2-2022
Fachzeitschrift für Medizintechnik-Produktion, Entwicklung, Distribution und Qualitätsmanagement
Fachzeitschrift für Medizintechnik-Produktion, Entwicklung, Distribution und Qualitätsmanagement
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Mai/Juni 2/<strong>2022</strong> Jg. 13<br />
Fachzeitschrift für<br />
Medizin-Technik<br />
meditronicjournal<br />
User Interfaces:<br />
Vom Hersteller<br />
zum Dienstleister<br />
Steute, Seite 12
In ➄ Schritten zum verlässlichen<br />
Markteintritt in der Medizintechnik.<br />
Für Ihre innovative Lösung begleitet TQ Sie als Systemlieferant von der Embedded-<br />
Prozessortechnologie über die Entwicklung und Zulassung bis hin zur Fertigung des<br />
Komplettgeräts.<br />
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tq-group.com/medizintechnik-meditronic
Editorial<br />
Die Zukunft der Medizin liegt in der Software<br />
Dr. Alexander Huber,<br />
Geschäftsbereichsleiter<br />
Medizintechnik der ITK<br />
Engineering GmbH<br />
ITK Engineering GmbH<br />
www.itk-engineering.de<br />
Gesundheit ist unser höchstes Gut.<br />
Das hat uns die Corona-Pandemie in den<br />
vergangenen zwei Jahren sehr deutlich<br />
vor Augen geführt. Die Gesundheit eines<br />
jeden Einzelnen hat eine zentrale soziale<br />
Bedeutung für unsere Gesellschaft – heute<br />
mehr denn je. Die Weiterentwicklung<br />
der Gesundheitsversorgung ist<br />
daher ein elementarer Treiber für die<br />
Gesunderhaltung des Menschen.<br />
Ohne die Vorteile der Digitalisierung ist<br />
Gesundheit heute nicht mehr denkbar.<br />
Therapien und Gesundheitsangebote<br />
werden immer mehr an die spezifischen<br />
Bedürfnisse von Patienten angepasst.<br />
Ob digitale Gesundheitsanwendungen<br />
(DiGA), Roboter in der Pflege oder der<br />
Einsatz von Künstlicher Intelligenz in der<br />
Diagnostik und Therapie – Digitalisierung<br />
ist der Schlüssel zu innovativen,<br />
prädiktiven und patientenzentrierten<br />
Gesundheitslösungen.<br />
Dabei liegt eines klar auf der<br />
Hand: Ohne Software keine digitale<br />
Transformation. Dementsprechend<br />
formiert sich die Softwareentwicklung<br />
domänenübergreifend zur dominierenden<br />
Engineering-Disziplin. Die Verschiebung<br />
der Wertschöpfung von Mechanik<br />
und Elektronik hin zur Software<br />
sowie der Wandel von Produkten zu<br />
Services ist nicht mehr aufzuhalten.<br />
Das zeigt die heutige Entwicklung von<br />
Medizinprodukten, die stark geprägt<br />
ist von vernetzten Anwendungen wie<br />
Fernwartung, Predictive Maintenance,<br />
Cloud-Anbindung, Datenaustausch<br />
und -auswertung bis hin zu neuen<br />
datenzentrierten Gesundheitslösungen<br />
und Geschäftsmodellen wie<br />
„Software-as-a-Service“. Selbst die<br />
Entwicklungsprozesse werden zunehmend<br />
digitalisiert. Digital Engineering erhöht<br />
mithilfe von digitalen Werkzeugen und<br />
Methoden, wie beispielsweise dem<br />
digitalen Zwilling, die Prozesseffizienz<br />
über den gesamten Entwicklungszyklus.<br />
Vernetzte Medizingeräte mit<br />
steigendem Software- und Service-<br />
Anteil stellen Hersteller jedoch auch<br />
vor neue Herausforderungen. Die<br />
Entwicklungsprozesse werden zunehmend<br />
komplexer, die Entwicklungszyklen<br />
dagegen immer kürzer. Im Fokus<br />
der Entwicklung stehen Stabilität,<br />
Fehlerfreiheit, maximale Verfügbarkeit,<br />
Wartbarkeit, aber auch die<br />
Wirtschaftlichkeit komplexer Systeme.<br />
Daneben spielen die intuitive Bedienbarkeit<br />
trotz hoher Funktionalität sowie die<br />
bestmögliche Benutzerakzeptanz eine<br />
wichtige Rolle. Auch die normativen<br />
Anforderungen bezüglich Safety, Cyber<br />
Security und Datenschutz sind zwingend<br />
zu berücksichtigen.<br />
Um diese hohen Hürden adäquat<br />
zu bewältigen und die Sicherheit des<br />
Patienten als oberstes Ziel gewährleisten<br />
zu können, sind ganzheitliche Systems<br />
Engineering-Ansätze sowie moderne<br />
Tools und agile Prozesse in der<br />
Entwicklung unabdingbar. Insbesondere<br />
zeitgemäße Methoden wie agile<br />
Entwicklung, DevOps mit Continuous<br />
Integration sowie Testautomatisierung<br />
sind essenziell, um Komplexität aber auch<br />
Kosten zu beherrschen. Die kontinuierliche<br />
Weiterentwicklung und Modernisierung der<br />
Softwareentwicklung in der Medizintechnik<br />
leistet somit einen wesentlichen Beitrag zur<br />
Wertschöpfung mit dem Ziel, Innovationen<br />
in der Medizintechnik voranzutreiben<br />
und die Gesundheitsversorgung für<br />
uns alle nachhaltig zu verbessern.<br />
Die Digitalisierung ist dabei ein<br />
kontinuierlicher Prozess und wird in den<br />
kommenden Jahren bahnbrechende neue<br />
Möglichkeiten eröffnen, die Patienten und<br />
Ärzten zugutekommen werden.<br />
Dr. Alexander Huber<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
3
Inhalt/Impressum<br />
3 Editorial<br />
4 Inhalt<br />
6 Aktuelles<br />
12 Dienstleistung<br />
30 Medical-PCs/SBC/Zubehör<br />
36 Komponenten<br />
44 Produktion<br />
48 Lasertechnik<br />
52 Messtechnik<br />
56 Bildverarbeitung<br />
58 Software<br />
64 Stromversorgung<br />
68 Bedienen und Visualisieren<br />
73 Sensoren<br />
76 Antriebe<br />
77 Aus Forschung und Technik<br />
Jetzt Neu:<br />
78 Fachartikel exclusiv<br />
im ePaper<br />
Fachzeitschrift für<br />
Medizin-Technik<br />
journal<br />
meditronicjournal<br />
Mai/Juni 2/<strong>2022</strong> Jg. 13<br />
Fachzeitschrift für<br />
Medizin-Technik<br />
meditronic-<br />
User Interfaces:<br />
Vom Hersteller<br />
zum Dienstleister<br />
Steute, Seite 12<br />
User Interfaces: Vom<br />
Hersteller zum Dienstleister<br />
User Interfaces, die per Funk bedient werden,<br />
bieten diverse Vorteile und haben sich deshalb in<br />
vielen Bereichen der Medizin durchgesetzt. Der<br />
Gerätehersteller muss allerdings mit höheren<br />
Prüfungs- und Dokumentationsaufwand rechnen<br />
als bei kabelgebundenen Bediensystemen - es<br />
sei denn, sein Lieferant ist MDR-ready und<br />
bietet ihm sein User Interface direkt mit der<br />
entsprechenden Dokumentation an 12<br />
■ Herausgeber und Verlag:<br />
beam-Verlag<br />
Krummbogen 14, 35039 Marburg<br />
www.beam-verlag.de<br />
Tel.: 06421/9614-0<br />
Fax: 06421/9614-23<br />
■ Redaktion:<br />
Dipl.-Ing. Christiane Erdmann<br />
redaktion@beam-verlag.de<br />
■ Anzeigen:<br />
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Tanja Meß, Tel.: 06421/9614-18<br />
tanja.mess@beam-verlag.de<br />
■ Erscheinungsweise:<br />
5 Hefte jährlich<br />
■ Satz und Reproduktionen:<br />
beam-Verlag<br />
■ Druck & Auslieferung:<br />
Bonifatius GmbH, Paderborn<br />
www.bonifatius.de<br />
Der beam-Verlag übernimmt trotz sorgsamer<br />
Prüfung der Texte durch die Redaktion<br />
keine Haftung für deren inhaltliche<br />
Richtigkeit. Alle Angaben im Einkaufsführer<br />
beruhen auf Kundenangaben!<br />
Handels- und Gebrauchsnamen, sowie<br />
Waren bezeichnungen und dergleichen<br />
werden in der Zeitschrift ohne Kennzeichnungen<br />
verwendet. Dies berechtigt nicht zu<br />
der Annahme, dass diese Namen im Sinne<br />
der Warenzeichen- und Markenschutzgesetzgebung<br />
als frei zu betrachten sind und<br />
von jedermann ohne Kennzeichnung verwendet<br />
werden dürfen.<br />
Neue Regulierung für Künstliche Intelligenz?<br />
Innovationen in der Medizintechnik bringen die Branche voran und verbessern die<br />
Gesundheitsvorsorge täglich. Künstliche Intelligenz (KI) ist dabei eine Methode, die<br />
besonders häufig eingesetzt wird und die medizinischen Fachkräfte tatkräftig unterstützt.<br />
Genutzt wird sie bereits bei Prozessen und Vorgängen in der Bildgebung, Diagnostik und<br />
Behandlungen. 6<br />
Automatisierung bringt<br />
mehr Sicherheit in die<br />
Medizintechnik<br />
Der steigende Kostendruck in der<br />
Medizintechnik sorgt für einen Wandel von der<br />
manuellen Kleinserienfertigung hin zu einem<br />
vollautomatisierten Prozess. Mit den Dispensund<br />
Coatingsystemen der Protecto-Serie von<br />
Rehm Thermal Systems profitiert die Branche<br />
von reduzierten Taktzeiten in Kombination mit<br />
einer für den Medizinelektronik-Sektor besonders<br />
wichtigen gesteigerten Prozesssicherheit, da<br />
der potenziell fehler behaftete manuelle Prozess<br />
entfällt. 46<br />
4 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Mai/Juni 2/<strong>2022</strong><br />
Fachartikel in diesem Heft<br />
Regionale Produktion<br />
On-Demand<br />
Globale Probleme mit Lieferketten und eine insgesamt<br />
schwierige Gemengelage in der Produktion machen<br />
auch vor der Medizintechnik nicht halt. Das Gebot der<br />
Stunde heißt daher leider oftmals abwarten – und die<br />
eigene Resilienz durch umfassende Planung wieder<br />
aufbauen! 25<br />
Moderne Softwareentwicklung in<br />
der Medizintechnik<br />
In der Softwareentwicklung verläuft der Weg zum erfolgreichen<br />
Software-Release in der Regel alles andere als linear. Laufzeitfehler<br />
und zu spät erkannte Sicherheitslücken, aber auch veraltete Tools<br />
und Methoden können zu Showstoppern werden. Zumindest<br />
vergrößern sie den Entwicklungsaufwand, führen zu Ver zögerungen<br />
und können somit den Marktlaunch von Medizinprodukten<br />
gefährden. Um die Angreifbarkeit der Geräte im Internet of Medical<br />
Things zu minimieren, fordert der Markt zudem immer kürzere<br />
Zykluszeiten.. 60<br />
Lebensdauer von Batterien in<br />
implantierten medizinischen<br />
Geräten<br />
Viele betroffene Menschen erhalten einen Herzschrittmacher, um den<br />
Herzrhythmus stabil aufrechtzuerhalten. Patienten mit Vorhofflimmern<br />
und Vorhofflattern können von einem implantierten Kardioverter-<br />
Defibrillator (ICD) profitieren. Sowohl Herzschrittmacher als auch<br />
ICDs werden mit Batterien betrieben, und eine leere Batterie kann für<br />
den Patienten gefährlich sein. 54<br />
Touch-Displays für<br />
HF-Chirurgie<br />
In der Elektrochirurgie, auch Diathermie<br />
genannt, wird hochfrequenter<br />
elektrischer Strom genutzt, um durch<br />
gezieltes Aufheizen Modifikationen am<br />
Gewebe zu bewirken. Besonders bei<br />
minimal-invasiven Eingriffen, bei denen<br />
das operierte Gewebe nicht direkt<br />
zugänglich ist, hat die HF-Chirurgie<br />
große Vorteile. Sie ermöglicht sauberes<br />
und zügiges Arbeiten, da sich Blutungen<br />
frisch getrennten Gewebes durch<br />
Koagulation schnell stillen lassen. 68<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
5
Aktuelles<br />
Neue Regulierung für Künstliche<br />
Intelligenz?<br />
MedtecLIVE with T4M<br />
www.medteclive.com<br />
Innovationen in der Medizintechnik<br />
bringen die Branche voran und<br />
verbessern die Gesundheitsvorsorge<br />
täglich. Künstliche Intelligenz (KI)<br />
ist dabei eine Methode, die besonders<br />
häufig eingesetzt wird und die<br />
medizinischen Fachkräfte tatkräftig<br />
unterstützt. Genutzt wird sie bereits<br />
bei Prozessen und Vorgängen in<br />
der Bildgebung, Diagnostik und<br />
Behandlungen. Die Auswirkungen<br />
sind groß: Arbeiten, die normalerweise<br />
Stunden an Aufwand kosten<br />
und häufig fehleranfällig sind, können<br />
von der künstlichen Intelligenz<br />
übernommen werden. Viele Vorteile<br />
also, die der Innovationstreiber mit<br />
sich bringt. Christopher Boss, Leiter<br />
der MedtecLIVE with T4M und Executive<br />
Director Exhibitions der NürnbergMesse<br />
GmbH erklärt: „Auch im<br />
Messeforum der MedtecLIVE with<br />
T4M wird das Thema im kommenden<br />
Mai in Stuttgart fokussiert und<br />
vertieft“. Doch KI kann nicht nur optimieren.<br />
Falsch eingesetzt kann sie<br />
auch Schaden verursachen, weshalb<br />
der Einsatz von KI künftig EUweit<br />
einheitlich reguliert und harmonisiert<br />
werden soll.<br />
Mit dem „Artificial Intelligence<br />
Act“ (AIA) der EU-Kommission, von<br />
dem es bisher einen ersten Entwurf<br />
gibt. Dieser soll den Einsatz<br />
von Künstlicher Intelligenz regulieren,<br />
um Missbrauch zu verhindern,<br />
Orientierung und Einordnung<br />
bei etwaigem Fehlverhalten ermöglichen.<br />
Regulierungen erschweren<br />
jedoch auch den Markteintritt von<br />
neuen Entwicklungen, da ein zeitaufwändiger<br />
Zulassungsprozess<br />
auf die Produkte warten. Zusätzlich<br />
gibt es in für die Medizintechnik<br />
ja bereits eine Regulierung zur<br />
Zulassung: Die EU-Medizinprodukte-Verordnung<br />
(Medical Device<br />
Regulation, MDR). Wie wird es damit<br />
weitergehen? Zwei Regulierungen<br />
also? „Der AIA ist eine horizontale<br />
Regulierung, also branchenunabhängig<br />
und gilt für Computerspiele<br />
genauso wie für Medizintechnik.<br />
Gemeinsam mit der MDR würde<br />
also eine doppelte Regulierung<br />
bestehen“, erklärt Natalie Gladkov,<br />
Referentin für Digitale Medizinprodukte<br />
beim Bundesverband Medizintechnologie<br />
(BVMed). Zumindest<br />
nach dem ersten Entwurf. Wie<br />
es bei einer konkreten Einführung<br />
weiter gehen würde, ist noch nicht<br />
bekannt. Folgen für Entwicklungen<br />
mit Künstlicher Intelligenz sind bisher<br />
nur abschätzbar. Zunächst stellt<br />
sich aber die Frage, wie KI genau<br />
funktioniert.<br />
Ist Künstliche Intelligenz<br />
wirklich intelligent?<br />
Eine vom Menschen künstlich hergestellte<br />
Intelligenz, die die Weltherrschaft<br />
erobert und in Eigenregie denkt<br />
und arbeitet – das ist die Vorstellung,<br />
die viele Menschen aus der Filmbranche<br />
adaptiert haben. Doch ganz so funktioniert<br />
das nicht: Zwar ist KI vom Menschen<br />
erschaffen, doch eigenständige<br />
Weiterentwicklung bis in die Unerklärbarkeit<br />
sind nicht möglich. Die Realität<br />
weicht eindeutig von der Fiktion<br />
ab, erklärt Abtin Rad, Global Director<br />
für Funktionale Sicherheit, Software<br />
und Digitalisierung bei TÜV SÜD: „KI<br />
ist die Fähigkeit von Algorithmen, welche<br />
menschliche Fähigkeiten imitieren.<br />
Dabei gibt es verschiedene Modelle wie<br />
Maschinen lernen – zum Beispiel, bei<br />
denen ein Algorithmus aus Trainingsdaten<br />
lernt und diese nach Beendigung<br />
der Lernphase verallgemeinert.“<br />
In der Umsetzung sei das noch komplizierter<br />
und komplexer, aber prinzipiell<br />
können künstliche neuronale Netze<br />
geschaffen werden, die ähnlich wie ein<br />
menschliches Gehirn funktionierten und<br />
6 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Aktuelles<br />
mit Daten trainiert werden können, um<br />
basierend auf erkannten Mustern und<br />
Gesetzmäßigkeiten Entscheidungen zu<br />
treffen, beschreibt Rad. Klingt komplex,<br />
ist es auch. Aber das ist die Methode,<br />
die in der Medizintechnik am häufigsten<br />
eingesetzt wird.<br />
Einsatzbeispiele<br />
Auch bei Mindpeak, ein Hamburger<br />
Unternehmen, das mit KI und<br />
mit Deep Learning arbeitet und in<br />
der Bildverarbeitung die Pathologie<br />
in der Krebsdiagnostik unterstützt.<br />
„Der Pathologe sucht bislang wie<br />
vor 100 Jahren unter dem Mikroskop<br />
auf Gewebe zwischen mehreren<br />
Millionen Zellen nach Tumorzellen<br />
und sucht dabei pro Fall meist nur<br />
einige hundert Zellen. Das ist wie<br />
die Suche nach der Nadel im Heuhaufen<br />
und kostet viel Zeit. Unsere<br />
Diagnosetools, die auf künstlicher<br />
Intelligenz basieren, analysieren<br />
auf sehr großen digitalisierten Bildern<br />
des Gewebes in einem Bruchteil<br />
der Zeit mehrere tausend Zellen<br />
und helfen so dem Pathologen bei<br />
seiner komplexen Aufgabe. Unsere<br />
KI arbeitet rund 10-mal schneller<br />
und ermöglicht so dem Pathologen,<br />
in der gleichen Zeit viel mehr<br />
Fälle zu bearbeiten und sich auf<br />
sehr schwierige Fälle konzentrieren<br />
zu können”, erzählt Felix Faber,<br />
Gründer und Geschäfts führer von<br />
Mindpeak.<br />
Bayes’sche Netze<br />
Einen anderen Ansatz verwendet<br />
Ada Health. Das Unternehmen<br />
nutzt zum Beispiel Bayes’sche<br />
Netze - eine probabilistische<br />
Methode - die auf einer medizinischen<br />
Wissens basis aufsetzen.<br />
„Die Technologie funktioniert im<br />
Prinzip wie ein Gespräch mit dem<br />
Arzt. Basierend auf dem eingegebenen<br />
Leitsymptom stellt Ada adaptive<br />
Fragen, die sich an die Eingaben<br />
anpassen und persönliche<br />
Risikofaktoren berücksichtigen.<br />
Der abschließende Report zeigt<br />
die wahrscheinlichsten Ur sachen<br />
für die Symptome auf und gibt Hinweise<br />
zu den weiteren Schritten“,<br />
erläutert Jonathan Muck, Senior<br />
Communications & Public Affairs<br />
Manager bei Ada Health. Wenn<br />
Nutzer ihren Report mit Ärzten<br />
teilen, kann die KI auch Hinweise<br />
für die ärztliche Diagnosefindung<br />
geben. Besonders wertvoll kann<br />
das im Bereich seltene Erkrankungen<br />
sein, von denen es ca.<br />
6.000 verschiedene gibt.<br />
Der Entwicklungsprozess<br />
geht weiter<br />
Die Einsatzgebiete von KI gehen<br />
mittlerweile auch über Radiologie,<br />
Pathologie und Bilderkennung<br />
hinaus. Dabei arbeitet sie nicht,<br />
um den Menschen zu ersetzen,<br />
sondern um ihn zu unterstützen.<br />
Intelligenz heißt aber auch, dass<br />
ein Entwicklungsprozess stattfindet.<br />
Der Grundsatz, dem KI folgt,<br />
sagt, „dass Systeme und Algorithmen<br />
immer weiter lernen. Je mehr<br />
Daten sie erfasst haben, desto besser<br />
funktioniert der Algorithmus“,<br />
so Dr. Jörg Traub, Projektmanager<br />
Technologie und Leiter Gesundheit<br />
bei der Bayern Innovativ GmbH in<br />
Nürnberg und Geschäftsführer des<br />
Forum MedTech Pharma e.V., ideeller<br />
Träger der MedtecLIVE with<br />
T4M. Dabei entwickelt sich die KI<br />
in einem gewissen Grad selbst weiter,<br />
indem sie von Spezialistinnen<br />
und Spezialisten mit ausgewählten<br />
Daten “angelernt” wird. “Füttert”<br />
man den Algorithmus mit genügend<br />
guten und aussagekräftigen Daten,<br />
ist er am Ende in der Lage, Bilder<br />
zu erkennen und zu analysieren,<br />
die er vorher noch nicht ge sehen<br />
hat. Die Herausforderung für die<br />
Etablierung beispielsweise von KI-<br />
Diagnoselösungen im gesamten<br />
Gesundheitsbereich sieht Faber<br />
in den bestehenden Regulierungsvorschriften.<br />
„Grundsätzlich muss<br />
man festhalten, dass die MDR in<br />
erster Linie Devices, Geräte - also<br />
feste Gegenstände umfasst - und<br />
daher für SaMD überarbeitet werden<br />
muss.“ Deshalb muss bei der Zulassung<br />
laut MDR ein System ausgelernt<br />
haben und bei Veränderung<br />
des Algorithmus durch Datengewinn<br />
und Verbesserung der Anwendung<br />
neu zugelassen werden.<br />
Welche Auswirkungen hätte<br />
eine weitere Regulierung mit<br />
dem AIA?<br />
Mit dem Artificial Intelligence Act<br />
würde eine Regulierung in Krafttreten,<br />
die EU-weit und branchenübergreifend<br />
einheitlich ist. Der bisherige<br />
Entwurf wurde von einigen<br />
Verbänden der Medizintechnik mit<br />
Annotationen und Verbesserungsvorschlägen<br />
versehen, dennoch<br />
würde zusammen mit der MDR eine<br />
doppelte Regulierung vor liegen. Die<br />
Frage ist also: wie soll das funktionieren?<br />
„Ein ausgiebiger Austausch<br />
aller Beteiligten ist essenziell. Die<br />
MedtecLIVE with T4M bietet dafür<br />
den geeigneten Rahmen“, erläutert<br />
Boss. Denn der AIA sei die Antwort<br />
auf das, was gerade in der<br />
Welt passiere, beschreibt Natalie<br />
Gladkov die angedachte Verordnung:<br />
„Einige Länder sind in<br />
Sachen KI schon weiter, teilweise<br />
ethisch fragwürdig.“ Dort, wo die<br />
MDR ihre Grenzen hat, kann die<br />
neue Regulierung auch hier eingreifen.<br />
Eine Abstimmung der geltenden<br />
Regulierungen wäre hierbei<br />
sinnvoll. Ansonsten könne der AIA<br />
dazu führen, dass die Verordnung<br />
in großer Bürokratie ende und Innovationen<br />
dadurch überhaupt nicht<br />
oder nur sehr langsamen auf den<br />
Markt kämen.<br />
Zwei Sichtweisen<br />
sind bezüglich des AIA vertreten:<br />
„Auf der einen Seite ist es eine<br />
Chance, sich als Unternehmen<br />
einen Vorsprung aufzubauen, auf<br />
der anderen Seite ist auch Vorsicht<br />
bezüglich einer Überregulierung<br />
gefragt, vor allem im Bereich der<br />
Medizin und Medizintechnik“, zeigt<br />
Traub auf. Gerade, weil KI wie keine<br />
andere Innovation zuvor, die Möglichkeiten<br />
habe, die Medizinbranche<br />
von Grund auf zu revolutionieren,<br />
bringt Rad an. Dass so ein dynamischer<br />
und machtvoller Bereich<br />
wie KI reguliert werden muss, wird<br />
immer deutlicher. Regeln seien insbesondere<br />
im Gesundheitsbereich<br />
sehr wichtig, stellt Faber fest: „Ich<br />
helfe daher auch sehr gerne als Din-<br />
Botschafter in diesem Bereich bei<br />
der Entwicklung von Din-Specs -<br />
der Vorstufe von Normen - mit, um<br />
pragmatische Lösungen für Unternehmen<br />
zu entwickeln.” Vernünftige<br />
und pragmatische Regelungen<br />
verschaffen außerdem Vertrauen.<br />
„Regulierung und Innovation muss<br />
kein Gegensatz sein. Regulierung<br />
kann Menschen Berührungsängste<br />
nehmen und so den Einsatz neuer<br />
Technologien fördern“, zeigt Muck<br />
auf. Dem stimmt auch Rad zu, denn<br />
die Regulierung schaffe ein Framework<br />
und verkleinere dadurch Ängste,<br />
stärke Vertrauen.<br />
Game Changer oder<br />
Showstopper<br />
Letztendlich dürfen die Patienten<br />
nicht aus den Augen verloren werden,<br />
auch nicht, was es diesen Menschen<br />
kostet, wenn eine neue Technologie<br />
eben nicht eingeführt wird.<br />
„Regulierung kann immer dann gut<br />
werden, wenn es einen engen Austausch<br />
mit dem Markt gibt. Deshalb<br />
wird es auf der MedtecLIVE with T4M<br />
eine Session mit dem Thema Artificial<br />
Intelligence Act (AIA): Game<br />
Changer oder Showstopper für innovative<br />
Medizinprodukte? in Zusammenarbeit<br />
mit dem Bundesverband<br />
Medizintechnologie (BVMed) geben,<br />
bei der dieses und andere Themen<br />
vertieft und diskutiert werden<br />
können“, ergänzt Boss. Denn wo<br />
liegen konkret die Knackpunkte?<br />
Wie gehen die Unternehmen mit<br />
der aktuellen Situation um? Was<br />
braucht es über den AIA an Förderung<br />
für KI-Medizinprodukte hinaus?<br />
Diesen und weiteren Fragen stellen<br />
sich verschiedene Expert:innen der<br />
Session. Klar ist: Sicherlich wird es<br />
noch einige Änderungen im Entwurf<br />
des AIA geben, aber die Verordnung<br />
kann nur durch Austausch verbessert<br />
werden und wird daher auf der<br />
MedtecLIVE with T4M im Mai <strong>2022</strong><br />
bei Ausstellern, Besuchern und Diskussionen<br />
ein großes Thema sein.<br />
Über MedtecLIVE with T4M<br />
Die Messe MedtecLIVE with T4M<br />
ist das führende europäische Frühjahrs-Event<br />
der Medizintechnik und<br />
findet jährlich abwechselnd in Stuttgart<br />
und Nürnberg statt. Die Veranstaltung<br />
deckt die gesamte Wertschöpfungskette<br />
ab und verbindet<br />
dabei die wichtigsten Medizintechnikregionen<br />
in Deutschland. Hier treffen<br />
Entscheider der Inverkehrbringer<br />
und OEMs auf die wichtigsten<br />
Zulieferer der Medizintechnik.<br />
Zitatgeber:<br />
• Christopher Boss, Leiter der<br />
MedtecLIVE with T4M und Executive<br />
Director Exhibitions der<br />
NürnbergMesse GmbH<br />
• Natalie Gladkov, Referentin für<br />
Digitale Medizinprodukte beim<br />
Bundesverband Medizintechnologie<br />
(BVMed)<br />
• Abtin Rad, Global Director für<br />
Funktionale Sicherheit, Software<br />
und Digitalisierung bei TÜV SÜD<br />
• Felix Faber, Gründer und<br />
Geschäftsführer von Mindpeak<br />
• Jonathan Muck, Senior Communications<br />
& Public Affairs Manager<br />
bei Ada Health ◄<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
7
Aktuelles<br />
Think Green – Act Responsible<br />
Wie grüner Strom noch nachhaltiger wird<br />
Die Erzeugung regenerativer Energie soll einen wichtigen Beitrag zur Begrenzung des Klimawandels leisten.<br />
Doch es genügt nicht, den Fokus nur auf die Produktion von „grünem Strom“ zu legen. Auch in diesem Segment<br />
gilt es, mit Ressourcen sparsam umzugehen und Nachhaltigkeit zu fördern.<br />
Weniger Wasser rein,<br />
weniger CO 2 raus<br />
Anwendungsbereich Solar<br />
Autor:<br />
Harry Jacob<br />
freier Journalist aus Augsburg<br />
WECO Contact GmbH<br />
https://wecoconnectors.com<br />
Wenn Geschäftsführer Detlef<br />
Fritsch von Hanau aus „ins Grüne“<br />
fährt, in Richtung Hoher Vogelsberg<br />
oder Hessischer Spessart, dann<br />
begegnet ihm dort nicht nur grüne<br />
Natur, sondern auch grüne Energie.<br />
Zahlreiche Windräder drehen sich<br />
hier an den Bergrücken. Und dass<br />
diese möglichst problemlos funktionieren,<br />
dazu trägt auch sein Unternehmen<br />
WECO Contact bei.<br />
Regenerative Energie ist ein wichtiger<br />
Einsatzbereich des Hanauer<br />
Herstellers von Verbindungselementen<br />
der Elektronik und Elektrotechnik<br />
geworden. Dessen Bauteile finden<br />
sich beispielsweise in den Getriebesteuerungen<br />
der Windkraftanlagen,<br />
in Gezeitenkraftwerken, Solaranlagen<br />
und Wärmepumpen. Doch dieser<br />
Beitrag zum Klima schutz bei der<br />
Gewinnung von Öko-Strom ist dem<br />
Geschäftsführer nicht genug. Seit<br />
fast einem Jahrzehnt ist Nachhaltigkeit<br />
ein entscheidender Aspekt in der<br />
Unternehmensstrategie, getreu dem<br />
Motto „think green – act responsible“.<br />
Ressourcenschonende Prozesse in<br />
der Produktion tragen ebenso dazu<br />
bei, „Green Energy“ noch etwas<br />
grüner zu machen, wie die Langlebigkeit<br />
der Produkte.<br />
Kreislaufwirtschaft beim<br />
Spritzguss<br />
Bereits in der eigenen Produktion<br />
hat das Unternehmen Vorkehrungen<br />
getroffen, mit den eingesetzten<br />
Materialien möglichst sparsam<br />
umzugehen. So werden bei der Herstellung<br />
von Kunststoff-Gehäusen<br />
anfallende Reststoffe – Abfall, Ausschuss<br />
und produktionsbedingter<br />
Überstand – zu Regranulat verarbeitet<br />
und dem Produktionsprozess<br />
kontrolliert wieder zugeführt. Damit<br />
sinkt der Bedarf an neuem Rohstoff,<br />
und es muss weniger wertvolles<br />
Material entsorgt werden.<br />
Diese Umstellung war kein einfacher<br />
Prozess. Faktisch wird der<br />
Kunststoff mit Regranulat-Beimischung<br />
als veränderter Werkstoff<br />
geführt, was neue VDE-, ULund<br />
CSA-Zertifizierungen nötig<br />
machte. Auch die Kunden wurden<br />
über die veränderte Zusammensetzung<br />
informiert, die zwar keine<br />
Veränderung der Eigenschaften<br />
nach sich zieht, aber eine nachhaltigere<br />
Produktion ermöglicht.<br />
Dementsprechend wurde diese<br />
Umstellung bei den Abnehmern<br />
ein hellig befürwortet.<br />
Ein weiterer großer Teil der<br />
Produktion ist die Metallver- und<br />
bearbeitung. Hier fallen Späne,<br />
Abschnitte und Stanzreste an. Diese<br />
werden von Ölrückständen und<br />
anderen Verschmutzungen befreit,<br />
sortenrein gesammelt und als wertvoller<br />
Rohstoff an den Lieferanten<br />
zurückgegeben, der diese wieder<br />
zu neuen Produkten verarbeitet.<br />
Darüber hinaus werden auch zur<br />
Herstellung benötigte Zusatzstoffe,<br />
wie Brauchwasser oder Kühlflüssigkeiten,<br />
aufbereitet und wiederverwendet.<br />
Auf diese Weise konnte<br />
der Ressourcenverbrauch in den<br />
vergangenen neun Jahren deutlich<br />
gesenkt werden.<br />
Bezogen auf eine gleichbleibende<br />
Menge vergleichbarer Bauteile hat<br />
sich innerhalb des Unternehmens<br />
in den vergangenen 5 Jahren der<br />
Wasserverbrauch um 25 Prozent<br />
reduziert. Bei der Energie konnten<br />
rund 20 Prozent eingespart werden.<br />
Zusammen mit dem Einsatz<br />
von Kunststoff-Regranulat trägt<br />
dies zu einem CO 2 -ärmeren Herstellungsprozess<br />
bei, was besonders<br />
für große und internationale<br />
Unternehmen von großer Bedeutung<br />
ist. Denn der Elektro-Konzern<br />
will den CO 2 -Ausstoß in seiner<br />
gesamten Wertschöpfungskette<br />
in den kommenden fünf Jahren<br />
halbieren. Gemeinsam mit diesem<br />
wichtigen Kunden stellt das Unternehmen<br />
derzeit eine CO 2 -Bilanz<br />
auf, mit der die Fortschritte hin zu<br />
einer klima freundlicheren Produktion<br />
dokumentiert werden.<br />
Langlebigkeit versus<br />
Obsoleszenz<br />
Ein weiterer Aspekt der Nachhaltigkeit<br />
betrifft die Lebensdauer von<br />
Anlagen und Komponenten. So ist<br />
ein Solarpanel, das regenerative<br />
Energie liefert, zwar ein guter Beitrag<br />
zum Klimaschutz. Doch wird der<br />
geschmälert, wenn das Panel nicht<br />
8 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Aktuelles<br />
Anwendungsbereich Wasserkraft<br />
die volle Lebensdauer der Siliziumschicht<br />
nutzen kann, sondern schon<br />
vorher entsorgt werden muss, weil<br />
ein Bauteil in der Elektronik ausfällt.<br />
Dies ist nicht nur aus Umweltsicht<br />
zu bedauern, sondern auch<br />
wirtschaftlich verheerend. Denn die<br />
Siliziumschicht ist wesentlich teurer<br />
als einzelne Elektronikkomponenten,<br />
der Reparaturaufwand dagegen oft<br />
so hoch, dass sich dies wirtschaftlich<br />
nicht lohnt. Insofern zeigt sich<br />
ein Multiplikator-Effekt: Die Lebensdauer<br />
der wertmäßig eher unbedeutenden<br />
Bauteile ist ein wesentlicher<br />
Einflussfaktor für die Nachhaltigkeit<br />
des Gesamtsystems.<br />
Das gilt nicht nur für das einzelne<br />
Solarpanel, sondern beispielsweise<br />
genauso für Windkraftanlagen oder<br />
Gezeitenkraftwerke. Hier kommen<br />
Produkte von WECO an zahlreichen<br />
Übergabepunkten zum Einsatz,<br />
in Wechselrichtern und Frequenzumformern<br />
ebenso wie in Motoren,<br />
Pumpen und Generatoren, in<br />
peripheren Steuerungselementen<br />
und in Überwachungsbausteinen.<br />
Auch bei der regenerativen<br />
Wärme-Erzeugung per Wärmepumpen<br />
ist das Hanauer Unternehmen<br />
stark engagiert. Alle namhaften<br />
Hersteller setzen schwerpunktmäßig<br />
auf dessen Bauteile.<br />
Auf raue Bedingungen<br />
ausgelegt<br />
Um eine lange Lebensdauer von<br />
Maschinen und Anlagen zu gewährleisten,<br />
führen die Elektronik-Spezialisten<br />
aufwendige Qualitätstests<br />
durch. So kommen nur geprüfte Bauteile<br />
zur Auslieferung, die ohne weitere<br />
Vorprüfung oder Selektion sofort<br />
verbaut werden können. Dabei können<br />
sich die Kunden auf eine lange<br />
Funktionsfähigkeit verlassen, da die<br />
Produkte selbst rauesten Umweltbedingungen<br />
standhalten, darunter<br />
auch chemischen Flüssigkeiten und<br />
aggressiven Gase.<br />
Dass der Qualitätsanspruch nicht<br />
etwa nur ein Marketingversprechen<br />
ist, zeigte sich kürzlich bei einem<br />
weltweit agierenden Kunden. Dieser<br />
hatte eine Platine einer Überspannung<br />
ausgesetzt, um zu sehen,<br />
welche Schäden dabei entstehen.<br />
Verschiedene Elemente waren dabei<br />
in Rauch aufgegangen – das Bauteil<br />
von WECO hingegen war nach<br />
dem Test noch voll funktionsfähig.<br />
Temperatur- und vibrationsresistent<br />
Ein gefürchtetes Problem bei der<br />
Stromerzeugung in Windkraftanlagen<br />
sind Vibrationen mit wechselndem<br />
Frequenzgang. Kontinuierliche<br />
Erschütterungen können dazu<br />
führen, dass sich Steckverbindungen<br />
unbeabsichtigt oder unkontrolliert<br />
lösen. Bei Anschlüssen auf der<br />
Leiterplatte besteht darüber hinaus<br />
die Gefahr, dass Vibrationen<br />
durch Zug- und Stoßbewegungen<br />
zu mechanischen Belastungen führen,<br />
die zum Ausreißen der Lötstellen<br />
oder Kontaktproblemen durch<br />
sogenannte „kalte Lötstellen“ führen.<br />
Dies kann nicht nur zum Ausfall<br />
der Anlage führen – bei größeren<br />
Strömen droht sogar ein Leiterplattenbrand.<br />
Um solche Probleme zu vermeiden,<br />
hat das Unternehmen eine<br />
eigene Anker- und Einrast-Technik<br />
für Steckverbinder entwickelt. Diese<br />
verhindert nicht nur eine unkontrollierte<br />
Trennung der Verbindung. Sie<br />
schützt darüber hinaus die Löt stellen<br />
vor mechanischem Ausreißen. Temperaturschwankungen<br />
können ebenfalls<br />
zu mechanischen Belastungen<br />
der Bauteile führen und dadurch<br />
eine verlässliche Verbindung gefährden.<br />
Ein intelligentes Design sorgt<br />
für hohe Toleranz gegenüber temperaturbedingten<br />
Veränderungen<br />
der Bauteile, sodass der sichere<br />
Betrieb auch bei großen Temperaturschwankungen<br />
gewährleistet ist.<br />
Unterstützung für grüne<br />
Geschäftsmodelle<br />
Anwendungsbereich Windkraft<br />
Für Hersteller und Betreiber der<br />
Strom- und Wärme-Erzeugung ist<br />
das Ausfallrisiko von erheblicher<br />
wirtschaftlicher Bedeutung. Ungeplante<br />
Stillstände bedeuten Umsatzverluste,<br />
hinzu kommen vergleichsweise<br />
hohe Beschaffungskosten,<br />
wenn beispielsweise ein Solarpanel<br />
oder eine komplette Steuerung<br />
ausgetauscht werden müssen,<br />
und natürlich die Kosten für<br />
den Reparaturaufwand.<br />
Teilweise sind ganze Geschäftsmodelle<br />
von der Ausfallsicherheit der<br />
Produkte abhängig. Ein Beispiel findet<br />
sich im Bereich von Photovoltaik-<br />
Anlagen. Stadtwerke, überregionale<br />
Energieerzeuger und spezialisierte<br />
Unternehmen bieten inzwischen<br />
Leasing-Modelle an, teils inklusive<br />
Service-Bausteinen wie Wartung<br />
und Reparatur. Dementsprechend<br />
hoch ist das Interesse des Leasing-Anbieters,<br />
dass der Service-<br />
Fall möglichst selten bzw. gar nicht<br />
eintritt. Für dieses Geschäftsmodell<br />
haben sich Wechselrichter eines<br />
sehr bekannten deutschen Herstellers<br />
bewährt. Dieser setzt konsequent<br />
auf Bauteile des Hanauer<br />
Spezialisten, um in diesem sensiblen<br />
Kundensegment mit hoher<br />
Lebensdauer zu punkten.<br />
Auch andere Kunden vertrauen<br />
darauf, dass die Elektronik mit der<br />
Lebensdauer der Anlagen und<br />
Geräte mithält. So liefert das Unternehmen<br />
an international tätige Hersteller<br />
die Herzstücke der Technik<br />
für Alarmanlagen und Rauchmelder,<br />
die Teil der Meldezentrale<br />
sind. Fehlalarme dürfen hier ebenso<br />
wenig auftreten wie ein Versagen<br />
der Technik im Ernstfall.<br />
Nachhaltigkeit zahlt sich aus<br />
Der Zusammenhang zwischen<br />
Langlebigkeit und Wirtschaftlichkeit<br />
deckt die unternehmerische Kalkulation<br />
über den gesamten Lebenszyklus<br />
auf, die Total Cost of Ownership<br />
(TCO). Neben den Anschaffungsinvestitionen<br />
werden hier auch die<br />
Betriebskosten, Aufwendungen für<br />
Wartung, Instandhaltung und Reparaturen<br />
und nicht zuletzt die Kosten<br />
der Entsorgung berücksichtigt. Klassisches<br />
Beispiel für eine schlechte<br />
TCO ist eine günstige Maschine, die<br />
über einen hohen Energiebedarf<br />
im laufenden Betrieb die gesparten<br />
Anschaffungskosten mehr als<br />
auffrisst.<br />
Geschäftsführer Detlef Fritsch<br />
räumt ein, dass die Aufwendungen<br />
für ein intelligentes Design der Bauteile,<br />
eine ressourcenschonende<br />
Produktion und die Sicherung der<br />
hohen Qualität bei der Auslieferung<br />
sich im Preis bemerkbar machen.<br />
Doch aufgrund der besonders langen<br />
Lebensdauer und der daraus<br />
resultierenden Einsparungen<br />
er reiche man eine deutlich bessere<br />
TCO. Und nicht zuletzt auch einen<br />
zusätzlichen Beitrag zum Umweltund<br />
Klima schutz. ◄<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
9
Aktuelles<br />
ELECTRONIC ASSEMBLY wird zu DISPLAY VISIONS<br />
DISPLAY VISIONS GmbH<br />
www.lcd-module.de<br />
Nichts ist beständiger als der<br />
Wandel! Nach fast 45 Jahren ändert<br />
die ELECTRONIC ASSEMBLY, der<br />
Spezialist für hochwertige Industrie<br />
Displays Ihren Namen und heißt in<br />
Zukunft DISPLAY VISIONS. Mit der<br />
Namensänderung, soll die Kernkompetenz<br />
des Unternehmens noch<br />
deutlicher hervorgehoben werden.<br />
Displays und HMI-Lösungen<br />
Damit tragen die Experten für industrielle<br />
Displays dem Umstand<br />
Rechnung, dass der Schwerpunkt<br />
ihrer Tätigkeiten schon seit über<br />
zwanzig Jahren auf intelligenten<br />
Displays und HMI-Lösungen sowie<br />
kundenspezifischen Anzeigen<br />
liegt. Das Produktspektrum reicht<br />
von einfachen Sieben-Segment-<br />
Anzeigen für Messinstrumente bis<br />
zum anspruchsvollen Farbdisplay<br />
mit Touch-Panel. Damit bedient<br />
DISPLAY VISIONS eine Vielzahl<br />
von Branchen, von der Prozessautomatisierung<br />
über den Maschinenbau<br />
und die Medizingerätetechnik<br />
bis hin zur Informationstechnik<br />
(IOT). In Sachen LCD-Technologie<br />
ist die inhabergeführte DISPLAY<br />
VISIONS GmbH inzwischen Marktführer<br />
in Europa. Dank des weltweiten<br />
Vertriebsnetzes kommen die Displays<br />
in allen Teilen der Welt zum<br />
Einsatz. Unter dem Motto „making<br />
things easy“, entstehen in Gilching<br />
bei München Displays, die „out of<br />
the box” lauffähig sind. Dank integriertem<br />
Grafik-Controller, bestückt<br />
mit anspruchsvollen Grafikfunktionen<br />
und Animationen, kann der Entwickler<br />
sie über einfache Funktionsaufrufe<br />
nutzen. Der Aufwand für<br />
Assembler-Programmierung und<br />
Test dieser Funktionen entfällt. Das<br />
fertige Produkt ist damit deutlich<br />
schneller und damit zu niedrigeren<br />
Kosten im Markt. Mit eigener Entwicklungsabteilung<br />
und hausinterner<br />
Produktion gewähr leistet DISPLAY<br />
VISIONS ein hohes Qualitätsniveau<br />
und das gewisse Mehr an Flexibilität,<br />
das für den Erfolg seiner Kunden<br />
heutzutage mehr denn je entscheidend<br />
ist. ◄<br />
Der Weg von der Innovation in die Versorgung<br />
Viele zukunftsweisende, bereits auf<br />
dem Gesundheitsmarkt als Produkt<br />
etablierte Innovationen, wurden von<br />
dynamischen Start-ups entwickelt. Der<br />
Weg von der Idee bis zur trag fähigen<br />
und eingeführten Lösung im Gesundheitssystem<br />
ist allerdings sehr lang und<br />
herausfordernd. Ein gutes, interdisziplinäres<br />
Netzwerk ist hier unerlässlich.<br />
Die Auftaktveranstaltung des Medtec-<br />
SUMMIT im Fokus „Wann wird eine<br />
Idee zum Unicorn?“, eine Kooperation<br />
von Bayern Innovativ und des TUM<br />
Venture Lab Healthcare, behandelt<br />
genau diese Thematik. Start-ups und<br />
Scale-ups erhalten praxisnahe Tipps<br />
für alle Phasen der Unternehmensgründung<br />
bis hin zum internationalen<br />
Markteintritt. Die Themen Finanzierung,<br />
Marktzugang, Erstattung und<br />
Regulatorik stehen im Fokus. Nicht<br />
nur die Herausforderungen, sondern<br />
vor allem auch die Lösungen werden<br />
präsentiert. Für die Panels und Vorträge<br />
konnten renommierte Key Note<br />
Speaker wie Stefan Vielmeier, Gründer<br />
und CEO der Brainlab AG sowie<br />
Helmut Schönen berger, Geschäftsführer<br />
der UnternehmerTUM GmbH<br />
gewonnen werden. Neben spannenden<br />
Vorträgen, Diskussionsrunden<br />
und aktivem Networking werden<br />
zwei Workshops für die Teilnehmenden<br />
angeboten. Der Workshop<br />
„Investmentlandschaft in Bayern und<br />
Anregungen zur Verbesserung“ richtet<br />
sich an private und institutionelle<br />
Investoren. Der parallel stattfindende<br />
Workshop „Importance of Time-to-<br />
Market: Beschleunigung in der Skalierung<br />
von Geschäfts modellen“ ist<br />
für Start-ups sowie deren Netzwerkpartner<br />
relevant. Innovationsförderung<br />
sowie deren Einbindung in die medizinische<br />
und klinische Infrastruktur sind<br />
von hoher Relevanz für die Gesundheitsbranche.<br />
Die Teilnehmenden werden<br />
mit Vorträgen und in Workshops<br />
durch die vier Phasen Pre-Seed, Seed,<br />
Series-A und Scale-up geführt. Der<br />
Medtec SUMMIT im Fokus adressiert<br />
Start-ups aus den Bereichen Medizintechnik,<br />
Digital Health sowie Biotechnologie.<br />
Pre-Seed-Phase<br />
Das erste Veranstaltungspanel<br />
konzentriert sich auf die Vorgründungsphase.<br />
Hierbei geht es neben<br />
der Teamzusammensetzung, der IP<br />
und der Lizensierung vor allem auch<br />
um die verschiedenen frühen Finanzierungsmöglichkeiten.<br />
Seed-Phase<br />
In dieser Phase sind Funktionsmuster<br />
in Prototypen zu überführen<br />
sowie Detailpläne für Zulassung,<br />
Marktzugang und Erstattung zu erarbeiten.<br />
Ein Kernthema ist die Finanzierung<br />
durch Business Angels und Frühphasen-Investoren.<br />
Mit der Installation<br />
der ersten Systeme, dem Deployment<br />
der Software oder der Durchführung<br />
von klinischen Studien ist die nächste<br />
Phase, die Serie-A-Phase, erreicht.<br />
Als Highlight dieses Panels berichtet<br />
ein Start-up-Team über seine Erfahrungen<br />
in dieser Phase.<br />
Serie-A-Phase<br />
In dieser Phase starten die klinischen<br />
Studien und die Skalierung<br />
wird vorbereitet. Expertinnen und<br />
Experten berichten über die Relevanz<br />
des Aufbaus von Referenzzentren.<br />
Scale-up-Phase<br />
Nach erfolgreichem Markteintritt<br />
geht es um die Skalierung in weitere<br />
internationale Märkte oder auch weitere<br />
Indikationen sowie die damit verbunden<br />
Herausforderungen.<br />
Forum MedTech Pharma e.V.<br />
www.medtech-pharma.de<br />
10 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
DAS BESTE AUS<br />
ZWEI WELTEN<br />
onsite – online<br />
two brands – one event<br />
3.–5.5.<br />
<strong>2022</strong><br />
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Innovationen erlebbar. Im Fokus: der gesamte Herstellungsprozess<br />
der Medizintechnik – von der Idee zur Produktion.<br />
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Halle 10<br />
70629 Stuttgart
Dienstleistung<br />
User Interfaces:<br />
Vom Hersteller zum Dienstleister<br />
Umfangreiche Dokumentation wird mitgeliefert<br />
Kabellose User Interfaces sind im OP – hier eine Demo-Installation von<br />
steute Meditec auf einer Medizintechnik-Messe – inzwischen Standard<br />
User Interfaces, die per Funk<br />
bedient werden, bieten diverse Vorteile<br />
und haben sich deshalb in vielen<br />
Bereichen der Medizin durchgesetzt.<br />
Der Gerätehersteller muss<br />
allerdings mit höheren Prüfungs- und<br />
Dokumentationsaufwand rechnen<br />
als bei kabelgebundenen Bediensystemen<br />
- es sei denn, sein Lieferant<br />
ist MDR-ready und bietet ihm<br />
sein User Interface direkt mit der<br />
entsprechenden Dokumentation an<br />
Autor:<br />
Guido Becker,<br />
Division Manager Meditec,<br />
steute Technologies<br />
GmbH & Co. KG<br />
www.steute-meditec.com<br />
Bei der Entwicklung von Medizingeräten<br />
steigt der Dokumentationsaufwand<br />
durch neue Richtlinien<br />
und Normen spürbar. Die<br />
Medizinprodukte-Richtlinie (MDR)<br />
ist sicherlich das markanteste,<br />
aber keineswegs das einzige Beispiel.<br />
So einleuchtend die Notwendigkeit<br />
einer sorgfältigen Dokumentation<br />
und der damit verbunden<br />
Prüfungen, Tests und Nachweise<br />
in der Medizintechnik auch<br />
ist: Der Einsatz neuer Technologien,<br />
die in der Praxis des OP-<br />
Betriebs deutliche Vorteile bringen,<br />
wird dadurch komplexer<br />
und zeitaufwändiger – und das<br />
in einer Situation, wo schon der<br />
„Status quo“ der (Medizin-)Technik<br />
aufgrund neuer Richtlinien und<br />
Anforderungen einen erheblichen<br />
Aufwand an zusätzlicher Dokumentation<br />
erfordert.<br />
Aus Sicht der Zulieferer von Subsystemen<br />
für Medizingeräte kann<br />
die aufwändige Dokumentation,<br />
die längst nicht nur die Koexistenz<br />
betrifft, ein Hemmnis für die breitere<br />
Nutzung von Innovationen sein. Das<br />
betrifft auch und insbesondere die<br />
Nutzung von Funktechnologien zur<br />
Kommunikation zwischen dem Medizingerät<br />
und seinem User Interface.<br />
Immer mehr Funksysteme<br />
im OP<br />
Die erhöhten Anforderungen<br />
haben in diesem Fall schon deshalb<br />
ihre Berechtigung, weil im OP<br />
immer mehr Funksysteme zum Einsatz<br />
kommen, was seinen Grund<br />
eben in den Vorteilen der Funkkommunikation<br />
hat. Aus diesem Grund<br />
muss z. B. die Koexistenz des einzusetzenden<br />
Funkstandards gegenüber<br />
diversen anderen Funknetzen<br />
bzw. -frequenzen (WLAN, Bluetooth,<br />
Zigbee, Mikrowellen…) nach IEEE/<br />
ANSI C63.27 geprüft, nach gewiesen<br />
und dokumentiert werden. Auch die<br />
FDA fordert von den Medizingeräte-<br />
Herstellern den Nachweis der Koexistenz<br />
von Funksystemen.<br />
Ebenfalls zu berücksichtigen sind<br />
beim Einsatz von Funksystemen<br />
im OP u. a. die „Radio Equipment<br />
Directive“ (RED), die EMV-Richtlinie<br />
für medizintechnische Applikationen<br />
(IEC 60601-1-2:2016) und<br />
ggf. auch länderspezifische Vorschriften<br />
für Funksysteme.<br />
Standard-<br />
Funkbediensysteme:<br />
Dokumentation ist schon<br />
vorhanden<br />
Hersteller von Medizingeräten, die<br />
Funk-User-Interfaces aus dem Standardprogamm<br />
von steute Meditec<br />
(Bild 1) beziehen, müssen trotz dieser<br />
zusätzlichen Anforderungen<br />
nicht mit erhöhtem Dokumentationsaufwand<br />
rechnen. Diese Standard-Funkbediensysteme<br />
wurden<br />
nach allen relevanten Vorschriften<br />
getestet, und ihr Funkmodul ist in<br />
wichtigen Märkten wie Nordamerika<br />
(FCC), Europa (RED), Kanada<br />
(IC) und Japan (ARIB) zugelassen.<br />
Die entsprechenden Belege einschließlich<br />
der Testreports werden<br />
jeweils mitgeliefert, so dass sie in<br />
die Dokumentation des Gesamtsystems<br />
integriert werden können.<br />
Dokumentation auch für<br />
kundenspezifische User<br />
Interfaces<br />
Bei den kundenspezifischen User<br />
Interfaces der „Custom“-Reihe hingegen<br />
müssen diese Prüfungen individuell<br />
durchgeführt und dokumentiert<br />
werden. Um den Anwendern<br />
die Nutzung dieser Art von Bediensystemen<br />
so einfach wie möglich zu<br />
machen, nimmt steute Meditec seinen<br />
Kunden die Prüf- und Dokumentationspflichten<br />
gemäß den eben<br />
erwähnten Richtlinien weitestgehend<br />
ab, wenn sie es wünschen. Das<br />
spart aus Sicht des Geräteherstellers<br />
(Entwicklungs-)Zeit. Da steute<br />
Vernetzung im OP<br />
Vorteile für Funk im OP<br />
Für den Trend zu User Interfaces, die per Funk kommunizieren,<br />
gibt es gute Gründe. Die Bediensysteme lassen sich freier positionieren<br />
– das erlaubt eine ergonomischere Bedienung. Außerdem<br />
stellen sie aus Hygienesicht kein Problem dar, weil sie weder Kabel<br />
noch Kabeleinführung benötigen. Mit Blick auf die (nahe) Zukunft wird<br />
ein weiterer Vorteil sichtbar: Künftig werden sich mehrere Medizingeräte<br />
mit einem einzigen Funk-User-Interface bedienen. Dafür werden<br />
– unter Mitwirkung von steute Meditec – aktuell die Grund lagen<br />
in der Entwicklung und der Normung (insbesondere in der Normenfamilie<br />
IEEE 11073) geschaffen. Diese Vernetzung wird unter der<br />
Bezeichnung SDC (Service-oriented Device Connectivity) vorangetrieben.<br />
Erste Praxis-Anwendungen gibt es bereits.<br />
12 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Dienstleistung<br />
Beispiel für kabellose Standard-Fußschalter für Medizingeräte,<br />
die kompakte Empfangseinheit wird am Gerät installiert<br />
Meditec umfassende Erfahrungen<br />
mit der entsprechenden Dokumentation<br />
hat, ist die Qualität der geforderten<br />
Nachweise hoch und sie<br />
erfüllen auch in vollem Umfang die<br />
jeweiligen Anforderungen.<br />
Vereinfachtes<br />
Doku-Verfahren: Die<br />
„Gap-Analyse“<br />
Allerdings ist es letztlich die Aufgabe<br />
des Medizingeräte-Herstellers,<br />
diese Nachweise als Inverkehrbringer<br />
beizustellen. Mit den Prüfungen<br />
und den entsprechenden Dokumenten<br />
einschließlich der Testberichte<br />
muss er die von steute gelieferten<br />
Ergebnisse der Tests aber<br />
nur noch dahingehend prüfen, ob<br />
die Werte nach der Integration des<br />
User Interface in das Gesamt system<br />
zutreffend sind. Dieses Vorgehen<br />
bezeichnet man als Delta- oder<br />
Gap-Analyse. Als „vereinfachte<br />
Zulassung“ für kabellose Produkte<br />
im Sinne des Leitfadens der ETSI-<br />
Norm (ETSI EG 203 367) ist es normenkonform.<br />
Zertifikat für weltweite<br />
Zulassung<br />
Als Ergebnis der Prüfungen und<br />
der dokumentierten Tests der kabellosen<br />
User Interfaces liefert steute<br />
auf Wunsch ein „Certificate of Compliance“,<br />
das von der CSA erteilt<br />
wird. Überdies kann auch ein CB-<br />
Report erstellt werden, der dem in<br />
der Elektromedizin bekannten CB-<br />
Schema folgt und von internationalen<br />
Zulassungsstellen akzeptiert<br />
wird.<br />
Umfassende<br />
Software-Prüfung<br />
Damit ist das Aufgabenfeld<br />
der Dokumentation aber noch<br />
längst nicht abgeschlossen. Da<br />
für die kundenspezifischen User<br />
Interfaces individuelle Software<br />
geschrieben wird, gelten hier weitere<br />
und umfangreiche Prüf- und<br />
Dokumentationspflichten, die alle<br />
Phasen des Lebenszyklusprozesses<br />
nach EN 62304 berücksichtigen.<br />
Das gilt übrigens auch<br />
für kabelgebundene User Interfaces,<br />
sofern sie individuelle Software<br />
(z. B. die Anbindung an ein<br />
Bussystem) nutzen. Beide Arten<br />
von Prüfungen bzw. Nachweisen<br />
kann steute Meditec ebenfalls<br />
übernehmen.<br />
Weitere Anforderungen:<br />
Risikobetrachtung und<br />
-analyse<br />
Die Test- und Dokumentationspflichten<br />
gehen sogar noch weiter,<br />
weil auch die Risiken für den<br />
Anwender und die Umwelt ermittelt<br />
werden müssen. Dabei gelten<br />
die Anforderungen der EN 14971<br />
an das (ebenfalls geforderte und<br />
zu dokumentierende) Risikomanagement.<br />
Zudem muss für alle<br />
Bediensysteme – auch die kabelgebundenen<br />
– eine Risikobetrachtung<br />
durchgeführt werden. Deren<br />
Ergebnisse stellt steute dem Medizingerätehersteller<br />
als Eingangsdaten<br />
für die Risikoanalyse des<br />
Gesamtsystems zur Verfügung.<br />
„MDR-ready“:<br />
Dokumentation gemäß MDR<br />
und FDA<br />
Nach wie vor intensiv diskutiert<br />
werden die Anforderungen der Medizingeräte-Richtlinie<br />
(MDR). User<br />
Interfaces von steute sind MDRready,<br />
das heißt steute Meditec<br />
stellt seinen Kunden auf Wunsch die<br />
Spezifikationen, Prozessinformationen,<br />
Risikoanalysen und Zertifikate<br />
ihrer Bediensysteme bereit. Diese<br />
Dokumentation können die Hersteller<br />
einfach in ihre Gerätehauptakte<br />
übernehmen. Damit erbringen sie<br />
den Nachweis, dass die User Interfaces<br />
den Anforderungen der MDR<br />
entsprechen.<br />
Dieses Service-Angebot gilt nicht<br />
nur für Europa, sondern bei Bedarf<br />
auch für den amerikanischen Markt.<br />
Denn steute Meditec ist bei der FDA<br />
im Rahmen der „FDA Establishment<br />
Registration“ (21 CFR 807) als<br />
„Contract Manufacturer“ registriert<br />
und kann sich somit als Auftragsfertiger<br />
auf das Device Listing des<br />
vom Kunden gefertigten Medizinsystems<br />
verlinken. Das vereinfacht<br />
aus Sicht des Medizingeräteherstellers<br />
den Nachweis, dass seine eingesetzten<br />
Komponenten den Anforderungen<br />
der FDA entsprechen.<br />
Bewährtes Funksystem für<br />
den OP<br />
Als Funksystem kommt in allen<br />
Fällen das von steute eigens für die<br />
Medizintechnik entwickelte Funkprotokoll<br />
SW2.4LE-MED zum Einsatz,<br />
das sich u. a. durch geringen Energieverbrauch<br />
und schnelle Reaktionszeit<br />
auszeichnet. Die Übertragungssicherheit<br />
wird durch die sehr<br />
geringe Restfehlerwahrscheinlichkeit<br />
von unter 1 x 10-9 1/h dokumentiert.<br />
Damit erfüllt das Funksystem<br />
die Anforderungen von SIL 3 (Safety<br />
Integrity Level nach IEC 61508).<br />
Vom Hersteller zum<br />
Dienstleister<br />
Die Dienstleistung der Dokumentation<br />
von kundenspezifischen Produkten<br />
und Systemen verursacht<br />
einen hohen Arbeitsaufwand und<br />
setzt viele Prüfungen voraus (die<br />
steute überwiegend im eigenen,<br />
gut ausgestatteten Entwicklungszentrum<br />
erledigen kann). Deshalb<br />
ist eine solche Dokumentation für<br />
einen Hersteller von User Interfaces<br />
nicht selbstverständlich. Aus Sicht<br />
der Hersteller von Medizingeräten<br />
erspart dieses Dokumentationspaket<br />
sehr viel Arbeit. Und er kann sichergehen,<br />
dass im Zuge der Prüfungen<br />
durch internationale oder nationale<br />
Prüfstellen keine Überraschungen<br />
auftreten. Aus der Perspektive von<br />
steute Meditec bietet dieser Service<br />
auch ein Mehrwert, weil es einen<br />
wertvollen Schritt auf dem Weg<br />
von Hersteller zum umfassenden<br />
Diestleistungs-Anbieter darstellt. ◄<br />
Joystick in Action<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
Bei kundenspezifischen User Interface-Entwicklungen von steute Meditec<br />
kommt die Funktechnik SW2.4LE-MED fast ausnahmslos zum Einsatz. Im<br />
Bild: Bediensystem für Operationsmikroskope<br />
13
Dienstleistung<br />
Maßgeschneiderte Embedded Systeme für die Medizintechnik<br />
© Ginzinger electronic systems GmbH<br />
In der Medizintechnik sind Elektronik<br />
und Embedded Systems wichtige<br />
Kernbestandteile. Sie senken die<br />
Kosten und ermöglichen ganz neue<br />
Einsatzgebiete. Der große Fortschritt<br />
in diesem Bereich erhöht die Qualität<br />
der Gesundheitsversorgung und<br />
reduziert Kosten für medizinisches<br />
Management. Für das Design, sowie<br />
die Entwicklung und Produktion von<br />
Embedded Systemen und Elektronik<br />
ist speziell im Bereich Medizintechnik<br />
viel Knowhow in unterschiedlichen<br />
Disziplinen notwendig.<br />
Medizintechnik gehört zu den<br />
Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts.<br />
Elektronik und Embedded<br />
Systeme sind heutzutage nicht mehr<br />
aus der Medizin wegzudenken. Ob<br />
als Wearable am Körper, Herz-Lungen-Maschinen<br />
im Krankenhaus,<br />
Diagnosegeräte, Laborausstattung<br />
oder Behandlungsgeräte für den<br />
Zahnarzt. Elektronik und Software<br />
sind allgegenwärtig. Der große Fortschritt<br />
in der Medizintechnik erhöht<br />
die Qualität der Gesundheitsversorgung<br />
und reduziert die Kosten<br />
für das medizinische Management.<br />
Normen und Zertifizierung<br />
Der Einsatz von Technik in der<br />
Medizin erfordert strikte Maßnahmen<br />
zum Ausschluss von Fehlfunktionen<br />
und zur dauerhaften Sicherung<br />
der Qualität. Diese Maßnahmen<br />
sind über den gesamten Produktlebenszyklus<br />
einzuhalten und<br />
zu dokumentieren. Es beginnt mit<br />
den Spezifikationen über die Entwicklung<br />
bis zur Abkündigung des<br />
Produkts. Von den Systemen der<br />
Medizintechnik darf keine Gefahr<br />
für Leib und Leben ausgehen.<br />
Aus diesem Grund sind für die<br />
Entwicklung von medizintechnischen<br />
Geräten viele Normen und Vorschriften<br />
zu berücksichtigen. Vor dem Einsatz<br />
der Geräte werden zahlreiche<br />
Zertifizierungen durchlaufen. Über<br />
den Lebenszyklus eines Medizintechnikprodukts<br />
werden die Qualität<br />
der Produktion und des Produkts<br />
laufend von Behörden und<br />
befugten Institutionen überwacht.<br />
Wichtige Richtlinien und<br />
Normen<br />
Einige wichtige Richtlinien und Normen<br />
der Medizintechnik, die Entwickler<br />
kennen müssen sind:<br />
• Medical Device Regulation MDR<br />
der EU<br />
• IVDR – In-vitro-Diagnostic Device<br />
Regulation der EU<br />
• EN ISO 13485 – Managementsystem<br />
für Design und Herstellung<br />
von Medizinprodukten<br />
• EN 60601 - Normenkomplex über<br />
medizinische elektrische Geräte<br />
und Systeme<br />
Einfache Bedienung und<br />
optimale Nutzung<br />
Einfaches, intuitives und fehlerfreies<br />
Bedienen ist in der Medizintechnik<br />
wichtig. Nicht zuletzt ist<br />
das User-Interface auch ein wichtiges<br />
Designelement eines Geräts<br />
und Entscheidungsgrundlage für<br />
den potenziellen Käufer oder die<br />
potenzielle Käuferin. Die optimale<br />
User-Experience steigert die<br />
Akzeptanz und reduziert den Lernaufwand<br />
sowie die Fehleranfälligkeit<br />
beim Anwender. In kritischen<br />
HTV - Das Hochleistungszentrum für elektronische Komponenten<br />
Vorsicht – gefälschte Bauteile!<br />
Spürnase im Einsatz<br />
HTV-Institut für Materialanalyse empfiehlt<br />
internationalen SAE-Standard AS6081<br />
zur Ermittlung von Bauteilfälschungen<br />
Inspektion und frühzeitige Erkennung<br />
von gefälschten EEE-Bauteilen durch<br />
akustische Mikroskopie (SAM)<br />
Weitere Dienstleistungen<br />
- Test<br />
- Bauteilprogrammierung<br />
- Langzeitkonservierung & -lagerung<br />
- Institut für Materialanalyse<br />
- Bauteilbearbeitung<br />
- HTV-Akademie<br />
Viele weltweit<br />
einmalige<br />
Dienstleistungen!<br />
HTV Halbleiter-Test & Vertriebs-GmbH<br />
Robert-Bosch-Str. 28 • D-64625 Bensheim<br />
Tel.: +49 (0) 62 51 / 8 48 00-0 • Fax: +49 (0) 62 51 / 8 48 00-30<br />
E-Mail: vertrieb@HTV-GmbH.de • Internet: www.HTV-GmbH.de<br />
14 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Dienstleistung<br />
Umgebungen, wie Behandlungsräumen<br />
oder Laboren muss dafür<br />
gesorgt werden, dass Bedienoberflächen<br />
des HMI und Schalterelemente<br />
keimfrei gehalten werden.<br />
Heute wird die Bedienung von Medizingeräten<br />
mittels Sprachein- und<br />
Ausgabe vereinfacht. Künstliche<br />
Intelligenz unterstützt beim Einsatz,<br />
indem sie beispielsweise Vorschläge<br />
zur Interpretation von Bildern<br />
oder Messergebnissen in der<br />
Diagnostik macht und die Nutzerin<br />
bzw. den Nutzer bei wichtigen Entscheidungen<br />
entlastet.<br />
Messtechnik, Sensoren und<br />
Aktoren<br />
In der Medizintechnik kommen<br />
vielfältige Sensoren zum Einsatz,<br />
um Vitaldaten zu erfassen oder<br />
Substanzen in Laboren zu analysieren.<br />
Direkt am Körper eines Patienten<br />
oder einer Patientin können<br />
Puls, Blutdruck oder Körpertemperatur<br />
erfasst werden. Mittels komplexer,<br />
spektroskopischer Verfahren<br />
kann in einem Laborgerät die<br />
Zusammensetzung von Geweben<br />
und Flüssigkeiten bestimmt werden.<br />
Die technische Herausforderung<br />
besteht dabei sehr oft im kontinuierlichen<br />
Erfassen und Verarbeiten<br />
von Kleinstsignalen in störanfälligen<br />
Umgebungen. Umfassende<br />
Erfahrung mit Analogtechnik<br />
und digitaler Signalverarbeitung<br />
ist ein wichtiges Rüstzeug für<br />
den Entwickler. Mit der Elektronik<br />
werden oft auch optische Systeme<br />
integriert, was wiederum Spezialwissen<br />
erfordert.<br />
Für alle Messungen am Körper<br />
eines Patienten sind höchstmögliche<br />
Sicherheitsstandards einzuhalten.<br />
Das gilt selbstverständlich<br />
auch für den aktiven Eingriff durch<br />
ein Medizingerät. Die eingesetzten<br />
Aktoren, wie Pumpen zum Transport<br />
von Körperflüssigkeiten oder<br />
Antriebe zum Bohren oder Schneiden<br />
von Knochen oder Geweben<br />
müssen zuverlässig funktionieren.<br />
Der Entwickler eines Medizingeräts<br />
muss sicherstellen und<br />
nachweisen, dass der Einsatz mit<br />
minimalem Risiko durchgeführt<br />
werden kann.<br />
Mobilität,<br />
Energiemanagement und<br />
Rechenleistung<br />
Zunehmende Miniaturisierung<br />
und Rechenleistung von Elektronik<br />
Wir führen Technologien zusammen<br />
Die Helmut Hund GmbH in Wetzlar ist<br />
seit über 50 Jahren auf kundenspezifische<br />
Produktentwicklungen und Fertigung in den<br />
Bereichen Optik/Faseroptik, Elektronik und<br />
Feinwerktechnik spezialisiert.<br />
Im Schwerpunkt werden Baugruppen und<br />
Systemlösungen für die Bereiche Medizintechnik,<br />
Messtechnik/Sensorik und Umweltmesstechnik<br />
gefertigt. Darüber hinaus<br />
werden Instrumente unter dem Markennamen<br />
HUND vertrieben, beispielsweise für<br />
Anwendungen in der Medizintechnik, der<br />
Mikroskopie und der Pollen- und Umweltmesstechnik.<br />
und Embedded Systemen ermöglichen<br />
heute Medizingeräte, die klein<br />
und kompakt direkt am Patienten.<br />
Daten sammeln und Kontrollentscheidungen<br />
treffen. Dabei werden<br />
Mikrocontroller mit minimalem<br />
Energiebedarf und ein ausgeklügeltes<br />
Energiemanagement<br />
für einen lang lebigen und schonenden<br />
Batteriebetrieb kombiniert.<br />
Herzschritt macher können<br />
heute mit einer einzigen Batterie<br />
bis zu 10 Jahre betrieben werden.<br />
Die Rechenleistung der eingesetzten<br />
Prozessoren ermöglicht<br />
eine umfangreiche Signalvorverarbeitung<br />
und Auswertung bis<br />
zum Einsatz von Algorithmen aus<br />
dem Bereich Machine Learning<br />
und Künstliche Intelligenz. Entwickler<br />
von Medizingeräten müssen<br />
mit Batterietechnik und deren<br />
sicherer Anwendung ebenso vertraut<br />
sein, wie mit den möglichen<br />
Energiesparstufen unterschiedlicher<br />
Mikroprozessoren. Die Einsatzfälle<br />
des Geräts sind genau zu<br />
Helmut Hund GmbH<br />
Artur-Herzog-Straße 2 · D-35580 Wetzlar · Germany<br />
Tel. +49 (0) 6441 2004-0 · Fax +49 (0) 6441 2004-44<br />
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meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
15
Dienstleistung<br />
von Medizingeräten sollte immer die<br />
Sicherheit im Fokus haben und mit<br />
den dafür notwendigen Vorschriften<br />
und Abläufen vertraut sein.<br />
© Ginzinger electronic systems GmbH<br />
analysieren, um eine exakte Energiebilanz<br />
zu berechnen.<br />
Connectivity und Security<br />
Wir erleben auch in der Medizin<br />
eine digitale Revolution, die alle<br />
Lebens- und Wirtschaftsbereiche<br />
grundlegend erfasst. Medizingeräte<br />
werden immer intelligenter und laufen<br />
nur noch selten im Inselbetrieb.<br />
Vitaldaten der Patientin oder des<br />
Patienten und Diagnosedaten aus<br />
Labors werden nahtlos an medizinische<br />
IT-Systeme übertragen und<br />
ausgewertet.<br />
Dabei kommen unterschiedliche<br />
Netzwerk- und Funkstandards zum<br />
Einsatz, und es muss jederzeit die<br />
Integrität und Sicherheit der Daten<br />
gewährleistet sein. Patientendaten<br />
sind äußerst sensibel und es sind<br />
dafür die höchsten Datenschutzstandards<br />
zu berücksichtigen. Geräte<br />
werden mit medizinisch zertifizierten<br />
Cloud-Systemen betrieben.<br />
Die Übertragung der Daten erfolgt<br />
verschlüsselt und abge sichert.<br />
Manipulationen und unberechtigte<br />
Zugriffe sind zu verhindern. Bei der<br />
Entwicklung moderner Medizingeräte<br />
ist daher Knowhow über Netzwerktechnik,<br />
Netzwerksicherheit und<br />
Verschlüsselung gefordert.<br />
Sicherheit und<br />
Zuverlässigkeit<br />
Medizingeräte müssen dauerhaft<br />
und zuverlässig funktionieren. Das<br />
Risiko für Fehlfunktionen im Betrieb<br />
© DMU GmbH<br />
ist bereits in der Entwicklung zu minimieren.<br />
Dafür sind laufend umfangreiche<br />
Risikoanalysen durchzuführen.<br />
Auf Basis dieser Analysen werden<br />
Maßnahmen abgeleitet, um<br />
potenzielle Bedrohungen weiter zu<br />
minimieren. Zum Einsatz kommen<br />
redundante Systeme, ausgeklügelte<br />
Überwachungsfunktionen in Hardund<br />
Software und Bausteine, die<br />
den vorgeschriebenen Standards<br />
genügen. Weiterhin muss die langfristige<br />
Wartung und Pflege eines<br />
Medizinprodukts über den gesamten<br />
Lebenszyklus gewährleistet<br />
sein, um dauerhaft höchstmögliche<br />
Sicherheit zu garantieren.<br />
Beim eingesetzten Material<br />
werden im medizinischen Umfeld<br />
ebenfalls spezielle Anforderungen<br />
berücksichtigt. Oberflächen, Taster<br />
oder Touch-Displays sollten desinfizierbar<br />
sein. Einige Komponenten<br />
müssen über die Lebenszeit<br />
eine bestimmte Anzahl an Sterilisationszyklen<br />
in einem Autoklaven<br />
unbeschadet verkraften. Im Kontakt<br />
mit dem Patienten oder der<br />
Patientin müssen bioverträgliche<br />
oder atmungsaktive Materialien<br />
verwendet werden. Der Entwickler<br />
© WH Dentalwerk Bürmoos GmbH<br />
Stabilität über viele Jahre<br />
Um eine robuste Hard- und Softwareplattform<br />
für die Serienproduktion<br />
zu schaffen, müssen die Aufwände<br />
für Integration, laufende Wartung<br />
und Erweiterungen von Anfang<br />
an und über den gesamten Produktlebenszyklus<br />
betrachtet werden.<br />
Trotz der sich rasch ändernden<br />
Ansprüche verlangt die Medizintechnik<br />
nach langer Lebensdauer ihrer<br />
Geräte. Änderungen in Hardware<br />
oder Software ziehen langwierige<br />
Zulassungsprozeduren nach sich.<br />
Schon beim Gerätedesign muss<br />
darauf geachtet werden, dass langlebige<br />
Bauteile, möglichst aus mehreren<br />
Quellen, eingesetzt und validiert<br />
werden. Die Embedded-Software<br />
muss äußerst stabil, fehlertolerant<br />
und robust gestaltet sein. Updates,<br />
z. B. bei neuen Bedrohungsszenarien<br />
oder für neue Funktionen, müssen<br />
rasch und sicher eingespielt werden<br />
können. In jedem Fall ist über<br />
die Entwicklung hinaus eine langfristig<br />
stabile Partnerschaft mit dem<br />
Entwicklungspartner unabdingbar.<br />
Ginzinger electronic<br />
systems<br />
Ginzinger electronic systems ist<br />
ein Komplettanbieter für die Entwicklung<br />
maßgeschneiderter, integrierter<br />
Embedded Linux Hard- und<br />
Softwarekomponenten, Leistungselektronik,<br />
Microcontroller-Lösungen<br />
und deren langfristige Produktion.<br />
Ginzinger electronic<br />
systems GmbH<br />
www.ginzinger.com<br />
16 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Dienstleistung<br />
Möglichkeiten der Sensorintegration für die Katheter-Herstellung erweitert<br />
Neue Therapien im Bereich der Elektrophysiologie,<br />
der neurovaskulären Medizin, der Bildgebung<br />
und der renalen Denervierung erfordern,<br />
dass die Medizintechnik-Branche mehr Funktionen<br />
auf kleinerem Raum integriert. Die Miniaturisierung<br />
und die Integration komplizierter<br />
Sensoren ist eine zentrale Herausforderung.<br />
Als Fertigungs- und Entwicklungspartner bietet<br />
Freudenberg seinen Kunden neue Technologien<br />
für diese sich schnell verändernde Landschaft.<br />
„Wir kennen die Schwierigkeiten bei der Handhabung<br />
empfindlicher Sensoren in komplexen<br />
Montageprozessen. Wir wissen, dass die Architektur<br />
und die Stapelung von Toleranzen für<br />
diese empfindlichen Komponenten, die gleichzeitig<br />
einer hohen Belastung als auch Komprimierung<br />
unterliegen, angepasst werden müssen“,<br />
sagt Dr. Mark Ostwald, Präsident der Strategischen<br />
Geschäftseinheit Minimal-Invasive<br />
Lösungen von Freudenberg Medical. „Aufgrund<br />
unserer Erfahrung wissen wir am besten, wie<br />
man mit schwankenden Temperaturen umgeht<br />
und wie man Prozesse verfeinert, um sie reproduzierbar<br />
zu machen und besser auf die Fertigung<br />
abzustimmen.“<br />
Durch seine strategisch erweiterten Fähigkeiten<br />
kann Freudenberg mit Sensoren wie<br />
Temperatur- und Drucksensoren, ganzen Sensorengruppen<br />
und faseroptischen Sensoren<br />
arbeiten. Mit seiner vertikal integrierten Katheter-Entwicklung<br />
und -Herstellung ist das Unternehmen<br />
der ideale Partner für intelligente Katheter<br />
und Transkatheter-Systeme. Weitere Informationen<br />
gibt die Fallstudie.<br />
Vom Konzept bis zur<br />
Kommerzialisierung<br />
Freudenberg Medical verfügt über ein umfassendes<br />
Know-how in der Katheter-Entwicklung.<br />
Dieses umfasst Teilbereiche wie hochentwickelte<br />
Extrusion, Griff- und Schaftentwicklung,<br />
Ballonentwicklung und -herstellung, Feinrohre<br />
und Mikrokomponenten aus Metall, Bauteilund<br />
Sensorintegration sowie Beschichtungen.<br />
Vom Konzept bis zur Kommerzialisierung hat<br />
Freudenberg Medical alle Lösungen parat, um<br />
qualitativ hochwertige Produkte schnell auf den<br />
Markt zu bringen.<br />
Freudenberg Medical<br />
www.freudenbergmedical.de<br />
cms electronics ist ein Komplettanbieter<br />
für Electronic-Manufacturing-Services<br />
(EMS): von der Entwicklung über das Design,<br />
die Musterfertigung, den Materialeinkauf, das<br />
Bestücken der Baugruppen inklusive dem<br />
Testen bis zur Endgerätemontage bekommen<br />
Kunden alles aus einer Hand. Hauptmärkte<br />
sind Automotive, Industrie, erneuerbare Energien<br />
und Medizintechnik.<br />
cms electronics bietet integrierte Lösungen<br />
über die gesamte Versorgungskette und jahrzehntelange<br />
Erfahrung in der EMS-Fertigung.<br />
Ihr Partner für die Elektronikfertigung<br />
Unser Service – Ihr Gewinn:<br />
■ Entwicklung von Hard- und Software<br />
für elektronische und mechatronische<br />
Baugruppen, Geräte und Systeme<br />
■ Kundenspezifisches Design<br />
■ Entwicklung von Testkonzepten<br />
■ Materialmanagement<br />
■ Manuelles und automatisiertes Bestücken,<br />
Testen und Montage von Baugruppen,<br />
Systemen und Geräten mittels modernstem<br />
Fertigungsequipment und State-of-the-art-<br />
Technologien<br />
■ Eigenentwicklungen von<br />
Multifunktionstestgeräten<br />
■ Roboterbasierte Testanlagen<br />
■ Auftragsbezogene und kundenspezifische<br />
Kalkulationen zu optimierten Preisen<br />
■ NPI – Produkteinführung mit etablierten<br />
Prozessen<br />
■ Null-Fehler-Philosophie<br />
Über cms electronics:<br />
Fertigungen in Klagenfurt am Wörthersee/<br />
Österreich (Zentrale), in Fonyod/Ungarn und in<br />
March-Freiburg (Deutschland); Vertriebsbüros<br />
in Kassel und March-Freiburg/Deutschland;<br />
zwei Trading-Offices in China (Hong Kong und<br />
Shenzhen). Gegründet 2003, 480 Mitarbeiter.<br />
Zertifiziert nach:<br />
ISO 9001<br />
IATF 16949<br />
ISO 14001 und<br />
ISO 13485.<br />
Mehrfache Auszeichnungen für Flexibilität,<br />
Liefertreue und Qualität.<br />
electronics all inklusive<br />
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cms electronics gmbh<br />
Industriering 7<br />
A-9020 Klagenfurt am Wörthersee<br />
Tel: +43 0463 330 340 101<br />
www.cms-electronics.com<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong> 2/<strong>2022</strong><br />
171
Dienstleistung<br />
Präzision in Serie ist eine Frage des<br />
richtigen Designs<br />
Das enge Zusammenspiel von Optikdesign und Fertigung gibt WILD-Kunden Planungs- sowie Kostensicherheit<br />
und garantiert, dass von Beginn an fertigungsgerecht designt wird.<br />
von Design und Fertigung ist, um<br />
hochqualitative Optiken zeit- und<br />
kosteneffizient in kleinen und großen<br />
Stückzahlen herzustellen. Unsere<br />
Produktion und das damit einhergehende<br />
Verständnis für Fertigungstoleranzen<br />
und potenzielle Kostentreiber<br />
bringen eine Reihe von Vorteilen<br />
mit sich. Ebenso wie die Tatsache,<br />
dass die Unternehmensgruppe<br />
unterschiedlichste Kompetenzen<br />
bündelt - von der Machbarkeitsstudie<br />
über moderne Simulationsmethoden<br />
und den Prototypenbau bis<br />
hin zur Serienfertigung“, betont Photonic<br />
Standortleiter Stefan Zotter.<br />
ren. Es beschränkt sich also nicht<br />
nur auf die Auslegung einer Optik,<br />
sondern umfasst auch detaillierte<br />
Sensitivitäts- und Toleranzanalysen.<br />
„Wir untersuchen sämtliche<br />
potenziell vorhandenen Fertigungstoleranzen<br />
wie z. B. fertigungsbedingte<br />
Abweichungen vom Sollradius<br />
der Linse, Brechungsindexschwankungen<br />
des Glases<br />
oder das Passungsspiel zwischen<br />
Linse und Linsenfassung. Sie alle<br />
können sich auf die Leistungsparameter<br />
des optischen Systems auswirken.<br />
Erst wenn man alle unerwünschten<br />
Einflüsse analysiert und<br />
schon in der Designphase reduziert,<br />
entsteht ein System, das die geforderte<br />
optische Performance liefert –<br />
und zwar ab dem ersten Prototyp“,<br />
weiß Photonic Entwicklungsleiter<br />
Gerold Aschinger. Bei WILD und<br />
Photonic werden aus diesem Grund<br />
schon vor dem eigentlichen Optikdesign<br />
die Rahmenbedingungen<br />
kritisch hinterfragt und mit dem<br />
Kunden diskutiert. „Dadurch ist es<br />
mehrfach gelungen, günstigere und<br />
bessere Lösungen umzusetzen.“<br />
WILD Gruppe<br />
www.wild.at<br />
Immer komplexere Geometrien,<br />
fortschreitende Miniaturisierung und<br />
höhere Anforderungen an die Genauigkeit,<br />
Qualität und Sauberkeit<br />
auf der Produktseite. Neue Materialien<br />
sowie innovative Verfahrensund<br />
Messtechniken seitens der Fertigung:<br />
Um optische Hochleistungsprodukte<br />
z. B. für die Medizintechnik<br />
konkurrenzfähig zu realisieren,<br />
muss der Workflow vom Optikdesign<br />
über die exakte Fertigung bis<br />
zur Qualitätskontrolle perfekt aufeinander<br />
abgestimmt sein. Zusätzlich<br />
ist ein genauer Blick auf wirtschaftliche<br />
Faktoren notwendig.<br />
Denn wenn Entwicklung und Produktion<br />
in getrennten Welten verlaufen,<br />
ist die Versuchung oft groß,<br />
dass Designer dort optimieren, wo<br />
die Fertigung später an ihre Grenzen<br />
stößt. Bei der WILD Gruppe ist<br />
das anders. „Wir wissen, wie entscheidend<br />
das Zusammenspiel<br />
Über die vorgegebene<br />
Problemstellung<br />
hinausdenken<br />
Grundsätzlich hat Optikdesign<br />
die Aufgabe, eine anwendungsspezifische<br />
Abbildungsqualität und<br />
Lichtverteilung effizient zu realisie-<br />
Flexibel zum besten Design<br />
Diese Offenheit im Denken ist<br />
unter anderem auf die Breite an<br />
Fertigungsmöglichkeiten der WILD<br />
Gruppe zurückzuführen. Die Entwickler<br />
sind bei der Auslegung ihres<br />
Designs flexibel. „Ein System wird<br />
18 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Dienstleistung<br />
nicht auf ein bestimmtes – möglicherweise<br />
ineffizientes Fertigungsverfahren<br />
– hin getrimmt. Vielmehr<br />
optimieren wir es für die Fertigungsmethode,<br />
die die Problemstellung am<br />
besten löst und den höchsten Wert<br />
für den Kunden generiert“, erläutert<br />
Stefan Werkl, Head of Business Unit<br />
Optical Technologies WILD GmbH.<br />
Schnellere Time-to-Market<br />
Ein weiterer Vorteil dieses fertigungsgerechten<br />
Designs: „Das<br />
enge Zusammenspiel von Optikund<br />
Mechanikdesign verkürzt die<br />
Time-to-Market maßgeblich“, betont<br />
Optik Designer Rembert Fertner. Da<br />
bereits bei der Simulation die spätere<br />
Realisierbarkeit berücksichtigt<br />
wird, reduziert sich die Zahl<br />
der Korrekturloops an den Prototypyen<br />
deutlich.<br />
„Die Optikdesigner bei WILD<br />
und Photonic wenden für abbildende<br />
Optiken die Simulationssoftware<br />
Zemax OpticStudio an sowie<br />
LightTools für den Bereich Beleuchtungsoptik.<br />
Dort, wo der Standardfunktionsumfang<br />
dieser Tools nicht<br />
ausreicht, erweitern unsere Entwickler<br />
diesen über das Schreiben<br />
von Scripten, unter anderem in<br />
Python“, erklärt Stefan Zotter. Doch<br />
ihr Be tätigungsfeld beschränkt sich<br />
nicht nur auf die Simulation: Die<br />
Ergebnisse werden immer wieder<br />
mit Experimenten am optischen<br />
Tisch bzw. im Prototyping verifiziert<br />
und Messergebnisse aus der Produktion<br />
in die Toleranzmodelle der<br />
Designs eingepflegt. „Diese wertvollen<br />
Feedbackloops zwischen Fertigung<br />
und Optikdesign heben die<br />
WILD Gruppe von herkömmlichen<br />
Opikdesign büros und reinen Optikfertigern<br />
ab“, ist sich Zotter sicher.<br />
Erfahrung aus<br />
verschiedenen Bereichen<br />
Was Kunden der WILD Gruppe<br />
ebenfalls zugutekommt, ist die<br />
langjährige Erfahrung des Technologiepartners<br />
in verschiedenen<br />
Bereichen. Die Experten in Völkermarkt<br />
beschäftigen sich hauptsächlich<br />
mit abbildenden optischen Systemen<br />
und Freiformoptiken. Photonic<br />
hat sehr viel Know-how in der<br />
Beleuchtungsoptik, die in fast allen<br />
optischen Anwendungen benötigt<br />
wird. Als Beispiel nennt Joachim<br />
Enengl, Photonic Business Developer,<br />
den Bereich Fluoreszenzgestützte<br />
Tumorresektion: „Hier wird<br />
deutlich, dass neben moderner<br />
Display- und Kameratechnik die<br />
Beleuchtung maßgeblich dazu beiträgt,<br />
Augmented-Reality Lösungen<br />
in der Medizintechnik umzusetzen.<br />
Nur wer das notwendige Fach wissen<br />
rund um die Abläufe im Operationssaal,<br />
die physiologischen Hintergründe<br />
und das technische Knowhow<br />
mitbringt, kann ein Gerät entwickeln,<br />
das dem Anwender im OP<br />
einen Mehrwert verschafft“, weiß<br />
Joachim Enengl. Ähnliches gilt für<br />
die In-Vitro-Diagnostik, wo unter<br />
anderem für die multispektrale Auswertung<br />
von molekularbiologischen<br />
Proben entsprechende Lichttechnik<br />
benötigt wird.<br />
High End-Equipment<br />
Die WILD Gruppe ist mit<br />
optischem High End-Messequipment<br />
ausgestattet. Photonic beispielsweise<br />
hat zuletzt in ihr Optikund<br />
Elektroniklabor investiert, indem<br />
neue Montageplätze für Prototypen<br />
und Demonstratoren installiert wurden.<br />
Diese sind mit Kameras und<br />
entsprechender IT ausgestattet,<br />
sodass die Montageplätze für die<br />
Serienfertigung vor Ort vorbereitet<br />
und Schulungen virtuell durchgeführt<br />
werden können.<br />
Zu den technischen Highlights des<br />
neuen Optiklabors, das die Laserschutzklasse<br />
4 erfüllt, zählt u. a. das<br />
Instruments Systems CAS 140D<br />
Spektrometer mit Ulbrichtkugel für<br />
hochpräzise spektrale Lichtmessung.<br />
„Das neue Spektrometer hat<br />
eine höhere Sensitivität und Messdynamik,<br />
was uns bei der Erfassung<br />
von Fluoreszenzsignalen zugutekommt.<br />
Die integrierte Leuchtfeldkamera<br />
ermöglicht wesentlich<br />
schnellere Messungen der Lichtverteilung<br />
von Flächenstrahlern“,<br />
führt Stefan Preißer vom Photonic<br />
Business Development aus. Der<br />
Erkenntnisgewinn aus den Funktionsmustern<br />
ist dadurch gestiegen<br />
und hat eine noch effizientere Entwicklung<br />
zur Folge.<br />
Hinzugekommen sind des Weiteren<br />
eine LMK Color Leuchtdichtemesskamera<br />
für Leuchtdichte- und<br />
Farbmessung sowie ein Kamerasystem,<br />
das zum Einsatz kommt, um<br />
VIS- und NIR-Anteile in der Energieverteilung<br />
von Beleuchtungsfeldern<br />
zu charakterisieren. Neu ist<br />
auch ein Powermeter zur Vermessung<br />
von Lasern im NIR-Bereich<br />
sowie noch schnellere Photodioden<br />
zur Messung von Fluktuationen<br />
bei Lasern. Außerdem hat Photonic<br />
eine Datenbank an Leuchtmitteln<br />
erstellt, welche mit einer Software<br />
zur spektralen Kombination verknüpft<br />
wurde. Dieses Wissen auf<br />
Knopfdruck verkürzt die Konzeptphase,<br />
da Lichtquellenrecherchen<br />
nun deutlich schneller ablaufen.<br />
In Summe kommt die Qualität<br />
des Equipments der WILD Gruppe<br />
an jene von Prüflaboren heran. Die<br />
Optikdesigner erhalten damit eine<br />
direkte Vergleichbarkeit ihrer Messwerte<br />
mit jenen der Zertifizierungsstelle,<br />
was Wartezeiten minimiert,<br />
die Entwicklung beschleunigt und<br />
eine kürzere Durchlaufzeit zur Produktion<br />
zur Folge hat.<br />
Regulatory Affairs:<br />
Unterstützung in jeder<br />
Phase des Produktlebenszyklus<br />
Ein ebenso wichtiger Punkt, speziell<br />
für Kunden aus der Medizintechnik,<br />
ist die Tatsache, dass die<br />
WILD Gruppe ein ganzes Paket an<br />
Dienstleistungen im Bereich Regulatory<br />
Affairs zur Verfügung stellt.<br />
Denn viele Unternehmen kennen<br />
das Problem: Sie bauen einerseits<br />
auf Beratungsunternehmen, die in<br />
regulatorischen Belangen unterstützen.<br />
Andererseits holen sie sich für<br />
technische Fragen Know-how von<br />
Auftragsfertigern und -entwicklern.<br />
Beides in Kombination bieten<br />
die wenigsten. Hier hebt sich die<br />
WILD Gruppe ab, die durch die Entwicklung<br />
und Fertigung von Medizintechnikprodukten<br />
früh auf die<br />
gehobenen Anforderungen reagieren<br />
musste. Eigene Systemarchitekten<br />
und Quality Engineers stehen<br />
Kunden aus unterschiedlichsten<br />
Branchen zur Seite, um deren<br />
erhöhten Dokumentationsaufwand<br />
zu bewältigen. Denn Regulatory<br />
Affairs beginnen bei der Produktidee.<br />
Wer von Beginn an Erfahrung<br />
und Wissen in diesem Bereich mitbringt,<br />
verschafft sich in eine günstigere<br />
Startposition. WILD selbst<br />
ist FDA Contract Manufacturer und<br />
nach ISO EN 13485 zertifiziert und<br />
unterstützt Kunden bereits am<br />
Anfang des Produktlebenszyklus<br />
unter anderem bei der Erfassung<br />
und Bewertung der relevanten Normen<br />
und Richtlinien, beim Risikomanagement<br />
nach 14971 oder der<br />
technischen Dokumentation inklusive<br />
Design History. Von den General<br />
Safety Requirements über die<br />
Risikoanalysen bzw. Risikoanforderungen<br />
bis hin zum validierten und<br />
zertifizierten Produkt wird in Zukunft<br />
alles in einem neuen Product-Lifecycle-Management-Tool<br />
abgebildet.<br />
Damit sind Änderungen wesentlich<br />
einfacher und sicherer. ◄<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
19
Dienstleistung<br />
Step by Step zur Smart Factory<br />
Industrie 4.0 bei cms electronics<br />
cms electronics gmbh<br />
www.cms-electronics.com<br />
Die Umsetzungsmaßnahmen für<br />
eine digitale und vernetzte Kontrolle<br />
der Produktion werden bei cms electronics<br />
mit dem Projekt iTEP - Integrated<br />
Traceability Excellence Programm<br />
gesteuert. Dabei folgt das<br />
Unternehmen einem 5-Stufen-Plan,<br />
der im Folgenden erläutert wird.<br />
Seit gut einem Jahrzehnt<br />
beschäftigt sich cms electronics<br />
mit Industrie 4.0, der Digitalisierung<br />
der eigenen Produktion zur Fertigung<br />
von elektronischen Bauteilen<br />
und Modulen. Die Treiber der Digitalisierungsmaßnahmen<br />
sind Vorgaben<br />
aus Branchennormen und die<br />
Notwendigkeit von kontinuierlicher<br />
Verbesserung, um am Markt wettbewerbsfähig<br />
zu sein. Auch kundenseitig<br />
steigt die Forderung zu<br />
mehr digitaler und vernetzter Kontrolle<br />
der Produktion stetig an und ist<br />
von einem „nice to have“ zu einem<br />
„must“ bei der Vergabe von Neuaufträgen<br />
geworden.<br />
Die Herausforderungen<br />
waren und sind die fehlende ganzheitliche<br />
Rückverfolgbarkeit von eingesetzten<br />
Materialien und Prozessen,<br />
Inseln aus alten und neuen<br />
Maschinen mit zum Teil proprietären<br />
Maschinen-Schnittstellen und<br />
herstellerabhängigen Datenanalyse-<br />
Tools, die unterschiedliche Datenqualität,<br />
keine Echtzeit-Prozess-<br />
Daten, ein Schlechtteilhandling über<br />
Markierungen und die Entkoppelung<br />
der Produktion von ERP-Systemen.<br />
Zusätzliche Erschwernisse ergeben<br />
sich für EMS Dienstleister aus der<br />
hohen Produkt- und Materialvielfalt<br />
in den verschiedenen Geschäftssegmenten,<br />
wie Industrie, Automotive,<br />
Medizin…, und den damit verbundenen<br />
unterschiedlichen Anforderungen.<br />
Steigende Komplexität<br />
Die steigende Komplexität einzelner<br />
Prozessschritte kann nicht<br />
mehr durch einfache Checklisten<br />
und handgeschriebene Dokumente<br />
kontrolliert und überwacht werden.<br />
Wo vor Urzeiten ein Vorarbeiter mit<br />
Stoppuhr und Lupe stand, protokollieren<br />
nun Sensoren millisekundengenau<br />
die einzelnen Arbeitsschritte.<br />
cms electronics lenkt mit dem Projekt<br />
iTEP, dem hauseigenen „Integrated<br />
Traceability Excellence Programm“,<br />
die Umsetzung der Digitalisierungsmaßnahmen.<br />
iTEP gibt die<br />
Regeln der Kommunikation zwischen<br />
dem ERP, dem MES und dem Shopfloor<br />
vor und vereinigt die verschiedenen<br />
Komponenten, wie eben ERP<br />
und MES, aber auch Maschinen,<br />
Testsysteme und Prüfplätze, stationäre<br />
und mobile Terminals zur<br />
Daten-Ein- und Ausgabe und ein<br />
automatisiertes Wareneingangssystem.<br />
Dabei verfolgt cms electronics<br />
einen 5-Stufen-Plan:<br />
Die Stufen des iTEP -<br />
Integrated Traceability<br />
Excellence Programm<br />
Stufe 1, die Material-Traceability,<br />
umfasst alle Daten der Materialwirtschaft.<br />
cms electronics hat dafür ein<br />
automatisiertes Wareneingangssystem<br />
implementiert. Lesen und<br />
Übertragen von Materialdaten im<br />
MES-System, der Abgleich Bestelldaten<br />
- ERP-System, eine Materialverriegelung<br />
bei Abweichungen und<br />
eine integrierte Wareneingangsprüfung<br />
mit automatischer Dynamisierung<br />
der Prüfschärfe oder Stichprobengröße<br />
in Abhängigkeit von<br />
Hersteller, Lieferant, Lot und letzten<br />
Prüfungsergebnissen sind automatisiert.<br />
Die Erstellung einer internen<br />
UID-Nummer für die jeweils<br />
kleinste Verpackungseinheit und<br />
das Labeling mit internem cms-Etikett<br />
sind Voraussetzungen für die<br />
Lagerung und Kommissionierung<br />
in einem automatischen AutoStore-<br />
Lagerrobotersystem. Leiterplatten<br />
werden mittels Laser mit Master-<br />
20 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Dienstleistung<br />
und Single-DMCs versehen und<br />
deren Daten mit dem MES-System<br />
verknüpft. Zuletzt erfolgt die Koppelung<br />
der Materialdaten in der Fertigung:<br />
Material-UIDs werden mit<br />
dem Master-DMC der Leiterplatte<br />
verknüpft. Automatisches Erkennen<br />
von Chargenwechsel bei Endlos-<br />
Fertigung, die Prüfung der korrekten<br />
Materialverwendung und Verriegelung<br />
bei Abweichung sowie die Prüfung<br />
von Haltbarkeit bzw. Q-Sperre<br />
und Verriegelung bei Abweichung<br />
werden dadurch ermöglicht.<br />
Stufe 2<br />
Die Prüf-Traceability, Stufe 2 des<br />
iTEP, umfasst alle Prüf- und Testaufgaben<br />
in der Produktion, wie die<br />
Wareneingangsprüfung, die Solderpasten-Inspektion<br />
(SPI), die Automated<br />
Optical Inspection (AOI), die<br />
Kraftüberwachung Pin-Einpressen<br />
(PFC) und In-Circuit-Tests (ICT).<br />
Funktionstests und automatische<br />
optische Endkontrollen (EOL-AOT),<br />
jeweils nach Kundenspezifikation,<br />
vervollständigen das Prüf- und Testportfolio.<br />
Stufe 3<br />
In Stufe 3, der Prozess-Traceability,<br />
werden die Prozessdaten<br />
erfasst. Neben dem Protokollieren<br />
von Prozessparametern erfolgt das<br />
Monitoring für Performance und<br />
Rüstzeiten, eine Down-Time-Auswertung<br />
mit der Protokollierung von<br />
Maschinen und Fertigungsproblemen<br />
und die automatisierte Meldung<br />
an Maintenance oder das Process<br />
Engineering.<br />
Zur Verknüpfung von Material-,<br />
Prüf-, Prozess- und Verpackungs-<br />
Traceability wurde die übergeordnete<br />
c-Trace-Datenbank eingeführt.<br />
Mit dem von cms electronics entwickelten<br />
Programm ist die Statusabfrage<br />
eines jeden Bauteils zu<br />
jeder Zeit und von jedem Mi tarbeiter<br />
dezentral möglich.<br />
Stufe 4<br />
c-Trace spielt auch eine wichtige<br />
Rolle in Stufe 4, der Prozess-Verriegelung.<br />
Das Schlechtteilhandling<br />
kann mittels LAN/WAN-Netzwerken<br />
nicht nur firmenintern, sondern – bei<br />
entsprechender Einrichtung - auch<br />
zum Kunden kommuniziert werden.<br />
Das MSL-Handling, die LED-Binning<br />
Verriegelung, Überwachung<br />
der Bauteil- und Hilfsstoffe-Haltbarkeit<br />
und die korrekte Verwendung<br />
von Hilfsstoffen und Fertigungshilfsmitteln<br />
sind Beispiele für die<br />
präventive Prozess-Verriegelung.<br />
Stufe 5<br />
Abgeschlossen wird das iTEP<br />
Programm bei cms electronics<br />
durch Stufe 5, der Prozess-Verbesserung.<br />
Die Nutzung der gesammelten<br />
Daten über KPIs, eine detaillierte<br />
Prozessanalyse und Ableitung von<br />
Maßnahmen, wie zum Beispiel eine<br />
optimierte präventive Instandhaltung<br />
oder die optimierte Verschleißteil-Lebensdauer,<br />
tragen zur ständigen<br />
Prozess-Verbesserung bei<br />
und bringen so langfristig Unternehmens-,<br />
Kunden- und Wettbewerbsvorteile<br />
hervor.<br />
Was wurde schon erreicht?<br />
Die durchgängige Material- und<br />
Prozess-Traceability sowie eine<br />
automatisierte Prozessverriegelung<br />
sind bereits umgesetzt, dabei<br />
wurden auch im Bereich der manuellen<br />
THT-Bestückung bereits<br />
erste Kundenprojekte voll in die<br />
c-Trace-Datenbank integriert. Einheitliche<br />
Datenanalysetools, zusammengefasst<br />
in der c-Trace-Datenbank,<br />
liefern die Daten für die weitere<br />
Verarbeitung - und das nicht<br />
nur vernetzt über die Produktionsstandorte<br />
der cms electronics, sondern<br />
auch bis hin zur Weiterverarbeitung<br />
beim Kunden.<br />
Gerade in Arbeit<br />
sind die Umsetzung der automatisierten<br />
Istverbrauchs-Materialbuchungen,<br />
die Übernahme und<br />
Vereinheitlichung älterer Projekte<br />
und die Verpackungstraceability<br />
mit Verriegelung. Auf die Umsetzung<br />
noch etwas warten müssen<br />
die flexible Instandhaltung über<br />
Prozessdaten und eine automatisierte<br />
Produktionsplanung über<br />
Echtzeit-Ist-Daten. Das Integrated<br />
Traceability Excellence Programm<br />
der cms electronics beruht größtenteils<br />
auf dem Erfassen, Verarbeiten<br />
und dem Speichern von Informationen<br />
und Daten. Aus diesem Grund<br />
hat das Informationssicherheitsmanagement<br />
hohe Priorität. Mit<br />
dem Ausbau der IT-Sicherheit<br />
wird cms electronics weitere wichtige<br />
Meilensteine erreichen. Eine<br />
ISMS-Zertifizierung auf Grundlage<br />
der ISO 27001 wurde in Angriff<br />
genommen. Nächster Schritt ist<br />
dabei die richtige Einschätzung der<br />
bestehenden Sicherheitsrisiken für<br />
die Organisation nach ISO 27005<br />
bzw. TISAX, was eine wesentliche<br />
Voraussetzung für ein erfolgreiches<br />
IT Sicherheitsmanagement darstellt.<br />
Zusammenfassend kann man<br />
sagen, dass die 4. industrielle Revolution,<br />
also die Umsetzung einer<br />
echten Industrie 4.0, bei cms electronics<br />
gerade stattfindet.<br />
Was bringt iTEP für Kunden<br />
der cms electronics?<br />
Neben den ohnehin bekannten<br />
Vorteilen der verbesserten Produktqualität<br />
und Risikominimierung<br />
von Ausfällen im Feld zeigen<br />
sich gerade in der heutigen Zeit der<br />
Materialknappheit die Vorteile einer<br />
integrierten Traceability. Bei abgerissenen<br />
oder stockenden Lieferketten<br />
ist jedes Bauteil kostbar und wird<br />
zur Erfüllung von Lieferkontrakten<br />
benötigt. Es ist einfach nicht mehr<br />
leistbar, Bauteile aufgrund von mangelhafter<br />
oder verspäteter Prozesskontrolle<br />
zu verlieren. Es bedeutet<br />
Verschwendung von Zeit, Geld, Nerven<br />
und nicht zuletzt Ressourcen.<br />
In der Elektronikindustrie kann<br />
cms electronics die gesamte Dienstleistungskette<br />
im Entstehungsprozess<br />
einer elektronischen Baugruppe<br />
abdecken. Durch das iTEP-<br />
Programm ist man in der Lage,<br />
jeden Kunden individuell zu unterstützen.<br />
Das fängt im Produktentstehungsprozess<br />
an, wo angefangen<br />
von optimierten Angeboten<br />
bis hin zur Serienreife die ausgewerteten<br />
Daten Grundlage eines<br />
jeden Kundenprojektes sind. In<br />
der Produktrealisierung, im Kerngeschäft<br />
der Leiterplatten-Bestückung<br />
- manuell und/oder hochautomatisiert<br />
mit neuesten Technologien<br />
und nach den aktuellsten Standards<br />
– sichert iTEP Qualität, Liefertreue<br />
und Flexibilität. ◄<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
21
Dienstleistung<br />
Halbleiter-/Bauteilkrise<br />
Kurzfristige Lösungen, Umgang mit unsicheren Quellen und langfristige Konzepte für die Medizintechnik<br />
Entnahme von Bauteilen an einer Baugruppe. Hier wird in einem zweistufigen Verfahren zuerst das Metall-Cover<br />
entfernt und anschließend der Flash-Baustein entnommen<br />
Autor:<br />
M. Sc. Gunter Mößinger,<br />
Analytik/Forschung und<br />
Entwicklung<br />
HTV Halbleiter-Test &<br />
Vertriebs-GmbH<br />
info@htv-GmbH.de<br />
www.htv-gmbh.de<br />
Das Corona-Virus und Produktionsausfälle<br />
in der Halbleiterindustrie<br />
haben zu einer beispiellosen<br />
Verknappung der Halbleiter geführt.<br />
Nahezu alle europäischen Elektronik-,<br />
aber auch Automobilhersteller<br />
und Hersteller von medizintechnischen<br />
Produkten sind direkt<br />
oder indirekt von Produktionsausfällen<br />
oder zumindest immensen<br />
Preissteigerungen betroffen. Das<br />
Problem ist dabei noch lange nicht<br />
ausgestanden und wird uns auch<br />
noch mindestens für ein weiteres<br />
Jahr begleiten.<br />
Die Just-in-time-Lieferung ist<br />
heute gängige Praxis. Wenn alles<br />
glatt läuft und die fein synchronisierten<br />
Abläufe Zahn in Zahn fassen,<br />
ist diese Form der „Lagerhaltung“<br />
extrem kostengünstig, da kein ausgeprägtes<br />
Lager benötigt wird. Im<br />
Idealfall wird mit dem LKW immer<br />
exakt so viel Ware angeliefert wie<br />
direkt verarbeitet wird. Problematisch<br />
wird es, wenn diese Synchronisierung<br />
durch externe Einflüsse<br />
gestört wird. Wie die jüngere<br />
Geschichte lehrt, gibt es, von Pandemien,<br />
über Schiffe, die wichtige<br />
Schifffahrtsrouten blockieren, bis<br />
hin zu brennenden Halbleiterwerken,<br />
viele Möglichkeiten, wodurch<br />
Lieferketten zusammenbrechen<br />
können. Die entscheidende Frage<br />
ist, wie kurzfristig damit umgegangen<br />
wird und was langfristig an Prozessen<br />
geändert werden muss, um<br />
solche Effekte abzumildern – immerhin<br />
lehrt die Geschichte auch, dass<br />
sich viele Ereignisse wiederholen!<br />
Denn gerade im Bereich der Medizintechnik<br />
werden Bauteile dringend<br />
benötigt, um die Versorgung in den<br />
Kliniken, Laboren und Krankenhäusern<br />
aufrecht zu halten.<br />
Optionen der kurzfristigen<br />
Bauteilbeschaffung –<br />
Bauteil-Harvesting<br />
Auch wenn die Methode unüblich<br />
wirkt und gedanklich eher dem<br />
Recycling am Ende des Lebenszyklus<br />
einer Baugruppe zuzurechnen<br />
ist, bietet Harvesting von Bauteilen<br />
auf aktuell nicht benötigten<br />
Baugruppen eine gute Möglichkeit,<br />
kurzfristig geringe Stückzahlen von<br />
Bauteilen zu erhalten. Letztendlich<br />
stellt sich die Frage, welche<br />
Kosten einem Unternehmen entstehen,<br />
bzw. welcher Gewinn entgeht,<br />
wenn keine Produkte ausgeliefert<br />
werden können. Um beim<br />
konkreten Tagesgeschäft zu bleiben:<br />
Ist es gesamtwirtschaftlich<br />
sinnvoller, einen 4-€-Microcontroller<br />
von einem Evaluation-Kit für 20 €<br />
zu harvesten und diesen aufbereitet<br />
dem Bestückungsprozess für<br />
Dreidimensionale Vermessung der Pins von entnommenen Bauteilen<br />
22 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Dienstleistung<br />
Bauteil mit visuell auf den ersten<br />
Blick unscheinbarer Markierung<br />
eine Baugruppe zuzuführen, wenn<br />
diese Baugruppe in Kombination mit<br />
dem Endprodukt (z. B. einem medizinischen<br />
Röntgengerät oder gar<br />
MRT) hohen Gewinn abwirft oder<br />
nicht? Die Frage kann letztendlich<br />
nur beantwortet werden, indem der<br />
Verlust durch nicht verkaufte Produkte<br />
oder Geräte errechnet wird.<br />
Wer schon vorher ein gefülltes<br />
Lager und mehrere Baugruppen<br />
mit relevanten Bauteilen hat, ist<br />
hier klar im Vorteil. In diesem Fall<br />
ist es möglich, die Bauteile von<br />
weniger profitablen Baugruppen<br />
zu harvesten und auf die teureren<br />
Baugruppen zu bestücken. Dabei<br />
gibt es jedoch vieles zu beachten<br />
und diverse Parameter sind für den<br />
Erfolg des Prozesses zu wählen.<br />
Hierfür ist viel Erfahrung nötig, um<br />
die Bauteile am Ende wieder fit für<br />
den regulären Bestückungsprozess<br />
zu machen.<br />
Prozessschritte<br />
Folgende Prozessschritte sind für<br />
das Harvesting und die anschließende<br />
Zuführung in die Produktion<br />
relevant: Beginnend mit der automatischen<br />
Bauteilextraktion, bei<br />
der beispielsweise FPGAs, Microcontroller,<br />
Flash-Bausteine oder<br />
andere relevante Bauteile einer Baugruppe<br />
entnommen werden, erfolgt<br />
anschließend die optische Kontrolle<br />
und gegebenenfalls eine Aufbereitung<br />
der Anschlusspins oder auch<br />
ein Reballing von BGA-Bausteinen.<br />
In weiteren Prozessschritten kann<br />
die Software für die Zielbaugruppe<br />
einprogrammiert werden. Durch das<br />
OTP-Alive-Verfahren lassen sich<br />
sogar einige eigentlich nur ein malig<br />
beschreibbare Bauteile erneut programmieren<br />
und so dennoch auf<br />
Analyse des Bauteils mit dem<br />
Ultraschallmikroskop. Es kommt<br />
eine weitere Laser-Markierung<br />
zum Vorschein – das Bauteil wurde<br />
manipuliert!<br />
einer anderen Baugruppe verwenden.<br />
Neben der Programmierung ist<br />
natürlich auch die zusätzliche Selektion<br />
von Bauteilen nach bestimmten<br />
Parametern (z. B. bei Operationsverstärkern,<br />
DC-DC-Convertern<br />
oder auch diskreten Bauelementen)<br />
möglich, wenn spezielle Anforderungen<br />
an die Bauteile bestehen.<br />
Bauteile aus unsicheren<br />
Quellen<br />
Bekomme ich was ich wirklich<br />
will? Die Vermutung liegt nahe,<br />
dass derzeit nahezu alle Einkäufer<br />
zusätzlich in Quellen nach Bauteilen<br />
suchen, die sie vor einigen<br />
Jahren noch nicht einmal namentlich<br />
kannten. So schießen Portale<br />
aus dem Erdboden hervor, die die<br />
letzten kleinen Restbestände aus<br />
dubiosen Quellen erhalten haben.<br />
Getestete Ware? – Fehlanzeige!<br />
Wird von der Endkontrolle Ihrer<br />
Produktion bemerkt, dass ein Operationsverstärker<br />
mit speziellen Qualifikationen<br />
für 15 € pro Stück durch<br />
einen 10 ct Bauteil mit „optisch identischem<br />
Gehäuse“ ersetzt wurde?<br />
Wie verhält sich der Controller, wenn<br />
der Speed-Grade ein anderer ist?<br />
Ist der Baustein wirklich zuverlässig<br />
und gewährleistet eine verlässliche<br />
Funktionalität? Würden Sie<br />
sich z. B. von Ihrem Beatmungsgerät<br />
beatmen lassen, wenn Ihr Einkäufer<br />
aus unzuverlässiger Quelle<br />
Bauteile beschafft hat?<br />
Im Tagesgeschäft werden diese<br />
Fragen häufig gestellt. Besser ein<br />
Test, der ein Vielfaches des Bauteilpreises<br />
kosten kann, als keine oder<br />
ungeprüfte Ware auf der Baugruppe<br />
oder schlimmstenfalls Feldausfälle,<br />
im medizinischen Bereich unter<br />
Umständen sogar mit Todesfolge.<br />
Immer häufiger zeigen sich auch<br />
dreiste Plagiate oder aufgearbeitete<br />
und umgelabelte Bauteile. Für den<br />
Laien (selbst mit elektrotechnischem<br />
Background) ist dies oft nur schwer<br />
zu erkennen. Klassisch konnte bisher<br />
mit einem Wischtest Blacktopping<br />
(Nachschwärzen) der Bauteile<br />
sehr gut aufgedeckt werden. Doch<br />
auch Fälscher lernen dazu, weshalb<br />
weitere, aufwändigere Analyseverfahren<br />
(wie z. B. die Bauteilöffnung<br />
oder Ultraschallmikroskopie)<br />
zum Einsatz kommen müssen.<br />
Hier bewährt sich das Counterfeit-<br />
Screening und eine Vielzahl von<br />
Analysemethoden. Die Durchführung<br />
der Analysen ist im Standard<br />
SAE AS6081 mit dem Titel „Fraudulent/Counterfeit<br />
Electronic Parts“<br />
festgelegt. Hier sind Guidelines definiert,<br />
in welchem Umfang und mit<br />
welchen Methoden Bauteile zu prüfen<br />
sind. Immer mehr Kunden aus<br />
anderen Industriebereichen verwenden<br />
die Analysevorschläge des<br />
Standards als Vorlage für entsprechende<br />
Prüfungen auf Originalität<br />
und Zuverlässigkeit.<br />
Elektrische Tests und<br />
Warenbewertung<br />
Neben den bereits erwähnten<br />
Analysemethoden können auch<br />
elektrische Tests (Datenblattprüfung)<br />
oder visuelle Warenbewertungen<br />
zur Erkennung nicht einwandfreier<br />
Ware eingesetzt werden.<br />
Doch selbst Originalware aus<br />
einer Quelle mit schlechtem Lagerprozess<br />
kann bei der Bestückung<br />
zu einer mangelhaften Benetzung<br />
mit Lötzinn und damit nicht ausreichender<br />
Verarbeitbarkeit führen.<br />
Anhand von Benetzungstests sollte<br />
die Verarbeitbarkeit daher im Idealfall<br />
vor der Bestückung überprüft<br />
werden, um nicht unnötig ohnehin<br />
seltene oder teure Bauteile zu verschwenden.<br />
Sollten Bauteile ein<br />
schlechtes Benetzungsverhalten<br />
aufweisen, bietet das Revivec-Reinigungsverfahren<br />
eine Möglichkeit,<br />
oxidierte oder verunreinigte Bauteile<br />
schonend zu reinigen und die Qualität<br />
des Lötprozesses wieder zu<br />
steigern. Das Risiko von schlecht<br />
benetzten Lötstellen auf den Baugruppen<br />
wird dadurch signifikant<br />
reduziert.<br />
Langfristige Konzepte<br />
– Obsoleszenz,<br />
Lieferzeiten-Tracking und<br />
Langzeitlagerung<br />
Im Rahmen eines strategischen<br />
Bauteilmanagements ist es gerade<br />
im Bereich der Medizintechnik mit<br />
aufwändigen Zertifizierungsketten<br />
besonders wichtig, mittels geeigneter<br />
Tools oder durch Inanspruchnahme<br />
entsprechender Recherche-<br />
Dienstleistungen eine regelmäßige<br />
Überwachung der Produktstücklisten<br />
durchzuführen. Neben dem<br />
Obsoleszenz-Status kann durch<br />
spezielle Software auch direkt<br />
die durchschnittliche Lieferzeit als<br />
Indikator übermittelt werden. Der<br />
dadurch geschaffene Handlungsspielraum<br />
ermöglicht es, proaktiv<br />
zu reagieren und frühzeitig nach<br />
anderen Quellen für die Bauteile<br />
zu suchen oder durch Re-Designs<br />
oder Replacements die Produktion<br />
frühzeitig umzustellen. Für Produkte<br />
mit konstanten, planbaren Verkaufszahlen<br />
bietet sich bereits sehr früh<br />
Spannungsregler von Texas Instruments nach chemischer Bauteilöffnung.<br />
Der Originalbaustein (links) hat einen deutlich größeren Chip. Der Fake-<br />
Baustein (rechts) überhitzt, wenn er mit dem zulässigen Maximalstrom des<br />
Originalbauteils belastet wird<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
23
Dienstleistung<br />
Einblick in ein Analyselabor im HTV-Institut für Materialanalyse<br />
ein Life-Time-Buy, d. h. die Beschaffung<br />
von Bauteilen für die Restzeit,<br />
die ein Produkt am Markt verkauft<br />
werden soll, an.<br />
Langzeitlagerung<br />
Die frühzeitige Beschaffung von<br />
Bauteilen und die Aufstockung des<br />
Lagerbestands bieten einen Schutz<br />
vor Lieferengpässen oder (im Falle<br />
des Life-Time-Buy) sogar dem längeren<br />
Zusammenbrechen der Lieferketten.<br />
Doch die Einlagerung<br />
birgt auch nicht zu unterschätzende<br />
Risiken, da nur ein qualifiziertes,<br />
speziell auf die Komponente zugeschnittenes<br />
Lagerungskonzept die<br />
Funktionalität und Verarbeitbarkeit<br />
nach einer Lagerungszeit von mehreren<br />
Jahren oder gar Jahrzehnten<br />
sicherstellt.<br />
Zur Beurteilung der Risiken für<br />
die Langzeitlagerung z. B. beim Life-<br />
Time-Buy muss zunächst im Vorfeld<br />
der aktuelle Gesamtzustand der<br />
zu lagernden Komponenten erfasst<br />
werden. Dabei ist zu ermitteln, ob<br />
die Bauteile mechanisch und elektrisch<br />
einwandfrei sind und welche<br />
Risiken während der Lagerung zu<br />
erwarten sind, bzw. ob die Komponenten<br />
überhaupt für eine Lagerung<br />
geeignet sind. Durch Stickstoff<br />
wird ausschließlich die Oxidation<br />
reduziert, die nur ein sehr kleiner<br />
Bestandteil sämtlicher zu berücksichtigender<br />
Alterungsprozesse<br />
darstellt. In den sogenannten Stickstoff-Drypacks,<br />
die oftmals für eine<br />
Langzeitlagerung verwendet werden,<br />
findet man bei einem Standardverpackungsprozess<br />
zudem immer<br />
noch einen Sauerstoffanteil im Prozentbereich.<br />
Dementsprechend ist<br />
sogar die Wirkung der verminderten<br />
Oxidation fraglich.<br />
Die relevanten Alterungsprozesse,<br />
wie z. B. die Diffusions- oder<br />
auch Korrosionsprozesse durch<br />
ausgasende Schadstoffe, werden<br />
hierbei in keiner Weise reduziert!<br />
Daher sollten mit der Lagerung<br />
der wertvollen Bauteile nur Spezialisten<br />
mit langjähriger Erfahrung<br />
und kontinuierlicher Forschung<br />
zu Alterungseffekten betraut und<br />
kein blindes Vertrauen in Anbieter<br />
ohne entsprechende Expertise<br />
gesetzt werden.<br />
Langzeitkonservierungsund<br />
lagerungsverfahren<br />
Mit dem TAB Langzeitkonservierungs-<br />
und lagerungsverfahren können<br />
Bauteile in Hochsicherheitsgebäuden<br />
bis zu 50 Jahre konserviert<br />
werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen<br />
Lagerungsverfahren (z. B.<br />
in Stickstoff-Drypacks) können die<br />
spezifischen Alterungsprozesse,<br />
wie beispielsweise die Diffusion,<br />
drastisch reduziert, z. T. sogar verhindert<br />
werden. Hierbei wird auch<br />
eine Überwachung und Vorhersage<br />
der Verfügbarkeit der eingelagerten<br />
elektronischen Komponenten mithilfe<br />
verschiedenster Analyseverfahren<br />
angeboten. Somit kann die Versorgung<br />
der Produktion mit wichtigen<br />
Bauteilen auf Jahrzehnte sichergestellt<br />
werden. HTV forscht seit vielen<br />
Jahren und mit mehreren Forschungsprojekten<br />
in Kooperation<br />
mit Fraunhofer Instituten zusammen.<br />
Alterungsmechanismen von<br />
Bauteilen und Baugruppen stehen<br />
hierbei besonders im Fokus. Beachtliche<br />
Erkenntnisse sowohl auf Bauteilebene,<br />
Modulebene bis hin zur<br />
komplexen Baugruppe (Bedieneinheiten<br />
mit Display und Eingabemodulen)<br />
oder auch bei OLEDs wurden<br />
gewonnen, welche es HTV ermöglichen<br />
seine Lagerverfahren optimal<br />
auf die Bedürfnisse der Bauteile und<br />
Komponenten anzupassen.<br />
Fazit<br />
Auch in der Bauteilkrise gibt es<br />
Möglichkeiten (zumindest bis hin<br />
zu gewissen Stückzahlen), kurzfristig<br />
Bauteile für den Bestückungsprozess<br />
zu beschaffen. Dabei können<br />
die Quellen für ein Harvesting<br />
eigene Baugruppen, Evaluation-Kits<br />
oder auch bestückte Baugruppen<br />
aus anderen Quellen sein. Durch<br />
geschultes Personal, viel Erfahrung<br />
und erstklassige Geräte können so<br />
Bauteile für den weiteren Prozess<br />
wiedergewonnen werden.<br />
Um die Qualität der Baugruppen<br />
und den Einsatz einwandfreier Originalware<br />
sicherzustellen, kann die<br />
Lösung nur ein ausgeprägtes Counterfeit<br />
Screening in Kombination mit<br />
einem elektrischen Test und der<br />
visuellen Bewertung des Warenzustands<br />
sein. Kostspielige Ausfälle in<br />
der Produktion (bei denen Nacharbeiten<br />
durchgeführt oder Baugruppen<br />
entsorgt werden müssen) oder<br />
gar Ausfälle im Feld (mit extrem<br />
hohen Kosten und negativen Einfluss<br />
auf die Reputation des Herstellers),<br />
gilt es unter allen Umständen<br />
zu vermeiden. Dennoch sollte<br />
im Idealfall immer darauf geachtet<br />
werden, dass es sich bei den Bauteilen<br />
um unauffällige Originalware<br />
handelt, was mindestens durch<br />
Stichprobenprüfungen bewertet<br />
werden sollte.<br />
Planungssicherheit<br />
Um langfristige Planungssicherheit<br />
zu erhalten, kann sich ein Lifetime-Buy<br />
lohnen, um unabhängig<br />
von Lieferengpässen agieren,<br />
eigene Bauteile verwalten und (im<br />
Falle von Gleichteilen) zwischen<br />
Baugruppen aufteilen, zu können.<br />
Gerade aber beim Life-Time-Buy<br />
kommt dem geeigneten Lagerverfahren<br />
eine wichtige Rolle zu. So<br />
muss die Verarbeitbarkeit über den<br />
kompletten Produktionszeitraum und<br />
zusätzlich die Abrufdauer für Ersatzteile<br />
sichergestellt werden. Da die<br />
Hersteller in der Regel maximal ein<br />
Jahr „shelf-life“ (also Verarbeitungszeit)<br />
für die Bauteile angeben, sind<br />
spezielle Lagerverfahren von Nöten,<br />
um die Verarbeitbarkeit und Qualität<br />
der Bauteile zu erhalten. An diesem<br />
Punkt setzt das TAB Langzeitkonservierungs-<br />
und lagerungsverfahren<br />
an und erlaubt die Lagerung<br />
von Bauteilen über mehrere Jahrzehnte<br />
mit nahezu gestoppter Alterung.<br />
Die Langzeitlagerung im Hochsicherheitsgebäude<br />
mit zusätzlich<br />
brandhemmender Atmosphäre und<br />
die jährliche Analyse des Warenzustands<br />
bieten weitere Sicherheit für<br />
die wertvolle Ware.<br />
Auch wenn nicht alle Probleme<br />
der Halbleiterkrise beseitigt werden<br />
können, gibt es dennoch Lösungen,<br />
um die Auswirkungen abzumildern<br />
und zukünftigen Krisen proaktiv zu<br />
begegnen. Das Wissen über geeignete<br />
Verfahren und Prozesse hilft<br />
dabei, die gleichen Fehler nicht wieder<br />
zu begehen, denn wie eingangs<br />
erwähnt lehrt uns die Geschichte,<br />
dass sich einige Ereignisse wiederholen!<br />
◄<br />
24 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Regionale Produktion On-Demand<br />
Dienstleistung<br />
Globale Probleme mit Lieferketten und eine insgesamt schwierige Gemengelage in der Produktion machen auch<br />
vor der Medizintechnik nicht halt. Das Gebot der Stunde heißt daher leider oftmals abwarten – und die eigene<br />
Resilienz durch umfassende Planung wieder aufbauen!<br />
Autor:<br />
Julian Lietzau, Marketing Director<br />
Protolabs<br />
www.protolabs.de<br />
Der Flügelschlag eines Schmetterlings<br />
in Brasilien – heißt es – kann<br />
in Texas einen Tornado auslösen.<br />
Was zu einem geflügelten Wort<br />
wurde, hielt im übertragenen Sinn<br />
vergangenes Jahr die ganze Welt in<br />
Atem. Gebannt verfolgten viele die<br />
Havarie der Ever Given im Frühjahr<br />
2021 und die damit einhergehende<br />
empfindliche Störung unseres globalen<br />
wirtschaftlichen Ökosystems.<br />
Aus der eingangs erwähnten Plattitüde<br />
war bittere Realität geworden.<br />
Klar ist dabei auch, dass die Havarie<br />
schmerzlich bewusst gemacht<br />
hat, wie hochgradig interdependent<br />
Produktion und Entwicklung<br />
geworden sind. Zudem zeigt auch<br />
die aktuelle Problematik rund um<br />
die globalen Lieferketten und der<br />
in vielen Branchen und Zuliefererbetrieben<br />
auftretende Rohstoffmangel,<br />
dass die lange Zeit sehr<br />
verlässlich wirkende globale Wirtschaft<br />
durchaus aus dem Gleichgewicht<br />
geraten kann. Werden<br />
Konsumgüter wie Spielekonsolen<br />
durch Verzögerungen später ausgeliefert,<br />
ist dies ärgerlich. Betreffen<br />
dies jedoch Medizinprodukte,<br />
Bauteile für Apparaturen im Krankenhausumfeld<br />
oder gar Medikamente,<br />
sind die Folgen schlimmstenfalls<br />
lebensbedrohlich.<br />
Lösungen suchen<br />
Um dem nächsten Tornado durch<br />
den Flügelschlag eines Schmetterlings<br />
zu entkommen, müssen sich<br />
Unternehmen aus der Medizinbranche<br />
Gedanken machen, welche<br />
Abhängigkeiten warum bestehen,<br />
ob eine globale Lieferkette<br />
durch adäquate Mittel subsituiert<br />
werden kann und welche Rolle die<br />
heimische (oder zumindest regional<br />
nahe) Produktion bei der Wiedererlangung<br />
der eigenen Resilienz<br />
einnehmen kann. So können die<br />
aktuellen Herausforderungen sehr<br />
ärgerlich sein und haben vielleicht<br />
sogar das Potenzial, eine effizientere,<br />
nachhaltigere und bessere<br />
Produktion zu ermöglichen.<br />
Blackbox Lieferkette<br />
Die gewachsenen Interdependenzen<br />
unserer globalisierten Welt<br />
haben eine gewisse Daseinsberechtigung,<br />
denn schließlich konnten wir<br />
lange Zeit von der weltweit verteilten<br />
Produktion profitieren. Besonders<br />
hervorheben kann man dies<br />
anhand zweier Beispiele, die auch<br />
die komplexen Strukturen der internationalen<br />
Wirtschaft und der globalen<br />
Handelsbeziehungen verdeutlichen:<br />
die Produktion von Medikamenten<br />
und Generika sowie die<br />
Herstellung komplexer medizintechnischer<br />
Produkte. Dabei stehen<br />
diese beiden Produktkategorien<br />
exemplarisch für die Entwicklung<br />
der gesamten Branche und zeigen<br />
die Hintergründe der Verschiebung<br />
und Internationalisierung globaler<br />
Lieferketten auf.<br />
Betrachten wir zunächst komplexe<br />
medizintechnische Maschinen, wie<br />
etwa ein MRT. Während die ersten<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
25
Dienstleistung<br />
bildgebenden Verfahren damit noch<br />
in Europa und den USA durchgeführt<br />
und dementsprechend auch<br />
dort in kleinteiliger Arbeit aufgebaut<br />
wurden, war die schnelle Verbreitung<br />
der Technologie sicherlich<br />
auch Teil der Ursache für die starke<br />
Ausdifferenzierung der Liefer kette.<br />
Während die Endmontage schließlich<br />
dort erfolgt, wo das Produkt<br />
verkauft werden soll, können einzelne<br />
Bestandteile – etwa spezielle<br />
Schrauben, Verkleidungen<br />
oder technische Komponenten –<br />
gut in Ländern produziert werden, in<br />
denen die Produktionskosten geringer<br />
sind. Zudem ermöglicht der Aufbau<br />
entsprechender Lieferketten die<br />
Verschlankung des gesamten Prozesses<br />
und die Reduzierung von<br />
Lagerkapazitäten.<br />
Mit Blick auf die Herstellung von<br />
Medikamenten und Generika ergibt<br />
sich ein ähnliches Bild. Während<br />
insbesondere in der Vergangenheit<br />
die Entwicklung entsprechender<br />
Präparate vorrangig in westlichen<br />
Ländern stattfand und auch heutzutage<br />
noch viele Pharmaunternehmen<br />
ihren Sitz in klassischen<br />
Industrienationen haben, wird die<br />
eigentliche Produktion gerne ins<br />
Ausland verlegt. In der Folge konnten<br />
sich in einigen Ländern starke<br />
Chemie- und Pharmaziebranchen<br />
entwickeln. Diese wiederum waren<br />
für einen Anstieg der Wirtschaftskraft<br />
in den jeweiligen Regionen<br />
verantwortlich. Als herausragendes<br />
Beispiel ist hier Indien zu nennen,<br />
das einen Großteil der Medikamente<br />
und Generika für den Bedarf vieler<br />
Länder produziert.<br />
Starke Abhängigkeiten<br />
Man sieht, dass das aktuelle<br />
System internationaler Lieferketten<br />
verbreitet ist und ein umfassendes<br />
Ökosystem gegenseitiger<br />
Abhängigkeiten darstellt. Dabei ist<br />
die globale Lieferkette ein gewachsenes<br />
System, das alle Industrien<br />
betrifft und auch bei der Produktion<br />
von medizintechnischen Produkten<br />
einen entscheidenden Beitrag am<br />
technologischen Fortschritt der vergangenen<br />
Jahrzehnte hatte. Klar<br />
ist zugleich aber auch, dass ebendieser<br />
technologische Fortschritt<br />
und die derzeitige Ausgestaltung<br />
der produzierenden Industrie einen<br />
Ausstieg aus dem fehleranfälligen<br />
und brüchigen System der weltweiten<br />
Interdependenzen darstellt und<br />
dabei helfen kann, Krisen wie die<br />
derzeitige in Zukunft zu verhindern.<br />
Think global – buy local<br />
Lieferketten wieder näher an die<br />
eigentliche Produktion und die Endmontage<br />
komplexer Produkte zu<br />
bringen, ist ein Trend, der bereits in<br />
unterschiedlichsten Industrien und<br />
Branchen zu beobachten ist. So hat<br />
etwa eine aktuelle Studie von Protolabs<br />
ergeben, dass 73 Prozent der<br />
befragten Unternehmen aus der<br />
Batterieindustrie – einer Schlüsselbranche<br />
für die Herstellung von<br />
Elektroautos – bereits innerhalb der<br />
nächsten 12 Monate Teile ihrer Lieferkette<br />
zurück in die eigene Region<br />
verlagern wollen. Dieser Trend entspricht<br />
dabei weitestgehend aktuellen<br />
Bestrebungen, die Kontrolle<br />
über Zulieferer und Produkte zurückzuerlangen<br />
und dabei die eigene<br />
Produktion auch in Krisen zeiten<br />
sicherzustellen. Darüber hinaus<br />
gibt es noch andere Argumente,<br />
die branchenübergreifend für eine<br />
lokale Produktion sprechen.<br />
Nachhaltigkeit<br />
So ist allein aufgrund des<br />
Aspektes der Nachhaltigkeit eine<br />
Produktion von Schlüsselkomponenten<br />
nahe den eigenen Standorten<br />
sinnvoll. In Zeiten von immer<br />
strenger werdenden Regularien hinsichtlich<br />
des CO 2 -Fußabdruckes<br />
von Produkten im Allgemeinen,<br />
und medizintechnischen Produkten<br />
im Speziellen, ist es sinnvoll, wenn<br />
CO 2 -intensive Transporte eingespart<br />
werden können. Zudem ist der<br />
Aspekt der Digitalisierung im fertigenden<br />
Umfeld nicht von der Hand<br />
zu weisen. Durch digitale Prozesse<br />
können Bauteile oftmals wesentlich<br />
schneller produziert und gefertigt<br />
werden – mittels additiver Fertigung<br />
können so zum Beispiel bereits in<br />
wenigen Werktagen komplexe Bauteile<br />
zur Verfügung stehen. Insbesondere<br />
Branchen und Industrien,<br />
in denen sich Stückzahlen im Kleinserienbereich<br />
abspielen – also beispielsweise<br />
bei der Prototypenherstellung<br />
oder auch bei speziellen<br />
medizintechnischen Produkten,<br />
die wie bei Implantaten eng auf<br />
den jeweiligen Einsatz zugeschnitten<br />
sein müssen – schafft die regionale<br />
Produktion echte Mehrwerte.<br />
Als Beispiel kann hier des Medizinprodukt<br />
ForgTin gelten, das zur<br />
Linderung und sogar Heilung von<br />
26 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Dienstleistung<br />
Tinnitus-Beschwerden eingesetzt<br />
wird. Der 3D-gedruckte Bügel wird<br />
hinter dem Ohr getragen und kann<br />
durch die Stimulation von Akupressurpunkten<br />
das Krankheitsbild nachhaltig<br />
verbessern. Der Bügel wird<br />
von Protolabs gefertigt und dabei,<br />
abgestimmt auf die eingehenden<br />
Bestellungen, On-Demand hergestellt.<br />
Trotz zusätzlicher Überspritzung<br />
der Bügel mit zusätzlichen<br />
Silikonteilen können die jeweiligen<br />
Bügel in kürzester Zeit hergestellt<br />
werden.<br />
Vor Ort produziert: Smart,<br />
effizient und On-Demand<br />
Ermöglicht wird diese regionale<br />
Produktion durch gut vernetzte<br />
Anbieter, die weltweite Produktionsstandorte<br />
mit ergänzenden<br />
digitalen Fertigungsmitteln kombinieren.<br />
Lediglich durch die Kombination<br />
aus fachlicher Expertise,<br />
Flexibilität und einer zugrundeliegenden<br />
Bandbreite an verschiedenen<br />
Herstellungsmöglichkeiten<br />
wird die smarte On-Demand-Fertigung<br />
nahe der eigenen Standorte<br />
möglich. Eine zentrale Rolle spielt<br />
heutzutage auch die additive Fertigung.<br />
Diese ermöglicht es Konstrukteuren<br />
und Entwicklern, selbst komplexeste<br />
Geometrien in ihren Bauteilen<br />
umzusetzen, die aus unterschiedlichsten<br />
Materialien bestehen<br />
können. Die weitgehende Designfreiheit,<br />
die der 3D-Druck ermöglicht,<br />
sorgte schon früh dafür, dass<br />
sich die junge Technologie bei vielen<br />
Konstrukteuren weitreichender<br />
Beliebtheit erfreute.<br />
Die additive Fertigung hat sich für<br />
die Medizintechnik zu einem Standardverfahren<br />
entwickelt, das Ingenieuren<br />
und Konstrukteuren eine<br />
regionale Produktion ermöglicht,<br />
die zugleich effizient und nachhaltig<br />
ist. Beispielhaft kann hier das europäische<br />
3D-Druckzentrum von Protolabs<br />
in Putzbrunn bei München<br />
genannt werden. Durch den zentralen<br />
Standort im Herzen Europas<br />
können alle Märkte zeitnah<br />
und unkompliziert mit gewünschten<br />
Bauteilen und be nötigten Prototypen<br />
versorgt werden. Zudem wird<br />
bei der Herstellung auf moderne<br />
digitale Bearbeitungsverfahren<br />
gesetzt, die die Umsetzung von<br />
konventionellen CAD-Dateien in<br />
3D-druckbare Konstruktionspläne<br />
erleichtern. Kurzum: Die Produktion<br />
erfolgt nicht nur lokal, sie ist<br />
auch intelligent und reizt die aktuellen<br />
Möglichkeiten der Digitalisierung<br />
vollends aus.<br />
Statt auf eine Produktion in fernen<br />
Ländern zu setzen, ermöglicht<br />
der Ansatz der lokalen Produktion<br />
zudem ein erhöhtes Maß an Flexibilität<br />
bei den jeweiligen Unternehmen.<br />
Da die benötigten Bauteile, Prototypen<br />
und Kleinserien nicht über<br />
eine komplexe Lieferkette in fernen<br />
Teilen der Welt produziert werden<br />
müssen, sondern direkt vor Ort<br />
hergestellt werden, entfallen lange<br />
Transportwege, die potenziell durch<br />
havarierte Frachter gestört werden<br />
könnten. Neben den positiven ökologischen<br />
Aspekten können also<br />
auch Ungewissheiten hinsichtlich<br />
der Beschaffung und des Transportes<br />
ausgeschlossen werden –<br />
ein Umstand, der bei essenziellen<br />
Medizinprodukten (aber auch bei<br />
der Ersatzteilbeschaffung) potenziell<br />
Menschenleben retten kann.<br />
Produktion der Zukunft:<br />
Intelligent und nah<br />
Die internationale Lieferkette<br />
komplett als Modell der Vergangenheit<br />
abzuschreiben, wird dem<br />
über Jahrzehnte gewachsenen<br />
Wirtschaftsstandard sicherlich<br />
nicht gerecht. Die genannten<br />
Beispiele zeigen aber auch,<br />
dass in vielen Branchen ein graduelles<br />
Umdenken stattfindet –<br />
und die Vorzüge der regionalen<br />
Produktion immer offenkundiger<br />
werden. Dazu braucht es auch<br />
nicht zwingend unvorhersehbare<br />
Unfälle wie die Havarie der<br />
Ever Given – in vielen Branchen<br />
reicht es auch bereits aus, dass<br />
die Vorzüge der weltweit verteilten<br />
Lieferkette durch lokale Produzenten,<br />
die entsprechende<br />
Effizienz und weitreichend digitalisierte<br />
Prozesse anbieten,<br />
schlicht und ergreifend überschattet<br />
werden.<br />
Insbesondere bei medizintechnischen<br />
Produkten ist hier ebenfalls<br />
eine Rückverlagerung der<br />
Produktion in die jeweiligen Regionen<br />
zu erwarten. Und wer weiß,<br />
welche Auswirkungen bereits<br />
diese kleinen Schmetterlingsflügelschläge<br />
auf die Fertigung<br />
der Zukunft haben werden? ◄<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
27
Dienstleistung<br />
Alles aus einer Hand<br />
Klingel medical metal group präsentiert One-Stop-Shop-Lösungen auf der MedtecLive<br />
Ausschnitt aus dem umfassenden Produktportfolio des Full-Service-Providers für die Medizintechnik, der Klingel medical metal<br />
group mit Sitz in Pforrzheim<br />
MedtecLive, Halle 10, Stand 544<br />
KLINGEL Holding GmbH<br />
info@klingel-group.com<br />
www.klingel-group.com<br />
Zum ersten Mal ist die Klingel<br />
medical metal group mit allen fünf<br />
Partnerfirmen aus Deutschland<br />
und der Schweiz auf der Messe<br />
Medtec Live vertreten. Auf rund<br />
70 m² Standfläche zeigt der europaweit<br />
führende Zulieferer für die<br />
Medizintechnik sein komplettes Produktportfolio<br />
und die dazugehörige<br />
umfassende Wertschöpfungskette.<br />
Mit strategischen Zukäufen und<br />
organischem Wachstum hat sich<br />
die Klingel medical metal group,<br />
Auftragsfertiger für hochkomplexe<br />
Präzisionsteile aus schwer zerspanbaren<br />
Materialien mit Sitz in Pforzheim,<br />
in den letzten zehn Jahren<br />
hervorragend positioniert. Wenn<br />
es nach dem geschäftsführenden<br />
Gesellschafter und CEO der<br />
Gruppe, Ralf Petrawitz, geht, soll<br />
das Wachstum – sowohl im organischen<br />
als auch im anorganischen<br />
Bereich – auch in den kommenden<br />
Jahren weiter vorangetrieben werden.<br />
„Durch die jüngsten Firmenübernahmen,<br />
die Erweiterung von<br />
Produktionsflächen und eine gute<br />
Auftragslage werden wir in <strong>2022</strong> die<br />
Marktführerschaft als Zulieferer von<br />
Präzisionsteilen für die Medizintechnik<br />
übernehmen, was das breite Produktportfolio<br />
sowie die umfassende<br />
Wertschöpfungskette vom Engineering<br />
und der CNC-Bearbeitung bis<br />
zur Verpackung und Logistik anbelangt“,<br />
so Petrawitz.<br />
Verstärkte Ausrichtung auf<br />
den Medizintechniksektor<br />
Seit 2011 steht Petrawitz an<br />
der Spitze des Unternehmens,<br />
welches damals mit 204 Mitarbeitern<br />
einen Umsatz von 22,7 Mio.<br />
Euro erwirtschaftete. Unter seiner<br />
Führung gewann der Expansionskurs<br />
des Metallverarbeiters spürbar<br />
an Dynamik, zunächst mit der<br />
Übernahme der Josef Ganter Feinmechanik<br />
GmbH in Dauchingen im<br />
Jahr 2015. Es erfolgte eine verstärkte<br />
Ausrichtung auf den Medizintechniksektor<br />
mit den Segmenten<br />
Implantate und Instrumente für die<br />
Chirurgie, Komponenten für (kardio)vaskuläre<br />
sowie minimal-invasive<br />
und endoskopische Systeme,<br />
Teile für die robotergestützte Chirurgie,<br />
orthopädische Implantate,<br />
Instrumente und Werkzeuge sowie<br />
Bauteile für Operationstische<br />
und medizinische<br />
Geräte.<br />
Sterile<br />
Verpackungen,<br />
3D-Druck, Kunststoffspitzguss<br />
Mit der Übernahme<br />
eines Verpackungsspezialisten<br />
in Rosenheim<br />
sowie von drei Medizintechnikunternehmen<br />
in<br />
der Schweiz, zuletzt der<br />
Firma Ruetschi Technology<br />
mit Sitz in Muntelier/Kanton<br />
Freiburg,<br />
wurden die Kernkompetenzen<br />
unter anderem<br />
um sterile Verpackungen,<br />
3D-Druck,<br />
Kunststoffspitzguss in<br />
den Reinraum sowie<br />
komplette, sterile OP-<br />
Kits mit Implantaten und<br />
Einweginstrumenten<br />
erweitert.<br />
Qualitätsmanagement und<br />
-sicherung<br />
Um mit den Richtlinien des neuen<br />
Medizinproduktegesetzes konform<br />
zu gehen, wurde weiter in Qualitätsmanagement<br />
und -sicherung<br />
investiert. „Gerade diese Maßnahmen<br />
sind in einem großen Firmenverbund<br />
leichter zu stemmen als in<br />
kleinen Betrieben mit nur wenigen<br />
Mitarbeitern“, begründet Petrawitz<br />
die Unternehmensstrategie.<br />
One-Stop-Shop<br />
„Der Zusammenschluss von acht<br />
Standorten mit rund 870 Mitarbeitern<br />
unter einem gemeinsamen Dach<br />
bündelt Ressourcen, Prozesse,<br />
Technologien, Know-how, Erfahrung<br />
und modernste Maschinenausstattung.<br />
Die Wertschöpfungskette hin<br />
zu einem One-Stop-Shop konnte<br />
dadurch stetig ausgebaut werden.<br />
Wir schaffen dadurch Synergieeffekte,<br />
bieten Lösungen zum Nutzen<br />
unserer Kunden und positionieren<br />
uns als strategischer, langfristig<br />
erfolgreicher und zuverlässiger Partner“,<br />
betont Petrawitz. ◄<br />
28 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Dienstleistung<br />
Redesign elektronischer Baugruppen –<br />
Ausweg und Chance<br />
Der letzte Ausweg, wenn wichtige Bauteile nicht geliefert werden oder auch die Chance, um versteckte<br />
Potenziale zu identifizieren?<br />
entsprechen, austauschen. Die<br />
qualifizierten Mitarbeiter der Kontron<br />
ODM/EMS Alliance verfügen<br />
in den Bereichen Entwicklungs- und<br />
Konstruktions-dienstleistungen, globale<br />
Beschaffung sowie Produktions-<br />
und Montagedienstleistungen<br />
über das entsprechende technische<br />
Branchen-Know-how. „Somit bietet<br />
die Alliance Ihren Kunden die notwendige<br />
Lösungskompetenz rund<br />
um elektronische Baugruppen und<br />
Systeme. Von der Idee über die<br />
Entwicklung und Fertigung bis hin<br />
zum fertigen Produkt sind wir gerne<br />
der starke Partner an Ihrer Seite“,<br />
bekräftigt Jochen Gimple Vice President<br />
ODM/EMS. ◄<br />
Kontron<br />
www.kontron.de<br />
Kontron ODM/EMS Alliance<br />
www.kontron-electronics.de<br />
Kontron ist mit der Kontron ODM/<br />
EMS Alliance, einem leistungsstarken<br />
Verbund mittelständischer<br />
Unternehmen der qualifizierte Partner,<br />
wenn es um das Redesign elektronischer<br />
Baugruppen geht. Die<br />
eigenständigen Unternehmen sind<br />
Spezialisten in den Bereichen Hardund<br />
Softwareentwicklung. Darüber<br />
hinaus sind sie erfahrene Elektronik-Dienstleister<br />
im Bereich Produktions-<br />
und Montagedienstleistungen.<br />
Wie behält man die<br />
Lieferfähigkeit?<br />
Wer heutzutage in der Elektronikbranche,<br />
insbesondere im Bereich<br />
Einkauf und Logistik von elektronischen<br />
Baugruppen zu Hause ist,<br />
steht fast täglich vor großen Herausforderungen.<br />
Einerseits haben die<br />
elektronischen Bauteile eine sehr<br />
lange Lieferzeit und werden zum<br />
Teil überhaupt nicht ausge liefert.<br />
Andererseits werden die Bauteile<br />
ohne Vorankündigung abgekündigt,<br />
was tun, um weiterhin liefer fähig<br />
zu bleiben? Ein schnelles Redesign<br />
zur Implementierung von verfügbaren<br />
Alternativbauteilen bietet<br />
Ausweg und Chance zugleich,<br />
doch die Entwicklungsingenieure<br />
haben nur begrenzte Ressourcen<br />
und viele Aufgaben.<br />
Redesign<br />
„Wir, die Kontron ODM/EMS Alliance<br />
übernehmen gerne das Redesign<br />
Ihrer elektronischen Baugruppe<br />
in Kombination mit einer anschließenden<br />
Serienproduktion. Über<br />
50 Entwicklungsingenieure aus den<br />
Bereichen Hard- und Software verfügen<br />
über die Erfahrung aus mehr<br />
als 1.000 Entwicklungsprojekten in<br />
den Bereichen Industrie- und Medizintechnik.<br />
Des Weiteren können<br />
wir Ihnen umfangreiche Lifecycle<br />
Service-Angebote, basierend auf<br />
der Datenbank SiliconExpert unterbreiten“,<br />
erklärt Jochen Gimple, Vice<br />
President ODM/EMS.<br />
Neue Chancen durch<br />
Redesign<br />
Ein Redesign kann auch viele<br />
neue Chancen eröffnen. So bietet<br />
es zusätzlich die Möglichkeit, die<br />
Baugruppe hinsichtlich der Fertigung<br />
zu optimieren sowie eine<br />
Anpassung an neue Technologien<br />
vorzunehmen. Es lassen sich Funktionalitäten<br />
erweitern und Bauteile,<br />
die nicht mehr der aktuellen Norm<br />
Eine sichere Verbindung<br />
mit den TEleMax<br />
Matrixsystemen<br />
• Kundenspezifisch<br />
konfigurierbar<br />
• Vielfältige Schnittstellen,<br />
(z.B. USB, LAN, GPIB, RS232)<br />
• Lokale Bedienung über<br />
Touchscreen<br />
• Viele Gehäuseoptionen<br />
info@telemeter.de · www.telemeter.info<br />
Wir liefern Lösungen…<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
29
Medical-PC/SBC/Zubehör<br />
PCIe und Mini PCI Express CAN-Karten für Embedded Lösungen<br />
tion, EMV-Störfestigkeit gemäß EN<br />
61000-6-2:2005 und der industrielle<br />
Temperaturbereich von -40 °C bis<br />
+85 °C garantieren einen reibungsfreien<br />
Betrieb. Die On-Board Daten -<br />
pufferung sorgt für höchste Datensicherheit.<br />
Der Silent-Mode unterstützt<br />
Analyseaufgaben.<br />
Hohe Datenübertragungsraten,<br />
Zuverlässigkeit, optimales Preisleistungsverhältnis,<br />
schnelle Lieferfähigkeit,<br />
lange Verfügbarkeit –<br />
die Wunschliste für CAN-Karten<br />
in Embedded Lösungen z. B. in<br />
der Medizintechnik oder der Automatisierungstechnik<br />
ist lang. Die<br />
schwedische Firma KVASER hat<br />
sich längst als einer der Marktführer<br />
für CAN- und CAN-FD-Schnittstellen<br />
und CAN-Datenlogger in den<br />
unterschiedlichsten Formaten etabliert<br />
und bietet CAN-Interfaces in<br />
diversen Formaten wie USB, PCI,<br />
PCIe, Mini PCI-Express, PC104<br />
und als Hutschienenmodule an.<br />
Ergänzt wird das Produktspektrum<br />
durch CAN-Datenlogger mit bis zu<br />
fünf CAN-Kanälen.<br />
Der Markt für Embedded Lösungen<br />
für CAN-Bus und CAN-FD-Bus<br />
wächst ständig, weil die Menge der<br />
zu verarbeitenden und übertragenden<br />
Daten rasant steigt und zudem<br />
die Daten immer schneller verarbeitet<br />
werden müssen. Dementsprechend<br />
wächst der Bedarf an<br />
schnellen Feldbus-Interface-Karten<br />
mit CAN-Bus. Vor allem die<br />
Einsteckkarten im PCIe- und PCI-<br />
Express-Karten-Format in Computer<br />
jeder Art gewinnt seit einiger<br />
Zeit wieder enorm an Bedeutung.<br />
KVASER produziert hierfür einund<br />
zweiachsige CAN-FD-kompatible<br />
PC-Einsteckkarten, die<br />
sich durch sehr gute Performance<br />
in der Datenübertragung mit sehr<br />
geringen Latenzzeiten auszeichnen.<br />
Zeitstempelgenauigkeiten<br />
von 1 µs sind erreichbar. Die CAN-<br />
PCIe- und CAN-PCI-Express-<br />
Karten von KVASER sind kompatibel<br />
zum ISO 11898-2 Standard<br />
und erreichen 1 Mbit/sec im Standard-CAN-<br />
bzw. bis zu 8 Mbit/sec im<br />
CAN-FD-Modus. Galvanische Isola-<br />
Kostenfreie Software-Tools<br />
Zudem gibt es von KVASER<br />
diverse kostenfreie Software-Tools<br />
für die Inbetriebnahme und die Diagnose.<br />
Ferner werden die Treiber für<br />
Windows und auch für Linux angeboten.<br />
Auf der Webseite von KVA-<br />
SER werden zudem viele hilfreiche<br />
Schulungsunterlagen zu CAN<br />
zur Verfügung gestellt.<br />
Vertrieben werden die CAN-<br />
Interfaces und CAN-Datenlogger<br />
von KVASER in Deutschland von<br />
Actronic-Solutions GmbH mit Sitz<br />
in Adelsdorf.<br />
Actronic-Solutions GmbH<br />
info@actronic-solutions.de<br />
www.actronic-solutions.de<br />
Kleines, robustes und leistungsstarkes SMARC 2.1<br />
© Distec/congatec<br />
Distec nimmt mit dem conga-<br />
SA7 von Congatec ein kleines,<br />
robustes und leistungsstarkes<br />
SMARC 2.1 Modul ins Programm<br />
auf. Es ist mit dem neuen Intel<br />
Elkhard Lake Prozessor Atom<br />
x6000E, Pentium J6xxx und N6xxx<br />
oder mit dem Celeron J6xxx und<br />
N6xxx erhältlich. Besonders beeindruckend<br />
sind die deutlich verbesserte<br />
Prozessor- und Grafikleistung<br />
von bis zu 200 Prozent<br />
bei gleichzeitig geringem Stromverbrauch.<br />
Bei der neuen Prozessorarchitektur<br />
wurde laut Intel<br />
die Einzel-Thread-Leistung um<br />
das 1,7-fache, die Multi-Thread-<br />
Leistung um das 1,5-fache und<br />
die Grafik sogar um das Doppelte<br />
gesteigert. Das conga-SA7<br />
lässt sich lüfterlos betreiben und<br />
widersteht rauen Umgebungen<br />
mit Vibrationen und Temperaturen<br />
von -40 bis +85 °C. Wer den<br />
industriellen Temperaturbereich<br />
nicht benötigt, kann auf die commercial<br />
Version von 0 bis +60 °C<br />
zurückgreifen.<br />
Das kompakte conga-SA7 ist<br />
aktuell mit einer Verfügbarkeit bis<br />
mindestens 2030 geplant. Diese<br />
Langzeitverfügbarkeit, das industrielle<br />
Design und der universellen<br />
SMARC-Formfaktor, mit Abmessungen<br />
von nur 82 auf 50 mm,<br />
sichern hohe Flexibilität und beste<br />
Zuverlässigkeit. Das Computer-on<br />
Modul eignet sich damit perfekt<br />
für qualitativ hochwertige Anwendungen<br />
im Bereich Medizintechnik.<br />
Trotz seiner geringen Größe bietet<br />
das conga-SA7 mit seinem MXM3<br />
Connector 314 Pins, um das Modul<br />
mit dem Carrier-Board zu verbinden.<br />
Es stehen DP++, zwei Gigabit-LAN-Ports<br />
mit TSN-Unterstützung,<br />
zwei USB 3.1 Gen2, sechs<br />
USB 2.0, SATA, bis zu 4 PCIe<br />
Lane, 4x UART, I 2 C und viele weitere<br />
Anschlüsse zur Verfügung.<br />
Außerdem bietet das conga-SA7<br />
zwei onboard CAN-Schnittstellen.<br />
Optional ist das Modul mit<br />
Wifi/BT, LVDS und/oder zusätzlichem<br />
DP++ erhältlich.<br />
Für schnelle Entwicklungserfolge<br />
stehen derzeit von congatec<br />
zwei Carrier-Boards mit unterschiedlichem<br />
Funktionsumfang zur<br />
Verfügung.<br />
Distec GmbH<br />
info@distec.de<br />
www.distec.de<br />
30 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Medical-PC/SBC/Zubehör<br />
Extrem günstiges Einsteigermodell unter den Medical Panel-PCs<br />
kosten die Geräte häufig mehrere tausend Euro und<br />
verlangen etwas Eingewöhnungszeit. Nur ungern<br />
möchte man routinierte Vorgänge verändern und eine<br />
Fehlinvestition riskieren. Auch wenn die Angst häufig<br />
unbegründet ist und sich die Vorteile zumeist schnell<br />
herauskristallisieren, greifen Neulinge im Bereich der<br />
Digitalisierung am besten zu Einstiegsmodellen wie<br />
dem Medico 101 Panel-PC der ICO Innovative Computer<br />
GmbH.<br />
Energieeffizient und anpassungsfähig<br />
ICO<br />
www.ico.de<br />
Wie in allen Lebensbereichen hält die Digitalisierung<br />
auch in den Arztpraxen Einzug. Möchten Humanoder<br />
Veterinärmediziner ihre Räumlichkeiten modernisieren,<br />
kommen sie nur noch schwer um die Anschaffung<br />
spezieller Medical Panel-PCs herum, da die medizinischen<br />
Computer bei zeitgemäßer Diagnostik und<br />
Behandlung eine zentrale Rolle spielen.<br />
Dies beginnt bei Maßnahmen zur Narkoseüberwachung<br />
in Tierarztpraxen und reicht über die Digitalisierung<br />
von Röntgenbildern bis hin zu komplexen KI-<br />
Anwendungen in hochmodernen Operations sälen.<br />
Nahezu sämtliche Prozesse können heute digital<br />
unterstützt werden.<br />
Einsteigermodelle erleichtern den Einstieg<br />
Viele Mediziner scheuen sich allerdings noch vor<br />
einer Anpassung ihrer Arbeitsprozesse. Schließlich<br />
Ausgestattet mit einem energieeffizienten Intel Pentium<br />
N4200 1,1 GHz Prozessor und 4 GB Arbeitsspeicher<br />
(max. 8 GB RAM) und einer 64 GB SSD, ist der<br />
Medico 101 Panel-PC perfekt dafür geeignet erste<br />
Erfahrungen zu sammeln. Passende Geräte können<br />
dank RS232/RS422/RS485-Schnittstelle und zwei<br />
USB-Ports unkompliziert mit dem Medical Panel-PC<br />
verbunden werden. Sollte das integrierte 10,1 Zoll-Display<br />
mit kapazitivem Touchscreen zur Darstellung nicht<br />
ausreichend sein, sorgen VGA und HDMI für eine einfache<br />
Bildübertragung an nahezu alle gängigen Bildschirme.<br />
Zur Netzwerkkommunikation stehen dem<br />
Anwender dabei zwei Gigabit LAN-Anschlüsse, sowie<br />
WLAN zur Verfügung.<br />
Das antibakterielle Gehäuse<br />
ist dank IP65-geschützter Front sehr einfach zu reinigen.<br />
Darüber hinaus erfüllt der Medical Panel PC<br />
selbstverständlich die nötigen Anforderungen der DIN<br />
EN60601-1 und ist somit für den Einsatz im medizinischen<br />
Umfeld zugelassen.<br />
Dank seines hervorragenden Preis- / Leistungsverhältnisses<br />
ist der Medico 101 Panel-PC allerdings<br />
nicht nur für Einsteiger im medizinischen Digitalisierungsprozess<br />
geeignet. Die kompakte Größe von nur<br />
263x171x36 mm machen ihn für viele stationäre und<br />
ambulante Einsatzzwecke interessant. So wird der<br />
Medico 101 zur echten Investition in die Zukunft. ◄<br />
Stück für Stück ...<br />
bauen Sie mit uns an einer Zukunft,<br />
in der Alzheimer geheilt werden kann.<br />
Möchten Sie weitere Informationen?<br />
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meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
31
Medical-PC/SBC/Zubehör<br />
Große modulare Stärke im kleinen<br />
Booksize-Format<br />
Die neue Generation des Embedded Computing mit werkzeugloser Wartung und enormer Schnittstellen-Vielfalt<br />
Viel geboten auf kleinstem Raum: Der neue kompakte Industrie-PC EL1097<br />
von TL Electronic<br />
Die enorme Schnittstellen-Auswahl des EL1097 Industrie-PCs erlaubt<br />
vielfältigste Anwendungen<br />
TL Electronic GmbH<br />
www.tl-electronic.de<br />
So viele Optionen auf kleinstem<br />
Raum gab es bei einem Embedded-PC<br />
von TL Electronic noch nie:<br />
Die Schnittstellen-Vielfalt ist enorm<br />
und kann zusätzlich individuell werden.<br />
Und der EL1097 kommt noch<br />
mit weiteren Vorteilen. Sowohl die<br />
Festplatte/SSD als auch die internen<br />
Komponenten wie Speicher<br />
oder Mainboard sind werkzeuglos<br />
zugänglich und damit perfekt und<br />
schnell zu warten. Mit einem Maximum<br />
an Vielseitigkeit eignet sich<br />
das IoT-Device für unzählige professionelle<br />
Anwendungen in industriellen<br />
Einsatzfeldern.<br />
Kompakt und<br />
langzeitverfügbar<br />
TL Electronic stellt das neueste<br />
Mitglied der Embedded-Produktfamilie<br />
vor – den kompakten Industrie-PC<br />
EmbeddedLine EL1097 im<br />
Booksize-Format. Seit vielen Jahren<br />
stehen Industrie-PCs von TL Electronic<br />
für höchste Stabilität und Langzeitverfügbarkeit.<br />
Auch dieser lüfterlose<br />
Booksize-Industrie-PC ist für<br />
optimale passive Kühlung und hohe<br />
Ausfallsicherheit designed. Neu ist<br />
das Maximum an Vielseitigkeit in der<br />
Schnittstellenauswahl. Der Embedded-PC<br />
kann individuell mit zusätzlichen<br />
Modulen um Schnittstellen<br />
wie USB, CANBus, LPT Parallel-<br />
Port, RJ45-Ethernet oder serielle<br />
COM-Schnittstellen erweitert werden.<br />
Neu ist auch die werkzeuglose<br />
Zugänglichkeit der Festplatte/SSD<br />
Die Front des EL1097 Kompakt-Industrie-PCs mit zusätzlichen USB- und LAN-<br />
Modulen sowie Digital-I/O.<br />
und der internen Komponenten für<br />
eine perfekte und schnelle Wartung.<br />
Robust und wartungsfreundlich<br />
Der robuste und wartungsfreundlich<br />
konstruierte Industrie-PC EL1097<br />
eignet sich für unzählige professionelle<br />
Anwendungen in industriellen<br />
Einsatzfeldern wie zum Beispiel<br />
Automation, Medical oder Retail.<br />
Intel Core i3 / i5 / i7 der 8. Generation<br />
stehen als CPU zur Auswahl. Der<br />
neue Embedded-PC von TL Electronic<br />
kann mit Wandmontage-Winkeln<br />
oder auf eine Hut schiene (DIN<br />
Rail) montiert werden. ◄<br />
Sowohl die Festplatte/SSD als auch interne Komponenten wie Speicher und<br />
Mainboard sind werkzeuglos und wartungsfreundlich zugänglich<br />
32 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Medical-PC/SBC/Zubehör<br />
COM Express Produktportfolio erweitert<br />
PCOM-B657VGL bietet Intel Xeon, Core und Celeron Prozessoren der 11. Generation (zuvor Tiger Lake-H) mit<br />
integrierten AI/DL-Befehlssätzen, mehr Kernen (8C/16T) und Gen 12 Grafik mit bis zu 32 EU<br />
Konsolidierung. Aber das sind noch nicht alle<br />
Vorteile“, fügte Yang hinzu. „Dank der integrierten<br />
Intel UHD Grafik mit bis zu 32 EU (Execution<br />
Units) bietet unser neues PCOM-B657VGL<br />
eine im Vergleich zu den vorherigen Modulen<br />
2-mal höhere Leistung beim Transcodieren und<br />
es unterstützt bis zu vier 4K-Displays gleichzeitig.<br />
Außerdem hat es PCIe Gen 4 x16 auf<br />
einer Embedded x86 Plattform mit doppelten<br />
Datentransferraten gegenüber PCIe Gen 3 für<br />
höhere Bandbreite, geringere Latenz und niedrigeren<br />
Energieverbrauch. Das erweitert die<br />
Bandbreite zur externen PCIe Grafikkarte für<br />
KI- und AIoT-Anwendungen.“<br />
Umfassende Lösung mit Entwicklung<br />
des Carrier Boards und Herstellungsservice<br />
Portwell stellt PCOM-B657VGL, ein neues COM<br />
Express Typ 6 Basismodul, vor. Laut Ryan Yang,<br />
Produktmanager bei Portwell, arbeitet es mit Intel<br />
Xeon W-11000E, Core i3/i5/i7 und Celeron Prozessoren<br />
der 11. Generation (zuvor Tiger Lake-<br />
H) und integrierter Intel UHD.<br />
• Hochleistungsgrafik für eine 65 % höhere<br />
Rechenleistung im Multithreading und eine bis<br />
zu 70 % höhere Grafikleistung im Vergleich<br />
zur Vorgängergeneration und unterstützt das<br />
neue PCIe x16 Gen 4.<br />
• Rechenleistung und eine 2,95-fach höhere<br />
Grafikleistung im Vergleich zur Vorgängergeneration<br />
und unterstützt das neue PCIe Gen 4.<br />
Überlegene Leistung<br />
„Mit bis zu 8 Kernen/16 Threads bei 45 bzw.<br />
35 W und 25 W TDP für den industriellen Einsatz<br />
und mit ECC-Support bietet dieses COM<br />
Express Basismodul einen langen Produkt support<br />
von über 10 Jahren. Außerdem unterstützt es<br />
vier unabhängige Displays über drei Display-<br />
Port/HDMI-, eine VGA- und eine LVDP/eDP-<br />
Schnittstelle“, sagte Yang. Das PCOM-B657VGL<br />
bietet überlegene Leistung in den verschiedensten<br />
Umgebungen. Die vollintegrierte und flexible<br />
E/A-Erweiterung macht es zur optimalen<br />
Wahl für missionskritische Anwendungen und<br />
KI-Edge-Computing in der industriellen Automatisierung,<br />
beim maschinellen Sehen, in Kommunikation,<br />
IoT, Edge Computing, medizinischen<br />
Geräten, Transportwesen und automatischen<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
Mess einrichtungen. Es eignet sich auch für grafikintensive<br />
Anwendungen wie Spiele, digitale<br />
Beschilderung, Smart Retail und vieles mehr.“<br />
Kompakt mit vielen Schnittstellen<br />
Das neue PCOM-B657VGL COM Express<br />
Typ 6 Modul bringt auf nur 125 x 95 mm eine<br />
Menge Leistung unter. Dazu gehören Dual Channel<br />
DDR4 ECC/Non-ECC SO-DIMM 3200 MHz<br />
bis 32 GB per DIMM; vier unabhängige Displays<br />
mit wählbaren Optionen – VGA, HDMI,<br />
LVDS/eDP und DisplayPort-Unterstützung mit<br />
Auflösungen bis 8K; 4x USB 3.2 Gen 2, 8x<br />
USB 2.0, 4x SATA III, 1x PCIe Gen 4x16 und<br />
8x PCIe Gen 3 x1; serielle I/O mit Unterstützung<br />
für 8-Bit GPIO, I²C, SMBus und UART; 1x<br />
2,5 Gigabit Ethernet mit integriertem Intel Time<br />
Sensitive Networking (TSN) für eine geringere<br />
Latenz; onboard TPM 2.0 für Sicherheitsfunktionen<br />
und ein industrieller Betriebstemperaturbereich<br />
von -40 bis 85 °C mit industriellen SKUs<br />
sowie ein AT/ATX-Modus.<br />
Erheblich verbesserte Rechen- und<br />
Grafikleistung<br />
„Das neue PCOM-B657VGL arbeitet mit den<br />
neusten Intel Core und Xeon W-11000E Prozessoren<br />
der 11. Generation mit Willow Cove 10nm++,<br />
bis zu 8C/16T“, so Yang. „Damit bietet es nun im<br />
Vergleich zur vorherigen Generation höhere Leistung<br />
bei rechenintensiven Single-Thread- und<br />
Multitasking-Anwendungen für die Workload-<br />
Für modulare Lösungen liefert Portwell eine<br />
weltweit führende Computer-on-Module-Produktreihe<br />
und Entwicklungen für einen größeren<br />
Anwendungsbereich und die Anforderungen der<br />
Systemintegratoren. Entscheidend sind hierbei<br />
der Wert für den Kunden und das Know-how in<br />
diesem Bereich. Portwell behandelt bei seinen<br />
Modulen den Wert für den Kunden als einen<br />
äußerst wichtigen Faktor und bieten einen Komplettservice<br />
vom Konzept bis zur Lösung (Concept<br />
in, Solution out) bei der Entwicklung des<br />
Carrier-Boards und der Produktion. Die Kunden<br />
profitieren dabei von Portwells Erfahrung und<br />
Know-how bei der Entwicklung von Computerhardware,<br />
einer flexiblen Fertigung mit hoher<br />
Qualität und einer schnellen Markteinführung.<br />
„Wir bei Portwell streben danach, überlegene<br />
Produkte zu schaffen, die unseren Kunden helfen,<br />
ihre Entwicklungen rasch auf den Markt zu bringen<br />
und ihren Mitbewerbern einen Schritt voraus<br />
zu bleiben“, erklärte Yang. „So können unsere<br />
Kunden ihr bisheriges Typ 6 COMe Modul leicht<br />
durch das neue PCOM-B657VGL ersetzen und<br />
von höherer Rechenleistung, schnellerer Grafikverarbeitung<br />
und einen niedrigem Energieverbrauch<br />
profitieren und gleichzeitig ihre Endprodukte<br />
schneller auf den Markt bringen. Die<br />
höhere PCIe Generation und mehr Lanes bedeuten<br />
für die Anwender, dass sie eine I/O-Karte<br />
mit höherer Geschwindigkeit einsetzen und mehr<br />
Anwendungen bedienen können“. ◄<br />
KIOSK Embedded Systems GmbH<br />
www.portwell.eu<br />
33
Medical-PC/SBC/Zubehör<br />
Gesteigerte Grafik- und<br />
Rechenleistung<br />
STIFTUNG<br />
Kontron<br />
www.kontron.de<br />
Kontron kündigt neue Boards und<br />
Module mit den 12. Gen Intel Core<br />
Prozessoren (Codename Alderlake-S<br />
Serie) für das Internet der<br />
Dinge an. Kontron wird die aktuellen<br />
Mini-ITX-, µATX- und ATX-<br />
Motherboards mit dieser neuen<br />
Prozessorserie aktualisieren und<br />
hat sie zudem als erste Plattform<br />
für den neuen PICMG COM-HPC/<br />
Client Formfaktor ausgewählt, da<br />
sie die neuen Technologietrends<br />
der COM-HPC Client-Spezifikation<br />
am besten bedient.<br />
Die Intel Core Desktop-Prozessoren<br />
der 12. Generation mit leistungsfähiger<br />
Hybrid-Architektur,<br />
die Performance-Cores und Efficient-Cores<br />
auf einem einzigen Chip<br />
mit dem Intel Thread Director kombinieren,<br />
ermöglichen IoT-Anwendungen<br />
mit erhöhter Single- und<br />
Multi-Thread-Leistung im Vergleich<br />
zur vorherigen Generation.<br />
Unterstützt bis zu vier<br />
unabhängige Displays<br />
Die Intel UHD Graphics 770, die<br />
von der Intel Iris Xe Architektur<br />
angetrieben wird, unterstützt Display-Virtualisierung<br />
und bis zu vier<br />
unabhängige Displays. Die Unterstützung<br />
von PCIe 5.0 ready mit<br />
16 Lanes, PCIe 4.0 und DDR5/<br />
DDR4-Speicher in Kombination<br />
mit Sicherheits- und Verwaltungsfunktionen<br />
sowie AI-Fähigkeit tragen<br />
zur Steigerung der Produktivität<br />
bei und ermöglichen künftige<br />
Innovationen bei IoT-Anwendungen.<br />
Verschiedene SKUs bieten<br />
eine heraus ragende Multi-Thread-<br />
Leistung mit bis zu 16 Cores und<br />
24 Threads bei 35 bis 65 W und<br />
Langzeitverfügbarkeit. Es ist die<br />
erste Intel Core Desktop-Prozessorserie<br />
mit Echtzeit-Fähigkeit, 1 GbE<br />
und 2x 2,5 GbE sowie Time Sensitive<br />
Networking (TSN)-Fähigkeiten.<br />
Flexibel einsetzbar<br />
Dank der gesockelten CPUs<br />
eignen sich die Produkte für verschiedene<br />
Anwendungen in den<br />
Bereichen Industrie, Medizin,<br />
Kiosk/Einzelhandel, Ticketing/Verkauf,<br />
Gambling und Entertainment.<br />
Laut Intels Roadmap werden die<br />
ersten Motherboards der Extended<br />
Life cycle Series und der Industrial<br />
Series mit H610- bzw. H610E-<br />
Chipsätzen im zweiten Quartal <strong>2022</strong><br />
verfügbar sein. Weitere Varianten<br />
werden unmittelbar folgen.<br />
Das COM-HPC Client SIZE C<br />
(160 x 120 mm) Design mit der<br />
neuen Prozessorserie ist für Ende<br />
Q2/<strong>2022</strong> geplant und wird bis zu<br />
512 GB DDR5 über 4x SODIMMs<br />
unterstützen können. ◄<br />
Unser Einsatz<br />
gegen den<br />
Klimawandel.<br />
Und für eine<br />
bessere Zukunft<br />
der Kinder.<br />
World Vision-Kollege Tony<br />
Rinaudo ist der Entdecker<br />
der Methode Farmer Managed<br />
Natural Regeneration<br />
(FMNR) zur Wiederaufforstung<br />
von Wäldern.<br />
FMNR trägt erheblich zum<br />
weltweiten Klimaschutz bei<br />
und Tony erhielt 2018 für<br />
diese Methode den Alternativen<br />
Nobelpreis.<br />
Auch Sie können wie Tony<br />
etwas unternehmen:<br />
Starten Sie Ihr individuelles<br />
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Komponenten<br />
Bessere Heizelemente bieten mehr<br />
Design-Flexibilität bei Analysegeräten<br />
Wie ULTRAMIC-Heizelemente innovative Analysegeräte unterstützen<br />
Die Heizgeräte von heute<br />
Moderne, fortschrittliche Keramikheizer<br />
können höhere Leistung<br />
und größere Präzision erreichen<br />
und gleichzeitig mehr Flexibilität<br />
bei der Konstruktion bieten, was<br />
eine schnellere Markteinführung<br />
ermöglicht.<br />
Um die jüngsten Innovationen<br />
in der Heiztechnologie würdigen<br />
zu können, ist es hilfreich, einige<br />
der Beschränkungen zu verstehen,<br />
die für herkömmliche Metallheizgeräte<br />
gelten. Diese Heizer müssen<br />
in einen anderen Metallblock im<br />
nicht berühren und sie erfordern oft<br />
zusätzliche elektrische Isolierung.<br />
Probleme älterer<br />
Heiztechnologien<br />
Diese Konstruktionsbeschränkungen<br />
verschlechtern oft die CO 2 -<br />
Bilanz und machen ein komplexeres<br />
Montageverfahren erforderlich.<br />
Metallummantelte Heizgeräte<br />
weisen in der Regel auch längere<br />
Aufheiz- und Abkühlungszeiten auf,<br />
da mehr Masse im Heizkörper und<br />
in der Halterung vorliegt. Dies verlangsamt<br />
den Systemstart und den<br />
Wechsel auf andere Stufen.<br />
Fortschrittliche Keramikheizer bieten<br />
zahlreiche Vorteile bei der Konstruktion<br />
von Analysegeräten. Viele<br />
Heizgeräte, die heute in industriellen<br />
Betrieben verwendet werden,<br />
sind metallummantelt – eine etablierte<br />
Technologie, die mittlerweile<br />
über 30 Jahre alt ist. Solche Geräte<br />
eignen sich zwar hervor ragend für<br />
eine Vielzahl komplexer thermischer<br />
Anwendungen, aber neuere und<br />
fortschrittliche Analyse geräte erfordern<br />
höhere Leistung und größere<br />
Präzision. Andy Selvy, Chief System<br />
Designer beim industriellen<br />
Technologieunternehmen Watlow,<br />
betrachtet hier die Vorteile moderner<br />
Keramikheizer.<br />
Analysegeräte, wie Gaschromatograph-Massenspektrometer<br />
(GC-<br />
MS), werden in einer Reihe industrieller,<br />
klinischer und Forschungsanwendungen<br />
eingesetzt, um das<br />
Vorhandenseins von Spurenchemikalien,<br />
Alkoholen und Hormonen<br />
zu ermitteln und um komplexe<br />
Gemische zu trennen. GC-MS können<br />
beispielsweise Konzentrationen<br />
von Medikamenten im Blut oder Verunreinigungen<br />
in Luft, Wasser und<br />
Boden erkennen und sie werden bei<br />
der Entwicklung neuer pharmazeutischer<br />
Produkte verwendet.<br />
Anforderung: schnell zur<br />
Zieltemperatur<br />
Die MS-Komponente zerlegt vom<br />
GC kommende, getrennte Verbindungen<br />
in ionisierte Fragmente,<br />
wobei ein hochenergetischer Elektronenstrahl<br />
durch das Probenmolekül<br />
geleitet wird, um elektrisch<br />
geladene Teilchen oder Ionen zu<br />
produzieren.<br />
Da das Gerät die Ionisierung der<br />
Probe und des Inertgases erfordert,<br />
ist ein Heizelement, das schnell eine<br />
präzise Temperatur erreichen kann,<br />
eine besonders wichtige Komponente.<br />
Viele ältere Heiztechnologien,<br />
deren Leistung und Zuverlässigkeit<br />
früher ausreichend war, müssen<br />
jetzt den Anforderungen kleinerer<br />
Analysegeräte mit höherem<br />
Durchsatz genügen, die heute den<br />
Markt dominieren. Dies bedeutet,<br />
dass Heizgeräte auch kleiner sein<br />
müssen, um eine Miniaturisierung<br />
zu ermöglichen und die Leistung<br />
zu optimieren.<br />
Inneren des Geräts eingesetzt werden,<br />
um ihre thermische Funktion<br />
ausführen zu können. Da die Heizungshülle<br />
und der Block aus Metall<br />
bestehen, dürfen sie die Ionenquelle<br />
Lösung durch moderne<br />
Heizgeräte<br />
Fortschritte in der Keramikheiztechnologie<br />
haben viele dieser Probleme<br />
überwunden, so dass Heizgeräte<br />
heute größere Designflexibilität<br />
und höhere Leistung bieten. Mit<br />
modernen Keramikheizern können<br />
Konstrukteure Platz für neue Komponenten<br />
schaffen, den Formfaktor<br />
einer Maschine zu reduzieren,<br />
ihre Genauigkeit und Leistung verbessern<br />
und gleichzeitig den Fertigungs-<br />
und Montageprozess vereinfachen.<br />
Die Vorteile von<br />
fortschrittlichen Heizgeräten<br />
Um innovative Konstruktionen<br />
zu unterstützen, hat Watlow mit<br />
36 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Komponenten<br />
ULTRAMIC einen fortschrittlichen,<br />
leistungsstarken Keramikheizer entwickelt.<br />
ULTRAMIC-Keramikheizer<br />
wurden für optimale Leistung in thermischen<br />
Anwendungen entwickelt,<br />
bei denen ein schneller Temperaturwechsel<br />
und eine präzise Steuerung<br />
erforderlich sind.<br />
ULTRAMIC-Heizgeräte sind aus<br />
Aluminiumnitrid (AIN) gefertigt und<br />
verwenden ein thermisch abgestimmtes,<br />
proprietäres Heizelement.<br />
AlN eignet sich besonders<br />
für Anwendungen, die eine saubere,<br />
nicht kontaminierende Wärmequelle<br />
benötigen. Darüber hinaus sorgt die<br />
hervorragende geometrische Stabilität<br />
des Geräts für einen einheitlichen<br />
Teil-zu-Teil-Wärmekontakt<br />
während der Heizzyklen.<br />
Wenn diese Komponenten unter<br />
den richtigen Bedingungen zusammen<br />
verwendet werden, ergeben<br />
sich eine Reihe einzigartiger Eigenschaften,<br />
darunter eine hohe elektrische<br />
Isolierung mit geringem<br />
Leckstrom, überlegene chemische<br />
Beständigkeit, hohe Wärmeleitfähigkeit<br />
und Temperaturgleichmäßigkeit<br />
über die gesamte Heizfläche<br />
sowie eine hohe Lebensdauer.<br />
Kleiner und schneller<br />
Die Analysegeräte von heute<br />
haben die Technologie von Heizgeräten,<br />
die vor 30 Jahren entwickelt<br />
wurden, weit hinter sich gelassen.<br />
Um der Designinnovation nicht im<br />
Wege zu stehen, müssen Anlagenentwickler<br />
fortschrittlichere Heizgeräte<br />
für ihre Konstruktionen in<br />
Betracht ziehen.<br />
Moderne Keramikheizer sind kleiner,<br />
reagieren schneller und sind im<br />
Vergleich zu herkömmlichen Heizgeräten<br />
widerstandsfähiger gegenüber<br />
Umweltverschmutzung.<br />
Die hochentwickelten ULTRAMIC-<br />
Keramikheizer von Watlow können<br />
Konstrukteuren von Analysegeräten<br />
daher helfen, die Produktleistung<br />
und das Design zu verbessern<br />
und die Markteinführung ihrer<br />
Geräte zu beschleunigen.<br />
Watlow<br />
www.watlow.com<br />
Kompaktes Reibscharnier mit hohem Reibmoment<br />
Actronic-Solutions stellt das<br />
neueste Friktionsscharnier von<br />
Reell Precision Manufacturing<br />
(Reell, USA) vor, welches die Baureihe<br />
der Drehmomenteinsätze<br />
(Torque-Inserts) um eine weitere<br />
Baugröße ergänzt und damit neue<br />
Maßstäbe im Bezug auf die Drehmomentdichte<br />
bei Reibscharnieren<br />
setzt.<br />
Das TI-130 Reibscharnier zeichnet<br />
sich durch Langlebigkeit und<br />
sein kompaktes Design aus und<br />
eignet sich durch die Ausführung<br />
als Drehmomenteinsatz mit innenliegender<br />
Montage besonders für<br />
die Innenausstattung von Fahrzeugen,<br />
Industriegehäuse, Monitorhalterungen,<br />
Docks für mobile<br />
Geräte und vieles mehr.<br />
Kompaktere Konstruktion<br />
der Anwendung<br />
Die kleinere Bauform des Drehmomentscharniers<br />
ermöglicht eine<br />
insgesamt kompaktere Konstruktion<br />
der Anwendung, ohne dabei<br />
auf die erstklassige Bewegungsqualität<br />
und die solide Positionierung<br />
von Reell verzichten zu müssen.<br />
Das TI-130 Reibscharnier ist<br />
mit Drehmomenten von 1,0 bis<br />
2,0 Nm erhältlich. Zu den Anwendungen<br />
gehören Gehäusetüren,<br />
Abdeckungen, Monitore, Luken<br />
und viele andere Komponenten,<br />
die eine zuverlässige Positionssteuerung<br />
und einfache Einstellbarkeit<br />
in den Bereichen Industrie,<br />
Medizin, Büro und Unterhaltungselektronik<br />
erfordern.<br />
Stabil und leicht<br />
Wie bei der gesamten<br />
TI-100-Serie ist auch beim TI-130<br />
der Korpus aus glasfaserverstärktem<br />
Nylon stabil und leicht und<br />
kann in eine Vielzahl von Materialien<br />
eingepresst werden. Aufgrund<br />
der einzigartigen Inline-<br />
Montage ist das TI-130 im eingebauten<br />
Zustand für den Benutzer<br />
unsichtbar, was die Gesamtgröße<br />
des Gehäuses reduzieren<br />
und die Ästhetik der Anwendung<br />
verbessern kann. Wie alle Reell-<br />
Drehmomenteinsätze verfügt<br />
auch das TI-130 über die Reell-<br />
Torq-Cliptechnologie, die ein präzises<br />
und gleichmäßiges Drehmoment<br />
mit einer qualifizierten<br />
Lebensdauer von 25.000 Zyklen<br />
liefert und gleichzeitig das beste<br />
haptische Erlebnis aller Positionierungslösungen<br />
auf dem<br />
Markt bietet.<br />
Hochwertige, innovative<br />
Lösungen<br />
Reell Precision Manufacturing<br />
bietet hochwertige, innovative<br />
Lösungen zur Übertragung von<br />
Drehmomenten, zur Kontrolle der<br />
Winkelposition und zum Schutz<br />
empfindlicher Komponenten vor<br />
übermäßiger Kraft. Die Kombination<br />
der weltweit präzisesten<br />
Drehmomenttechnologie mit dem<br />
branchenweit erfahrensten Ingenieurteam<br />
garantiert eine perfekte<br />
Anpassung des Produkts an die<br />
Kundenanwendung. Mit Niederlassungen<br />
auf drei Kontinenten bietet<br />
Reell einen reaktionsschnellen<br />
globalen Kundenservice und<br />
eine erstklassige Fertigung, die<br />
eine außergewöhnlich einfache<br />
Bestellung und pünktliche Lieferung<br />
gewährleistet. Vertrieben werden<br />
die Reibscharniere von Reell<br />
in Deutschland von Actronic-Solutions<br />
GmbH mit Sitz in Adelsdorf.<br />
Actronic – Solutions GmbH<br />
www.actronic-solutions.de<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
37
Komponenten<br />
Damit der Patient schnell wieder auf<br />
die Beine kommt<br />
Kugelgewindetriebe in motorisierten Bewegungsschienen<br />
Kugelgewindetriebe von August Steinmeyer ermöglichen es, elektrische<br />
Bewegungsschienen sicher, zuverlässig und geräuscharm zu verfahren<br />
© August Steinmeyer GmbH & Co. KG<br />
Kompetenz, Qualität<br />
und zertifizierte<br />
Produkte<br />
August Steinmeyer verfügt<br />
über langjährige Erfahrungen<br />
und ein breites<br />
Know-how auf dem Gebiet<br />
der Medizintechnik. „Da es<br />
bei therapeutischen Anwendungen<br />
um den Einsatz am<br />
Menschen geht, müssen wir<br />
durch die Verlässlichkeit und<br />
die Sicherheit unserer Produkte<br />
das notwendige Vertrauen<br />
schaffen“, erklärt<br />
Wolfgang Klöblen, Entwicklungsleiter<br />
bei August<br />
Steinmeyer. „Wir möchten<br />
mit qualitativ hochwertigen Komponenten<br />
unseren Beitrag leisten und<br />
unseren Kunden die Sicherheit bieten,<br />
die sie für die Lösung ihrer Aufgaben<br />
benötigen. Als zertifiziertes<br />
Unternehmen nehmen wir diese Verantwortung<br />
sehr ernst, ständige Qualitätskontrollen<br />
und Audits ge hören<br />
bei uns zum Standard.“<br />
August Steinmeyer<br />
GmbH & Co. KG<br />
info@steinmeyer.com<br />
www.steinmeyer.com<br />
Um die Mobilität eines Patienten<br />
nach einer Verletzung bzw. Operation<br />
des Schulter- oder Kniegelenks<br />
wiederherzustellen, bietet DJO<br />
unter dem Markennamen ARTRO-<br />
MOT motorisierte Bewegungsschienen<br />
an. Diese werden in der Regel<br />
ergänzend zur Physiotherapie eingesetzt.<br />
Kugelgewindetriebe von<br />
August Steinmeyer ermöglichen<br />
es, die motorisierten Bewegungsschienen<br />
sicher, zuverlässig und<br />
geräuscharm einzusetzen.<br />
DJO ist ein weltweit führender<br />
Anbieter für die Versorgung mit<br />
orthopädischen Hilfsmitteln und physikalischer<br />
Therapie in der Orthopädie,<br />
Traumatologie und Sportmedizin.<br />
Die Bewegungsschienen<br />
des Herstellers werden in der<br />
Home-Care-Versorgung eingesetzt.<br />
Sie dienen der passiven Bewegung<br />
(Continuous Passive Motion),<br />
was in der Fachwelt CPM genannt<br />
wird. Der Einsatz von CPM-Bewegungsschienen<br />
dient zur konservativen<br />
Behandlung oder erfolgt nach<br />
operativen Eingriffen z. B. an Knie<br />
oder Schulter, um die Heilung von<br />
Knorpeln, Sehnen oder Bändern<br />
zu beschleunigen. Außerdem kann<br />
durch die CPM-Therapie die Gelenkbeweglichkeit<br />
erhalten, Schmerzen<br />
oder Schwellungen gelindert und<br />
das OP-Ergebnis gesichert werden.<br />
Auch die Rehabilitationsdauer<br />
des Patienten lässt sich dank dieser<br />
Behandlungsmethode verkürzen.<br />
Kugelgewindetriebe zum<br />
Bewegen der Schiene<br />
Für die Bewegung der Schiene<br />
sorgen ein Motor und ein Kugelgewindetrieb<br />
der August Steinmeyer<br />
GmbH & Co. KG, mit der DJO eine<br />
jahrzehntelange Partnerschaft verbindet.<br />
Der Steinmeyer-Kugelgewindetrieb<br />
zeichnet sich durch eine<br />
problemlose Handhabung aus und<br />
ist optimal für den Einsatz in Medizinprodukten<br />
geeignet. Der Kugelgewindetrieb<br />
in bewährter Ausführung<br />
ist sehr leise und geräuscharm,<br />
bietet einen hohen Wirkungsgrad,<br />
ist nahezu wartungsfrei und<br />
verbraucht dank seines leichtgängigen<br />
Laufs nur äußerst wenig Energie.<br />
Die Ausführung des Kugelgewindetriebs<br />
ist absolut schadstofffrei<br />
ausgelegt, was gerade im Medizintechnikbereich<br />
sehr wichtig ist.<br />
Zudem ist aufgrund der Konstruktion<br />
eine Verletzungsgefahr in der<br />
Anwendung ausgeschlossen.<br />
In der Bewegungsschiene von DJO kommen Kugelgewindetriebe von August<br />
Steinmeyer zum Einsatz © DJO<br />
38 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Komponenten<br />
M12x1 Steckverbinder Crimpanschluss<br />
Konfektionierbar sowie A-, B-, D- und X-codiert<br />
4,5 bis 8,3 mm vorgesehen und<br />
die Schirmanbindung erfolgt 360°<br />
am vollem Umfang. Alle Varianten<br />
erfüllen den Schutzgrad IP67<br />
im gesteckten und verschraubten<br />
Zustand.<br />
Vorteile:<br />
Sapsiwai - Fotolia<br />
In der Industrie und im Transportwesen<br />
werden M12 Steckverbinder für<br />
Sensor- / Aktorverkabelung sowie für<br />
BUS-Systeme eingesetzt. Der zunehmende<br />
Zeitdruck durch kurze Timeto-Market<br />
Anforderungen und steigendem<br />
Kostendruck macht es notwendig,<br />
Systeme schnell, flexibel und zuverlässig<br />
aufzubauen. Bei der Umsetzung spielen<br />
einfach zu konfektionierende Steckverbinder<br />
eine entscheidende Rolle.<br />
CONECs konfektionierbare M12<br />
Steckverbinder mit Crimpanschluss<br />
bieten die entsprechende Lösung und<br />
sind in den Codierungen A, B, D und<br />
X erhältlich. Die sehr kompakte und<br />
leichte Bauform eignet sich optimal für<br />
CONEC Elektronische<br />
Bauelemente GmbH<br />
www.conec.com<br />
Einsatzgebiete mit geringem Bauraum<br />
und Gewicht.<br />
Datenraten bis zu<br />
10 Gigabit/s<br />
Der CONEC M12 Crimp X-codiert ist<br />
für Ethernetanwendungen mit Datenraten<br />
mit bis zu 10 Gigabit/s ausgelegt,<br />
hierdurch können Anwendungen<br />
mit hohen Datenraten im industriellen<br />
Umfeld umgesetzt werden. Die gedrehten<br />
Crimpkontakte können flexible Aderquerschnitte<br />
von AWG 28 bis AWG 22<br />
(bei X-Codierung) und AWG 24 bis<br />
AWG 18 (bei A-, B- und D-Codierung)<br />
aufnehmen und sind somit für einen<br />
weiten Bereich von gängigen Industriedatenkabeln<br />
geeignet.<br />
Zuverlässige Verbindung<br />
Der Vorteil der gedrehten Crimpkontakte<br />
ist eine zuverlässige und gasdichte<br />
Verbindung zur Litze, die auch unter<br />
extremen Bedingungen einen gleichbleibenden<br />
niedrigen Durchgangswiderstand<br />
sicherstellt. Die Kupplungen<br />
sind darüber hinaus mit sogenannten<br />
Closed Entry Kontakten erhältlich, diese<br />
bieten eine zusätzliche Stecksicherheit<br />
der Buchsenkontakte. Die Crimpkontakte<br />
können mit handels üblichen<br />
Crimpzangen – und Maschinen verarbeitet<br />
werden, nur für die X-codierte<br />
Ausführung muss eine entsprechende<br />
CONEC Crimpzange / Selektor verwendet<br />
werden.<br />
Gut gesichert<br />
Die CONEC M12 Crimp Steckverbinder<br />
sind mit einer taktilen<br />
Rüttel sicherung gegen Lösen<br />
durch Schwingungen im Betrieb<br />
geschützt. Das Steckverbindergehäuse<br />
ist komplett aus Metall und<br />
somit voll geschirmt. Die Stecker<br />
sind für Kabeldurchmesser von<br />
• Schnelle und sichere Montage<br />
im Feld<br />
• Kompaktes Design<br />
• Niedriges Gewicht<br />
• Robustes Design<br />
• Gedrehte Kontakte<br />
• 360° Schirmanbindung<br />
• Große Variantenvielfalt (A-, B-,<br />
D-, X-Codierung)<br />
• Übertragungsrate bis<br />
10 Gigabit/s (X codiert)<br />
• Für einen weiten Bereich von<br />
Industriekabeln geeignet<br />
Anwendungsfelder:<br />
• Transportwesen<br />
• Automatisierungstechnik<br />
• Industrial Ethernet<br />
• Steuerungstechnik<br />
• Medizintechnik<br />
• Gebäudeautomation<br />
• Montage – und Fertigungslinien<br />
• Prozessautomation<br />
• Sicherheits – und Überwachungssysteme<br />
• Kommunikationstechnik ◄<br />
NEU<br />
Jetzt auch mit<br />
USB-Lademodul<br />
verfügbar<br />
Medizinische Mehrfachsteckdose<br />
mit USB-A-Lademodul<br />
EINZIGARTIG<br />
• MEDX+USB: Komfortable, TÜV<br />
geprüfte Auflademöglichkeiten für<br />
Mobilgeräte von Patienten oder<br />
Mitarbeitern am Point of Care<br />
• Für den Einsatz im patientennahen<br />
Umfeld in Kliniken und<br />
Arztpraxen entwickelt<br />
• Individuell zu konfigurieren und<br />
auf bis zu 8 Module ausbaubar<br />
Baaske Medical GmbH & Co. KG | Bacmeisterstr. 3 | 32312 Lübbecke<br />
Tel: +49 5741 236027-0 | vertrieb@e-medic.de | www.e-medic.de<br />
MEDIZINISCHE HARDWARE FÜR HÖCHSTE ANSPRÜCHE
Komponenten<br />
Flach und leistungsstark - Radiallüfter für Beatmungsgerät<br />
Platz auch im kleinsten<br />
Gerät<br />
SEPA EUROPE GmbH<br />
www.sepa-europe.com<br />
Als Spezialist für Kühllösungen<br />
in der Medizintechnik bietet SEPA<br />
Europe leistungsstarke und zuverlässige<br />
Entwärmungskonzepte für<br />
Beatmungsgeräte an. Um die Funktionsfähigkeit<br />
und Lebensdauer der<br />
Elektronik zu gewährleisten, sollte<br />
die entstandene Wärme zügig<br />
abtransportiert werden. Besonders<br />
wenn wenig Platz vorhanden ist,<br />
aber viel Leistung gewünscht wird,<br />
ist der Radiallüfter HY45AB die richtige<br />
Wahl. Ein weiterer Pluspunkt ist<br />
seine schnelle Verfügbarkeit.<br />
Der Radiallüfter HY45AB von<br />
SEPA Europe ist nur 4 mm dick und<br />
findet seinen Platz auch im kleinsten<br />
Gerät. Da er bauartbedingt einen<br />
höheren Druck erreicht als ein vergleichbarer<br />
Axiallüfter, macht er effiziente<br />
Kühlung auch auf engstem<br />
Raum möglich. Der kompakte Blower<br />
ist beidseitig ansaugend und mit<br />
dem SEPA MagFix Lager ausgestattet.<br />
Bei diesem Lüfter steht Zuverlässigkeit<br />
an erster Stelle, denn<br />
durch das bewährte Lagersystem<br />
beträgt seine Lebensdauererwartung<br />
bei 40 °C stolze 210.000 h<br />
(MTBF). Ein weiterer Vorteil ist der<br />
integrierte Tachoausgang, der als<br />
Drehzahlüberwachung dient. Die<br />
Drehzahlregelung erfolgt mittels<br />
PWM-Signal. Der Radiallüfter ist<br />
ab Lager in 5 V und 12 V lieferbar<br />
und ist angenehm leise.<br />
Smarte<br />
Entwärmungskonzepte<br />
Smarte Entwärmungskonzepte<br />
von SEPA Europe sind in vielen<br />
medizinischen Geräten namhafter<br />
Hersteller zu finden. ◄<br />
Individualisierte Gehäusesysteme, Baugruppen und Einzelteile für medizinische Geräte<br />
Schweißbaugruppen aus Blech. Auf kundenspezifische<br />
Anforderungen ausgelegt sind die komplexen<br />
Systeme und Komponenten aus Kunststoff,<br />
Metall, Blech und Guss auch in Materialkombination.<br />
Zum Port folio zählen außerdem die<br />
Entwicklung und Integration von Elektronikkomponenten.<br />
Auch die optische Komponente kommt<br />
nicht zu kurz: Die Oberflächen lassen sich in ihrer<br />
Farbgebung per Pulverbeschichtung oder Nasslackierung<br />
individualisieren und durch einen Produktnamen<br />
oder technische Anschlussbeschriftungen<br />
mittels Sieb- und Tampondruckverfahren,<br />
HD-Druck oder Laserbeschriftung veredeln.<br />
Die Polyrack Tech-Group stellt auf der MedtecLIVE<br />
with T4M in Halle 10, Stand 557 aus. Hier<br />
zeigt der Gehäuse- und System spezialist sein<br />
umfangreiches Programm an Gehäusesystemen,<br />
Baugruppen und Einzelteilen, die in unterschiedlichen<br />
Bereichen in der Medizintechnik zum Einsatz<br />
kommen. Die Breite und Tiefe ihres Technologiespektrums<br />
präsentiert Polyrack anhand<br />
von Kundenprojekten aus den Segmenten Notfall,<br />
Diagnose, Labor, Operation und Intensivpflege.<br />
Dazu zählen repräsentative Bauteile und Baugruppen<br />
aus thermoplastischem Spritzguss sowie<br />
MedtecLIVE, Halle 10, Stand 557<br />
Polyrack Tech-Group<br />
www.polyrack.com<br />
40 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Neue IC Generation von Energy<br />
Harvesting IoT Produkten<br />
Komponenten<br />
e-peas (Vertrieb: Kamaka) stellt eine neue Produktfamilie von Batterie lade ICs vor, die den Bedarf an<br />
optimierten Power-Management-Lösungen für Energy-Harvesting-Hardware abdecken.<br />
© e-peas<br />
KAMAKA Electronic<br />
Bauelemente Vertriebs GmbH<br />
www.kamaka.de<br />
Während die bestehenden Power-<br />
Management-ICs (PMICs) des<br />
Unternehmens sowohl die direkte<br />
Stromabgabe an die Anwendung<br />
als auch das Laden von Energiespeicherelementen<br />
(wie Li-Ion-Batterien<br />
oder Superkondensatoren)<br />
ermöglichen, sind die AEM10900,<br />
AEM10300 und AEM30300 (Vibration<br />
und RF) vollständig auf die<br />
Ladefunktion ausgerichtet.<br />
Einfache Implementierung<br />
Dadurch können diese ICs in<br />
Situationen eingesetzt werden, die<br />
eine einfachere Implementierung<br />
erfordern und bei denen Platz- oder<br />
Kostenbeschränkungen zu berücksichtigen<br />
sind. Die PMICs sind in der<br />
Lage, einen Ruhestrom von Null<br />
aus der Batterie zu ziehen – das<br />
bedeutet, dass die in der Batterie<br />
gespeicherte Energie nicht für die<br />
Versorgung des PMICs verschwendet<br />
wird, wenn das Energy Harvesting<br />
für einen längeren Zeitraum<br />
unterbrochen wird.<br />
Extrem niedriger<br />
Stromverbrauch<br />
Die beiden PMICs AEM10300<br />
und AEM30300 verfügen über integrierte<br />
DC/DC-Wandler mit extrem<br />
niedrigem Stromverbrauch, die den<br />
Betrieb über einen Eingangsspannungsbereich<br />
von 100 mV bis 4,5 V<br />
unterstützen. Das adaptive Energiemanagement<br />
erlaubt es diese<br />
ICs, je nach Bedarf auto matisch<br />
zwischen Boost-, Buck-Boost- und<br />
Buck-Betriebskonfigurationen zu<br />
wechseln. Dadurch wird sichergestellt,<br />
dass immer ein optimaler<br />
Energietransfer zwischen den jeweiligen<br />
Eingängen und dem Speicherelement<br />
gewährleistet ist.<br />
Solarbasierte<br />
Energy Harvesting-<br />
Implementierungen<br />
Der hochintegrierte PMIC-Aufwärtswandler<br />
AEM10900 ist in<br />
Verbindung mit einem einzelligen<br />
Photo voltaik-Panel für solarbasierte<br />
Energy Harvesting-Implementierungen<br />
optimiert. Durch seine superschnelle<br />
Power-Point-Tracking<br />
(MPPT)-Funktionalität, die speziell<br />
für Objekte in Bewegung eingestellt<br />
ist, kann dieser Baustein sicherstellen,<br />
dass er die meiste Energie<br />
aus der verfügbaren Umgebungsbeleuchtung<br />
gewinnt – damit so<br />
viel wie möglich gespeichert werden<br />
kann. Darüber hinaus verfügt<br />
der IC über eine Kaltstartfähigkeit<br />
von 250 mV und 5 µW input power<br />
(typical), d. h. der IC kann auch bei<br />
sehr geringen Lichtintensitäten mit<br />
dem Laden der Batterie beginnen.<br />
Mehr Konfigurationen<br />
AEM10900 führt eine I²C-<br />
Schnittstelle ein, um die Anzahl der<br />
Pins zu minimieren und eine größere<br />
Anzahl von möglichen Konfigurationen<br />
zu bieten. Er bietet eine<br />
Reihe von Funktionen, wie z. B.<br />
einen thermischen Batterieschutz,<br />
einen Joule-Zähler, der den Benutzer<br />
über die Menge der gewonnenen<br />
Energie informiert, sowie einen<br />
Versandmodus, in dem die Batterie<br />
nicht geladen werden kann. Hauptanwendungen<br />
dieses PMICs sind<br />
tragbare Verbraucherprodukte und<br />
am Körper getragene medizinische<br />
Überwachungsgeräte.<br />
Diese neuen Batterieladegeräte<br />
PMICs benötigen extrem geringe<br />
Anzahl von externen Komponenten.<br />
Das bedeutet, dass Energy-<br />
Harvesting-Funktionalität hinzugefügt<br />
werden kann, während die<br />
Materialkosten niedrig bleiben und<br />
nur sehr wenig Platz auf der Platine<br />
benötigt wird. ◄<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
41
Komponenten<br />
Produkte gemäß Medical Device Regulation (MDR)<br />
Mit dem in Kraft treten der Medical<br />
Device Regulation (MDR) am<br />
27.05.2021, verändern sich die<br />
Anforderungen an Hersteller, die<br />
Medizinprodukte in der EU in Verkehr<br />
bringen. Die neue Richtlinie<br />
verfolgt das Ziel, die Qualität und<br />
Rückverfolgbarkeit von Medizinprodukten<br />
zu erhöhen. Damit nimmt<br />
sie Einfluss auf die Prozesse in der<br />
Fertigung der Produkte und bringt<br />
zusätzlichen Prüf- und Dokumentationsaufwand<br />
mit sich.<br />
Das Ziel, einwandfreie Medizinprodukte<br />
um die Patienten- und<br />
Anwendersicherheit zu erhöhen,<br />
verpflichtet die Hersteller von Medizinprodukten,<br />
alle relevanten regulatorischen<br />
Anforderungen zu erfüllen,<br />
bevor sie ihr Produkt auf den<br />
Markt bringen können. Die Anforderungen<br />
beziehen sich dabei auf<br />
das Medizinprodukt selbst, um z. B.<br />
mit Hilfe von Begleitinformationen<br />
zu unterrichten. Darüber hinaus<br />
müssen die technische Dokumentation,<br />
die Klassifizierung, Zulassung<br />
sowie weitere Themen sichergestellt<br />
werden.<br />
Kunden unterstützen<br />
Hierbei ist auch ODU als Lieferant<br />
und Spezialist für Steckverbindungen<br />
für medizinische Applikationen<br />
gefragt. Steckverbinder,<br />
Kabel und Gehäuse für Diagnostik,<br />
Therapie oder Monitoring<br />
sind Teile von Medizinprodukten<br />
und müssen als Vorprodukte den<br />
Anforderungen der MDR entsprechen.<br />
„Um unsere Kunden bei der<br />
vollständigen Technischen Dokumentation<br />
zu unterstützen, liegen<br />
nach DIN EN 13485:2016 zertifizierte<br />
Qualifizierungs- und Validierungs-Angaben<br />
vor“, so Mathias<br />
Wuttke – Business Development<br />
Manager für den Bereich Medizintechnik.<br />
Das beinhaltet Produktangaben<br />
in Form von technischen<br />
Datenblättern, Testberichten und<br />
Kennzeichnung von Produkten<br />
oder Baugruppen. „Des Weiteren<br />
beachten wir als Firma ODU Themen<br />
wie Patienten- und Anwenderschutz<br />
unserer Produkte und<br />
setzen diese unter Einhaltung der<br />
IEC60601-1 ein. Auch eine Umsetzung<br />
der Unique Device Identifikation<br />
(UDI) ist bei uns durch das<br />
Laserbeschriften unserer Stecker<br />
möglich“, so Wuttke. „Auch im Falle<br />
von Änderungen an Produkten, die<br />
eine neue Risiko bewertung erforderlich<br />
machen, kommunizieren wir<br />
relevante Veränderungen an die<br />
Kunden. Dafür haben wir eigens<br />
eine Stelle im Unternehmen eingerichtete,<br />
die gezielt Auskünfte auf<br />
die Anfragen der Hersteller gibt.“<br />
Hohe Produktqualität und<br />
zufriedene Kunden<br />
Zufriedene Kunden und die hohe<br />
Qualität der Produkte stehen für<br />
ODU im Fokus. Um gesetzeskonform<br />
im Markt erfolgreich zu sein,<br />
liefert das Unternehmen für seine<br />
Kunden folgenden Beitrag:<br />
Unterstützung<br />
• für ein durchgängiges Risikound<br />
Qualitätsmanagementsystem<br />
• bei der lückenlosen Rückverfolgbarkeit<br />
• bei der Post-Market Surveillance,<br />
um spätere, notwendige Korrektur-<br />
und Verbeugemaßnahmen<br />
abzuleiten<br />
• bei der Betrachtung des gesamten<br />
Produktlebenszyklus und für<br />
die verantwortliche Person des<br />
Inverkehrbringers und unsere<br />
Kunden aus der Medizin.<br />
ODU GmbH & Co. KG<br />
https://odu-connectors.com/<br />
de/<br />
Neue, günstige und zügig lieferbare Chipinduktivitäten<br />
SMD-Induktivitäten sind aktuell<br />
sehr gefragt. Oft sogar zu<br />
gefragt: Lange Lieferzeiten führen<br />
zu Produktionsengpässen oder<br />
-aus fällen. Diese neuen von HY-<br />
LINE Power Components angebotenen<br />
Baureihen von 0201<br />
bis 1206 sind dagegen schneller<br />
als derzeit marktüblich verfügbar.<br />
Eine breite Auswahl an<br />
Chip-Induktivitäten hoher Güte<br />
ermöglicht Design-Flexibilität<br />
in vielen Power- und Wireless-<br />
Anwendungen. Sie sind in Multilayer-<br />
und drahtgewickelten Konfigurationen<br />
in den Chip-Größen<br />
0201 bis 0805 (MCL-Familie),<br />
1008 bis 1210 (WCL-Familie)<br />
und 0603 bis 1206 (MCQ-Familie)<br />
verfügbar. Die Induktivitäten<br />
eignen sich zur Filterung, Impedanzanpassung<br />
und Resonanzeinstellung<br />
in Anwendungen für<br />
Consumerprodukte, Industrie,<br />
Computertechnik, medizinische<br />
Geräte und Energieversorgung,<br />
beispielsweise in On-Board-<br />
Stromversorgungen und -Verteilungen.<br />
Die Produktfamilien bieten<br />
eine kleine Grund fläche, hohe<br />
Güte, enge Induktivitäts-Toleranz<br />
und hohe Strombelastbarkeit. Die<br />
MCQ- und MCL-Chip-Induktivitäten<br />
nutzen eine Multilayer-Low-<br />
Profile-Konstruktion, die WCL-<br />
Chip-Induktivitäten sind in Wickeltechnologie<br />
ausgeführt.<br />
HY-LINE Power<br />
Components<br />
www.hy-line-group.com<br />
42 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Komponenten<br />
Gesamte Komponentenpalette übersichtlich präsentiert<br />
Der Micro Crystal Übersichtskatalog<br />
Q2-<strong>2022</strong> ist verfügbar.<br />
Mit über 40 Jahren Erfahrung und<br />
einer nachgewiesenen Erfolgsbilanz<br />
herausragender Zuverlässigkeit<br />
erfüllen die von Micro Crystal<br />
hergestellten Komponenten<br />
die Anforderungen der anspruchsvollsten<br />
Anwendungen. Der Katalog<br />
zeigt die gesamte Komponentenpalette<br />
auf Quarzbasis;<br />
kHz-Stimmgabelquarze, MHz-<br />
AT-Schnitt-Quarze, Echtzeituhrmodule,<br />
Oszillatoren sowie die<br />
neue Linie medizinischer implantierbarer<br />
Produkte. Die zur Herstellung<br />
dieser hochwertigen Komponenten<br />
entwickelten Technologien,<br />
Materialien sowie Herstellungs-<br />
und Prüfverfahren machen<br />
sie für die verschiedensten Branchen<br />
geeignet, die von der Unterhaltungselektronik<br />
bis hin zu hochspezialisierten<br />
Anwendungen wie<br />
Automobil, Industrie, Gesundheitswesen<br />
oder medizinischen implantierbaren<br />
Geräten reichen (Neurostimulatoren,<br />
intelligente orthopädische<br />
Implantate oder Herzschrittmacher).<br />
Mit erstklassiger Genauigkeit,<br />
kleinen Gehäusen und extrem<br />
niedrigem Stromverbrauch ermöglichen<br />
Micro Crystal-Komponenten<br />
auch IoT- und Wearable-Anwendungen<br />
mit höchsten Anforderungen.<br />
Die Produktionsstätten sind<br />
nach ISO 9001, ISO 14001 und<br />
IATF 16949 zertifiziert; und halten<br />
alle Sozial- und Umweltvorschriften<br />
ein.<br />
Micro Crystal AG<br />
www.microcrystal.com<br />
Drehknöpfe mit hohem Bedienkomfort<br />
Die moderne Drehknopfreihe mit der Grifffläche<br />
aus Soft-Touch-Material ermöglicht einfaches<br />
Greifen und ergonomisches Bedienen<br />
und kann bei Bedarf beleuchtet werden. Die<br />
CONTROL-KNOBS sind anwenderfreundlich<br />
und bestehen aus harten und weichen Kunststoff-Komponenten.<br />
Aufgrund des Materials haben diese Drehknöpfe<br />
eine hohe Griffigkeit mit Anti-Rutsch-<br />
Effekt. Die Montage erfolgt über Spannzangen.<br />
Zur Endmontage wird ein Deckel auf dem<br />
Grundkörper angebracht. Erhältlich sind die<br />
CONTROL-KNOBS in den Standardfarben nero<br />
und vulkan in 36 mm und 46 mm Durchmesser.<br />
Beide Größen sind auch mit seitlicher Zeigerlinie<br />
zur Feinskalierung erhältlich. Die optionale<br />
Beleuchtung setzt einen eindrucksvollen<br />
Akzent. Bei dieser Variante ist der Grundkörper<br />
aus transluzentem Material und ermöglicht<br />
folgende Beleuchtungsoptionen: Ringoptik<br />
auf der Deckfläche mit oder ohne seitlicher<br />
Zeigerlinie. Für die Beleuchtung des<br />
Rings ist entsprechendes Zubehör notwendig.<br />
Zu den Anwendungsgebieten gehören<br />
die Mess- und Regeltechnik, die Medizin- und<br />
Labortechnik, Smart Factory und vieles mehr.<br />
Die Knöpfe können mittels Bedruckung oder<br />
Laserbeschriftung auf dem Deckel auch individuell<br />
modifiziert werden.<br />
Odenwälder Kunststoffwerke<br />
Gehäusesysteme GmbH<br />
vertrieb@okw.com<br />
www.okw.com<br />
Erweiterung des Kunststoff-Rundstecker-Portfolios<br />
Das platzsparende Produktdesign<br />
des ODU MEDI-SNAP ermöglicht<br />
dank kleiner Bauformen,<br />
hoher Poldichte und geringem<br />
Gewicht eine hohe Vielfalt auf<br />
kleinstem Bauraum. Mit der neuen<br />
Größe 3,5 sind sogar bis zu maximal<br />
41 Signalkontakte möglich.<br />
Der neue Stecker ist aber auch<br />
für eine ganze Reihe von hybriden<br />
Anforderungen bestens geeignet.<br />
Ob eine Lösung für Strom<br />
mit Signalen sowie Fluiden, LWL<br />
oder Koax gesucht wird, der ODU<br />
MEDI-SNAP in Größe 3,5 bietet<br />
durch sein modulares Design<br />
zahlreiche individuelle Gestaltungsmöglichkeiten.<br />
Die Einsatzmöglichkeiten<br />
für diesen Kunststoffsteckverbinder<br />
sind vielfältig.<br />
Sowohl im Bereich der Medizin,<br />
als auch der Industrieelektronik<br />
oder der Mess- und Prüftechnik<br />
findet der ODU MEDI-SNAP in<br />
der Größe 3,5 seine Anwendung.<br />
Im industriellen Bereich sind Einsätze<br />
bei Prüfgeräte, LED- Geräten,<br />
Automotiv-Testsystemen, Unterhaltungssysteme<br />
oder bei unterbrechungsfreier<br />
Stromversorgungen<br />
nur einige der möglichen Anwendungen.<br />
ODU GmbH & Co. KG<br />
https://odu-connectors.com/de/<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
43
Produktion<br />
Hochpräziser 3D-Drucker<br />
Nanoscribe präsentiert Quantum X align, einen hochpräzisen 3D-Drucker für den automatisch ausgerichteten<br />
Druck auf optische Fasern und photonische Chips.<br />
Quantum X align ist das erste Mikrofabrikationssystem auf Basis einer<br />
industrieerprobten Lithografie-Plattform, welches mit Alignment-<br />
Fähigkeiten in Nano-Präzision das Photonic Packaging voranbringen kann<br />
Nanoscribe<br />
www.nanoscribe.com<br />
www.bico.com<br />
Nanoscribe präsentiert auf der<br />
Photonics West Conference and<br />
Exhibition in San Francisco erstmals<br />
den neuen Hochleistungsdrucker<br />
Quantum X align. Dieser ist<br />
der erste 3D-Drucker seiner Art mit<br />
fortschrittlichem Alignmentsystem<br />
für den Direktdruck mikrooptischer<br />
Freiform-Elemente auf optische<br />
Fasern und photonische Chips.<br />
Damit setzt der Drucker neue Maßstäbe<br />
für das Design und die Herstellung<br />
mikrooptischer Elemente.<br />
Robuste und zuverlässige<br />
Alignment-Lösungen<br />
Quantum X align hält robuste und<br />
zuverlässige Alignment-Lösungen<br />
bereit, um eine effiziente Lichtkopplung<br />
über das Free Space Microoptical<br />
Coupling (FSMOC) zwischen<br />
Chips und optischen Fasern zu<br />
erzielen. Das neue Mikrofabrikationssystem<br />
ebnet industriellen Innovationen<br />
im Bereich bildgebender<br />
Technologien mit Fasern und Strahlformungsanwendungen<br />
den Weg<br />
und bringt das hybride Packaging für<br />
photonische Chips voran. Quantum<br />
X align ist das vierte Mikrofabrikationssystem<br />
der Quantum X-Produktlinie<br />
und ermöglicht eine einfachere<br />
Prozesskette, geringere Montagetoleranzen<br />
und den Verzicht auf ein<br />
kostspieliges und zeitaufwändiges<br />
aktives Alignment und bietet Vorteile<br />
mit Blick auf die Miniaturisierung<br />
der zu druckenden Strukturen.<br />
„Mit der Erweiterung unserer<br />
bewährten Quantum X-Plattform um<br />
den neuen Quantum X align ergänzen<br />
wir die Zwei-Photonen-Polymerisation<br />
mit leistungsstarken Alignment-Technologien,<br />
um der steigenden<br />
Nachfrage solcher Lösungen<br />
in den Bereichen Datenkommunikation,<br />
Telekommunikation und Sensorik<br />
zu begegnen”, sagt Martin Hermatschweiler,<br />
CEO und Mitgründer<br />
von Nanoscribe. „Wir nehmen<br />
die Herausforderungen einer effizienten<br />
Lichtkopplung im Photonic<br />
Packaging an, um den hochpräzisen<br />
3D-Druck zur Technologie der<br />
Wahl bei der Realisierung integrierter<br />
photonischer Anwendungen zu<br />
machen”, ergänzt Hermatschweiler.<br />
Fortschrittliche Lösungen<br />
für das Photonic Packaging<br />
Der neue hochpräzise 3D-Drucker<br />
eröffnet ganz neue Möglichkeiten<br />
für den Bereich des Photonic<br />
Packagings, was deutlich höhere<br />
Datenverarbeitungskapazitäten ermöglicht<br />
und auch die Entwicklung<br />
energieeffizienter Technologien<br />
vorantreibt. Photonisch integrierte<br />
Schaltkreise (PIC) sind wichtig,<br />
um die heute noch vorherrschenden<br />
Mikroelektronik-Ansätze abzulösen,<br />
deren Miniaturisierung und<br />
damit auch deren Rechen leistungen<br />
an Grenzen stoßen. Photonischintegrierte<br />
Ansätze sind entscheidend<br />
für moderne Anwendungen<br />
in Bereichen wie der künstlichen<br />
Intelligenz und im Quantencomputing.<br />
Zentral für deren Umsetzung<br />
ist die mikrooptische Verbindungtechnik,<br />
für die Quantum<br />
X align innovative Hardware- und<br />
Softwarelösungen bereit hält. Der<br />
hochpräzise 3D-Drucker basiert<br />
auf der Zwei-Photonen-Polymerisation<br />
(2PP) und erzielt eine Ausrichtungsgenauigkeit<br />
in allen räumlichen<br />
Dimensionen von bis zu 100<br />
Nanometern.<br />
Finalist der Prism Awards<br />
<strong>2022</strong><br />
Der Nanoscribe Quantum X<br />
align ist ein Finalist der diesjährigen<br />
Prism Awards in der Kategorie<br />
„Manufacturing & Test“, was<br />
den innovativen Ansatz des revolutionären<br />
Druckers noch einmal<br />
mehr unterstreicht. Ziel des internationalen<br />
Wettbewerbs ist es, die<br />
besten Produktneuheiten auf den<br />
Märkten Optik und Photonik auszuzeichnen.<br />
Die Preisverleihung fand<br />
Die Mikroskopie-Aufnahme zeigt deutlich, wie präzise die optischen<br />
Projektionen der Linsen des Faserarrays sind. Hier wird grünes Licht in<br />
parallele Lichtstrahlen kollimiert. Beispiel aus dem Forschungsprojekt<br />
MiLiQuant.<br />
44 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Die REM-Aufnahme liefert einen visuellen Beleg für den Druck von<br />
Modenfeld formenden Mikrooptiken, die mit Submikrometerpräzision auf<br />
die Facette eines photonischen Chips ausgerichtet und gedruckt wurden.<br />
Beispiel aus dem Forschungsprojekt HandheldOCT<br />
am 26. Januar in San Francisco im<br />
Rahmen der SPIE Photonics West<br />
Conference and Exhibition statt.<br />
Der Quantum X align ist das<br />
erste Gerät mit automatischen<br />
3D-Ausrichtungsfunktionen innerhalb<br />
der Quantum X-Plattform<br />
von Nanoscribe. Der 3D-Drucker<br />
ist mit hochpräzisen Bildgebungsmodulen<br />
ausgestattet, um die Topografie<br />
unterschiedlicher Substrate<br />
abzubilden und die zu druckenden<br />
Strukturen automatisch in allen drei<br />
Raumrichtungen auszurichten. Auf<br />
diese Weise können mikrooptische<br />
Elemente während des 3D-Druckprozesses<br />
automatisch an Faserspitzen,<br />
photonischen Chip-Kantenkopplern<br />
(EC), Gitterkopplern<br />
(GC) und Laserdiodenfacetten ausgerichtet<br />
werden. Die zentralen Vorzüge<br />
für das Photonic Packaging<br />
im Überblick:<br />
• Eine Modenfeldanpassung bereits<br />
auf der Komponentenebene statt<br />
auf der Chipebene<br />
• Eine einfache Fertigung von<br />
Lensed Fiber Arrays (LFA) durch<br />
Drucken der Kollimations- oder<br />
Fokussierungsoptiken direkt auf<br />
die Faserenden<br />
Freiform-Mikrooptiken, die auf einzelne Fasern in einem V-Groove-<br />
Faserarray ausgerichtet und gedruckt sind<br />
Alignment mit<br />
Nano-Präzision für das<br />
On-fiber und On-chip<br />
Printing<br />
Quantum X align ermöglicht<br />
eine automatische 3D-Faserkernerfassung<br />
und einen automatischen<br />
Neigungsausgleich, um<br />
präzise auf Fasern oder Faserarrays<br />
zu drucken. Wichtig für<br />
den Druck auf photonische Chips<br />
ist ein konfokales Bildgebungsmodul,<br />
das die 3D-Kartierung der<br />
Substrat-Topografie in Kombination<br />
mit einer vollautomatischen<br />
Ausrichtung auf vordefinierte Marker<br />
oder Wellenleiter ermöglicht.<br />
Auf diese Weise können mit dem<br />
neuen Quantum X align Freiform-<br />
Mikrooptiken gedruckt werden, die<br />
optimal auf den Faserkern ausgerichtet<br />
oder an Facetten sowie<br />
Wellenleitern auf Standard- sowie<br />
individuellen Chips angebracht<br />
sind. Durch den 3D-Druck mit<br />
automatischem Alignment wird<br />
die komplexe Anpassung des<br />
Modenfeldes auf Ebene der Chips<br />
erheblich verkürzt und es kann<br />
auf ein aktives Alignment verzichtet<br />
werden, während zugleich<br />
neuartige Freiform-Mikrooptiken<br />
an optischen Schnittstellen entwickelt<br />
und hergestellt werden<br />
können. ◄<br />
Mikrobearbeitungszentrum: Magazin schafft Platz für maximal 200 Werkzeuge<br />
Das Mikrobearbeitungszentrum microone<br />
hat viel Raum zur Aufnahme von Werkzeugen.<br />
Es kann – je nach Ausbaustufe – auf<br />
40 bis 200 Werkzeugplätze zugreifen. In der<br />
spanenden Fertigung sind Werkzeugspeicher<br />
eigentlich immer zu klein, so mancher Kunden<br />
möchte oft größere Magazine für die Werkzeuge<br />
nutzen, als die standardmäßig vorhandenen.<br />
Einen Aspekt den Zorn Maschinenbau<br />
von Beginn an bei der Konstruktion des 5-achsigen<br />
Bearbeitungszentrums microone angedacht<br />
hatte. Ohne großen Aufwand ist es möglich,<br />
den vorhandenen Platz an der Maschine<br />
für Werkzeugmagazine mit 40 Werkzeugaufnahmen<br />
auszulegen, und zwar ohne mehr Fläche<br />
zu benötigen. WZ40 heißt die Lösung für<br />
40 Werkzeughalter, eine Lösung, die sogar<br />
bis auf 200 Werkzeugplätze ausbaubar ist.<br />
Eine verlängerte X-Achse nutzt einen zweiten<br />
Schlitten. Standard-Werkzeugwechsler<br />
und Magazinplatte entfallen, stattdessen bietet<br />
das Werkzeugmagazin im Grundaufbau auf<br />
der X-Achse Platz für ein Alt- und Neuwerkzeug.<br />
Diese Werkzeuge werden parallel zu Zerspanung<br />
im rückwertigen Raum ausgetauscht.<br />
Schnellwechseladapter und die Werkzeugverwaltung<br />
sichern den reibungslosen Ablauf während<br />
des Bearbeitungsvorgangs.<br />
Der Zugang zu den Werkzeugen ist über<br />
die seitliche Tür an der Maschine während<br />
des Betriebs möglich. Ein Standardmagazin<br />
nimmt entweder sechs oder neun Werkzeuge<br />
ISO10 oder 12 Werkzeuge bei Direktspannung<br />
auf. Die Art der Werkzeugaufnahme hängt von<br />
unterschiedlichen Faktoren ab und kann frei<br />
gewählt werden.<br />
ZORN Maschinenbau GmbH<br />
zorn@zorn-maschinenbau.com<br />
www.zorn-maschinenbau.com<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
45
Produktion<br />
Automatisierung bringt mehr Sicherheit in die<br />
Medizintechnik<br />
Automatisiert, prozesssicher und rückverfolgbar kleben und vergießen mit der Protecto<br />
zess des Dosierens und Härtens<br />
innerhalb einer Anlage realisieren<br />
und entsprechend Standfläche einsparen.<br />
Da jeder Klebstoff einen<br />
spezifischen Photoinitiator beinhaltet,<br />
welcher mit der richtigen<br />
Wellenlänge angesprochen werden<br />
muss, um die Vernetzung und<br />
damit die Härtung des Klebstoffes<br />
zu aktivieren, gibt es die UV-Quelle<br />
mit unterschiedlichen Wellenlängen.<br />
Der steigende Kostendruck in der<br />
Medizintechnik sorgt für einen Wandel<br />
von der manuellen Kleinserienfertigung<br />
hin zu einem vollautomatisierten<br />
Prozess. Mit den Dispensund<br />
Coatingsystemen der Protecto-<br />
Serie von Rehm Thermal Systems<br />
profitiert die Branche von reduzierten<br />
Taktzeiten in Kombination mit einer<br />
für den Medizinelektronik-Sektor<br />
besonders wichtigen gesteigerten<br />
Prozesssicherheit, da der potenziell<br />
fehler behaftete manuelle Prozess<br />
entfällt. Eine gesicherte Rückverfolgbarkeit<br />
sämtlicher prozessrelevanter<br />
Parameter und umfangreiches<br />
Monitoring der gefertigten<br />
Baugruppen sorgen für zusätzliche<br />
Sicherheit.<br />
Rehm Thermal Systems GmbH<br />
www.rehm-group.com<br />
Mit dem innovativen Dosier system<br />
Protecto hat Rehm Thermal Systems<br />
ein System im Portfolio, das<br />
sehr flexibel an individuelle Kundenwünsche<br />
angepasst werden kann.<br />
Hierzu stehen je nach Anwendungsfall<br />
verschiedene Applikatoren zur<br />
Verfügung.<br />
Der richtige Applikator<br />
für zuverlässigen<br />
Materialauftrag<br />
Da in der Medizinbranche verstärkt<br />
UV- und Cyanacrylat-Klebstoffe<br />
Anwendung finden, ist es<br />
wichtig bei der Applikatorentechnik<br />
ein paar Besonderheiten zu beachten.<br />
So bietet etwa ein Membranventil<br />
den Vorteil, dass es bei entsprechender<br />
Konfiguration ohne<br />
einen schädlichen Kontakt des<br />
Klebstoffs mit metallischen Kontaktflächen<br />
auskommt. Zusätzlich<br />
bietet es den Vorteil, dass es<br />
sehr wartungsarm und kostengünstig<br />
ist.<br />
Im Bereich der Medizintechnik<br />
finden Membranventile vor allem<br />
Anwendung beim Applizieren von<br />
Cyanacrylaten. Hierbei empfiehlt<br />
sich die Verwendung von Dosiernadeln<br />
mit innenliegender PFTE-<br />
Führung. Durch die geringe Oberflächenspannung<br />
kann ein An heften<br />
von Materialrückständen sowie<br />
ein besserer Fadenabriss erreicht<br />
werden.<br />
Volumetrische Dosierventile<br />
Weitere vielfach verwendete<br />
Applikatortypen in der Medizinbrache<br />
sind volumetrische Dosierventile,<br />
wie beispielsweise Exzenderschneckenventile.<br />
Diese bieten<br />
den großen Vorteil, dass sie sehr<br />
gleichmäßig, pulsationsfrei und<br />
sehr reproduzierbar unabhängig<br />
von eventuellen Druck- oder Viskositätsschwankungen<br />
arbeiten.<br />
Dosieren und Härten in<br />
einem Arbeitsgang<br />
Die immer breitere Akzeptanz<br />
von UV-Klebstoffen am Markt hat<br />
dazu geführt, dass es inzwischen<br />
eine Vielzahl an verschiedenen<br />
Härtesystemen für UV-Klebstoffe<br />
gibt. Rehm Thermal Systems bietet<br />
hierzu unter anderem die Möglichkeit<br />
an, die UV-Quelle direkt in<br />
die Dosierzelle zu implementieren.<br />
Hierdurch lässt sich der Pro-<br />
Sicherstellung<br />
einer permanenten<br />
Prozesskontrolle<br />
Um sowohl während des Dosiervorgangs<br />
wie auch für die Rückverfolgbarkeit<br />
eines jeden Produktes<br />
gewährleisten zu können, dass<br />
innerhalb der definierten Toleranzen<br />
gefertigt wird, steht eine Vielzahl<br />
an Optionen zur Prozesskontrolle<br />
zur Verfügung. Hierzu zählt etwa<br />
die optional erhältliche Wägezelle<br />
mit deren Hilfe ein variabler Prüfungszyklus<br />
für die Überprüfung<br />
des Dosiervolumens festgelegt<br />
werden kann. Ein möglicher Versatz<br />
der Düsennadel in X, Y oder<br />
Z Ausrichtung kann über ein Nadelmesskreuz<br />
vollautomatisch detektiert<br />
und korrigiert werden. Über<br />
das Kamerasystem besteht zudem<br />
die Möglichkeit einer Lageerkennung<br />
des zu applizierenden Bauteils<br />
mit automatisierter Nachführung<br />
des entsprechenden Dosiervorgangs.<br />
Mit der Kamera können<br />
auch nicht belegte Plätze in einem<br />
Waren träger erkannt werden und ein<br />
entsprechender Dosiervorgang ausgelassen<br />
werden. Zusätzlich kann<br />
eine Datamatrix oder auch eine<br />
Serien nummer über das Kamerasystem<br />
eingelesen und hierdurch die<br />
Prozess parameter einer definierten<br />
Baugruppe zugeordnet werden. ◄<br />
46 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Produktion<br />
Lange Wellenlängen für Transparenttransparent-Schweißen<br />
ProByLas Maschinen sind jetzt mit auch mit langen Wellenlängen verfügbar<br />
Turnkey S mit langwelligem Laser um beispielsweise Beatmungsschlauch im<br />
Konturprozess zu schweissen<br />
Fürs Laserschweißen von Kunststoffen<br />
werden traditionell Wellenlängen<br />
von 800 - 1.100 nm eingesetzt<br />
bei denen alle Polymere transparent<br />
sind. Um eine Absorption des Lasers<br />
und damit Schweißen zu erzielen,<br />
müssen zusätzliche Farbstoffe dem<br />
Polymer beigemischt werden. Dies<br />
kann für medizinische Anwendungen<br />
ein Problem sein, da der Kunststoff<br />
mit zusätzlichen Additiv neu qualifiziert<br />
werden muss.<br />
Längere Wellenlängen als<br />
Lösung<br />
Eine Lösung ist anstelle der<br />
üblichen Wellenlängen zu längeren<br />
zu gehen. Bei 1.700 - 2.000 nm<br />
absorbieren die meisten Kunststoffe<br />
von sich aus leicht. Diese schwache<br />
Absorption im Infraroten beruht<br />
auf Oberschwingungen der Molekülbindungen.<br />
Die Wellenlängen und<br />
Stärke der Absorptionsbande hängen<br />
von den Atomen und Bindungen<br />
im Polymer ab. Nur komplett fluorinierte<br />
Polymere wie PTFE und PFA<br />
zeigen in diesem Wellenlängenbereich<br />
gar keine Absorption.<br />
Ein gutes Beispiel ist ein Schlauch<br />
mit Ballon zur künstlichen Beatmung<br />
aus weichem PVC. Der aufblasbare<br />
Ballon, der zur Luftröhre<br />
abdichtet, muss auf den Schlauch<br />
luftdicht geschweißt werden. In der<br />
Schlauchwand verläuft ein feiner<br />
Kanal zum Aufblasen des Ballons,<br />
der an der Schweißstelle offen bleiben<br />
muss und nicht zusammenfallen<br />
darf. Der Schlauch mit Ballon wird<br />
im Laserstrahl rotiert und absorbiert<br />
diesen teilweise im Ballonhals und<br />
Schlauchoberfläche. Mit der Laserleistung<br />
im richtigen Bereich erfolgt<br />
eine Schweißung ohne dass der<br />
feine Kanal zum Aufblasen kollabiert<br />
und zusammenschmilzt.<br />
Schweißprozess<br />
Alle Maschinen von ProByLas zum<br />
Kunststoffschweißen, vom Modula<br />
zur Integration bis zu den schlüsselfertigen<br />
Turnkey S und M, sind nun<br />
auch mit langen Wellenlängen verfügbar.<br />
Im Konturprozess wird der<br />
Laser auf einen Punkt fokussiert<br />
und mit Servoachsen entlang der<br />
programmierten Kontur geführt. Verglichen<br />
mit den traditionellen Wellenlängen<br />
ist der Prozess aber langsamer,<br />
da ein größerer Bereich aufgeschmolzen<br />
und dafür mehr Energie<br />
benötigt wird.<br />
ProByLas<br />
www.probylas.com<br />
Medizinische Produkte keimfrei fertigen und verpacken mit CleanBoy Medical<br />
Keime sind allgegenwärtig und<br />
kommen millionenfach in jedem<br />
Quadratmeter der Umgebungsund<br />
Innenraumluft vor. Keime<br />
können Produkteigenschaften<br />
nicht nur verändern oder zerstören,<br />
sie können großen gesundheitlichen<br />
Schaden anrichten,<br />
wenn sie in medizinischen Produkten<br />
unerkannt oder unbehandelt<br />
bleiben. Als Kontaminationsquellen<br />
sind die Raumluft, Oberflächen<br />
im Arbeitsbereich und<br />
das Personal selbst, das mit diesen<br />
Produkten in Kontakt kommt,<br />
zu werten. Unter diesen Kontaminationsquellen<br />
wird das Personal<br />
selbst als größte Kontaminationsquelle<br />
angesehen. Der CleanBoy<br />
Medical ist eine sterile Werkbank<br />
und basiert auf dem Konzept<br />
einer Hochleistungsfiltertechnik<br />
von Spetec. Sein Herzstück ist<br />
ein Hochleistungsfilter des Typs<br />
HEPA H14 durch dessen Einsatz<br />
die Luftqualität im Arbeitsbereich<br />
gegenüber der Umgebungsluft<br />
mindestens um das 10.000-fache<br />
verbessert werden kann.<br />
Durch Kombination von Laminar-Flow-Boxen<br />
lassen sich ganze<br />
Fertigungs-Straßen oder Reinräume<br />
aufbauen, so dass das<br />
empfindliche Produkt an keiner<br />
Stelle des Fertigungs- oder Verpackungsablaufes<br />
mehr mit Partikeln<br />
oder Keimen in Kontakt kommen<br />
kann.<br />
Dass nicht nur Partikel, sondern<br />
auch Keime reduziert werden,<br />
hat Spetec in Zusammenarbeit<br />
mit der Firma LS SE & Co. KG<br />
(Bad Bocklet) untersucht. Dabei<br />
wurden Keimzahlmessungen in<br />
einer CleanBoy Medical - Werkbank<br />
im laufenden Betrieb durchgeführt.<br />
Es konnten in der Flow<br />
Box weder Bakterien noch Schimmelpilze<br />
nachgewiesen werden.<br />
Spetec GmbH<br />
www.spetec.de<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
47
Lasertechnik<br />
Laserschneiden für sauberes und kreatives<br />
Trennen<br />
CO 2 -Flachbett-Laser für anspruchsvolle Schneidaufgaben<br />
Bild 1: Flachbett-Laser in fünf Varianten für Flächen von 1250 x 710 bis zu<br />
3250 x 3210 mm © Trotec<br />
Bild 2: Bei Filtern sind Matten, Beutel oder Schläuche bis hin zu Einsätzen<br />
mit vielfältigen Ausschnitten aller möglichen Formen gefragt © Kögel<br />
Autor:<br />
Dipl. Chem. Andreas Zeiff,<br />
Redaktionsbüro Stutensee<br />
Trotec Laser Deutschland GmbH<br />
www.troteclaser.com/de<br />
Passgenaues Zuschneiden von Platten<br />
oder Geweben erfordert je nach<br />
Material und Stärke unterschiedliches<br />
Werkzeug. Setzt man statt Messern oder<br />
Stanzen eng gebündelte Laserstrahlen<br />
ein, wird ein verschleißfreies, fast für alle<br />
Materialien einsetzbares, Schneiden<br />
möglich. Konturscharfe Linien, Bögen<br />
und Ausschnitte sind leicht umzusetzen<br />
und synthetische Gewebe werden<br />
durch den minimalen Wärmeeintrag in<br />
das Randmaterial gleich gegen Ausfasern<br />
versiegelt. Laserschneiden bietet<br />
also viele Vorteile gegenüber konventionellen<br />
Schneidverfahren und hat<br />
sich in sehr unterschiedlichen Anforderungen<br />
bewährt. Die Bandbreite reicht<br />
von der Produktion, selbst unter Reinraumbedingungen,<br />
bis hin zum künstlerischen<br />
Einsatz beim Schneiden von<br />
Acrylplatten für Messe- und Dekorationszwecke.<br />
Schneiden mit Licht ist schon<br />
lange keine Science-Fiction mehr,<br />
Laserschneiden hat sich vielmehr<br />
als zuverlässige und wirtschaftliche<br />
Alternative zu mechanischen<br />
Trennmethoden etabliert. Je nach<br />
Trennaufgabe werden dafür unterschiedliche<br />
Laserbauarten verwendet,<br />
die sich im Aufbau, der Lichtwellenlänge<br />
und der Leistung unterscheiden.<br />
Eine recht universell einsetzbare<br />
Ausführung ist die CO 2 -<br />
Flachbett-Laserserie SP von Trotec.<br />
Diese bietet die Möglichkeit, sowohl<br />
große Formate am Stück, zum Beispiel<br />
aus Tafeln oder von Rollen, zu<br />
bearbeiten als auch kleinere Reststücke<br />
sinnvoll auf zuarbeiten. Je<br />
nach Ausführung bietet diese Flachbettserie<br />
in fünf Varianten dafür eine<br />
Bild 3: Von einfachen Ronden über Schläuche bis hin zu Filtertüchern für die<br />
Gefriertrocknung mit vielfältigen Ausschnitten, alle möglichen Formen sind<br />
gefragt © Kögel<br />
Fläche von 1250 x 710 mm bis zu<br />
3250 x 3210 mm (Bild 1). Zwei Beispiele<br />
aus ganz unterschiedlichen<br />
Branchen zeigen das große Einsatz-<br />
Potential dieser Großformatlaser.<br />
Unterschiedliche Gewebe<br />
schneiden<br />
Prozessanlagen, wie z. B. Zentrifugen,<br />
Nutschen und Trockner<br />
in der Chemie-, Lebensmittel- und<br />
Pharmaproduktion sind auf hygienisch<br />
gefertigte Filterprodukte angewiesen.<br />
Die Kögel Filter GmbH -<br />
Contecma-Filtration hat sich auf die<br />
Produktion solcher Filtereinsätze<br />
spezialisiert (Bild 2). Je nach Anlage<br />
sind dabei, von einfachen Ronden<br />
über Schläuche bis hin zu Filtertüchern<br />
mit vielfältigen Ausschnitten,<br />
alle möglichen Formen gefragt<br />
(Bild 3). Die Grundlage für die Fertigung<br />
sind Gewebe und Vliese auf<br />
Rollen mit ca. 2,6 m Breite und bis<br />
zu 100 m Länge. Die Palette der<br />
Materialien umfasst dabei PP, PE,<br />
PA und PTFE. Für die Verarbeitung<br />
dieser Bandbreite an Formen und<br />
Materialien setzen die Filterexperten<br />
auf den Großformatlaser SP 3000.<br />
Er bietet mit einer Schneidfläche<br />
von 2210 x 3210 mm ausreichend<br />
Fläche für den Zuschnitt größerer<br />
Teile oder wahlweise vieler Kleinteile.<br />
Die Strahl leistung des CO 2 -<br />
Lasersystems kann zwischen 40<br />
und 400 W eingestellt werden und<br />
erlaubt feinste Schnitte, bei denen<br />
die Ränder der Gewebe oder Vliesmaterialien<br />
gleich versiegelt werden<br />
(Bild 4). Tino Fidler, technischer Leiter<br />
bei Kögel erklärt: „Als Marktführer<br />
mit Reinraumfertigung in<br />
Deutschland bei Filterprodukten<br />
für die Fest-Flüssig-Trennung und<br />
Gasfiltration verstehen wir uns als<br />
Problemlöser und Prozessoptimierer<br />
für unsere Kunden. Um die<br />
jeweiligen Filter optimal auf ihren<br />
Einsatzzweck auszulegen, sind wir<br />
auf eine sehr flexible Schneidanlage<br />
angewiesen. Der Laser erlaubt es<br />
uns, auch komplizierte Strukturen<br />
für Prototypen innerhalb von zwei<br />
bis drei Tagen auszuliefern und so<br />
schnell auch auf besondere Kundenwünsche<br />
zu reagieren.“<br />
48 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Lasertechnik<br />
Bild 4: Der Flachbett-Laser im Reinraumeinsatz; die Absaugung und Kühlung<br />
ist in der Zwischendecke außerhalb des Reinraumes installiert © Kögel<br />
Lasereinsatz unter<br />
Reinraumbedingungen<br />
Die direkt im Schneidkopf untergebrachte<br />
Absaugung fängt alle<br />
Dämpfe und Partikel direkt am Entstehungsort<br />
ein und führt sie aus<br />
dem Reinraum. Bei dieser kundenspezifischen<br />
Lösung wurde die<br />
Absaugung und Kühlung in der Zwischendecke<br />
außerhalb des Reinraumes<br />
installiert; so werden die<br />
Bedingungen nach ISO 7 / GMP C<br />
im Betrieb nicht gestört. Das durchdachte<br />
Design des eigentlichen<br />
Laserplotters erfüllt die Reinraumbedingungen<br />
sehr gut, dadurch können<br />
problemlos auch sehr anspruchsvolle<br />
Filter für die Medizin- oder<br />
Pharmatechnik geschnitten werden.<br />
Tino Fidler dazu: „Da unsere<br />
Filter nach GMP (Good Manufacturing<br />
Practice) produziert werden<br />
müssen, war die Fertigung unter<br />
Reinraumbedingungen essenziell.<br />
Der Trotec-Laser erfüllt die an ihn<br />
gestellten Bedingungen für die Reinraumproduktion<br />
problemlos und ist<br />
eine wichtige Ergänzung der bisherigen<br />
Schneidlösungen.“<br />
Gegenüber der üblichen Handarbeit<br />
mit Schneidwerkzeugen lassen<br />
sich besonders Teile mit vielen<br />
Aus- und Einschnitten schnell und<br />
konturscharf fertigen. Gerade für<br />
Proto typen und unterschiedliche<br />
Entwicklungsstufen ist eine schnelle<br />
Herstellung oft komplexer Formen<br />
gefragt, hier können die Landauer<br />
Spezialisten dank des Lasergerätes<br />
sehr schnell und flexibel reagieren.<br />
Da der Großformatlaser auch 24/7<br />
„von der Rolle“ arbeiten kann, lassen<br />
sich auch größere Fertigungslose,<br />
z.B. für Lohnfertigung von<br />
Filter tüchern, zeitnah fertigstellen.<br />
Werbetechnik und<br />
Digitaldruck<br />
Einen ganz anderen Einsatzbereich<br />
bedient die Visual Information<br />
Systems GmbH mit Display-Messesystemen<br />
und Werbetechnik. Hier<br />
werden vor allem digital bedruckte<br />
Platten aus Plexi-/Acrylglas, Pappe<br />
oder Holz mit bis zu 20 mm Dicke<br />
in Form gelasert. Da die einzelnen<br />
Teile oft spielfrei ineinandergefügt<br />
werden, z. B. bei Standfüßen<br />
für Aufsteller, ist ein exakter und<br />
konturscharfer Schnitt unabdingbar<br />
(Bild 5). Andere Produkte wie<br />
kleine 3D-Aufsteller für Tischdekoration<br />
oder Namensschilder erfordern<br />
sehr kleine Schneidradien und<br />
bedruckte Tafeln mit Figuren müssen<br />
exakt am Bild entlang geschnitten<br />
werden (Bild 6). Hier kommen herkömmliche<br />
Schneidverfahren z. B.<br />
mit Fräsköpfen durch ihre Mindeststärke<br />
von rund 3 mm an ihre Grenzen.<br />
Zudem entsteht beim zerspanenden<br />
Arbeiten mehr Abfall, der<br />
entsorgt werden muss. Für viele<br />
Aufgaben ist daher die Lasertechnik<br />
das bessere Werkzeug. Bei<br />
Visual hat man sich deshalb für<br />
einen SP 500 CO 2 -Laser entschieden,<br />
der mit 1250 x 710 mm Arbeitsfläche<br />
auch größere Aufsteller oder<br />
Schablonen aus den Rohtafeln ausschneiden<br />
kann. Durch die große<br />
Durchreichfläche des Lasers sind<br />
so selbst Flächen von Türblattgröße<br />
noch gut zu bearbeiten. Geschäftsführer<br />
David Ditcher beschreibt<br />
die Vorteile dieser Lösung: „Da wir<br />
eine breite Palette an Produkten<br />
fertigen, ist für uns ein sehr flexibles<br />
Schneidgerät entscheidend<br />
(Bild 7a,b). Mit dem Lasersystem<br />
können wir vom kleinsten Tischaufsteller<br />
mit ca. 5 cm Kantenlänge bis<br />
hin zu Tisch- oder Türblattgröße alle<br />
Konturen ausschneiden (Bild 8).<br />
Gerade bei bedruckten<br />
Aufstellern ist eine konturscharfe<br />
Schneidlinie<br />
entlang der bedruckten<br />
Fläche wichtig. Der<br />
Laserstahl erlaubt dabei<br />
Bild 5: Für viele Teile<br />
ist ein exakter und<br />
konturscharfer Schnitt<br />
unabdingbar © Visual<br />
Information Systems<br />
auch feinste Aussparungen, für die<br />
ein Fräskopf einfach zu groß wäre.“<br />
Bild 6: Kleine 3D-Aufsteller<br />
für Tischdekoration oder<br />
Namensschilder erfordern sehr<br />
kleine Schneidradien und bedruckte<br />
Tafeln mit Figuren müssen exakt am<br />
Bild entlang geschnitten werden<br />
© Visual Information Systems<br />
Die Kunst des Schneidens<br />
Um mit bedruckten Platten<br />
3D-Effekte zu erzeugen, müssen<br />
oft unterschiedliche Ausschnitte<br />
miteinander kombiniert werden.<br />
Durch den exakten Laserschnitt<br />
lassen sich die Einzelteile perfekt<br />
passend ohne Klebstoff ineinanderfügen<br />
und problemlos wieder zerlegen.<br />
Bei anderen Aufgaben wie<br />
dem Ausschneiden von Schablonen<br />
für die Kennzeichnung mit Farbe, ist<br />
eine sehr feine Linienführung möglich.<br />
„Da die Einrichtung des Lasers<br />
relativ einfach ist, lassen sich unterschiedliche<br />
Schnittmuster kombinieren<br />
bzw. Reststücke und größere<br />
Ausschnitte für kleinere Produkte<br />
aufarbeiten. Das senkt sowohl die<br />
Kosten als auch das Abfallaufkommen<br />
enorm“, so Ditcher weiter. „Wir<br />
sind nun noch flexibler bei der künstlerischen<br />
Gestaltung von Messeobjekten<br />
oder ausgefallenen Werbeobjekten<br />
und können zudem noch<br />
schneller auf Kundenwünsche reagieren.“<br />
Per Laser lassen sich auch<br />
filigrane Kunstwerke z. B. zur Außenfassadengestaltung<br />
vorbildgetreu<br />
ausschneiden oder die Ausstattung<br />
von Räumen durch Formteile oder<br />
Konturbilder verbessern. Da praktisch<br />
kein Abfall beim Schneiden<br />
anfällt und die Materialausnutzung<br />
sehr gut ist, schont die Laserfertigung<br />
nebenbei auch noch Umwelt<br />
und Geldbeutel. ◄<br />
Bild 7a,b: Ob Kunststoff, Metall oder Holz, der Laser schneidet viele Materialien exakt nach Vorgabe zu<br />
© Visual Information Systems<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
49
Lasertechnik<br />
Kompakter Multi-Wellenlängen-Laser<br />
für Durchflusszytometer<br />
üblichen Kosten, die mit kundenspezifischen<br />
Laser-Subsystemen<br />
verbunden sind.<br />
Coherent<br />
www.coherent.com<br />
OBIS CellX ist ein kompakter<br />
Multi-Wellenlängen-Laser für<br />
Durchflusszytometer mit kolinearen<br />
oder getrennten Strahlfokussen.<br />
Dieser beinhaltet bis zu<br />
vier Laser und Fokussieroptiken<br />
und senkt die Gerätekosten durch<br />
den Wegfall elektronischer Redundanzen.<br />
Darüber hinaus werden<br />
die Entwicklungskosten durch<br />
eine kürzere Markteinführungszeit<br />
gesenkt. CellX ist mit einer breiten<br />
Palette von Laserwellenlängen zwischen<br />
405 nm und 637 nm erhältlich.<br />
Alle Strahlen können unabhängig<br />
voneinander durch separate<br />
Ausrichtungssteuerungen<br />
unter der Staubschutzabdeckung<br />
gesteuert und fokussiert werden.<br />
OBIS CellX bietet somit eine kundenspezifische<br />
Leistung, ohne die<br />
Optisch gepumpte<br />
Halbleitertechnologie<br />
Die Laser in CellX basieren auf<br />
der einzigartigen optisch gepumpten<br />
Halbleitertechnologie (OPSL) von<br />
Coherent, die sich durch geringes<br />
Ausgangsrauschen, hohe Strahlqualität<br />
und geringe Wärmeabgabe<br />
auszeichnet, was die Integration<br />
von CellX in Multi-Wellenlängen-Instrumente<br />
vereinfacht.<br />
Zwei CellX-Module können<br />
kombiniert werden, um acht verschiedene<br />
Wellen längen mit einheitlicher<br />
Steuerung zu erhalten,<br />
um die neuesten Multi parameter-<br />
Zytometrie-Anwendungen zu unterstützen.<br />
CellX kann auch mit einem<br />
OBIS XT-Laser kombiniert werden,<br />
wodurch die Palette um ultraviolette<br />
Leistung erweitert wird. ◄<br />
50 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Lösungen für das Laserschweißen von<br />
Kunststoffen<br />
Lasertechnik<br />
Auf den Messen MedtecLIVE with T4M und KUTENO zeigt Evosys Laser die flexibel einsetzbaren Laserschweißmodule EVO 0550 und EVO 0750 - eine schnelle<br />
und unkomplizierte Lösung für das Laserschweißen von Kunststoffen in der Produktion<br />
Die Evosys Laser GmbH stellt auf<br />
der diesjährigen MedtecLIVE with<br />
T4M in Stuttgart und auch auf der<br />
KUTENO in Rheda- Wiedenbrück<br />
aus. Auf beiden Messen zeigt der<br />
Technologieführer Lösungen für das<br />
Laserschweißen von Kunststoffen<br />
wie die kompakten Lasermodule<br />
EVO 0550 und EVO 0750 und das<br />
Messgerät PICTOR.<br />
Die Evosys Laser GmbH stellt<br />
vom 03.-05. Mai auf der MedtecLIVE<br />
with T4M, einem Zusammenschluss<br />
zweier bedeutender Medizintechnik-<br />
Fachmessen, aus. Die Laserschweißexperten<br />
zeigen in Halle 10, Stand<br />
348 worauf es beim Schweißen von<br />
Kunststoffen in der Medizin technik<br />
ankommt. Auch auf der KUTENO,<br />
der norddeutschen Zuliefermesse<br />
vom 10.-12. Mai, präsentiert das<br />
Unternehmen seine Exponate (Halle<br />
3, Stand Z17).<br />
Flexibel einsetzbar<br />
Die Lasermodule EVO 0550 und<br />
EVO 0750 ermöglichen eine effiziente<br />
Projektierung und einen flexiblen<br />
Einsatz. Durch ihre kompakte<br />
Bauweise lassen sie sich in nahezu<br />
jede Fertigungsumgebung integrieren<br />
und bieten damit höchste Wirtschaftlichkeit<br />
– auch in der vollautomatisierten<br />
industriellen Produktion.<br />
Zudem sind sie vorkalibriert und enthalten<br />
bereits die Lasersteuerung,<br />
was die weltweite Tauschbarkeit und<br />
Prozessübertragung vereinfacht.<br />
Aufgrund ihrer einfachen Bedienbarkeit<br />
und der Reinraumfähigkeit<br />
lassen sich die EVOSYS Lasermodule<br />
gut in der Medizintechnik und<br />
Pharma industrie, aber auch in der<br />
Automotive und Consumer-Branche<br />
einsetzen.<br />
artikel wie sterile Verpackungen,<br />
Mikrofluidik-Komponenten und Labon-a-Chip<br />
Systeme. Letztere können<br />
mit diesem Verfahren besonders<br />
hygienisch hergestellt werden.<br />
Hochpräzises<br />
Transmissionsmessgerät<br />
Außerdem am Stand zu sehen<br />
ist Intego PICTOR, ein hochpräzises<br />
Transmissionsmessgerät. Damit<br />
können sowohl die optischen Eigenschaften<br />
der Kunststoffbauteile vor<br />
dem Schweißprozess als auch die<br />
fertige Schweißnaht auf eventuelle<br />
Abweichungen und Fehler überprüft<br />
werden – und zwar für jedes einzelne<br />
Bauteil. Dies ist für die Qualitätskontrolle<br />
in modernen Fertigungen<br />
teils unerlässlich.<br />
Besucher können eigene Materialund<br />
Produktmuster zur Messe mitbringen<br />
und deren Transmissionsfähigkeit<br />
am EVOSYS Stand anhand<br />
PICTOR ermitteln lassen. ◄<br />
So funktioniert Laserschweißen von<br />
Kunststoffen<br />
MedtecLIVE , Halle 10, Stand 348<br />
KUTENO, Halle 3, Stand Z17<br />
Evosys Laser GmbH<br />
www.evosys-group.com<br />
Hohe Präzision<br />
Durch die hohe Präzision, die<br />
lokal gut dosierbare Energieeinbringung<br />
und die Sauberkeit ist<br />
das Laser-Kunststoffschweißen in<br />
vielen Branchen für die Produktion<br />
geeignet. Typische Anwendungen<br />
sind beispielsweise das Verbinden<br />
von Gehäuseteilen, das Fügen von<br />
Displayfenstern aber auch medizintechnische<br />
Geräte und Verbrauchs-<br />
Das Laser-Kunststoffschweißen<br />
eignet sich für Anwendungen<br />
aus dem Automotive-, Medicaloder<br />
Consumerbereich, wie zum<br />
Beispiel für diesen in einen Helm<br />
integrierbaren Lautsprecher<br />
Das Transmissions-Messgerät<br />
PICTOR dient zur Prüfung der<br />
Vorprodukte und ermöglicht damit<br />
eine effiziente Qualitätssicherung<br />
beim Laser-Kunststoffschweißen<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
51
Messtechnik<br />
Hardware in the Loop Teststand auf<br />
dem Schreibtisch<br />
Umfangreiche Software-<br />
Tool-Chain<br />
Mit einer umfangreichen Software-<br />
Tool-Chain wird der gesamte Entwicklungsprozess<br />
unterstützt. Von<br />
der Erstellung der Simulationen, zur<br />
Erzeugung der Testfälle mit textuellem<br />
und grafischen Reporting<br />
bis zur Continuous Integration für<br />
die Testautomatisierung, steht eine<br />
langjährig bewährte Software-Suite<br />
zur Verfügung.<br />
PROTOS Software GmbH<br />
www.protos.de<br />
Systeme mit 16- und 32-Bit-Microkontrollern<br />
verbreiten sich rasant. Ob<br />
in der Medizintechnik für Laser-OPs<br />
und Steuerung von Geräten in Intensivstationen,<br />
ob in Pumpen und Aktuatoren<br />
in der Automobiltechnik oder<br />
Industrieanlagen, diese leistungsfähigen<br />
Winzlinge sind inzwischen<br />
eine tragende Säule der embedded<br />
Systemwelt. Sie können viel und wir<br />
vertrauen auf ihre sichere Funktion.<br />
Viel Engineering fließt deshalb in die<br />
Entwicklung zuverlässiger und sicherer<br />
Software für die Gerätefunktionen.<br />
Das alles will gut getestet sein und<br />
soll sich nicht durch zu spät erkannte<br />
Fehler erst spät, vielleicht zu spät am<br />
Markt Erfolg verschaffen. Traditionelle,<br />
schaltschrankgroße Hardware in the<br />
Loop-Testanlagen (HIL-Tester) kommen<br />
meist erst am Ende des Entwicklungszyklus,<br />
beim Systemtest, wenn<br />
alles zusammengebaut wird, zum Einsatz.<br />
Sie sind in der Regel eine aufwendige<br />
und teure Ressource, mit<br />
der System- oder Acceptance-Tests<br />
in Zyklen von 2 und bis zu 12 Wochen<br />
Durchlaufzeit stattfinden.<br />
miniHIL-System<br />
Mit einem kleinen, kostengünstigen<br />
HIL-System, einzusetzen früh im<br />
Projekt, auf jedem Entwicklerarbeitsplatz,<br />
mit dem schnell Fehler entdeckt<br />
und behoben werden, könnte<br />
ein wertvoller Beitrag für besser<br />
Softwarequalität sein. Hier setzt<br />
das miniHIL-System von Protos an.<br />
Der Hardwareteil des<br />
Systems<br />
ist etwas größer als ein DINA4-<br />
Blatt. Ein Teil von miniHIL enthält<br />
den Mikrocontroller des Zielsystems,<br />
meist auf einem Eval-Board des Herstellers.<br />
Ein weiterer Bereich enthält<br />
einen leistungsfähigen Mikrocontroller,<br />
auf dem die Funktionen<br />
des Endgerätes simuliert werden.<br />
In der Mitte des Boards befindet<br />
sich ein Patchfeld für die Verbindung<br />
der I/O-Umgebung und Kommunikations-Infrastuktur<br />
zwischen<br />
Ziel system (System under Test) und<br />
der Simulation (Software-Modell des<br />
Zielsystems).<br />
Auf diese Weise können Fehler<br />
einfach behandelt werden, Code-<br />
Änderungen und neue Konzepte<br />
ausprobiert werden, ohne aufwendige<br />
Hardware, wie z. B. Motoren,<br />
Pumpen, Wechselrichter, Aktuatoren,<br />
etc…..jedem Entwickler zur Verfügung<br />
stellen zu müssen.<br />
Integration Testing<br />
Innerhalb des V-Models konzentriert<br />
sich das miniHIL-System<br />
auf den Bereich des Integration<br />
Testings und ermöglicht vollständige<br />
Test zyklen alle 5 - 60 Minuten.<br />
Damit erfahren Testsequenzen<br />
eine enorme Beschleunigung,<br />
vor allem, weil sie auch von größeren<br />
Teams parallel durchgeführt<br />
werden können.<br />
Darüber hinaus leistet miniHIL<br />
auch wertvolle Hilfe für Systemund<br />
Acceptance-Test. Projekte<br />
mit Functional Saftey-Anforderungen<br />
können damit einfacher umgesetzt<br />
werden.<br />
Zurzeit unterstützte<br />
Mikrocontroller sind:<br />
• STMicroelectronics: STM32,<br />
STM8<br />
• Infineon: TLE, AURIX, XMC<br />
• NXP: S12***<br />
• Microchip: dsPIC33<br />
• ARM Cortex-M<br />
• und weitere Prozessor-Plattformen<br />
auf Anfrage<br />
Weitere Schwerpunkte:<br />
• Beherrschung von Komplexität<br />
in Embedded Software und<br />
Systemen durch Architekturen<br />
und Schaffung von Abstraktion<br />
• Entwicklung von Werkzeugketten<br />
und domänenspezifischen Sprachen<br />
• Engineering für Methoden und<br />
Werkzeugketten<br />
• Produkte zur Automatisierung von<br />
Entwicklung und Test<br />
• Schulungen und Workshops ◄<br />
52 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Messtechnik<br />
Prüfgeräte mit aktualisierten Testsequenzen<br />
Gossen Metrawatt GmbH<br />
www.gossenmetrawatt.com<br />
Die aktuelle Generation der Geräteserie<br />
Secutest ST von Gossen Metrawatt<br />
ist ab Werk auf die geänderten<br />
Normanforderungen der neu in Kraft<br />
getretenen DIN EN 50678 und DIN<br />
EN 50699 eingestellt. Beide Normen<br />
ersetzen die noch übergangsweise<br />
bis <strong>2022</strong>/23 gültige DIN VDE 0701-<br />
0702 durch gesonderte Regelungen<br />
zur Überprüfung der Schutzmaßnahmen<br />
für die elektrische Sicherheit<br />
nach Reparatur bzw. bei Wiederholungsprüfungen.<br />
Mit der Trennung dieser beiden<br />
Anwendungsbereiche sind Änderungen<br />
bei einzelnen<br />
Prüfaufgaben<br />
verbunden. So gilt<br />
für Leitungen über<br />
1,5 mm² eine neue<br />
Berechnungsgrundlage<br />
und ist die<br />
Ableitstrommessung<br />
an isolierten<br />
Eingängen nun<br />
normativ festgelegt.<br />
Gossen Metrawatt<br />
hat das Funktionsspektrum<br />
seiner<br />
Geräte serie<br />
Secutest ST entsprechend<br />
aktualisiert<br />
und den Messumfang<br />
um neue<br />
normkonforme<br />
Prüfsequenzen<br />
erweitert. Für frühere<br />
Geräteversionen<br />
bietet der Hersteller diese Funktionsupdates<br />
zum Download an. Die<br />
Secutest-Reihe ist für die Prüfung der<br />
Wirksamkeit der Schutzmaßnahmen<br />
bei ortsveränderlichen elektrischen<br />
Betriebsmitteln, medizinischen Geräten<br />
und Schweißgeräten optimiert.<br />
Die kompakten Messgeräte führen<br />
neben der Prüfung des Schutzleiterwiderstands<br />
mit 200 mA und 10 A,<br />
der Messung von Isolationswiderstand<br />
und unterschiedlichen Ableitströmen<br />
auch die Überprüfung von<br />
Schutzkleinspannungen SELV und<br />
PELV durch.<br />
Zum weiteren<br />
Messumfang<br />
zählen die Bestimmung der Auslösezeit<br />
von Fehlerstrom-Schutzschaltern<br />
der Typen PRCD, SPE-<br />
PRCD, PRCD-S und PRCD-K, ein<br />
Funktionstest mit Ermittlung von U,<br />
I, P, S, LF, f sowie ein Leitungstest<br />
auf Durchgang, Kurzschluss und<br />
Polarität. Außerdem verfügt der<br />
Sicherheitstester über einen Temperatureingang<br />
für einen Pt100/<br />
Pt1000-Sensor sowie einen USB-<br />
Port zum schnellen Datenexport,<br />
zur Remote-Steuerung oder zum<br />
Anschluss eines Protokoll- oder<br />
Barcodedruckers.<br />
Zwei weitere USB-Ports<br />
dienen dem Anschluss von Dateneingabegeräten<br />
wie Barcodeleser,<br />
RFID-Leser und Tastatur, eines<br />
USB-Speichers, dem Datenexport<br />
im XML-Format oder zum Speichern<br />
von Prüfprotokollen im HTML-Format.<br />
Für die kabellose Kommunikation<br />
ist das Testgerät auch mit optionaler<br />
Bluetooth-Schnittstelle erhältlich.<br />
Zum Einsatz des Sicherheitstesters<br />
im Verbund mit der Prüfdaten-Managementsoftware<br />
IZY-<br />
TRON.IQ bietet Gossen Metrawatt<br />
bis Anfang Juni <strong>2022</strong> in regelmäßigen<br />
Abständen virtuelle Produktunterweisungen<br />
mit nützlichen Praxistipps<br />
für die täglichen Prüfaufgaben<br />
an. ◄<br />
Datenlogger und NFC-Sensor-Lösung<br />
Im Zeitalter des IoT kommt es<br />
auf einfache und standardisierte<br />
Kommunikationsschnittstellen an.<br />
Mit den NFC TELID-Sensoren, die<br />
für die Prozesssteuerung in industriellen<br />
Anwendungen, Condition<br />
Monitoring in Logistikprozessen<br />
und für den Einsatz im Labor<br />
konzipiert sind, bietet microsensys<br />
eine kontaktlose Datenerfassung<br />
an. Unter NFC versteht man eine<br />
Funktechnik, welche die Kommunikation<br />
zwischen einem Smartphone<br />
und den Produkten aus<br />
der TELID-Reihe über eine kurze<br />
Distanz zueinander ermöglicht.<br />
NFC-Technologie<br />
Vorteil der NFC-Technologie ist,<br />
dass über ein handelsübliches,<br />
NFC-fähiges Gerät Sensordaten<br />
erfasst werden können. Ansonsten,<br />
eignen sich die TELID Sensordatenlogger<br />
insbesondere für<br />
komplexe Überwachungen in der<br />
Qualitätssicherung und Instandhaltung<br />
oder während Transporten<br />
von Lebensmitteln, Pflanzen,<br />
Pharmaka oder Medizinprodukten.<br />
Temperatur-, feuchte-, druck- oder<br />
schockempfindliche Produkte können<br />
beispielsweise während eines<br />
weltweiten Transportes überwacht<br />
und rückverfolgt werden.<br />
microsensys GmbH<br />
info@microsensys.de<br />
www.microsensys.de<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
53
Messtechnik<br />
Lebensdauer von Batterien in<br />
implantierten medizinischen Geräten<br />
Keysight Leistungsanalysator N6705C<br />
Übersetzung/Überarbeitung<br />
deutsch: Ernst Bratz,<br />
Meilhaus Electronic GmbH<br />
www.meilhaus.com<br />
im Original von Brad Jolly,<br />
leitender Anwendungsingenieur,<br />
Keysight Technologies<br />
www.keysight.com<br />
Herzkrankheiten sind ein großes<br />
Gesundheitsproblem unserer Zeit.<br />
Laut den U.S. Centers for Disease<br />
Control and Prevention waren sie<br />
in den USA die häufigste Todesursache<br />
im Jahr 2019. In vielen Fällen<br />
können Herzkrankheiten durch<br />
Änderungen des Lebensstils wie<br />
Ernährung und Bewegung behandelt<br />
werden; in anderen Fällen sind<br />
pharmazeutische Ansätze sinnvoll.<br />
Darüber hinaus entwickelt sich<br />
für Patienten mit Herz-Kreislauf-<br />
Erkrankungen vermehrt der Trend<br />
zu implantierten medizinischen<br />
Geräten. Viele betroffene Menschen<br />
erhalten einen Herzschrittmacher,<br />
um den Herzrhythmus stabil aufrechtzuerhalten.<br />
Patienten mit Vorhofflimmern<br />
und Vorhofflattern können<br />
von einem implantierten Kardioverter-Defibrillator<br />
(ICD) profitieren.<br />
Sowohl Herzschrittmacher<br />
als auch ICDs werden mit Batterien<br />
betrieben, und eine leere Batterie<br />
kann für den Patienten gefährlich<br />
sein. Glücklicherweise verfügen<br />
die meisten modernen Herzschrittmacher<br />
und ICDs über eine Warnfunktion,<br />
die es dem Patienten ermöglicht,<br />
eine nötige Operation zu<br />
planen, bevor die Batterie tatsächlich<br />
ausfällt.<br />
Austausch defekter<br />
Batterien<br />
Eine leere Batterie kann im<br />
Extremfall den Unterschied zwischen<br />
Leben und Tod bedeuten,<br />
daher ist ein rechtzeitiger Austausch<br />
entscheidend. Bei einem ambulanten<br />
Eingriff sind viele Kosten zu<br />
berücksichtigen, darunter die Kosten<br />
für den Chirurgen, den Operationssaal<br />
und die Ausrüstung, das OP-<br />
Personal, die Anästhesie und den<br />
Anästhesisten, den Aufwachraum<br />
oder das Krankenzimmer sowie die<br />
Nachsorge und das Zubehör.<br />
Abgesehen von den Kosten<br />
besteht immer auch ein gewisses<br />
Risiko für die Patienten, von denen<br />
viele älter sind und häufig zusätzlich<br />
andere gesundheitliche Risikofaktoren<br />
aufweisen. Selbst bei relativ<br />
gesunden Patienten besteht<br />
immer das Risiko von Infektionen<br />
und anderen Komplikationen. Eine<br />
lange Batterielebensdauer kommt<br />
daher natürlich sowohl Patienten<br />
als auch Ärzten zugute und verringert<br />
zudem das Risiko rechtlicher<br />
und behördlicher Konsequenzen<br />
für den Gerätehersteller. Also müssen<br />
die Hersteller medizinischer<br />
Geräte vermehrt darauf achten,<br />
eine lange Lebensdauer der Batterien<br />
zu gewährleisten.<br />
Instrumente zur<br />
Strommessung<br />
Um eine lange Batterielebensdauer<br />
für medizinische Geräte<br />
sicherzustellen, stehen bei der Entwicklung<br />
und Validierung zahlreiche<br />
Hardware-Tools zur Strommessung<br />
zur Verfügung. Eines der gebräuchlichsten<br />
Instrumente ist das Digitalmultimeter<br />
(DMM), über das fast<br />
jeder Hardware-Ingenieur an seinem<br />
Arbeitsplatz verfügt. Mit dem<br />
DMM lassen sich niedrige Stromstärken<br />
sehr genau messen. Zudem<br />
ist es auch ein gutes Allzweckmessgerät<br />
für Spannung, Widerstand,<br />
Dioden und mehr. Ein Nachteil des<br />
DMM ist allerdings, dass es nicht<br />
über die nötige Bandbreite verfügt,<br />
um schnelle Transienten genau zu<br />
erfassen. Möglicherweise bietet es<br />
(je nach Ausführung) auch nicht den<br />
ausreichenden Dynamikbereich,<br />
um Übergänge zwischen Ruhezuständen<br />
mit niedrigen Strömen und<br />
aktiven Zuständen mit relativ hohen<br />
Strömen zu erfassen.<br />
Alternativen für die<br />
Messung<br />
Ein DC-Leistungsanalysator wie<br />
der Keysight N6705C als Alternative<br />
für solche Messungen ist zwar<br />
etwas teurer und weniger verbreitet<br />
als das DMM, hat aber eine deutlich<br />
bessere Bandbreite. Da es sich um<br />
ein modulares Produkt handelt, ist<br />
er flexibler als das DMM, und einige<br />
seiner Module umfassen Source-<br />
Measure-Units (SMUs) mit nahtlosem<br />
Messbereich, die den Ruhezustand<br />
und den aktiven Zustand<br />
ohne die mit Bereichsänderungen<br />
verbundenen Störimpulse messen<br />
können.<br />
Ein weiteres Instrument, das für<br />
Batteriemessungen in Frage kommt,<br />
54 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Messtechnik<br />
Bild 1: Von der Keysight „Anomalous Waveform Analytics Software“<br />
identifizierte Stromwellenform-Anomalie.<br />
ist das Oszilloskop. Es kann mit speziellen<br />
Stromtastköpfen sehr gute<br />
Strommessungen liefern. Das Oszilloskop<br />
verfügt zwar nicht über die<br />
Quellenmess- und E-Last-Fähigkeiten<br />
eines DC-Leistungsanalysators,<br />
hat aber eine viel höhere Bandbreite<br />
und mehr Triggerfunktionen.<br />
Der Gerätestrom-Wellenform-<br />
Analysator (Device Current Waveform<br />
Analyzer) schließlich gehört<br />
zum Highend-Bereich der Strommessgeräte.<br />
Er verfügt über ein<br />
Anwendungsspektrum wie ein Oszilloskop,<br />
eine hohe Strommessbandbreite<br />
und eine hervorragende Genauigkeit<br />
bei der Messung kleiner<br />
Ströme.<br />
Aus Messungen werden<br />
Erkenntnisse<br />
Zwar können alle oben genannten<br />
Geräte große Datenmengen<br />
präzise erfassen, doch reichen die<br />
Daten allein nicht aus, um die nötigen<br />
Erkenntnisse daraus zu gewinnen,<br />
die Ingenieure zur Optimierung<br />
ihrer Entwürfe benötigen. All diese<br />
Daten müssen schnell durch hochentwickelte<br />
Firmware und Software<br />
analysiert werden, die technische<br />
Statistiken und klare Diagramme<br />
erstellt, um wichtige Informationen<br />
auf einen Blick zu erkennen.<br />
Datenlogging-Software ist dabei<br />
ebenfalls ein wichtiges Hilfsmittel.<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
Implantierte und am/im Körper getragene<br />
medizinische Geräte zeigen oft<br />
ein sehr unterschiedliches Verhalten<br />
abhängig vom gesundheitlichen<br />
Zustand und der körperlichen Verfassung<br />
des Patienten. Bei Geräten,<br />
die über HF-Signale kommunizieren,<br />
können sogar die elektromagnetischen<br />
Bedingungen in der<br />
Umgebung des Patienten zu einem<br />
übermäßigen Energieverbrauch führen.<br />
Denn unter Umständen sind<br />
diese Geräte mit schwierigen „HF-<br />
Koexistenzproblemen“ konfrontiert,<br />
d. h. sie stehen in „Konkurrenz“ zu<br />
anderen drahtlosen Geräten in der<br />
Umgebung. Möglicherweise müssen<br />
sie zum Beispiel mehrere Wiederholungsversuche<br />
unternehmen,<br />
um sicherzustellen, dass die Daten<br />
erfolgreich übertragen werden und<br />
haben dadurch einen erhöhten<br />
Stromverbrauch.<br />
Datenanalyse<br />
Sobald in der Entwicklung eine<br />
große Menge an Daten über die<br />
Datenprotokollierung gesammelt<br />
wurde, können diese Informationen<br />
nicht nur für die Analyse des<br />
Batterieverbrauchs verwendet werden.<br />
Manche Software kann beispielsweise<br />
mit Hilfe von Techniken<br />
der künstlichen Intelligenz<br />
große Datenmengen analysieren<br />
und Anomalien in den Stromkurven<br />
der Geräte aufspüren. Weicht ein<br />
Segment einer Stromwellenformen<br />
zum Beispiel stark vom normalen<br />
Verhalten des Geräts ab (Bild 1,<br />
rote Markierung), könnte dies auf<br />
einen intermittierenden Defekt<br />
in der Hardware hinweisen - es<br />
könnte sich um einen Firmware-<br />
Fehler handeln, oder es könnte<br />
sogar durch Malware verursacht<br />
werden, z. B. durch einen Trojaner,<br />
der im Gerät lauert.<br />
Ereignisbasierte<br />
Energieanalyse-Software<br />
Ein weiterer Software-Typ, der<br />
Ingenieuren hilft, das Geräteverhalten<br />
zu verstehen, ist ereignisbasierte<br />
Energieanalyse-Software.<br />
Diese Software ist Teil einer Lösung<br />
zur Optimierung der Batterielebensdauer<br />
von IoT-Geräten und korreliert<br />
den Ladeverbrauch mit HF- und<br />
DC-Ereignissen. Anschließend analysiert<br />
sie diese Informationen, um<br />
die Batterielebensdauer abzuschätzen<br />
und die wichtigsten Ereignisse<br />
in einem Gerät zu identifizieren, die<br />
viel Zeit und Batterieladung verbrauchen.<br />
Bild 2 zeigt zum Beispiel Wellenformen<br />
für Gerätestrom (gelb),<br />
HF-Leistung (grün) und LED-Versorgungsspannung<br />
(blau). Außerdem<br />
werden unten drei Ergebnisgruppen<br />
angezeigt: komplementäre<br />
kumulative Verteilungsfunktionen<br />
(CCDF) auf der linken Seite, Statistiken<br />
zur geschätzten Batterielebensdauer<br />
in der Mitte und gestapelte<br />
Balkendiagramme zu Belegungszeit<br />
und Ladungsverbrauch<br />
auf der rechten Seite.<br />
Spezifische Vorteile<br />
für Ingenieure in der<br />
Medizintechnik<br />
Natürlich gelten die Vorteile der<br />
oben beschriebenen Hardware- und<br />
Software-Tools für jedes batteriebetriebene<br />
IoT-Gerät. Für Ingenieure<br />
in der Medizintechnik können diese<br />
Tools jedoch auch Daten und Grafiken<br />
liefern, die als Dokumentation<br />
in das Qualitätsmanagementsystem<br />
(QMS) eines Herstellers aufgenommen<br />
werden können. Sie können<br />
zudem wichtige Informationen liefern,<br />
die Ingenieure nutzen können,<br />
um das Risiko für den Patienten und<br />
das medizinische Fachpersonal zu<br />
verringern. Patient und Ärzte können<br />
sich so auf eine lange Batterielebensdauer<br />
verlassen und die Notwendigkeit<br />
von Austausch-Operationen<br />
verringern.<br />
Zusammenfassung<br />
Implantierte Geräte können für<br />
Menschen mit Herzproblemen<br />
lebensrettend sein. Eine längere<br />
Batterielebensdauer kommt den<br />
Patienten dabei in vielerlei Hinsicht<br />
zugute. Moderne Hardwareund<br />
Softwarelösungen zur Optimierung<br />
der Batterielebensdauer<br />
von IoT-Geräten können auch in<br />
der Medizintechnik helfen und Patienten<br />
und medizinischem Fachpersonal<br />
erhebliche Vorteile bieten.<br />
Meilhaus Electronic bietet mit den<br />
Digitalmultimetern, Leistungsanalysatoren<br />
und Oszilloskopen von Keysight<br />
viele Lösungsmöglichkeiten für<br />
die Messung und Charakterisierung<br />
von Batterien. ◄<br />
Bild 2: Die ereignisbasierte Leistungsanalysesoftware zeigt Strom-, HF-<br />
Leistungs- und LED-Versorgungsspannungswellenformen zusammen mit<br />
Diagrammen und Statistiken, die das Geräteverhalten beschreiben.<br />
55
Bildverarbeitung<br />
Aufbau von intelligenten Bildverarbeitungsplattformen<br />
der nächsten Generation<br />
Extrem stromsparende und kompakte Embedded Vision Lösung mit PolarFire FPGAs und CoaXPress<br />
Transceivern<br />
elle und industrielle Anwendungen<br />
ein Netzwerk aus sensorbasierten,<br />
digitalen und mechanischen Komponenten<br />
zur Überwachung und Steuerung<br />
von Aufgaben. Im Zentrum<br />
des IoT stehen drahtlose Embedded-Systeme,<br />
Echtzeit-Analysen<br />
und maschinelle Lernverfahren.<br />
CXP-Host- und Bausteinkarten<br />
Microchip<br />
www.microchip.com<br />
Die letzten Jahre brachten einen<br />
explosionsartig wachsenden Bedarf<br />
an hochauflösenden, bandbreitenintensiven<br />
Bildverarbeitungstechnologien,<br />
die künstliche Intelligenz<br />
(KI) mit einem verstärkten Fokus auf<br />
Echtzeit-Analysen und Edge Computing<br />
vereinen. Edge Computing<br />
ist im Gegensatz zu zentralisiertem<br />
Cloud Computing ein dezentrales<br />
Berechnungskonzept, das<br />
durch Bereitstellung von Rechenressourcen<br />
nahe bei den Datenquellen<br />
Reaktionszeiten verbessert<br />
und Bandbreiten reduziert. Angesichts<br />
des ständig wachsenden Internets<br />
der Dinge (Internet of Things -<br />
IoT) nutzen immer mehr kommerzi-<br />
Probleme und<br />
Anforderungen bei der<br />
Implementierung<br />
Prinzipiell bestehen diese Systeme<br />
aus zwei Elementen - einem<br />
Rechensystem und einem Transportmechanismus.<br />
Die Herausforderungen<br />
bei der Entwicklung solcher<br />
Systeme sind eine effiziente,<br />
beschleunigte Leistung mit deterministischen<br />
Ergebnissen sowie eine<br />
flexible, fehlerfreie serielle Verbindung,<br />
die hohe Datenraten unterstützt<br />
und skalierbar ist. Allerdings<br />
sind Stromverbrauch und Größe<br />
die wichtigsten Designvorgaben für<br />
einen Edge-Computing-Baustein -<br />
manche dieser Bausteine könnten<br />
an abgelegenen Orten eingesetzt<br />
werden oder benötigen eine unterbrechungsfreie<br />
Stromversorgung für<br />
kritische Anwendungen; zugleich<br />
müssen sie strenge Formfaktor-<br />
Anforderungen erfüllen, wie z. B.<br />
bei Kfz-Vision-Systemen, militärischer<br />
Überwachung, medizinischen<br />
Geräten, hochpräzisen Industriewerkzeugen<br />
und mehr.<br />
CXP-Signalfluss-Blockdiagramm<br />
Mikrochip bietet<br />
umfassende Lösung<br />
In Kenntnis des Bedarfs an intelligenten<br />
Bildverarbeitungssystemen<br />
und der damit verbundenen Herausforderungen<br />
hat Microchip eine<br />
kostenoptimierte Lösung mit niedrigstem<br />
Stromverbrauch und kleinstem<br />
Formfaktor für alle Anforderungen<br />
an unkomprimierte Multi-Gigabit-Videos<br />
und -Daten entwickelt. Die<br />
Lösung integriert die PolarFire Field-<br />
Programmable Gate Arrays (FPGAs)<br />
mit den CoaXPress 2.0-Transceivern<br />
und ermöglicht eine serielle Hochgeschwindigkeitsübertragung<br />
von<br />
Bilddaten von mehreren Kameras<br />
56 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Bildverarbeitung<br />
Embedded Vision für optische Diagnostik und Life Sciences – jetzt auch für SWIR<br />
Vision Components zeigt auf<br />
der MedtecLIVE neueste MIPI-<br />
Kameramodule und Embedded-<br />
Vision-Systeme für medizin- und<br />
labortechnische Anwendungen<br />
wie Point-of-Care-Diagnostik.<br />
Embedded Vision bietet in diesem<br />
Feld signifikante Vorteile,<br />
da sie ökonomische, flexible und<br />
bei Bedarf mobile Lösungen ermöglicht,<br />
die autark<br />
und ohne<br />
externe Recheneinheiten<br />
eingesetzt<br />
werden können.<br />
Die Kameramodule<br />
von Vision<br />
Components mit<br />
MIPI-CSI-2-Schnittstelle<br />
lassen sich<br />
mit verschiedensten<br />
leistungsstarken<br />
Prozessorboards<br />
verwenden<br />
und sind mit zahlreichen<br />
Bildsensoren<br />
verfügbar.<br />
Dank einem fest in<br />
die schlanken Platinen<br />
integrierten<br />
Konverter stehen<br />
sogar solche Sensoren<br />
zur Auswahl,<br />
die von Haus aus<br />
keine MIPI-Schnittstelle unterstützen,<br />
zum Beispiel aus den<br />
Serien Sony Pregius und Sony<br />
Starvis. Diese bieten hohe Aufnahmequalität,<br />
hohe Lichtempfindlichkeit<br />
sowie schnelle Bildraten<br />
und eignen sich perfekt für<br />
den Einsatz in der Medizintechnik.<br />
Vision Components erweitert das<br />
Sortiment an MIPI-Kameramodulen<br />
für Medizin- und Life- Science-<br />
Applikationen kontinuierlich – aktuell<br />
auch durch Sensoren für Aufnahmen<br />
im SWIR-Bereich. Auf Anfrage<br />
bietet der Hersteller die kundenspezifische<br />
Entwicklung an. Aufbauend<br />
auf den umfangreichen Vorarbeiten<br />
und dem modularen Design<br />
erfolgt die Umsetzung und Serienqualifizierung<br />
schnell, einfach und<br />
kostengünstig. Alle MIPI-Kameramodule<br />
und Embed ded-Vision-<br />
Systeme von Vision Components<br />
sind langzeitverfügbar und industrietauglich.<br />
MedtecLIVE, Halle 10, Stand 303<br />
Vision Components GmbH<br />
www.vision-components.com<br />
an den FPGA zur Bildsignalverarbeitung.<br />
Dazu bietet Microchip ein<br />
komplettes Referenzdesign an – das<br />
PolarFire CoaXPress 12G Design,<br />
das zur Verkürzung der Entwicklungszeit<br />
Evaluierungshardware,<br />
Intellectual Property und Benutzerdokumentation<br />
enthält.<br />
Beschreibung des<br />
Referenzdesigns<br />
Das PolarFire CoaXPress 12G<br />
Design nutzt zwei 4K-Kamerasensoren,<br />
die mit einem PolarFire<br />
MPF100T FPGA über das MIPI<br />
CSI-2 Protokoll verbunden sind. Der<br />
FPGA führt eine 8b/10b Kodierung<br />
durch und reorganisiert den eingehenden<br />
Datenstrom in Datenpakete<br />
gemäß dem CoaXPress Protokoll.<br />
Dieses Signal wird von einem<br />
integrierten EQC125X40 CoaX-<br />
Press-Transceiver über ein 50 m<br />
langes Koaxialkabel an einen weiteren<br />
EQC125X40-Transceiver übertragen,<br />
der das erhaltene Signal<br />
aus dem abgeschwächten Hochgeschwindigkeits-Empfangssignal<br />
rekonstruiert. Dieses Board ist über<br />
einen FPGA Mezzanine Card (FMC)<br />
[BTC1] Anschluss mit einem Polar-<br />
Fire Video Kit, MPF300-VIDEO-KIT-<br />
NS, verbunden; dort führt ein Polar-<br />
Fire Baustein mit 300.000 Logikelementen<br />
(LE) die 8b/10b Dekodierung<br />
durch, gefolgt von einer<br />
beliebigen gewünschten Bildverarbeitung<br />
oder einem intelligenten<br />
algorithmischen Processing. Neben<br />
zahlreichen anderen Schnittstellen<br />
bietet das Board auch einen HDMI-<br />
Ausgang zur Anzeige des empfangenen<br />
Signals auf einem Bildschirm.<br />
So erhalten Entwickler eine End-to-<br />
End-Demonstration eines Embedded-Vision-Systems.<br />
Die gesamte Leistungsaufnahme<br />
des beschriebenen Designs beträgt<br />
Software<br />
Business-Software für Medizintechnik-<br />
Unternehmen im regulierten Umfeld<br />
Kumavision präsentiert ERP-Branchensoftware für die Medizintechnik auf der MedtechLIVE with T4M<br />
Die integrierte Lösung von Kumavision<br />
bildet alle Unternehmensbereiche<br />
von Entwicklung und Einkauf<br />
über Produktion und Qualitätsmanagement<br />
bis zu Service, Logistik<br />
und Finance & Controlling in einer<br />
Software ab. CRM-Lösungen für<br />
Vertrieb, Service und Marketing,<br />
Business-Intelligence-Anwendungen,<br />
Microsoft Office 365 und Teams<br />
sind ebenso Bestandteil der TechnologiePlattform<br />
wie Services für<br />
IoT, KI, Machine Learning, Chatbots.<br />
MDR-konforme Produktion<br />
inklusive integrierter Dokumentenlenkung,<br />
automatisiertes UDIund<br />
EUDAMED-Management<br />
sowie komplette Service- und<br />
Reparaturabwicklung: Kumavision<br />
präsentiert auf der Medtec-<br />
LIVE with T4M die aktuelle Version<br />
der ERP-Branchensoftware<br />
für die Medizintechnik. Auf dem<br />
VDMA-Gemeinschaftsstand (Halle<br />
10 Stand 124a) erfahren Medizintechnik-Unternehmen,<br />
wie sie mit<br />
Kumavision Geschäftsprozesse<br />
im regulierten Umfeld digitalisieren,<br />
um Compliance, Effizienz<br />
und Transparenz nachhaltig<br />
zu steigern.<br />
„Ob MDR, UDI oder FDA – die<br />
regulatorischen Anforderungen nehmen<br />
stetig zu. Mit unserer ERP-<br />
Branchensoftware für die Medizintechnik<br />
entlasten wir die Mitarbeiter<br />
von zeitaufwändigen Routineaufgaben,<br />
steigern die Prozesssicherheit<br />
und Datentransparenz über<br />
den gesamten Product-Life-Cycle<br />
und legen die Basis für mehr Wettbewerbsfähigkeit,<br />
etwa durch kundenspezifische<br />
Service-Angebote“,<br />
erklärt Wolfgang Renner, Bereichsleiter<br />
Gesundheitsmarkt und Medizintechnik,<br />
Kumavision AG.<br />
Die bereits umfangreichen UDI-<br />
Funktionalitäten der Branchensoft-<br />
Angebot für Medizintechnik-Unternehmen erweitert<br />
oxaion hat die UDI-Funktionalitäten in der<br />
neuen Version deutlich erweitert und viele<br />
weitere Featrues ergänzt. Dies brachte einen<br />
zweistelligen Kundenzuwachs in der Medizintechnik.<br />
Die oxaion gmbh erweitert für oxaion<br />
open und oxaion easy Medizintechnik das<br />
Angebot für Medizintechnik-Unternehmen.<br />
Beide Softwarekonzepte bieten die gesamten<br />
Medizintechnik-Funktionalitäten rund um<br />
ERP, DMS, CAQ und UDI. Gerade die Erweiterungen<br />
im Bereich von UDI ermöglichen den<br />
Kunden einen hohen Abdeckungsgrad. Alle<br />
Unternehmensbereiche sind davon betroffen:<br />
der Stamm daten- und Datenaustausch, die<br />
Konfiguration der UDI, die Organisation rund<br />
um die UDI-Generierung in der Fertigung und<br />
dem Druck der Etiketten bis hin zur Abbildung<br />
von Handels produkten und Fremdfertigung im<br />
Wareneingang und Lager sowie der Durchgängigkeit<br />
zur Geräteakte und den Belegen<br />
in Vertrieb und Service. Weitere neue Funktionen<br />
stellt das Unternehmen seinen Kunden<br />
im Bereich Dokumentenlenkung, Lieferantenzertifikaten,<br />
Benutzerberechtigung und Chargenhandling<br />
zur Verfügung.<br />
Mobile Anwendungen und Mietmodel<br />
Großes Interesse sieht oxaion im Bereich<br />
mobiler Anwendungen für CRM, Service sowie<br />
der Einbindung von Geschäftspartnern und Kunden<br />
über das neue Medizintechnik-Portal. Die<br />
neue zusätzliche Browser-Oberfläche und die<br />
Möglichkeit, oxaion zu günstigen Konditionen<br />
im Miet modell zu hosten, runden die neuen Konzepte<br />
des Aptean-Tochterunternehmens ab. Im<br />
Jahr 2021 konnte Aptean zahlreiche neue Kunden<br />
im Bereich Medizintechnik für oxaion gewinnen.<br />
Dies be stätigt das Unternehmen, Investitionen<br />
in die Entwicklung und den Vertrieb dahingehend<br />
weiter zu intensivieren.<br />
oxaion, www.oxaion.de<br />
Aptean, www.aptean.de<br />
58 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Software<br />
ware hat Kumavision mit dem neuen<br />
Variantenmanagement weiter abgerundet.<br />
Artikelvarianten und Versionen<br />
lassen sich ebenso komfortabel<br />
wie zeitsparend anlegen, die Branchensoftware<br />
verweist automatisch<br />
auf die Basis UDI-DI des Artikels,<br />
erstellt und ergänzt im Hintergrund<br />
die XML-Datensätze und übernimmt<br />
den Upload in die EUDAMED-Datenbank.<br />
Davon profitieren insbesondere<br />
Unternehmen, die Artikel auftrags-<br />
und kundenspezifisch in vielen<br />
Varianten und kleinen Stückzahlen<br />
in Verkehr bringen.<br />
MDR-konforme<br />
Dokumentenverwaltung und<br />
Dokumentenlenkung<br />
Mit der neuen Version des MDR-<br />
Moduls für die Medizintechnik-Branchensoftware<br />
vereinfacht Kumavision<br />
den normkonformen Umgang<br />
mit Dokumenten. Ein in die ERP-<br />
Branchensoftware integriertes<br />
Dokumentenmanagementsystem<br />
(DMS) ermöglicht die zentrale Verwaltung<br />
von Zulassungsdokumenten,<br />
technischen Dokumentationen,<br />
aber auch bspw. AGBs, Manuals in<br />
unterschiedlichen Sprachen und<br />
weiteren Informationen. Dokumente<br />
müssen damit nur noch einmal „an<br />
einem Ort“ zertifiziert und gelenkt<br />
werden. Sie lassen sich automatisiert<br />
über die gesamte Wertschöpfungskette<br />
verwenden und digital<br />
bzw. als Druck ausgeben, etwa bei<br />
Auftragsbetätigungen, der Kommissionierung<br />
von Bestellungen, Lieferungen<br />
oder Servicearbeiten.<br />
Mehr als nur ERP<br />
Die Branchensoftware von Kumavision<br />
basiert auf der Technologie-Plattform<br />
Microsoft Dynamics<br />
365, die eine Vielzahl von Business-Anwendungen<br />
beinhaltet, u.<br />
a. CRM-Anwendungen, Business-<br />
Intelligence-Software, Workflow-<br />
Lösungen, Office 365 und Teams<br />
sowie Cloud-Dienste für IoT oder<br />
Bild-, Text- und Spracherkennung.<br />
Alle Anwendungen arbeiten mit derselben<br />
Datenbasis, Probleme mit<br />
Insellösungen und Schnittstellen<br />
entfallen. Einen schnellen und einfachen<br />
Einstieg in Business-Intelligence<br />
ermöglichen die Smart-Start-<br />
Pakete von Kumavision für Micro soft<br />
Power BI. Die Pakete beinhalten eine<br />
Vielzahl von branchenspezifischen<br />
Kennzahlen, Dash boards und Auswertungen.<br />
Unternehmen müssen<br />
damit nicht auf der grünen Wiese<br />
starten, sondern erhalten eine praxisbewährte<br />
Lösung für die Medizintechnik.<br />
Die nahtlos in die ERP-<br />
Software integrierten CRM-Lösungen<br />
binden Vertrieb, Marketing und<br />
Service optimal in die Unternehmensprozesse<br />
ein. Eine speziell<br />
auf die Anforderungen des regulierten<br />
Umfelds abgestimmte Software<br />
auf Basis von Microsoft Field Service<br />
soll im Laufe des Jahres vorgestellt<br />
werden. Die offline-fähige<br />
Lösung entlastet Service-Techniker<br />
von zeitaufwändigen Routineaufgaben,<br />
bietet direkten Zugriff<br />
auf die Kunden- und Gerätehistorie<br />
und überwacht durch Funktionen<br />
wie Skill-Matrix-Management<br />
oder elektronische Geräteakte die<br />
Einhaltung der Compliance-relevanten<br />
Normen.<br />
KUMAVISION AG<br />
info@kumavision.com<br />
www.kumavision.com<br />
Mit statischer Codeanalyse zur FDA-Zulassung<br />
Vollständig integrierte<br />
Testlösung<br />
Parasoft C/C++test ist die Software-Testlösung<br />
der Wahl bei Inovytec<br />
Medical Solutions. Das Medizintechnikunternehmen<br />
entwickelt<br />
innovative Lösungen für Atemwegs-<br />
und Herzinsuffizienz wie das<br />
Beatmungsgerät Ventway Sparrow.<br />
Diese innovative Familie von<br />
Transport- und Notfallbeatmungsgeräten<br />
hält den härtesten Bedingungen<br />
stand und gewährleistet<br />
eine zuverlässige Hochleistungsbeatmung<br />
zu jeder Zeit. Bereits in der<br />
Anfangsphase der Covid19-Pandemie<br />
war das Gerät schnell einsetzbar<br />
zur lebenserhaltenden Beatmung<br />
von Patienten in verschiedenen<br />
Zuständen, darunter auch<br />
mit Covid19 infizierten Personen.<br />
Automatisierte<br />
Testprozesse und<br />
Prüfberichte<br />
Damit das Ventway Sparrow<br />
überhaupt eingesetzt werden<br />
durfte, musste es zunächst<br />
die strenge medizinische<br />
FDA 510(k)-Zulassung erfüllen,<br />
die für den Betrieb sicherheitskritischen<br />
Code voraussetzt. Inovytec<br />
Medical Solutions setzte auf<br />
die vom TÜV zertifzierte statische<br />
Analyse Parasoft C/C++test und<br />
implementierte diese und damit<br />
einhergehende Testautomatisierungs-Praktiken<br />
in ihren Entwicklungs-Workflow.<br />
Das Entwicklungsteam<br />
profitierte von automatisierten<br />
Testprozessen und<br />
Prüfberichten dank integrierter<br />
KI (Künstlicher Intelligenz) und<br />
Maschinellem Lernen. Mithilfe der<br />
kundenspezifisch angepassten<br />
Lösung Parasoft C/C++test und<br />
Verifizierungsaktivitäten für die<br />
statische Analyse konnte Inovytec<br />
die FDA 510k-Zulassungsrichtlinien<br />
zu 100 % erfüllen. Zudem<br />
stellte das Unternehmen Verbesserungen<br />
bei der Codequalität fest.<br />
Seither werden alle neuen Software-Versionen<br />
für die Ventway<br />
Sparrow Beatmungsgeräte mit der<br />
statischen Analyse von Parasoft<br />
konfiguriert, um sicherzustellen,<br />
dass sie entsprechend den FDA-<br />
Vorschriften laufen.<br />
Die einheitliche, vollständig<br />
integrierte Testlösung für die<br />
C/C++-Software-Entwicklung -<br />
Parasoft C/C++test - kann eng in<br />
die C- und C++-Umgebung, die<br />
CI/CD-Pipeline und containerisierte<br />
Entwicklungen integriert werden.<br />
So lassen sich Fehler schon<br />
früh im SDLC (Software Development<br />
Life Cycle) erkennen, wenn<br />
deren Korrektur noch mit relativ<br />
wenig Aufwand und Kosten verbunden<br />
ist. Besonders vorteilhaft:<br />
C/C++test bündelt bewährte Vorgehensweisen<br />
bei Entwicklungstests,<br />
Security- und Safety-Compliance<br />
sowie Dokumentation und<br />
Reporting in Sachen Konformität<br />
in einem einzigen Tool. Die vom<br />
TÜV zeritifzierte Lösung beinhaltet<br />
ein aussagekräftiges Reporting-Dashboard,<br />
um die Testergebnisse<br />
automatisiert und übersichtlich<br />
aufzuzeigen, sei es für das<br />
Management oder für Entwickler.<br />
Das verringert den manuellen<br />
Aufwand erheblich.<br />
Parasoft Corp.<br />
Headquarters<br />
info@parasoft.com<br />
www.parasoft.com
Software<br />
Die wichtigsten Zutaten für moderne<br />
Softwareentwicklung in der Medizintechnik<br />
Agile Entwicklung ermutigt jeden Einzelnen im Team, sich aktiv einzubringen<br />
Autor:<br />
Dr. Andreas Kuntz<br />
ITK Engineering GmbH<br />
www.itk-engineering.de<br />
In der Softwareentwicklung verläuft<br />
der Weg zum erfolgreichen<br />
Software-Release in der Regel<br />
alles andere als linear. Laufzeitfehler<br />
und zu spät erkannte Sicherheitslücken,<br />
aber auch veraltete<br />
Tools und Methoden können zu<br />
Showstoppern werden. Zumindest<br />
vergrößern sie den Entwicklungsaufwand,<br />
führen zu Verzögerungen<br />
und können somit<br />
den Marktlaunch von Medizinprodukten<br />
gefährden. Um die Angreifbarkeit<br />
der Geräte im Internet of<br />
Medical Things zu minimieren, fordert<br />
der Markt zudem immer kürzere<br />
Zykluszeiten. Hinzu kommt<br />
die zunehmende Komplexität der<br />
medizinischen Systeme. Umso<br />
wichtiger ist es daher, moderne<br />
Sprachstandards sowie zeitgemäße<br />
Werkzeuge und Methoden<br />
in der Entwicklung zu nutzen, um<br />
robuste und stabile Releases mit<br />
vertretbarem Aufwand zu erzielen.<br />
Doch wie können zeitgemäße<br />
Werkzeuge und Methoden helfen,<br />
diese Risiken zu adressieren?<br />
Medizinische Software muss<br />
sehr hohe Anforderungen<br />
erfüllen<br />
Zunächst werden die Ziele und<br />
Randbedingungen medizinischer<br />
Softwareentwicklung betrachtet: Im<br />
Fokus stehen robuste Produkte für<br />
den medizinischen Einsatz. Hier zählen<br />
vor allem Stabilität und Fehlerfreiheit.<br />
Die Produktentwicklung ist<br />
in der Regel in einen festen Zeitrahmen<br />
eingebettet. Um Meilensteine<br />
einhalten zu können, muss die Parallelisierung<br />
der Entwicklung durch<br />
eine Vergrößerung des Teams zu<br />
einer effektiven Beschleunigung des<br />
Projektes führen. Ein beschränktes<br />
Budget macht kosteneffizientes<br />
Arbeiten essenziell. Gleichzeitig<br />
muss jedoch eine Verlagerung der<br />
Kosten von der Entwicklungs- in die<br />
Wartungsphase vermieden werden.<br />
Ein weiteres Ziel stellt die Reduktion<br />
der Komplexität dar. Die Entwickler<br />
sollten sich auf die wesentlichen<br />
Inhalte konzentrieren können,<br />
um die Geschwindigkeit im Verlauf<br />
eines langen Projektes beibehalten<br />
zu können. Wichtig ist zudem der<br />
Know-how-Transfer im Team, um<br />
Wissensinseln zu vermeiden und<br />
Mitarbeiter in zeitkritischen Phasen<br />
entlasten zu können.<br />
Nachvollziehbarkeit und<br />
Reproduzierbarkeit<br />
Im streng regulierten medizinischen<br />
Umfeld schreibt die IEC<br />
62304 (Medizingeräte Software –<br />
Software-Lebenszyklus) zusätzlich<br />
Konfigurationsmanagement vor,<br />
woraus sich die Forderungen nach<br />
Nachvollziehbarkeit und Reproduzierbarkeit<br />
ergeben. Nachvollziehbarkeit<br />
meint Kontrolle der Konfigurationen,<br />
wie z. B. der Laufzeitumgebung,<br />
Kontrolle der Abhängigkeiten<br />
und Tracing von Änderungen.<br />
Reproduzierbarkeit verfolgt<br />
das Ziel, auch noch in vielen Jahren<br />
binär identische Artefakte erstellen<br />
zu können. Auch nach der Entwicklung<br />
sind regulatorische Anforderungen<br />
zwingend zu berücksichtigen.<br />
Mit der MDR sind die Anforderungen<br />
an die Post-Market Surveillance<br />
deutlich gestiegen. Bei der Beobachtung<br />
der Geräte im Feld stehen<br />
insbesondere Safety- und Security-<br />
Aspekte im Fokus. Beim Bekanntwerden<br />
von Fehlern und Angreifbarkeiten<br />
sollten Patches für die<br />
Produkte und alle Abhängigkeiten<br />
schnell ausgeliefert werden können,<br />
um die Gefährdung von Patienten<br />
und Angriffe auf Krankenhaussysteme<br />
zu vermeiden.<br />
Zeitgemäße Methoden<br />
legen den Grundstein<br />
für kollaborative<br />
Softwareentwicklung<br />
Wer heute an zeitgemäße Methoden<br />
denkt, dem wird sofort Agile einfallen.<br />
Hier gibt es zahlreiche Varianten.<br />
Ein gemeinsames Merkmal<br />
ist, dass die Arbeit in kurze Phasen<br />
gegliedert ist und die Entwickler in<br />
Entscheidungsprozesse eingebunden<br />
werden – dies fördert Eigenverantwortung<br />
und Committment. Die<br />
Arbeit wird mit Task Boards strukturiert,<br />
die ebenso Load Balancing<br />
erleichtern und für Transparenz<br />
und Nachvollziehbarkeit sorgen.<br />
60 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Software<br />
Vor der Übernahme eines jeden Feature-Branches in den Produktiv-Zweig wird in der Continuous Integration<br />
Pipeline ein Mindestreifegrad sichergestellt<br />
Des Weiteren hat sich in der Open<br />
Source-Softwarewelt immer früheres<br />
Testen etabliert. Dies geht bis<br />
hin zu Test-First Ansätzen, wie z. B.<br />
Test-driven Development.<br />
Die Vorzüge<br />
liegen klar auf der Hand: Die Tests<br />
entstehen entwicklungsbegleitend<br />
und halten getroffene Annahmen<br />
fest. Die Einhaltung der Annahmen<br />
wird so zukünftig automatisiert<br />
geprüft. Dies hilft dabei, Fehler<br />
frühzeitig zu erkennen. Tests<br />
dokumentieren außerdem Schnittstellen<br />
und wichtige Anwendungsfälle<br />
und dienen so dem Wissensaustausch<br />
im Team. Die Verfügbarkeit<br />
von Git als Werkzeug zur Code-<br />
Versionierung hat die kollaborative<br />
Softwareentwicklung revolutioniert.<br />
Entwicklungsstränge können unabhängig<br />
voneinander vorangetrieben<br />
werden. Vor der Übernahme eines<br />
Feature-Branches in den Produktiv-Zweig<br />
kann ein Mindestreifegrad<br />
sichergestellt werden. Die Entwicklung<br />
kann in jedem Zustand vollständig<br />
an Kollegen übergeben<br />
werden, ohne dabei mit dem Produktiv-Zweig<br />
zu interferieren. Der<br />
Kontext zusammengehöriger Änderungen<br />
ist aus der Historie nachvollziehbar.<br />
So lässt sich neben dem<br />
Umfang auch der Grund der Änderungen<br />
ableiten. Auch Code Reviews<br />
sollten nicht nur „pro forma“ durchgeführt<br />
werden. Neben der offensichtlichen<br />
Qualitätssicherung sind<br />
sie ein wichtiges Mittel zum Knowhow<br />
Transfer, zum Einbinden neuer<br />
Kollegen in das Entwicklerteam und<br />
unterstützen ebenso beim Mentoring.<br />
Reviews fördern außerdem<br />
die Kommunikation, den Austausch<br />
und die Zusammenarbeit im Team.<br />
Aktuelle Werkzeuge<br />
helfen, Fehler frühzeitig zu<br />
erkennen<br />
Aktuelle Compiler ermöglichen<br />
die Verwendung aktueller Sprachstandards.<br />
Diese sollen die Sprache<br />
vereinfachen und die Lesbarkeit<br />
und Verständlichkeit verbessern.<br />
Ein anschauliches Beispiel<br />
hierfür ist die Einführung des Drei-<br />
Weg-Vergleichsoperators „“ in<br />
C++20, dem sog. Spaceship Operator.<br />
Mit dessen Hilfe leitet der Compiler<br />
automatisch einen vollständigen<br />
Satz von Vergleichsoperatoren für<br />
eigene Datentypen ab. Dies reduziert<br />
den Code und den Pflegeaufwand.<br />
Außerdem wurden die Optimierungsfähigkeiten<br />
der Compiler<br />
erheblich verbessert. Unter Umständen<br />
können heute Ergebnisse ganzer<br />
Funktionsaufrufe zur Compile-<br />
Zeit ausgerechnet werden. Die<br />
Verwendung aktueller SOUPS in<br />
der Entwicklung ist obligatorisch.<br />
Die neuste Version hat i.d.R. die<br />
wenigsten bekannten Fehler. Ihre<br />
Verwendung ist daher zum Erreichen<br />
der normativ geforderten Safetyund<br />
Security-Ziele unerlässlich.<br />
Automatische Code-Formatierung<br />
sollte heute ebenfalls eine Selbstverständlichkeit<br />
sein. Während statische<br />
und dynamische Codeanalyse<br />
bereits ein bewährtes Werkzeug<br />
ist, hat sich deren Verfügbarkeit<br />
deutlich verbessert:<br />
Umfangreiche Compiler-Warnungen<br />
helfen dabei, potenzielle Fehler<br />
aufzudecken. Die OSS Compiler<br />
GCC und Clang bieten zahlreiche<br />
Sanitizer, die durch Instrumentierung<br />
schwer auffindbare Speicher- und<br />
Concurrency-Probleme oder auch<br />
undefiniertes Verhalten zur Laufzeit<br />
aufdecken. Durch die Aktivierung<br />
eines Sanitizers in allen Testläufen<br />
wird frühzeitig auf diese Probleme<br />
aufmerksam gemacht. Dies<br />
erspart dem Entwicklerteam viele<br />
Stunden kompliziertes Debugging.<br />
Die Minimierung der eigenen<br />
Quellen spart Zeit und<br />
Aufwand in der Pflege<br />
Jede Code-Zeile, die gelöscht<br />
wird, muss nicht gepflegt werden.<br />
Dies konsequent umgesetzt hat in<br />
der Praxis enorme Auswirkungen.<br />
Eine Möglichkeit, die Code-Basis<br />
zu verkleinern, liegt in der Nutzung<br />
externer Open Source-Bibliotheken.<br />
Denn für viele Standardprobleme<br />
gibt es etablierte und wiederverwendbare<br />
Standardlösungen.<br />
Beispielsweise kann durch konsequente<br />
Verwendung von Komponenten<br />
der Bibliotheken STL,<br />
Boost, Poco, u.v.m. die Trennung<br />
der Zuständigkeiten verbessert werden.<br />
Der Entwickler erhält eine gute<br />
Abstraktion und ausgereifte Schnittstellen.<br />
Darüber hinaus sind diese<br />
Bibliotheken in der Regel sehr gut<br />
getestet. Bekannte Security Probleme<br />
(CVEs) werden in öffentlichen<br />
Datenbanken erfasst und es<br />
ist nachvollziehbar, welche Versionen<br />
betroffen sind.<br />
So viel wie möglich<br />
auslagern<br />
Des Weiteren sollte aus den eigenen<br />
Quellen ausgelagert werden,<br />
was auslagerbar ist. Der Fokus<br />
sollte ausschließlich auf projektspezifischen<br />
Ergänzungen liegen.<br />
Eigenentwicklungen sollten nur<br />
stattfinden, wenn noch keine pas-<br />
Ziele und Randbedingungen werden gemeinsam mit dem Kunden festgelegt<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
61
Software<br />
Anschauliche Darstellung zur Optimierung der Prozesse<br />
sende Lösung verfügbar ist. Dann<br />
ist jedoch ein Refactoring dringend<br />
empfohlen, sobald sich ein<br />
Standard etabliert hat. Jede eingesparte<br />
Zeile reduziert den langfristig<br />
dominanten Wartungsaufwand<br />
und erhöht die Schnelligkeit<br />
des Entwicklerteams. Gemäß dem<br />
Motto „Don‘t repeat yourself“ sollte<br />
auch nicht neu implementiert werden,<br />
was von anderen bereits verfügbar<br />
ist. Neben wiederverwendbaren<br />
Standardlösungen ist ein<br />
Dependency Management System<br />
ein weiteres Schlüsselelement.<br />
Viele Sprachen verfügen über leistungsfähige<br />
Paket-Manager, wie<br />
z. B. pip für Phyton, Cargo für Rust<br />
oder Conan für C++.<br />
Paket-Manager<br />
Conan ist seit einigen Jahren für<br />
C++ verfügbar und könnte sich zum<br />
defacto-Standard etablieren, da die<br />
Verwaltung von Abhängigkeiten<br />
wesentlich erleichtert wird. Der<br />
Paket-Manager erhält eine deklarative<br />
Liste der Abhängigkeiten und<br />
stellt die benötigte Bibliothek für das<br />
Zielsystem unter Beachtung der verwendeten<br />
Toolchain zur Verfügung,<br />
entweder vorkompiliert aus dem<br />
Archiv oder unter Beachtung der<br />
spezifischen Anforderungen lokal<br />
kompiliert und lokal gecached. Mit<br />
der Verwendung eines Paket-Managers<br />
geht ein weiterer Vorteil häufig<br />
einher: Es können alle SOUPs und<br />
Tools aus den Quellen gebaut werden.<br />
Dies ist selbst ohne die Verwendung<br />
eines Paket-Managers<br />
ratsam und verringert die Hürden,<br />
wenn die Entwickler in die Quellen<br />
schauen müssen. Die korrekte Version<br />
ist so lokal verfügbar. Der Entwickler<br />
hat außerdem die volle Kontrolle,<br />
falls gepatcht werden muss.<br />
So kann direkt die Ursache des Problems<br />
beseitigt und ein Workaround<br />
vermieden werden. Wird der Patch<br />
anschließend upstream den Bibliotheksverantwortlichen<br />
zur Verfügung<br />
gestellt, unterstützt dies einerseits<br />
die Community und reduziert langfristig<br />
den eigenen Pflegeaufwand<br />
der Patches.<br />
Automatisierung<br />
reduziert die Komplexität und<br />
erhöht sowohl die Geschwindigkeit<br />
als auch die Reproduzierbarkeit.<br />
Eine konsequente und durchgängige<br />
Automatisierung aller Build-<br />
Schritte und der Testausführung<br />
bringt anfangs möglicherweise einen<br />
geringen Mehraufwand mit sich,<br />
langfristig jedoch überwiegen die<br />
Vorteile. Die Prozesse der Entwickler<br />
werden vereinfacht und damit die<br />
Komplexität ihrer alltäglichen Aufgaben<br />
reduziert. Das Team erhält<br />
einen Geschwindigkeitsvorteil in der<br />
tagtäglichen Arbeit und während der<br />
„heißen“ Release-Phase. Skripte,<br />
die zur Automatisierung genutzt<br />
werden, sind gleichzeitig eine präzise<br />
Dokumentation der Vorgehensweise<br />
und der benötigten Schritte.<br />
Die fördert den Know-how Transfer<br />
und reduziert Wissensinseln. Die<br />
Verwendung eines aktuellen deklarativen<br />
Build-Systems oder eines<br />
entsprechenden Generators, wie<br />
z. B. CMake/Ninja für C++, sollte<br />
selbstverständlich sein. Auf diese<br />
Weise kann für jedes Artefakt ein<br />
Target definiert und mit den zugehörigen<br />
Quellen assoziiert werden.<br />
Nun müssen nur noch die Abhängigkeiten<br />
zwischen den Targets festgelegt<br />
werden. Targets der SOUPs<br />
werden üblicherweise importiert.<br />
Den Rest erledigt der Generator.<br />
So können Quellen auf ein Minimum<br />
reduziert und Redundanzen<br />
vermieden werden.<br />
Docker oder LDX<br />
Virtualisierungslösungen, wie<br />
z. B. Docker oder LDX, erlauben<br />
eine deklarative Definition der<br />
Umgebung für Entwicklung, Continuous<br />
Integration (CI) und ggf. für<br />
den Betrieb. Alle Entwickler können<br />
sich so auf eine garantiert einheitliche<br />
Betriebssystem-Umgebung<br />
und Werkzeug-Konfiguration verlassen.<br />
Das bekannte „Works on my<br />
machine“-Problem sollte damit der<br />
Vergangenheit angehören. Auch die<br />
in der CI aufgedeckten Fehler lassen<br />
sich so zuverlässig durch den<br />
Entwickler reproduzieren.<br />
Continuous Integration<br />
In größeren Projekten mit vielen<br />
Produktvarianten, mehreren unterstützten<br />
Betriebssystemen und Compilern<br />
sowie ausführlichen Tests wird<br />
nicht jeder Entwickler immer alle<br />
notwendigen Konfigurationen prüfen<br />
können. Dafür ist die Continuous<br />
Integration ein etablierter Prozess<br />
und eine große Entlastung für<br />
den Entwickler. CI erlaubt die konsequente<br />
und automatisierte Prüfung<br />
aller Branches für alle Konfigurationen,<br />
bevor diese in den Produktiv-Zweig<br />
übernommen werden.<br />
Außerdem lässt sich die automatische<br />
Testausführung auf der Ziel-<br />
Hardware realisieren. Tests können<br />
gegen spezielle Simulationen laufen.<br />
So können beispielsweise Hardwarefehler<br />
simuliert oder durch simulierte<br />
Zeit die Ausführungsdauer<br />
langwieriger Tests verkürzt werden.<br />
Jeder Software-Stand lässt sich so<br />
umfassend prüfen. Fehler und Seiteneffekte<br />
in Medizinprodukten werden<br />
frühzeitig aufgedeckt.<br />
Lohnt sich also eine<br />
Modernisierung der<br />
Softwareentwicklung?<br />
Diese Frage kann mit einem klaren<br />
„Ja“ beantwortet werden. Modernisierung<br />
leistet einen wesentlichen<br />
Beitrag zum Erreichen der anfangs<br />
genannten Ziele. Es werden dadurch<br />
die Robustheit der Software, die<br />
Geschwindigkeit, Kosteneffizienz<br />
und der Know-how Transfer gefördert<br />
und die Komplexität wird reduziert.<br />
Ebenso werden Nachvollziehbarkeit<br />
und Reproduzierbarkeit<br />
unterstützt sowie die Einhaltung<br />
von Safety- und Security-Zielen für<br />
Medizinprodukte, insbesondere in<br />
der Maintenance-Phase, erleichtert.<br />
Modernisierung und Automatisierung<br />
helfen dabei, Entwickler zu<br />
entlasten und die Softwareentwicklung<br />
zielgerichtet zu gestalten. Der<br />
Fokus wird so auf die eigentliche<br />
Problemlösung gelenkt, wodurch<br />
Fehler vermieden werden können.<br />
Modernisierung muss zudem nicht<br />
teuer sein. Die aufgeführten Bausteine<br />
sind im Open Source-Umfeld<br />
schon lange im Einsatz und in<br />
diversen Projekten reichlich erprobt.<br />
Viele der aufgeführten Werkzeuge<br />
stehen als freie Open Source-Software<br />
zur Verfügung.<br />
Doch wo fängt man mit der<br />
Modernisierung an?<br />
Die konsequente Einführung der<br />
folgenden drei essenziellen Methoden<br />
können beim Start helfen: Entwicklungsbegleitende<br />
Tests, Feature-Branch-basierte<br />
Entwicklung<br />
sowie gegenseitige Unterstützung<br />
in Code Reviews sind der Schlüssel<br />
für einen geradlinigen Weg zum<br />
nächsten Software-Release. ◄<br />
62 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Neue Softwareversion für Statistik im<br />
Qualitätsmanagement<br />
Release von Minitab V21.1: Minitab LLC. veröffentlicht neue Version seiner Statistiksoftware<br />
Software<br />
Version 21.1 der hybriden Softwareanwendung<br />
Minitab kann mit<br />
der um die Cox Regression erweiterten<br />
Lebensdauer- und Zuverlässigkeitsanalyse<br />
sowie dem Predictive<br />
Analytics Modul inklusive automatisiertem<br />
maschinellen Lernen,<br />
dem interaktiven Werkzeug Grafikerstellung<br />
und dem extra für das<br />
Gesundheitswesen entwickelten<br />
Healthcare-Modul punkten.<br />
Die Firma Minitab LLC. ist einer<br />
der führenden Anbieter von Software<br />
und Services rund um Statistik<br />
im Qualitätsmanagement. Das<br />
neueste Release des Software-<br />
Flagschiffs „Minitab Statistical Software“<br />
V21.1 bestätigt diese Führungsrolle<br />
des Unternehmens. Die<br />
hybride Anwendung, bestehend aus<br />
Minitab-Desktop zur Installation auf<br />
dem PC und der Minitab Web App<br />
mit Zugriff über die Cloud, ist sowohl<br />
ADDITIVE<br />
Soft- und Hardware für Technik<br />
und Wissenschaft GmbH<br />
info@additive-net.de<br />
www.additive-net.de<br />
für Einsteiger als auch für Fortgeschrittene<br />
geeignet und besticht<br />
durch die umfassende Palette an<br />
statistischen Methoden und grafischen<br />
Werkzeugen.<br />
Weltweit anerkannt setzt Minitab<br />
dabei branchenunabhängig Maßstäbe<br />
in der Qualitätsanalyse für<br />
Produktion, Handel, Verwaltung,<br />
Finanz- und Versicherungswesen<br />
sowie in der Medizintechnik und<br />
Pharmabranche. Speziell für Datenanalysen<br />
im Qualitätsmanagement<br />
entwickelt, wird die statistische Software<br />
Minitab immer stärker auch für<br />
Business Analytics, Business Intelligence<br />
und Datenmodellierung eingesetzt.<br />
Hierbei spielt Statistik im<br />
Qualitätswesen, Six Sigma, Visualisierung<br />
und Datamining natürlich<br />
weiterhin eine große und wichtige<br />
Rolle.<br />
Optimierte<br />
Benutzeroberfläche<br />
Die 64-Bit-Software Minitab mit<br />
optimierter Benutzeroberfläche<br />
und verbesserten Visualisierungen<br />
überzeugt mit Version 21.1 mit<br />
weiteren Neuerungen. So enthält<br />
die neueste Version das interaktive<br />
Modul „Grafikerstellung“, das<br />
besonders hilfreich bei der Visualisierung<br />
von Daten ist. In einer übersichtlichen<br />
Galerie wird eine Vorschau<br />
der verfügbaren Diagrammalternativen<br />
angezeigt, zwischen<br />
derer nahtlos gewechselt werden<br />
kann. Somit können Anwender die<br />
verschiedenen Grafiken auf Basis<br />
ein und derselben Daten ansehen<br />
und ausprobieren, ohne die Analyse<br />
erneut durchführen zu müssen. Mithilfe<br />
dieses Features kann der Nutzer<br />
sich voll und ganz darauf konzentrieren,<br />
den am besten zu den<br />
eigenen Daten und Ergebnissen<br />
passenden Diagrammtyp auszuwählen.<br />
Die gewählte Grafik kann<br />
im Anschluss nach eigenen Wünschen<br />
weiter angepasst werden.<br />
Predictive Analystics-Modul<br />
Die CART-Technologien werden<br />
mit dem Predictive Analystics-Modul<br />
um TreeNet und Random Forest<br />
erweitert. Diese beiden proprietären<br />
baumbasierten Algorithmen für<br />
maschinelles Lernen verwenden<br />
eine Reihe von Wenn-Dann-Regeln,<br />
um Prognosen aus einem oder<br />
mehreren Entscheidungs bäumen<br />
Eine 30-Tage-Testversion von Minitab steht hier zur Verfügung:<br />
https://www.additive-net.de/de/software/produkte/minitab/minitab/testversion<br />
zu erstellen. Im Vergleich zu linearen<br />
Modellen wie der Regression<br />
können baumbasierte Methoden<br />
nichtlineare Beziehungen sehr gut<br />
abbilden und mit der Unschärfe in<br />
Daten umgehen, die andere Methoden<br />
einfach nicht bewältigen können.<br />
Neben einer schnellen Antwort,<br />
die Zeit spart, bieten baumbasierte<br />
Methoden auch eine hohe Genauigkeit<br />
und sind einfach zu interpretieren.<br />
Das automatisierte maschinelle<br />
Lernen (AutoML) unterstützt Anwender<br />
auf Wunsch bei der Auswahl des<br />
am besten geeigneten Modells aus<br />
den verfügbaren Methoden CART-<br />
Klassifikkations- und Regressionsbäume,<br />
TreeNet und Random Forest.<br />
Nutzer haben die Möglichkeit, die<br />
verschiedenen Modelle miteinander<br />
zu vergleichen und gegebenenfalls<br />
ein anderes Modell auszuwählen.<br />
Lebensdauer- und<br />
Zuverlässigkeitsanalyse<br />
Zudem wurde die Lebensdauerund<br />
Zuverlässigkeitsanalyse um<br />
die statistische Methode Cox-<br />
Regression erweitert. Diese ist eine<br />
Methode zum Untersuchen der Wirkung<br />
mehrerer Variablen auf die<br />
Zeitdauer bis zum Eintreten eines<br />
bestimmten Ereignisses.<br />
Healthcare-Modul<br />
Neu ist ebenfalls das Healthcare-Modul,<br />
das extra zur Qualitätsverbesserung<br />
für das Gesundheitswesen<br />
entwickelt wurde. Mit<br />
gebräuchlichen Begriffen aus dem<br />
Gesundheitsbereich ist es speziell<br />
für medizinische Fachkräfte<br />
geeignet. Diese werden durch die<br />
geführte Datenanalyse des Healthcare-Moduls<br />
bei der Verbesserung<br />
der wichtigsten Leistungsindikatoren<br />
(KPIs) wie Patienten sicherheit<br />
und -zufriedenheit, Wartezeit, Auslastung<br />
sowie der Kosten unterstützt,<br />
wobei keine Aneignung von Statistikkenntnissen<br />
zusätzlich nötig ist. ◄<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
63
Stromversorgung<br />
Unterbrechungsfreie Stromversorgung<br />
24 V Nonstop Power – DC-USV mit integrierter LiFePO 4 -Hochleistungsbatterie<br />
24 VDC-Notstromversorgung<br />
mit geregelter<br />
Ausgangsspannung<br />
Die UPSI-2412DP3 leitet im<br />
Normalbetrieb die Eingangsspannung<br />
direkt an den Ausgang weiter,<br />
lädt parallel den integrierten<br />
LiFePO 4 -Batteriepack und überwacht<br />
alle relevanten Parameter,<br />
Ströme und Spannungen. Bei Spannungseinbrüchen<br />
oder Stromausfall<br />
trennt ein MOSFET innerhalb<br />
weniger Mikrosekunden den Eingang<br />
ab und die angeschlossene<br />
Last wird unterbrechungsfrei aus<br />
dem Energiespeicher heraus versorgt.<br />
Im Backup-Betrieb stellt die<br />
UPSI-2412DP3 eine konstant geregelte<br />
DC-Ausgangsspannung zur<br />
Verfügung.<br />
Stromausfall? Spannungseinbruch?<br />
Flicker? Die intelligente DC-<br />
Notstromversorgung UPSI-2412DP3<br />
von Bicker Elektronik schützt sicherheitsrelevante<br />
24 VDC-Applikation<br />
zuverlässig vor Systemausfall<br />
und Datenverlust. Für die Pufferung<br />
der 24 VDC-Versorgungsspannung<br />
setzt Bicker Elektronik<br />
auf die besonders sichere und<br />
lang lebige LiFePO 4 -Batterietechnologie.<br />
Die kompakte DC-USV<br />
im robusten DIN-Rail-Gehäuse ist<br />
ideal geeignet für den langjährigen<br />
Einsatz in Schaltschrankanwendungen<br />
und dezentralen Lösungen zur<br />
Absicherung von Embedded-IPCs,<br />
Steuerungen, Motoren, Sensorik,<br />
Mess-, Regel- und Sicherheitstechnik,<br />
u.v.m.<br />
Bicker Elektronik GmbH<br />
info@bicker.de<br />
www.bicker.de<br />
Sicher, langlebig und<br />
leistungsstark<br />
Der integrierte LiFePO 4 -Batteriepack<br />
überzeugt in sicherheitsrelevanten<br />
Anwendungen mit<br />
einer besonders stabilen Batteriechemie,<br />
einer langen Lebensdauer<br />
von mindestens 10 Jahren und bis<br />
zu 5000 Vollzyklen. Der Einsatz<br />
von Lithium-Eisenphosphat- Zellen<br />
macht ein thermisches Durchgehen<br />
(Thermal Runaway) nahezu unmöglich.<br />
Das speziell entwickelte Batterie-Management-System<br />
(BMS)<br />
mit Cell-Balancing sorgt für eine<br />
ausgewogene und gleich mäßige<br />
Ladung aller Zellen, so dass die<br />
volle Kapazität des Batteriepacks<br />
dauerhaft nutzbar bleibt. So gewährleistet<br />
die UPSI-2412DP3 höchste<br />
Zuverlässigkeit und Sicherheit für<br />
anspruchsvolle Applikation u.a. in<br />
den Bereichen Industrie 4.0, Automation,<br />
Robotik, Medizin- und Labortechnik,<br />
erneuerbare Energien, Prozesstechnik,<br />
Infrastruktur, Safety,<br />
Vision und Inspektion.<br />
Gesamtbetriebskosten<br />
(TCO) im Vergleich zu<br />
Blei-Säure-Batterien<br />
Im Gegensatz zu den vermeintlich<br />
günstigeren Blei-Säure-Batterien<br />
weisen hochwertige Lithium-<br />
Eisenphosphat-Zellen eine ca.<br />
15 - 20x längere Lebensdauer und<br />
Zyklenfestigkeit auf. Zudem kann<br />
beim LiFePO 4 -Batteriepack die volle<br />
Nennkapazität zu 100 % dauerhaft<br />
entnommen werden. Blei-Säure-<br />
Batterien haben zudem hinsichtlich<br />
Entladetiefe und Zyklenzahl<br />
deutliche Einschränkungen in der<br />
Anwendung. Bei Berechnung der<br />
TCO (Total Cost of Ownership) über<br />
den gesamten Einsatzzeitraum von<br />
mindestens 10 Jahren ergibt sich ein<br />
deutlicher Kostenvorteil gegenüber<br />
Blei-Säure-Batterien, zumal auch<br />
der Aufwand für Wartung und Batterietausch<br />
bei LiFePO 4 in diesem<br />
Zeitraum entfällt.<br />
Intelligente<br />
Eingangsstromerkennung<br />
Die implementierte Power-<br />
Sharing-Funktion der UPSI-2412DP3<br />
sorgt eingangsseitig dafür, dass die<br />
vorgeschaltete AC/DC-Stromversorgung<br />
nicht überdimensioniert werden<br />
muss, sondern die Eingangsleistung<br />
konstant gehalten und entsprechend<br />
angepasst auf Last und<br />
LiFePO 4 -Batterie-Lader verteilt<br />
wird. Das heißt, bei geringer Last<br />
am Ausgang fließt mehr Energie<br />
in den Lader und umgekehrt. Der<br />
maximale Ladestrom beträgt 4,5 A.<br />
Batterie-Startfunktion<br />
Für mobile Anwendungen besteht<br />
bei der UPSI-2412DP3 die Möglichkeit,<br />
die versorgte Applikation direkt<br />
aus der integrierten und leistungsstarken<br />
LiFePO 4 -Batterie heraus zu<br />
starten, ohne dass eine netzseitige<br />
Spannungsversorgung vorhanden<br />
oder angeschlossen ist. Der maximale<br />
Laststrom für den Batteriestart<br />
beträgt 7 A.<br />
Plug&Play für schnelle und<br />
einfache Installation<br />
Die UPSI-2412DP3 verfügt über<br />
eine integrierte USB-Schnittstelle<br />
zur Anbindung an ein IPC-System<br />
und wird vom Betriebssystem direkt<br />
als USV erkannt – ohne zusätzliche<br />
Treiber- oder Softwareinstallation.<br />
Erweiterte Funktionalität<br />
und Echtzeit-Monitoring<br />
Zur Einstellung und Parametrisierung<br />
des DC-USV-Systems sowie<br />
dem Echtzeit-Monitoring steht die<br />
kostenlose Software ‚UPS Gen2<br />
Configuration‘ zum Download bereit.<br />
Die USV- und Batteriezustandsanzeigen<br />
umfassen alle relevanten<br />
Spannungen, Ströme sowie<br />
Batterietemperatur, Ladezustand<br />
(SOC), Laufzeiten und Zyklen. Zu<br />
den voreinstellbaren Parametern<br />
zählen u. a. Load-Sensor (mA),<br />
Shutdown-Verzögerung, maximale<br />
64 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Stromversorgung<br />
200 Watt konvektionsgekühltes Open-Board-Schaltnetzteil<br />
Mit dem neuen äußerst kompakt<br />
messenden 2x4“ Open Board<br />
Schaltnetzteil MEP-200A24J von<br />
Delta Electronics herausgebrachte<br />
24Vdc-Model einer neuen Serie<br />
(12V -und 48V-Typen werden folgen),<br />
ergänzt Neumüller Elektronik<br />
sein Portfolio im Bereich Open-<br />
Board-Schaltnetzteile.<br />
Durch die Zulassungen für Industrie-,<br />
Medizin- und Haushaltsanwendungen<br />
und Schutzklassen I- oder<br />
II-Verwendung erschließen sich<br />
nahezu unbegrenzte Einsatzfelder<br />
bis hin zu Home Care- Geräten.<br />
Durch echte 200 Watt ohne Lüfterbetrieb<br />
ist das Netzteil für den<br />
Einsatz in geräuschempfindlicher<br />
Umgebung prädestiniert.<br />
Der Einsatztemperaturbereich<br />
erstreckt sich von -30 °C bis 70 °C<br />
und die zulässige Betriebshöhe<br />
bemisst sich auf 5.000 m. Wirkungsgrade<br />
bis 95 % können<br />
erreicht werden.<br />
Mit seiner langjährigen Erfahrung<br />
sowie dem – als autorisierter<br />
Distributor – stets engen Austausch<br />
mit dem Hersteller unterstützt<br />
Neumüller Elektronik sowohl<br />
bei der Auswahl passender Stromversorgung<br />
als auch bei möglichen<br />
Anpassungen.<br />
Neumüller Elektronik<br />
GmbH<br />
info@neumueller.com<br />
www.neumueller.com<br />
Backup-Zeit, Mindestladekapazität<br />
vor Systemstart, Timer-Funktion und<br />
Restart-Delay. Mit den eingestellten<br />
Werten ist anschließend der autarke<br />
Betrieb möglich.<br />
Timerfunktion<br />
für kontrollierten<br />
System-Shutdown<br />
Mit dem neuen Parameter „Shut<br />
Down OS in“ kann zusätzlich die<br />
Zeit bis zum Herunterfahren und<br />
Ausschalten des Computersystems<br />
bei Stromausfall eingestellt werden.<br />
Somit lässt sich neben den eigenen<br />
Betriebssystemeinstellungen über<br />
den Ladezustand des Energiespeichers<br />
(„Shut Down OS at SOC“) nun<br />
auch eine konkrete Zeitvorgabe für<br />
das kontrollierte Abschalten im USV-<br />
Backup-Betrieb definieren.<br />
Mindestlast-Erkennung<br />
In der Software ‚UPSGen2 Configuration‘<br />
kann über den Lastsensor der<br />
minimale Ausgangsstrom zur DC-Last<br />
im USV-Batteriebetrieb eingestellt und<br />
überwacht werden. Unterschreitet die<br />
Last am Ausgang der UPSI-2412DP3<br />
diesen Grenzwert, wird die integrierte<br />
LiFePO 4 -Batterie nach 10 Sekunden<br />
automatisch von der Lade- und Steuereinheit<br />
getrennt, so dass keine unnötige<br />
und schleichende Entladung stattfinden<br />
kann. Zudem kann die UPSI-2412DP3<br />
mit Hilfe der Mindestlast-Erkennung<br />
auch definiert abgeschaltet werden.<br />
Potenzialfreier Relais-<br />
Schaltkontakt für PowerFail<br />
Die Funktionalität und das Verhalten<br />
des 2-poligen Relais-Anschlusses<br />
bei einem Netzausfall kann per<br />
Software ‚UPSGen2 Configuration‘<br />
definiert werden: ‚Normally Open‘,<br />
‚Normally Closed‘ oder ‚Shutdown<br />
Pulse‘. Bei Schließen des Relais<br />
beträgt der Widerstand zwischen<br />
den beiden Pins ~ 0 Ohm, ansonsten<br />
sind die Kontakte ‚Open Load‘.<br />
Shutdown und<br />
Reboot-Funktion<br />
Bei einem ‘PowerFail‘ signalisiert<br />
die UPSI-2412DP3 über das<br />
integrierte Interface den Ausfall der<br />
Versorgungsspannung, so dass ein<br />
kontrollierter Shutdown des Computersystems<br />
eingeleitet und wertvolle<br />
Daten gesichert werden. Die<br />
integrierte Reboot-Funktion leitet<br />
nach wiederkehrender Versorgungsspannung<br />
selbstständig den<br />
Neustart des versorgten Industrie-<br />
PCs ein, ohne dass eine aufwendige<br />
Vorort-Intervention notwendig<br />
wäre, z. B. bei vollkommen autarken<br />
Computersystemen an unzugänglichen<br />
Standorten.<br />
Qualität, Sicherheit und<br />
Zuverlässigkeit<br />
Die Firma Bicker Elektronik<br />
gewährleistet mit eigener Entwicklung<br />
und Batteriefertigung, Made<br />
in Germany, höchste Qualität und<br />
Sicherheit für alle DC-USV-Produkte<br />
und Energiespeicher. Systementwickler<br />
profitieren zudem von der<br />
persönlichen Design-In-Beratung<br />
und dem erstklassigen Service &<br />
Support durch die Stromversorgungsspezialisten<br />
von Bicker Elektronik.<br />
Auf Wunsch realisieren die<br />
Entwicklungsingenieure kundenspezifische<br />
Sonder- und Speziallösungen<br />
und bieten zudem umfangreiche<br />
Labor- und Mess-Dienstleistungen<br />
für komplette Kundensysteme an.<br />
Alle Produktvorteile auf<br />
einen Blick<br />
• Leistungsstarke 24 V DC-USV<br />
(DIN-Rail-Version)<br />
• Integrierte LiFePO4-Hochleistungsbatterie<br />
• Bis zu 5.000 Vollzyklen<br />
• Kapazität 64 Wh<br />
• Intelligente Eingangsstromerkennung<br />
• Geregelte Ausgangsspannung<br />
im Batterie-Betrieb<br />
• Mindestlasterkennung<br />
• Power-Fail Timer-Funktion<br />
• Relaiskontakt für Power-Fail<br />
• Shutdown & Reboot-Funktion für<br />
IPC-Systeme<br />
• Ladezustandsanzeige<br />
• Batterie-Startfunktion<br />
• Herunterfahren durch externes<br />
Signal<br />
• USB & RS232 Interface<br />
• Plug & Play – Wird vom Betriebssystem<br />
sofort als USV erkannt<br />
• Erweiterte Funktionalität mit<br />
‘UPSGen2 Configuration‘ Software<br />
inklusive<br />
Direktlink zur UPSI-2412DP3:<br />
www.bicker.de/upsi-2412dp3<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
65
Stromversorgung<br />
AC/DC-Netzteile mit hoher Leistungsdichte für<br />
Industrie- und Medizinanwendungen<br />
Traco Electronic AG<br />
info@tracopower.com<br />
www.tracopower.com<br />
Die Serien TPI 180 und<br />
TPP 180 bestehen aus gekapselten<br />
AC/DC-Netzteilen, die sowohl<br />
in offener Bauform als auch mit<br />
geschlossenem Gehäuse erhältlich<br />
sind. Sie verfügen über ein<br />
verstärktes Doppel-E/A-Isolationssystem<br />
(3.000 VAC) nach den neuesten<br />
Standards für die Sicherheit<br />
von medizinischen elektrischen<br />
Geräten (3. Ausgabe der IEC 60601-<br />
1, 2x MOPP). Dank<br />
des Ableitstroms von<br />
weniger als 300 μA<br />
sind die Geräte für BF-<br />
Anwendungen (Body<br />
Floating) geeignet.<br />
Der ausgezeichnete<br />
Wirkungsgrad von bis<br />
zu 94 % ermöglicht<br />
eine hohe Leistungsdichte<br />
sowie eine<br />
kompakte Bauweise<br />
(76,2 x 50,8 mm für die<br />
offene Bauform und<br />
91,44 x 61,976 mm<br />
für die Version mit<br />
geschlossenem<br />
Gehäuse).<br />
Der Arbeitstemperaturbereich<br />
beträgt -40 °C bis<br />
+85 °C mit Lastreduktion über 50 °C.<br />
Bei natürlicher Konvektion liefern<br />
diese Netzteile 150 Watt, bei forcierter<br />
Luftkühlung bis zu 180 Watt.<br />
Darüber hinaus bieten sie eine Spitzenleistung<br />
von bis zu 220 Watt für<br />
5s. Aufgrund ihrer EMV-gerechten<br />
Auslegung sind die Netzteile<br />
speziell für Anwendungen in den<br />
Bereichen Industrie und Medizintechnik<br />
geeignet.<br />
Die hohe Zuverlässigkeit<br />
wird durch die Verwendung hochwertiger<br />
Komponenten und hervorragende<br />
Wärmeabführung gewährleistet,<br />
was die Serien TPI 180 und<br />
TPP 180 zu einer idealen Lösung für<br />
medizinische Geräte und Industriegeräte<br />
sowie für anspruchsvolle<br />
sicherheits- und platzkritische<br />
Anwendungen macht.<br />
Eigenschaften im Überblick<br />
• Hohe Leistungsdichte: 180 Watt<br />
in 76,2 x 50,8 mm oder 91,44<br />
x 61,976 mm großem Gehäuse<br />
• E/A-Isolation 3.000 VAC ausgelegt<br />
für 250 VAC Arbeitsspannung<br />
• Zertifiziert nach der 3. Ausgabe<br />
der IEC/EN/ES 60601-1<br />
für 2x MOPP<br />
• Risikomanagement-Prozess nach<br />
ISO 14971 inkl. Risikomanagement-Akte<br />
• Abnahmekriterien für elektronische<br />
Baugruppen nach IPC-A-<br />
610 Klasse 3<br />
• Spitzenleistung von bis zu<br />
220 Watt für 5 s<br />
• Arbeitstemperatur von -40 °C<br />
bis 85 °C<br />
• Aktive Leistungsfaktorkorrektur<br />
> 0,9<br />
• Betrieb bis 5.000 m Höhe<br />
• 5 Jahre Produktgarantie ◄<br />
5 kW On-board DC/DC-Konverter für Elektrofahrzeuge<br />
Der CD15K0-14BL EV on-board<br />
DC/DC-Konverter von NetPower<br />
(Vertrieb: KAMAKA Electronic<br />
Bauelemente Vertriebs GmbH)<br />
konvertiert 400 - 800 V von Hochspannungsbatterien<br />
zu 14 V, um<br />
Batterien mit Niedrigspannung<br />
zu laden und Fahrzeugelektronik<br />
sowie Fahrzeugsysteme zu<br />
versorgen. Die CD15K0-14BL-<br />
Serie besteht aus kompakten<br />
flüssigkeitsgekühlten Konvertern<br />
mit geringen Abmessungen. Die<br />
Höhe beträgt lediglich etwas über<br />
60 mm. Außerdem bietet die Serie<br />
Konstant-Strom, CAN Interface,<br />
Bootloader über CAN Bus, IP67<br />
© Netpower<br />
Gehäuse und ein vollständiges<br />
Paket an Schutzfunktionen. Der<br />
Hersteller NetPower konzentriert<br />
sich vor allem auf die Unterstützung<br />
von kommerziellen E-Mobilitätsapplikationen<br />
und erweitert<br />
ständig seine Angebote bezüglich<br />
verschiedenen Leistungs- und<br />
Spannungsbereichen. NetPower<br />
entwickelt und stellt High-Performance<br />
DC/DC- und AC/DC-Leistungsumwandlungsprodukte<br />
her.<br />
Sowohl in standard als auch kundenspezifischen<br />
Formaten. Die<br />
Produkte werden weitreichend in<br />
Netzwerkarbeiten, Kommunikations-,<br />
Industrie-, Medizin-, Bahntechnik-<br />
sowie LED-Beleuchtungsapplikationen<br />
und der Automotivindustrie<br />
verwendet.<br />
KAMAKA Electronic<br />
Bauelemente Vertriebs<br />
GmbH<br />
https://kamaka.de/<br />
66 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Stromversorgung<br />
Medizinische und industrielle Netzteile mit hoher Leistung<br />
TDK Corporation gibt die Einführung<br />
der 500W AC-DC-Netzteilserie<br />
CUS500M1 von TDK-Lambda<br />
bekannt. Die Serie ist nach den Normen<br />
IEC 60601-1 für Medizintechnik<br />
und IEC 62368-1 für Audio-/Video-/<br />
ITE-Geräte (Informationstechnologie)<br />
für Installationen der Schutzklassen I<br />
und II (doppelt isoliert) zertifiziert. Zu<br />
den Zielanwendungen gehören medizinische<br />
Geräte, Geräte für die häusliche<br />
Pflege, zahnmedizinische Geräte,<br />
Prüf- und Messgeräte, Rundfunkgeräte,<br />
professionelle Audiogeräte und<br />
industrielle Geräte. Das CUS500M1<br />
ist konvektionsgekühlt und kann bei<br />
Umgebungstemperaturen von -20 °C<br />
bis +40 °C eine Leistung von 300 W<br />
(500 W Spitzenleistung) erbringen,<br />
die bei +70 °C linear auf 150 W abfällt.<br />
Mit forcierter Luftkühlung, die den<br />
Systemluftstrom oder einen optionalen<br />
integrierten Lüfter nutzt, liefert die<br />
Serie bis zu 500 W bei einer Umgebungstemperatur<br />
von +60 °C, wobei<br />
die Leistung bei +70 °C auf 400 W<br />
reduziert wird.<br />
Es stehen sieben Standardausgangsspannungen<br />
zur Auswahl:<br />
12 V, 19 V, 24 V, 28 V, 32 V, 36 V<br />
und 48 V. Alle Modelle akzeptieren<br />
eine Eingangsspannung von 85 bis<br />
265 Vac. Die Modelle mit offenem<br />
Rahmen haben die Maße 76,2 x<br />
127 x 37 mm (BxLxH), die geschlossenen<br />
Versionen mit integriertem<br />
Endlüfter messen 85 x 157 x 42,5<br />
mm. Mit einem Wirkungsgrad von<br />
bis zu 96 % wird die interne Erwärmung<br />
auf ein Minimum reduziert, so<br />
dass ein zuverlässiger Betrieb bei<br />
den branchenüblichen Abmessungen<br />
möglich ist.<br />
Das CUS500M1 verfügt über eine<br />
Isolierung zwischen Eingang und<br />
Ausgang von 4.000 Vac (2 x MoPP),<br />
eine Isolierung zwischen Eingang<br />
und Erde von 2.000 Vac (1 x MoPP)<br />
und eine Isolierung zwischen Ausgang<br />
und Erde von 1.500 Vac (1 x<br />
MoPP) und eignet sich damit für<br />
medizinische Geräte der Klassen<br />
B und BF. Der Ableitstrom beträgt<br />
Bedienen und Visualisieren<br />
Touch-Displays für HF-Chirurgie<br />
Autor:<br />
Rudolf Sosnowsky,<br />
Leiter Technik<br />
HY-LINE Computer Components<br />
Vertriebs GmbH<br />
www.hy-line.de<br />
Wer sich schon einmal die Finger<br />
am Lötkolben verbrannt hat,<br />
weiß welche unangenehmen Auswirkungen<br />
Wärme auf menschliches<br />
Gewebe haben kann. Mit<br />
dem gezielten Einsatz von Wärme<br />
zu medizinischen Zwecken lassen<br />
sich jedoch positive Effekte für den<br />
Patienten erzielen. Doch die Elektronik<br />
muss mitspielen.<br />
Hochfrequenzchirurgie<br />
In der Elektrochirurgie, auch<br />
Diathermie genannt, wird hochfrequenter<br />
elektrischer Strom genutzt,<br />
um durch gezieltes Aufheizen Modifikationen<br />
am Gewebe zu bewirken.<br />
Besonders bei minimal-invasiven<br />
Eingriffen, bei denen das operierte<br />
Gewebe nicht direkt zugänglich ist,<br />
hat die HF-Chirurgie große Vorteile.<br />
Sie ermöglicht sauberes und zügiges<br />
Arbeiten, da sich Blutungen<br />
frisch getrennten Gewebes durch<br />
Koagulation schnell stillen lassen.<br />
Die elektrische Energie, die im<br />
Gewebe in Wärme umgesetzt wird,<br />
liefert ein HF-Generator. Je nach<br />
Anwendungsfall werden vielfältige<br />
Instrumente mit unterschiedlicher<br />
Ausbildung der Elektroden an den<br />
HF-Generator angeschlossen.<br />
Warm, wärmer, heiß…<br />
Die elektrische Energie wirkt auf<br />
das Gewebe. Je nach Intensität und<br />
Dauer kann sie damit zum Schneiden,<br />
Koagulieren (Stillen von Blutungen),<br />
Devitalisieren (Zerstören)<br />
von Gewebe oder zum Thermofusionieren<br />
(Versiegeln von Gefäßen)<br />
verwendet werden. Die lokale Erwärmung<br />
ist abhängig von der Impedanz<br />
des Gewebes, der Form der<br />
Elektrode und dem Querschnitt der<br />
Bild 1: Monopolares und bipolares Verfahren<br />
Eintrittsstelle, der Höhe der HF-Leistung<br />
(mittlerer und Spitzenstrom)<br />
und der Einwirkdauer. Unterhalb von<br />
40 °C wird das Gewebe nicht beeinflusst;<br />
die wirksamen Temperaturen<br />
beginnen bei 60 °C zur Devitalisierung<br />
von Zellen (z. B. Krebsgewebe).<br />
Schnitte werden mit 100 °C ausgeführt,<br />
und jenseits 150 °C wird das<br />
Gewebe karbonisiert und durch den<br />
Körper ausgeschieden.<br />
Man unterscheidet grundsätzlich<br />
zwischen monopolarem und<br />
bipolarem Betrieb, siehe Bild 1.<br />
Dies bezieht sich auf die Ausführung<br />
der Elektrode und das Spannungspotential,<br />
dem der Patient<br />
ausgesetzt wird.<br />
Monopolar: gegen Masse<br />
Die Einleitung der Hochfrequenz<br />
in den menschlichen Körper findet<br />
an einem Punkt über die Aktiv-Elektrode<br />
statt. Dort kann mit ihr ein<br />
punktueller Effekt wie ein Schnitt<br />
oder eine Koagulation bewirkt werden<br />
(siehe Bild 1 oben). Der Rückkanal<br />
verläuft über eine Neutral-<br />
Elektrode, die großflächig mit dem<br />
Körper, etwa am Rücken, verbunden<br />
ist. An ihr sind die auftretenden<br />
Ströme pro Flächeneinheit so gering,<br />
dass nur eine geringe und damit<br />
unschädliche Erwärmung auftritt.<br />
Bipolar: ohne Masse<br />
Bei der bipolaren Technik verfügt<br />
die zur Behandlung verwendete<br />
Elektrode über zwei Pole, die<br />
mit Ausgang und Massepotential<br />
68 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Bedienen und Visualisieren<br />
Bild 2: Typische Kurvenformen<br />
des Generators verbunden sind<br />
(siehe Bild 1 unten). Eine Neutral-<br />
Elektrode wird nicht benötigt. Der<br />
Effekt entsteht zwischen den beiden<br />
Polen, die z. B. in Form einer<br />
Pinzette ausgebildet sein können.<br />
Spray-Koagulation<br />
Bei dieser (monopolaren) Behandlungsform<br />
wird die Koagulation über<br />
einen hochfrequenten Lichtbogen<br />
(Plasma) durchgeführt, der sich zwischen<br />
Elektrode und Gewebe ausbildet.<br />
Zur Bildung des Lichtbogens<br />
muss der Generator hohe Spannungen<br />
mit hoher Modulation ausgeben.<br />
Die Intensität und damit die<br />
Impedanz des Lichtbogens moduliert<br />
in Abhängigkeit vom Abstand<br />
zwischen Elektrode und Gewebe<br />
und dem Zustand des Gewebes<br />
(von bereits koagulierten zu weniger<br />
koagulierten Stellen).<br />
Der Hochfrequenzgenerator<br />
Die Aufgabe des HF-Generators<br />
besteht darin, die für die Operation<br />
Bild 4: Beispiel für die Masseanbindung des Controllers<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
nötigen elektrischen Signale an<br />
die Elektrode abzugeben. Es handelt<br />
sich dabei um eine Wechselspannung,<br />
denn Gleichspannung<br />
würde zur Elektrolyse im Gewebe<br />
führen. Die Frequenz dieser Spannung<br />
muss hoch genug sein, dass<br />
sie den so genannten faradischen<br />
Effekt umgeht, bei dem Nerven und<br />
Muskelzellen durch elektrischen<br />
Strom gereizt werden und Muskeln<br />
wie bei einem Stromschlag am Lichtnetz<br />
ins Flimmern geraten können.<br />
Die untere Grenze hierfür liegt bei<br />
etwa 200 kHz. Der thermische Effekt<br />
entsteht durch die im Gewebe in<br />
Wärme umgesetzte Verlustleistung.<br />
Die Höhe der Spannung variiert je<br />
nach Betriebsart zwischen ein paar<br />
Hundert Volt bis zu wenigen Kilovolt<br />
(in der Spitze). Die Anforderungen an<br />
die HF-Quelle sind also vielseitig und<br />
erfordern eine schnelle Ausregelung<br />
des Ausgangssignals in Abhängigkeit<br />
von der Impedanz des Gewebes.<br />
Sie hängt vom Übergangswiderstand<br />
der Kontaktfläche, aber auch<br />
vom Zustand des Gewebes während<br />
der laufenden Behandlung ab. Als<br />
weiterer Faktor spielt die vom Operateur<br />
bestimmte Einwirkzeit eine<br />
Rolle, denn die thermische Energie<br />
bestimmt sich aus der Leistung<br />
und der Dauer. Typische Werte liegen<br />
bei monopolarem Schneiden<br />
bei über 300 kHz und bis zu 1 kV.<br />
Bei der monopolaren Spraykoagulation<br />
sind dies in der Spitze etwa<br />
1 MHz und mehr als 4 kV. Die Leistung<br />
variiert dabei zwischen wenigen<br />
10 W und 300 W.<br />
Besonders bei der Spraykoagulation<br />
entsteht ein starkes Wechselfeld,<br />
das in der Amplitude moduliert<br />
ist, da der Generator nach regelt,<br />
um den Plasma-Lichtbogen mit<br />
konstanter Leistung zu erhalten.<br />
Bild 2 zeigt die typischen Kurvenformen.<br />
Je nach Behandlung variieren<br />
Amplitude, Frequenz oder Puls/<br />
Pause-Verhältnis.<br />
Der PCAP-Touchscreen wird<br />
robuster<br />
Die PCAP-Touch-Technologie<br />
(„Projected CAPacitive Touchscreen“)<br />
trat ihren Siegeszug in der<br />
Consumer-Elektronik an. Heute ist<br />
sie auch in professionellen Geräten<br />
die am weitesten verbreitete Touch-<br />
Technologie. Sie bietet durch die<br />
Integration hinter einem Deckglas<br />
Vorteile wie eine bündige, leicht<br />
mit allen gängigen Mitteln zu reinigende<br />
Oberfläche und ein attraktives<br />
Design mit Bedruckung und<br />
Hinterleuchtung der Frontplatte.<br />
Bild 3: Touchcontroller<br />
Gerade in der Medizintechnik profitieren<br />
Geräte mit Display von der<br />
Ergonomie eines Touchscreens,<br />
da Werte dort modifiziert werden<br />
können, wo sie auf dem Bildschirm<br />
dargestellt werden. Wenige Bereiche<br />
bleiben Domäne anderer Technologien,<br />
z. B. dort, wo es auf eine taktile<br />
Rückmeldung ankommt, oder<br />
bislang in der Umgebung starker<br />
elektrischer Störsignale.<br />
Dank der immer weiter entwickelten<br />
Hard- und Software des<br />
Touchcontrollers kann der PCAP-<br />
Touchscreen jetzt auch im Op in<br />
der Umgebung eines HF-Generators<br />
eingesetzt werden. Heute können<br />
Störungen besser unterdrückt<br />
und erfasste Touchereignisse auf<br />
Plausibilität geprüft werden, so<br />
dass Betrieb und Bedienung immer<br />
sicher bleiben.<br />
Die PCAP-Komponenten<br />
Das Touchsystem besteht aus<br />
zwei Komponenten: dem Touchsensor,<br />
der ein kapazitives Feld<br />
aufspannt, das durch die Berührung<br />
mit Fingern oder anderen Gegenständen<br />
beeinflusst wird, und dem<br />
Touchcontroller, der diese Berührungen<br />
auswertet. Die Auswertung<br />
findet durch sequentielles Abtasten<br />
der Zeilen und Spalten statt. Dabei<br />
wird sowohl die Kapazität einzelner<br />
Elektrodenpaare („self capacitive“)<br />
als auch die Wechselwirkung<br />
benachbarter Elektroden („mutual<br />
capacitive“) ausgewertet.<br />
Die Grundfunktionen sind:<br />
• Erkennen eines Touch-Ereignisses<br />
(„Touch“),<br />
• Verschwinden eines Touch-Ereignisses<br />
(„Release“) und<br />
• die Erkennung von Gesten („swipe“,<br />
„zoom“, „pinch“).<br />
Dabei können je nach Einstellung<br />
auch mehrere Ereignisse gleichzei-<br />
69
Bedienen und Visualisieren<br />
Bild 5: Einfluss von Störsignalen<br />
tig ausgewertet werden („Multi finger“<br />
Touch und Gesten). Die auf<br />
dem Touchcontroller (Bild 3) laufende<br />
Software deckt alle diese<br />
Funktionen ab.<br />
Die Grundfunktionen können<br />
in weiten Grenzen parametriert<br />
werden, um die Funktion des<br />
Touchscreens an die gewünschte<br />
Bedienoberfläche und das elektrische<br />
Umfeld anzupassen. Dies<br />
wird auch als „Fine Tuning“ bezeichnet,<br />
bei dem über 50 Parameter in<br />
der Firmware eingestellt werden.<br />
Touchscreen sinnvoll<br />
verbauen<br />
Bei der Integration in ein Gerät<br />
werden Display, Touchsensor und<br />
Deckglas miteinander verklebt und<br />
in das Gehäuse eingebaut. Die elektrische<br />
Anbindung an die Versorgung<br />
und besonders an die Masse<br />
(siehe Bild 4) des Systems muss<br />
unter EMV-Aspekten besonders<br />
beachtet werden. Details beschreibt<br />
das HY-LINE-Whitepaper „Integrationshinweise<br />
für ein PCAP Design“.<br />
Der PCAP-Controller stellt im<br />
Kern die Grundfunktionen zur Auswertung<br />
von Touch-Ereignissen<br />
auf dem PCAP-Sensor zur Verfügung,<br />
deren Ergebnisse an das<br />
Hostsystem weitergegeben werden.<br />
Diese können vielseitig parametriert<br />
werden, um im finalen<br />
System eine optimale Funktion zu<br />
erzielen. Da das PCAP-Prinzip auf<br />
der Änderung kleinster Kapazitäten<br />
basiert, müssen alle Einflüsse, die<br />
das vom Sensor ausgehende elektrische<br />
Feld beeinflussen, berücksichtigt<br />
oder ausgeschaltet werden.<br />
Dies beginnt bei der Mechanik<br />
der umgebenden Frontplatte.<br />
Von elektrischer Seite aus sind<br />
dies Störfelder, die vom darunter<br />
liegenden Display ausgehen, aber<br />
auch Schaltnetzteile und vorbeiführende<br />
Leitungen zur Stromversorgung<br />
anderer Komponenten.<br />
Betriebsart einstellen<br />
Sind alle diese Einflüsse bekannt und<br />
eliminiert, kann der Touchcontroller auf<br />
die gewünschte Betriebsart eingestellt<br />
werden: Wie viele Berührungen soll<br />
er gleichzeitig erkennen (Mehrfingergesten)<br />
und wie sensitiv muss er sein,<br />
um z. B. auch Finger durch Handschuhe<br />
hindurch erkennen zu können? Wie dick<br />
ist das Deckglas? Kommen erschwerte<br />
Bedingungen durch Fremdkörper auf der<br />
Oberfläche hinzu wie z. B. eine feuchte<br />
Oberfläche, Wassertropfen, fließendes<br />
oder stehendes Wasser oder andere<br />
Flüssigkeiten?<br />
Die Controller-Firmware wertet<br />
die gemessenen Ereignisse<br />
aus und prüft sie. Sind die Koordinaten<br />
plausibel und bleiben über<br />
mehrere Scan-Durchläufe hinweg<br />
präsent? Stimmt das Signal/Noise-<br />
Verhältnis? Muss die Betriebsart<br />
geändert werden, um zuverlässigere<br />
Werte zu bekommen, z. B.<br />
weniger Finger gleichzeitig, liegt<br />
eine Benetzung mit einer Flüssigkeit<br />
vor, oder ein Handballen auf<br />
dem Touchscreen? Ein hoher Aufwand<br />
wird betrieben, um statische<br />
Störungen durch z. B. die Gene-<br />
rator-Grundfrequenz auszuschließen.<br />
Durch Ändern der Abtastrate<br />
und damit der Arbeitsfrequenz versucht<br />
der Controller, durch Überlagerung<br />
verursachte Interferenzen<br />
zu umgehen.<br />
Auch das GUI kann einen Einfluss<br />
auf die einwandfreie Funktion<br />
haben; man möchte nicht Funktionstasten<br />
am Rand des Touchscreens<br />
haben, wenn sich dort stehendes<br />
Wasser stauen kann.<br />
Bild 5 zeigt, welche Auswirkungen<br />
Störsignale auf einen nicht optimal<br />
abgestimmten Touchscreen haben<br />
können. Große Kreise geben ein<br />
Touch-Ereignis an, kleine Kreise<br />
markieren das Loslassen. Linien<br />
zeigen den Pfad der kontinuierlichen<br />
Berührung.<br />
Auf dem Touchsensor wurden<br />
zwei parallele Linien gezeichnet.<br />
Von links nach rechts sind zu sehen:<br />
• Ohne Störsignal: Berühren und<br />
Loslassen des Touchscreens funktionieren<br />
einwandfrei, die Koordinaten<br />
der Touch-Ereignisse werden<br />
korrekt erkannt.<br />
• Mit zunehmender Intensität wird<br />
die Lokalisierung der Touch-Ereignisse<br />
schwieriger: Die erkannte<br />
Bild 6: Einkopplung von Störsignalen im Labor<br />
Position weicht zum Teil deutlich<br />
von der realen ab. Berührungen<br />
und Loslassen werden einwandfrei<br />
erkannt.<br />
• Bei weiter ansteigendem Stör signal<br />
kommt es zu stärkeren Abweichungen<br />
von der korrekten Position.<br />
Die gleichzeitige Präsenz<br />
mehrerer Touch-Ereignisse wird<br />
nicht sicher erkannt. Trotz Kontakt<br />
zwischen Finger und Touchscreen<br />
wird ein Loslassen detektiert<br />
und an das System gemeldet.<br />
• Bei stärkstem Störsignal ist der<br />
Touchscreen praktisch komplett<br />
in seiner Funktion gestört: Berühren<br />
und Loslassen werden nicht<br />
mehr sicher erkannt, es treten<br />
ohne Berührung „Ghost“-Ereignisse<br />
(grün) auf, die Zuordnung<br />
der Finger zu den Koordinaten<br />
stimmt nicht mehr (rot und blau<br />
wechseln ab).<br />
EMV: Die Herausforderung<br />
der HF-Chirurgie<br />
Nicht nur der HF-Generator selbst,<br />
sondern auch alle in der unmittelbaren<br />
Umgebung befindlichen elektrischen<br />
Geräte wie z. B. Bedienmonitore,<br />
OP-Leuchten und Infusi-<br />
70 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Bedienen und Visualisieren<br />
Professionelle 3D-Stereo-Visualisierung incl. Headtracking und<br />
Gestensteuerung<br />
Schneider Digital<br />
info@schneider-digital.de<br />
www.pluraview.com<br />
Der innovative 3D PluraView Monitor mit passiver<br />
Stereodarstellung von Schneider Digital ist<br />
für den speziellen Einsatz in den unterschiedlichsten<br />
medizinischen Anwendungsbereichen<br />
konzipiert und liefert damit die perfekte VR-Visualisierungskomponente<br />
zur Software Vesalius3D<br />
– inklusive Head-Tracking und Gestensteuerung<br />
über Stick oder Balls sowie einem Fußschalter<br />
für das Zoomen von Modellen.<br />
Kombiniert mit Vesalius bietet er in der Medizin-<br />
Branche eine schlüsselfertige 3D-Arbeitsplatz-Lösung,<br />
um volumetrische medizinische Daten komfortabel<br />
und effizient zu analysieren sowie entsprechend zu<br />
präsentieren – in höchster Auflösung, flimmerfrei, bei<br />
Tageslicht. Einsatzbereiche sind z. B. in der medizinischen<br />
Diagnostik, in der OP-Planung, in der anatomischen<br />
3D-Bildgebung (Röntgen CT, MRT), dem<br />
3D-Druck oder der Auswertung visueller Medizindaten<br />
(z. B. Ultraschall).<br />
Benutzerfreundliche Anwendung<br />
Vesalius3D ist eine extrem benutzer-freundliche<br />
Anwendung zur Visualisierung patientenspezifischer<br />
anatomischer Strukturen aus medizinischen DICOM<br />
Standarddaten:<br />
• Die 3D-stereo Visualisierung: Sie ermöglicht in den<br />
virtuellen, digitalen ‚Körper‘ eines Patienten zu blicken.<br />
• Nahtlose Integration von 2D- und 3D-Daten: Mittels<br />
Bilder in 2- bzw. 3D können Mediziner das Problem<br />
ihrer Patienten sicher und schnell erkennen.<br />
• Keine speziellen Scans nötig: Verarbeitet medizinische<br />
Standardbildformate (CT, MRT, Ultraschall).<br />
• Einfache VR-Interaktion: Mit der einen Hand das 3D<br />
Modell ‚greifen‘ und positionieren, mit der anderen<br />
Hand die Werkzeuge bedienen, über Head- Tracking<br />
ein Modell von allen Seiten betrachten. ◄<br />
onspumpen sind den abgestrahlten<br />
Signalen ausgesetzt. Die Änderung<br />
des Stroms kann ungleich mäßig<br />
sein, so dass mit hohen Stromspitzen<br />
zu rechnen ist, die einen Einfluss<br />
auf das sich ergebende Feld<br />
haben. Im monopolaren Betrieb<br />
(siehe Bild 1) sind Hin- und Rückleitung<br />
voneinander getrennt. Damit<br />
wird ein Störfeld zwischen den beiden<br />
Leitungen aufgespannt. Im<br />
bipolaren Betrieb hingegen sind<br />
Hin- und Rückleiter in einem Kabel<br />
geführt, so dass auf beiden Leitern<br />
befindliche elektrische Störungen<br />
sich gegenseitig abschwächen.<br />
Besondere und breitbandige Störungen<br />
wirken bei der Spray-Koagulation<br />
auf die gesamte Elektronik<br />
und das Touchsystem ein. Unbeabsichtigte<br />
Störsignale können nicht<br />
nur auftreten, wenn die Elektrode<br />
den Touchsensor berührt, sondern<br />
auch, wenn das Kabel während der<br />
Operation in der Nähe des Touchsensors<br />
verläuft.<br />
Entwicklung und Abgleich<br />
Für die Feinabstimmung wird<br />
in einem Testaufbau im Labor die<br />
Umgebung durch Simulation nachgestellt.<br />
Die Störquelle ist ein Funktionsgenerator,<br />
der mit einem Metallstift<br />
und definiertem Abstand auf den<br />
Touchsensor einwirkt (siehe Bild 6).<br />
Signalform, Amplitude und Frequenz<br />
werden nacheinander modifiziert,<br />
um die Realität nachzubilden.<br />
Unter dem Einfluss des Störsignals<br />
wird der Touchscreen mit dem<br />
Finger bedient und die resultierenden<br />
Touch-Ereignisse ausgewertet. Die<br />
Einstellungen werden so lange optimiert,<br />
bis die Funktion der Spezifikation<br />
entspricht. Das Ergebnis muss<br />
dann am realen HF-Generator nur<br />
noch geringfügig justiert werden.<br />
Zusammenfassung<br />
Mit der Verwendung von Hochfrequenz<br />
lassen sich viele Bereiche der<br />
Chirurgie abdecken. Durch minimalinvasive<br />
Eingriffe reduziert sich die<br />
Gefahr für den Patienten, die Heilung<br />
der Operationswunden kann gezielt<br />
gesteuert werden, und die Verweildauer<br />
im Krankenhaus verkürzt sich<br />
wegen kleinerer Wunden und besseren<br />
lokalen Behandlungen. Ein<br />
Nachteil der HF-Chirurgie ist, dass<br />
das Verfahren durch die Energie des<br />
Generators die Umgebung mit vagabundierenden<br />
Strömen stört. Daher<br />
war bislang die Verwendung eines<br />
PCAP (Projected CAPacitive Touchscreen)<br />
in den vielfältigen Geräten,<br />
die im OP in der Umgebung eines<br />
HF-Generators eingesetzt werden,<br />
nicht möglich, da dieser auf feinste<br />
Änderungen eines elektrischen<br />
Feldes reagiert. Verbesserte, gegenüber<br />
Störstrahlung unempfindlichere<br />
Touchcontroller ermöglichen<br />
nunmehr mit gesteigerter Rechenleistung<br />
und angepassten Algorithmen,<br />
dass – unter Beachtung<br />
einiger konstruktiver Maßnahmen<br />
– ein PCAP-Touchscreen ohne Einbußen<br />
an Sicherheit oder Komfort<br />
verwendet werden kann.<br />
Referenzen<br />
• HY-LINE Computer Components<br />
Vertriebs GmbH: www.hy-linegroup.com<br />
• Thema PCAP und HF-Chirurgie<br />
bei HY-LINE: www.hy-line-group.<br />
com/hf-chirurgie<br />
• Whitepaper zur Touchscreen-<br />
Integration: www.hy-line-group.<br />
com/pcap<br />
• Unterlagen von Erbe Elektromedizin:<br />
www.erbe-med.com<br />
• BOWA-electronic GmbH & Co. KG:<br />
www.bowa-medical.com<br />
• Unterlagen von Gebrüder Martin<br />
GmbH & Co. KG: www.klsmartin.com<br />
• Unterlagen von eGalax_eMPIA<br />
Technology: www.eeti.com ◄<br />
CelsiStrip ®<br />
Thermoetikette registriert<br />
Maximalwerte durch<br />
Dauerschwärzung<br />
Diverse Bereiche von<br />
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meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
71
Bedienen und Visualisieren<br />
Eine neue moderne LCD-Generation – speziell für<br />
die medizinische Anwendung<br />
4K UHD und Multi-Touch Displays für das Gesundheitswesen<br />
Tasten bieten einen schnellen und<br />
leichten Zugang zu allen benötigten<br />
Informationen. Der Hintergrundbeleuchtungs-<br />
und Umgebungslichtsensor<br />
sowie die Gammakorrektur<br />
mit 14-Bit-LUT sorgen für gleichbleibend<br />
genaue Farbe und exakte<br />
Bildgebung. Eine Mehrbild-Funktionalität<br />
erlaubt die gleichzeitige<br />
Anzeige von bis zu vier Videoquellen<br />
mit einer Auflösung von 1080p.<br />
TL Electronic GmbH<br />
info@tl-electronic.de<br />
www.tl-electronic.de<br />
Als Experte für Industrial IT bietet<br />
TL Electronic robuste PC- und<br />
Tablet-Lösungen auch für hygienisch<br />
hochsensible Bereiche in Kliniken,<br />
Arztpraxen, Notdiensten und in der<br />
Medizintechnik an. Ebenfalls speziell<br />
für das Gesundheitswesen wurde<br />
nun eine neue moderne LCD-Generation<br />
entwickelt, die sich optimal für<br />
Bilddiagnosen, klinische Konsultationen,<br />
digitale Operationsräume und<br />
medizinischen Unterricht eignet.<br />
Langlebiges antimikrobielles<br />
Gehäusedesign<br />
Die 4K UHD und Multi-Touch<br />
Displays wurden vom TL Electronic<br />
Partner Winmate exakt für die<br />
professionellen Anforderungen<br />
im Gesundheitswesen konzipiert<br />
und bieten im täglichen Umgang<br />
mit dem Patienten und in der Diagnose<br />
erhebliche Erleichterungen.<br />
Das langlebige, antimikrobielle<br />
Gehäuse design sowie eine Vielzahl<br />
klug durchdachter Features<br />
heben medizinische Routinen auf<br />
ein neues Level. Der breite Betrachtungswinkel<br />
(178°) ermöglicht Nutzern,<br />
scharfe und konsistente Bilder<br />
aus jedem Blickwinkel zu sehen.<br />
Das 32-Zoll-Display mit<br />
brillanter 4K Auflösung<br />
Formschön und hochfunktional<br />
präsentiert sich das 32‘‘ 4K UHD<br />
(Ultra High Definition) Display mit<br />
einer Auflösung von 3.840 x 2.160<br />
Pixel. Enorm wichtig im Gesundheitswesen<br />
ist zudem die antimikrobielle<br />
Oberflächenbeschichtung,<br />
die eine leichte und gründliche<br />
Reinigung möglich macht.<br />
Das Gerät arbeitet lüfter- und ventilationslos<br />
und ist IEC 60601-1-2,<br />
IEC 60601-2, UL 60601 sowie ISO<br />
13485 zertifiziert. Auch die Installation<br />
ist denkbar einfach – zum Beispiel<br />
hilft eine abnehmbare E/A-<br />
Abdeckung, Kabel zu ordnen und<br />
zu organisieren. Ein weiteres Plus:<br />
Das Display unterstützt Daisy-Chaining<br />
(serielle Verschaltung mehrerer<br />
Hardware-Komponenten) und<br />
ist damit kompatibel mit bestehenden<br />
Bildgebungssystemen.<br />
Schneller und einfacher<br />
Zugang zu Informationen<br />
Im Live-Einsatz ist das Display<br />
überzeugend: Kapazitive Touch-<br />
Multi-Touch Displays<br />
für eine intuitive<br />
Benutzersteuerung<br />
Zwei weitere ergonomische LCDs<br />
der neuesten Generation stehen für<br />
das Gesundheitswesen zur Verfügung.<br />
Zum einen ein 15,6‘‘ Display<br />
(1.920 x 1.080 Pixel) und zum<br />
anderen ein 32‘‘ 4K UHD Display<br />
(3.840 x 2.160 Pixel). PCAP Multi-<br />
Touch erlaubt die gleichzeitige Verwendung<br />
mehrerer Finger und macht<br />
damit die Benutzersteuerung absolut<br />
intuitiv. Zudem ermöglichen Funktionstasten<br />
einen schnellen und einfachen<br />
Zugang zu wichtigen Informationen.<br />
Der 15,6‘‘ LCD hat sieben<br />
seitliche Funktionstasten – der 32‘‘<br />
LCD fünf Funktionstasten an der<br />
Unterseite.<br />
Antimikrobielle<br />
Oberflächenbeschichtung<br />
Auch diese Geräte haben eine<br />
antimikrobielle Oberflächenbeschichtung,<br />
arbeiten lüfter- und<br />
ventilationslos und sind IEC 60601-<br />
1:2005, IEC 60601-1-6:2010 sowie<br />
EN 60601-1-2 zertifiziert. Display,<br />
Grafikkarte und Qualitätssicherungssoftware<br />
bilden eine Komplettlösung.<br />
DICOM GSDF in der<br />
Bildverarbeitung gewährleistet eine<br />
gleichbleibend hohe Bildqualität über<br />
den gesamten Betriebszyklus. Die<br />
Installation ist dank VESA-Mounting<br />
denkbar einfach. Die Displays können<br />
sowohl vertikal als auch horizontal<br />
angebracht werden und passen<br />
sich so jeder Umgebung an.<br />
Wie bei allen Produkten im Programm<br />
von TL Electronic können<br />
auch Medical-LCDs auf Wunsch<br />
für besondere Anforderungen individualisiert<br />
werden. ◄<br />
72 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Digitales Sensorelement für hochgenaue<br />
Feuchte- und Temperaturmessung<br />
Sensoren<br />
Das HTE501 Sensorelement eignet sich dank hoher Genauigkeit, bewährtem Sensorschutz und Konstantstromheizer<br />
für besonders anspruchsvolle Messaufgaben<br />
E+E Elektronik Ges.m.b.H.<br />
info@epluse.com<br />
www.epluse.com<br />
Das digitale Feuchte- und Temperatursensorelement<br />
HTE501 von<br />
E+E Elektronik bietet eine ausgezeichnete<br />
Messgenauigkeit von bis<br />
zu ±1,8 % rF inkl. Hysterese und<br />
±0,2 °C. Das bewährte E+E Sensor-Coating<br />
und der integrierte Konstantstromheizer<br />
sorgen für eine<br />
hohe Zuverlässigkeit und Lebensdauer<br />
des Sensorelements auch in<br />
rauer, verschmutzter und kondensierender<br />
Umgebung. Das lediglich 2,5<br />
x 2,5 x 0,9 mm kleine DFN-Gehäuse<br />
und die I 2 C-Schnittstelle ermöglichen<br />
ein einfaches Design-In. Die<br />
vielfältigen Einsatzmöglichkeiten<br />
des Sensorelements reichen von<br />
der Industrie- und Gebäudeautomation<br />
über die Medizintechnik bis<br />
hin zu Haushaltselektronik, Smart<br />
und Wearable Devices.<br />
Hohe Messgenauigkeit,<br />
breiter Einsatzbereich<br />
Die hohe Messgenauigkeit des<br />
HTE501 ist das Resultat aus mehr<br />
als 30 Jahren Erfahrung des österreichischen<br />
Sensorspezialisten auf<br />
dem Gebiet der Feuchtemesstechnik<br />
und dem Einsatz modernster Fertigungstechnologien.<br />
Die angegebene<br />
Genauigkeit der relativen Feuchtemessung<br />
von bis zu ±1,8 % versteht<br />
sich inklusive Hysterese.<br />
Durch eine integrierte<br />
Hysterese-Kompensation<br />
wird sichergestellt,<br />
dass das Sensor element<br />
sein Toleranzfenster<br />
stets einhält, auch bei<br />
ansteigendem oder<br />
abfallendem Feuchtegehalt.<br />
Mit einem Temperatureinsatzbereich<br />
von<br />
-40 °C bis 135 °C eignet<br />
sich das HTE501 Sensorelement<br />
für ein breites<br />
Anwendungsgebiet.<br />
Geeignet für<br />
anspruchsvolle<br />
Einsatzbedingungen<br />
Die aktive Sensorfläche<br />
des HTE501 wird durch<br />
das hauseigene und über viele<br />
Jahre bewährte E+E Sensor-Coating<br />
dauerhaft vor Verschmutzung<br />
und korrosiven Ablagerungen<br />
geschützt. Ursprünglich für den<br />
Industriebereich ent wickelt,<br />
gewährleistet diese spezielle<br />
Schutzschicht eine ausgezeichnete<br />
Messperformance und<br />
Langzeitstabilität selbst unter<br />
anspruchsvollen Bedingungen.<br />
Das Sensorelement kann daher<br />
in rauer Umgebung eingesetzt<br />
werden, ohne dass zusätzliche<br />
Schutzoptionen wie z. B. ein<br />
Flüssigkeitsdruckmessung<br />
in Ophthalmologie-Systemen<br />
Membranfilter oder Filter kappen<br />
benötigt werden.<br />
Der integrierte und bedarfsgerecht<br />
aktivierbare Konstantstromheizer<br />
hält das Sensorelement auf<br />
Übertemperatur und beugt damit<br />
einer Betauung und kondensationsbedingten<br />
Ablagerungen vor.<br />
Direkte Messwertausgabe<br />
via I 2 C-Schnittstelle<br />
Die Messwertausgabe basiert<br />
auf dem I 2 C-Datenkommunikationsprotokoll.<br />
Die Messwerte stehen im<br />
16 bit Integer Format zur Verfügung<br />
und können direkt weiter verarbeitet<br />
werden. Zusätzlich zu den Feuchteund<br />
Temperaturwerten wird auch<br />
der Taupunkt berechnet und direkt<br />
ausgegeben. Ein Umrechnen der<br />
Messwerte ist nicht erforderlich.<br />
Acht individuell einstellbare I 2 C-<br />
Adressen ermöglichen es, mehrere<br />
Sensorelemente auf einem I 2 C-Bus<br />
zu betreiben.<br />
Einfaches Design-In<br />
Das DFN-Gehäuse des HTE501<br />
misst lediglich 2,5 x 2,5 x 0,9 mm.<br />
Dadurch eignet sich das Sensorelement<br />
auch für anspruchsvolle<br />
Designs und knappe Platzverhältnisse.<br />
Die integrierten I 2 C Pull-Up<br />
Widerstände erleichtern das Design-<br />
In zusätzlich, da keine externe<br />
Beschaltung erforderlich ist. ◄<br />
OEM-Sensoren für die Medizintechnik<br />
Senstech AG<br />
CH-8320 Fehraltorf<br />
Telefon +41 44 955 04 55<br />
ISO 9001 · ISO 13485<br />
www.senstech.ch<br />
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73
Sensoren<br />
Vertrauen ist gut. Kontrolle machen wir.<br />
Patienten müssen ihrer Medikation vertrauen können. Doch nicht nur Dauer und Menge sind ausschlaggebend<br />
für eine Heilung, sondern auch die Qualität der Medikamente selbst. Füllmengen müssen exakt und Blister<br />
vorschriftsmäßig befüllt sein<br />
Eine Blisterverpackung besteht<br />
i.d.R. aus drei unterschiedlichen<br />
Komponenten: Der Blisterkarte oder<br />
Folie, dem Verpackungsinhalt und<br />
der Kunststoffhaube, dem eigentlichen<br />
Blister (eng.: Blase). Bevor<br />
die gefüllte Kunststoffhaube verschlossen<br />
wird, ist eine Kontrolle<br />
nötig, ob alle Blister wie gewünscht<br />
befüllt sind. Hier kann eine ausgeklügelte<br />
Sensorik helfen.<br />
Blister testen<br />
In diesem Anwendungsfall wird<br />
eine Batterie Sensoren mit einer<br />
dem Anwendungszweck angepassten<br />
Messspitze über dem Fließband<br />
der Befüllungsmaschine abgesenkt.<br />
Je nach Füllstand der einzelnen<br />
Blister nehmen die Wegaufnehmer<br />
andere Endstellungen ein und<br />
übermitteln andere Werte. So kann<br />
eine Nichtbefüllung sicher erkannt<br />
werden. Auch verschiedene Füllstände<br />
lassen sich dank des Wegproportionalen<br />
Ausgangssignales<br />
messen. Die hohe Taktzeit erfordert<br />
eine schnelle Reaktion der Taster.<br />
auch in bestehende Systeme eingesetzt<br />
werden. Die kontaktlose Messwertaufnahme<br />
sorgt für eine nahezu<br />
unbegrenzte Lebensdauer und eine<br />
unendlich hohe Auflösung. Sen sible<br />
Produkte erfordern besondere Kontrolle.<br />
Das machen wir. Damit Sie<br />
vertrauen können.<br />
Die Technik der<br />
SM34-Sensoren<br />
In der Weg- und Winkelmesstechnik<br />
werden bereits seit vielen<br />
Jahren induktive Weg- und auch<br />
Winkelaufnehmer eingesetzt. Die<br />
Technik dieser Sensoren basiert<br />
auf dem Prinzip der Differentialdrossel.<br />
Innerhalb eines Spulenkörpers<br />
wird ein NiFe-Kern axial<br />
bewegt. Die jeweilige Position des<br />
Kerns bewirkt eine entsprechende<br />
Induktivitätsverteilung in den beiden<br />
Spulenhälften, die durch eine<br />
externe oder integrierte Elektronik<br />
in ein wegproportionales, analoges<br />
Signal umgewandelt wird.<br />
Robust und zuverlässig<br />
Diese einfache Art der absoluten<br />
Wegerfassung ermöglicht einen<br />
robusten, zuverlässigen Aufbau des<br />
Sensorelementes. Der Einbau in<br />
ein Edelstahl- oder NiFe-Gehäuse<br />
mit anschließendem Komplettverguss<br />
ergibt einen analogen Sensor<br />
der im Temperaturbereich zwischen<br />
-40 °C und +125 °C eingesetzt<br />
werden kann, der problemlos<br />
die Schutzart IP68 (unter tauchen<br />
bis zu 50 m) erreicht und bis 250 g<br />
schock- und vibrationsfest ist.<br />
Es ist also egal, ob ein Reinraum<br />
zur Verfügung steht oder Dämpfe<br />
und Pulverrückstände in der Luft<br />
liegen. Die integrierte Elektronik in<br />
Verbindung mit der Miniaturbauweise<br />
erlaubt den Einsatz auch<br />
eng nebeneinander bei schwierigen<br />
Platzverhältnissen.<br />
Sehr gute Linearität<br />
Der streng symmetrische Aufbau<br />
der Spulenhälften sorgt für eine sehr<br />
gute Linearität, hohe Reproduzierbarkeit,<br />
Hysteresefreiheit und Temperaturstabilität.<br />
Elektronische Temperaturkompensation<br />
und Linearisierung<br />
sind bei diesen Systemen<br />
nicht erforderlich.<br />
Dem Anwender stehen mit diesen<br />
Sensoren sehr robuste, einfach zu<br />
handhabende, absolut messende<br />
Systeme zur Verfügung. Auch die<br />
vom Anwender durchzuführende<br />
Verdrahtung der Sensoren in der<br />
bewährten 2- oder 3-Leitertechnik ist<br />
Autoren:<br />
B. Jödden, geschäftsführender<br />
Gesellschafter und M. Heßhaus,<br />
Vertriebsingenieur<br />
a.b.jödden gmbh<br />
www.abjoedden.de<br />
Die induktiven Wegaufnehmer<br />
der Modellreihe SM 34 bieten die<br />
Möglichkeit, Wege bis zu 20 mm<br />
exakt und schnell zu messen. Der<br />
gerade einmal 10 mm dicke Sensor<br />
kann dank variabler Betriebsspannung<br />
(5, 12, 24 V) und -Ausgangssignal<br />
(0-10, 0-5, 0-4V bzw.<br />
4-20 mA) sowie individuellen Ausführungen<br />
(Kugelgelenke, Kabelausgang,<br />
LEMO-Stecker, Taster…)<br />
74 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Sensoren<br />
Füllstandssensorik in Beatmungsgeräten<br />
sind in der Lage kontaktlos zu messen. Dabei<br />
können diese als kontinuierlich messende Sensoren<br />
wie auch als Füllstandsschalter umgesetzt<br />
werden.<br />
© Nenov Brothers/adobestock.com<br />
Der Aufbau von Beatmungsgeräten ist hochkomplex.<br />
Zum einen müssen diese den Gasaustausch<br />
aufrechterhalten, zum anderen darf<br />
der eingesetzte Respirator die Lunge nicht<br />
schädigen. Um dies zu gewährleisten bedarf<br />
es zuverlässiger Technik und Sensorik.<br />
Bei der maschinellen Beatmung ist grundsätzlich<br />
eine Atemgaskonditionierung notwendig,<br />
bevor das Atemgas dem Patienten zugeführt<br />
wird. Diese beinhaltet die Erwärmung, Reinigung<br />
und Befeuchtung des Atemgases. Die<br />
hierbei eingesetzten Komponenten müssen<br />
exakt arbeiten und dennoch Einsatzzeiten von<br />
mehreren zehntausend Stunden stand halten.<br />
Für alle eingesetzten Behältnisse ist zudem<br />
eine ständige Überwachung und besondere<br />
Hygiene notwendig.<br />
Füllstandsüberwachung in aktiven<br />
Atemgasbefeuchtern<br />
Unabhängig davon, ob Vernebler, Verdunster<br />
oder Sprudler zur Befeuchtung des Atemgases<br />
zum Einsatz kommen, immer ist es essentiell,<br />
dass der richtige Wasserfüllstand eingehalten<br />
wird. Bei Über- oder Unterschreitung dessen<br />
kann der optimale Wassergehalt in der zugeführten<br />
Luft nicht gewährleistet werden und<br />
die Lunge des Patienten zu Schaden kommen.<br />
Daher ist eine zuverlässige Füllstandsmessung<br />
unerlässlich. In der Medizintechnik,<br />
wo Sicherheit und Sterilität höchste Priorität<br />
haben, ist Kontakt mit dem Medium unerwünscht.<br />
Hier setzen die Technologien von<br />
EBE an. Die kapazitiven Sensoren von EBE<br />
Verschiedene Ansätze zur Messung<br />
des Füllstands<br />
Zur Füllstandsmessung im Atemgasbefeuchter<br />
können kontinuierliche Füllstandssensoren<br />
eingesetzt werden, die einen Wert<br />
ausgeben, wie viel Flüssigkeit sich noch im<br />
Tank befindet. Es können aber auch Füllstandsschalter<br />
verwendet werden, die ein<br />
digitales Signal senden, wenn der Füllstand<br />
ein bestimmtes Level erreicht oder eben kein<br />
Signal mehr senden, wenn dieses Level überoder<br />
unterschritten wird.<br />
Alle Sensoren sitzen völlig kontaktlos außerhalb<br />
des Behälters direkt im Gerät hinter einer<br />
Schutzwand oder in einem dichten und dadurch<br />
einfach zu reinigenden Gehäuse. Dort kann<br />
sie nichts berühren oder beschädigen. Das<br />
Beatmungsgerät kann einfach gereinigt und<br />
de sinfiziert werden ohne störende Fugen und<br />
Kanten durch die verbaute Sensorik. Die Form<br />
und Fläche der Füllstandssensoren können an<br />
die Gegebenheiten und Anforderungen der individuellen<br />
Anwendung bzw. des Tanks angepasst<br />
werden. Dabei lassen sich auch besonders<br />
kleine Grundflächen oder außergewöhnliche<br />
Geometrien umsetzen. Ebenso sind kundenspezifische<br />
Schnittstellen und Ausgabe -<br />
parameter jederzeit individuell umsetzbar,<br />
um die Sensorik optimal an die Gerätetechnik<br />
anpassen zu können.<br />
EBE Elektro-Bau-Elemente GmbH<br />
www.ebe.de<br />
einfach und zuverlässig. Jeder Sensor<br />
wird mit einer 2- oder 3-adrigen,<br />
abgeschirmten Leitung verbunden.<br />
Der niederohmige Abschlusswiderstand<br />
in der Empfangselektronik<br />
(SPS, IPC oder Anzeigegerät)<br />
gewährleistet die sehr störsichere<br />
Übertragung der analogen Signale.<br />
Einsatzgebiete<br />
Typische Einsatzgebiete dieser<br />
Sensoren sind u. a. die Istwerterfassung<br />
in geschlossen Regelkreisen.<br />
Mit dem verschleißfreien<br />
Messverfahren sind Regelungen<br />
hoch dynamischer Vorgänge problemlos<br />
möglich<br />
Wenn die Elektronik außen<br />
liegen soll<br />
In manchen Fällen muss die Auswertelektronik<br />
außen liegen. Dann<br />
bieten sich induktive Wegaufnehmer<br />
an, die anders als die Modelle der<br />
SM34-Reihe über keine integrierte<br />
Elektronik verfügen. Die Signale<br />
werden dann über separate Elektronikmodule<br />
empfangen, ausgewertet<br />
und weitergeleitet.<br />
So enthalten die Module der Serie<br />
SM12 den hauseigenen ASIC SM17<br />
zum Betrieb von induktiven Wegund<br />
Winkelsensoren. Sie versorgen<br />
die Sensoren mit einer stabilisierten<br />
Wechselspannung und wandeln<br />
das Messsignal in eine Gleichspannung<br />
proportional, zum gemessenen<br />
Weg oder Winkel, um. Diese wird<br />
mit einem 16-Bit A/D-Wandler digitalisiert<br />
und in einem Mikrokontroller<br />
verarbeitet. Die digitale Information<br />
wird mit einem 16-Bit D/A-Wandler<br />
in ein normiertes Ausgangssignal<br />
von 0(4) - 20 mA oder 0 - 5(10) V<br />
umgeformt. Die Grundverstärkung<br />
wird über Jumper und ein Potentiometer<br />
voreingestellt. Der Anfangsund<br />
der Endpunkt des Messbereichs<br />
kann über Taster oder Klemmenanschlüsse<br />
programmiert werden.<br />
Optional kann eine Korrektur<br />
der Messwerte mit den in einem<br />
EEPROM abgelegten Genauigkeitsabweichungen<br />
des anzuschließenden<br />
Sensors erfolgen.<br />
Ausführung<br />
Die Module werden im Gehäuse<br />
für Normschienen geliefert und sind<br />
für Betriebsspannungen zwischen<br />
18 und 32 VDC ausgelegt. Optional<br />
sind Ausführungen mit Drahtbrucherkennung,<br />
Schaltausgängen,<br />
erweitertem Betriebsspannungsbereich,<br />
galvanischer Trennung<br />
oder USB-Anschluss lieferbar.<br />
Der elektrische Anschluss der<br />
induktiven Weg- oder Winkelsensoren<br />
erfolgt über Schraub klemmen<br />
am Gehäuse. ◄<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
75
Antriebe<br />
Kompakter linearer Servomotor<br />
Lineare Bewegungsprofile werden<br />
heute oft noch mit Aktoren aufgenommen,<br />
die auf Schrittmotoren<br />
oder bürstenlosen DC-Servomotoren<br />
(BLDC) basieren. Muss das<br />
Gerät aber kompakt sein, wird es<br />
schwierig, den Motor und die notwendige<br />
Peripherie (wie Getriebe,<br />
Encoder und Elektronik) komplett<br />
zu integrieren.<br />
Der Hersteller NPD (Nippon<br />
Pulse) hat eine Lösung entwickelt,<br />
die von Dynetics vertrieben wird.<br />
Diese Servomotoren führen eine<br />
direkte lineare Bewegung durch,<br />
die bis zu 427 cm erreicht. Dieser<br />
Wellenmotor mit seiner hohen<br />
Leistung wird erfolgreich in vielfältigen<br />
Anwendungen eingesetzt. Die<br />
Einsatzbereiche werden durch die<br />
Weiter entwickung und ständige Optimierung<br />
noch ausgedehnt.<br />
Dank der direkten Übersetzung<br />
in eine lineare Bewegung, werden<br />
diese linearen Wellenmotoren sehr<br />
erfolgreich als optimale Lösung bei<br />
engen Platzverhältnissen eingesetzt.<br />
Aufgrund der verbesserten<br />
Stärke der eingesetzten Magnete<br />
ist diese Generation an linearen<br />
Motoren viel leistungsstärker als<br />
ihre früheren Versionen.<br />
Wie funktionieren diese<br />
Linearmotoren von NPM?<br />
Kurz gesagt, besteht die Magnetwelle<br />
des Motors aus einem hohlen<br />
NE-Edelstahl-Rohr, das mit gestapelten<br />
zylindrischen Magneten<br />
gefüllt ist. Die Zangenspulen<br />
sind komplett 360° um die Welle<br />
gewickelt. Aufgrund dieser beiden<br />
Eigenschaften liefern diese Linearmotoren<br />
nach Angaben des Herstellers<br />
40 % mehr Leistung als die Linearmotoren<br />
des Wettbewerbs. Darüber<br />
hinaus kann eine Welle sogar<br />
mehrere Kräfte führen – für noch<br />
kompaktere und flexiblere Lösungen.<br />
Die Magnete der Linearwellenmotoren<br />
werden mit ihren Polen von<br />
Norden nach Norden und von Süd<br />
nach Süd montiert. Dies erfolgt mit<br />
einem verbesserten Montageprozess,<br />
der für noch höhere Kräfte und<br />
Effizienz sorgt. Das Ergebnis sind<br />
Linearmotoren mit außergewöhnlich<br />
hohen Kräften. Diese Konstruktionsanordnung<br />
und die Tat sache, dass<br />
die Magnete immer stärker geworden<br />
sind, bedeuten, dass einige lineare<br />
Wellenmotoren eine Kraft von<br />
mehr als 6.000 N leisten können.<br />
Ein weiterer Vorteil des Linearwellenmotors<br />
ist, dass er keine<br />
Drehmomentschwankungen (Cogging)<br />
aufweist, so dass hohe Genauigkeiten<br />
realisierbar sind. Es kann<br />
sogar die gleiche Genauigkeit wie<br />
die des ausgewählten Encoders<br />
erreicht werden. Die Auflösungen<br />
liegen im Nanometer-Bereich und<br />
eignen sich somit hervorragend für<br />
den Einsatz in der Medizintechnik.<br />
Auflösungen von weniger als 10 µm<br />
sind ohne Erhöhung des Motorpreises<br />
möglich.<br />
Mehr Infos zeigt das Video:<br />
https://youtu.be/_EkI0GuVXOc<br />
Dynetics GmbH<br />
info@dynetics.eu<br />
www.dynetics.eu<br />
Elektrischer Stellzylinder für Hygieneanwendungen<br />
Die neuen elektrischen Stellzylinder<br />
der RSH-Serie liefern saubere<br />
und genau regelbare lineare<br />
Kraft für die Automatisierungstechnik.<br />
Die Stellzylinder wurden entwickelt,<br />
um die Wiederholgenauigkeit<br />
zu verbessern, die Qualität zu<br />
steigern, das Kontaminationspotenzial<br />
zu verringern und die Flexibilität<br />
von hygienischen Maschinenkonstruktionen<br />
zu erhöhen. Die elektrischen<br />
Edelstahl-Stell zylinder wurden<br />
gemäß Hygiene-Standards entwickelt,<br />
um das Anhaften von Verschmutzungen<br />
und das Bilden von<br />
Bakteriennestern zu verhindern. Sie<br />
bilden somit die perfekte Lösung für<br />
Anwendungen in der Lebensmittel-,<br />
Getränke-, Medizin-, Gesundheits-<br />
und Pharmaindustrie sowie<br />
der Reinraumtechnik, bei denen<br />
höhere Kräfte zum Pressen, Pumpen<br />
oder Schneiden erforderlich<br />
sind. Der elektrische Stellzylinder<br />
ist CIP-kompatibel (Clean-in-Place),<br />
was Konstrukteuren ermöglicht<br />
offene Maschinenkonstruktionen<br />
zu realisieren und entspricht der<br />
Schutzart IP69K, um Hochdruckreinigungen<br />
direkt vor Ort standzuhalten.<br />
Der stirnseitig dichtende<br />
O-Ring verhindert durch seine Lage<br />
am Gehäuserand anliegend das Eindringen<br />
von Keimen in die Spalten<br />
zwischen den Gehäuseteilen. Das<br />
glatte Gehäuse aus poliertem 316er<br />
Edelstahl ist korrosions beständig<br />
und widerstands fähig gegen Hochdruckreinigung<br />
mit aggressiven Reinigungs-<br />
und Desinfektionsmitteln.<br />
Eine externe Einhausung ist demnach<br />
nicht erforderlich, was die<br />
Maschinenkonstruktion vereinfacht<br />
und gleichzeitig die Kosten reduziert.<br />
Ein Doppeldichtungs system schützt<br />
die Kolbenstange des Stellzylinders<br />
und die neue innovative Schnellwechsel-Dichtungspatrone<br />
ermöglicht<br />
den einfachen Austausch der<br />
Dichtungen vor Ort ohne Spezialwerkzeug.<br />
Die Möglichkeit, die Stangendichtungen<br />
(ein Verschleißteil)<br />
direkt an der Maschine auszutauschen,<br />
erleichtert die Wartung.<br />
MACCON<br />
www.maccon.de<br />
76 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Die Klinik der Zukunft<br />
Deutsch-französisches Gemeinschaftsprojekt erprobt 5G in OP-Sälen<br />
Aus Forschung und Technik<br />
sogar in einem anderen Land sitzen<br />
kann als der Patient. Aus der Ferne<br />
steuert er einen Roboter und erhält<br />
in Echtzeit alle erforderlichen Daten.<br />
Dank integrierter Roboter-Sensoren<br />
kann er sogar einen Widerstand fühlen,<br />
zum Beispiel bei einer Nadelpunktion.<br />
Für die Übertragung wird<br />
dabei der 5G-Modus »Ultra Reliable<br />
and Low Latency Communications«<br />
eingesetzt. Dieser bietet geringe<br />
Latenzzeiten bei gleichzeitig hoher<br />
Ausfallsicherheit, beides essenziell<br />
für die Telechirurgie.<br />
Fraunhofer-Institut für<br />
Produktionstechnik und<br />
Automatisierung IPA<br />
www.ipa.fraunhofer.de<br />
Die Digitalisierung hat die Krankenhäuser<br />
erreicht. Grundlage für<br />
den Einstieg in die vernetzte Digitalwelt<br />
in Weiß ist eine schnelle und<br />
sichere Datenkommunikation. Ein<br />
deutsch-französisches Gemeinschaftsprojekt<br />
soll nun ausloten,<br />
inwiefern Kliniken von einem eigenen<br />
Netz profitieren, das nach dem<br />
modernen Mobilfunkstandard 5G<br />
arbeitet. Es wird in Operations sälen<br />
von drei Kliniken installiert. Die Ziele<br />
sind ehrgeizig: Mithilfe der drahtlosen<br />
Technologie soll die Basis<br />
für die Klinik der Zukunft entstehen,<br />
in der viele Vorgänge digital unterstützt<br />
oder automatisiert ablaufen,<br />
die heute noch erheblichen Personaleinsatz<br />
erfordern.<br />
Mit der Digitalisierung lassen sich<br />
in einer Klinik viele Aufgaben vereinfachen.<br />
Bei dem deutsch-französischen<br />
Projekt sollen mehrere<br />
Anwendungen zur Einsatzreife<br />
gebracht werden:<br />
Kontinuierliche Analyse<br />
lebenswichtiger<br />
Vitalparameter von<br />
Patienten<br />
Die Überwachung der Vitalparameter<br />
bei Patienten steht derzeit<br />
wegen der Corona-Pandemie<br />
im Fokus. Das klinische Personal ist<br />
mit einer Flut von akustischen und<br />
optischen Informationen konfrontiert,<br />
die sie mitunter an ihre Belastungsgrenze<br />
bringen. In der Klinik der<br />
Zukunft laufen alle Vitaldaten der<br />
Patienten drahtlos in einem Zentralrechner<br />
zusammen, wo sie von<br />
Künstlicher Intelligenz in Echtzeit<br />
analysiert werden. So erfährt das<br />
Klinikpersonal im OP oder auch auf<br />
der Intensivstation etwa, wo vorrangig<br />
Handlungsbedarf besteht.<br />
Die 5G-Technologie bietet hierbei<br />
zukünftig die Möglichkeit, eine Vielzahl<br />
mobiler Geräte auf kleinstem<br />
Raum gleichzeitig und mit geringen<br />
Verzögerungen bei der Kommunikation<br />
über Mobilfunk zu vernetzen.<br />
KI-gestützte Auswertung<br />
von Bildern und Videodaten<br />
aus dem OP<br />
Auch bei Diagnostik-Bildern oder<br />
Videosequenzen aus dem OP kann<br />
KI wertvolle Hilfe leisten, zum Beispiel<br />
bei einer endoskopischen Operation.<br />
KI wertet die Bilder aus und<br />
schlägt Alarm, wenn Komplikationen<br />
drohen. 5G kann hierbei große Bandbreiten<br />
für die riesigen Datenmengen<br />
bereitstellen. Gleichzeitig können<br />
aber auch viele Anwendungen<br />
direkt durch Edge Computing berechnet<br />
werden, also nahe am Patienten<br />
anstatt erst in die weiter entfernte<br />
Cloud geladen werden zu müssen.<br />
Telechirurgie dank<br />
Echtzeitdaten<br />
Sogar Telechirurgie ist mit der<br />
neuen Technologie möglich, wobei<br />
der Arzt in einer anderen Stadt oder<br />
»Teilebereitstellung« im OP<br />
durch Roboter<br />
In einem vierten Projekt soll ein<br />
mobiler Roboter im OP alle nötigen<br />
Geräte, Materialen und Instrumente<br />
bereitstellen, um das Krankenhauspersonal<br />
zielgerichtet zu unterstützen.<br />
Solche mobilen Systeme fahren<br />
in modernen Fabriken längst zwischen<br />
den Maschinen hindurch und<br />
sorgen für den nötigen Nachschub.<br />
Jedoch stellen OP-Räume für derartige<br />
Systeme eine Umgebung mit<br />
extremen Anforderungen hinsichtlich<br />
Präzision, Sicherheit, Flexibilität<br />
und Zuverlässigkeit dar. 5G-Campusnetze<br />
liefern hierbei eine vielversprechende<br />
Lösung, diese Anforderungen<br />
zu meistern.<br />
OP-Säle in Straßburg,<br />
Mannheim und Berlin<br />
Das Projekt 5G-OR ist im Januar<br />
gestartet und läuft über drei Jahre.<br />
Es ist eines der vier Gewinnerprojekte,<br />
die gemeinsam vom Bundesministerium<br />
für Wirtschaft und<br />
Klima schutz in Deutschland und<br />
dem Ministerium für Wirtschaft,<br />
Finanzen und Wiederaufbau in<br />
Frankreich für die Ausschreibung<br />
»Technische Entwicklungen und<br />
Anwendungsöko systeme für 5G<br />
private Netze« ausgewählt wurden.<br />
Renommierte Unternehmen<br />
und Institute sind daran beteiligt. Für<br />
die deutsche Seite ist das Stuttgarter<br />
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik<br />
und Automatisierung IPA<br />
federführend. Für die praktische<br />
Umsetzung stehen Operationssäle<br />
in Straßburg und Mannheim sowie<br />
in der Charité in Berlin bereit. ◄<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
77
Aus Forschung und Technik<br />
Neue Technologie für klinische<br />
Computertomographie<br />
Prototyp kombiniert klassische Röntgen-CT und Dunkelfeld-Röntgenverfahren<br />
© Astrid Eckert / TUM<br />
Kontakt:<br />
Prof. Dr. Franz Pfeiffer,<br />
Technische Universität München,<br />
Lehrstuhl für Biomedizinische<br />
Physik<br />
Tel: +49 89 289 12551<br />
franz.pfeiffer@tum.de<br />
Technische Universität München<br />
https://www.bioengineering.tum.de<br />
Ein Forschungsteam der Technischen<br />
Universität München (TUM)<br />
hat erstmalig eine neue Röntgenmethode,<br />
das Dunkelfeld-Röntgen,<br />
in einen für den Patienteneinsatz<br />
ausgelegten Computertomographen<br />
integriert. Dunkelfeld-<br />
Röntgen liefert zusätzliche Informationen<br />
zu konventionellen Röntgenaufnahmen.<br />
Mit dem neuen Prototyp<br />
sind dreidimensionale Dunkelfeld-Röntgenaufnahmen<br />
möglich.<br />
Computertomographie (CT) ist<br />
eine der wichtigsten Methoden in<br />
Kliniken für präzise und schnelle<br />
Diagnosen. Bisher werden dafür<br />
konventionelle Röntgenaufnahmen<br />
verwendet, um diese dann in ein<br />
dreidimensionales CT-Bild umzurechnen.<br />
Eine neue Röntgentechnologie,<br />
das Dunkelfeld-Röntgen,<br />
kann zusätzliche Informationen liefern<br />
und feine Gewebestrukturen,<br />
insbesondere der Lunge, deutlich<br />
detaillierter als bisher abbilden. Bisher<br />
gab es jedoch aufgrund technischer<br />
Herausforderungen keine<br />
Möglichkeit, Patientinnen und Patienten<br />
mit der neuen Röntgentechnologie<br />
in einem klinischen CT-Gerät<br />
zu untersuchen.<br />
Zwei in einem<br />
Ein Forschungsteam um Franz<br />
Pfeiffer, Professor für biomedizinische<br />
Physik und Direktor des<br />
Munich Institute of Biomedical Engineering<br />
der TUM, hat nun ein CT-<br />
Gerät so weiterentwickelt, dass es<br />
beide Röntgentechnologien kombiniert.<br />
„Wir konnten erstmals zeigen,<br />
dass sich das Dunkelfeld-<br />
Röntgen auch in einen klinischen<br />
Computer tomographen integrieren<br />
lässt. Obgleich noch eine neue Technologie,<br />
zeigen vorangegangene,<br />
vorklinische Studien mit Mäusen<br />
bereits deutliche Vorteile der Dunkelfeld-Computertomographie,<br />
vor<br />
allem für die Bildgebung von Lungengewebe“,<br />
sagt Franz Pfeiffer,<br />
Leiter der Studie.<br />
Der neue CT-Prototyp wurde<br />
bereits erfolgreich mit einem sogenannten<br />
Thorax Phantom, einem<br />
künstlichen Modell eines menschlichen<br />
Oberkörpers, getestet, und ist<br />
groß genug für den geplanten Einsatz<br />
bei Patientinnen und Patienten.<br />
Konventionelles Röntgen<br />
Auf dem Weg von der Röntgenquelle<br />
zum Detektor wird Röntgenlicht<br />
durch das dazwischenliegende<br />
Gewebe abgeschwächt. Konventionelles<br />
Röntgen nutzt diesen Effekt<br />
zur Bildgebung, da die Abschwächung<br />
je nach Art und Struktur des<br />
Gewebes unterschiedlich stark ist.<br />
Dadurch erscheinen Strukturen wie<br />
beispielsweise Knochen, die das<br />
Röntgenlicht stärker abschwächen,<br />
im konventionellen Röntgenbild hell,<br />
während durchlässigeres Gewebe<br />
wie die Lunge dunkel erscheint.<br />
Dunkelfeld-Röntgen<br />
Dunkelfeld-Röntgen nutzt hingegen<br />
die Streuung des Röntgenlichts.<br />
Trifft Röntgenlicht auf Materialien<br />
unterschiedlicher Dichte, wie<br />
zum Beispiel an den Grenzflächen<br />
zwischen Lungengewebe und Luft,<br />
wird es kleinwinklig gestreut. Wertet<br />
man diese Kleinwinkelstreuung<br />
aus, erhält man zusätzliche Informationen<br />
über feinste Gewebestrukturen,<br />
die mit konventionellen Röntgenverfahren<br />
nicht auflösbar wären.<br />
Gittertechnologie für das<br />
Dunkelfeld-Röntgen<br />
Um das gestreute Röntgenlicht<br />
detektieren zu können, sind spezielle<br />
optische Elemente, sogenannte<br />
mikrostrukturierte Gitter,<br />
nötig. Diese werden zwischen Röntgenquelle<br />
und Detektor angebracht.<br />
Wenn das Röntgenlicht die Gitter<br />
passiert, entsteht ein charakteristisches<br />
Muster auf dem Detektor.<br />
Platziert man eine Probe oder Person<br />
zwischen den Gittern, verändert<br />
sich das Muster. Dadurch sind<br />
Rückschlüsse auf die Struktur der<br />
Probe oder das Gewebe der Person<br />
möglich.<br />
Neue Hard- und<br />
Softwarekomponenten für<br />
die Dunkelfeld-CT<br />
Die Umsetzung der Dunkelfeld-<br />
Methode in einem CT-Gerät für<br />
78 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Aus Forschung Rubrikund Technik<br />
die menschliche Größe bringt verschiedene<br />
technische Herausforderungen<br />
mit sich. Deswegen war die<br />
Größe von Dunkelfeld-CT-Geräten<br />
bisher auf deutlich kleinere Dimensionen<br />
beschränkt, die für den Einsatz<br />
beim Menschen nicht ausreichen.<br />
Außer der Größe stellt auch<br />
die schnell rotierende Scan-Einheit<br />
spezielle Anforderungen an die technischen<br />
Komponenten.<br />
Die Scan-Einheit von CT- Geräten,<br />
Gantry genannt, rotiert sehr schnell.<br />
Dabei entstehen Vibrationen, die<br />
Auswirkungen auf die fein abgestimmte<br />
Technik im Inneren des<br />
Geräts haben. Auf der Basis einer<br />
detaillierten Analyse der Vibrationen<br />
gelang es dem Forschungsteam,<br />
die Vibrationen sogar zu nutzen,<br />
um die für die Dunkelfeld-Bildgebung<br />
notwendige Verschiebung<br />
der Gitter gegeneinander zu realisieren.<br />
Für die Auswertung der Scans<br />
entwickelten sie neue Algorithmen,<br />
die auf der Grundlage von Referenzscans<br />
die auf Vibrationen zurückzuführenden<br />
Effekte herausrechnen.<br />
Zusätzliche Informationen<br />
für Diagnosen in der Klinik<br />
„Mit dem Dunkelfeld-CT- Prototyp<br />
können wir beim gleichen Scan-<br />
Durchgang konventionelle Röntgenaufnahmen<br />
und Dunkelfeld-Aufnahmen<br />
machen. Dadurch gewinnen<br />
wir zusätzliche Informationen.<br />
Diese könnten zukünftig nicht nur<br />
bei der Diagnose von Lungenkrankheiten,<br />
sondern beispielsweise<br />
auch bei der Diagnose von<br />
Nierensteinen und Ablagerungen<br />
im Gewebe von Vorteil sein“¸ sagt<br />
Manuel Viermetz, einer der beiden<br />
Erstautoren der Studie.<br />
Die Forschenden planen, die Bildgebung<br />
mit dem Dunkelfeld-Computertomographen<br />
im nächsten<br />
Schritt noch weiter zu optimieren<br />
und das Gerät für den ersten Einsatz<br />
bei Patientinnen und Patienten<br />
vorzubereiten.<br />
Publikation:<br />
Dark-field computed tomography<br />
reaches the human scale. Manuel<br />
Viermetz, Nikolai Gustschin, Clemens<br />
Schmid, Jakob Haeusele,<br />
Maximilian von Teuffenbach, Pascal<br />
Meyer, Frank Bergner, Tobias Lasser,<br />
Roland Proksa, Thomas Koehler<br />
und Franz Pfeiffer. PNAS, Februar<br />
<strong>2022</strong>. DOI: https://doi.org/10.1073/<br />
pnas.2118799119<br />
Mehr Informationen:<br />
Mitautor Thomas Köhler ( Philips<br />
Research) ist Rudolf Diesel Industry<br />
Fellow des TUM Institute for Advanced<br />
Study (TUM-IAS), das aus<br />
Mitteln der Exzellenzinitiative des<br />
Bundes und der Länder sowie des<br />
Marie Curie COFUND-Programm<br />
der EU gefördert wird.<br />
Die Arbeiten wurden unterstützt<br />
durch das European Research<br />
Council im Rahmen eines Advanced<br />
Grants und die Philips GmbH<br />
Market DACH.<br />
Ein Teil der Arbeiten wurde in<br />
Kooperation mit der Karlsruhe<br />
Nano Micro Facility (KNMF), einer<br />
Helmholtz-Forschungsinfrastruktur<br />
am Karlsruher Institut für Technologie<br />
(KIT), durchgeführt.<br />
Prof. Dr. Franz Pfeiffer ist Direktor<br />
des Munich Institute of Biomedical<br />
Engineering (MIBE). Das<br />
MIBE ist ein Integrative Research<br />
Institute der Technischen Universität<br />
München (TUM). Am MIBE<br />
entwickeln und verbessern Forscher<br />
aus der Medizin, den Naturwissenschaften<br />
und Ingenieurwissenschaften<br />
gemeinsam Verfahren<br />
zur Diagnose, Prävention und<br />
Behandlung von Krankheiten. Sie<br />
arbeiten auch an Technologien,<br />
die körperliche Einschränkungen<br />
ausgleichen. Die Aktivitäten reichen<br />
dabei von der Untersuchung<br />
grundlegender wissenschaftlicher<br />
Prinzipien bis zu deren Anwendung<br />
in medizinischen Geräten,<br />
Medikamenten oder Computerprogrammen.<br />
◄<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
79
Aus Forschung und Technik<br />
Fraunhofer-Technologie revolutioniert<br />
den 3D-Druck von Augenprothesen<br />
...der weltweit erste Patient, der mit einer vollständig digital gedruckten 3D-Augenprothese versorgt wird...<br />
(© Professor Mandeep Sagoo, Facharzt für Augenheilkunde am Moorfields Eye Hospital und Professor für Augenheilkunde am NIHR Biomedical Research<br />
Centre am Moorfields Eye Hospital und UCL Institute of Ophthalmology)<br />
Fraunhofer-Institut für<br />
Graphische Datenverarbeitung<br />
IGD<br />
www.igd.fraunhofer.de<br />
Augenprothesen werden in<br />
Zukunft mit 3D-Druckern hergestellt.<br />
Das Fraunhofer IGD hat eine<br />
Reihe von Technologien entwickelt,<br />
die die bisherige, rein manuelle Herstellung<br />
individueller Prothesen<br />
ablösen. Die Fraunhofer-Software<br />
Cuttlefish:Eye nutzt einen 3D-Scan<br />
der Augenhöhle und ein farbkalibriertes<br />
Foto des gesunden Auges,<br />
um das 3D-Modell des Prothesenauges<br />
zu erstellen. Der Cuttlefish<br />
3D-Druckertreiber von Fraunhofer<br />
wird verwendet, um das Modell<br />
auf einem Multifarb-Multimaterial-<br />
3D-Drucker zu drucken.<br />
Schnell zur passenden<br />
Prothese<br />
Eine 3D-gedruckte Augenprothese<br />
wird nicht nur in einem Bruchteil<br />
der Zeit hergestellt, die das herkömmliche<br />
Verfahren benötigt, sondern<br />
die Prothese sieht auch realistischer<br />
aus. Möglich machen dies die<br />
Algorithmen von Cuttlefish:Eye, einer<br />
Softwarelösung des Fraunhofer-<br />
Instituts für Graphische Datenverarbeitung<br />
IGD. In enger Zusammenarbeit<br />
mit der britischen Firma<br />
Ocupeye Ltd. hat das Darmstädter<br />
Forschungsteam ein einzigartiges<br />
Verfahren entwickelt, um aus einem<br />
Scan der Augenhöhle und einem<br />
Foto des gesunden Auges ein virtuelles<br />
Modell zu erstellen. Dieses<br />
dient als zuverlässige digitale Plattform<br />
für den 3D-Druck. Die bahnbrechende<br />
Technologie zur Herstellung<br />
von Prothesen wird nun in<br />
einer klinischen Studie am Moorfields<br />
Eye Hospital in London erstmals<br />
bei Patienten eingesetzt.<br />
Digitales Auge<br />
Professor Mandeep Sagoo, Facharzt<br />
für Augenheilkunde in Moorfields,<br />
fügte hinzu: „Wir sind von<br />
dem Potenzial dieses vollständig<br />
digitalen Auges begeistert. Dies<br />
war das Ergebnis der vierjährigen<br />
Entwicklung einer hochentwickelten<br />
Technologie in Zusammenarbeit<br />
mit dem Moorfields Eye Hospital,<br />
dem UCL Institute of Ophthalmology,<br />
Ocupeye Ltd. und Fraunhofer.<br />
Wir hoffen, dass uns die bevorstehende<br />
klinische Studie zuverlässige<br />
Erkenntnisse über den Mehrwert<br />
dieser neuen Technologie liefern<br />
und die Vorteile für die Patienten<br />
aufzeigen wird. Die Technologie<br />
hat eindeutig das Potenzial,<br />
die Wartelisten zu verkürzen.“<br />
Augenprothese herstellen<br />
Augenprothesen werden immer<br />
dann notwendig, wenn ein Auge<br />
aus gesundheitlichen Gründen<br />
operativ entfernt werden musste,<br />
z. B. infolge einer schweren Verletzung<br />
oder einer lebensbedrohlichen<br />
Krankheit wie Augenkrebs.<br />
Erkrankungen, von denen in Europa<br />
etwa eine dreiviertel Million Menschen<br />
und weltweit über acht Millionen<br />
betroffen sind. Die Methode,<br />
die Augenhöhle individuell zu vermessen<br />
und die Prothesen herzustellen,<br />
ist seit vielen Jahrzehnten<br />
weitgehend unverändert geblieben.<br />
Die invasive Abformung kann<br />
unangenehm sein und ist bei Kindern<br />
eine belastende Erfahrung,<br />
die oft eine Vollnarkose erfordert.<br />
Der anschließende handwerkliche,<br />
zeitaufwändige Herstellungsprozess<br />
führt zu einer mehrmonatigen<br />
Warte zeit und verschlimmert damit<br />
die ohnehin schon belastende Zeit<br />
für den Patienten. Das neue Verfahren,<br />
bei dem modernste 3D-Drucktechnologien<br />
zum Einsatz kommen,<br />
beschleunigt die Produktion erheblich<br />
und bietet den Patienten eine<br />
schnellere, bessere und insgesamt<br />
komfortablere Erfahrung.<br />
Prozesschritte<br />
Der Ersttermin für die 3D-Prothese<br />
des Patienten beginnt mit<br />
einem 2,4 Sekunden dauernden,<br />
nicht invasiven, nicht ionisierenden<br />
Scan mit einem speziell modifizierten<br />
optischen Kohärenztomographen<br />
für die Augen, der von<br />
TOMEY Japan hergestellt wird.<br />
Der medizinische Scanner wird<br />
80 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Aus Forschung und Technik<br />
Steve Verze ist der erste Patient weltweit, der am 25. November 2021 im<br />
Moorfields Eye Hospital in London mit einer vollständig digital gedruckten<br />
Augenprothese versorgt wurde. (© Moorfields Eye Hospital NHS Foundation<br />
Trust)<br />
routinemäßig in einer Krankenhausumgebung<br />
verwendet. Der<br />
resultierende Scan der Augenhöhle<br />
und das farbkalibrierte Bild<br />
des gesunden Auges werden digital<br />
an das Fraunhofer IGD übertragen.<br />
Tomey hat die Funktionen<br />
des Gerätes so optimiert, dass die<br />
Augenhöhle des entfernten Auges<br />
präzise vermessen und zusätzlich<br />
ein farbkalibriertes Foto des gesunden<br />
Auges erstellt wird. Aus diesen<br />
Daten erstellt Cuttlefish:Eye in<br />
ebenso kurzer Zeit ein 3D-Druckmodell.<br />
Angesteuert werden die<br />
Drucker über den universellen<br />
3D-Druckertreiber Cuttlefish, der<br />
sich durch seine Farbkonsistenz<br />
sowie die realistische Darstellung<br />
auch transparenter Materialien<br />
auszeichnet. Die Technologie<br />
des Fraunhofer IGD ist weltweit<br />
mit vielen verschiedenen Druckertypen<br />
im Einsatz. Gedruckt werden<br />
die 3D-Prothesen von der Lupburger<br />
Fit AG, die über langjährige<br />
Erfahrung in der additiven Fertigung,<br />
insbesondere im Bereich<br />
der Medizintechnik, verfügt. Nach<br />
dem Druck werden die Prothesen<br />
von einem Team erfahrener Okularisten<br />
geprüft und fertig poliert. Mit<br />
einem einzigen 3D-Drucker kann<br />
Ocupeye potenziell den jährlichen<br />
Bedarf von rund 10.000 Prothesen<br />
für den britischen Markt decken.<br />
Gordon Bott, CEO von Ocupeye<br />
Ltd, fügte hinzu: „Gemeinsam mit<br />
Fraunhofer haben wir die erste<br />
3D-gedruckte Augenprothese für<br />
den Menschen entwickelt. Es gibt<br />
jetzt eine vollständige Technologie,<br />
die das Potenzial hat, die Erwartungen<br />
der Patienten an Augenprothesen<br />
neu zu definieren.“<br />
Strenge Qualitätskontrollen<br />
Jeder Schritt des neuen Herstellungsverfahrens<br />
wurde strengen<br />
Qualitätskontrollen unterworfen.<br />
So ist die Cuttlefish:Eye-<br />
Software als Medizinprodukt der<br />
Klasse 1 zertifiziert. Die Materialien<br />
für den 3D-Druck wurden umfangreichen<br />
und gründlichen Biokompatibilitätstests<br />
unterzogen, bevor<br />
die britische Aufsichtsbehörde für<br />
Arzneimittel und Gesundheitsprodukte<br />
- MHRA - die Genehmigung<br />
für eine klinische Studie erteilte. Für<br />
die klinische Studie werden etwa<br />
40 Patienten rekrutiert, die eine<br />
3D-gedruckte Augenprothese erhalten.<br />
Sie werden im Laufe eines Jahres<br />
mehrmals von qualifiziertem Klinikpersonal<br />
untersucht und berichten<br />
über ihre Erfahrungen.<br />
Dies ist ein wichtiger Schritt zur<br />
Verwirklichung der Vision bedürftigen<br />
Patienten routinemäßig eine<br />
realistische medizinische Augenprothese<br />
zur Verfügung zu stellen.<br />
Ermöglicht wird dies durch einen<br />
hochgradig „disruptiven“ innovativen<br />
Prozess, der mit einem medizinischen<br />
Gerät für die optische<br />
Kohärenztomographie beginnt, das<br />
von Tomey Japan hergestellt wird<br />
und dessen europäischer Hauptsitz<br />
sich in Nürnberg befindet. Auf<br />
Grundlage der bereits in der Forschungs-<br />
und Entwicklungsphase<br />
gewonnenen Erkenntnisse hat<br />
Tomey die neuen Funktionalitäten<br />
als Standard in die nächste Gerätegeneration<br />
übernommen.<br />
Potenziell könnte mit nur einem<br />
Gerät pro Klinik und dem Einsatz<br />
einer kleinen Anzahl geografisch<br />
verteilter 3D-Drucker der geschätzte<br />
Weltmarktbedarf von acht Millionen<br />
Menschen - etwa 0,1 Prozent<br />
der Weltbevölkerung - gedeckt<br />
werden. ◄<br />
Fachbücher für die Praxis<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
Digitale Oszilloskope<br />
Der Weg zum<br />
professionellen<br />
Messen<br />
Joachim Müller<br />
Format 21 x 28 cm, Broschur, 388 Seiten,<br />
ISBN 978-3-88976-168-2<br />
beam-Verlag 2017, 24,95 €<br />
Ein Blick in den Inhalt zeigt, in welcher Breite<br />
das Thema behandelt wird:<br />
• Verbindung zum Messobjekt über passive<br />
und aktive Messköpfe<br />
• Das Vertikalsystem – Frontend und Analog-<br />
Digital-Converter<br />
• Das Horizontalsystem – Sampling und<br />
Akquisition<br />
• Trigger-System<br />
• Frequenzanalyse-Funktion – FFT<br />
• Praxis-Demonstationen: Untersuchung<br />
von Taktsignalen, Demonstration Aliasing,<br />
Einfluss der Tastkopfimpedanz<br />
• Einstellungen der Dezimation, Rekonstruktion,<br />
Interpolation<br />
• Die „Sünden“ beim Masseanschluss<br />
• EMV-Messung an einem Schaltnetzteil<br />
• Messung der Kanalleistung<br />
Weitere Themen für die praktischen Anwendungs-Demos<br />
sind u.a.: Abgleich passiver<br />
Tastköpfe, Demonstration der Blindzeit, Demonstration<br />
FFT, Ratgeber Spektrumdarstellung,<br />
Dezimation, Interpolation, Samplerate,<br />
Ratgeber: Gekonnt triggern.<br />
Im Anhang des Werks findet sich eine umfassende<br />
Zusammenstellung der verwendeten<br />
Formeln und Diagramme.<br />
Unser gesamtes Buchprogramm finden Sie unter www.beam-verlag.de<br />
oder bestellen Sie über info@beam-verlag.de<br />
81
IPCs/Embedded Systeme<br />
Entwärmen - warum?<br />
Verlängerte Lebensdauer ist nur ein Argument<br />
In Maschinen für die Chipfertigung, wie etwa bei den Bondern Series 56i von F&S Bondtec, sind Lüfter verboten<br />
© F&S Bondtec<br />
Elektronikbaugruppen sind temperaturempfindlich:<br />
10 °C mehr halbieren<br />
die Lebensdauer, lautet eine<br />
gängige Faustregel. Die Gründe sind<br />
vielfältig. Ob chemische Reaktionen<br />
in Elektrolytkondensatoren oder<br />
thermischer Stress von Bondverbindungen<br />
in Halbleiterbauelementen<br />
- in Summe führt Hitze zum vorzeitigen<br />
Ausfall. Eine optimale Entwärmung<br />
sorgt also dafür, dass so<br />
wenig (Verlust-)Wärme wie möglich<br />
entsteht - und zweitens die unvermeidbare<br />
Erwärmung so gut wie<br />
möglich abgeführt wird.<br />
Autor:<br />
Tom Weber,<br />
Technischer Redakteur<br />
EFCO Electronics GmbH<br />
https://efcotec.com<br />
90 oder 98 %<br />
Wirkungsgrad?<br />
„Ein Wirkungsgrad im Netzteil<br />
von 90 % ist doch gut; ob 92 % oder<br />
95 % spielt keine große Rolle” - von<br />
wegen. Die Differenz zu den 100 %<br />
ist im Wesentlichen Abwärme. Bei<br />
90 % Wirkungsgrad sind es also<br />
10 % Abwärme, bei 98 % sind es<br />
nur noch 2%. Das heißt im umgekehrt:<br />
96,5 % Wirkungsgrad bedeuten<br />
½ der Abwärme von 90 % und<br />
die Hälfte der Abwärme von 93 %.<br />
In einem kleinen, geschlossenen<br />
Gerät, das rund um die Uhr läuft,<br />
ist es ein gewaltiger Unterschied, ob<br />
das Netzteil permanent 20 W Wärme<br />
einträgt - oder nur 7 W (Bild 2).<br />
Nennlast und Teillast<br />
Im Nennbetrieb erreichen Standard-Netzteile<br />
meist hohe (Datenblatt-)Wirkungsgrade,<br />
die für die<br />
Praxis nur eine bedingte Aussagekraft<br />
haben. Denn: Die nachgeschaltete<br />
Elektronik läuft in aller Regel<br />
die meiste Zeit in Teillast - und da<br />
kommen viele Standard-Lösungen<br />
nicht über 85 % Wirkungsgrad hinaus.<br />
Die Konsequenz: Das Netzteil<br />
verursacht im Regelbetrieb mehr<br />
Abwärme, als unter Volllast. Deshalb<br />
ist es wichtig, auf moderne<br />
Netzteil-Konzepte zu achten. Diese<br />
gewährleisten einen hohen Wirkungsgrad<br />
über einen breiten Leistungsbereich<br />
(Bild 3).<br />
Überdimensionieren macht<br />
trotzdem Sinn<br />
Wird Elektronik permanent an<br />
ihrer Leistungsgrenze betrieben,<br />
wird es technisch schwierig, die<br />
Abwärme aus den Chips zu bekommen.<br />
Entsprechend gibt etwa Elec-<br />
Con eine MTBF von 300.000 Stunden<br />
bei 80 % Last an - und von<br />
200.000 bei 100 %. Hat also ein<br />
Gerät einen Leistungsbedarf von<br />
135 W, sollte kein 140-W-Netzteil<br />
eingesetzt werden, sondern mindestens<br />
eines mit einer Nennleistung<br />
von 170 W.<br />
Bedeutung für kompakte<br />
Geräte<br />
Dies gilt insbesondere für Industrie-PCs<br />
mit PoE, welche die angeschlossene<br />
Peripherie über das<br />
Ethernet-Kabel mit Strom versorgen<br />
(PoE: Power over Ethernet).<br />
Hier kann der Hersteller nicht wissen,<br />
welche Leistungen das Gesamtsystem<br />
schlussendlich brauchen<br />
wird. PC-Netzteile liefern beispielsweise<br />
bis zu 200 W - während der<br />
IPC selbst kaum 30 W benötigt. Nur<br />
hohe Wirkungsgrade über einen<br />
breiten Leistungsbereich ermöglichen<br />
die Konstruktion eines leistungsfähigen,<br />
dauerlast-geeigneten<br />
Bildbearbeitungsrechners, der<br />
ohne jeglichen Lüfter auskommt.<br />
Derating beachten<br />
Häufig können Netzteile bei<br />
höheren Umgebungstemperaturen<br />
ihre volle Nennleistung nur<br />
dann erbringen, wenn sie zusätzlich<br />
gekühlt werden. Dazu ein Beispiel:<br />
Ein Netzteil arbeitet bis 55 °C<br />
ohne zusätzlichen Kühlkörper; darüber<br />
setzt ein Derating von 2,6 W/K<br />
ein. Soll das Gesamtgerät für einen<br />
Einsatz bei +60 °C ausgelegt werden,<br />
stehen ohne Zusatzkühlung<br />
rechnerisch 140-((60-55)*2,6 W) =<br />
127 W zur Versorgung der Geräteelektronik<br />
zur Verfügung.<br />
Bild 2: Der Industrie-PC Smart SL ist so groß wie ein Taschenbuch, bietet aber<br />
trotzdem einen mSATA-Schacht sowie zwei mini-PCIe-Slots mit USIM. © EFCO<br />
82 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
IPCs/Embedded Systeme<br />
Bild 3: Verlauf des Wirkungsgrads eines digital geregelten diPSU-Wandlers von Elec-Con über die abgegebene<br />
Leistung © Elec-Con<br />
Ein Netzteil liefert 250 W Leistung<br />
bis 40 °C Umgebungstemperatur.<br />
Darüber setzt ein Derating<br />
von 2,5%/K ein. Bei der gleichen<br />
Aufgabenstellung wie oben<br />
kann das Netzteil also mit 250-<br />
((60-40)*2,5 %) = 125 W belastet<br />
werden.<br />
Benötigt das Gerät z. B. 135 W,<br />
muss die Abwärme des Netzteils<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
gezielt abgeführt werden. Die<br />
meist einfachste Möglichkeit ist,<br />
das Netzteil mittels eines Wärmeleitkissens<br />
am Gehäuse zu montieren.<br />
Je höher die Wärmeleitfähigkeit<br />
des Gehäusematerials,<br />
desto wirkungsvoller ist das. Entsprechend<br />
haben die Industrie-<br />
PCs von EFCO alle ein Gehäuse<br />
aus Aluminium.<br />
VA-Gehäuse erfordern mehr<br />
Nachdenken<br />
In Applikationen mit erhöhten<br />
Hygiene-Anforderungen ist Edelstahl<br />
das Gehäusematerial der<br />
Wahl - und zudem meist hermetisch<br />
geschlossen. VA ist ein vergleichsweise<br />
schlechter Wärmeleiter.<br />
Die Abwärme gezielt aus dem<br />
Gehäuse zu bekommen ist also<br />
Bild 4: Maßzeichnung eines diPSU-Wandlers. Der schraffierte Bereich kennzeichnet die Fläche, welche bei höheren<br />
Umgebungstemperaturen per Wärmeleitkissen an einen Kühlkörper angebunden werden sollte © Elec-Con<br />
alles andere als trivial. Eine Idee<br />
könnte ein Lüfter im Inneren sein,<br />
der die Abwärme verwirbelt und<br />
dafür sorgt, dass im Prinzip das<br />
ganze Gehäuse als Wärme senke<br />
dient. Gegebenenfalls ist auch ein<br />
Halbeinbau eine probate Lösung.<br />
Hotspots erkennen<br />
Platinen erwärmen sich nicht<br />
gleichmäßig; meist entsteht die Verlustleistung<br />
punktuell in bestimmten<br />
Bauteilen, etwa Schalt-Transistoren,<br />
Prozessoren oder Induktivitäten.<br />
Diese Bauteile - oder bestimmte<br />
Regionen einer Platine - lassen<br />
sich gut mit Wärmeleitpads an<br />
Kühlkörper oder Heatpipes anbinden.<br />
Die Hersteller geben in aller<br />
Regel in ihren Datenblättern an,<br />
in welchen Bereichen sich die Platine<br />
am meisten erwärmt, und wo<br />
damit eine thermische Anbindung<br />
an eine externe Kühllösung besonders<br />
sinnvoll ist (Bild 4).<br />
Heatpipe<br />
Eine Heatpipe funktioniert ähnlich<br />
wie ein Kühlschrank, nur ohne<br />
Kompressor: An der heißen Seite<br />
verdampft ein Wärmeträger und<br />
nimmt so die Abwärme auf. Auf der<br />
kalten Seite - also z. B. am Kühlkörper<br />
- kondensiert das Gas. Dadurch<br />
verringert es sein Volumen, weiteres<br />
heißes Gas kann nachströmen.<br />
Der Wärmeträger wird wieder in die<br />
heiße Zone zurückgedrückt. Wichtig<br />
dabei: Die kalte Seite muss die<br />
Wärme aufnehmen bzw. an die<br />
Umgebung abgeben können. EFCO<br />
beispielsweise verfügt über tiefes<br />
Heatpipe-Knowhow.<br />
Natürliche Konvektion<br />
nutzen<br />
Warme Luft steigt nach oben.<br />
Entsprechend sollten Kühlkörper<br />
so angeordnet sein, dass die Luft<br />
auf ihrem Weg nach oben an ihnen<br />
entlang streichen kann. Das bedeutet<br />
zweierlei: Zum einen, dass die<br />
temperaturempfindlichen Baugruppen<br />
nach unten gehören, zum anderen,<br />
aber leider auch dass es oben<br />
im Gerät zum Wärmestau kommen<br />
kann. Dagegen hilft die Oberfläche<br />
des Gehäuses durch „Kühlrippen”<br />
zu vergrößern. In Verbindung mit<br />
einem Aluminium-Gehäuse gelingt<br />
es so, leistungsfähige Industrierechner<br />
zu bauen, welche bis +70 °C<br />
Umgebungstemperatur rund um die<br />
Uhr ohne Lüfter eingesetzt werden<br />
83
IPCs/Embedded Systeme<br />
Bild 5: Bei lüfterlosen IPCs steckt viel Engineering in optimalen<br />
Wirkungsgraden und effizienter Entwärmung. © EFCO<br />
können. Ein Beispiel dafür ist der<br />
EFCO Smart SL, welcher etwa als<br />
On-premise gehostete Kommunikationsanlage<br />
in Arztpraxen und kleineren<br />
Unternehmen eingesetzt wird.<br />
Zwangskühlung<br />
Wenn Kühlrippen und Konvektion<br />
nicht mehr ausreichen, kommt „forcierte<br />
Kühlung” zum Einsatz - also<br />
einer oder mehrere Lüfter. Doch<br />
diese machen nicht nur akustisch<br />
und durch Vibrationen auf ihre<br />
Arbeit aufmerksam. Im industriellen<br />
Umfeld kann der aufgewirbelte<br />
Staub zudem leitfähig sein, oder<br />
abrasiv und damit die Lager des Lüfters<br />
auf Dauer zerstören. Einfache<br />
Filtermatten bieten Abhilfe, verringern<br />
aber den Luftdurchsatz. Wurde<br />
das nicht von Anfang an berücksichtigt,<br />
wird der Lüfter laut, weil er entsprechend<br />
schneller drehen muss,<br />
um genügend Luft durch das Gerät<br />
zu bewegen.<br />
Tipp: Bei Zwangskühlung immer<br />
prüfen, ob sich statt eines Lüfters<br />
mehrere verwenden lassen, die dann<br />
insgesamt langsamer drehen. Das<br />
kann akustische Vorteile haben -<br />
und vor allem ist es besser für die<br />
Ausfallsicherheit.<br />
Sinnvoll kombinieren<br />
Wenn schon zwangsgeführte<br />
Konvektion (eine schöne Umschreibung<br />
für Lüfter) eingesetzt werden<br />
muss, sollten Kühlkörper in den Luftstrom<br />
gelegt werden, ggf. unter Verwendung<br />
von Luftleitblechen oder<br />
Luftkanälen. Auch die Kombination<br />
von Heatpipe und Lüfter kann<br />
sinnvoll sein, etwa um die konzentrierte<br />
hohe Abwärme eines Hochleistungs-Grafikchips<br />
gezielt abzuführen,<br />
damit das Mainboard nicht<br />
„gekocht” wird. Diesen „Trick” nutzt<br />
etwa der AIHD von EFCO.<br />
Elektrisch kühlen<br />
In zahlreichen Applikationen wie<br />
in der Lebensmittelindustrie oder in<br />
der Medizintechnik scheiden Lüfter<br />
aus prinzipiellen Überlegungen aus,<br />
weil sie einer regelmäßigen Reinigung<br />
/ Desinfektion buchstäblich<br />
im Wege stehen. Hier können Peltier-Elemente<br />
helfen. Sie erzeugen<br />
geräuschlos und ohne Vibrationen<br />
rein aus Strom Kälte oder Wärme.<br />
Ein weiterer Vorteil: sie arbeiten<br />
ohne Medien und können daher in<br />
beliebigen Einbaulagen betrieben<br />
werden. Zwar ist der Wirkungsgrad<br />
beschränkt und das Material<br />
teuer - aber sie sind eine der wenigen<br />
praxis tauglichen Lösungen,<br />
um hermetisch dichte Geräte sinnvoll<br />
zu entwärmen oder empfindliche<br />
Sensor elektronik auf konstanter<br />
Temperatur zu halten.<br />
Tipp: Werden größere Peltier-<br />
Elemente stetig unter Vollast hart<br />
ein- und ausgeschaltet, führt die<br />
Wärme ausdehnung zu mechanischem<br />
Stress, der bis zum Frühausfall<br />
führen kann.<br />
Kühlschrank im<br />
Schaltschrank<br />
Ist die Einbaulage stabil und die<br />
Verlustwärme groß, können auch<br />
Kompressor-Kühlgeräte, wie beim<br />
heimischen Kühlschrank, sinnvoll<br />
eingesetzt werden. Probleme bereiten<br />
auch hier Geräusche, Vibrationen<br />
und/oder chemische Medien.<br />
Saubere Trennung zwischen<br />
drinnen und draußen<br />
Sowohl Peltier- als auch Kompressor-Kühlgeräte<br />
erlauben den<br />
sogenannten „Halbeinbau”. Das<br />
bedeutet, dass die Atmosphäre im<br />
Inneren des Geräts vollständig von<br />
der Umgebungsluft getrennt bleibt.<br />
Die Kälte wird auf der Innenseite im<br />
Gerät erzeugt; die entsprechende<br />
Wärme auf der Außenseite. Der<br />
Wärmetransport durch das Gehäuse<br />
erfolgt entweder durch simplen Kontakt<br />
(Peltier), oder durch das Kältemittel.<br />
Auf der Außenseite (Umgebungsluft)<br />
lässt sich dann eine relativ<br />
einfache Zwangskühlung realisieren,<br />
die zudem wartbar ist, ohne das<br />
Gerät öffnen zu müssen.<br />
Zusammenfassung / Tipps<br />
und Tricks<br />
• Achten Sie auf einen hohen Wirkungsgrad<br />
der Wandler in der<br />
Stromversorgung. So lassen<br />
sich oft 10...15 % der Verlustwärme<br />
ohne Entwicklungsaufwand<br />
beseitigen.<br />
• Eliminieren Sie einfache Steckernetzteile;<br />
deren Wirkungsgrad ist<br />
meist deutlich unter 90 %; zudem<br />
sind sie typische Schwachstellen<br />
für Geräteausfälle.<br />
• Viele IPCs, darunter alle Serien<br />
von EFCO, haben ein hocheffizientes<br />
Netzteil mit Weitbereichseingang.<br />
Dieses kommt mit Spannungsschwankungen<br />
meist besser<br />
zurecht, als die peripheren Geräte.<br />
• Nutzen Sie daher PoE zur Versorgung<br />
der Peripherie, oder galvanisch<br />
getrennte, externe PoE-<br />
Wandler, wie den DC2454-110<br />
ISO von Elec-Con.<br />
• Beachten Sie bei PoE die Leistungsgrenze<br />
der verwendeten<br />
Schnittstelle (bei EFCO z. B. meist<br />
IEEE 802.3at und damit 25,5 W<br />
pro Port; maximal 200 W Summenleistung<br />
für das Gesamtgerät).<br />
• Spannungsstabilisatoren bzw.<br />
Buck-Boost-Wandler helfen bei<br />
stark schwankenden Versorgungen<br />
- oder wenn die Elektronik aus<br />
ganz unterschiedlichen Quellen<br />
versorgt werden soll (z. B. LKW<br />
und PKW). Achten sie dabei auf<br />
ein schnelles, nahtloses Umschalten,<br />
wenn die Eingangsspannung<br />
im Bereich der Ausgangsspannung<br />
schwankt.<br />
• Nutzen Sie bei komplexen Fragestellungen<br />
(z. B. mehrere Wärmequellen,<br />
Reihenaufstellung von<br />
Schaltschränken) kostenlose<br />
Berechnungstools wie etwa unter<br />
https://lm-therm.de/service/berechnungstool/,<br />
um zu einer ersten<br />
Abschätzung zu gelangen. ◄<br />
Eskalationsstufen bei der Entwärmung<br />
lüfterlos (Wärmeableitung und<br />
natürliche Konvektion)<br />
Heatpipe<br />
Peltier<br />
Zwangskühlung (Lüfter)<br />
Klimagerät<br />
Halbeinbau<br />
die günstigste, einfachste, ruhigste und umweltfreundlichste Lösung<br />
ideal zum Entwärmen von Hotspots, z. B. Endstufen<br />
wenn Abwärme aktiv „vernichtet” werden muss; sinnvoll ab 30 bis ca. 500 W<br />
Grundsätzlich wirkungsvoll und häufig gewählt - verursacht aber Geräusche, Vibrationen und Luftbewegung.<br />
Hilft bei geschlossenen Geräten die Abwärme zu verwirbeln und zu verteilen. Benötigt aber in aller Regel<br />
unerwünschte Öffnungen im Gerät für den Luftaustausch<br />
Mit allen Vor- und Nachteilen eines Kühlschranks. Sinnvoll ab ca. 350 W Abwärme<br />
Atmosphärische Trennung zwischen Innen und Außen. Fast für alle industriellen Anwendungen geeignet; in<br />
aller Regel die teuerste Lösung.<br />
84 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Komponenten<br />
Wie entwickelt man ein besseres<br />
Pulsoximeter?<br />
Bild 1: Licht-Extinktionsfaktor von Hämoglobin<br />
Autor:<br />
Robert Finnerty,<br />
Systems Applications Engineer<br />
Analog Devices<br />
www.analog.com<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
Das Design zweckmäßiger und<br />
weniger Strom verbrauchender<br />
Medizingeräte wird immer wichtiger.<br />
Der vorliegende Artikel befasst sich<br />
mit den Grundlagen der SpO 2 -Messung<br />
und zeigt, wie eine neue<br />
Generation optischer AFEs (Analog<br />
Front Ends) zur Entwicklung<br />
besserer Pulsoximeter beitragen<br />
kann. Die neuen Geräte können<br />
neben weniger Designkomplexität<br />
auch mit geringeren Anforderungen<br />
an die mechanische Konstruktion<br />
sowie einem reduzierten<br />
Stromverbrauch aufwarten.<br />
Die Messung der peripheren<br />
kapillaren Blutsauerstoffsättigung<br />
(SpO 2 ) erfolgt traditionell an der<br />
Peripherie des Körpers, und zwar<br />
mithilfe einer Klammer an einem<br />
Finger oder Ohrläppchen, indem<br />
das Verhältnis zwischen sauerstoffgesättigtem<br />
Hämoglobin und<br />
der gesamten Hämoglobinmenge<br />
bestimmt wird. Anhand dieser Messung<br />
lässt sich feststellen, wie gut<br />
die roten Blutkörperchen Sauerstoff<br />
von den Lungen in die übrigen<br />
Bereiche des Körpers transportieren.<br />
Normale SpO 2 -Werte liegen bei<br />
gesunden Erwachsenen zwischen<br />
95 und 100 Prozent. Ist die Sauerstoffsättigung<br />
geringer, spricht man<br />
von einer so genannten Hypoxämie.<br />
In diesem Fall transportiert der Körper<br />
nicht genügend Sauerstoff zur<br />
Gesunderhaltung der Organe und<br />
für die kognitiven Funktionen.<br />
Hypoxämie<br />
kann sich bei Menschen durch<br />
Benommenheit, Verwirrtheit, Kurzatmigkeit<br />
und Kopfschmerzen<br />
äußern. Ursachen einer unzureichenden<br />
Sauerstoffsättigung können<br />
verschiedene Krankheiten sein,<br />
sodass unter Umständen eine regelmäßige<br />
oder dauerhafte Überwachung<br />
entweder zu Hause oder<br />
im Krankenhaus angezeigt ist. Der<br />
SpO 2 -Wert gehört zu den Vitalzeichen,<br />
die im klinischen Bereich am<br />
häufigsten aufgezeichnet werden.<br />
Krankheiten, die eine kontinuierliche<br />
Über wachung des SpO 2 -Werts erfordern,<br />
sind unter anderem Asthma,<br />
Herzkrankheiten, COPD (chronisch<br />
obstruktive Lungenerkrankung),<br />
andere Lungenkrankheiten,<br />
Lungenentzündung und auch eine<br />
Covid-19-bedingte Hypoxie.<br />
Der SpO 2 -Wert ist eines der Kriterien<br />
bei der Entscheidung darüber,<br />
ob Covid-19-Patienten hospitalisiert<br />
werden müssen. Sinkt er unter den<br />
Basiswert von meist 92 %, ist eine<br />
Krankenhauseinweisung erforderlich.<br />
Zusammenhänge zwischen<br />
Covid-19 und Hypoxie<br />
In jüngster Zeit wurde bei<br />
Covid-19-Patienten ein besonders<br />
heimtückisches Phänomen diagnostiziert,<br />
das als „stille Hypoxie“<br />
bezeichnet wird. Es kann erhebliche<br />
Schäden am Körper verursachen,<br />
bevor irgendwelche anderen<br />
typischen Atemwegs-Symptome<br />
Bild 2: Prinzip einer Pulsoximeter-Schaltung<br />
(z. B. Kurzatmigkeit) zu beobachten<br />
sind. In einem Artikel auf der Website<br />
des National Center for Biotechnology<br />
Information [1] heißt es:<br />
„Die Fähigkeit, die stille Form der<br />
Hypoxie bei Covid-19-Patienten<br />
festzustellen, noch bevor sie unter<br />
Kurzatmigkeit leiden, ist entscheidend,<br />
um zu verhindern, dass die<br />
Lungenentzündung ein gefährliches<br />
Ausmaß erreicht“.<br />
Die Überwachung des<br />
SpO 2 -Werts ist ebenfalls ein wichtiger<br />
Indikator für die Diagnose<br />
einer Schlaf-Apnoe. Die obstruktive<br />
Schlaf-Apnoe bewirkt, dass<br />
die Atemwege während des Schlafs<br />
ganz oder teilweise blockiert werden,<br />
was sich durch lange Atempausen<br />
oder Phasen flacher Atmung mit<br />
der Folge einer temporären Hypoxie<br />
äußern kann. Bleibt sie über längere<br />
Zeit unbehandelt, kann eine<br />
Schlaf-Apnoe die Wahrscheinlichkeit<br />
für Herzinfarkt, Schlaganfall<br />
oder Fettleibigkeit erhöhen. Schätzungen<br />
zufolge leiden 1 bis 6 Prozent<br />
der erwachsenen Bevölkerung<br />
unter Schlaf-Apnoe.<br />
Bessere Pulsoximeter<br />
werden jetzt und in Zukunft<br />
dringend benötigt<br />
Angesichts des zunehmenden<br />
Trends, Patienten ambulant oder<br />
zu Hause zu überwachen, müssen<br />
für das Vitalzeichen-Monitoring<br />
Geräte entwickelt werden, die<br />
die Patienten nicht daran hindern,<br />
ihren täglichen Tätigkeiten nachzugehen.<br />
Im Fall der SpO 2 -Überwachung<br />
ergeben sich zahlreiche<br />
Design-Herausforderungen, wenn<br />
85
Komponenten<br />
Bild 3: Lichtabschwächung durch Gewebe<br />
die Messung nicht am Finger oder<br />
am Ohr erfolgen soll. Das seit neuestem<br />
beobachtete Auftreten der<br />
stillen Hypoxie macht die Entwicklung<br />
noch portablerer, für den Klinikeinsatz<br />
geeigneter Pulsoximeter<br />
umso dringlicher.<br />
Der vorliegende Artikel erläutert<br />
zunächst einige der Grundprinzipien<br />
der SpO 2 -Messung und stellt<br />
anschließend die neueste Generation<br />
optischer AFEs von ADI vor. Die Bausteine<br />
ADPD4100 und ADPD4101<br />
machen das Design medizinischer<br />
Pulsoximeter weniger komplex. Die<br />
eingebaute, leistungsfähige und automatisch<br />
wirkende Umgebungslicht-<br />
Unter drückung entschärft die Anforderungen<br />
an die mechanische Konstruktion<br />
und das Elektronikdesign.<br />
Außerdem sorgt der große Dynamikbereich<br />
des ADPD4100 in Verbindung<br />
mit seinem geringen Stromverbrauch<br />
dafür, dass Designs mit<br />
weniger Photodioden oder einem<br />
geringeren LED-Strom auskommen,<br />
um selbst kleine Änderungen des<br />
SpO 2 -Werts von Patienten effizient<br />
festzustellen. Digitale Integrator-Optionen<br />
geben den Anwendern ferner<br />
die Möglichkeit, einen extrem effizienten<br />
Stromspar-Modus zu aktivieren,<br />
um die Akkulaufzeiten portabler<br />
PPG-Lösungen zu verlängern, indem<br />
analoge Blöcke im optischen Signalpfad<br />
deaktiviert werden.<br />
Was versteht man unter<br />
Sauerstoffsättigung?<br />
Bei der Sauerstoffsättigung handelt<br />
es sich um den Anteil sauerstoffgesättigten<br />
Hämoglobins an<br />
der gesamten Menge verfügbaren<br />
Hämoglobins. Der Goldstandard<br />
zum Messen der Sauerstoffsättigung<br />
ist die Messung der arteriellen<br />
Sauerstoffsättigung (SaO 2 ).<br />
Diese Methode erfordert jedoch<br />
eine Gasanalyse einer Blutprobe<br />
im Labor. Im Abschnitt zum Thema<br />
Kalibrierung wird hierauf genauer<br />
eingegangen.<br />
Der SpO 2 -Wert ist also eine<br />
Schätzung der Sauerstoffsättigung<br />
des Bluts anhand einer Messung an<br />
der Peripherie des Körpers, vorgenommen<br />
mithilfe eines Pulsoximeters.<br />
Bis vor kurzem wurde die<br />
Sauerstoffsättigung in der Regel<br />
mit einem Pulsoximeter am Finger<br />
gemessen.<br />
Wie funktioniert ein<br />
Pulsoximeter?<br />
Die Funktion eines Pulsoxi meters<br />
beruht auf der Tatsache, dass sich<br />
die Lichtabsorption von sauerstoffreichem<br />
Hämoglobin (HbO 2 )<br />
und sauerstoffarmem Hämoglobin<br />
(RHb) bei bestimmten Wellenlängen<br />
stark unterscheidet. In Bild 1<br />
sind die Extinktionskoeffizienten<br />
von HbO 2 , RHb und MetHb (Methämoglobin)<br />
im Infrarotbereich und im<br />
sichtbaren Bereich des Lichtspektrums<br />
dargestellt. Der Extinktionskoeffizient<br />
drückt aus, wie stark ein<br />
chemischer Stoff Licht mit einer<br />
bestimmten Wellenlänge absorbiert.<br />
Wie man in Bild 1 erkennen<br />
kann, absorbiert HbO 2 mehr rotes<br />
Licht (600 nm), während es mehr<br />
Infrarotlicht (940 nm) durchlässt.<br />
RHb dagegen absorbiert mehr Infrarotlicht,<br />
lässt aber mehr rotes Licht<br />
durch als HbO 2 .<br />
In seiner einfachsten Form (Bild 2)<br />
besteht ein Pulsoximeter aus zwei<br />
LEDs (einer roten mit 660 nm<br />
Wellen länge und einer Infrarot-<br />
LED mit 940 nm) sowie einer Photodiode<br />
(PD) in reflektiver oder transmissiver<br />
Konfiguration (siehe auch<br />
Bild 4). Das Pulsoximeter erzeugt<br />
zunächst einen Lichtimpuls mit der<br />
roten LED und misst das daraus<br />
resultierende PD-Signal. Anschließend<br />
geschieht das gleiche mit der<br />
IR-LED, bevor zum Abschluss das<br />
PD-Signal ohne Ansteuerung der<br />
LEDs gemessen wird, um einen<br />
Basiswert zum Herausrechnen<br />
des Umgebungslichts zu erhalten.<br />
Auf diese Weise bekommt man ein<br />
Photo plethysmografie-Signal (PPG)<br />
für beide Wellenlängen.<br />
Das Signal<br />
besteht aus einem Gleichstromund<br />
einem Wechselstromanteil (DC<br />
bzw. AC). Der Gleichstromanteil ist<br />
auf unveränderliche, reflektierende<br />
Stoffe wie Haut, Muskeln und Knochen<br />
sowie venöses Blut zurückzuführen.<br />
Wenn sich der Körper in<br />
Ruhe befindet und Bewegung folglich<br />
eine geringe Rolle spielt, resultiert<br />
der Wechselstromanteil hauptsächlich<br />
aus reflektiertem Licht<br />
infolge des Pulsierens von arteriellen<br />
Blut. Die AC-Komponente<br />
hängt von der Herzfrequenz und<br />
der Dicke der Arterien ab, wobei<br />
während der Systole (Anspannungsphase)<br />
mehr Licht reflektiert<br />
bzw. durchgelassen wird als<br />
während der Diastole (Entspannungsphase).<br />
Während der Systole<br />
wird Blut vom Herzen ausgeworfen,<br />
was den arteriellen Blutdruck<br />
erhöht, die Arterien dadurch erweitert<br />
und eine Zunahme des arteriellen<br />
Blutvolumens bewirkt. Dieser<br />
Anstieg der Blutmenge wiederum<br />
sorgt für eine größere Lichtabsorption.<br />
Während der Diastole<br />
geht der Blutdruck zurück, wodurch<br />
sich auch die Lichtabsorption verringert.<br />
Bild 3 zeigt die durch das<br />
Schlagen des Herzes verursachten<br />
diastolischen Senkens und systolischen<br />
Spitzen des Blutdrucks.<br />
Das Lambert-Beersche Gesetz<br />
beschreibt die exponentielle<br />
Abnahme der Lichtintensität beim<br />
Passieren eines absorbierenden<br />
Materials. Damit ist es möglich, die<br />
Menge des oxygenierten Hämoglobins<br />
im Verhältnis zum Gesamt-<br />
Hämoglobin zu bestimmen.<br />
Die Lichtintensitäten während<br />
der Systole und der Diastole hängen<br />
wie folgt zusammen:<br />
Dabei steht α für die Absorptionsrate<br />
von Licht in arteriellem Blut und<br />
d2 für die AC-Amplitude des PPG-<br />
Signals (Bild 3). I diastole ist gleich dem<br />
mit d1 bezeichneten DC-Anteil.<br />
Indem man den AC- und den DC-<br />
Anteil eines PPG-Signals berechnet,<br />
kann man die durch das Pumpen<br />
des Bluts durch das Herz verursachte<br />
Änderung der Absorption<br />
von Licht in arteriellem Blut - α.d2<br />
berechnen, ohne dass sich anderes<br />
Gewebe auswirkt.<br />
Das Verhältnis zwischen dem ACund<br />
dem DC-Anteil wird als Perfusionsindex<br />
bezeichnet. Hierunter versteht<br />
man das Verhältnis zwischen<br />
dem pulsatilen Blutfluss und dem<br />
nicht-pulsatilen (statischen) Blutfluss.<br />
Beim Design eines PPG-basierten<br />
Systems zur Herzfrequenz- oder<br />
SpO 2 -Messung strebt man an, das<br />
Verhältnis zwischen AC- und DC-<br />
Anteil zu erhöhen.<br />
PI = AC/DC<br />
Der Perfusionsindex für Infrarotund<br />
Rotlicht lässt sich nutzen, um<br />
das „Verhältnis der Verhältnisse“<br />
(ratio of ratios, RoR) zu berechnen,<br />
also das Verhältnis von PI red zu PI ir .<br />
Da die Absorption von Licht einer<br />
bestimmten Wellenlänge proportional<br />
zum Verhältnis<br />
ist, kann das RoR theoretisch<br />
gemäß der folgenden Formel ersetzt<br />
werden, um den SpO 2 -Wert zu<br />
berechnen:<br />
Darin ist E HbO2,red der Extinktionskoeffizient<br />
von HbO 2 bei 600 nm<br />
und E HbO2,ired der Extinktionskoeffizient<br />
von HbO 2 bei 940 nm. E RHb,ired<br />
86 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Komponenten<br />
Bild 4: Optionen für die Anordnung von LEDs und PD<br />
wiederum ist der Extinktionskoeffizient<br />
von RHb bei 940 nm und E RHb,red<br />
der Extinktionskoeffizient von RHb<br />
bei 600 nm.<br />
Allerdings kann das Lambert-<br />
Beersche Gesetz nicht direkt<br />
angewandt werden, denn in jedem<br />
optischen Design kommt eine Reihe<br />
variabler Faktoren zum Tragen,<br />
die zu Änderungen der Beziehung<br />
zwischen RoR und SpO 2 führen.<br />
Dazu gehören die mechanische<br />
Konstruktion des Reflektors, der<br />
Abstand zwischen LED und PD, die<br />
elektronischen und mechanischen<br />
Maßnahmen zur Umgebungslicht-<br />
Unterdrückung, PD-Verstärkungsfehler<br />
und vieles mehr.<br />
Um also mit einem PPG-basierten<br />
SpO 2 -Pulsoximeter eine für<br />
den klinischen Einsatz taugliche<br />
Genauigkeit zu erzielen, muss für<br />
die Korrelation zwischen RoR und<br />
SpO 2 -Wert eine Wertetabelle oder<br />
ein Algorithmus entwickelt werden.<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
Kalibrierung<br />
Damit ein hochpräziser<br />
SpO 2 -Algorithmus entwickelt werden<br />
kann, bedarf das Messsystem<br />
einer Kalibrierung. Im Fall eines<br />
SpO 2 -Systems ist für die Kalibrierung<br />
eine Studie durchzuführen, in<br />
deren Verlauf die Blutsauerstoff-<br />
Werte der Probanden medizinisch<br />
herabgesetzt, überwacht und von<br />
medizinischem Fachpersonal beaufsichtigt<br />
werden. Man bezeichnet<br />
dies als Hypoxiestudie.<br />
Das SpO 2 -Messsystem kann<br />
immer nur so genau sein wie die<br />
Referenz. Zu den Referenz-Optionen<br />
gehören medizinische Fingerclip-Pulsoximeter<br />
und das als Goldstandard<br />
fungierende CO-Oximeter.<br />
Letzteres ist eine invasive Methode<br />
zur Messung der Sauerstoffsättigung<br />
des Bluts, die zwar hohe Genauigkeit<br />
erreicht, aber nicht zweck mäßig<br />
anzuwenden ist.<br />
Der Kalibrierprozess wird genutzt,<br />
um den vom optischen SpO 2 -Gerät<br />
berechneten RoR-Wert bestmöglich<br />
an die SaO 2 -Messung des CO-Oximeters<br />
anzupassen. Mit der dabei<br />
erzeugten Kurve wird eine Wertetabelle<br />
oder eine Gleichung zum<br />
Berechnen des SpO 2 -Werts erstellt.<br />
Eine derartige Kalibrierung ist für<br />
jedes SpO 2 -Design erforderlich,<br />
da der RoR-Wert von einer Vielzahl<br />
von Variablen wie der Wellenlänge<br />
und Intensität der LEDs,<br />
der Kennlinie der PD, der Platzierung<br />
der Messsonde am Körper und<br />
der Umgebungslicht-Unterdrückung<br />
abhängig sind, die bei jedem Design<br />
anders sind.<br />
Höhere Empfindlichkeit<br />
Ein höherer Perfusionsindex und<br />
ein dementsprechend größerer AC-<br />
Dynamikbereich bei Rot- und Infrarotlicht<br />
steigert die Empfindlichkeit<br />
der RoR-Berechnung und liefert<br />
dementsprechend eine präzisere<br />
SpO 2 -Messung.<br />
Während einer Hypoxiestudie gilt<br />
es 200 Messungen aufzuzeichnen,<br />
die in gleichen Abständen zwischen<br />
100 % und 70 % Blutsauerstoffsättigung<br />
vorgenommen werden. Als<br />
Probanden werden Personen mit<br />
unterschiedlichen Hautfarben und<br />
gleicher Alters- und Geschlechterverteilung<br />
ausgewählt. Dieses<br />
Spektrum an Hautfarben, Lebensalter<br />
und Geschlecht berücksichtigt<br />
die unterschiedlichen Perfusionsindex-Resultate<br />
verschiedener<br />
Personen.<br />
Der Gesamtfehler muss bei transmissiven<br />
Pulsoximetern ≤3,0 %<br />
und bei reflektiven Ausführungen<br />
≤3,5 % sein.<br />
Überlegungen zum Design<br />
Transmissive oder reflektive<br />
Ausführung?<br />
Zum Einholen eines PPG-Signals<br />
können LEDs und PD in transmissiver<br />
oder reflektiver Konfiguration<br />
angeordnet sein. Eine transmissive<br />
Ausführung misst das nicht absorbierte<br />
Licht, das einen Körperteil<br />
passiert. Diese Konfiguration eignet<br />
sich am besten beispielsweise<br />
für einen Finger oder ein Ohrläppchen.<br />
Die Messung profitiert dabei<br />
von der hohen Kapillardichte dieser<br />
Körperzonen, die die Stabilität<br />
und Reproduzierbarkeit der Messungen<br />
verbessert und die Empfindlichkeit<br />
gegenüber unterschiedlichen<br />
Platzierungen verringert. Transmissive<br />
Konfigurationen ergeben eine<br />
Erhöhung des Perfusionsindex um<br />
40 bis 60 dB.<br />
Auf reflektive PPG-Konfigurationen<br />
wird dagegen gesetzt, wenn<br />
PD und LEDs aus Gründen der Praktikabilität<br />
nebeneinander angeordnet<br />
werden müssen (z. B. bei Geräten<br />
für den Einsatz an der Brust oder<br />
am Handgelenk) (Bild 4).<br />
Zusammenhang zwischen<br />
Sensor-Positionierung und<br />
Perfusionsindex<br />
Die Platzierung am Handgelenk<br />
oder an der Brust verlangt dem PPG-<br />
AFE einen größeren Dynamikbereich<br />
ab, denn der DC-Anteil ist hier<br />
wesentlich größer. Der Grund hierfür<br />
ist die Tatsache, dass die Arterien<br />
tief in statisch reflektierendes<br />
Gewebe wie etwa Haut, Fett und<br />
Knochen eingebettet sind.<br />
Höher auflösende PPG-Messungen<br />
verringern die Unsicherheit<br />
im SpO 2 -Algorithmus. Bei einem<br />
typisch zwischen 1 und 2 % liegenden<br />
PI bei Handgelenk-SpO 2 -Sensoren<br />
geht es beim Design eines<br />
Pulsoximeters um die Anhebung<br />
des PI mithilfe der mechanischen<br />
Konstruktion oder um die Vergrößerung<br />
des Dynamikbereichs.<br />
Abstand LED und PI<br />
Großen Einfluss auf den PI hat<br />
der Abstand zwischen LED und PI.<br />
Ist er zu gering, kommt es zu mehr<br />
Übersprechen oder Rückstreuung<br />
zwischen LED und PD, was sich als<br />
DC-Signal äußert und das AFE in<br />
die Sättigung treibt.<br />
Ein Erhöhen des Abstands verringert<br />
die Rückstreuung ebenso<br />
wie das Übersprechen, reduziert<br />
im Gegenzug aber auch das Gleichstrom-Übertragungsverhältnis<br />
(Current<br />
Transfer Ratio, CTR), also das<br />
Verhältnis zwischen LED-Lichtabgabe<br />
und PD-Strom. Dies wiederum<br />
wirkt sich auf die Effizienz des PPG-<br />
Systems aus und erfordert mehr<br />
LED-Leistung, um den Dynamikbereich<br />
des AFE zu maximieren.<br />
Das schnelle impulsweise Ansteuern<br />
einer oder mehrerer LEDs hat<br />
den Vorteil, dass der Einfluss des<br />
1/f-Rauschens auf das Signal insgesamt<br />
geringer wird. Ferner wird<br />
es durch das Pulsen der LEDs möglich,<br />
eine synchronisierte Modulation<br />
auf der Empfängerseite anzuwenden,<br />
um störendes Umgebungslicht<br />
herauszurechnen. Das Integrieren<br />
mehrerer Impulse vergrößert<br />
die Amplitude des PD-Signals<br />
und senkt den durchschnittlichen<br />
Stromverbrauch. Wenn man die<br />
gesamte PD-Fläche vergrößert,<br />
nimmt wiederum der CTR-Wert zu,<br />
da mehr reflektiertes Licht erfasst<br />
werden kann.<br />
Für die Herzraten-PPG-Messung<br />
(HR) setzen viele Hersteller von HR-<br />
Geräten auf eine Kombination aus<br />
einer einzelnen, großen PD und<br />
mehreren energieeffizienten grünen<br />
LEDs, wenn die Verwendung<br />
an Positionen mit eingeschränktem<br />
Blutfluss vorgesehen ist. Grüne<br />
LEDs werden benutzt, weil sie sich<br />
durch eine hohe Unterdrückung von<br />
Bewegungs-Artefakten auszeichnen<br />
[2]. Dies muss allerdings mit mehr<br />
Leistungsaufnahme erkauft werden,<br />
denn grüne LEDs haben eine<br />
höhere Vorwärtsspannung als rote<br />
und infrarote LEDs, und die Absorption<br />
ihres Lichts in menschlichem<br />
Gewebe ist groß. Deshalb ist mehr<br />
LED-Leistung erforderlich, um aussagefähige<br />
Informationen über das<br />
Herz zu bekommen.<br />
Mehrere LEDs<br />
Da die SpO 2 -Messung mehrere<br />
Wellenlängen erfordert und<br />
die meisten Systeme immer noch<br />
87
Komponenten<br />
Bild 5: ADI VSM-Armbanduhr V4, Reflektor und LED-PD-Array<br />
hoch effiziente grüne LEDs für die<br />
Herzraten-PPG-Messung enthalten,<br />
besteht die am häufigsten anzutreffende<br />
Konfiguration für HR- und<br />
SpO 2 -PPG-Systeme aus je einer<br />
LED für Grün, Rot und Infrarot,<br />
umgeben von mehreren PDs (siehe<br />
die ADI VSM-Armbanduhr in Bild 5).<br />
Der Abstand zwischen PD und LED<br />
wurde hier im Interesse einer reduzierten<br />
Rückstreuung optimiert, und<br />
das Reflektor design reduziert außerdem<br />
das Übersprechen zwischen<br />
LED und PD.<br />
Mehrere Prototypen der ADI VSM-<br />
Armbanduhr wurden getestet, um<br />
den effizientesten Abstand zwischen<br />
PD und LED für die HR-PPG- und<br />
SpO 2 -Messung zu ermitteln.<br />
Bewegungsartefakte<br />
Bei Bewegungsartefakten handelt<br />
es sich um eine der größten<br />
Herausforderungen für ein PPG-<br />
Messsystem. Unter dem Einfluss<br />
von Bewegungen nämlich kommt<br />
es zu druckbedingten Änderungen<br />
des Querschnitts der Arterien und<br />
Venen. Hierdurch ändert sich die<br />
Menge des von der Photodiode<br />
empfangenen Lichts, was sich im<br />
PPG-Signal entsprechend widerspiegelt,<br />
denn die Absorption bzw.<br />
Reflexion der Photonen ist anders<br />
als bei einem in Ruhe befindlichen<br />
Körper.<br />
Legt man eine unendlich große<br />
Photodiodenfläche zugrunde, die<br />
sich über eine unendlich lange und<br />
tiefe Gewebeprobe erstreckt, werden<br />
alle Photonen irgendwann an<br />
der Photodiode reflektiert. In diesem<br />
Fall würden somit keine bewegungsbedingten<br />
Artefakte registriert. Dies<br />
ist aber selbstverständlich nicht realisierbar,<br />
und so besteht die Lösung<br />
darin, die Fläche der Photodiode zu<br />
vergrößern und dabei die Kapazität<br />
in Betracht zu ziehen, indem<br />
man das AFE-Rauschen reduziert<br />
und Bewegungsartefakte ausfiltert.<br />
Adaptiver Filter<br />
Die Frequenz eines PPG-Signals<br />
liegt normalerweise zwischen 0,5<br />
und 5 Hz, während Bewegungsartefakte<br />
typisch in einem Bereich von<br />
0,01 Hz bis 10 Hz anzusiedeln sind.<br />
Einfache Bandpass-Filtertechniken<br />
kommen somit nicht in Frage, um<br />
Bewegungsartefakte aus dem PPG-<br />
Signal zu entfernen. Um eine hochgenaue<br />
Bewegungskompensation zu<br />
erreichen, wird vielmehr ein adaptiver<br />
Filter be nötigt, dem hochgenaue<br />
Bewegungsdaten zugeführt werden.<br />
Zu diesem Zweck hat Analog<br />
Devices den 3-Achsen-Beschleunigungssensor<br />
ADXL362 entwickelt,<br />
der bei einem Messbereich von 3 g<br />
eine Auflösung von 1 mg bietet und<br />
bei 100 Hz eine Leistungsaufnahme<br />
von 3,6 µW hat. Sein Gehäuse misst<br />
3 mm x 3 mm.<br />
Die Lösung von ADI:<br />
Der ADPD4100<br />
Gleich mehrere Herausforderungen<br />
birgt die Positionierung des<br />
Pulsoximeters. Am Handgelenk zu<br />
tragende SpO 2 -Geräte machen das<br />
Design sogar noch anspruchsvoller,<br />
da das interessierende AC-Signal<br />
lediglich 1 bis 2 Prozent des insgesamt<br />
auf der PD auftreffenden<br />
Lichts ausmacht. Um die Zertifizierung<br />
für den medizinischen Einsatz<br />
zu erlangen und selbst geringfügige<br />
Bild 6: Blockschaltbild des ADPD410X<br />
88 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Komponenten<br />
Bild 7: Simultane PPG-Messung mit Infrarot (links) und Rot (rechts) mit dem ADPD4100<br />
Änderungen der Oxyhämoglobinmenge<br />
feststellen zu können, wird<br />
ein größerer Dynamikbereich für das<br />
AC-Signal benötigt. Dies lässt sich<br />
nur erreichen, indem man das störende<br />
Umgebungslicht abschwächt<br />
und das Rauschen des LED-Treibers<br />
und des AFE reduziert. Dieser<br />
Problematik trägt ADI mit dem<br />
ADPD4100 Rechnung.<br />
Signal-Rauschabstand von<br />
bis zu 100 dB<br />
Die Bausteine ADPD4100 und<br />
ADPD41001 erzielen einen Signal-<br />
Rauschabstand (SNR) von bis zu<br />
100 dB. Dieser gesteigerte Dynamikbereich<br />
ist von essenzieller<br />
Bedeutung, wenn SpO 2 -Werte bei<br />
niedriger Perfusion gemessen werden<br />
sollen. Das integrierte optische<br />
AFE verfügt über acht eingebaute,<br />
rauscharme Stromquellen und<br />
acht separate PD-Eingänge. Der<br />
digitale Timing-Controller hat ferner<br />
12 programmierbare Timing-<br />
Slots, die es dem Anwender erlauben,<br />
eine Anordnung von PD- und<br />
LED-Sequenzen mit einem bestimmten<br />
LED-Strom, analoger und digitaler<br />
Filterung, Integrationsoptionen<br />
und Timing-Vorgaben zu definieren.<br />
Vorteil des ADPD4100<br />
Ein entscheidender Vorteil<br />
des ADPD4100 ist das bessere<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
Verhältnis zwischen SNR und<br />
Leistungsaufnahme – eine wichtige<br />
Größe für die kontinuierliche<br />
Über wachung mit Batteriebetrieb.<br />
Rechnung getragen wurde diesem<br />
bedeutenden Parameter, indem der<br />
Dynamikbereich des AFE vergrößert<br />
wurde, während man gleichzeitig<br />
die Stromaufnahme dieses<br />
Funktionsabschnitts verringerte.<br />
So kommt der ADPD4100<br />
bei einer kontinuierlichen PPG-<br />
Messung mit 25 Hz und 75 dB auf<br />
eine Gesamt-Leistungsaufnahme<br />
von nur 30 µW (einschließlich der<br />
LED-Versorgung). Erhöht man die<br />
Anzahl der Impulse (n) je Probe,<br />
so ergibt sich eine Zunahme des<br />
SNR um √n, während ein Anheben<br />
des LED-Treiberstroms eine<br />
proportionale Erhöhung des SNR<br />
bewirkt. Eine Leistungsaufnahme<br />
von 1 µW für das Gesamtsystem<br />
ergibt einen SNR von 93 dB für<br />
eine kontinuierliche PPG-Messung<br />
mit einer LED-Versorgungsspannung<br />
von 4 V.<br />
Die automatische<br />
Umgebungs licht-<br />
Unterdrückung<br />
entlastet den Host-Mikrocontroller<br />
durch eine Lichtunterdrückung von<br />
60 dB. Erreicht wird dies mithilfe von<br />
nur 1 µs dauernden Licht impulsen<br />
im Verbund mit einem Bandpassfilter<br />
zur Unterdrückung von Störeinflüssen.<br />
In bestimmten Betriebsarten<br />
berechnet der ADPD4100 automatisch<br />
den Dunkel strom der Photodiode<br />
(im Aus-Zustand der LED).<br />
Dieses Resultat wird vom Strom im<br />
eingeschalteten Zustand der LED<br />
subtrahiert, bevor das Signal vom<br />
ADC umgewandelt wird, um sowohl<br />
Umgebungslicht-Einflüsse als auch<br />
Verstärkungsfehler und die Photodioden-Drift<br />
zu eliminieren.<br />
Wearable Evaluation Kit<br />
Als Unterstützung für den<br />
ADPD4100 gibt es das Wearable<br />
Evaluation Kit EVAL-<br />
ADPD4100-4101 in Verbindung<br />
mit der ADI Vital Signs Monitoring<br />
Study Watch. Diese Hardware verbindet<br />
sich nahtlos mit der Wavetool-<br />
Applikation von ADI, um Bioimpedanz-,<br />
EKG-, PPG-Herzraten- und<br />
Mehrwellenlängen-PPG-Messungen<br />
für die Entwicklung von SpO 2 -Messgeräten<br />
zu ermöglichen.<br />
In die Study Watch integriert ist<br />
ein AGC-Algorithmus (automatische<br />
Verstärkungsregelung) für<br />
den ADPD4100, der die Verstärkung<br />
des Transimpedanz-Verstärkers<br />
und den LED-Strom so<br />
abstimmt, dass sich für sämtliche<br />
gewählten Wellenlängen ein optimaler<br />
Dynamikbereich für das AC-<br />
Signal einstellt.<br />
Alternativlösungen von ADI<br />
SpO 2 -Messlösungen zur Positionierung<br />
am Finger oder Ohrläppchen<br />
sind am einfachsten zu entwickeln,<br />
denn der Signal-Rauschabstand<br />
ist hier größer als am Handgelenk<br />
oder an der Brust, weil weniger<br />
Knochen und Gewebe vorhanden<br />
sind. Hierdurch geht auch der DC-<br />
Anteil zurück. Für Anwendungen dieser<br />
Art sind das Modul ADPD144RI<br />
und der ADPD1080 geeignet.<br />
Das ADPD144RI ist ein Komplettmodul<br />
mit einer integrierten roten<br />
LED (660 nm) und einer IR-LED<br />
(880 nm) sowie vier PDs in einem<br />
Gehäuse von 2,8 mm × 5 mm. Der<br />
Abstand zwischen den LEDs und<br />
der PD ist so optimiert, dass sich<br />
der bestmögliche Signal-Rauschabstand<br />
für hochgenaue PPG-Messungen<br />
zur SpO 2 -Bestimmung<br />
ergibt. Mit diesem Modul lassen<br />
sich die mit der Platzierung und dem<br />
Abstand von LEDs und PD einhergehenden<br />
Herausforderungen einfach<br />
eliminieren, um optimale SNR-<br />
Werte zu erzielen. Das ADPD144RI<br />
wurde mechanisch so optimiert,<br />
dass optisches Übersprechen so<br />
weit wie möglich eingedämmt wird.<br />
Das Resultat ist eine solide Lösung<br />
selbst für den Fall, dass der Sensor<br />
unter einer gemeinsamen Glasabdeckung<br />
platziert wird.<br />
Der Baustein ADPD1080 ist<br />
ein integriertes optisches AFE mit<br />
drei LED-Treiberkanälen und zwei<br />
PD-Stromeingangs-Kanälen in<br />
einem 2,5 mm × 1,4 mm großen<br />
WLLCSP-Gehäuse mit 17 Kontaktpunkten.<br />
Dieses AFE eignet sich<br />
ideal für das Design von PPG-Produkten<br />
mit wenigen Kanälen, wenn<br />
es auf eine minimale Leiterplattenfläche<br />
ankommt.<br />
Literaturnachweis<br />
[1] Toshiyo Tamura: „Current<br />
Progress of Photoplethysmography<br />
and SpO 2 for Health Monitoring”.<br />
Biomedical Engineering Letters,<br />
Februar 2019.<br />
[2] Jihyoung Lee, Kenta Matsumura,<br />
Ken-Ichi Yamakoshi, Peter<br />
Rolfe, Shinobu Tanaka und Takehiro<br />
Yamakoshi: „Comparison Between<br />
Red Green and Blue Light<br />
Reflection Photoplethysmography<br />
for Heart Rate Monitoring During<br />
Motion”. 2013 35th Annual International<br />
Conference of the IEEE<br />
Engineering in Medicine and Biology<br />
Society (EMBC), Juli 2013. ◄<br />
89
Qualitätssicherung<br />
Qualitätssicherung von Kunststoffteilen mit<br />
hybridem Roboter-Visionsystem<br />
Überspritzungen, Weißbruch oder<br />
andere Ungenauigkeiten und unerwünschte<br />
Oberflächenveränderungen<br />
müssen daher immer zuverlässig<br />
erkannt werden.<br />
Manuelle Kontrolle noch<br />
üblich<br />
Trotzdem werden in der Qualitätssicherung<br />
moderner Fertigungsbetriebe<br />
auch heute noch oft Mitar beiter<br />
eingesetzt, die jedes Teil manuell in<br />
alle Richtungen drehen und dabei<br />
mit dem menschlichen Auge verschiedene<br />
optisch sichtbare Kriterien<br />
überprüfen. Gerade bei Kunststoffteilen,<br />
die zu einem fertigen Produkt<br />
zusammengesetzt werden, muss<br />
diese Prüfung jedoch genau, verlässlich<br />
und konsistent sein. Dies ist<br />
bei einer manuellen Inspektion nicht<br />
immer gewähr leistet, da Mitarbeiter<br />
je nach Tagesform und Stimmungslage,<br />
durch Müdigkeit und nachlassende<br />
Konzentration aufgrund der<br />
monotonen Tätigkeit bei vergleichbarer<br />
Qualität unterschiedliche und<br />
auch subjektiv beeinflusste Bewertungen<br />
abgeben können. Dies führt<br />
zu inkonsistenten Prüfergebnissen.<br />
Typische Fehler bei Kunststoff teilen<br />
sind zum Beispiel nicht eingerastete<br />
Kunststoffzungen, plastische Verformungen<br />
und Überspritzungen,<br />
fehlende oder beschädigte Metall-<br />
Inlays, -Clips oder andere Befestigungselemente,<br />
fehlerhaft bedruckte<br />
oder angebrachte Etiketten, fehlende<br />
Gummibauteile oder Kratzer<br />
auf der Oberfläche.<br />
100%-Kontrolle<br />
Die manuelle Qualitätskontrolle ist<br />
aufwendig und fehleranfällig und es<br />
Der auch als INLINE-Lösung angebotene KITOV Core verfügt über eine<br />
ProfiNet-Schnittstelle. Zudem lassen sich auch weitere Robotik-Systeme<br />
integrieren. Damit entspricht die Technologie auch den Anforderungen der<br />
Systemintegratoren<br />
Autor:<br />
Olaf Römer,<br />
GeschäftsführerATEcare Service<br />
GmbH & Co. KG<br />
info@ATEcare.com<br />
www.ATEcare.de<br />
Eine hohe Produktqualität und<br />
-genauigkeit ist auch bei der Herstellung<br />
von Kunststoffteilen ein<br />
Muss. Doch gerade in der Serienfertigung<br />
ist es äußerst herausfordernd,<br />
Produktionsfehler und qualitative<br />
Unzulänglichkeiten konsistent<br />
und reproduzierbar aufzu spüren,<br />
wenn die Taktrate hoch ist. Ein<br />
hybrides 2D-/3D-Roboter-Visionsystem<br />
ermöglicht eine 100%-Kontrolle<br />
aller Teile und nimmt den Mitarbeitern<br />
ermüdende und eintönige<br />
Tätigkeiten ab.<br />
Viele Unternehmen aus der<br />
Kunststoffindustrie fertigen hochwertige<br />
und komplexe Produkte für<br />
Automotive, Medizintechnik, Luftfahrt<br />
oder Maschinenbau mit sehr<br />
hohen Taktraten. Um dabei eine<br />
gleichbleibende hohe Qualität zu<br />
gewährleisten, müssen die Fertigungsprozesse<br />
hohen Ansprüchen<br />
in Bezug auf Genauigkeit und<br />
Geschwindigkeit gerecht werden.<br />
Der KITOV Core ist mit einem Gehäuse ausgestattet, das sich mit einer frei<br />
wählbaren Sechs-Achsen-Robotik ausrüsten lässt. Zudem ist es möglich, den<br />
KITOV Core optional mit einer separaten siebten Achsen-Robotik in Form<br />
eines Drehtellers auszustatten<br />
90 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Qualitätssicherung<br />
Überspritzung, die mittels KITOV Core erkannt wurde<br />
kann leicht etwas übersehen werden.<br />
Weil ein fehlerhaftes Bauteil oftmals<br />
zur Ablehnung des gesamten<br />
Produktes durch den Auftrag geber<br />
führt, muss eine 100%-Kontrolle<br />
gewährleistet werden. Diese lässt<br />
sich mit einer manuellen Inspektion<br />
jedoch nur bedingt erreichen. Eine<br />
vollautomatische, reproduzierbare<br />
und intelligente Inspektionsmethode<br />
kann hingegen Abhilfe schaffen.<br />
Das roboterbasierte hybride Visionsystem<br />
kombiniert 2D-, 3D- und<br />
Deep-Learning-Technologien und<br />
erledigt damit bisher als zu komplex<br />
geltende automatisierte Prüfaufgaben<br />
schnell, präzise und zuverlässig.<br />
Um eine effektive Inspektion<br />
zu gewähr leisten, kombiniert<br />
die Technologie eine ausgeklügelte<br />
Kamera- und Beleuchtungstechnik<br />
mit der Flexibilität eines Roboters.<br />
Mit einem Drehtisch kann das Gerät<br />
außerdem bestimmte Prüfmerkmale<br />
zur Kamera drehen und somit die<br />
Taktzeit zusätzlich verringern.<br />
Schnelle Erstellung des<br />
Inspektionsplans<br />
Normalerweise würde die Erstellung<br />
eines Inspektionsplanes für<br />
ein roboterbasiertes Bildverarbeitungssystem<br />
umfangreiche Spezialkenntnisse<br />
in Robotik, Bildverarbeitung<br />
und Programmierung erfordern.<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
Bis zur Fertigstellung eines solchen<br />
Planes würden nicht nur Tage,<br />
sondern sogar Wochen vergehen,<br />
abhängig von der Anzahl der zu<br />
inspizierenden Prüfmerkmale.<br />
Darüber würde die nachträgliche<br />
Änderung des Prüfplans den Einsatz<br />
von Roboterexperten und Bildverarbeitungsspezialisten<br />
beim Kunden<br />
erfordern, die nicht jedes Unternehmen<br />
extra dafür einstellen kann<br />
oder möchte. Die Inspektionstechnologie<br />
erlaubt es Produzenten von<br />
Kunststoffteilen, einen Inspektionsplan<br />
zur automatischen optischen<br />
Inspektion ihrer Produkte in wenigen<br />
Stunden zu erstellen. Eventuell<br />
notwendige Änderungen oder<br />
Anpassungen des Inspektionsplanes<br />
können innerhalb kürzester Zeit<br />
durchgeführt werden.<br />
Bildverarbeitungssystem<br />
schafft Sicherheit<br />
Die Ergebnisse des Bildverarbeitungssystems<br />
helfen den Unternehmen<br />
auch, Ungenauigkeiten in<br />
den Prüfergebnissen der manuellen<br />
Inspektion zu vermeiden. Schließlich<br />
haben manuelle Inspek toren<br />
nicht immer für jeden Fehler die<br />
gleiche Definition. Des Weiteren<br />
können Fehler und Qualitätsprobleme<br />
in vorgelagerten Fertigungsprozessen<br />
und Montageschritten<br />
identifiziert werden, so<br />
dass diese schon frühzeitig eliminiert<br />
und die Ausschussmengen<br />
reduziert werden können. Damit<br />
amortisiert sich das Gesamt system<br />
innerhalb weniger Monate.<br />
Visuelles Inspektionssystem<br />
Bei der Technologie handelt es<br />
sich nicht um ein weiteres robotergeführtes<br />
3D-Messsystem, sondern<br />
vielmehr um ein reines, visuelles<br />
Inspektionssystem, das es in der<br />
heutigen Industriefertigung in dieser<br />
flexiblen Form noch nicht gibt.<br />
Die automatisierte visuelle Inspektion<br />
kann alle Parameter erkennen<br />
und vermessen, die über die Software<br />
ausgewählt bzw. angelernt<br />
wird. D. h., die Inspektion lässt<br />
sich auf jedes Produkt individuell<br />
zuschneiden. Es ist mit einer frei<br />
wählbaren Sechs-Achsen-Robotik<br />
ausgerüstet. Zudem lässt es sich<br />
optional auch mit einer separaten<br />
siebten Achsen-Robotik in Form<br />
eines Drehtellers ausstatten. Ein<br />
zu kontrollierendes Produkt kann<br />
mittels mobiler als auch stationärer<br />
Robotik herangefahren werden.<br />
Die Technologie, die zudem<br />
als INLINE-Lösung ange boten wird,<br />
verfügt über eine ProfiNet-Schnittstelle.<br />
Weil sie zudem die Integration<br />
weiterer Robotik-Systeme erlaubt,<br />
entspricht die Technologie auch<br />
den Anforderungen der Systemintegratoren.<br />
Ständiges Weiterlernen<br />
Sowohl Baugruppen oder fertige<br />
Endprodukte können vor dem<br />
Einbau oder der Kundenübergabe<br />
kontrolliert werden. Das System<br />
unterstützt den Anlernvorgang mit<br />
Weißbruch, der mittels KITOV Core erkannt wurde<br />
Deeplinks: https://atecare.de/inspektion/#p170<br />
vielen automatischen Funktionen<br />
und lernt auch mithilfe von „Deep<br />
Learning“ ständig hinzu, so dass<br />
die Prüfroutinen automatisch stetig<br />
optimiert werden. Auf diese<br />
Weise wird die Pseudofehlerrate<br />
sukzessive auf ein vernachlässigbares<br />
Minimum reduziert. Alle Prüfergebnisse<br />
werden durchgängig<br />
dokumentiert und abgespeichert,<br />
so dass das System eine nachvollziehbare,<br />
einheitliche und personenunabhängige<br />
Qualitätskontrolle<br />
( Traceability) ermöglicht.<br />
Training mittels KI<br />
Hervorzuheben ist, dass mittels<br />
KI ein System wie das hybride<br />
2D-/3D-Roboter-Visionsystem trainiert<br />
werden kann, Fehler zu klassifizieren<br />
und daraus eine Entscheidung<br />
abzuleiten. Der Anwender kann<br />
dieses Softwaresystem trainieren,<br />
um den Unterschied zwischen einem<br />
guten und einem schlechten Prüfling<br />
zu lernen. Die Software analysiert<br />
dann die Bilder und unterscheidet<br />
in einem Soll-Ist-Vergleich die<br />
Beziehungen zwischen den Merkmalen,<br />
um daraus abzuleiten, ob der<br />
Prüfling gut oder schlecht ist. Aus<br />
diesen Merkmalen leitet es dann<br />
auch zukünftige Gut-Schlecht-Entscheidungen<br />
ab. Ein solches Deep-<br />
Learning-Verhalten kann zum Beispiel<br />
tausende von Bildern einer<br />
Schraube erfassen und weiß nicht<br />
nur, wo sie sich befindet, sondern<br />
ob sie auch den Ansprüchen der<br />
Qualitätsvorgaben genügt. Damit<br />
weiß das System nicht nur, wonach<br />
es suchen soll, sondern kann auch<br />
entscheiden, ob sich das Ergebnis<br />
in den vorgegebenen Toleranzen<br />
bewegt. ◄<br />
91
Software/Tools/Kits<br />
Schutz und Lizenzierung von<br />
Medizingeräten in der Praxis<br />
Das mit CodeMeter geschützte Notfallbeatmungssystem EVE im Einsatz © Fritz Stephan GmbH<br />
In den Medizingeräten bestimmen<br />
immer stärker die verschiedenen<br />
Funktionen einer Software,<br />
wie diese Geräte funktionieren.<br />
Dadurch können die Hersteller ihre<br />
Medizingeräte einheitlich produzieren<br />
und somit ihr Produktportfolio<br />
an Hardware verschlanken. Mittels<br />
Freischaltungen einzelner Softwarefunktionen<br />
nutzen deren Kunden<br />
nur genau das, was sie auch<br />
gekauft haben. Auf diese Weise können<br />
Hersteller günstige Einstiegsmodelle<br />
anbieten, Nutzungszeiten<br />
abrechnen und durch den Verkauf<br />
weiterer Funktionen auch After-<br />
Sales-Geschäfte generieren.<br />
Beispiel<br />
Notfallbeatmungsgeräte<br />
Ein Hersteller mit den Schwerpunkten<br />
Beatmungs-, Anästhesie-<br />
und Sauerstoffversorgung hat<br />
viel Know-how in seine Lösungen<br />
gesteckt. Die Lösung zur Notfallbeatmung<br />
wird in Intensivstationen von<br />
Krankenhäuser, in Kranken wagen<br />
oder in Rettungshubschraubern<br />
genutzt. Um die Medizingeräte vor<br />
Produktpiraterie zu schützen, den<br />
Nachbau ganzer Geräte zu verhindern<br />
und die individuelle Freischaltung<br />
von Softwarefunktionen anzubieten,<br />
schützt dieser Hersteller<br />
seit 2016 seine Lösungen. Wichtig<br />
bei der Entscheidung waren<br />
ebenfalls die Einbaumöglichkeit in<br />
bereits fertig entwickelte Geräte,<br />
Flexibilität und Verteilung von<br />
Lizenzen weltweit über das Internet.<br />
Die Anforderungen des Medi-<br />
Autor:<br />
Stefan Bamberg,<br />
Senior Key Account und<br />
Partner Manager<br />
WIBU-SYSTEMS AG<br />
www.wibu.com<br />
Bild 1: Die CmCard/SD von Wibu-Systems schaltet die unterschiedlichen Beatmungsfunktionen der EVE-Geräte des<br />
Medizingeräteherstellers Fritz Stephan frei.<br />
92 meditronic-journal 2/<strong>2022</strong>
Software/Tools/Kits<br />
Bild 2: Die CmDongles der CodeMeter-Technologie gibt es in verschiedenen Bauformen, sodass der Medizingerätehersteller die für ihn geeignete<br />
Schutzhardware wählen kann. Ebenfalls können die Hersteller Aktivierungsdateien oder CmCloudContainer als Speicher für die Lizenzen einsetzen.<br />
zinproduktegesetzes (MPG) werden<br />
von der Schutzlösung erfüllt,<br />
denn zu gelassene Geräte dürfen<br />
ohne aktualisierte Zulassung<br />
und entsprechender Schulung der<br />
Anwender nicht verändert werden.<br />
Verschlüsselung und<br />
Signaturen<br />
Mit dem speziellen Verschlüsselungstool<br />
werden die einzelnen<br />
Funktionen der Embedded-Software,<br />
die das entsprechende Gerät steuert,<br />
verschlüsselt. Als Schutzhardware<br />
wird eine spezielle SD-Karte<br />
eingesetzt, die neben den Hardware-basierten<br />
Schutzfunktionen<br />
auch einen Speicher mit 4 GB Flash<br />
enthält. Die SD-Karte ist für widrige<br />
Umweltbedingungen ausgelegt und<br />
enthält moderne Komponenten wie<br />
„Single Layer Cell (SLC)“-Flashspeicher,<br />
SLM97-Sicherheitscontroller,<br />
S8 Flashcontroller mit spezieller<br />
Firmware und speziellen Lese- und<br />
Schreibrechte für den geschützten<br />
Speicherbereich, kryptographische<br />
Schlüssel, digitale Signaturen, Zertifikate<br />
und Lizenzrechte.<br />
Moderne und sichere Verschlüsselungsverfahren<br />
wie die symmetrische<br />
Verschlüsselung AES<br />
(Advanced Encryption Standard)<br />
und die asymmetrische Verschlüsselung<br />
ECC (Elliptic Curve Cryptography)<br />
sorgen für einen hohen Sicherheitsgrad<br />
basierend auf kryptografischen<br />
Standardverfahren.<br />
nur, wenn es als vertrauenswürdig<br />
gilt. Technisch funktioniert dies über<br />
eine elektronische Signatur: Damit<br />
stellt das Schutzsystem fest, ob die<br />
ausgeführte Software manipuliert<br />
oder verändert wurde. Mit Prüfung<br />
der Signatur gegen eine Zertifikatskette<br />
wird sichergestellt, dass der<br />
Programmcode von einem berechtigten<br />
Hersteller kommt und kein<br />
Schadcode untergeschoben wurde.<br />
Schutz und Lizenzierung<br />
Ausschließlich Wartungstechniker<br />
und Vertriebsmitarbeiter dürfen die<br />
SD-Karte aktualisieren und benutzen<br />
oder bei Bedarf austauschen.<br />
Ein Programm zum Booten und<br />
zum Einloggen berechtigter Personen<br />
ist im geschützten Speicherbereich<br />
der SD-Karte gespeichert.<br />
Würde ein Anwender die SD-Karte<br />
ausbauen, dann wäre das Öffnen<br />
des Beatmungsgeräts eine Manipulation.<br />
Aufgrund des Medizinproduktegesetzes<br />
müssen alle Änderungen<br />
durch Unberechtigte verhindert<br />
werden. Fehlt die SD-Karte<br />
ganz, dann läuft die geschützte Software<br />
auch nicht.<br />
Der Medizingerätehersteller hat<br />
drei verschiedene Beatmungsgeräte<br />
entwickelt. Das Gerät im roten<br />
Gehäuse wird vor allem bei Rettungseinsätzen<br />
und bei Patiententransporten<br />
verwendet. Das Gerät im<br />
grauen Gehäuse ist ein vollwertiges<br />
Beatmungssystem für die klinische<br />
Intensivmedizin und das Gerät im<br />
grünen Gehäuse dient der intensiven<br />
Betreuung von Neugeborenen.<br />
Jedes der Geräte hat drei Knöpfe:<br />
für die Beatmung von Neugeborenen,<br />
Kindern und Erwachsenen. Die<br />
Vertriebsmitarbeiter des Medizingeräteherstellers<br />
nutzen ein Lizenzierungstool,<br />
um die gekauften Funktionen<br />
hinter den Knöpfen freizuschalten,<br />
was auch für nachträglich<br />
gekaufte Funktionen möglich<br />
ist. Dabei wird jeweils eine Lizenz<br />
erzeugt, die in der SD-Karte eingespielt<br />
wird, wobei das Gerät an sich<br />
unverändert bleibt. Das Lizenzierungstool<br />
zeigt den Vertriebsmitarbeitern<br />
ganz genau, welcher Kunde<br />
welche Gerätefunktion gekauft hat.<br />
Fazit<br />
Technisch-präventive Lösungen<br />
bieten den Medizingeräteherstellern<br />
verschiedene Vorteile: Schutz des<br />
wertvollen Know-hows, Verhinderung<br />
des Nachbaus ganzer Geräte,<br />
schlankeres Hardwareportfolio und<br />
neue After-Sales-Umsätze durch<br />
den Verkauf von Gerätefunktionen.<br />
Zusätzlich profitieren die Hersteller<br />
von weiteren Sicherheitsfunktionen<br />
wie der Speicherung von Zertifikaten<br />
und einer geschützten Kommunikation<br />
über eindeutige Geräte-IDs. ◄<br />
Digitale Signaturen<br />
Zum Schutz vor Manipulation,<br />
dem Integritätsschutz, werden digitale<br />
Signaturen eingesetzt. Ein Medizingerät<br />
darf niemals von Unberechtigten<br />
manipuliert werden, da Leib<br />
und Leben der Patienten auf dem<br />
Spiel steht. Das Medizinproduktegesetz<br />
fordert den sicheren Betrieb<br />
eines Gerätes. Ein System startet<br />
meditronic-journal 2/<strong>2022</strong><br />
93
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