3-2021
Fachzeitschrift für Medizintechnik-Produktion, Entwicklung, Distribution und Qualitätsmanagement
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 />
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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 />
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Ob Geburtstag, Taufe oder<br />
Jubiläum – Nutzen Sie diesen<br />
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tun und wünschen Sie sich<br />
von Ihren Gästen etwas Besonderes:<br />
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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 />
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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 />
... für Elektronikfertigung<br />
... für High Level Assembly<br />
... mit dem besten EMS-Konzept<br />
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06463 Falkenstein/Harz<br />
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 />
www.spectrum-instrumentation.com<br />
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 />
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