3-2021

beamnet

Fachzeitschrift für Medizintechnik-Produktion, Entwicklung, Distribution und Qualitätsmanagement

November Juni/Juli 3/2021 November-Dezember Jg. 12 1/2008

Fachzeitschrift für

Medizin-Technik

meditronicjournal

AC/DC-Netzteile und

DC/DC-Wandler

TRACO POWER, Seite 38


MADE

SWISS

In Silico We Trust

Solving development

and compliance

issues of medical

devices; it’s time for

virtual prototyping,

Sim4Life!

www.zmt.swiss

www.mrc-gigacomp.de


Kein Problem wenn die Welt untergeht

Editorial

Nadine Rauch, Geschäftsführerin der

AMSYS GmbH & Co. KG

Singt Tim Benzko in seinem kürzlich veröffentlichten

Lied. So schlimm steht es mit

der Medizintechnik nicht, ganz im Gegenteil.

In der letzten Ausgabe von meditronic-journal,

stellte Hans-Peter Bursig vom ZVEI die

Frage in welche Richtung sich die Gesundheitswirtschaft

entwickeln wird und ob die

Pandemie zu einem beschleunigten Wachstum

der Medizintechnik beitragen wird. Die

Zahlen sprechen dafür und die Nachfrage an

medizinischen Geräten steigt.

Dazu beigetragen haben auch die plötzlichen

Anforderungen für die Versorgung von

Covid-Patienten. Die Engpässe an Intensivbetten,

an medizinisch geschultem Personal,

Beatmungsgeräten und anderen medizinischen

Geräten haben uns die Grenzen von Planung

und vermeintlicher Sicherheit aufgezeigt. Es

stellt sich die Frage, ob nun der Moment eines

Überdenkens der Gesundheitsversorgung einer

zunehmend alternden Gesellschaft gekommen

ist, und wie die Medizintechnik mit immer kleineren

und verbesserten medizinischen Geräten,

neuen Analysemethoden zur Auswertung

von Krankendaten und stetigen Innovationen

gerecht werden könnte? Die Sicherung der

Verfügbarkeit von Ressourcen und Wissen,

deren regulierter Einsatz und eine Steigerung

der Effizienz durch innovative Ansätze spielen

dabei eine wichtige Rolle.

meditronic-journal 3/2021

Unternehmen und Verbraucher haben in den

letzten Jahrzehnten vom weltweiten Handel

profitiert, und müssen nun die schmerz liche

Erfahrung machen, dass grenzüberschreitende

Lieferketten keine Selbstverständlichkeit

sind. Dass sowohl die Verfügbarkeit, als

auch technisches Wissen in Deutschland vorhanden

sind, zeigte sich bei der Beschaffung

von Bauteilen für Beatmungsgeräte im letzten

Jahr, als der Weltmarkt in Aufruhr war, die

Lieferzeiten ins Unendliche schossen und der

deutsche Hersteller Analog Microelectronics

trotzdem wichtige Differenzdrucksensoren für

die künstliche Beatmung von Covid-Patienten

liefern konnte. So verwundert es auch nicht,

dass insbesondere die deutschen KMUs zur

Innovationskraft beitragen. Bei Patenten und

dem Welthandelsanteil in der Medizintechnologie

liegt Deutschland auf Platz 2 hinter den

USA. Als eine wichtige Stütze ist auch die

öffentliche Förderlandschaft in Deutschland

hervorzugeben. Bahnbrechende Entwicklungen

gelingen oft mit Hilfe von Forschungsinstituten,

wie beispielsweise die Implantation

von Messzellen im NeuHeart-Projekt des

Fraunhofer IMM, das über eine Rückkopplung

eines transplantierten Herzens an den

VagusNerv die Leistungsfähigkeit transplantierter

Patienten erhöht.

Laut des aktuellen Branchenberichts des

Bundesverbands für Medizintechnologie liegen

die Hauptfelder für Innovation im Bereich der

elektronischen Kommunikation, 3D-Druck, Big

Data, Robotik und Sensorik (Quelle: Branchenbericht

MedTech des Bundesverband für Medizintechnologie

von Mai 2020). Die Bandbreite

reicht dabei von der elektronischen Patientenakte

und Telemedizin, intelligenter Software

zur Auswertung von bestehenden Diagnosedaten

bis hin zu völlig neuartigen Methoden

und Implantaten, um genauere Biodaten des

Patienten zu gewinnen.

Sensoren erfassen dafür physikalische oder

chemische Eigenschaften ihrer Umgebung.

Der Sensor eines Fieberthermometers „fühlt“

(lat. „sentire“) beispielsweise die Körpertemperatur.

Aber auch Konsumerprodukte wie

Smartwatches und Fitnessarmbänder vereinen

unterschied liche Sensoren. Interessant

wird es da, wo innovative oder smarte Sensoren

Daten erfassen, diese gesammelt und

sicher ausgewertet werden, den einzelnen

Nutzer unterstützen und die Daten in anonymisierter

Form weiter Verwendung finden.

Damit dies sicher geschehen kann, kommt

die KI ins Spiel, wie beispielsweise bei dem

jungen Start-Up Unternehmen Juli Health,

welches sich die Sensoren der SmartWatch

zu Nutze macht um Daten zu bündeln und

maschinell auszuwerten und sowohl chronisch

kranke als auch gesundheitsbewusste

Menschen zu unterstützen.

Smarte Sensoren können im Gesundheitsbereich

nicht nur Krankheitsverläufe beschreiben,

sondern Probleme lösen, die Arbeit erleichtern

und die Effizienz steigern. Ihr großes Potenzial

können sie auch in der Point-of-Care-Technik

ausspielen, etwa um dem Arzt in der Praxis

oder am Krankenbett digital, schnell und

mobil eine von der KI unterstützte Antwort zu

liefern. Neben den in Implantaten oder Laborequipment

fest verbauten Sensoren können

andere live während einer OP oder zur Vorsorge

Daten liefern, u.a. über Katheter. Hier

sind mittlerweile auch lokale Druckmessungen

mit nur noch haardicken Sensoren wie

dem IntraSense an unterschiedlichen Körperflüssigkeiten

möglich, beispielsweise zur

Bestimmung von Position und Art eines Arterienverschlusses.

Sensorik in der Medizin ist das Fundament

einer intelligenten Gesundheitsversorgung.

Nur durch eine Vielzahl von Daten ist die KI

überhaupt in der Lage Aussagen zu treffen und

kann Big Data einen Mehrwert für die Gesellschaft

erbringen. Dabei erstreckt sich die Verbreitung

der Sensoren über eine Vielzahl von

Anwendungen in und am Körper des Patienten

womit eine Brücke zur Digitalisierung in

der Medizin geschlagen wird. Schnell kommt

beim Thema Big Data in der Medizin auch

die Datensicherheit ins Spiel. Damit Daten

in anonymisierter Form durch KI-Systeme

präventiv analysiert, bisher evtl. unbemerkte

Zusammenhänge erkannt und Behandlungsempfehlungen

ausgesprochen werden können

bedarf es nationaler Bestimmungen zur regulierten

Verwendung der Daten.

Die Digitalisierung der Gesundheitsbranche

birgt weiterhin spannende Entwicklungsmöglichkeiten

für die Medizintechnik. Sensorik

wird dabei eine treibende Rolle spielen, ob in

Geräten oder direkt im Körper. In Anbetracht

der jüngsten Entwicklungen bei der Beschaffung

von Rohmaterialien und Halbleiterkomponenten

auf dem internationalen Markt wird

das Thema der Liefersicherheit dabei eine

stärkere Beachtung finden, gerade auch weil

die Bevölkerung wieder bereit ist mehr in ihr

Gesundheitssystem zu investieren und die

Nachfrage steigt.

Nadine Rauch

3


Inhalt/Impressum

3 Editorial

4 Inhalt/Impressum

6 Aktuelles

10 Schwerpunkt

Komponenten

31 Aus Forschung und Technik

32 Antriebe

38 Stromversorgung

53 Sensoren

56 Messtechnik

59 Kommunikation

60 Interview

63 Dosiertechnik

64 Produktion

66 Lasertechnik

68 Qualitätssicherung

70 Materialien

72 Medical PC/SBC/Zubehör

80 Bedienen und Visualisieren

88 Dienstleister

93 Software/Tools/Kits

Fachzeitschrift für

Medizin-Technik

meditronicjournal

■ Herausgeber und Verlag:

beam-Verlag

Krummbogen 14, 35039 Marburg

www.beam-verlag.de

Tel.: 06421/9614-0

Fax: 06421/9614-23

■ Redaktion:

Dipl.-Ing. Christiane Erdmann

redaktion@beam-verlag.de

■ Anzeigen:

Myrjam Weide, Tel.: 06421/9614-16

m.weide@beam-verlag.de

Sabine Tzschentke, Tel.: 06421/9614-11

sabine.tzschentke@beam-verlag.de

Tanja Meß, Tel.: 06421/9614-18

tanja.mess@beam-verlag.de

■ Erscheinungsweise:

5 Hefte jährlich

■ Satz und Reproduktionen:

beam-Verlag

■ Druck & Auslieferung:

Brühlsche Universitätsdruckerei,

Gießen

Der beam-Verlag übernimmt trotz sorgsamer

Prüfung der Texte durch die Redaktion

keine Haftung für deren inhaltliche

Richtigkeit. Alle Angaben im Einkaufsführer

beruhen auf Kundenangaben!

Handels- und Gebrauchsnamen, sowie

Waren bezeichnungen und dergleichen

werden in der Zeitschrift ohne Kennzeichnungen

verwendet. Dies berechtigt nicht zu

der Annahme, dass diese Namen im Sinne

der Warenzeichen- und Markenschutzgesetzgebung

als frei zu betrachten sind und

von jedermann ohne Kennzeichnung verwendet

werden dürfen.

November Juni/Juli 3/2021 November-Dezember Jg. 12 1/2008

Fachzeitschrift für

Medizin-Technik

meditronicjournal

AC/DC-Netzteile und

DC/DC-Wandler

TRACO POWER, Seite 38

Fachartikel in dieser Ausgabe

Stromversorgungslösungen

für medizinische Geräte

In diesem technischen Beitrag untersuchen

wir einige der Schlüsselprinzipien von

IEC 60601, die sich auf die Implementierung der

Stromversorgung beziehen, sowie einige der

neuen Anforderungen, wie die Notwendigkeit

der Risiko-Abschätzung. Außerdem werden

einige praktische Möglichkeiten zur Einhaltung

der Konformität überprüft, etwa die für die

Hersteller medizinischer Geräte verfügbare

Unterstützung. 38

Funkt(ioniert) die Medizintechnik ohne Risiken?

Elektronische

Stromversorgungen

digitalisieren

Die globale Vernetzung

erfordert in vielen Bereichen

intelligente Systeme. Hier

stellen digitale Netzteile

nicht nur entscheidende

Systemdaten bereit, sie sorgen

auch für mehr Effizienz. 50

Vom Notfalleinsatz zur Klinik, von der Intensivstation aufs Handy, von zuhause zum

Hausarzt – Patientendaten werden heute oft drahtlos übertragen. Um Zeit zu sparen, Leben

zu retten und Abläufe zu erleichtern. Aber welche Risiken verbergen sich hinter diesen

Funkkanälen? 91

4 meditronic-journal 3/2021


Juli/August 3/2021

Wissen, worauf es ankommt:

Wie wirken sich Netzteil-Features in der Praxis aus?

Am Beispiel des Medizin-Netzteiles MPM-K450 zeigt dieser Beitrag auf, welche Besonderheiten

Medizinnetzteile aufweisen und auf was ein Entwickler bei der Auswahl achten sollte. 44

Hygiene, Funktionssicherheit und Usability

Der Anspruch an Geräte in der Medizintechnik ist seit jeher enorm

hoch. Nicht auszudenken, wenn ein Beatmungsgerät einfach seine

Funktion aufgibt, oder ein Eingabe fehler bei einer Infusionspumpe zu

einer Überdosierung führt. Leitgebend sind hier die drei Parameter:

Hygiene, Funktionssicherheit und Usability. 84

Flexible und hygienische Verbindungen

Anwendungen in der Medizintechnik müssen höchste Anforderungen

erfüllen und sind oft großen mechanischen und chemischen

Einflüssen ausgesetzt. Das gilt auch für die eingesetzten

Steckverbindungen. Silikonumspritzte Systemlösungen bieten durch

ihre Widerstandsfähigkeit und Flexibilität viele Vorteile. 26

Ultraschall für Mikroimplantate

Die Behandlung von chronischen Autoimmunkrankheiten

muss nicht zwangsläufig mit kostspieligen Medikamenten

und unerwünschten Nebenwirkungen einhergehen. Mit Hilfe

von Neuromodulation können Krankheiten wie rheumatoide

Arthritis, chronische Kopfschmerzen, Asthma oder Parkinson

behandelt werden. 31

meditronic-journal 3/2021

5


Aktuelles

Emtron electronic wird neuer

Vertriebspartner für Mornsun

EMTRON electronic GmbH

www.emtron.de

Die beiden Geschäftsführer Jörg

Traum (Emtron electronic) und

Tiger Li (Mornsun Power) haben

in der letzten Aprilwoche in einer

Video konferenz einer Vertriebspartnerschaft

für die gesamte Mornsun-

Produktpalette durch Emtron electronic

zugestimmt. Damit bekommt

Emtron wieder einen „alten Bekannten

ins Haus“, denn ein Teil des

Mornsun-Sortiments wurde bereits

vor Jahren von Emtron vertrieben.

D-A-CH-Region

Die Vereinbarung zum Vertrieb

der Produktpalette wie

AC/DC-Wandler, DC/DC­Konverter,

nichtisolierte Schaltregler sowie

IGBT- und LED-Treiber, betrifft die

gesamte D-A-CH-Region.

Exzellenter Service

Der chinesische Hersteller Mornsun

zählt zu den innovativsten und

größten Stromversorgungsherstellern

der Welt mit einer großen Entwicklungsabteilung

und hunderten

von Patenten. Mit dem überzeugenden

Anspruch, Kunden nicht nur mit

qualitativ hochwertigen Produkten,

sondern auch mit exzellen tem Service

zu überzeugen, liegen beide

Unternehmen auf einer Wellenlänge.

Emtron sieht sich als Beratungs- und

Lösungsanbieter für den wachsenden

innovativen Stromversorgungsbedarf

bei technisch anspruchsvoller

Aufgabenstellung. Für jeden spezifischen

Anwendungsfall kann das

Unternehmen durch seine technischen

Berater exakt das tatsächlich

passende Produkt anbieten. „Mornsun

bietet mit seinen Schwerpunktbranchen

wie Bahn, Smart-Grids,

Automotive, Medizin und Photovoltaik

sinnvoll und praktikable Lösungen

an. „Insofern kann Mornsuns

Stromversorgungs-Portfolio unser

bisheriges Produkt angebot ideal

in Schwerpunkten ergänzen“, so

Jörg Traum, Geschäfts führer bei

Emtron ◄

Welches Kabel wofür?

Die Kabelwelt kann verwirrend

sein…Welches Kabel benötigt man

in welchem Anwendungsbereich?

Gerade Kommunikationskabel haben

unterschiedlichste Einsatzmöglichkeiten,

vom Videokoaxialkabel über

Hochfrequenzkabel bis zum Nano-

Sensorkabel ist die Kabelwelt heterogen

und für das jeweilige Anwendungsgebiet

spezialisiert.

Inspiriert durch die zunehmende

Digitalisierung sowie durch das

Feedback der Kunden hat bda connectivity

die Kabelsuche in einer

schnell zugänglichen und anschaulichen

Weise verarbeitet. Für die Welt

der Kommunikationskabel wurde ein

neues Portal geschaffen:

https://welches-kabel-wofuer.de

Hier werden allgemeine Einsatzbereiche

für die verschiedenen

Kabeltypen gezeigt und kurz

beschrieben.

Intuitive Bedienung

Der Besucher der Website gelangt

intuitiv, ja fast spielerisch, in die

jeweiligen Anwendungsbereiche und

kann dort auf die in diesem Bereich

gängigen Kabeltypen klicken, um

sich über die Besonderheiten der

einzelnen Kabel in Kürze zu informieren.

Diese Angaben enthalten

einen Link zur jeweiligen Produkt­

6 meditronic-journal 3/2021


Aktuelles

Ansmann AG feiert 30jähriges Firmenjubiläum

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

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

AG, Thilo Hack, Vorstand Vertrieb- und Entwicklung seit März 2021, Gründer-Tochter und Vorsitzende des

Aufsichtsrats Ulrike Unterwandling, Gründer-Tochter Sabine Schöbinger, Business Development ANSMANN AG,

Markus Fürst, Vorstand Personal, Produktion und Finanzen seit 2010. © Ansmann AG

Als der Elektrotechnikingenieur

Edgar Ansmann das Unternehmen

1991 gründete, bestand das Portfolio

aus importierten Akkus und ersten

meditronic-journal 3/2021

mobilen Consumer-Geräten. Heute

machen Ansmann-Akkus, Ladegeräte

und Elektrokleingeräte von

Taschenlampe bis Powerbank im

seite des Unternehmens, wo weiterführende

Informationen über das

jeweilige Kabel zu finden sind. Bei

Bedarf gelangt der Nutzer von dort

aus zur Produktdatenbank, um die

Spezifikationen für das entsprechende

Kabel zu erhalten.

„Auf diese Weise nehmen

wir dem Besucher Berührungsängste

und schaffen eine erste

Orientierung in der Kabelwelt.“, so

Alexandra Zange, Marketing-Verantwortliche

der bda connectivity

GmbH. „Das Portal ist der Anfang

unserer Reise zusammen mit dem

Kunden – wir möchten das beste

Nutzererlebnis bieten, vom Orientierungsportal

welches-kabelwofür

über die Website bis zur

Online-Produktdatenbank.“

Anwendungsbereiche

Die Kunden sind in den

Bereichen Elektro- und Elektronikindustrie,

Telekommunikation,

Elektrofachgroßhandel, Automobilzulieferindustrie,

Audio- und

Studio technik sowie Medizintechnik

und Wissenschaft tätig.

bda connectivity

www.bda-connectivity.com

Elektrofachhandel nur noch etwa

die Hälfte des Firmenumsatzes

von 56 Mio Euro im Jahr 2019 aus.

Großes Thema sind hier derzeit die

Digitalisierung und der Ausbau des

Online-Geschäfts.

Stetiges Wachstum und

internationale Expansion

Stetig gewachsen ist der Industrielösungsbereich:

Ansmann-Antriebe

und Akkusysteme sind in E-Bikes

und Lastenfahrzeugen, Ladegeräte

im Fahrradfachhandel, Akku systeme

in Powertools, robusten Outdoor-

Beleuchtungssystemen oder medizinischen

Geräten zu finden.

30 Prozent des Umsatzes des

Unternehmens im Familienbesitz

werden derzeit im Ausland gemacht.

Weitere internationale Expansion

ist laut Vorstand Markus Fürst,

geplant. Ein wichtiger Zielmarkt

in dem expandiert werden soll ist

unter anderem die Medizintechnik.

So wurde im vergangenen Jahr die

ISO-13485 Zertifizierung für die Herstellung

spezifischer medizintechnischer

Geräte erfolgreich absolviert.

Ansmann heute

Mehr als 400 Mitarbeiter hat Ansmann

heute weltweit; rund 250 in

Deutschland. Zur Gruppe gehören

ein Werk in China, das vor allem

Batterien und Geräte für den asiatischen

Markt produziert, sowie

fünf Tochtergesellschaften in Großbritannien,

Frankreich, Schweden,

China und Hongkong. Ansmann-

Produkte sind weltweit verfügbar.

Fundiertes Wachstum mit

Innovationen und hoher

Qualität

Die Vorstände Thilo Hack,

Markus Fürst und Aufsichtsratsvorsitzende

Ulrike Unterwandling,

vereint ein klares Ziel: „Möglicherweise

wachsen andere Firmen im

E-Mobility- und Akkutrend derzeit

schneller. Wachstum alleine ist für

uns jedoch nicht das Entscheidende.

Unser Unternehmen soll aus eigener

Kraft, stabil, mit hochwertigen

Produkten und Technologien punkten.

Hierzu trägt unsere starke Ausstrahlung

als technologisch hochinnovatives

Familienunternehmen,

unsere seit vielen Jahren durch

eine enge Zusammenarbeit mit

asiatischen und anderen internationalen

Partnern etablierten Partnerschaften

auf Augenhöhe, sowie

unsere starke und langjährige Verwurzelung

in unseren Kernmärkten

in der Akku- und Ladetechnik ganz

wesentlich bei.“

Erst vor kurzem haben große

Teile des Ansmann-Führungsteams

gewechselt. Thilo Hack, der seit über

10 Jahren den Bereich Industrielösungen

aufgebaut hat, wurde

zusammen mit Markus Fürst zum

gleichberechtigten Vorstand ernannt.

Mit Ulrike Unterwandling, der jüngsten

Tochter des früheren Gründers übernahm

wieder ein Mitglied der Gründerfamilie

den Aufsichtsratsvorsitz.

Ansmann AG

info@ansmann.de

www.ansmann.de

7


Aktuelles

„Zielbild Medizintechnik 2025“

Industrieverbände fordern in einem gemeinsamen Positionspapier die Stärkung des Medizintechnik-Standorts

Deutschland

Zielbild Medizintechnik 2025

ZVEI - Zentralverband

Elektrotechnik- und

Elektronikindustrie e. V.

www.zvei.org

Zielbild

Medizintechnik

2025

Juni 2021

BVMed / SPECTARIS / ZVEI

„Deutschland muss ein starker

Medizintechnikstandort sein und

bleiben“, erklären die drei Medizintechnik-Branchenverbände

BVMed,

Spectaris und ZVEI in ihrem gemeinsamen

„Zielbild Medizintechnik

2025“. Zu den Forderungen gehört

ein ressortübergreifender und strategischer

„MedTech-Dialog“ in

Anlehnung an andere Branchendialoge,

um gesundheits-, wirtschaftsund

forschungspolitische Aspekte

gemeinsam zu berücksichtigen.

„Die Medizintechnik muss und will

leistungsstark sein, daran gibt es

spätestens seit der jüngsten Pandemie-Erfahrung

keine Zweifel mehr.

Mit unserem Zielbild 2025 geben

wir der Politik nicht nur die nötigen

reformpolitischen Handlungsempfehlungen

an die Hand, sondern

appellieren verbandsüber greifend

und eindringlich, dass in der kommenden

Legislatur gemeinsam

gehandelt werden muss“, betonen

die drei Verbände.

Fünf Handlungsfelder

Insgesamt fünf Handlungsfelder

entlang der Wertschöpfungskette

zeigen die Wirtschaftsverbände

auf, für eine innovative,

wirtschaftlich gesunde und international

wettbewerbsfähige deutsche

Medizintechnikbranche 2025

und darüber hinaus. Hierzu brauche

es eine koordinierte industriepolitische

Unterstützung der Branche,

um strukturelle Reformen

anzu packen: Getrennte Ressortzuständigkeiten

für Gesundheit,

Forschung und Wirtschaft verhindern

bislang eine politische

Gesamtstrategie für die Medizintechnik.

Ihre komplexen Belange

in den Bereichen Forschung und

Entwicklung, Regulierung, Produktion

und Marktzugang gehen dabei

zu oft unter. Die Verbände schlagen

neben einem strategischen „Med-

Tech-Dialog“ unter Einbindung der

drei Bundesministerien für Wirtschaft,

Forschung und Gesundheit

zudem eine digitale Bestandsplattform

versorgungs kritischer Medizinprodukte,

eine bessere Förderung

klinischer Studien sowie

einen Zugang der Unternehmen zu

Gesundheitsforschungsdaten vor.

Forschung und Produktion

„Forschung und Produktion müssen

für mittelständische Medizintechnik-Unternehmen

am Standort

Deutschland weiterhin möglich

sein. Dafür müssen wir die Produktions-

und Lieferketten stärken

und smarte Lösungen unter Einbindung

der MedTech-Industrie entwickeln“,

so BVMed-Geschäftsführer

Dr. Marc-Pierre Möll.

Digitalisierung

Besonderes Potenzial sehen die

Verbände in der Digitalisierung: „Die

digitalen Möglichkeiten müssen

auch in der Medizintechnik stärker

in die deutsche Gesundheitswirtschaft

integriert werden“, so

Hans-Peter Bursig, ZVEI-Fachverbandsgeschäftsführer

Elektromedizinische

Technik. „Wir müssen die

Voraussetzungen für einen Datenraum

Gesundheit schaffen, die Einbindung

in den European Health

Data Space gewährleisten und so

einen rechtssicheren Zugang zu

diesen Daten für auch für die Industrie

erreichen.“ Anonymisierte

Gesundheitsdaten für die kommerzielle

Forschung, Entwicklung und

Innovationen spielten eine immer

wichtigere Rolle.

Regulierungsflut

eindämmen

Dass Herstellungsprozesse und

der Marktzugang in der EU für die

Medizintechnik immer komplexer

werden, sehen die Verbände auch

aufgrund steigender regulatorischer

Anforderungen: „Die Medizintechnik-

Branche hat mit einer seit Jahren

ansteigenden Flut an Regulierungen

zu kämpfen, nicht zuletzt durch die

Medical Device Regulation (MDR),

deren bürokratischer Mehraufwand

nicht immer zu zusätzlicher Patientensicherheit

beiträgt. Diesem Trend

gilt es mit dem politischen Willen zu

begegnen, jede neue Regulierung

auch an ihren Auswirkungen auf die

Wettbewerbs- und Innnovationsfähigkeit

unserer Hightech-Industrie

zu messen“, betont Dr. Martin

Leonhard, Vorsitzender der Medizintechnik

im Deutschen Industrieverband

Spectaris.

Ziel müsse sein, den Medizintechnikindustriestandort

Deutschland

dauerhaft zu stärken. Die Vorstellung

des Zielbildes ist der Auftakt

für einen politischen Diskurs, der in

der nächsten Legislatur periode fortgeführt

und intensiviert wird.

Das Zielbild kann auf der Webseite

www.zvei.org und den Webseiten

der Verbände heruntergeladen

werden. ◄

8 meditronic-journal 3/2021


Nanoscribe wird ein Unternehmen der

CELLINK-Gruppe

Aktuelles

Nanoscribe

www.nanoscribe.com

Die Mikrofabrikationssysteme von

Nanoscribe basieren auf der Zwei-

Photonen-Polymerisation (2PP)

und ermöglichen die additive Fertigung

extrem filigraner Strukturen

und Objekte auf der Nano-, Mikround

Mesoskala. Weltweit mehr als

2.500 Nutzer profitieren vom Rapid

Prototyping und industriellen Fertigungsprozessen

mit den 3D-Druckern

von Nanoscribe in Laboren,

Multi-User-Einrichtungen und Produktionsstätten

in Forschung und Industrie.

Das weltweit führende Biokonvergenz-Unternehmen

CELLINK

und Nanoscribe kooperieren und

Nanoscribe wird damit Teil der CEL­

LINK-Gruppe

Bioprinting-Lösungen

Nanoscribe, der Pionier und

Marktführer in der hochpräzisen

additiven Fertigung, stärkt

durch den Beitritt zur CELLINK-

Gruppe seine strategische Position.

CELLINK wurde 2016 für die

Vermarktung der weltweit ersten

universellen Biotinte gegründet.

Das börsen notierte Unternehmen

hat sein Portfolio konsequent zu

einem Biokonvergenz-Unternehmen

ausgebaut, das Lösungen für

Bioprinting, Multiomics, Zelllinienentwicklung

und Diagnostik anbietet.

Nanoscribe wird als Teil des

CELLINK-Geschäftsbereichs Bioprinting-Lösungen

für die hochpräzise

additive Fertigung entwickeln.

Die Life-Science-Branche

befindet sich derzeit

in einem spannenden

Wandel. Viele Prozesse

und Technologien können

dank miniaturisierter

Lösungen schneller

und kosteneffizienter

werden. Ein Engpass bei

der Sequenzierung stellt

dabei der Preis der Reagenzien

dar, wie zum Beispiel

die Probenvorbereitungsschritte

für Einzelzell-Genomik-Anwendungen

zeigen. Gemeinsam

mit den Mikrofabrikationstechnologien

von

Nanoscribe begegnet die

CELLINK-Gruppe diesem Wandel.

Mit allen Geschäftsbereichen der

CELLINK-Gruppe wird die Miniaturisierung

einer Vielzahl innovativer

Anwendungen vorangetrieben

und das Angebot für Labore

weiter ausgebaut.

Nanoscribes Expertise im

hochpräzisen 3D-Druck für

Life Science und Medizin

Mit Nanoscribe wird die

CELLINK-Gruppe zum weltweit

ersten Life-Science-Unternehmen

mit internen Ressourcen zur additiven

Fertigung auf Basis der Zwei-

Photonen-Polymerisation (2PP). Die

2PP-Technologie von Nanoscribe ermöglicht

das Bioprinting von vaskulären

Mikroumgebungen im subzellulären

Maßstab, die für Zellstudien

und Lab-on-a-Chip-Anwendungen

geeignet sind. Ziel ist es, die Produktentwicklung

der gesamten

Unternehmensgruppe voranzutreiben

und kontinuierliche Einnahmen

durch die Herstellung von Implantaten,

Mikronadeln, mikroporösen

Membranen und Verbrauchsmaterialien

für Omics-Anwendungen mit

Nanoscribe-Systemen zu erzielen.

Durch die Kombination der hochmodernen

makrostrukturellen Bioprinting-Technologie

von CELLINK mit

der mikrostrukturellen Bioprinting-

Technologie von Nanoscribe sind

starke Synergien für den 3D-Druck

realistischerer Gewebearchitekturen,

einschließlich der Vaskularisierung

und zellstützender Strukturen, zu

erwarten. Die 2PP-Technologie von

Nanoscribe wird über alle Geschäftsbereiche

der CELLINK-Gruppe hinweg

Produktentwicklungen ermöglichen

und das Angebot der CEL­

LINK-Gruppe erweitern. „Mit der

hochmodernen 2PP-Technologie von

Nanoscribe werden wir unser Produktportfolio

ergänzen, um unseren

Kunden eine breitere Produktpalette

anbieten können. Wir führen unsere

starke, zielgerichtete Wachstumsagenda

mit bahnbrechenden biokonvergierenden

Technologien zusammen,

um den medizinischen Fortschritt

weltweit gemeinsam voranzutreiben“,

betont Erik Gatenholm,

CEO von CELLINK.

Vielseitige

Mikrofabrikationslösungen

für Spitzenforschung und

industrielle Lösungen

Als Pionier und Marktführer für

2PP-basierte Mikrofabrikationstechnologien

hat sich Nanoscribe

einen Kundenstamm in über

30 Ländern weltweit in den unterschiedlichsten

Branchen aufgebaut.

„Wir sind stolz auf unsere

hochmoderne 2PP-Technologie

und bieten unseren Kunden Mikrofabrikationssysteme

zur Verwirklichung

ihrer bahnbrechenden

Ideen. Wir sind ein dynamisches,

preisgekröntes Unternehmen und

immer bestrebt, unsere marktführende

Position durch enge Beziehungen

zu unseren Kunden auszubauen“,

sagt Martin Hermatschweiler,

Mitgründer und CEO von

Nanoscribe. Basierend auf der

Expertise in 2PP-basierten Mikrofabrikationstechnologien

unterstützt

Nanoscribe die Spitzenforschung

und treibt industrielle Innovationen

in vielfältigen Bereichen wie Bioprinting,

Mikrofluidik, Mikrooptik,

Mikromechanik, Biomedizintechnik

und in der integrierten Photonik

weiter voran. „Wir freuen uns,

Teil der CELLINK-Gruppe zu werden

und gemeinsam die Möglichkeiten

der 2PP-Technologie weiter

voranzutreiben“, ergänzt Martin

Hermatschweiler. ◄

meditronic-journal 3/2021

9


Komponenten

Sonder-Beschichtung mit hoher Resistenz gegen Transpiration

Federkontakte werden standardmäßig

mit Gold beschichtet, da Gold

eine exzellente elektrische Leitfähigkeit

und einen hohen Schutz

vor Korrosion und Oxidation bietet.

Applikationsbedingt kann die

N&H Technology GmbH auch

andere Edelmetall-Beschichtungen

wie Nickel, Palladium-Nickel, Messing

und Palladium Cobalt in silber

und schwarz

anbieten. Auch

die partielle

Beschichtung

einzelner Bauteile,

wie nur der

Kolben oder die

Stifthülse, sind

möglich. In diesem

Zusammenhang

besonders

interessant,

sind Federkontakte

mit

der Super AP-

Beschichtung,

die N&H Technology

als Sonderbeschichtung

anbietet. Diese

Nickel-freie Beschichtung ist extrem

widerstandsfähig gegen elektrolytische

bzw. galvanische Korrosion,

bei gleichzeitig äußerst geringem

Widerstand. Im Vergleich zur Standardbeschichtung

Gold weist sie

eine doppelt erhöhte Widerstands ­

fähigkeit gegen Salzwasser und

Transpiration, sowie eine um Faktor

30 erhöhte Robustheit gegen

Elektrolyse auf. Anwendung findet

diese Beschichtung besonders

bei rauen Einsatzbedingungen im

Outdoor- und Industriebereich aber

auch in medizinischen Bereich.

Gerade im Cardiobereich und bei

elektrischen Wearables, wo die

Anwendung am Körper des Benutzers

stattfindet, kommt die wesentlich

erhöhte Widerstandsfähigkeit

gegen Transpiration der Elektronik

zugute. Die Ingenieure von N&H

Technology beraten ihre Kunden

ausführlich zu diesem Thema.

N&H Technology GmbH

www.nh-technology.de

Alles in einer Steckerlösung

unbeschwerte Bedienung mit Latex-

Handschuhen.

Anwendungen

sind z. B. Übertragungen von

hochauflösenden 4K- sowie

8K-Videos, Fotos oder Röntgenbildern

über eine längere Distanz

mit sehr hohen Datenraten. Dank

spezieller Linsentechnologie mit

geringstmöglicher Einfügedämpfung

wird die Instandhaltung und

Reinigung auch für ungeschultes

Personal eine Leichtigkeit. Durch

das robuste Design und Einfachheit

sind auch mobile Anwendungen

mit bis zu 10.000 Steckzyklen keine

Herausforderungen für das optical­

CON HYBRID MED System.

NEUTRIK Vertriebs GmbH

www.neutrik.de

Das neue opticalCON HYBRID

MED System von Neutrik bietet

16 LWL-Leitungen und zwei Stromkontakte

in einer Steckerlösung an.

Durch das Übertragen von Strom

und Daten in einer Kabellösung

werden Stolperfalle im OP-Saal

reduziert und die Sicherheit erhöht.

Der HYBRID MED Stecker ist so

designt, dass er sehr leicht zu reinigen

ist und eine möglichst glatte

Oberfläche aufweist. Das ergonomische

und ausgeklügelte Design

des Steckers ermöglicht auch eine

Anbindung

Die opticalCON HYBRID MED-

Serie umfasst konfektionierte Kabelund

Einbausteckverbinder im gängigen

D-Format sowie Breakout-

Kabel mit vier bis acht LC-Anschlüssen

für die weitere Anbindung. ◄

10 meditronic-journal 3/2021


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Seit 1964 bietet Susumu (SSM) innovative und hochqualitative Dünnschichtwiderstände

für alle Bereiche der Elektronikindustrie an. Als Spezialist in der

Dünnschichttechnologie und einer der weltweit größten Hersteller bietet

das Unternehmen eine große Bandbreite hochwertiger Bauteile an, u.a.

Chipwiderstände, Chipnetzwerke bis 1,5 kV, Präzisionswiderstandsnetzwerke,

HF-Dämpfungsglieder, HF-Abschlusswiderstände oder Stromsensoren.

Verbesserte

RG-Dünnschicht-Widerstände

Susumu Deutschland hat mit der RoHS-konformen

Serie PRG eine zweite verbesserte

Ausführung der RG-Serie vorgestellt, die bei

4-facher Nennleistung dieselbe Präzision und

Zuverlässigkeit beibehält.

Die RoHS-konforme Serie PRG ist eine verbesserte Ausführung

der RG-Serie von Susumu

Durch ein neues Design der Anschlüsse

konnte die Wärmeableitung verbessert werden;

die Anschlüsse befinden sich auf der

Längsseite. Diese Anschlussart ist nicht für

alle Anwendungen geeignet, daher wurde

die Bodenklemme an den Schmalseiten

vergrößert. Damit können auch solche Applikationen

bedient werden, bei denen die

unkonventionelle lange Bodenklemme nicht

möglich ist. Durch ihre Stabilität auch unter

rauen Bedingungen ist die neue Serie insbesondere

für Anwendungen in der Robotik

sowie in der Ansteuerung von Gleichstrommotoren

und Wechselrichtern geeignet.

Die in der Baugröße 1206 im Bereich von

10 bis 100 KOhm lieferbaren Widerstände

bestehen aus NiCr und sind daher sehr

rauscharm. Der Betriebstemperaturbereich

erstreckt sich von -55 bis +155 °C bei einem

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

bis 0,5 %. Die Nennleistung beträgt 1 W.

Aufgrund der kleinen Bauformen sind die

Widerstände bis 1 GHz einsetzbar. Die hohe

Langzeitstabilität wird durch eine anorganische

Passivierung erreicht.

ATS Serie

Chip-Dämpfungselemente

Im riesigen elektromagnetischen Spektrum

wird nur ein Bruchteil für die drahtlose Kommunikation

genutzt: der Bereich von 1 MHz bis

30 GHz. Und der ist dicht belegt – von drahtlosen

Kommunikationssystemen einschließlich

Kurzwellen-, AM-, FM-, TV-Rundfunk, Mobilfunk,

sowie von verschiedenen Anwendungen

wie Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, oder industriellen

und medizinischen Systemen.

Da hier kaum noch ungenutzte Frequenzen

übrig sind, soll der Frequenzbereich für die

drahtlose Kommunikation erweitert werden.

Hierfür müssen einige Hürden genommen

werden, da die Signaldämpfung durch die

Luft, die Kommunikationsdistanz und die

Fähigkeit, feste Objekte zu durchdringen mit

zunehmender Frequenz abnehmen. Um eine

ausreichende Signalstärke für viele Nutzer

bereitzustellen, sind Hochverstärkungsantennen

sowie Strahlformungstechniken und

Diversitätsverfahren erforderlich. Module,

die breite Frequenzbereiche abdecken, werden

immer wichtiger, um viele Kommunikationsbänder

in nur einem Gerät abzudecken.

Dementsprechend müssen auch die

Dämpfungsglieder angepasst werden. Diese

spielen eine wichtige Rolle beim Begrenzen

von Sende- oder Empfangssignalen auf die

gewünschte Signalstärke. Dies ist immer

dann notwendig, wenn ein zu starkes Antennensignal

Gerätestörungen verursachen

könnte oder empfindliche Empfänger vor

Überlastung geschützt werden müssen.

Wie alle Komponenten werden Dämpfungsglieder

anhand verschiedener Spezifikationen

definiert. Die primären sind der

Dämpfungswert sowie der Frequenzbereich.

Letzterer wurde bei den Attenuatoren der

ATS-Serie auf 30 GHz erweitert. Diese decken

somit im Vergleich zu der Vorgängerserie PAT

(10 GHz) eine größere Bandbreite ab.

Die Dämpfungsglieder der ATS-Serie sind

im T-, p- oder Dualp-Design erhältlich und

besitzen eine Dämpfung von 1 ~ 2, 3 ~ 7 bzw.

8 ~ 10 dB (je nach Design) und können in

1,0-dB-Schritten eingestellt werden.

RGA Serie

Susumu hat bei der bekannten Serie RG

durch den Einsatz von Goldkontakten anstelle

der üblichen Zinnkontakte den zulässigen

Betriebstemperaturbereich auf 230 °C

erweitern können. Allerdings ist hierbei ein

Derating zu beachten, die volle Nennleistung

kann im Bereich von -55 bis +125 °C genutzt

werden. Gleichzeitig gestatten die Goldkontakte

die Verwendung leitfähiger Kunstharze,

wodurch Kleben möglich wird.

Der erweiterte Temperaturbereich erleichtert

den Einsatz der Bauteile in der Automobilindustrie,

in Bohrgeräten und allgemein

in Geräten, die im Betrieb hohen Temperaturen

ausgesetzt sind. Ferner sind diese Bauteile

RoHS-konform und 100 % blei- und halogenfrei.

Hervorzuheben sind die kleine Drift

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

Widerstände sind in den Bauformen 0402,

0603 und 0805 erhältlich Die Nennleistung

beträgt 1/32 bis 1/10 W, der Widerstandsbereich

47 Ohm bis 1 MOhm.

Die Serie RGA arbeitet zuverlässig bis zu 230 °C

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

meditronic-journal 3/2021

11


Komponenten

Netzwerkisolator mit Überspannungsschutz

und für 2,5 Gbit/s Netzwerke

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

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

mit vorhandener Twisted-Pair-Netzwerkverkabelung (Cat6) betreiben.

Netzwerkisolator MI 2005

Bilder und Grafiken: © Baaske Medical

Autor:

Alfred Kuczera

Baaske Medical

https://baaske-medical.de

Der IEEE 802.3bz Standard

(auch 2.5GBASE-T genannt) wurde

vom Institute of Electrical and Electronics

Engineers (IEEE) in den

USA entwickelt und am 22. September

2016 vom IEEE-SA Standards

Board mit dem Ziel etabliert,

die große Lücke zwischen

den Geschwindigkeiten von einem

und 10 Gbit/s unter Beibehaltung

der bestehende Kabelinfrastrukturen

im kupferbasierten Ethernet-

Netzwerk zu schließen. Daneben

sollten auch Geräte mit höheren

Datenraten, wie etwa aktuelle

WLAN-Accesspoints, für die herkömmliche

1-Gbit-Anschlüsse

nicht mehr ausreichen, verlustfrei

angebunden werden können. Der

Standard definiert Übertragungsgeschwindigkeiten

von 2,5 GBit/s

auf Cat6-Kabel, jeweils mit einer

Länge von bis zu 100 Metern bezogen

auf Twisted-Pair-Kabel.

2.5GBASE-T basiert auf den

gleichen Datenübertragungstechniken

wie 10GBASE-T, nur sind die

Signalraten niedriger und auf ein

Viertel (bei 2.5GBASE-T) herunter

skaliert. Durch die niedrigeren

Signalraten reduzieren sich die

Anforderungen an die benötigte

Kabelbandbreite. Die Funktion

zum Regeln der Übertragungsrate

aus 10GBASE-T bleibt erhalten.

Dabei werden Störungen und

die Übertragungseigenschaften

des Kabels berücksichtigt und die

Übertragungsgeschwindigkeit entsprechend

angepasst.

Der Schutz des Patienten

vor vagabundierenden Ableitund

Ausgleichsströmen an Geräten,

die in medizinischen Einrichtungen

auch in der Patientenumgebung

bei der Verbindung zwischen

einem aktiven Medizinprodukt und

einem Nichtmedizingerät entstehen

können, ist die wichtigste Aufgabe

des Netzwerkisolators. Er ermöglicht

die galvanische Trennung einer

kupfergeführten Ethernet-Datenleitung

und verhindert somit die Übertragung

von unerwünschten Spannungen

und Strömen zwischen den

Teilen eines elektrischen Systems.

Der Netzwerkisolator nutzt elektromagnetische

Induktion, um hochfrequente

Wechselspannungen in dem

für die Datenübertragung genutzten

Frequenzband möglichst verlustarm

zu übertragen. Die passiven, elektronischen

Bauelemente benötigen

aufgrund dieses Verfahrens keine

eigene Stromquelle und verhalten

sich völlig transparent im Datennetz.

Ideal für die normgerechte

galvanische Trennung

Gemäß den Anforderungen der

DIN EN 60601-1 (Ausgabe 3.2)

verfügt der MI 2005 über zwei

unabhängige Schutzmaßnahmen

(2x MOPP) zum Patienten und eignet

sich daher ideal für die normgerechte

galvanische Trennung von

Ethernet-basierten Signalschnittstellen

innerhalb der Patientenumgebung.

Unter Stressbedingungen

garantiert der Netzwerkisolator bis

zu 10 kV DC (10 Sek.) Isolationsfestigkeit

und 5 kV AC (60 Sek.).

Darüber hinaus werden problemlos

8 kV Kontaktentladung und 16 kV

Luftentladung erfüllt.

Einbau oder Wandmontage

Der MI 2005 ist auch als Einbauisolator

oder für die Wandmontage

erhältlich und schützt auch empfindliche

Mess- und Überwachungseinrichtungen

vor Störspannungen und

Potenzialdifferenzen. Audioanwendungen

werden gegen Überspannungen

und niederfrequenter Wechselspannungen

gesichert, was Störgeräusche

(Netzbrummen) beim

Klang verhindert.

In 5 Sekunden sind Patient, Personal und Equipment geschützt -

Netzwerkisolator MI 2005 - Baaske Medical

12 meditronic-journal 3/2021


Komponenten

dazu führen können, dass Kabelummantelungen

spröde oder brüchig

werden. Eine weitere Fehlerquelle

können Potenzialunterschiede zwischen

den Geräten sein. Werden in

einem System mehrere Geräte miteinander

kombiniert, summieren sich

auch die Ableitströme. Diese können

dann auch die Ethernet-Verbindung

betreffen und somit weitreichende

Konsequenzen hervorrufen.

Vorteile durch den MI 2005

Überspannungen

Bei den gefährlichen Überspannungen

in elektrischen Geräten

kann es sich um Spannungserhöhungen

mit einer Zeitdauer unter

einer Tausendstelsekunde handeln,

die ein Vielfaches über der zulässigen

Betriebsspannung von elektrischen

und elektronischen Geräten

liegen. Ursachen sind direkte

oder nahe Blitzeinschläge sowie

Ein- und Ausschalten von verschiedenen

Endgeräten im Stromversorgungsnetz.

Speziell vernetzte Systeme,

wie etwa Kommunikationsoder

Alarmanlagen können durch

Überspannungseinwirkung Schaden

nehmen.

Geräte mit zwei oder mehr unterschiedlichen

Anschlüssen, wie DSL-

Router, Fernseher oder Steuerungen

von Heizungsanlagen sind besonders

gefährdet, weil sie sowohl eine

Stromversorgung als auch Schwachstromanschlüsse

(Datenanschluss,

Antennenanschluss, Fühlerleitungen

etc.) eingebaut haben. Die Schwachstromanschlüsse

sollten besonders

geschützt werden, da die Spannungsfestigkeit

dieser Eingänge sehr

gering ist. Da aber alle Anschlüsse

eines Gerätes berücksichtigt werden

müssen, empfehlen Experten

die Umsetzung eines abgestimmten

Schutzkonzeptes. Denn wird

meditronic-journal 3/2021

Schaltkreis

auf die Trennung verzichtet, kann

die Summe der Ableitströme des

Netzwerks die zulässigen Grenzwerte

schnell überschreiten. Die

Folge sind Brummschleifen, die

Telefon, Netzwerkverbindungen

und den Monitorempfang stören

und - in Einzelfällen - das Gerät

zerstören können. Bei besonders

ungünstigen Konstellationen können

sogar Menschen und Tiere

durch Stromschläge gefährdet werden

oder Brände entstehen.

Fehlerursachen

Installationsfehler, Alterungsprozesse,

Umwelteinflüsse oder Feuchtigkeit

sind nur einige Gründe, die

Fehler und Spannungen in der Netzwerkleitung

verursachen und die

Die Ausstattung gemischter Systeme

mit MI 2005 Isolatoren bringt

dagegen zahlreiche Vorteile:

• Schutz vor unkalkulierbaren Strömen

in der Patientenumgebung

• keine fest montierten Kabel - einfacher

Austausch

• langzeitverfügbar für min. 10 Jahre

• jahrelange Akzeptanz im Weltmarkt

• langlebig: 1 Fehler in 21 000

000 Std.

• Isolation bis 5 kV AC, unter Stressbedingungen

bis 10 kV DC (10

Sek.)

• Erfüllung der gesetzlichen Vorgabe

von 4 kV nach 60601-1

• zusätzliche Unterdrückung transienter

Überspannungen auf den

Signalleitungen

• herausragende Ethernet Performance,

1 dB Dämpfung

• nahezu verlustfrei – verhält sich

wie ein 1 m Netzwerkkabel

13


Komponenten

Frequenzbereich

• geringste Einfügedämpfung, keine

Widerstände oder Kondensatoren

• getestet und genormt gemäß

IEC 60601-1 (Ausgabe 3.2) und

IEC 60601-1-2

• Verstärkte Isolierung gem.

IEC 60601-1

• kombinierbar mit Cat6 Patchkabel

• geeignet zur Verwendung in medizinischen

Versorgungseinheiten

• rund um die Uhr zuverlässiger

und wartungsfreier Dauerbetrieb

• geringe Ausfallquoten – 5 Jahre

Garantie

Was ist ein Medizinprodukt?

Als Medizinprodukte im Sinne

der seit dem 26.05.2021 umzusetzenden

europäischen Medizinprodukte-Verordnung

(Medical

Device Regulation, MDR) gelten

elektrische Geräte, die der Diagnose,

Verhütung, Überwachung,

Vorhersage, Prognose, Behandlung

oder Linderung von Krankheiten,

Kompensierung von Verletzungen

oder Behinderungen,

Untersuchung, Ersatz oder Veränderung

der Anatomie oder eines

physiologischen oder pathologischen

Vorgangs oder Zustands

dienen, sowie der Gewinnung von

Informationen durch die In-vitro-

Untersuchung von Gewebe aus

dem menschlichen Körper. Auch

Produkte, die der Untersuchung,

der Ersetzung oder der Veränderung

des anatomischen Aufbaus

oder eines physiologischen

Vorgangs oder der Empfängnisregelung

dienen und weitere

bestimmte Produkte für Reinigung,

Desinfektion oder Sterilisation

gehören dazu.

Abmessungen

Netzwerkisolator für die

Medizintechnik

Bei dem e-medic Netzwerkisolator

MI 2005 handelt es sich um

ein speziell für den Einsatz in der

Medizintechnik entwickeltes Gerät.

Zweck des MI 2005 ist es, ein mit

einer Netzwerkschnittstelle ausgerüstetes

medizinisches elektrisches

Gerät oder System mit einem nicht

medizinischen Gerät oder System

(Einzel-PC oder lokales Netzwerk)

nach aktuellen Normen für die elektrische

Sicherheit (IEC 60601-1) und

EMV (IEC 60601-1-2) zu verbinden

und die galvanisch leitende Ethernet-Verkabelung

unter Einhaltung

der Grenzwerte zu isolieren. Denn

wenn an einem medizinischen elektrischen

Gerät (ME-Gerät) keine galvanische

Trenneinrichtung vorhanden

ist oder die Ethernet-Schnittstelle

nur für die Kombination mit

anderen ME-Geräten vorgesehen

ist und deshalb keine eigene galvanische

Trenneinrichtung hat, muss

gemäß der deutschen Medizinprodukte

Betreiberverordnung (MPBetreibV)

ein Netzwerkisolator eingesetzt

werden. Beispiele dafür wären

die Verbindung des Praxis- oder

Kliniknetzwerks mit dem Computer

eines Belastungs-EKG-Systems

oder die Verbindung eines Computers

innerhalb der Patientenumgebung

eines Arzt- oder Behandlungszimmers

mit dem Praxis netzwerk.

Ein einzelner Netzwerkisolator

ist jedoch kein Medizinprodukt im

Sinne der MDR, da er keinerlei therapeutischen

oder diagnostischen

Zweck erfüllt. Er unterliegt im medizinischen

elektrischen System jedoch

der Vorgaben der EN 60601-1

und der EN 60601-1-2. Demnach

ist die Konformität für einen

Netzwerkisolator auch nicht nach

der MDR, sondern nach Niederspannungsrichtlinie

2006/95 EG

für die elektrische Sicherheit und

EMV Richtlinie 2004/108 EG für

die elektromagnetische Verträglichkeit

durch den Hersteller zu

erklären. Netzwerkisolatoren können

in der Medizintechnik als Zubehör

oder Bestandteil eines medizinischen

elektrischen Gerätes oder

Systems verwendet werden.

Die MDR gestattet dem Betreiber

eines aktiven Medizinproduktes

in sogenannter „Eigenherstellung“

ein medizinisches elektrisches

System selbst herzustellen.

Das bedeutet, dass ein Netzwerktrenner

oder Netzwerkisolator

in Kombination mit einem medizinischen

elektrischen Gerät zu

einem medizinischen elektrischen

System wird und damit der MDR

unterliegt. In diesem Fall muss

der „Eigenhersteller“ überprüfen,

ob alle Medizinprodukte in dem

Bereich des bestimmungsgemäßen

Gebrauchs betrieben und benutzt

werden. Dazu gehört auch, dass

am Gesamtsystem die gebotenen

Hygienevorschriften erfüllt werden

und die Geräte gemäß IP-Klassifikation

(International Protection

Code) gegen das Eindringen von

Feuchtigkeit geschützt sind. Anderenfalls

wäre nicht ausgeschlossen,

dass im direkten Umfeld eines

Patienten Flüssigkeiten etwa aus

Infusionen oder Körperflüssigkeiten

in ein Gerät eindringen und Ausfälle

in der Elektronik verursachen.

Quellen:

• Baaske Medical

• NBASE-T Alliance

• IEEE Corporate

Communications

14 meditronic-journal 3/2021


Bahnbrechend fortschrittliche Smart

Edge-Plattform für IOT-Anwendungen

Komponenten

Bei der Produktfamilie Ganymed

handelt es sich um eine Weiterentwicklung

der Kallisto-Plattform,

die ebenfalls eine simultane Detektion

von Beschleunigungen, Drehraten,

Magnetfeldern, Temperaturen,

Luftfeuchtigkeit, Drücke, Umgebungslichtverhältnisse

und Luftgüten

erlaubt, jedoch einem neuen

Ansatz bzgl. Prozessorarchitekturen,

Datensicherheit, Konnektivität und

Gehäusetechnologie folgt. Auch bei

dieser Produktfamilie sind individuelle,

anwendungsspezifische Konfigurationen

möglich, die in enger

Abstimmung mit den Kunden definiert

werden.

Proprietärer System-

Schaltkreis

-NVM, AES-Unterstützung, einem

Zufallszahlengenerator, elektronische

Sicherungen (e-Fuses) und

nur einmal beschreibbare Speicherbereiche

für die Ablagen von Zertifikaten

und Schlüsseln (One-Time

Programmable Memory). All diese

Maßnahmen zusammen ermöglicht

das Betreiben der Ganymed-

Produkte als verlässliche „Root-of-

Trust“-Knoten innerhalb des IoT.

Software Development Kit

Auch für die Ganymed-Plattform

stehen ein Software Development

Kit (SDK) und verschiedene Programmierschnittstellen

(Application

Programming Interfaces, API)

zur Verfügung, um den Einstieg und

die anwendungsspezifische Implementierung

der Ganymed-Produkte

zu erleichtern.

Einsatzbereiche

Die einmalige Kombination

aus hoher Performance, geringer

Leistungsaufnahme, konsequent

umgesetzter Miniaturisierung und

Verwendung aktueller Sicherheitskomponenten

macht die Ganymed-

Plattform zu einer echten Edge-

Computing-Lösung für ein überwältigendes

Spektrum industrieller

und nichtindustrieller Anwendungen

hoher bis sehr hoher Komplexität

und höchstem Bedarf an

Datensicherheit und Datenschutz.

Somit ergänzen die Ganymed-Produkte

die Kallisto-Plattform ideal in

den High-End-Segmenten vorausschauender

Wartung, Zustandsund

Umweltüberwachung, Smart

Home-, Wearable- und Life-Applikationen

sowie im Gesundheits wesen,

Sport und Fitness. ◄

Sensry GmbH

www.sensry.de

Den Kern der Ganymed-Plattform

bildet ein proprietärer System-

Schaltkreis (System-On-Chip, SoC),

der speziell für zukünftige Anwendungen

im Internet der Dinge (Internet

of Things, IoT) entwickelt wurde.

Ein 400 MHz RISC-V-Cluster mit

neun Kernen stellt eine hochperformante

Rechenleistung zur Verfügung,

die es erlaubt, komplexe

Algorithmen künstlicher Intelligenz

direkt auf dem Ganymed auszuführen.

Ergänzt wird der RISC-V-Cluster

durch umfangreichen Speicher

(MRAM, SRAM) und ein Konzept

integrierter, Hardware-basierter

Sicherheitskomponenten, u. a.

bestehend aus Secure-RAM und

meditronic-journal 3/2021

15


Komponenten

Zuverlässigkeit vom Rettungsdienst

bis hin zur Reha

Konnektivität in der Medizintechnik und ihre Herausforderungen

Egal ob Wearable oder tragbares Gerät: Steckverbinder für die Medizintechnik sind alles andere als

Standardware von der Stange, sondern viel mehr maßgeschneiderte Hightech-Komponenten.

Alle Bilder © Fischer Connectors

Medizintechnik spielt in zahlreichen

medizinischen Disziplinen

eine wichtige Rolle. So vielfältig

die Einsatzgebiete sind, so

vielfältig sind auch die Herausforderungen

und Ansprüche an die

Technik. Während Rettungseinsätze

schnell und unkompliziert erfolgen

müssen, sind im OP Zuverlässigkeit

und Komfort für Chirurgen entscheidend.

In der Rehabilitation und

Behandlung von Patienten spielen

noch weitere Faktoren wie Alltagstauglichkeit

und Gewicht eine wichtige

Rolle. Aber eines haben alle

diese Bereiche gemeinsam: Ohne

zuverlässige und robuste Konnektivität

geht es nicht. Die dafür benötigten

Lösungen müssen spezielle

Anforderungen erfüllen und sind

oft speziell für bestimmte Anwendungen

entwickelt worden.

Rettungsdienst

Alleine in Deutschland erleiden

jedes Jahr circa 280.000 Menschen

einen Herzinfarkt. Wenn Notärzte

zu einem solchen Einsatz gerufen

werden, zählt jede Sekunde. Mithilfe

mobiler Herz-Lungen-Unterstützungssysteme

können Patienten

bereits auf dem Weg ins Krankenhaus

stabilisiert und wertvolle

Zeit gewonnen werden. Aber auch

bei Krankentransporten innerhalb

eines Krankenhauses oder bei Verlegungen

von Klinik zu Klinik muss

die Versorgung sichergestellt sein.

Tragbare Herz-Lungen-Unterstützungssysteme

können schnell bei

verschiedensten Indikationen der

Herzchirurgie, Kardiologie, Intensiv-

und Notfallmedizin eingesetzt

werden. Sie ersetzen extrakorporal

den Kreislauf des Menschen und

garantieren die ausreichende Sauerstoffversorgung

aller lebenswichtigen

Organe bei schwerem Herzund

Lungenversagen. Dadurch

kann das nach einer Unterversorgung

häufig diagnostizierte Multiorganversagen

verhindert werden.

Unkomplizierte

Verbindungstechnik

Damit die mobilen Maschinen

einwandfrei laufen und die bestmögliche

Versorgung des Patienten

auch während des Transports

sichergestellt werden kann,

sind die Ausstattung, ihre Qualität

sowie Bedienerfreundlichkeit

existenziell. Aufgrund der Kompaktheit

der mobilen Geräte muss

auch die Verbindungstechnik sehr

kompakt gestaltet werden, gleichzeitig

aber sehr unkompliziert und

zuverlässig sein. Besonders geeignet

sind in diesem Fall Steckverbinder

mit mechanischer Kodierung.

Jeder Stecker auf der Platine hat

eine spezifische Größe, die nur mit

Autor: Martin Wimmers,

Geschäftsführer

Fischer Connectors GmbH

www.fischerconnectors.com

Da medizinische Komponenten häufig gereinigt werden müssen und

die dafür verwendeten Reinigungsmittel meist sehr aggressiv sind, ist

eine spezielle Beschichtung der Steckverbinder notwendig. Besonders

gut geeignet sind Steckverbinder aus Messing mit einer chromierten

Oberfläche, um Beschädigungen zu vermeiden

16 meditronic-journal 3/2021


Komponenten

das Kabelmanagement an medizinischen

Wearables zu verbessern,

gibt es spezielle Steckverbinderlösungen.

Diese sind so konzipiert,

dass sie über deutlich mehr Freiheitsgrade

als normale Steckverbinder

verfügen und 360° steckbar

sind. Dadurch bleibt das Kabel

stets in Position, egal wie der Operateur

sich bewegt. Der Arzt kann

sich also voll auf seinen Patienten

konzentrieren, ohne durch unerwünschte

Kabelwanderung in das

Gesichtsfeld gestört zu werden.

Um das Kabelmanagement an medizinischen Wearables zu verbessern, gibt es spezielle Steckverbinderlösungen.

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

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

dadurch deutlich erhöht, da unerwünschte Kabelwanderung vermieden wird

dem entsprechenden Gegenstück

kompatibel ist. Dadurch ist es ausgeschlossen,

dass medizinisches

Personal in hektischen Situationen

externe Geräte falsch an das Gerät

anschließt. Darüber hinaus ist es

wichtig, dass die Steckverbinder

gut und einfach zu stecken sind,

um eine hohe Qualität der Signalübertragung

zu ermöglichen.

Robustes Material

Auch das Material der Steckverbinder

spielt bei solchen Anwendungen

eine wichtige Rolle. Da

medizinische Komponenten häufig

gereinigt werden müssen, ist

es unabdingbar, dass sie besonders

robust sind. Medizinische Reinigungsmittel

sind meist ziemlich

aggressiv und können Beschichtungen,

die dem nicht gewachsen

sind, angreifen. Da dadurch die

Steckbarkeit, die Signalqualität

und damit auch die Lebensdauer

der Komponenten beeinträchtigt

werden kann, ist eine spezielle

Beschichtung notwendig. Besonders

gut geeignet sind Steckverbinder

aus Messing mit einer chromierten

Oberfläche. Tests zeigten,

dass mit diesen Gegebenheiten bis

zu 1.000 Reinigungszyklen möglich

sind, ohne dass die Oberfläche verändert

oder beschädigt wurde. Dies

trägt dazu bei, dass die Steckverbinder

so lange funktionieren wie

auch das Gerät an sich. Ein Austauschen

ist bei sachgemäßer Anwendung

nicht notwendig.

Dichtigkeit

Da tragbare medizinische Geräte

oft rauen Umgebungen ausgesetzt

sind, ist auch die Dichtheit der Steckverbinder

ein wichtiges Kriterium.

Wenn Wasser oder Staub eindringen

sollten, kann das sowohl die

Steckbarkeit als auch die Signalqualität

beeinträchtigen. Dies kann

im Notfall zu Problemen führen und

im schlimmsten Fall Menschenleben

kosten. Steckverbinder für mobile

medizinische Geräte sind deshalb

häufig so konzipiert, dass sie luftdicht

abschließen. IP68 ist in diesem

Bereich ein zuverlässiger Standard.

Einsatz im OP

Auch im OP spielt zuverlässige

Konnektivität eine wichtige Rolle,

besonders wenn Wearables zum

Einsatz kommen. Chirurgische

Headsets sind beispielsweise für

eine erfolgreiche Operation heutzutage

meist unerlässlich. Die

Chirurgen nutzen die Headsets,

um während der Operation optimale

Lichtverhältnisse zu schaffen.

Natürlich müssen die Headsets

entsprechend mit Strom versorgt

werden. Dafür benötigt man

Kabel und einen Steckverbinder. Da

Chirurgen während einer Operation

stets hoch konzentriert sein müssen,

ist es problematisch, wenn das

Kabel dem Arzt in das Gesichtsfeld

rutscht. Um das zu vermeiden und

Rehabilitation und

Alltagshilfe

Da es immer mehr Patienten gibt,

die in häuslicher Umgebung betreut

werden, wachsen auch die Ansprüche

an die medizinischen Geräte,

die zu Hause zur Behandlung und

Überwachung notwendig sind. Tragbare

Geräte eignen sich optimal, um

den Patienten im Alltag zu begleiten

und dabei auf die Einhaltung wichtiger

Behandlungsschemata hinzuweisen

und, falls notwendig, zu warnen.

Wearables werden unter anderem

dafür genutzt, die Werte von

Patienten mit chronischen Herzerkrankungen

oder Diabetes durchgehend

zu erfassen und zu verarbeiten.

Um eine solch sensible und

empfindliche Überwachung durchzuführen,

muss jedoch die richtige

Hardware verwendet werden, die es

ermöglicht, dass das Gerät nicht nur

zuverlässig, sondern auch bequem

ist und den Patienten nicht behindert.

Auch hier spielen das Kabel­

Medizinische Wearables werden unter anderem dafür genutzt, die

Werte von Patienten mit chronischen Herzerkrankungen oder

Diabetes durchgehend zu erfassen und zu verarbeiten. Dabei spielen

Steckverbinderlösungen eine wichtige Rolle bei der Zuverlässigkeit und

beim Tragekomfort

meditronic-journal 3/2021

17


Komponenten

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

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

management und die Größe der

Geräte eine zentrale Rolle.

Eine besondere Herausforderung

ist der Alltag für Querschnittgelähmte.

Von einem auf den anderen

Moment verliert man einen Großteil

der Selbstständigkeit. Treppen steigen,

Aufstehen, von A nach B kommen

oder geliebte Hobbys: Vieles

ist nur noch mithilfe anderer möglich.

Moderne Technik in Form von

medizinischen Exoskeletten kann

den Menschen einen großen Teil

ihrer Selbstständigkeit und damit

Lebensqualität wieder geben. Mit

besonders modularen und leichten

Exoskeletten ist es sogar möglich,

beispielsweise Skitouren zu gehen.

Damit die Motoren an den Gelenken

der Exoskelette auch das machen,

was der Träger ihnen vorgibt, ist

eine zuverlässige Übertragung zwischen

Steuerung und Gelenk essenziell.

Dabei ist es wichtig, dass die

Steckverbinder nicht nur zuverlässig

sind, sondern auch robust genug

für alle Witterungen und gleichzeitig

auch so kompakt, dass sie sich

problemlos in das Exoskelett einfügen

lassen, ohne hervorzustechen.

Da Exoskelette vor allem im Freien

benutzt werden, müssen auch hier

die Steckverbinder den Elementen

standhalten, gleichzeitig müssen sie

leicht zu reinigen sein. Membrangeschütze

Steckverbinder gewährleisten

beides. Da bei Exoskeletten

für eine angenehme Anwendung

überall Gewicht eingespart werden

muss, spielt auch das Material der

Steckverbinder eine Rolle. Steckverbinder

aus verchromtem Aluminium

sind hier gegenüber vergleichbaren

Produkten aus Messing im Vorteil:

Sie sind circa 50 Prozent leichter.

Dadurch sind sie ideal für mobile

Anwendungen geeignet.

Schenken Sie sich Unendlichkeit.

Mit einer Testamentsspende an EuroNatur

helfen Sie, das europäische Naturerbe

für kommende Generationen zu bewahren.

Vielseitig und unersetzlich

Entlang der gesamten Palette der

Medizintechnik spielt Konnektivität

eine zentrale Rolle. Ohne Steckverbinder

geht nichts. Die Entwicklung

von Steckverbindern für den medizinischen

Sektor ist dabei eng mit den

Entwicklungen der Medizintechnikhersteller

verknüpft. Da die Verbindungsstellen

die anfälligsten Punkte

für Schäden von außen sind, ist hier

besondere Vorsicht geboten. Zwar

müssen die Steckverbinder leicht zu

stecken, gleichzeitig aber auch dicht

sein. Wasser, Sand oder sonstige

potenziell schädliche Dinge müssen

zuverlässig draußen gehalten

werden. Bei medizinischen Anwendungen

ist es ebenfalls wichtig, dass

die Steckverbinder leicht zu reinigen

sind und aggressiven medizinischen

Reinigungsmitteln widerstehen

können. Darüber hinaus ist

der Tragekomfort beispielsweise

durch effizientes Kabelmanagement

und geringes Gewicht, vor

allem bei mobilen Anwendungen

wie Wearables ein wichtiges Kriterium.

Steckverbinder sind deshalb

nicht nur Mittel zum Zweck, sondern

High-End-Produkte, die entscheidend

zur Funktion und dem

Erfolg medizintechnischer Produkte

beitragen. ◄

Interessiert? Wir informieren Sie gerne. Bitte wenden Sie sich an:

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

18 meditronic-journal 3/2021


Komponenten

Zuverlässig und ausfallsicher

Mit den qualitativ hochwertigen, in Deutschland

gefertigten Folienkondensatoren von

WIMA bietet Schukat ein breites Programm

an unterschiedlichen Typen für diverse Einsatzbereiche

in der Medizintechnik an. So sorgen

beispielsweise die Polypropylenkondensatoren

der Serien MKP10 (250 - 3.000 VDC)

und FKP1 (1000 - 6.000 VDC) für eine zuverlässige

Schockauslösung in Defibrillatoren und

finden zudem in der Lasertechnologie Verwendung,

um den hohen Energiebedarf zu decken.

Die kompakten und langlebigen SMD-Kondensatoren

der PET- und PEN-Serien kommen in

Beatmungsgeräten zum Einsatz. Zudem führt

der Hersteller weitere Serien, unter anderem

für die Anwendung in Magnetresonanztomographen

(MRT), im Portfolio. Diese reichen

von Standard-Typen im 5mm-Rastermaß über

selbstheilfähige MKP4-Kondensatoren bis hin

zu den Metallpapierkondensatoren der MP3-

Serie, die eine sehr hohe Sicherheit gegen

aktive und passive Entflammung sowie ein

sicheres Regenerierverhalten bei gleichzeitig

hoher Spannungsfestigkeit bieten. Alle Kondensatoren

von WIMA weisen eine hohe Zuverlässigkeit

sowie Feldausfallraten gegen 0 auf

und gewährleisten damit höchste Sicherheit.

Dank exzellenter elektrischer Parameter verfügen

sie über eine hohe Leistungsfähigkeit

und eine überdurchschnittliche Lebenserwartung

von mitunter über 20 Jahren. Auch unter

rauen Einsatzbedingungen liefern sie beste

mechanische Stabilität und halten damit auch

kritischen Umweltbedingungen wie extremen

Temperaturen und Feuchtigkeit stand.

Schukat

www.schukat.com

Maßgeschneiderte Mikroheizer mit schneller Reaktionszeit

MEDICAL

CONNECTIVITY

SOLUTIONS

■ DISPOSABLE OR STERILIZABLE

Die Innovative Sensor Technology

IST AG entwickelt und stellt Mikroheizer

her, die in verschiedenen

Anwendungen eingesetzt werden

können, wie z. B. in medizinischen

Geräten, Luftbefeuchtern, dem Enteisen

von beschlagenen Autoseitenspiegeln

und vielen mehr.

Bei der Herstellung der Mikroheizer

kommt die Dickschichttechnologie

zum Einsatz, welche

schnell, zuverlässig und effizient

die gewünschte Wärmeenergie

bereitstellt. Die Mikroheizer können

in einem Temperaturbereich

von -40 °C bis zu +800 °C eingesetzt

werden, haben einen geringen

Platzbedarf und ermöglichen

eine präzise Erwärmung von Feststoffen,

Flüssigkeiten und Gasen.

IST bietet die Entwicklung kundenspezifischer

Lösungen an. Gemäß

der Anforderungen designt das Entwicklungsteam

von IST die optimale

Lösung. Als Technologiepartner

unterstützt das Unternehmen den

Kunden von der Vision über das

Design und der Bemusterung bis

hin zur Serienfabrikation kleiner

und großen Stückzahlen.

IST präsentierte am S+T Forum

innovative Kundenheizungs- und

Sensorlösungen mit dem Fokus

auf Dickschichtprodukte.

Innovative Sensor

Technology IST AG

www.ist-ag.com

fischerconnectors.com

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SILICONE OR THERMOPLASTIC

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meditronic-journal 3/2021

19

FC_DE_Medical_Meditronic_May21_108x151.indd 1 20.05.21 13:07


Komponenten

Obsoleszenz-Management bei Steckverbindern

fängt bei der Entwicklung an

Unwirtschaftlichkeit, Innovationszyklen und technologische Entwicklungen, Marktanpassungen an Kundenbedürfnisse,

Restriktionen oder Umweltkatastrophen – die Gründe für eine Obsoleszenz können vielschichtig

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

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

Autoren:

Martin Adamczyk und

Jan Lehmann, Produktmanager

ept GmbH

www.ept.de

Gerade im Komponentengeschäft

in der Medizintechnik kann

dies schnell geschehen. Hier treffen

niedrige Bauteilpreise oft auf hohe

Stückzahlanforderungen, um eine

wirtschaftliche Fertigung sicherzustellen.

Eine Abkündigung führt

nicht selten zu hohem Aufwand für

Einkauf, Entwicklung und Fertigung

der Anwender. Durch frühzeitiges

Handeln lassen sich nicht nur Nerven,

sondern auch Kapazitäten und

Geld einsparen.

Abkündigung eines

Steckverbinders:

Gefahren und Folgen

Auch im Bereich der Board-to-

Board Steckverbinder lassen sich

unliebsame Abkündigungen nicht

vermeiden. Sind diese Steckverbinder

dann noch innerhalb einer

aktiven Geräteserie integriert, kann

das im schlimmsten Fall zu erheblichen

Aufwänden und Kosten führen.

Dies hängt stark davon ab, ob eine

Second Source für den abgekündigten

Steckverbinder identifiziert

werden kann, oder ob ein Single-

Source-Produkt verwendet wurde.

Die Identifizierung von Alternativlieferanten

und -produkten

obliegt je nach Organisationsstruktur

üblicherweise dem Component

Engineer oder technischen Einkäufer.

Der identifizierte Lieferant muss

qualifiziert und freigeben werden.

Neben diesen initialen Aufwänden

für Einkauf und Qualitätsmanagement

benötigt der neue Steckverbinder

noch eine technische Freigabe

und eine Qualifizierung im Gerät.

Auch Entwicklung und Labor sind

gezwungen, viel Aufwand in bereits

entwickelte Geräteserien zu stecken.

Je nach Applikation ist obendrein

noch eine erneute Zertifizierung

des Gerätes notwendig. Dies ist

häufig bei Medizin geräten oder in

explosionsgefährdeten Bereichen

erforderlich. Bei einer Abkündigung

von Single-Source Steckverbindern

muss zudem ein Redesign

der Leiterplatte mit einem alternativen

Steckverbindertyp erfolgen.

So werden erneut Ressourcen in

Entwicklung und Fertigung für ein

längst marktfähiges Produkt aufgebracht.

Hinter all diesen Punkten steht

das Drohszenario eines Fertigungsstopps,

sollte keine Alternative zeitnah

bereitstehen. Eine Bauteilabkündigung

kann also schwerwiegende

Folgen haben.

Risiken managen: Das

Obsoleszenz-Management

Es gilt demnach, diese Gefahren

zu minimieren oder gar auszuschließen.

Das Obsoleszenz-Management

(OM) liefert hierfür geeignete

Methoden. Die Zielstellung

ist, nicht mehr produzierte Bauteile

frühzeitig durch Vergleichstypen

zu ersetzen oder bewusst für

Reparaturen bzw. Servicearbeiten

zu bevorraten. Um einen Bandstillstand

aufgrund einer Abkündigung

eines Bauteiles zu vermeiden, ist

ein Obsoleszenz-Management notwendig.

Die ZVEI (Zentralverband

Elektrotechnik- und Elektronikindustrie

e. V.) unterteilt dieses in drei

Kategorien (siehe Bild 1).

Die erste Kategorie umfasst das

reaktive OM. Die Maßnahmen und

Handlungen erfolgen, wie der Name

bereits verrät, erst nachdem eine

EOL-Meldung (EOL = End of Life)

eingegangen ist. Das hat den Vorteil,

dass zunächst keine Ressourcen

in das OM investiert werden

müssen. Leider ist dies bereits

der einzige nennenswerte Vorteil.

Die Nachteile liegen somit auf

der Hand: Zum einen ist nicht ausreichend

Zeit, um eine Alternative

zu qualifizieren bzw. ein Redesign

umzusetzen. Das Ergebnis: Band­

20 meditronic-journal 3/2021


Komponenten

stillstand. Der andere große Nachteil

besteht darin, dass das Unternehmen

unnötig belastet wird. Es

muss sich um Redesigns kümmern

und hat weniger oder keine Zeit für

die Entwicklung neuer Produkte.

Proaktives OM

Das proaktive OM verfolgt eine

andere Strategie. Hier soll durch

Risikobewertungen, Analysen, Partnerschaften

und Verträge eine frühzeitige

Warnung erfolgen, bevor eine

EOL-Meldung eintrifft. Das ermöglicht

dem Unternehmen einen längeren

Handlungszeitraum, in welchem

es einen Bandstillstand idealerweise

abwenden kann. Dennoch

bleibt der Aufwand für die nachträgliche

Erstellung und Qualifizierung

einer Alternative bestehen.

Um das Risiko und den Aufwand

im Nachgang bestmöglich zu minimieren,

wird das strategische OM

mit einer Second-Source-Strategie

bei der Entwicklung empfohlen.

Hier werden für kritische Bauteile

bereits im Entwicklungsprozess

mindestens zwei Hersteller qualifiziert

und freigegeben. Im Falle einer

Abkündigung ist somit eine unmittelbare

Umstellung möglich. Dieses

vorausschauende Handeln ermöglicht

es, gelassen auf EOL-Meldungen

zu reagieren und sich der

Entwicklung neuer, innovativer Produkte

zu widmen. Viele der Steckverbinder,

die als Second-Source-

Produkte in Frage kommen, unterliegen

einer Produktnorm oder Spezifikation.

Welche Vorschriften hier

Anwendung finden und welche die

passenden Steckverbinder sind,

erfahren sie im Folgenden.

Steckverbinder, die einer

Produktnorm unterliegen

In Produktnormen wie der IEC

60603-2 (ehemals DIN 41612)

werden alle funktionsrelevanten

Maße inklusive zulässiger Toleranzen

definiert sowie die relevanten

Prüfungen für mechanische

und elektrische Nachweise

standardisiert. Alle Produkte, welche

ein solches Gütesiegel tragen,

müssen den Nachweis gemäß der

Produktnorm erfüllen. Somit lässt

sich sagen: Produktnormen schaffen

vergleichbare Standards und

belegbare Nachweise. Eine Produktnorm

erleichtert somit auch

den Einstieg für weitere Steckverbinder-Hersteller.

Grund hierfür ist

meditronic-journal 3/2021

der deutlich geringere Aufwand in

der Produktentwicklung durch die

bestehende Vorgabe aller funktionsrelevanten

Maße und Toleranzen.

Hohes Angebot an

unterschiedlichen

Bauformen

Auch ept führt die millionenfach

bewährten Steckverbinder-Klassiker

der DIN 41612 Reihe im Produktportfolio.

Die Produktreihe

DIN 41612 / IEC 60603-2 umfasst

12 Grundbauformen sowie weitere

ergänzende Versionen im Raster

2,54 mm bzw. 5,08 mm. Während

DIN-Steckverbinder seit vielen Jahren

von nahezu allen namenhaften

Steckverbinder-Herstellern angeboten

werden, zeichnet sich ept vor

allem durch das hohe Angebot an

unterschiedlichen Bauformen aus.

Auch typischerweise als Low-Runner

bekannte Bauformen sind dabei

dauerhaft im Portfolio zu finden.

Kompatibilität mit neuesten

Board-Designs

Selbst in Zeiten von IoT und Industrie

4.0 existieren zahlreiche

Anwendungen, welche nicht dem

Miniaturisierungstrend unterworfen

sind. Hierfür zeichnen sich

Steckverbinder der DIN-Reihe vor

allem durch ihre Kompatibilität mit

den neuesten Board-Designs aus,

begünstigt durch die breite Vielfalt

an Bauformen, Polzahlen und

Anschlusstechniken.

Durch die hohe Fertigungstiefe,

beginnend beim eigenen Werkzeugbau

für Stanz- und Spritzgusswerkzeuge,

sowie eigenen Galvanik linien

und Bestückautomaten, bietet ept

auch in Zukunft zuverlässig die

bewährte Variantenvielfalt des Leiterplattenklassikers

an und eröffnet

so eine attraktive Möglichkeit, das

Obsoleszenz-Risiko zu minimieren.

Steckverbinder, die

der Spezifikation eines

Konsortiums unterliegen

Die „PCI Industrial Computer

Manufacturers Group“, kurz PICMG,

ist ein Konsortium aus über 220

Unternehmen. Die Mitglieder dieses

Konsortiums sind größtenteils

Vorreiter für neue Technologien und

blicken auf langjährige Entwicklungserfahrung

in ihren Branchen

zurück. Gemeinsam erarbeiten sie

patentfreie Spezifikationen für leistungsstarke

Telekommunikations-

Bild 2: DIN 41612 C-Messer- und Federleiste (© ept GmbH)

und Industrieanwendungen. ept ist

aktives Mitglied der PICMG und bietet

mit den Colibri-Steckverbindern

eine Lösung für die COM Express-

Spezifikation für Embedded Systeme

an. Innerhalb eines solchen Standards

werden die Pin-Anzahl, Pin-

Belegung, elektrische Funktionalität

(wie Stromtragfähigkeit und Datenübertragungsrate)

und die Außenmaße

beschrieben. Im Gegensatz

zur Produktnorm werden die funktionsrelevanten

Maße und Toleranzen

für das Stecksystem nicht

definiert. Oft fokussieren sich die

Konsortien auf Steckverbinder, welche

über eine Second-Source-Möglichkeit

verfügen und bei denen eine

Lizenzvergabe möglich ist (RAND

oder FRAND). Es kann jedoch auch

vorkommen, dass eine Spezifikation

die Neuentwicklung eines Steckverbinders

erfordert.

Höherer Entwicklungsaufwand

Der Entwicklungsaufwand für

einen, der Spezifikation entsprechenden

Steckverbinder ist im Vergleich

zu einem genormten Steckverbinder

aufgrund der nicht vorgeschriebenen

funktionsrelevanten

Maße und Toleranzen wesentlich

höher. Das System muss mittels

einer Toleranzkettenbetrachtungen

entwickelt werden. Außerdem müssen

in mehreren Entwicklungsschleifen

verschiedene begleitende Prüfungen

durchgeführt und nachgewiesen

werden. Beim Colibri Steckverbinder

von ept wird beispielsweise

die mechanische und elektrische

Kompatibilität zu den Marktbegleitern

mittels Kreuzbarkeits-Testberichten

nachgewiesen. Darüber

hinaus punktet die Colibri-Produktreihe

mit Datenübertragungsraten

von über 16 Gbit/s. Somit sind störungsfreie

Datenübertragungen von

USB 3.1 Gen2 und PCI Express 4.0

Signalen ohne weiteres möglich.

Steckverbinder außerhalb

einer Produktnorm oder

Spezifikation

Auch Steckverbinder außerhalb

von Normen und Spezifikation können

durchaus als Second-Source

Produkt sinnvoll sein. Das Mitwirken

in einer Produktnorm oder einer

Spezifikation ist mit einem enormen

zeitlichen Aufwand für das Unternehmen

verbunden: In einem Norm-

Gremium müssen mehrere Hersteller

sich bezüglich der Anforderungen

und Ausprägungen einig werden.

Dabei können durch zu strikte

Vorgaben jedoch auch Innovationen

blockiert werden. Bei Boardto-Board

Steckverbinder ist das

Erfüllen einer Produktnorm grundsätzlich

nicht notwendig, da diese

nicht der CE-Kennzeichnungspflicht

unterliegen. Der Entwicklungsaufwand

und der erforderliche Nachweis

entsprechen dem solcher Produkte,

die einer Spezifikation unterliegen.

Die mechanische und elektrische

Kompatibilität zu den Marktbegleitern

wird auch hier mittels

Kreuzbarkeits-Testberichte nachgewiesen.

Somit steht einer Verwendung

von innovativen Steckverbindern

als Second-Source-Lösung

nichts mehr im Weg. ept bietet für

diese Art von Steckverbindern Produkte

an, die sich bereits als Marktstandard

etabliert haben.

21


Komponenten

One27 SMT-Leiterplattensteckverbinder

Der One27 SMT-Leiterplattensteckverbinder

im Raster 1,27 mm

gilt beispielsweise als der inoffizielle

Nachfolger der DIN 41612 / IEC

60603-2 Produktreihe. Die One27-

Produktfamilie ist prädestiniert

für eine Vielzahl von Mezzanine-,

Board-to-Board- und Board-to-

Cable-Anwendungen in SMT. Dazu

ist sie äußerst robust und leicht zu

verarbeiten. Um als Second-Source

Lösung infrage zu kommen, wurden

die Stecker nachweisbar kompatibel

mit bereits gängigen SMT-Steckverbindern

des Rasters 1,27 mm am

Markt entwickelt. Mit einer Auswahl

von drei verschiedenen Bauformen

für jeweils Messer- und Federleiste

sowie einer hohen Überstecksicherheit,

kann quasi jeder Leiterplattenabstand

von 8 bis 13,8 mm sowie

jede Leiterplattenanordnung realisiert

werden.

Direktsteckverbindersysteme

Mit dem EC.8 wiederum bietet

ept ein Direktsteckverbindersystem,

welches sich ebenfalls

am Marktstandard orientiert.

Das Direktsteckprinzip des EC.8

ermöglicht dabei Datenübertragungsgeschwindigkeiten

von bis

zu 28 Gbit/s.

Bild 3: One27 SMT-Steckverbinder (© ept GmbH)

Bei Direktsteckern werden, im

Gegensatz zu klassischen Steckverbindern,

verschiedenste Hindernisse

wie Richtungsänderungen,

Reflexionen und Querschnittsänderungen

minimiert, was eine

klare Signalübertragung bedingt.

Ein Direktstecker ermöglicht die

direkte Kontaktierung der Leiterkarte

ohne einen entsprechenden

Gegenstecker. So liegen im Vergleich

zu einem Feder-Messer-Paar

weniger Kontaktstellen und Übergänge

vor, Stromtragfähigkeit und

Datenübertragungseigenschaften

werden positiv beeinflusst.

Absicherung durch

vorausschauendes Handeln

Um mögliche Risiken und

Gefahren wie zum Beispiel die eines

Bandstillstands zu vermeiden, hilft

ein strategisches Obsoleszenz-

Management mit einer Second-

Source-Strategie. Um den Aufwand

und das Risiko nach dem Eintreffen

der EOL-Meldung zu verringern,

lohnt es sich bereits in der Entwicklungsphase

mindestens zwei Hersteller

zu qualifizieren und freizugegeben.

Steckverbinder, die hierfür

zur Auswahl stehen, entsprechen

einem Marktstandard, einer Produktnorm

oder einer Spezifikation

eines Konsortiums. Durch vorausschauendes

Handeln können so

unnötiger Aufwand und Risiken

dauerhaft vermieden werden. ◄

InGaAs-APDs in kompaktem SMT-Format für LiDAR und Abstandsmessung

Excelitas Technologies ergänzt

sein Sortiment an InGaAs-Avalanche-Photodioden

um zwei

neue APDs in robusten Keramik-

SMT-Gehäusen für den Spektralbereich

1000 nm – 1700 nm. Die

InGaAs-APDs C30645L-080 und

C30662L-200 zeichnen sich aus

durch eine hohe Quantenausbeute,

hohe spektrale Empfindlichkeit,

geringes Rauschen und

ein sehr gutes Signal-Rausch-

Verhältnis. Sie sind für die Wellenlänge

1550 nm optimiert und eignen

sich für den Einsatz in augensicheren

Laser-Entfernungsmessern.

Zu den Hauptanwendungen zählen

neben LiDAR- und ToF-Messungen

auch die optische Zeitbereichsreflektometrie

(OTDR) sowie

optische Kommunikationssysteme

und Laserscanning. Die nur 3 x 3

mm großen Gehäuse wurden für

SMT-Produktionslinien entwickelt

und können kosteneffizient in großen

Stückzahlen durch automatisierte

Systeme assembliert werden.

Sie lassen sich somit präzise an

Referenzflächen ausrichten und

sind damit den meisten APDs in

TO-Gehäusen weit überlegen. Darüber

hinaus erleichtern die großen

aktiven Flächen von 80 µm bzw.

200 µm die optische Integration.

Es besteht zudem die Möglichkeit,

optische Filter in die Gehäuse

zu integrieren, um das Signal-

Rausch-Verhältnis der rauscharmen

InGaAs-APDs weiter zu optimieren,

wenn Objekte auch über

große Entfernungen zuverlässig

erfasst werden müssen.

Excelitas Technologies

Corp.

www.excelitas.com

22 meditronic-journal 3/2021


Komponenten

Leise Lüfter für medizinische Geräte -

optimierte Flügelgeometrie macht es möglich

damit nur so viel Luftgeräusch

wie unbedingt nötig. Das MagFix

Lager sorgt zudem für eine hohe

Schock- und Vibrationsfestigkeit.

Der richtige Partner

SEPA EUROPE GmbH

www.sepa-europe.com

Fast in jedem Behandlungsraum

steht ein High-Tech-Gerät

der Medizintechnik. In den meisten

Geräten werden Lüfter zur

Kühlung der aufwendigen Elektronik

bzw. der Rechenkomponenten

verwendet. Die Geräuschentwicklung

ist dabei nicht

unerheblich und wird oft als störend

empfunden. Je leiser die

Antriebe sind, desto besser ist

das für Ärzte, medizinisches Personal,

Patienten und Besucher.

Dank der neuen Lüftergeneration

LF40P von Sepa Europe gehören

Lüfter geräusche in medizinischen

Geräten der Vergangenheit an.

Durch die optimierte Flügelgeometrie

arbeiten die Axiallüfter

leise und doch effektiv.

Medizintechnische

Produkte

Medizintechnische Produkte bilden

im breiten Anwendungsfeld

von Lüftern und Kühllösungen

eine besondere Gruppe. Ob für

Röntgengeräte, Patientenmonitore,

Bestrahlungsgeräte, Beatmungsgeräte,

DNA Sequenzierer

oder in der Blutdiagnostik, Lüfter

sorgen für zuverlässige Entwärmung.

In einem Fall mag es die

aufwändige Leistungselektronik

sein, deren Temperatur bestimmte

Werte nicht überschreiten darf, im

anderen Fall ist es die Kühlung der

Grafikaufbereitung für die hochauflösenden

Bilddarstellung, die eine

bildgebende Diagnostik erheblich

erleichtert.

Leise und trotzdem kompakt

Manche der genannten Anwendungen

sind geräuschsensibel. Im

Diagnostikraum, z. B. beim MRT,

spielt das Lüfter-Geräusch eher

eine untergeordnete Rolle, im Aufwachraum

neben dem Patienten

aber schon. Da die Gehäuse

immer kompakter werden, lässt

sich ein großer Lüfter mit niedriger

Drehzahl aus Platzgründen

nicht immer realisieren. Die

Konsequenz ist, dass ein kleineres

Modell die gleiche Arbeit bei

hoher Drehzahl schaffen muss,

was eine Geräuschzunahme nach

sich zieht. Abhilfe schafft hier die

neue Lüftergeneration von Sepa

Europe, die LF40P Serie. Durch

die optimierte Flügelgeometrie

kann sie geschickt Geräusch

und Leistung vereinen. Beim Vergleich

mit dem gleich großen Vorgängermodell

lässt sich bei identischem

Geräuschniveau ein Leistungsplus

von 25 % verzeichnen.

Darüber hinaus kann die Drehzahl

über den PWM-Eingang an

die notwendige Kühlungsleistung

angepasst werden und erzeugt

Neben Zuverlässigkeit und hoher

Lebensdauer sind in der Medizintechnik

weitere Anforderungen

gegeben, wie z. B. Teile-Kennzeichnung

für die Logistik, Fragen

rund um die Dokumentation der

Einzelbaugruppen, die zur Zertifizierung

des Endprodukts notwendig

ist sowie eine klare Strategie

im Änderungsmanagement, um

im Fall einer notwendigen Teileänderung

die Gesamtfunktion des

Geräts nicht zu gefährden. Hier ist

Sepa Europe der richtige Partner

mit Erfahrung im Bereich Medizintechnik!


Lösungen für Ihr

Temperatur-Management

• Effektives Heizen mit

Heizfolien

• Zuverlässiges Kühlen oder

Heizen im Zyklenbetrieb mit

Peltiertechnik

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Wir liefern Lösungen…

meditronic-journal 3/2021

23

Temperaturmanagement_43x132.indd 1 02.06.21 16:48


Komponenten

Portfolio für implantierbare und allgemeine

medizinische Anwendungen erweitert

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

Stromverbrauch von 45 nA, integriert in einem ultrakleinen, Helium undurchlässigen Vollkeramikgehäuse

© Micro Crystal AG

Micro Crystal AG

info@microcrystal.com

www.microcrystal.com

Basierend auf seiner langjährigen

Erfahrung und aufgrund der

hohen Zuverlässigkeit erfüllt Micro

Crystal die höchsten Anforderungen

für implantierbare medizinische

Anwendungen. Mit der Einführung

des neuen, extrem stromsparenden

Real-Time Clock (RTC)-Moduls

RV-5028-C7 Medical erweitert das

Unternehmen seine Produktlinie mit

implantierbaren Timing-Lösungen

um ein weiteres Produkt mit einzigartiger

Funktionalität.

Das Portfolio für medizinische

Implantate umfasst niederfrequente

(32,0 – 102,4 kHz) Stimmgabelquarze,

AT-Schnitt Quarze (14 –

50 MHz), niederfrequente Oszillatoren

(32.768 – 100 kHz). Das neue

RTC Modul schließt nun die Lücke

der benötigten Funktionen auf diesem

Gebiet.

Problemlösungen

hinsichtlich Größe und

Stromverbrauch

Das RV-5028-C7 Medical Modul

berücksichtigt Einschränkungen

beim Platzbedarf, welche zunehmend

auch medizinische, implantierbare

Designs betreffen, indem

ein 32,768 kHz Quarz und ein integriertes

RTC-IC mit Standard I 2 C

400 kHz Kommunikationsbus in

einem vollkeramischen Miniaturgehäuse

von 3,2 x 1,5 mm kombiniert

werden. Die geringe Bauhöhe von

nur 1,0 mm ermöglicht diese extrem

kompakte Bauformen. Aufgrund seines

modularen Designs erfordert es

keine diskrete Oszillatoroptimierung

während der Designphase durch den

Kunden und minimiert Einschränkungen

bezüglich Komponentenanordnung

und erlaubt einfaches

Plug & Play Design wodurch Entwicklungs-

und Validierungs kosten

gesenkt und die Markteinführung

verkürzt werden.

Hochgenau

Die im Werk programmierte

Korrektur der Gangabweichung

gewährleistet eine Zeitgenauigkeit

von ± 1 ppm (entspricht

± 0,5 min/Jahr bei Umgebungstemperatur).

Das hermetisch verschlossene

Vollkeramikgehäuse

ist undurchlässig für Helium und

gewährleistet Langzeitstabilität

und höchste Zuverlässigkeit über

die gesamte Lebensdauer des

Implantates.

Extrem niedriger

Stromverbrauch

Der extrem niedrige Stromverbrauch

der RTC von nur 45 nA ermöglicht

ein optimiertes System-

Power-Management. Die MCU des

Geräts kann in Zeiten der Inaktivität

in den Tiefschlafmodus (niedriger

Stromverbrauch) versetzt und

autonom durch die RTC wieder aufgeweckt

werden und verlängert so

die Batterielebensdauer.

Eine integrierte Backup-Switch

ergibt eine unterbrechungsfreie

Umschaltung auf eine Backup-

Batterie wenn die Hauptstromversorgung

ausfällt. Dank des extrem

niedrigen Stromverbrauchs dieser

RTC kann als Backup-Quelle auch

ein einfacher MLCC-Kondensator

eingesetzt werden und löst somit

die schwierigsten Backup-Power-

Herausforderungen des Entwicklungsingenieurs.

24 meditronic-journal 3/2021


Komponenten

Zusatzfunktionen und

höchste Zuverlässigkeit

Eine minutengenaue Weckfunktion

und ein 12-Bit-Timer bieten periodische,

programmierbare Unterbrechungen

(Interrupts). Die spezielle

Ereigniserkennungsfunktion

(Event Input) registriert externe

Ereignisse, einschließlich gespeichertem

Zeitstempel und ausgelöstem

Interrupt. Ein 32-Bit-UNIX-

Timer mit einer Auflösung von

einer Sekunde hält die UNIX-Zeit

oder kann zur Aufzeichnung der

Betriebsdauer einer bestimmten

Funktion des Medizinproduktes

verwendet werden. Zusätzlich zu

allen Timing-Registern enthält die

RTC 43 Byte nichtflüchtigen Benutzerspeicher

(EEPROM) und 2 Byte

Benutzer-RAM.

Die programmierbare Passwortfunktion

für den Schreibschutz der

Uhrzeit und der Konfigurationseinstellungen

des RTC-Moduls, erhöht

die Zuverlässigkeit und Integrität

sicherheitskritischer Anwendungen.

Das Echtzeituhrmodul RV-

5028-C7 Medical wurde speziell

für den Einsatz in implantierbaren

medizinischen Geräten hergestellt.

Die jahrzehntelange Erfahrung von

Micro Crystal auf dem Gebiet von

medizinisch implantierbaren Timing-

Komponenten stellt sicher, dass die

RV-5028-C7 Medical in Übereinstimmung

mit den hochwertigsten

Produktionstechnologien hergestellt

wird. Strenge Test- und Screening-Prozesse

werden während der

gesamten Produktion durchgeführt,

um mögliche latente Fehler auszuschließen.

Wie bei allen medizinisch

implantierbaren Komponenten führt

Micro Crystal Aufzeichnungen zur

vollständigen Rückverfolgbarkeit der

Komponenten. Langfristige Zuverlässigkeit

ist von größter Bedeutung

(Klasse III implantierbar) und

ein Marken zeichen des gesamten

Produktportfolios von Micro Crystal

für medizinische Implantate.

Ein breites

Anwendungsspektrum

Die erstklassigen Timing-Produkte

von Micro Crystal, mit höchster

Zuverlässigkeit, dienen der Entwicklung

neuer, aktiver implantierbarer

medizinischer Geräte der Klasse III

(AIMD) und elektronischen Infusionspumpen

(EEDDs). Die implantierbare

RV-5028-C7 Medical

wird vielfach bei der Entwicklung

von Neurostimulatoren, Herzüberwachungsgeräten,

Infusionspumpen

oder intelligenten orthopädischen

Implantaten verwendet.

Natürlich kommen Micro Crystal

Komponenten auch in nicht implantierbaren

Geräten wie Glukosemessgeräte/CGMs,

Insulinpumpen, und

Aktivitätstrackern zum Einsatz. Micro

Crystal-Produkte sind auch in vielen

anderen nicht-medizinischen Geräten

für Industrie-, Automobil- oder

IoT-Anwendungen im Einsatz, bei

denen Genauigkeit, extrem geringer

Stromverbrauch und kleinste Größe

von entscheidender Bedeutung sind.

Das Micro Crystal-Team ist in der

Lage, Unternehmen bei Neudesigns

zu unterstützen und bietet seinen

Kunden als ein zuverlässiger Lieferant

von Quarzkristallen, Oszillatoren

und Echtzeituhr modulen, technisches

und kommerzielles Knowhow

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meditronic-journal 3/2021

25


Komponenten

Flexible und hygienische Verbindungen

Silikonumspritzte Systemlösungen bieten interessante Features für Hightech-Medizingeräte

Einsatz bei Kabelsystemen, an die

höchste Ansprüche gestellt werden.

Dies fängt an bei der dauerhaften

Unempfindlichkeit gegenüber unterschiedlichen

Chemikalien, die bei

der manuellen und maschinellen

Reinigung zum Einsatz kommen.

Ein weiterer Punkt ist die Temperaturbeständigkeit

bei der Dampfsterilisierung

im Autoklaven, die in

der Regel bei 110 bis 134 °C abläuft.

Die meisten Standard kabel aus

Thermoplasten sind mit speziellen

Zusätzen nur bis maximal 105 °C

ausgelegt.

Autor: Rudolf Weidenspointner

ist Produktmanager für

Kabelkonfektionierung und

Technologien

ODU GmbH & Co. KG

www.odu.de

Anwendungen in der Medizintechnik

müssen höchste Anforderungen

erfüllen und sind oft großen mechanischen

und chemischen Einflüssen

ausgesetzt. Das gilt auch für die eingesetzten

Steckverbindungen. Silikonumspritzte

Systemlösungen bieten

durch ihre Widerstandsfähigkeit

und Flexibilität viele Vorteile.

Für die Hersteller medizintechnischer

Hightech-Geräte ist die

unbedingte Zuverlässigkeit aller eingesetzten

Komponenten unverzichtbar.

Das gilt auch für die verwendeten

Steckverbindungen. Hier bieten

silikonumspritzte Systemlösungen

eine Reihe von Vorteilen, die in dieser

Kombination von herkömmlichen

Kabelsystemen nicht oder

nur unvollständig zu erreichen sind.

Einfache Knickschutz tüllen zum

Beispiel haben den Nachteil, dass

sich Schmutz bzw. Keime unter der

Tülle sammeln und festsetzen können.

Solchen Verunreinigungen wird

bei den silikonumspritzten Systemlösungen

aufgrund der Verbindung

zwischen Kabel und Umspritzung

vollständig vorgebeugt.

Widerstandsfähige

Systemlösung

ODU hat dazu als Spezialist für

hochwertige Steckverbindersysteme

ein ganzheitliches Komplettsystem

aus Steckverbinder, Silikonkabel

mit passender Konfektionierung

und einer Umspritzung ebenfalls

aus Silikon sowie einer optionalen

Laserbeschriftung entwickelt. Die

widerstandsfähige Systemlösung

hält der Dampfsterilisation bis zu

500 Autoklavierzyklen stand und

gewährleistet problemlose Wischdesinfektion,

chemische Beständigkeit

und absolute Hygiene.

Die Systeme unterliegen zudem

der medizinischen Prüfung nach

ISO 10993-5. Die speziell behandelte

Oberfläche besticht durch

angenehme, glatte Haptik, die auch

nach Dauereinsatz jegliches Kleben

beziehungsweise den Stick-

Slip-Effekt (Haftgleiteffekt) verhindert.

Dadurch bleiben sowohl

Kabel als auch Umspritzung frei

von Schmutzablagerungen. Die

gleitend übergehende Kabelumspritzung

gewährleistet Flexibilität

sowie Schutz vor einem unfreiwilligen

Abreißen oder Abknicken von

Steckverbinder und Kabel.

Dampfsterilisation im

Autoklaven

Aufgrund seiner vielseitigen Materialeigenschaften

eignet sich Silikon

in besonderer Weise für den

Ist Silikon beim Einsatz im Haushalt

eher als klebrig und gummiartig

bekannt, so lässt sich die Materialstruktur

dank spezieller Behandlungsmethoden

dauerhaft so verändern,

dass die Oberfläche auch

in der Medizintechnik mit optimalen

Ergebnissen eingesetzt werden

kann.

Formstabil mit

Memory-Effekt

Im Unterschied zu anderen technischen

Verfahren, bei denen ein

Werkzeug dem erhitzten Werkstoff

die passende Form gibt, wird Silikon

beim Spritzgießverfahren kalt

in eine erhitzte Gussform gespritzt

und dort sozusagen ausgebacken.

Im Temperaturbereich zwischen

140 und 200 °C vernetzt sich die

innere Struktur immer mehr und

bildet dabei seine formstabilen

Eigenschaften mit Memory-Effekt

aus. Das heißt, die Form kehrt auch

nach dem Verbiegen immer wieder

in seine Ausgangsposition zurück.

Ist das Silikon entsprechend ausgehärtet,

kann es später auch durch

höhere Temperaturen nicht mehr

verformt oder verändert werden.

Mit engen Toleranzen

gefertigt

Da sich bei dieser speziellen

Art des Spritzgießverfahrens das

Silikon im Gusswerkzeug so stark

verflüssigt, muss das Werkzeug

extrem exakt und mit engen Toleranzen

gefertigt sein, um Materialhomogenität

zu gewährleisten

26 meditronic-journal 3/2021


Komponenten

und ungewollte Einschlüsse oder

Angussnähte zu verhindern.

Hohe Flexibilität und

trotzdem stabil

Besonders wichtig bei silikonumspritzten

Systemlösungen sind der

Knickschutz und ein fast nahtloser

Übergang zur Umspritzung. Dies

garantiert zum einen Flexibilität

von Kabel und Umspritzung. Zum

anderen gewährleistet die besondere

Form maximale Wechselbiegefestigkeit

und eliminiert durch

den gleitenden Übergang unhygienische

Kanten, unter denen sich

Verunreinigungen ansammeln können.

Ergänzend sorgt die Verbindung

von Kabel und Umspritzung für

eine gute Zugentlastung und verhindert

unter anderem ein Herausreißen

der Kontakte bei zu hoher Belastung.

Das richtige Maß an Stabilität

und Festigkeit ergänzt so die geforderte

Flexibilität und erhöht damit

zusätzlich die Sicherheit.

Dauerhafte Oberfläche

Ein entscheidender Vorteil sind

die Oberflächeneigenschaften von

silikonumspritzten Systemlösungen.

Sie verbinden zum einen Griffigkeit

und ansprechende Haptik mit dauerhafter

Schmutzresistenz und leichter

Reinigung, Temperaturbeständigkeit,

Widerstandsfähigkeit gegen

Chemikalien sowie Anwender- und

Patientenschutz. Die Besonderheit

ist hierbei, dass das komplette System

inklusive Umspritzung diese

Oberflächeneigenschaften besitzt

und glatt ist, nicht nur das Kabel.

In zeitaufwendigen, standardisierten

und gut dokumentierten Prüfreihen

werden die für den jeweiligen

Einsatzzweck optimalen Materialeigenschaften

ermittelt. Zum Einsatz

kommen Tests zur Autoklavierbarkeit

und in „rauer Umgebung“ (Hitze,

Kälte, Salzsprühnebel), Dichtigkeitsprüfungen,

Tests zu Haftung sowie

Zugfestigkeit.

Unterhalb der Grenzwerte

für Zytotoxizität

Ein ganz wichtiger Faktor im Medizinbereich

ist der Test der Produkte

auf mögliche Zytotoxizität. Gute Verträglichkeit

beim Operationseinsatz

und im täglichen Klinikalltag ist mit

Blick auf den Anwender- und Patientenschutz

ein hohes Gut. Bei diesem

Test werden sogenannte freie

Siloxane untersucht, die als Spaltprodukte

beim Herstellungsprozess

entstehen können. Aufgrund

der biokompatiblen Verträglichkeit

gibt es dafür spezielle Grenzwerte.

Im Rahmen des Entwicklungsprojekts

hat ODU durch Prüfreihen

in Kooperation mit einem externen

Medizinlabor die Herstellungsverfahren

für silikonumspritzte Systemlösungen

soweit optimiert, dass

die Grenzwerte weit unterhalb der

geforderten Bestimmungen liegen.

Einsatz in der Endoskopie

Einen wichtigen Sektor der Einsatzbereiche

für die High-tech

Kabelsysteme stellt die Endoskopie

dar. Die Verwendung hochflexibler

und dabei hautfreundlicher und

gleitfähiger Materialien, die Unempfindlichkeit

bei der Dampfsterilisation

im Autoklaven oder der kleinstmögliche

Außendurchmesser sind

ein großer Vorteil.

Ein weiterer Bereich sind Monitorsysteme

für Patienten, mit denen

Hirnströme, Sauerstoff, Blutdruck

oder die Temperatur gemessen werden.

Hier sind vor allem weiche und

flexible Steckverbindungen gefragt,

die jeden Tag beim Patienten angesteckt

werden und einfach gereinigt

werden können. Diese sollten

resistent sein gegenüber mechanischen

Einflüssen wie Torsion,

Vibration oder Biegung. Ebenso soll

die Signal übertragung auch beim

Transport der Geräte ausfallsicher

und vibrationsbeständig sein.

Zuverlässigkeit bei

OP-Robotern

Im Bereich roboterassistierter

Operationshilfen sind die Kabelanschlüsse

vielseitigen Belastungen

wie Zug oder Torsion ausgesetzt.

Trotzdem muss der Einsatz absolute

Ausfallsicherheit und Zuverlässigkeit

garantieren sowie höchste

Hygieneansprüche erfüllen. Die

Leitungen und Anschlüsse müssen

ebenfalls je nach Kundenanforderung

individuell kombinierbar sein.

Beim Einsatz im Bereich von

Dentalgeräten sind wiederum meist

hybride Anschlüsse gefragt, die eine

parallele Versorgung mit Wasser,

Strom, Luft oder Licht erfordern.

Ebenso sind meist einfach zu reinigende

Kabelkonfektionierungen

gefordert.

Marktvorteile bei

Hightech-Geräten

Angesichts dieser vielfältigen

Anforderungen bieten die Material-

und Oberflächeneigenschaften

von silikonumspritzen Systemlösungen

sowie die umfangreichen

Tests, deren Dokumentation auch

erhältlich ist, entscheidende Vorteile

für die Hersteller neuer Hightech-

Geräte im Medizinbereich: Diese

sparen sich bei der Entwicklung

neuer Applikationen zur Marktreife

wertvolle Zeit und Kosten. Ebenso

können sie sich bei der Zulassung

bzw. Zertifizierung ihrer Geräte ganz

auf die eigenen Stärken konzentrieren.

Grundlage für den Markterfolg

ist allerdings die dauerhafte Zuverlässigkeit

und Robustheit der eingesetzten

Teilkomponenten, unter

denen die eingesetzten Steckverbindungen

das entscheidende Bindeglied

ausmachen. ◄

meditronic-journal 3/2021

27


Komponenten

Elektronische Komponenten für zeitgemäße

Medizintechnik

Hygienegerechte Konstruktion

Richard Wöhr GmbH

www.woehrgmbh.de

Beleuchteter kapazitiver Taster CAPWS01G02

Weil medizintechnische Produkte

höchste Ansprüche an Hygiene und

Bedienbarkeit stellen – und weil

beides direkt miteinander zusammenhängt,

hat sich die Richard Wöhr

GmbH über viele Jahre eine bemerkenswerte

Kompetenz für Lösungen

und Dienstleistungen für die Hersteller

medizintechnischer Produkte

erarbeitet. Das gilt insbesondere für

Eingabe- und Anzeigesysteme wie

Folientastaturen und Touchscreen-

Lösungen sowie Gehäusesysteme.

Entwicklung und Produktion

hygiene-optimierter Komponenten

sind bei diesem Unternehmen kein

corona-indizierter Versuch, neue

Märkte zu erschließen, sondern ein

langjährig zertifizierter und gezielt

ausgebauter Kompetenzbereich.

Wöhr-Lösungen sind deshalb nahe

an der Perfektion, weil schon in der

Entwicklung die richtigen Weichen

gestellt werden – und das gilt auch

bei der medizintechnischen Auslegung

der Software für Bedienung

und Anzeige. Hier greifen Synergie-

Effekte, die durch abteilungsübergreifendes

Denken und langjährige,

intensive Branchenkenntnisse entstehen.

Komponenten von Wöhr bewähren

sich in der Medizintechnik und

ebenso in branchennahen Bereichen

wie Pharma, Dental, Lebensmitteltechnik

oder Laboranalytik.

Hygienegerechte Taster und

Schalter – bei Software und

Hardware

Ein gutes Beispiel stellt der kapazitive

Taster/Schalter CAPWS01 dar,

der ideal in hygienegerecht ausgeführte

Touch-Screens integrierbar

ist. Denn sein Ansprechverhalten

kann über eine eigens entwickelte

Software an die verschiedensten

Anforderungen angepasst werden.

So sind sowohl eine einfache, komfortable

Bedienung mit und ohne

Handschuhe aller Art, als auch die

Hygiene immer gesichert.

Touch-Screens und

Tastaturen für die

Medizintechnik

Hygienegerechte Touch-Screens

und Tastaturen hinter Glas von Wöhr

sind so einbaubar, dass keine problematischen

Kanten oder Vertiefungen

entstehen. Antimikrobiell

ausgestattete Oberflächen sowie

eine separate Taste zur Deaktivierung

der Tastatur für den Reinigungsvorgang

beweisen tiefes Verständnis

für die Anforderungen in

der Medizintechnik.

Medizintechnik und

Industrie 4.0

Die Digitalisierung macht auch

vor der Medizintechnik nicht Halt

– ganz im Gegenteil. Zu den sehr

hohen Anforderungen an die Hygienefähigkeit

der Anzeige- und Eingabegeräte

sowie der Gehäuseoberflächen

kommt die große Diversität

der geforderten Produktvarianten.

Hier spielt die große Stärke von

Wöhr ihre Vorteile für jeden Kunden

aus: die flexible Komponentenproduktion

bei kleinen und mittleren

Stückzahlen. Basis dafür sind

die Entwicklungskompetenz und

die eigene Glasbearbeitung: Wöhr

wählt und kombiniert je nach Anforderung

verschiedene Technologien

des Optical Bonding, die sicherstellen,

dass die im Hause produzierten

Anzeige- und Touch-Displays ein

klares, scharfes Bild, angepasste

Sensitivität und optimale Hygienefähigkeit

aufweisen. Technologie

und Größe sind für jeden Kunden

fast völlig frei wählbar.

EMV- und IP-Schutz für die

Medizintechnik

Weil in der Medizintechnik oft

sehr individuelle und anspruchsvolle

Forderungen an die Schutzeigenschaften

der Gehäuse gestellt

werden, legt das Unternehmen die

Schutzkonzepte für IP- und EMV-

Lösungen für jeden Kunden projektspezifisch

aus. Mit speziellen

EMV- und ESD-Ausrüstungen für

Metall- und Kunststoffoberflächen

stellt Wöhr die Sicherheit der Elektronik

auch unter den oftmals sehr

schwierigen äußeren Bedingungen

(Feuchtigkeit, Hitze, statische Aufladung,

elektrostatische Entladung)

im Medizinbereich zuverlässig

sicher. Denn der umfassende

technische Service schließt auf

Wunsch auch die individuelle Entwicklung

und Produktion ein. Das

beginnt schon bei der Entwicklung

der Gehäuse inklusive Montageteilen

sowie der Auslegung der Front­

28 meditronic-journal 3/2021


Komponenten

Abschirmende Kunststoffgehäuse (EMV-Beschichtung)

platten, inklusive des geeigneten

Bedienkonzeptes. Zu erwartende

häufige Reinigungszyklen werden

ebenso beachtet, wie antimikrobielle

Eigenschaften der Oberflächen

und Einbauteile.

Rückverfolgbarkeit nach

Medizinproduktegesetz

Zur Erfüllung der durch das Medizinproduktegesetz

klar vorgegebenen

Forderung nach Chargen-

Rückverfolgung erhält jeder Kunde

für jede Komponente eine ausführliche

und vollständige Dokumentation,

welche die MPG-Konformität

bestätigt. Selbstverständlich ist die

Richard Wöhr GmbH nach EN ISO

13485 (Medizin) zertifiziert.

Gehäusekühlung ohne

Lüfter für optimale Hygiene

Passive Kühlung ist der Schlüssel

für die hygienegerechte Ausführung

eines Gehäuses in der Medizintechnik.

Denn nur ohne Lüfter ist

sichergestellt, dass ein Gehäuse

nicht zur „Keimschleuder“ wird,

die eventuell kontaminierte Luft

im ganzen Raum verteilt. Für die

Entwärmung setzt das Unternehmen

auf technisch anspruchsvolle

Lösungen und legt bei Bedarf das

komplette Gehäuse als Kühlkörper

aus – und die hygiene gerechte Konstruktion

der gesamten Mechanik im

Inneren tut ein Weiteres dazu, dass

die Verteilung von Keimen und Bakterien

bestmöglich verhindert wird.

„Cool bleiben statt Staub treiben“

lautet hier die Devise.

Zertifizierte Kompetenz

nach EN ISO 13485 von

Anfang an

Was in der Medizintechnik zählt,

sind Erfahrung und Können. Die Entwicklung

und die Modifikation von

industriellen Komponenten für die

Anforderungen der Medizin-, Laborund

Pharmatechnik stellt bei Wöhr

eine langjährige Erfolgsgeschichte

dar. Schon seit vielen Jahren ist

die Richard Wöhr GmbH in den

Bereichen Entwicklung, Produktion

und Vertrieb nach der EN ISO 13485

(Medizin) zertifiziert. Dieses Knowhow

und die hohe Fertigungstiefe –

in Verbindung mit engagierten Mitarbeitern

– sind perfekte Voraussetzungen

dafür, Eingabe- und Anzeigegeräte

für medizinische Anwendungen

kundenspezifisch zu entwickeln

und zu produzieren und Kapazitätsengpässe

in Entwicklung und

Fertigung flexibel abzufedern. ◄

Wälzlagertechnik im Miniaturformat

Für Präzisionsarbeit im Kleinsten – wie z.B.

in der Mess- und Elektrotechnik, der Mikroelektronik,

im Elektromotorenbau oder bei

medizinischen Apparaturen – liefert Hecht

Kugellager Feinmechanik im Miniaturformat.

Hierzu führt der Wälzlager-Spezialist

Rillenkugel lager aus hochwertigem NIRO-

Stahl in zahlreichen Dimensionierungen

mit Innendurchmessern ab 1 mm im Programm.

Diese Miniatur-Lager zeichnen sich

durch ein niedriges Reib moment mit optimaler

Lastführung aus und sind wahlweise

in offenen, abgedichteten oder mit Metallscheiben

abgedeckten Ausführungen erhältlich.

Für hochgenaue Kurven- und Linearbewegungen

beispielsweise in der Präzisionsmessung

und Bürotechnik bietet Hecht

nadelgelagerte Miniatur-Kurvenrollen aus

japanischer Produktion. Die als Wälzkörper

eingesetzten Nadeln ermöglichen sehr

kompakte, leichtgewichtige Bauformen und

verkraften vergleichsweise hohe Radialbelastungen.

Abgestimmt auf hygienisch sensible

Umgebungen wie etwa in der Medizintechnik

und Lebensmittelindustrie sind die

Kurvenrollen auch in korrosionsbeständiger

Edelstahl-Ausführung erhältlich. Mit seinem

großen Bestand stets lieferbarer Artikel deckt

Hecht das gesamte Spektrum der Wälzlagetechnik

in Standard- und Premiumqualität

ab. Zusätzlich zum breitgefächerten Sortiment

von Fabrikaten namhafter Hersteller

wie SKF, FAG und INA sind für alle gängigen

Lagertypen auch die zertifizierten Hecht-

Eigenmarken HKC und HKW zum Preisvorteil

ohne Qualitäts risiko verfügbar.

Unternehmenshintergrund

Die Hecht Kugellager GmbH & Co. KG mit

Sitz in Winnenden liefert seit 1965 Wälz- und

Rollenlager an Partner aus Industrie, Handel

und Gewerbe. Mit einem großen Produktangebot

der Premiumhersteller INA, FAG und

SKF sowie den Eigenmarken HKW und HKC

bedient das international agierende Familienunternehmen

kundenspezifische Anforderungen

schnell und effektiv. Hecht ist zudem

exklusiver Vertragspartner der chinesischen

Marke SL. Das Unternehmen, das eine eigene

Fertigungs- und Vertriebsgesellschaft in China

betreibt, besitzt zudem eine Lieferlizenz für den

chinesischen Markt – hiervon profitieren insbesondere

Kunden, die in China produzieren.

Dank eigener Produktion und Montage implementiert

Hecht auch Sonderlösungen anhand

von individuellen Kundenanforderungen.

HECHT KUGELLAGER

GmbH & Co. KG

www.hecht-hkw.de

meditronic-journal 3/2021

29


Komponenten

Standard-Produktprogramm im Bereich kapazitiver

Eingabesysteme erweitert

Die Richard Wöhr GmbH erweitert mit dem

CapiSwitch Gehäusesystem CSGH das Produktprogramm

um neue kapazitive Eingabe systeme.

Nach eigenen Angaben bietet Wöhr mit

dem Gehäusesystem als erster Hersteller ein

derartiges Programm von Standard-Gehäusesystemen

für die kapazitive Eingabe an. Für den

Kunden bietet dies den Vorteil, dass die kapazitiven

Eingabesysteme sofort ab Lager verfügbar

sind und keine Einmal- bzw. Entwicklungskosten

für die Standard-Systeme anfallen.

Generell vereint das CapiSwitch Gehäuse system

CSGH eine kapazitive Tastatur mit einem

Handgehäuse in funktionaler Weise. Aufgrund

der Variantenvielfalt bezüglich Handgehäusen

und Tastaturen ist die neue Kombination aus

kapazitiver Eingabetechnologie und Gehäuse

in vielen verschiedenen Ausführungen möglich.

Als Basis dienen die bewährten Kunststoff-

Handgehäuse der TAW-Serie. Diese werden

mit kapazitiven Tastaturen bestehend aus beispielsweise

acht oder 15 Tasten oder sechs

Tasten und Steuerkreuz bzw. Wheel ausge rüstet.

Diese verschiedenen Versionen sind standardmäßig

und direkt ab Lager verfügbar. Aufgrund

der geschlossenen Oberfläche eignen sich die

CSGH-Gehäuse hervorragend für den Medizinbzw.

Hygienebereich.

Natürlich sind kundenspezifische Anpassungen

der kapazitiven Tastatur und des verwendeten

Gehäuses hinsichtlich Optik, Haptik

und Funktionalität auf Anfrage jederzeit schnell

und kostengünstig realisierbar. Optional ist auch

die Lieferung von passender kundenspezifischer

oder universeller Auswerteelektronik möglich.

Richard Wöhr GmbH

www.woehrgmbh.de

Moderne Drehknöpfe mit hohem Bedienkomfort

Mit den neuen CONTROL-KNOBS bietet

OKW Gehäusesysteme eine fortschrittliche

Drehknopfreihe als zentrales Element menügesteuerter

Interfaces an. Die modernen Control-Knobs

sind für eine anwenderfreundliche

Nutzung konzipiert und bestehen aus harten

und weichen Kunststoff-Komponenten: Knopfgrundkörper

aus hochwertigem PC (UL94 HB),

ummantelt von einem weichen TPE-Material

mit funktionaler Rillenoptik. Aufgrund des Soft-

Touch-Materials haben

die neuen Drehknöpfe

eine hohe Griffig keit

mit Anti-Rutsch-Effekt.

Die Montage erfolgt

über Spannzangen, die

einen sicheren Sitz auf

der Achse garantieren

- optimal geeignet für

Drehpotentiometer/-

impulsgeber mit runden

Wellenenden nach

DIN 41 591. Zur Endmontage

wird ein Deckel

aus PA 6 (UL94) auf

den Grundkörper angebracht.

Erhältlich sind

die Control-Knobs in

den Standardfarben nero und vulkan in folgenden

Größen:

• ø 36 mm, mit Achsbohrung 6 mm und

1/4“ (6,35 mm)

• ø 46 mm, mit Achsbohrung 6 mm und

1/4“ (6,35 mm)

Beide Größen sind jeweils mit/ohne seitlicher

Zeigerlinie zur Feinskalierung erhältlich. Als optisches

Highlight setzt eine optionale Beleuchtung

einen eindrucksvollen Akzent. Die Drehknöpfe

lassen sich mit einer energiesparenden

SMD-LED-Technik für individuelle Lichtergebnisse

ausstatten. Bei dieser Variante

ist der Knopfgrundkörper nicht verkehrsweiß,

sondern aus transluzentem Material. Daraus

ergeben sich folgende Beleuchtungsoptionen:

• Ringoptik auf der Deckfläche

• Ringoptik auf der Deck fläche mit

seitlicher Zeigerlinie

Für die Beleuchtung des Rings ist der im

Zubehörprogramm erhältliche Sockel, zusammen

mit der LED-Beleuchtung (RGB-Backlight),

notwendig. Zu den Anwendungsgebieten

gehören die Mess- und Regeltechnik, die

Medizin- und Labortechnik, Smart Factory, Kommunikation

und vieles mehr. Um die Knöpfe

speziellen Kundenanforderungen anzupassen,

können diese mittels einer Bedruckung oder

einer Laserbeschriftung auf der Deckfläche/

dem Deckel modifiziert werden.

OKW Odenwälder Kunststoffwerke

Gehäusesysteme GmbH

info@okw.com, www.okw.com

30 meditronic-journal 3/2021


Ultraschall für Mikroimplantate

Mit kabelloser Ladung zur personalisierten Medizin

Aus Forschung und Technik

Energie für Mikroimplantate per Ultraschall © Fraunhofer IZM

Die Behandlung von chronischen

Autoimmunkrankheiten muss nicht

zwangsläufig mit kostspieligen

Medikamenten und unerwünschten

Nebenwirkungen einhergehen.

Autorin:

Olga Putsykina

Fraunhofer-Institut

für Zuverlässigkeit und

Mikrointegration IZM

www.izm.fraunhofer.de

meditronic-journal 3/2021

Mit Hilfe von Neuromodulation

können Krankheiten wie rheumatoide

Arthritis, chronische Kopfschmerzen,

Asthma oder Parkinson behandelt

werden. Um dieses Vorhaben zu

realisieren, entwickeln Forschende

am Fraunhofer IZM im europaweiten

Projekt Moore4Medical eine neue

Generation von Mikroimplantaten.

Das Besondere an der hochminiaturisierten

Elektronik: Mittels Ultraschallwellen

können die Implantate

komplett kabellos geladen werden.

Elektrozeutika

Aus dem Bereich der Consumer-Elektronik

ist das Moore‘sche

Gesetz nicht mehr wegzudenken.

Alle zwei Jahre sollen neue Chip-

Generationen doppelt so leistungsfähig

sein wie ihre Vorgänger. Das

im Jahr 1965 aufgekommene Paradigma

lässt jedoch bisher einen

wichtigen Anwendungsbereich der

Elektronik aus – die Medizintechnik.

Um Krankenhausaufenthalte und

Kosten im Gesundheitswesen durch

personalisierte Lösungen zu reduzieren,

wird seit einigen Jahrzehnten

auf neue therapeutische Ansätze

zurückgegriffen. Ein Beispiel sind

sogenannte Elektrozeutika, also mit

elektronischen Lösungen ausgestattete

Mikroimplantate, die mit Strom

personalisiert und lokal behandeln,

ohne dabei Nebenwirkungen im Körper

auszulösen. Nun haben es sich

Forschende am Fraunhofer IZM zur

Aufgabe gemacht, einen neuen Weg

einzuschlagen und setzen dabei

anstelle von Strom auf Ultraschall.

Implantate von außen laden

Ultraschallwellen sind Druckwellen,

die von außen angewandt, in

den Körper eindringen und somit

das Mikroimplantat erreichen. Im

Vergleich zu konventionellen batteriegeladenen

Geräten sind klare

Vorteile zu erkennen: Mit Hilfe von

Ultraschall können die Implantate

von außen geladen werden, was

häufige invasive Eingriffe oder kabelgebundene

Ladung obsolet macht.

Vor allem die extreme Miniaturisierung

der Systeme ist eine Innovation

auf dem Gebiet und ermöglicht es

den Mikroimplantaten, gerade einmal

20 Mikrometer kleine Nerven

präzise zu stimulieren.

Lösung für Miniaturisierung

Indem das Team am Fraun hofer

IZM Ultraschall zur Ladung der

Implantate nutzbar macht, wird

für die effiziente Energieübertragung

als eine der größten technologischen

Herausforderungen in

der Medizintechnik eine Lösung

gefunden. Denn eingebaute Batterien

erschweren bisher die Miniaturisierung,

wobei eine Erschöpfung

der Energie unausweichlich ist und

somit ein Auswechseln, sprich ein

weiterer operativer Eingriff, erfolgen

muss. Zudem können mit Induktionsspulen

ausgestattete batteriebetriebene

Implantate nur in Hautnähe

eingesetzt werden.

Im Gegensatz dazu machen es

kleinste Ultraschallwandler möglich,

die Mikroimplantate der Zukunft

auch weit im Körperinneren zu verwenden.

Trifft hochfrequenter Schall

auf sie, geraten sie in Schwingung.

Diese winzigen Bewegungen werden

in elektrische Energie für das

Mikroimplantat umgewandelt. Die

Herausforderung besteht darin,

die schwingenden Mikrostrukturen

optimal auszurichten, um hohe Verluste

bei der Energie übertragung zu

vermeiden. Gleichzeitig können nur

extrem kleine Strukturen Gebrauch

finden, da die Gesamtgröße des

Implantats einige Millimeter nicht

überschreiten darf.

Ultraschallwandler, Elektroden

zur Aufzeichnung neuronaler Aktivitäten

sowie passive Komponenten

– all diese Bauteile auf wenige

Millimeter zu miniaturisieren, zu integrieren

und langlebig aufzubauen,

ist eine große, jedoch nicht unüberwindbare

Hürde. Aktuell bewerten die

Forschenden, welche Materialien sie

für den Prototypen verwenden können:

Hierbei handelt es sich um eine

zentrale Entscheidung, denn diese

müssen biokompatibel und gleichzeitig

für die Verkapselung und Energieübertragung

durch Schallwellen

geeignet sein. Im weiteren Verlauf

werden mehrere Schallwandler

auch in Gruppen aufgebaut, so dass

eine Kombination der elektronischen

Komponenten und dadurch ein konzentrierteres

Ausstrahlen der Ultraschallwelle

erreicht wird.

Projekt Moore4Medical

Das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit

und Mikrointegration IZM

ist eines von 66 beteiligten Unternehmen

in dem EU-geförderten Projekt

Moore4Medical. Das Institut ist

für die Koordinierung und Durchführung

des Arbeitspakets „Implantable

Devices“ verantwortlich.

Zum Projektende im Juni 2023 soll

eine offene Technologie-Plattform

in einer Art Toolbox entstehen, die

schnellere, kostengünstigere und leistungsfähigere

Medizintechnik ermöglicht.

Zukünftige Forschungen könnten

diese im Projekt ent wickelten Grundbausteine

für spezialisierte Anwendungen

in den Bereichen kabellose

Mikroimplantate, Organ-on-Chip,

3D-Ultraschall, dauerhaftes Monitoring

mittels Sensoren, Medikamenten-

Adhärenz durch intelligente Verabreichung

sowie röntgenfreie Chirurgie

mit optischer Erfassung weiterentwickeln

und somit die Medizintechnik

leistungsstark voranbringen. ◄

31


Antriebe

Optimiertes Liquid-Handling

Einsparung von Platz und Vermeidung von Probenverunreinigung durch den Einsatz von hybriden

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

der Laborautomatisierung eines Pipettierprozesses.

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

Konventionell wird bei einem

Pipettierungsprozess für die Ansteuerung

von Probenfeldern, eine X-Yoder

X-X‘-Y-Achsenkonfiguration verwendet

(Bild 1b). Dies sind bewährte

Verfahren und werden seit Jahrzehnten

erfolgreich in Laborgeräten

eingesetzt. Hybride polar/kartesische

Systeme (Bild 1a), bieten

jedoch einen alternativen Ansatz,

der eine zunehmende Rolle in der

Laborautomatisierung spielt. Im Folgenden

werden Aspekte genannt,

die bei der Tätigkeit in der Laborautomatisierung

zu beachten sind

und wie polar-/kartesische Systeme

die Maschinenkonstruktion optimieren

können.

Kartesisches

Koordinatensystem

In der Laborautomatisierung

ist das in Bild 1(b) gezeigte System

durch die Bewegungsflexibilität

und der hohen Dichte an Proben

innerhalb der Anlage, eine verbreitete

Methode. Bei der Konfiguration

einer Anlage ist ausschlaggebend,

die Sensibilität des Prozesses

zu berücksichtigen und zu

beachten, dass Antriebskomponenten

während des Betriebs häufig

Partikel erzeugen können. In einigen

Anwendungen können Fremdkörper

die Integrität der Testergebnisse

beeinflussen. Insbesondere im

medizinischen Bereich wird sich ein

System, dass hinsichtlich Funktion

und Ergebnis keine hohe Zuverlässigkeit

bietet, nicht auf dem Markt

etablieren. Einige Hersteller bieten

zur Risikoreduzierung einer Probenkontamination

auch Optionen mit

Schutzvorrichtungen oder versiegelten

Antriebssystemen an, dies

wirkt sich jedoch negativ auf die

Größe und Kosten der Anlage aus.

Die optimale Anwendung zur Risikominimierung

bildet die Antriebssteuerungskomponente

unterhalb der

Proben bzw. dem Prozessbett zu

Autor:

Keith H. Knight

Aus dem Englischen

übersetzt von Lisa Pfitzner,

Marketingmanagerin bei

MACCON Elektroniksysteme

GmbH

©AMETEK, Inc. All rights

reserved. Translated and

distributed with permission from

AMETEK Haydon Kerk Pittman.

www.haydonkerkpittman.com

MACCON Elektroniksysteme

GmbH

www.maccon.de

Bild 2: Theta-X-Bewegungsberechnung

32 meditronic-journal 3/2021


Antriebe

Bild 3: Der Z-Theta Aktuator

installieren. Dies bietet bei einem

rein kartesischen Koordinatensystem

Einschränkungen, da der Verfahrweg

durch die Lage der Proben

begrenzt ist.

Hybrides polar/kartesisches

System

Eine Methode diese Einschränkung

zu überwinden besteht darin,

eine Polarkoordinatenachse in das

System zu integrieren. Ein primärer

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

Hybridkoordinatensystems

ist, dass es keine Komponenten

gibt, die Partikel über den Proben

bilden können. Partikel können

überall dort entstehen, wo Komponenten

sich gegeneinander bewegen.

Der Gelenkarm des Systems

bewegt sich jedoch nicht relativ zu

den Komponenten. Somit werden

keine Partikel erzeugt. Auch die

gezeigte Führung der z-Achse ist

ein Gleitelement, sie befindet sich

über dem Verfahrweg der x-Achse

und nicht über den Proben. Diese

Faktoren begrenzen das Risiko,

einer Verunreinigung der Proben.

Effiziente Platznutzung

Ein weiterer Vorteil ist die effiziente

Platznutzung im Verhältnis

zur Größe der Antriebssteuerungskomponenten.

Die in Bild 1(a) und

Bild 1(b) gezeigten Probenfelder

umfassen acht Gestelle mit Reagenzgläsern.

Das rein kartesische

System kann den gesamten Bereich

der Proben ansteuern, hat aber

durch seiner Konstruktion eine größere

Stellfläche. Bei einem polaren/

kartesischen System befinden sich

die Antriebskomponenten, mit Ausnahme

der z-Achse und des Theta-

Arms, unterhalb des Prüfstands. Die

Z-Theta-Komponente fährt durch die

Mitte des Prüffeldes. Durch diese

Konstruktion kommt es zu Platzeinsparungen.

Ein Vorteil der Platzersparnis

ist, dass der Hub der

x-Achse reduziert wird. Der Arm ist

durch die Winkelbewegung gelenkig

und vergrößert somit die Reichweite

der x-Achse an beiden Enden

des Hubs. Dies eliminiert den verlorenen

Hub entlang der x-Achse

und reduziert die Kosten.

Hohe Bewegungsflexibilität

Auch ein Vorteil des kartesischen/

polaren Koordinatensystems ist die

hohe Bewegungsflexibilität. Diese

wird mit einem Gelenkarm erreicht,

der mit der Theta-Achse verbunden

ist, der über das Probenfeld schwenken

kann und somit jede einzelne

Probe ansteuert. Das Ergänzen der

Theta-Achse mit einer x-Achse zur

linearen Translation kann ein ausschließlich

kartesisches X-Y- oder

X-X‘-Y-System effektiv ersetzen.

In jedes System kann des Weiteren

eine z-Achse integriert werden.

Draufsicht auf einen

Probenträger

Viele Probenträger sind auf das

kartesische Koordinatensystem

ausgelegt. Bild 2 zeigt die Draufsicht

auf einen Probenträger. Die

blauen Linien stellen den Gelenkarm

dar, der an der in Bild 1(a)

gezeigten Z-Theta-Vorrichtung,

befestigt ist. In der Abbildung sind

die Beispielpositionen 1 und 2

gekennzeichnet. Im kartesischen

Koordinatensystem wird die Bewegung

von Position 1 zu Position 2

mit x- und y-Bewegungen realisiert.

In einem polaren/kartesischen

Koordinatensystem ist das allerdings

eine Kombination aus x- und

rotatorischen Bewegungen, die mit

einfacher Trigonometrie berechnet

werden kann. Dadurch dass die

Geometrien bekannt sind, ist die

Berechnung unkompliziert. Unter

Berücksichtigung der positiven Konvention

für die Theta- und x-Achse

zeigen die Gleichungen Gl. 1 und

Gl. 2 die Bewegungen, die für den

Übergang von Position 1 zu Position

2 erforderlich sind. In der Praxis

sind die Variablen Y, Y‘, X, X‘

und A durch den physikalischen

Aufbau der Maschine bekannt. Die

einzigen Parameter, die bestimmt

werden müssen sind θ und θ‘. Für

den Fall, dass die Theta-Bewegung

in negative Richtung verfahren soll

(wie in Bild 2), lautet der Befehl der

Theta-Achse wie in Gl.3 .

Z-Theta Aktuator

Mit dem Z-Theta Aktuator (Bild 3)

wurde ein Produkt entwickelt, dass

den stetig ansteigenden Performanceanforderungen

von Rotations-

und Linearbewegungen in

Gleichungen

der Labor automatisierung entspricht.

Der Z-Theta-Aktuator, wurde

in Kombination aus Entwicklungsarbeit,

Fertigungs-Know-how und

einem geschulten Auge für das,

was bei Rotations- und Linearbewegungen

entscheidend ist, konstruiert.

Der lineare Antrieb basiert

auf dem Screw Rail und wird, durch

den neuen Ansatz, der direkten

Integration eines Rotationsmotors

zum Antrieb der Theta-Bewegung

ergänzt. Diese Konstruktion ist dann

mit einem zweiten Motor gekoppelt,

um die lineare Bewegung des Schlittens

über eine Leitspindel zu steuern.

Sowohl für die Linear- als auch

für die Rotationsachse sind optional

Drehgeber erhältlich, die entweder

eine Positionsbestätigung oder eine

vollständige Schritt-Servo-Steuerung

des Geräts ermöglichen. Das

Resultat ist eine überaus kompakte

Systemlösung für Anwendungen in

Bereichen mittlerer bis hoher Präzision,

bei denen sowohl Rotationsals

auch Linearbewegungen erforderlich

sind.

Der Hersteller der Antriebskomponenten

ist Fa. Haydon-Kerk-Pittmann

aus USA. Der Vertrieb im

deutschsprachigen Raum erfolgt

über Fa. MACCON Elektroniksysteme

GmbH. ◄

meditronic-journal 3/2021

33


Antriebe

Controller-Bausteine und intelligente Motoren

für komplexe Bewegungsprofile

Bild 1: PCL6100 Serie ist die ASIC Reihe für Bewegungssteuerungen

Die Anforderungen an die

Motoren steuerungen werden im

Rahmen von Industrie 4.0 und

fortschreitender Automatisierung

immer umfangreicher. Fertigungsanlagen

und Roboter müssen einwandfrei

funktionieren und dabei

effizient und zuverlässig sein. Dafür

müssen viele Motoren gleichzeitig

gesteuert werden. Um einen optimalen,

fehlerfreien und sicheren

Betrieb zu gewährleisten ist es notwendig

die Bewegungssysteme in

Echtzeit zu überwachen. Dadurch

können eine hohe Produktionseffizienz

und -qualität erreicht werden.

Benötigt wird also eine zuverlässige

Analyse der Bewegungsprofile der

Motoren. Gesucht wird eine intelligente

Lösung, die Daten sammelt

und auswertet - und das in Echtzeit,

damit anhand der Ergebnisse

fundierte Entscheidungen getroffen

werden können. Ein Beispiel ist Predictive

maintenance, um Anlagenstillstände

zu vermeiden.

Kernelemente der Bewegungssteuerungen

sind ICs oder ASICs.

Sie sind entweder als einzelner Baustein

verfügbar, auf einer PCB-Platine

implementriert, in einem Modul

integriert, beispielsweise einem

Commander oder in ein Gehäuse

eingebaut wie bei der PMX-Steuerung.

Bild 2: PCL6115 m 80-pin

QFP-Gehäuse

ASICs als Komplettlösung

Die PCL6100 Serie besteht aus

leistungsstarken ASICs für Bewegungssteuerungen,

die darauf ausgelegt

sind, Servo-und Schrittmotoren

in allgemeinen Anwendungen

mit Bewegungssteuerung

anzutreiben (Bild 1). Ihr Hochgeschwindigkeits-Impulsausgang

ermöglicht

eine Kompatibilität mit

hochauflösenden Linearmotoren.

Die maximale Ausgangsfrequenz der

Vor- und Rückwärtszähler erreicht

bis zu 15 MPPS. Die erweiterten

Funktionen dieser Schaltung können

mit einfachen Befehlen gesteuert

werden und entlasten so sowohl

die CPU als auch den Benutzer

spürbar. Angeboten werden drei

verschiedene ASICs für die Steuerung

einer Achse oder zwei bzw.

vier Achsen.

Merkmale im Überblick

• Kompatibel mit den traditionellen

8/16-bit Bussen und den neuen

seriellen Datenbus-Systemen.

• Wird die serielle Schnittstelle verwendet,

kann der parallele Port

als GPIO (General Purpose I/O

Port) eingesetzt werden.

• Weitere Verbindungsoption sind

bis zu 4 LSIs mit einem Slave-

Select Signal

• lineare Interpolation von 2 bis

4 Achsen

• lineare Interpolation für eine beliebige

Anzahl an Achsen

• maximale Ausgangsfrequenz bis

15 MPPS

• Zwei Vor- und Rückwärtszähler

• Vier Komparatoren, davon sind

zwei für einen Softwareendschalter

reserviert

• Vorspeicherung (Pre-buffering)

für eine kontinuierliche Bewegung

• vollständig anpassbare lineare

und S-Kurven-Beschleunigung/

Verzögerung

• direktes (on-the-fly) Über schreiben

derBeschleunigungs-oder Zielposition

• Antiruckelregelung

• integrierte Homingroutine

• automatische Einstellung der Hochlauframpe

• 18 unterschiedliche direkt

ansprechbare Modi, usw.

• Zahlreiche Betriebsfunktionen

(10 verschiedene Betriebsarten

verfügbar)

Bild 3: Commander-

Steuerungsmodul für komplette

Bewegungsabläufe

• Manuelle Eingabeterminal vom

Pulsar (ohne Multiplikations- und

Divisions-Funktion)

• Interrupt Funktionen mit 11 verschiedenen

Fehler- und 21 unterschiedlichen

Eventmöglichkeiten

Da die Daten des folgenden Vorgangs

im Vorfeld gespeichert werden,

wird ein reibungsfreier Übergang

zum nächster Vorgang gewährleistet.

Dies kann im Register selektiert

werden.

Einsatzbereiche

• Löt- und Schweißgeräte

• Eletronische Getriebe

• Mikroskopisches Positionieren

• Medizin

• Feinmessung und -kalibrierung

PCL6115

Der PCL6115 (Bild 2) ist eins

der neuesten ASICs aus der

PCL6100-Reihe für die Steuerung

einer einzelnen Achse. Es handelt

sich um einen Hochleistungs-

Steuer chip für Servo- und Schrittmotoren.

Er ist mit einer CPU-Schnittstelle

ausgestattet, die einen Parallel-Bus

sowie den 4-wire seriellen

Bus unterstützt. Im Vergleich

zur PCD-Reihe bietet das IC verschiedene

neue Funktionen, wie

beispielsweise eine maximale Frequenz

von 15 Mpps, die unkompliziert

über einfache Befehle gesteuert

werden können. Er unterstützt

neben Schritt- und Servomotoren

auch lineare Motoren mit einer

hohen Auflösung. Er eignet sich für

Einsätzte, bei denen eine engmaschige

Kontrolle der Bewegungsprofile

benötigt wird. Ein Evaluation-

Board erleichtert die Entwicklung.

Hybrid-Module

Sollen alle notwendigen Bauteile

für eine Anwendung auf engem

Raum einfach integriert werden,

sind die wichtigsten Bausteine wie

Controller und Treiber als Hybrid-

Modul verfügbar (Bild 3 und 4).

Das Commander-Controller-Modul

CMD-4EX-CR ist die optimale

Lösung für Kunden, die auf ihrer

eigenen Leiterplatte einen Motion

Controller mit den Funktionalitäten

des 4-Achsen FMAX-Stand-alone-

Subsystems integrieren möchten.

Die frei programmierbare Mehrachsensteuerung

verkürzt erheblich

die Entwicklungs- und Produkteinführungszeit.

Der Commander

schließt die Lücke zwischen Standard-Controller

und komplett neu

zu entwickelndem kundenspezifischen

Controller.

Der CMD-4EX-CR ist zuverlässig,

flexibel, kostengünstig und lässt

34 meditronic-journal 3/2021


Antriebe

Bild 4: Kompaktes Titan-SVX-CR Servo Controller Core

sich vom Prototyp bis zur Produktion

einfach skalieren – auch für komplexe

Anwendungen. Die erweiterten

Funktionen des Commander-Kerns

umfassen dank seiner

100 Pufferregister Linear-, Bogen-,

Kreis-, Helix- und Tangentialinterpolation

sowie koordinierte Bewegung

und kontinuierliche gepufferte

Bewegungen. Außerdem kann der

Benutzer zwischen Trapez- oder

S-Kurvenbeschleunigung/ -verzögerung

und absoluter oder inkrementeller

Positionierung wählen.

Änderungen können auch im laufenden

Betrieb vorgenommen werden,

wobei entweder die Geschwindigkeit

oder Zielposition während

des Betriebs nach Wunsch verschoben

werden.

Perfektes Duo

Zusammen mit der ARCUS-SVX-CR

Hybrid-IC-Version der TITAN Servomotor-Technologie

entsteht auf der

Platine eine sehr kompakte intelligente

Motion-Control-Lösung bis zu

vier Achsen. Der ARCUS-Treiber ist

vielseitig einsetzbar, beispielsweise

für Zweiphasen-Schrittmotoren, dreiphasige

BLDC-Motoren (rotierend

und linear) und Voice-Coil-Motoren.

Der integrierte ARCUS-Software-

Assistent erkennt ohne externe Sensoren

automatisch die Motorparameter

und ermöglicht somit eine

einfache Inbetriebnahme.

In einem kleinen Gehäuse ist

der TITAN Servomotor-Controller-

Core , der mit der innovativen Bewegungsanalyse-Technologie

sowie

einer Motorantriebsschaltung einschließlich

der Leistungs-FETs und

aller dazu benötigten Softwarefunktionen

ausgestattet ist. Die Bewegungsanalyse

wird mit der 2ndSight-

Technologie durchgeführt, die auf

einem datengesteuerten intelligenten

Echtzeitalgorithmus basiert,

der hinsichtlich Effizienz und Reaktionszeit

optimiert wurde.

Core-basierte

Servosteuerungen

Die TITAN Core Based Servo

Controller sind einachsige Servokernmodule,

die sich ideal für kundenspezifische,

kostensensible und

hochvolumige OEM-Anwendungen

eignen. Single-Board-Optionen

ermöglichen mehrachsige Lösungen,

die alle mit TITAN-Technologie und

2ndSight-Bewegungsanalyse ausgestattet

sind.

2ndSight-Technologie

ist eine umfassende, von Arcus

patentierte Lösung für die Bewegungsanalyse,

um zahlreichen

Anforderungen der Automatisierung

und Fertigung gerecht zu werden.

Dazu gehört eine zuverlässige

Bewegungsanalyse der Motoren, um

sicherzustellen, dass die Produktion

optimal funktioniert. Gesucht

wurde eine intelligente Löung, um

Bewegungssysteme in Echtzeit

zu überwachen, Daten zu sammeln

und auszuwerten. Aufgrund

der Ergebnisse können fundierte

Entscheidungen getroffen werden.

Die 2ndSight-Technologie bietet hier

eine Lösung. Sie ist ein innovativer,

umfassender Ansatz zur Anwendung

multidimensionaler Machine-Learning-Methoden

und analytischen

Techniken, um den Zustand eines

Bewegungs systems zu bestimmen.

2ndSight ist ein datengesteuerter

Echtzeitalgorithmus, der auf der

Edge ausgeführt wird, um die zu

transportierende Datenflut zu verringern

und die Latenzzeiten zu

senken. Die komprimierten Daten

können dann problemlos über das

Netz in die Cloud transportiert werden.

2ndSight verwendet die Daten,

die der Motorregler zur Verfügung

stellt. Dies bedeutet, dass keine

zusätzlichen Sensoren benötigt

werden. Die Implementierung in

bestehende Systeme ist einfach

und mit minimalem Aufwand zu

bewerkstelligen.

Beispiel Pipettiereinheit

Eine Pipettiereinheit (Bild 5) muss

möglichst schnell aber trotzdem

hochpräzise und reporoduzierbar

pipettieren, um einen hohen Durchsatz

zu erreichen. Doch bei dieser

8-Punkt-Pippettierstation ist mehr

gefordert: Alle 8 Pippettierer können

unabhängig voneinander gesteuert

werden. Einzelne Pippettierer können

dabei mehrere Pippettierschritte

zügig nacheinander durchführen,

während andere Pipettierer inaktiv

sind. Es können aber auch alle Pippettierer

gleichzeitig arbeiten. Zwischen

diesen genannten Beispielen

sind alle Kombinationen möglich.

Dies erfordert eine hoch-komplexe

Steuerung der Motoren inklusive

einer zuverlässigen Bewegungsüberwachung.

Dynetics hat mit seinen

ASICs ein Referenzdesign für

dieses flexibele System realisiert,

bei dem die schnelle automatisierte

Abarbeitung von Einzelproben

im Vordergrund stand. Das System

berechnet anhand von Arbeitslisten

der Proben selbstständig die

schnellste Abarbeitung, um einen

optimierten Durchsatz zu erreichen.

Entwicklungskit

Dynetics bietet ein Entwicklungskit

zur Evaluierung an. Damit kann

der Anwender schnell und einfach

eine Vier-Achsen-Bewegungssteuerung

entwickeln, seine Daten bewerten

und analysieren, um daraus projektrelevante

Erkenntnisse zu gewinnen.

Das Entwicklungsset enthält

das vollständige Softwarepaket.

Standalone-Mehrachsen-

Bewegungssteuerung

Eine komplexe Bewegungssteuerung

lässt sich auch noch einfacher

realisieren: Dies ist mit der PMX-

Serie von NPM problemlos möglich.

Das Pipettiersystem in Bild 6

ist dafür ein Beispiel. Die PMX-

Steuerungen enthalten alle benötigten

Komponenten samt der Intelligenz

in einem Gehäuse und sind

damit eine schlüsselfertige Controller-Lösung.

Die Module sind

Bild 5: 8-Point Dispensing Unit basierend auf linearen Servo-Motoren

meditronic-journal 3/2021

35


Antriebe

Bild 6: Demo vom Entwicklungsset, das auf dem Commander-Motion

Controller und dem Titan-SVX-CR Servo Controller Core basiert

eine freiprogrammierbare umfassende

Lösung für Mehrachsensteuerung

für Anwendungen mit

hohen Datenübertragungsraten

über Ethernet-Verbindung oder

mit einem USB 2.0 und RS-485

Schnittstelle. Der neue PMX Mehrachs-Controller

(Bild 7) bietet in

nur einem Gerät mehr Flexibilität

für seine Anwendungen und

kann nicht nur Schrittmotoren,

sondern auch Servo-Motoren mit

bis zu 4 Achsen oder Positioniertische

in beliebiger Kombination

steuern. Das System bietet eine

bedienerfreundliche, kostengünstige

Mehrachsen-Bewegungsprogrammierung

für Labor- und

Industrieanwendungen. Entworfen

wurde eine BASIC-ähnliche

Programmiersprache für die einfache

Steuerung von Systemen

mit bis zu vier Achsen. Die PMX-

Reihe von NPM wird für 2 oder 4

Achsen geliefert:

• PMX-2ET-SA für 2-Achsen, und

PMX-4ET-SA für 4-Achsen Steuerung

mit einer Ethernet-Verbindung

• PMX-2EX-SA für 2-Achsen, und

PMX-4EX-SA für 4-Achsen Steuerung

mit einer RS485 und USB

2.0 -Verbindung

Schrittmotoren mit

Köpfchen

In einigen Fällen ist es besser, die

Intelligenz im Motor zu haben und

die Auswertung der Daten direkt vor

Ort vorzunehmen, anstatt diese an

einen Rechner oder in die Cloud zur

Auswertung zu senden. Dazu bietet

Dynetics Schrittmotoren und Servomotoren

(linear oder rotierend) mit

integrierter Intelligenz an. Diese

Motoren reduzieren Verkabelungsaufwand

und entlasten die SPS.

Bild 8: Titan IMX Intelligente Schrittmotoren

Bild 7: Programmierbare Mehrachsensteuerung der PMX-Reihe

Ein Beispiel sind die hochwertigen

ARCUS Hybrid Schrittmotoren

mit integrierter Intelligenz in

den Baugrößen NEMA-11, NEMA-17,

NEMA-23 und NEMA-34. Bei diesen

intelligenten Motoren sind Drehmoment-Controller,

Encoder, Drehzahl-

und Positionsregler bereits in

den Antrieb integriert. Diese TITAN

Schrittmotoren mit sogenannter

integrierter „Edge Intelligence“

und einfacher Ansteuerung per

Busanschluss ermöglichen einen

einfachen Anschluss an der SPS.

Es handelt sich um serielle Bussysteme

wie Modbus RTU, Modbus

ASCII, ARCUS ASCII, RS485 mit

115K Baud. Sie sind sehr reaktionsschnell

und bieten eine genaue

Nachverfolgbarkeit mit Echtzeit-

Debugging. TITAN Servo Controllers

lassen sich einfach für jedes

Bewegungssystem einrichten und

konfigurieren, auch ohne Fachkenntnisse

oder Erfahrung im Bereich der

Bewegungssteuerung.

Die TITAN Schrittmotoren wurden

mit der „2ndSight Intelligence“-

Technologie ausgestattet, die eine

stufenlose Steuerung ermöglicht.

Die am Bewegungssystem angeschlossenen

Module werden automatisch

eingelernt, so dass sie

ihre Daten selbst analysieren und

daraus Reaktionen ableiten können.

Dadurch entsteht eine kontinuierliche,

automatisierte und somit

effektive Überwachung.

Der integrierte TITAN Servo Controller

bietet viele neue Features,

wie beispielsweise:

• Maschine Learning und Analysen

• Reibungskoeffizienten-Überwachung

• Überwachung von Schlagbeanspruchung

und Verschleiß

• Anomalieerkennung

• Direkte Verbindung vom Unternehmensnetzwerk

zur Cloud

• Dynamische Verstärkungskontrolle

• Multi-Thread-Prozessor

Die Motoren können auch mit einem

Encoder geliefert werden. Dadurch

können die Vorteile der Motoren mit

den Vorteilen der Encoder kombiniert

werden. Durch den Encoder verzeichnet

der Motor erhebliche Leistungszuwächse

in Beschleunigung und Drehmoment.

Durch die Anpassungsmöglichkeit

des Drehmomentes wird der

Motor leiser und erwärmt sich weniger.

Daduch wird eine hohe Laufruhe

erreicht und Energie gespart. Durch

den Einsatz des Encoders ist nicht nur

die Detektion der Ausgangslage und

der aktuellen Lage möglich, sondern

auch die Positionierung. Die mitgelieferte

Software vereinfacht die Inbetriebnahme.

Die Motoren lassen sich

einfach programmieren – auch während

des Betriebes und in Echtzeit.

Dynetics GmbH

Info@dynetics.eu

www.dynetics.eu

Videos:

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

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

36 meditronic-journal 3/2021


Antriebe

Rotolinearer Antrieb

MACCON

www.maccon.de

Die Firma Maccon lanciert den

Z-Theta Aktuator für Anwendungen,

die gleichzeitig eine lineare und rotatorische

Bewegung benötigen. Der

Z-Theta Aktuator wurde für die einfache

Integration in OEM-Systemen

entwickelt und bietet lineare

und rotatorische Punkt-zu-Punkt-

Bewegungen in einem kompakten

Gehäuse. Der Aktuator zielt auf

Anwendungen in der Laborautomation,

Halbleitertechnik und in

der allgemeinen Automatisierung.

Der Aktuator basiert auf dem

patentierten ScrewRail und wird

durch den neuen Ansatz, der

direkten Integration eines Rotationsmotors

zum Antrieb der Theta-

Bewegung ergänzt. Diese Konstruktion

ist dann mit einem zweiten

Schrittmotor gekoppelt, um die

lineare Bewegung des Schlittens

über eine Leitspindel zu steuern.

Sowohl für die Linear- als auch für

die Rotationsachse sind optional

Drehgeber erhältlich, die entweder

eine Positionsbestätigung oder eine

vollständige Schritt-Servo-Steuerung

des Geräts ermöglichen. Das

Resultat ist eine überaus kompakte

Systemlösung für Anwendungen in

Bereichen mittlerer bis hoher Präzision,

bei denen sowohl Rotationsals

auch Linearbewegungen erforderlich

sind.

Wichtigste Merkmale des

Z-Theta Aktuators:

• Kompakte koaxiale Bauweise

mimimiert den Platzbedarf

• Einfache Integration in das Zielsystem

• Vorgefertigtes, modulares Design

reduziert die Markteinführungszeit

• Kompatibel mit einer breiten

Palette von Antrieben und Steuerungen

Der Hersteller der Aktuatoren ist

die Fa. Haydon-Kerk-Pittmann aus

USA. Maccon ist Vertriebspartner für

den deutschsprachigen Raum. ◄

Flacher Scheibenläufermotor für

Zentrifugen in der Laborautomation

Die Firma Maccon lanciert den

bürstenbehafteten Scheibenläufermotor

GPM9 für Anwendungen mit

kompakten Hochleistungszentrifugen

in der Laborautomation. Dieser

verfügt über eine eisenlose Läuferscheibe

und weist damit eine sehr

geringe Trägheit auf. Dies trägt

zu einer beeindruckend hohen

Beschleunigung bei, die in weniger

als einer halben Umdrehung

3000 U/min aus dem Stillstand

erreicht wird. Der Motor ist auch

in der Lage die Zentrifuge sehr

schnell wieder zum Stillstand zu

bringen, was einen schnellen Probendurchlauf

ermöglicht.

Ein weiterer Vorteil des Motors

ist seine geringe axiale Länge,

wodurch er direkt unter einen

Probenträger passt, ohne dass

Getriebe oder Zahnriemen erforderlich

sind. Außerdem ist er sehr

geräusch- und vibrationsarm, da

durch die eisenlose Läuferscheibe

kein Rastmoment entsteht und

somit keine Drehmomentwelligkeit

auftritt. Mögliches Einsatzgebiet

ist unter anderem die Aufbereitung

von Blutproben in der

COVID-19-Forschung.

Der Hersteller der Motoren ist

die Fa. Printed Motor Works aus

UK. Maccon ist Vertriebspartner

für den deutschsprachigen Raum.

MACCON

Elektroniksysteme GmbH

www.maccon.de

meditronic-journal 3/2021

37


Stromversorgung

Stromversorgungslösungen für medizinische

Geräte

Standards schaffen Sicherheit

Menschen und Elektrizität vertragen

sich schlecht. Das gilt besonders,

wenn die Menschen Patienten

sind – entweder in einer medizinischen

Einrichtung oder auch

immer öfters in häuslicher Umgebung.

Um die Sicherheit, sowohl

der Patienten, als auch des medizinischen

Personals zu gewährleisten,

ist das Gesundheits-Geschäft

durch eine Vielzahl von Standardbasierten

Anforderungen und entsprechende

Produkt-Tests stark

reguliert.

Im Mittelpunkt der Standardisierung

steht IEC 60601 mit einer Reihe

spezifischer Anforderungen an das

im Gesundheitswesen eingesetzte

elektrische und elektronische Equipment.

Erstmals vor etwa 40 Jahren

publiziert hat IEC 60601 mit den

Änderungen in der Industrie gut

Schritt gehalten. In diesem technischen

Beitrag untersuchen wir

einige der Schlüsselprinzipien von

IEC 60601, die sich auf die Implementierung

der Stromversorgung

beziehen, sowie einige der neuen

Anforderungen, wie die Notwendigkeit

der Risiko-Abschätzung. Außerdem

werden einige praktische Möglichkeiten

zur Einhaltung der Konformität

überprüft, etwa die für die

Hersteller medizinischer Geräte

verfügbare Unterstützung.

Ausgangssituation

Eines der Schlüsselprobleme bei

der Sicherheit medizinischer Geräte

ist die Tatsache, dass der Patient

oft physisch mit dem Gerät verbunden

ist. Ein Beispiel dafür sind

die leitenden Pads eines Elektrokardiographen.

In IEC 60601 werden

diese Teile als „Anwendungsteile“

(applied parts, AP) bezeichnet.

Sie stellen eine wichtige Definition

innerhalb des Standards dar,

wenn es um die Festlegung der allgemeinen

Anforderungen an ein

Medizinprodukt geht.

Means of Protection, MOP

Medizinische Geräte müssen

mindestens eine Schutzmaßnahme

(Means of Protection, MOP) aufweisen.

Damit soll sichergestellt

werden, dass sowohl der Patient,

falls er über ein AP mit einem Gerät

verbunden ist, als auch die Bedienperson

gegen das Risiko eines elektrischen

Schlags, auch unter fehlerhaften

Betriebsbedingungen, abgesichert

sind. Die Schutzmaßnahme

(MOP) lässt sich realisieren durch

Sicherheits-Isolierung, Schutzerde,

eine definierte Kriechstrecke, einen

Luftspalt, weitere Schutz-Impedanzen,

oder durch die Implementierung

einer geeigneten Kombination

dieser Maßnahmen.

Im genannten Standard werden

das Bedienpersonal und die Patienten

in unterschiedlicher Weise

berücksichtigt. Dies führt zu der

Autor: Florian Haas,

Director of Marketing and

Productmanagement

Traco Electronic AG

www.tracopower.com

Bild 1: Definition von MOOP und MOPP laut IEC 60601

38 meditronic-journal 3/2021


Stromversorgung

Klassifikation ‚Maßnahmen zum

Anwenderschutz‘ (Means of Operator

Protection, MOOP) und ‚Maßnahmen

zum Patientenschutz‘ (Means

of Patient Protection, MOPP) (Bild 1).

Ein Grund für diese unterschied liche

Einstufung besteht darin, dass der

Patient physisch über ein Anwendungsteil

(AP) mit einem Gerät verbunden

sein kann und beim Auftreten

eines Fehlers eventuell nicht

bei Bewusstsein ist. Wegen dieses

Risikos sind die MOPP-Anforderungen

strikter. Jeder Begriff ist

mit Bezug auf die Isolationsspannung,

den Kriechabstand und das

Isolationsniveau definiert.

Weiterentwicklung des

Standards

IEC 60601 hat sich seit der

ersten Veröffentlichung vor beinahe

40 Jahren stetig weiterentwickelt.

Da Stromversorgungen

und Stromversorgungsmodule

keine medizinischen Geräte im

engeren Sinne sind, unterliegen

sie den Standards nicht unmittelbar.

Allerdings wären die Hersteller

medizinischer Geräte ohne geeignete

Stromversorgungslösungen,

die im Hinblick auf medizinische

Anwendungen entwickelt wurden,

nicht in der Lage, die Konformität

mit den Standards einzuhalten.

Auf dem Weg zur häuslichen

Umgebung

Bis vor kurzem konnte man

davon ausgehen, dass medizinische

Geräte exklusiv in den dafür

vorgesehenen medizinischen Einrichtungen

eingesetzt würden, also

in Krankenhäusern und Kliniken.

Diese Einrichtungen bieten eine

besonders saubere Stromversorgung

für ihre höchst empfindlichen

Medizingeräte. Neuerdings verlangen

die Patienten nach gesteigerter

Bequemlichkeit bei der Behandlung.

Für medizinische Einrichtungen, die

mit beschränkten Ressourcen konfrontiert

sind, bedeutet dies, dass

medizinische Geräte mehr und mehr

auch in häuslichen Umgebungen

eingesetzt werden. Dabei gewinnen

die Probleme der elektromagnetischen

Verträglichkeit (electromagnetic

compatibility, EMC)

zunehmende Bedeutung, mit möglichen

Störungen durch Technologien

wie Bluetooth und Wi-Fi. Deswegen

wurden in der neuesten Version

des Standards (4. Ausgabe) die

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

Testprozeduren und die Akzeptanz-

Level im Hinblick auf EMC geändert.

Risikoabschätzung

Eine weitere signifikante Neuerung

betrifft die Forderung nach

Durchführung einer Risikoabschätzung

entsprechend ISO 14971.

Risiko-Management gilt als Schlüsselelement

beim Nachweis der

Konformität medizinischer Geräte.

ISO 14971 definiert dazu Best Practices

für alle Phasen der Lebensdauer

von Medizingeräten.

Medical Device Directive

Die aktuelle Medical Device Directive

verschärft diesen Konformitätsaufwand,

indem sie von den Herstellern

die Implementierung eines Qualitätsmanagement-Systems

(Quality

Management System, QMS) verlangt,

das mit ISO 13485 konform ist.

Die primäre Anforderung an betroffene

Unternehmen (wie die Hersteller

von Stromversorgungen) ist der

Nachweis der Fähigkeit zur konsistenten

Erfüllung der Anforderungen

seitens der Kunden, sowie der

regulativen Vorschriften.

Flexibilität

Medizinisch zugelassene

DC/DC-Konverter mit zweifachem

MOPP-Rating bieten Flexibilität. Die

typische Vorgehensweise zur Konformität

mit IEC 60601 besteht im

Einsatz einer AC/DC-Stromversorgung,

die für medizinische Anwendungen

zugelassen ist. Allerdings

erfordern BF-bewertete Applikationen

zusätzlich, dass das AP-Instrument

das zweifache MOPP-Rating

erfüllt. Viele der medizinischen

AC/DC-Stromversorgungen, die

derzeit auf dem Markt sind, haben

kein 2x MOPP-Rating. Deshalb sind

sie nicht als Stand-alone Stromversorgungslösung

für Anwendungen

geeignet, in denen BF-Konformität

erforderlich ist. In diesen Fällen kann

ein nach IEC 60601 zugelassener

DC/DC-Konverter mit zweifachem

MOPP-Rating die BF-Konformität für

das AP unterstützen. Ein weiterer,

häufig auftretender Fall sind medizinische

Geräte, die die Fähigkeit

zum Batterie-Back-up implementieren

und zugleich das 2x MOPP

Rating auch während eines Netzausfalls

garantieren müssen.

Oft erfordern medizinische

Geräte unterschiedliche Gleichspannungen

zum Ansteuern des AP-

Instruments, die von der vom DC-

Hauptsystem gelieferten Spannung

abweichen. Um die Bereitstellung

kundenspezifischer AC/DC-Stromversorgungen

zu vermeiden, kann

man das durch die Kombinatiom

von DC/DC-Konvertern nach IEC

60601 mit 2x MOPP Rating und

einer AC/DC-Stromversorgung nach

ITE 60950 lösen. In anderen Fällen

lässt sich das Vertrauen der Entwickler

in die Sicherheit auch durch

den Einsatz medizinisch zugelassener

DC/DC-Konverter mit zweifachem

MOPP für das AP-Instrument

erhöhen. Das gilt auch dann,

wenn die gewählte AC/DC-Stromversorgung

die IEC 60601-Zulassung

hat.

Primäre Anforderungen

Die primären Anforderungen

für 2x MOPP (Bild 1) sind Isolationsspannungen

von mindestens

4000 V AC, Kriechabstände von

8 mm und doppelte Isolierung. Die

allgemein verfügbaren DC/DC-Konverter

(einschließlich derer, die nach

EN60950 zugelassen sind) bieten

eine Isolation von 500 V DC bis

etwa 1600 VDC. Deshalb sind sie

für medizinische Applikationen nicht

geeignet. Doch es sind spezielle

DC/DC-Konverter verfügbar, die die

AP-Anforderungen erfüllen, wenn

sie in Verbindung mit solchen regulären,

ab Lager lieferbaren Stromversorgungen

eingesetzt werden.

Durch die Realisierung einer

Isolationsspannung von bis zu

5000 V AC, doppelte Isolation und

einen Kriechabstand von 8 mm

durch die galvanische Trennung im

Transformator kann ein DC/DC-Konverter

den Patienten auch im Fehlerfall

der Hauptstromversorgung

immer noch schützen. Damit vermeidet

man, dass die Netzspannung an

einem der vom AP berührten Körperstellen

des Patienten auftreten

kann (Bild 2).

Tracos Verfahren für

medizinisch sichere

Stromversorgungslösungen

Im Zentrum von Tracos Vorgehensweise

zur Bereitstellung von

Stromversorgungslösungen der

Weltklasse für die Medizinelektronik

steht die hauseigene Transformator-Technologie.

Über einen langen

Zeitraum entwickelt und verfeinert,

sichert dieses spezielle Verfahren

die erforderliche Trennung und Isolation

und erzielt gleichzeitig eine

hinreichende Kopplung zum effizienten

Betrieb des DC/DC-Konverters.

meditronic-journal 3/2021

39


Stromversorgung

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

Eine niedrige Kopplungskapazität

zwischen den primären und sekundären

Transformatorwicklungen ist

ein wichtiger Aspekt zur Implementierung

der Schutzwirkung. Werte

bis herab zu 10 bis 15 pF stellen

sicher, dass nur ein vernachlässigbarer

Strom über die Isolationsbarriere

fließen kann. Das ermöglicht

den Schutz des Patienten

entsprechend den Anforderungen

nach IEC 60601.

Qualitätsmanagement

Traco implementiert außerdem

sein Qualitätsmanagement (QMS)

nach den Vorgaben von ISO 13485,

sowohl für das Design, als auch für

die Fertigungsprozesse. Weitere

Vorkehrungen in der Fertigung, die

über die Anforderungen der Standards

hinausgehen, sorgen dafür,

dass die Produkte hohen Ansprüchen

an die Qualität und die Sicherheit

genügen.

Komponenten mit Industriequalität

werden so selektiert und beschafft,

dass die Robustheit des Endprodukts

gewährleistet ist. Damit werden

Ausführungen, die zum Einsatz

in IT-Systemen vorgesehen sind,

durch die internen Richtlinien von

Traco von der Verarbeitung ausgeschlossen.

Die Qualität der Verarbeitung

wird durch Konformität

mit dem internationalen Standard

IPC-A-610 garantiert. Dabei operiert

Traco auf dem Level 3, der höchsten

vorgesehenen Ebene. Die Kombination

aller dieser Maßnahmen ermöglicht

es Traco, für einige seiner

Produkte eine Gewährleistung von

bis zu fünf Jahren zu bieten.

Risikoabschätzung

Als Hersteller von Stromversorgungslösungen

ist Traco, anders

als die Anbieter von medizinischen

Geräten, nicht verpflichtet, Daten zur

Risiko-Abschätzung bereitzustellen.

Doch Traco bietet Konformität mit

ISO 14971 und stellt daher seinen

Kunden die Dateien der Risikoabschätzung

für kritische Bereiche,

wie Isolierungsbruch, invertierter

Betrieb, Ventilatorausfall, Flammbarkeit,

mechanischer Schock und

anderes mehr zur Verfügung. Die

Bereitstellung dieser Daten trägt

wesentlich zur Risikoabschätzung

für medizinische Endprodukte der

Kunden bei. Es spart Zeit und senkt

die Kosten in deren Entwicklungsprozessen.

Umfassendes

Produktangebot

Traco bietet sowohl AC/DC-, als

auch DC/DC-Lösungen für medizinische

Applikationen. Alle von

ihnen erfüllen die Anforderung

nach 2x MOPP. Sie sind außerdem

konform mit den EMC-Anforderungen

nach IEC 60601-1 (4. Edition),

und sie sind im Sinne der BF-Konformität

für alle mit dem Patienten

verbundenen Anwendungsteile

medizinischer Geräte geeignet.

Die AC/DC-Produktlinie umfasst

kleine PCB-Module für 5 W über

eine Anzahl von Open-Frame Designs

für mittlere Leistungen bis zu

Stromversorgungen im Gehäuse

mit Leistungspegeln bis zu 450 W.

Alle diese Stromversorgungen

(PSUs) bieten universelle Netzeingänge

(85 bis 264 V AC / 120 bis

370 V DC) mit aktiver Leistungsfaktorkorrektur

(PFC) oberhalb 100 W.

Der Lieferbereich umfasst einfache,

duale und Dreifach-Ausgänge und

deckt damit beinahe alle Applikations-Erfordernisse

ab.

Tracos Lieferspektrum an

DC/DC-Konvertern reicht von

PCB-Modulen mit Leistungspegeln

von 2 W bis 30 W. Diese Module

sind für 2:1-, wie für 4:1-Eingangsbereiche

mit nominalen Eingangsspannungen

von 5, 12, 24 und 48 V

verfügbar. Einfache und duale Ausgänge

von 3,3 V DC bis ±15 V DC

sind ebenfalls im Angebot.

Alle für Medizin-Anwendungen

zugelassenen DC/DC-Konverter

von Traco bieten eine Isolation von

5000 V ACeff zwischen Ein- und

Ausgang, die für eine Betriebsspannung

von 250 V ACeff ausgelegt

ist. In Verbindung mit ihren

minimalen Leckströmen von weniger

als 2 µA sind sie ideal geeignet

zum Einsatz mit AC/DC-Stromversorgungen

(PSUs) ohne Zulassung

in sicherheitskritischen medizinischen

Applikationen.

Zusammenfassung

Der Healthcare-Markt wächst

schnell und verändert sich dabei

zusehends. Auch die einschlägigen

Standards wie IEC 60601

ent wickeln sich ständig weiter, um

mit diesen Veränderungen Schritt

zu halten. Die Hersteller von medizinischen

Geräten sind letztendlich

verantwortlich für die Sicherheit der

Patienten und des Bedienpersonals

beim Einsatz ihrer Produkte. Doch

durch eine Partnerschaft mit erfahrenen

Anbietern von Stromversorgungen

lassen sich diese Herausforderungen

und Risiken signifikant

reduzieren. In Zusammenarbeit mit

dem erfahrenen Entwickler team von

Traco sichern sich die Hersteller

medizinischer Geräte den Zugriff

auf hoch qualitative, zuverlässige

und sichere Produkte, mit umfassendem

und kenntnisreichem Support

auf der Basis der geltenden

medizinischen Standards. ◄

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

Leiterplattenmontage

40 meditronic-journal 3/2021


Stromversorgung

Renommierte Marken-Akkus und individuelle

Konfektion von Akkupacks

oder Reihen oder auch ganz individuelle

Anordnungen und Anschlussarten

zu realisieren“, sagt Christian

Stein, Geschäftsführer der Pohl

Electronic GmbH. Qualitätsbewusstsein

und Qualitätssicherung

werden in dem Unternehmen dabei

besonders groß geschrieben. Wir

sind uns der Verantwortung unserer

Arbeit und der Ansprüche an die

Zuverlässig keit unserer Komponenten

beispielsweise in der Medizintechnik

sehr bewusst, daher sind wir

nicht nur zertifizierter Partner der

großen Anbieter, sondern verfügen

über eine jahrzehntelange Erfahrung

im Batteriesektor und achten

auf jedes Detail von der Entwicklung

bis zur Konfektion“.

POHL electronic GmbH

info@pohl-electronic.de

www.pohl-electronic.de

Gerade in modernen Zeiten, in

denen Antrieben und der mobilen

Stromversorgung durch Akkus und

Batterieprodukte zusehends größere

Bedeutung beigemessen werden,

sind absolute Zuverlässigkeit und

die kompetente individuelle Umsetzung

persönlicher oder besonderer

Anforderungen in Bezug auf Akkus

und Batterien primär gefragt.

Dabei spielen einerseits Standardartikel

der renommierten Markenanbieter

wie pbq oder Panasonic

eine große Rolle, andererseits aber

vor allem auch die individuelle Entwicklung

und Konfektion von Akkus

oder Akkupacks für persönliche oder

besondere Anforderungen. Insbesondere

in der Industrie und der Medizintechnik

stellen sich immer wieder

Herausforderungen, für die eine jahrelange

Erfahrung und das entsprechende

Know-how der Möglichkeiten

unabdingbar sind, um zufriedenstellende

und nachhaltige Lösungen

entwickeln und anbieten zu können.

Verschiedene Technologien

Die Pohl Electronic GmbH gilt

bereits seit 30 Jahren als renommierter

Partner von etablierten

Marken wie pbq oder Panasonic

und ist längst nach DIN ISO 9001

zertifiziert. Pohl liefert dabei nicht

nur alle gängigen Einzelzellen der

verschiedenen Technologien wie

NiCd, NiMh, Lithium, Lithium-Ion

oder Blei und Alkali-Mangan, sondern

fertigt in der eigenen Produktion

vor den Toren Berlins auch individuelle

hochwertige Akku-Komponenten

ganz nach den Vorstellungen

und Anforderungen der Kunden

und Partner.

Individuelle Packs

„Wir sind jederzeit in der Lage,

diverse Packs mit mehreren Säulen

Der außerordentlich gute Ruf

des Unternehmens in der Branche

mit seiner jahrzehntelangen Historie

und dem stetig wachsenden

Kundenkreis scheint ihn zu bestätigen.

Neben der Entwicklung, Produktion

und Konfektion von Akkus

bietet das Unternehmen im Übrigen

auch einen Reparatur- und Lieferservice

sowie das entsprechende

Zubehör zu diesen Komponenten

wie passende Ladetechniken und

-geräte oder Batteriewächter und

Separatoren. ◄

Freianzeige_Anlassspende_103 x 88_Layout 1 23.05.16 16:07 Seite 1

Was feiern Sie in diesem Jahr?

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Jubiläum – Nutzen Sie diesen

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meditronic-journal 3/2021

41


Stromversorgung

10-Jahres-Energiespeicher mit integriertem

Batterie-Management-System

Sicherer LiFePO4-Hochleistungs-Batteriepack für anspruchsvolle Applikationen in der Industrie & Medizin

Bicker Elektronik GmbH

info@bicker.de

www.bicker.de

https://www.bicker.de/bp-lfp-2725

Bicker Elektronik stellt mit dem

neuen BP-LFP-2725 einen eigensicheren

10-Jahres-Batteriepack

für Notstromversorgungs- und

DC-USV-Systeme vor. Der Lithium-

Eisenphosphat-Energiespeicher

mit integriertem Batterie-Management-System

(BMS) ist konzipiert

für Anwendungen, welche höchste

Ansprüche an Qualität, Sicherheit

und Zuverlässigkeit stellen. Der

kompakt aufgebaute BP-LFP-2725

mit hoher Energiedichte ist ausgelegt

für mehr als 6000 Vollzyklen

und somit ideal geeignet für den

Einsatz in besonders anspruchsvollen

Applikationen im industriellen

Umfeld und der Medizintechnik.

Der Batteriepack ist getestet

und zertifiziert nach IEC62133-2

und UN38.3.

Maximale Sicherheit und

Langlebigkeit

Aufgrund der verbauten Hochleistungs-LiFePO

4 -Zellen in Kombination

mit dem innovativen Hochstrom-

BMS-System von Bicker Elektronik

liefert der BP-LFP-2725 zuverlässig

seine volle Leistung auch bei hohen

Betriebstemperaturen bis +55 °C

(max. 15 A Dauerstrom) sowie im

gefrorenen Zustand bei -20 °C

(max. 6 A Dauerstrom). Das Batterie-Management-System

schützt

die Zellen perfekt vor nahezu allen

schädlichen Einflüssen und sorgt

für eine dauerhaft hohe Kapazität.

Alle kritischen Fehlerzustände sind

redundant abgesichert. Komplexe

Stromsparmodi verhindern zudem

eine schnelle Eigenentladung des

Batteriepacks bei Nichtgebrauch.

Niedrige Gesamtbetriebskosten

(TCO) im Vergleich

zu herkömmlichen Blei-

Säure-Batterien

Im Gegensatz zu den vermeintlich

günstigeren Blei-Säure/Gel/AGM-

Akkumulatoren weisen hochwertige

Lithium-Eisenphosphat-Zellen eine

ca. 15 - 20x längere Lebensdauer

und Zyklenfestigkeit auf. Zudem

kann beim LiFePO 4 -Batteriepack

die volle Nennkapazität zu 100 %

dauerhaft entnommen werden. Blei-

Säure-Batterien haben hinsichtlich

Entladetiefe und Zyklenzahl

deut liche Einschränkungen in der

Anwendung. Bei Berechnung der

TCO (Total Cost of Ownership) über

den gesamten Einsatzzeitraum von

mindestens 10 Jahren ergibt sich ein

deutlicher Kostenvorteil gegenüber

Blei-Säure-Batterien, zumal auch

der Aufwand für Wartung und Batterietausch

bei LiFePO 4 in diesem

Zeitraum entfällt.

LiFePO 4 – die besonders

sichere und langlebige

Lithium-Ionen-Batterietechnologie

Der LiFePO 4 -Batteriepack

BP-LFP-2725 überzeugt in sicherheitsrelevanten

Anwendungen mit

einer besonders stabilen Batteriechemie,

einer langen Lebensdauer

von mindestens 10 Jahren und

mehr als 6000 vollen Lade- und

Entlade zyklen. Bicker Elektronik

setzt bei allen Hochleistungs-Batteriepacks

bewusst auf die besonders

sichere Lithium-Eisenphosphat-

Chemie, welche ein thermisches

Durchgehen (Thermal Runaway)

nahezu unmöglich macht. Für den

BP-LFP-2725 werden ausschließlich

Marken-Hochleistungszellen

von LithiumWerks verwendet, welche

sich durch eine lange Lebensdauer

und hohe Zyklenfestigkeit gegenüber

anderen Herstellern auf

dem Markt deutlich hervor heben.

Die automatisierte Produktion der

Hochleistungszellen sorgt für gleichbleibend

hohe Qualität. Kombiniert

mit dem speziell entwickelten Batterie-Management-System

(BMS)

kann Bicker Elektronik höchste

Sicherheit und Zuverlässigkeit des

Produkts garantieren.

Integriertes Hochleistungs-

Batterie-Management-

System (BMS)

Das Batterie-Management-

System (BMS) des BP-LFP-2725

überwacht und steuert den kompletten

Lade- und Entladevorgang jeder

Batteriezelle des Energiespeichers.

Gleichzeitig schützt das BMS den

Batterie pack vor Gefahren wie Kurzschluss,

Überstrom, Übertemperatur,

Überladung und Tief entladung.

Ein Balancing-IC misst und kontrolliert

permanent die Zellspannungen,

sowie den Stromfluss und kann

innerhalb von Mikro sekunden auf

kritische Veränderungen reagieren.

Der LiFePO 4 -Energie speicher hat

zudem einen elektronischen Überstrom-

und Kurzschlussschutz, so

dass der Batterie pack bei einem

Montagefehler keinerlei Schaden

nimmt. Gleiches gilt für Überund

Unterspannung an den Zellen.

Neben der MOSFET-Sicherheitsschaltung

auf dem Batterie-

Management-System schützt als

zweite Sicherheitsstufe eine spezielle

thermische Sicherung den

42 meditronic-journal 3/2021


Stromversorgung

Batteriepack vor der Gefahr einer

Überladung. Als zweite Sicherheitsstufe

bei einem Kurzschluss

ist zusätzlich eine 20A-Schmelzsicherung

installiert.

System-Present-Funktion

für erhöhte Sicherheit

Bei der System-Present­ Funktion

bleibt der Ausgang des Batteriepacks

solange deaktiviert (Ausgangsspannung

= 0 V) bis dieser mit

der DC-USV-Einheit über den Kommunikationsstecker

(BAT-DATA) verbunden

und freigeschaltet wird. Da

die Bauteile auf der BMS-Platine im

Standby-Betrieb laufen, erhöht diese

Stromsparfunktion die Lagerfähigkeit

des (geladenen) Batteriepacks.

Effektives ‚Cell Balancing‘

für dauerhaft hohe Leistung

Das integrierte Cell-Balancing

sorgt durch entsprechende Beschaltung

für eine ausgewogene und

gleichmäßige Ladung aller Zellen,

so dass die volle Kapazität des Batteriepacks

dauerhaft nutzbar bleibt.

Intelligente Balancing-Algorithmen

kontrollieren die LiFePO 4 -Zellen

durchgehend. Bei Abweichungen

werden die einzelnen Zellen

mit einem Balancingstrom von

~100 mA während des Ladevorgangs

an einander angeglichen. Dies

beeinflusst Lebensdauer, Zyklenanzahl

und Kapazität des Energiespeichers

besonders positiv.

Verfügbare Bauformen für

modulare DC-USV- und Notstromversorgungslösungen

Der eigensichere LiFePO 4 -Energiespeicher

steht in zwei Ver sionen

zur Verfügung: Kompakt und verschrumpft

für die flexible Systemintegration

als BP-LFP-2725

sowie im robusten Aluminiumgehäuse

zur DIN-Rail-Montage als

BP-LFP-2725D. In Kombination mit

den passenden DC-USV-Einheiten

UPSI-2412 bzw. UPSI-2412D lassen

sich modulare und leistungsstarke

24V-Notstromversorgungslösungen

realisieren (Backup-Zeiten:

~70 min@50 W Last / ~33 min@100 W Last /

~18 min@240 W Last).

Umfangreicher Service und

Support

Insbesondere Applikationen mit

einer entsprechend langen Laufzeit

profitieren von einem optimalen

Investitionsschutz durch den

Einsatz der besonders langlebigen

und sicheren LiFePO 4 -Energiespeicher

der BP-LFP-Serie. Verbunden

mit individueller Design-In-

Beratung und erstklassigem Service

& Support bietet Bicker Elektronik

umfangreiche Mehrwertleistungen

für Systementwickler und

Kunden weltweit. Auf Wunsch realisieren

die Entwicklungsingenieure

des Stromversorgungsspezialisten

auch kundenspezifische

Sonder- und Spezial lösungen.

Alle Features auf einen Blick

• 10-Jahres-Batteriepack mit

LiFePO 4 -Hochleistungszellen

• Sichere Lithium-Eisenphosphat-

Technologie

• 100 % frei von Blei und Cadmium

• Erweiterter Temperaturbereich

-20...+55 °C

• 15 - 20x längere Lebensdauer als

Blei-Säure-Batterien

• Integriertes Hochleistungs-BMS-

System

• Erweiterte Ladealgorithmen und

Cell-Balancing

• Redundante Schutzfunktionen

(Eigensicherheit)

• Integrierter Schutz gegen Tiefentladung,

Überstrom, Überspannung

und Kurzschluss

• Erhöhte Sicherheit bei Überladung

und Kurzschluss des Batteriepacks

• Kompakte und verschrumpfte

Ausführung

• IEC 62133-2 Sicherheitszulassung

• UN 38.3 Transport Zertifizierung


meditronic-journal 3/2021

43


Stromversorgung

Wissen, worauf es ankommt: Wie wirken sich

Netzteil-Features in der Praxis aus?

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

aufweisen und auf was ein Entwickler bei der Auswahl achten sollte.

1. Was braucht meine

Anwendung -

Schutzklasse I oder II?

Der grundlegende Unterschied

zwischen Schutzklasse (SK) I und

II ist, trivial gesagt, der Schutzleiteranschluss.

Während in Krankenhäusern

oftmals medizinisch-elektrische

Geräte (ME-Geräte) mit

Schutzleiter (SK I) genutzt werden,

ist dies für Medizingeräte, welche

im häuslichen Umfeld eingesetzt

werden, nicht möglich. Die Norm

EN60601-1-11 regelt u. a., dass ME-

Geräte im privaten Umfeld ohne

Schutzerde in Schutzklasse II ausgeführt

sein müssen. Dies hat für

die Stromversorgung zwei maßgebliche

Folgen:

- Elektrische Sicherheit

Ein Schutzklasse I Netzteil nutzt,

wie bereits der Name Schutzerde

ausdrückt, diese zum Schutz des

Bedieners bzw. Patienten. In Schutzklasse

II ist diese nicht vorhanden,

was dazu führt, dass zusätzliche

Isolation eingesetzt werden muss.

- EMV

Bei einem Schutzklasse I Netzteil

besteht die Möglichkeit, Störungen

bzw. Emissionen mittels

Y-Kondensatoren gegen Schutzerde

abzuführen, um die Emissionspegel

zu verringern. Dies ist besonders

bei Gleichtaktstörungen, also

Störungen, die mit gleichem Pegel

auf L und N anliegen, von Vorteil.

Diese Möglichkeit bietet sich

bei einem Schutzklasse II Netzteil

nicht und muss z. B. durch zusätzliche

stromkompensierte Drosseln

ersetzt werden.

Der Unterschied zwischen

Schutzklasse I und II ist also nicht

nur das fehlende grün/gelbe Kabel,

sondern er ist konstruktiv im Aufbau

des Netzteils begründet.

Zudem werden in der Praxis Medizinprodukte

in Schutzklasse II oft

mit einem Kunststoffgehäuse hergestellt,

um den Patienten/Bediener

zusätzlich zu schützen. Dies

hat für die Gesamtapplikation wiederum

Nachteile in der abgestrahlten

EMV-Emission und ebenso für

eingestrahlte Störungen, wie z. B.

H- oder E-Feld. Hier ist es von Vorteil,

wenn bereits das Netzteil, wie

L

N

PE

Primärer Ableitstrom

Limit 5mA

NC/SFC

für Berührstrom

NC: geschlossen

Anwendungsteil

Autoren:

Frank Cubasch, Geschäftsführer

der Magic Power Technology

GmbH und Heidrun Seelen,

Vertriebsleitung.

Magic Power Technology GmbH

www.mgpower.de

Impedanznetzwerk

Bild 1: Netzteil SKI mit Berührstrom in NC-Bedingung

PE

Berührstrom Limit

0,1mA NC

0,5 mA SFC

44 meditronic-journal 3/2021


Stromversorgung

L

N

PE

Primärer Ableitstrom

Limit 5mA

NC/SFC

für Berührstrom

SFC: offen

z. B. MPM-K450, „nackt“, also ohne

Metallgehäuse und ohne weitere

Filter elemente die Richtlinien einhält.

Ein weiterer, indirekter Vorteil

eines Schutzklasse II Netzteils

drängt sich bei Schutzklasse I

Anwendungen mit Metallgehäuse

auf. Es betrifft den Berührungsstrom,

früher besser verständlich

auch Gehäuseableitstrom genannt.

Dies ist der Strom, der über ein

Impedanznetzwerk vom Gehäuse

zur Erde fließt. Gemessen wird er

in zwei Testbedingungen:

• NC (Normalfall): Es liegt kein

Fehler vor. Das Limit beträgt hier

100 µA.

• SFC (1. Fehlerfall): In der Regel

wird hier der Schutzleiter der Zuleitung

aufgetrennt, bei einem Limit

von 500 µA.

Impedanznetzwerk

Bild 2: Netzteil SKI mit Berührstrom SFC-Bedingung

L

N

PE

PE

Primärer Ableitstrom

Limit 5mA

NC/SFC

für Berührstrom

SFC: offen

Berührstrom Limit

0,1mA NC

0,5 mA SFC

Anwendungsteil

Im Zuge der dritten Edition wurde

bei der EN/IEC 60601 die Höchstgrenze

des primären Ableitstromes,

also des Stromes im PE-Leiter, für

nicht ortsfeste Anlagen von 500 µA

(2nd edition) auf 5 mA erhöht. Was

im ersten Schritt wie eine Erleichterung

aussieht, kann unter bestimmten

Umständen auch zu Problemen

führen. Wird ein Schutzklasse I

Netzteil in einem Metallgehäuse

als Schutzklasse I Anwendung ausgeführt,

so liegen die Y-Kondensatoren

des Netzteils auch gegen das

Gehäuse und PE. Nutzt man die

Freiheiten der 3. Edition in Sachen

primärer Ableitstrom aus, so wäre

ein Wert bis zu 5 mA noch konform.

Dabei stellt die Berührungsstrommessung

unter NC-Bedingungen

noch kein Problem dar, da

die PE-Zuleitung sehr niederohmig

ist und über die parallel liegende

Mess-Nachbildung vom Gehäuse

zum PE somit nahezu kein Strom

fließt. Anders sieht es im SFC-Fall

aus, wenn die PE-Zuleitung aufgetrennt

wird. Dann fließt der komplette

Y-Kondensatorstrom über

die Nachbildung und sorgt dafür,

dass die 500 µA SFC-Limit schnell

gerissen werden können. Daraus

folgt, dass ein Netzteil in Schutzklasse

I Topologie die 500 µA Primärableitstrom

nicht überschreiten

sollte. Ein zusätzlicher Eingangsfilter

mit Y-Kondensatoren oder gar

mehrere Netzteile erhöhen die Problematik

dabei noch, da auch diese

Y-Kondensatoren zusätzlich parallel

liegen. Hier ist ein Schutzklasse II

Netzteil von Vorteil, da mangels PE-

Anschluss (nur des Netzteils, die

Applikation hat selbstverständlich

einen PE-Anschluss) keine Y-Kondensatoren

durch das Netzteil vorhanden

sind und folglich darüber

auch kein nennenswerter Berührungsstrom

entstehen kann (siehe

Bild 1 bis 3).

Die MPM-K450 Baureihe ist als

SK II Netzteil ausgelegt und kann

wahlweise in SK II und SK I Anwendungen

im Leistungsbereich bis zu

Impedanznetzwerk

Bild 3: Netzteil SKII in SKI Anwendung Berührstrom SFC-Bedingung

PE

Berührstrom Limit

0,1mA NC

0,5 mA SFC

450 W (peak 10 sec 600 W) eingesetzt

werden. Es erfüllt die Anforderungen

der EN/CB/UL60601 für

Sicherheit und EMV (60601-1-2) für

Anwendungen mit Anwendungsteilen

der Klassen B und BF.

Wer soll geschützt werden?

- MOOP oder MOPP

In Bezug auf die Zulassungen ist

zu entscheiden, ob das Netzteil als

Last eine MOOP (means of operator

protection) oder MOPP (means

of patient protection) Anwendung

treibt. Während bei einer MOOP-

Applikation unter bestimmten

Umständen auch ein EN62368

Netzteil (IT-Technik) verwendet

werden kann, ist für eine MOPP-

Anwendung zwingend ein Netzteil

nach EN60601 einzusetzen. Hierbei

ist neben der Isolationsspannung

und dem Aufbau auch der

ausgangsseitige Ableitstrom zu

berücksichtigen. Je nach Anwendungsteil

BF oder CF ist dieser entsprechend

limitiert. Das MPM-K450

erfüllt dabei die Anforderungen an

BF mit max. 100 µA.

Welche Leistung benötigt

meine Anwendung? –

verschiedene Sichtweisen

Nominal- oder

Spitzenleistung – was ist

das wichtigere Kriterium?

Natürlich wird der Entwickler

seine Auswahl zuerst auf Basis der

Nominalleistung treffen. Daneben

Anwendungsteil

meditronic-journal 3/2021

45


Stromversorgung

500 W

450 W

400 W

350 W

300 W

250 W

200 W

150 W

100 W

-20 °C -10 °C 0 °C 10 °C 20 °C 30 °C 40 °C 50 °C 60 °C 70 °C

sind aber auch die Spitzen leistung,

deren Dauer sowie die Wiederholfrequenz

(duty cycle) wichtige Kriterien

zur Auswahl eines Netzteils.

Speziell Motoren bedürfen höherer

(Anlauf)-Ströme, sind jedoch oftmals

nur kurzzeitig in Betrieb. Aus

dieser Sicht ist es in Bezug auf

Kosten und Baugröße unvorteilhaft,

die Nominalleistung des Netzteils

an der Spitzenleistung der Anwendung

auszurichten. Deshalb erlauben

manche Stromversorgungen

eine Über lastung für eine gewisse

Zeit t. Z. B. bietet das MPM-K450

eine Peakleistung von 600 W für

10 sec und ermöglicht so auch

Lasten mit großer Spitzenleistung

bei hoher Wiederholfrequenz.

Leistungskurve in

Abhängigkeit von der

Temperatur

Es ist leicht nachzuvollziehen,

dass bei medizinischen elektrischen

Geräten bei Umgebungstemperaturen

von 30 °C und mehr,

eventuell sogar in geschlossenen

IP67 Kunststoffgehäusen, im Inneren

durchaus Temperaturen von

XYZ

Leistungsbedarf Anwendung 250W@ max. 70°C

thermische Überlastung von XYZ ab 58°C

Bild 4: Vergleich Derating MPM-K450 zu Vergleichsnetzteil

60 °C oder höher entstehen können.

Umso wichtiger ist es, dass

das Netzteil zum einen ein geringes

Derating aufweist und zum anderen

die Starttemperatur für das Derating

möglichst hoch ist. Derating

bedeutet in diesem Zusammenhang,

dass der Entwicklungsingenieur

rückwärts rechnen muss,

ob das Netzteil bei einer bestimmten

Leistung, Umgebungstemperatur

und eventuell Eingangsspannung

noch im spezifizierten Bereich

betrieben wird.

Hierzu ein Beispiel:

Gegeben sei eine Temperatur im

Inneren der Anwendung (= Umgebungstemperatur

für das Netzteil)

von 70 °C und eine Leistungsanforderung

von 250 W. Zur Auswahl

stehen zwei, auf den ersten Blick

identisch starke Netzteile:

• Netzteil 1: MPM-K455 mit nominal

450 W@50 °C und einem derating

von -2 %/°K

• Netzteil 2: XYZ mit nominal

450 W@40 °C und einem derating

von -2,5 %/°K

Bei 70 °C erlaubt das MPM-K455

eine Leistung von

MPM-K450

450 W x (1- ((70 °C - 50 °C) x 2%))

= 270 W.

Für das Vergleichsnetzteil lautet

die Berechnungsformel

450 W x (1-((70 °C - 40 °C) x 2,5%))

= 112 W.

Wenn auch auf den ersten Blick

beide als 450-W-Netzteil definiert

sind, so kann das Vergleichsnetzteil

die geforderte Leistung nur bis

40 °C dauerhaft liefern. Allenfalls

kurzfristig würde es auch bei 70 °C

die benötigten 250 W zur Verfügung

stellen können, eignet sich

aber damit nicht für diesen Einsatzfall

(siehe Bild 4) Zwar haben

Netzteile dieser Leistungsklasse

eine reversible thermische Überlastabsicherung

mittels Thermoschalter.

Dieser ist jedoch nicht primär

dazu gedacht, die Deratingbedingungen

zu überwachen. Er dient

der elektrischen Sicherheit, weswegen

der Temperaturschutz nicht

zwangsläufig zum Abschalten führt

und somit nicht als Bewertungskriterium

für die thermische Situation

herangezogen werden kann.

Was aber im Falle dieser schleichenden

Überlastung passieren

wird, sind deutlich frühere Ausfälle,

da z. B. die Elektrolytkondensatoren

empfindlich gegenüber hohen

Temperaturen reagieren. Generell

kann man davon ausgehen, dass

eine um 10 °K höhere Temperatur

circa eine Halbierung der Lebensdauer

der Bauelemente zur Folge

hat. Dieser Zusammenhang ist bei

einem Netzteil mit besserem Derating

konstruktiv bereits berücksichtigt,

indem z. B. Elkos mit höherer

Lebensdauer zum Einsatz kommen.

Während des Entwicklungsprozesses

in der Praxis kann man die

thermischen Gegebenheiten nur

über eine Messung der Netzteiltemperatur

oder aus Unterlagen

des Herstellers der Bauteile sicher

feststellen. Ein simples „die Lampe

brennt seit 24 h --> ergo funktioniert

das Netzteil“ kann eine trügerische

Sicherheit suggerieren.

Bei Unsicherheiten oder bei Montagearten,

welche die Entwärmung

einschränken wie z. B. Über-Kopf-

Montage, sollte der Netzteilhersteller

unbedingt mit ins Boot genommen

werden. Er kann die Ergebnisse

bewerten oder die Applikation

entsprechend vermessen und

dann die Einsatzbedingungen für

das Netzteil bestätigen.

Wieviel Leerlaufleistung ist

erlaubt?

Die Leerlaufleistung ist ein Wert,

der bereits im Vorfeld berücksichtigt

werden muss, da verschiedene

Anwendungen per Verordnung

mit maximalen Stand-by-Leistungen

versehen sind. Und liegt hier

bereits das Netzteil über diesem

Wert, kann die gesamte Applikation

dies natürlich auch nicht einhalten.

Mit


Stromversorgung

Bild 5: Spannungs- und Stromverläufe Netzteil ohne PFC 230 VAC

Wo in der Welt wird das

Medizingerät eingesetzt?

– Besonderheiten

Eingangsspannungsbereich

Generell weisen Schaltnetzteile

gegenüber linearen bzw. Transformatornetzteilen

den Vorteil eines

weiten Eingangsspannungsbereiches

auf. Dieser umfasst oftmals

nominal 115- 230 VAC zzgl. Toleranzen.

Exportiert man nach Japan,

findet man dort ein 100 VAC-Versorgungsnetz

vor. Deshalb sollte

das Netzteil für einen Eingangsbereich

ab mindestens 90 VAC, besser

85 VAC geeignet sein. Am oberen

Ende sind 260 bzw. 264 VAC

zu empfehlen. Je nach Qualität und

Aufbau des Versorgungsnetzes

sowie anhand der parallel angeschlossenen

Geräte kann sich

allerdings eine Überspannung aufbauen,

weswegen das Netzteil ein

kurzzeitig erhöhtes Eingangsspannungsniveau

tolerieren sollte. Beim

MPM-K450 sind das z. B. 280 VAC

über 5 sec.

Aktive vs. passive PFC

Die IEC61000-3-2 legt bestimmte

Werte für die Oberwellen des Eingangsstromes

fest. Diese richten

sich nach der Eingruppierung der

Anwendung in die Klassen A - D.

Die Ströme sind je nach Klasse entweder

prozentual zur Leistung oder

als genereller Maximalwert vorgegeben.

Für Anwendungen außerhalb

von Beleuchtungen (Klasse C)

meditronic-journal 3/2021

und tragbaren Elektrowerkzeugen

(Klasse B) kommen für die meisten

Anwendungen die Klassen D (Rechner,

IT, Monitore) und Klasse A (Sonstiges)

zur Auswahl. Die Norm gilt für

einphasige Produkte (Klasse A auch

symmetrisch 3-phasig) mit einer Leistung

von 75 W (Klasse C 25 W) –

1000 W (Klasse A - C) bzw. 600 W

(Klasse D). Bis etwa ca. 200 W Ausgangsleistung

sind Netzteile ohne

aktive PFC verfügbar, oberhalb ist

eine aktive PFC Stand der Technik.

Die aktive PFC besteht aus einem

sogenannten Hochsetzsteller (stepup

Konverter), also einem nicht isolierten

DC-DC-Wandler, der vor dem

eigentlichen isolierten Hauptwandler

in Richtung Netzeingang platziert ist.

Dieser PFC-Wandler übernimmt die

gleichgerichtete Eingangsspannung

und setzt diese auf eine Zwischenkreisspannung

von ca. 370 VDC um.

Die Umsetzung erfolgt so, dass die

Stromaufnahme bis zur 39. Harmonischen

Oberwelle quasi einem

Widerstand entspricht.

Für das Netzteil hat dies

drei Vorteile:

a) Der Hauptwandler „sieht“

aus der aktiven PFC nur eine

Bild 6: Spannungs- und Stromverläufe Netzteil ohne PFC 110 VAC

hochgenaue Versorgungsspannung

von 370 VDC (Zwischenkreis).

Bei einem Netzteil

ohne aktive PFC schwankt die

Zwischen kreisspannung zwischen

120 VDC (85 VAC) und

373 VDC (264 VAC). Man kann

sich nun leicht vorstellen, wie

breit in diesem Fall der Eingangsbereich

des Übertragers ausgelegt

werden muss und welche

unterschiedlichen Taktverhältnisse

er bei unterschiedlichen

Netz- und Lastbedingungen verarbeiteten

muss.

b) Die PFC-Stufe stellt zwar eine

zusätzliche Baugruppe dar und

hat wie jedes Bauelement einen

Wirkungsgrad


Stromversorgung

aktive PFC Klasse D

passive PFC Klasse A

Magic Power Technology GmbH Date : 17.05.2021 13:04:19

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

Magic Power Technology GmbH Date : 17.05.2021 13:13:40

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

Urms = 229.5V Freq = 49.987 Range: 2 A

Irms = 0.882A Ipk = 1.342A cf = 1.522

P = 200.1W S = 202.4VA pf = 0.988

THDi = 10.3 % THDu = 0.20 % Class D

Test - Time : 1min ( 100 %)

Limit Reference: Pmax = 200.31W

Urms = 229.5V Freq = 49.987 Range: 5 A

Irms = 1.194A Ipk = 3.364A cf = 2.818

P = 196.6W S = 274.0VA pf = 0.717

THDi = 93.5 % THDu = 0.20 % Class A

Test - Time : 1min ( 100 %)

Test completed, Result: PASSED

Test completed, Result: PASSED

Bild 7: Vergleich aktive vs passive PFC im Detail

teil ohne PFC schwankt die Zwischenkreisspannung

am Siebelko

je nach Eingangsspannung zwischen

den o. g. Werten. Dies

führt dazu, dass die Kapazität

für die Hold-Up Zeit nach Maßgabe

von E=1/2 x C x U 2 auf Basis

der kleinsten Eingangsspannung

berechnet werden muss. Zwar hat

man dann bei 230 VAC immens

lange hold-up Zeiten (siehe z. B.

Bild 5 und 6), teilweise bis zum

5- oder mehrfachen der 110 VAC

hold-up Zeit. Erkauft wird das

aber durch den Mehraufwand

eines großen Speicherkondensators

nebst Kosten und der daraus

folgenden umfangreicheren Einschaltstrombegrenzung,

insbesondere

dann bei 230 VAC Eingangsspannung.

Die Bilder 5 und 6 zeigen die

Spannungsverläufe bei einem Netzteil

mit passiver PFC bei 230 VAC

(Bild 5) und 110 VAC (Bild 6).

* Gelb: Eingangsspannung (unterschiedliche

Messbereiche zwischen

110 und 230 VAC Messung)

* Violett: Spannung am Siebelko

(= 1,41 x Eingangsspannung) mit

der typischen Sägezahn Lade/

Entladekurve

* Türkis: Strom von und in Siebelko

* Blau: Ausgangsspannung

Man erkennt deutlich die höhere

Hold-Up Zeit bei 230 VAC von

118 ms gegenüber den 20 ms bei

110 VAC Eingang.

Dagegen verhält sich ein Netzteil

mit aktiver Power-Faktor-Korrektur

Stufe (PFC), von außen her vermessen,

fast wie ein Widerstand.

Stromspitzen wie bei einem Netzteil

ohne aktive PFC-Stufe sind

hier nicht zu erkennen. Dadurch ist

auch der Einsatz in Rechnersystemen

erlaubt, wo dies regulatorisch

seitens der EN61000-3-2 für Computer

sowieso gefordert ist.

In Bild 7 erkennt man den Unterschied

in der Stromaufnahme bei

200 W von einem passiven PFC

Klasse B Netzteil zu einem aktiven

PFC Klasse D Netzteil. Bei identischer

Wirkleistung beträgt der

Spitzenstrom bei passiver PFC etwa

das 2,5-fache der aktiven Ausführung.

Der Stromflusswinkel dagegen

beträgt nur knapp 2 ms je Halbwelle

im Vergleich zur aktiven Version

mit fast 10 ms.

Einsatzhöhe

5000 m ist nicht nur die Höhe

des Mont Blanc, sondern in diesem

Zusammenhang auch die in

der Spezifikation der Kundenapplikation

immer öfter geforderte Einsatzhöhe

des Netzteils. Verschiedene

Exportgebiete setzen dies

voraus. Auch das MPM-K450 ist bis

zu einer Einsatzhöhe von 5000 m

spezifiziert. Der Netzteilhersteller

muss diese Eigenschaft über entsprechend

große Luft- und Kriechstrecken

sicherstellen.

Immer wieder beliebt –

die EMV

EN60601-1-2 4.Edition

Einen Unterschied zwischen IT

und Medizin stellt die EMV dar. In

der Medizintechnik ist die EMV in

einem Teil der Sicherheitszulassung

EN60601 bereits beinhaltet.

In der EN60601-1-2 wird die EMV

entsprechend beschrieben, und

im Zuge der 4. Edition wurden die

Anforderungen in Sachen Immissionen

deutlich erhöht. Während

die Emissionen zwischen Medizin

und IT vergleichbar sind, sind die

Immissionen, also die Beaufschlagungen,

in der Medizinnorm deutlich

anspruchsvoller. Ein Beispiel hierfür

ist die elektrostatische Entladung

(ESD) mit 15 kV Luftentladung.

Resonanzwandler

Verschiedene Netzteiltypen

besonders bei größeren Leistungen

basieren heute auf einer Resonanzwandlertopologie.

Dadurch ändert

das Netzteil seine Taktfrequenz

anhand der Last, was zu einem

Wirkungsgrad von bis zu 95 % führt

und auch für die EMV-Emissionen

Vorteile mit sich bringt. Dabei werden

die Quasipeak-Messungen in

einem 1 sec Zeitfenster durchgeführt.

Auch die Baureihe MPM-K450

ist als Resonanzwandler konzipiert.

Zusatzsignale

Neben den üblichen Ausgangsspannungen

bieten manche Netzteilserien

Zusatzsignale- bzw. -spannungen

optional oder als festen

48 meditronic-journal 3/2021


Stromversorgung

Bestandteil. Je nach Ausgestaltung

der elektronischen Baugruppen können

hierdurch Zusatzfunktionen bei

der Anwendung generiert werden:

a) Eine zusätzliches 5 Vstby Spannung

ermöglicht z. B., die Hauptspannung

des Netzteils über ein

Digitalsignal (High/Low) ein- und

auszuschalten. Je nach Strombedarf

sollte dieser Ausgang mindestens

1 A liefern können.

b) Das Power Good/Power Fail

Signal (PG/PF) signalisiert der

Anwendung zwei Betriebszustände:

• Mit dem PG-Signal zeigt das

Netzteil an, dass nach dem Hochlaufen

die Betriebsspannungen

im Sollbereich sind

Ausführung a)

open print

Ausführung c)

Gehäuse

Ausführung b)

open print mit

Bodenplatte

Ausführung d)

Gehäuse mit

Lüfter

• Mit dem PF-Signal signalisiert

das Netzteil der Applikation, dass

die Betriebsspannung in Kürze

(i.d.R. 1 ms) nicht mehr verfügbar

ist. Dadurch kann z. B. eine

Datensicherung getriggert werden.

Die beispielhaft betrachtete Netzteilserie

MPM-K450 ist z. B. mit den

Ausgangsspannungen 12 V, 24 V,

48 V und 56 V verfügbar und liefert

optional 5 Vsb sowie PG/PF.

Bild 8: Bauarten MPM-K450

Was erfordert die

Einbausituation

Montagefreundlichkeit, Berührungsschutz,

Luftstrom im Sinne der Arbeitstemperaturbetrachtung…

Es gibt viele

Gesichtspunkte, die hier hineinspielen.

Deshalb bieten Netzteilhersteller

oftmals verschiedene mechanische

Lösungen an. Als Beispiel gibt es bei

der Baureihe MPM-K450 vier mechanische

Varianten, so dass der Konstrukteur

die Auswahl hat (Bild 8):

a) für open print Einbau

b) mit Bodenplatte

c) geschlossen

d) geschlossen mit Lüfter

Die Baugröße der open print version

beträgt in diesem Fall 152 x 101

x 37 mm und ist damit im Standardraster.

Im Gehäuse c) sind es 160

x 112 x 46 mm.

Fazit

Es ist längst nicht damit getan

nur anhand der Leistung eine Auswahl

der Stromversorgung zu treffen.

Temperatur, Derating, Zulassungen,

EMV, Peak-Power, Signale

usw. sind Features, die bei der Auswahl

berücksichtigt werden müssen,

um eine zuverlässige Lösung

zu finden. ◄

AC/DC-Wandler für medizinische Anwendungen

Bei Endrich Bauelemente Vertriebs GmbH

sind Stromversorgungen der Open-Frame-

Serien LO45-20BxxMU(-C) und LO65-

20BxxMU(-C) von Mornsun erhältlich. Mit einer

Isolationsspannung von 4000 V DC und einem

Ableitstrom von kleiner 75 µA erfüllen sie die

Anforderungen des Schutzniveaus 2x MOPP

und sind geeignet für BF-Anwendungen der

medizinischen Norm EN 60601, also Applikationen,

die elektrisch mit dem Patienten verbunden

sind und von der Erde isoliert sein müssen.

Darüber hinaus erfüllen sie die Sicherheitsnormen

EN 62368 und EN 61558 für industrielle

Netzteile und EN 60335 für Haushaltsgeräte.

Die neuen AC/DC-Wandler umfassen insgesamt

28 Varianten mit Ausgangsleistungen

von 45 W bzw. 65 W und Ausgangsspannungen

von 3,3 V, 5 V, 9 V, 12 V, 15 V, 24 V

oder 48 V. Die Leistungsaufnahme im Leerlauf

ist kleiner 0,3 W und der Wirkungsgrad

liegt bei 91 %. Die Netzteile werden wahlweise

mit oder ohne Metallkäfiggehäuse angeboten.

Sie haben Eingangsspannungsbereiche

von 85 V AC bis 261 V AC oder 100 V DC bis

370 V DC und können direkt an die meisten

Gleich- oder Wechselspannungssysteme angeschlossen

werden. Die AC/DC-Wandler sind

kurzschlussfest und gegen Überspannung und

Überstrom geschützt. Die sehr kompakten

Wechselrichter mit Abmessungen von 76,2 x

50,8 x 26,5 mm sind für die Schraubmontage

ausgelegt. Ihr elektrischer Anschluss erfolgt

ein- und ausgangsseitig über zwei Steckverbinder

mit drei oder vier Kontakten. Der Betriebstemperaturbereich

erstreckt sich von

-40 °C bis +70 °C.

Anwendungsgebiete sind die medizinische

Industrie, Smart Home Applikationen, Telekommunikation

sowie in sicherheitsrelevanten

Anlagen. Sie eignen sich sehr gut bei der Steuerung

von Straßenbeleuchtung bzw. generell

beim Einsatz von LED-Technologien und in

industriellen Steuerungen.

Endrich Bauelemente Vertriebs GmbH

www.endrich.com

meditronic-journal 3/2021

49


Stromversorgung

Elektronische Stromversorgungen

digitalisieren

Aus analog wird digital - aus einfach wird komplex!

Bild 1: Aufwand-Nutzen-Analyse (© inpotron)

Autor:

Hermann Püthe,

Geschäftsführender

Gesellschafter

inpotron Schaltnetzteile GmbH

info@inpotron.com

www.inpotron.com

Die globale Vernetzung erfordert in

vielen Bereichen intelligente Systeme.

Diese kommen in der Gebäudesystemtechnik

ebenso zum Einsatz wie

bei LED-Beleuchtungen, Medizintechnologien

und im Flug sicherungsoder

Bahntechnikbereich. Hier stellen

digitale Netzteile nicht nur entscheidende

Systemdaten bereit, sie sorgen

auch für mehr Effizienz.

Weil Märkte weltweit nicht mehr

ohne Digitalisierung auskommen,

sind auch intelligente Stromversorgungen

unumgänglich. Dennoch

stellt sich die Frage, welchen

Mehrwert die Digitalisierung für

den Anwender bereithält und welche

Erwartungshaltung die Zulieferindustrie

der Elektronikbranche an

die Digitalisierung hat. Das maßgebliche

Kriterium ist für Anwender und

Hersteller der zu erfüllende Zweck.

Es sind die externen und internen

Anforderungen und Einflüsse zu

definieren, die auf das Netzteil einwirken.

Dadurch lassen sich geeignete

Maßnahmen ableiten, Ergebnisse

bewerten und Informationen

verarbeiten. Daraus ergibt sich wiederum

für den Anwender und den

Hersteller der Sinn für die Digitalisierung

(Bild 1).

Digitalisierung extern:

primärseitig vs.

sekundärseitig

Bei einer primärseitigen externen

Digitalisierung ist die hohe

Betriebsspannung beim AC-Netzbetrieb

problematisch. Hier können

sicherheitstechnische Aspekte,

EMV-Beeinträchtigungen oder hohe

Spannungsdifferenzen auftreten.

Das Trennen von Versorgung und

Signal ist grundsätzlich mit großem

Aufwand verbunden. Zudem

bedingt die primärseitige Kommunikation

meist nur eine unidirektional

verlaufende Übertragung. Als

Signal-Beispiele insbesondere von

LED-Treibern sind Powerline und

DALI zu nennen.

Auf Niederspannungsebene

lässt sich eine Versorgung hingegen

deutlich einfacher sicherstellen.

Bei der sekundärseitigen externen

Digitalisierung sind Steuersignale

und das On-/Off-Signal verfügbar.

Zudem lassen sich aus der Stromversorgung

vielfältige Informationen

ab leiten. Etwa Temperatur- und

Betriebsdaten (Strom/Spannung),

Serien- und Teilenummern, Status

(Redundanz) sowie Betriebszeit und

Lastverhalten. Eine Kommunikationsschnittstelle

zu anderen Netzteilen

erlaubt zudem eine Lastverteilung

(load sharing), wobei I 2 C,

RS232 oder RS485, CAN, Ethernet,

Wi-Fi, RFID nennenswerte Signal-

Beispiele darstellen.

Power Management Bus

Vorteilhaft ist der Versuch einer

Standardisierung mit dem Power

Management Bus (PMBus), weil

damit unterschiedliche Produkte

(Systeme) einander zugeführt werden

können. Auch erhöht eine Vielzahl

an Daten über ein standardisiertes

BUS-System die Marktakzeptanz.

Andere BUS-Systeme

wie KNX, DMX, ASi oder DALI weisen

hingegen einen erhöhten Schaltungsaufwand

auf. Allerdings bleibt

der Wunsch, einen gemeinsamen

Standard durch den PMBus zu

schaffen, vorerst offen. Nach teilig

ist die für den PMBus erforder liche

kurze Verdrahtung aus Gründen der

Störsicherheit.

Aufwand-Nutzen-Analyse

Die im Netzteil stattfindende

Anpassung an die Digitalisierung

stellt intern eine große Herausforderung

dar. Eine Aufwand-Nutzen-

Analyse zeigt auf, ob diese im Sinne

des Herstellers ist. Auch ist es sinnvoll,

bei Kunden- oder Anwenderwünschen

bereits im Vorfeld das

zu erzielende Ergebnis genau zu

definieren.

Für die Umsetzung sind der Aufwand

und der mögliche Nutzen

abzuschätzen. Außerdem ist zwischen

einer analogen und einer

digitalen Lösung abzuwägen, wobei

auch eine TCO-Betrachtung über

die Laufzeit und ggf. Änderungsprozeduren

empfehlenswert sind.

50 meditronic-journal 3/2021


Stromversorgung

Die bisherige Verwendung analoger

und halbdigitaler Komponenten

sorgt für eine preiswerte, zuverlässige,

dynamische und robuste

Stromversorgung.

Warum Digitalisierung?

Bild 2: 200-W 4-Chanel LED Driver

Weiterhin ist zu berücksichtigen,

ob mehrere unterschiedliche Varianten

gewünscht sind und wo die

Stromversorgung eingesetzt werden

soll. Hinzu kommen systemsicherheitsrelevante

Kriterien.

Informationen für die

Digitalisierung

Ohne eine oder mehrere Hilfsspannungen

zu erzeugen, Informationen

zu erfassen oder die Kommunikation

von Daten in geeigneter

Geschwindigkeit ist eine Digitalisierung

nicht möglich. Ferner ist

es erforderlich, Microcontroller und

sonstige Bausteine zu programmieren.

Nur so lassen sich die für eine

Digitalisierung geeigneten Informationen

zur Verfügung stellen. Ferner

spielt die kompetente Datenverarbeitung

eine entscheidende Rolle.

Umständen mehrere Messstellen

zum Einsatz. Die Ausgangsspannung

wird über einen Spannungsteiler

auf den Microcontroller geführt.

Anschließend folgt der vom Shunt

erfasste Ausgangsstrom mittels

Verstärker. Während die Genauigkeit

zu bewerten ist und das Signal

ggf. abgeglichen wird, ist insbesondere

die Strommessung zu beachten.

Schließlich erfolgt die Ausgabe

der Signale über einen gegen Störungen

und ggf. auch gegen Verpolung

geschützten Ausgang. Diese

Methode stellt für die Funktionalität

der Stromversorgung keinen Nutzen

dar, was aufschlussreich ist.

Die Leistungsstufe eines getakteten

Netzteils arbeitet „naturgemäß“

digital. Seit jeher ist die Umsetzung

analoger Signale in digitale Signale

entscheidend für die Funktionalität.

Vielfältige Aspekte sprechen für

die Digitalisierung. So bietet die Digitalisierung

nicht nur mehr Möglichkeiten

zur Auslegung eines Netzteils,

auch lassen sich beispielsweise

Effizienz und Regelver halten

über den gesamten Lastbereich optimieren.

Ferner ist es möglich, alle

Daten im Zeitbereich auszuwerten

und zu verwenden und das Power-

Sequencing gut umzusetzen. Etwaige

Änderungen erfordern oftmals

lediglich ein Software-Update. Auch

sind diskrete Bauteile (teilweise)

reduziert. Zudem lassen sich nicht

nur Reklamationen bei Bedarf analysieren,

es besteht ferner die Möglichkeit,

mehrere Netzteile zu vernetzen.

Altern diskrete Bauteile, ist

es möglich, das Dynamikverhalten

anzupassen. Mit der Digitalisierung

lassen sich modulare Konzepte gut

umsetzen. Auch ist es möglich Elkos

im Primärkreis und insgesamt zu

vermeiden.

200-W 4-Chanel LED Driver

Als erstes Beispiel wird ein 200-W

4-Chanel LED Driver herange­

Konkretes Beispiel -

Messdatenerfassung

Ein Microcontroller stellt einem

Anwender verarbeitete Daten über

I 2 C zur Verfügung. Die hierfür erforderliche

Hilfsspannung wird mit entsprechendem

Timing erzeugt. Die

zunächst analog gemessene Temperatur

wird auf einen Port des

Microcontrollers geführt. Um Temperaturunterschiede

berücksichtigen

zu können, kommen unter

Bild 3: 250-W-Industrienetzteil

meditronic-journal 3/2021

51


Stromversorgung

Bild 4: 350-W peak-Power Industrienetzteil

zogen (Bild 2). Das mit LLC Resonanzwandler

ausgestattete Modul

ist inrush-free und benötigt keine

Zwischenkreis-Elkos. Der LED­

Driver ist mit vier separat regelbaren

Ausgängen und einer Master-Slave

Funktion ausgestattet. Hinzu kommen

Primary Controller PFC, LLC,

Secondary Controller für die digitale

Stromregelung, DALI Controller

sowie optional DMX Controller.

250-W-Industrienetzteil

Ein 250-W-Industrienetzteil ist

ein weiteres Beispiel (Bild 3). Das

Netzteil mit LLC Resonanzwandler

und vier Ausgängen verfügt für

Timing und Strommessung über

einen Secondary Controller. Jeder

einzelne Ausgang ist entsprechend

NEC class II begrenzt. Der Softwareabgleich

erfolgt bis 99% der maximal

zulässigen Last.

350-W peak-Power

Industrienetzteil

Das 350-W peak-Power Industrienetzteil

(Bild 4) ist mit drei Ausgängen

und integrierter Motorendstufe

ausgestattet. Auch hier ist ein

Secondary Controller für Timing

und Strommessung vorhanden. Die

Motorendstufe wird signalgesteuert.

Zudem ist eine Sicherheitsabschaltung

integriert.

Der Übergang

Doch wie gelingt der Übergang in

die digitale Welt der elektronischen

Stromversorgungen? Zum einen sind

software-basierende Digital-Schaltungen

in der Umgebung energiereicher,

schnell schaltender Leistungselektronik

zu integrieren. Zum

anderen sollen Netzteile verbunden

mit komplexer Leistungs elektronik

und den Möglichkeiten der digitalen

Welt entwickelt werden. Die Hersteller

elektronischer Stromversorgungen

sind gefordert, die Kundenund

Marktanforderungen mit angemessenem

Hard- und Softwareaufwand

umzusetzen. Dabei ist die

Sinnhaftigkeit von Anforderungen

zu durchleuchten. Aber auch eine

Kosten-Nutzen-Analyse ist mit dem

Kunden zu diskutieren. Ein Großteil

der Entwicklungskompetenz ist

dabei auf die Software zu verlagern.

Weil immer schneller neue Anforderungen

gestellt werden, hat das

Zitat „heute schon an morgen denken“

durchaus seine Berechtigung.

Chancen der Digitalisierung

Die Digitalisierung erlaubt es,

anhand von Datenanalyse optimierte

Systeme zu entwickeln. Kosten lassen

sich dadurch reduzieren, dass

Überdimensionierungen vermieden

werden. Zudem ist es möglich, auch

kleine Stückzahlen zu individualisieren.

Der digitale Wandel erlaubt

es, mit erfassten Leistungsdaten

die Temperaturentwicklung eines

Systems zu kalkulieren, sinnvolle

Wartungsintervalle bei z. B. USVs

und Lüftern zu planen und komplexe

Systeme, wie z. B. LED-Beleuchtungssysteme

oder Server zu vernetzen.

Hinzu kommen intelligente

Steuerungen für N+1 Redundanzen.

Den sich daraus ergebenden

neuen, heute noch nicht bekannten

vielfältigen Möglichkeiten können

wir mit gespannter Erwartung

entgegensehen.

Risiken der Digitalisierung

Mit der digitalen Transformation

geht das erhöhte Risiko der Cyberkriminalität

einher. Die umfangreiche

Vernetzung bedingt sehr

große Datenmengen gepaart mit

einem erhöhten Risikopotenzial.

Auch kann softwarebasierende

Kommunikation immer Fehler enthalten

(Datenlecks). Ferner können

Daten fehlinterpretiert werden.

Dadurch steigt der Aufwand

für die Software enorm. Die dafür

anfallenden Kosten werden auf

das Produkt umgelegt. Weil Produktsoftware

nur schwer oder gar

nicht haftpflichtversichert werden

kann, führt die Verbindung zwischen

Anwender, Kunden- und

Herstellerkompetenz (Stromversorgung)

zu Abhängigkeiten. Auch

gibt es in der Welt der Digitalisierung

keine Normung und keinen

Standard.

Was ist also der

Königsweg?

Letztlich lässt sich der Entwicklungsprozess

der Digitalisierung

nicht aufhalten. Deshalb ist es keine

Alternative, dem digitalen Wandel die

kalte Schulter zu zeigen. Schließlich

gilt, ohne Risiken – keine Chancen!

Die Stromversorgungen sind

entscheidende Baugruppen, wenn

es um die Erfassung von Systemdaten

geht. Es ist daher eine unternehmerische

Pflicht, digitale Kompetenzen

aufzubauen und zukünftige

Entwicklungen im Blick zu behalten.

Dabei ist ein enger Austausch zwischen

Kunden und Anwendern für

eine optimale Umsetzung unentbehrlich.

Natürlich tragen Visionäre

das größte Risiko, gleichzeitig

haben sie aber auch enorme Optionen.

Es ist deshalb ein bewusstes

und intelligentes Vorgehen erforderlich.

Es gilt die Branche zu motivieren,

die Digitalisierung maßgeblich

(mit) zu prägen! Hier bietet der

„ZVEI: Fachverband Schaltnetzteile“

eine geeignete Plattform zur

Vernetzung und zum Austausch –

nicht nur, aber auch – zur Digitalisierung.


52 meditronic-journal 3/2021


Extrem kleiner in-vivo Drucksensor für

Katheter

Sensoren

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

in Katheter mit nur 1 French Durchmesser.

Zur einfachen Inbetriebnahme

des IntraSense ist ein Evaluation

Kit erhältlich. Die Druck- und Temperatursignale

des Sensors können

nach Verbinden des Evaluation

Boards mit einer USB-Schnittstelle

einfach über die kostenlose opensource

Arduino Software ausge lesen

werden. Das Evaluation Kit mit fünf

Sensoren ist mit zwei Kabellängen

(60 cm und 180 cm) in der normalen

als auch lichtgeschützten Ausführung

erhältlich.

Eigenschaften im Überbick

An den Sensor mit Abmessungen

von nur 750 × 220 × 75 µm ist

bereits ein hochflexibles, komplett

geschütztes Kabel angeschlossen,

für eine einfache Benutzung. Der

Sensor ist für den Betrieb an Luft

und salzhaltigen Flüssigkeiten wie

Blut, Hirnflüssigkeit oder Urin vorgesehen.

Damit eignet er sich für

die Anwendung bei Arteriosklerose

und in der Urologie, aber auch für

Hirn- und Augen-OPs.

Vielseitig einsetzbar

Der Absolutdrucksensor liefert

genaue und stabile Werte im

für den klinischen Betrieb interessanten

Bereich von -300 mmHg bis

+500 mmHg. Für spezielle Anwendungen

kann der Bereich auch

angepasst werden. Mit dem Intra­

Sense SMI-1B ist auch eine besser

vor Licht geschützte Version erhältlich.

Durch die lichtundurchlässige

Beschichtung ist der Sensor auch

geeignet für Anwendungen mit eingebauter

Beleuchtung wie z. B. in

Endoskopen. Die Sensoren sind

erhältlich mit offenem Kabelende

oder mit Platine und Pin-Kontakten

sowie kundenspezifisch anpassbarer

Kabellänge.

Einfache Inbetriebnahme

• 1 French Durchmesser

• Abmessungen: 750 × 220 × 75 µm

• Druckbereich: 460 bis 1260 mmHg

(anpassbar)

• Kabel bereits konfektioniert;

kundenspezifische Länge

• Mit Lichtschutz für endoskopische

Anwendungen erhältlich

• Nichtlinearität typ. ±0,07 %FS

• Evaluation Kit erhältlich für einfaches

Prototyping

Anwendungen

• Embolisation

• Vorhofablation

• Atherektomie

• Okklusion der Aorta

• Thermodilution

• Mikrovaskuläre Obstruktion

• Tierversuche

• Endoskopie

• Fractional Flow Reserve für intrakraniellen

Druck (FFR)

• Aortenkontrolle

• reproduktive Gesundheit

• Compartment-Syndrom

• Endourologie

• Glaukom

• Cochlea-Implantate ◄

Amsys GmbH & Co. KG

www.amsys.de

Niederdrucksensoren

für die Medizintechnik

www.amsys.de

meditronic-journal 3/2021

53


Sensoren

Luftfluss und Beatmungsdruck patientennah

messen

Alles in einer Lösung mit nur einer elektrischen Verbindung

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

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

Lösung zweiteilig, mit Drucksensorik dreiteilig – dennoch bleibt das Handling denkbar einfach

© Nicolay GmbH (GPE Group)

Nicht nur die Atemgas-Flussraten,

sondern in einer Lösung integriert

auch den Beatmungsdruck patientennah

messen – das neue Produkt

aus der Kooperation Sensirion AG

und Nicolay GmbH (GPE-Group)

kann beides und steht Beatmungsgeräte-Herstellern

seit Mai 2021 als

Evaluations-Kit zur Verfügung. Die

unterschiedlichen standardisierten

Varianten können die Hersteller ganz

ohne Entwicklungs- und Werkzeugkosten

in ihre Geräte integrieren. Ab

mittleren Stückzahlen konfiguriert

und produziert Nicolay auch individuelle

Ausführungen.

Beatmung verbessern

Die Kooperation der beiden Unternehmen

ist bewährt. Das bisherige

gemeinsame Produkt ist zur proximalen

Messung von inspiratorischen

und exspiratorischen Atemgas-Flussraten

vielfach im Einsatz,

um die Beatmung zu verbessern

bzw. an die aktuellen Werte des

einzelnen Patienten anzupassen.

Die Flow-Sensoren stammen aus

dem Hause Sensirion, patientennah

im System unterbringen lassen

sie sich mittels der dafür konzipierten

Steckverbinder und Kabel

von Nicolay. Als Evaluations-Kit ist

diese Lösung seit über zwei Jahren

über das Distributions-Netzwerk von

Sensirion verfügbar.

„Nachdem immer wieder Nachfragen

von Beatmungsgeräte-Herstellern

bei uns eingegangen sind,

ob wir die bestehende Lösung um

einen Drucksensor erweitern können,

haben wir uns diesbezüglich

mit unserem Partner Nicolay zusammengesetzt“,

erklärt Dr. Andreas Alt,

Sales Director Medical bei Sensirion.

„Nicolay hat die Idee direkt aufgegriffen,

realisiert – und neu können

wir sämtliche Versionen auch mit

zusätzlichem Drucksensor anbieten.“

Dafür haben die Kabelspezialisten

von Nicolay den Drucksensor

physisch im Stecker und softwareseitig

in die Auswerte-Elektronik

integriert. Beatmungsgeräte-Hersteller

erhalten – wie schon bei den

bisherigen Produkten – ein Evaluations-

Kit zur Bemusterung, mit

dem sie die kombinierte Lösung

testen oder auch bereits die Prototypen-Entwicklung

starten können.

Erste Hersteller arbeiten bereits an

der Implementierung dieser neuen

Lösung in ihre Geräte.

Für die Anzahl der

Leitungen gilt:

Weniger ist mehr

Die ständige Überwachung des

Beatmungsdrucks ist sowohl für die

Volumenbeatmung als auch für die

druckkontrollierte Beatmung notwendig.

Mit der neuen Lösung von

Sensirion und Nicolay erfolgen die

Druckmessung und Umwandlung

in ein elektrisches Signal direkt am

Patienten. Das Drucksignal wird

elektronisch an das Beatmungsgerät

übertragen. Bisher gebräuchlich

ist es, den Druck über einen patientennahen

Port abzugreifen, per

Schlauch zum Gerät zu führen und

dort zu messen. Im Vergleich dazu

ist beim neuen Produkt die Signal-

Qualität höher und die -Laufzeit

geringer.

Zuverlässigerer Messwert

Es wird also ein äußerst zuverlässiger

Messwert bereitgestellt,

der mit geringster Verzögerung

verarbeitet werden kann. Darüber

hinaus läuft das Signal über das

Kabel, das bereits für die Atemgas-Flusswerte

vorhanden ist. Der

Druckabgriff-Schlauch ist also lediglich

wenige Zentimeter lang und

läuft direkt zur Kappe am Flow-

Sensor, in der das Drucksignal in

ein elektrisches Signal umgewandelt

wird. Damit entfällt der lange

Druckschlauch, der vom Patienten

zurück zum Gerät führt.

Vereinfachte Handhabung

Das vereinfacht die Handhabung

für das medizinische Personal, da

das Risiko Schläuche zu verwechseln

oder bei der Versorgung der

Patienten daran hängen zu bleiben,

niedriger ist. „Luftführende

Schläuche verzögern die Messung

im Vergleich zur direkten Druckmessung

proximal am Patienten“,

so Benjamin Fessele, Produktentwicklung

bei Nicolay.

„Mit der Druckmessung und

Signal-Umwandlung in der Nicolay-Sensorkappe

lassen sich die

Messwerte schneller auswerten

und verarbeiten und damit letztlich

die Sicherheit und Qualität der

Beatmung erhöhen. Zudem wird

im Beatmungsgerät Raum frei, den

Hersteller nutzen können, um entweder

andere Features unterzubringen

oder die Geräte kompakter zu

gestalten.“

Nicolay GmbH

https://nicolay.de/

Die Flow-Sensor-Lösung ohne Drucksensor ist bereits vielfach im Einsatz

(im Bild gut zu erkennen zwischen Maske und Beatmungsschlauch)

© Sensirion AG

54 meditronic-journal 3/2021


Neue niedrigauflösende und VIS-InGaAs

Sensoren

Sensoren

ANDANTA GmbH

epost@andanta.de

www.andanta.de

Der im Herbst 2020 angekündigte

neue niedrigauflösende

InGaAs-Matrixsensor FPA64x64-C

von Andanta wurde nun auf den

Markt gebracht. Der ungekühlte

Sensor verfügt über eine Ortsauflösung

von 64 x 64 Pixeln bei einer

Pixelgröße von 40 µm, was zu

einer aktiven Sensorfläche 2,56 x

2,56 mm führt. Der nutzbare Spektralbereich

reicht von 900 nm bis

1,7 µm. Als Gehäuse für den Sensor

wurde eine 32-pin Keramik-

LCC-Ausführung gewählt. Preise

und Test muster sind verfügbar.

Andanta entwickelt auch einen

weiteren niedrigauflösenden

InGaAs 128 x 128-Sensor. Dies

ist ein QVGA FPA320x256-C-Sensor

mittlerer Güteklasse mit einer

freien Fläche von 128 x 128 Pixeln,

bei der Fehlerpixelcluster von ≥20

nicht zulässig sind. Darüber hinaus

werden in Kürze die VIS-InGaAs-

Sensoren mit erweitertem Spektralbereich

bis in den sichtbaren

Bereich ebenfalls verfügbar sein.

Dazu ge hören QVGA-Sensoren wie

der FPA320x256-C-VIS ungekühlt

und der FPA320 x 256-K-VIS 1-stufig

gekühlt, sowie VGA-Sensoren

wie der FPA640 x 512_P15-C-VIS

ungekühlt und der FPA640x512_

P15-TE1-VIS 1-stufig gekühlt.

Das vorläufige Datenblatt des

ungekühlten QVGA-Sensors

FPA320x256-C-VIS ist bereits

verfügbar, während die anderen

noch in Vorbereitung sind. Derzeit

sind Testmuster für beide ungekühlten

VIS- InGaAs-Versionen

verfügbar, QVGA-VIS und VGA-

VIS. Test muster für die gekühlten

Versionen werden auch in Kürze

folgen. Durch diese neuen Entwicklungen

von InGaAs-Bildsensoren

hofft Andanta, seinen Kunden,

spezialisierten Kameraherstellern,

neue Anwendungsfelder

in der Nah-Infrarot-Bildaufnahme

erschließen zu können, insbesondere

in der Spektroskopie, Materialsortierung,

Landwirtschaft, Sicherheitstechnik,

Freizeitindustrie, Medizin

und Biologie. ◄

Medienresistenter keramischer Relativdrucksensor

Keramische Drucksensoren werden

überall dort eingesetzt, wo mit

flüssigen oder aggressiven Medien

oder hohen Drücken gearbeitet

wird. Der ratiometrische ME790

hat ein kalibriertes, temperaturkompensiertes

Ausgangssignal

von 0,5 – 4,5 V und ist für Drücke

von 3 bis 400 bar (optional 600 bar)

erhältlich. Seine monolithische

Bauform macht den ME790 einerseits

besonders widerstandsfähig.

Trotzdem erlaubt er eine günstige

Groß serienfertigung für Pharma-,

Medizintechnik, sowie im Industriebereich

und der Gebäudetechnik.

Die Filterkontrolle und Steuerung

der Wasserversorgung in privaten

Haushalten und in Großanlagen

ist nur eine Anwendung, in

der dieser Sensor seine Vorteile

im Hinblick auf Hygiene ausspielen

kann. Noch leichter zu reinigen

und unempfindlicher gegenüber

Ablagerungen ist sein naher

Verwandter, der ME780 mit frontbündiger

Keramikmembran. Auch

in der Pharmachemie kommen

diese Sensoren mit der direkt

auf der Keramik-Rückseite aufgebrachten

Elektronik zum Einsatz.

Hierdurch sind die Sensoren

robuster und vermeiden durch

kurze Signalwege störendes Rauschen.

Dabei zeichnet sich der

ME790 verglichen mit den älteren

Modellen der ME750-Baureihe

durch eine geringere Höhe aufgrund

der obsoleten Platine aus.

Dank seiner hohen chemischen

Medienverträglichkeit findet der

ME790 auch Anwendung in der

Medizintechnik sowie chemischen

und Gas-/Ölindustrie. Aber auch

für die Hydraulik, Verdichtersteuerung

oder Füllstandmessung ist er

aufgrund seiner Genauigkeit und

des großen Temperaturbereichs

geeignet. Mit einer Genauigkeit

von bis zu 1 %FS und den guten

Überdruckeigenschaften bietet

AMSYS mit dem ME790 einen vielseitig

einsetzbaren Relativdrucksensor

in der gängigen Bauform

mit 18 mm Durchmesser an. Für

das rasche Prototyping sind entsprechende

Gehäuse mit Gewindeanschluss

erhältlich. Der elektrische

Anschluss erfolgt ent weder

über Lötpads, Kabel, Stecker oder

Federkontakte, mit denen die Sensoren

leicht austauschbar sind.

AMSYS GmbH & Co. KG

www.amsys.de

meditronic-journal 3/2021

55


Messtechnik

Verkleinerter MRT-Scanner rettet kranke

Babys

PC-Karten von Spectrum Instrumentation spielen eine Schlüsselrolle beim ersten MRT für Säuglinge und

Kleinkinder

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

Neugeborene, Säuglinge und Kinder bis zu zwei Jahren. © Spectrum Instrumentation GmbH

Spectrum Instrumentation

GmbH, Germany

info@spec.de

www.spectrum-instrumentation.com

MRT-Scanner sind ein wichtiges

Werkzeug in der Diagnostik, aber sie

sind groß, sehr schwer und benötigen

flüssiges Helium, um gekühlt

zu werden. Neoscan Solutions

hat jetzt einen deutlich kleineren

und leichteren MRT-Scanner entwickelt,

der direkt auf der Kinderstation

eines Krankenhauses platziert

werden kann, um die Transportwege

kurz zu halten und kranke

Babys im Schlaf scannen zu können.

Die auf ein Viertel reduzierte

Baugröße wurde u. a. durch Digitizer

und AWGs von Spectrum Instrumentation

möglich, da diese Messkarten

eine Kohärenzgenauigkeit im

Sub-Nanosekundenbereich bieten,

wodurch die Scannersignale erzeugt

und die Ergebnisse erfasst werden

können.

Schwer und sperrig

Aktuelle MRTs wiegen rund acht

Tonnen und müssen daher auf Fundamenten

platziert werden, die dieses

Gewicht tragen können - entweder

speziell verstärkte Böden

in einem Stockwerk oder im Keller

des Gebäudes. Zudem haben sie

einen Platzbedarf von ca. 40 Quadratmetern

für den Scanner und die

umfangreiche Zusatzausrüstung.

Schließlich müssen sie mit flüssigem

Helium gekühlt werden, was

einen besonderen Aufwand darstellt.

„Nachdem ich viele Jahre mit

MRT-Scannern gearbeitet hatte,

wurde mir das Problem bewusst“,

erklärt Stefan Röll, Gründer von

Neoscan Solutions in Magdeburg.

„Das Scannen eines kranken Babys

bedeutet normalerweise einen

langen Weg von der Station bis

zum Scanner. Kleinkinder benötigen

dabei möglicherweise medizinische

Zusatzgeräte, die nicht leicht

zu transportieren sind. Aus diesen

Gründen wird manchmal sogar auf

einen MRT-Scan für einen kranken

Säugling verzichtet! Wir haben deswegen

ein MRT speziell für Neugeborene

und Kleinkinder entwickelt.

Die Öffnung des Scanners hat dabei

einen Durchmesser von nur 30 cm

und nicht wie üblich 60 cm. Deswegen

ist der Scanner viel kleiner (170

x 150 x 110 cm) und passt durch

alle normalen Türen eines Krankenhauses.

Mit einem reduzierten

Gewicht von nur 2000 kg kann das

Gerät überall aufgestellt werden,

ohne dass verstärkte Böden nötig

sind. Mit nur zehn Quadratmetern

Platzbedarf kann es in einem beliebigen

Raum direkt auf der Kinderstation

installiert werden. Es ist ein

großer Vorteil, ein schlafendes Baby

nur wenige Meter bis zum MRT zu

tragen, statt eine lange Reise durch

das Gebäude anzutreten. Außerdem

entfällt bei einem schlafenden Kind

die Notwendigkeit von Beruhigungsmitteln,

um das Baby für den Scan

bewegungslos zu halten.“

Erforderliche Innovationen

Die Technologie und Feldstärke

der Neoscan-Geräte sind identisch

mit aktuellen MRT-Scannern, so

dass keine neuen klinischen Studien

erforderlich sind, um sie in

Kliniken benutzen zu können. Um

diesen hohen Standard zu erreichen,

waren diverse Innovationen

erforderlich. Zur Verringerung der

Größe musste das Team zunächst

einen Magneten entwickeln, der das

Standardfeld von 1,5 Tesla innerhalb

der Öffnung erzeugt, ohne

jedoch flüssiges Helium zur Kühlung

zu benötigen. Dies geschieht

durch einen inneren zylindrischen

Magneten, der 2,5 Tesla erzeugt,

und einen äußeren, ebenfalls zylindrischen

Magneten, der dem inneren

Feld entgegenwirkt. So wird

eine starke aktive Magnetabschirmung

erzeugt, die dafür sorgt, dass

in einem Abstand von einem Meter

oder mehr um das Gerät kein Streumagnetfeld

mehr existiert.

Die zweite Innovation betraf die

Steuerelektronik. Moderne MRT-

Scanner haben üblicherweise drei

große Racks mit speziell entwickelter

Elektronik, die vom MRT-Hersteller

kundenspezifisch geplant und

umgesetzt wird. Neoscan Solutions

56 meditronic-journal 3/2021


Messtechnik

hat einen anderen Ansatz gewählt:

Das Team verwendet einen PC, auf

dem die von Neoscan erstellte Software

ausgeführt wird, sowie High-

End PC-Messkarten von Spectrum

Instrumentation. Die Signale

für den Scanvorgang werden von

den Arbitrary Waveform Generatoren

(AWGs) M4i.6620-x8 und

M2p.6546-x4 erzeugt, die Erfassung

und Analyse erfolgt mit einem

Digitizer M2p.5968-x4. Das System

verwendet die SCAPP-Softwaretreiber

von Spectrum. Dabei

übernimmt ein Grafikprozessor mit

5000 Kernen die Parallelverarbeitung

der Daten, statt dafür nur die

8 oder 16 Kerne der CPU des PCs

zu nutzen.

Sub-Nanosekunden-

Präzision der Spectrum

Messkarten

„Als Start-up konnten wir es uns

nicht leisten, spezielle Hardware

selbst zu entwickeln. Daher nutzen

wir die hochwertigen Messkarten von

Spectrum“, fügt Dr. Röll hinzu. „Dies

bedeutete, dass wir uns auf die Softwareentwicklung

konzentrieren konnten,

in dem Wissen, dass die Hardware

bereits vielfach erprobt und

eingesetzt wurde. Die besondere

Designqualität der Spectrum-Karten

war entscheidend für uns: Für

einen MRT-Scanner ist es von entscheidender

Bedeutung, dass es in

den 64-MHz-Signalen eine Phasenkohärenz

gibt, andernfalls kommt es

zu Auslöschungseffekten. In der Praxis

bedeutet dies, dass der AWG und

der passende Digitizer eine Kohärenzgenauigkeit

von weniger als

Ein typischer

MRT-Scanner

mit 8 Tonnen

Gewicht

einer Nanosekunde aufweisen müssen,

was die Spectrum-Karten erreichen.

Während der Forschungsphase

haben wir diverse Hersteller kontaktiert

und die Spezifikationen ihrer

Karten verglichen. Dies war aber

schwierig, da die Kohärenzgenauigkeit

keine typische Eigenschaft ist,

die üblicherweise zu den Vergleichsdaten

gehört. Das Spectrum-Team

war jedoch sehr engagiert, unsere

besondere Anwendung zu verstehen,

die optimalen Karten aus ihrem

Produktsortiment vorzuschlagen und

uns während der Implementierung zu

unterstützen. Das Angebot eines Mitbewerbers

kam erst Wochen später,

war stark überspezifiziert und auch

Die Gehäuse der neuen MRT-Scanner, hergestellt vom Neoscan-Team in Magdeburg

deutlich teurer, da man sich offensichtlich

nicht bemüht hatte, die besonderen

Details unseres Projekts zu

verstehen.“ Neoscan wird in Kürze

seine ersten MRT-Geräte in deutschen

Krankenhäusern installieren,

wo potenzielle Kunden während der

Scanvorgänge anwesend sein können.

Der Zertifizierungsprozess mit

der CE-Kennzeichnung wird voraussichtlich

vor Ende 2021 abgeschlossen

sein. Weitere Informationen finden

sich auf der Neoscan-Website

unter: www.neoscan-solutions.com

Dr. Röll sagt abschließend: „Unser

Ansatz, eine bewährte und leicht

verfügbare Hardwareplattform mit

unserer speziell entwickelten Software

zu kombinieren, hat sehr gut

funktioniert. Auf diese Weise konnten

wir das Produkt viel schneller

entwickeln und zur Serienreife bringen.

Ich glaube, das ist eine sehr clevere

Lösung, die für viele Hersteller

von komplexen Maschinen (z. B. CT-

Scanner und Ultraschallgeräte) vorteilhaft

wäre, zumal neue Ansätze

und Ideen einfach durch Softwareänderungen

ausprobiert und bewertet

werden können.“ ◄

meditronic-journal 3/2021

57


Messtechnik

Kann man Unsichtbares messen?

Autor:

Dr. Denis Dontsov,

Geschäftsführer

SIOS Meßtechnik GmbH

contact@sios.de

www.sios.de

Diese Frage kann Dr. Denis

Dontsov, Geschäftsführer der SIOS

Meßtechnik GmbH, ganz klar mit:

JA! beantworten und fügt ergänzend

hinzu, dass dies mit einem

hochpräzisen ultragenauen Laserinterferometrischen

Messsystem bis

in den Pikometer-Bereich möglich

ist. Beispielsweise kann man mit

dem einstrahligen Laserinterferometer

SP 5000 NG Längenmessungen

von bis zu acht Metern mit

einer Auflösung von fünf Pikometern

durchführen. Dies entspricht

in etwa dem Verhältnis des Durchmessers

der Erde von 12.742 km

zum Durchmesser eines menschlichen

Haares von 50 Mikrometern.

„Precision in Measurement“

Getreu dem Motto „Precision in

Measurement“ entwickelt und fertigt

SIOS Laser-interferometrische

und andere Präzisionsmessgeräte

für die Kalibrier- und Nanomesstechnik

zur Messung von Länge, Winkel,

Schwingung, Geradheit, Masse,

Kraft und anderen Messgrößen mit

höchster Auflösung und geringer

Messunsicherheit.

Die SIOS Meßtechnik GmbH

gehört nicht nur zu den führenden

Herstellern Laser-interferometrischer

Messsysteme. SIOS ist

einer der bedeutendsten europäischen

Lieferanten von stabilisierten

He-Ne-Lasern als messtechnische

Lichtquelle mit hochstabiler Wellenlänge.

Mit der Nanopositionier- und

Nanomessmaschine NMM ist SIOS

außerdem Anbieter des weltweit

genauesten Positioniersystems

und damit alleiniger

Marktführer.

Steigende

Anforderungen

Die Anforderungen an

hochpräzise Messungen in

Reinräumen und Vakuumkammern

sowohl in wissenschaftlichen

Einrichtungen

als auch im industriellen

Umfeld steigen stetig. Präzisionsmaschinen

lösen

heute immer anspruchsvollere

Auf gaben, Bauteile und

Strukturen werden immer

kleiner, das betrifft nicht

nur die Elektronikfertigung

oder Halbleiterindustrie auch im

Maschinenbau werden Messaufgaben

zunehmend komplexer und

genauer. Dadurch wachsen sowohl

die Ansprüche als auch der Bedarf

an hochgenauer Messtechnik.

Hochwertige

Standardsensoren

Seit nunmehr 30 Jahren bietet die

SIOS sowohl qualitativ hochwertige

Standardsensoren, kundenspezifische

Produktentwicklungen sowie

individuelle OEM-Lösungen, z. B.

für die Bereiche Forschung & Entwicklung,

Kalibrierwesen, Maschinenbau,

Optik- und Halbleiterindustrie,

Medizintechnik, Nanomesstechnik

und Geowissenschaft.

In den Anfangsjahren der Firmengeschichte

lag der Fokus vor allem

auf den Anforderungen der wissenschaftlichen

Einrichtungen und

Prüfinstitute. Inzwischen sind beide

Bereiche – Wissenschaft und Industrie

- für die Firma gleicher maßen

von Bedeutung.

In Universitäten und Forschungszentren

wird die Zuverlässigkeit, Stabilität

und höchste Genauigkeit der

SIOS-Interferometer für die Arbeit

an vielfältigen Forschungsprojekten

benötigt und Nationale Kalibrierlabore

auf der ganzen Welt arbeiten

mit SIOS-Produkten zur Umsetzung

nationaler Eichvorgaben.

Kundenspezifische

Lösungen

Im industriellen Umfeld schätzt

man insbesondere die individuellen

Lösungen der Kundenanforderungen.

Hierin liegt sowohl die Stärke

und zugleich der Wettbewerbsvorteil

der SIOS. Anwender der Messtechnik

profitieren von der langjährigen

Expertise, der hohen Flexibilität,

der zeitnahen Anpassungsentwicklung

sowie dem modularen Aufbau

der Messsysteme.

Eine starke Basis für die Entwicklung

innovativer Produkte bildet

seit jeher die enge wissenschaftlich-technische

Zusammenarbeit

mit der TU Ilmenau und der Physikalisch-Technischen

Bundesanstalt.

Bis heute wird die Kooperation

zwischen dem Institut für Prozessmess-

und Sensortechnik und

der SIOS Meßtechnik GmbH zum

Vorteil beider Partner weitergeführt.

Zahl reiche Auszeichnungen und

Patente belegen das hohe wissenschaftliche

Niveau der SIOS. So ist

es nicht verwunderlich, dass 20 Prozent

der SIOS Mitarbeiter in der Entwicklungsabteilung

beschäftigt sind.

Hohe Fertigungstiefe

Ein weiterer wesentlicher Wettbewerbsvorteil

der SIOS liegt in der

flexiblen Unternehmensstruktur und

hohen Fertigungstiefe. Alle wichtigen

Produktionsprozesse von der

mechanischen Fertigung über die

Optik bis hin zur Elektronik werden

im Unternehmen durchgeführt. SIOS

steht für Präzision und höchste Qualität

- made in Germany. Dies schätzen

Anwender der SIOS Meßtechnik

auf der ganzen Welt. Zum Service

gehören selbstverständlich die

Beratung und Betreuung der Kunden

vor Ort. Über 25 internationale

Partner vertreten die SIOS in Europa,

Nordamerika, Asien, Afrika

und Australien.

In den letzten Jahren ist im Unternehmen

ein stetiges Umsatzwachstum

zu verzeichnen, insbesondere

im OEM-Bereich. Zahlreiche namhafte,

renommierte Unternehmen

integrieren SIOS-Interferometer

direkt in die Produktion, um den

heutigen Anforderungen und Qualitätsstandards

gerecht zu werden.

SIOS Meßtechnik verhilft dabei die

für das menschliche Auge unsichtbaren

Messgrößen sichtbar darzustellen.


58 meditronic-journal 3/2021


Die Leistungsfähigkeit der

Provertha Kabel stecker-Baureihe

M12-Mini X-Code wurde anhand von

Zertifizierungen nach einschlägigen

Normen offiziell dokumentiert. Die

Zertifizierung erstreckt sich über alle

geraden und abgewinkelten (Hinterwand-)

10-Gbit-Ethernet-Varianten

in der zuverlässigen, vibrationssicheren

Crimp-Anschlusstechnik.

Die gedrehten Crimp-Kontakte

verfügen für den Einsatz in Sonderanwendungen

über eine deutlich

höhere Strombelastbarkeit. Der

M12-Mini X-Code in Schutzart IP67

(schraub verriegelt) ist der industrieweit

kompakteste 10GigE-Kabelstecker

für den platzsparenden Ethernet-

oder Profinet-Anschluss, der in

einem Temperaturbereich von -40

bis +85 °C eingesetzt werden kann.

Prüfungen erfolgreich

bestanden

Alle M12-Mini X-Code-Steckverbinder

haben die Prüfungen nach DIN EN

61373 „Betriebsmittel von Bahnfahrzeugen

– Prüfungen für Schwingen

und Schocken“ (Kategorie 1, Klasse B,

und 2) erfolgreich bestanden. Zudem

verfügen sie über den 500h-Korrosionsschutz,

der durch den erfolgreichen

bestandenen Salzsprühnebeltest

gemäß EN 60512-11-6 nachgewiesen

ist. Weiterhin wurde in einem

zertifizierten Prüflabor das komplette

Prüfprogramm gemäß der M12-Steckverbindernorm

IEC 61076-2-109 inklusive

der Prüfgruppe FP für die elektrischen

Übertragungsparameter mit

Erfolg bestanden.

Einsatzbereiche

Somit sind die kompakten Provertha

M12-Mini X-Code-Kabelstecker

nachweislich für Anwendungen

in der Bahntechnik sowie für

extrem raue Industrieumgebungen

mit Schock und Vibration, z. B. für

Pressen in der Automobilfertigung,

bestens geeignet. Durch den erhöhten

Korrosionsschutz und die erhöhte

Schock-und Vibrations festigkeit sind

die M12-Mini X-Code-Steckverbinder

prädestiniert für Anwendungen

in Mobile Automation.

Ebenso sorgen die Rundsteckverbinder

in anspruchsvollen Anwendungen

der Video- und Medizintechnik

für eine sichere Signalübertragung

in engsten Bauräumen. Für

Kommunikation

Zertifizierte M12-Mini X-Code-Kabelstecker für

das High-Speed-Ethernet

10GigE-Kabelstecker von Provertha bieten ab sofort zertifizierte Schock- und Vibrationssicherheit nach

DIN EN 61373, Kategorie 2, und 500h-Korrosionsschutz.

PROVERTHA Connectors,

Cables & Solutions GmbH

www.provertha.com

Mit dem IoT Dongle sicher ins Internet

spezielle Anforderungen in der

Medizintechnik oder Lebensmitteltechnik

sowie Prozesstechnik sind

auch Versionen in Edelstahl verfügbar.

Zudem verhindert das Design

ohne plane Flächen und Kanten am

Gehäuse die Ablagerung von Verschmutzungen

und Staub.

Große Datenmengen auf

kleinstem Raum zuverlässig

übertragen

Angesichts stetig zunehmender

Datenmengen hat die X-Codierung

eine große Bedeutung für die

Daten übertragung der Zukunft, vor

allem wenn Sensoren große Datenmengen

erzeugen, beispielsweise

Kamerasysteme. Durch die galvanische

Trennung der Adernpaare, die

in Fom eines X sichtbar wird, können

X-codierte Stecker hohe Datenraten

von 10 GBit/s in einem robusten

industrietaug lichen M12-Steckgesicht

übertragen. Mit dem neuen

M12-Mini X-Code wird nachweislich

eine kompakte, sichere und zuverlässige

Daten-/Signalübertragung

gewährleistet. Die M12-Kabelverschraubung

hat eine Länge von nur

44 mm bei einem Außendurchmesser

von 16/14 mm. Trotzdem bietet

der Stecker einen großen Kabelklemmbereich

von 4 bis 9 mm. Sein

Vollmetall-Gehäuse sorgt für eine

effektive Schirmung mit hoher EMV.

Gleich zeitig ist eine massive vollgeschirmte

Zug entlastung gegeben.


Alcatel bietet mit seiner USB-Serie: Link­

Key IK41 einen IoT LTE-Cat4 Dongle an, der

eine sichere und zuverlässige Hochgeschwindigkeits-Internetverbindung

3/2021 bietet. Über meditronic-journal einen

USB-Typ-A-Anschluss kann das System an

verschiedene Betriebssysteme (Windows

und Linux) angebunden werden. Verschiedene

Länderversionen ermöglichen den weltweiten

Einsatz für industrielle Anwendungen.

Der Dongle ermöglicht den Datenaustausch

mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von

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

Mit Hilfe von Standard-AT-Befehlen kann dieser

gesteuert werden.

Zusätzlich zu den integrierten Haupt- und

Diversity-Antennen bietet der Stick zwei externe

TS9-Antennenanschlüsse für den optionalen

Anschluss von MIMO Antennen an. Aufgrund

der Langzeitverfügbarkeit ist der IoT

Dongle von Alcatel eine zuverlässige Lösung

für industrielle M2M-Verbindungen. Er kann in

mobile Verkaufs-Terminals, in Verkaufsautomaten,

in Verbrauchszählern oder in medizinischem

Gerät eingesetzt werden und sorgt

z. B. für den Start eines Remote-Updates von

bestimmten Geräten oder übermittelt Transaktionen

von Verkaufsautomaten in Echtzeit.

m2m Germany GmbH

info@m2mgermany.de

www.m2mgermany.de

59


Interview

Wertebasierte Unternehmensführung sichert

langfristigen Erfolg

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

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

langfristig angelegte Kulturentwicklung unterstützt maßgeblich den Unternehmenserfolg.

Wir sprachen mit dem Geschäftsführer

Mathias Haase und den

Experten für dieses Thema Andreas

Welther, von der Welther

GmbH Coaching & Consulting aus

Starnberg.

meditronic-journal: Was

gibt es für Gründe, sich

als Unternehmen mit dem

Thema “Wertebasierende

Unternehmensführung“ zu

beschäftigen?

M. Haase:

Der Wandel der Arbeitswelt ist

eine allgemein gegenwärtige Größe.

Der Mensch, und damit der Mitarbeiter

im Unternehmen, findet sich

in einem sich schnell wandelnden

Umfeld wieder. Auf der anderen

Seite brauchen Menschen und

Unternehmen eine gewisse Konstanz,

um sich gut entwickeln zu

können. Verlässliche Grundsätze,

die auch morgen noch gelten. Ein

belastbares Fundament, welches

auch dann Halt bietet, wenn es mal

ordentlich stürmt. Eine Gemeinschaft,

auf die der Einzelne sich

verlassen kann. Eine gemeinsame

Wertebasis.

A. Welther:

Wertebasierte Führung von Unternehmen

und anderen Organisationen

ist eine zeitgemäße und effektive

Antwort auf die oben skizzierte

Thematik. Wir sprechen von einem

Verfahren, das es erlaubt, die vom

Umfeld geforderte Dynamik zu entwickeln

und dauerhaft aufrecht zu

erhalten. Gleichzeitig schaffen wir

ein effizientes Führungssystem, das

Halt und Orientierung bietet.

meditronic-journal: Was ist

„Wertebasierte Unternehmensführung“?

A. Welther:

Wir legen unseren Entscheidungen

nicht nur unser (Fach-)

Wissen, unsere Erfahrung und

unseren gesunden Menschenverstand

zugrunde. Wir beziehen

darüber hinaus ein

zuvor bewusst erarbeitetes,

gewolltes

Set von Werten

in unsere Entscheidungsfindung

mit ein. Wir stellen

uns neben all den

anderen zu beachtenden

Dingen wie

Prozessen, technischen

Gegebenheiten,

gesetzlichen

Anforderungen,

Unternehmenszielen,

usw. eben auch Andreas Welther

bewusst die Frage,

ob die zu treffende

Entscheidung, die zu wählende Strategie,

das angestrebte Ziel etc. zu

unseren Werten passt. Das bedeutet

konkret:

1. Die Werte bestimmen die Art und

Weise, wie wir uns verhalten.

2. Wir benutzen unsere Werte zur

Entscheidungsfindung.

3. Die Werte repräsentieren den

„Sollzustand“. So erschaffen wir

bewusst die Zukunft, die wir erleben

wollen.

meditronic-journal: Wie

kann ein funktionierender

Lösungsansatz Ihrer

Meinung nach aussehen?

A. Welther:

Eine Grundvoraussetzung gilt

immer: Die oberste Führungsebene

hat das Konzept

„Führen mit Werten“

angenommen und

praktiziert es möglichst

konsequent.

Diese wichtige

Prämisse vorweggenommen

wollen

wir jetzt eine mögliche

Projektstruktur

betrachten.

1. Projektziele definieren

2. Aktuelle Kultur

messen

3. Werte formulieren,

die die gewünschte

Kultur repräsentieren

4. Darstellung und Präsentation

der Werte

5. Anwendung der Werte definieren

und schulen

6. Verantwortliche Personen für das

Thema benennen

7. Die Anwendung der Werte über

die QM-Systeme überwachen

60 meditronic-journal 3/2021


Interview

8. Regelmäßiges Monitoring der

Kulturentwicklung

Es würde den Rahmen dieses

Interviews bei weitem überspannen,

jetzt auf die einzelnen Projektschritte

im Detail einzugehen. Gerne verweise

ich an dieser Stelle auf mein

kürzlich erschienenes Buch „Werteorientierte

Führung“. Es ist im

bookboon Verlag, erschienen und

unter dem Link: https://bookboon.

com/de/werteorientierte-fuhrungebook

zu beziehen.

meditronic-journal:

Was waren die

Herausforderungen in der

Praxis, Herr Haase?

M. Haase:

Wir haben von Anfang an die

gesamte Belegschaft einbezogen.

Uns war wichtig die Mehrwerte herauszuarbeiten

und um Verständnis

zu werben. Natürlich wurden

wir mit Ängsten und Vorbehalten

konfrontiert, allerdings gelang es

uns sehr gut, diese abzubauen.

Dabei war es immer wieder wichtig,

zu transportieren, dass wir mit

der Kulturentwicklung das Umfeld

jedes Einzelnen verbessern wollen.

Auf diese Weise stehen Lösungen

im Vordergrund und mögliche Konflikte

werden vermieden. Wenn alle

mehr Sinn in ihrer Arbeit erkennen

und dabei auch noch Spaß haben,

werden wir auch in Zukunft sehr

erfolgreich am Markt agieren. So

verstanden sichert dieser Ansatz

unsere gemeinsame Motivation

und Lösungskompetenz. Dadurch

stärken wir unsere Wettbewerbsfähigkeit

und sichern Arbeitsplätze.

meditronic-journal: Es gab

also auch Skeptiker in der

Belegschaft. Wie sind sie

damit umgegangen?

M. Haase

Ja, es gab auch Skeptiker. Damit

muss auch jeder Betrieb rechnen,

wenn er ein solches Thema in der

gesamten Firma implementieren

möchte.

Ziel war es, gemeinsame Werte

zu finden, welche von der Mehrheit

getragen und respektiert werden.

Voraussetzung ist ein solides

kulturelles Fundament. Ob ein solches

Fundament vorhanden ist kann

mittels eines Werte-Assessments

ermittelt werden. Wir haben uns

unter Anleitung von Herrn Welther,

für die webbasierte Software vom

Barrett Values Centre entschieden.

Mit Hilfe dieser Befragung wird

ermittelt ob die Voraussetzungen für

ein solches Thema gegeben oder

ob noch Vorarbeiten zu leisten sind.

Nachdem wir diese Frage positiv

beantworten konnten, begannen

wir konkret über unsere Werte

nachzudenken. Auch

hier haben wir die

gesamte Belegschaft

mit einbezogen. So

haben wir die Mitarbeiter

nach ihren

persönlichen Werten

sowie den, ihrer

Meinung nach im

Unternehmen derzeit

gelebten Werten,

befragt. Erst danach

haben wir uns daran

gemacht und die künftigen

Werte definiert.

Hierbei wurden auch

die Wünsche der

Belegschaft, welche in der Befragung

ermittelt wurden, berücksichtigt.

Dies ist ein wesentlicher Aspekt,

um Akzeptanz zu erlangen. Darüber

hinaus gilt es, die Wünsche und

Ziele anderer Stakeholder, allen

voran der Eigentümer und des Top-

Managements zu integrieren.

meditronic-journal:

Spannend, und wie haben

Sie das intern beworben?

M. Haase

Neben der unbedingten Unterstützung

im Top-Management, die es

bereits im Rahmen der Projektentscheidung

gilt zu erreichen, brauchen

wir möglichst viel Akzeptanz

im Mittelmanagement

und

in der Belegschaft.

Dazu

haben wir uns

bemüht, diese

beiden Gruppen

in allen Prozessphasen

einzubinden.

Ob

am Anfang

über Informationsveranstaltungen,

Aushänge

und Meetings

und später

Mathias Haase

über das bereits

erwähnte Assessment. Es dreht sich

immer um die gesamte Belegschaft.

Immerhin sollen die Werte dauerhaft

von der Mehrheit der Mitarbeiter

vertreten werden.

Gerade nach der Auswertung

der Mitarbeiterumfrage waren alle

sehr gespannt und wollten natürlich

die Ergebnisse erfahren. Hier

haben wir unseren Berater Herrn

Welther gebeten, diese wichtige

Ausgangsbasis, also den dokumentierten

Ist-Zustand, der Belegschaft

zu präsentieren.

Als die Werte dann definiert waren

haben wir für alle Mitarbeiter eine

meditronic-journal 3/2021

61


Interview

entsprechende Schulung zur Anwendung

durchgeführt. Dies hat wesentlich

dazu beigetragen, alle Mitarbeiter

abzuholen und auf den Weg zu

einer „Wertebasierten Unternehmensführung“

mitzunehmen. Die

Schulungen erfolgten in mehreren

Etappen in einem nahegelegenen

Hotel. So hatten wir die Möglichkeit

alle 500 Mitarbeiter auch zeitnah

auf den selben Wissensstand

zu bringen.

Auch eine moderne Visualisierung

entsprechend unserer CI ist

nicht zu vernachlässigen. Die Tonfunk

Gruppe hat sich u.a. dazu entschieden,

die gewonnen gemeinsamen

Werte auf 3D Wänden in der

Kantine und in den Fluren zu visualisieren.

Des Weiteren haben wir in

Zusammenarbeit mit unserer Marketingagentur

Ideengut jeden Wert

bildlich mithilfe elektrotechnischer

Bauteile wie Kondensatoren oder

LEDs gestaltet. Die Visualisierung

ist mittlerweile eines der gebräuchlichsten

Hintergrundbilder in den

heute so häufig genutzten Videokonferenzen.

Auch dieses kleine

Detail zeigt, wie sehr die Werte

bereits gelebt werden. Des Weiteren

ist geplant, das Foyer unseres

Hauptgebäudes mit Hilfe der Werte

neu zu gestalten.

Um den Kulturwandel auch von

der Basis her zu unterstützen, haben

wir unsere Mitarbeiterinnen und

Mitarbeiter gefragt, wer von ihnen

den Weg aktiv mitgestalten will. Auf

diese Weise gelang es uns, überzeugte

und engagierte „Wertebotschafter“

zu finden. Das sind von

der Thematik überzeugte Personen,

welche sehr gut in der Belegschaft

vernetzt sind. So haben wir

es geschafft eine Brücke zu den

Mitarbeitern zu bauen. Für viele in

der Belegschaft ist es deutlich angenehmer

und leichter, sich an einen

Wertebotschafter zu wenden als an

die Projektleitung oder die Vorgesetzten.

Dieses Angebot zum Dialog

wird auch gut genutzt. So weiß

die Projektleitung um die Wünsche

und Nöte der Mitarbeiter und kann

adäquat reagieren.

Ein regelmäßiger Austausch der

Botschafter untereinander sowie

mit der Projektleitung sichert die

gute Entwicklung des Projekts und

somit der angestrebten Unternehmenskultur.

Um ihre wichtigen Aufgaben

qualifiziert wahrnehmen zu

können, werden die Wertebotschafter

regelmäßig in der Anwendung

der Werte sowie in Kommunikationstechniken

geschult.

meditronic-journal: Welchen

Nutzen haben Unternehmen

von wertebasierter Führung?

A. Welther:

Der Nutzen werteorientierte

Führung ist hoch und vielseitig.

Vor allem ist er gegenseitig. Wir

schaffen mit dieser Art der Unternehmensführung

gewollt und systematisch

Win-Win Situationen für

alle Beteiligten. Ich kann in diesem

Rahmen nicht auf die Details eingehen,

möchte aber das grundlegende

Potential benennen: Alle Unternehmen

betreiben Kostenkontrolle. Alle

Unternehmen gestalten und optimieren

ihre Organisation und ihre

Prozesse. Jedoch tun nur wenige

Unternehmen genug zur professionellen

Entwicklung von Motivation

und Unternehmenskultur. Obwohl

diese Aspekte nachweislich den

größten Hebel darstellen. Das

bedeutet, neben den oben mehrfach

erwähnten, weichen Faktoren

wirkt wertebasierte Unternehmensführung

stark und nachhaltig

positiv auf die Ertragskraft von

Unternehmen.

meditronic-journal:

Welche Werte hat Tonfunk

ausgewählt?

M. Haase:

Im Rahmen eines zweitägigen

Workshops haben wir mit dem

erweiterten Führungskreis unseres

Hauses neun Werte erarbeitet

und definiert. Dabei wurden die

Ergebnisse des Assessments, und

damit bereits von den Mitarbeitern

gelebte sowie gewünschte Werte,

mitberücksichtigt:

• Vertrauen

• Qualität

• Partnerschaft

• Miteinander

• Leidenschaft

• Lebenswert

• Kommunikation

• Innovation

• E f fi z i e n z

Alle diese Werte sind gleichwertig

und gleichberechtigt.

meditronic-journal:

Wie würden Sie Ihre

gemachten Erfahrungen

bei der Einführung von

„Wertebasierter Unternehmensführung“

bei TONFUNK

zusammenfassen?

A. Welther:

Die Tonfunk Gruppe hat es sehr

schnell und gut verstanden, diesen

Wettbewerbsvorteil in ihrer Branche

zu nutzen. Für mich ist es immer

wieder spannend, die individuelle

Entwicklung innerhalb eines Unternehmens

zu beobachten.

M. Haase:

Ich kann nur jede Firma dazu

ermutigen sich diesem Thema zu

widmen. Gerade in der heutigen

Zeit, welche ja oft sehr schnelllebig

und hektisch ist, bleiben manchmal

Dinge, welche wirklich wichtig

sind, auf der Strecke. Wenn es

einer Organisation gelingt sich die

Bedeutung dieser Dinge gewahr zu

werden, verbessert sich die Zusammenarbeit

immens. Kulturentwicklung

geht zwar langsam voran aber

dafür kontinuierlich und nachhaltig.

Das schweißt zusammen und

schafft Identifikation.

Vielen Dank Herr Welther

und Herr Haase für Ihre Zeit

und für die gemeinsamen

Ziele alles Gute.

Tonfunk GmbH

www.tonfunk.de

62 meditronic-journal 3/2021


Führende, neue Hochfrequenzlösung

maximiert Dosiergeschwindigkeit

Vermes Microdispensing hat

mit der Einführung seiner neuen

Hochfrequenz-X2-Serie, der beiden

Produktfamilien MDS 3282 und

MDS 3252 erneut neue Maßstäbe

gesetzt. Sie liefern kleinste Tropfengrößen

bei höchsten Frequenzen

mit maximaler Zuverlässigkeit in

unterschiedlichsten Dosieranwendungen.

Diese einzigartige Produktreihe

der X2-Serie bietet die beste

Lösung, um die aktuelle Marktlücke

in Bezug auf höchstem Durchsatz

und Präzision zu schließen.

Steigende

Anforderungen

Branchen wie die Unterhaltungselektronik,

Medizin-,

oder Automobilindustrie sind

bestrebt, neue Produkte in

immer kürzeren Zyklen auf

den Markt zu bringen. Produkt-

und technische Komplexität

wachsen ständig weiter,

während gleichzeitig die

Markteinführungszeitspannen

sinken. Die größte Herausforderung

besteht darin, qualitativ

hochwertige Teile im industriellen

Maßstab herzustellen.

„Die Fähigkeit, mit der

höchsten Geschwindigkeit

zu arbeiten, ohne die Präzision

während des Dosiervorgangs

zu beeinträchtigen, wäre

eine große Bereicherung für all diese

Fertigungsindustrien. Wir sind sehr

zufrieden mit den Fortschritten, die

unsere Teams bei der Überwindung

dieser Einschränkung erzielt haben,

indem sie ein System schufen, das

den höchsten Durchsatz bei maximaler

Frequenz bietet. Damit liefern

wir die Überbrückung der Lücke, die

das aktuelle Marktangebot aufweist

“, sagt Jürgen Städtler, Geschäftsführer

Vermes Microdispensing.

Hohe Auflösung bei

höchstem Durchsatz

Anwendungen wie 2D- und

3D-Druck erfordern eine hohe Auflösung

bei höchstem Durchsatz.

Bestehende Technologien, einschließlich

der bekannten Tintenstrahldrucker,

können nur niedrigviskose

Medien wie Tinte meistern.

Die neuen Ventile von Vermes Microdispensing

sind in der Lage Medien

höchster Viskosität, beispielsweise

Lacke und Farben, die Feststoffpartikel,

wie Pigmente enthalten, erfolgreich

zu dosieren.

Dosiertechnik

Neue Produkte für hohe Dosierfrequenz mit höchstem Durchsatz, maximaler Dosierrate, Präzision und

Zuverlässigkeit

Bild 1: MDS 3282-System für die Hochfrequenzdosierung

VERMES Microdispensing

GmbH

www.vermes.com

Bild 2: MDV 3282-Ventil bietet konstante Leistung bei hoher Frequenz

Einsatzbereiche

Der Einsatzbereich ist äußerst

vielfältig. 3D-Druckpasten mit Füllstoffen

aus Metall oder Keramik,

Silikon druck in den Bereichen Automobil,

Gesundheitswesen, Elektronik

und Lifestyle, oversprayfreie

2D-Lackierung, niedrigviskose

Metallpasten für Solarzellen

und Leiter plattendruck sind nur

einige, weitere Beispiele, bei denen

Hochgeschwindigkeitsdosieren mit

kleinsten Tropfengrößen und absolut

konstanten Ergebnissen unerlässlich

sind.

Optimale Temperierung

Die neue Vermes Microdispensing

X2-Serie verfügt über ein hocheffektives

Rahmendesign und ein

hoch optimiertes Kühlungssystem,

das unerwünschte Temperaturen

ableitet. Die Ventile MDV 3282 und

MDV 3252 mit integrierter Heizung

und Kühlung stellen somit die individuell

optimale Prozesstemperatur

sicher, die für jedes einzelne Medium

aufgrund seiner Beschaffenheit und

Viskosität erforderlich ist.

Die erweiterten Funktionen der

neuen Serie erreichen eine konstante

Dosierleistung bei höchster

Frequenz und gewährleisten nicht

nur eine perfekte Kalibrierung und

Steuerung bei einer Viskosität von

bis zu 2.000.000 mPas, sondern

auch einen Durchsatz, der weitaus

höher ist als bei allen derzeit auf

dem Markt erhältlichen Systemen.

Technologie

Die auf der Piezotechnologie

basierenden Jetter arbeiten berührungslos

und können jede Herausforderung

bewältigen; so z. B. Schichtfür-Schicht-Druckprozesse

bei

Dosierung in kleinste Hohlräume,

bei denen sich das Ventil in feinst

gesteuerten Schritten seitlich und

vertikal bewegen muss.

„Mit unseren Hochfrequenzsystemen

MDS 3252 und MDS 3282

können unsere Kunden Produktivität

und Leistung durch die neue Technologie

und funktionsreiche Steuerungssoftware

steigern, die speziell

für die Anforderungen einer Anwendung

in anspruchsvollen industriellen

Umgebungen entwickelt wurde“,

fügt Jürgen Städtler hinzu. ◄

meditronic-journal 3/2021

63


Produktion

UV-härtende Klebstoffe zur Herstellung von

zahlreichen medizinischen Produkten

Dymax unterstützt Hersteller von medizinischen Geräten auch weiterhin im Kampf gegen die Corona Pandemie

Medizinische UV-Klebstoffe von Dymax sind ideal für die Herstellung von medizinischen Geräten

Dymax Europe GmbH

www.dymax.de

Immer noch hat die Corona-Pandemie

die ganze Welt fest im Griff

und stellt damit Hersteller von Medizinprodukten

bei der Produktion von

Geräten zur medizinischen Notfallversorgung

dauerhaft vor außergewöhnliche

Herausforderungen. Nicht

nur ist der Bedarf an Beatmungsgeräten

auf den Intensivstationen

seit Beginn der Pandemie deutlich

gestiegen, sondern es werden auch

für die Durchführung der Impf- und

Testkampagnen unzählige Einwegspritzen

und weitere medizinische

Verbrauchgüter benötigt.

Einwandfreie Verbindung

Egal ob es sich um Katheter,

Schläuche, Atemmasken, Bluttransfusionssets,

Infusionsnadeln, Invitro

Testkits oder Spritzen handelt:

Grundvoraussetzung für das dauerhafte

und zuverlässige Funktionieren

aller medizinischen Geräte ist

die einwandfreie Verbindung zwischen

den einzelnen Bestandteilen.

Mit seinen hochspezialisierten, lichthärtenden

Materialien und Aushärtungsgeräten

leistet Dymax einen

wertvollen Beitrag zur Herstellung

von medizinischen Geräten und

Verbrauchsmaterialien sowie Pointof-Care-Testkits.

Klebefreies schnelles

Aushärten

Hier verfügen die lichthärtenden

Klebstoffe von Dymax über entscheidende

Vorteile für den Herstellungsprozess,

denn sie härten mit Hilfe

von UV/Breitband- bzw. LED-Licht

in wenigen Sekunden klebfrei aus.

Darüber hinaus sind sie geeignet,

nicht nur die klassischen Materialien

wie PC, PVC und PET einwandfrei

miteinander zu verbinden,

sondern ebenso schwer zu verklebende

Kunststoffe wie COC/COP-

Folien laminate, Nylon 12 und PEBA,

die häufig zur Herstellung komplexer

medizinischer Geräte verwendet

werden.

Die lösungsmittelfreien medizinischen

Produkte von Dymax sind

bereits vielseitig erprobt und erfüllen

- wo benötigt - die strengen Anforderungen

der Medizinproduktindustrie,

einschließlich IS0 10993-Zertifizierung,

Biokompatibilität und Gamma,

Ethylenoxid, E-Beam-Sterilisationsmethoden.

Encompass-Technologie

Ein weiterer Vorteil zahlreicher

innovativer Dymax UV-Klebstoffe

ist die integrierte Encompass-Technologie.

Sie bietet die Möglichkeit,

sowohl manuelle als auch automatisierte

Produktionsprozesse

mit Hilfe von zwei kombinierten

Kontroll mechanismen – dem See-

Cure Farbumschlag während der

Aushärtung und der Ultra-Red-

Fluoreszenz-Technologie – noch

effektiver und vor allem sicherer zu

gestalten. Damit ermöglicht Dymax

den Herstellern schnellere Verarbeitungsprozesse

und höhere Produktionsraten,

also genau die Voraussetzungen,

die für die Herstellung

von Diagnose- und Behandlungsgeräten

sowie medizinischen Verbrauchsmaterialien

während einer

Pandemie besonders gebraucht

werden. ◄

Die medizinischen Klebstoffe von Dymax kommen bei der

Nadelverklebung von Einwegspritzen vielfach zum Einsatz

64 meditronic-journal 3/2021


Produktion

Mikrowerkzeuge für die Medizintechnik

In der Medizintechnik und insbesondere

bei der Herstellung von

Implantaten oder Prothesen kommt

keiner an der Verwendung von

Titanlegierungen vorbei, aufgrund

seiner Eigenschaften wie geringes

Gewicht, Biokompatibilität und Korrosionsbeständigkeit.

Bei der Zerspanung stellt dieses

Material jedoch einige Herausforderungen

dar. Schnelle Überhitzung

und hohe mechanische Belastung

der Schneiden führen oft zu kurzen

Standzeiten und zwangsweise langsamen

Bearbeitungsparametern.

Die entstehende Wärme resultiert

aus dem schlechten Wärmeleitwert.

Die Hitze bleibt daher im Bauteil und

wird nicht durch die Späne abgeleitet,

weshalb sich das Werkzeug

stark erhitzt. Würde eine konstante

und massive Kühlung Abhilfe leisten?

Um diese Frage zu beantworten,

ent wickelte Mikron Tool einen

speziellen Fräser für Titan. Dieser

wurde kombiniert resp. gepaart mit

einem speziellen Hartmetall-Rohling

mit integrierten Kühlkanälen.

Das Ergebnis war eindrücklich.

Die in den Schaft integrierte Kühlung

ermöglichte hohe Schnittgeschwindigkeiten

bis zu 170 m/min

bei einem Werkzeug - Durchmesser

von 0,3 – 8,0 mm. Zusätzlich

sorgt der hohe Kühlmittelfluss für

eine spanfreie Zone beim Fräsen

und schützt dadurch die Schneiden

vor Kollision. Beim Herstellen kompletter

Bauteile wie z. B. einer Knochenplatte

(Anterior cervical plate)

aus Titan Grad 4 konnte die Fertigungszeit

von 72 Minuten pro Teil

auf 32 Minuten reduziert werden.

Von der deutlichen Zeiteinsparung

kombiniert mit einer höheren Prozesssicherheit

profitieren bereits

einige Anwender.

Mikron Tool SA Agno

www.mikrontool.com

meditronic-journal 3/2021

65


Lasertechnik

Innovative Allzweckwaffe für die

Lasermikrobearbeitung

Innovative Bearbeitungsmöglichkeiten für die Medizintechnik dank neuester Maschinentechnologie

Mikro-Dreischneider, hergestellt von der GFH GmbH

Die neu entwickelte Laserbearbeitungsanlage

GL.smart der GFH

GmbH stellt mit bis zu 16 simultanen

Achsen eine innovative Allzweckwaffe

für die Lasermikro bearbeitung

dar. Insbesondere rotationssymmetrische

Bauteile, die vor allem

in der Medizintechnik häufig Verwendung

finden, können mit Hilfe

dieser Methode problemlos bearbeitet

werden. Das neuartige Maschinenkonzept

der GL.smart bietet für

den Kunden neben der Möglichkeit

der Kombinationsbearbeitung aus

Laserbohren,- Drehen,- und Schneiden

eine Output-Steigerung durch

die Parallelbearbeitung auf zwei

Stationen. Die Einbindung eines

Stangenladers als Beladeeinheit

und die Entnahme der Fertigteile

durch einen Sechs-Achs-Roboter

gewährleistet vollständige Autonomie

der Laseranlage.

Aktive Kühlung

Alle Wärmequellen dieser

Maschine werden aktiv mit Wasser

gekühlt, unter anderem die Direktantriebe

aller Achsen. Die Einsatzbereiche

der GL.smart erstrecken sich

von der Bearbeitung flächiger Bauteile

bis zu einer Maximalgröße von

40 x 40 x 10 mm über die Bearbeitung

rotationssymmetrischer Bauteile

bis zu einem Durchmesser von

bis zu 12 mm und einer Länge von

maximal 200 mm bis hin zur 3+2

Achs-Bearbeitung von Bauteilen

der Dimension 30 x 30 x 30 mm.

Hochpräzise und

leistungsfähig

Dank hochpräziser Anlagetechnik

schafft die GFH GmbH mit ihren

Maschinen neben Eisen- und Nichteisen-Metallen

auch nicht-metallische

Stoffe, wie beispielsweise

Keramik bis zu einer Stärke von

wenigen Millimetern zu schneiden.

Die Vorteile der hochleistungsfähigen

GFH-Maschinen liegen in

ihrer erstklassigen Qualität, Präzision

und Stabilität. Genau auf diese

Parameter kommt es bei der Herstellung

medizinischer Präzisionsinstrumente-

und Komponenten an.

Mittels moderner Lasertechnik

können eben diese sehr feinen

und filigranen Geometrien, wie sie

in der Medizintechnik für beispielsweise

der Herstellung minimalinva­

GFH GmbH

www.gfh-gmbh.de

Die kompakte

und moderne

Laserbearbeitungsanlage

GL.smart der GFH

GmbH

66 meditronic-journal 3/2021


Lasertechnik

Markterprobte Sapphire-Laser zur DNA Sequenzierung u.v.m.

Der Bedarf an personalisierter Medizin ist

wichtiger denn je, und qualitativ hochwertige

Daten und Messungen sind für die Vorhersage

eines Krankheitsverlaufs und die optimale

Behandlung ausschlaggebend. Coherent,

mit seiner jahrzehntelangen Erfahrung,

ist für große internationale Kunden, wie auch

für die Forschung & Entwicklung zu einem

immer beliebteren Partner geworden.

Die bewährten und etablierten Sapphire-

Laser - über 50.000 Stück im Markt - sind wegen

ihrer Zuverlässigkeit und niedrigen Betriebskosten

die ideale Lösung für anspruchsvolle

Anwendungen. In Zeiten von Covid-19 sind

besonders folgende Laser-Anwendungen in

den Fokus geraten:

DNA Sequenzierung

Die einzigartige, in Wellenlänge und Leistung

skalierbare Technologie von Coherent

bietet die ideale Laserwellenlänge für jedes fluoreszierende

Nukleotid sowie den Leistungsbereich,

der zur Unterstützung von Anwendungen

mit hohem Durchsatz erforderlich ist.

Durchfluss-Zytometrie:

Coherent unterstützt die neuesten Trends

bei Multiparameter-Analysemethoden für

Forschung und klinische Anwendungen in

Covid-19 sowie Sortieranwendungen wie die

Geschlechtsselektion, die in der Tierhaltung

weit verbreitet sind. Dazu gehören Plug &

Play-Laser bei neuen ultravioletten Wellenlängen

und Multi-Wellenlängen-Lichtquellen,

die die Kosten und die Zeit bis zur Markteinführung

senken. Die exzellenten Parameter

dieser Laser liefern Daten mit dem niedrigsten

Variationskoeffizienten. Aber auch die medizinische

Diagnose, Mikroskopie und vieles mehr

sind nach wie vor gefragter denn je.

Gelungene Alternative

Der Sapphire war der erste Festkörperlaser,

der eine sehr gute Alternative zu den

großen und Energie-ineffizienten Gaslasern

bei der Wellenlänge 488 nm bot. Die kompakte,

energie effiziente Produkt-Familie hat daher

schnell große Erfolge in der Medizin und den

zugehörigen Instrumentenherstellern erzielt.

COHERENT

www.coherent.com

siver Instrumente benötigt werden,

ohne Einwirkung mechanischer

Kräfte auf das Bauteil bearbeitet

werden. Somit wird Werkzeugverschleiß

verhindert und eine gleichbleibende

Qualität sichergestellt.

Vorteile

Die Vorteile der Ultrakurzpuls-

Laserbearbeitung lassen sich

anhand eines Kundenprojektes der

GFH GmbH zur Herstellung minimalinvasiver

Mikro-Dreischneider

vorstellen. Hierfür wurden mittels

Laserschneidprozess, oft auch als

Feinschneiden oder Mikroschneiden

bezeichnet, Flächen mit speziellen

Schneidwinkeln, die einer

Skalpellklinge ähneln hochgenau

geschnitten.

Die Vorteile des Laserschneidens

liegen im Gegensatz zu herkömmlichen

Bearbeitungsmethoden darin,

Schneidwinkel flexibel einstellen zu

können und somit die Formgebung

an der Schneide schnell und einfach

zu verändern.

Des Weiteren können durch Einsatz

der innovativen Lasertechnik

einzelne Arbeitsschritte wie das Erodieren

und Schleifen ersetzt, flexible

Schneidkonturen (3D) problemlos

bearbeitet, sowie die Möglichkeit

der Automatisierung geschaffen

werden. Es ermöglicht neben

vielfältigen Einstellungsoptionen

der Trepanier- und der Fokussieroptik

für Schnittspaltdurchmesser,

Schnittwinkel, Fokuslinse und

Schneiddüse ebenso eine unkomplizierte

Anpassung an den jeweiligen

Anwendungsfall und somit eine

wirtschaftliche Produktion bereits

bei geringen Stückzahlen.

Online-Überwachung

Die tiefe Integration der Komponenten

in die Steuerung ermöglicht

die Online-Überwachung der

Produktionsprozesse sowie einen

effizienten Service und erfüllt damit

alle Anforderungen einer modernen

Produktionsmaschine.

Fazit

Damit ist die Ultrakurzpulslaserbearbeitung

eine zukunftsfähige

Allzweckwaffe für die Herstellung

medizintechnischer Instrumente

und Komponenten, die viele Optionen

bietet und mit der schnell, flexibel

und höchst präzise gearbeitet

werden kann. ◄

meditronic-journal 3/2021

67


Qualitätssicherung

Perspektivwechsel in der flächenhaften

Vibrometrie

Die Revolution der Schwingungsmessung mit der patentierten QTec-Technologie geht in die nächste Runde –

jetzt auch für das PSV Scanning Vibrometer

© Polytec

Polytec

www.polytec.com

Die Simulation von dynamischen

Eigenschaften erlaubt Vorhersagen

der späteren Produktqualität

hinsichtlich Akustik, Komfort

und Dauerfestigkeit. Dazu werden

die Modelle anhand von Prototypentests

mit der Realität abgeglichen.

Scanning Laser-Doppler-

Vibrometer (SLDV) haben sich

seit Jahrzehnten für diese Tests

etabliert. Mit der neuen Generation

des PSV QTec Scanning

Vibrometers tritt Polytec mit einer

völlig neuen Technologie an, was

nichts weniger als eine Revolution

der flächenhaften optischen Messung

von Schwingformen darstellt.

Bessere Auflösung bei

schnellerer Messung

Bisher waren raue, technische

Oberflächen nur unter Inkaufnahme

zusätzlichen Rauschens oder durch

vorherige Oberflächenbehandlung

messtechnisch erfassbar. Beim

Streben nach dem besten Signal-

Rausch-Verhältnis, besonders auf

querbewegten oder rotierenden

Flächen, weit entfernten oder biologischen

Messobjekten, ist Polytec

mit QTec ein entscheidender Durchbruch

gelungen. Damit werden

Messungen unter gleichen Voraussetzungen

bis zu zehn Mal schneller,

die nutzbare Auflösung steigt

um bis zu 20 dB und der Einfluss

des Auftreffwinkels wird minimiert.

Dieser Zugewinn an Datenqualität

und Testeffizienz ist gerade dort,

wo optische Schwingungsmessung

ohnehin bereits seine Vorteile als

berührungsloses, nicht-invasives

Testverfahren ausspielen kann,

entscheidend.

Beliebig dichtes Messgitter

In den Forschungs- und Entwicklungsabteilungen

der Industrie

wird das SLDV besonders in seiner

3D-Variante geschätzt, weil beliebig

dichte Messgitter dank frei positionierbarem

Lasermesspunkt die

Testergebnisse nahe an die Güte

der FE-Simulation heranbringen.

Zum Vergleich mit der Simulation

kann die Ergebnisvisualisierung

direkt auf Basis des 3D-Modells dargestellt

werden, was deutlich intuitiver

ist, als rein quantitative Methoden

oder traditionelle Drahtgittermodelle.

PSV Scanning Vibrometer

machen die Bauteildynamik direkt

in der Software sichtbar.

Laserlicht als

Informationsträger

bringt keine zusätzliche Masse

auf das Messobjekt, sodass gerade

leichte Membranen oder Bleche

nicht-invasiv gemessen werden.

Laservibrometrie misst linear bis

in den MHz-Bereich und ist damit

ein essenzielles Prüfwerkzeug für

die Medizintechnik sowie die zerstörungsfreie

Prüfung.

Wie steigert QTec nun die

Messdatenqualität und

Testeffizienz?

Die Forscher bei Polytec haben

sich die störenden Rauschkomponenten

einer typischen Messung

genau angesehen. Gerade

bei Messungen auf technischen

Oberflächen bringt die Physik

der kohärenten Laserstrahlung

eine wesentliche Rauschkomponente

mit sich. Bewegt sich durch

Schwingung oder Rotation eine

raue Ober fläche quer zum Laserstrahl,

kommt durch gegenseitige

Auslöschung der Lichtwellen kurzzeitig

wenig oder gar kein Licht auf

den Photodetektor des Messgeräts

zurück. Da dieser Effekt von

der Perspektive abhängt, nutzen

QTec Vibro meter mehrere Detektionskanäle

aus leicht unterschiedlichen

Perspektiven und kombinieren

deren beste Werte nach einem

patentierten Verfahren zu einem

Gesamtsignal mit sehr hohem

Signal-Rausch-Verhältnis.

Erweitertes

Anwendungsfeld

Da jetzt auf allen technischen

Oberflächen mit gleicher Güte

gemessen werden kann, erweitert

sich das Anwendungsfeld der

SLDV-Technologie noch weiter bis

hin zur biomedizinischen Grundlagenforschung,

wo berührungslose

Messung ein Muss ist.

Fazit

Die Scanning Laser-Doppler-

Vibrometrie ist der essenzielle Baustein

in der Prozesskette der Produktentwicklung.

In dieser Prozesskette

macht das neue PSV QTec

Scanning den Unterschied für eine

nie dagewesene Datenverlässlichkeit

und Aussagekraft. ◄

68 meditronic-journal 3/2021


Qualitätssicherung

Automatische Inspektion von pharmazeutischen Glasröhren

In der aktuellen Pandemie sind

Glasröhren als Bestandteil pharmazeutischer

Verpackungen mehr denn

je lebenswichtig für unsere Gesundheit.

Aus einfachen Glasröhren werden

Fläschchen, Ampullen und Spritzen,

um Impfstoffe unter bestmöglichen

Bedingungen zu transportieren

und zu injizieren. Deshalb muss

das Rohmaterial Glas sehr sorgfältig

auf Qualitätsprobleme wie Luftlinien,

Einschlüsse, Risse, Verunreinigungen,

Kratzer, Partikel, Walzenspuren

usw. geprüft werden.

In den verschiedenen Stufen einer

Produktionslinie, die Rohre zu Behältern

verarbeitet, müssen neben der

Wanddicke auch andere vorgegebene

Maße geprüft werden, wie

z. B. der Durchmesser des Rohrabschnitts.

Berührungslose 3D-Sensoren

von Precitec bieten bei der

Hauptmessanwendung der Wanddickenprüfung

viele Vorteile gegenüber

anderen Messmethoden. Die

runde Form der Probe erfordert ein

Messsystem, das absolut senkrecht

zur Oberseite des Rohres steht.

Die in den Precitec CHRocodile 2

IT-Sensoren eingebettete Infrarot-

Interferometrie-Technologie macht

dies möglich - es gibt laut Hersteller

keine andere gleichwertige Lösung

für diese Anwendung. Das Precitec-

Inspektionssystem kann mit 70 kHz

in einem Dickenbereich von 4 µm

bis 12,6 mm und mit nanometrischer

Auflösung messen.

Innovative Optionen

Zur optimalen Integration in eine

Produktionslinie stehen einige innovative

Optionen zur Verfügung, z. B.

mehrere Messstellen (Multikanal) in

der gleichen elektronischen Steuerung.

Aufgrund dieser zahlreichen

Vorteile haben sich wichtige Unternehmen

in diesem Bereich für Precitec

CHR 2 IT-Sensoren entschieden

- als einzigartige Lösung für die

Inline-Inspektion von Glasrohren.

Precitec Optronik GmbH

www.precitec.com

Neun-Achs-Mikroskopiestation für komplexe Prüfaufgaben

Mit dem neuen 9-Achs-Manipulator von

Steinmeyer Mechatronik lassen sich hochauflösende

Aufnahmen auch von sehr komplex

geformten Teilen automatisiert ausführen. Eine

ideale Lösung für den Aus- und Aufbau von

hochpräzisen 3D-Prozessen in der Medizin,

Biotechnologie und Halbleitertechnik.

Das XYZ-Phi-Theta-Omega-Positioniersystem

von Steinmeyer Mechatronik wurde

speziell für herausfordernde Anwendungen

in den Bereichen Mikroskopie, Qualitätssicherung,

Teileinspektion sowie zur Härteprüfung

entwickelt und zeichnet sich durch

ein Höchstmaß an Präzision, Stabilität, Dynamik

und Zuverlässigkeit aus. Der Manipulator

ist modular aufgebaut und besteht aus langjährig

bewährten Standardkomponenten, was

Wartungsfreiheit für viele Messzyklen und eine

außergewöhnlich lange Lebensdauer garantiert.

Zum Einsatz kommen für die Positionierung

in XYZ eine Kombination aus Kreuztisch

KLT310 und Lineartisch PMT160, an der verschiedene

Mikroskopmodelle befestigt werden

können, sowie für Schwenkbewegungen der

leichte, kompakte und stabile XY-Offsettisch

KT180, auf dem sich eine weitere Schwenkachse

mit Drehachse und Aufnahmefutter

befindet. Insgesamt neun Achsen ermöglichen

es, Proben aus allen möglichen Winkeln

unter Mikroskopen oder hochauflösenden

Kameras zu betrachten, beispielsweise Einspritzdüsen,

Stents, kleine Zerspanungswerkzeuge,

Kanülen und sonstige rotationssymmetrische

Teile. Die XY-Ausrichtung und Vertikalverstellung

des Messkopfes kann auf Verfahrwegen

bis zu 100 x 100 x 100 mm erfolgen.

Darüber hinaus lässt sich der Prüfling in zwei

Achsen um ±45° schwenken und die Offset-

Einstellung um bis zu 50 mm justieren. Auch

Drehungen um die Offset-Achse und/oder die

Prüflingsachse bis 360° sind möglich.

Die robusten und steifen Komponenten

garantieren auch im Submikrometerbereich

eine hohe Stabilität und erlauben so hohe

Vergrößerungen, detailreiche Aufnahmen

und hochauflösende Messungen – perfekt für

das Erkennen von Trends und neue Erkenntnisse

für die Prozessentwicklung. Alle räumlichen

Positionen lassen sich mit einer Wiederholbarkeit

von bis zu 2,5 µm und feinsten

rotatorischen Bewegungen bis 0,02° anfahren

und gewährleisten eine konstante Qualität

der Ergebnisse. Hohe Geschwindigkeiten

bis 35 mm/s sorgen für kurze Prozesszeiten.

Das Mehrachssystem ist mit verschiedenen

Motorvarianten (DC-Motor, Schrittmotor und

Linearmotor) verfügbar, konfigurierbar für Reinraum

ISO 14644-1 (bis Klasse 1 auf Anfrage)

zur Anwendung in der Halbleiterherstellung

oder Medizintechnik und anpassbar für weitere

Verfahrwege für beliebige Prüflingsgeometrien.

Alle benötigten Controller sind bereits integriert.

Steinmeyer Mechatronik GmbH

info@steinmeyer-mechatronik.de

www.steinmeyer-mechatronik.de

meditronic-journal 3/2021

69


Materialien

Neuer biokompatibler Fotolack mit

elastomeren Eigenschaften

Die flexiblen, weichen und elastischen Materialeigenschaften des neuen Fotolacks IP-PDMS sind

vielversprechend für die 3D-Mikrofabrikation für Anwendungen in Life Science, Mikrofluidik und für MEMS

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

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

ein ideales Instrument für die wissenschaftliche Mikrofabrikation und das Prototyping in Multi-User-Facilities und

Forschungslabors

Nanoscribe präsentiert das neue

Druckmaterial IP-PDMS für die

3D-Mikrofabrikation von auf Elastomeren

basierenden Anwendungen,

Mikrosystemen und Strukturen.

Das biokompatible Druck material

ist weich, flexibel und elastisch.

IP-PDMS ist damit vielversprechend

für modernste 3D-gedruckte Anwendungen

in vielfältigen Bereichen

wie Life Science, Mikrofluidik und

für mikroelektromechanische Systeme

(MEMS). Diese Eigenschaften

des nach ISO-Standard geprüften

nicht-zytotoxischen Fotolacks versprechen

Fortschritte im hochpräzisen

3D-Druck von Stützstrukturen

für Zellkulturen und im Tissue

Engineering.

Elastomere

Materialeigenschaften

IP-PDMS ist das erste Druckmaterial

von Nanoscribe mit elastomeren

Materialeigenschaften. Der

Fotolack ist weich, flexibel und elastisch

und vereint damit entscheidende

Vorzüge für neue Mikrofabrikationsstrategien

und vielfältige

Anwendungen in Life Science,

Mikrofluidik und MEMS. Das breite

Spektrum neuartiger Anwendungen

umfasst elastische Freiform-Zellgerüste

und Tissue-Engineering-

Anwendungen, 3D-strukturierte

Ober flächen und mikrofluidische

Geräte. „Bei unseren ersten Tests

kristallisierte sich IP-PDMS als vielversprechendes

Material für den

hochpräzisen 3D-Druck von Polymer-Strukturen

heraus. Ich persönlich

bin gespannt darauf, das

Potenzial des neuen Fotolacks im

Zusammenhang mit mikrorobotischen

Komponenten und biomimetischen

Gerüsten auszuschöpfen“,

fasst PhD Ada-Ioana Bunea,

Juniorprofessorin am Nanolab

der Danmarks Tekniske Universitet

(DTU) in Kopenhagen, ihre mit

IP-PDMS geplanten Forschungsprojekte

zusammen.

Nanoscribe

www.nanoscribe.com

Bild 1: 3D-gedruckte dehnbare Gitternetzröhre mit flexiblen und

elastischen Eigenschaften, in Design und Funktion ähnlich zu Stents, die in

verengte Blutgefäße eingesetzt werden

Mechanische Eigenschaften

für die 3D-Mikrofabrikation

bahnbrechender

Anwendungen

Der neue IP-PDMS zeichnet sich

durch ein Youngsches Modul von

15,3 MPa aus und ist damit etwa

70 meditronic-journal 3/2021


Materialien

Bild 2: Die 3D-gedruckte Gitternetzröhre wird hier seitlich ausgelenkt. In

der Länge kann sie um bis zu 240 Prozent reversibel gedehnt werden

drei Größenordnungen elastischer

als andere 2PP-Druckmaterialien

im Nanoscribe IP-Fotolack-Portfolio,

zum Beispiel im Vergleich zum

beliebten IP-S. Die ersten Nutzer des

Fotolacks schätzen insbesondere

die Möglichkeiten seiner elastischen

Dehnung. „IP-PDMS ist ein bemerkenswert

elastisches Druckmaterial,

das um bis zu 240 Prozent reversibel

gedehnt werden kann“, sagt Dr.

René Hensel, stellvertretender Leiter

Funktionelle Mikrostrukturen am

INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien

in Saarbrücken. Diese mechanischen

Eigenschaften sowie der

niedrige Brechungsindex, die chemische

Trägheit und die Gasdurchlässigkeit

des neuen Fotolacks sind

Eigenschaften, für die auch kommerzielles

PDMS bekannt ist. In Kombination

mit der Vielseitigkeit der

3D-Mikrofabrikationstechnologie

und -lösungen von Nanoscribe entsteht

durch das neue Druck material

weitreichendes Potenzial für neuartige

Anwendungen und Geräte in den

Bereichen Life Science, Mikrofluidik

und Mikromechanik. „Das 3D-Druckmaterial

IP-PDMS ist hochinteressant

für mikrostrukturierte funktionale

Oberflächen. Wir können zeitaufwändige

Formgebungsschritte

überspringen, um unsere Designs

direkt in Elastomere zu übertragen,

sodass auch neue Designs machbar

werden“, betont Dr. René Hensel

die Potenziale des Fotolacks für die

Bild 3: 3D-gedrucktes Oktaeder-Array. Ein einzelnes Element hat einen

Außendurchmesser von 50 µm. IP-PDMS ist vielversprechend für Life

Science Anwendungen wie weiche Zellkäfige oder 3D-Zellgerüste.

© Wegener-Gruppe, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Entwicklung neuartiger funktionaler

Oberflächen.

ISO-geprüfte

Biokompatibilität für

Anwendungen in den

Biowissenschaften

Das auf Silikon basierende Elastomer

IP-PDMS ähnelt aufgrund seiner

Materialeigenschaften konventionellem

PDMS. Das Druckmaterial

ist nach ISO-Standard als nicht-zytotoxisch

klassifiziert und damit insbesondere

für 3D-gedruckte Anwendungen

in den Bereichen Life Science

und Medizintechnik geeignet.

Der neue IP-PDMS verspricht

außerdem Fortschritte beim hochpräzisen

3D-Druck elastischer Freiform-Zellgerüste

oder von 3D-Designs,

die die natürlichen Eigenschaften

von weichem Gewebe nachahmen,

wie es im Forschungsfeld Tissue

Engineering üblich ist.◄

Neue Materialien für kleinere, schnellere und leistungsfähigere Komponenten

Die größten technologischen Durchbrüche

können im kleinsten Detail stattfinden: Unterhaltungselektronik,

medizinische Geräte,

Industrieanlagen und andere Technologien

entwickeln sich mit unglaub lichem Tempo

weiter. Jährlich kommen neue Leistungsmerkmale

und Funktionen hinzu. Neue Materialien,

die kleinere, schnellere und leistungsfähigere

Komponenten ermöglichen, können

hier einen Quantensprung der technologischen

Entwicklung ermöglichen. Denn

Hersteller benötigen für die Umsetzung

neuer Anwendungen in der Halbleiter-, Bildgebungs-

und Sensortechnik präzise strukturierte

Glaswafer und –substrate für das

Packaging und die Platzierung optischer

und nicht-optischer Funktionalitäten.

Standardtechniken zur Strukturierung von

Glaswafern haben heute aufgrund der erreichbaren

Toleranzen und Fertigungstechnologien

ihre Grenzen erreicht. Dabei war die

Strukturierung von Glas schon immer mit

Kompromissen verbunden: Kunden mussten

sich entweder für niedrige Kosten, ein

hohes Maß an Flexibilität oder enge Toleranzen

entscheiden. Einen Goldstandard, der

diese drei Aspekte vorteilhaft miteinander

kombinieren konnte, gab es nicht.

Schott änderte die Spielregeln und entwickelte

FLEXINITY - Schotts Portfolio an

strukturierten Substraten und Wafern ist

präziser als je zuvor: es bietet ein herausragendes

Maß an geometrischer Flexibilität

und engsten Strukturtoleranzen bei einem

adäquaten Kostenniveau.

Mit diesem Portfolio an strukturierten Glassubstraten

und Wafern sind Flexibilität, Genauigkeit,

Präzision und kundenspezifische

Lösungen Standard und bieten Herstellern

die Möglichkeit, Innovationen zu entwickeln,

die die Funktion verbessern, Kosten senken

und die Effektivität erhöhen.

So ist es nicht verwunderlich, dass die

Genauigkeit und Präzision von FLEXINITY

die verbesserte und nächste Generation

von Drucksensoren ermöglicht und unseren

Kunden den Komplettservice für individuelle

Lösungen von der Produktentwicklung bis

zur Massenproduktion bieten.

SCHOTT AG

https://schott.com

meditronic-journal 3/2021

71


Medical-PC/SBC/Zubehör

Das Medical-Grade-Tablet – mobile

Medizintechnik mit Sicherheitsgarantie

Sein ultra-robustes Design im kompakten 13,3-Zoll-Format prädestiniert

das Medical-Tablet M133WK-ME für den mobilen Einsatz im

Gesundheitswesen. Das rundum IP65-geschützte Gehäuse lässt sich

problemlos desinfizieren. Modernste biometrische Fingerprint-Technologie

schließt jegliche unautorisierte Nutzung oder fehlerhafte Übermittlung

sensibler Patientendaten aus

TL Electronic GmbH

www.tl-electronic.de

Als Experte für Industrial IT bietet

TL Electronic seit Langem robuste

Tablet- und PC-Lösungen auch für

hygienisch hochsensible Bereiche in

der Pharmaindustrie und Medizintechnik

an. Das neueste Mitglied dieser

Produktfamilie geht einen Schritt

weiter, denn es ist auf den mobilen

Einsatz in Kliniken, Arzt praxen und

Notdiensten spezialisiert.

Das Medical Tablet M133WK-ME

wurde vom TL Electronic Partner

Winmate eigens im Hinblick auf die

professionellen Anforderungen im

Gesundheitswesen konzipiert und

bietet im täglichen Umgang mit

dem Patienten erhebliche Erleichterungen.

Das ergonomische, antimikrobielle

Gehäusedesign sowie eine

Vielzahl klug durchdachter Features

heben medizinische Routinen wie

Patientenaufnahme, mobile Pflegeeinsätze

oder Arztvisiten auf ein

neues Level.

Wozu ein Medical-Grade-

Tablet?

In vielen Arztpraxen, Kliniken und

Notdiensten sind Tablets in handelsüblicher

Consumer-Qualität

längst ein gewohnter Anblick. Wozu

also ein Medical-Grade-Tablet?

Die Antworten liegen in den extremen

Anforderungen des professionellen

medizinischen Arbeitsumfelds

begründet: Nicht selten herrscht

Hektik, die hochkomplexen mobilen

Geräte wandern von Hand zu

Hand, von Zimmer zu Zimmer, von

beheizten Innenräumen ins Freie,

ohne Rücksicht auf die Wetterbedingungen.

Jeder Ausfall des Geräts

– sei es durch Stöße, Stürze, eindringende

Flüssigkeit oder extreme

Temperaturschwankungen – kann

hier Leben riskieren.

Deshalb gehören Medical-Grade-

Tablets zur Kategorie der „ruggedized

handhelds“, einer nach Militärund

Industriestandards getesteten,

ultra-robusten Ausführung – stoßresistent

(bis zu Stürzen aus 1,9 m

Höhe auf Beton) sowie rundum wasser-

und staubdicht (gem. Schutzart

IP65). Letzteres ist im medizinischen

Umfeld besonders wichtig,

weil sich die Geräte somit problemlos

desinfizieren lassen. Ein

antimikrobielles Gehäuse verhindert

zudem, dass sich Keime oder

Sporen festsetzten. Nicht zuletzt

ist das 10-Punkt-Multi-Touch-Display

eines Medical-Tablets auf die

Bedienung mit Hygienehand schuhen

ausgelegt.

Sensible medizinische

Daten sicher verwalten

Krankenbefunde oder Patientendaten

dürfen nicht in unbefugte

Hände gelangen. Die Verwendung

handelsüblicher Consumer-Tablets

im medizinischen Umfeld ist vor diesem

Hintergrund fragwürdig, insbesondere,

wenn die Geräte zusätzlich

privat genutzt werden. Ein Argument

mehr, ein Medical-Grade-Tablet von

Anfang an so zu konzipieren, dass

beim Erheben sensibler Diagnoseparameter

oder dem Zugriff auf

Datenbanken möglichst alle Fehlerquellen

und Datenschlupflöcher eliminiert

werden. Modelle wie das

M133WK-ME können durch biometrische

Fingerprint-Technologie vor

unautorisierten Zugriffen geschützt

werden. Zudem verfügen sie über

eine umfangreichere Schnittstellen-

Peripherie als die meisten Consumer-Geräte

und lassen sich daher

nahtlos und sicher in bestehende

Der integrierte Kickstand des M133WK-ME erleichtert die Bedienung enorm.

Er lässt sich zudem zu einem praktischen Tragegriff umfunktionieren

72 meditronic-journal 3/2021


Medical-PC/SBC/Zubehör

Ideal für die Lebensmittell-/Pharma-/Medizinindustrie

In der Lebensmittel-, Pharmaund

Medizinindustrie sind die Hygieneanforderungen

ganz besonders

hoch. Da die Verbreitung von Partikeln,

Keimen und anderen Verunreinigungen

unbedingt verhindert

werden muss, werden im Produktionsprozess

Werkstoffe eingesetzt,

deren Kontaminationspotenzial

so gering wie möglich ist.

Für den Einsatz in diesem hygienekritischen

Umfeld stellt Spectra

die Panel-PCs der Spectra-Panel

Z-Serie mit Displaygrößen von 17“

bis 21,5“ und resistivem Touchscreen

vor. Die Verwendung von

Edelstahl für das Gehäuse dieser

Panel-PC garantiert eine sehr

hohe Oberflächenqualität, die stark

korrosiven Umgebungen sowie

hohen Drücken und Temperaturen

Stand hält. Auch bei einer

Dauerbeanspruchung bleiben die

homogenen Oberflächen frei von

Haarrissen oder Poren, so dass

sich keine Verunreinigungen festsetzen

können.

Zusätzlich sind die Panel-PC

rundum nach den Schutzarten

IP66/69K ausgeführt. Zweimal

Gigabit-LAN, vier USB- und zwei

COM-Schnittstellen sind als M12-

bzw. IP67-Konnektoren ausgeführt

und erlauben eine einfache Reinigung

und Desinfektion ringsherum.

Bei den Prozessoren kann man

zwischen Vertretern der Intel Apollo

Lake oder Kaby Lake Familie wählen.

Als Arbeitsspeicher stehen

zwei DDR4 SO-DIMM Sockel,

belegt mit 1x 8 GB RAM und ausbaubar

bis max. 32 GB, bereit. Zur

Datenspeicherung kommen eine

128 GB 2,5“ SSD und zusätzlich

ein M.2 M-Key 2280 zum Einsatz.

Für Funktionserweiterungen werden

ein mPCIe (Full-size) und ein

M.2 E-Key 2230 Steckplatz genutzt.

Spectra übernimmt auf Kundenwunsch

den Einbau der Komponenten,

da nur geschultes Personal

den Panel-PC öffnen sollte,

um die Dichtigkeit des Gerätes zu

gewährleisten.

Spectra

www.spectra.de

Netzwerke integrieren. Selbstverständlich

auch drahtlos – ein Faktor,

der angesichts immer häufigerer

Einsätze in der häuslichen Pflege

und bei Noteinsätzen zunehmend

an Bedeutung gewinnt.

Leistungsfähige und

zertifizierte Medizintechnik

Bei der Entwicklung dieses Tablet-

Modells für den medizinischen Sektor

hat Winmate verstärkt Aufmerksamkeit

auf die Optimierung von

Ergonomie und Bedienkomfort

gelegt. Die einklappbare Stütze

(Kickstand) lässt sich zum praktischen

Tragegriff umfunktionieren.

Eine lange Akkulaufzeit sowie

eine Vielzahl an nützlichem Zubehör

(Dockingstation, VESA-Montagekit

u. a.) runden das Paket ab.

Auch was seine technischen

Spezifikationen betrifft, dürfte

das M133WK-ME keine Wünsche

offenlassen. Leistungsfähige Corei5-Prozessoren

von Intel, ein komfortables

13,3-Zoll-LED-Display mit

erweitertem Betrachtungswinkel

und optimaler Ablesbarkeit unter

wechselnden Lichtverhältnissen

sowie die großzügige Ausstattung

mit Schnittstellen (WLAN, Bluetooth,

RJ45/LAN, 4x USB A, 1x USB C,

SD-Karten-Slot, optional 4G/LTE

und GPS) prädestinieren dieses

Medical-Grade-Tablet zum absoluten

Allrounder im medizinischen

Umfeld. Seine Eignung für diesen

sensiblen Sektor ist offiziell nach

EN ISO 13485 (2012) zertifiziert.

Wie bei allen Industrie-PCs im

Programm von TL Electronic können

auch die Medical-Grade-Tablets

Soft- und Hardwareseitig individuell

an Kundenwünsche angepasst werden

und durchlaufen einen mindestens

24-stündigen Burn-in-Dauerbelastungstest.

Auf diese Weise

steht dem unmittelbaren Einsatz

im professionellen Umfeld garantiert

nichts im Weg. ◄

Per Medical-Grade-Tablet lassen sich Patientendaten jederzeit abrufen

und aktualisieren. Das antimikrobielle Gehäuse mit Multi-Touch-Display

ermöglicht die keimfreie Bedienung mit Hygienehandschuhen

meditronic-journal 3/2021

73


Medical-PC/SBC/Zubehör

Medical Panel-PC Generation mit patentierter

Gehäusehygiene

Schraubenlose Gehäuseauslegung erleichtert Desinfektion und verbessert die Hygiene inklusive besserem

Schutz vor erhöhter Desinfektionsintensität

Weitere Hygienemerkmale

Schraubenlose Gehäuseauslegung erleichtert Desinfektion und verbessert Hygiene

ADLINK Technology GmbH

www.adlinktech.com

Das Healthcare Business Center von Adlink

Technology stellt heute eine neue Generation seiner

besonders hygienischen Medical Panel-PCs

vor. Die mit OP-Handschuhen bedienbaren Touchscreen-Systeme

der MLC 8-Serie bestechen durch

ihr hygienisch nochmals optimiertes Gehäuse: Das

patentierte Design hat jetzt erstmals keine einzige

äußere Verschraubung mehr – abgesehen von den

vier unverzichtbaren Vesa-Montagelöchern auf der

Rückseite. So bietet das Gehäuse keine schwierig

zu reinigenden Montagelöcher und Schraubenköpfe

mehr, die sich auf Dauer gerne mit Schmutz

und Keimen zusetzen. Auch können sich dort bei

nasser Reinigung keine Reinigungsflüssigkeiten

mehr ansammeln, was die Hygieneeigenschaften

der Systeme – die vor allem im OP und in der Notaufnahme

sowie auf Intensivpflegeabteilungen und

Quarantänestationen zum Einsatz kommen – nochmals

deutlich erhöht.

Schraubenlose Gehäuseauslegung

„Wir arbeiten konstant daran, unsere Medical Panel-

PC Systeme zu verbessern, damit Covid-19 Viren, multiresistente

Krankenhauskeime und sonstige gefährliche

Pathogene keine Überlebenschance haben. Unsere

patentierte schraubenlose Gehäuseauslegung ist ein

weiterer Meilenstein in diese Richtung,“ erklärt Andre

Fortdran, Product Marketing Manager Medical bei

Adlink Technology.

der Medical Panel-PCs der MLC 8-Serie sind das

weitestgehend fugenlose, antibakteriell beschichtete

Gehäuse ohne Lüftungsschlitze und ohne Kühlrippen,

eine Systemkühlung ohne aktive Lüfter, ein

gehärtetes, frontseitig vollflächiges Display-Schutzglas,

welches wasser- und staubdicht verklebt ist,

sowie rundum IP54-Schutz – inklusive einer entsprechenden

Schutzab deckung für die Verkabelung. Das

Gehäuse ist zudem so robust ausgelegt, dass selbst

die aktuell deutlich erhöhte Desinfektionsintensität den

Systemen nichts anhaben kann.

„Unseren Umfragen bei zahlreichen Pflegekräften

zur Folge hat sich die Reinigungsintensität bei unseren

Systemen, die auf Pflegestations-Carts mobil im Einsatz

sind, seit Covid-19 in etwa verzehnfacht. Das erhöht

infolge auch die Anforderungen an die Panel-PCs

erheblich“, so Fortdran.

Häufiges Desinfizieren ist kein Problem

Vor allem die Touch-Displays und Funktionstasten

werden aktuell deutlich häufiger desinfiziert und beim

feuchten Rundumwischen werden bei klassischen

Gehäusen auch die Verschraubungen tangiert und

die Spalten zwischen Display und Gehäuse feucht. An

die Kratz- und Abriebfestigkeit von Displays, Funktionstasten

und antibakterieller Gehäusebeschichtung

wird deshalb besonders hohe Ansprüche gestellt. Sie

wurden schon immer von den aus Aluminium gefertigten

Panel-PCs der MLC-Serie von Adlink Technology

erfüllt. Dadurch unterscheiden sie sich auch deutlich

von anderen Systemen mit Gehäusen aus vergleichsweise

einfachem Kunststoff und eingelassenen Displayscheiben.

Der Verzicht auf Schraublöcher und

frontseitige Spalten zwischen Display und Gehäuse

sichert nun zusätzlich die Systeme vor hartnäckigen

Schmutz-, Keim- und Reinigungsmittel-Ansammlungen

in den selbigen und unterstreicht den Anspruch von

Adlink Technology, im Bereich der Medical Panel-PCs

eine weltweit führende Stellung einzunehmen.

Langzeitverfügbar

Die mindestens 5 Jahre langzeitverfügbaren,

EN60601-1 und EN60601-1-2 konformen MDR Class 1

Panel-PC Systeme der MLC-8-Serie von Adlink Technology

sind ab Lager Deggendorf erhältlich und können

von jeder Klinik ab Losgröße 1 bestellt werden.

Für Multi-Display-Installationen sind auch passende

chirurgische Monitore in identischem Design verfügbar.

OEM-Varianten für Medizingerätehersteller und

Anbieter von fahrbaren Cart-Lösungen für Intensivpflegeabteilungen

und Quarantänestationen fertigt

Adlink Technology auf Anfrage. ◄

74 meditronic-journal 3/2021


Medical-PC/SBC/Zubehör

Hochintegrierte Standard-Plattform mit vielen

Funktionen

ARIES Embedded nimmt das hochintegrierte Single-Board „URP“ von Topic ins Programm.

© TOPIC Embedded Systems

ARIES Embedded GmbH

info@aries-embedded.de

www.aries-embedded.com

Es basiert auf dem Xilinx Zynq

UltraScale+ MPSoC und bietet

damit eine Vielzahl verschiedenster

Funktionen in einem Design. Das

leistungsstarke Board kombiniert

das leistungsfähige Xilinx SoC-

FPGA, inklusive der performanten

ARM-Kerne und dem üppigen

FPGA, mit gängigen Standardkomponenten

und -schnittstellen

auf einem kleinen Formfaktor. „Als

hoch integrierte Standardlösung mit

vielfältigen Funktionen eignet sich

die URP ideal für Medizintechnik-

Anwendungen“, erläutert Andreas

Widder, Geschäftsführer von ARIES

Embedded. „Gegenüber Alternativen

ist sie klar im Vorteil, da sie

vollständig per Software programmierbar

ist und gleichzeitig eine

große Flexibilität bietet, um individuelle

Anforderungen zu erfüllen.“

Die Plattform ermöglicht und

beschleunigt Entwicklungen in

unterschiedlichen Bereichen, wie

beispielsweise: Bildverarbeitung

und -kompression mit zwei hochauflösenden

Kameras, Mehrmotorenantrieb

mit hocheffizienter High-

RPM-Controller-IP, Inertialmessung

mit Positions- und Umgebungssensoren,

Algorithmen und Autopilot,

deterministisches Embedded Computing

mit hoher Leistung und geringer

Latenz, sowie Algorithmenbeschleunigung

durch entsprechende

Programmierung.

Die FPGA-Plattform besteht aus

einem Prozessorboard mit integrierten

Sensoren, einem Linuxbasierten

Software-Stack, einem

FPGA-Referenzdesign und optionalen

Erweiterungsmodulen, z. B.

für 4k-Kameras oder Schrittmotoren.

Zusätzliche Funktionalitäten, wie

Ultraschall- und Radar-/Lidar-Sensoren,

lassen sich einfach ergänzen.

Aufgrund der Vielzahl verfügbarer

Schnittstellen und Signale

kann das Board leicht mit weiteren

Funktionen erweitert werden. Somit

sind Software Defined Radio, On-

Chip 4K-Video-Stream-Erfassung

und -Manipulation, H264/265-Kompression

und weitere Funktionen gut

realisierbar. ◄

„Miami“ System-on-Modules jetzt im Vertrieb

Seit April 2021 ist Aries Embedded der offizielle

Distributor für die TOPIC System-on-Modules

(SoM)-Produktfamilie „Miami“ in Deutschland,

Österreich und der Schweiz. Damit bündeln

die beiden Embed ded-Spezialisten ihre

Technologien, Expertise und Know-how, um

Innovationen für Industrie, Medizintechnik

und öffentliche Infrastruktur voranzutreiben.

„Die ‚Miami‘-SoMs von TOPIC basieren auf

System-on-Chips (SoCs) von Xilinx“, erläutert

Andreas Widder, CEO von ARIES Embedded.

„Damit ergänzen sie unser FPGAbasiertes

SoM-Portfolio perfekt.“ Insbesondere

Anwendungen mit (sicherer) Kommunikation,

Audio/Video sowie medizinischer und

industrieller Bildverarbeitung profitieren von der

guten Performance und hohen Dichte der programmierbaren

Logik. Die SoM-Produktfamilie

„Miami“ von TOPIC bietet das Optimum zwischen

Leistung, geringen Kosten und Stromverbrauch.

Sie ist damit eine ausgezeichnete

Lösung für Anwendungen, die eine große Verarbeitungsleistung,

Hochgeschwindigkeits-

Schnittstellen, ein hohes Maß an Zuverlässigkeit,

die Möglichkeit zur Optimierung von

Systemschnittstellen und das Durchführen

von Echtzeitanalysen und -steuerung erfordern.

Das Miami MPSoC SoM integriert alle

wichtigen Funktionalitäten, um ein komplettes

Computer system zu liefern, auf dem z. B. Linux

oder FreeRTOS läuft. Die Module basieren auf

der Xilinx SoC 16-nm-Technologie unter Verwendung

von Zynq Ultrascale+-ZU6/ZU9/ZU15.

Das Miami MPSoC Plus bietet zudem bis zu

8 GByte DDR4 RAM (32/64 oder 72 Bit breit)

sowie insgesamt 420 Pins für maximale Flexibilität.

Das Miami Zynq SoM basiert auf dem

Xilinx Zynq-7012S/7015/7030 SoC. Es kombiniert

einen leistungsstarken (ARM-basierten)

Anwendungsmikroprozessor mit FPGA-Logik in

© TOPIC Embedded Systems

einem einzigen Chip. Das SoM ist auch als Lite-

Version mit reduzierten Ressourcen für preissensitive

Anwendungen sowie als Plus-Version

mit 10 Gb Transceivern und je einer DDR3-

Speicherbank für CPU und FPGA erhältlich.

ARIES Embedded GmbH

www.aries-embedded.com

meditronic-journal 3/2021

75


Medical-PC/SBC/Zubehör

Hochleistungsmodul für die nächste

Generation vernetzter IoT-Edge-Systeme

Neues Kontron COM Express Modul mit AMD Ryzen Embedded V2000 Prozessor

Das Kontron Computer-on-Module COMe-bV26 bietet für parallele Workloads am Edge bis

zu 8 Cores und 16 Threads

Kontron

www.kontron.de

Kontron stellt sein brandneues

COM Express Basic Computeron-Module

mit einem AMD Ryzen

Embedded V2000 Prozessor vor.

Dieser ist der erste Prozessor auf

COM ExpressType 6 Modulen, der

bis zu 16 parallele Threads auf bis

zu 8 High-End Performance Cores

unterstützt. Diese hohe Anzahl an

Cores und Threads prädestiniert

das neue applikationsfertige COM

Express Basic Modul für den Einsatz

in der nächsten Generation IoTangebundener

Edge-Devices, die

immer mehr Tasks

parallel verarbeiten

müssen. Gleichzeitig

sorgen sie auch für

höchste Design-Effizienz,

da nun auch

bislang getrennt

betriebene Appliances

auf einem

einzigen System

konsolidiert werden

können.

Zielapplikationen

für die neuen

COM Express Type

6 Hochleistungsmodule

reichen

von Multi-Machine­

Clients und Multitasking-Edge-Systemen

für die

Steuerung ganzer Fabriken bis hin

zu hochauflösenden medizinischen

Bildgebungssystemen im Operationssaal.

Zu den weiteren Anwendungsbereichen

zählen anspruchsvolle

Casino-Gaming-Applikationen

mit mehreren Displays für ein

immersives Spielerlebnis sowie Digital

Signage-Installationen mit mehreren

Displays und gleich zeitigem

Streaming von mehreren, in Echtzeit

transkodierten Videos auf

zahlreiche weitere Endgeräte. All

diese Applikationen können dank

der hohen Anzahl an Cores auch

zusätz liche Edge-Funktionen – wie

separate Secure-Edge-Gateways

für die sichere IIoT-Anbindung oder

AI-Inferenzen für Edge-Analytik und

Situational Awareness – hosten.

Fazit

„Die in 7 nm gefertigten High-Performance

Prozessoren von AMD

eröffnen mit ihren bis zu 8 Cores

eine komplett neue Leistungsklasse

für multifunktionale Edge-Systeme.

Mit unseren applikationsfertigen

COM Express Basic Modulen können

OEMs diese neue Generation

der Embedded Multi-Core-Prozessoren

äußerst zuverlässig und flexibel,

sowie mit geringstem NRE-Aufwand

und schneller Time-to-Market

implementieren“, erklärt Peter

Müller, VP Product Center Modules

bei Kontron. „Im Vergleich zu

alter nativen Designs im kleineren

Formfaktor ermöglichen unsere

Basic-Module dabei eine höhere

Anzahl applikationsfertig integrierter

Features sowie eine leistungsfähigere

Kühlung. Diese macht es

deutlich leichter, stets zuverlässig

die volle Leistung bei 58 Watt

TDP im Rahmen der zugelassenen

Umgebungstemperaturen von

-40 bis +85 °C bereitzustellen.” ◄

Panel-PC-Lösungen der Schutzklasse IP54

Für den Embedded-Bereich und

insbesondere für den Einsatz in

industriellen Umgebungen wie Produktionsanlagen

oder der Medizintechnik,

führt Polyrack die Panel-

PC 2-Serie im Programm. Diese

Panel-PC-Lösungen der Schutzklasse

IP54 sind in den Größen

10,1 bis 21,5 Zoll sowie in unterschiedlichen

Materialvarianten

von gefrästem Aluminium bis hin

zur Blechbiegelösung verfügbar.

Als Bedienoberfläche stehen

resistive Single-Touch- oder Multi-

Touch-fähige kapazitive Touchscreens

(PCAP) in unterschiedlichen

Glasstärken zur Auswahl.

So lassen sich beispielsweise auch

Bedienkonzepte mit Gestensteuerung

für intelligente Anwendungen

projektieren. Auf Wunsch sind auch

kundenspezifische Bedruckungen

sowie Anti-Fingerprint-Beschichtungen

erhältlich. Zudem können

Kunden die Vorteile der verschiedenen

Werkstoffe nutzen und

Lösungen für ihre individuellen

Anforderungen realisieren. Dafür

stehen weitere Technologien bei

der Materialauswahl zur Verfügung,

dazu zählen unter anderem

Kunststoff und Guss auch in

Materialkombination.

Polyrack

www.polyrack.com

76 meditronic-journal 3/2021


Medical-PC/SBC/Zubehör

SMARC-Modul auf Basis der neuesten Intel

Atom x6000E Prozessoren

zient und zugleich wirtschaftlich

erfüllt werden.

„Das neue eDM-SMX-EL-Modul

richtet sich an Systementwickler,

die SoC-basierte COMs mit besonders

niedrigem Stromverbrauch

im Miniaturformat suchen“, erläutert

Richard Pinnow, Head of Product

Management für Embedded-

Solutions bei Data Modul. „Der

geringe Platzbedarf, die hohe

Flexibilität und Kosteneffektivität

unseres SMARC 2.1-Moduls wird

neben den Einsatzmöglichkeiten

im medizinischen Umfeld auch für

viele Applikationen im industriellen

Bereich und Edge Computing auschlaggebend

sein.“

DATA MODUL AG

www.data-modul.com

Data Modul erweitert im

Embedded-Bereich seine SMARC-

Produktfamilie und präsentiert mit

dem eDM-SMX-EL ein kompaktes,

leistungsstarkes SMARC 2.1-Modul,

das die neue Prozessorgeneration

Intel Atom x6000E, Pentium und

Celeron N- & J-Serie (Codename

Elkhart Lake) unterstützt. Dank der

verbesserten Grafikleistung des Prozessors

kann das neue Modul drei

unabhängige Displays mit einer Auflösung

von bis zu 4Kp60 unterstützen.

Dadurch eignet es sich ideal

für eine Vielzahl von grafikintensiven

Low-Power IoT-Anwendungen oder

bei Medizinapplikationen wie beispielsweise

im Diagnostikbereich,

wo vornehmlich hochauflösende

Displays eingesetzt werden.

Noch höhere CPU-Leistung

Das neue scheckkartengroße

eDM-SMX-EL erhöht im Vergleich

zum Vorgänger die CPU-Leistung

um mehr als 40 Prozent, die Grafik-Performance

um das Zweifache

und bietet mit bis zu vier Cores ein

exzellentes Performance/Watt Verhältnis

(4,5 W - 12 W TDP). Neben

den üblichen Controller-Interfaces

wie beispielsweise CAN verfügt

das Modul über einen zweifachen

GbE mit TSN, um eine echtzeitfähige

Gerätekommunikation zu

gewährleisten. Hinzu kommt eine

große Steigerung des Datendurchsatzes

durch die Schnittstellen PCIe

Gen3 (8 GT/s) und USB 3.1 Gen2

(10 Gbit/s).

Großer LPDDR4X-Arbeitsspeicher

Ebenfalls hervorzuheben ist

der bis zu 16 GByte großer

LPDDR4X-Arbeitsspeicher mit einer

Geschwindigkeit von 4267 MT/s. Mit

Hilfe des im BIOS konfigurierbaren

Features In-Band ECC sind keine

zusätzlichen Speicher notwendig,

sondern es wird ein Teil des RAM

hierfür genutzt. Dadurch kann der

Kunde auf einen speziellen Speicher

verzichten und Kosten sparen. Die

Langzeitverfügbarkeit des verwendeten

Prozessors von bis zu 15 Jahren

ermöglicht darüber hinaus längere

Lebenszyklen ohne wesentliche

Mehrkosten.

Erfüllt hohe Anforderungen

Gerade im medizinischen Einsatz

werden hohe Anforderungen

an alle Bestandteile der jeweiligen

Applikationen gerichtet. Im Fall von

Display- und Embedded-Komponenten

bedeutet das maximale Performance,

höchste Qualität und lange

Lebenszyklen. All dies kann dank

der neuen SMARC Module effi­

Vielseitig bei extrem langer

Lebensdauer

Ausgelegt ist das Modul für

einen Betrieb im vollen industriellen

Temperaturbereich von -40 bis

+85 °C. Das in Kombination mit seiner

geringen Bauhöhe und hohen

Leistung erlauben den Einsatz des

eDM-SMX-EL in vielen Multimedia-

und IoT-Anwendungen. Hinzu

kommt ein sehr geringer Wartungsbedarf

dank seiner extrem langen

Lebensdauer von 10 Jahren

selbst im 24/7 Dauerbetrieb. Für

einen schnellen Einstieg und einer

möglichst kurzen Time-to-Market

ist das Modul da rüber hinaus mit

dem kürzlich durch Data Modul

vorgestellten SMARC Carrierboard

eDM-CB-SM-IPCS kombinierbar.

Das Board verfügt über ein

V-by-One Interface, wodurch hochauflösende

Displays mit einer Auflösung

von bis zu 4k betrieben werden

können. ◄

CelsiStrip ®

Thermoetikette registriert

Maximalwerte durch

Dauerschwärzung

Diverse Bereiche von

+40 bis +260°C

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EUR 200 (verzollt, exkl. MwSt)

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meditronic-journal 3/2021

77


Medical-PC/SBC/Zubehör

COM Express Basic Modul mit

11. Generation Intel Core Prozessoren

TQ präsentiert das TQMx110EB mit Intel „Tiger Lake H“ 8-Core CPUs

TQ-Group

www.tq-group.com

TQ stellt zeitgleich zum Launch der neuesten 10nm

basierten Intel High-End-Mobil-Prozessoren (Codename

Tiger Lake H) mit dem TQMx110EB sein neues

Flaggschiff für Embed ded-Computing vor. TQ schöpft

dabei die neuesten Innovationen der x86 PC-Technologie

voll aus und macht diese einsatzbereit für Anwendungen

in den Bereichen Medizintechnik, Gaming,

Infotainment / Entertainment, Virtual Reality, Industrieautomatisierung,

Robotik und Industrial-IoT. Völlig neue

Möglichkeiten ergeben sich dabei auch für Bildverarbeitung

und Künstliche Intelligenz.

Neue Maßstäbe in Punkto Leistung

Das TQ Embedded-Modul setzt neue Maßstäbe

in puncto CPU-, GPU- und Systemleistung für COM

Express-basierte Systemlösungen und wird zunächst mit

ausgewählten Prozessoren (Intel Core i7-11800H und

Intel Core i5-11400H) verfügbar sein. Die 11. Generation

Intel Core Prozessoren basiert auf neuester Mikroarchitektur

und ist dank des 10nm Fertigungsprozesses

besonders energieeffizient (CPU TDP max. 45 W).

Die Ausstattung mit bis zu acht Kernen / 16 Threads,

24 MB Cache und leistungsstarker Intel Iris Xe Grafik

(12. Generation) machen das Modul optimal einsetzbar

für anspruchsvolle Multi-Tasking Anwendungen

und Workload-Consolidation. Anwendungen im

Bereich KI und Machine Vision profitieren zusätzlich

von neuen Befehlssätzen für Vektor-Neuronale-Netzwerke

(VNNI), die für einen enormen Leistungsschub

bei Inference-Algorithmen sorgen.

Optimal für individuelle

Industrielösungen

„Wir sind sehr stolz, als enger und

langjähriger Intel-Partner mit Titanium-Status

aus der neuesten Prozessor-Technologie

das Maximum

herauszuholen. Mit unseren neuen,

leistungsstarken Embedded-Modulen

machen wir diese Innovationen

optimal für individuelle Industrielösungen

einsetzbar“, sagt Harald

Maier, Product & Business Management

x86 bei TQ.

Dank des neuen Intel Iris Xe Grafik-Controllers

sorgt das Embedded-

Modul für beeindruckende Grafikleistung

und brillante, hochauflösende

8K-Darstellungen in 2D und

3D. Zusammen mit vier unabhängigen

Display-Ausgängen ergeben sich

daraus völlig neue Einsatzmöglichkeiten,

im Bereich hochauflösender

Multi-Monitor-Anzeigesysteme und

kollaborativer Tools wie interaktive

Whiteboards. Ebenso unterstützt

das Modul anspruchsvolles On-thefly-Rendering

und leistungsfähiges Video-Encoding /

Decoding / Transcoding.

Zusätzliche Karten

Das Embedded-Modul macht sich die neue Prozessor-Generation

mit bis zu 20 PCIe Gen 4 Lanes direkt

von der CPU zunutze und bietet damit die Möglichkeit

zusätzliche Grafikkarten, Framegrabber, Hochleistungs-IO-Karten

und NVMe-Speicher über PCIe

Gen 4 x16 mit extrem hoher Bandbreite direkt an die

CPU anzubinden, um damit höchste System-Performance

zu erzielen. Der bis zu 64 GB große, ultraschnelle

DDR4-3200 Arbeitsspeicher ermöglicht darüber

hinaus durchgängig höchste Leistung und vermeidet

Engpässe im internen Datenfluss.

Neue 500er Chipsatz-Generation

Ausgestattet mit der neuen 500er Chipsatz-Generation

von Intel, die mit hoher Datenbandbreite an die

CPU angebunden ist, bietet das Modul zahlreiche

High-Speed-Schnittstellen für die Kommunikation mit

Peripheriekomponenten, Massenspeicher und zusätzlichen

Funktionserweiterungen. Das Modul stellt dabei

acht weitere PCIe Lanes, schnelles 2,5 Gigabit Ethernet,

4x USB 3.2 Gen 2 (mit je 10 Gbit/s), 8x USB 2.0

sowie vier super-schnelle SATA III Ports zur Ver fügung,

die sich in unterschiedlichsten RAID-Konfigurationen

betreiben lassen. ◄

78 meditronic-journal 3/2021


Medical-PC/SBC/Zubehör

Höhere CPU- und Grafikleistung sowie flexible

Möglichkeiten zur I/O-Erweiterung

Portwell stellt ersten Full-Size PICMG 1.3 Single Board Computer mit den neusten Intel Xeon W und

Core/Pentium/Celeron Prozessoren der 10. Generation vor

• Intel Gen 9 Grafik-Engine mit

hoher 3D-Multimedia-Leistung

und Unterstützung von DirectX

12 und Open GL 4.5

• unterstützt mehrere unabhängige

Displays, z. B. HDMI (4K-Auflösung),

DVI-D (bis 1920 x 1200)

und VGA (bis 1920 x 1200),

• über einen DVI-I nach DVI-D und

VGA Splitter kann der Anwender

gleichzeitig DVI- D- und VGA-

Monitore anschließen (sowohl

im Clone- als auch im Extended-Modus)

• ATX-Anschluss zur Spannungsversorgung

• unterstützt Onboard TPM2.0 zur

Sicherung der Anwendungen.

Der neuste SBC für neue

Anwendungen oder Legacy-

Architekturen

Portwell

KIOSK Embedded Systems

GmbH

info@portwell.eu

www.portwell.eu

Portwell präsentiert ihr neues

ROBO-8115VG2AR. Laut Brian Lai,

Produktmanager bei Portwell, richtet

sich der ROBO-8115VG2AR an

Kunden, die nach einem Embedded-

Desktop-System mit hoher Rechenleistung

und flexiblen Erweiterungsmöglichkeiten

suchen. Lai empfiehlt

den neuen SBC als ideale Wahl

für Anwendungen mit Lastverteilung

oder hohem Leistungsbedarf

in industriellen Automatisierungsund

intelligenten Steuersystemen,

Bildgebungssystemen in Medizin

und Gesundheitssektor, automatisierten

Testeinrichtungen, Halbleiterfertigung,

Monitorwänden/Digital

Signage, digitaler Sicherheitsüberwachung,

Broadcast- Systemen

sowie Transport und Lagerung.

Höhere Energieeffizienz,

optimierte

Leistungsaufnahme und

Leistung

Der ROBO-8115VG2AR ist Portwells

PICMG 1.3 Full-Size Single-

Host-Board (SHB) Computer mit

den neusten Prozessoren der Intel

Xeon-W-Familie oder Core i3/i5/i7/i9

/Pentium/Celeron mit bis zu 10 Kernen/

20 Threads und 4,8 GHz (35

- 95 W) (Comet Lake Plattform) im

LGA 1200 Sockel mit Intel W480E

oder Q470E Chipsatz. Der neue

SBC unterstützt Intel Turbo Boost,

Hyper-Threading, Virtualisierung,

Thermal Monitoring, Trusted Execution

(TXT) und SpeedStep Technologie

(je nach Prozessor). Er bietet

bis zu 128 GB Dual-Channel-ECC/

non-ECC DDR4 2666 SDRAM in

vier Long-DIMM-Sockeln sowie

flexibles PCI Express Gen 3 (bis

8,0 GT/s)

• von der CPU - 1x PCIe x16 oder

2x PCIe x8 oder 1x PCIe x8 und

2x PCIe x4 mit Einstellung per

Steckbrücke

• aus dem Chipsatz - 1x PCIe x4

oder 4x PCIe x1 durch unterschiedliches

BIOS und PCI-

Erweiterung - 4x PCI Geräte mit

32-Bit, 33 MHz

• insgesamt 6x USB 3.2 Gen 2 (10

Gbps), 4x USB 2.0, 5x SATA 3.0

(zwei Ports über Backplane), 1x

M.2 Typ M 2280 für SSD und Software-RAID

0,1, 5,10; 2x Gigabit

Ethernet LAN, 2x RS-232, 2x

RS-232/422/485 im BIOS auswählbar

„Der neuentwickelte ROBO-

8115VG2AR arbeitet mit den neusten

Intel Xeon W/Core Prozessoren

der 10. Generation“, so Lai.

„Damit bietet es bis zu 20 % mehr

Kerne als Prozessoren der vorherigen

Generation, bis zu 31 % mehr

Leistung im Multitasking mit rechenintensiven

Anwendungen sowie bis

zu 11 % mehr Leistung bei rechenintensiven

Anwendungen mit nur

einem Task.

Kurz gesagt, bietet der neue

ROBO-8115VG2AR hohe Energieeffizienz

und eine optimierte Verteilung

der Rechenleistung, beschleunigte

Grafikverarbeitung und niedrigen

Energieverbrauch für neue

Anwendungen oder Upgrades von

Legacy-Anwendungen auf einem

alten SBC“, erklärte Lai hierzu.

„Darüber hinaus ermöglicht er eine

hohe Flexibilität für I/O-Erweiterungen

mit einer großen Auswahl

an Backplanes, unterstützt die Steuerung

einer Anzahl von Peripheriegeräten

sowie drahtlose Konnektivität

für abgesetzte Anwendungen.

Und nicht nur das unsere Kunden

erhalten die beruhigende Gewissheit

des über 10jährigen Supports

zu diesem Produkt.“ ◄

meditronic-journal 3/2021

79


Bedienen und Visualisieren

Innovatives haptisches User Interface

Candera, next system und Data Modul präsentieren gemeinsam ein haptisches User Interface

Das haptische Multi-Screen HMI von Candera, next system und Data Modul unterstützt intuitive Touch-Gesten in zahlreichen Anwendungsbereichen

Candera GmbH

www.candera.eu

Candera, einer der führenden

HMI Tool Anbieter, next system,

ein Experte für kundenspezifische

haptische Hardwarelösungen und

Data Modul, ein renommierter Partner

für Displaytechnologien, haben

gemeinsam eine innovative HMI-

Lösung mit intuitivem Touch-Feedback

ent wickelt. Dieses haptische

User Interface vereint verschiedenste

Anwendungen in Bereichen wie

Industrie, Nautik, Medizin uva. und

beinhaltet außerdem ein haptisches

Pin-Pad, welches insbesondere Personen

mit Sehbeeinträchtigungen

maßgeblich unterstützt. Die neue

haptische HMI-Lösung wurde erstmals

auf der digitalen Embedded

World vorgestellt.

Bedeutung des Tastsinns

Mehreren Studien über die Hierarchie

der menschlichen Sinne

zufolge, wird der Tastsinn oft als

eine der wichtigsten Wahrnehmungen

- gleich nach visuellen und akustischen

Impulsen - genannt. Es

mag also nicht überraschen, dass

nicht nur unsere physische, sondern

auch die virtuelle Welt durch zusätzliche

Berührungsimpulse maßgeblich

profitieren kann. Die Integration

von Haptik und Touch-Feedback-

Technologien in Displays und Touchscreens

ist dabei kein Zukunftstrend

mehr, sie hat bereits Einzug in viele

Anwendungsbereiche wie Automotive,

Industrie oder Medizintechnik

gehalten und verwandelt Standard

UI-Lösungen in intuitive und lebendige

HMI Erlebnisse.

Basierend auf diesen Erkenntnissen

und mit gebündeltem Know-

How aus den Bereich HMI Entwicklung,

Haptik und Displaytechnologie

haben Candera, next system

und Data Modul eine innovative UI

Lösung mit intuitivem Touch-Feedback

geschaffen, die dem Anwender

ein Benutzererlebnis der neuesten

Generation ermöglicht.

Verschiedenste

Anwendungsbereiche

Da Intuitives Touch-Feedback kein

alleiniges Privileg mehr der Automobilindustrie

ist, war es ein An liegen

der Projektpartner verschiedenste

Anwendungsbereiche aus Industrie,

Medizin, Nautik und weitere zu

zeigen. Umgesetzt wurden deshalb

unter anderem eine innovative 2D

/ 3D-Bagger-Benutzer oberfläche,

ein modernes nautisches Interface,

eine Ultraschallsteuereinheit

sowie ein interaktiver Geld automat.

Eine Besonderheit bietet der zuletzt

genannte Geldautomat, der mit seinem

haptischen Pin-Pad insbesondere

Personen mit Sehbeeinträchtigungen

unterstützt. Diesen

ist es nur aufgrund der haptischen

und akustischen Reize des Geräts

möglich, erfolgreich mit diesem zu

interagieren und den gewünschten

Pin-Eingabe-Prozess durchführen.

HMI-Designtool CGI Studio

All diese Use cases wurden mit

Canderas HMI-Designtool CGI Studio

erstellt, einer besonders intuitiven

und benutzerfreundlichen GUI-

Design-Software. Dank der leistungsstarken

Render-Engine des

Tools zeichnen sich die einzelnen

Szenen nicht nur durch brilliante

Grafiken aus, sondern beinhalten

auch komplexe 3D-Elemente und

zahlreiche Animationen. Die automatisierten

Workflows von CGI

Studio, die integrierten State Machines,

aber insbesondere Canderas

Smart Photoshop Importer, haben

dazu beigetragen, die Flut von Bildern

und Animationen, die mit diesen

zahlreichen Szenen verknüpft

sind, schnell in voll funktionsfähige

HMIs zu verwandeln. Das gemeinsame

Projekt konnte somit innerhalb

nur weniger Wochen umgesetzt

werden.

Die innovativen Hardwaretechnologien

von next system waren dabei

80 meditronic-journal 3/2021


Bedienen und Visualisieren

die perfekte Ergänzung zu Canderas HMI-Tool.

Als Pionier im Bereich Haptik war das Ziel von

next system, einen hochmodernen Demonstrator

für haptische Anwendungen in verschiedensten

Bereichen zu entwickeln. Das User Interface

verfügt somit über zwei 10,1-Zoll-Touchscreens

mit haptischem Feedback Support basierend

auf elektrostatischer und Piezo-Technologie.

Beide Bildschirme arbeiten außerdem mit

Force-Sense (Kraftmessung für gezieltes und

sicheres Auslösen auf dem User Interface), um

eine qualitativ hochwertige Benutzererfahrung zu

gewährleisten. Die integrierte haptische Touch-

Technologie kann auf nahezu alle Touch sensiblen

Anwendungen maßgeschneidert werden.

Effiziente Zusammenarbeit

„Mit Candera als langjährigem Experten im

Bereich HMI-Design hat next system den perfekten

Partner gefunden, um dieses komplexe

Projekt in sehr kurzer Zeit zu realisieren“, meint

Michael Nussbaumer, Produktmanager für Display

& Haptic Solutions bei next system. „Die

einzelnen Screens und Funktionen wurden sehr

schnell realisiert und in die Target Hardware integriert.

Diese effiziente Zusammenarbeit ermöglichte

eine schnelle und kostengünstige Ausführung

des Gesamtprojekts.“

Das hochsensible Deckglas des Displays inklusive

der neuesten Version der projektiven kapazitiven

SITO-Touch-Einheit wurde dabei von Data

Modul bereitgestellt. Darüber hinaus kümmerte

Intuitives Geldautomat-UI mit haptischem Pin-Pad und akustischer Unterstützung für Personen mit

Sehbeeinträchtigungen

sich der Display-Experte um die Feinabstimmung

der Touch-Einstellungen und des TFT-Drivings.

Diese Konfiguration aller enthaltenen Komponenten

unterstützte die perfekte Kombination

und Integration von Canderas HMI sowie die

haptische Touch-Lösung von next system. ◄

Silikontastatur jetzt optional mit sterilisierbarem Bezug verfügbar

tastaturen.com stellt mit der

Really Cool eine bewährte Silikontastatur

vor, die jetzt neu mit

einem zusätzlichen sterilisierbaren

Silikonbezug ausgestattet

wurde. Kunden im Bereich

Labor oder Krankenhaus profitieren

mit dem extra Schutz von

einer glatten Oberfläche ohne

Schlupflöcher. Das Cover-Material

ist aus hochwertigem latexfreiem

Silikon gefertigt, das zur

Desinfektion oder Reinigung im

Autoklav oder Thermodesinfektor

geeignet ist. Der Bezug ist für

den langfristigen Gebrauch ausgelegt

und wird optional als Zubehör

geliefert. Die nach DIN IP68

geschützte Really Cool ist mit

gängigem USB-Anschluss ausgestattet

und steht auch mit eingebautem

Touchpad zur Verfügung.

Das Gerät ist in verschiedenen

Länderlayouts lieferbar, u.a.

in UK- oder USA-Englisch, Französisch,

Italienisch, Kyrillisch oder

Schwedisch.

Fugenlos

Die sterile Silikontastatur ist

nicht nur eine Heldin in Sachen

leichte Reinigung und sauberer

Anwendung. Vielmehr vermittelt

sie dem Anwender gleichzeitig

das Gefühl einer modernen Laptop-Tastatur.

Dennoch verfügt sie

über einen hohen Schutzgrad

und hält regelmäßiger Desinfektion

stand. Durch den sogenannten

TruLock-Mechanismus kann

die Really Cool während des Reinigungsprozesses

gesperrt werden,

um unnötige Eingaben oder

Befehle zu verhindern. Das Gerät

ist nach DIN EN60601 zertifiziert

und unterstützt alle gängigen

Betriebssysteme.

GeBE Computer &

Peripherie GmbH

www.tastaturen.com

meditronic-journal 3/2021

81


Bedienen und Visualisieren

Hat der Touchscreen eine Zukunft?

© HY-LINE unter Verwendung von iStock-171115256

Die aktuelle Situation führt dazu,

dass Anwender immer zögerlicher

werden, Oberflächen direkt zu

berühren. Zu groß ist die Furcht,

sich zu infizieren. Der Begriff „Touchscreen“

impliziert eine Berührung.

Hat eine Technologie, die auf physischem

Kontakt basiert, eine

Zukunftsberechtigung? Wir sind

dieser Frage nachgegangen und

stellen verschiedene Ansätze vor,

um Geräte zu bedienen, ohne sie

zu berühren.

Natürlich kann der konventionelle

PCAP-Touchscreen so eingestellt

werden, dass er auch mit Handschuhen

bedienbar ist. Doch dies

ist nicht die Lösung der Aufgabe,

da dies in Alltagssituationen nicht

praktikabel ist. Gerade öffentliche

Terminals wie Verkaufsautomaten

für Waren oder Fahrscheine, Geldautomaten,

Point of Sales, Check-

In/Check-Out-Terminals in Hotels

und Flughäfen können für hygienische

Arbeitsbedingungen nicht permanent

desinfiziert werden.

Autor:

Rudolf Sosnowsky, Leiter Technik

HY-LINE Computer Components

Vertriebs GmbH

www.hy-line.de

Kontaktlose Eingabe

Ein HMI (Human Machine Interface)

braucht eine Möglichkeit, auf

die Arbeitsweise der Maschine durch

eine Eingabe einzuwirken. Dazu gibt

es Taster, Schalter, Tastatur, Maus,

Touchscreen und viele mehr. Der

Vorteil des Touchscreens ist, dass

eine Operation genau dort manipuliert

werden kann, wo sie auf dem

Bildschirm angezeigt wird. Jedoch

muss er dazu, wie die Bezeichnung

impliziert, berührt werden. Gründe,

ohne Berührung zu agieren, gibt es

mehr als genug: Sind die Hände

nicht mehr frei oder verschmutzt?

Ist eine Berührung nicht erlaubt wie

in der Lebensmittelherstellung oder

im Chemielabor, oder möchte man

aus hygienischen Gründen darauf

verzichten? Sehen wir uns ein paar

Alternativen an.

Infrarot-Touchscreen

Der Infrarot-Touchscreen erlebt

eine Renaissance, weil er mit

Abstand so montiert werden kann,

dass eine Berührung der Ober fläche

nicht nötig ist. Durch die linienförmige,

nicht flächige Bauart eignet

er sich auch für Anwendungen ohne

Display: eine bedruckte Karte oder

eine gravierte Metallplatte reicht

als Eingabeoberfläche. Die Parallaxe

stört bei Montage mit Abstand

weniger, wenn die Umgebung darauf

ausgerichtet ist: Direkte Positionierung

des Bedieners vor einem

Automaten, passende Gestaltung

des GUIs mit großen Schaltflächen,

oder die Möglichkeit, die Position

des Touchscreens auf den Bediener

anzupassen, siehe dazu Bild 1.

Für Displays mit großen Diagonalen

werden auch Kamera-basierte

Technologien wie Intel RealSense

eingesetzt, die mit einer 3D-Kamera

die Position von Fingern zuverlässig

erkennt.

Holografischer Touchscreen

Das System besteht aus zwei

Teilen: einem Infrarot-Touchscreen

neuer Technologie, der mit einem

unsichtbaren IR-Vorhang Touchereignisse

und Gesten erfasst,

und einem Bild, das holografisch

in die Luft projiziert wird. Im physikalischen

Sinne handelt es sich bei

der Darstellung des virtuellen Bildes

allerdings nicht um ein Hologramm.

Eine spezielle Platte bündelt

die diffus ausgehenden Lichtstrahlen

konvergent am Ort des virtuellen

Bildes und erzeugt so den Eindruck

einer frei schwebenden Darstellung.

Ein Infrarot-Sensor detektiert

die von einem im Strahlengang

eingebrachten Gegenstand hervorgerufene

Reflexion und meldet

ein Touch ereignis. Die Bedienung

kann mit jedem Gegenstand erfolgen,

der Licht reflektiert, also auch

mit Schutzhandschuhen, Kreditkarten

und Stiften. Selbst mit nassen

oder schmutzigen Händen oder

langen Fingernägeln ist eine Bedienung

einfach. Zwischen Finger und

Display befindet sich im Gegensatz

zu anderen Touch-Technologien

keine Schicht, die die Bildqualität

optisch beeinträchtigt. Der

holografische Touchscreen bewährt

Bild 1: Infrarot-Touchscreen mit Abstand zum Display

(© HY-LINE Computer Components)

sich dort, wo viele Menschen nacheinander

ein Gerät bedienen wollen,

wie z. B. einen Aufzug, einen Ticketautomaten

oder eine Kaffeemaschine

im Hotel. Hygiene steht dabei

an oberster Stelle (Bild 2).

Hygienischer Touchscreen

Eine neue Entwicklung ist der

hygienische Touchscreen, der eine

immer frisch desinfizierte Ober fläche

zur Verfügung stellt. Sie braucht

zur Bedienung nicht einmal berührt

werden. Das Deckglas ist doppelt

so groß wie der aktive Anzeigebereich.

Nachdem der Bediener

den Vorgang, also z. B. das Lösen

einer Fahrkarte oder der Eingabe

von Check-in-Daten, beendet hat,

fährt der offene, potenziell infizierte

Teil des Deckglases in einen verdeckten

Bereich und wird dort mit

UV-C-Strahlung desinfiziert (Bild 3).

Das Verfahren kommt ohne Verbrauchsmaterialien

wie Folien oder

Spray aus und unterliegt keinem

Verschleiß.

Gestensteuerung

Die berührungslose Gestensteuerung

wertet eine Bewegung in Bezug

zum Touchsensor aus. Das Messverfahren

kann zweidimensional,

wie beim Infrarottouchscreen sein.

Bei der Auswertung des elektrischen

Feldes vor einer Sensor fläche, ähnlich

einem PCAP (projected capacitive

touch screen) kommen Bewegungen

in allen drei Dimensionen

infrage. Berührungslos können

82 meditronic-journal 3/2021


Bedienen und Visualisieren

Bild 3: Hygienischer Touchscreen mit automatischer Desinfektion

(© HY-LINE Computer Components)

mehr oder weniger qualitative Eingaben

wie „lauter – leiser“, „höher

– tiefer“ mit Bezug auf die aktuelle

Position erfasst werden. Aus einem

Katalog steht eine ganze Reihe von

Bewegungen zur Verfügung, die als

Geste interpretiert werden können.

Augmented und Virtual

Reality

AR und VR, oft unter dem Begriff

xR zusammengefasst, ermöglichen

ein intensives Nutzererlebnis durch

visuelles und auditives Eintauchen.

Ganz nahe vor dem Auge stellt ein

Display virtuelle Welten dar, oder

unterstützt den Gesichtssinn durch

zusätzliche Angaben. Aus der Consumer-Welt

bekannt sind Apps für

AR, die auf einem Smartphone laufen

und Wohnungseinrichtungen

visualisieren, Wegweiser in einer

fremden Stadt anzeigen oder übersetzen

oder die Berge im Panorama

mit Namen versehen. Im Fernsehprogramm

werden bei Football-Spielen

Linien und Distanzen eingeblendet,

um für den Zuschauer die fehlende

dritte Dimension zu simulieren.

In der Industrie kann die stereoskopische

Darstellung der AR mit

Überlagerung zusätzlicher Informationen

eine Hilfe bei der Fehlersuche

und Reparatur darstellen. In

der Medizin ist eine Unterstützung

bei Operationen vorstellbar, die auch

meditronic-journal 3/2021

bei schwierigen Fällen die Kommunikation

mit einem zugeschalteten

Spezialisten ermöglicht.

Die Virtual Reality ist in den Konstruktionsbüros

angekommen.

Schnell ist das neue Modell aus

dem CAD visualisiert und in das

Umfeld des neuen Fahrzeugs oder

der neuen Maschine eingepasst.

Gerade Simulation und Training

bestimmter Fertigkeiten werden

ohne Verschleiß von Material oder

Gefährdung von Patientenleben ermöglicht.Trotz

aller Euphorie darf

die Ergonomie nicht zu kurz kommen:

Das Headset ist schwer (die

aktuellen Produkte von Microsoft,

HTC und Oculus wiegen knapp

600 g), die Bewegungsfreiheit, die

man sich mit kurzer Akkulaufzeit

von 2 - 3 h (Microsoft) oder Kabelanbindung

erkauft, eingeschränkt.

Die Augen müssen sich auf den

kurzen Abstand zu den Displays

adaptieren, was regel mäßige Pausen

erfordert.

Eye Tracking

Eye Tracking ist sowohl als autarke

Technik etabliert, um dort zu

steuern, wo keine Hand frei ist,

als auch als Hilfstechnologie für

xR. Die Position der Pupillen kann

hier zur Orientierung im Raum verwendet

werden, aber auch, um die

beschränkte Bandbreite des Übertragungskanals

optimal auszunutzen:

Dort, wohin die Pupillen schauen,

wird das Bild mit der höchsten Auflösung

dargestellt, daneben nur

reduziert.

Sprachsteuerung

Fahrt nimmt auch die

Sprachsteuerung, getrieben durch

die Angebote von Google, Amazon

und Microsoft, auf. Während diese

ständig mit dem Internet verbunden

sind und Spracheingaben dort

interpretieren, möchte der professionelle

Kunde seine Daten vertraulich

halten und nicht von der Performance

des Netzwerks abhängig

sein. Die Offline-Spracherkennung

benötigt nur zum Training die

Leistungsfähigkeit der Server in

der Cloud. Zur Laufzeit kann sie

auf lokal auf ARM-Rechner mit

moderaten Leistungsanforderungen

ausgeführt werden. Die Motivation

zum Einsatz ist überall dort

gegeben, wo die Hände nicht frei

sind (z. B. an einer Lötstation), aus

hygienischen Gründen nicht verwendet

werden dürfen (in sterilen

Bereichen der Medizin, bei der

Lebensmittelproduktion), oder für

eine Bedienung der Maschine zu

schmutzig sind.

Fazit

Obwohl es viele konkurrierende

Technologien gibt, ist der klassische

Touchscreen noch nicht am Ende.

Er wird nicht als Alternative zu existierenden

Eingabemedien eingesetzt,

sondern als sinnvolle Ergänzung.

Vom einfachen resistiven

Touchscreen der Anfangszeit bis

zum heutigen modernen PCAP-

Screen mit Multifingerbedienung,

Widerstandsfähigkeit gegen viele

Umwelteinflüsse hat sich die Technologie

bedeutend weiter entwickelt.

Neue Eingabemethoden erweitern

die Möglichkeit der Interaktion

zwischen Mensch und Maschine,

die wir mit dem Begriff „HMI 5.0“

zusammenfassen: Multi-sensuelle

Kommunikation nach Bedarf –

Auswahl genau der Technologie,

die zur Anwendung passt. Dabei

spielt auch das GUI, das Graphical

User Interface und die Benutzerführung

zur intuitiven Bedienung

eine große Rolle. ◄

83


Bedienen und Visualisieren

Hygiene, Funktionssicherheit und Usability

Bild 1: Folientastaturen in der Medizintechnik

Der Anspruch an Geräte in der

Medizintechnik ist seit jeher enorm

hoch. Nicht auszudenken, wenn

ein Beatmungsgerät einfach seine

Funktion aufgibt, oder ein Eingabefehler

bei einer Infusionspumpe zu

einer Überdosierung führt. Leitgebend

sind hier die drei Parameter:

Hygiene, Funktionssicherheit und

Usability.

Fast schon obligatorisch sind hygienisch

geschlossene Benutzeroberflächen

mit einer hohen Reinigungsmittel-

und Desinfektionsmittelbeständigkeit,

denn viele Viren können

mehrere Stunden auf Ober flächen

überleben. Je nach Einsatzfeld sind

die Bediengeräte täglich mehreren

Personenzugriffen ausgesetzt und

können so zum Krankheitsüberträger

werden. Außerdem soll die MMI-

Schnittstelle eine zuverlässige Funktionssicherheit,

sowie intuitive Bedienbarkeit

aufweisen. Denn gerade

in Notfallsituationen, wo die Anwender

unter Zeitdruck und Stress stehen,

sowie oft verschiedene Geräte

gleichzeitig bedienen müssen, kann

Autorin:

Julia Beusch, Marketingleiterin,

N&H Technology GmbH

www.nh-technology.de

eine komplizierte Gestaltung Fehleingaben

fördern.

Neben reinen displayorientierten

Bedientechnologien, spielen nach

wie vor klassische Eingabeelemente

zur Steuerung von medizinischen

Geräten daher eine wichtige

Rolle. Egal ob Ultraschallgeräte,

Patientenmonitore oder Bettensteuerungen

– die meisten Mensch-

Maschine-Schnittstellen werden in

der Medizintechnik weiter hin mit

einer klassischen Tastatur realisiert

bzw. ergänzt.

Folientastaturen

Aufgrund ihrer vielfältigen Designund

Ausstattungsoptionen ist die

klassische Folientastatur eine

bevorzugte Wahl im medizinischen

Umfeld. Eine Folientastatur besteht

aus mehreren Einzelschichten, die

übereinander gelegt werden und

dadurch den Gesamtaufbau ergeben.

Durch den Einsatz von Werkzeugen

kann sie nahezu jede beliebige

Form annehmen. Die Dekorfolie,

als oberste Lage, besteht aus

äußerst strapazierfähigem Polyester

oder Polycarbonat und wird, um

einen höchstmöglichen Schutz vor

Abrieb zu gewährleisten, auf der

Rückseite bedruckt. Zusätzlich

kann das Material mit einem antimikrobiellen

Wirkstoff ergänzt werden

und so die Verbreitung von Keimen

einschränken bzw. beseitigen.

Haptisches

Feedback

Der Anwender

profitiert bei

einer Folientastatur

von einem haptischen

Feedback,

so dass benutzerbedingte

Eingabefehler

vermieden

werden können.

Für eine sichere

Fingerführung

und taktile Rückmeldung

sorgen

geprägte Tasten.

In Ergänzung mit

Schnappscheiben

aus Metall

erfolgt zudem eine

akustische Rückmeldung

durch

ein „Knack“-

Geräusch. Die Metallschnappscheiben

gibt es in den verschiedensten

Größen, Formen und Betätigungskräften.

Sie werden bevorzugt

für Anwendungen mit einer hohen

Anzahl an Betätigungen eingesetzt.

Kapazitive Lösungen

Mechanische Schiebe- und Dreh-

Regler können ebenfalls in eine Folientastatur

integriert werden, jedoch

bietet sich in hygienesensiblen

Bereichen eine kapazitive Lösung

mit geschlossener Ober fläche an.

Denn gerade Erhebungen, Lücken

und Spalten, die herkömmliche Regler

und Drehgeber mit sich bringen,

bergen eine hohe Kontaminierungsgefahr.

Auch Cursor tasten können

Bild 2: Folientastaturen mit Senso-Touch

mit einer kapazitiven Lösung realisiert

werden und die klassische

Maus als Eingabeeinheit ersetzen.

Weiterer Pluspunkt dieser Technik

ist eine erhöhte Lebensdauer,

da keine mechanische Abnutzung

stattfindet. Ein akustisches

oder optisches Feedback kann der

Anwender zudem durch die Integration

von LEDs oder Signalgebern

erfahren.

Touch-Displays

Wenn komplexere Menüführungen

gefordert sind, kann die Folientastatur

mit einem Touch-Display

ergänzt werden. Die Folientastatur

als Tastenfeld erlaubt den schnellen

Zugriff auf wiederkehrende Eingabebefehle

oder voreingestellte

Parameter, das Touch-Display mit

seinen grafischen Visualisierungsmöglichkeiten

eine interaktive Kommunikation.

Für eine geschlossene

Oberfläche wird die Verbindung von

Folie und Display durch integrierte

Sichtfenster mit einer hochtransparenten

Klebeschicht realisiert.

Je nach Anforderung können diese

Fenster glänzend, matt, entspiegelt,

kratzfest, UV-beständig und farbig

individuell spezifiziert werden. Die

Folientastatur übernimmt auch bei

ausgeschaltetem, schwarzem Display

maßgebliche Designaspekte.

Auch wenn die Funktionssicherheit

im Fokus steht, trägt das Produktdesign

als Faktor zur Kaufentscheidung

bei. Wichtig ist hier zudem

die Berücksichtigung interkultureller

Unterschiede der Anwender. Ein

roter Startknopf wäre in Deutsch­

84 meditronic-journal 3/2021


Bedienen und Visualisieren

Bild 3: Folientastatur mit Touch-Display und Verschwindeeffekt

Bild 4: Folientastatur mit Sichtfenster und partieller EMV-Abschirmung

land zum Beispiel unüblich, im asiatischen

Raum aber nicht.

Beleuchtung

Die Raumbeleuchtung in medizinischen

Arbeitsumgebungen ist oft

abgedunkelt, so dass die Beleuchtung

von Eingabeelementen unabdingbar

für eine sichere Bedienung

ist. Hier punktet die Folientastatur

durch die leichte Integration von

LEDs und dem Vorteil der bedruckten

Oberfläche, die auch von einem

180° gedrehten Betrachtungswinkel

gesehen werden kann. Die LEDs fungieren

häufig als Statusanzeige der

einzelnen Tasten und haben auch bei

Tageslicht eine ausreichende Helligkeit.

Aber auch eine vollflächige

Hinterleuchtung der Folientastatur

oder einzelner Tasten ist durch die

den Einsatz von LGF (Light Guide

Film) möglich. Dabei bleiben die

typisch flache Bauform und die Flexibilität

erhalten. Bei der LGF-Technologie

werden LEDs am Rand in

eine äußerst dünne, stark lichtbrechende

Folie eingesetzt. Durch die

hohe Lichtbrechung sind nur sehr

wenige LEDs für eine homogene

Ausleuchtung erforderlich. Die Hinterleuchtung

jeder Taste kann in verschiedenen

Farben erfolgen, zudem

kommt die LGF-Technologie ohne

hochfrequente Wechselspannungsquelle

aus. Eine Besonderheit sind

Beschriftungen mit Verschwindeeffekt.

Hierbei handelt es sich um

eine Beschriftung, die im unbeleuchteten

Zustand der Tastatur nicht

erkennbar und erst bei Beleuchtung

sichtbar ist. Damit kann ein

eindeutiger ON/OFF-Modus signalisiert

werden.

Absolut zuverlässig

Eine zuverlässige und störungsfreie

Funktion der Eingabegeräte,

ist gerade in der Medizintechnik

absolut notwendig. Folientastaturen

aller Arten zeichnen sich per

se durch eine hohe Lebensdauer

mit über 1 Mio. Schaltspielen aus.

Beim Einsatz mehrerer elektrischer

Quellen an einem Ort, wie zum Beispiel

im OP, kann es bei unzureichender

Abschirmung gegen elektrische

oder elektromagnetische

Effekte zu Fehlfunktionen und Störungen

der einzelnen Geräte kommen.

Die EMV-Abschirmung einer

Folien tastatur wird unter anderem

mit einer aluminium- oder kupferbeschichteten

Polyesterfolie realisiert.

Diese Abschirmfolie vermeidet

eine Fehlfunktion des Gerätes

durch das Eindringen unerwünschter

Signale, sowie eine Störung in

der eigenen elektromagnetischen

Umgebung. In Verbindung mit integrierten

Displays wird eine segmentierte

EMV-Abschirmung der Tastatur

und Leiter bahnen verwendet.

Komplett geschützt

Neben der Folientastatur als Bedienelement

ist gerade bei Handheldgeräten

oder Desktop-Tastaturen

auch eine komplett geschlossene

Silikonummantelung möglich.

Ein flaches Tastaturlayout wird dabei

auf die Frontplatte des Gehäuses

gespritzt. Nach Einbau der Elektronik

wird diese mit der Rückschale

im Ultraschallverfahren verschweißt.

Das Resultat ist ein optimaler

Verbund zwischen den einzelnen

Komponenten und eine vollständig

geschlossene Oberfläche.

Die Tastaturen sind gegen Wasser-

und Staubeintritt geschützt und

ermöglichen somit eine vollständige

und gründliche Reinigung. Mit

einer Schutzklasse von bis zu IP68

eignen sie sich auch zur Tauchdesinfektion.

Je nach verwendetem

Silikon ist auch eine Dampfsterilisation

möglich.

In Verbindung mit einer Folientastatur

oder einer reinen Touch-

Lösung kann das Gehäuse mit aufgespritzten

Dichtungen im Mehrkomponentenspritzguss

ausgestattet

werden. Die integrierte Dichtung

sorgt dafür, dass keine schwer zu

reinigenden Spalten entstehen und

die Elektronik vor dem Eindringen

von Fremdkörpern und Flüssigkeiten

geschützt ist. Mit einer von

vornherein gut abgestimmten Konstruktion

ist hier eine Schutzklasse

bis IP65 zu erreichen.

Hohe Wirtschaftlichkeit

Vorteil der Mehrkomponenten-

Spritzgusstechnik ist zudem, dass

nur ein Bauteil konstruiert werden

muss. Dies verringert die Investitionen

und den Aufwand für Produktion

und Qualitätssicherung

erheblich. Denn letztendlich spielt

bei jedem Produkt auch immer die

Wirtschaftlichkeit eine Rolle. So ist

zum Beispiel der finanzielle Aufwand

für die Programmierung einer graphischen

Benutzeroberfläche zwischen

Mensch und Maschine ein

nicht unerheblicher Faktor. Es gilt:

Oft ist nicht alles, was technisch

möglich ist, auch wirtschaftlich. Vor

allem in Geräten mit einer geringen

Anzahl an Funktionen, die zugleich

eine gute Sichtbarkeit erfordern und

in einer konstanten Benutzerinteraktion

sind, bleiben bewährte Eingabekomponenten,

wie die Folientastatur,

daher die bevorzugte Wahl.

Durch die geringeren Einmal-Werkzeugkosten

bleibt der Kostenaufwand

wesentlich geringer als für

die meisten Alternativen - auch für

Projektvolumen mit kleineren und

mittleren Stückzahlen. ◄

Bild 5: Aufgespritzte Silikontastatur auf Kunststoffrahmen

meditronic-journal 3/2021

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Bedienen und Visualisieren

3D-Stereo für jede Anforderung in der Medizintechnik

bedarf stehen in der 3D PluraView

Produktfamilie vier verschiedene

Modelle mit zwei unterschiedlichen

Gehäusen zur Verfügung.

Als Top-Modell der

3D PluraView Baureihe

visualisiert der PluraView 4K

mit 10 bit Farbtiefe auf einer Bildschirmdiagonale

von 28“ 3.840

x 2.160 Pixel Auflösung. Das 3D

PluraView 2,5K Modell bietet auf

einer Bildschirm-Diagonale von

27“ 2.560 x 1.440 Pixel Auflösung.

Beide Modelle sind im Premium-

Gehäuse mit integrierter Display­

Port 1.2 Spiegelkarte erhältlich.

Schneider Digital

info@schneider-digital.de

www.schneider-digital.com

www.pluraview.com

So unterschiedlich die Anwendungen

in der Medizintechnik, so

passend die 3D-Monitor-Lösung:

Die innovative, passive Stereo-

Monitor-Produktfamilie von Schneider

Digital bietet für jede Anforderung,

wie z. B. in der OP-Planung,

der 3D-Computertomographie,

in der anatomischen Bildgebung,

dem 3D-Druck oder der Auswertung

visueller Medizindaten das

richtige Maß. Der 3D PluraView ist

geeignet für alle 3D-Stereo fähigen

Software-Anwendungen im Medizinbereich,

wie z. B. VSP, Stereostaxie,

MOE, Forsina CT-VR, Versalius

3D, Sybyl, VMD syngo.four­

Sight oder syngo.Via.

Für die unterschiedlichen Anforderungen

an Auflösung und v.a. Platz­

Für Arbeitsplätze mit wenig

Platzangebot

steht der 3D PluraView FHD mit

22“ bzw. 24“ und einer full HD Auflösung

mit 1.920 x 1.080 Pixeln

zur Verfügung. Durch sein kompaktes

Gehäuse mit geringer Bautiefe

benötigt er äußerst wenig Platz

auf dem Schreibtisch und ist ideal

geeignet für Arbeitsplätze auf engem

Raum. ◄

Neue High-End-ECU für Touchscreens

RAFI setzt eigene Standard-

ECUs in kundenspezifischen

Touchscreens und Control-Panels

ein. So konnten bis heute eine

Vielzahl von Projekten für Industrie,

Land- und Baumaschinen

oder die Medizintechnik schnell

und ressourcensparend realisiert

werden. RAFI entwickelt und produziert

die ECUs und die Touchscreens

inklusive Sensoren selbst

und kann so eine durchgängige

Langzeit-Verfügbarkeit und Qualität

der Systeme sicherstellen.

Mit seinem ECU-Programm

deckt RAFI ein breites Anwendungsspektrum

ab. Für ein fache,

kostensen sitive Bedien- und

Anzeigeaufgaben mit max. 800

x 600 Pixel Auflösung wurde die

RAFI-Steuerungseinheit der Serie

„ECO-ECU“ mit ARM Cortex-A5

oder M3M4-Prozessor entwickelt.

Höhere Bedienan sprüche und Auflösungen

bis 1920 x 1080 Pixel bieten

die Control Units der Baureihe

„BALANCE-ECU“ mit Single ARM

Cortex-A9 Prozessor. Für Touch-

Eingabeoberflächen mit animierten

Grafiken und Auflösungen bis

zu 1920 x 1200 Pixel kommen die