus zu<br />

schaffen, vorerst offen. Nach teilig<br />

ist die für den PMBus erforder liche<br />

kurze Verdrahtung aus Gründen der<br />

Störsicherheit.<br />

Aufwand-Nutzen-Analyse<br />

Die im Netzteil stattfindende<br />

Anpassung an die Digitalisierung<br />

stellt intern eine große Herausforderung<br />

dar. Eine Aufwand-Nutzen-<br />

Analyse zeigt auf, ob diese im Sinne<br />

des Herstellers ist. Auch ist es sinnvoll,<br />

bei Kunden- oder Anwenderwünschen<br />

bereits im Vorfeld das<br />

zu erzielende Ergebnis genau zu<br />

definieren.<br />

Für die Umsetzung sind der Aufwand<br />

und der mögliche Nutzen<br />

abzuschätzen. Außerdem ist zwischen<br />

einer analogen und einer<br />

digitalen Lösung abzuwägen, wobei<br />

auch eine TCO-Betrachtung über<br />

die Laufzeit und ggf. Änderungsprozeduren<br />

empfehlenswert sind.<br />

50 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Stromversorgung<br />

Die bisherige Verwendung analoger<br />

und halbdigitaler Komponenten<br />

sorgt für eine preiswerte, zuverlässige,<br />

dynamische und robuste<br />

Stromversorgung.<br />

Warum Digitalisierung?<br />

Bild 2: 200-W 4-Chanel LED Driver<br />

Weiterhin ist zu berücksichtigen,<br />

ob mehrere unterschiedliche Varianten<br />

gewünscht sind und wo die<br />

Stromversorgung eingesetzt werden<br />

soll. Hinzu kommen systemsicherheitsrelevante<br />

Kriterien.<br />

Informationen für die<br />

Digitalisierung<br />

Ohne eine oder mehrere Hilfsspannungen<br />

zu erzeugen, Informationen<br />

zu erfassen oder die Kommunikation<br />

von Daten in geeigneter<br />

Geschwindigkeit ist eine Digitalisierung<br />

nicht möglich. Ferner ist<br />

es erforderlich, Microcontroller und<br />

sonstige Bausteine zu programmieren.<br />

Nur so lassen sich die für eine<br />

Digitalisierung geeigneten Informationen<br />

zur Verfügung stellen. Ferner<br />

spielt die kompetente Datenverarbeitung<br />

eine entscheidende Rolle.<br />

Umständen mehrere Messstellen<br />

zum Einsatz. Die Ausgangsspannung<br />

wird über einen Spannungsteiler<br />

auf den Microcontroller geführt.<br />

Anschließend folgt der vom Shunt<br />

erfasste Ausgangsstrom mittels<br />

Verstärker. Während die Genauigkeit<br />

zu bewerten ist und das Signal<br />

ggf. abgeglichen wird, ist insbesondere<br />

die Strommessung zu beachten.<br />

Schließlich erfolgt die Ausgabe<br />

der Signale über einen gegen Störungen<br />

und ggf. auch gegen Verpolung<br />

geschützten Ausgang. Diese<br />

Methode stellt für die Funktionalität<br />

der Stromversorgung keinen Nutzen<br />

dar, was aufschlussreich ist.<br />

Die Leistungsstufe eines getakteten<br />

Netzteils arbeitet „naturgemäß“<br />

digital. Seit jeher ist die Umsetzung<br />

analoger Signale in digitale Signale<br />

entscheidend für die Funktionalität.<br />

Vielfältige Aspekte sprechen für<br />

die Digitalisierung. So bietet die Digitalisierung<br />

nicht nur mehr Möglichkeiten<br />

zur Auslegung eines Netzteils,<br />

auch lassen sich beispielsweise<br />

Effizienz und Regelver halten<br />

über den gesamten Lastbereich optimieren.<br />

Ferner ist es möglich, alle<br />

Daten im Zeitbereich auszuwerten<br />

und zu verwenden und das Power-<br />

Sequencing gut umzusetzen. Etwaige<br />

Änderungen erfordern oftmals<br />

lediglich ein Software-Update. Auch<br />

sind diskrete Bauteile (teilweise)<br />

reduziert. Zudem lassen sich nicht<br />

nur Reklamationen bei Bedarf analysieren,<br />

es besteht ferner die Möglichkeit,<br />

mehrere Netzteile zu vernetzen.<br />

Altern diskrete Bauteile, ist<br />

es möglich, das Dynamikverhalten<br />

anzupassen. Mit der Digitalisierung<br />

lassen sich modulare Konzepte gut<br />

umsetzen. Auch ist es möglich Elkos<br />

im Primärkreis und insgesamt zu<br />

vermeiden.<br />

200-W 4-Chanel LED Driver<br />

Als erstes Beispiel wird ein 200-W<br />

4-Chanel LED Driver herange­<br />

Konkretes Beispiel -<br />

Messdatenerfassung<br />

Ein Microcontroller stellt einem<br />

Anwender verarbeitete Daten über<br />

I 2 C zur Verfügung. Die hierfür erforderliche<br />

Hilfsspannung wird mit entsprechendem<br />

Timing erzeugt. Die<br />

zunächst analog gemessene Temperatur<br />

wird auf einen Port des<br />

Microcontrollers geführt. Um Temperaturunterschiede<br />

berücksichtigen<br />

zu können, kommen unter<br />

Bild 3: 250-W-Industrienetzteil<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

51


Stromversorgung<br />

Bild 4: 350-W peak-Power Industrienetzteil<br />

zogen (Bild 2). Das mit LLC Resonanzwandler<br />

ausgestattete Modul<br />

ist inrush-free und benötigt keine<br />

Zwischenkreis-Elkos. Der LED­<br />

Driver ist mit vier separat regelbaren<br />

Ausgängen und einer Master-Slave<br />

Funktion ausgestattet. Hinzu kommen<br />

Primary Controller PFC, LLC,<br />

Secondary Controller für die digitale<br />

Stromregelung, DALI Controller<br />

sowie optional DMX Controller.<br />

250-W-Industrienetzteil<br />

Ein 250-W-Industrienetzteil ist<br />

ein weiteres Beispiel (Bild 3). Das<br />

Netzteil mit LLC Resonanzwandler<br />

und vier Ausgängen verfügt für<br />

Timing und Strommessung über<br />

einen Secondary Controller. Jeder<br />

einzelne Ausgang ist entsprechend<br />

NEC class II begrenzt. Der Softwareabgleich<br />

erfolgt bis 99% der maximal<br />

zulässigen Last.<br />

350-W peak-Power<br />

Industrienetzteil<br />

Das 350-W peak-Power Industrienetzteil<br />

(Bild 4) ist mit drei Ausgängen<br />

und integrierter Motorendstufe<br />

ausgestattet. Auch hier ist ein<br />

Secondary Controller für Timing<br />

und Strommessung vorhanden. Die<br />

Motorendstufe wird signalgesteuert.<br />

Zudem ist eine Sicherheitsabschaltung<br />

integriert.<br />

Der Übergang<br />

Doch wie gelingt der Übergang in<br />

die digitale Welt der elektronischen<br />

Stromversorgungen? Zum einen sind<br />

software-basierende Digital-Schaltungen<br />

in der Umgebung energiereicher,<br />

schnell schaltender Leistungselektronik<br />

zu integrieren. Zum<br />

anderen sollen Netzteile verbunden<br />

mit komplexer Leistungs elektronik<br />

und den Möglichkeiten der digitalen<br />

Welt entwickelt werden. Die Hersteller<br />

elektronischer Stromversorgungen<br />

sind gefordert, die Kundenund<br />

Marktanforderungen mit angemessenem<br />

Hard- und Softwareaufwand<br />

umzusetzen. Dabei ist die<br />

Sinnhaftigkeit von Anforderungen<br />

zu durchleuchten. Aber auch eine<br />

Kosten-Nutzen-Analyse ist mit dem<br />

Kunden zu diskutieren. Ein Großteil<br />

der Entwicklungskompetenz ist<br />

dabei auf die Software zu verlagern.<br />

Weil immer schneller neue Anforderungen<br />

gestellt werden, hat das<br />

Zitat „heute schon an morgen denken“<br />

durchaus seine Berechtigung.<br />

Chancen der Digitalisierung<br />

Die Digitalisierung erlaubt es,<br />

anhand von Datenanalyse optimierte<br />

Systeme zu entwickeln. Kosten lassen<br />

sich dadurch reduzieren, dass<br />

Überdimensionierungen vermieden<br />

werden. Zudem ist es möglich, auch<br />

kleine Stückzahlen zu individualisieren.<br />

Der digitale Wandel erlaubt<br />

es, mit erfassten Leistungsdaten<br />

die Temperaturentwicklung eines<br />

Systems zu kalkulieren, sinnvolle<br />

Wartungsintervalle bei z. B. USVs<br />

und Lüftern zu planen und komplexe<br />

Systeme, wie z. B. LED-Beleuchtungssysteme<br />

oder Server zu vernetzen.<br />

Hinzu kommen intelligente<br />

Steuerungen für N+1 Redundanzen.<br />

Den sich daraus ergebenden<br />

neuen, heute noch nicht bekannten<br />

vielfältigen Möglichkeiten können<br />

wir mit gespannter Erwartung<br />

entgegensehen.<br />

Risiken der Digitalisierung<br />

Mit der digitalen Transformation<br />

geht das erhöhte Risiko der Cyberkriminalität<br />

einher. Die umfangreiche<br />

Vernetzung bedingt sehr<br />

große Datenmengen gepaart mit<br />

einem erhöhten Risikopotenzial.<br />

Auch kann softwarebasierende<br />

Kommunikation immer Fehler enthalten<br />

(Datenlecks). Ferner können<br />

Daten fehlinterpretiert werden.<br />

Dadurch steigt der Aufwand<br />

für die Software enorm. Die dafür<br />

anfallenden Kosten werden auf<br />

das Produkt umgelegt. Weil Produktsoftware<br />

nur schwer oder gar<br />

nicht haftpflichtversichert werden<br />

kann, führt die Verbindung zwischen<br />

Anwender, Kunden- und<br />

Herstellerkompetenz (Stromversorgung)<br />

zu Abhängigkeiten. Auch<br />

gibt es in der Welt der Digitalisierung<br />

keine Normung und keinen<br />

Standard.<br />

Was ist also der<br />

Königsweg?<br />

Letztlich lässt sich der Entwicklungsprozess<br />

der Digitalisierung<br />

nicht aufhalten. Deshalb ist es keine<br />

Alternative, dem digitalen Wandel die<br />

kalte Schulter zu zeigen. Schließlich<br />

gilt, ohne Risiken – keine Chancen!<br />

Die Stromversorgungen sind<br />

entscheidende Baugruppen, wenn<br />

es um die Erfassung von Systemdaten<br />

geht. Es ist daher eine unternehmerische<br />

Pflicht, digitale Kompetenzen<br />

aufzubauen und zukünftige<br />

Entwicklungen im Blick zu behalten.<br />

Dabei ist ein enger Austausch zwischen<br />

Kunden und Anwendern für<br />

eine optimale Umsetzung unentbehrlich.<br />

Natürlich tragen Visionäre<br />

das größte Risiko, gleichzeitig<br />

haben sie aber auch enorme Optionen.<br />

Es ist deshalb ein bewusstes<br />

und intelligentes Vorgehen erforderlich.<br />

Es gilt die Branche zu motivieren,<br />

die Digitalisierung maßgeblich<br />

(mit) zu prägen! Hier bietet der<br />

„ZVEI: Fachverband Schaltnetzteile“<br />

eine geeignete Plattform zur<br />

Vernetzung und zum Austausch –<br />

nicht nur, aber auch – zur Digitalisierung.<br />

◄<br />

52 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Extrem kleiner in-vivo Drucksensor für<br />

Katheter<br />

Sensoren<br />

Mit dem IntraSense präsentiert Amsys den nach eigenen Angaben kleinsten in-vivo Drucksensor zur Integration<br />

in Katheter mit nur 1 French Durchmesser.<br />

Zur einfachen Inbetriebnahme<br />

des IntraSense ist ein Evaluation<br />

Kit erhältlich. Die Druck- und Temperatursignale<br />

des Sensors können<br />

nach Verbinden des Evaluation<br />

Boards mit einer USB-Schnittstelle<br />

einfach über die kostenlose opensource<br />

Arduino Software ausge lesen<br />

werden. Das Evaluation Kit mit fünf<br />

Sensoren ist mit zwei Kabellängen<br />

(60 cm und 180 cm) in der normalen<br />

als auch lichtgeschützten Ausführung<br />

erhältlich.<br />

Eigenschaften im Überbick<br />

An den Sensor mit Abmessungen<br />

von nur 750 × 220 × 75 µm ist<br />

bereits ein hochflexibles, komplett<br />

geschütztes Kabel angeschlossen,<br />

für eine einfache Benutzung. Der<br />

Sensor ist für den Betrieb an Luft<br />

und salzhaltigen Flüssigkeiten wie<br />

Blut, Hirnflüssigkeit oder Urin vorgesehen.<br />

Damit eignet er sich für<br />

die Anwendung bei Arteriosklerose<br />

und in der Urologie, aber auch für<br />

Hirn- und Augen-OPs.<br />

Vielseitig einsetzbar<br />

Der Absolutdrucksensor liefert<br />

genaue und stabile Werte im<br />

für den klinischen Betrieb interessanten<br />

Bereich von -300 mmHg bis<br />

+500 mmHg. Für spezielle Anwendungen<br />

kann der Bereich auch<br />

angepasst werden. Mit dem Intra­<br />

Sense SMI-1B ist auch eine besser<br />

vor Licht geschützte Version erhältlich.<br />

Durch die lichtundurchlässige<br />

Beschichtung ist der Sensor auch<br />

geeignet für Anwendungen mit eingebauter<br />

Beleuchtung wie z. B. in<br />

Endoskopen. Die Sensoren sind<br />

erhältlich mit offenem Kabelende<br />

oder mit Platine und Pin-Kontakten<br />

sowie kundenspezifisch anpassbarer<br />

Kabellänge.<br />

Einfache Inbetriebnahme<br />

• 1 French Durchmesser<br />

• Abmessungen: 750 × 220 × 75 µm<br />

• Druckbereich: 460 bis 1260 mmHg<br />

(anpassbar)<br />

• Kabel bereits konfektioniert;<br />

kundenspezifische Länge<br />

• Mit Lichtschutz für endoskopische<br />

Anwendungen erhältlich<br />

• Nichtlinearität typ. ±0,07 %FS<br />

• Evaluation Kit erhältlich für einfaches<br />

Prototyping<br />

Anwendungen<br />

• Embolisation<br />

• Vorhofablation<br />

• Atherektomie<br />

• Okklusion der Aorta<br />

• Thermodilution<br />

• Mikrovaskuläre Obstruktion<br />

• Tierversuche<br />

• Endoskopie<br />

• Fractional Flow Reserve für intrakraniellen<br />

Druck (FFR)<br />

• Aortenkontrolle<br />

• reproduktive Gesundheit<br />

• Compartment-Syndrom<br />

• Endourologie<br />

• Glaukom<br />

• Cochlea-Implantate ◄<br />

Amsys GmbH & Co. KG<br />

www.amsys.de<br />

Niederdrucksensoren<br />

für die Medizintechnik<br />

www.amsys.de<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

53


Sensoren<br />

Luftfluss und Beatmungsdruck patientennah<br />

messen<br />

Alles in einer Lösung mit nur einer elektrischen Verbindung<br />

Links: Das neue Produkt mit Flow- und Drucksensor: Gut sichtbar ist das Zwischenstück mit dem kleinen<br />

Schlauch, der Druckmessung samt Signal-Umwandlung im Steckverbinder ermöglicht. Rechts: Als Flow-Sensor-<br />

Lösung zweiteilig, mit Drucksensorik dreiteilig – dennoch bleibt das Handling denkbar einfach<br />

© Nicolay GmbH (GPE Group)<br />

Nicht nur die Atemgas-Flussraten,<br />

sondern in einer Lösung integriert<br />

auch den Beatmungsdruck patientennah<br />

messen – das neue Produkt<br />

aus der Kooperation Sensirion AG<br />

und Nicolay GmbH (GPE-Group)<br />

kann beides und steht Beatmungsgeräte-Herstellern<br />

seit Mai <strong>2021</strong> als<br />

Evaluations-Kit zur Verfügung. Die<br />

unterschiedlichen standardisierten<br />

Varianten können die Hersteller ganz<br />

ohne Entwicklungs- und Werkzeugkosten<br />

in ihre Geräte integrieren. Ab<br />

mittleren Stückzahlen konfiguriert<br />

und produziert Nicolay auch individuelle<br />

Ausführungen.<br />

Beatmung verbessern<br />

Die Kooperation der beiden Unternehmen<br />

ist bewährt. Das bisherige<br />

gemeinsame Produkt ist zur proximalen<br />

Messung von inspiratorischen<br />

und exspiratorischen Atemgas-Flussraten<br />

vielfach im Einsatz,<br />

um die Beatmung zu verbessern<br />

bzw. an die aktuellen Werte des<br />

einzelnen Patienten anzupassen.<br />

Die Flow-Sensoren stammen aus<br />

dem Hause Sensirion, patientennah<br />

im System unterbringen lassen<br />

sie sich mittels der dafür konzipierten<br />

Steckverbinder und Kabel<br />

von Nicolay. Als Evaluations-Kit ist<br />

diese Lösung seit über zwei Jahren<br />

über das Distributions-Netzwerk von<br />

Sensirion verfügbar.<br />

„Nachdem immer wieder Nachfragen<br />

von Beatmungsgeräte-Herstellern<br />

bei uns eingegangen sind,<br />

ob wir die bestehende Lösung um<br />

einen Drucksensor erweitern können,<br />

haben wir uns diesbezüglich<br />

mit unserem Partner Nicolay zusammengesetzt“,<br />

erklärt Dr. Andreas Alt,<br />

Sales Director Medical bei Sensirion.<br />

„Nicolay hat die Idee direkt aufgegriffen,<br />

realisiert – und neu können<br />

wir sämtliche Versionen auch mit<br />

zusätzlichem Drucksensor anbieten.“<br />

Dafür haben die Kabelspezialisten<br />

von Nicolay den Drucksensor<br />

physisch im Stecker und softwareseitig<br />

in die Auswerte-Elektronik<br />

integriert. Beatmungsgeräte-Hersteller<br />

erhalten – wie schon bei den<br />

bisherigen Produkten – ein Evaluations-<br />

Kit zur Bemusterung, mit<br />

dem sie die kombinierte Lösung<br />

testen oder auch bereits die Prototypen-Entwicklung<br />

starten können.<br />

Erste Hersteller arbeiten bereits an<br />

der Implementierung dieser neuen<br />

Lösung in ihre Geräte.<br />

Für die Anzahl der<br />

Leitungen gilt:<br />

Weniger ist mehr<br />

Die ständige Überwachung des<br />

Beatmungsdrucks ist sowohl für die<br />

Volumenbeatmung als auch für die<br />

druckkontrollierte Beatmung notwendig.<br />

Mit der neuen Lösung von<br />

Sensirion und Nicolay erfolgen die<br />

Druckmessung und Umwandlung<br />

in ein elektrisches Signal direkt am<br />

Patienten. Das Drucksignal wird<br />

elektronisch an das Beatmungsgerät<br />

übertragen. Bisher gebräuchlich<br />

ist es, den Druck über einen patientennahen<br />

Port abzugreifen, per<br />

Schlauch zum Gerät zu führen und<br />

dort zu messen. Im Vergleich dazu<br />

ist beim neuen Produkt die Signal-<br />

Qualität höher und die -Laufzeit<br />

geringer.<br />

Zuverlässigerer Messwert<br />

Es wird also ein äußerst zuverlässiger<br />

Messwert bereitgestellt,<br />

der mit geringster Verzögerung<br />

verarbeitet werden kann. Darüber<br />

hinaus läuft das Signal über das<br />

Kabel, das bereits für die Atemgas-Flusswerte<br />

vorhanden ist. Der<br />

Druckabgriff-Schlauch ist also lediglich<br />

wenige Zentimeter lang und<br />

läuft direkt zur Kappe am Flow-<br />

Sensor, in der das Drucksignal in<br />

ein elektrisches Signal umgewandelt<br />

wird. Damit entfällt der lange<br />

Druckschlauch, der vom Patienten<br />

zurück zum Gerät führt.<br />

Vereinfachte Handhabung<br />

Das vereinfacht die Handhabung<br />

für das medizinische Personal, da<br />

das Risiko Schläuche zu verwechseln<br />

oder bei der Versorgung der<br />

Patienten daran hängen zu bleiben,<br />

niedriger ist. „Luftführende<br />

Schläuche verzögern die Messung<br />

im Vergleich zur direkten Druckmessung<br />

proximal am Patienten“,<br />

so Benjamin Fessele, Produktentwicklung<br />

bei Nicolay.<br />

„Mit der Druckmessung und<br />

Signal-Umwandlung in der Nicolay-Sensorkappe<br />

lassen sich die<br />

Messwerte schneller auswerten<br />

und verarbeiten und damit letztlich<br />

die Sicherheit und Qualität der<br />

Beatmung erhöhen. Zudem wird<br />

im Beatmungsgerät Raum frei, den<br />

Hersteller nutzen können, um entweder<br />

andere Features unterzubringen<br />

oder die Geräte kompakter zu<br />

gestalten.“<br />

Nicolay GmbH<br />

https://nicolay.de/<br />

Die Flow-Sensor-Lösung ohne Drucksensor ist bereits vielfach im Einsatz<br />

(im Bild gut zu erkennen zwischen Maske und Beatmungsschlauch)<br />

© Sensirion AG<br />

54 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Neue niedrigauflösende und VIS-InGaAs<br />

Sensoren<br />

Sensoren<br />

ANDANTA GmbH<br />

epost@andanta.de<br />

www.andanta.de<br />

Der im Herbst 2020 angekündigte<br />

neue niedrigauflösende<br />

InGaAs-Matrixsensor FPA64x64-C<br />

von Andanta wurde nun auf den<br />

Markt gebracht. Der ungekühlte<br />

Sensor verfügt über eine Ortsauflösung<br />

von 64 x 64 Pixeln bei einer<br />

Pixelgröße von 40 µm, was zu<br />

einer aktiven Sensorfläche 2,56 x<br />

2,56 mm führt. Der nutzbare Spektralbereich<br />

reicht von 900 nm bis<br />

1,7 µm. Als Gehäuse für den Sensor<br />

wurde eine 32-pin Keramik-<br />

LCC-Ausführung gewählt. Preise<br />

und Test muster sind verfügbar.<br />

Andanta entwickelt auch einen<br />

weiteren niedrigauflösenden<br />

InGaAs 128 x 128-Sensor. Dies<br />

ist ein QVGA FPA320x256-C-Sensor<br />

mittlerer Güteklasse mit einer<br />

freien Fläche von 128 x 128 Pixeln,<br />

bei der Fehlerpixelcluster von ≥20<br />

nicht zulässig sind. Darüber hinaus<br />

werden in Kürze die VIS-InGaAs-<br />

Sensoren mit erweitertem Spektralbereich<br />

bis in den sichtbaren<br />

Bereich ebenfalls verfügbar sein.<br />

Dazu ge hören QVGA-Sensoren wie<br />

der FPA320x256-C-VIS ungekühlt<br />

und der FPA320 x 256-K-VIS 1-stufig<br />

gekühlt, sowie VGA-Sensoren<br />

wie der FPA640 x 512_P15-C-VIS<br />

ungekühlt und der FPA640x512_<br />

P15-TE1-VIS 1-stufig gekühlt.<br />

Das vorläufige Datenblatt des<br />

ungekühlten QVGA-Sensors<br />

FPA320x256-C-VIS ist bereits<br />

verfügbar, während die anderen<br />

noch in Vorbereitung sind. Derzeit<br />

sind Testmuster für beide ungekühlten<br />

VIS- InGaAs-Versionen<br />

verfügbar, QVGA-VIS und VGA-<br />

VIS. Test muster für die gekühlten<br />

Versionen werden auch in Kürze<br />

folgen. Durch diese neuen Entwicklungen<br />

von InGaAs-Bildsensoren<br />

hofft Andanta, seinen Kunden,<br />

spezialisierten Kameraherstellern,<br />

neue Anwendungsfelder<br />

in der Nah-Infrarot-Bildaufnahme<br />

erschließen zu können, insbesondere<br />

in der Spektroskopie, Materialsortierung,<br />

Landwirtschaft, Sicherheitstechnik,<br />

Freizeitindustrie, Medizin<br />

und Biologie. ◄<br />

Medienresistenter keramischer Relativdrucksensor<br />

Keramische Drucksensoren werden<br />

überall dort eingesetzt, wo mit<br />

flüssigen oder aggressiven Medien<br />

oder hohen Drücken gearbeitet<br />

wird. Der ratiometrische ME790<br />

hat ein kalibriertes, temperaturkompensiertes<br />

Ausgangssignal<br />

von 0,5 – 4,5 V und ist für Drücke<br />

von 3 bis 400 bar (optional 600 bar)<br />

erhältlich. Seine monolithische<br />

Bauform macht den ME790 einerseits<br />

besonders widerstandsfähig.<br />

Trotzdem erlaubt er eine günstige<br />

Groß serienfertigung für Pharma-,<br />

Medizintechnik, sowie im Industriebereich<br />

und der Gebäudetechnik.<br />

Die Filterkontrolle und Steuerung<br />

der Wasserversorgung in privaten<br />

Haushalten und in Großanlagen<br />

ist nur eine Anwendung, in<br />

der dieser Sensor seine Vorteile<br />

im Hinblick auf Hygiene ausspielen<br />

kann. Noch leichter zu reinigen<br />

und unempfindlicher gegenüber<br />

Ablagerungen ist sein naher<br />

Verwandter, der ME780 mit frontbündiger<br />

Keramikmembran. Auch<br />

in der Pharmachemie kommen<br />

diese Sensoren mit der direkt<br />

auf der Keramik-Rückseite aufgebrachten<br />

Elektronik zum Einsatz.<br />

Hierdurch sind die Sensoren<br />

robuster und vermeiden durch<br />

kurze Signalwege störendes Rauschen.<br />

Dabei zeichnet sich der<br />

ME790 verglichen mit den älteren<br />

Modellen der ME750-Baureihe<br />

durch eine geringere Höhe aufgrund<br />

der obsoleten Platine aus.<br />

Dank seiner hohen chemischen<br />

Medienverträglichkeit findet der<br />

ME790 auch Anwendung in der<br />

Medizintechnik sowie chemischen<br />

und Gas-/Ölindustrie. Aber auch<br />

für die Hydraulik, Verdichtersteuerung<br />

oder Füllstandmessung ist er<br />

aufgrund seiner Genauigkeit und<br />

des großen Temperaturbereichs<br />

geeignet. Mit einer Genauigkeit<br />

von bis zu 1 %FS und den guten<br />

Überdruckeigenschaften bietet<br />

AMSYS mit dem ME790 einen vielseitig<br />

einsetzbaren Relativdrucksensor<br />

in der gängigen Bauform<br />

mit 18 mm Durchmesser an. Für<br />

das rasche Prototyping sind entsprechende<br />

Gehäuse mit Gewindeanschluss<br />

erhältlich. Der elektrische<br />

Anschluss erfolgt ent weder<br />

über Lötpads, Kabel, Stecker oder<br />

Federkontakte, mit denen die Sensoren<br />

leicht austauschbar sind.<br />

AMSYS GmbH & Co. KG<br />

www.amsys.de<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

55


Messtechnik<br />

Verkleinerter MRT-Scanner rettet kranke<br />

Babys<br />

PC-Karten von Spectrum Instrumentation spielen eine Schlüsselrolle beim ersten MRT für Säuglinge und<br />

Kleinkinder<br />

Auf ein Viertel der üblichen Größe und des üblichen Gewichts reduziert: Der neue MRT-Scanner von Neoscan für<br />

Neugeborene, Säuglinge und Kinder bis zu zwei Jahren. © Spectrum Instrumentation GmbH<br />

Spectrum Instrumentation<br />

GmbH, Germany<br />

info@spec.de<br />

www.spectrum-instrumentation.com<br />

MRT-Scanner sind ein wichtiges<br />

Werkzeug in der Diagnostik, aber sie<br />

sind groß, sehr schwer und benötigen<br />

flüssiges Helium, um gekühlt<br />

zu werden. Neoscan Solutions<br />

hat jetzt einen deutlich kleineren<br />

und leichteren MRT-Scanner entwickelt,<br />

der direkt auf der Kinderstation<br />

eines Krankenhauses platziert<br />

werden kann, um die Transportwege<br />

kurz zu halten und kranke<br />

Babys im Schlaf scannen zu können.<br />

Die auf ein Viertel reduzierte<br />

Baugröße wurde u. a. durch Digitizer<br />

und AWGs von Spectrum Instrumentation<br />

möglich, da diese Messkarten<br />

eine Kohärenzgenauigkeit im<br />

Sub-Nanosekundenbereich bieten,<br />

wodurch die Scannersignale erzeugt<br />

und die Ergebnisse erfasst werden<br />

können.<br />

Schwer und sperrig<br />

Aktuelle MRTs wiegen rund acht<br />

Tonnen und müssen daher auf Fundamenten<br />

platziert werden, die dieses<br />

Gewicht tragen können - entweder<br />

speziell verstärkte Böden<br />

in einem Stockwerk oder im Keller<br />

des Gebäudes. Zudem haben sie<br />

einen Platzbedarf von ca. 40 Quadratmetern<br />

für den Scanner und die<br />

umfangreiche Zusatzausrüstung.<br />

Schließlich müssen sie mit flüssigem<br />

Helium gekühlt werden, was<br />

einen besonderen Aufwand darstellt.<br />

„Nachdem ich viele Jahre mit<br />

MRT-Scannern gearbeitet hatte,<br />

wurde mir das Problem bewusst“,<br />

erklärt Stefan Röll, Gründer von<br />

Neoscan Solutions in Magdeburg.<br />

„Das Scannen eines kranken Babys<br />

bedeutet normalerweise einen<br />

langen Weg von der Station bis<br />

zum Scanner. Kleinkinder benötigen<br />

dabei möglicherweise medizinische<br />

Zusatzgeräte, die nicht leicht<br />

zu transportieren sind. Aus diesen<br />

Gründen wird manchmal sogar auf<br />

einen MRT-Scan für einen kranken<br />

Säugling verzichtet! Wir haben deswegen<br />

ein MRT speziell für Neugeborene<br />

und Kleinkinder entwickelt.<br />

Die Öffnung des Scanners hat dabei<br />

einen Durchmesser von nur 30 cm<br />

und nicht wie üblich 60 cm. Deswegen<br />

ist der Scanner viel kleiner (170<br />

x 150 x 110 cm) und passt durch<br />

alle normalen Türen eines Krankenhauses.<br />

Mit einem reduzierten<br />

Gewicht von nur 2000 kg kann das<br />

Gerät überall aufgestellt werden,<br />

ohne dass verstärkte Böden nötig<br />

sind. Mit nur zehn Quadratmetern<br />

Platzbedarf kann es in einem beliebigen<br />

Raum direkt auf der Kinderstation<br />

installiert werden. Es ist ein<br />

großer Vorteil, ein schlafendes Baby<br />

nur wenige Meter bis zum MRT zu<br />

tragen, statt eine lange Reise durch<br />

das Gebäude anzutreten. Außerdem<br />

entfällt bei einem schlafenden Kind<br />

die Notwendigkeit von Beruhigungsmitteln,<br />

um das Baby für den Scan<br />

bewegungslos zu halten.“<br />

Erforderliche Innovationen<br />

Die Technologie und Feldstärke<br />

der Neoscan-Geräte sind identisch<br />

mit aktuellen MRT-Scannern, so<br />

dass keine neuen klinischen Studien<br />

erforderlich sind, um sie in<br />

Kliniken benutzen zu können. Um<br />

diesen hohen Standard zu erreichen,<br />

waren diverse Innovationen<br />

erforderlich. Zur Verringerung der<br />

Größe musste das Team zunächst<br />

einen Magneten entwickeln, der das<br />

Standardfeld von 1,5 Tesla innerhalb<br />

der Öffnung erzeugt, ohne<br />

jedoch flüssiges Helium zur Kühlung<br />

zu benötigen. Dies geschieht<br />

durch einen inneren zylindrischen<br />

Magneten, der 2,5 Tesla erzeugt,<br />

und einen äußeren, ebenfalls zylindrischen<br />

Magneten, der dem inneren<br />

Feld entgegenwirkt. So wird<br />

eine starke aktive Magnetabschirmung<br />

erzeugt, die dafür sorgt, dass<br />

in einem Abstand von einem Meter<br />

oder mehr um das Gerät kein Streumagnetfeld<br />

mehr existiert.<br />

Die zweite Innovation betraf die<br />

Steuerelektronik. Moderne MRT-<br />

Scanner haben üblicherweise drei<br />

große Racks mit speziell entwickelter<br />

Elektronik, die vom MRT-Hersteller<br />

kundenspezifisch geplant und<br />

umgesetzt wird. Neoscan Solutions<br />

56 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Messtechnik<br />

hat einen anderen Ansatz gewählt:<br />

Das Team verwendet einen PC, auf<br />

dem die von Neoscan erstellte Software<br />

ausgeführt wird, sowie High-<br />

End PC-Messkarten von Spectrum<br />

Instrumentation. Die Signale<br />

für den Scanvorgang werden von<br />

den Arbitrary Waveform Generatoren<br />

(AWGs) M4i.6620-x8 und<br />

M2p.6546-x4 erzeugt, die Erfassung<br />

und Analyse erfolgt mit einem<br />

Digitizer M2p.5968-x4. Das System<br />

verwendet die SCAPP-Softwaretreiber<br />

von Spectrum. Dabei<br />

übernimmt ein Grafikprozessor mit<br />

5000 Kernen die Parallelverarbeitung<br />

der Daten, statt dafür nur die<br />

8 oder 16 Kerne der CPU des PCs<br />

zu nutzen.<br />

Sub-Nanosekunden-<br />

Präzision der Spectrum<br />

Messkarten<br />

„Als Start-up konnten wir es uns<br />

nicht leisten, spezielle Hardware<br />

selbst zu entwickeln. Daher nutzen<br />

wir die hochwertigen Messkarten von<br />

Spectrum“, fügt Dr. Röll hinzu. „Dies<br />

bedeutete, dass wir uns auf die Softwareentwicklung<br />

konzentrieren konnten,<br />

in dem Wissen, dass die Hardware<br />

bereits vielfach erprobt und<br />

eingesetzt wurde. Die besondere<br />

Designqualität der Spectrum-Karten<br />

war entscheidend für uns: Für<br />

einen MRT-Scanner ist es von entscheidender<br />

Bedeutung, dass es in<br />

den 64-MHz-Signalen eine Phasenkohärenz<br />

gibt, andernfalls kommt es<br />

zu Auslöschungseffekten. In der Praxis<br />

bedeutet dies, dass der AWG und<br />

der passende Digitizer eine Kohärenzgenauigkeit<br />

von weniger als<br />

Ein typischer<br />

MRT-Scanner<br />

mit 8 Tonnen<br />

Gewicht<br />

einer Nanosekunde aufweisen müssen,<br />

was die Spectrum-Karten erreichen.<br />

Während der Forschungsphase<br />

haben wir diverse Hersteller kontaktiert<br />

und die Spezifikationen ihrer<br />

Karten verglichen. Dies war aber<br />

schwierig, da die Kohärenzgenauigkeit<br />

keine typische Eigenschaft ist,<br />

die üblicherweise zu den Vergleichsdaten<br />

gehört. Das Spectrum-Team<br />

war jedoch sehr engagiert, unsere<br />

besondere Anwendung zu verstehen,<br />

die optimalen Karten aus ihrem<br />

Produktsortiment vorzuschlagen und<br />

uns während der Implementierung zu<br />

unterstützen. Das Angebot eines Mitbewerbers<br />

kam erst Wochen später,<br />

war stark überspezifiziert und auch<br />

Die Gehäuse der neuen MRT-Scanner, hergestellt vom Neoscan-Team in Magdeburg<br />

deutlich teurer, da man sich offensichtlich<br />

nicht bemüht hatte, die besonderen<br />

Details unseres Projekts zu<br />

verstehen.“ Neoscan wird in Kürze<br />

seine ersten MRT-Geräte in deutschen<br />

Krankenhäusern installieren,<br />

wo potenzielle Kunden während der<br />

Scanvorgänge anwesend sein können.<br />

Der Zertifizierungsprozess mit<br />

der CE-Kennzeichnung wird voraussichtlich<br />

vor Ende <strong>2021</strong> abgeschlossen<br />

sein. Weitere Informationen finden<br />

sich auf der Neoscan-Website<br />

unter: www.neoscan-solutions.com<br />

Dr. Röll sagt abschließend: „Unser<br />

Ansatz, eine bewährte und leicht<br />

verfügbare Hardwareplattform mit<br />

unserer speziell entwickelten Software<br />

zu kombinieren, hat sehr gut<br />

funktioniert. Auf diese Weise konnten<br />

wir das Produkt viel schneller<br />

entwickeln und zur Serienreife bringen.<br />

Ich glaube, das ist eine sehr clevere<br />

Lösung, die für viele Hersteller<br />

von komplexen Maschinen (z. B. CT-<br />

Scanner und Ultraschallgeräte) vorteilhaft<br />

wäre, zumal neue Ansätze<br />

und Ideen einfach durch Softwareänderungen<br />

ausprobiert und bewertet<br />

werden können.“ ◄<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

57


Messtechnik<br />

Kann man Unsichtbares messen?<br />

Autor:<br />

Dr. Denis Dontsov,<br />

Geschäftsführer<br />

SIOS Meßtechnik GmbH<br />

contact@sios.de<br />

www.sios.de<br />

Diese Frage kann Dr. Denis<br />

Dontsov, Geschäftsführer der SIOS<br />

Meßtechnik GmbH, ganz klar mit:<br />

JA! beantworten und fügt ergänzend<br />

hinzu, dass dies mit einem<br />

hochpräzisen ultragenauen Laserinterferometrischen<br />

Messsystem bis<br />

in den Pikometer-Bereich möglich<br />

ist. Beispielsweise kann man mit<br />

dem einstrahligen Laserinterferometer<br />

SP 5000 NG Längenmessungen<br />

von bis zu acht Metern mit<br />

einer Auflösung von fünf Pikometern<br />

durchführen. Dies entspricht<br />

in etwa dem Verhältnis des Durchmessers<br />

der Erde von 12.742 km<br />

zum Durchmesser eines menschlichen<br />

Haares von 50 Mikrometern.<br />

„Precision in Measurement“<br />

Getreu dem Motto „Precision in<br />

Measurement“ entwickelt und fertigt<br />

SIOS Laser-interferometrische<br />

und andere Präzisionsmessgeräte<br />

für die Kalibrier- und Nanomesstechnik<br />

zur Messung von Länge, Winkel,<br />

Schwingung, Geradheit, Masse,<br />

Kraft und anderen Messgrößen mit<br />

höchster Auflösung und geringer<br />

Messunsicherheit.<br />

Die SIOS Meßtechnik GmbH<br />

gehört nicht nur zu den führenden<br />

Herstellern Laser-interferometrischer<br />

Messsysteme. SIOS ist<br />

einer der bedeutendsten europäischen<br />

Lieferanten von stabilisierten<br />

He-Ne-Lasern als messtechnische<br />

Lichtquelle mit hochstabiler Wellenlänge.<br />

Mit der Nanopositionier- und<br />

Nanomessmaschine NMM ist SIOS<br />

außerdem Anbieter des weltweit<br />

genauesten Positioniersystems<br />

und damit alleiniger<br />

Marktführer.<br />

Steigende<br />

Anforderungen<br />

Die Anforderungen an<br />

hochpräzise Messungen in<br />

Reinräumen und Vakuumkammern<br />

sowohl in wissenschaftlichen<br />

Einrichtungen<br />

als auch im industriellen<br />

Umfeld steigen stetig. Präzisionsmaschinen<br />

lösen<br />

heute immer anspruchsvollere<br />

Auf gaben, Bauteile und<br />

Strukturen werden immer<br />

kleiner, das betrifft nicht<br />

nur die Elektronikfertigung<br />

oder Halbleiterindustrie auch im<br />

Maschinenbau werden Messaufgaben<br />

zunehmend komplexer und<br />

genauer. Dadurch wachsen sowohl<br />

die Ansprüche als auch der Bedarf<br />

an hochgenauer Messtechnik.<br />

Hochwertige<br />

Standardsensoren<br />

Seit nunmehr 30 Jahren bietet die<br />

SIOS sowohl qualitativ hochwertige<br />

Standardsensoren, kundenspezifische<br />

Produktentwicklungen sowie<br />

individuelle OEM-Lösungen, z. B.<br />

für die Bereiche Forschung & Entwicklung,<br />

Kalibrierwesen, Maschinenbau,<br />

Optik- und Halbleiterindustrie,<br />

Medizintechnik, Nanomesstechnik<br />

und Geowissenschaft.<br />

In den Anfangsjahren der Firmengeschichte<br />

lag der Fokus vor allem<br />

auf den Anforderungen der wissenschaftlichen<br />

Einrichtungen und<br />

Prüfinstitute. Inzwischen sind beide<br />

Bereiche – Wissenschaft und Industrie<br />

- für die Firma gleicher maßen<br />

von Bedeutung.<br />

In Universitäten und Forschungszentren<br />

wird die Zuverlässigkeit, Stabilität<br />

und höchste Genauigkeit der<br />

SIOS-Interferometer für die Arbeit<br />

an vielfältigen Forschungsprojekten<br />

benötigt und Nationale Kalibrierlabore<br />

auf der ganzen Welt arbeiten<br />

mit SIOS-Produkten zur Umsetzung<br />

nationaler Eichvorgaben.<br />

Kundenspezifische<br />

Lösungen<br />

Im industriellen Umfeld schätzt<br />

man insbesondere die individuellen<br />

Lösungen der Kundenanforderungen.<br />

Hierin liegt sowohl die Stärke<br />

und zugleich der Wettbewerbsvorteil<br />

der SIOS. Anwender der Messtechnik<br />

profitieren von der langjährigen<br />

Expertise, der hohen Flexibilität,<br />

der zeitnahen Anpassungsentwicklung<br />

sowie dem modularen Aufbau<br />

der Messsysteme.<br />

Eine starke Basis für die Entwicklung<br />

innovativer Produkte bildet<br />

seit jeher die enge wissenschaftlich-technische<br />

Zusammenarbeit<br />

mit der TU Ilmenau und der Physikalisch-Technischen<br />

Bundesanstalt.<br />

Bis heute wird die Kooperation<br />

zwischen dem Institut für Prozessmess-<br />

und Sensortechnik und<br />

der SIOS Meßtechnik GmbH zum<br />

Vorteil beider Partner weitergeführt.<br />

Zahl reiche Auszeichnungen und<br />

Patente belegen das hohe wissenschaftliche<br />

Niveau der SIOS. So ist<br />

es nicht verwunderlich, dass 20 Prozent<br />

der SIOS Mitarbeiter in der Entwicklungsabteilung<br />

beschäftigt sind.<br />

Hohe Fertigungstiefe<br />

Ein weiterer wesentlicher Wettbewerbsvorteil<br />

der SIOS liegt in der<br />

flexiblen Unternehmensstruktur und<br />

hohen Fertigungstiefe. Alle wichtigen<br />

Produktionsprozesse von der<br />

mechanischen Fertigung über die<br />

Optik bis hin zur Elektronik werden<br />

im Unternehmen durchgeführt. SIOS<br />

steht für Präzision und höchste Qualität<br />

- made in Germany. Dies schätzen<br />

Anwender der SIOS Meßtechnik<br />

auf der ganzen Welt. Zum Service<br />

gehören selbstverständlich die<br />

Beratung und Betreuung der Kunden<br />

vor Ort. Über 25 internationale<br />

Partner vertreten die SIOS in Europa,<br />

Nordamerika, Asien, Afrika<br />

und Australien.<br />

In den letzten Jahren ist im Unternehmen<br />

ein stetiges Umsatzwachstum<br />

zu verzeichnen, insbesondere<br />

im OEM-Bereich. Zahlreiche namhafte,<br />

renommierte Unternehmen<br />

integrieren SIOS-Interferometer<br />

direkt in die Produktion, um den<br />

heutigen Anforderungen und Qualitätsstandards<br />

gerecht zu werden.<br />

SIOS Meßtechnik verhilft dabei die<br />

für das menschliche Auge unsichtbaren<br />

Messgrößen sichtbar darzustellen.<br />

◄<br />

58 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Die Leistungsfähigkeit der<br />

Provertha Kabel stecker-Baureihe<br />

M12-Mini X-Code wurde anhand von<br />

Zertifizierungen nach einschlägigen<br />

Normen offiziell dokumentiert. Die<br />

Zertifizierung erstreckt sich über alle<br />

geraden und abgewinkelten (Hinterwand-)<br />

10-Gbit-Ethernet-Varianten<br />

in der zuverlässigen, vibrationssicheren<br />

Crimp-Anschlusstechnik.<br />

Die gedrehten Crimp-Kontakte<br />

verfügen für den Einsatz in Sonderanwendungen<br />

über eine deutlich<br />

höhere Strombelastbarkeit. Der<br />

M12-Mini X-Code in Schutzart IP67<br />

(schraub verriegelt) ist der industrieweit<br />

kompakteste 10GigE-Kabelstecker<br />

für den platzsparenden Ethernet-<br />

oder Profinet-Anschluss, der in<br />

einem Temperaturbereich von -40<br />

bis +85 °C eingesetzt werden kann.<br />

Prüfungen erfolgreich<br />

bestanden<br />

Alle M12-Mini X-Code-Steckverbinder<br />

haben die Prüfungen nach DIN EN<br />

61373 „Betriebsmittel von Bahnfahrzeugen<br />

– Prüfungen für Schwingen<br />

und Schocken“ (Kategorie 1, Klasse B,<br />

und 2) erfolgreich bestanden. Zudem<br />

verfügen sie über den 500h-Korrosionsschutz,<br />

der durch den erfolgreichen<br />

bestandenen Salzsprühnebeltest<br />

gemäß EN 60512-11-6 nachgewiesen<br />

ist. Weiterhin wurde in einem<br />

zertifizierten Prüflabor das komplette<br />

Prüfprogramm gemäß der M12-Steckverbindernorm<br />

IEC 61076-2-109 inklusive<br />

der Prüfgruppe FP für die elektrischen<br />

Übertragungsparameter mit<br />

Erfolg bestanden.<br />

Einsatzbereiche<br />

Somit sind die kompakten Provertha<br />

M12-Mini X-Code-Kabelstecker<br />

nachweislich für Anwendungen<br />

in der Bahntechnik sowie für<br />

extrem raue Industrieumgebungen<br />

mit Schock und Vibration, z. B. für<br />

Pressen in der Automobilfertigung,<br />

bestens geeignet. Durch den erhöhten<br />

Korrosionsschutz und die erhöhte<br />

Schock-und Vibrations festigkeit sind<br />

die M12-Mini X-Code-Steckverbinder<br />

prädestiniert für Anwendungen<br />

in Mobile Automation.<br />

Ebenso sorgen die Rundsteckverbinder<br />

in anspruchsvollen Anwendungen<br />

der Video- und Medizintechnik<br />

für eine sichere Signalübertragung<br />

in engsten Bauräumen. Für<br />

Kommunikation<br />

Zertifizierte M12-Mini X-Code-Kabelstecker für<br />

das High-Speed-Ethernet<br />

10GigE-Kabelstecker von Provertha bieten ab sofort zertifizierte Schock- und Vibrationssicherheit nach<br />

DIN EN 61373, Kategorie 2, und 500h-Korrosionsschutz.<br />

PROVERTHA Connectors,<br />

Cables & Solutions GmbH<br />

www.provertha.com<br />

Mit dem IoT Dongle sicher ins Internet<br />

spezielle Anforderungen in der<br />

Medizintechnik oder Lebensmitteltechnik<br />

sowie Prozesstechnik sind<br />

auch Versionen in Edelstahl verfügbar.<br />

Zudem verhindert das Design<br />

ohne plane Flächen und Kanten am<br />

Gehäuse die Ablagerung von Verschmutzungen<br />

und Staub.<br />

Große Datenmengen auf<br />

kleinstem Raum zuverlässig<br />

übertragen<br />

Angesichts stetig zunehmender<br />

Datenmengen hat die X-Codierung<br />

eine große Bedeutung für die<br />

Daten übertragung der Zukunft, vor<br />

allem wenn Sensoren große Datenmengen<br />

erzeugen, beispielsweise<br />

Kamerasysteme. Durch die galvanische<br />

Trennung der Adernpaare, die<br />

in Fom eines X sichtbar wird, können<br />

X-codierte Stecker hohe Datenraten<br />

von 10 GBit/s in einem robusten<br />

industrietaug lichen M12-Steckgesicht<br />

übertragen. Mit dem neuen<br />

M12-Mini X-Code wird nachweislich<br />

eine kompakte, sichere und zuverlässige<br />

Daten-/Signalübertragung<br />

gewährleistet. Die M12-Kabelverschraubung<br />

hat eine Länge von nur<br />

44 mm bei einem Außendurchmesser<br />

von 16/14 mm. Trotzdem bietet<br />

der Stecker einen großen Kabelklemmbereich<br />

von 4 bis 9 mm. Sein<br />

Vollmetall-Gehäuse sorgt für eine<br />

effektive Schirmung mit hoher EMV.<br />

Gleich zeitig ist eine massive vollgeschirmte<br />

Zug entlastung gegeben.<br />

◄<br />

Alcatel bietet mit seiner USB-Serie: Link­<br />

Key IK41 einen IoT LTE-Cat4 Dongle an, der<br />

eine sichere und zuverlässige Hochgeschwindigkeits-Internetverbindung<br />

3/<strong>2021</strong> bietet. Über meditronic-journal einen<br />

USB-Typ-A-Anschluss kann das System an<br />

verschiedene Betriebssysteme (Windows<br />

und Linux) angebunden werden. Verschiedene<br />

Länderversionen ermöglichen den weltweiten<br />

Einsatz für industrielle Anwendungen.<br />

Der Dongle ermöglicht den Datenaustausch<br />

mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von<br />

bis zu 150 Mbit/s (D/L) und 50 Mbit/s (U/L).<br />

Mit Hilfe von Standard-AT-Befehlen kann dieser<br />

gesteuert werden.<br />

Zusätzlich zu den integrierten Haupt- und<br />

Diversity-Antennen bietet der Stick zwei externe<br />

TS9-Antennenanschlüsse für den optionalen<br />

Anschluss von MIMO Antennen an. Aufgrund<br />

der Langzeitverfügbarkeit ist der IoT<br />

Dongle von Alcatel eine zuverlässige Lösung<br />

für industrielle M2M-Verbindungen. Er kann in<br />

mobile Verkaufs-Terminals, in Verkaufsautomaten,<br />

in Verbrauchszählern oder in medizinischem<br />

Gerät eingesetzt werden und sorgt<br />

z. B. für den Start eines Remote-Updates von<br />

bestimmten Geräten oder übermittelt Transaktionen<br />

von Verkaufsautomaten in Echtzeit.<br />

m2m Germany GmbH<br />

info@m2mgermany.de<br />

www.m2mgermany.de<br />

59


Interview<br />

Wertebasierte Unternehmensführung sichert<br />

langfristigen Erfolg<br />

Marktgerechte Preise, hohe Qualität, Ertragsstärke und eine angenehme Arbeitsatmosphäre. Wie ist das möglich?<br />

Die TONFUNK GRUPPE aus Falkenstein/Harz setzt auf „Wertebasierte Unternehmensführung“. Diese<br />

langfristig angelegte Kulturentwicklung unterstützt maßgeblich den Unternehmenserfolg.<br />

Wir sprachen mit dem Geschäftsführer<br />

Mathias Haase und den<br />

Experten für dieses Thema Andreas<br />

Welther, von der Welther<br />

GmbH Coaching & Consulting aus<br />

Starnberg.<br />

meditronic-journal: Was<br />

gibt es für Gründe, sich<br />

als Unternehmen mit dem<br />

Thema “Wertebasierende<br />

Unternehmensführung“ zu<br />

beschäftigen?<br />

M. Haase:<br />

Der Wandel der Arbeitswelt ist<br />

eine allgemein gegenwärtige Größe.<br />

Der Mensch, und damit der Mitarbeiter<br />

im Unternehmen, findet sich<br />

in einem sich schnell wandelnden<br />

Umfeld wieder. Auf der anderen<br />

Seite brauchen Menschen und<br />

Unternehmen eine gewisse Konstanz,<br />

um sich gut entwickeln zu<br />

können. Verlässliche Grundsätze,<br />

die auch morgen noch gelten. Ein<br />

belastbares Fundament, welches<br />

auch dann Halt bietet, wenn es mal<br />

ordentlich stürmt. Eine Gemeinschaft,<br />

auf die der Einzelne sich<br />

verlassen kann. Eine gemeinsame<br />

Wertebasis.<br />

A. Welther:<br />

Wertebasierte Führung von Unternehmen<br />

und anderen Organisationen<br />

ist eine zeitgemäße und effektive<br />

Antwort auf die oben skizzierte<br />

Thematik. Wir sprechen von einem<br />

Verfahren, das es erlaubt, die vom<br />

Umfeld geforderte Dynamik zu entwickeln<br />

und dauerhaft aufrecht zu<br />

erhalten. Gleichzeitig schaffen wir<br />

ein effizientes Führungssystem, das<br />

Halt und Orientierung bietet.<br />

meditronic-journal: Was ist<br />

„Wertebasierte Unternehmensführung“?<br />

A. Welther:<br />

Wir legen unseren Entscheidungen<br />

nicht nur unser (Fach-)<br />

Wissen, unsere Erfahrung und<br />

unseren gesunden Menschenverstand<br />

zugrunde. Wir beziehen<br />

darüber hinaus ein<br />

zuvor bewusst erarbeitetes,<br />

gewolltes<br />

Set von Werten<br />

in unsere Entscheidungsfindung<br />

mit ein. Wir stellen<br />

uns neben all den<br />

anderen zu beachtenden<br />

Dingen wie<br />

Prozessen, technischen<br />

Gegebenheiten,<br />

gesetzlichen<br />

Anforderungen,<br />

Unternehmenszielen,<br />

usw. eben auch Andreas Welther<br />

bewusst die Frage,<br />

ob die zu treffende<br />

Entscheidung, die zu wählende Strategie,<br />

das angestrebte Ziel etc. zu<br />

unseren Werten passt. Das bedeutet<br />

konkret:<br />

1. Die Werte bestimmen die Art und<br />

Weise, wie wir uns verhalten.<br />

2. Wir benutzen unsere Werte zur<br />

Entscheidungsfindung.<br />

3. Die Werte repräsentieren den<br />

„Sollzustand“. So erschaffen wir<br />

bewusst die Zukunft, die wir erleben<br />

wollen.<br />

meditronic-journal: Wie<br />

kann ein funktionierender<br />

Lösungsansatz Ihrer<br />

Meinung nach aussehen?<br />

A. Welther:<br />

Eine Grundvoraussetzung gilt<br />

immer: Die oberste Führungsebene<br />

hat das Konzept<br />

„Führen mit Werten“<br />

angenommen und<br />

praktiziert es möglichst<br />

konsequent.<br />

Diese wichtige<br />

Prämisse vorweggenommen<br />

wollen<br />

wir jetzt eine mögliche<br />

Projektstruktur<br />

betrachten.<br />

1. Projektziele definieren<br />

2. Aktuelle Kultur<br />

messen<br />

3. Werte formulieren,<br />

die die gewünschte<br />

Kultur repräsentieren<br />

4. Darstellung und Präsentation<br />

der Werte<br />

5. Anwendung der Werte definieren<br />

und schulen<br />

6. Verantwortliche Personen für das<br />

Thema benennen<br />

7. Die Anwendung der Werte über<br />

die QM-Systeme überwachen<br />

60 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Interview<br />

8. Regelmäßiges Monitoring der<br />

Kulturentwicklung<br />

Es würde den Rahmen dieses<br />

Interviews bei weitem überspannen,<br />

jetzt auf die einzelnen Projektschritte<br />

im Detail einzugehen. Gerne verweise<br />

ich an dieser Stelle auf mein<br />

kürzlich erschienenes Buch „Werteorientierte<br />

Führung“. Es ist im<br />

bookboon Verlag, erschienen und<br />

unter dem Link: https://bookboon.<br />

com/de/werteorientierte-fuhrungebook<br />

zu beziehen.<br />

meditronic-journal:<br />

Was waren die<br />

Herausforderungen in der<br />

Praxis, Herr Haase?<br />

M. Haase:<br />

Wir haben von Anfang an die<br />

gesamte Belegschaft einbezogen.<br />

Uns war wichtig die Mehrwerte herauszuarbeiten<br />

und um Verständnis<br />

zu werben. Natürlich wurden<br />

wir mit Ängsten und Vorbehalten<br />

konfrontiert, allerdings gelang es<br />

uns sehr gut, diese abzubauen.<br />

Dabei war es immer wieder wichtig,<br />

zu transportieren, dass wir mit<br />

der Kulturentwicklung das Umfeld<br />

jedes Einzelnen verbessern wollen.<br />

Auf diese Weise stehen Lösungen<br />

im Vordergrund und mögliche Konflikte<br />

werden vermieden. Wenn alle<br />

mehr Sinn in ihrer Arbeit erkennen<br />

und dabei auch noch Spaß haben,<br />

werden wir auch in Zukunft sehr<br />

erfolgreich am Markt agieren. So<br />

verstanden sichert dieser Ansatz<br />

unsere gemeinsame Motivation<br />

und Lösungskompetenz. Dadurch<br />

stärken wir unsere Wettbewerbsfähigkeit<br />

und sichern Arbeitsplätze.<br />

meditronic-journal: Es gab<br />

also auch Skeptiker in der<br />

Belegschaft. Wie sind sie<br />

damit umgegangen?<br />

M. Haase<br />

Ja, es gab auch Skeptiker. Damit<br />

muss auch jeder Betrieb rechnen,<br />

wenn er ein solches Thema in der<br />

gesamten Firma implementieren<br />

möchte.<br />

Ziel war es, gemeinsame Werte<br />

zu finden, welche von der Mehrheit<br />

getragen und respektiert werden.<br />

Voraussetzung ist ein solides<br />

kulturelles Fundament. Ob ein solches<br />

Fundament vorhanden ist kann<br />

mittels eines Werte-Assessments<br />

ermittelt werden. Wir haben uns<br />

unter Anleitung von Herrn Welther,<br />

für die webbasierte Software vom<br />

Barrett Values Centre entschieden.<br />

Mit Hilfe dieser Befragung wird<br />

ermittelt ob die Voraussetzungen für<br />

ein solches Thema gegeben oder<br />

ob noch Vorarbeiten zu leisten sind.<br />

Nachdem wir diese Frage positiv<br />

beantworten konnten, begannen<br />

wir konkret über unsere Werte<br />

nachzudenken. Auch<br />

hier haben wir die<br />

gesamte Belegschaft<br />

mit einbezogen. So<br />

haben wir die Mitarbeiter<br />

nach ihren<br />

persönlichen Werten<br />

sowie den, ihrer<br />

Meinung nach im<br />

Unternehmen derzeit<br />

gelebten Werten,<br />

befragt. Erst danach<br />

haben wir uns daran<br />

gemacht und die künftigen<br />

Werte definiert.<br />

Hierbei wurden auch<br />

die Wünsche der<br />

Belegschaft, welche in der Befragung<br />

ermittelt wurden, berücksichtigt.<br />

Dies ist ein wesentlicher Aspekt,<br />

um Akzeptanz zu erlangen. Darüber<br />

hinaus gilt es, die Wünsche und<br />

Ziele anderer Stakeholder, allen<br />

voran der Eigentümer und des Top-<br />

Managements zu integrieren.<br />

meditronic-journal:<br />

Spannend, und wie haben<br />

Sie das intern beworben?<br />

M. Haase<br />

Neben der unbedingten Unterstützung<br />

im Top-Management, die es<br />

bereits im Rahmen der Projektentscheidung<br />

gilt zu erreichen, brauchen<br />

wir möglichst viel Akzeptanz<br />

im Mittelmanagement<br />

und<br />

in der Belegschaft.<br />

Dazu<br />

haben wir uns<br />

bemüht, diese<br />

beiden Gruppen<br />

in allen Prozessphasen<br />

einzubinden.<br />

Ob<br />

am Anfang<br />

über Informationsveranstaltungen,<br />

Aushänge<br />

und Meetings<br />

und später<br />

Mathias Haase<br />

über das bereits<br />

erwähnte Assessment. Es dreht sich<br />

immer um die gesamte Belegschaft.<br />

Immerhin sollen die Werte dauerhaft<br />

von der Mehrheit der Mitarbeiter<br />

vertreten werden.<br />

Gerade nach der Auswertung<br />

der Mitarbeiterumfrage waren alle<br />

sehr gespannt und wollten natürlich<br />

die Ergebnisse erfahren. Hier<br />

haben wir unseren Berater Herrn<br />

Welther gebeten, diese wichtige<br />

Ausgangsbasis, also den dokumentierten<br />

Ist-Zustand, der Belegschaft<br />

zu präsentieren.<br />

Als die Werte dann definiert waren<br />

haben wir für alle Mitarbeiter eine<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

61


Interview<br />

entsprechende Schulung zur Anwendung<br />

durchgeführt. Dies hat wesentlich<br />

dazu beigetragen, alle Mitarbeiter<br />

abzuholen und auf den Weg zu<br />

einer „Wertebasierten Unternehmensführung“<br />

mitzunehmen. Die<br />

Schulungen erfolgten in mehreren<br />

Etappen in einem nahegelegenen<br />

Hotel. So hatten wir die Möglichkeit<br />

alle 500 Mitarbeiter auch zeitnah<br />

auf den selben Wissensstand<br />

zu bringen.<br />

Auch eine moderne Visualisierung<br />

entsprechend unserer CI ist<br />

nicht zu vernachlässigen. Die Tonfunk<br />

Gruppe hat sich u.a. dazu entschieden,<br />

die gewonnen gemeinsamen<br />

Werte auf 3D Wänden in der<br />

Kantine und in den Fluren zu visualisieren.<br />

Des Weiteren haben wir in<br />

Zusammenarbeit mit unserer Marketingagentur<br />

Ideengut jeden Wert<br />

bildlich mithilfe elektrotechnischer<br />

Bauteile wie Kondensatoren oder<br />

LEDs gestaltet. Die Visualisierung<br />

ist mittlerweile eines der gebräuchlichsten<br />

Hintergrundbilder in den<br />

heute so häufig genutzten Videokonferenzen.<br />

Auch dieses kleine<br />

Detail zeigt, wie sehr die Werte<br />

bereits gelebt werden. Des Weiteren<br />

ist geplant, das Foyer unseres<br />

Hauptgebäudes mit Hilfe der Werte<br />

neu zu gestalten.<br />

Um den Kulturwandel auch von<br />

der Basis her zu unterstützen, haben<br />

wir unsere Mitarbeiterinnen und<br />

Mitarbeiter gefragt, wer von ihnen<br />

den Weg aktiv mitgestalten will. Auf<br />

diese Weise gelang es uns, überzeugte<br />

und engagierte „Wertebotschafter“<br />

zu finden. Das sind von<br />

der Thematik überzeugte Personen,<br />

welche sehr gut in der Belegschaft<br />

vernetzt sind. So haben wir<br />

es geschafft eine Brücke zu den<br />

Mitarbeitern zu bauen. Für viele in<br />

der Belegschaft ist es deutlich angenehmer<br />

und leichter, sich an einen<br />

Wertebotschafter zu wenden als an<br />

die Projektleitung oder die Vorgesetzten.<br />

Dieses Angebot zum Dialog<br />

wird auch gut genutzt. So weiß<br />

die Projektleitung um die Wünsche<br />

und Nöte der Mitarbeiter und kann<br />

adäquat reagieren.<br />

Ein regelmäßiger Austausch der<br />

Botschafter untereinander sowie<br />

mit der Projektleitung sichert die<br />

gute Entwicklung des Projekts und<br />

somit der angestrebten Unternehmenskultur.<br />

Um ihre wichtigen Aufgaben<br />

qualifiziert wahrnehmen zu<br />

können, werden die Wertebotschafter<br />

regelmäßig in der Anwendung<br />

der Werte sowie in Kommunikationstechniken<br />

geschult.<br />

meditronic-journal: Welchen<br />

Nutzen haben Unternehmen<br />

von wertebasierter Führung?<br />

A. Welther:<br />

Der Nutzen werteorientierte<br />

Führung ist hoch und vielseitig.<br />

Vor allem ist er gegenseitig. Wir<br />

schaffen mit dieser Art der Unternehmensführung<br />

gewollt und systematisch<br />

Win-Win Situationen für<br />

alle Beteiligten. Ich kann in diesem<br />

Rahmen nicht auf die Details eingehen,<br />

möchte aber das grundlegende<br />

Potential benennen: Alle Unternehmen<br />

betreiben Kostenkontrolle. Alle<br />

Unternehmen gestalten und optimieren<br />

ihre Organisation und ihre<br />

Prozesse. Jedoch tun nur wenige<br />

Unternehmen genug zur professionellen<br />

Entwicklung von Motivation<br />

und Unternehmenskultur. Obwohl<br />

diese Aspekte nachweislich den<br />

größten Hebel darstellen. Das<br />

bedeutet, neben den oben mehrfach<br />

erwähnten, weichen Faktoren<br />

wirkt wertebasierte Unternehmensführung<br />

stark und nachhaltig<br />

positiv auf die Ertragskraft von<br />

Unternehmen.<br />

meditronic-journal:<br />

Welche Werte hat Tonfunk<br />

ausgewählt?<br />

M. Haase:<br />

Im Rahmen eines zweitägigen<br />

Workshops haben wir mit dem<br />

erweiterten Führungskreis unseres<br />

Hauses neun Werte erarbeitet<br />

und definiert. Dabei wurden die<br />

Ergebnisse des Assessments, und<br />

damit bereits von den Mitarbeitern<br />

gelebte sowie gewünschte Werte,<br />

mitberücksichtigt:<br />

• Vertrauen<br />

• Qualität<br />

• Partnerschaft<br />

• Miteinander<br />

• Leidenschaft<br />

• Lebenswert<br />

• Kommunikation<br />

• Innovation<br />

• E f fi z i e n z<br />

Alle diese Werte sind gleichwertig<br />

und gleichberechtigt.<br />

meditronic-journal:<br />

Wie würden Sie Ihre<br />

gemachten Erfahrungen<br />

bei der Einführung von<br />

„Wertebasierter Unternehmensführung“<br />

bei TONFUNK<br />

zusammenfassen?<br />

A. Welther:<br />

Die Tonfunk Gruppe hat es sehr<br />

schnell und gut verstanden, diesen<br />

Wettbewerbsvorteil in ihrer Branche<br />

zu nutzen. Für mich ist es immer<br />

wieder spannend, die individuelle<br />

Entwicklung innerhalb eines Unternehmens<br />

zu beobachten.<br />

M. Haase:<br />

Ich kann nur jede Firma dazu<br />

ermutigen sich diesem Thema zu<br />

widmen. Gerade in der heutigen<br />

Zeit, welche ja oft sehr schnelllebig<br />

und hektisch ist, bleiben manchmal<br />

Dinge, welche wirklich wichtig<br />

sind, auf der Strecke. Wenn es<br />

einer Organisation gelingt sich die<br />

Bedeutung dieser Dinge gewahr zu<br />

werden, verbessert sich die Zusammenarbeit<br />

immens. Kulturentwicklung<br />

geht zwar langsam voran aber<br />

dafür kontinuierlich und nachhaltig.<br />

Das schweißt zusammen und<br />

schafft Identifikation.<br />

Vielen Dank Herr Welther<br />

und Herr Haase für Ihre Zeit<br />

und für die gemeinsamen<br />

Ziele alles Gute.<br />

Tonfunk GmbH<br />

www.tonfunk.de<br />

62 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Führende, neue Hochfrequenzlösung<br />

maximiert Dosiergeschwindigkeit<br />

Vermes Microdispensing hat<br />

mit der Einführung seiner neuen<br />

Hochfrequenz-X2-Serie, der beiden<br />

Produktfamilien MDS 3282 und<br />

MDS 3252 erneut neue Maßstäbe<br />

gesetzt. Sie liefern kleinste Tropfengrößen<br />

bei höchsten Frequenzen<br />

mit maximaler Zuverlässigkeit in<br />

unterschiedlichsten Dosieranwendungen.<br />

Diese einzigartige Produktreihe<br />

der X2-Serie bietet die beste<br />

Lösung, um die aktuelle Marktlücke<br />

in Bezug auf höchstem Durchsatz<br />

und Präzision zu schließen.<br />

Steigende<br />

Anforderungen<br />

Branchen wie die Unterhaltungselektronik,<br />

Medizin-,<br />

oder Automobilindustrie sind<br />

bestrebt, neue Produkte in<br />

immer kürzeren Zyklen auf<br />

den Markt zu bringen. Produkt-<br />

und technische Komplexität<br />

wachsen ständig weiter,<br />

während gleichzeitig die<br />

Markteinführungszeitspannen<br />

sinken. Die größte Herausforderung<br />

besteht darin, qualitativ<br />

hochwertige Teile im industriellen<br />

Maßstab herzustellen.<br />

„Die Fähigkeit, mit der<br />

höchsten Geschwindigkeit<br />

zu arbeiten, ohne die Präzision<br />

während des Dosiervorgangs<br />

zu beeinträchtigen, wäre<br />

eine große Bereicherung für all diese<br />

Fertigungsindustrien. Wir sind sehr<br />

zufrieden mit den Fortschritten, die<br />

unsere Teams bei der Überwindung<br />

dieser Einschränkung erzielt haben,<br />

indem sie ein System schufen, das<br />

den höchsten Durchsatz bei maximaler<br />

Frequenz bietet. Damit liefern<br />

wir die Überbrückung der Lücke, die<br />

das aktuelle Marktangebot aufweist<br />

“, sagt Jürgen Städtler, Geschäftsführer<br />

Vermes Microdispensing.<br />

Hohe Auflösung bei<br />

höchstem Durchsatz<br />

Anwendungen wie 2D- und<br />

3D-Druck erfordern eine hohe Auflösung<br />

bei höchstem Durchsatz.<br />

Bestehende Technologien, einschließlich<br />

der bekannten Tintenstrahldrucker,<br />

können nur niedrigviskose<br />

Medien wie Tinte meistern.<br />

Die neuen Ventile von Vermes Microdispensing<br />

sind in der Lage Medien<br />

höchster Viskosität, beispielsweise<br />

Lacke und Farben, die Feststoffpartikel,<br />

wie Pigmente enthalten, erfolgreich<br />

zu dosieren.<br />

Dosiertechnik<br />

Neue Produkte für hohe Dosierfrequenz mit höchstem Durchsatz, maximaler Dosierrate, Präzision und<br />

Zuverlässigkeit<br />

Bild 1: MDS 3282-System für die Hochfrequenzdosierung<br />

VERMES Microdispensing<br />

GmbH<br />

www.vermes.com<br />

Bild 2: MDV 3282-Ventil bietet konstante Leistung bei hoher Frequenz<br />

Einsatzbereiche<br />

Der Einsatzbereich ist äußerst<br />

vielfältig. 3D-Druckpasten mit Füllstoffen<br />

aus Metall oder Keramik,<br />

Silikon druck in den Bereichen Automobil,<br />

Gesundheitswesen, Elektronik<br />

und Lifestyle, oversprayfreie<br />

2D-Lackierung, niedrigviskose<br />

Metallpasten für Solarzellen<br />

und Leiter plattendruck sind nur<br />

einige, weitere Beispiele, bei denen<br />

Hochgeschwindigkeitsdosieren mit<br />

kleinsten Tropfengrößen und absolut<br />

konstanten Ergebnissen unerlässlich<br />

sind.<br />

Optimale Temperierung<br />

Die neue Vermes Microdispensing<br />

X2-Serie verfügt über ein hocheffektives<br />

Rahmendesign und ein<br />

hoch optimiertes Kühlungssystem,<br />

das unerwünschte Temperaturen<br />

ableitet. Die Ventile MDV 3282 und<br />

MDV 3252 mit integrierter Heizung<br />

und Kühlung stellen somit die individuell<br />

optimale Prozesstemperatur<br />

sicher, die für jedes einzelne Medium<br />

aufgrund seiner Beschaffenheit und<br />

Viskosität erforderlich ist.<br />

Die erweiterten Funktionen der<br />

neuen Serie erreichen eine konstante<br />

Dosierleistung bei höchster<br />

Frequenz und gewährleisten nicht<br />

nur eine perfekte Kalibrierung und<br />

Steuerung bei einer Viskosität von<br />

bis zu 2.000.000 mPas, sondern<br />

auch einen Durchsatz, der weitaus<br />

höher ist als bei allen derzeit auf<br />

dem Markt erhältlichen Systemen.<br />

Technologie<br />

Die auf der Piezotechnologie<br />

basierenden Jetter arbeiten berührungslos<br />

und können jede Herausforderung<br />

bewältigen; so z. B. Schichtfür-Schicht-Druckprozesse<br />

bei<br />

Dosierung in kleinste Hohlräume,<br />

bei denen sich das Ventil in feinst<br />

gesteuerten Schritten seitlich und<br />

vertikal bewegen muss.<br />

„Mit unseren Hochfrequenzsystemen<br />

MDS 3252 und MDS 3282<br />

können unsere Kunden Produktivität<br />

und Leistung durch die neue Technologie<br />

und funktionsreiche Steuerungssoftware<br />

steigern, die speziell<br />

für die Anforderungen einer Anwendung<br />

in anspruchsvollen industriellen<br />

Umgebungen entwickelt wurde“,<br />

fügt Jürgen Städtler hinzu. ◄<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

63


Produktion<br />

UV-härtende Klebstoffe zur Herstellung von<br />

zahlreichen medizinischen Produkten<br />

Dymax unterstützt Hersteller von medizinischen Geräten auch weiterhin im Kampf gegen die Corona Pandemie<br />

Medizinische UV-Klebstoffe von Dymax sind ideal für die Herstellung von medizinischen Geräten<br />

Dymax Europe GmbH<br />

www.dymax.de<br />

Immer noch hat die Corona-Pandemie<br />

die ganze Welt fest im Griff<br />

und stellt damit Hersteller von Medizinprodukten<br />

bei der Produktion von<br />

Geräten zur medizinischen Notfallversorgung<br />

dauerhaft vor außergewöhnliche<br />

Herausforderungen. Nicht<br />

nur ist der Bedarf an Beatmungsgeräten<br />

auf den Intensivstationen<br />

seit Beginn der Pandemie deutlich<br />

gestiegen, sondern es werden auch<br />

für die Durchführung der Impf- und<br />

Testkampagnen unzählige Einwegspritzen<br />

und weitere medizinische<br />

Verbrauchgüter benötigt.<br />

Einwandfreie Verbindung<br />

Egal ob es sich um Katheter,<br />

Schläuche, Atemmasken, Bluttransfusionssets,<br />

Infusionsnadeln, Invitro<br />

Testkits oder Spritzen handelt:<br />

Grundvoraussetzung für das dauerhafte<br />

und zuverlässige Funktionieren<br />

aller medizinischen Geräte ist<br />

die einwandfreie Verbindung zwischen<br />

den einzelnen Bestandteilen.<br />

Mit seinen hochspezialisierten, lichthärtenden<br />

Materialien und Aushärtungsgeräten<br />

leistet Dymax einen<br />

wertvollen Beitrag zur Herstellung<br />

von medizinischen Geräten und<br />

Verbrauchsmaterialien sowie Pointof-Care-Testkits.<br />

Klebefreies schnelles<br />

Aushärten<br />

Hier verfügen die lichthärtenden<br />

Klebstoffe von Dymax über entscheidende<br />

Vorteile für den Herstellungsprozess,<br />

denn sie härten mit Hilfe<br />

von UV/Breitband- bzw. LED-Licht<br />

in wenigen Sekunden klebfrei aus.<br />

Darüber hinaus sind sie geeignet,<br />

nicht nur die klassischen Materialien<br />

wie PC, PVC und PET einwandfrei<br />

miteinander zu verbinden,<br />

sondern ebenso schwer zu verklebende<br />

Kunststoffe wie COC/COP-<br />

Folien laminate, Nylon 12 und PEBA,<br />

die häufig zur Herstellung komplexer<br />

medizinischer Geräte verwendet<br />

werden.<br />

Die lösungsmittelfreien medizinischen<br />

Produkte von Dymax sind<br />

bereits vielseitig erprobt und erfüllen<br />

- wo benötigt - die strengen Anforderungen<br />

der Medizinproduktindustrie,<br />

einschließlich IS0 10993-Zertifizierung,<br />

Biokompatibilität und Gamma,<br />

Ethylenoxid, E-Beam-Sterilisationsmethoden.<br />

Encompass-Technologie<br />

Ein weiterer Vorteil zahlreicher<br />

innovativer Dymax UV-Klebstoffe<br />

ist die integrierte Encompass-Technologie.<br />

Sie bietet die Möglichkeit,<br />

sowohl manuelle als auch automatisierte<br />

Produktionsprozesse<br />

mit Hilfe von zwei kombinierten<br />

Kontroll mechanismen – dem See-<br />

Cure Farbumschlag während der<br />

Aushärtung und der Ultra-Red-<br />

Fluoreszenz-Technologie – noch<br />

effektiver und vor allem sicherer zu<br />

gestalten. Damit ermöglicht Dymax<br />

den Herstellern schnellere Verarbeitungsprozesse<br />

und höhere Produktionsraten,<br />

also genau die Voraussetzungen,<br />

die für die Herstellung<br />

von Diagnose- und Behandlungsgeräten<br />

sowie medizinischen Verbrauchsmaterialien<br />

während einer<br />

Pandemie besonders gebraucht<br />

werden. ◄<br />

Die medizinischen Klebstoffe von Dymax kommen bei der<br />

Nadelverklebung von Einwegspritzen vielfach zum Einsatz<br />

64 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Produktion<br />

Mikrowerkzeuge für die Medizintechnik<br />

In der Medizintechnik und insbesondere<br />

bei der Herstellung von<br />

Implantaten oder Prothesen kommt<br />

keiner an der Verwendung von<br />

Titanlegierungen vorbei, aufgrund<br />

seiner Eigenschaften wie geringes<br />

Gewicht, Biokompatibilität und Korrosionsbeständigkeit.<br />

Bei der Zerspanung stellt dieses<br />

Material jedoch einige Herausforderungen<br />

dar. Schnelle Überhitzung<br />

und hohe mechanische Belastung<br />

der Schneiden führen oft zu kurzen<br />

Standzeiten und zwangsweise langsamen<br />

Bearbeitungsparametern.<br />

Die entstehende Wärme resultiert<br />

aus dem schlechten Wärmeleitwert.<br />

Die Hitze bleibt daher im Bauteil und<br />

wird nicht durch die Späne abgeleitet,<br />

weshalb sich das Werkzeug<br />

stark erhitzt. Würde eine konstante<br />

und massive Kühlung Abhilfe leisten?<br />

Um diese Frage zu beantworten,<br />

ent wickelte Mikron Tool einen<br />

speziellen Fräser für Titan. Dieser<br />

wurde kombiniert resp. gepaart mit<br />

einem speziellen Hartmetall-Rohling<br />

mit integrierten Kühlkanälen.<br />

Das Ergebnis war eindrücklich.<br />

Die in den Schaft integrierte Kühlung<br />

ermöglichte hohe Schnittgeschwindigkeiten<br />

bis zu 170 m/min<br />

bei einem Werkzeug - Durchmesser<br />

von 0,3 – 8,0 mm. Zusätzlich<br />

sorgt der hohe Kühlmittelfluss für<br />

eine spanfreie Zone beim Fräsen<br />

und schützt dadurch die Schneiden<br />

vor Kollision. Beim Herstellen kompletter<br />

Bauteile wie z. B. einer Knochenplatte<br />

(Anterior cervical plate)<br />

aus Titan Grad 4 konnte die Fertigungszeit<br />

von 72 Minuten pro Teil<br />

auf 32 Minuten reduziert werden.<br />

Von der deutlichen Zeiteinsparung<br />

kombiniert mit einer höheren Prozesssicherheit<br />

profitieren bereits<br />

einige Anwender.<br />

Mikron Tool SA Agno<br />

www.mikrontool.com<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

65


Lasertechnik<br />

Innovative Allzweckwaffe für die<br />

Lasermikrobearbeitung<br />

Innovative Bearbeitungsmöglichkeiten für die Medizintechnik dank neuester Maschinentechnologie<br />

Mikro-Dreischneider, hergestellt von der GFH GmbH<br />

Die neu entwickelte Laserbearbeitungsanlage<br />

GL.smart der GFH<br />

GmbH stellt mit bis zu 16 simultanen<br />

Achsen eine innovative Allzweckwaffe<br />

für die Lasermikro bearbeitung<br />

dar. Insbesondere rotationssymmetrische<br />

Bauteile, die vor allem<br />

in der Medizintechnik häufig Verwendung<br />

finden, können mit Hilfe<br />

dieser Methode problemlos bearbeitet<br />

werden. Das neuartige Maschinenkonzept<br />

der GL.smart bietet für<br />

den Kunden neben der Möglichkeit<br />

der Kombinationsbearbeitung aus<br />

Laserbohren,- Drehen,- und Schneiden<br />

eine Output-Steigerung durch<br />

die Parallelbearbeitung auf zwei<br />

Stationen. Die Einbindung eines<br />

Stangenladers als Beladeeinheit<br />

und die Entnahme der Fertigteile<br />

durch einen Sechs-Achs-Roboter<br />

gewährleistet vollständige Autonomie<br />

der Laseranlage.<br />

Aktive Kühlung<br />

Alle Wärmequellen dieser<br />

Maschine werden aktiv mit Wasser<br />

gekühlt, unter anderem die Direktantriebe<br />

aller Achsen. Die Einsatzbereiche<br />

der GL.smart erstrecken sich<br />

von der Bearbeitung flächiger Bauteile<br />

bis zu einer Maximalgröße von<br />

40 x 40 x 10 mm über die Bearbeitung<br />

rotationssymmetrischer Bauteile<br />

bis zu einem Durchmesser von<br />

bis zu 12 mm und einer Länge von<br />

maximal 200 mm bis hin zur 3+2<br />

Achs-Bearbeitung von Bauteilen<br />

der Dimension 30 x 30 x 30 mm.<br />

Hochpräzise und<br />

leistungsfähig<br />

Dank hochpräziser Anlagetechnik<br />

schafft die GFH GmbH mit ihren<br />

Maschinen neben Eisen- und Nichteisen-Metallen<br />

auch nicht-metallische<br />

Stoffe, wie beispielsweise<br />

Keramik bis zu einer Stärke von<br />

wenigen Millimetern zu schneiden.<br />

Die Vorteile der hochleistungsfähigen<br />

GFH-Maschinen liegen in<br />

ihrer erstklassigen Qualität, Präzision<br />

und Stabilität. Genau auf diese<br />

Parameter kommt es bei der Herstellung<br />

medizinischer Präzisionsinstrumente-<br />

und Komponenten an.<br />

Mittels moderner Lasertechnik<br />

können eben diese sehr feinen<br />

und filigranen Geometrien, wie sie<br />

in der Medizintechnik für beispielsweise<br />

der Herstellung minimalinva­<br />

GFH GmbH<br />

www.gfh-gmbh.de<br />

Die kompakte<br />

und moderne<br />

Laserbearbeitungsanlage<br />

GL.smart der GFH<br />

GmbH<br />

66 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Lasertechnik<br />

Markterprobte Sapphire-Laser zur DNA Sequenzierung u.v.m.<br />

Der Bedarf an personalisierter Medizin ist<br />

wichtiger denn je, und qualitativ hochwertige<br />

Daten und Messungen sind für die Vorhersage<br />

eines Krankheitsverlaufs und die optimale<br />

Behandlung ausschlaggebend. Coherent,<br />

mit seiner jahrzehntelangen Erfahrung,<br />

ist für große internationale Kunden, wie auch<br />

für die Forschung & Entwicklung zu einem<br />

immer beliebteren Partner geworden.<br />

Die bewährten und etablierten Sapphire-<br />

Laser - über 50.000 Stück im Markt - sind wegen<br />

ihrer Zuverlässigkeit und niedrigen Betriebskosten<br />

die ideale Lösung für anspruchsvolle<br />

Anwendungen. In Zeiten von Covid-19 sind<br />

besonders folgende Laser-Anwendungen in<br />

den Fokus geraten:<br />

DNA Sequenzierung<br />

Die einzigartige, in Wellenlänge und Leistung<br />

skalierbare Technologie von Coherent<br />

bietet die ideale Laserwellenlänge für jedes fluoreszierende<br />

Nukleotid sowie den Leistungsbereich,<br />

der zur Unterstützung von Anwendungen<br />

mit hohem Durchsatz erforderlich ist.<br />

Durchfluss-Zytometrie:<br />

Coherent unterstützt die neuesten Trends<br />

bei Multiparameter-Analysemethoden für<br />

Forschung und klinische Anwendungen in<br />

Covid-19 sowie Sortieranwendungen wie die<br />

Geschlechtsselektion, die in der Tierhaltung<br />

weit verbreitet sind. Dazu gehören Plug &<br />

Play-Laser bei neuen ultravioletten Wellenlängen<br />

und Multi-Wellenlängen-Lichtquellen,<br />

die die Kosten und die Zeit bis zur Markteinführung<br />

senken. Die exzellenten Parameter<br />

dieser Laser liefern Daten mit dem niedrigsten<br />

Variationskoeffizienten. Aber auch die medizinische<br />

Diagnose, Mikroskopie und vieles mehr<br />

sind nach wie vor gefragter denn je.<br />

Gelungene Alternative<br />

Der Sapphire war der erste Festkörperlaser,<br />

der eine sehr gute Alternative zu den<br />

großen und Energie-ineffizienten Gaslasern<br />

bei der Wellenlänge 488 nm bot. Die kompakte,<br />

energie effiziente Produkt-Familie hat daher<br />

schnell große Erfolge in der Medizin und den<br />

zugehörigen Instrumentenherstellern erzielt.<br />

COHERENT<br />

www.coherent.com<br />

siver Instrumente benötigt werden,<br />

ohne Einwirkung mechanischer<br />

Kräfte auf das Bauteil bearbeitet<br />

werden. Somit wird Werkzeugverschleiß<br />

verhindert und eine gleichbleibende<br />

Qualität sichergestellt.<br />

Vorteile<br />

Die Vorteile der Ultrakurzpuls-<br />

Laserbearbeitung lassen sich<br />

anhand eines Kundenprojektes der<br />

GFH GmbH zur Herstellung minimalinvasiver<br />

Mikro-Dreischneider<br />

vorstellen. Hierfür wurden mittels<br />

Laserschneidprozess, oft auch als<br />

Feinschneiden oder Mikroschneiden<br />

bezeichnet, Flächen mit speziellen<br />

Schneidwinkeln, die einer<br />

Skalpellklinge ähneln hochgenau<br />

geschnitten.<br />

Die Vorteile des Laserschneidens<br />

liegen im Gegensatz zu herkömmlichen<br />

Bearbeitungsmethoden darin,<br />

Schneidwinkel flexibel einstellen zu<br />

können und somit die Formgebung<br />

an der Schneide schnell und einfach<br />

zu verändern.<br />

Des Weiteren können durch Einsatz<br />

der innovativen Lasertechnik<br />

einzelne Arbeitsschritte wie das Erodieren<br />

und Schleifen ersetzt, flexible<br />

Schneidkonturen (3D) problemlos<br />

bearbeitet, sowie die Möglichkeit<br />

der Automatisierung geschaffen<br />

werden. Es ermöglicht neben<br />

vielfältigen Einstellungsoptionen<br />

der Trepanier- und der Fokussieroptik<br />

für Schnittspaltdurchmesser,<br />

Schnittwinkel, Fokuslinse und<br />

Schneiddüse ebenso eine unkomplizierte<br />

Anpassung an den jeweiligen<br />

Anwendungsfall und somit eine<br />

wirtschaftliche Produktion bereits<br />

bei geringen Stückzahlen.<br />

Online-Überwachung<br />

Die tiefe Integration der Komponenten<br />

in die Steuerung ermöglicht<br />

die Online-Überwachung der<br />

Produktionsprozesse sowie einen<br />

effizienten Service und erfüllt damit<br />

alle Anforderungen einer modernen<br />

Produktionsmaschine.<br />

Fazit<br />

Damit ist die Ultrakurzpulslaserbearbeitung<br />

eine zukunftsfähige<br />

Allzweckwaffe für die Herstellung<br />

medizintechnischer Instrumente<br />

und Komponenten, die viele Optionen<br />

bietet und mit der schnell, flexibel<br />

und höchst präzise gearbeitet<br />

werden kann. ◄<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

67


Qualitätssicherung<br />

Perspektivwechsel in der flächenhaften<br />

Vibrometrie<br />

Die Revolution der Schwingungsmessung mit der patentierten QTec-Technologie geht in die nächste Runde –<br />

jetzt auch für das PSV Scanning Vibrometer<br />

© Polytec<br />

Polytec<br />

www.polytec.com<br />

Die Simulation von dynamischen<br />

Eigenschaften erlaubt Vorhersagen<br />

der späteren Produktqualität<br />

hinsichtlich Akustik, Komfort<br />

und Dauerfestigkeit. Dazu werden<br />

die Modelle anhand von Prototypentests<br />

mit der Realität abgeglichen.<br />

Scanning Laser-Doppler-<br />

Vibrometer (SLDV) haben sich<br />

seit Jahrzehnten für diese Tests<br />

etabliert. Mit der neuen Generation<br />

des PSV QTec Scanning<br />

Vibrometers tritt Polytec mit einer<br />

völlig neuen Technologie an, was<br />

nichts weniger als eine Revolution<br />

der flächenhaften optischen Messung<br />

von Schwingformen darstellt.<br />

Bessere Auflösung bei<br />

schnellerer Messung<br />

Bisher waren raue, technische<br />

Oberflächen nur unter Inkaufnahme<br />

zusätzlichen Rauschens oder durch<br />

vorherige Oberflächenbehandlung<br />

messtechnisch erfassbar. Beim<br />

Streben nach dem besten Signal-<br />

Rausch-Verhältnis, besonders auf<br />

querbewegten oder rotierenden<br />

Flächen, weit entfernten oder biologischen<br />

Messobjekten, ist Polytec<br />

mit QTec ein entscheidender Durchbruch<br />

gelungen. Damit werden<br />

Messungen unter gleichen Voraussetzungen<br />

bis zu zehn Mal schneller,<br />

die nutzbare Auflösung steigt<br />

um bis zu 20 dB und der Einfluss<br />

des Auftreffwinkels wird minimiert.<br />

Dieser Zugewinn an Datenqualität<br />

und Testeffizienz ist gerade dort,<br />

wo optische Schwingungsmessung<br />

ohnehin bereits seine Vorteile als<br />

berührungsloses, nicht-invasives<br />

Testverfahren ausspielen kann,<br />

entscheidend.<br />

Beliebig dichtes Messgitter<br />

In den Forschungs- und Entwicklungsabteilungen<br />

der Industrie<br />

wird das SLDV besonders in seiner<br />

3D-Variante geschätzt, weil beliebig<br />

dichte Messgitter dank frei positionierbarem<br />

Lasermesspunkt die<br />

Testergebnisse nahe an die Güte<br />

der FE-Simulation heranbringen.<br />

Zum Vergleich mit der Simulation<br />

kann die Ergebnisvisualisierung<br />

direkt auf Basis des 3D-Modells dargestellt<br />

werden, was deutlich intuitiver<br />

ist, als rein quantitative Methoden<br />

oder traditionelle Drahtgittermodelle.<br />

PSV Scanning Vibrometer<br />

machen die Bauteildynamik direkt<br />

in der Software sichtbar.<br />

Laserlicht als<br />

Informationsträger<br />

bringt keine zusätzliche Masse<br />

auf das Messobjekt, sodass gerade<br />

leichte Membranen oder Bleche<br />

nicht-invasiv gemessen werden.<br />

Laservibrometrie misst linear bis<br />

in den MHz-Bereich und ist damit<br />

ein essenzielles Prüfwerkzeug für<br />

die Medizintechnik sowie die zerstörungsfreie<br />

Prüfung.<br />

Wie steigert QTec nun die<br />

Messdatenqualität und<br />

Testeffizienz?<br />

Die Forscher bei Polytec haben<br />

sich die störenden Rauschkomponenten<br />

einer typischen Messung<br />

genau angesehen. Gerade<br />

bei Messungen auf technischen<br />

Oberflächen bringt die Physik<br />

der kohärenten Laserstrahlung<br />

eine wesentliche Rauschkomponente<br />

mit sich. Bewegt sich durch<br />

Schwingung oder Rotation eine<br />

raue Ober fläche quer zum Laserstrahl,<br />

kommt durch gegenseitige<br />

Auslöschung der Lichtwellen kurzzeitig<br />

wenig oder gar kein Licht auf<br />

den Photodetektor des Messgeräts<br />

zurück. Da dieser Effekt von<br />

der Perspektive abhängt, nutzen<br />

QTec Vibro meter mehrere Detektionskanäle<br />

aus leicht unterschiedlichen<br />

Perspektiven und kombinieren<br />

deren beste Werte nach einem<br />

patentierten Verfahren zu einem<br />

Gesamtsignal mit sehr hohem<br />

Signal-Rausch-Verhältnis.<br />

Erweitertes<br />

Anwendungsfeld<br />

Da jetzt auf allen technischen<br />

Oberflächen mit gleicher Güte<br />

gemessen werden kann, erweitert<br />

sich das Anwendungsfeld der<br />

SLDV-Technologie noch weiter bis<br />

hin zur biomedizinischen Grundlagenforschung,<br />

wo berührungslose<br />

Messung ein Muss ist.<br />

Fazit<br />

Die Scanning Laser-Doppler-<br />

Vibrometrie ist der essenzielle Baustein<br />

in der Prozesskette der Produktentwicklung.<br />

In dieser Prozesskette<br />

macht das neue PSV QTec<br />

Scanning den Unterschied für eine<br />

nie dagewesene Datenverlässlichkeit<br />

und Aussagekraft. ◄<br />

68 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Qualitätssicherung<br />

Automatische Inspektion von pharmazeutischen Glasröhren<br />

In der aktuellen Pandemie sind<br />

Glasröhren als Bestandteil pharmazeutischer<br />

Verpackungen mehr denn<br />

je lebenswichtig für unsere Gesundheit.<br />

Aus einfachen Glasröhren werden<br />

Fläschchen, Ampullen und Spritzen,<br />

um Impfstoffe unter bestmöglichen<br />

Bedingungen zu transportieren<br />

und zu injizieren. Deshalb muss<br />

das Rohmaterial Glas sehr sorgfältig<br />

auf Qualitätsprobleme wie Luftlinien,<br />

Einschlüsse, Risse, Verunreinigungen,<br />

Kratzer, Partikel, Walzenspuren<br />

usw. geprüft werden.<br />

In den verschiedenen Stufen einer<br />

Produktionslinie, die Rohre zu Behältern<br />

verarbeitet, müssen neben der<br />

Wanddicke auch andere vorgegebene<br />

Maße geprüft werden, wie<br />

z. B. der Durchmesser des Rohrabschnitts.<br />

Berührungslose 3D-Sensoren<br />

von Precitec bieten bei der<br />

Hauptmessanwendung der Wanddickenprüfung<br />

viele Vorteile gegenüber<br />

anderen Messmethoden. Die<br />

runde Form der Probe erfordert ein<br />

Messsystem, das absolut senkrecht<br />

zur Oberseite des Rohres steht.<br />

Die in den Precitec CHRocodile 2<br />

IT-Sensoren eingebettete Infrarot-<br />

Interferometrie-Technologie macht<br />

dies möglich - es gibt laut Hersteller<br />

keine andere gleichwertige Lösung<br />

für diese Anwendung. Das Precitec-<br />

Inspektionssystem kann mit 70 kHz<br />

in einem Dickenbereich von 4 µm<br />

bis 12,6 mm und mit nanometrischer<br />

Auflösung messen.<br />

Innovative Optionen<br />

Zur optimalen Integration in eine<br />

Produktionslinie stehen einige innovative<br />

Optionen zur Verfügung, z. B.<br />

mehrere Messstellen (Multikanal) in<br />

der gleichen elektronischen Steuerung.<br />

Aufgrund dieser zahlreichen<br />

Vorteile haben sich wichtige Unternehmen<br />

in diesem Bereich für Precitec<br />

CHR 2 IT-Sensoren entschieden<br />

- als einzigartige Lösung für die<br />

Inline-Inspektion von Glasrohren.<br />

Precitec Optronik GmbH<br />

www.precitec.com<br />

Neun-Achs-Mikroskopiestation für komplexe Prüfaufgaben<br />

Mit dem neuen 9-Achs-Manipulator von<br />

Steinmeyer Mechatronik lassen sich hochauflösende<br />

Aufnahmen auch von sehr komplex<br />

geformten Teilen automatisiert ausführen. Eine<br />

ideale Lösung für den Aus- und Aufbau von<br />

hochpräzisen 3D-Prozessen in der Medizin,<br />

Biotechnologie und Halbleitertechnik.<br />

Das XYZ-Phi-Theta-Omega-Positioniersystem<br />

von Steinmeyer Mechatronik wurde<br />

speziell für herausfordernde Anwendungen<br />

in den Bereichen Mikroskopie, Qualitätssicherung,<br />

Teileinspektion sowie zur Härteprüfung<br />

entwickelt und zeichnet sich durch<br />

ein Höchstmaß an Präzision, Stabilität, Dynamik<br />

und Zuverlässigkeit aus. Der Manipulator<br />

ist modular aufgebaut und besteht aus langjährig<br />

bewährten Standardkomponenten, was<br />

Wartungsfreiheit für viele Messzyklen und eine<br />

außergewöhnlich lange Lebensdauer garantiert.<br />

Zum Einsatz kommen für die Positionierung<br />

in XYZ eine Kombination aus Kreuztisch<br />

KLT310 und Lineartisch PMT160, an der verschiedene<br />

Mikroskopmodelle befestigt werden<br />

können, sowie für Schwenkbewegungen der<br />

leichte, kompakte und stabile XY-Offsettisch<br />

KT180, auf dem sich eine weitere Schwenkachse<br />

mit Drehachse und Aufnahmefutter<br />

befindet. Insgesamt neun Achsen ermöglichen<br />

es, Proben aus allen möglichen Winkeln<br />

unter Mikroskopen oder hochauflösenden<br />

Kameras zu betrachten, beispielsweise Einspritzdüsen,<br />

Stents, kleine Zerspanungswerkzeuge,<br />

Kanülen und sonstige rotationssymmetrische<br />

Teile. Die XY-Ausrichtung und Vertikalverstellung<br />

des Messkopfes kann auf Verfahrwegen<br />

bis zu 100 x 100 x 100 mm erfolgen.<br />

Darüber hinaus lässt sich der Prüfling in zwei<br />

Achsen um ±45° schwenken und die Offset-<br />

Einstellung um bis zu 50 mm justieren. Auch<br />

Drehungen um die Offset-Achse und/oder die<br />

Prüflingsachse bis 360° sind möglich.<br />

Die robusten und steifen Komponenten<br />

garantieren auch im Submikrometerbereich<br />

eine hohe Stabilität und erlauben so hohe<br />

Vergrößerungen, detailreiche Aufnahmen<br />

und hochauflösende Messungen – perfekt für<br />

das Erkennen von Trends und neue Erkenntnisse<br />

für die Prozessentwicklung. Alle räumlichen<br />

Positionen lassen sich mit einer Wiederholbarkeit<br />

von bis zu 2,5 µm und feinsten<br />

rotatorischen Bewegungen bis 0,02° anfahren<br />

und gewährleisten eine konstante Qualität<br />

der Ergebnisse. Hohe Geschwindigkeiten<br />

bis 35 mm/s sorgen für kurze Prozesszeiten.<br />

Das Mehrachssystem ist mit verschiedenen<br />

Motorvarianten (DC-Motor, Schrittmotor und<br />

Linearmotor) verfügbar, konfigurierbar für Reinraum<br />

ISO 14644-1 (bis Klasse 1 auf Anfrage)<br />

zur Anwendung in der Halbleiterherstellung<br />

oder Medizintechnik und anpassbar für weitere<br />

Verfahrwege für beliebige Prüflingsgeometrien.<br />

Alle benötigten Controller sind bereits integriert.<br />

Steinmeyer Mechatronik GmbH<br />

info@steinmeyer-mechatronik.de<br />

www.steinmeyer-mechatronik.de<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

69


Materialien<br />

Neuer biokompatibler Fotolack mit<br />

elastomeren Eigenschaften<br />

Die flexiblen, weichen und elastischen Materialeigenschaften des neuen Fotolacks IP-PDMS sind<br />

vielversprechend für die 3D-Mikrofabrikation für Anwendungen in Life Science, Mikrofluidik und für MEMS<br />

Nanoscribes Photonic Professional GT2 ist der 3D-Drucker mit der weltweit höchsten Auflösung. Als offenes<br />

System eignet es sich für vielfältige Designs und Anwendungen im Nano- und Mikrometerbereich. Damit ist es<br />

ein ideales Instrument für die wissenschaftliche Mikrofabrikation und das Prototyping in Multi-User-Facilities und<br />

Forschungslabors<br />

Nanoscribe präsentiert das neue<br />

Druckmaterial IP-PDMS für die<br />

3D-Mikrofabrikation von auf Elastomeren<br />

basierenden Anwendungen,<br />

Mikrosystemen und Strukturen.<br />

Das biokompatible Druck material<br />

ist weich, flexibel und elastisch.<br />

IP-PDMS ist damit vielversprechend<br />

für modernste 3D-gedruckte Anwendungen<br />

in vielfältigen Bereichen<br />

wie Life Science, Mikrofluidik und<br />

für mikroelektromechanische Systeme<br />

(MEMS). Diese Eigenschaften<br />

des nach ISO-Standard geprüften<br />

nicht-zytotoxischen Fotolacks versprechen<br />

Fortschritte im hochpräzisen<br />

3D-Druck von Stützstrukturen<br />

für Zellkulturen und im Tissue<br />

Engineering.<br />

Elastomere<br />

Materialeigenschaften<br />

IP-PDMS ist das erste Druckmaterial<br />

von Nanoscribe mit elastomeren<br />

Materialeigenschaften. Der<br />

Fotolack ist weich, flexibel und elastisch<br />

und vereint damit entscheidende<br />

Vorzüge für neue Mikrofabrikationsstrategien<br />

und vielfältige<br />

Anwendungen in Life Science,<br />

Mikrofluidik und MEMS. Das breite<br />

Spektrum neuartiger Anwendungen<br />

umfasst elastische Freiform-Zellgerüste<br />

und Tissue-Engineering-<br />

Anwendungen, 3D-strukturierte<br />

Ober flächen und mikrofluidische<br />

Geräte. „Bei unseren ersten Tests<br />

kristallisierte sich IP-PDMS als vielversprechendes<br />

Material für den<br />

hochpräzisen 3D-Druck von Polymer-Strukturen<br />

heraus. Ich persönlich<br />

bin gespannt darauf, das<br />

Potenzial des neuen Fotolacks im<br />

Zusammenhang mit mikrorobotischen<br />

Komponenten und biomimetischen<br />

Gerüsten auszuschöpfen“,<br />

fasst PhD Ada-Ioana Bunea,<br />

Juniorprofessorin am Nanolab<br />

der Danmarks Tekniske Universitet<br />

(DTU) in Kopenhagen, ihre mit<br />

IP-PDMS geplanten Forschungsprojekte<br />

zusammen.<br />

Nanoscribe<br />

www.nanoscribe.com<br />

Bild 1: 3D-gedruckte dehnbare Gitternetzröhre mit flexiblen und<br />

elastischen Eigenschaften, in Design und Funktion ähnlich zu Stents, die in<br />

verengte Blutgefäße eingesetzt werden<br />

Mechanische Eigenschaften<br />

für die 3D-Mikrofabrikation<br />

bahnbrechender<br />

Anwendungen<br />

Der neue IP-PDMS zeichnet sich<br />

durch ein Youngsches Modul von<br />

15,3 MPa aus und ist damit etwa<br />

70 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Materialien<br />

Bild 2: Die 3D-gedruckte Gitternetzröhre wird hier seitlich ausgelenkt. In<br />

der Länge kann sie um bis zu 240 Prozent reversibel gedehnt werden<br />

drei Größenordnungen elastischer<br />

als andere 2PP-Druckmaterialien<br />

im Nanoscribe IP-Fotolack-Portfolio,<br />

zum Beispiel im Vergleich zum<br />

beliebten IP-S. Die ersten Nutzer des<br />

Fotolacks schätzen insbesondere<br />

die Möglichkeiten seiner elastischen<br />

Dehnung. „IP-PDMS ist ein bemerkenswert<br />

elastisches Druckmaterial,<br />

das um bis zu 240 Prozent reversibel<br />

gedehnt werden kann“, sagt Dr.<br />

René Hensel, stellvertretender Leiter<br />

Funktionelle Mikrostrukturen am<br />

INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien<br />

in Saarbrücken. Diese mechanischen<br />

Eigenschaften sowie der<br />

niedrige Brechungsindex, die chemische<br />

Trägheit und die Gasdurchlässigkeit<br />

des neuen Fotolacks sind<br />

Eigenschaften, für die auch kommerzielles<br />

PDMS bekannt ist. In Kombination<br />

mit der Vielseitigkeit der<br />

3D-Mikrofabrikationstechnologie<br />

und -lösungen von Nanoscribe entsteht<br />

durch das neue Druck material<br />

weitreichendes Potenzial für neuartige<br />

Anwendungen und Geräte in den<br />

Bereichen Life Science, Mikrofluidik<br />

und Mikromechanik. „Das 3D-Druckmaterial<br />

IP-PDMS ist hochinteressant<br />

für mikrostrukturierte funktionale<br />

Oberflächen. Wir können zeitaufwändige<br />

Formgebungsschritte<br />

überspringen, um unsere Designs<br />

direkt in Elastomere zu übertragen,<br />

sodass auch neue Designs machbar<br />

werden“, betont Dr. René Hensel<br />

die Potenziale des Fotolacks für die<br />

Bild 3: 3D-gedrucktes Oktaeder-Array. Ein einzelnes Element hat einen<br />

Außendurchmesser von 50 µm. IP-PDMS ist vielversprechend für Life<br />

Science Anwendungen wie weiche Zellkäfige oder 3D-Zellgerüste.<br />

© Wegener-Gruppe, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)<br />

Entwicklung neuartiger funktionaler<br />

Oberflächen.<br />

ISO-geprüfte<br />

Biokompatibilität für<br />

Anwendungen in den<br />

Biowissenschaften<br />

Das auf Silikon basierende Elastomer<br />

IP-PDMS ähnelt aufgrund seiner<br />

Materialeigenschaften konventionellem<br />

PDMS. Das Druckmaterial<br />

ist nach ISO-Standard als nicht-zytotoxisch<br />

klassifiziert und damit insbesondere<br />

für 3D-gedruckte Anwendungen<br />

in den Bereichen Life Science<br />

und Medizintechnik geeignet.<br />

Der neue IP-PDMS verspricht<br />

außerdem Fortschritte beim hochpräzisen<br />

3D-Druck elastischer Freiform-Zellgerüste<br />

oder von 3D-Designs,<br />

die die natürlichen Eigenschaften<br />

von weichem Gewebe nachahmen,<br />

wie es im Forschungsfeld Tissue<br />

Engineering üblich ist.◄<br />

Neue Materialien für kleinere, schnellere und leistungsfähigere Komponenten<br />

Die größten technologischen Durchbrüche<br />

können im kleinsten Detail stattfinden: Unterhaltungselektronik,<br />

medizinische Geräte,<br />

Industrieanlagen und andere Technologien<br />

entwickeln sich mit unglaub lichem Tempo<br />

weiter. Jährlich kommen neue Leistungsmerkmale<br />

und Funktionen hinzu. Neue Materialien,<br />

die kleinere, schnellere und leistungsfähigere<br />

Komponenten ermöglichen, können<br />

hier einen Quantensprung der technologischen<br />

Entwicklung ermöglichen. Denn<br />

Hersteller benötigen für die Umsetzung<br />

neuer Anwendungen in der Halbleiter-, Bildgebungs-<br />

und Sensortechnik präzise strukturierte<br />

Glaswafer und –substrate für das<br />

Packaging und die Platzierung optischer<br />

und nicht-optischer Funktionalitäten.<br />

Standardtechniken zur Strukturierung von<br />

Glaswafern haben heute aufgrund der erreichbaren<br />

Toleranzen und Fertigungstechnologien<br />

ihre Grenzen erreicht. Dabei war die<br />

Strukturierung von Glas schon immer mit<br />

Kompromissen verbunden: Kunden mussten<br />

sich entweder für niedrige Kosten, ein<br />

hohes Maß an Flexibilität oder enge Toleranzen<br />

entscheiden. Einen Goldstandard, der<br />

diese drei Aspekte vorteilhaft miteinander<br />

kombinieren konnte, gab es nicht.<br />

Schott änderte die Spielregeln und entwickelte<br />

FLEXINITY - Schotts Portfolio an<br />

strukturierten Substraten und Wafern ist<br />

präziser als je zuvor: es bietet ein herausragendes<br />

Maß an geometrischer Flexibilität<br />

und engsten Strukturtoleranzen bei einem<br />

adäquaten Kostenniveau.<br />

Mit diesem Portfolio an strukturierten Glassubstraten<br />

und Wafern sind Flexibilität, Genauigkeit,<br />

Präzision und kundenspezifische<br />

Lösungen Standard und bieten Herstellern<br />

die Möglichkeit, Innovationen zu entwickeln,<br />

die die Funktion verbessern, Kosten senken<br />

und die Effektivität erhöhen.<br />

So ist es nicht verwunderlich, dass die<br />

Genauigkeit und Präzision von FLEXINITY<br />

die verbesserte und nächste Generation<br />

von Drucksensoren ermöglicht und unseren<br />

Kunden den Komplettservice für individuelle<br />

Lösungen von der Produktentwicklung bis<br />

zur Massenproduktion bieten.<br />

SCHOTT AG<br />

https://schott.com<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

71


Medical-PC/SBC/Zubehör<br />

Das Medical-Grade-Tablet – mobile<br />

Medizintechnik mit Sicherheitsgarantie<br />

Sein ultra-robustes Design im kompakten 13,3-Zoll-Format prädestiniert<br />

das Medical-Tablet M133WK-ME für den mobilen Einsatz im<br />

Gesundheitswesen. Das rundum IP65-geschützte Gehäuse lässt sich<br />

problemlos desinfizieren. Modernste biometrische Fingerprint-Technologie<br />

schließt jegliche unautorisierte Nutzung oder fehlerhafte Übermittlung<br />

sensibler Patientendaten aus<br />

TL Electronic GmbH<br />

www.tl-electronic.de<br />

Als Experte für Industrial IT bietet<br />

TL Electronic seit Langem robuste<br />

Tablet- und PC-Lösungen auch für<br />

hygienisch hochsensible Bereiche in<br />

der Pharmaindustrie und Medizintechnik<br />

an. Das neueste Mitglied dieser<br />

Produktfamilie geht einen Schritt<br />

weiter, denn es ist auf den mobilen<br />

Einsatz in Kliniken, Arzt praxen und<br />

Notdiensten spezialisiert.<br />

Das Medical Tablet M133WK-ME<br />

wurde vom TL Electronic Partner<br />

Winmate eigens im Hinblick auf die<br />

professionellen Anforderungen im<br />

Gesundheitswesen konzipiert und<br />

bietet im täglichen Umgang mit<br />

dem Patienten erhebliche Erleichterungen.<br />

Das ergonomische, antimikrobielle<br />

Gehäusedesign sowie eine<br />

Vielzahl klug durchdachter Features<br />

heben medizinische Routinen wie<br />

Patientenaufnahme, mobile Pflegeeinsätze<br />

oder Arztvisiten auf ein<br />

neues Level.<br />

Wozu ein Medical-Grade-<br />

Tablet?<br />

In vielen Arztpraxen, Kliniken und<br />

Notdiensten sind Tablets in handelsüblicher<br />

Consumer-Qualität<br />

längst ein gewohnter Anblick. Wozu<br />

also ein Medical-Grade-Tablet?<br />

Die Antworten liegen in den extremen<br />

Anforderungen des professionellen<br />

medizinischen Arbeitsumfelds<br />

begründet: Nicht selten herrscht<br />

Hektik, die hochkomplexen mobilen<br />

Geräte wandern von Hand zu<br />

Hand, von Zimmer zu Zimmer, von<br />

beheizten Innenräumen ins Freie,<br />

ohne Rücksicht auf die Wetterbedingungen.<br />

Jeder Ausfall des Geräts<br />

– sei es durch Stöße, Stürze, eindringende<br />

Flüssigkeit oder extreme<br />

Temperaturschwankungen – kann<br />

hier Leben riskieren.<br />

Deshalb gehören Medical-Grade-<br />

Tablets zur Kategorie der „ruggedized<br />

handhelds“, einer nach Militärund<br />

Industriestandards getesteten,<br />

ultra-robusten Ausführung – stoßresistent<br />

(bis zu Stürzen aus 1,9 m<br />

Höhe auf Beton) sowie rundum wasser-<br />

und staubdicht (gem. Schutzart<br />

IP65). Letzteres ist im medizinischen<br />

Umfeld besonders wichtig,<br />

weil sich die Geräte somit problemlos<br />

desinfizieren lassen. Ein<br />

antimikrobielles Gehäuse verhindert<br />

zudem, dass sich Keime oder<br />

Sporen festsetzten. Nicht zuletzt<br />

ist das 10-Punkt-Multi-Touch-Display<br />

eines Medical-Tablets auf die<br />

Bedienung mit Hygienehand schuhen<br />

ausgelegt.<br />

Sensible medizinische<br />

Daten sicher verwalten<br />

Krankenbefunde oder Patientendaten<br />

dürfen nicht in unbefugte<br />

Hände gelangen. Die Verwendung<br />

handelsüblicher Consumer-Tablets<br />

im medizinischen Umfeld ist vor diesem<br />

Hintergrund fragwürdig, insbesondere,<br />

wenn die Geräte zusätzlich<br />

privat genutzt werden. Ein Argument<br />

mehr, ein Medical-Grade-Tablet von<br />

Anfang an so zu konzipieren, dass<br />

beim Erheben sensibler Diagnoseparameter<br />

oder dem Zugriff auf<br />

Datenbanken möglichst alle Fehlerquellen<br />

und Datenschlupflöcher eliminiert<br />

werden. Modelle wie das<br />

M133WK-ME können durch biometrische<br />

Fingerprint-Technologie vor<br />

unautorisierten Zugriffen geschützt<br />

werden. Zudem verfügen sie über<br />

eine umfangreichere Schnittstellen-<br />

Peripherie als die meisten Consumer-Geräte<br />

und lassen sich daher<br />

nahtlos und sicher in bestehende<br />

Der integrierte Kickstand des M133WK-ME erleichtert die Bedienung enorm.<br />

Er lässt sich zudem zu einem praktischen Tragegriff umfunktionieren<br />

72 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Medical-PC/SBC/Zubehör<br />

Ideal für die Lebensmittell-/Pharma-/Medizinindustrie<br />

In der Lebensmittel-, Pharmaund<br />

Medizinindustrie sind die Hygieneanforderungen<br />

ganz besonders<br />

hoch. Da die Verbreitung von Partikeln,<br />

Keimen und anderen Verunreinigungen<br />

unbedingt verhindert<br />

werden muss, werden im Produktionsprozess<br />

Werkstoffe eingesetzt,<br />

deren Kontaminationspotenzial<br />

so gering wie möglich ist.<br />

Für den Einsatz in diesem hygienekritischen<br />

Umfeld stellt Spectra<br />

die Panel-PCs der Spectra-Panel<br />

Z-Serie mit Displaygrößen von 17“<br />

bis 21,5“ und resistivem Touchscreen<br />

vor. Die Verwendung von<br />

Edelstahl für das Gehäuse dieser<br />

Panel-PC garantiert eine sehr<br />

hohe Oberflächenqualität, die stark<br />

korrosiven Umgebungen sowie<br />

hohen Drücken und Temperaturen<br />

Stand hält. Auch bei einer<br />

Dauerbeanspruchung bleiben die<br />

homogenen Oberflächen frei von<br />

Haarrissen oder Poren, so dass<br />

sich keine Verunreinigungen festsetzen<br />

können.<br />

Zusätzlich sind die Panel-PC<br />

rundum nach den Schutzarten<br />

IP66/69K ausgeführt. Zweimal<br />

Gigabit-LAN, vier USB- und zwei<br />

COM-Schnittstellen sind als M12-<br />

bzw. IP67-Konnektoren ausgeführt<br />

und erlauben eine einfache Reinigung<br />

und Desinfektion ringsherum.<br />

Bei den Prozessoren kann man<br />

zwischen Vertretern der Intel Apollo<br />

Lake oder Kaby Lake Familie wählen.<br />

Als Arbeitsspeicher stehen<br />

zwei DDR4 SO-DIMM Sockel,<br />

belegt mit 1x 8 GB RAM und ausbaubar<br />

bis max. 32 GB, bereit. Zur<br />

Datenspeicherung kommen eine<br />

128 GB 2,5“ SSD und zusätzlich<br />

ein M.2 M-Key 2280 zum Einsatz.<br />

Für Funktionserweiterungen werden<br />

ein mPCIe (Full-size) und ein<br />

M.2 E-Key 2230 Steckplatz genutzt.<br />

Spectra übernimmt auf Kundenwunsch<br />

den Einbau der Komponenten,<br />

da nur geschultes Personal<br />

den Panel-PC öffnen sollte,<br />

um die Dichtigkeit des Gerätes zu<br />

gewährleisten.<br />

Spectra<br />

www.spectra.de<br />

Netzwerke integrieren. Selbstverständlich<br />

auch drahtlos – ein Faktor,<br />

der angesichts immer häufigerer<br />

Einsätze in der häuslichen Pflege<br />

und bei Noteinsätzen zunehmend<br />

an Bedeutung gewinnt.<br />

Leistungsfähige und<br />

zertifizierte Medizintechnik<br />

Bei der Entwicklung dieses Tablet-<br />

Modells für den medizinischen Sektor<br />

hat Winmate verstärkt Aufmerksamkeit<br />

auf die Optimierung von<br />

Ergonomie und Bedienkomfort<br />

gelegt. Die einklappbare Stütze<br />

(Kickstand) lässt sich zum praktischen<br />

Tragegriff umfunktionieren.<br />

Eine lange Akkulaufzeit sowie<br />

eine Vielzahl an nützlichem Zubehör<br />

(Dockingstation, VESA-Montagekit<br />

u. a.) runden das Paket ab.<br />

Auch was seine technischen<br />

Spezifikationen betrifft, dürfte<br />

das M133WK-ME keine Wünsche<br />

offenlassen. Leistungsfähige Corei5-Prozessoren<br />

von Intel, ein komfortables<br />

13,3-Zoll-LED-Display mit<br />

erweitertem Betrachtungswinkel<br />

und optimaler Ablesbarkeit unter<br />

wechselnden Lichtverhältnissen<br />

sowie die großzügige Ausstattung<br />

mit Schnittstellen (WLAN, Bluetooth,<br />

RJ45/LAN, 4x USB A, 1x USB C,<br />

SD-Karten-Slot, optional 4G/LTE<br />

und GPS) prädestinieren dieses<br />

Medical-Grade-Tablet zum absoluten<br />

Allrounder im medizinischen<br />

Umfeld. Seine Eignung für diesen<br />

sensiblen Sektor ist offiziell nach<br />

EN ISO 13485 (2012) zertifiziert.<br />

Wie bei allen Industrie-PCs im<br />

Programm von TL Electronic können<br />

auch die Medical-Grade-Tablets<br />

Soft- und Hardwareseitig individuell<br />

an Kundenwünsche angepasst werden<br />

und durchlaufen einen mindestens<br />

24-stündigen Burn-in-Dauerbelastungstest.<br />

Auf diese Weise<br />

steht dem unmittelbaren Einsatz<br />

im professionellen Umfeld garantiert<br />

nichts im Weg. ◄<br />

Per Medical-Grade-Tablet lassen sich Patientendaten jederzeit abrufen<br />

und aktualisieren. Das antimikrobielle Gehäuse mit Multi-Touch-Display<br />

ermöglicht die keimfreie Bedienung mit Hygienehandschuhen<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

73


Medical-PC/SBC/Zubehör<br />

Medical Panel-PC Generation mit patentierter<br />

Gehäusehygiene<br />

Schraubenlose Gehäuseauslegung erleichtert Desinfektion und verbessert die Hygiene inklusive besserem<br />

Schutz vor erhöhter Desinfektionsintensität<br />

Weitere Hygienemerkmale<br />

Schraubenlose Gehäuseauslegung erleichtert Desinfektion und verbessert Hygiene<br />

ADLINK Technology GmbH<br />

www.adlinktech.com<br />

Das Healthcare Business Center von Adlink<br />

Technology stellt heute eine neue Generation seiner<br />

besonders hygienischen Medical Panel-PCs<br />

vor. Die mit OP-Handschuhen bedienbaren Touchscreen-Systeme<br />

der MLC 8-Serie bestechen durch<br />

ihr hygienisch nochmals optimiertes Gehäuse: Das<br />

patentierte Design hat jetzt erstmals keine einzige<br />

äußere Verschraubung mehr – abgesehen von den<br />

vier unverzichtbaren Vesa-Montagelöchern auf der<br />

Rückseite. So bietet das Gehäuse keine schwierig<br />

zu reinigenden Montagelöcher und Schraubenköpfe<br />

mehr, die sich auf Dauer gerne mit Schmutz<br />

und Keimen zusetzen. Auch können sich dort bei<br />

nasser Reinigung keine Reinigungsflüssigkeiten<br />

mehr ansammeln, was die Hygieneeigenschaften<br />

der Systeme – die vor allem im OP und in der Notaufnahme<br />

sowie auf Intensivpflegeabteilungen und<br />

Quarantänestationen zum Einsatz kommen – nochmals<br />

deutlich erhöht.<br />

Schraubenlose Gehäuseauslegung<br />

„Wir arbeiten konstant daran, unsere Medical Panel-<br />

PC Systeme zu verbessern, damit Covid-19 Viren, multiresistente<br />

Krankenhauskeime und sonstige gefährliche<br />

Pathogene keine Überlebenschance haben. Unsere<br />

patentierte schraubenlose Gehäuseauslegung ist ein<br />

weiterer Meilenstein in diese Richtung,“ erklärt Andre<br />

Fortdran, Product Marketing Manager Medical bei<br />

Adlink Technology.<br />

der Medical Panel-PCs der MLC 8-Serie sind das<br />

weitestgehend fugenlose, antibakteriell beschichtete<br />

Gehäuse ohne Lüftungsschlitze und ohne Kühlrippen,<br />

eine Systemkühlung ohne aktive Lüfter, ein<br />

gehärtetes, frontseitig vollflächiges Display-Schutzglas,<br />

welches wasser- und staubdicht verklebt ist,<br />

sowie rundum IP54-Schutz – inklusive einer entsprechenden<br />

Schutzab deckung für die Verkabelung. Das<br />

Gehäuse ist zudem so robust ausgelegt, dass selbst<br />

die aktuell deutlich erhöhte Desinfektionsintensität den<br />

Systemen nichts anhaben kann.<br />

„Unseren Umfragen bei zahlreichen Pflegekräften<br />

zur Folge hat sich die Reinigungsintensität bei unseren<br />

Systemen, die auf Pflegestations-Carts mobil im Einsatz<br />

sind, seit Covid-19 in etwa verzehnfacht. Das erhöht<br />

infolge auch die Anforderungen an die Panel-PCs<br />

erheblich“, so Fortdran.<br />

Häufiges Desinfizieren ist kein Problem<br />

Vor allem die Touch-Displays und Funktionstasten<br />

werden aktuell deutlich häufiger desinfiziert und beim<br />

feuchten Rundumwischen werden bei klassischen<br />

Gehäusen auch die Verschraubungen tangiert und<br />

die Spalten zwischen Display und Gehäuse feucht. An<br />

die Kratz- und Abriebfestigkeit von Displays, Funktionstasten<br />

und antibakterieller Gehäusebeschichtung<br />

wird deshalb besonders hohe Ansprüche gestellt. Sie<br />

wurden schon immer von den aus Aluminium gefertigten<br />

Panel-PCs der MLC-Serie von Adlink Technology<br />

erfüllt. Dadurch unterscheiden sie sich auch deutlich<br />

von anderen Systemen mit Gehäusen aus vergleichsweise<br />

einfachem Kunststoff und eingelassenen Displayscheiben.<br />

Der Verzicht auf Schraublöcher und<br />

frontseitige Spalten zwischen Display und Gehäuse<br />

sichert nun zusätzlich die Systeme vor hartnäckigen<br />

Schmutz-, Keim- und Reinigungsmittel-Ansammlungen<br />

in den selbigen und unterstreicht den Anspruch von<br />

Adlink Technology, im Bereich der Medical Panel-PCs<br />

eine weltweit führende Stellung einzunehmen.<br />

Langzeitverfügbar<br />

Die mindestens 5 Jahre langzeitverfügbaren,<br />

EN60601-1 und EN60601-1-2 konformen MDR Class 1<br />

Panel-PC Systeme der MLC-8-Serie von Adlink Technology<br />

sind ab Lager Deggendorf erhältlich und können<br />

von jeder Klinik ab Losgröße 1 bestellt werden.<br />

Für Multi-Display-Installationen sind auch passende<br />

chirurgische Monitore in identischem Design verfügbar.<br />

OEM-Varianten für Medizingerätehersteller und<br />

Anbieter von fahrbaren Cart-Lösungen für Intensivpflegeabteilungen<br />

und Quarantänestationen fertigt<br />

Adlink Technology auf Anfrage. ◄<br />

74 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Medical-PC/SBC/Zubehör<br />

Hochintegrierte Standard-Plattform mit vielen<br />

Funktionen<br />

ARIES Embedded nimmt das hochintegrierte Single-Board „URP“ von Topic ins Programm.<br />

© TOPIC Embedded Systems<br />

ARIES Embedded GmbH<br />

info@aries-embedded.de<br />

www.aries-embedded.com<br />

Es basiert auf dem Xilinx Zynq<br />

UltraScale+ MPSoC und bietet<br />

damit eine Vielzahl verschiedenster<br />

Funktionen in einem Design. Das<br />

leistungsstarke Board kombiniert<br />

das leistungsfähige Xilinx SoC-<br />

FPGA, inklusive der performanten<br />

ARM-Kerne und dem üppigen<br />

FPGA, mit gängigen Standardkomponenten<br />

und -schnittstellen<br />

auf einem kleinen Formfaktor. „Als<br />

hoch integrierte Standardlösung mit<br />

vielfältigen Funktionen eignet sich<br />

die URP ideal für Medizintechnik-<br />

Anwendungen“, erläutert Andreas<br />

Widder, Geschäftsführer von ARIES<br />

Embedded. „Gegenüber Alternativen<br />

ist sie klar im Vorteil, da sie<br />

vollständig per Software programmierbar<br />

ist und gleichzeitig eine<br />

große Flexibilität bietet, um individuelle<br />

Anforderungen zu erfüllen.“<br />

Die Plattform ermöglicht und<br />

beschleunigt Entwicklungen in<br />

unterschiedlichen Bereichen, wie<br />

beispielsweise: Bildverarbeitung<br />

und -kompression mit zwei hochauflösenden<br />

Kameras, Mehrmotorenantrieb<br />

mit hocheffizienter High-<br />

RPM-Controller-IP, Inertialmessung<br />

mit Positions- und Umgebungssensoren,<br />

Algorithmen und Autopilot,<br />

deterministisches Embedded Computing<br />

mit hoher Leistung und geringer<br />

Latenz, sowie Algorithmenbeschleunigung<br />

durch entsprechende<br />

Programmierung.<br />

Die FPGA-Plattform besteht aus<br />

einem Prozessorboard mit integrierten<br />

Sensoren, einem Linuxbasierten<br />

Software-Stack, einem<br />

FPGA-Referenzdesign und optionalen<br />

Erweiterungsmodulen, z. B.<br />

für 4k-Kameras oder Schrittmotoren.<br />

Zusätzliche Funktionalitäten, wie<br />

Ultraschall- und Radar-/Lidar-Sensoren,<br />

lassen sich einfach ergänzen.<br />

Aufgrund der Vielzahl verfügbarer<br />

Schnittstellen und Signale<br />

kann das Board leicht mit weiteren<br />

Funktionen erweitert werden. Somit<br />

sind Software Defined Radio, On-<br />

Chip 4K-Video-Stream-Erfassung<br />

und -Manipulation, H264/265-Kompression<br />

und weitere Funktionen gut<br />

realisierbar. ◄<br />

„Miami“ System-on-Modules jetzt im Vertrieb<br />

Seit April <strong>2021</strong> ist Aries Embedded der offizielle<br />

Distributor für die TOPIC System-on-Modules<br />

(SoM)-Produktfamilie „Miami“ in Deutschland,<br />

Österreich und der Schweiz. Damit bündeln<br />

die beiden Embed ded-Spezialisten ihre<br />

Technologien, Expertise und Know-how, um<br />

Innovationen für Industrie, Medizintechnik<br />

und öffentliche Infrastruktur voranzutreiben.<br />

„Die ‚Miami‘-SoMs von TOPIC basieren auf<br />

System-on-Chips (SoCs) von Xilinx“, erläutert<br />

Andreas Widder, CEO von ARIES Embedded.<br />

„Damit ergänzen sie unser FPGAbasiertes<br />

SoM-Portfolio perfekt.“ Insbesondere<br />

Anwendungen mit (sicherer) Kommunikation,<br />

Audio/Video sowie medizinischer und<br />

industrieller Bildverarbeitung profitieren von der<br />

guten Performance und hohen Dichte der programmierbaren<br />

Logik. Die SoM-Produktfamilie<br />

„Miami“ von TOPIC bietet das Optimum zwischen<br />

Leistung, geringen Kosten und Stromverbrauch.<br />

Sie ist damit eine ausgezeichnete<br />

Lösung für Anwendungen, die eine große Verarbeitungsleistung,<br />

Hochgeschwindigkeits-<br />

Schnittstellen, ein hohes Maß an Zuverlässigkeit,<br />

die Möglichkeit zur Optimierung von<br />

Systemschnittstellen und das Durchführen<br />

von Echtzeitanalysen und -steuerung erfordern.<br />

Das Miami MPSoC SoM integriert alle<br />

wichtigen Funktionalitäten, um ein komplettes<br />

Computer system zu liefern, auf dem z. B. Linux<br />

oder FreeRTOS läuft. Die Module basieren auf<br />

der Xilinx SoC 16-nm-Technologie unter Verwendung<br />

von Zynq Ultrascale+-ZU6/ZU9/ZU15.<br />

Das Miami MPSoC Plus bietet zudem bis zu<br />

8 GByte DDR4 RAM (32/64 oder 72 Bit breit)<br />

sowie insgesamt 420 Pins für maximale Flexibilität.<br />

Das Miami Zynq SoM basiert auf dem<br />

Xilinx Zynq-7012S/7015/7030 SoC. Es kombiniert<br />

einen leistungsstarken (ARM-basierten)<br />

Anwendungsmikroprozessor mit FPGA-Logik in<br />

© TOPIC Embedded Systems<br />

einem einzigen Chip. Das SoM ist auch als Lite-<br />

Version mit reduzierten Ressourcen für preissensitive<br />

Anwendungen sowie als Plus-Version<br />

mit 10 Gb Transceivern und je einer DDR3-<br />

Speicherbank für CPU und FPGA erhältlich.<br />

ARIES Embedded GmbH<br />

www.aries-embedded.com<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

75


Medical-PC/SBC/Zubehör<br />

Hochleistungsmodul für die nächste<br />

Generation vernetzter IoT-Edge-Systeme<br />

Neues Kontron COM Express Modul mit AMD Ryzen Embedded V2000 Prozessor<br />

Das Kontron Computer-on-Module COMe-bV26 bietet für parallele Workloads am Edge bis<br />

zu 8 Cores und 16 Threads<br />

Kontron<br />

www.kontron.de<br />

Kontron stellt sein brandneues<br />

COM Express Basic Computeron-Module<br />

mit einem AMD Ryzen<br />

Embedded V2000 Prozessor vor.<br />

Dieser ist der erste Prozessor auf<br />

COM ExpressType 6 Modulen, der<br />

bis zu 16 parallele Threads auf bis<br />

zu 8 High-End Performance Cores<br />

unterstützt. Diese hohe Anzahl an<br />

Cores und Threads prädestiniert<br />

das neue applikationsfertige COM<br />

Express Basic Modul für den Einsatz<br />

in der nächsten Generation IoTangebundener<br />

Edge-Devices, die<br />

immer mehr Tasks<br />

parallel verarbeiten<br />

müssen. Gleichzeitig<br />

sorgen sie auch für<br />

höchste Design-Effizienz,<br />

da nun auch<br />

bislang getrennt<br />

betriebene Appliances<br />

auf einem<br />

einzigen System<br />

konsolidiert werden<br />

können.<br />

Zielapplikationen<br />

für die neuen<br />

COM Express Type<br />

6 Hochleistungsmodule<br />

reichen<br />

von Multi-Machine­<br />

Clients und Multitasking-Edge-Systemen<br />

für die<br />

Steuerung ganzer Fabriken bis hin<br />

zu hochauflösenden medizinischen<br />

Bildgebungssystemen im Operationssaal.<br />

Zu den weiteren Anwendungsbereichen<br />

zählen anspruchsvolle<br />

Casino-Gaming-Applikationen<br />

mit mehreren Displays für ein<br />

immersives Spielerlebnis sowie Digital<br />

Signage-Installationen mit mehreren<br />

Displays und gleich zeitigem<br />

Streaming von mehreren, in Echtzeit<br />

transkodierten Videos auf<br />

zahlreiche weitere Endgeräte. All<br />

diese Applikationen können dank<br />

der hohen Anzahl an Cores auch<br />

zusätz liche Edge-Funktionen – wie<br />

separate Secure-Edge-Gateways<br />

für die sichere IIoT-Anbindung oder<br />

AI-Inferenzen für Edge-Analytik und<br />

Situational Awareness – hosten.<br />

Fazit<br />

„Die in 7 nm gefertigten High-Performance<br />

Prozessoren von AMD<br />

eröffnen mit ihren bis zu 8 Cores<br />

eine komplett neue Leistungsklasse<br />

für multifunktionale Edge-Systeme.<br />

Mit unseren applikationsfertigen<br />

COM Express Basic Modulen können<br />

OEMs diese neue Generation<br />

der Embedded Multi-Core-Prozessoren<br />

äußerst zuverlässig und flexibel,<br />

sowie mit geringstem NRE-Aufwand<br />

und schneller Time-to-Market<br />

implementieren“, erklärt Peter<br />

Müller, VP Product Center Modules<br />

bei Kontron. „Im Vergleich zu<br />

alter nativen Designs im kleineren<br />

Formfaktor ermöglichen unsere<br />

Basic-Module dabei eine höhere<br />

Anzahl applikationsfertig integrierter<br />

Features sowie eine leistungsfähigere<br />

Kühlung. Diese macht es<br />

deutlich leichter, stets zuverlässig<br />

die volle Leistung bei 58 Watt<br />

TDP im Rahmen der zugelassenen<br />

Umgebungstemperaturen von<br />

-40 bis +85 °C bereitzustellen.” ◄<br />

Panel-PC-Lösungen der Schutzklasse IP54<br />

Für den Embedded-Bereich und<br />

insbesondere für den Einsatz in<br />

industriellen Umgebungen wie Produktionsanlagen<br />

oder der Medizintechnik,<br />

führt Polyrack die Panel-<br />

PC 2-Serie im Programm. Diese<br />

Panel-PC-Lösungen der Schutzklasse<br />

IP54 sind in den Größen<br />

10,1 bis 21,5 Zoll sowie in unterschiedlichen<br />

Materialvarianten<br />

von gefrästem Aluminium bis hin<br />

zur Blechbiegelösung verfügbar.<br />

Als Bedienoberfläche stehen<br />

resistive Single-Touch- oder Multi-<br />

Touch-fähige kapazitive Touchscreens<br />

(PCAP) in unterschiedlichen<br />

Glasstärken zur Auswahl.<br />

So lassen sich beispielsweise auch<br />

Bedienkonzepte mit Gestensteuerung<br />

für intelligente Anwendungen<br />

projektieren. Auf Wunsch sind auch<br />

kundenspezifische Bedruckungen<br />

sowie Anti-Fingerprint-Beschichtungen<br />

erhältlich. Zudem können<br />

Kunden die Vorteile der verschiedenen<br />

Werkstoffe nutzen und<br />

Lösungen für ihre individuellen<br />

Anforderungen realisieren. Dafür<br />

stehen weitere Technologien bei<br />

der Materialauswahl zur Verfügung,<br />

dazu zählen unter anderem<br />

Kunststoff und Guss auch in<br />

Materialkombination.<br />

Polyrack<br />

www.polyrack.com<br />

76 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Medical-PC/SBC/Zubehör<br />

SMARC-Modul auf Basis der neuesten Intel<br />

Atom x6000E Prozessoren<br />

zient und zugleich wirtschaftlich<br />

erfüllt werden.<br />

„Das neue eDM-SMX-EL-Modul<br />

richtet sich an Systementwickler,<br />

die SoC-basierte COMs mit besonders<br />

niedrigem Stromverbrauch<br />

im Miniaturformat suchen“, erläutert<br />

Richard Pinnow, Head of Product<br />

Management für Embedded-<br />

Solutions bei Data Modul. „Der<br />

geringe Platzbedarf, die hohe<br />

Flexibilität und Kosteneffektivität<br />

unseres SMARC 2.1-Moduls wird<br />

neben den Einsatzmöglichkeiten<br />

im medizinischen Umfeld auch für<br />

viele Applikationen im industriellen<br />

Bereich und Edge Computing auschlaggebend<br />

sein.“<br />

DATA MODUL AG<br />

www.data-modul.com<br />

Data Modul erweitert im<br />

Embedded-Bereich seine SMARC-<br />

Produktfamilie und präsentiert mit<br />

dem eDM-SMX-EL ein kompaktes,<br />

leistungsstarkes SMARC 2.1-Modul,<br />

das die neue Prozessorgeneration<br />

Intel Atom x6000E, Pentium und<br />

Celeron N- & J-Serie (Codename<br />

Elkhart Lake) unterstützt. Dank der<br />

verbesserten Grafikleistung des Prozessors<br />

kann das neue Modul drei<br />

unabhängige Displays mit einer Auflösung<br />

von bis zu 4Kp60 unterstützen.<br />

Dadurch eignet es sich ideal<br />

für eine Vielzahl von grafikintensiven<br />

Low-Power IoT-Anwendungen oder<br />

bei Medizinapplikationen wie beispielsweise<br />

im Diagnostikbereich,<br />

wo vornehmlich hochauflösende<br />

Displays eingesetzt werden.<br />

Noch höhere CPU-Leistung<br />

Das neue scheckkartengroße<br />

eDM-SMX-EL erhöht im Vergleich<br />

zum Vorgänger die CPU-Leistung<br />

um mehr als 40 Prozent, die Grafik-Performance<br />

um das Zweifache<br />

und bietet mit bis zu vier Cores ein<br />

exzellentes Performance/Watt Verhältnis<br />

(4,5 W - 12 W TDP). Neben<br />

den üblichen Controller-Interfaces<br />

wie beispielsweise CAN verfügt<br />

das Modul über einen zweifachen<br />

GbE mit TSN, um eine echtzeitfähige<br />

Gerätekommunikation zu<br />

gewährleisten. Hinzu kommt eine<br />

große Steigerung des Datendurchsatzes<br />

durch die Schnittstellen PCIe<br />

Gen3 (8 GT/s) und USB 3.1 Gen2<br />

(10 Gbit/s).<br />

Großer LPDDR4X-Arbeitsspeicher<br />

Ebenfalls hervorzuheben ist<br />

der bis zu 16 GByte großer<br />

LPDDR4X-Arbeitsspeicher mit einer<br />

Geschwindigkeit von 4267 MT/s. Mit<br />

Hilfe des im BIOS konfigurierbaren<br />

Features In-Band ECC sind keine<br />

zusätzlichen Speicher notwendig,<br />

sondern es wird ein Teil des RAM<br />

hierfür genutzt. Dadurch kann der<br />

Kunde auf einen speziellen Speicher<br />

verzichten und Kosten sparen. Die<br />

Langzeitverfügbarkeit des verwendeten<br />

Prozessors von bis zu 15 Jahren<br />

ermöglicht darüber hinaus längere<br />

Lebenszyklen ohne wesentliche<br />

Mehrkosten.<br />

Erfüllt hohe Anforderungen<br />

Gerade im medizinischen Einsatz<br />

werden hohe Anforderungen<br />

an alle Bestandteile der jeweiligen<br />

Applikationen gerichtet. Im Fall von<br />

Display- und Embedded-Komponenten<br />

bedeutet das maximale Performance,<br />

höchste Qualität und lange<br />

Lebenszyklen. All dies kann dank<br />

der neuen SMARC Module effi­<br />

Vielseitig bei extrem langer<br />

Lebensdauer<br />

Ausgelegt ist das Modul für<br />

einen Betrieb im vollen industriellen<br />

Temperaturbereich von -40 bis<br />

+85 °C. Das in Kombination mit seiner<br />

geringen Bauhöhe und hohen<br />

Leistung erlauben den Einsatz des<br />

eDM-SMX-EL in vielen Multimedia-<br />

und IoT-Anwendungen. Hinzu<br />

kommt ein sehr geringer Wartungsbedarf<br />

dank seiner extrem langen<br />

Lebensdauer von 10 Jahren<br />

selbst im 24/7 Dauerbetrieb. Für<br />

einen schnellen Einstieg und einer<br />

möglichst kurzen Time-to-Market<br />

ist das Modul da rüber hinaus mit<br />

dem kürzlich durch Data Modul<br />

vorgestellten SMARC Carrierboard<br />

eDM-CB-SM-IPCS kombinierbar.<br />

Das Board verfügt über ein<br />

V-by-One Interface, wodurch hochauflösende<br />

Displays mit einer Auflösung<br />

von bis zu 4k betrieben werden<br />

können. ◄<br />

CelsiStrip ®<br />

Thermoetikette registriert<br />

Maximalwerte durch<br />

Dauerschwärzung<br />

Diverse Bereiche von<br />

+40 bis +260°C<br />

GRATIS Musterset von celsi@spirig.com<br />

Kostenloser Versand DE/AT ab Bestellwert<br />

EUR 200 (verzollt, exkl. MwSt)<br />

www.spirig.com<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

77


Medical-PC/SBC/Zubehör<br />

COM Express Basic Modul mit<br />

11. Generation Intel Core Prozessoren<br />

TQ präsentiert das TQMx110EB mit Intel „Tiger Lake H“ 8-Core CPUs<br />

TQ-Group<br />

www.tq-group.com<br />

TQ stellt zeitgleich zum Launch der neuesten 10nm<br />

basierten Intel High-End-Mobil-Prozessoren (Codename<br />

Tiger Lake H) mit dem TQMx110EB sein neues<br />

Flaggschiff für Embed ded-Computing vor. TQ schöpft<br />

dabei die neuesten Innovationen der x86 PC-Technologie<br />

voll aus und macht diese einsatzbereit für Anwendungen<br />

in den Bereichen Medizintechnik, Gaming,<br />

Infotainment / Entertainment, Virtual Reality, Industrieautomatisierung,<br />

Robotik und Industrial-IoT. Völlig neue<br />

Möglichkeiten ergeben sich dabei auch für Bildverarbeitung<br />

und Künstliche Intelligenz.<br />

Neue Maßstäbe in Punkto Leistung<br />

Das TQ Embedded-Modul setzt neue Maßstäbe<br />

in puncto CPU-, GPU- und Systemleistung für COM<br />

Express-basierte Systemlösungen und wird zunächst mit<br />

ausgewählten Prozessoren (Intel Core i7-11800H und<br />

Intel Core i5-11400H) verfügbar sein. Die 11. Generation<br />

Intel Core Prozessoren basiert auf neuester Mikroarchitektur<br />

und ist dank des 10nm Fertigungsprozesses<br />

besonders energieeffizient (CPU TDP max. 45 W).<br />

Die Ausstattung mit bis zu acht Kernen / 16 Threads,<br />

24 MB Cache und leistungsstarker Intel Iris Xe Grafik<br />

(12. Generation) machen das Modul optimal einsetzbar<br />

für anspruchsvolle Multi-Tasking Anwendungen<br />

und Workload-Consolidation. Anwendungen im<br />

Bereich KI und Machine Vision profitieren zusätzlich<br />

von neuen Befehlssätzen für Vektor-Neuronale-Netzwerke<br />

(VNNI), die für einen enormen Leistungsschub<br />

bei Inference-Algorithmen sorgen.<br />

Optimal für individuelle<br />

Industrielösungen<br />

„Wir sind sehr stolz, als enger und<br />

langjähriger Intel-Partner mit Titanium-Status<br />

aus der neuesten Prozessor-Technologie<br />

das Maximum<br />

herauszuholen. Mit unseren neuen,<br />

leistungsstarken Embedded-Modulen<br />

machen wir diese Innovationen<br />

optimal für individuelle Industrielösungen<br />

einsetzbar“, sagt Harald<br />

Maier, Product & Business Management<br />

x86 bei TQ.<br />

Dank des neuen Intel Iris Xe Grafik-Controllers<br />

sorgt das Embedded-<br />

Modul für beeindruckende Grafikleistung<br />

und brillante, hochauflösende<br />

8K-Darstellungen in 2D und<br />

3D. Zusammen mit vier unabhängigen<br />

Display-Ausgängen ergeben sich<br />

daraus völlig neue Einsatzmöglichkeiten,<br />

im Bereich hochauflösender<br />

Multi-Monitor-Anzeigesysteme und<br />

kollaborativer Tools wie interaktive<br />

Whiteboards. Ebenso unterstützt<br />

das Modul anspruchsvolles On-thefly-Rendering<br />

und leistungsfähiges Video-Encoding /<br />

Decoding / Transcoding.<br />

Zusätzliche Karten<br />

Das Embedded-Modul macht sich die neue Prozessor-Generation<br />

mit bis zu 20 PCIe Gen 4 Lanes direkt<br />

von der CPU zunutze und bietet damit die Möglichkeit<br />

zusätzliche Grafikkarten, Framegrabber, Hochleistungs-IO-Karten<br />

und NVMe-Speicher über PCIe<br />

Gen 4 x16 mit extrem hoher Bandbreite direkt an die<br />

CPU anzubinden, um damit höchste System-Performance<br />

zu erzielen. Der bis zu 64 GB große, ultraschnelle<br />

DDR4-3200 Arbeitsspeicher ermöglicht darüber<br />

hinaus durchgängig höchste Leistung und vermeidet<br />

Engpässe im internen Datenfluss.<br />

Neue 500er Chipsatz-Generation<br />

Ausgestattet mit der neuen 500er Chipsatz-Generation<br />

von Intel, die mit hoher Datenbandbreite an die<br />

CPU angebunden ist, bietet das Modul zahlreiche<br />

High-Speed-Schnittstellen für die Kommunikation mit<br />

Peripheriekomponenten, Massenspeicher und zusätzlichen<br />

Funktionserweiterungen. Das Modul stellt dabei<br />

acht weitere PCIe Lanes, schnelles 2,5 Gigabit Ethernet,<br />

4x USB 3.2 Gen 2 (mit je 10 Gbit/s), 8x USB 2.0<br />

sowie vier super-schnelle SATA III Ports zur Ver fügung,<br />

die sich in unterschiedlichsten RAID-Konfigurationen<br />

betreiben lassen. ◄<br />

78 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Medical-PC/SBC/Zubehör<br />

Höhere CPU- und Grafikleistung sowie flexible<br />

Möglichkeiten zur I/O-Erweiterung<br />

Portwell stellt ersten Full-Size PICMG 1.3 Single Board Computer mit den neusten Intel Xeon W und<br />

Core/Pentium/Celeron Prozessoren der 10. Generation vor<br />

• Intel Gen 9 Grafik-Engine mit<br />

hoher 3D-Multimedia-Leistung<br />

und Unterstützung von DirectX<br />

12 und Open GL 4.5<br />

• unterstützt mehrere unabhängige<br />

Displays, z. B. HDMI (4K-Auflösung),<br />

DVI-D (bis 1920 x 1200)<br />

und VGA (bis 1920 x 1200),<br />

• über einen DVI-I nach DVI-D und<br />

VGA Splitter kann der Anwender<br />

gleichzeitig DVI- D- und VGA-<br />

Monitore anschließen (sowohl<br />

im Clone- als auch im Extended-Modus)<br />

• ATX-Anschluss zur Spannungsversorgung<br />

• unterstützt Onboard TPM2.0 zur<br />

Sicherung der Anwendungen.<br />

Der neuste SBC für neue<br />

Anwendungen oder Legacy-<br />

Architekturen<br />

Portwell<br />

KIOSK Embedded Systems<br />

GmbH<br />

info@portwell.eu<br />

www.portwell.eu<br />

Portwell präsentiert ihr neues<br />

ROBO-8115VG2AR. Laut Brian Lai,<br />

Produktmanager bei Portwell, richtet<br />

sich der ROBO-8115VG2AR an<br />

Kunden, die nach einem Embedded-<br />

Desktop-System mit hoher Rechenleistung<br />

und flexiblen Erweiterungsmöglichkeiten<br />

suchen. Lai empfiehlt<br />

den neuen SBC als ideale Wahl<br />

für Anwendungen mit Lastverteilung<br />

oder hohem Leistungsbedarf<br />

in industriellen Automatisierungsund<br />

intelligenten Steuersystemen,<br />

Bildgebungssystemen in Medizin<br />

und Gesundheitssektor, automatisierten<br />

Testeinrichtungen, Halbleiterfertigung,<br />

Monitorwänden/Digital<br />

Signage, digitaler Sicherheitsüberwachung,<br />

Broadcast- Systemen<br />

sowie Transport und Lagerung.<br />

Höhere Energieeffizienz,<br />

optimierte<br />

Leistungsaufnahme und<br />

Leistung<br />

Der ROBO-8115VG2AR ist Portwells<br />

PICMG 1.3 Full-Size Single-<br />

Host-Board (SHB) Computer mit<br />

den neusten Prozessoren der Intel<br />

Xeon-W-Familie oder Core i3/i5/i7/i9<br />

/Pentium/Celeron mit bis zu 10 Kernen/<br />

20 Threads und 4,8 GHz (35<br />

- 95 W) (Comet Lake Plattform) im<br />

LGA 1200 Sockel mit Intel W480E<br />

oder Q470E Chipsatz. Der neue<br />

SBC unterstützt Intel Turbo Boost,<br />

Hyper-Threading, Virtualisierung,<br />

Thermal Monitoring, Trusted Execution<br />

(TXT) und SpeedStep Technologie<br />

(je nach Prozessor). Er bietet<br />

bis zu 128 GB Dual-Channel-ECC/<br />

non-ECC DDR4 2666 SDRAM in<br />

vier Long-DIMM-Sockeln sowie<br />

flexibles PCI Express Gen 3 (bis<br />

8,0 GT/s)<br />

• von der CPU - 1x PCIe x16 oder<br />

2x PCIe x8 oder 1x PCIe x8 und<br />

2x PCIe x4 mit Einstellung per<br />

Steckbrücke<br />

• aus dem Chipsatz - 1x PCIe x4<br />

oder 4x PCIe x1 durch unterschiedliches<br />

BIOS und PCI-<br />

Erweiterung - 4x PCI Geräte mit<br />

32-Bit, 33 MHz<br />

• insgesamt 6x USB 3.2 Gen 2 (10<br />

Gbps), 4x USB 2.0, 5x SATA 3.0<br />

(zwei Ports über Backplane), 1x<br />

M.2 Typ M 2280 für SSD und Software-RAID<br />

0,1, 5,10; 2x Gigabit<br />

Ethernet LAN, 2x RS-232, 2x<br />

RS-232/422/485 im BIOS auswählbar<br />

„Der neuentwickelte ROBO-<br />

8115VG2AR arbeitet mit den neusten<br />

Intel Xeon W/Core Prozessoren<br />

der 10. Generation“, so Lai.<br />

„Damit bietet es bis zu 20 % mehr<br />

Kerne als Prozessoren der vorherigen<br />

Generation, bis zu 31 % mehr<br />

Leistung im Multitasking mit rechenintensiven<br />

Anwendungen sowie bis<br />

zu 11 % mehr Leistung bei rechenintensiven<br />

Anwendungen mit nur<br />

einem Task.<br />

Kurz gesagt, bietet der neue<br />

ROBO-8115VG2AR hohe Energieeffizienz<br />

und eine optimierte Verteilung<br />

der Rechenleistung, beschleunigte<br />

Grafikverarbeitung und niedrigen<br />

Energieverbrauch für neue<br />

Anwendungen oder Upgrades von<br />

Legacy-Anwendungen auf einem<br />

alten SBC“, erklärte Lai hierzu.<br />

„Darüber hinaus ermöglicht er eine<br />

hohe Flexibilität für I/O-Erweiterungen<br />

mit einer großen Auswahl<br />

an Backplanes, unterstützt die Steuerung<br />

einer Anzahl von Peripheriegeräten<br />

sowie drahtlose Konnektivität<br />

für abgesetzte Anwendungen.<br />

Und nicht nur das unsere Kunden<br />

erhalten die beruhigende Gewissheit<br />

des über 10jährigen Supports<br />

zu diesem Produkt.“ ◄<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

79


Bedienen und Visualisieren<br />

Innovatives haptisches User Interface<br />

Candera, next system und Data Modul präsentieren gemeinsam ein haptisches User Interface<br />

Das haptische Multi-Screen HMI von Candera, next system und Data Modul unterstützt intuitive Touch-Gesten in zahlreichen Anwendungsbereichen<br />

Candera GmbH<br />

www.candera.eu<br />

Candera, einer der führenden<br />

HMI Tool Anbieter, next system,<br />

ein Experte für kundenspezifische<br />

haptische Hardwarelösungen und<br />

Data Modul, ein renommierter Partner<br />

für Displaytechnologien, haben<br />

gemeinsam eine innovative HMI-<br />

Lösung mit intuitivem Touch-Feedback<br />

ent wickelt. Dieses haptische<br />

User Interface vereint verschiedenste<br />

Anwendungen in Bereichen wie<br />

Industrie, Nautik, Medizin uva. und<br />

beinhaltet außerdem ein haptisches<br />

Pin-Pad, welches insbesondere Personen<br />

mit Sehbeeinträchtigungen<br />

maßgeblich unterstützt. Die neue<br />

haptische HMI-Lösung wurde erstmals<br />

auf der digitalen Embedded<br />

World vorgestellt.<br />

Bedeutung des Tastsinns<br />

Mehreren Studien über die Hierarchie<br />

der menschlichen Sinne<br />

zufolge, wird der Tastsinn oft als<br />

eine der wichtigsten Wahrnehmungen<br />

- gleich nach visuellen und akustischen<br />

Impulsen - genannt. Es<br />

mag also nicht überraschen, dass<br />

nicht nur unsere physische, sondern<br />

auch die virtuelle Welt durch zusätzliche<br />

Berührungsimpulse maßgeblich<br />

profitieren kann. Die Integration<br />

von Haptik und Touch-Feedback-<br />

Technologien in Displays und Touchscreens<br />

ist dabei kein Zukunftstrend<br />

mehr, sie hat bereits Einzug in viele<br />

Anwendungsbereiche wie Automotive,<br />

Industrie oder Medizintechnik<br />

gehalten und verwandelt Standard<br />

UI-Lösungen in intuitive und lebendige<br />

HMI Erlebnisse.<br />

Basierend auf diesen Erkenntnissen<br />

und mit gebündeltem Know-<br />

How aus den Bereich HMI Entwicklung,<br />

Haptik und Displaytechnologie<br />

haben Candera, next system<br />

und Data Modul eine innovative UI<br />

Lösung mit intuitivem Touch-Feedback<br />

geschaffen, die dem Anwender<br />

ein Benutzererlebnis der neuesten<br />

Generation ermöglicht.<br />

Verschiedenste<br />

Anwendungsbereiche<br />

Da Intuitives Touch-Feedback kein<br />

alleiniges Privileg mehr der Automobilindustrie<br />

ist, war es ein An liegen<br />

der Projektpartner verschiedenste<br />

Anwendungsbereiche aus Industrie,<br />

Medizin, Nautik und weitere zu<br />

zeigen. Umgesetzt wurden deshalb<br />

unter anderem eine innovative 2D<br />

/ 3D-Bagger-Benutzer oberfläche,<br />

ein modernes nautisches Interface,<br />

eine Ultraschallsteuereinheit<br />

sowie ein interaktiver Geld automat.<br />

Eine Besonderheit bietet der zuletzt<br />

genannte Geldautomat, der mit seinem<br />

haptischen Pin-Pad insbesondere<br />

Personen mit Sehbeeinträchtigungen<br />

unterstützt. Diesen<br />

ist es nur aufgrund der haptischen<br />

und akustischen Reize des Geräts<br />

möglich, erfolgreich mit diesem zu<br />

interagieren und den gewünschten<br />

Pin-Eingabe-Prozess durchführen.<br />

HMI-Designtool CGI Studio<br />

All diese Use cases wurden mit<br />

Canderas HMI-Designtool CGI Studio<br />

erstellt, einer besonders intuitiven<br />

und benutzerfreundlichen GUI-<br />

Design-Software. Dank der leistungsstarken<br />

Render-Engine des<br />

Tools zeichnen sich die einzelnen<br />

Szenen nicht nur durch brilliante<br />

Grafiken aus, sondern beinhalten<br />

auch komplexe 3D-Elemente und<br />

zahlreiche Animationen. Die automatisierten<br />

Workflows von CGI<br />

Studio, die integrierten State Machines,<br />

aber insbesondere Canderas<br />

Smart Photoshop Importer, haben<br />

dazu beigetragen, die Flut von Bildern<br />

und Animationen, die mit diesen<br />

zahlreichen Szenen verknüpft<br />

sind, schnell in voll funktionsfähige<br />

HMIs zu verwandeln. Das gemeinsame<br />

Projekt konnte somit innerhalb<br />

nur weniger Wochen umgesetzt<br />

werden.<br />

Die innovativen Hardwaretechnologien<br />

von next system waren dabei<br />

80 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Bedienen und Visualisieren<br />

die perfekte Ergänzung zu Canderas HMI-Tool.<br />

Als Pionier im Bereich Haptik war das Ziel von<br />

next system, einen hochmodernen Demonstrator<br />

für haptische Anwendungen in verschiedensten<br />

Bereichen zu entwickeln. Das User Interface<br />

verfügt somit über zwei 10,1-Zoll-Touchscreens<br />

mit haptischem Feedback Support basierend<br />

auf elektrostatischer und Piezo-Technologie.<br />

Beide Bildschirme arbeiten außerdem mit<br />

Force-Sense (Kraftmessung für gezieltes und<br />

sicheres Auslösen auf dem User Interface), um<br />

eine qualitativ hochwertige Benutzererfahrung zu<br />

gewährleisten. Die integrierte haptische Touch-<br />

Technologie kann auf nahezu alle Touch sensiblen<br />

Anwendungen maßgeschneidert werden.<br />

Effiziente Zusammenarbeit<br />

„Mit Candera als langjährigem Experten im<br />

Bereich HMI-Design hat next system den perfekten<br />

Partner gefunden, um dieses komplexe<br />

Projekt in sehr kurzer Zeit zu realisieren“, meint<br />

Michael Nussbaumer, Produktmanager für Display<br />

& Haptic Solutions bei next system. „Die<br />

einzelnen Screens und Funktionen wurden sehr<br />

schnell realisiert und in die Target Hardware integriert.<br />

Diese effiziente Zusammenarbeit ermöglichte<br />

eine schnelle und kostengünstige Ausführung<br />

des Gesamtprojekts.“<br />

Das hochsensible Deckglas des Displays inklusive<br />

der neuesten Version der projektiven kapazitiven<br />

SITO-Touch-Einheit wurde dabei von Data<br />

Modul bereitgestellt. Darüber hinaus kümmerte<br />

Intuitives Geldautomat-UI mit haptischem Pin-Pad und akustischer Unterstützung für Personen mit<br />

Sehbeeinträchtigungen<br />

sich der Display-Experte um die Feinabstimmung<br />

der Touch-Einstellungen und des TFT-Drivings.<br />

Diese Konfiguration aller enthaltenen Komponenten<br />

unterstützte die perfekte Kombination<br />

und Integration von Canderas HMI sowie die<br />

haptische Touch-Lösung von next system. ◄<br />

Silikontastatur jetzt optional mit sterilisierbarem Bezug verfügbar<br />

tastaturen.com stellt mit der<br />

Really Cool eine bewährte Silikontastatur<br />

vor, die jetzt neu mit<br />

einem zusätzlichen sterilisierbaren<br />

Silikonbezug ausgestattet<br />

wurde. Kunden im Bereich<br />

Labor oder Krankenhaus profitieren<br />

mit dem extra Schutz von<br />

einer glatten Oberfläche ohne<br />

Schlupflöcher. Das Cover-Material<br />

ist aus hochwertigem latexfreiem<br />

Silikon gefertigt, das zur<br />

Desinfektion oder Reinigung im<br />

Autoklav oder Thermodesinfektor<br />

geeignet ist. Der Bezug ist für<br />

den langfristigen Gebrauch ausgelegt<br />

und wird optional als Zubehör<br />

geliefert. Die nach DIN IP68<br />

geschützte Really Cool ist mit<br />

gängigem USB-Anschluss ausgestattet<br />

und steht auch mit eingebautem<br />

Touchpad zur Verfügung.<br />

Das Gerät ist in verschiedenen<br />

Länderlayouts lieferbar, u.a.<br />

in UK- oder USA-Englisch, Französisch,<br />

Italienisch, Kyrillisch oder<br />

Schwedisch.<br />

Fugenlos<br />

Die sterile Silikontastatur ist<br />

nicht nur eine Heldin in Sachen<br />

leichte Reinigung und sauberer<br />

Anwendung. Vielmehr vermittelt<br />

sie dem Anwender gleichzeitig<br />

das Gefühl einer modernen Laptop-Tastatur.<br />

Dennoch verfügt sie<br />

über einen hohen Schutzgrad<br />

und hält regelmäßiger Desinfektion<br />

stand. Durch den sogenannten<br />

TruLock-Mechanismus kann<br />

die Really Cool während des Reinigungsprozesses<br />

gesperrt werden,<br />

um unnötige Eingaben oder<br />

Befehle zu verhindern. Das Gerät<br />

ist nach DIN EN60601 zertifiziert<br />

und unterstützt alle gängigen<br />

Betriebssysteme.<br />

GeBE Computer &<br />

Peripherie GmbH<br />

www.tastaturen.com<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

81


Bedienen und Visualisieren<br />

Hat der Touchscreen eine Zukunft?<br />

© HY-LINE unter Verwendung von iStock-171115256<br />

Die aktuelle Situation führt dazu,<br />

dass Anwender immer zögerlicher<br />

werden, Oberflächen direkt zu<br />

berühren. Zu groß ist die Furcht,<br />

sich zu infizieren. Der Begriff „Touchscreen“<br />

impliziert eine Berührung.<br />

Hat eine Technologie, die auf physischem<br />

Kontakt basiert, eine<br />

Zukunftsberechtigung? Wir sind<br />

dieser Frage nachgegangen und<br />

stellen verschiedene Ansätze vor,<br />

um Geräte zu bedienen, ohne sie<br />

zu berühren.<br />

Natürlich kann der konventionelle<br />

PCAP-Touchscreen so eingestellt<br />

werden, dass er auch mit Handschuhen<br />

bedienbar ist. Doch dies<br />

ist nicht die Lösung der Aufgabe,<br />

da dies in Alltagssituationen nicht<br />

praktikabel ist. Gerade öffentliche<br />

Terminals wie Verkaufsautomaten<br />

für Waren oder Fahrscheine, Geldautomaten,<br />

Point of Sales, Check-<br />

In/Check-Out-Terminals in Hotels<br />

und Flughäfen können für hygienische<br />

Arbeitsbedingungen nicht permanent<br />

desinfiziert werden.<br />

Autor:<br />

Rudolf Sosnowsky, Leiter Technik<br />

HY-LINE Computer Components<br />

Vertriebs GmbH<br />

www.hy-line.de<br />

Kontaktlose Eingabe<br />

Ein HMI (Human Machine Interface)<br />

braucht eine Möglichkeit, auf<br />

die Arbeitsweise der Maschine durch<br />

eine Eingabe einzuwirken. Dazu gibt<br />

es Taster, Schalter, Tastatur, Maus,<br />

Touchscreen und viele mehr. Der<br />

Vorteil des Touchscreens ist, dass<br />

eine Operation genau dort manipuliert<br />

werden kann, wo sie auf dem<br />

Bildschirm angezeigt wird. Jedoch<br />

muss er dazu, wie die Bezeichnung<br />

impliziert, berührt werden. Gründe,<br />

ohne Berührung zu agieren, gibt es<br />

mehr als genug: Sind die Hände<br />

nicht mehr frei oder verschmutzt?<br />

Ist eine Berührung nicht erlaubt wie<br />

in der Lebensmittelherstellung oder<br />

im Chemielabor, oder möchte man<br />

aus hygienischen Gründen darauf<br />

verzichten? Sehen wir uns ein paar<br />

Alternativen an.<br />

Infrarot-Touchscreen<br />

Der Infrarot-Touchscreen erlebt<br />

eine Renaissance, weil er mit<br />

Abstand so montiert werden kann,<br />

dass eine Berührung der Ober fläche<br />

nicht nötig ist. Durch die linienförmige,<br />

nicht flächige Bauart eignet<br />

er sich auch für Anwendungen ohne<br />

Display: eine bedruckte Karte oder<br />

eine gravierte Metallplatte reicht<br />

als Eingabeoberfläche. Die Parallaxe<br />

stört bei Montage mit Abstand<br />

weniger, wenn die Umgebung darauf<br />

ausgerichtet ist: Direkte Positionierung<br />

des Bedieners vor einem<br />

Automaten, passende Gestaltung<br />

des GUIs mit großen Schaltflächen,<br />

oder die Möglichkeit, die Position<br />

des Touchscreens auf den Bediener<br />

anzupassen, siehe dazu Bild 1.<br />

Für Displays mit großen Diagonalen<br />

werden auch Kamera-basierte<br />

Technologien wie Intel RealSense<br />

eingesetzt, die mit einer 3D-Kamera<br />

die Position von Fingern zuverlässig<br />

erkennt.<br />

Holografischer Touchscreen<br />

Das System besteht aus zwei<br />

Teilen: einem Infrarot-Touchscreen<br />

neuer Technologie, der mit einem<br />

unsichtbaren IR-Vorhang Touchereignisse<br />

und Gesten erfasst,<br />

und einem Bild, das holografisch<br />

in die Luft projiziert wird. Im physikalischen<br />

Sinne handelt es sich bei<br />

der Darstellung des virtuellen Bildes<br />

allerdings nicht um ein Hologramm.<br />

Eine spezielle Platte bündelt<br />

die diffus ausgehenden Lichtstrahlen<br />

konvergent am Ort des virtuellen<br />

Bildes und erzeugt so den Eindruck<br />

einer frei schwebenden Darstellung.<br />

Ein Infrarot-Sensor detektiert<br />

die von einem im Strahlengang<br />

eingebrachten Gegenstand hervorgerufene<br />

Reflexion und meldet<br />

ein Touch ereignis. Die Bedienung<br />

kann mit jedem Gegenstand erfolgen,<br />

der Licht reflektiert, also auch<br />

mit Schutzhandschuhen, Kreditkarten<br />

und Stiften. Selbst mit nassen<br />

oder schmutzigen Händen oder<br />

langen Fingernägeln ist eine Bedienung<br />

einfach. Zwischen Finger und<br />

Display befindet sich im Gegensatz<br />

zu anderen Touch-Technologien<br />

keine Schicht, die die Bildqualität<br />

optisch beeinträchtigt. Der<br />

holografische Touchscreen bewährt<br />

Bild 1: Infrarot-Touchscreen mit Abstand zum Display<br />

(© HY-LINE Computer Components)<br />

sich dort, wo viele Menschen nacheinander<br />

ein Gerät bedienen wollen,<br />

wie z. B. einen Aufzug, einen Ticketautomaten<br />

oder eine Kaffeemaschine<br />

im Hotel. Hygiene steht dabei<br />

an oberster Stelle (Bild 2).<br />

Hygienischer Touchscreen<br />

Eine neue Entwicklung ist der<br />

hygienische Touchscreen, der eine<br />

immer frisch desinfizierte Ober fläche<br />

zur Verfügung stellt. Sie braucht<br />

zur Bedienung nicht einmal berührt<br />

werden. Das Deckglas ist doppelt<br />

so groß wie der aktive Anzeigebereich.<br />

Nachdem der Bediener<br />

den Vorgang, also z. B. das Lösen<br />

einer Fahrkarte oder der Eingabe<br />

von Check-in-Daten, beendet hat,<br />

fährt der offene, potenziell infizierte<br />

Teil des Deckglases in einen verdeckten<br />

Bereich und wird dort mit<br />

UV-C-Strahlung desinfiziert (Bild 3).<br />

Das Verfahren kommt ohne Verbrauchsmaterialien<br />

wie Folien oder<br />

Spray aus und unterliegt keinem<br />

Verschleiß.<br />

Gestensteuerung<br />

Die berührungslose Gestensteuerung<br />

wertet eine Bewegung in Bezug<br />

zum Touchsensor aus. Das Messverfahren<br />

kann zweidimensional,<br />

wie beim Infrarottouchscreen sein.<br />

Bei der Auswertung des elektrischen<br />

Feldes vor einer Sensor fläche, ähnlich<br />

einem PCAP (projected capacitive<br />

touch screen) kommen Bewegungen<br />

in allen drei Dimensionen<br />

infrage. Berührungslos können<br />

82 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Bedienen und Visualisieren<br />

Bild 3: Hygienischer Touchscreen mit automatischer Desinfektion<br />

(© HY-LINE Computer Components)<br />

mehr oder weniger qualitative Eingaben<br />

wie „lauter – leiser“, „höher<br />

– tiefer“ mit Bezug auf die aktuelle<br />

Position erfasst werden. Aus einem<br />

Katalog steht eine ganze Reihe von<br />

Bewegungen zur Verfügung, die als<br />

Geste interpretiert werden können.<br />

Augmented und Virtual<br />

Reality<br />

AR und VR, oft unter dem Begriff<br />

xR zusammengefasst, ermöglichen<br />

ein intensives Nutzererlebnis durch<br />

visuelles und auditives Eintauchen.<br />

Ganz nahe vor dem Auge stellt ein<br />

Display virtuelle Welten dar, oder<br />

unterstützt den Gesichtssinn durch<br />

zusätzliche Angaben. Aus der Consumer-Welt<br />

bekannt sind Apps für<br />

AR, die auf einem Smartphone laufen<br />

und Wohnungseinrichtungen<br />

visualisieren, Wegweiser in einer<br />

fremden Stadt anzeigen oder übersetzen<br />

oder die Berge im Panorama<br />

mit Namen versehen. Im Fernsehprogramm<br />

werden bei Football-Spielen<br />

Linien und Distanzen eingeblendet,<br />

um für den Zuschauer die fehlende<br />

dritte Dimension zu simulieren.<br />

In der Industrie kann die stereoskopische<br />

Darstellung der AR mit<br />

Überlagerung zusätzlicher Informationen<br />

eine Hilfe bei der Fehlersuche<br />

und Reparatur darstellen. In<br />

der Medizin ist eine Unterstützung<br />

bei Operationen vorstellbar, die auch<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

bei schwierigen Fällen die Kommunikation<br />

mit einem zugeschalteten<br />

Spezialisten ermöglicht.<br />

Die Virtual Reality ist in den Konstruktionsbüros<br />

angekommen.<br />

Schnell ist das neue Modell aus<br />

dem CAD visualisiert und in das<br />

Umfeld des neuen Fahrzeugs oder<br />

der neuen Maschine eingepasst.<br />

Gerade Simulation und Training<br />

bestimmter Fertigkeiten werden<br />

ohne Verschleiß von Material oder<br />

Gefährdung von Patientenleben ermöglicht.Trotz<br />

aller Euphorie darf<br />

die Ergonomie nicht zu kurz kommen:<br />

Das Headset ist schwer (die<br />

aktuellen Produkte von Microsoft,<br />

HTC und Oculus wiegen knapp<br />

600 g), die Bewegungsfreiheit, die<br />

man sich mit kurzer Akkulaufzeit<br />

von 2 - 3 h (Microsoft) oder Kabelanbindung<br />

erkauft, eingeschränkt.<br />

Die Augen müssen sich auf den<br />

kurzen Abstand zu den Displays<br />

adaptieren, was regel mäßige Pausen<br />

erfordert.<br />

Eye Tracking<br />

Eye Tracking ist sowohl als autarke<br />

Technik etabliert, um dort zu<br />

steuern, wo keine Hand frei ist,<br />

als auch als Hilfstechnologie für<br />

xR. Die Position der Pupillen kann<br />

hier zur Orientierung im Raum verwendet<br />

werden, aber auch, um die<br />

beschränkte Bandbreite des Übertragungskanals<br />

optimal auszunutzen:<br />

Dort, wohin die Pupillen schauen,<br />

wird das Bild mit der höchsten Auflösung<br />

dargestellt, daneben nur<br />

reduziert.<br />

Sprachsteuerung<br />

Fahrt nimmt auch die<br />

Sprachsteuerung, getrieben durch<br />

die Angebote von Google, Amazon<br />

und Microsoft, auf. Während diese<br />

ständig mit dem Internet verbunden<br />

sind und Spracheingaben dort<br />

interpretieren, möchte der professionelle<br />

Kunde seine Daten vertraulich<br />

halten und nicht von der Performance<br />

des Netzwerks abhängig<br />

sein. Die Offline-Spracherkennung<br />

benötigt nur zum Training die<br />

Leistungsfähigkeit der Server in<br />

der Cloud. Zur Laufzeit kann sie<br />

auf lokal auf ARM-Rechner mit<br />

moderaten Leistungsanforderungen<br />

ausgeführt werden. Die Motivation<br />

zum Einsatz ist überall dort<br />

gegeben, wo die Hände nicht frei<br />

sind (z. B. an einer Lötstation), aus<br />

hygienischen Gründen nicht verwendet<br />

werden dürfen (in sterilen<br />

Bereichen der Medizin, bei der<br />

Lebensmittelproduktion), oder für<br />

eine Bedienung der Maschine zu<br />

schmutzig sind.<br />

Fazit<br />

Obwohl es viele konkurrierende<br />

Technologien gibt, ist der klassische<br />

Touchscreen noch nicht am Ende.<br />

Er wird nicht als Alternative zu existierenden<br />

Eingabemedien eingesetzt,<br />

sondern als sinnvolle Ergänzung.<br />

Vom einfachen resistiven<br />

Touchscreen der Anfangszeit bis<br />

zum heutigen modernen PCAP-<br />

Screen mit Multifingerbedienung,<br />

Widerstandsfähigkeit gegen viele<br />

Umwelteinflüsse hat sich die Technologie<br />

bedeutend weiter entwickelt.<br />

Neue Eingabemethoden erweitern<br />

die Möglichkeit der Interaktion<br />

zwischen Mensch und Maschine,<br />

die wir mit dem Begriff „HMI 5.0“<br />

zusammenfassen: Multi-sensuelle<br />

Kommunikation nach Bedarf –<br />

Auswahl genau der Technologie,<br />

die zur Anwendung passt. Dabei<br />

spielt auch das GUI, das Graphical<br />

User Interface und die Benutzerführung<br />

zur intuitiven Bedienung<br />

eine große Rolle. ◄<br />

83


Bedienen und Visualisieren<br />

Hygiene, Funktionssicherheit und Usability<br />

Bild 1: Folientastaturen in der Medizintechnik<br />

Der Anspruch an Geräte in der<br />

Medizintechnik ist seit jeher enorm<br />

hoch. Nicht auszudenken, wenn<br />

ein Beatmungsgerät einfach seine<br />

Funktion aufgibt, oder ein Eingabefehler<br />

bei einer Infusionspumpe zu<br />

einer Überdosierung führt. Leitgebend<br />

sind hier die drei Parameter:<br />

Hygiene, Funktionssicherheit und<br />

Usability.<br />

Fast schon obligatorisch sind hygienisch<br />

geschlossene Benutzeroberflächen<br />

mit einer hohen Reinigungsmittel-<br />

und Desinfektionsmittelbeständigkeit,<br />

denn viele Viren können<br />

mehrere Stunden auf Ober flächen<br />

überleben. Je nach Einsatzfeld sind<br />

die Bediengeräte täglich mehreren<br />

Personenzugriffen ausgesetzt und<br />

können so zum Krankheitsüberträger<br />

werden. Außerdem soll die MMI-<br />

Schnittstelle eine zuverlässige Funktionssicherheit,<br />

sowie intuitive Bedienbarkeit<br />

aufweisen. Denn gerade<br />

in Notfallsituationen, wo die Anwender<br />

unter Zeitdruck und Stress stehen,<br />

sowie oft verschiedene Geräte<br />

gleichzeitig bedienen müssen, kann<br />

Autorin:<br />

Julia Beusch, Marketingleiterin,<br />

N&H Technology GmbH<br />

www.nh-technology.de<br />

eine komplizierte Gestaltung Fehleingaben<br />

fördern.<br />

Neben reinen displayorientierten<br />

Bedientechnologien, spielen nach<br />

wie vor klassische Eingabeelemente<br />

zur Steuerung von medizinischen<br />

Geräten daher eine wichtige<br />

Rolle. Egal ob Ultraschallgeräte,<br />

Patientenmonitore oder Bettensteuerungen<br />

– die meisten Mensch-<br />

Maschine-Schnittstellen werden in<br />

der Medizintechnik weiter hin mit<br />

einer klassischen Tastatur realisiert<br />

bzw. ergänzt.<br />

Folientastaturen<br />

Aufgrund ihrer vielfältigen Designund<br />

Ausstattungsoptionen ist die<br />

klassische Folientastatur eine<br />

bevorzugte Wahl im medizinischen<br />

Umfeld. Eine Folientastatur besteht<br />

aus mehreren Einzelschichten, die<br />

übereinander gelegt werden und<br />

dadurch den Gesamtaufbau ergeben.<br />

Durch den Einsatz von Werkzeugen<br />

kann sie nahezu jede beliebige<br />

Form annehmen. Die Dekorfolie,<br />

als oberste Lage, besteht aus<br />

äußerst strapazierfähigem Polyester<br />

oder Polycarbonat und wird, um<br />

einen höchstmöglichen Schutz vor<br />

Abrieb zu gewährleisten, auf der<br />

Rückseite bedruckt. Zusätzlich<br />

kann das Material mit einem antimikrobiellen<br />

Wirkstoff ergänzt werden<br />

und so die Verbreitung von Keimen<br />

einschränken bzw. beseitigen.<br />

Haptisches<br />

Feedback<br />

Der Anwender<br />

profitiert bei<br />

einer Folientastatur<br />

von einem haptischen<br />

Feedback,<br />

so dass benutzerbedingte<br />

Eingabefehler<br />

vermieden<br />

werden können.<br />

Für eine sichere<br />

Fingerführung<br />

und taktile Rückmeldung<br />

sorgen<br />

geprägte Tasten.<br />

In Ergänzung mit<br />

Schnappscheiben<br />

aus Metall<br />

erfolgt zudem eine<br />

akustische Rückmeldung<br />

durch<br />

ein „Knack“-<br />

Geräusch. Die Metallschnappscheiben<br />

gibt es in den verschiedensten<br />

Größen, Formen und Betätigungskräften.<br />

Sie werden bevorzugt<br />

für Anwendungen mit einer hohen<br />

Anzahl an Betätigungen eingesetzt.<br />

Kapazitive Lösungen<br />

Mechanische Schiebe- und Dreh-<br />

Regler können ebenfalls in eine Folientastatur<br />

integriert werden, jedoch<br />

bietet sich in hygienesensiblen<br />

Bereichen eine kapazitive Lösung<br />

mit geschlossener Ober fläche an.<br />

Denn gerade Erhebungen, Lücken<br />

und Spalten, die herkömmliche Regler<br />

und Drehgeber mit sich bringen,<br />

bergen eine hohe Kontaminierungsgefahr.<br />

Auch Cursor tasten können<br />

Bild 2: Folientastaturen mit Senso-Touch<br />

mit einer kapazitiven Lösung realisiert<br />

werden und die klassische<br />

Maus als Eingabeeinheit ersetzen.<br />

Weiterer Pluspunkt dieser Technik<br />

ist eine erhöhte Lebensdauer,<br />

da keine mechanische Abnutzung<br />

stattfindet. Ein akustisches<br />

oder optisches Feedback kann der<br />

Anwender zudem durch die Integration<br />

von LEDs oder Signalgebern<br />

erfahren.<br />

Touch-Displays<br />

Wenn komplexere Menüführungen<br />

gefordert sind, kann die Folientastatur<br />

mit einem Touch-Display<br />

ergänzt werden. Die Folientastatur<br />

als Tastenfeld erlaubt den schnellen<br />

Zugriff auf wiederkehrende Eingabebefehle<br />

oder voreingestellte<br />

Parameter, das Touch-Display mit<br />

seinen grafischen Visualisierungsmöglichkeiten<br />

eine interaktive Kommunikation.<br />

Für eine geschlossene<br />

Oberfläche wird die Verbindung von<br />

Folie und Display durch integrierte<br />

Sichtfenster mit einer hochtransparenten<br />

Klebeschicht realisiert.<br />

Je nach Anforderung können diese<br />

Fenster glänzend, matt, entspiegelt,<br />

kratzfest, UV-beständig und farbig<br />

individuell spezifiziert werden. Die<br />

Folientastatur übernimmt auch bei<br />

ausgeschaltetem, schwarzem Display<br />

maßgebliche Designaspekte.<br />

Auch wenn die Funktionssicherheit<br />

im Fokus steht, trägt das Produktdesign<br />

als Faktor zur Kaufentscheidung<br />

bei. Wichtig ist hier zudem<br />

die Berücksichtigung interkultureller<br />

Unterschiede der Anwender. Ein<br />

roter Startknopf wäre in Deutsch­<br />

84 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Bedienen und Visualisieren<br />

Bild 3: Folientastatur mit Touch-Display und Verschwindeeffekt<br />

Bild 4: Folientastatur mit Sichtfenster und partieller EMV-Abschirmung<br />

land zum Beispiel unüblich, im asiatischen<br />

Raum aber nicht.<br />

Beleuchtung<br />

Die Raumbeleuchtung in medizinischen<br />

Arbeitsumgebungen ist oft<br />

abgedunkelt, so dass die Beleuchtung<br />

von Eingabeelementen unabdingbar<br />

für eine sichere Bedienung<br />

ist. Hier punktet die Folientastatur<br />

durch die leichte Integration von<br />

LEDs und dem Vorteil der bedruckten<br />

Oberfläche, die auch von einem<br />

180° gedrehten Betrachtungswinkel<br />

gesehen werden kann. Die LEDs fungieren<br />

häufig als Statusanzeige der<br />

einzelnen Tasten und haben auch bei<br />

Tageslicht eine ausreichende Helligkeit.<br />

Aber auch eine vollflächige<br />

Hinterleuchtung der Folientastatur<br />

oder einzelner Tasten ist durch die<br />

den Einsatz von LGF (Light Guide<br />

Film) möglich. Dabei bleiben die<br />

typisch flache Bauform und die Flexibilität<br />

erhalten. Bei der LGF-Technologie<br />

werden LEDs am Rand in<br />

eine äußerst dünne, stark lichtbrechende<br />

Folie eingesetzt. Durch die<br />

hohe Lichtbrechung sind nur sehr<br />

wenige LEDs für eine homogene<br />

Ausleuchtung erforderlich. Die Hinterleuchtung<br />

jeder Taste kann in verschiedenen<br />

Farben erfolgen, zudem<br />

kommt die LGF-Technologie ohne<br />

hochfrequente Wechselspannungsquelle<br />

aus. Eine Besonderheit sind<br />

Beschriftungen mit Verschwindeeffekt.<br />

Hierbei handelt es sich um<br />

eine Beschriftung, die im unbeleuchteten<br />

Zustand der Tastatur nicht<br />

erkennbar und erst bei Beleuchtung<br />

sichtbar ist. Damit kann ein<br />

eindeutiger ON/OFF-Modus signalisiert<br />

werden.<br />

Absolut zuverlässig<br />

Eine zuverlässige und störungsfreie<br />

Funktion der Eingabegeräte,<br />

ist gerade in der Medizintechnik<br />

absolut notwendig. Folientastaturen<br />

aller Arten zeichnen sich per<br />

se durch eine hohe Lebensdauer<br />

mit über 1 Mio. Schaltspielen aus.<br />

Beim Einsatz mehrerer elektrischer<br />

Quellen an einem Ort, wie zum Beispiel<br />

im OP, kann es bei unzureichender<br />

Abschirmung gegen elektrische<br />

oder elektromagnetische<br />

Effekte zu Fehlfunktionen und Störungen<br />

der einzelnen Geräte kommen.<br />

Die EMV-Abschirmung einer<br />

Folien tastatur wird unter anderem<br />

mit einer aluminium- oder kupferbeschichteten<br />

Polyesterfolie realisiert.<br />

Diese Abschirmfolie vermeidet<br />

eine Fehlfunktion des Gerätes<br />

durch das Eindringen unerwünschter<br />

Signale, sowie eine Störung in<br />

der eigenen elektromagnetischen<br />

Umgebung. In Verbindung mit integrierten<br />

Displays wird eine segmentierte<br />

EMV-Abschirmung der Tastatur<br />

und Leiter bahnen verwendet.<br />

Komplett geschützt<br />

Neben der Folientastatur als Bedienelement<br />

ist gerade bei Handheldgeräten<br />

oder Desktop-Tastaturen<br />

auch eine komplett geschlossene<br />

Silikonummantelung möglich.<br />

Ein flaches Tastaturlayout wird dabei<br />

auf die Frontplatte des Gehäuses<br />

gespritzt. Nach Einbau der Elektronik<br />

wird diese mit der Rückschale<br />

im Ultraschallverfahren verschweißt.<br />

Das Resultat ist ein optimaler<br />

Verbund zwischen den einzelnen<br />

Komponenten und eine vollständig<br />

geschlossene Oberfläche.<br />

Die Tastaturen sind gegen Wasser-<br />

und Staubeintritt geschützt und<br />

ermöglichen somit eine vollständige<br />

und gründliche Reinigung. Mit<br />

einer Schutzklasse von bis zu IP68<br />

eignen sie sich auch zur Tauchdesinfektion.<br />

Je nach verwendetem<br />

Silikon ist auch eine Dampfsterilisation<br />

möglich.<br />

In Verbindung mit einer Folientastatur<br />

oder einer reinen Touch-<br />

Lösung kann das Gehäuse mit aufgespritzten<br />

Dichtungen im Mehrkomponentenspritzguss<br />

ausgestattet<br />

werden. Die integrierte Dichtung<br />

sorgt dafür, dass keine schwer zu<br />

reinigenden Spalten entstehen und<br />

die Elektronik vor dem Eindringen<br />

von Fremdkörpern und Flüssigkeiten<br />

geschützt ist. Mit einer von<br />

vornherein gut abgestimmten Konstruktion<br />

ist hier eine Schutzklasse<br />

bis IP65 zu erreichen.<br />

Hohe Wirtschaftlichkeit<br />

Vorteil der Mehrkomponenten-<br />

Spritzgusstechnik ist zudem, dass<br />

nur ein Bauteil konstruiert werden<br />

muss. Dies verringert die Investitionen<br />

und den Aufwand für Produktion<br />

und Qualitätssicherung<br />

erheblich. Denn letztendlich spielt<br />

bei jedem Produkt auch immer die<br />

Wirtschaftlichkeit eine Rolle. So ist<br />

zum Beispiel der finanzielle Aufwand<br />

für die Programmierung einer graphischen<br />

Benutzeroberfläche zwischen<br />

Mensch und Maschine ein<br />

nicht unerheblicher Faktor. Es gilt:<br />

Oft ist nicht alles, was technisch<br />

möglich ist, auch wirtschaftlich. Vor<br />

allem in Geräten mit einer geringen<br />

Anzahl an Funktionen, die zugleich<br />

eine gute Sichtbarkeit erfordern und<br />

in einer konstanten Benutzerinteraktion<br />

sind, bleiben bewährte Eingabekomponenten,<br />

wie die Folientastatur,<br />

daher die bevorzugte Wahl.<br />

Durch die geringeren Einmal-Werkzeugkosten<br />

bleibt der Kostenaufwand<br />

wesentlich geringer als für<br />

die meisten Alternativen - auch für<br />

Projektvolumen mit kleineren und<br />

mittleren Stückzahlen. ◄<br />

Bild 5: Aufgespritzte Silikontastatur auf Kunststoffrahmen<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

85


Bedienen und Visualisieren<br />

3D-Stereo für jede Anforderung in der Medizintechnik<br />

bedarf stehen in der 3D PluraView<br />

Produktfamilie vier verschiedene<br />

Modelle mit zwei unterschiedlichen<br />

Gehäusen zur Verfügung.<br />

Als Top-Modell der<br />

3D PluraView Baureihe<br />

visualisiert der PluraView 4K<br />

mit 10 bit Farbtiefe auf einer Bildschirmdiagonale<br />

von 28“ 3.840<br />

x 2.160 Pixel Auflösung. Das 3D<br />

PluraView 2,5K Modell bietet auf<br />

einer Bildschirm-Diagonale von<br />

27“ 2.560 x 1.440 Pixel Auflösung.<br />

Beide Modelle sind im Premium-<br />

Gehäuse mit integrierter Display­<br />

Port 1.2 Spiegelkarte erhältlich.<br />

Schneider Digital<br />

info@schneider-digital.de<br />

www.schneider-digital.com<br />

www.pluraview.com<br />

So unterschiedlich die Anwendungen<br />

in der Medizintechnik, so<br />

passend die 3D-Monitor-Lösung:<br />

Die innovative, passive Stereo-<br />

Monitor-Produktfamilie von Schneider<br />

Digital bietet für jede Anforderung,<br />

wie z. B. in der OP-Planung,<br />

der 3D-Computertomographie,<br />

in der anatomischen Bildgebung,<br />

dem 3D-Druck oder der Auswertung<br />

visueller Medizindaten das<br />

richtige Maß. Der 3D PluraView ist<br />

geeignet für alle 3D-Stereo fähigen<br />

Software-Anwendungen im Medizinbereich,<br />

wie z. B. VSP, Stereostaxie,<br />

MOE, Forsina CT-VR, Versalius<br />

3D, Sybyl, VMD syngo.four­<br />

Sight oder syngo.Via.<br />

Für die unterschiedlichen Anforderungen<br />

an Auflösung und v.a. Platz­<br />

Für Arbeitsplätze mit wenig<br />

Platzangebot<br />

steht der 3D PluraView FHD mit<br />

22“ bzw. 24“ und einer full HD Auflösung<br />

mit 1.920 x 1.080 Pixeln<br />

zur Verfügung. Durch sein kompaktes<br />

Gehäuse mit geringer Bautiefe<br />

benötigt er äußerst wenig Platz<br />

auf dem Schreibtisch und ist ideal<br />

geeignet für Arbeitsplätze auf engem<br />

Raum. ◄<br />

Neue High-End-ECU für Touchscreens<br />

RAFI setzt eigene Standard-<br />

ECUs in kundenspezifischen<br />

Touchscreens und Control-Panels<br />

ein. So konnten bis heute eine<br />

Vielzahl von Projekten für Industrie,<br />

Land- und Baumaschinen<br />

oder die Medizintechnik schnell<br />

und ressourcensparend realisiert<br />

werden. RAFI entwickelt und produziert<br />

die ECUs und die Touchscreens<br />

inklusive Sensoren selbst<br />

und kann so eine durchgängige<br />

Langzeit-Verfügbarkeit und Qualität<br />

der Systeme sicherstellen.<br />

Mit seinem ECU-Programm<br />

deckt RAFI ein breites Anwendungsspektrum<br />

ab. Für ein fache,<br />

kostensen sitive Bedien- und<br />

Anzeigeaufgaben mit max. 800<br />

x 600 Pixel Auflösung wurde die<br />

RAFI-Steuerungseinheit der Serie<br />

„ECO-ECU“ mit ARM Cortex-A5<br />

oder M3M4-Prozessor entwickelt.<br />

Höhere Bedienan sprüche und Auflösungen<br />

bis 1920 x 1080 Pixel bieten<br />

die Control Units der Baureihe<br />

„BALANCE-ECU“ mit Single ARM<br />

Cortex-A9 Prozessor. Für Touch-<br />

Eingabeoberflächen mit animierten<br />

Grafiken und Auflösungen bis<br />

zu 1920 x 1200 Pixel kommen die<br />

noch leistungsstärkeren „POWER-<br />

ECUs“ mit ARM Cortex-A9 in Dualoder<br />

Quad-Ausführung zum Einsatz.<br />

Nun hebt RAFI mit der neuesten<br />

Serie „ULTIMATE-ECU“ sein<br />

Programm an Embedded Control<br />

Units auf das nächste Performance-Level.<br />

Die „ULTIMATE-ECU“<br />

ist für Touchscreen-Anwendungen<br />

mit hochwertigen 3D-Visualisierungen,<br />

Multitouch-Eingaben und Full-<br />

HD-Bildschirmauflösungen bei Displaydiagonalen<br />

bis 24‘‘ konzipiert.<br />

Ihr Herzstück ist ein ARM Cortex-<br />

A35, i.MX8QuadXPlus-Prozessor<br />

von NXP mit Yocto-basiertem embedded<br />

Linux-Kernel und einer Taktung<br />

von 900 MHz. Standardmäßig<br />

bietet die „ULTIMATE ECU“ zwei<br />

Gigabit-Ethernet-, eine USB 3.0-<br />

und drei CAN-Bus-Schnittstellen.<br />

RAFI GmbH & Co. KG<br />

www.rafi.de<br />

86 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Bedienen und Visualisieren<br />

TFT-LCDs entwickelt für den professionellen<br />

Display-Markt<br />

Tianma kündigt eine neue Serie von TFT-LCD-<br />

Modulen an. Diese neue „P-Serie“ („Professional-Serie“)<br />

wurde entwickelt, um die verschiedenen<br />

Anforderungen zu erfüllen, die auf dem<br />

Markt für industrielle und medizinische Displays<br />

erforderlich sind. Die Displays der P-Serie wurden<br />

speziell entwickelt für die Anforderungen<br />

• des HMI/FA-Marktes (Human Machine Interface/Factory<br />

Automation) (Backlight mit langer<br />

Lebensdauer, LVDS-Schnittstelle, großer<br />

Temperaturbereich)<br />

• der Schifffahrt (hohe Helligkeit, Lesbarkeit bei<br />

Sonnenlicht)<br />

• der Avionik (hohe Auflösung, hohe Zuverlässigkeit)<br />

• in Zügen (hohe Helligkeit, sehr großer Temperaturbereich)<br />

• der Landwirtschaft/ Bauwesen (hohe Robustheit)<br />

• der medizinischen Diagnostik (hohes Kontrastverhältnis,<br />

sehr gute Gleichmäßigkeit des<br />

Schwarzpegels)<br />

• und für Patientenüberwachung im Krankenhaus<br />

sowie Ultraschalluntersuchungsgeräte (großer<br />

Betrachtungswinkel, PCAP touch).<br />

Die Displays der P-Serie wird es in drei Ausführungen<br />

geben:<br />

Advanced:<br />

• Hervorragende Bildqualität z. B. hohe Pixeldichte,<br />

extrem großer Betrachtungswinkel,<br />

hohes Kontrastverhältnis, großer Farbumfang,<br />

hervorragende Gleich mäßigkeit des Schwarzwertes,<br />

…<br />

• Langlebige LED-Hintergrund beleuchtung<br />

• Hohe Helligkeit und / oder großer Temperaturbereich<br />

(optional) z. B. für Außenanwendungen<br />

• Robust (optional) z. B. spezifiziert für hohe<br />

Schock- und Vibrationswerte<br />

Basic:<br />

• Erfüllung der Standardspezifikationen und<br />

Leistungsanforderungen des Marktes<br />

• Standardhelligkeit und lang lebige LED-Hintergrundbeleuchtung<br />

• Gutes Leistung-/Kostenverhältnis<br />

Entry:<br />

• Kostengünstige Lösungen für sehr preissensible<br />

Märkte<br />

PCAP (Projected CAPacitive) touch:<br />

• Alle PCAP Touch-Sensoren werden von Tianma<br />

selbst entwickelt und gefertigt<br />

• Zusammenbau des PCAP-Sensors mit dem<br />

TFT-LCD, optisches Bonding or Air-gap Bonding<br />

(„frame bonding”) erfolgen in-house. Bedienbarkeit<br />

mit Handschuhen oder bei nasser<br />

Oberfläche. Optimale Anpassung an den jeweiligen<br />

Einsatzbereich.<br />

• Standardisierte oder kundenspezifische Deckgläser<br />

sind (optional) verfügbar<br />

Gemeinsame Eigenschaften aller<br />

Ausführungen:<br />

• Produktverfügbarkeit für mindestens 5 Jahre,<br />

normalerweise 7 Jahre oder länger<br />

• Kleine MOQ (Mindestbestellmenge), normalerweise<br />

Stückzahlen auf Kartonebene<br />

• Spezielle Designregeln, um die Anforderungen<br />

des professionellen Marktes zu erfüllen<br />

• Herstellung des TFT-LCDs, des PCAP-Sensors<br />

und die Montage zum Touch Display erfolgen<br />

Tianma intern<br />

Zeitplan und Roadmap<br />

Erste Muster der P-Serie sind bereits verügbar..<br />

Es werden unter anderem Weitformatdisplays<br />

mit 7-Zoll (WVGA) und 10,6-Zoll (WXGA) dabei<br />

sein. Beide Displays haben eine hohe Helligkeit.<br />

Die ersten Produkte im 4:3-Format haben<br />

alle XGA-Auflösung und eine hohe Helligkeit,<br />

sie sind in den Größen 8,4 Zoll, 10,4 Zoll und<br />

12,1 Zoll erhältlich.<br />

Die jetzigen professionellen LCMs (Liquid<br />

Crystal Modules) von Tianma, einschließlich<br />

bestimmter Produkte der TM-Serie und aller<br />

Produkte der NL-Serie, werden erhalten bleiben<br />

und schrittweise in das neue Produktangebot<br />

der P-Serie überführt. Alle diese Produkte<br />

bleiben in Produktion und werden weiterhin<br />

vollständig unterstützt.<br />

Tianma Europe GmbH<br />

www.tianma.eu<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

87


Dienstleister<br />

Praxistest des COVID-19-<br />

Antikörpertests<br />

kurz vor der Markteinführung<br />

ES GIBT<br />

IMMER<br />

EINE<br />

LÖSUNG<br />

... für Elektronikentwicklung<br />

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... mit dem besten EMS-Konzept<br />

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Telefon: +49 34743 50-0<br />

E-Mail: info@tonfunk.de<br />

www.tonfunk.de<br />

25 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Helmut<br />

Hund GmbH (Wetzlar) spendeten freiwillig<br />

einige Tropfen Blut für einen ersten „Feldtest“<br />

des COVID-19-Antikörpertests des Unternehmens<br />

„Protzek Gesellschaft für Biomedizinische<br />

Technik mbH“ aus Lörrach.<br />

Große Spannung<br />

Nach dem Aufbringen der Blutproben auf<br />

einen dafür vorgesehenen Teststreifen und<br />

Zugabe einer speziellen Pufferlösung war die<br />

Spannung groß, welche Ergebnisse die Teste<br />

nach Auswertung mit dem Analysegerät PIA3<br />

liefern würden. Dieses Analysegerät basiert auf<br />

der von der Helmut Hund GmbH entwickelten<br />

Lateral-Flow-Testplattform LFT100 und wurde<br />

speziell auf diesen Antikörpertest zugeschnitten.<br />

Die Testungen erfolgten unter Anleitung<br />

unseres Betriebsarztes Dr. med. Wolfgang Bunk.<br />

Der innovative und schnelle Antikörpertest<br />

zeigt die relative Intensität der Immunantwort<br />

in einer Blutprobe an. Durch eine optoelektronische<br />

Messung der Testlinienstärke werden<br />

Bildung und Gehalt an IgG- und IgM-Antikörpern<br />

gegen das SARCS-CoV2- Virus angezeigt.<br />

Die Auswertung der Tests erfolgt mit dem Analyse-System<br />

PIA3 und beruht auf einer Kalibration<br />

mit speziellen (rekombinanten) IgG- und<br />

IgM-Antikörpern gegen das SARCS-CoV-2-Virus.<br />

Sein Auswertealgorithmus gibt das relative<br />

Ausmaß der Antikörperreaktion einer Testperson<br />

in Form einer dimensionslosen Zahl (Index) aus<br />

und berücksichtigt dabei einen vom Testhersteller<br />

ermittelten Schwellen wert, oberhalb dessen<br />

ein Test positiv gewertet wird. Mobil einsetzbar,<br />

einfach in der Handhabung und den Bestimmungen<br />

im stationären Labor absolut vergleichbar<br />

informiert das System auf einfache Weise und<br />

verlässlich über die meist 7 -10 Tage nach Infektionsbeginn<br />

festzustellende sog. Serokonversion<br />

die COVID-19-Immunantwort einer Testperson<br />

bzw. nach ihrer Impfung.<br />

15 Minuten Wartezeit<br />

Nach nur 15 Minuten Wartezeit stand jeweils<br />

das Ergebnis fest: PIA3 und der Antikörpertest<br />

konnten bei genesenen bzw. geimpften Testpersonen<br />

die Antikörperbildung (den Immunisierungsstatus)<br />

korrekt wiedergeben. Für den<br />

größten Teil der Probanden wurde jedoch ein<br />

negatives Ergebnis erhalten: Keine messbaren<br />

IgG/IgM-Werte. Somit eignet sich dieses<br />

Testsystem zur Impfkontrolle und zum Monitoring<br />

der Erkrankung, insbesondere auch<br />

für die Untersuchung asymptomatischer Personen,<br />

bzw. Patienten, die eine COVID-19<br />

Erkrankung ohne Kenntnis und Symptome<br />

haben oder kürzlich durchmachten.<br />

Der Test ist beim Bundesamt für Arzneimittel<br />

und Medizinprodukte (BfArM) angezeigt und<br />

steht kurz vor der Markteinführung in Kombination<br />

mit dem Analyse gerät PIA3. ◄<br />

Helmut Hund GmbH<br />

www.hund.de<br />

88 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Dienstleister<br />

Qualität ist messbar<br />

Ganzheitliche Digitalisierung für medizinische Baugruppe aus Kunststoff<br />

Preisgekrönt: das Medizinprodukt BluLavage von UTK Solution<br />

In einer Serienfertigung ist die<br />

Wiederholgenauigkeit von elementarer<br />

Bedeutung, wenn es um die<br />

Herstellung sehr präziser Bauteile<br />

mit beständiger Form- und Oberflächenqualität<br />

geht. Letztlich muss<br />

das erste Bauteil genauso maßhaltig<br />

gefertigt werden wie das X-tausenste<br />

Produkt, um sämtlichen<br />

Qualitätsanforderungen standzuhalten.<br />

Insbesondere wenn es sich<br />

um Einzel teile handelt, die in der<br />

Weiterverarbeitung zu einer kompletten<br />

Baugruppe montiert werden.<br />

In Summe kann diese Qualität<br />

nachhaltig nur sichergestellt werden,<br />

wenn der Fertigungsprozess<br />

optimiert ablaufen kann.<br />

die Probleme unserer Kunden und<br />

begleiten sie von den ersten technischen<br />

Konzepten bis hin zur Produktion<br />

und Zulassung hochpräziser<br />

Medizinprodukte“, skizziert Olaf<br />

Thiessies das Dienstleistungsspektrum<br />

von UTK.<br />

Digitalisierung von Anfang<br />

an<br />

Um die hohen Qualitätskriterien<br />

permanent im Auge zu behalten<br />

und letztlich auch erfüllen zu<br />

können, hat UTK vom Start weg<br />

auf Digitalisierung gesetzt, auch<br />

in der 3D-Messtechnik. Mit dem<br />

Lohnmess-Dienstleister Lometec<br />

hat UTK einen vielseitigen Partner<br />

gefunden. Vielseitig, weil der Spezialist<br />

für digitale Vermessungen<br />

über verschiedene Methoden zur<br />

3D-Digitalisierung verfügt. Vermessung<br />

„State of the art“ sozusagen.<br />

So wurde UTK bereits in der Entwicklungsphase<br />

des Spülsystems,<br />

das als Baugruppe aus insgesamt<br />

26 Einzelteilen besteht, von Lometec<br />

unterstützt.<br />

Individuelle Prüfung<br />

Jedes einzelne Bauteil wurde mithilfe<br />

des 3D-Scannings vermessen<br />

und dokumentiert. Dabei wurden<br />

Streifenmuster auf die Oberflächen<br />

der Einzelteile von BluLavage projiziert<br />

und von zwei Kameras nach<br />

dem Stereokameraprinzip erfasst.<br />

Da die Strahlengänge beider Kameras<br />

und des Projektors durch eine<br />

entsprechende Kalibrierung vorab<br />

Die UTK Solution GmbH ist ein<br />

renommiertes Unternehmen in<br />

der Produktentwicklung und -fertigung<br />

von Kunststoffbauteilen. Mit<br />

dem medizinischen Produkt BluLavage<br />

hat UTK ein nachhaltiges Spülsystem<br />

entwickelt, das den hohen<br />

Qualitätsanforderungen der Medizinbranche<br />

entspricht.<br />

Lometec GmbH & Co. KG<br />

www.lometec.de<br />

Nachhaltigkeit, generiert durch<br />

die Wiederverwendbarkeit der Bauteile,<br />

die in der Endoprothetik nicht<br />

mit dem Patienten in Berührung<br />

gekommen sind, zeichnet dieses<br />

Produkt aus. Preisgekrönt – wurde<br />

das Lüdenscheider Unternehmen<br />

bereits mit dem Effizienzpreis des<br />

Landes Nordrhein-Westfalen für Blu­<br />

Lavage ausgezeichnet. „Wir lösen<br />

3D-Scanning ist eine genaue und sehr verlässliche Methode zur<br />

Vermessung der Bauteile. Streifenmuster werden auf die Oberfläche<br />

projeziert und von zwei Kameras nach dem Stereokameraprinzip erfasst<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

89


Dienstleister<br />

Das Scanlabor von Lometec bietet vielseitige Vermessungsmethoden zur Digitalsierung an<br />

bekannt sind, lassen sich 3D-Koordinatenpunkte<br />

aus den drei unterschiedlichen<br />

Strahlenabschnitten<br />

berechnen. So kann die Teilegeometrie<br />

exakt erfasst und dokumentiert<br />

werden. Das Ergebnis sind vollständige<br />

Messdaten ohne Löcher oder<br />

fehlerhafte Punkte. Insbesondere<br />

bietet sich diese Messtechnologie<br />

für komplexe Kunststoffbauteile an.<br />

Hohe Datenqualität<br />

Auf der Basis, der von Lometec<br />

gelieferten Daten, konnten bereits<br />

in der frühen Projektphase schnell<br />

und komfortabel Werkzeug- und<br />

Produktoptimierungen vorgenommen<br />

werden. Alle Musterteile wurden<br />

so digital vermessen. Hierbei<br />

kristallisierten sich schnell Probleme<br />

in der Montage heraus, welche<br />

Anpassungen beispielsweise<br />

bei Gehäuse und Deckel notwendig<br />

machten.<br />

Diese Messdaten wurden genutzt,<br />

um die Korrekturen durchzuführen,<br />

um eine passgenaue Fertigung<br />

der Gehäuseteile in Serie sicherzustellen.<br />

Denn deutlich teurer ist<br />

es, im Nachgang Teile nachzuarbeiten.<br />

„Uns hat die hohe Qualität<br />

der gelieferten Daten überzeugt“,<br />

erinnert sich Geschäftsführer Olaf<br />

Thiessies von der UTK Solution an<br />

die Anfänge der Zusammenarbeit<br />

mit der Firma Lometec.<br />

Akkreditierung<br />

Lometec wurde im Jahr 2010<br />

gegründet und hat sich von Beginn<br />

an stets technisch, räumlich und<br />

personell weiterentwickelt. Nach<br />

der ISO Zertifizierung wurde der<br />

Lometec im Jahr 2014 die Akkreditierung<br />

für taktile Koordinatenmesstechnik<br />

erfolgreich durch die<br />

DAKKS bescheinigt.<br />

Im Jahr 2019 erweiterte Lometec<br />

den Geltungsbereich der ausgesprochenen<br />

Akkreditierung um<br />

das Digitalisieren technischer Formteile<br />

mittels 3D-Scanning inklusive<br />

der nachgeschalteten GOM-Auswertungen.<br />

Diese Leistungen entsprechen<br />

somit den Anforderungen<br />

an Qualitätsmanagementsysteme<br />

gemäß der IATF 16949 für die Automobilindustrie.<br />

„Diese Akkreditierungen<br />

haben sich natürlich sehr<br />

positiv auf unsere weitere Unternehmensentwicklung<br />

ausgewirkt“,<br />

konstatiert Lometec-Geschäftsführer<br />

Jörg Werkmeister.<br />

Akkreditiertes Messlabor<br />

nach DIN EN ISO/IEC<br />

17025:2018<br />

Aktuell ist der Messdienstleister<br />

ein nach DIN EN ISO/IEC<br />

17025:2018 akkreditiertes Messlabor.<br />

„Heute werden in zwei vollklimatisierten<br />

Messräumen Messungen<br />

mit modernstem Messequipment<br />

namhafter deutscher<br />

Hersteller eingesetzt“ erklärt Jörg<br />

Werkmeister stolz. Das neu eingerichtete<br />

3D-Scanlabor, mit drei<br />

GOM-Systemen zur optisch, flächenhaften<br />

Antastung ist aktuell<br />

das Beste vom Besten zur Digitalisierung<br />

technischer Formteile.<br />

Requalifizierungsprüfung<br />

Derzeit wird das medizinische<br />

Produkt BluLavage weltweit vertrieben.<br />

Deshalb werden die einzelnen<br />

Bauteile von Lometec regelmäßig<br />

einer Requalifizierungsprüfung<br />

unterzogen. „Durch diese<br />

Maßnahme werden frühzeitig Fertigungstrends<br />

erkannt“, nennt Jörg<br />

Werkmeister die Vorzüge. Detektiert<br />

wird zum Beispiel Verschleiß im Fertigungsprozess,<br />

der in der Folge für<br />

erhebliche Fertigungstoleranzen sorgen<br />

kann. Die einmal gemessenen<br />

3D-Daten dienen Lometec dabei<br />

praktisch als Blaupause.<br />

Diese bilden den Ist-Zustand<br />

ab. Die hochauflösenden Messdaten,<br />

die von Produkten aus dem<br />

laufenden Prozess erfasst werden,<br />

dienen somit als Grundlage<br />

für eine sogenannte IST-IST-Analyse.<br />

Die Daten werden gesichert<br />

und in Form eines Messprotokolls<br />

dem Kunden zur Verfügung gestellt.<br />

Perfektes Monitoring<br />

„So erhält die UTK ein perfektes<br />

Monitoring über den Ist-Zustand<br />

seiner laufenden Produktion und<br />

der verwendeten Produktionsmittel“,<br />

betont Jörg Werkmeister noch<br />

einmal den Nutzen der Requalifizierungsprüfung.<br />

„Wir erkennen frühzeitig<br />

einen schleichenden Verschleiß<br />

in den einzelnen Werkzeugen“,<br />

ergänzt Olaf Thiessies, so dass entsprechend<br />

frühzeitig mit Wartungen<br />

der Werkzeuge reagiert werden<br />

kann, bevor Teile gefertigt werden,<br />

die außerhalb der definierten Toleranzen<br />

liegen. „Das spart uns jede<br />

Menge Geld in der laufenden Produktion.<br />

Durch die Flexibilität und<br />

Schnelligkeit von Lometec kann im<br />

Fall der Fälle entsprechend zügig<br />

reagiert werden.“<br />

Letztlich bestehe seitens UTK<br />

auch eine rechtliche Verpflichtung,<br />

dass die produzierten Teile auch<br />

nach Jahren noch den Anforderungen<br />

der Zulassung entsprechen, wie<br />

Olaf Thiessies erklärt. „Die nachhaltige<br />

Sicherung der Qualität ist also<br />

unser ureigenes Interesse.“<br />

Passende Messtechnologie<br />

Die Dienstleistungen von Lometec<br />

sind in unterschiedlichsten Branchen<br />

gefragt. Von der Automobilbranche,<br />

Luft- und Raumfahrtindustrie, über<br />

die Elektronikbranche bis hin zum<br />

klassischen Maschinenbau werden<br />

die unterschiedlichsten Leistungen<br />

im Bereich der 3D-Messtechnik<br />

nachgefragt. „Je nach<br />

technischer Anforderung wählen<br />

wir aus unserem Port folio die passende<br />

Messtechnologie aus“, erklärt<br />

Jörg Werkmeister. Neben den klassischen<br />

Verfahren wie die taktile<br />

und optisch videobasierte Koordinaten-Messtechnik,<br />

wird vor allem<br />

im Bereich der Automobilproduktion<br />

häufig das ganzheitliche digitalisieren<br />

mittels 3D-Scanning zudem<br />

aber auch die industrielle Computertomographie<br />

(ICT) immer mehr<br />

nachgefragt. „Die Nutzung und<br />

Dokumentation valider Daten über<br />

die Beschaffenheit und Geometrie<br />

eines Bauteils nehmen stetig zu, insbesondere<br />

weil das von auditierten<br />

Zulieferunternehmen verlangt wird“,<br />

blickt Jörg Werkmeister optimistisch<br />

in die Zukunft. Vor allem die hohe<br />

Qualität, Schnelligkeit und Flexibilität<br />

als externer Dienstleister haben<br />

in den letzten Jahren für ein kontinuierliches<br />

Wachstum gesorgt – analog<br />

zur gesamten Branche. ◄<br />

Fehlentwicklungen an den Bauteilen lassen sich sehr schnell an den<br />

gelieferten Messdaten dedektieren<br />

90 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Funkt(ioniert) die Medizintechnik ohne<br />

Risiken?<br />

Dienstleister<br />

Vom Notfalleinsatz zur Klinik, von der Intensivstation aufs Handy, von zuhause zum Hausarzt – Patientendaten<br />

werden heute oft drahtlos übertragen. Um Zeit zu sparen, Leben zu retten und Abläufe zu erleichtern. Aber<br />

welche Risiken verbergen sich hinter diesen Funkkanälen?<br />

Autoren:<br />

Josef Bauer (links)<br />

Connectivity & Products -<br />

Lab Manager Operations EMC<br />

Thomas Röder (rechts)<br />

Global Head of Product<br />

Management<br />

SGS Germany GmbH<br />

www.sgsgroup.de<br />

Dahingehend haben sich in den<br />

letzten Jahren auch die normativen<br />

Anforderungen hinsichtlich der<br />

elektromagnetischen Verträglichkeit<br />

(EMV) angepasst. Entsprechend der<br />

früheren Ausgabe der EN 60601-1-<br />

2:2007 waren noch Warnhinweise in<br />

der Bedienungsanleitung des Medizinsystems<br />

gefordert, dass gewisse<br />

Schutzabstände von Funksendern<br />

zu Medizingeräten eingehalten werden<br />

müssen. Nachdem sowohl<br />

die Dichte von Funksendern in der<br />

Umgebung von Medizin geräten<br />

zugenommen hat, als auch verstärkt<br />

Funksysteme integriert wurden,<br />

waren diese Schutzabstände<br />

mehr und mehr untauglich für die<br />

Praxis. Aus diesem Grund wurden<br />

in der aktuell gültigen EN 60601-1-<br />

2:2015 zusätzliche Prüfungen aufgenommen,<br />

bei denen die mögliche<br />

Beeinflussung von Medizinsystemen<br />

hinsichtlich typischer direkt<br />

benachbarter Funksysteme im Frequenzbereich<br />

zwischen 385 MHz<br />

und 5,785 GHz mit Prüfpegeln bis<br />

zu 28 V/m getestet wird. Das ist um<br />

ein Vielfaches höher als die klassischen<br />

Pegel von 3 bzw. 10 V/m.<br />

Damit soll sichergestellt werden,<br />

dass die Systeme in der heutigen<br />

elektromagnetischen Umgebung mit<br />

diversen Funksystemen auch wirklich<br />

praxistauglich und damit funktionssicher<br />

sind. Die neue Ausgabe<br />

der IEC 61326-2-6:2020 für Geräte<br />

der Invitro-Diagnostik (IVD) adressiert<br />

u. a. das gleiche Thema.<br />

Neue Anforderungen<br />

Die aktuellsten Anforderungen<br />

aus der IEC 60601-1-2:2014<br />

+ AMD1:2020 für Medizingeräte<br />

ergänzen diese Thematik, indem<br />

neue Prüfanforderungen hinsichtlich<br />

magnetischer Störquellen wie<br />

Induktionskochherden, induktivem<br />

Laden an Fahrzeugen (WPT) sowie<br />

RFID-Systemen im Nahbereich<br />

für die Frequenzbereiche 30 kHz,<br />

134,2 kHz und 13,56 MHz mit bis<br />

zu 65 A/m definiert wurden. Während<br />

bei den Anforderungen aus<br />

den Ausgaben der IEC 60601-1-2<br />

noch typische Puls-Modulationen<br />

bei den entsprechenden Tests<br />

anzuwenden sind, fordert die FDA<br />

(U.S. Food and Drug Administration)<br />

über den AIM-Standard 7351731<br />

als add-on die Prüfung mit unterschiedlichen<br />

realen RFID-Modulationen,<br />

um die möglichen Beeinflussungen<br />

von Medizingeräten in<br />

der Praxis so spezifisch wie möglich<br />

verifizieren zu können.<br />

Radio Equipment Directive<br />

Unabhängig von diesen Anforderungen<br />

muss jeder Inverkehrbringer<br />

von Medizingeräten, der<br />

Funkmodule in sein Gerät integriert,<br />

sich auch um spezielle Anforderungen<br />

der Radio Equipment Directive<br />

(RED) kümmern. Selbst bei einem<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

91


Dienstleister<br />

Zukauf von bereits qualifizierten<br />

Funkmodulen sind bestimmte Rahmenparameter<br />

zu berücksichtigen.<br />

Im speziellen Fall handelt es sich<br />

hier um ein sogenanntes „Combined<br />

Equipment“, also einer Verbindung<br />

zwischen einem Medizingerät<br />

und einer Funkanlage. Ein<br />

entsprechender Guide zur Vorgehensweise<br />

kann z. B. ETSI EG<br />

203 367 entnommen werden und<br />

ggf. sind u. a. spezielle zusätzliche<br />

Tests hinsichtlich „Radiated Spurious<br />

Emission“ in Kombination des<br />

Medizingerätes mit dem Funkmodul<br />

erforderlich.<br />

Vorsicht vor Cyberattacken<br />

Neben den bereits erwähnten<br />

Risiken, die sich durch den stark<br />

zunehmenden Einsatz von Funkschnittstellen<br />

in der Medizintechnik<br />

ergeben, ermöglichen Netzwerkschnittstellen<br />

und insbesondere<br />

Funkschnittstellen Cyberattacken<br />

auf medizinische Geräte und die<br />

Infrastruktur. Cyberattacken führen<br />

nicht nur zu Risiken hinsichtlich<br />

der Datensicherheit, sondern<br />

insbesondere auch zu Risiken hinsichtlich<br />

der Verfügbarkeit und des<br />

fehlerfreien Betriebs von Geräten<br />

und Systemen. Gerade aufgrund<br />

der fehlenden physischen Verbindung<br />

zu einem Gerät oder einem<br />

Netzwerk, müssen Funkschnittstellen<br />

auch Angreifern im Umkreis von<br />

einigen Metern standhalten. Unzulänglich<br />

gesicherte drahtlose Schnittstellen<br />

erlauben Angreifern möglicherweise<br />

Daten abzuhören, Daten<br />

und Befehle zu manipulieren, Netzwerkzugang<br />

zu erlangen, Firmware<br />

zu manipulieren und damit, in letzter<br />

Konsequenz, unmittelbar die<br />

Patientensicherheit und -gesundheit<br />

zu beeinflussen.<br />

Studie deckt Misstände auf<br />

Eine Studie des BSI zeigte erst<br />

kürzlich, dass diverse medizinische<br />

Geräte über ungesicherte<br />

Funkschnittstellen, wie bspw. Bluetooth<br />

Low Energy (BLE), sensitive<br />

Daten, wie PIN-Codes oder kryptografische<br />

Schlüssel, übertragen<br />

und einige Geräte sogar Befehle<br />

von nicht authentifizierten Geräten<br />

oder Smartphone-Apps ausführen.<br />

Solch ungesicherte Schnittstellen<br />

ermöglichen also, unter Umständen,<br />

gezielte Angriffe auf Medizingeräte<br />

und dahinterliegende Netzwerke.<br />

Deshalb fordert nun auch, die<br />

auf EU-Ebene eingeführte und<br />

am 26. Mai <strong>2021</strong> in Kraft getretene<br />

Medical Device Regulation ((EU)<br />

2017/745 (MDR)), die Entwicklung<br />

von „cyber“-sicheren Medizingeräten<br />

nach aktuellem Stand der Technik,<br />

mit dem Ziel, insbesondere auch<br />

Cybersecurity-Risiken zu minimieren.<br />

Entsprechende Anforderungen<br />

werden in allen Regionen formuliert,<br />

auch in den Vereinigten Staaten.<br />

Hier fordert die Food and Drug<br />

Administration (FDA), verantwortlich<br />

für die Zulassung von Medizingeräten<br />

für den US-amerikanischen<br />

Markt, Cybersecurity-Risiken im<br />

Design zu berücksichtigen und hinreichend<br />

abzuschwächen. Richtlinien-Dokumente<br />

sind sowohl für<br />

die MDR, hier insbesondere das<br />

MDCG 2019-16 Dokument „Guidance<br />

on Cybersecurity for Medical<br />

Devices“, als auch, herausgegeben<br />

von der FDA verfügbar.<br />

Risiko-Management-<br />

Prozess<br />

Ganz wesentlich für diesen Prozess<br />

ist es, einen dedizierten Risiko-<br />

Management-Prozess für Cybersecurity-Risiken<br />

nach der in ISO<br />

14971:2019 beschriebenen Methodik<br />

anzuwenden. Darüber hinaus<br />

gibt es eine Reihe von Standards<br />

die sowohl adäquate Entwicklungsprozesse<br />

(Secure Development Life<br />

Cycle), als auch „Best Practices“<br />

und Methoden beschreiben, die die<br />

Entwicklung von „cyber“-sicheren<br />

Produkten unterstützen. Zudem<br />

erlaubt die Einbindung von unabhängigen<br />

Prüflaboren, den angestrebten<br />

Sicherheits-Level zu prüfen<br />

und zu attestieren. ◄<br />

Link zur Studie des BSI:<br />

https://www.bsi.bund.de/SharedDocs/Downloads/DE/BSI/DigitaleGesellschaft/ManiMed_Abschlussbericht.pdf?__blob=publicationFile&v=1<br />

92 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


Software/Tools/Kits<br />

Von der „Last“ mit den Anforderungen<br />

oxaion gmbh<br />

info@oxaion.de<br />

www.oxaion.de<br />

Ein Medizintechnik-Unternehmen<br />

sucht eine neue Unternehmens-Software.<br />

Dafür kann es unterschiedliche<br />

Gründe geben: Technologie,<br />

Regularien oder einfach funktionale<br />

Defizite. Außerdem soll ja zukünftig<br />

auch alles digital und modern sein.<br />

Doch wie findet man die „richtige“<br />

Software?<br />

Software-Auswahl<br />

In der Regel gibt es zwei Arten der<br />

Software-Auswahl: das Unternehmen<br />

macht das selbst oder<br />

sucht sich einen Berater.<br />

Für beide Varianten gibt<br />

es gute Argumente. Egal,<br />

welchen Weg ein Unternehmen<br />

geht, ist es wichtig,<br />

sich über die grundlegenden<br />

Anforderungen<br />

im Vorfeld Gedanken zu<br />

machen.<br />

Was bedeutet das?<br />

Grundlegende Anforderungen<br />

sind z. B. regulatorische<br />

Vorgaben, technische<br />

Voraussetzungen<br />

oder Module bzw. Fachbereiche,<br />

die umgesetzt<br />

werden sollen. Weiterhin<br />

gilt es, die wesentlichen<br />

Anforderungen aus den einzelnen<br />

Fachbereichen zu dokumentieren.<br />

Dabei sind auch Themen wichtig, die<br />

heute vielleicht nicht gut abgebildet<br />

sind oder fehlen und welche Anforderungen<br />

in der Zukunft abgebildet<br />

werden sollen. Natürlich sollen auch<br />

alle Prozesse besser und integrierter<br />

„laufen“.<br />

Alles, was zum Zeitpunkt der Einführung<br />

nicht bekannt, bzw. nicht dokumentiert<br />

ist, wird im Projekt zu klären<br />

sein. Dies äußert sich dann häufig in<br />

verlängerten Projektlaufzeiten, erhöhten<br />

Kosten und Unzufriedenheit auf<br />

Anbieter- und Kundenseite.<br />

Im regulatorischen Umfeld<br />

der Medizintechnik sind auch<br />

einige Vorgaben zu erfüllen, die<br />

z. B. eine Validierung des einzuführenden<br />

Computer-Systems, bzw.<br />

der dort abzubildenden Prozesse<br />

erfordern. Bei den o.a. Anforderungen<br />

ist daher auch ein sogenanntes<br />

Lastenheft Voraussetzung. An<br />

dessen Form gibt es auch einige<br />

Anforderungen, wie eine saubere<br />

Indexierung bzw. Nummerierung<br />

der Anforderungen.<br />

Da dies in Projekten nicht so<br />

einfach zu erstellen ist, hat oxaion<br />

gerade für kleinere Unternehmen<br />

hier ein Validation-Package erstellt,<br />

in dem alle relevanten Dokumente<br />

für die Validierung enthalten sind.<br />

Whitepaper zu diesen<br />

Themen:<br />

• Digitalisierung und Regularien -<br />

IT in der Medizintechnik<br />

• Cloud & Software as a<br />

Service für Medizintechnik-<br />

Unternehmen ◄<br />

Statistik im Qualitätsmanagement<br />

„Minitab V20.1 Statistical Software“<br />

ist ein System für Qualitätsstatistik,<br />

Business Analytics, Business<br />

Intelligence und Datenmodellierung.<br />

Minitab V20.1 wurde speziell<br />

für Datenanalysen im Qualitätsmanagement<br />

entwickelt und bietet<br />

eine umfassende Palette von<br />

statistischen Methoden und grafischen<br />

Werkzeugen, integriert in<br />

eine Systemumgebung zum Datenimport,<br />

zur 2D- und 3D-Datenanalyse,<br />

zur Projektverwaltung, zum<br />

Reporting und zur Ergebnisdokumentation.<br />

Für das Data-Mining in<br />

den Bereichen Predictive Analytics<br />

und Predictive Maintenance<br />

stehen die CART-Technologien<br />

(CART-Klassifikation und CART-<br />

Regression) zur Verfügung. Das<br />

weltweit anerkannte Softwarepaket<br />

Minitab V20.1 setzt dabei<br />

branchenunabhängig Maßstäbe in<br />

der Qualitätsanalyse für Produktion,<br />

Handel, Verwaltung, Finanzund<br />

Versicherungswesen und wird<br />

auch im Bereich der Medizintechnik<br />

und der Pharmaindustrie eingesetzt.<br />

Eine weitere spezielle Ausrichtung<br />

von Minitab V20.1 sind die<br />

Analyseverfahren nach der Six-<br />

Sigma-Methodik, Lean Six Sigma<br />

und Design for Six Sigma. Das ist<br />

einer der Gründe, weshalb führende<br />

Consultants Minitab V20.1<br />

weltweit empfehlen.<br />

ADDITIVE Soft- und<br />

Hardware für Technik und<br />

Wissenschaft GmbH<br />

info@additive-net.de<br />

www.additive-net.de<br />

meditronic-journal 3/<strong>2021</strong><br />

93


Software/Tools/Kits<br />

Julia beschleunigt die Entwicklungen in den<br />

Bereichen KI, Medizin und Robotik<br />

Spectrum Instrumentation präsentiert „Julia“-SDK für fortschrittliche Anwendungen<br />

Schnelleres Processing<br />

Die Kombination von Spectrum Produkten und<br />

Julia hilft auch, das Processing zu beschleunigen<br />

und die Latenz zu verringern. Die Spectrum-Produkte<br />

bieten extrem schnelle Datenübertragungen<br />

mit einer Vielzahl verschiedener<br />

Erfassungs- und Generierungsmodi (wie<br />

Single, Multi, Gated und FIFO), mit denen der<br />

Testdurchsatz optimiert werden kann. Dies ist ein<br />

entscheidender Vorteil für Situationen, in denen<br />

schnelle Entscheidungsberechnungen erforderlich<br />

sind, weswegen Spectrum-Produkte in Anwendungen<br />

mit autonomen Fahrzeugen, Robotern,<br />

Drohnen, Imaging, medizinischen Geräten und<br />

Steuerungssystemen eingesetzt werden können.<br />

Aufgrund des universellen Designs können<br />

sie auch mit fast jedem Sensor (Beschleunigungsmesser,<br />

Wandler, Fotodioden, Detektoren,<br />

MEMS usw.) verwendet werden, die üblicherweise<br />

in diesen anspruchsvollen Anwendungen<br />

zum Einsatz kommen.<br />

Ein Beispiel<br />

Der Kampf gegen das Corona-Virus findet<br />

nicht nur in medizinischen Labors statt, sondern<br />

auch am Computer. Der Umgang mit den<br />

riesigen Datenmengen für die Impfstoffentwicklung<br />

erfordert moderne Tools: „Julia“, eine relativ<br />

neue Softwaresprache, erfreut sich wachsender<br />

Beliebtheit. Sie bietet eine vergleichbare<br />

Geschwindigkeit und Funktionalität wie die<br />

Programmierung in C und ermöglicht gleichzeitig<br />

wissen schaftliches und numerisches Rechnen.<br />

Als führender Hersteller von Test- und Messinstrumenten<br />

präsentiert Spectrum Instrumentation<br />

ein Software Development Kit (SDK), damit<br />

die gesamte Produktpalette von über 200 verschiedenen<br />

Digitizern, Generatoren und Digital<br />

I/O-Produkten mit „Julia“ verwendet werden kann.<br />

Ein wesentliches Merkmal dieser Programmiersprache<br />

ist, dass sie speziell für Anwendungen<br />

entwickelt wurde, die eine extrem schnelle Datenverarbeitung<br />

erfordern, wie „Machine Learning“<br />

und wissenschaftliches Rechnen. Beispielsweise<br />

enthalten die Bibliotheken von Julia optimiertes<br />

Source-C sowie Fortran-Codes für lineare<br />

Algebra, Zufallszahlengenerierung, Signalverarbeitung<br />

und sogar String Processing. Darüber<br />

hinaus bietet Julia Parallelität: Das gewünschte<br />

Skript wird direkt von der Befehlszeile mit einer<br />

bestimmten Anzahl von Kernen aufgerufen und<br />

dadurch parallelisiert gestartet. Darüber hinaus<br />

ist es möglich, Aufgaben direkt an verschiedene<br />

Threads zu senden oder Loops parallel auszuführen.<br />

Das Ergebnis ist eine Sprache, die ähnliche<br />

Geschwindigkeiten wie C bietet und gleichzeitig<br />

eine Codierung ermöglicht, die mit Python<br />

oder MATLAB vergleichbar ist. Unternehmen<br />

auf der ganzen Welt setzen Julia in einer Vielzahl<br />

von Anwendungen ein. Einige Beispiele<br />

sind hier zu finden:<br />

https://juliacomputing.com/case-studies/<br />

Das perfekte Duo<br />

Julia und Spectrum Instrumentation ergänzen<br />

sich perfekt: Die Spectrum-Produkte eignen sich<br />

ideal zum Erfassen oder Erzeugen der schnellen<br />

elektronischen Signale, die z. B. in KI-Anwendungen<br />

oder in der Robotik nötig sind. Das Unternehmen<br />

bietet ein umfangreiches Sortiment an<br />

Digitizern für die Erfassung von analogen oder<br />

digitalen Signalen im Frequenzbereich von DC<br />

bis GHz. Zusätzlich gibt es ein umfangreiches<br />

Angebot an hochauflösenden Arbitrary Waveform<br />

Generatoren (AWGs). Diese Produkte eignen<br />

sich perfekt für die Erzeugung von Steuersignalen,<br />

die Wiedergabe von Wellenformen<br />

und die Simulation von Signalen. Die Produkte<br />

sind in verschiedenen Formfaktoren erhältlich,<br />

darunter sehr kompakte PCIe-Karten, die in<br />

fast jedem PC verwendet werden können oder<br />

LXI-Boxen, die über Ethernet mit einem Netzwerk<br />

oder PC verbunden werden sowie PXIe-<br />

Karten für die Standardinstallation in automatisierten<br />

Testsystemen.<br />

Dr. Josef Höffner vom Leibniz-Institut für<br />

Atmosphärenphysik in Deutschland entwickelt<br />

Hochleistungs-LIDAR-Systeme (Light Detection<br />

and Ranging) zur Messung von Temperatur<br />

und Windgeschwindigkeit in der Atmosphäre.<br />

Als Nutzer von Julia sagt er: „Wir führen eine<br />

komplexe Datenerfassung und -steuerung mit<br />

30 Hochgeschwindigkeitssignalen durch, wofür<br />

drei Karten von Spectrum über Wochen rund um<br />

die Uhr im geschlossenen Regelkreis arbeiten.<br />

Unser Laser erzeugt 500 Impulse pro Sekunde<br />

und wir müssen in Echtzeit berechnen, was als<br />

nächstes passieren soll, um dann die Steuerung<br />

anzupassen. Ohne eine extrem schnelle<br />

Berechnung geht es also nicht. Das bedeutet<br />

schnelle Elektronik, schnelle Auswertung und<br />

dann schnelle Steuerung der Hardware. Wir<br />

haben festgestellt, dass Julia eine einzigartige<br />

Kombination aus Geschwindigkeit und dynamischer<br />

Programmierung bietet, die unsere Softwareentwicklung<br />

stark vereinfacht.“<br />

Das neue SDK, welches Julia unterstützt,<br />

steht allen Spectrum-Kunden kostenlos zur Verfügung.<br />

Spectrum-Produkte bieten eine branchenführende<br />

5-Jahres-Garantie mit kostenloser<br />

Software und Firmware-Updates für die<br />

Lebensdauer jedes Geräts. ◄<br />

Spectrum Instrumentation GmbH,<br />

Germany<br />

sales@spectrum-instrumentation.com<br />

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94 meditronic-journal 3/<strong>2021</strong>


AU T O R I S I E R T E R<br />

H DISTRIBUTOR H<br />

Dual-GPU AI-Workstation<br />

RCX-1500-PEG-Serie<br />

Für NVIDIA Tesla/Quadro/GeForce-Grafikkarten<br />

Für Intel 10th Gen. Coffee Lake Xeon, i-Core-CPUs<br />

10G USB, 32 Dig. I/O, PCIe x Slots<br />

Gig E-Lan, 4-fach Wechselrahmen uvm.<br />

Jedes System kann individuell konfiguriert werden.<br />

Weitere Systeme finden Sie auf WWW.PLUG-IN.DE<br />

Irrtum und Änderungen vorbehalten. Erwähnte Firmen- und Produktnamen sind evtl.<br />

eingetragene Warenzeichen der jeweiligen Hersteller. © PLUG-IN Electronic GmbH <strong>2021</strong><br />

PLUG-IN Electronic GmbH – Am Sonnenlicht 5 – 82239 Alling – Telefon +49 ( 0 ) 81 41 . 36 97 - 0 – E-Mail info@plug-in.de

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