3-2024

FACHZEITSCHRIFT
FÜR MEDIZIN-TECHNIK
November JUNI/JULI/AUGUST November-Dezember 3/2024 JG. 17 1/2008
meditronicjournal
Digitaler Visitenwagen
mit lüfterloser Stromversorgung
Bicker Elektronik GmbH &
Jüke Systemtechnik GmbH, Seite 7

27 YEARS
PETERMANN
TECHNIK
QUARZE, OSZILLATOREN & MEHR
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+ Low Power Clock Oszillatoren
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+ Differential Oszillatoren
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Tel +49 (0) 8191 – 30 53 95
Fax +49 (0) 8191 – 30 53 97
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WWW.PETERMANN-TECHNIK.DE

Editorial
Welche Technologie sollte
der Medizin- und Pflegebereich
auf dem Radar haben?
Andreas Mangler
Director Strategic Marketing
Rutronik Elektronische Bauelemente GmbH
www.rutronik.de
meditronic-journal 3/2024
Liebe Leserinnen und Leser,
Seit April folgt eine Messe der anderen – embedded world, SENSOR+TEST, MedtecLIVE,
Medcare und therapie, um nur ein paar zu nennen. Auf jeder dieser Veranstaltungen
f­inden­isich­iInnovationen:­ineue­iTechnologien,­iApplikationen­iund­izukunftweisende­iAnsätze,­i
um­iunser­iLeben­inoch­isicher­iund­ikomfortabler­izu­imachen,­iressourcenschonender­iund­i
zugleich­iwirtschaftlicher­izu­iproduzieren­iund­ikonsumieren.­iEin­iTrend,­iden­iwir­iaufgrund­ides­i
hohen­iNutzungspotenzials­ifür­iden­iMedizin-­iund­iPflegebereich­isowie­idamit­iverbundene­i
Anwendungsfälle­iund­iApplikationen­ibesonders­iunterstreichen­imöchten,­iist­idie­iRadarsensorik­ials­iSubstitutionstechnologie­ifür­iInfrarot-­iund­iKameratechnologien­izur­iPersonenerkennung­iund­iAbstandsmessung­isowie­iinsbesondere­iauch­ials­iAlternative­ifür­iSensoren­i
zur Vitaldatenüberwachung.
Denn­izuverlässige­iLösungen­ifür­idie­iAbstandsmessung,­iErkennung­ivon­iPersonen­isowie­i
deren­iMessung­ivon­iVitaldaten­ispielen­iinsbesondere­iin­imedizinischen­iUmgebungen­iwie­i
Kranken-­iund­iPflegehäusern­ieine­iwichtige­iRolle.­iKleine­iRadar-Sensoren­imit­igeringem­i
Strombedarf­isind­idabei­ibesonders­igefragt.­iAuch­iandere­iTechnologien­iwie­iKameras­iund­i
Infrarot­iwerden­ifür­iganz­iähnliche­iAnwendungen­ieingesetzt,­iwobei­iRadar­iim­idirekten­iVergleich­ihierzu­ieinige­iausgesprochene­iVorteile­ibietet.­iAnwendungen,­idie­isich­iauf­iKameras­i
stützen,­ium­iPersonen­iund­iihre­iBewegungen­izu­ierkennen,­ibringen­iaufgrund­ider­iBildaufzeichnung
Herausforderungen hinsichtlich des Datenschutzes mit sich. Radar hingegen
erkennt­iBewegungen,­iverwendet­iaber­inicht­idie­itatsächlichen­iBilder­iund­iist­iin­iSachen­i
Privatsphäre­idaher­ivorzuziehen.­iEin­iweiterer­iVorteil­ivon­iRadar­igegenüber­ider­iKameratechnologie­ibesteht­idarin,­idass­idie­iErkennung­ivon­iBewegungen­iauch­iim­iDunkeln­iund­i
in­ischlecht­iausgeleuchteten­iUmgebungen­ifunktioniert.
Hinzu­ikommt­idie­idurch­iRadar­imögliche­ikontaktlose­iVitaldatenüberwachung­iwie­iAtmung­i
und­iHerzfrequenz­iauf­iIntensivstationen­iund­iin­ider­iPflege.­iBislang­isetzen­imedizinische­i
Einrichtungen­ihierzu­ivor­iallem­iauf­ikontaktbasierte­iSensoren.­iHerausforderungen­ientstehen­ihierbei­irundum­ideren­iDesinfektion,­idie­ikorrekte­iPlatzierung­iund­iggf.­iauch­inotwendige­iJustierungen­isowie­idem­idamit­iverbundenen­iVerschleiß­ider­iSensoren.­iRadar­i
misst hingegen berührungslos Vital- und Bewegungsparameter des Menschen und eignet­isich­idaher­ibesonders­ifür­iein­iMonitoring­iüber­ilängere­iZeiträume.
Nicht­izuletzt­isind­iRadar-Sensoren­iprädestiniert,­ium­isie­ihinter­ibestimmten­iMaterialien­i
zu­iverbauen.­iSie­iverbergen­isich­idamit­ihinter­ider­iOberfläche­iwie­igefliesten­ioder­iverputzten­iWänden.­iZum­ieinen­isind­isie­iso­inicht­isichtbar­iund­izum­ianderen­ierleichtern­isie­i
damit­iz.­iB.­iauch­iReinigungs-­iund­iDesinfektionsarbeiten­ider­iOberflächen.­iBesonders­i
für­iUmgebungen­imit­ihohen­iHygieneanforderungen­iwie­iin­iKrankenhäusern­iund­iPflegeeinrichtungen
ist das ein echter Vorteil.
Für­ieine­ischnelle­iMarktreife­iund­ieine­ikostengünstige­iLösung­izur­iEntwicklung­iradarbasierter­iAnwendungen­isind­iEntwicklungsumgebungen­iunabdingbar,­ium­ieine­idiskrete­i
Entwicklung­ioder­iden­iEinsatz­ieines­ivoll­iintegrierten­iModuls­izu­itesten.­iIn­idieser­iAusgabe­i
lesen­iSie­idaher­iunter­ianderem,­iwie­iSie­ischnell­ikompakte­iund­istromsparende­iRadaranwendungen­ientwickeln­iund­itesten­ikönnen.
Bleiben­iSie­idran,­idenn­idie­iZukunft­ider­iMedizintechnik­iverspricht­inoch­iviele­iweitere­i
spannende­iEntwicklungen.
Andreas Mangler
3

Inhalt
3 Editorial
4 Inhalt/Impressum
6­i Fachartikel­iexklusiv­iim­iE-Paper
7­i Titelstory
10­i Stromversorgung
26­i Komponenten
49­i Kommunikation
50­i Produktion
57 Bedienen und Visualisieren
58­i Medical-PCs/SBC/Zubehör
62­i Mess-­iund­iPrüftechnik
November JUNI/JULI/AUGUST November-Dezember 3/2024 JG. 17 1/2008
FACHZEITSCHRIFT
FÜR MEDIZIN-TECHNIK
meditronicjournal
Digitaler Visitenwagen
mit lüfterloser Stromversorgung
Bicker Elektronik GmbH &
Jü ke Systemtechnik GmbH, Seite 7
Titelstory:
Digitaler Visitenwagen
mit lüfterloser
Stromversorgung
für die Medizintechnik
In einer zunehmend digitalisierten Welt, in der
Technologie­iund­iInnovation­iauch­idie­iGesundheitsbranche­irevolutioniert,­ibieten­ispezialisierte­iSysteme­idie­iMöglichkeit,­idie­iArbeitsprozesse
im Gesundheitswesen zu optimieren.­iHierzu­izählen­iauch­ineue­idigitale­iVisitenwagen,­idie­ieinen­inahtlosen­iZugang­izu­idigitalen­iPatientenakten,­idiagnostischen­iBildern­i
und­irelevanten­imedizinischen­iInformationen­i
vor­iOrt­ibeim­iPatienten­iermöglichen.­i7
Fachzeitschrift für
Medizin-Technik
meditronicjournal
■ Herausgeber und Verlag:
beam-Verlag
Krummbogen 14, 35039 Marburg
www.beam-verlag.de
Tel.: 06421/9614-0
Fax: 06421/9614-23
■ Redaktion:
Dipl.-Ing. Christiane Erdmann
redaktion@beam-verlag.de
■ Anzeigen:
Myrjam Weide, Tel.: 06421/9614-16
m.weide@beam-verlag.de
Sabine Tzschentke, Tel.: 06421/9614-11
sabine.tzschentke@beam-verlag.de
Tanja Meß, Tel.: 06421/9614-18
tanja.mess@beam-verlag.de
■ Erscheinungsweise:
5 Hefte jährlich
■ Satz und Reproduktionen:
beam-Verlag
■ Druck & Auslieferung:
Bonifatius GmbH, Paderborn
www.bonifatius.de
Der beam-Verlag übernimmt trotz sorgsamer
Prüfung der Texte durch die Redaktion
keine Haftung für deren inhaltliche
Richtigkeit. Alle Angaben im Einkaufsführer
beruhen auf Kundenangaben!
Handels- und Gebrauchsnamen, sowie
Waren bezeichnungen und dergleichen
werden in der Zeitschrift ohne Kennzeichnungen
verwendet. Dies berechtigt nicht zu
der Annahme, dass diese Namen im Sinne
der Warenzeichen- und Markenschutzgesetzgebung
als frei zu betrachten sind und
von jedermann ohne Kennzeichnung verwendet
werden dürfen.
Nano-Servoantriebe der nächsten Generation
Die­ieffzienten­iund­ileistungsstarken­iNano-Servoantriebe­isind­imit­iinnovativer­i
Wärmemanagementtechnologie,­iEtherCAT­iund­iCANopen­iausgestattet.­i 32
Multisensorische Folientastaturen
Der­iSchlüssel­izu­isicherer­iund­ieffzienter­iGerätebedienung­iin­ider­iMedizintechnik.­i 34
4 meditronic-journal 3/2024

Die Auswahl medizinischer Netzteile
Wie­iwählt­iman­idas­ipassende­iNetzteil­ifür­ieine­imedizinische­i
Anwendung? 10
Hochpräzises Handling in der Mikrofluidik
Mehr­iPräzision,­iGeschwindigkeit­iund­iDurchsatz­imit­ipiezokeramischen­i
Komponenten­iund­iBauteilen.­i 27
EMV-Koexistenz
in medizinischen
Umgebungen und
Stromversorgungen
- wo stehen wir?
Vernetzte­iGeräte­iund­idas­iInternet­i
der Dinge (Internet of Things, IoT)
sind­iallgegenwärtig,­iund­iwir­i
sehen,­iwie­isie­isich­iallmählich­i
durchsetzen und unser Leben in
vielerlei­iHinsicht­iverändern.­i 12
Präzise Verbindungen
Die­iSchlüsselrolle­ivon­iSteckverbindern­ibei­ider­iEntwicklung­i
zukünftiger­imedizinischer­iRoboter.­i 30
Bedeutung von Ableitströmen
in medizinischen Anwendungen
Dieser­iBeitrag,­ider­isich­ian­iElektronikingenieure­iund­i
Konstrukteure­irichtet,­idie­imit­iStromversorgungssystemen­i
arbeiten,­ierläutert­idie­iverschiedenen­iArten­ivon­imedizinischen­i
Ableitströmen.­i 15
meditronic-journal 3/2024
5

Fachartikel exklusiv im ePaper
Kompakte und drahtlose Energieversorgung
mit extrem niedrigen Stromverbrauch
Kompakte­iund­idrahtlose­iEnergieversorgung­imit­iextrem­iniedrigen­iStromverbrauch.­i63
WEARABLES – Intelligente Technologie
direkt am Körper
Der­iMarkt­ifür­ielektronische­iGeräte,­idie­iam­iKörper­igetragen­iwerden,­iauch­i
bekannt­ials­iWearables,­iwächst­istetig.­iDiese­inützlichen­iMini-­iComputer­i
können­ifür­idie­iverschiedensten­iZwecke­ieingesetzt­iwerden.­i66
Die Bedeutung der Medizinnorm
für Medizinprodukte
Die­iMedizinnorm­istellt­ihöchste­iAnforderungen­ian­idie­iSicherheit­ivon­iMedizinprodukten.­i
Mit der Implementierung der Norm erarbeiten sich die Hersteller bessere und
zuverlässigere­iProzesse­iund­ieine­iProduktqualität­iauf­ihöchstem­iNiveau.­i64
Roboter und digitale Zwillinge heben die Medizin
auf das nächste Level
Was­ihaben­idigitale­iZwillinge­iund­iCobots­igemeinsam?­i
Sie­ientlasten­iÄrzte,­iverbessern­idie­iQualität­ider­imedizinischen­iVersorgung­i
und­ierhöhen­iEffzienz­iund­iSicherheit.­i­i70
Schlankes störungsarmes Schaltnetzteil
Medizintechnik­iwird­izunehmend­ikomplex,­idie­iVernetzung­iunterschiedlichster­i
Geräte­istellt­iEntwickler­iund­iKonstrukteure­ivor­iimmer­ineue­iHerausforderungen­i
-­ineben­iSafety-­iund­iSecurity-Aspekten­iauch­idie­iReduzierung­ielektrischer­i
­iStöreinflüsse­iim­ijeweiligen­iEndgerät.­i72
Vielversprechende Display-Technologien
für die Zukunft?
Die­iQualität­ieines­iindustriellen­iDisplays­ilässt­isich­ian­iverschiedenen­iFaktoren­imessen.­i
Gerade­iin­imedizinischen­iGeräten­ispielt­idabei­idie­ikontrastreiche­iund­istörungsfreie­i
Wiedergabe der Inhalte eine wesentliche Rolle. 68
Hier finden Sie das ePaper mit zusätzlichem Fachartikel-Teil: https://webkiosk.epaper-kiosk.beam-verlag.de
Alle Fachartikel einzeln als pdf zum kostenlosen Download, sortiert nach Rubriken, finden Sie unter:
https://www.beam-verlag.de/fachartikel-aus-pc-industrie/
6 meditronic-journal 3/2024

Titelstory
Digitaler Visitenwagen mit lüfterloser
Stromversorgung für die Medizintechnik
Das AC/DC-Medizin-Netzteil BEO-3036M-B1 von Bicker Elektronik ist in den digitalen Visitenwagen integriert,
der einen vollwertigen PC-Arbeitsplatz bietet.
© Bicker Elektronik GmbH / JÜKE Systemtechnik GmbH / Integrion GmbH / Adobe Stock - Art.disini
Autor:
Markus Bicker
CEO
Bicker Elektronik GmbH
https://www.bicker.de
JÜKE Systemtechnik GmbH
https://www.jueke.de
Integrion GmbH
https://www.integrion.de/
produkte/mobile-visitenwagen
In einer zunehmend digitalisierten
Welt, in der Technologie und Innovation­iauch­idie­iGesundheitsbranche­irevolutioniert,­ibieten­ispezialisierte­iSysteme­idie­iMöglichkeit,­idie­i
Arbeitsprozesse im Gesundheitswesen­izu­ioptimieren.­iHierzu­izählen
auch neue digitale Visitenwagen,­idie­ieinen­inahtlosen­iZugang­i
zu­i digitalen­i Patientenakten,­i diagnostischen­iBildern­iund­irelevanten­i
medizinischen­i Informationen­i vor­i
Ort­i beim­i Patienten­i ermöglichen.­i
Medizinisches­iPersonal­ikann­isomit­i
schnell­iund­ipräzise­iauf­irelevante­i
Daten zugreifen. Durch die Integration­ivon­idigitalen­iVisitenwagen­iin­i
den­iklinischen­iAlltag­ientsteht­ieine­i
flexible­i und­i mobile­i Arbeitsumgebung,­idie­idie­iInteraktion­izwischen­i
Ärzten,­iPflegekräften­iund­ianderen­i
medizinischen Fachleuten erleichtert.
Erfahren Sie in diesem Anwenderbericht­iaus­ider­iPraxis,­iwie­iBicker­i
Elektronik­iin­ienger­iZusammenarbeit­i
mit­iJüke­iSystemtechnik­iein­ikundenspezifsches­i
Medizin-Netzteil­i für­i
die­imobile­iEnergieversorgungseinheit
eines digitalen Visitenwagens
erfolgreich­iimplementieren­ikonnte.­i
Projektbeschreibung
Kundenspezifische
Stromversorgungslösung
für digitalen Visitenwagen
Die­iJÜKE­iSystemtechnik­iGmbH­i
entwickelt­iund­iproduziert­iden­idigitalen­iVisitenwagen­i„Ultra-Line“­ivon­i
Integrion,­iwelcher­ifür­idie­itägliche­i
Patientenvisite­iin­iKrankenhäusern­i
zum­iEinsatz­ikommt­iund­ieinen­imobilen­iund­ivollwertigen­iPC-Arbeitsplatz­i
bietet.­iDer­iWagen­ikann­ileicht­ian­i
die unterschiedlichen Anforderungen
der Stationen angepasst und
erweitert­i werden.­i Das­i schlanke­i
Design­i erleichtert­i die­i Navigation­i
in Patientenzimmern. Der Wagen
ist­ivollständig­ilüfterlos­iund­ihat­ilaut­i
Integrion­ieine­iNutzungsdauer­ivon­i
deutlich über 10 Jahren.
Für­idas­iultrakompakte­iEnergie-
system­iim­iFuß­ides­iWagens­imit­iLi-
Ion-Akku­iund­iLadeelektronik­isuchte­i
JÜKE­inach­ieinem­ilanglebigen­iund­i
lüfterlosen AC/DC-Schaltnetzteil,
das internationalen medizinischen
Sicherheits- und EMV-Normen entspricht.­iMit­iBicker­iElektronik­ikonnten­i
die­i individuellen­i Anforderungen­i
in­i einer­i maßgeschneiderten­i
Stromversorgungslösung­i umgesetzt
werden.
Die Herausforderung
Individuell konfiguriert,
medizinkonform und langlebig
Eine besondere Anforderung
an das Netzteil war die Ausgangsspannung­ivon­i33­iVDC.­iZunächst­i
war angedacht ein Standard-Netzteil­imit­i36­iVDC-Ausgang­imittels­i
Trimm-Poti entsprechend herunterzuregeln.­i
Um­i jedoch­i die­i hohen­i
Qualitätsstandards­iund­idie­iinternen­i
Prozesse­i bei­i JÜKE­i optimal­i
abzubilden,­isollte­iein­ikundenspezifsches­iNetzteil­imit­ivorkonfgurierter­i
Ausgangsspannung­i von­i
33­iVDC­igeliefert­iwerden.­iFür­iJÜKE­i
und Integrion waren die medizintechnische­iKonformität,­idie­ielektromagnetische­iVerträglichkeit­iund­i
eine­ilange­iLebensdauer­ider­iSysteme­ivon­ibesonderer­iBedeutung.
Lüfterloser Betrieb
Der­ilüfterlose­iBetrieb­iin­iKrankenhäusern­ierforderte­ithermische­iAnalysen,­ium­idie­iLebenszeit­isowohl­ieinzelner­iKomponenten,­iwie­ibeispielsweise­ider­iElektrolytkondensatoren­i
im Netzteil, als auch des Gesamtsystems­imöglichst­igenau­iberechnen­izu­ikönnen.­iIn­idiesem­iZusammenhang­ikonnten­idie­iStromversorgungsspezialisten­ivon­iBicker­iElektronik­iden­iSystementwicklern­ibei­i
JÜKE­i wichtige­i Informationen­i für­i
die­i Durchführung­i aussagekräftiger
Temperaturmessungen an der
mobilen­iEnergieversorgungseinheit­i
geben. Die Messungen wurden bei
JÜKE­idurchgeführt­iund­idie­iErgebnisse­ivon­iBicker­iElektronik­ifür­ieine­i
meditronic-journal 3/2024
7

Titelstory
auf die Anwendung abgestimmte
Lebenszeitberechnung genutzt.
Hinsichtlich­i der­i elektromagnetischen­iVerträglichkeit­isollte­idas­ikundenspezifsche­iNetzteil­iohne­iEinsatz­izusätzlicher­iEMV-Filter­idie­iKonformität­imit­iden­irelevanten­iNormen­i
erreichen und die strengen Grenzwerte­izuverlässig­ieinhalten.­iDiese­i
herausfordernde Vorgabe spiegelte
das Bestreben wider, nicht nur die
Leistungsfähigkeit­ides­iNetzteils­izu­i
gewährleisten,­isondern­igleichzeitig
sicherzustellen, dass es nahtlos­iin­iUmgebungen­iintegriert­iwerden­ikann,­idie­ihöchste­iAnsprüche­i
an­idie­ielektromagnetische­iVerträglichkeit­istellen.
Die Lösung
Maßgeschneiderte Stromversorgungslösung
für mobile
Energieversorgungseinheit
Als­iErgebnis­iintensiver­iZusammenarbeit
entstand die Sondervariante­iBICKER­iBEO-3036M-B1­i
–­i ein­i kompaktes­i AC/DC-Schaltnetzteil­i
mit­i exakt­i geregeltem­i
33­i VDC-Ausgang­i und­i medizinischer­i
Zulassung­i für­i die­i lüfterlose­i
Energie­iversorgungseinheit.­i
Die­ihohe­iQualität­iund­iLanglebigkeit­ides­iBEO-3036M-B1­ibestätigte­i
sich sowohl in der Serie als auch
bei­iden­ivorangegangen­iTemperaturmessungen
und Lifetime-Berechnungen,­i
u.­i a.­i für­i die­i Elektrolyt-
Kondensatoren­ides­iNetzteils.­iDas­i
hocheffziente­iNetzteil­iüberzeugte­i
auch­ibei­ider­ielektromagnetischen­i
Verträglichkeit.­iDie­istrengen­iEMV-
Grenzwerte­ikonnten­iohne­izusätzliche
Filter eingehalten werden, was
den­iSystemaufbau­iund­idie­iZulassung
erleichterten.
Medizinisches AC/DC-
Netzteil BEO-3036M-B1
Aufgrund­i der­i kompakten­i 3x5“-
Bauweise­ikann­idas­ileistungsstarke­i
AC/DC-Schaltnetzteil­i BICKER­i
BEO-3036M-B1­iplatzsparend­iin­idie­i
mobile­iEnergieversorgungseinheit­i
integriert werden. Das besonders
hochwertig und robust aufgebaute
Medizin-Netzteil­ifür­iden­izuverlässigen
24/7-Dauerbetrieb liefert eine
Ausgangsleistung­ivon­i250­iWatt­ilüfterlos­i(300­iWatt­imit­i10­iCFM-Airflow).­i
Mit­ieinem­isehr­ihohen­iWirkungsgrad­i
von­ibis­izu­i94­i%,­ieinem­iStandby-
Verbrauch­ivon­iweniger­ials­i0,3­iWatt­i
und einem weiten Arbeitstemperaturbereich­ivon­i-40­i°C­ibis­i+70­i°C­iist­i
das­i BEO-3036M-B1­i ideal­i geeignet
für geschlossene und lüfterlose
Systeme.­i Neben­i der­i Ausgangsspannung­ivon­iexakt­i33­iVDC­isteht­i
zusätzlich­iein­i5V-Standby-­iund­iein­i
12V-Fan-Ausgang zur Verfügung.
Für den internationalen Einsatz
verfügt­idas­imedizinische­iSchaltnetzteil
über einen Weitbereichseingang
(90­ibis­i264­iVAC­ibei­i47­ibis­i63­iHz)­i
mit­iaktiver­iLeistungsfaktorkorrektur­i
(PFC) und internationale Sicherheitszulassungen­ifür­idie­iMedizintechnik:­i
IEC60601-1:2005+A1:2012­i (Edition­i3.1),­iEN60601-1:2006+A1:2013­i
(Edition­i3.1),­iANSI/AAMI­iES60601-
1:2005­i(3rd­iEdition).­iDie­ihohe­iIsolationsspannung­ivon­i6516­iVDC­izwischen
Ein- und Ausgang entspricht
dem medizinischen Sicherheitsstandard­i
2x­i MOPP­i für­i Patientenkontakt­i(Means­iOf­iPatient­iProtection).
Jüke suchte für das ultrakompakte Energiesystem im Fuß des digitalen
Visitenwagens nach einem langlebigen Schaltnetzteil. Bicker Elektronik
liefert mit dem AC/DC-Medizin-Netzteil BEO-3036M-B1 die perfekte Lösung.
© Bicker Elektronik GmbH / JÜKE Systemtechnik GmbH / Integrion GmbH /
Adobe Stock- Art.disini
Spezielle Anforderungen
an­i die­i Stromversorgung­i in­i der­i
Medizintechnik:­i Für­i die­i Medizintechnik­ientwickelte­iSchaltnetzteile­i
unterscheiden­i sich­i optisch­i kaum­i
von­i herkömmlichen­i Stromversorgungen.
Allerdings stellt die Norm
60601-1­ihöchste­iForderungen­ian­i
das Innenleben.
Medizinnetzteile gehen über herkömmliche­iNetzteile­ihinaus,­iindem­i
sie strengsten Sicherheitsnormen
genügen, die in medizinischen
Umgebungen­i unerlässlich­i sind.­i
Ein­i Schlüsselfaktor­i ist­i die­i Anforderung­ian­i„2x­iMOPP“­i(Means­iof­i
Patient Protection), was bedeutet,
dass­iMedizinnetzteile­izwei­ivoneinander­iunabhängige­iSchutzmecha-
nismen bieten müssen, um Patienten­i
vor­i elektrischen­i Gefahren­i
zu schützen. Diese doppelte Isolierung­igewährleistet­ieine­ihöhere­i
Das lüfterlose AC/DC-Medizin-Netzteil BEO-3036M-B1 von Bicker Elektronik versorgt die mobile
Energieversorgungseinheit mit exakt geregelten 33 VDC.
© Bicker Elektronik GmbH
Sicherheit und Redundanz im Vergleich­izu­iherkömmlichen­iNetzteilen.­i
Im­iVergleich­idazu­isteht­i„1x­iMOOP“­i
(Means of Operator Protection) bei
8 meditronic-journal 3/2024

Titelstory
Das kundenspezifische AC/DC-Medizin-Netzteil von Bicker Elektronik passt perfekt in den Fuß des digitalen Visitenwagens ohne dessen Bewegungsfähigkeit
einzuschränken. Dort befindet sich auch die USV mit Li-Ion-Batteriespeicher.
© Bicker Elektronik GmbH / JÜKE Systemtechnik GmbH / Integrion GmbH / Adobe Stock-upixa
Standardnetzteilen. Hier liegt der
Fokus­iauf­idem­iSchutz­ides­iBedieners­i
vor­i elektrischen­i Gefahren,­i
jedoch nicht speziell auf dem Schutz
des Patienten.
Luft- und Kriechstrecken
Des Weiteren müssen Medizinnetzteile­i
erhöhte­i Anforderungen­i
an­iLuft-­iund­iKriechstrecken­ierfüllen.
Dies bedeutet, dass die Isolationsabstände­izwischen­ispannungsführenden­iTeilen­iund­izwischen­iverschiedenen­iSchaltungsteilen­igrößer­isein­imüssen,­ium­isicherzustellen,­idass­idie­ielektrische­iIsolation­i
unter­iverschiedenen­iBedingungen­i
gewährleistet­i ist.­i Diese­i Maßnahmen­idienen­idazu,­idas­iRisiko­ivon­i
Lichtbögen­iund­ielektrischen­iDurchschlägen­izu­iminimieren,­iinsbesondere­iin­iUmgebungen,­iin­idenen­iempfndliche­imedizinische­iGeräte­ieingesetzt
werden.
Zusätzlich­izu­idiesen­iSicherheitsaspekten­imüssen­iMedizinnetzteile­i
den­iAnforderungen­ian­ielektromagnetische­i
Verträglichkeit­i (EMV)­i
u.­i a.­i nach­i der­i Norm­i 60601-1-2­i
gerecht werden, um sicherzustel-
len,­idass­isie­ikeine­istörenden­iEin-
flüsse­i auf­i andere­i medizinische­i
Geräte­i haben­i und­i umgekehrt.­i
Diese umfassenden Sicherheitsund­i
Qualitätsstandards­i machen­i
Netzteile­iwie­idas­iBEO-3036M-B1­i
zu­i besonders­i zuverlässigen­i und­i
sicheren­iStromversorgungslösungen­i
für­ianspruchsvolle­iAnwendungen­iin­i
der­iMedizintechnik.
Vorteile und Kundennutzen
Zuverlässige und langlebige
Systeme für die moderne
Gesundheitsversorgung
In­ider­imodernen­iGesundheitsversorgung­iist­idie­iDigitalisierung­ivon­i
großer­i Bedeutung.­i IT-Lösungen­i
wie­ider­iVisitenwagen­ivon­iIntegrion­i
bieten hierfür die notwendige Mobilität­iund­iFlexibilität­ifür­idas­iKlinikpersonal.
Hinsichtlich der Sicherheit,­iEffzienz­iund­iLanglebigkeit­iim­i
medizintechnischen­iUmfeld­ispielt­i
die­iStromversorgung­ieine­iganz­ientscheidende­iRolle.­iDank­ider­ikundenspezifschen­i
Netzteil-Lösung­i
von­iBicker­iElektronik­iist­ider­izuverlässige­iBetrieb­ides­iSystems­iüber­i
viele­iJahre­ihinweg­igewährleistet.­i
Die­ierfolgreiche­iZusammenarbeit­i
zwischen­i den­i drei­i Unternehmen­i
trägt­isomit­izu­ieiner­iVerbesserung­i
der­iQualität­iin­ider­itäglichen­iPatientenversorgung­ibei.
Steffen­i Hovestadt,­i JÜKE­i
­iSystemtechnik­i GmbH­i resümiert:­i
„Mit­i Bicker­i Elektronik­i haben­i wir­i
einen­i Stromversorgungsspezialisten
gefunden, der sowohl produktseitig­ials­iauch­iim­iHinblick­iauf­i
die­iprofessionelle­iEntwicklungsunterstützung­iein­iwertvoller­iPartner­i
für­iuns­igeworden­iist.“­i ◄
Das lüfterlose AC/DC-Medizin-Netzteil BEO-3036M-B1 von Bicker Elektronik
ist für den internationalen Einsatz mit einem Weitbereichseingang
90…264VAC und aktiver PFC ausgestattet.
© Bicker Elektronik GmbH
meditronic-journal 3/2024
9

Stromversorgung
Die Auswahl medizinischer Netzteile
Wie wählt man das passende Netzteil für eine medizinische Anwendung?
Die Sicherheit elektrischer und elektronischer medizinischer Anwendungen beruht auf einer Reihe von Normen.
Traco Electronic AG
www.tracopower.com
Wenn es um medizinische Anwendungen­igeht,­iversinken­iIngenieurteams­ischnell­iin­ieinem­iMeer­ivon­i
Normen und Vorschriften. Dafür
gibt es gute Gründe. Patienten sind
unter­iUmständen­ilangfristig­ian­iein­i
medizinisches­i Gerät­i angeschlossen,
bewusstlos und nicht in der
Lage,­iauf­ieinen­iAusfall­ides­iGeräts­i
zu reagieren. Aufgrund der mit der
Anwendung­imedizinischer­iGeräte­i
verbundenen­iRisiken­iund­ider­idafür­i
erforderlichen­iZulassungen­iist­ies­i
sinnvoll,­isich­iUnterstützung­izu­iholen,­i
falls das eigene Team zum ersten
Mal mit einer solchen Anwendung
konfrontiert­iwird.­iWas­idie­iAuswahl­i
medizinischer Netzteile betrifft, bietet
dieser Blogbeitrag eine wichtige
Orientierungshilfe.
Medizinische
Normen und Begriffe
Wenn Sie bereits geahnt haben,
dass­ies­ikein­iuniverselles­i„medizinisches­i
Netzteil“­i gibt,­i liegen­i Sie­i
richtig. Bei der Auswahl des Netzteils­imuss­iIhr­iTeam­idie­ielektrischen,­i
mechanischen­i und f inanziellen­i
Einschränkungen­isowie­idie­ispezifschen­iAnforderungen­ides­iAnwendungsfalls­iberücksichtigen.­iIm­iMittelpunkt­i
des­i Entscheidungsprozesses­isteht­idie­iNorm­iIEC­i60601.­i
Teil 1 behandelt allgemeine Anforderungen:­ivon­iEMV­iüber­iStrahlenschutz
bis hin zur Benutzerfreundlichkeit.­iTeil­i2­ibefasst­isich­imit­iden­i
speziellen Anforderungen bestimmter­iProdukte,­iwie­iz.­iB.­iBeatmungsgeräte,­iInfusionspumpen­iund­iDefbrillatoren.
Die seit über 40 Jahren
bestehende Norm wurde im Laufe
der­iZeit­iangepasst­iund­igibt­iAuskunft­idarüber,­iunter­iwelchen­iBedingungen
und in welchen Bereichen
medizinische­iGeräte­iheute­iverwendet
und eingesetzt werden.
Formale Risikobewertung
Die­iformale­iRisikobewertung­iwird­i
in­ider­iISO­i14971­ibehandelt.­iDiese­i
Norm­ibeschreibt­ibewährte­iVerfahren­izur­iRisikominimierung,­idie­iein­i
wichtiges Element bei der Handhabung­ivon­iMedizinprodukten­iwährend­ides­igesamten­iLebenszyklus­i
darstellt.­iAußerdem­imuss­inachgewiesen­iwerden,­idass­iein­iQualitätsmanagementsystem­i(QMS)­ivorhanden
ist, das die Anforderungen der
Norm­iISO­i13485­ierfüllt.­iDies­igilt­i
nicht­inur­ifür­iMedizinproduktehersteller,
sondern auch für die Hersteller­ider­iausgewählten­iNetzteile.
Was versteht man unter
Anwendungsteilen?
Die­i nächste­i Frage,­i die­i es­i zu­i
beantworten­i gilt,­i lautet:­i Gibt­i es­i
Teile­i des­i medizinischen­i elektrischen­i
Geräts­i oder­i Systems,­i die­i
bei normalem Gebrauch mit dem
Patienten oder dem Bediener in
Berührung­i kommen?­i Diese­i Teile­i
werden­i in­i der­i Norm­i IEC­i 60601­i
als Anwendungsteile (AP – Applied
Parts) bezeichnet und bilden eine
wichtige Grundlage für die Bewertung­ider­iRisiken­iund­idie­iDefnition­i
der Anforderungen.
Zur­iRisikominderung­isind­iSchutzmaßnahmen­i(MOP­i–­iMeans­iof­iProtection)
erforderlich, die auch im
Fehlerfall­ivor­ielektrischem­iSchlag­i
schützen sollen. Bei einigen Verfahren,­iwie­ibeispielsweise­ider­iKauterisation­iund­ider­iDefbrillation,­iwird­i
mit Hochspannung gearbeitet. Da
diese über den Patienten in das
angeschlossene­imedizinische­iGerät­i
fließen­i kann,­i muss­i zum­i Schutz­i
des Bedieners auch dieser Stromweg­iberücksichtigt­iwerden.­iZu­iden­i
Schutzmaßnahmen­i(MOP)­izählen­i
Kriech-­i und­i Luftstrecken­i sowie­i
Schutzisolierungen und -erdungen,
die­ientweder­iallein­ioder­iin­iKombination­iangewendet­iwerden­ikönnen.
Die­ikonkreten­iAnforderungen­ihängen­idavon­iab,­iwer­iim­iMittelpunkt­i
des Schutzes steht. Man unterscheidet­izwischen­iSchutzmaßnahmen
zum Patientenschutz (MOPP
– Means of Patient Protection) und
Schutzmaßnahmen­izum­iBedienerschutz
(MOOP – Means of Operator
Protection). Da Patienten, die an
Anwendungsteile angeschlossen
sind,­i unter­i Umständen­i bewusstlos­i
oder­i mobilitätseingeschränkt­i
sind, gelten für die Patientenschutzmaßnahmen­i(MOPP)­idie­istrengeren
Anforderungen.
Drei verschiedene Typen
Die Anwendungsteile werden in
drei­iverschiedene­iTypen­iunterteilt:
• Typ­iB­i–­iGeerdet­iund­iohne­i
­iPatientenkontakt.
• Typ­iBF­i–­iElektrisch­imit­idem­i
Patienten­iverbunden,­iaber­i
nicht­idirekt­imit­idem­iHerzen.
• Typ­iCF­i–­iElektrisch­imit­idem­i
Herzen des Patienten
verbunden.
10 meditronic-journal 3/2024

Stromversorgung
Definition von MOOP und MOPP nach IEC 60601
Die­i Norm­i IEC­i 60601­i legt­i für­i
jeden­i Typ­i den­i maximalen­i Erd-,­i
Gehäuse-­i und­i Patientenableitstrom
sowohl unter Normalbedingungen
als auch für den Fall des
Erstauf­itretens­ieines­iDefekts­ifest.­i
Das Gleiche gilt für die erforderliche
Isolationsklasse,­i die­i bei­i Anwendungsteilen­ides­iTyps­iBF/CF­ihöher­i
sein muss als bei Anwendungs teilen
des­iTyps­iB.
Anwendungsteil
Handelt es sich bei einem Netzteil
um ein Anwendungsteil? Obwohl
manche Netzteile speziell für medizinische
Anwendungen ausgelegt
sind,­i gelten­i ausschließlich­i jene­i
Teile, die mit dem Patienten oder
dem­i Bediener­i in­i Kontakt­i kommen,
als Anwendungsteile. Aus diesem­iGrund­ikann­idie­iSchutzstufe­i
2x­iMOPP­inicht­imithilfe­ieines­ieinzigen
AC/DC-Netzteils, sondern nur
in zwei Schritten erreicht werden.
Der erste Schritt sieht den Einsatz
eines geeigneten AC/DC-Netzteils
mit­idoppelter­iIsolierung­ivor,­idie­iden­i
Anforderungen­ian­iden­i2x-MOOP-
Bedienerschutz entspricht. Im zweiten
Schritt wird ein DC/DC- Wandler
verwendet,­i der­i die­i Anforderungen­i
an­i den­i 2x-MOPP-Patientenschutz
erfüllt.
Dies bedeutet, dass AC/DC-Netzteile,­idie­ider­iIEC­i62368-1­i–­ieiner­i
Norm für informationstechnische
Geräte­i–­ientsprechen,­ieingesetzt­i
werden­i können,­i sofern­i sie­i den­i
übrigen Leistungsanforderungen
des­iSystems­igerecht­iwerden.
Unterstützung
durch Netzteilhersteller
Wie­ikönnen­iNetzteilhersteller­idie­i
Entwickler­i medizinischer­i Anwendungen­iunterstützen?­iWie­inun­iklar­i
wird,­igibt­ies­ikeine­imedizinisch­izugelassene­iDrop-in-Stromversorgungslösung,­idie­ies­idem­ieigenen­iTeam­i
ermöglicht,­ialle­iHerausforderungen­i
zu­ilösen.­iEine­iRisikobewertung­iund­i
eine Überprüfung der Anwendungsteile
sowie der Einsatzbedingungen
sind in jedem Fall erforderlich. Dies
führt­idazu,­idass­idas­iEntwicklungsteam­iAnsätze­iverfolgt,­idie­idie­imedizinischen
Anforderungen der Anwendung
erfüllen und auch den übrigen
Konstruktionsparametern­i Rechnung
tragen.
Es ist allerdings hilfreich, mit einem
Netzteilhersteller zusammenzuarbeiten,
der Erfahrung in dem jeweiligen
Anwendungsbereich­ivorweisen­ikann.­i
Der Netzteilhersteller sollte über ein
QMS­igemäß­iISO­i13485­iverfügen,­i
das nicht nur den Entwurfsprozess,
sondern­iauch­idas­iHerstellungsverfahren
umfasst. Da es sich hierbei
jedoch um Mindestanforderungen
handelt,­iempfehlt­ies­isich,­izu­iprüfen,­iwelche­iweiteren­iMaßnahmen­i
ergriffen­iwerden,­ium­iein­ihohes­iMaß­i
an­iProduktsicherheit­iund­iQualität­izu­i
gewährleisten.­iDarüber­ihinaus­istellt­i
Ihnen­i das­i Unternehmen­i im­i Rahmen­iIhrer­iRisikobewertung­imöglicherweise­i
auch­i wertvolle­i zusätzliche
Daten zur Verfügung. Nicht
zuletzt­i empfehlt­i es­i sich,­i die­i Verfügbarkeit­ivon­iBerichten­izu­iprüfen,­i
die sich mit Themen wie beispielsweise
den Folgen eines Isolationsdurchschlags,­ider­iEntflammbarkeit,­i
den­iAuswirkungen­ieines­iLüfterausfalls,­i
der­i Stoßfestigkeit­i und­i dem­i
umgekehrten­iBetrieb­ibefassen.­i ◄
Die Schutzstufe 2x MOPP kann durch die Kombination eines geeigneten DC/DC-Wandlers mit einem AC/DC-Netzteil, das den Anforderungen
der Norm IEC 62368-1 entspricht, erreicht werden.
meditronic-journal 3/2024
11

Stromversorgung
EMV-Koexistenz in medizinischen Umgebungen
und Stromversorgungen – wo stehen wir?
Bild 1: Struktur der Norm IEC 60601-1 mit Sicherheiten und besonderen Anwendungen (© PRBX)
Vernetzte­iGeräte­iund­idas­iInternet­i
der Dinge (Internet of Things, IoT)
sind­iallgegenwärtig,­iund­iwir­isehen,­i
wie­isie­isich­iallmählich­idurchsetzen­i
und­iunser­iLeben­iin­ivielerlei­iHinsicht­iverändern.­iDie­iexponentielle­i
Entwicklung­ivon­ikleinen­ibis­ihin­izu­i
großen­iProdukten,­iin­idie­iFunksender­iintegriert­isind,­ischreitet­ivoran,­i
wenn­iauch­inicht­iohne­iBedenken­iin­i
Bezug­iauf­iInterferenzen­iund­iGerätestörungen,­iinsbesondere­ibei­imedizinischen
Anwendungen, die schwerwiegende­iFolgen­ihaben­ikönnten!
Autor:
Patrick Le Fèvre
Chief Marketing and
Communications Officer
Powerbox (PRBX)
www.prbx.com/
Drahtlose Koexistenz
Bei­ider­iFülle­ivon­iProdukten,­idie­i
Funksignale­iübertragen,­iist­ies­ifür­i
Hersteller­imedizinischer­iGeräte­isehr­i
schwierig­iund­ikomplex,­isicherzustellen,­idass­iihre­iGeräte­isicher­isind,­i
wenn­isie­ientweder­i­iveröffentlichte­i
internationale Standards oder proprietäre­iProtokolle­iverwenden,­ivon­i
denen­iviele­iauf­inicht­ilizenzierten­i
Frequenzen in den ISM- (Industrial,­iScientifc­iand­iMedical)­ioder­i
MICS-Bändern­i (Medical­i Implant­i
Communication­iService)­iarbeiten,­i
um­iordnungsgemäß­izu­ifunktionieren,­i
ohne­i andere­i Geräte­i zu­i stören­ioder­ivon­iihnen­igestört­izu­iwerden.­iUm­idie­idrahtlose­iKoexistenz­i
in medizinischen Anwendungen
zu­igewährleisten,­ihaben­isich­idie­i
Regulierungsbehörden­iweltweit­iauf­i
die­iStandardisierung­ivon­iProtokollen­iund­iVerfahren­ikonzentriert,­idie­i
von­iden­iHerstellern­ivon­iStromversorgungen­iverlangen,­idass­isie­ibei­i
der­i Entwicklung­i von­i Stromquellen­ifür­imedizinische­iGeräte­iTests­i
und Überprüfungen zur „drahtlosen
Ko­iexistenz“­idurchführen.
Wenn das „Unvorhersehbare“
passieren kann
Da­idie­iWelt­iohne­ieine­izuverlässige­i
Stromversorgung­i buchstäblich
stillstehen würde, hat die Energiewirtschaft­iglücklicherweise­ieine­i
lange Tradition im Aufbau robuster
Energiesysteme.­iDie­iIndustrie­ientwickelt­iständig­ineue­iTechnologien,­i
um­idie­iEnergieeffzienz,­iZuverlässigkeit­iund­iSicherheit­izu­iverbessern.­i
Mit­ider­irasanten­iEntwicklung­izahlreicher­ivernetzter­iGeräte­iin­imedizinischen
Anwendungen werden
einige­ivon­iihnen­idurch­i„Energieernten“­imit­iStrom­iversorgt,­iwas­isie­i
sehr­iempfndlich­igegenüber­iFunkstörungen­imacht,­iwährend­iandere­i
sogar­idurch­iFunkwellen­imit­iStrom­i
versorgt­iwerden.­iDas­iThema­ider­i
Koexistenz­ivon­iStromversorgungen­i
und­iFunksignalen­imuss­ianders­ials­i
bisher betrachtet werden, insbesondere­ibei­imedizinischen­iGeräten,­idie­iaußerhalb­ider­ivon­iFachleuten­ikontrollierten­iUmgebungen­i
installiert werden, wie z. B. in Privathaushalten.
Zu viele vernetzte Geräte?
Da­idie­iZahl­ider­ivernetzten­iGeräte­i
und­ider­iFunkübertragungen­iin­imedizinischen­iUmgebungen­izugenommen­ihat,­iist­idie­iZahl­ider­iFälle,­iin­i
denen­imedizinische­iGeräte­iFehlalarme,­izufällige­iAusfälle­ioder­iFehlfunktionen­imelden,­ierheblich­igestiegen,
was die medizinische Gemeinschaft­ivor­ider­iKoexistenz­imehrerer­i
funkübertragender­i Geräte­i warnt,­i
von­idenen­idas­iLeben­ivon­iPatienten­i
abhängen­ikönnte.
Funkstörungen
In­ivielen­iFällen­ivon­igemeldeten­i
Fehlern war es sehr schwierig, die
genaue­iUrsache­izu­iermitteln,­ibis­i
eingehende­iUntersuchungen­ierga-
ben,­idass­iFunkstörungen­idie­iGrund-
ursache des Problems waren. In den
USA­izeichnet­idie­iFood­iand­iDrug­i
Administration­i (FDA)­i Fehlfunktionen­iin­ieiner­izentralen­iDatenbank­i
namens­i„MAUDE“­iauf,­iin­ider­ieine­i
wachsende­iZahl­ivon­iEMV-Problemen
erfasst wird. Aus einer Vielzahl
solcher­iFälle­ihaben­iwir­iein­iBeispiel­i
ausgewählt,­idas­ideutlich­imacht,­iwie­i
schwierig­ies­iist,­idie­iUrsache­ielektromagnetischer­iStörungen­i(EMI)­izu­i
ermitteln,­ivor­iallem,­iwenn­ies­isich­i
nicht­ium­ieine­ikontrollierte­iUmgebung­ihandelt,­iwie­iim­iFall­ider­ihäuslichen
Gesundheitsfürsorge.
Wenn das Schweißen
den Alarm einschaltet
Ein Patient mit Atemwegs- und
Herzproblemen war zu Hause an
ein hochmodernes Beatmungsgerät­iangeschlossen,­idas­imit­ieinem­i
drahtlosen­iKardiomonitoring-Gerät­i
gekoppelt­i war.­i Der­i Gesundheitszustand­ides­iPatienten­iwurde­ivon­i
einem entfernten Gesundheitszentrum­iüberwacht,­idas­ieine­iReihe­ivon­i
Alarmen­iempfng.­iNach­ieinem­iAnruf­i
bei­idem­iPatienten,­idem­ies­iglücklicherweise
sehr gut ging, wurden
alle Alarme als falsch eingestuft, was
den Austausch der Überwachungsgeräte­iveranlasste.­iTrotz­ides­iAustauschs­ides­iSystems­imeldete­ies­i
zufällig­i immer­i noch­i Warnungen.­i
Die­i Gerätehersteller­i führten­i eine­i
gründliche­i Analyse­i durch,­i ohne­i
ein Hardware- oder Softwareproblem­izu
finden.­iZufällig­ibemerkte­i
eine­i Krankenschwester,­i die­i den­i
Patienten besuchte, ein seltsames
Geräusch,­idas­iaus­idem­iRadio­ikam,­i
und­izur­igleichen­iZeit­iging­ider­iÜberwachungsalarm­ilos.­iWeitere­iUntersuchungen
ergaben, dass ein nahe
gelegener Industriebetrieb Hochenergie-Schweißgeräte­i
verwendete,
die nach einer Wartung eine
fehlerhafte Abschirmung aufwiesen.­iDie­iabstrahlenden­iFunkwellen­i
interagierten­imit­idem­iRegelkreis­ider­i
Sensoren­iund­ilösten­iAlarme­iaus.­i
Dieses Beispiel ist wahrscheinlich
anekdotisch,­izeigt­iaber­idie­iKomplexität­ider­iKoexistenz­ivon­ilebenswichtigen­i
medizinischen­i Geräten­i
und­iFunkstörungen.
12 meditronic-journal 3/2024

Stromversorgung
Bild 2: Magnetfeldprüfung in drei Punktfrequenzen in der IEC 60601-1-2
Ausgabe 4.1 (© PRBX/IEC)
Elektromagnetische
Kompatibilität
und Immunität
Mit­ider­iVervielfachung­ider­iVorfälle­i
in­ider­ihäuslichen­iPflege,­iaber­iauch­i
in­iKrankenhäusern,­iist­ies­ioffensichtlich,
dass gründliche Verfahren zur
Gewährleistung­ider­ielektromagnetischen­iKompatibilität­iund­ider­iImmunität­igegen­iFunkstörungen­iein­iMuss­i
sind, was die medizinische Industrie­iund­idie­iInternationale­iElektrotechnische­iKommission­i(IEC)­idazu­i
veranlasst,­ielektromagnetische­iStörungen
im medizinischen Bereich
zu­iüberdenken,­ium­isicherzustellen,­i
dass alles reibungslos und sicher
funktioniert.
IEC 60601-1
und IEC 60601-1-2
Um­i ein­i Höchstmaß­i an­i Sicherheit­izu­igewährleisten,­ihält­isich­idie­i
medizinische Industrie an mehrere
internationale Normen. Für medizinische­ielektrische­iGeräte­i(MEE)­i
hat­idie­iInternationale­iElektrotechnische­iKommission­i(IEC)­i1977­idie­i
Norm­i60601-1­ientwickelt­iund­iveröffentlicht,­idie­idie­iSicherheits-­iund­i
Leistungsanforderungen für MEE
festlegt­iund­iweithin­ials­iMaßstab­ifür­i
die­iSicherheit­imedizinischer­iGeräte­i
anerkannt­iist.­iDa­idie­iAnzahl­iund­i
Vielfalt der Anwendungen in der
medizinischen Industrie im Laufe
der Jahre zunahm, wurde die allgemeine­iNorm­idurch­iergänzende­i
Normen­i ergänzt,­i und­i bestimmte­i
Normen­ihaben­imehrere­iAuflagen­i
erlebt (Bild 1).
Wichtige Aktualisierungen
der Norm
Im­iFall­ider­ielektromagnetischen­i
Verträglichkeit­i und­i der­i Störfestigkeit­i
gegen­i Funkstörungen­i gilt­i
die­iIEC­i60601-1-2,­idie­isich­idamit­i
befasst,­iwie­imedizinische­iGeräte­i
ihren­ieigenen­ielektromagnetischen­i
Emissionen widerstehen und diese
begrenzen sollten, um die Sicherheit­i
und­i Leistung­i der­i Geräte­i zu­i
gewährleisten.­iDie­ivierte­iAusgabe­i
dieser­i Norm­i wurde­i vor­i 10­i Jahren,­i
im­i Jahr­i 2014,­i veröffentlicht,­i
aber angesichts der wachsenden
Anzahl­i von­i vernetzten­i Geräten,­i
neuen­iFunkfrequenzbändern­iund­i
dem­iRisiko­ivon­iInterferenzen­izwischen­iden­iverschiedenen­imedizinischen­iGeräten­ihielt­ies­idas­iIEC-
Unterkomitee­i62­i(SC-62)­ifür­iwichtig,­idie­iBegleitnorm­ivor­ider­inächsten­i
großen­i Überarbeitung­i (Ausgabe­i
5)­i zu­i ändern­i und­i stattdessen
die Ausgabe 4 mit wichtigen
Aktualisierungen­i zu­i ergänzen.­i
Die­iÄnderung­iwurde­iratifziert­iund­i
im­iJahr­i2020­iveröffentlicht.­iNach­i
einer Übergangszeit hat die letzte
Ausgabe­ivon­iIEC­i60601-1-2:2014­i
­iÄnderung­i1:2020­i(referenziert­ials­i
Ausgabe 4.1) das Datum der Anwendung
erreicht, und die regionalen
Normungsorganisationen geben
den­iZeitpunkt­ider­iZurückziehung­i
(DOW) an, z. B. ist in Europa das
DOW-Datum­ifür­idie­iEN­i60601-1-
2:2015/A1:2021­iauf­i2024-März-19­i
festgelegt.
Kern der Änderungen
Ohne zu sehr auf die neueste
Ausgabe­i einzugehen,­i lässt­i sich­i
auf­i einen­i Blick­i feststellen,­i dass­i
die­i Ausgabe­i 4.1­i eine­i Reihe­i von­i
Punkten­ianspricht.­iWenn­iman­idas­i
in­i der­i Einleitung­i vorgestellte­i Beispiel­ibetrachtet,­ikann­iman­iaber­ivier­i
Hauptbereiche­ials­iKern­ider­iÄnderung­iaufführen:­i
1. Prüfung­ibei­iminimalen­iund­imaximalen
Eingangsspannungspegeln
bei einer beliebigen Frequenz auf
leitungsgebundene Emissionen,
Spannungseinbrüche­iund­ikurze­i
Unterbrechungen;­i
2. Erforderliches Netzfrequenz-
Magnetfeld­i bei­i 50­i oder­i 60­i Hz,­i
solange die Frequenz die gleiche
ist wie die, mit der das medizinische­iGerät­ioder­imedizinische­i
System­ibetrieben­iwird;
3.­iFür­i alle­i Patientenkabel­i sind­i
E/A-Kabel­i mit­i einer­i Länge­i von­i
weniger als 1 m erforderlich.
4. In Tabelle 11 der medizinischen
Norm­iwurde­ieine­ineue­iPrüfvorschrift­i
für­i die­i Störfestigkeit­i von­i
Gehäuseanschlüssen­igegenüber­i
magnetischen Nahfeldern hinzugefügt,
die Prüf- und Messtechniken­inach­iIEC­i61000-4-39­iverwendet
und Magnetfeldtests bei
drei­i Punktfrequenzen­i (30­i kHz,­i
134,2­i kHz,­i und­i 13,56­i MHz)­i
(Bild 2).
5.­iInteressant­i und­i erwähnenswert­i
ist, dass diese neue Tabelle einen
Kompromiss­izwischen­ider­iFDA-
Anforderung für medizinische
Geräte­i wie­i In-vitro-Diagnostika­i
(IVD)­idarstellt,­idie­idiese­iProdukte­i
zur­i Erfüllung­i der­i AIM­i 7351731­i
RFID-Immunitätsprüfung­i unter­i
acht­iverschiedenen­iBedingungen­i
von­i134,2­ikHz­ibis­i2,45­iGHz­iaufforderte.
In Bezug auf IVD und
implantierte­iGeräte­iist­ies­iwichtig­i
zu­iwissen,­idass­idie­iIEC­i60601-1-2­i
nicht für Implantate gilt (für Implantate
gibt es eigene Normen, z. B.
ISO­i14117),­iwohl­iaber­ifür­iZubehör,­idas­iein­iImplantat­ivon­iaußerhalb­ides­iKörpers­iüberwacht­ioder­i
steuert.
Bild 3: Vereinfachte Darstellung eines MRT-Geräts und der verschiedenen Felder, die zur Erstellung des endgültigen
Bildes beitragen (© PRBX/Shutterstock/Pattarawit)
meditronic-journal 3/2024
13

Stromversorgung
Bild 4: Dreifachausgänge, mehrphasig, PRBX-Coreless-Stromversorgung zur Aufrechterhaltung des B0-Feldes
(© PRBX).
Anwendungsspezifische Tests
Bei­ider­iEntwicklung­ieines­iNetzteils­ifür­imedizinische­iGeräte­iist­ies­i
wichtig,­ialle­iAspekte­ider­iIEC­i60601-
1-2 (oder der regionalen Version)
und alle anwendbaren EMV-Tests
für­ijeden­iTyp­ivon­imedizinischem­i
Gerät/System­i und­i dessen­i Netzteile­i
zu­i berücksichtigen,­i da­i nicht­i
alle­iTests­ifür­ialle­iProdukte­igelten.­i
Die Norm schreibt einige Tests für
bestimmte­iProdukte­iund­iStörfestigkeitswerte­ivor,­idie­ivon­iden­iBaupraktiken,­ider­iArt­ider­iMagnete­iund­ider­i
Schaltfrequenz­iabhängen.­iIm­iPrüfplan
und -bericht muss der Hersteller­ialle­iBereiche­iangeben­iund­idokumentieren,­idie­iexternen­iStörungen­i
ausgesetzt sind, und er muss die
endgültige­iAnwendung­iund­iUmweltaspekte­iberücksichtigen.
Neue Einschränkungen
und Anforderungen
Da­idie­iIEC­i60601-1-2­iAusgabe­i
4.1 zur Norm wird, arbeitet der
technische Ausschuss bereits an
der­iZukunft,­ium­ineue­iEinschränkungen­iund­iAnforderungen­ian­idie­i
elektromagnetische­iVerträglichkeit­i
zu­iberücksichtigen.­iEs­ikönnten­iweitere­i
Störfestigkeitsprüfungen­i aus­i
dem­iAIM­i7351731­ihinzugefügt­iwerden,­ium­iempfndliche­iGeräte­iwie­i
die Magnetresonanztomographie
(MRT)­iabzudecken.
Verringerung der EMI
Ein­ibisschen­iSpaß­ibei­ider­iEntwicklung­ivon­iStromversorgungen­i
für­ihohe­iEMC-Konformität:­iIn­iAnbetracht
der Tatsache, dass die EMV
bei­i der­i Stromversorgung­i medizinischer
Anwendungen sehr wichtig
ist,­ihaben­idie­iHersteller­ivon­iStromversorgungen­ineue­iTechnologien­i
zur Verringerung der EMI entwickelt,­iindem­isie­ineue­iSchalttopologien
und fortschrittliche Abschirmungen
einsetzen. Bei einigen
extremen­i Anwendungen­i wie­i der­i
Kernspintomographie­i reichen­i die­i
herkömmlichen­iTechnologien­ijedoch­i
nicht aus.
Spezielle Anforderungen
Das Magnetresonanztomographiesystem­i(MRT)­iarbeitet­imit­ieinem­i
extremen­i statischen­i Magnetfeld­i
(B0), Magnetfeldgradienten (B1) und
der­ischnellen­iEntwicklung­ivon­iHochfrequenzimpulsen­i(RF-Feld)­i(Bild­i3).­i
Das­iMRT-System­iist­isehr­iempfndlich­igegenüber­ielektro­imagnetischem­i
Rauschen und dem Vorhandensein
magnetischer­ioder­ileitfähiger­iMaterialien,­idie­izu­ieiner­iBildverschlechterung­i
führen­i können,­i was­i wiederum­iArtefakte­izur­iFolge­ihaben­i
kann­iund­idas­iRisiko­ivon­iFehlern­i
bei­ider­iDiagnose­ibirgt.­iUm­iInterferenzen­izu­ivermeiden,­iist­idie­ibeste­i
­iPraxis­ibei­ider­iStromversorgung­ivon­i
MRT-Geräten,­iWechselspannung/-
strom­i(AC)­izu­ivermeiden­iund­inur­i
Gleichspannung/-strom­i(DC)­izu­iverwenden,
auch für die Beleuchtung.
Üblicherweise werden Hauptstromversorgungen­iaußerhalb­ides­iabgeschirmten­iUntersuchungszimmers­i
aufgestellt, und die Gleichspannung
wird­iüber­iabgeschirmte­iKabel­ian­i
die­ielektronischen­iGeräte­iverteilt.­i
Bei­ieinigen­iMRT-Geräten­imuss­idie­i
Stromversorgung­ijedoch­iinnerhalb­i
des­iGeräts­iinstalliert­iund­ieinem­isehr­i
hohen­iMagnetfeld­iim­iBereich­ivon­i3­i
bis­i5­iTesla­iausgesetzt­iwerden,­iohne­i
dass es zu Interferenzen mit empfndlichen­iGeräten­ikommt.
Luftspulen
Da­iherkömmliche­iMagnetkerne­iin­i
die­iSättigung­igehen,­iwenn­isie­ider­i
B0-Feldenergie ausgesetzt werden,­ida­isie­ikein­iferromagnetisches­i
Kernmaterial­i haben,­i sollten­i Luftspulen
in Betracht gezogen werden.­i
Ein­i Nachteil­i von­i Luftspulen­i
sind­i ihre­i niedrigen­i Induktivitätswerte,
die durch den Entwurf einer
parallel geschalteten Leistungsstufe
mit­i­imehreren­iLuftspulen­ikompensiert­iwerden­ikönnen.­iDie­iSteuerung­i
multi-­iparalleler­iLuftspulen-Stromversorgungen
erfordert die Implementierung
der neuesten digitalen Steuerungstechnologie,
die ein hohes
Maß­ian­iFlexibilität­ibeim­iBetrieb­ider­i
verschiedenen­iLeistungskanäle­ibietet.­iDie­idigitale­iSteuerung­iermöglicht­ies­iden­iEntwicklern,­idas­iProfl­ides­iNetzteils­ian­idie­ijeweiligen­i
Bedingungen anzupassen. Bild 4
ist ein Beispiel für eine fortschrittliche­iStromversorgungseinheit­imit­i
Luftspulen,­idie­iPRBX­iGB350.­iUm­i
die­ispezifschen­iMRI-,­iB0-,­iB1-­iund­i
RF-Spezifkationen,­ifür­idie­ies­ientwickelt­iwurde,­izu­ierfüllen,­ihat­idas­i
Netzteil eine Grundschalt frequenz
von­i 600­i kHz.­i Mit­i einer­i solchen­i
Schaltfrequenz­iund­iseinen­ivier­iim­i
Interleave-Modus­i konfgurierten­i
Phasen­ihat­idas­iGerät­ieine­iresultierende­i
Ausgangsfrequenz­i von­i
2,4­iMHz.­iDies­iermöglicht­ieine­ieinfachere­iFilterung,­iextrem­ischnelle­i
Reaktionszeiten­ibei­ider­iRegelung­i
und die Übereinstimmung mit der
Funkkompatibilität­ider­iMRT-Geräte.
Spezielle Umgebungen
Wie­i bereits­i erwähnt,­i besteht­i
die­iNorm­iIEC­i60601­iaus­iKollateralen­i
und­i spezifschen­i Normen.­i
Die grundlegende Sicherheit und
Leistung­i der­i MRTs­i wird­i von­i der­i
IEC­i 60601-2-33­i abgedeckt.­i Dieses­iDokument­ikonzentriert­isich­iin­i
erster­iLinie­iauf­idie­iSicherheit­ivon­i
Patienten­iund­iBedienern,­ienthält­i
aber auch Informationen zu den
Spezifkationen­ifür­i„spezielle­iUmgebungen“­iin­iIEC­i60601-1-2­iund­izur­i
Umsetzung­ider­ispeziellen­iUmgebung,­ieinschließlich­iInformationen­i
darüber,­iwie­idie­iIntegrität­iwährend­i
des Betriebs aufrecht erhalten werden­i
sollte.­i Stromversorgungen,­i
die­i in­i MRT-Umgebungen­i eingesetzt­iwerden,­imüssen­igemäß­iIEC­i
60601-1-2­i geprüft­i werden,­i aber­i
die­i Gerätehersteller­i können­i vor­i
der endgültigen Validierung eine
In-situ-Qualifzierung­iund­izusätzliche­i
Störfestigkeitstests­i speziell­ifür­iihre­iUmgebung­iverlangen.
Schlussfolgerung
Die auf den jüngsten Veranstaltungen
Medica, Embedded World
und­i Mobile­i World­i vorgestellten­i
Technologien­ibestätigen,­idass­idie­i
Gesellschaft­iin­idas­iZeit­ialter­ider­ivernetzten­iGeräte­ieingetreten­iist­iund­i
die medizinische Industrie sich rasch
modernisiert,­ium­iden­iKomfort­iund­i
das­i Wohlbefnden­i der­i Patienten­i
zu­iverbessern.­iDie­iFolge­idavon­iist­i
das­iRisiko­ieiner­iVervielfachung­ivon­i
Funkstörungen,­iund­ideshalb­isammelt­idas­iIEC-Komitee­iin­iVorbereitung­iauf­idie­inächste­iÜberarbeitung­i
der­iIEC­i60601-1­iund­ianderen­iNormen­i
entsprechendes­i Feedback.­i
Bis­idahin­iarbeiten­idie­iEntwickler­i
von­i Stromversorgungssystemen­i
eng mit der medizinischen Industrie­izusammen,­ium­i–­iauch­iwährend­i
ich­ischreibe­i–­irobuste­iStromversorgungslösungen­izu­ientwickeln,­idie­i
in­ikomplexen­iUmgebungen­isicher­i
eingesetzt­iwerden­ikönnen.
Wer schreibt:
Patrick­iLe­iFèvre,­iChief­iMarketing­i
and­i Communications­i Offcer­i
von­iPowerbox,­iist­iein­ierfahrener,­i
hochrangiger­i Marketingfachmann­i
und diplomierter Ingenieur mit
einer­i40-jährigen­iErfolgsbilanz­iin­i
der­iLeistungselektronik.­iEr­ileistete­i
Pionierarbeit­ibei­ider­iVermarktung­i
neuer Technologien, wie z. B. der
digitalen­iStromversorgung,­iund­ibei­i
technischen­iInitiativen­izur­iSenkung­i
des­iEnergieverbrauchs.­i
Referenzen:
Powerbox­i(PRBX):
https://www.prbx.com/
Internationale­iElektrotechnische­i
Kommission­i(IEC)
https://www.iec.ch/homepage
Europäisches­iKomitee­ifür­ielektrotechnische
Normung (CENELEC)
‚https://www.cencenelec.eu/
FDA­iMAUDE-Datenbank
http://www.accessdata.fda.gov/
scripts/cdrh/cfdocs/cfMAUDE/
search.CFM
Wir bedanken uns bei den
Eigentümern für die Bereitstellung
der Abbildungen ◄
14 meditronic-journal 3/2024

Stromversorgung
Bedeutung von Ableitströmen
in medizinischen Anwendungen
Bild 1: Anordnung von Entstörkondensatoren (Keramik) in einem AC/DC-Netzteil
Die­iIEC­i60601-1­iist­ieine­iinternationale
Normenreihe für die grundlegende
Sicherheit und die wesentlichen­iLeistungsmerkmale­ivon­imedizinischen­ielektrischen­iGeräten.­iSie­i
ist­iin­ivielen­iLändern­iweit­iverbreitet
und gilt inzwischen als Voraussetzung
für die meisten im Handel
erhältlichen­iProdukte.­iEin­iwichtiger­i
Aspekt­ider­iNorm­iist­idie­iVermeidung­i
eines­ielektrischen­iSchlags,­ider­izu­i
Verletzungen oder sogar zum Tod
führen­i kann,­i insbesondere­i durch­i
übermäßige­iAbleitströme.
Dieser­iBeitrag,­ider­isich­ian­iElektronikingenieure­iund­iKonstrukteure­i
richtet,­idie­imit­iStromversorgungssystemen­i
arbeiten,­i erläutert­i die­i
verschiedenen­iArten­ivon­i medizinischen­iAbleitströmen.
Autor:
David Buck
Produktmanager
TDK-Lambda
www.emea.lambda.tdk.com/uk
Ableitstrom
Ein Ableitstrom ist zuerst einmal
der messbare Strom, welcher
über den Schutzleiter zur Erde
fließt.­iWenn­ikeine­iErdverbindung­i
vorhanden­iist,­ihandelt­ies­isich­ium­i
den­i Strom,­i der­i zur­i Erde­i fließen­i
könnte,­isobald­ieine­ileitfähige­iVerbindung
hergestellt ist. Dieser Strom
könnte­idurch­iBerühren­iauch­iüber­i
einen­imenschlichen­iKörper­ifließen.
Wenn­idieser­iStrom­igefährliche­i
Grenzwerte­i überschreitet,­i löst­i
in modernen Wohn- und Bürogebäuden­iein­iFehlerstromschutzschalter
(FI-Schalter) aus und trennt
das­iGerät­ivon­ider­iWechselstromversorgung.­iViele­iMenschen­ihaben­i
diese Erfahrung schon einmal
gemacht, wenn sie zum Beispiel bei
Arbeiten­imit­ieiner­iGarten-Heckenschere­idas­iNetzkabel­iversehentlich­i
durchtrennt haben.
In Medizinbereichen werden für
Ableitströme­ije­inach­iArt­ides­iverwendeten­i
medizinischen­i Geräts­i
sehr­igeringe­itolerierbare­iHöchstwerte
angesetzt. Medizinische
Ableitströme­idürfen­iunter­inormalen
Bedingungen niemals über einen
Patienten­iabfließen.
Wie erzeugt ein AC/DC-Netzteil
Ableitströme?
Ein­i zertifziertes­i medizinisches­i
Netzteil muss neben den Grenzwerten­ifür­iAbleitströme­inoch­iviele­i
weitere Vorgaben einhalten. Dazu
gehören­iEMV­i(elektromagnetische­i
Verträglichkeit)­ifür­ileitungsgebundene
und abgestrahlte Emissionen
sowie­iImmunität­igegen­iSpannungseinbrüche,­ielektrostatische­iEntladungen
(ESD), Eingangs transienten,
Hochfrequenz (HF) und sogar
Magnetfelder. Die Einhaltung dieser­iEMV-Normen­iist­iin­ivielen­iLändern­i
eine­i gesetzliche­i Verpflichtung.­i
Sie­i stellt­i sicher,­i dass­i elektrische­i
und­i elektronische­i Geräte­i
in­iihrer­iUmgebung­ikorrekt­ifunktionieren­iund­ikeine­iunzulässigen­iStörungen­ierzeugen,­idie­iandere­iGeräte­i
beeinträchtigen­ikönnten.
In­iStromversorgungen­ikommen­i
Hochfrequenz- und Hochspannungsschaltkreise­izum­iEinsatz,­idie­iin­ider­i
Regel­izwischen­i40­ikHz­iund­iüber­i
Bild 2: Y-Kondensatoren im TDK-Lambda CUS30M
500­i kHz­i arbeiten.­i Diese­i Schaltungen
erzeugen hochfrequente
elektrische­iStörungen.­i
Um­idie­iGrenzwerte­ifür­ileitungsgebundene
und abgestrahlte Emissionen
einzuhalten, sind Filterschaltungen­ierforderlich.­iKeramische­iFilterkondensatoren­iwerden­izur­iReduzierung­i
der­i elektromagnetischen­i
Störungen­ieingesetzt­i(Bild­i1).
Die­iKondensatoren­iCY1­iund­iCY2­i
werden in Verbindung mit Filterdrosseln
(nicht abgebildet) eingesetzt.
Hochfrequente­iStörungen­iwerden­i
von­i der­i Wechselstromseite­i über­i
die­iKondensatoren­izum­iErdungsanschluss
(Schutzerde) abgeleitet.
Auf diese Weise werden Interferenzen­imit­ianderen­iGeräten,­iwelche
die gleiche Wechselstromquelle
nutzen,­ivermieden.­i
Der­i Kondensator­i C3,­i der­i zwischen­ider­iPrimär-­iund­ider­iSekundärseite­ides­iTransformators­iangeschlossen
ist, reduziert das Hochfrequenzrauschen­iund­ikompensiert­i
die­iWicklungskapazität­ides­iTransformators.
C4 reduziert das Ausgangsrauschen
und hat nur geringen
Anteil am Ableitstrom. Die
dafür­imaßgeblichen­iKomponenten­i
sind­iCY1­iund­iCY2­izwischen­iPhase­i
und Erde bzw. Nullleiter und Erde.
Niedrigere­iKapazitätswerte­ivon­i
CY1­iund­iCY2­iführen­izu­ieinem­igeringeren­iAbleitstrom.­iDies­ikann­ijedoch­i
dazu führen, dass das Netzteil die
Grenzwerte der Norm für leitungsgebundene
und abgestrahlte EMV
nicht­imehr­ieinhält­i(Bild­i2).
meditronic-journal 3/2024
15

Stromversorgung
Bild 3: Weg des Erdableitstroms
Bild 4: Berührungsstrompfad
Tabelle 1: Maximaler Erdableitstrom
Arten von medizinischen
Ableitströmen
In­ider­iIEC­i60601-1­isind­idrei­iverschiedene­iGrundarten­ivon­imedizinischen­iAbleitströmen­idefniert.­iSie­i
werden unter zwei Bedingungen
gemessen - Normalbetrieb (NC)
und dem einfachen Fehlerfall (SFC).
Im einfachen Fehlerfall, z. B. wenn
die­iErdverbindung­ieines­isteckbaren­i
Geräts­iunterbrochen­iist,­iist­igemäß­i
IEC­i60601-1­iein­ihöherer­iGrenzwert­i
für­iden­iAbleitstrom­izulässig.
Der­i Ableitstrom­i fließt­i vom­i Primärkreis­idurch­ioder­iüber­idie­iIsolierung
in den Schutzleiter (PE). Beim
Berühren­ides­imedizinischen­iGeräts­i
fließt­ikein­iStrom­ivom­iGehäuse­iüber­i
den Patienten oder den Bediener
(Bild­i3,­iTabelle­i1).
Der­iBerührungsstrom­ifließt­iüber­i
das­iGehäuse­ides­iMedizingerätes­i
oder­iTeilen­idavon,­imit­iAusnahme­i
von­iAnwendungsteilen,­ibei­inormalem
Gebrauch über den Patienten
oder­iden­iBediener­iextern­i(nicht­iüber­i
den PE-Anschluss) zur Erde (Bild 4).
Der Berührungsstrom wird soweit
vorhanden­iauch­ian­iAusgangsanschlüssen
gemessen, falls diese
für den Patienten berührbar sein
könnten­i(Tabelle­i2).­i
Der­i Patientenableitstrom­i fließt­i
im Normalbetrieb über beabsichtigte
Verbindungen zwischen Pati-
ent­iund­iMedizingerät­i(Anwendungs-
teile) über den Patienten zur Erde.
Ein Anwendungsteil ist ein Teil des
Medizingeräts,­iwelches­iunter­inormalen
Einsatzbetriebsbedingungen
den Patienten berührt.
Es­igibt­idrei­iHauptkategorien­ifür­i
Anwendungsteile:
• B (Body):
­i Kann­imit­iErde­iverbunden­isein.­i
Normalerweise­iist­ier­inicht­ileitfähig­iund­ikann­ijederzeit­ivom­iPatienten
entfernt werden.
­i Beispiele:­i Medizinische­i Laser,­i
MRI-Körperscanner,­i Phototherapiegeräte,­iBetten­iund­iKabel
• BF (Body Floating):
­i Hat­i eine­i leitfähige­i Verbindung­i
zum Patienten
­i Beispiele:­iBlutdruckmessgeräte,­i
Inkubatoren,­iUltraschallgeräte
• CF (Cardiac Floating):
­i Kann­iin­idirekten­iKontakt­imit­idem­i
Herzen­ikommen
­i Beispiel:­iDialysegeräte
­i Der­i Patientenableitstrom­i fließt­i
von­i der­i gewollten­i elektrischen­i
Verbindung­ides­iMedizingerätes­i
- dem Anwendungsteil - über
den­iPatienten­izur­iErde­i(Bild­i5,­i
Tabelle­i3).
Tabelle 2: Maximaler Berührungsstrom
Design der Stromversorgung
Durch­idie­iMinimierung­ider­ivom­i
Schaltregler erzeugten internen
elektromagnetischen­i Störungen­i
lässt­isich­idie­iGröße­ider­ierforderlichen­iKondensatoren­izur­iEntstörung­i
drastisch­iverringern.­iDadurch­iwird­i
der Ableitstrom des Netzteils reduziert
und die EMV-Normen trotzdem
eingehalten.
Die Design-Vorgaben für das
250-W-Netzteil­iCUS250M­i(Bild­i6)­i
von­iTDK-Lambda­ienthielten­iambitionierte­i
Ziele­i sowohl­i für­i Ableit-
ströme­ials­iauch­ifür­iEMV-Verhal-
ten.­i Dem­i Entwicklungsteam­i war­i
von­i Anfang­i an­i bewusst,­i dass­i
diese Anforderungen im Focus
des­i gesamten­i Entwicklungsprozesses
stehen mussten. Es wurde
eine zum Patent angemeldete in
die­i Ausgangsklemme­i integrierte­i
Drossel­i entwickelt,­i um­i Gleichtaktstörungen­i
zu­i reduzieren.­i Ein­i
spezieller­iFerritkern­ifür­iden­iPFC-
Regler­i(Leistungsfaktor-Korrektur)­i
reduziert dort die EMI erheblich
und nicht zuletzt war eine besondere­i
Sorgfalt­i des­i Entwicklungs-
Bild 6: Medizinische Stromversorgungen der Serie CUS250M
16 meditronic-journal 3/2024

Stromversorgung
Bild 5: Patientenableitstrom
Tabelle 3: Maximaler Patientenableitstrom
teams­ibeim­iLayout­ider­iLeiterplatte­i
(PCB)­iunerlässlich.­i
Das Resultat war ein Ableitstrom
von­iweniger­ials­i150­iµA­i(bei­i264­iVac­i
63­iHz­i-­ider­iungünstigsten­iSpannung
und Frequenz), ein Berührungsstrom­i
von­i

Stromversorgung
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von­i 38­i W/in 3 bietet
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Wirkungsgrad­ials­iauch­iLeistungsdichte­i
der­i Evergreen-Plattform­i
konnten­iim­iVergleich­izu­iden­iaktuellen
Generationen erheblich gesteigert
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„Optimierungswünsche für die
Endbenutzeranwendungen stellen
die­i Entwickler­i vor­i die­i Herausforderung,­i
die­i Markteinführungszeit­i
und­idie­iKosten­ifür­iimmer­ikomplexere­i
Systeme­i mit­i immer­i höherer­i
Leistung­i in­i kompakten­i Formfaktoren­izu­irealisieren“,­isagte­iMaria­i
Cortez, Senior Vice President Industrial­iPower­iProducts­ibei­iAdvanced­iEnergy.­i„Evergreen­ibietet­ieine­i
einzigartige­iLösung­ifür­idiese­iHerausforderungen­iund­istärkt­idamit­i
die­i Führungsposition­i von­i AE­i bei­i
modularen­i Lösungen,­i durch­i eine­i
perfekte­iKombination­ivon­ischneller­i
Konfgurierung­imit­ihoher­iZuverlässigkeit­iund­iWiederholbarkeit­isowie­i
hohem­iLeistungsfaktor,­iWirkungsgrad­iund­ihoher­iLeistungsdichte.“
Schnelle Konfiguration
Die­iEvergreen-Lösung­ivon­iAdvanced­iEnergy­iwurde­ifür­ieine­ischnelle­i
Konfguration­i im­i Werk­i entwickelt­i
und wird durch ein engagiertes
Team für schnelle technische Modifkation­iunterstützt,­idas­ijedes­iProdukt­igemäß­iden­ispeziellen­iAnwendungsanforderungen­i
konfguriert.­i
Evergreen­iModifkationen­iwerden­i
in­i einer­i hochwertigen,­i voll­i automatischen,­ihoch­ieffzienten­iFertigungsumgebung­ivorgenommen­iund­i
sind­izuverlässig­iund­iwiederholbar.
Fazit
Flexibilität­iund­iLeistung­ider­iEvergreen-Plattform
machen sie ideal für
Front-End­iAC/DC-Umwandlung­iin­i
Anwendungen­ivon­iindustriellen­iund­i
medizinischen­iSystemen­ibis­ihin­izu­i
Halbleiterherstellung,­iHyperscale-
Computing,­iTest-­iund­iMesstechnik­i
sowie Verteidigung. ◄
18 meditronic-journal 3/2024

Stromversorgung
6-Watt-DC/DC-Wandler
für medizinische
Anwendungen
Die­i TIM-6-Serie­i umfasst­i eine­i
Reihe­ivon­ikostengünstigen­i6-Watt-
DC/DC-Wandlern für medizinische
Anwendungen mit weitem
2:1-Eingangsspannungsbereich­iin­i
einem­i kompakten­i DIL-24-Kunststoffgehäuse.­iDie­iWandler­ibieten­i
ein­i verstärktes­i Isolations­isystem­i
(5.000­iVAC)­iund­ieinen­isehr­igeringen­i
Ableitstrom­i von­i weniger­i als­i
2­i µA.­i Die­i Geräte­i sind­i nach­i der­i
3.­iAusgabe­ider­iIEC/EN/ES­i60601-1­i
für­i2x­iMOPP­izertifziert­iund­iumfassen­ieine­iRisikomanagement-Akte­i
gemäß­iISO­i14971.­i
Sowohl das Design als auch
die­i Produktion­i entsprechen­i dem­i
Qualitätsmanagementsystem­inach­i
ISO­i 13485.­i Aufgrund­i des­i hohen­i
Wirkungsgrads­i von­i bis­i zu­i 89­i %­i
und­ihochwertigster­iKomponenten­i
können­i die­i Wandler­i bei­i Umgebungstemperaturen­ivon­i-40­i°C­ibis­i
+95­i°C­izuverlässig­ibetrieben­iwerden.
Sie stellen nicht nur für medizinische­iGeräte,­isondern­iauch­ifür­i
anspruchsvolle­i Anwendungsbereiche
wie Transport, Regelungsund­iMesstechnik­isowie­iIGBT-Treiber­ieine­izuverlässige­iLösung­idar.
Eigenschaften im Überblick:
• Kompaktes­i
DIL-24-Kunststoffgehäuse
• E/A-Isolation­i5.000­iVAC­i
ausgelegt­ifür­i250­iVAC­i
Arbeitsspannung
• Zertifziert­inach­ider­i3.­iAusgabe­i
der­iIEC/EN/ES­i60601-1­i
für­i2x­iMOPP
• Risikomanagement-Prozess­i
nach­iISO­i14971
• Abnahmekriterien­ifür­i
elektronische­iBaugruppen­i
nach­iIPC-A-610­iKlasse­i3
• Geringer­iAbleitstrom­i

Stromversorgung
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eine schnelle Anpassung an wechselnden
Bedarf sowie eine einfache
Leistungsskalierung­iim­i19“-Schrank.­i
Die intelligente Steuerung erfolgt
auf­iSystemebene,­iso­imuss­inicht­i
jede­i Stromversorgung­i einzeln­i
angesprochen und programmiert
werden. Die Leistungsdichte dieser­iPlattform­ivon­i38­iW/in³­iliefert­i
deutlich­i mehr­i Leistung­i aus­i kleinerem­iBauraum­ials­ivergleichbare­i
Systeme­iam­iMarkt.­iDer­iWirkungsgrad­ivon­i95­i%­iin­iVerbindung­imit­i
einer­iLeistungsfaktorkorrektur­ivon­i
0,98­iminimiert­idie­iWärmeentwicklung­iund­ireduziert­idie­iBetriebskosten.­iBei­iStromversorgungen­idieser­i
Leistungsklasse­isenkt­ijedes­igewonnene­iProzent­ibeim­iWirkungsgrad­i
die monatliche Stromrechnung deutlich.­iDie­iEvergreen­iVento­i10-­iund­i
30-kW-Systeme­i eignen­i sich­i mit­i
ihrer hohen Leistung und der einfachen
Handhabung für eine Vielzahl­ian­iSystemen­iin­iIndustrie­iund­i
Medizin, der Halbleiterfertigung,
aber auch in Supercomputern und
Verteidigungsanwendungen.
Der Nutzen in Kurzform:
• Schnelle­iLieferung­imaßgeschneiderter­iLösungen
• Einfache­iLeistungsskalierung
• Mehr Leistung auf weniger
Raum
• Reduzierte­iBetriebskosten
Die wichtigsten Fakten
im Überblick:
• Ausgangsleistung
bis­imax.­i30.000­iW
• Eingangsspannung­i184­ibis­i524­i
V­iAC,­i3-phasig­imit­iPE
• Ausgangsspannung einstellbar
(48­i-­i60­iV­iDC)
• im CC mode, Ausgangsstrom
einstellbar­i­i(5­i-­i100­i%)
• Standby-Spannung­i(5­iV,­i2­iA)
• Wirkungsgrad­i95%­i(typ.)
• Arbeitstemperaturbereich
von­i-40­ibis­i+50­i°C
• NFC-Kommunikation­iper­iApp
• Semi­iF47­ikompatibel
• EMV­iClass­iB,­ibis­i6­idB­iunter­i
dem Grenzwert
• Zugelassen­inach­iEN­i62368-1
• 5­iJahre­iHerstellergarantie­i◄
VFD-Frequenzumrichter
für industrielle bürstenlose Gleichstrommotoren
Ab sofort ab Lager des Distributors­iSchukat­iverfügbar­isind­idie­i
Mean Well Industrie-Frequenzumrichter­ider­iSerien­iVFD­imit­i150­iW­i
bis­i750­iW.­iDiese­iinnovative­iProduktserie­i
umfasst­i acht­i Modelle,­i
die sowohl DC- als auch AC-Eingangsspannungen­i
abdecken­i und­i
in Varianten als Open Frame oder
im­iteilvergossenen­igeschlossenen­i
Gehäuse­ierhältlich­isind.­i
Die für einen AC-Eingang geeigneten­iModelle­iverfügen­iüber­ieine­i
integrierte­iPFC-Funktion­imit­ieiner­i
Leistung­i von­i 250­i W­i bis­i 750­i W­i
sowie­iPWM­iSteuereingänge-­iund­i
Sensor signale, die die Einstellung
der­iMotordrehzahl­imit­ieiner­iexternen­iSteuer­ielektronik­iermöglichen.­i
Ihr lüfterloses Design stellt einen
geräuscharmen­iBetrieb,­ieinen­iWirkungsrad­ivon­ibis­izu­i93­i%­iund­ieinen­i
Spitzenstrom­i von­i 200­i %­i sicher.­i
Alle­i Typen­i sind­i mit­i umfangrei-
chen­iSchutz­ifunktionen­iausgestat-
tet und entsprechen den internationalen
Sicherheitsnormen wie IEC/
EN61800-5-1­iund­iden­iNormen­ifür­i
elektromagnetische­iVerträglichkeit­i
IEC/EN61800-3.­i Die­i Herstellergarantie­ibeträgt­i3­iJahre.­i
Diese Frequenzumrichter eignen
sich­ifür­iEndgeräte­iund­iProdukte,­idie­i
bürstenlose Gleichstrommotoren
(BLDC)­iverwenden,­ieinschließlich­i
solcher, die in Anwendungen wie
Ventilatoren und Wechselstromsystemen,­i
Rauchabzugsanlagen,­i
Wasserpumpen,­i AGVs,­i Elektrowerkzeugen,­iautomatischen­iTüren,­i
mechanischen­iGeräten,­iFörderanlagen,­imedizinischen­iGeräten,­iFitnessgeräten­iusw.­ieingesetzt­iwerden.
Schukat electronic
Vertriebs GmbH
info@schukat.com
www.schukat.com
20 meditronic-journal 3/2024

Stromversorgung
250-W-Netzteilserie erweitert
Die­i TDK­i Corporation­i gibt­i die­i
Erweiterung­ider­i250­iW­iAC/DC-Netzgeräte­ider­iTDK-Lambda­iCUS250M­i
Stromversorgungsserie­ium­iweitere­i
Modelle­imit­ieiner­iGrundfläche­ivon­i
2“x4“­ibekannt.­iDas­igesamte­iSortiment­iumfasst­inun­i12­iV,­i15­iV,­i18­iV,­i
24­i V,­i 28­i V,­i 36­i V­i und­i 48­i V­i sind­i
sowohl­inach­iIEC­i60601-1­ials­iauch­i
nach­iIEC­i62368-1­ifür­iInstallationen­i
der­iKlasse­iI­iund­ider­iKlasse­iII­i(doppelt
isoliert) für industrielle und medizinische­iAnwendungen­izertifziert.­i
Geräuschlose Kühlung
Das­i CUS250M­i verfügt­i über­i
mechanische­iKonfgurationen,­idie­i
eine­i Konvektions-­i und/oder­i Kontaktkühlung­idurch­idie­iGrundplatte­i
des­iProdukts­iermöglichen,­ium­ieine­i
geräuschlose­iKühlung­izu­igewährleisten.­i
Zu­i den­i Zielanwendungen­igehören­imedizinische­iGeräte,­i
Geräte­i für­i die­i häusliche­i Pflege,­i
zahnmedizinische­iGeräte,­iPrüf-­iund­i
Messgeräte,­iRundfunkgeräte,­iprofessionelle­iAudiogeräte­iund­iindustrielle­iGeräte.­i
Die­i Ausgangsspannung­i kann­i
vom­i Anwender­i per­i Poti­i justiert­i
werden.­i Die­i Geräte­i arbeiten­i mit­i
einem­i Weitbereichseingang­i von­i
85­ibis­i264­iVac­iund­ider­iAbleitstrom­i
beträgt­iweniger­ials­i150­iµA­i-­ieinschließlich­i
aller­i Toleranzen.­i Der­i
Berührungsstrom­ibeträgt­i

Stromversorgung
Kontaktgekühltes Netzteil
für Industrie- und Medizinanwendungen
Störungsarme 600 W ohne Lüfter für sensible Einsatzfelder
Das­i NGB800­i bietet­i hohe­i Leistung,­iEffzienz­iund­iZuverlässigkeit­i
für­ikritische­imedizinische­iGeräte­imit­i
hohen Anforderungen an die Stromversorgung:­iz.­iB.­iBeatmungsgeräte,­i
Dialysegeräte,­iUltraschall­igeräte­iund­i
chirurgische Instrumente.
FORTEC Power GmbH
www.fortec-power.de
Kontaktgekühlt,­ialso­iohne­iaktive­i
Lüfterunterstützung, liefert das
NGB800­ischon­iüber­i600­iW­iAusgangsleistung,
mit Lüfterunterstützung­istehen­isogar­iüber­i800­iW­i
am Ausgang zur Verfügung. Aus
einer Eingangsspannung zwischen
90­ibis­i264­iV­iAC­iwerden­istabile­i12,­i
15,­i24­ioder­i48­iV­iGleichspannung­i
erzeugt. Das Netzteil erfüllt die
strengen Normen für medizinische
Geräte,­iwie­iz.­iB.­idie­iEN/IEC­i60601-1­i
Edition­i3.2,­idie­iEN/IEC­i60601-1-2­i
4th Edition für EMV und die EN/
IEC­i60601-1-11­ifür­iAnwendungen­i
in­i häuslicher­i Umgebung.­i Durch­i
den­ihohen­iWirkungsgrad­ivon­ibis­i
zu­i94­i%­ierzeugt­idas­iNGB800­inur­i
wenig­iAbwärme­iund­ierreicht­idamit­i
seine­ihohe­iZuverlässigkeit­ivon­imehr­i
als­i500.000­iStunden­iMTBF.
Kompaktes
und robustes Design
Das­iNGB800­izeichnet­isich­idurch­i
ein­ikompaktes­iund­irobustes­iDesign­i
aus, das eine einfache Integration in
verschiedene­i medizinische­i Geräte­i
ermöglicht.­i Durch­i geschickten­i Einsatz­ider­iKontaktkühlung­ikann­ies­iin­i
geräuschsensiblen­iUmgebungen,­iwie­i
z.­iB.­iPflegeeinrichtungen­ieingesetzt­i
werden,­i in­i denen­i ein­i Lüfter­i stören­i
würde. Das Netzteil bietet zudem eine
Reihe­ivon­iSchutzfunktionen,­iwie­iz.­iB.­i
Kurzschluss-,­iÜberstrom-,­iÜberspannungs-
und Übertemperaturschutz.
Langjährige Erfahrung
Das­i NGB800­i ist­i ein­i Ergebnis­i
der­i langjährigen­i Erfahrung­i von­i
SL Power und des Engagements
in­i der­i Entwicklung­i von­i innovativen­i
und­i quali­itativ­i hochwertigen­i
Netzteilen, die den Bedürfnissen
der­iKunden­iund­iden­iAnforderungen­ides­iMarktes­igerecht­iwerden.
Insbesondere bezüglich der EMV
hat­isich­iSL­iPower­iüber­iviele­iJahre­i
den Ruf erarbeitet, die geforderten
Grenzwerte nicht nur einzuhalten,
sondern­isie­imit­ieinem­imöglichst­i
großen­i Abstand­i zu­i unterschreiten­i
und­i somit­i das­i normenkonforme­iSystemdesign­izu­ierleichtern.
Die wichtigsten Merkmale:
• Ausgangsleistung
bis­izu­i630­iW­ikonvektionsgekühlt,­imit­iLüfter­ibis­izu­i800­iW
• Weitbereichseingang
80­ibis­i264­iV­iAC
• Sehr­ikompakte­iBauform:­i
nur­i40,6­imm­ihoch
• Erfüllt die EMC- Anforderungen
für Heimanwendungen und
Schwerindustrie
• Unterschreitung­ider­iEMV-
Grenzwerte nach Class B um
6­idB­i(abgeleitet,­imax.)
• Weniger­ials­i100­iµA­i
Ableitstrom
• Elektrolytkondensatoren­ifür­i
mehr als 7 Jahre Lebensdauer
ausgelegt
• Zugelassen­inach­iIEC­i60601-
1,­i3.­iAusgabe­i&­iEN/IEC/UL­i
62368-1
• 3­iJahre­iHerstellergarantie­i ◄
Konfigurierbares 4000-W-Netzteil mit 4-facher Leistungsdichte
Advanced­iEnergy­iIndustries,­iInc.,­i­iein­iweltweit­iführender­iAnbieter­ivon­ihochentwickelten,­i
präzisen­iStromwandlungs-­iMess-­iund­iSteuerlösungen,­ipräsentiert­iein­ineues­ikonfgurierbares
Netzteil, das eine optimierte, anwendungsspezifsche­iLeistungsumwandlung­ibei­ikleinem­i
Formfaktor­imit­ieiner­ibis­izu­iviermal­ihöheren­i
Leistungsdichte­ials­iherkömmliche­iLösungen­i
bietet.­iDas­ierste­iMitglied­ider­inächsten­iGeneration­ivon­iAdvanced­i­iEnergys­iNeoPower­i(NP)­i
Familie­ikonfgurierbarer­iindustrieller­iund­imedizinischer­iAD/DC-Netzteile,­idas­iNP08,­ikombiniert­iAnschlüsse­ifür­iacht­iAusgänge­ifür­ieine­i
schnelle­iund­iflexible­iKonfguration­imit­ieiner­i
branchenführenden­i Leistungsdichte­i von­i
18­iW/in 3 .­iMit­ieiner­iNenn­ileistung­ivon­ibis­izu­i
4.000­iW­ibietet­idas­iNP08­iauch­iintegrierte­iund­i
­iflexible­iKommunikations­ifähigkeiten­imit­ioptionalen­iDongles­ifür­ialle­igängigen­idigitalen­iKommunikationsprotokolle,­iohne­idass­iDesignänderungen­ioder­iModifkationen­ierforderlich­isind.
Das­iNeoPower08­iist­ifür­ieine­ieinfache­iKonfguration
sowohl für Reihen-, als auch Parallelschaltungen­ikonzipiert,­ikann­ials­iSpannungs-­i
oder Stromquelle programmiert werden und
bietet­i eine­i marktführende,­i rauscharme­i Leistung.­iDas­iNP08­ierfüllt­ialle­igängigen­iNormen,­i
einschl.­iBF­i(Body­i­iFloating)­iSicherheitseinstufung­ifür­imedizinische­iGeräte­iund­iSEMI­iF47­i
Standard­ifür­iImmunität­igegen­iSpannungseinbrüche.­iDie­iAC-Eingangsspannung­ireicht­ivon­i
90­ibis­i264­iVAC.­i
Das­i Advanced­i Energy­i ­iConnectedPower­i
Portfolio­ifür­iSchnittstellenoptionen­iermöglicht­i
dem­iNP08­ieine­iUnterstützung­izahlreicher­iProtokolle­iwie:­iRS-485­i(MODBUS­iRTU),­iPMBUS­i
und­iCANBUS­i(CANOPEN).­iDiese­iumfassende­i
Konnektivität­imacht­idas­iNP08­iauch­iideal­ifür­i
IoT-Anwendungen, die eine cloudbasierte Überwachung
und Steuerung erfordern.
LumaSense Technologies GmbH
info@aei.com
www.advancedenergy.com/de/
22 meditronic-journal 3/2024

Stromversorgung
Ultraflache PCB-Netzteile
Schukat electronic
Vertriebs GmbH
info@schukat.com
www.schukat.com
Der­iDistributor­iSchukat­ihat­idie­i
LOP-200/300­iNetzteile­ivon­iMean­i
Well­imit­iNennleistungen­ivon­i200­iW­i
bzw.­i300­iW­iund­ieinem­iniedrigen­i
Profl­imit­ieinem­iEingangsbereich­ivon­i
80­iVAC­ibis­i264­iVAC­iin­isein­i­iAngebot­i
aufgenommen.­iSie­ikommen­iin­ikompakter­iBauform­i(4x2­iZoll),­ihaben­i
eine­iniedrige­iLeerlaufleistung,­ieinstellbare
Ausgangsspannung und
eignen­isich­ifür­iSchutzklasse­iI/II.­iIhre­i
Spitzenlastkapazität­ibeträgt­i150­i%.­i
Die­iNetzteile­iverfügen­iüber­ieinen­i
eingebauten­iPFC-Schaltkreis­iund­i
Schutzfunktionen­iwie­iKurzschluss,­i
Überlast, Überspannung und Übertemperatur.­iDie­iLOP-200/300­iNetzteile
zielen auf den Einsatz in Industrieautomatisierungsmaschinen,
medizinischen­i­iGeräten,­ielektronischen
Instrumenten und Industrie-
Steuerungs­isystemen­iab,­iund­ierfüllen­idie­irelevanten­iinternationalen­i
Sicherheitsvorschriften.
Neu im Portfolio ist zudem die
LOP-400/500/600­iSerie­imit­iAbmessungen­ivon­i5x3­iZoll­iund­ieiner­iNennleistung­ivon­i400­iW/500­iW/600­iW.­i
Es­i sind­i sehr­i zuverlässige,­i leistungsstarke­i
Open-Frame-Netzteile­i
mit­i hervorragenden­i EMV-­i
Eigenschaften. Mit niedriger Bauhöhe­i(27,5­imm­ioder­i30,5­imm­ioder­i
35­imm)­ieigenen­isie­isich­ifür­iAnwendungen,­idie­iein­iflaches­iDesign­ibei­i
großem­iLeistungsbedarf­ibenötigen.­i
Sie bieten einen erweiterten Ausgangsspannungsbereich­ivon­i12­iV­i
bis­izu­i54­iV,­i150­i%­iLastkapazität­ifür­i
max.­i3­i­iSekunden­iund­ieinen­ierweiterten
Betriebstemperatur bereich
von­i-40­i°C­ibis­izu­i+80­i°C.­iIhr­iWirkungsgrad­iliegt­ibei­i95­i%.­i
Die Bauteile dieser Serie erfüllen
gleich zeitig mehrere Sicherheitsnormen­i
in­i verschiedenen­i
Bereichen,­i einschließlich­i 62368-
1/60601-1/61558-1/60335-1.­iIhr­ibreites­iAnwendungsspektrum­iumfasst­i
den­iEinsatz­iin­ider­iKommunikation,­iin­i
Netzwerken,­iin­ider­iMedizin,­iin­iindustriellen
Steuerungen, in der Sicherheitstechnik,­iin­ider­iGebäudeautomation
und in anderen Bereichen.
Mean­i Well­i gewährt­i 3­i Jahre­i
Garantie­iauf­idie­iStromversorgungen
der LOP-Familie. ◄
Kompakt, leistungsstark mit hoher Isolierung
Das moderne Hochleistungsmodul
aus der Serie 0.5TS16_
S5R wird mit seinen fortschrittlichen­i
Funktionen­i und­i seiner­i
unvergleichlichen­i Leistung­i die­i
Industriestandards­i neu­i defnieren.
Das­i0.5TS16_S5RP­ierfüllt­idie­i
Anforderungen­ian­ieine­iverstärkte­i
Isolierung und ist damit die ideale
Wahl für Anwendungen, die eine
kompakte­iGröße,­ieine­ihohe­iIsolierung,
einen geringen Isolationskondensator­iund­ieinen­igeringen­i
Leckstrom­ierfordern.­iSeine­iVielseitigkeit­ierstreckt­isich­iauf­ieine­i
breite­iPalette­ivon­iBranchen,­idarunter­iMedizin­itechnik,­iElektrizität­i
und IGBT-Treiber anwendungen,
um nur einige zu nennen.
GAPTEC Electronic
www.gaptec-electronic.com
Seine­i Konformität­i mit­i strengen
Industriestandards sorgt für
Sicherheit,­iwährend­isein­ikompakter­iFormfaktor­iund­iseine­iumfas-
senden­i Schutzfunktionen­i es­i zu­i
einer heraus ragenden Wahl für
anspruchsvolle­i Anwendungen­i
machen.
Die 0.5TS16_S5R-Serie:
• E/A-Isolationstestspannung:­i
5­ikVAC,­iverstärkte­iIsolierung
• Umgebungstemperaturbereich­i
bei­iBetrieb:­i-55­i°C­ibis­i
+125­i°C
• Einstellbare
Ausgangsspannungs­ioptionen:­i
3,3­iV,­i3,7­iV,­i5,0­iV,­i5,4­iV
• Hohe­iGleichtakt-Transienten-
Immunität­i(CMTI):­i±150­ikV/us
• AEC-Q100-geprüft­ifür­iAutomobilanwendungen
• Erfüllt­idie­iNormen­iIEC62368,­i
UL62368,­iEN62368
• Erfüllt­iEN60601-1,­iANSI/AAMI­i
ES60601-1­i(2x­iMOPP)
• SOIC16-Gehäuse­ifür­ikompakte­iGröße­iund­ieinfache­i
Integration
• Integrierter Soft-Start, Überlast-,
Übertemperatur- und
Dauerkurzschlussschutz◄
meditronic-journal 3/2024
23

Stromversorgung
Universeller 300 Watt DC/DC-Wandler
„Made in Germany“
DC/DC-Wandler mit Weitbereichseingang und wählbarer Ausgangsspannung
Universeller 300 W DC/DC-Wandler Bicker DC300WS mit
Weitbereichseingang 6 bis 36 VDC und flexibel wählbarer
DC-Ausgangsspannung 12 V, 19 V oder 24 V.
Die­i Bicker­i Elektronik­i GmbH­i
in­i Donauwörth­i stellt­i mit­i dem­i
DC300WS­ieinen­ikontaktgekühlten­i
300­iW­iDC/DC-Wandler­imit­ibis­izu­i
98­i%­iWirkungsgrad­ivor.­iDer­iKonverter­iist­imit­ieinem­iWeitbereichseingang­ivon­i6­ibis­i36­iVDC­iausgestattet
und somit optimal geeignet
für den Einsatz in mobilen Anwendungen
mit 12- oder 24-Volt-Bordnetz,
sowie für industrielle Applikationen,­idie­istarken­iSchwankungen
der DC-Versorgungsspannung
unterliegen. Ausgangsseitig erlaubt
der­iDC300WS­idie­iflexible­iWahl­izwischen
den Gleichspannungen 12 V,
19­iV­ioder­i24­iV.
Produktlink DC300WS:
https://www.bicker.de/dc300ws
Bicker Elektronik GmbH
info@bicker.de
www.bicker.de
Umfassende Anwendungsmöglichkeiten
Dank­ider­iuniversellen­iEin-­iund­i
Ausgangsparameter­i ist­i der­i kompakte­iSpannungswandler­idie­iideale­i
Stromversorgungslösung­i für­i
eine­i breite­i Palette­i anspruchsvoller­iApplikationen­iin­iverschiedenen­i
Branchen, insbesondere auch für
aktuelle­iSingle-Voltage-Mainboards.­i
Die Anwendungsfelder
umfassen:
• IPC­i/­iPanel-PC­i/­iBoxPC-
Systeme
• Industrie 4.0 / IIoT / Automation
• Prozesstechnik,­iPharma-/­i
Lebensmittel-Industrie
• Infrastruktur-­iund­iSicherheitstechnik
• Medizin-­iund­iLabortechnik
• Kiosk/POS/POI-Anwendungen
• Vision,­iInspection­i&­iSurveillance
• Gateways,­iSensoren/Aktoren
• Mobile Anwendungen
• Nutz- und Flurfahrzeuge
• Baustellen- und Agrarfahrzeuge
• u.v.m.
Qualität und Zuverlässigkeit
– Made in Germany
Entwickelt­i und­i hergestellt­i in­i
Deutschland,­ierfüllt­ider­iDC300WS­i
höchste­i Qualitätsansprüche.­i
Im 24/7-Dauerbetrieb stellt der
DC/DC-Wandler­i seine­i volle­i Leistung
lüfterlos im erweiterten Temperaturbereich­ivon­i-20­ibis­i+60­i°C­i
bereit.­iMit­ieiner­iBetriebshöhe­ivon­i
bis­izu­i5000­im­iist­ier­ifür­iunterschiedlichste
Einsatzbedingungen geeignet.­iPassend­izum­iinnovativen­iSchaltungsdesign­isetzt­iBicker­iElektronik­i
konsequent­i auf­i hochwertige­i
Komponenten­i wie­i beispielsweise­i
Polymer-Aluminium-Kondensatoren,
was sich nicht zuletzt in einer
besonders langen Lebensdauer
von­iüber­i10­iJahren­iwiderspiegelt.
Hocheffizienter DC/DC-
Wandler mit lüfterloser
Kontaktkühlung
Der­iDC300WS­izeichnet­isich­idurch­i
seinen­ihohen­iWirkungsgrad­ivon­ibis­i
zu­i98­i%­iund­ieinem­ioptimierten­ithermischen
Design aus, was zu minimaler­iWärmeentwicklung­iund­ieiner­i
besonders­i hohen­i Zuverlässigkeit­i
führt.­iZusätzlich­izum­iWandler­isind­i
im­iLieferumfang­iein­ipassendes­iWärmeleitkissen­i
(Thermal­i Pad)­i sowie­i
vier­i Distanzbolzen­i enthalten,­i um­i
ein­iideales­iWärmemanagement­izwischen
den Leistungsbauteilen auf der
­iPlatinenunterseite­iund­idem­iGehäuse­i
der Anwendung sicherzustellen.
Umfassende
Funktionsvielfalt für
maximale Flexibilität
Der­i DC300WS­i bietet­i neben­i
der­i per­i Jumper­i wählbaren­i DC-
Ausgangsspannung­i(12­iV­i/­i19­iV­i/­i
24­i V)­i eine­i Remote­i On/Off-Funktion­i(Active-Low-Logic)­izur­iexternen
Steuerung des Wandlers. Für
die­i effektive­i Kompensation­i des­i
Spannungsabfalls bei langen Ausgangsleitungen
steht ein Remote-
Sense-Eingang zur Verfügung, um
die nominale Ausgangsspannung
an­ider­iLast­ipräzise­iund­ikonstant­i
zu erreichen. Von seiner hohen
Energieeffzienz,­iüber­idie­iFlexibilität­ibei­ider­iAusgangsspannungsauswahl
bis hin zu seinem robusten
Design­imit­iSchutzfunktionen­i–­ider­i
DC300WS­iist­ibereit,­iden­iAnforderungen­iverschiedenster­iAnwendungen
gerecht zu werden.
Optimierte Stromversorgung
für­iIPC-­iund­iBoxPC-Systeme­imit­i
neuester­iProzessorgeneration:­iDank­i
seiner­ikompakten­iBauform­iist­ider­i
leistungsstarke­iDC300WS­ials­ilüfterloser­iDC/DC-Wandler­imit­iwählbarer
Ausgangsspannung die ideale­i
Stromversorgungslösung­i für­i
eine­iVielzahl­ivon­iSingle-Voltage-
Bild 1: DC/DC-Wandler BICKER DC300WS mit Weitbereichseingang 6 bis 36 VDC
und flexibel wählbarer DC-Ausgangsspannung 12 V, 19 V oder 24 V.
24 meditronic-journal 3/2024

Bild 2: Schaubild mit DC/DC-Wandler BICKER DC300WS: Stabile
Versorgungsspannung trotz hochdynamischem Lastsprung im PL2-Level
eines Intel Core Prozessors der neuesten Generation.
Bild 3: Zum Vergleich ein Schaubild mit nicht optimiertem Standard-Wandler:
Starker Spannungseinbruch (außerhalb der ATX-Spezifikation) bei hochdynamischem
Lastsprung im PL2-Level eines Intel Core Prozessors der neuesten Generation.
Mainboards und lüfterlosen Computersystemen.­iDer­ineue­iDC300WS­i
wurde­ivon­iBicker­iElektronik­ispeziell­i
optimiert,­ium­idie­istabile­iStromversorgung­iaktueller­iMainboards­imit­i
der neuesten Generation Intel Core
Prozessoren sicherzustellen. Diese
CPUs­iweisen­ieine­ihochdynamische­i
Leistungsaufnahme­imit­iteils­iextremen
Leistungssprüngen innerhalb
kürzester­iZeit­iauf.­iBei­ider­iAuswahl­i
einer­igeeigneten­iStromversorgung­i
ist es daher wichtig, dieses Verhalten­izu­iberücksichtigen.­iDas­iSchaltungsdesign­ides­iDC300WS­igewährleistet­ieine­ihervorragende­iRegelstabilität,­iselbst­ibei­ianspruchsvollen­iCPU­iPower­iLevels­i(PL2).
Der Unterschied
Die­iSchaubilder­iverdeutlichen­iden­i
Unterschied­izwischen­idem­ioptimierten­iBICKER­iDC300WS­i(Bild­i2)­iund­i
einem nicht-optimierten Standard-
Wandler­i (Bild­i 3).­i Im­i Oszillogramm­i
ist­ideutlich­izu­ierkennen,­idass­ihochdynamische­i
Lastsprünge­i der­i CPU­i
im Boost-Mode bei einem nicht-optimierten­iWandler­izu­ikritischen­iSpannungseinbrüchen­iführen,­idie­iaußerhalb­ider­iATX-Spezifkation­iliegen­iund­i
somit­iein­iinstabiles­iSystemverhalten­i
verursachen­ikönnen.­iDer­iDC300WS­i
hingegen­igewährleistet­iselbst­ibei­isolchen
Herausforderungen eine stabile
Versorgungsspannung innerhalb der
Spezifkation.
Passendes Gehäuse-Set
für DC300WS optional
verfügbar
Das­i Gehäuse-Set­i PSZ-1111­i
wurde speziell für den Open-
Frame-Wandler­iDC300WS­ientwickelt­iund­ibeinhaltet­ialle­ibenötigten­i
Komponenten­i für­i eine­i einfache­i
und sichere Montage. Das robuste
Aluminium-Gehäuse­i besteht­i aus­i
einem­iU-Chassis­iund­ieinem­iDeckel.­i
Zusätzlich­ienthält­idas­iSet­iein­iThermal
Pad, welches zum Schutz der
Bauteile dient. Passende Montageschrauben
sind ebenfalls im Lieferumfang­ides­iPSZ-1111­ienthalten.­i◄
Bild 5: Optionales Gehäuse PSZ-1111 für DC/DC-Wandler BICKER DC300WS
Alle Produktvorteile auf einen Blick
Bild 4: Im Lieferumfang des DC/DC-Wandlers BICKER DC300WS ist bereits
ein passendes Thermal Pad für die optimale Wärmeableitung durch
Kontaktkühlung enthalten.
• Leistungsstarker­i300­iW­i
DC/DC-Wandler
• Lüfterlose­iKontaktkühlung­i
via­iThermal­iPad
• Über­i10­iJahre­iPolymer-­i
Kondensator-Lifetime
• Sehr­ikompakte­iBauform
• Ultraweiter­iEingangsbereich­i
6...36­iVDC
• Einstellbare Ausgangsspannung­i12­iV­i/­i19­iV­i/­i24­iV
• Hervorragende­iRegeleigenschaften
• Volle Leistung im Temperaturbereich­i-20...+60­i°C
• Sehr­ihoher­iWirkungsgrad­i
bis­izu­i98%
• Remote­iOn/Off-Funktion
• Optionale­iKompensation­i
der Ausgangsspannung
über Sense-Leitungen
• Made­iin­iGermany
meditronic-journal 3/2024
25

Komponenten
Hochpräzises Handling in der Mikrofluidik
Mehr Präzision, Geschwindigkeit und Durchsatz mit piezokeramischen Komponenten und Bauteilen
Herstellung von Piezo-Aktoren im Reinraum, alle Bilder © PI Ceramic
Autorin:
Sandra Niederschuh
Marketing Managerin Piezo
PI Ceramic GmbH
info@piceramic.de
www.piceramic.de
Piezotechnologie­i ermöglicht­i
zukunftweisende­i Lösungen­i und­i
Prozesse­ifür­imikrofluidische­iAnwendungen­iin­iAnalyse,­iDiagnostik­iund­i
Therapie.­iAufgrund­iihrer­ikompakten­i
Abmessungen lassen sich Piezoelemente­i
auf­i kleinstem­i Bauraum­i
integrieren:­ietwa­iin­iPoint-of-Care­i
(POC)-Geräten,­iin­iInstrumenten­izur­i
Wirkstoffabgabe­isowie­iin­ider­iEinzelzellsortierung.
Durch den geringen
Energiebedarf­iund­ieinen­imöglichen­i
Batteriebetrieb ist die Technologie
zudem­iideal­ifür­imobile­iLösungen­i
geeignet.­iEin­iBlick­iauf­iwesentliche­i
Einsatzfelder belegt das umfassende
technologische Potenzial – auch für
zukünftige­iEntwicklungen.­i
Aktive Mikrofluidik
In­ider­iAktiven­iMikrofluidik­igilt­ies,­i
wesentlich­i kleinere­i Volumina­i zu­i
bewegen­ials­ietwa­iin­iklassischen­i
chemischen oder pharmazeutischen
Industrieanlagen. Folglich
lassen­isich­iherkömmliche­iAntriebsprinzipien
für Pumpen, Mischer
und­iVentile­inicht­i1:1­iauf­ikleinere­i
Dimensionen übertragen. Mehr
noch:­iDurch­iden­iEinsatz­ialterna-
tiver­iAntriebe­iauf­iBasis­ider­iPiezo-
technologie­ilassen­isich­iin­ider­iMikro-
fluidik­ineue­iMaßstäbe­iin­iHinblick­iauf­i
Präzision,­iDynamik,­iEffzienz,­iParallelität­iund­iMobilität­ierschließen.­i
Integration piezokeramischer
Komponenten
Die­iIntegration­ipiezokeramischer­i
Komponenten­i revolutioniert­i das­i
Handling­ivon­iFlüssigkeitsvolumina­i
bis­iin­iden­iPikoliterbereich.­iPiezokeramiken­ibieten­ieine­ihohe­iEmpfndlichkeit­iund­ipräzise­iSteuerung­imit­i
schnellen­iReaktionszeiten.­iDarüber­i
hinaus­ibewirken­isie­ieine­iGranularität,­idie­ikleinere­iProbenvolumina,­i
genauere­ianalytische­iErgebnisse­i
und Echtzeitüberwachungen erlaubt.
Aktor- und Sensoreffekte
in der Piezoelektronik
In­i mikrofluidischen­i Systemen­i
ermöglichen­i Piezokomponenten­i
Aufgaben­i wie­i Mischen,­i Drucken,­i
Sortieren­iund­iDosieren.­iDas­iPrinzip:­i
Piezokeramiken­iverformen­isich­ibei­i
Ansteuerung­imit­ielektrischer­iSpannung.­i
Typische­i relative­i Längenänderungen­ibei­i­idiesem­iAktor­ieffekt­i
liegen­iin­ider­iGrößenordnung­ivon­i
0,1­i%.­iDamit­ikönnen­iPiezoaktoren­i
kontrollierte­i Verformungen­i erreichen­i
und­i präzise­i mechanische­i
Kräfte­iausüben,­ibeispielsweise­ium­i
Flüssig­ikeitsbewegungen­iin­iMikrokanälen­izu­iinduzieren­ioder­ikleinste­i
Volumina zu dosieren.
Die­i piezoelektrische­i Kopplung­i
ist­i bidirektional,­i so­i dass­i auf­i der­i
Metallelektrode­ielektrische­iLadungssignale
entstehen, sobald mechanischer­iDruck­iauf­idas­ipiezokeramische­i
Material­i einwirkt.­i Dieser­i
Sensoreffekt­iist­iempfndlich­igenug,­i
um­igeringste­iDruckänderungen­ivon­i
Ultraschallsignalen­iin­ider­iLuft­ioder­i
in­iFlüssigkeiten­izu­idetektieren.
Aktive mikrofluidische
Anwendungen
Schon­iheute­ikommt­idie­iPiezotechnologie­iin­iunterschiedlichen­iaktiven­i
mikrofluidischen­iAnwendungen­ider­i
Medizintechnik­ierfolgreich­izum­iEinsatz.­iDazu­izählen­ibeispielsweise­idie­i
dosierte­iApplikation­ivon­iSchmerzmitteln­imit­ipiezoelektrischen­iVentilen­i
aus­i implantierten­i Reservoirs­i
direkt­iin­iden­iSpinalkanal­isowie­idie­i
prozesssichere Probeneinleitung und
-aufbereitung­idurch­iIn-vitro-diagnostische­iPoint-of-Care-Analysegeräte.­i
Weitere Einsatzfelder sind die
Selektion­iund­iApplikation­ivon­iEinzelzellen­ioder­ivon­iSphäroiden­iauf­i
Mikroarrays­i in­i Hochdurchsatzexperimenten.
Auch implantierbare
Vorteile der
Piezotechnologie
für die Mikrofluidik
• Extreme­i
Bewegungsdynamik
• Hohe Lebensdauer
• Hohe­iPräzision
• Kompakter­iAufbau
• Bidirektionaler­iEffekt
• Energieeffzienter­iBetrieb
• Kein­iEinfluss­ivon­i
Magnetfeldern
26 meditronic-journal 3/2024

Komponenten
Funktionsprinzip eines piezoelektrischen Membranverneblers
Mikropumpen­inutzen­iPiezoelemente,­i
ebenso­idie­iakustofluidische­iManipulation­ikompletter­iZell-Cluster,­ium­i
defnierte­iGewebestrukturen­iherzustellen.­iAusgewählte­iAnwendungsfelder
zeigen im Folgenden, wie
Piezoelemente­i und­i Piezokomponenten­ierfolgreich­iin­imikrofluidische­i
Systeme­iintegriert­iwerden­ikönnen.
Sichere Prozesse mittels
Leistungsschall-Transducer
In­iden­ischmalen­iKanälen­imikrofluidischer­iSysteme­itreten­iüberwiegend­i
laminare­i Strömungen­i ohne­i
Turbulenzen­i auf.­i Deshalb f indet­i
im Rahmen des normalen Durchstroms­ikaum­ieine­idefnierte­iDurchmischung­i
von­i Substanzen­i oder­i
eine­i gleichmäßige­i Dispergierung­i
von­i Partikeln­i in­i einer­i Flüssigkeit­i
statt. In Lab-on-a-Chip-Anwendungen­igilt­ies­idaher,­idie­imikrofluidischen­iChips­imit­ipassiven­ioder­i
aktiven­iMischfunktionen­izu­iverse-
hen.­iEine­iaktive­iLösung­izur­iprozes-
ssicheren Dispergierung besteht in
der­iEinleitung­ivon­iUltraschall­iaus­i
einem miniaturisierten Leistungsschall-Transducer,
der mit seiner
Sonotrode­iauf­ieine­iReaktionskammer
des Chips im Resonanz- oder
Burstbetrieb­ieinwirkt.
Bei­i der­i Aufbereitung­i mikrofluidischer
Blutproben wird durch eine
Erhöhung­ider­iUltraschallleistung­iim­i
Kanal­ieine­iZelllyse,­ialso­iein­iAufbrechen­ider­iBlutzellen­idurch­iKavitation­i
erzeugt.­iAnschließend­ilassen­isich­i
Zellbestandteile­iwie­idie­iDNA­ianalysieren,­iindem­isie­ian­iultraschalldispergierte­imagnetische­iPartikel­i
(Microbeads)­igekoppelt­iwerden.
Membranvernebler –
effizient und portabel
In der Therapie respiratorischer
Erkrankungen­i wie­i die­i Chronisch­i
obstruktive­iLungenkrankheit­i(COPD)­i
oder Asthma bronchiale werden
Medikamente­i als­i lungengängige­i
Aerosole inhaliert. Für die Aerosolerzeugung­i
haben­i sich­i aktive­i
piezoelektrische­iMembranvernebler­i
durchgesetzt,­ida­isie­iin­iHinblick­iauf­i
die­i Effzienz­i mit­i einer­i Portabilität­iund­imit­ikurzen­iAnsprechzeiten­i
überzeugen.­iDer­iAufbau­ides­ifunktionalen
Elements besteht aus einem
piezokeramischen­iRing,­ider­idurch­i
seine Bewegung im Innendurchmesser
eine dünne Edelstahlmembran
zum Schwingen bringt. Die Membran
hat einige Tausend laserbearbeitete,­ileicht­ikonische­iLöcher­imit­i
Durchmessern im Bereich weniger­iMikrometer.­iGearbeitet­iwird­iim­i
Burstbetrieb.­iDie­iverwendeten­iMaterialien,
Lochgeometrien und Tropfengrößen­isind­iauf­idie­iSpezifkationen­ider­ijeweiligen­iMedikamente,­i
beispielsweise­i deren­i Viskosität,­i
abgestimmt. Intelligente Ansteuerungen
reagieren auf den Atemrhythmus­ider­iPatienten­iund­imaximieren­idamit­iden­iWirkungsgrad.­i
Jet-Dispensen
durch piezokeramische
Rohrkapillare
Die­ipräzise­iund­ikontaminationsfreie
Erzeugung einzelner Flüssigkeitstropfen­imit­iwiederholgenauen­i
Volumina­i in­i der­i Größenordnung­i
von­iPikolitern­iist­iin­ivielen­iFeldern­i
der­iMedizintechnik­igefragt.­iDiese­i
Mikrotropfen­iwerden­iunter­ianderem­i
bei­i der­i Entwicklung­i neuer­i Medikamente­i
mittels­i Hochdurchsatzverfahren­ioder­ibei­ider­iHerstellung­i
patientenindividueller­iArzneimittel­i
und­isensitiver­iAnalyse-Assays­imit­i
defnierten­iReagenzmengen­ibenötigt.
Technologisch bietet sich dafür
das­iJet-Dispensen­imit­ipiezokeramischen­iRohrkapillaren­ian.­iBei­idiesem­iVerfahren­iwird­iein­ipiezokeramischer­iRohraktor­iauf­ieine­iStandardglaskapillare­i
geklebt.­i Durch­i
die­ielektronische­iAnsteuerung­ider­i
Aktorelektroden­imit­iPulsbreiten­iim­i
Bereich­ivon­i50­iμs­ientsteht­iein­idynamisches­iKontraktionssignal­ibei­idefniertem­iZeitverlauf.
So­iwird­iin­ider­iFlüssigkeit­ieine­i
Druckwelle­iausgelöst,­idie­ieinen­i
Tropfen­iim­iVolumen­ivon­imehreren­ihundert­iPikolitern­iablöst.­iDieser­ifliegt­ianschließend­iüber­ieinige­i
Miniaturisierter 35 kHz-Leistungsultraschall-Transducer zur prozesssicheren
Mischung, Dispergierung und Zelllyse in mikrofluidischen Systemen
meditronic-journal 3/2024
27

Komponenten
erreichen, da im Fluss eine permanente­iTrennung­iohne­iexplizite­i
Stellsignale erfolgt.
Potenziale für
zukünftige Entwicklungen
Die­iPiezotechnologie­iist­ihervorragend­idazu­igeeignet,­ispezifsche­i
Erfordernisse­i der­i Aktiven­i Mikrofluidik­i
in­i vielfältigen­i medizintechnischen
Anwendungen zu erfüllen.
Das Potenzial der Piezotechnologie­izur­iWeiterentwicklung­ider­i
Mikrofluidik­iist­iin­ivielen­iBereichen­i
noch­inicht­iausgeschöpft.­iAnwendungen
wie die Einzelzellhandhabung­imit­iAkustik-Pinzetten­isowie­i
die­i biologische­i Gewebesynthese­i
mit­i Ultraschall­i sind­i Beispiele­i für­i
Entwicklungen,­idie­inoch­iganz­iam­i
Anfang stehen. ◄
Messung der Leistungsaufnahme des Transducers im Anwendungsfall
Millimeter­iauf­idie­idefnierte­iZielposition.­iDa­idie­iFlüssigkeit­inur­imit­i
den­iInnenflächen­ider­iKapillare­iin­i
Berührung­ikommt,­ilässt­isich­idas­i
System­i sehr­i gut­i reinigen­i und­i
erlaubt­i eine­i kontaminationsfreie­i
Prozessierung.
Hohe Sortierraten
ohne Stellsignale
In­i vielen­i medizinischen­i Forschungsfeldern
und Therapiemethoden,
etwa in der Stammzellenforschung­ioder­ider­iBlutkrebstherapie,­igilt­ies,­ieinzelne­iZellen­ivoneinander­izu­itrennen.­iDafür­ikoppelt­iman­iDurchflusszytometer­izur­i
permanenten­iZellvermessung­iim­i
mikrofluidischen­i Kanal­i mit­i einer­i
anschließenden­i Sortierfunktion.­i
Für diese Sortierung bieten sich
unter­i anderem­i zwei­i piezoelektrische­iMethoden­ian.­iSo­ikönnen­i
beispielsweise­iPartikel­ioder­iZellen­imit­ihochdynamischen,­ipiezoelektrisch­ierzeugten­iDruckimpulsen
sortiert werden. Für therapeutische­iSortieraufgaben­igibt­ies­iSysteme,
die dieses Verfahren mit piezoelektrischen­iAktoren­iin­i24­iKanälen
parallel ausführen und damit
Sortierraten­ivon­i180­iMillionen­iZellen­ipro­iStunde­ierreichen.­iUnterscheiden­isich­iZellen­ioder­iTräger-
partikel­i bezüglich­i ihrer­i Größe,­i
Dichte­i oder­i Kompressionsfähigkeit,­ikönnen­isie­idurch­idie­iakustophoretische
Sortierung prozessiert
werden.
Für­idas­iVerfahren­iist­ikeine­iZytometrie­i
und­i Einzelzellmarkierung­i
notwendig, da die Trennung der
Objekte­inur­iauf­ider­iBasis­iihrer­iphysikalischen­iEigenschaften­ierfolgt.­i
Die­iZellen­isprechen­iunterschiedlich­iauf­istehende­iakustische­iWellen­i
und­ideren­iKnoten­iund­iAnti­iknoten­i
an,­i die­i durch­i piezoelektrische­i
Wandler im resonanten Betrieb
erzeugt werden. Auf diese Weise
lassen sich sehr hohe Sortierraten
Weitere­iInformationen finden­iSie­iim­iWhitepaper:­i
“Piezotechnologie­i
für­idie­iMikrofluidik”
Keramikisolierte Piezoaktoren zeichnen sich durch hohe Steifigkeit,
Mikrosekunden-Reaktion und Subnanometer-Auflösung aus.
In keramischen Rohraktoren kommt es bei Ansteuerung der Elektroden zu
einer Verringerung des Innendurchmessers.
28 meditronic-journal 3/2024

Hochleistungs-Reed-Relais im kompakten
Rastermaß schalten bis zu 80 W
Pickering­iElectronics,­i­iführender­i
Hersteller­ivon­iReed-Relais,­ihat­isein­i
neuestes Hochleistungs-Reed-
Relais­imit­ieiner­ibeeindruckenden­i
Nennleistung­ivon­i80­iW­iund­ieinem­i
kompakten­iRastermaß­ivon­i0,25­iZoll­i
vorgestellt.­i Das­i SIP-Reed-Relais­i
(Single-in-Line-Package)­i erlaubt­i
einen­iSchaltstrom­ivon­ibis­izu­i2­iA­i
bei­i60­iW­ioder­i1­iA­iSchaltstrom­ibei­i
80­iW­iund­ieinem­iDauerstrom­ivon­i
bis­izu­i3­iA.­iDarüber­ihinaus­iverfügt­i
es­iüber­ieine­iHochspannungsfähigkeit­imit­ieiner­iSchaltspannung­ivon­i
1000 VDC bei 10 W Schaltleistung
und­ieiner­iSpannungsfestigkeit­ivon­i
bis­izu­i3­ikV.
Pickering Electronics
www.pickeringrelay.com
Hohe Leistung
bei niedrigen Pegeln
Das­ikleinste­iMiniatur-SIP-Reed-
Relais­ivon­iPickering­imit­ieiner­iNennleistung­ivon­ibis­izu­i80­iWatt­ikombiniert­idie­iFähigkeit,­ihöhere­iLeistungen­ieffektiv­iund­imit­iaußergewöhnlicher
Performance bei niedrigen
Pegeln zu schalten und ist damit
die ideale Wahl, wenn sowohl hohe
Leistung­i als­i auch­i Schaltfähigkeit­i
bei niedrigen Pegeln erforderlich
ist.­i Zu­i den­i Anwendungen­i gehören­i
Mixed-Signal-Halbleitertester,­i
Photovoltaik-­i und­i EV-Ladegeräte­i
(Elektro­ifahrzeuge),­i Bergbaugasanalyse,­iMedizinelektronik,­iIn-Circuit-Tester
und Hochspannungsinstrumente.­i
In­i vielen­i Fällen­i bietet­i
die Serie 144 eine umweltfreundlichere­iAlternative­izu­iquecksilberbenetzten
Reed-Relais und zu
elektromechanischen­iRelais.­iIhre­i
geringe Leistungsaufnahme und
hohe­i Isolationsspannung­i können­i
sich als erheblicher Vorteil erweisen.
Umweltfreundliche
Alternative zu Reed-Relais
Kevin­iMallett,­iTechnical­iSpecialist­ibei­iPickering­iElectronics:­i„Mit­i
ihren­i beeindruckend­i hohen­i Leistungsparametern
bietet die Serie
144 eine umweltfreundlichere Alternative­izu­iReed-Relais­imit­iquecksilberbenetzten­i
Kontakten.­i Auch­i
wenn­itrockene­iReed-Kontakte­imöglicherweise­ikein­iprellfreies­i­iSchalten­i
ermöglichen,­iträgt­iihr­iumweltfreundlicherer­iAufbau­izur­iNachhaltigkeit­i
bei. Die Serie 144 ist auch ein sinnvoller­iErsatz­ifür­ielektromechanische­i
Miniaturrelais (EMRs). Die niedrige
Leistungsaufnahme und die hervorragende­i
Isolation­i verbessern­i
die­i Effzienz­i und­i Zuverlässigkeit­i
für­iviele­iAnwendungen­ierheblich­i–­i
und im Vergleich zu EMRs bieten
Reed-Relais schnellere Schaltgeschwindigkeiten­iund­ieine­ilängere­i
mechanische Lebensdauer, was
ihre­iAttraktivität­iweiter­isteigert.“
Vielseitig einsetzbar
Aufgrund­ieiner­imaximalen­iSchaltspannung­ivon­i1000­iVDC­iund­ibis­i
zu 10 W Schaltleistung und der
Option­i einer­i 2-­i oder­i 3-kV-DC-
Spannungsfestigkeit,­i eignen­i sich­i
diese Relais für ein breites Anwendungsspektrum.­iDie­i3-kV-Optionen­i
haben­i einen­i größeren­i Abstand­i
zwischen dem Schaltelement und
den Spulen anschlüssen, um der
höheren­iSpannung­iRechnung­izu­i
tragen. Es sind Ausführungen in
1A,­i2A­ioder­i1B­iKonfguration­imit­i
5-V-,­i12-V-­ioder­i24-V-Spulenspannung
sowie einer optionalen Schutzdiode­ierhältlich.­iAuf­iAnfrage­isind­i
auch­iweitere­iBauformen­ierhältlich,­i
darunter auch unterschiedliche Pin-
Konfgurationen.­i Pickering­i bietet­i
auch­imaßgeschneiderte­iLasttests­i
Komponenten
Das kleinste Miniatur-SIP-Reed-Relais von Pickering mit einer Nennleistung von bis zu 80 W bietet
eine Alternative zu Reed-Relais mit Quecksilberkontakten oder elektromechanischen Relais.
an, um sicherzustellen, dass die
Bauteile­igenau­iden­iSpezifkationen­i
und Anforderungen entsprechen.
Reed-Schaltern im Vakuum
Mit­iReed-Schaltern­iim­iVakuum,­i
bei­idenen­idie­iKontakte­iin­ieiner­iGlasröhre­iversiegelt­isind,­ibietet­ider­iAufbau­ivon­iReed-Relais­iVorteile­igegenüber
EMRs. Dieses Design bietet­i
einen­i Schutz­i gegen­i Umweltfaktoren­i
wie­i Staub,­i Feuchtigkeit­i
und andere Verunreinigungen. Im
Gegensatz dazu haben EMRs eine
offene­iStruktur,­isodass­iihre­iinneren­iKomponenten­ifreiliegen.­iDies­i
kann­iim­iLaufe­ider­iZeit­izu­iOxidation­iführen,­iinsbesondere­iin­iUmgebungen­imit­ihoher­iLuftfeuchtigkeit­i
oder Luftschadstoffen, wodurch
die­iKleinsignal-Leistung­ierheblich­i
beeinträchtigt­i wird.­i Reed-Relais­i
hingegen behalten ihre Leistungsfähigkeit­iund­iZuverlässigkeit­iüber­i
einen­ilängeren­iZeitraum,­iwas­isie­i
zur­ibevorzugten­iWahl­ifür­iAnwendungen
macht, bei denen Haltbarkeit­iund­iLanglebigkeit­ivon­ientscheidender
Bedeutung ist.
Extrem zuverlässig
Pickering-Reed-Relais­isind­iaufgrund­ianspruchsvoller­iFertigungs-­i
und­i Qualitätskontrollprozesse­i
äußerst­izuverlässig.­iSie­iverfügen­i
über­igesputterte­iRuthenium-Kontakte­i
in­i Instrumentenqualität­i und­i
nicht über die bei günstigeren Reed-
Relais­i üblicheren­i galvanisierten­i
Rhodium-Kontakte.­iZusammen­imit­i
der­iPickering­iSoftCenter-Technologie
zur Minimierung interner mechanischer
Belastungen des Reed-
Schalters­iergibt­idies­ieine­ilängerer­i
Lebensdauer und einen stabileren
Kontaktwiderstand.­i Eine­i Spulenkonstruktion­i
ohne­i Wickelkern­i ermöglicht­iein­ikleineres­iGehäuse­ials­i
bei­idiesem­iGerätetyp­iüblich,­iwährend
die magnetische Mu-Metall-
Abschirmung Probleme beseitigt,
die sonst aufgrund magnetischer
Wechselwirkungen­iauftreten­iwürden,
wenn Relais dicht angeordnet
sind. ◄
meditronic-journal 3/2024
29

Komponenten
Präzise Verbindungen
Die Schlüsselrolle von Steckverbindern bei der Entwicklung zukünftiger medizinischer Roboter
Elektrische­iSteckverbinder­ispielen
eine entscheidende Rolle in
medizinischen Robotern, da sie die
Übertragung­ivon­iStrom,­iSignalen­i
und­iDaten­izwischen­iverschiedenen­i
Komponenten­i ermöglichen.­i Sie­i
gewährleisten­inahtlose­iKommunikation­iund­iKoordination,­isodass­ider­i
Roboter­ikomplexe­iAufgaben­ipräzise­iund­ieffzient­iausführen­ikann.­i
Hier betrachtet Isaac Noble, European­iProduct­iManager­ibeim­iSteckverbinderspezialisten­iPEI-Genesis­i
die­iBedeutung­ivon­iSteckverbindern­i
für medizinische Roboter.
Autor:
Isaac Noble
Produktmanager Europa
PEI-Genesis
www.peigenesis.com
Nach Angaben der International
Federation of Robotics [1] stieg die
Gesamtzahl der für den professionellen­iEinsatz­iverkauften­iServiceroboter­iim­iJahr­i2022­ium­i48­iProzent­i
auf­i158.000­iEinheiten­iweltweit.­iWas­i
die­ihäufgsten­iAnwendungsgebiete­i
betrifft, so nahm Medizin dabei hinter­iLogistik­iund­idem­iGastgewerbe­i
den dritten Platz ein.
Medizinische Roboter
sind­iRobotersysteme,­idie­ifür­iden­i
Einsatz­iin­iverschiedensten­imedizinischen­iAnwendungen­ientwickelt­i
wurden,­ivon­iChirurgie­iund­iRehabilitation­ibis­ihin­izu­iDiagnostik­iund­i
Telemedizin. Diese Roboter unterstützen
medizinisches Fachpersonal,­isteigern­idie­iGenauigkeit­imedizinischer­i
Verfahren,­i verbessern­i
Patientenergebnisse und bieten
innovative­iLösungen­ifür­iProbleme­i
im Bereich der medizinischen Versorgung.
Je nach ihrem Verwendungszweck­ikönnen­imedizinische­i
Roboter unterschiedliche Formen,
Funktionen­iund­iAutonomieebenen­i
aufweisen.
Das Da Vinci­
Chirurgiesystem
Im Jahr 2000 genehmigte die
FDA die Verwendung des Da Vinci-
Chirurgiesystems­iin­ider­iallgemeinen­i
laparoskopischen­i Chirurgie,­i
gefolgt­ivon­iZulassungen­ifür­iandere­i
Bereiche,­ieinschließlich­iStrahlentherapie­iund­irekonstruktive­iChirurgie.­iMit­ider­iEntwicklung­ivon­igenerativer­i
KI­i und­i maschinellem­i Lernen­ikönnten­iautonome­iRoboter­iin­i
der­iZukunft­iferngesteuerte­iOperationen
durchführen oder das Wiederauftreten­ibzw.­iFortschreiten­ivon­i
Erkrankung­ivorhersagen.­i
Konnektivität
ist dabei entscheidend, um sicherzustellen,
dass medizinische Roboter
genau arbeiten und neue medizintechische­iEntwicklungen­iErfolg­i
haben. Aufgrund der hohen Anforderungen
an medizinische Roboter­imüssen­idarin­iverwendete­ielektrische­iSteckverbinder­isehr­ispezifschen­iStandards­ientsprechen,­idie­i
nachfolgend zusammengefasst sind.
LEMO B-Serie der Push-Pull Steckverbinder
Mechanische Haltbarkeit
Robotersysteme­isind­irepetitiven­i
Bewegungen, wiederholten Vibrationen
und mechanischen Belastungen
ausgesetzt. Die in solchen
Systemen­iverwendeten­iSteckverbinder
müssen daher robust genug
sein, um einem ununterbrochenen
Einsatz fehlerfrei standzuhalten und
gleichzeitig­inahtlose­iKonnektivität­i
und unterbrechungsfreie Stromübertragung­ibei­ikritischen­iEingriffen­izu­igewährleisten.­i
Gleichermaßen­itragen­iSteckverbinder­izur­iIntegration­ivon­iRedundanz
und Ausfallsicherungen bei,
um­idas­iRisiko­ivon­iSystemausfällen­iwährend­ichirurgischer­iEingriffe­i
oder diagnostischer Prozesse zu
minimieren.­i Redundante­i Steckverbinder­iund­iSicherungssysteme­i
sorgen­ifür­iKontinuität,­iwenn­iunerwartete
Probleme auftreten, und
sie­ierhöhen­idamit­iGesamtsicherheit
medizinischer Roboter.
Größen- und Gewichtsbeschränkungen
Platz und Gewicht sind in medizinischen
Anwendungen oft begrenzt,
so­idass­iSteckverbinder­ikompakt­iund­i
leicht sein müssen, um in Robotersystemen­iVerwendung­izu
finden.­i
Kleinere­iund­isehr­irobuste­iSteckverbinder­istützen­isich­iauf­iausgeklügelte­iKonstruktion­iund­iverbesserte­iFunktionalität.­iEin­ikompaktes­i
Design­iist­ivon­iBedeutung,­ium­idie­i
Integration­izu­ivereinfachen­iund­ium­i
zu­ivermeiden,­idass­iSteckverbinder­i
die­iBewegungen­ides­iRoboters­iwährend­ieines­iEingriffs­ibeeinträchtigen.
Steckverbinder­i leisten­i darüber­i
hinaus einen wichtigen Beitrag
30 meditronic-journal 3/2024

Komponenten
Roboterarm
zur­i modularen­i Konstruktion­i von­i
Robotern,­idie­iUpgrades­iund­iWartungsarbeiten­i
vereinfacht.­i Sie­i
erleichtern­idie­iPlug-and-Play-Integration­ineuer­iModule­iund­ifördern­i
Flexibilität­i und­i Anpassungsfähigkeit­i
auf­i dem­i sich­i schnell­i weiterentwickelnden­iGebiet­ider­imedizinischen­iRobotik.
Elektrische Leistung
Steckverbinder­i müssen­i konstante­ielektrische­iLeistung­iliefern,­i
Energieverluste­ivermeiden­iund­idie­i
Wärmeentwicklung­ireduzieren.­iSie­i
Rundminiatur-Steckverbinder
sollten­iaußerdem­iSignalverlust­iund­i
Nebensprechen minimieren, um
eine­ipräzise­iDatenübertragung­izu­i
gewährleisten.­i
Da­imedizinische­iRoboter­ihäufg­i
verschiedene­ielektronische­iGeräte­i
verwenden,­imüssen­iSteckverbinder­i
elektromagnetische­i Interferenzen­i(EMI)­iminimieren,­iwährend­i
sie­igleichzeitig­idie­iKompatibilität­imit­i
anderen­imedizinischen­iGeräten­iin­i
der­iNähe­igewährleisten.­iDies­ivon­i
entscheidender Bedeutung, um
Kommunikationsstörungen­izu­iverhindern­i
und­i die­i Genauigkeit­i diagnostischer
und chirurgischer Verfahren
zu wahren.
Sterilisation
Da­i sie­i häufg­i in­i chirurgischen­i
Umgebungen­i verwendet­i werden,­i
müssen­iSteckverbinder­iso­iausgelegt­isein,­idass­isie­ihäufgen­iSterilisationsprozessen­istandhalten­ikönnen.­iKompatibilität­imit­iAutoklaven,­i
chemischer­iDesinfektion­ioder­ianderen
Sterilisationsmethoden ist entscheidend
wichtig, um bei medizinischen
Eingriffen eine sterilen
Umgebung­ibeizubehalten.
Steckverbinder­imüssen­iaus­iMaterialien
bestehen, die Sterilisationstechniken­igegenüber­ibeständig­isind.­i
Edelstahl ist aufgrund seiner ausgezeichneten­iKorrosionsbeständigkeit,­iHaltbarkeit­iund­iWiderstandfähigkeit­igegen­ihohe­iTemperaturen­i
eine beliebte Wahl. Darüber hinaus
sind­imedizinische­iKunststoffe­iwie­i
Polyetheretherketon­i (PEEK)­i und­i
Polyphenylsulfon­i (PPSU)­i für­i ihre­i
Beständigkeit­igegen­iChemikalien,­i
Hitze­iund­iFeuchtigkeit­ibekannt.
Steckverbinder
werden immer wichtiger
Steckverbinder­isind­idie­iunbesungenen
Helden der medizinischen
Robotik,­idie­iinnerhalb­idieser­ifortschrittlichen­iSysteme­ials­iLebens-
ader­i für­i Kommunikation,­i Stromversorgung­iund­iDatenübertragung­i
fungieren.­i Mit­i der­i Weiterentwicklung
medizinischer Roboter werden­i
Steckverbinder­i eine­i immer­i
wichtigere­iRolle­ispielen,­ium­iPräzision,­iZuverlässigkeit­iund­iSicherheit
bei Anwendungen im Gesundheitswesen­izu­igewährleisten.­iFortlaufende­iInnovationen­iin­ider­iSteckverbindertechnologie­iwerden­izweifellos­izum­ikontinuierlichen­iWachstum
und Erfolg der medizinischen
Robotik­i beitragen,­i was­i letztlich­i
sowohl medizinischem Fachpersonal
als­iauch­iPatienten­izugute­ikommt.
Link
[1]­ihttps://www.businesswire.com/
news/home/20231012435420/en/
Staff-Shortage-Boosts-Service-
Robots-Sales-Up-48---IFR-reports
Souriau JBX Push-Pull Steckverbinder
meditronic-journal 3/2024
31

Komponenten
Nano-Servoantriebe der nächsten Generation
Die effizienten und leistungsstarken Nano-Servoantriebe sind mit innovativer Wärmemanagementtechnologie,
EtherCAT und CANopen ausgestattet.
Um­i den­i Anforderungen­i ­imoderner­i Motioncontrol-Anwendungen
gerecht zu werden, müssen­iServoantriebe­iimmer­ikleiner­iwerden.­iDie­i
Leistungsanforderungen steigen im Gegensatz
dazu aber gleichzeitig. Moderne Maschinen­iund­iGeräte­ierfordern­ileistungsstarke,­i„embedded“­iAntriebe,­idie­iauf­iengstem­iRaum­ifunktionieren­imüssen.­iZu­idiesem­iZweck­ikönnen­iviele­i
Miniatur-­iServoantriebe­iauf­iden­iMotor­iselbst­ioder­i
in­iRobotergelenke­imontiert­iund­iintegriert­iwerden.
Servoantriebe für Roboter
Kompakte,­i leistungsstarke­i und­i integrierte­i
Servoantriebe­ispielen­ieine­ibesonders­iwichtige­i
Rolle­ibei­iRobotern,­idie­iin­ivielen­iBranchen­iimmer­i
mehr­iin­iden­iMittelpunkt­irücken.­iIm­iGesundheitswesen­iermöglichen­isie­ineue,­imoderne­ichirurgische
und diagnostische Verfahren.
Auch in der Halbleiterfertigung spielen sie
eine­iwichtige­iRolle,­ida­isie­ikleine,­iempfndliche­i
Teile­i und­i komplexe­i Baugruppen­i mit­i hoher­i
Präzision­iund­iSauberkeit­ihandhaben­ikönnen.­i
Und­i in­i der­i Welt­i der­i Logistik­i können­i mobile­i
­iRoboter­iautonom­idurch­iLagerhäuser­iund­iVertriebszentren­inavigieren,­iwas­idie­iAbläufe­irationalisiert­iund­idie­iAuftragsabwicklung­ibeschleunigt.­i
Autor:
Dean Crumlish
Produktmanager und
Senior Applications Engineer
Copley Controls
https://copleycontrols.com/
Übersetzung von Volker Löffler
Geschäftsführer
Actronic-Solutions GmbH
www.actronic-solutions.de
© IM Imagery/AdobeStock
Weitere wichtige Branchen für embedded
Servoantriebe­i sind­i die­i Luft-­i und­i Raumfahrt,­i
die Labor automatisierung und biomedizinische
Geräte,­iin­idenen­ihäufg­ifahrerlose­iTransportsysteme­i(AGV),­iautonome­imobile­iRoboter­i(AMR)­i
und­iandere­ikomplexe­iSysteme­izum­iEinsatz­ikommen,­idie­iObjekte­ihandhaben­iund­itransportieren,­iin­ider­iUmgebung­inavigieren­iund­iverschiedene
Aufgaben erfüllen müssen.
Anforderungen
Trotz­ialler­iInnovationen­iin­ider­iWelt­ider­iAutomatisierung­i
müssen­i die­i kompakten­i Servoantriebe,­i
die­i hinter­i diesen­i hochentwickelten­i
Systemen­istehen,­ieine­iReihe­ivon­iAnforderungen­iin­iBezug­iauf­iBewegungssteuerung,­iGröße­i
und­iLeistung­ierfüllen,­idarunter:
• Hohe­i Positioniergenauigkeit­i und­i Wiederholbarkeit.
• Hervorragende­i dynamische­i Leistung,­i
einschließlich­i gleich­imäßiger­i Bewegungsprofle,­i
schneller­i Reaktionszeiten­i und­i präziser
Drehzahl- und Dreh momentsteuerung.
• Unterstützung­ivon­iEchtzeit-Kommunikationsprotokollen,­iwie­iz.­iB.­iEtherCAT,­ium­ieine­izuverlässige­iKommunikation­izwischen­iden­iAntrieben­i
und­idem­iSteuerungssystem­izu­igewährleisten.
• Kompakte­iGröße­ifür­idie­iMontage­iam­iMotor­i
selbst­ioder­iim­iRobotergelenk.
• genügend Leistung für den Antrieb des
Roboterarms, des FTS oder des AMR mit
höchster­iZuverlässigkeit­iund­iEffzienz­i–­ibei­i
beschränkter­iBaugröße
All diese Anforderungen zu erfüllen, ist jedoch
leichter­igesagt­ials­igetan.­iDie­iEntwicklung­ileistungsstarker,­iminiaturisierter­iServoantriebe,­idie­i
innerhalb­ides­ibeengten­iBauraums­ivon­iRoboter-
gelenken,­iFTS-Fahrgestellen­iund­ianderen­iein-
gebetteten Motioncontrol-Anwendungen arbeiten
können,­istellt­ieine­iReihe­ivon­iHerausforderungen­i
dar­i-­inicht­izuletzt­idas­iWärme­imanagement.
Wie man kühl bleibt
Da­i Servoantriebe­i immer­i kleiner­i werden,­i
schrumpft­iauch­idie­ifür­idie­iWärmeableitung­iverfügbare­iFläche,­iwas­idas­iWärmemanagement­i
zunehmend­i schwieriger­i macht.­i Glücklicherweise­i
gibt­i es­i eine­i Reihe­i von­i Konstruktionsprinzipien,­idie­izusammen­idie­iEffzienz­iselbst­i
der­ikleinsten­iembedded­iAntriebe­imaximieren­i
können.­iDie­ieingebetteten­iNano-Servoantriebe­i
(Bild­i1)­ivon­iCopley­iControls­isind­iein­iBeispiel­ifür­i
diese Prinzipien und bieten eine branchenführende­iLeistungsdichte­iund­iEffzienz­i(>99­i%),­idie­i
das­iWärmemanagement­iund­idie­iBeherrschung­i
elektromagnetischer­iStörungen­i(EMI)­ierleichtern­i
und­idie­iMinimierung­ider­iBaugröße­iunterstützen.
Leiterplattenmaterialien
Die­i erste­i und­i offensichtlichste­i Lösung­i zur­i
Wärme­iableitung­i besteht­i in­i einer­i Verbesserung­i
der­i Leiterplattenmaterialien­i der­i Servoantriebe.­i
Der­i Nano-Servoverstärker­i besteht­i
aus­ivier­iübereinander­igestapelten­iPlatinen­imit­i
einem einseitigen Powerboard mit einem Substrat­iaus­ieiner­iKupferlegierung­i(TClad).­iIn­iherkömmlichen­iPowerboards­iwird­itraditionell­iein­i
Aluminiumsubstrat­iverwendet,­iaber­idie­iUmstellung­iauf­idie
firmeneigene­iKupferlegierung­iTClad­i
führte zu einer dreifachen Verbesserung der
Wärmeleitfähigkeit.
Eine­iweitere­iLösung­ibesteht­iin­ider­iVerwendung­ikundenspezifscher­iKomponenten,­ium­idie­i
Wärmeableitung­izu­iverbessern.­iDer­iNano­iverfügt­izum­iBeispiel­iüber­ispeziell­ientwickelte­iPins­i
für­iden­iAnschluss­ian­iden­iMotor.­iDie­ikundenspezifschen­iPins­isind­inicht­inur­ikleiner­ials­iein­i
Standardstecker,­isondern­iauch­iso­ikonzipiert,­idass­i
sie­idie­iWärme­iaus­idem­iVerstärker­iwegleiten.
Bild 1: Miniatur-Servoregler mit hoher Effizienz
von Copley Controls
32 meditronic-journal 3/2024

Komponenten
Bild 2: PWM-Ausgangsverlustleistung
für den NES-090-70
Bild 3: PWM-Ausgangsverlustleistung
für den NES-180-10
Bild 4: Vlogic- und Encoderausgang +5V-Verlust
für alle NES-Modelle
Dynamische Gate-Drive-Abstimmung
Die Ausgangsstufe besteht aus zwei
Schlüssel­ikomponenten­i – dem integrierten
Gate-Drive-Schaltkreis­i(IC)­iund­idem­iMetall-
Oxid-Feldeffekttransistor­i (MOSFET);­i beide­i
sind­iin­ider­iRegel­iStandardkomponenten,­idie­i
von­iallen­iwichtigen­iAkteuren­iin­ider­iWelt­ider­i
Motorantriebe­iverwendet­iwerden.­iUm­idie­iWärmemanagementfähigkeiten­ides­iNano-Servoreglers­izu­imaximieren,­imussten­iwährend­ides­i
Auswahlprozesses­i kritische­i Designentscheidungen­igetroffen­iwerden:
• Der Gate-Treiber-IC. Hier wurden Halbbrückentreiber­i
mit­i hoher­i Ausgangsstromfähigkeit­i
gewählt,­i da­i der­i Ausgangsstrom­i
die­iGröße­ides­inutzbaren­iAusgangsstufen-­i
MOSFETs begrenzt
• Der MOSFET der Ausgangsstufe. Diese
Komponenten­imüssen­iein­ikleines­iGehäuse,­i
einen­igeringen­iWärmewiderstand,­ieinen­ihohen­i
Strom und einen niedrigen Drain-Source-
Einschaltwiderstand (RDS(on)) aufweisen.
Was­idas­iWärmemanagement­ianbelangt,­iso­i
spielt sich die Magie zwischen diesen beiden
Komponenten­iab.­iDie­idynamische­iGate-Drive-
Abstimmung steuert das Timing zwischen dem
Ein- und Ausschalten des Leistungsbauteils, um
eine geringe Verlustleistung zu erreichen und
gleichzeitig­idie­iAnforderungen­ian­idie­ielektromagnetische­iVerträglichkeit­i(EMV)­izu­ierfüllen.
Strommessung
Um­idie­iWärmeabgabe­iweiter­izu­ireduzieren,­i
verfügt­ider­iNano-Servoregler­iüber­ieinige­iclevere­iMethoden­izur­iStrommessung.­iDieser­ineuartige­i
Ansatz­i zur­i Strommessung­i verwendet­i
extrem­iniederohmige­iStrommesswiderstände,­i
die­ieine­ipräzise­iStrommessung­ibei­iminimaler­i
Verlustleistung­iermöglichen.
Wärmeentwicklung minimieren
Letztlich­imüssen­iauch­idie­ikleinsten­iund­ileistungsstärksten­iServoantriebe­ieine­iReihe­ianderer­iStrategien­ianwenden,­ium­idie­iWärmeentwicklung­izu­iminimieren.­iIm­iFalle­ides­iNano-Servoreglers­igehören­idazu­idie­iGesamtkonstruktion­iund­i
das­iLayout­ider­iLeistungskomponenten­iauf­ider­i
Platine. Aber auch die Firmware des Antriebs
bietet Optionen, um die Verlustleistung weiter zu
reduzieren,­ifalls­ierforderlich.­iSo­ikann­iman­iz.­iB.­i
mit­ider­iFunktion­i„Bus­iClamping“­idie­iSchaltverluste­ium­ibis­izu­i33­i%­ireduzieren.
Schlussendlich­iist­idas­iWärmemanagement­i
für­iminiaturisierte­iund­ileistungsstarke­iServoverstärker­inicht­iauf­iein­ieinziges­iKonstruktionsprinzip­izurückzuführen.­iVielmehr­iist­ies­idie­iSumme­i
vieler­ikleiner,­isorgfältig­idurchdachter­iDesignentscheidungen.
Die Nano-Serie digitaler Servoantriebe
Ein­iBeispiel­ifür­ieinen­iServoantrieb­imit­ienormer­iLeistungsdichte­iund­igelungenem­iWärmemanagement
ist die Nano-Serie, die sich aufgrund­iihrer­ikompakten­iBaugröße­ileicht­iin­iAGVs,­i
AMRs,­iRobotergelenke­iund­iandere­iautomatisierte­iGeräte­iintegrieren­ilässt.­iDie­iNano-Serie­i
wurde für Anwendungen mit begrenztem Bauraum­i
entwickelt,­i die­i eine­i präzise­i Geschwindigkeits-­i
und­i Positionssteuerung­i benötigen,­i
und­istellt­idie­inächste­iGeneration­ider­iMotioncontrol-Technologie
dar, mit der Anwender eine
beispiellose­iGenauigkeit­iund­iEffzienz­iin­iihren­i
Anwendungen­ierreichen­ikönnen.
Die­i Nano-Serie­i hat­i eine­i kleine­i Baugröße­i
von­i35­ix­i30­ix­i23,4­imm,­iarbeitet­imit­ieiner­iEingangsspannung­ivon­i9­ibis­i180­iV­iDC­iund­iliefert­i
einen­iDauerstrom­ivon­ibis­izu­i25­iArms­iund­ieinen­i
Spitzen­istrom­ivon­i50­iArms­iund­ibietet­idamit­ieine­i
außergewöhnliche­i Leistungsdichte­i und­i Effzienz.­i
Die­i kompakte­i Größe­i gibt­i Integratoren­i
außerdem­idie­iFlexibilität,­idie­iEinheiten­idirekt­i
am­iMotor­ioder­iin­iRobotergelenken­izu­imontieren.
Die optionale anschlussfertige Leiterplatte
und die CME-Inbetriebnahmesoftware erleichtern
die Einrichtung und Abstimmung.
Weitere Merkmale und Spezifikationen
• Safe Torque Off (STO)
gemäß­iSil­i3,­iKategorie­i3,­iPLe
• Sechs­idigitale­iEingänge­i
und­ivier­idigitale­iAusgänge
• Vier­iSpannungs-­iund­iStromkombinationen
• Ein­i±10V­iAnalogeingang­i
mit­i12-Bit-Auflösung
• Unidirektionale­iBiSS-C-­iund­iSSI-
Absolutwertgeber­i(primär)
• Digitaler­iInkrementalgeber­i
(primär­iund­isekundär)
• Tools­izur­iFrequenzanalyse
• Unterstützung­ifür­iDual-Feedback­i
Encoder-Rückführung
• 32-Bit-Gleitkommaflter­iund­imehrere­i
advanced­iFilter
Darüber hinaus unterstützt die Nano-Serie
die­iKommunikationsprotokolle­iEtherCAT­ioder­i
CANopen­iund­iermöglicht­iso­ieinen­iDatenaustausch
in Echtzeit. Die Modelle Nano Module
EtherCAT NES und Nano Module CANopen
NPS­isind­imit­ieiner­iEZ­iBoard-Option­ierhältlich,­i
um­idie­iMontage­izu­ivereinfachen.
Sehr geringe Verlustleistung
Die oben stehenden Diagramme zeigen die
Verlustleistung­ider­iNano-Antriebe­iNES-090-70­i
und­i NES-180-10,­i wenn­i die­i PWM-Ausgänge­i
(Pulsweitenmodulation)­ifür­iden­iMotorstrom­iaktiv­i
sind. Addiert man die PWM-Verlustleistung zur
Vlogic-­iVerlustleistung,­ierhält­iman­idie­iGesamtverlustleistung­iin­iWatt­ifür­iden­iAntrieb.
Für­iden­iNES-090-70­i(Bild­i2)­izeigen­idie­igestrichelten­iLinien­ieine­iVerlustleistung­ivon­i18­iWatt­i
bei­ieinem­iDauerstrom­ivon­i28­iAdc­i(19,8­iArms)­i
und­i+HV­i=­i85­iVdc.­i
Für­iden­iNES-180-10­i(Bild­i3)­izeigen­idie­igestrichelten­iLinien­ieine­iVerlustleistung­ivon­i5,2­iW­ibei­i
einem­iDauerstrom­ivon­i4,4­iAdc­i(3,1­iArms)­iund­i
+HV­i=­i180­iVdc.
Gesamtverlustleistung
Das­iabschließende­iDiagramm­i(Bild­i4),­idas­i
für alle NES/NPS-Modelle gilt, zeigt die Verlustleistung­ider­iVlogic-Schaltkreise,­idie­idie­iLogikschaltungen­ides­iAntriebs­iund­idie­iexternen­iEncoder­iversorgen.­iAddiert­iman­idie­iPWM-Verlustleistung­izur­iVlogic-Verlustleistung,­ierhält­iman­i
die­iGesamtverlustleistung­iin­iWatt­ifür­iden­iVerstärker.­i­iDie­igestrichelten­iLinien­iim­iDiagramm­i
zeigen­ieine­iVerlustleistung­ivon­i3,0­iW­ibei­i­iVlogic­i
=­i30­iVdc,­iwenn­ider­iServorelger­iaktiv­iist­iund­i
250­imA­ifür­ieinen­iEncoder­iausgibt.­i◄
meditronic-journal 3/2024
33

Komponenten
Multisensorische Folientastaturen
Der Schlüssel zu sicherer und effizienter Gerätebedienung in der Medizintechnik
In­ider­iMedizintechnik­iist­idie­iAuswahl­ider­ieinzelnen­iKomponenten­i
entscheidend für die Sicherheit und
Effzienz­imedizinischer­iGeräte.­iEine­i
Schlüsselkomponente­iist­idabei­iweiterhin­idie­iFolientastatur,­idie­idank­i
ihrer­iFlexibilität­iund­iAnpassungsfähigkeit­idie­iInteraktion­izwischen­i
Mensch und Maschine erheblich
verbessert.
Autorin:
Julia Beusch,
Marketingleitung
N&H Technology GmbH
www.nh-technology.de
Vielseitige
Anpassungsmöglichkeiten
Folientastaturen bestehen aus
einem­i vielschichtigen­i Verbund­i
mehrerer­i Folien,­i der­i präzise­i auf­i
die jeweiligen Anforderungen und
Spezifkationen­iabgestimmt­iwerden­i
kann.­iDiese­iFlexibilität­iermöglicht­ies,­i
sich nahezu jeder Form anzupassen.
Der Basisaufbau einer Folien tastatur
umfasst­ieine­iDekorfolie,­iobere­iund­i
untere Schaltfolien, die durch eine
Distanzfolie getrennt sind, und eine
abschließende­iKlebe­ifolie.­iJe­inach­i
Funktion­iund­iAusstattung­ider­iTastatur­ikönnen­iweitere­iFolien­ihinzugefügt
werden (Bild 1).
Kompakt und leicht
Trotz­i ihrer­i komplexen­i Struktur­i
sind Folientastaturen nur wenige
Millimeter­idick­iund­izeichnen­isich­i
durch­iihre­iKompaktheit­iund­iLeichtigkeit­iaus.­iIhre­igeschlossene­iund­i
glatte­iOberfläche­ibietet­ieffektiven­i
Schutz­igegen­idas­iEindringen­ivon­i
Flüssigkeiten­iund­iist­iaußerordentlich­ibeständig­igegen­iReinigungs-­i
und­iDesinfektionsmittel.­i
Antimikrobielle Beschichtung
Zudem­igibt­ies­idie­iMöglichkeit,­i
antimikrobielle­iBeschichtungen­iin­i
die­iDekorfolie­izu­iintegrieren.­iSolche­i
Beschichtungen­itragen­isignifkant­i
zur­iReduktion­ider­iKeim­iverbreitung­i
bei und unterstützen die Einhaltung
der­ihohen­iHygienestandards,­idie­i
gerade in medizinischen Einrichtungen
erforderlich sind. Weiterer
Pluspunkt­ider­igeschlossenen­iund­i
robusten Bauweise einer Folientastatur,­iist­iihre­ihohe­iZuverlässigkeit­i
und­i Langlebigkeit,­i auch­i bei­i
intensiver­iNutzung.
Integration mit Touchdisplays
Ein­iweiterer­iVorteil­ivon­iFolientastaturen­i
ist­i ihre­i Kompatibilität­i
mit­iTouchdisplays,­ieine­iKombination,­idie­iin­imedizinischen­iGeräten­i
häufg­ivorkommt.­iDiese­iIntegration­i
­iermöglicht­ieine­inahtlose­iund­iflexible­i
Benutzerinteraktion,­iindem­isie­idie­i
Vorteile­ider­idirekten­iTouchscreen-
Steuerung­imit­iden­ispezifschen­iEingabemöglichkeiten­i
einer­i Folientastatur­i
vereint.­i So­i können­i komplexe­i
Funktionen­i leicht­i zugänglich
gemacht und die Benutzerfreundlichkeit­isowie­idie­iPräzision­i
der­iBedienung­iverbessert­iwerden.
Herausforderungen
bei schlechten
Lichtverhältnissen
Denn­igerade­idie­iGestaltung­ivon­i
Eingabetastaturen für den Einsatz in
anspruchsvollen­iUmgebungen­imit­i
suboptimalen­i Lichtverhältnissen,­i
wie­isie­ihäufg­iin­ider­iMedizintechnik­ianzutreffen­isind,­iist­ieine­iHerausforderung­ifür­iProdukt­idesigner.­iDies­i
gilt zum Beispiel besonders für
Geräte­i auf­i Intensivstationen,­i wo­i
die Beleuchtung nachts oft gedimmt
wird, um eine beruhigende Atmosphäre­ifür­idie­iPatienten­izu­ischaffen.­iHier­iist­ieine­iklare­iund­iintuitive­i
Bedienbarkeit­ider­iGeräte­iunerlässlich.
Folglich muss das Design der
Eingabeelemente diesen speziellen
Anforderungen gerecht werden, um
die­iFunktionalität­iund­iBediensicherheit­izu­igewährleisten.­i
Bild 1: Eine Folientastatur besteht aus einem Folienverbund
34 meditronic-journal 3/2024

Komponenten
Bediensicherheit erhöhen
Multisensorische Eingabehilfen,
die­idem­iBenutzer­ivisuelle,­itaktile­i
und­i akustische­i Rückmeldungen­i
geben,­ikönnen­idie­iBediensicherheit­i
und­idie­iintuitive­iNutzung­ider­iGeräte­i
deutlich­iverbessern.­iDiese­iEingabehilfen
erleichtern die schnelle Identifzierung­ivon­iFunktionen­iund­ireduzieren
Fehler, indem sie dem Benutzer
unmittelbare und eindeutige
Rückmeldungen­izur­iAktion­ibieten.
Lösung durch beleuchtete
Folientastaturen
Beleuchtete Folientastaturen
erlauben es dem medizinischen Personal,­ilebenswichtige­iGeräte­iauch­i
bei­iminimaler­iUmgebungsbeleuchtung­ipräzise­izu­ibedienen,­iohne­iauf­i
zusätzliche­iLichtquellen­izurückgreifen­izu­imüssen.­iDie­iIntegration­ivon­i
LEDs und Light Guide Film (LGF)
ermöglicht­i eine­i deutliche­i Statusanzeige­iund­ieine­igleichmäßige­iHintergrundbeleuchtung,­idie­idie­iFunktionalität­iund­iBenutzerfreundlichkeit­i
wesentlich­iverbessert.­i
Verbesserte Interaktion
durch visuelles Feedback
Ein weiterer Vorteil beleuchteter­iFolientastaturen­iist­iihr­ipräzises­i
visuelles­iFeedback.­iIn­iSituationen,­i
die­ieine­ischnelle­iund­isichere­iReaktion­ierfordern,­iunterstützen­iklar­idifferenzierte
Beleuchtungsoptionen
das­iPersonal­ieffektiv.­iDie­iMöglichkeit,­iwichtige­iTasten­ioder­iFunktionen
durch unterschiedliche Farben­iund­iBeleuchtungsintensitäten­i
hervorzuheben,­ierhöht­idie­iZuverlässigkeit­i
der­i Gerätebedienung,­i
indem­i sie­i die­i Wahrscheinlichkeit­i
von­iBedienfehlern­ireduziert.
Integration von LEDs
in Folientastaturen
LEDs sind aufgrund ihrer Langlebigkeit,­iEnergieeffzienz­iund­iVielseitigkeit­isehr­igut­ifür­idie­iIntegration
in Folientastaturen geeignet.
Sie­i ermöglichen­i es,­i spezifsche­i
Bereiche­ioder­iFunktionen­ihervorzuheben,
den Betriebsstatus anzuzeigen
oder Alarme und Warnungen
visuell­izu­ikommunizieren­i(Bild­i2).­i
Durch­i verschiedene­i Farben­i und­i
Blinkmuster­ikönnen­ikomplexe­iInformationen­i
einfach­i und­i direkt­i vermittelt
werden, was die Sicherheit
und­i Effzienz­i medizinischer­i Verfahren­i
erhöht.­i Die­i ­iflachen­i LEDs­i
werden­idafür­idirekt­iin­idie­iSchaltfolie
integriert und bleiben durch
den­i Einsatz­i spezieller­i Klebstoffe­i
und­iAbdichtungen­iselbst­iin­iUmgebungen­imit­istarken­iVibrationen­ivoll­i
funktionsfähig.­i­i
LGF-Technologie
für eine gleichmäßige
Hinterleuchtung
Die LGF-Technologie stellt eine
weitere­iLösung­ifür­idie­iBeleuchtung­i
von­i Folientastaturen­i dar­i (Bild­i 3).­i
Sie nutzt eine spezielle, lichtbrechende­i
Folie,­i die­i das­i Licht­i von­i
an­iden­i­iRändern­iplatzierten­iLEDs­i
gleichmäßig­i über­i die­i gesamte­i
Oberfläche­i verteilt.­i Dies­i ermöglicht­ieine­iflächige­iBeleuchtung­ider­i
Tastatur, die nicht nur die Lesbarkeit­ivon­iBeschriftungen­iund­iSymbolen­iverbessert,­isondern­iauch­iein­i
modernes­iund­iästhetisches­iDesign­i
ermöglicht.­i
Die LGF-Technologie eignet sich
besonders­ifür­idie­i­iErstellung­ivon­i
beleuchteten Tasten mit Verschwindeeffekt,­ibei­idenen­idie­iBeschriftung­inur­ibei­iAktivierung­isichtbar­i
ist,­iwas­ieine­iklare­iund­iunmissverständliche­iRückmeldung­igewährleistet
(Bild 4).
Farbcodierungen
und kontrastreiche Designs
Ein­ivisuelles­iFeedback­iwird­iaber­i
nicht nur durch Beleuchtung, sondern
auch durch die Gestaltung
der­iTastatur­iselbst­iverstärkt.­iDurch­i
den­iEinsatz­ivon­iFarbcodierungen­i
und­ikontrastreichen­iDesigns­ikönnen­i
wichtige­i Tasten­i oder­i Funktionen­i
schnell­i visuell­i erfasst­i werden,­iwas­idie­iBedienung­iintuitiver­i
macht. Folien tastaturen bieten in
dieser Hinsicht nahezu unbegrenzte
Designmöglichkeiten.
Multisensorisches Feedback
Eine­i Kombination­i von­i Metallschnappscheiben
in beleuchteten
Folientastaturen schafft ein multisensorisches­iFeedback,­idas­idie­iBenutzererfahrung
wesentlich bereichert.
Metallschnappscheiben­i ergänzen­i
das­ivisuelle­iFeedback­idurch­ieine­i
fühl-­i und­i hörbare­i Rückmeldung.­i
In­ianspruchsvollen­imedizinischen­i
Umgebungen,­i wo­i Lärmpegel­i die­i
Konzentration­i beeinträchtigen­i
können,­isignalisiert­iein­ideutliches­i
„­iKlicken“­ijede­ikorrekte­iTastenaktivierung.­iEs­iunterstützt­idie­iGenauigkeit­i
der­i Bedienung­i und­i fördert­i
die­iAufmerksamkeit­ides­iBedieners.­i
Bild 2: LEDs heben spezifische Funktionen hervor
Bild 3: Die LGF-Technologie ermöglicht eine flächige Beleuchtung
Bild 4: Beim Verschwindeeffekt ist die Beschriftung nur bei
Hinterleuchtung sichtbar
meditronic-journal 3/2024
35

Komponenten
Benutzererlebnis
weiter optimieren
Durch­iindividuelle­iAnpassungen­i
wie­i die­i Veränderung­i der­i Betätigungskraft,­i
die­i Feinabstimmung­i
der­iTakthöhe­iund­idie­iAuswahl­ispezifscher­iMaterialien­ifür­idie­iMetallschnappscheiben­ikann­idas­iBenutzererlebnis
weiter optimiert werden.
Ergänzende­i Elemente,­i wie­i gummierte­iOberflächen­ioder­iPrägungen­i
einzelner­iTasten­iverbessern­iebenfalls
das Bediengefühl. Neben den
klassischen­iDome-­iund­iRahmenprägungen­isind­iauch­iTextur-­ioder­i
Symbolprägungen­iauf­iden­ieinzelnen
Tasten, wie Rillen, Wellen oder
Punkt,­i eine­i gute­i Option­i zur­i Verbesserung
eines haptischen Feedbacks­i(Bild­i5).
Schutz vor Störungen
Zuletzt­i ist­i natürlich­i auch­i der­i
Schutz­ivor­ielektrischen­iund­ielektromagnetischen­i
Störungen,­i insbesondere
in technisch anspruchsvollen­iUmgebungen­iwie­iOperationssälen,­izu­ibeachten.­iEine­izusätzliche­i
Beschichtung der Folientastaturen
mit­ialuminium-­ioder­ikupferbeschichtetem­iPolyester­isorgt­ifür­ieine­ieffektive­ielektromagnetische­iVerträglichkeitsabschirmung.­i
Diese­i schützt­i
das­imedizinische­iGerät­inicht­inur­i
vor­iunerwünschten­iSignalen,­isondern­iminimiert­iauch­idie­iBeeinträchtigungen­idurch­ielektromagnetische­i
Interferenzen,­iwas­idie­izuverlässige­i
Funktionalität­iin­iallen­imedizinischen­i
Anwendungen sicherstellt.
Bild 5: Verschiedene Tastendesigns verbessern die haptische Rückmeldung
Die Schnittstelle
von Innovation
und Wirtschaftlichkeit
Folientastaturen­ientwickeln­isich­i
durch­idiese­iKombination­iaus­ivisuellem,­i
taktilem­i und­i akustischem­i
Feedback­izu­iintuitiven­iund­izuverlässigen­iSchnittstellen­iin­ider­iMedizintechnik.­i
Diese multisensorische Integration
steigert nicht nur die Bedienfreundlichkeit­i
durch­i klare­i Rückmeldungen,­isondern­ierhöht­iauch­i
die­iEffzienz­iund­iSicherheit­iin­ikritischen
medizinischen Anwendungen.
Die wirtschaftlichen Vorteile
von­iFolien­itastaturen,­ieinschließlich­i
der, im Vergleich zu anderen individuellen­i
Tastaturen,­i geringeren­i
Einmal­ikosten­iund­iminimaler­iWartungsanforderungen,
unterstreichen
ihre­iKosteneffzienz.­iDamit­ipositionieren
sich Folientastaturen an der
Schnittstelle­i von­i technologischer­i
Innovation­iund­iwirtschaftlicher­iEffzienz­iund­ibleiben­iein­iunverzichtbarer
Bestandteil der modernen
Medizintechnik.
Wer schreibt:
Seit­i über­i 20­i Jahren­i entwickelt­i
und­i fertigt­i die­i N&H­i Technology­i
GmbH­i kundenspezifsche­i Baugruppen­iund­iKomponenten­ifür­idie­i
unterschiedlichsten Branchen und
Anwendungen.­i Mit­i dem­i anfänglichen­iSchwerpunkt­iauf­ielektromechanischen
Eingabeeinheiten, liefert­idas­imittelständische­iUnternehmen­imittlerweile­ialle­iKomponenten­i
für HMI Bedieneinheiten und bietet
den entsprechenden technischen
Support an.◄
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36 meditronic-journal 3/2024

Miniatur-Antriebselektronik für präzise
Robotikanwendungen in der Medizintechnik
Komponenten
© Hintergrund 123rf.com
MACCON GmbH & Co. KG
www.maccon.de
Bereits heute werden Robotersysteme­iin­izahlreichen­ichirurgischen­i
Anwendungen eingesetzt und dieser­iTrend­iwird­isich­iin­iZukunft­iweiter­iverstärken.­iChirurgische­iEingriffe­i
erfordern­i höchste­i Präzision­i und­i
kontrollierte­iBewegungen,­iwodurch­i
besondere Herausforderungen an
die Robotertechnologie entstehen.
Insbesondere müssen die Antriebssysteme­ider­iRoboter­ieine­iaußerordentliche­iGenauigkeit­iund­iZuverlässigkeit­iaufweisen,­ium­idiesen­ihohen­i
Anforderungen gerecht zu werden.
Der Servo-Controller IEL
wurde speziell für diese
anspruchsvollen­iAnwendungen­iin­i
der­iMedizintechnik­ientwickelt.­iDer­i
kreisförmige­iController­izeichnet­isich­i
durch eine Innenbohrung aus, die
speziell­ifür­idie­iDurch­iführung­ivon­i
Kabeln­iund­iVersorgungs­ischläuchen­i
innerhalb­i von­i Robotergelenken­i
­ikonzipiert­iist.
Leistungsstark und kompakt
Der­iIEL-Servo-Controller­ibesticht­i
durch seine hohe Performance und
kompakte­i Bauweise.­i Mit­i einem­i
Außendurchmesser­ivon­inur­iø64­imm­i
und­ieiner­iInnenbohrung­ivon­iø20­imm­i
ermöglicht­ier­idie­iproblemlose­iDurchführung­ivon­ielektrischen­iKabeln­iund­i
Versorgungsschläuchen.­iDiese­ikompakte­iGröße­iwird­idurch­idie­iinnovative­i
Doppeldecker-­iBauweise­i
erreicht,­ibei­ider­izwei­ikreisförmige­i
Platinen übereinander angeordnet­isind,­iwodurch­idie­iGrundfläche­i
effektiv­iverdoppelt­iund­iausreichend­i
Platz­ifür­ialle­ielek­itronischen­iBauteile
geschaffen wird.
Technisch ist der IEL als dreiphasiger­i
BLDC-Servocontroller­i
konzipiert,­ider­ifür­iSpannungen­ivon­i
10­ibis­i60­iVdc­iausgelegt­iist.­iEr­iliefert­i
einen­i Nennphasenstrom­i von­i
5,3­iA eff ­iund­ikann­ikurzzeitig­isogar­i
einen­i Spitzenphasenstrom­i von­i
10,4 A eff erreichen.
Der Controller ist speziell für die
Steuerung­ivon­iMotor-Getriebe-Einheiten­i
konstruiert­i und­i unterstützt­i
einen­i Dual-Servo-Loop-Betrieb.­i
Dies­i ermöglicht­i ihm,­i sowohl­i die­i
inkrementelle­i Rückführung­i des­i
Motor-Drehgebers als auch die
absolute­iRückführung­i(BiSS­ioder­i
SSI)­ides­iWinkelmesssystems­ivom­i
Getriebeabtrieb­izu­iverarbeiten.
Optimierung
der Bewegungssteuerung
Die­i durchdachte­i Konstruktion­i
dieses­i Servo-Controllers­i trägt­i
zur Optimierung der Bewegungssteuerung­iund­iZuverlässigkeit­ifür­i
präzise­i Robotikanwendungen­i in­i
der­iMedizintechnik­ibei.
Diese­i innovative­i Antriebselektronik­isetzt­ineue­iMaßstäbe­iin­ider­i
Robotikanwendung­i und­i ermöglicht
chirurgischen Robotern, ihre
anspruchsvollen­i Aufgaben­i mit­i
unvergleichlicher­i Genauigkeit­i zu­i
meistern.­iDer­iIEL-Servo-Controller­i
ist somit ideal für die hohen Anforderungen
der modernen chirurgischen­iRobotik­igeeignet.
Der­i Hersteller­i des­i Servo-­i
Controllers­iist­idie­iFa.­iCopley­iControls­iaus­iden­iUSA.­iMACCON­iist­i
Haupt­ivertriebspartner­i für­i den­i
deutschsprachigen Raum. ◄
meditronic-journal 3/2024
37

Komponenten
Die Zukunft der Konnektivität
Habia konzentriert sich auf branchenübergreifende Industrielösungen in Zusammenarbeit mit seinen Kunden.
Habia,­ider­iglobale­iAnbieter­ivon­i
kundenspezifschen­iHochleistungskabeln,­iKabelbäumen­iund­iDienstleistungen,­ihat­isein­iProduktangebot­i
und­iseine­iMarktabdeckung­idurch­i
den­iZusammenschluss­ivon­iHEW-
KABEL­iund­iHabia­iCable­ierweitert.­i
Im­iJahr­i2024­iwerden­idie­iKonnektivitätslösungen­i
von­i Habia­i unter­i
anderem­ials­iSchlüsselkomponenten
für lebensrettende Therapien
in der Medizin, fossilfreie Stromerzeugung,
moderne Verteidigungsund
Sicherheitstechnologien sowie
emissionsfreie Autos und Flugzeuge
dienen.
Starke Allianz
HEW-KABEL­iund­iHabia­iCable,­i
die bisher in unterschiedlichen
Anwendungsbereichen­itätig­iwaren,­i
haben­i sich­i kürzlich­i zu­i einer­i
starken­i Allianz­i zusammengeschlossen.­i
Während­i sich­i HEW-
KABEL­i auf­i industrielle­i Anwendungen,
wie die Automobilindustrie,
Medizintechnik­i und­i Robotik­i konzentrierte,
bediente Habia Cable
hauptsächlich­i Kunden­i in­i den­i
Bereichen Verteidigung, Marine,
­iKern­ienergie­iund­iTelekommunikation.­i
Habia
www.habia.com
Durch­iden­iZusammenschluss­iproftieren­idie­iKunden­inun­ivon­ieinem­i
breiteren­iAngebot­ian­iKonnektivitätslösungen­ifür­imehr­iAnwendungen­i
sowie­i von­i erweiterten­i Fähigkeiten­iund­iKompetenzen.
Alleinstellungsmerkmale
in Technik und Produktion
Mit seinen weltweiten technischen
Verkaufs-­iund­iIngenieurteams­iund­i
fünf­ispezialisierten­iProduktionsstätten­iist­iHabia­iin­ider­iLage,­ikundenspezifsche­iVerbindungslösungen­i
für­ieine­iVielzahl­ivon­iAnforderungen­i
anzubieten. „Wenn wir frühzeitig in
den Designprozess für ein bestimmtes
Verbindungsproblem einbezogen­iwerden,­ikönnen­iwir­idem­iKunden­i
helfen,­i die­i beste­i Lösung­i in­i
Bezug­i auf­i Leistung­i und­i Kosten­i
zu finden“,­ifügt­iCarl­iModigh­ihinzu.­i
Spezialkabel
für medizinische Geräte
Im medizinischen Bereich entwickelt­iHabia­iSpezialkabel­ifür­imedizinische­iGeräte­iund­iInstrumente.­iZu­i
den­iAnwendungen­igehören­iminimal­i
invasive­ioder­irobotergestützte­iOperationstechniken,­iHochfrequenzchirurgie,­iEndoskopie,­iCT,­iMRT­iund­i
Röntgen,­iSpO 2 -Sensoren,­iDefbrillatoren,­iDentaltechnik­isowie­iEKG-­i
und­iEEG-Geräte.­iHabia­ikann­inun­i
auch­i komplette­i Verkabelungslösungen­ifür­imedizinische­iGeräte­i
anbieten. ◄
Kraft-Momenten-Sensor
mit EtherCAT P für Robotik
Der­iinnovative­i6-Achsen­iKraft-­i
Momentensensor mit Robotic
Flange­iISO­i9409-1­iwurde­ispeziell­izur­iLösung­ivon­ikomplexen­i
Anforderungen­i in­i Robotik­i und­i
Medizintechnik­ientwickelt.
Der­ileistungsstarke­iintegrierte­i
EtherCAT­iP­iMessverstärker­imit­i
einem­i4-adrigen­iKabel­isorgt­ifür­i
eine­iultraschnelle­iDatenkommunikation­iund­ibildet­imit­idem­iSen-
sor somit ein platzsparendes und
leichtgewichtiges­i Messsystem.­i
Dank­idiesem­ineuen­iSensorsystem
wird zudem erheblich an
Zeit­iund­iKraft­ispart,­ida­ikeine­iaufwändigen­iAnschluss-­iund­iVerkabelungsarbeiten
mehr entstehen.
ME-Meßsysteme GmbH
info@me-systeme.de
www.me-systeme.de
38 meditronic-journal 3/2024

Komponenten
High Voltage, high precision
Hochspannungsstecker
in der Medizintechnologie
GES High Voltage GmbH
www.ges-highvoltage.com/de/
10­ikV­iund­iaufwärts:­iHochspannungsstecker,­iwie­idie­iSerie­i100­ivon­i
GES­iHigh­iVoltage,­isind­iunverzichtbare­iKomponenten­iin­ider­iMedizintechnik.­iRöntgengeräte,­iComputertomographie,
Strahlentherapie und
Elektrochirurgie­i–­iall­idiese­iTechnologien
haben die medizinische Diagnostik­iund­iTherapie­irevolutioniert.­i
Ein ebenso bedeutender Fortschritt
ist­ider­iEinsatz­ivon­iMassenspektrometern­i
in­i Diagnostik­i und­i Forschung.
Was haben diese Verfahren
gemeinsam? Sie alle erfordern
den­i Einsatz­i von­i ­iHochspannung.­i
Hier ist GES High Voltage der richtige
Partner.
Unverzichtbare
Komponenten
für die Medizintechnik
GES­iHigh­iVoltage­iSteckverbinder­i
stehen­ifür­ikompromisslose­iQualität,­iPräzision­iund­ilangfristige­iZuverlässigkeit.­iSie­igewährleisten­ikonstante­iund­istörungsfreie­iLeistungsübertragungen,
was sie für medizinische­iAnwendungen­iunverzichtbar­i
macht. Der Einsatz der Hochspannungsstecker­ierleichtert­izudem­idie­i
Logistik­iund­iWartung­ider­iempfndlichen­imedizintechnischen­iGeräte­i
erheblich. Durch die Minimierung
von­i Ausfallzeiten­i und­i die­i Maximierung­ider­iGerätesicherheit­itragen­idie­iHV-Stecker­ivon­iGES­iHigh­i
Voltage­imaßgeblich­izur­iSteigerung­i
der­i Zuverlässigkeit­i medizintechnischer
Ausrüstungen bei.
GES Spezialgebiet:
Hochspannung
Die­i Hochspannungstechnik­i ist­i
eine­ianspruchsvolle­iDisziplin,­idie­i
keine­i Fehlertoleranz­i zulässt.­i Sie­i
verlangt­itiefgehendes­iFachwissen­i
und­iErfahrung­iim­iUmgang­imit­iden­i
besonderen­iphysikalischen­iEigenschaften­ivon­iKomponenten­iunter­i
Hochspannungspotential.
Ein Heimspiel für die speziell
entwickelten­i Steckverbinder­i von­i
GES­iHigh­iVoltage.­iDiese­iStecker­i
sind­ientscheidend­ifür­idie­izuverlässige
und sichere Übertragung hoher
Spannungen,­isei­ies­idirekt­iin­iGeräten­iwie­iMassenspektrometern­ioder­i
auch in den Hochspannungsgeneratoren
für diese. ◄
MEDIZINISCHE
MEHRFACHSTECK-
DOSEN VON BAASKE:
DIE SICHERE
STROM-
VERSORGUNG
Baaske Medical GmbH & Co. KG
Bacmeisterstr. 3 | 32312 Lübbecke
Tel: +49 5741 236027-0 | vertrieb@baaske-medical.de
www.baaske-medical.de
Mehrfachsteckdosen für medizinische Anwendungen:
Reduzieren Sie Gefahren für Patient und Personal mit
medizinischen Mehrfachsteckdosen nach DIN EN60601.
Wir haben uns auf Ihre individuellen Anforderungen
spezialisiert und bieten Ihnen Mehrfachsteckdosen von
1 bis zu 8 Steckdoseneinsätzen inklusiver medizinischer
Vollprüfung nach der EN/IEC 60601-1 an.

Komponenten
Quanten-Magnetfeldsensor soll Prothesen, Exoskelette
und Avatare mit Nervensignalen steuern
Q.ANT zeigte Neuentwicklung auf der Hannover Messe
Technologien­ian­ider­iSchnittstelle­ivon­iMensch­i
und Maschine haben das Potenzial, ganze Industriebereiche­izu­irevolutionieren.­iDas­iStuttgarter­i
Quantentechnologie-Unternehmen­iQ.ANT­ihat­i
mit seinem Magnetfeldsensor nun einen entscheidenden
Schritt in diese Richtung getan
und leitet damit einen Paradigmenwechsel ein.
Mit­idem­ineuen­iSensor­ilassen­isich­ifeinste­ielektrische­iStröme­iüber­ideren­iMagnetfeld­ieinfacher­i
und­ipräziser­imessen­ials­ibisher.­iDamit­iist­iso­iauch­i
erstmals­ider­inative­iund­iintuitive­iZugang­izu­iBiosignalen­imöglich.­iSo­ikann­ider­ialltagstaugliche­i
Miniatursensor beispielsweise Prothesen über
Muskelsignale­isteuern­iund­idie­iSensorik­iin­ider­i
Medizintechnik­iauf­iein­ineues­iNiveau­iheben.­i
Q.ant GmbH
info@qant.de
https://qant.de
Einsatz in der Automobilund
der Elektronikindustrie
Quantensensorik­igilt­ineben­iQuanten­icomputing­i
als­iKatalysator­iindustriellen­iFortschritts.­iQ.ANT­i
ist in beiden Bereichen führend und treibt seine
Entwicklungsaktivitäten­i bis­i zur­i industriellen­i
Anwendungsreife­i voran.­i Ein­i Beispiel­i ist­i der­i
Magnetfeldsensor.­i„Die­iQuantensensorik­iist­iein­i
Game-Changer für die Industrie. Für unseren
Sensor­i kommen­i zahlreiche­i Anwendungsbereiche­iin­iBetracht,­isei­ies­iin­ider­iMedizintechnik,­i
der­iElektronik-­ioder­ider­iAutomobilindustrie.­iMit­i
ihm­ilassen­isich­ifeinste­ielektrische­iStröme­iund­i
daraus resultierende Magnetfelder messen. Wir
schaffen hier etwas ganz Neues und das wird
in­ivielen­iBranchen­izu­ieinem­iUmdenken­iführen.­i
Die­i Anwendungen­i reichen­i von­i der­i Qualitätssicherung­ivon­iFestplatten­ibis­izum­iIdentifzieren­i
von­iFehlströmen­iin­iLeistungschips­ioder­iBatterien,­iselbst­iMaschinen­iund­iGeräte­idürften­isich­i
irgendwann­idurch­iGedanken­isteuern­ilassen­ikönnen.“­isagt­iDr.­iMichael­iFörtsch,­iCEO­ivon­iQ.ANT.
Klein, präzise, alltagstauglich
Dabei­iist­ider­iMagnetfeldsensor­ivon­iQ.ANT­i
mit­iseiner­iextrem­ihohen­iSensitivität­itrotz­ikompakter­iGröße­ieines­iBrillenetuis­ieinzigartig.­iEr­i
ermöglicht­idie­iMessung­ikleinster­iMagnetfelder­i
im Picoteslabereich, was einem Millionstel des
Erdmagnetfelds entspricht – und das unter Alltagsbedingungen.­iAndere­itechnische­iLösungen­i
erreichen­ieinen­ivergleichbaren­iEmpfndlichkeitsbereich
nur in besonderen Laborumgebungen
und­i durch­i Abkühlung­i der­i Sensoren­i auf­i den­i
absoluten­iNullpunkt­i(-273­i°C)­ioder­idurch­iAufheizen­iauf­i150­i°C.­iDer­iMagnetfeldsensor­ivon­i
Q.ANT­iist­idagegen­iempfndlich­igenug,­ium­isogar­i
menschliche­iMuskelsignale­iin­iNervenbahnen­izu­i
detektieren.­iDen­iNachweis­ierbrachte­iQ.ANT­iauf­i
der­iHannover­iMesse:­iDas­iUnternehmen­izeigte­i
an einem Aufbau mit einer Handprothese, wie
der Magnetfeldsensor die Signale der menschlichen­iMuskulatur­ierkennt­iund­isie­ian­idie­iProthese­iüberträgt,­idie­isich­idaraufhin­ibinnen­iMillisekunden­izur­iFaust­ischließt.
Anwendungsbeispiel
Medizintechnik und Prothetik
Die­iKombination­iaus­iSensitivität,­i­iminimaler­i
Größe­iund­iBetrieb­ibei­iRaumtemperatur­iohne­i
direkten­i Körperkontakt­i machen­i den­i Sensor­i
bereits heute alltagsreif. In der Prothesensteuerung­ifunktionieren­imagnetische­iSignale­i
präziser­iund­izuverlässiger­ials­ielektrische,­idie­i
beispielsweise­idurch­iSchweiß­ioder­iHaare­iauf­ider­i
Haut­igestört­iwerden­ikönnen.­i„Die­ineue­iTechnologie­ihebt­idie­iprothetische­iVersorgung­ivon­iMenschen
mit Arm- oder Beinamputation auf eine
neue­iEbene­iund­iverbessert­idamit­ideren­iLebensqualität.­iAußerdem­itragen­isie­izu­ieiner­ibesseren,­i
gesellschaftlichen­iIntegration­ivon­iMenschen­imit­i
fehlenden­iGliedmaßen­ibei,“­isagt­iDieter­iJüptner,­i
Präsident­ides­iBundes­iverbands­ifür­iMenschen­i
mit Arm- oder Bein amputation. Darüber hinaus
lässt­isich­ider­iSensor­iin­ider­iRehabilitation­izur­i
Muskeltrainingssteuerung­ioder­iin­ider­iDiagnostik­i
von­iMuskel­idysfunktionen­ieinsetzen.­iSo­ikönnten­i
sich­idamit­ineuronale­i­iStörungen­ierkennen­ioder­i
die­iDiagnostik­ibei­iQuerschnittslähmungen­iverbessern­ilassen.­iAuch­iExoskelette­ilassen­isich­i
intuitiv­i steuern­i und­i tragen­i zur­i Arbeitssicherheit­ibei.­iFür­idie­iTelemedizin­iwäre­isogar­idenkbar,­i
in­i Zukunft­i damit­i Avatare­i im­i Metaverse­i
zu steuern. ◄
Michael Förtsch, CEO und Gründer von Q.ANT,
ist überzeugt, dass der Magnetfeldsensor
die Mensch-Maschine-Schnittstelle neu
definieren und zahlreiche neue Anwendungen
hervorbringen wird.
40 meditronic-journal 3/2024

Komponenten
EMV-Schnittstellenlösungen
Seit­imehr­ials­i40­iJahren­ientwickelt,­iproduziert­i
und­ivertreibt­iConec­i­ihochwertige­iSteckverbinder,
Verbindungs- und Anschlussleitungen sowie
Gehäusetechnik.­iSeit­i1985­iist­iConec­ieiner­ider­i
führenden­i Anbieter­i von­i Steckverbindern­i mit­i
integrierten Filtern.
Einwandfreie Funktion sicherstellen
Störeinflüsse­iin­ikomplexen­iMaschinen­iund­i
Anlagen­i können­i den­i reibungslosen­i Betrieb­i
beeinträchtigen.­iAngesichts­ider­izunehmenden­i
Datenübertragung und Betriebsfrequenzen wird
es­i immer­i wichtiger,­i die­i einwandfreie­i Funktion­i
elektrischer­i Geräte­i und­i Anlagen­i sicherzustellen.­iDaher­iist­ies­iessenziell,­iFilter­idirekt­i
am­iGehäuse­ieingang­izu­iverwenden,­ium­ieinen­i
störungsfreien­iBetrieb­izu­igewährleisten.­iHierfür­ibietet­iConec­i­ispezielle­iD-SUB-Steckverbinder
mit Filtertechnologie an.
C-Filter
Standard-Filteranschlüsse sind normalerweise­ials­iTiefpassflter­ikonfguriert,­ida­iTiefpassflter­inieder­ifrequente­iSignale­idurchlassen,­iaber­i
Signale mit Frequenzen, die die Grenzfrequenz
überschreiten­i dämpfen.­i Hierfür­i bietet­i Conec­i
standardmäßig­i den­i sogenannten­i C-Filter­i an.­i
Bei­idiesem­ieinstufgen­iTiefpassflter­iist­ijeder­i
Kontakt­ides­iSteckverbinders­imit­ieinem­iKondensator­izum­iGehäuse­iverbunden.­iJe­inach­iAnforderung
gibt es weitere Varianten, wie den zweistufgen­iLC­iund­iden­idreistufge­iPI-Filter,­idie­iin­i
verschiedenen­i Konfgurationen­i ebenfalls­i im­i
Standardprogramm­iverfügbar­isind.­i
CONEC Elektronische Bauelemente GmbH
www.conec.com
Der­iUnterschied­ider­iverschiedenen­iFilterausführungen
besteht in der Performance. Bei einem
weiten­iAbstand­ivon­iNutzsignal-­iund­iStör­ifrequenz­i
reicht­ioftmals­iein­ieinstufger­iC-Filter­izur­iLösung­i
des EMV-Problems.
Mehrstufige Filterkonfigurationen
Wird­ider­iAbstand­ivon­iNutz-­iund­iStörsignalfrequenz­i
kleiner,­i kommen­i mehrstufge­i Filterkonfgurationen­i
zum­i Einsatz.­i Die­i Anschlussmaße­ider­iConec­iFiltersteckverbinder­isind­iin­i
der­iRegel­ikompatibel­imit­iungeflterten­iSteckverbindern.­i
Somit­i besteht­i auch­i die­i Möglichkeit,­i
Systeme­i nachträglich­i ohne­i großen­i Aufwand­ium­igeflterte­iSchnittstellen­izu­ierweitern.­i
Anwendung f inden­i diese­i Filtersysteme­i oft­i
in­ider­iMedizintechnik­ioder­ieiner­istöranfälligen­i
Umgebung.
Steckverbindern
mit integrierter Filtertechnologie
Conec­i bietet­i eine­i große­i Vielfalt­i an­i
D-SUB-Steckverbindern­imit­iintegrierter­iFiltertechnologie.­iDiese­iSteckverbinder­isind­iin­iverschiedenen­iAusführungen­ierhältlich,­idarunter­i
der­iStandard­iD-SUB-Filter­ials­iC-,­iLC-­iund­iPI-
Filter.­iDie­iKapazitätswerte­ifür­idiese­iFilter­ibetragen­i370­ipF,­i830­ipF­iund­i1300­ipF.­iZusätzlich­igibt­i
es­idie­iMöglichkeit­ides­iD-SUB-Filter­iCombination,­ider­iausschließlich­ials­iC-Filter­iverfügbar­iist.
Schutzklasse IP67
Für Anwendungen, die eine besonders robuste
mechanische Schnittstelle erfordern, bietet
Conec­iauch­iIP67­iD-SUB-Filtersteckverbinder­i
an.­iDiese­ibieten­izuverlässigen­iEMV-­iund­iIP67-
Schutz.­iDie­iintegrierten­iFilter­idieser­iSteckverbinder­isind­imit­iKapazitätswerten­ivon­i180­ipF,­i
370­ipF,­i830­ipF­iund­i1300­ipF­ierhältlich.
Weitere­iKapazitätswerte­iund­ispezielle­iKundenapplikationen­ikönnen­iauf­iAnfrage­ierstellt­iund­i
angeboten werden.
Vorteile:
• Filterung­idirekt­ian­ider­iSchnittstelle
• Kein­iPCB­iRedesign­inötig
• Filter-Adapter zur Nachrüstung
bestehender­iSysteme
• Bis­izu­idreistufge­iTiefpassflter
• Selektive­iFilterung
• Mischkapazitäten
• Niedrigmagnetische Versionen
• Platzersparnis auf der Leiterplatte
Anwendungsfelder:
• Medizintechnik
• Telekommunikation
• Prüf-­iund­iDiagnosegeräte
• Spannungsversorgungen
• Industrielle Schnittstellen
• Militär­i◄
Kabelfertigung, Bestückung,
Gerätebau, Gravuren, …
ISO 9001 & EN ISO 13485
Eichenweg 1a | CH-4410 Liestal
Tel. +41 (0)61 902 04 00
info@h2d-electronic.ch
www.h2d-electronic.ch
meditronic-journal 3/2024
41

Komponenten
Chips, Wärme und Kühlung mit Lüftern
Die Technologie hinter der KI-gestützten Bildanalyse in der Medizintechnik
SEPA EUROPE GmbH
www.sepa-europe.com
Früher­i verließ­i man­i sich­i hauptsächlich­iauf­imenschliche­i­iExperten,­i
um­imedizinische­iBilder­iwie­iRöntgenaufnahmen,
MRT-Scans, CT-Scans
usw.­izu­iinterpretieren.­iDies­ikonnte­i
zeitaufwendig­isein­iund­iwar­ianfällig
für menschliche Fehler sowie für
Variationen in der Interpretation je
nach Erfahrung und Fachwissen des
Arztes.­iDie­iKI-gestützte­iBild­ianalyse­i
in­ider­iMedizindiagnostik­ihat­isich­iin­i
den letzten Jahren erheblich weiterentwickelt­iund­ibietet­ieine­iVielzahl­ivon­iVorteilen­iim­iVergleich­izu­i
früheren Methoden.
Oszillatoren für präzise Zeitmessungen
Oszillatoren sind die Grundlage
für­imoderne­iZeitmessungstechnologien.
Durch die Nutzung der stabilen­iSchwingungen­ivon­iQuarzkristallen­ibilden­isie­ieine­izuverlässige
Grundlage für Anwendungen,
die­ieine­ihohe­iPräzision­ierfordern.­i
Die­iKomponenten­isynchronisieren­i
nicht nur industrielle Prozesse.
Die­i inhärente­i Stabilität­i von­i
Quarzschwingungen­i ist­i für­i die­i
Kalibrierung­i und­i Synchronisierung­ieiner­iVielzahl­ikritischer­iProzesse­ivon­ientscheidender­iBedeutung
und stellt sicher, dass industrielle­iAbläufe­imit­ihoher­iGenauigkeit­iablaufen.­iQuarzoszillatoren­i
gibt es auch in temperatur- und
spannungsgesteuerten Varianten.
In den letzten Jahren werden zur
Netzwerksynchronisation­iund­ider­i
Datenverarbeitung­iimmer­ihäufger
siliziumbasierte Oszillatoren
(MEMS) eingesetzt, die sich durch
ein­ikompaktes­iund­ileistungsstarkes­iDesign­iauszeichnen.
Die­iEndrich­iGmbH­iverfügt­iüber­i
ein­ibreites­iSpektrum­ian­iTiming-
Komponenten­ivon­ider­iklassischen­i
Quarzlösung­i(Oszillator)­ider­iHersteller
Citizen, SMI, Chequers oder
TaiSaw bis hin zu MEMS-basierten­iLösungen­ivon­iSiTime­iin­ikleinsten­iGehäusegrößen­iund­imit­iallen­i
Industriestandard-Zertifkaten.
Anwendungen sind die Automobilindustrie,
Luft- und Raumfahrt,
Medizintechnik,­iMesstechnik,­iIndustrie
und Smart Home.
Endrich Bauelemente
Vertriebs GmbH
www.endrich.com/de
Spezielle Prozessoren
Für­idie­iKI-gestützte­iBild­ianalyse­i
in­i der­i Medizindiagnostik­i werden­i
oft­ispezielle­iProzessoren­iverwendet,­idie­iauf­idie­iAnforderungen­ivon­i
Deep-Learning-Algorithmen optimiert
sind. Diese Chips sind darauf
ausgelegt,­igroße­iMengen­ivon­iDaten­i
schnell­izu­iverarbeiten­iund­ikomplexe­i
Berechnungen durchzuführen. Sie
erzeugen­iaber­ioft­iviel­iWärme,­iwas­i
eine­ieffziente­iKühlung­ierforderlich­i
macht, um Überhitzung und Leistungsabfall­izu­ivermeiden.­iHier­ikann­i
der­iChipkühler­iHZ30B­iAbhilfe­ischaffen.­iEr­isetzt­iMaßstäbe­imit­iseinem­i
geringen­iGewicht,­iseiner­iflachen­i
Bauweise und der einfachen Montage,­iohne­iKompromisse­ibei­ider­i
Kühlleistung­ieinzugehen.
Geringe Bauhöhe
Der­i Aktivkühler­i HZ30B­i ist­i
eine­iinnovative­iLösung,­idenn­ider­i
leistungsfähige­i RaAxial-Lüfter­i
MF17B05­i wurde­i bündig­i in­i einen­i
Pinblock-Kühlkörper­iversenkt­iund­i
nicht­iauf­ider­iOberfläche­iaufgesetzt.­i
Diese­iKonstruktionsweise­iermöglicht­ieine­ibemerkenswert­igeringe­i
Bauhöhe­ivon­inur­i8­imm.­iSo findet­i
der­iChipkühler­iselbst­iin­iden­ikompaktesten­iGeräten­iproblemlos­iPlatz.­i
Auch­idie­iKühlleistung­ispricht­ifür­isich,­i
denn­idie­iPins­isind­iversetzt­iangeordnet
und werden somit besonders
effektiv­iangeströmt.­iDer­iWärmewiderstand­ivon­inur­i4,7­iK/W­izeigt­idas­i
eindrucksvoll.
Extrem leicht
Der­iAktivkühler­iüberzeugt­iauch­i
durch sein Gewicht. Mit nur 11 g ist
er federleicht und eignet sich ideal
für­iSysteme,­iin­idenen­ijedes­iGramm­i
zählt.­iAußerdem­iist­ier­isehr­ileise.­i
Das macht ihn besonders empfehlenswert­i
für­i Umgebungen,­i in­i
denen­ieine­igeräuscharme­iArbeitsweise­ivon­ientscheidender­iBedeutung
ist. ◄
42 meditronic-journal 3/2024

Komponenten
Kundenspezifische Connectivity-Lösungen
Innovationen jenseits der Norm
Standardprodukte­i aus­i dem­i
binder- Portfolio sind den meisten­i
Applikationen­i gewachsen­i –­i
aber­i nicht­i allen.­i In­i solchen­i Fällen­ikommt­idie­iLösungskompetenz­i
des­iNeckarsulmer­iHerstellers­izum­i
Tragen:­iin­iForm­iexklusiver,­iperfekt­i
auf die Anwendung zugeschnittener­iSteckverbinder.­iKunden­iproftieren­ivon­ider­iaußergewöhnlichen­i
Fertigungstiefe bei binder ebenso
wie­ivon­isechs­iJahrzehnten­iErfahrung­iin­iKonstruktion­iund­iEngineering.­iBeispiele­ikundenspezifscher­i
Entwicklungen f inden­i sich­i etwa­i
in­ider­iMedizingeräte-­ioder­iin­ider­i
­iAnlagentechnik.
Spezialisierte
Verbindungslösungen
nach Kundenwunsch
binder, ein führender Anbieter­i
industrieller­i Rundsteckverbinder,­ientwickelt­iund­ifertigt­ispezialisierte­iVerbindungslösungen­inach­i
Kundenwunsch.­iIm­iFokus­istehen­i
Anwendungsfälle,­i deren­i besondere
Anforderungen das übliche
Maß­i übersteigen,­i sodass­i keines­i
der­ibinder-Katalogprodukte­ifür­iden­i
Einsatz­iinfrage­ikommt.­iSie­ilassen­i
sich­imit­ikundenspezifschen­iLösungen­ides­iNeckarsulmer­iSpezialisten­i
zuverlässig­iumsetzen.­ibinder­iverfügt­iüber­iumfassendes­iKnow-how­i
in­ider­iKonstruktion­iund­iim­iDesign­i
von­iSteckverbindern­i–­iund­ientwickelt­iebenso­ilange­igemeinsam­imit­i
Kunden­i und­i nach­i deren­i Vorstellungen­i
individuelle­i Verbindungslösungen.
Fertigungstiefe
und Qualitätskompetenz
Zum­iVorteil­ider­iKunden­ibietet­i
binder­idie­iEntwicklung,­iden­iWerkzeugbau
sowie Fertigung, Montage
und Automation aus einer
Hand an. Über seine Verbundunternehmen­i
verfügt­i der­i Hersteller­i
über­i zusätzliches­i Know-how­i
bei Stanz-, Dreh- und Gussteilen
sowie­ibei­iGalvanik,­iLeiterplattendesign­iund­iBestückung.­iDarüber­i
hinaus­iwerden­idie­imaßgeschneiderten­iProdukte­iim­iunternehmenseigenen­iLabor­iqualifziert.
Mithilfe­i von­i Auswirkungsanalysen­i
(FMEA,­i Fehlermöglichkeits-­i
und­iEinflussanalyse)­iwerden­ikritische­iHerausforderungen­ivon­iKonstruktion­iund­iProduktion­ifrühzeitig­i
aufgedeckt.­iMusteraufbauten­iund­i
Voruntersuchungen im binder-Labor
unterstützen die Optimierung und
Qualitätssicherung­ider­ikundenspezifschen­iProdukte­iebenso­iwie­idie­i
Begleitung und Abnahme der Nullserienfertigung­idurch­idie­iQualitätsprojektleiter.­iZertifzierungen­inach­i
ISO­i9001:2015,­iISO­i14001:2015­iund­i
EN­iISO­i13485:2016­i+­iAC:2018­i+­i
A11:2021­iunterstreichen­idie­iKompetenzen­i
von­i binder­i im­i hinsichtlich­i
des­i Qualitäts-­i und­i Umweltmanagements.
Anwendungen –
Medizin und mehr
Die­i Zielmärkte­i kundenspezifscher­i
binder-Produkte­i sind­i
so­i viel­ifältig­i wie­i die­i Kunden­i des­i
­iUnternehmens.­i Anwendungsbeispiele
finden­isich­ietwa­iin­ider­i
Sanitärtechnik,­i in­i der­i medizinischen­iGerätetechnik,­iin­ider­iindustriellen
Automatisierung sowie in
der­iMess-­iund­iRegeltechnik.­iEine­i
typische­iAnforderung­ider­iMedizintechnik­iist­ies­ibeispielsweise,­idass­i
sich­iSteckverbinder­inicht­igleichen­i
dürfen. Eine Schnittstelle muss
einzigartig­i sein,­i um­i Fehlstecken­i
zu­i verhindern.­i Außerdem­i kann­i
bereits­iwährend­ider­iKonstruktion­i
die Resistenz gegen bestimmte
Flüssigkeiten­ibei­ider­iMaterialauswahl­ider­iKomponenten­iberücksichtigt
werden.
Zu­i den­i potenziellen­i Medizintechnikapplikationen­izählen­iBeatmungs-­iund­iDialysegeräte,­iInstrumente­izur­iUltraschall-­iund­iElektrotherapie
sowie Infusionspumpen
und­iKontrastmittelinjektoren.­i
Beispiele
aus der Medizintechnik
Für Anwendungen in der Patientenüberwachung
hat binder ein
modulares­i 12-poliges­i Steckverbindersystem­i
aus­i Flanschstecker­i
und­iacht­iFlanschdosen­ientwickelt­i
(Serie­i 970).­i Dabei­i war­i Zuverlässigkeit­idas­iherausragende­iDesignkriterium.­i
Während­i die­i Dosen­i in­i
das­iGehäuse­ides­iPatientenmonitors
integriert wurden, waren die
Stecker­i Bestandteil­i der­i steckbaren­i
Parametermodule.­i Die­i konzentrische­iAnordnung­ider­iKontakte­i
sorgte­idafür,­idass­isich­idie­iSteckverbindung­i
beim­i Stecken­i selbsttätig­izentrierte­iund­ikein­iEntfernen­i
der­iSchutzkappe­inotwendig­iwar.
Fazit
Wertig,­izuverlässig­iund­ihochgradig­iindividuell:­iBei­ider­iUmsetzung­i
kundenspezifscher­iEntwicklungsprojekte­i
agieren­i alle­i involvierten­i
binder-­iUnternehmensabteilungen­i
flexibel­iund­iausgesprochen­ikundenorientiert.
In der Summe ist binder
dank­iseiner­ivielfältigen­iErfahrungen­i
und­itechnologischen­iMöglichkeiten­i
in­ider­iLage,­istark­iindividualisierte­i
Steckverbinder­i für­i unterschiedliche­i
Zielmärkte­i gemäß­i Kundenvorgaben­izu­ientwickeln­iund­iherzustellen­i–­imit­ihoher­iLieferzuverlässigkeit­isowie­iauf­ihöchstem­iQualitätsniveau.
Anwendungsgebiete:
• Automatisierung
• Instrumentierung
• Mess-­iund­iRegeltechnik
• Sanitärtechnik
• Medizintechnik
Eigenschaften:
• individuell­inach­iKundenwunsch
• mit hoher Fertigungstiefe
• im­ibinder-Labor­iqualifziert
• nach­ihöchsten­iQualitätsstandards
• mit­ihoher­iLieferzuverlässigkeit­i
Franz Binder GmbH & Co.
Elektrische Bauelemente KG
info@binder-connector.de
www.binder-connector.de
meditronic-journal 3/2024
43

Komponenten
Gehäuse in der Medizintechnik
Anforderungen und Innovation im Wandel der Zeit
Sie sind in einem besonders
herausforderndem Einsatzgebiet
maßgeblich­isowohl­ifür­iden­iSchutz­i
empfndlicher­i Elektronik­i als­i auch­i
für­i die­i Sicherheit­i von­i Anwendern­i
verantwortlich:­i medizintechnische­i
Gehäuse.­iMit­idem­iständigen­iFortschritt­iin­ider­iMedizintechnik­iwachsen
auch die Anforderungen an diese
Gehäuse.­i Wie­i haben­i sich­i diese­i
Anforderungen­iüber­idie­iZeit­iverändert?­iUnd­iwie­iwerden­isich­iGehäuse­i
in­idiesem­iBereich­iweiterentwickeln?­i
Besondere
Herausforderungen
Vom Labor über den OP bis hin
zum­i Kranken-­i und­i Behandlungszimmer
– in fast allen Bereichen
in­i der­i Medizintechnik,­i wo­i elektrische­i
und­i elektronische­i Geräte­i
zum­iEinsatz­ikommen, finden­ispezielle­i
Gehäuse­i Anwendung.­i Beispiele­i
hierfür­i sind­i Analysegeräte­i
und­iMesstechnik,­iAntriebssysteme­i
für Hospitalbetten, Touch-Panels im
OP­iund­inicht­izuletzt­iLesegeräte­ifür­i
Versichertenkarten.­iDie­iGehäuse­i
dieser­iGeräte­imüssen­ibesonders­i
herausfordernden­iUmgebungsbedingungen
Stand halten.
So­i ­igehören­i eine­i besonders­i
gründliche­i Reinigung,­i Desinfektion,­iAutoklavierung­iund­ieine­ihohe­i
mechanische Belastung zum Alltag­iin­iKliniken.­iDoch­inicht­inur­ider­i
Schutz­ider­iempfndlichen­iElektronik­i
gehört­i zu­i den­i Aufgaben­i von­i
Gehäusen­i in­i der­i Medizintechnik,­i
auch­i die­i Abschirmung­i vor­i Röntgenstrahlung
oder Hochspannung
ist­ieine­iwichtige­iFunktion.­i
Von funktionellem System
bis zum Lifestyle-Produkt
Medizinische­iGeräte­imussten­iin­i
der Vergangenheit überwiegend
eine­i zentrale­i Eigenschaft­i haben:­i
Sie sollten dem jeweiligen Anwendungsbereich
entsprechend ihre
Aufgabe erfüllen. Dementsprechend
funktionell­iwaren­iihre­iäußere­iGestaltung­iund­iBedienbarkeit­iausgelegt.­i
Doch die Anforderungen an medizin-
technische­iGeräte­isteigen­i–­ibeson-
ders in Puncto Handling. So dürfen
organisches­iDesign,­iTouchdisplay­i
und­i Lichteffekte­i zur­i Statussignalisierung
heute nicht mehr fehlen.
Besonders im Consumer-Bereich
wie­i beispielsweise­i bei­i Blutdruckmessgeräten­iund­iWearables­ispielt­i
die­iintuitive­iBedienung­ieine­iwachsende
Rolle. Doch auch im professionellen
Bereich werden diese Features
immer gefragter.
Individuelle Lösungen
für hohe Anforderungen
Die Anforderungen an medizintechnische­iGehäuse­isind­iso­ivielfältig­i
wie ihre Einsatzgebiete. Die Nachfrage­inach­iElementen,­idie­idirekt­iin­i
das­iGehäuse­iintegriert­isind,­isteigt.­i
Darunter sind Sensoren, RFID-Chips
für­iTraceability,­iAntennen,­iSolarzellen­izur­iautonomen­iSpanungsversorgung,
Schalter und Taster.
Durch­i Themen­i wie­i Künstliche­i
Intelligenz­i (KI)­i und­i Internet­i of­i
Things (IoT) gewinnt auch die drahtlose
Datenübertragung in Verbindung­imit­iimmer­ileistungsfähigerer­i
Hardware zunehmend an Bedeutung.­iDas­iGehäuse­isoll­igleichzeitig­i
„funken“­iund­ikühlen­ikönnen­i–­izwei­i
Themen,­idie­isich­ibei­ihygienischer­i
Integration der Antenne in ein traditionelles­iEMV-­i(Metall-)Gehäuse­i
eigentlich widersprechen.
Aufwändige kundenindividuelle
Lösungen
Die­i Anwendungsfälle­i werden­i
immer­i komplexer,­i die­i Anforderungen
liegen teilweise diametral
auseinander. Darüber hinaus
wächst­ider­iBerg­ian­igerätespezifschen­iNormen­iund­iVorschriften.­i
Dies führt dazu, dass Hersteller
die Anforderungen medizintechnischer­iApplikationen­inicht­imehr­i
mit­i modifzierten­i Produkten­i aus­i
ihrem Standardsortiment abdecken­i
können.­i In­i der­i Folge­i sind­i
immer mehr medizintechnische
Gehäuse­iaufwändigere­ikundenindividuelle­iLösungen.­iDaraus­iergeben­isich­ivöllig­ineue­iAnforderungen­i
an Hersteller.
Trend geht zu
Miniaturisierung und HMI
Einer der Haupt-Trends in der
Medizintechnik­i ist­i Miniaturisierung.­iHersteller­ikönnen­idie­iAnforderungen­ifür­idie­imaximale­iVerkleinerung­i
von­i Medizintechnik­i
mit­ieiner­istärkeren­idirekten­iIntegration­iintelligenter­iFunktionen­iin­i
die­iGehäusekomponenten­ierfüllen.
Wie tief der Integrationsgrad
letztendlich geht und an welcher
Stelle das Interface zwischen
dem­i Gehäuse­i und­i der­i eigentlichen­iElektronik­iliegt,­ientscheidet­ider­iKunde.­i
Neben­ieinem­ihöheren­iIntegrationsgrad
werden sich medizintechnische­i
Gehäuse­i in­i Zukunft­i
durch­ianspruchsvolleres­iDesign,­i
verstärktem­iEinsatz­ivon­iLicht­ials­i
Gestaltungs-­i und­i Funktionselement­isowie­ider­ivermehrten­iIntegration­ivon­iHMI­imit­iTouch-­ioder­i
Sprachsteuerung auszeichnen. ◄
Autor:
Dipl-Ing. Mathias Bünte
Business Development Manager
BOPLA Gehäuse Systeme GmbH
www.bopla.de
Sicherer Schutz, Alltagstauglichkeit, Langlebigkeit – die Anforderungen an die Qualität medizinischer Gehäuse sind hoch.
44 meditronic-journal 3/2024

Komponenten
Verbesserte IR-Transceiver-Module
Rutronik­iführt­iab­isofort­idie­iverbesserten­i
IR-Transceiver-Module­i
von­i Vishay.­i Die­i TFBS4xx-­i und­i
TFDU4xx-Serien­iverfügen­iüber­iden­i
neuesten In-House-IC sowie Oberflächen­iemitter-Chip-Technologie­ivon­i
Vishay­i und­i ermöglichen­i dadurch­i
eine­ium­i20­i%­ilängere­iVerbindungsdistanz­ivon­ibis­izu­i1­im.­iZusätzlich­i
punkten­i sie­i durch­i eine­i bessere­i
ESD-Widerstandsfähigkeit­ibis­i2­ikV­i
und­iunterstützen­iDatenraten­ivon­ibis­i
zu­i115,2­ikbit/s.
Die Module eignen sich durch
ihren­i geringen­i Stromverbrauch­i
besonders­ifür­idie­idrahtlose­iKommunikation­iund­iDatenübertragung,­iz.B.­i
in­iStromzählern,­iindustriellen­iAutomatisierungssteuerungen,
Mobiltelefonen­iund­imedizinischen­iGeräten.­i
Sie­isind­iRoHS-konform,­ihalogenfrei­iund­i„Vishay-green“­iunter­iwww.
rutronik24.com­ierhältlich.
Das­iUpgrade­ider­iSerien­iTFBS4xx­i
und­iTFDU4xx­ibesteht­ijeweils­iaus­i
einem­iFotodetektor,­ieiner­iVorverstärkerschaltung­iund­ieinem­iIR-Filter­i
in­ieinem­ieinzigen­iGehäuse,­idas­iin­i
unterschiedlichen­iGrößen­ials­iTop-
View-­ioder­iSide-View-Gehäuse­ifür­i
die­iOberflächenmontage­iangeboten­iwird.­iDie­iverbesserten­iLösungen­iermöglichen­ieinen­iPlug&Play-
Ersatz­ifür­ivorhandene­iBauelemente­i
der Serie.
Mit­idiesen­iIR-Transceiver-Modulen­iproftieren­iKunden­ivon­ider­ilangfristigen­i
Verfügbarkeit­i der­i IRDC-
Produkte.­iDie­iDrop-in-Technik­ispart­i
zusätzlich­iKosten,­ida­iein­ineues­iLeiterplatten-Design
obsolet ist.
Die Module überzeugen durch
einen­isehr­igeringen­i­iStromverbrauch­i
meditronic-journal 3/2024
mit­i einem­i Ruhestrom­i von­i unter­i
70­iµA­iund­iverlängern­iso­idie­iLebensdauer­i
von­i Batterien­i in­i tragbaren­i
Geräten.­i Sie­i arbeiten­i in­i einem­i
Betriebsspannungsbereich­ivon­i2,4­i
bis­i5,5­iV­ibei­ieiner­iBetriebstempera-
tur­ivon­i-25­ibis­izu­i+85­i°C.­iDie­iBau-
elemente entsprechen der neusten
IrDA-Spezifkation­ifür­idie­iphysikalische­iSchicht,­isind­iabwärtskompatibel
und werden in einer Vielzahl
von­iGehäusegrößen­iangeboten.
Benefits im Überblick:
• unterstützt Datenraten
bis­izu­i115,2­ikbit/s
• Verbindungsdistanz
bis zu 1 m
• Ruhestrom­iunter­i70­iµA
• konform­imit­iden­ineusten­i
IrDA-Spezifkationen­i
für­idie­iphysikalische­iSchicht
• Betriebstemperatur
von­i-25­ibis­i+85­i°C
• Betriebsspannung
von­i2,4­ibis­i5,5­iV
• ESD-Robustheit­ibis­i2­ikV
­i Anwendungsbeispiele:­i Smart­i
Metering, industrielle Automatisierungssteuerungen,
Mobil telefone,
medizinische­iGeräte,­iEV-Charging­i
Rutronik Elektronische
Bauelemente GmbH
www.rutronik.com
45

Komponenten
Sichere Stromversorgung
mit medizinischen Mehrfachsteckdosen
TÜV-geprüfte solide Aluminium-Mehrfachsteckdose MED5 ZPA
Für­i Mehrfachsteckdosen,­i die­i
innerhalb der Patientenumgebung
eingesetzt werden, gibt die EN/
IEC­i60601­ivor,­idass­ibestehende­i
elektrische­i Systeme­i nicht­i ohne­i
erneute Prüfung nach EN/IEC
60601-1-2­iverändert­iwerden­idürfen.­i
Aus diesem Grund müssen medizinische­iSteckdosenleisten­igegen­i
das­iversehentliche­iHerausziehen­i
oder­i Hinzufügen­i von­i Steckern­i
ge sichert sein. Der Abzugsschutz
der­iSteckdosenleisten­idarf­idaher­i
nur­imit­iWerkzeug­igeöffnet­iwerden.­i
Medizinische­i Steckdosenleisten­i
sind überall dort erforderlich, wo
bestimmte Sicherheitsanforderungen
an das Stromnetz und die
Verteilung des Stroms gestellt werden.
Die medizinischen Mehrfachsteckdosen­ivon­iBaaske­isind­iideal­i
geeignet für den Betrieb in allen
Räumen­ider­iAnwendungsgruppe­i2­i
nach VDE Teil 710.
Spezielle Anforderungen
Medizinische­i Mehrfachsteckdosen
sind überall dort erforderlich,
wo bestimmte Anforderungen der
Sicherheit an das Stromnetz und
die Verteilung des Stroms gestellt
werden. Die medizinischen Mehrfachsteckdosenleisten­ivon­iBaaske­i
sind ideal geeignet für den Betrieb in
Räumen­ider­iAnwendungsgruppe­i2.
Baaske Medical GmbH & Co. KG
vertrieb@baaske-medical.de
www.baaske-medical.de
Modulare solide Aluminium-Mehrfachsteckdose, bestehend aus acht Steckdoseneinsätzen
Unterschiedliche Varianten
Entsprechend­i der­i vielfältigen­i
Anforderungen, die an eine Mehrfachsteckdose­igestellt­iwerden,­i­ibietet­i
Baaske­ieine­iReihe­iunterschiedlicher­i
Varianten­ian:­iSei­ies­inun­iein­ibesonders­istabiles­iGehäuse,­iDesinfzierbarkeit­ioder­ieine­ibesonders­igroße­i
Anzahl­ivon­iSteckplätzen­i(von­i1­ibis­i
zu­i8­iSteckdoseneinsätzen).­i
Premium-Aluminium-Mehrfachsteckdose MED4-Q400AN E
MEDX ZPA _4-Fach: Rückstellbarer thermischer Schutzschalter oder
schaltbarer thermischer Drucktasten-Schutzschalter als wählbare Module
Die medizinische Vollprüfung
nach­i der­i EN/IEC­i 60601-1­i ist­i
inklusive.­iDiese­iKriterien­iwerden­i
also nicht nur durch Normen oder
Richtlinien­idefniert,­isondern­irichten­isich­iauch­inach­iden­isehr­iindividuellen
Anforderungen des jeweiligen­i­iKunden-Systems.
Die Vorteile auf einen Blick:
• TÜV geprüft für den Einsatz
mit­iAnästhesiegeräten
• Jeder­iSteckdoseneinsatz­i
ist doppelt abgesichert
• Zusätzlicher­iPotentialausgleich­i
(ZPA)
• Abzugssicherung und Sperrdeckel­igegen­iunbeabsichtigte­i
Veränderung­ides­ielektrischen­i
Systems
• 5­iJahre­iGarantie­i◄
46 meditronic-journal 3/2024

First Mate Last Break:
Elektrische Sicherheit und Zuverlässigkeit
für Medizingeräte
Komponenten
Die neuen First Mate Last Break-Steckverbinder von Fischer Connectors sind in zwei Größen (Größe 104 mit einem
Stecker mit 15 mm Durchmesser und Größe 1031 mit einem Stecker mit 13 mm Durchmesser) und drei gemischten
Nieder spannungs konfigurationen (eine mit 12 Kontakten, zwei mit 14 Kontakten) erhältlich.
Der längere FMLB-Kontakt für die Erdung ist in Rot dargestellt.
Der Spagat
Hersteller­i von­i medizinischen­i
Geräten­i müssen­i den­i Spagat­i
zwischen­i höchsten­i Sicherheitsstandards­i
und­i bestmöglicher­i
­iBenutzerfreundlichkeit­ileisten.­iWährend­i
medizinische­i Geräte­i meist­i
durch­iein­iGehäuse­igeschützt­iund­i
notwendige­iSchalter,­iKnöpfe­iund­i
Anzeigen­i gut­i zugänglich­i an­i der­i
Vorderseite­iplatziert­isind,­ikann­idie­i
Infrastruktur­iSicherheitsrisiko­iund­i
Nervenprobe­izugleich­isein.­iSteckverbinder­i
und­i die­i zugehörigen­i
Anschlusspunkte­i sind­i ­ivulnerable­i
­iStellen­iim­iSystem.­i
Fischer Connectors GmbH
mail@fischerconnectors.de
www.fischerconnectors.de
Insbesondere wenn Strom geleitet
wird,­iist­iVorsicht­igeboten.­iSchließlich
müssen nicht nur Anwender und
Patienten, sondern auch die empfndliche­iTechnik­iim­iGerät­iselbst­i
geschützt werden. Hierfür schafft
die­iNorm­iIEC­i60601-1­ifür­imedizinische­ielektrische­iGeräte­ieinen­iklaren
Rahmen. Spezielle „First Mate
Last­i Break“-Steckverbinder­i erfüllen
die Vorgaben dieser Norm und
vereinen­ielektrische­iSicherheit­iund­i
mechanische­i Zuverlässigkeit­i mit­i
Benutzerfreundlichkeit.­i­i
First Mate Last Break
Aber was bedeutet „First Mate
Last­iBreak“­i(FMLB)­iund­iwas­isteckt­i
dahinter?­i„First­iMate­iLast­iBreak“­i
bezieht­isich­iauf­ieinen­iinnovativen­i
Mechanismus,­ibei­idem­iein­ilängerer­i
Kontakt­iim­iStecker­izuerst­igepaart­i
(First Mate) und zuletzt unterbrochen­iwird­i(Last­iBreak).­iDiese­i
spezielle­iKonfguration­igewährleistet,­idass­idas­ielektrische­iSystem­i
permanent geerdet ist. Ohne permanente­iErdung­ikönnen­iunvorhersehbare
schwebende Signale die
Signalintegrität­ischmälern­iund­izu­i
Übersprechen,­ikapazitiver­iKopplung­i
und EMI-Problemen führen. Auch
riskante­ielektrische­iSicherheitsbedingungen­ikönnen­idie­iFolge­isein.­i
Dies­ivermeidet­idie­iFirst­iMate­iLast­i
Break-Technologie­iund­igewährleistet­isomit­izuverlässigen­iSchutz­ivor­i
elektrostatischer­iEntladung­i(ESD).­i
Außerdem­iwird­isichergestellt,­idass­i
jegliche Streuspannung auf eine
sichere Erde geleitet wird. So werden­iSchäden­ifür­iden­iBediener­iund­i
die­ispannungsempfndlichen­iGeräte­i
vermieden.­i
Hybrid-Steckverbinder
In­ider­iMedizintechnik­ikommen­i
häufg­iHybrid-Steckverbinder­izum­i
Einsatz, die nicht nur Daten, Signale
und­iStrom­iübertragen­ikönnen,­isondern­iauch­iFlüssigkeiten­iund­iGase.­i
Dabei­i werden,­i je­i nach­i Konfguration,
Daten-, Strom- und sogar
Gas-­i oder­i Flüssigkeits­itransfer­i in­i
einem­ieinzigen­ihochdichten­iSteckverbinder­i
kombiniert.­i Dies­i spart­i
nicht­inur­iPlatz,­isondern­iträgt­iauch­i
dazu­i bei,­i die­i Größe­i von­i medizinischen­iGeräten­iund­idas­iGesamtgewicht­izu­ireduzieren.­iAußerdem­i
vereinfacht­idie­iKombination­imehrerer
Verbindungen in einem einzigen­iSteckverbinder­idas­iStecken­i
erheblich. Insbesondere bei Notfällen,­ibeispielsweise­iim­iRettungseinsatz­ioder­iauf­iIntensivstationen,­i
zählt­ijede­iSekunde.­iDeshalb­igilt­ies,­i
die­i Gefahr­i von­i Fehl­ianschlüssen­i
zu­iminimieren:­idurch­ileichtes­iStecken­i
sowie­i eine­i entsprechende­i
Kodierung.­i­i
Sichere Verriegelung
Ein­i entscheidender­i Faktor­i für­i
den­i sicheren­i Betrieb­i von­i medizintechnischen­i
Geräten­i ist­i die­i
sichere­i Verriegelung­i von­i Verbindungen.
Je nach Anwendungsfall
kommen­iunterschiedliche­iSysteme­i
zum­i Einsatz:­i Push-Pull,­i Tamperproof,­iQuick-Release­iund­iFriction­i
Fit.­iFirst­iMate­iLast­iBreak-Konfgurationen­ikönnen­iin­iallen­igängigen­i
Verriegelungs­isystemen­iumgesetzt­i
werden:­i Push-Pull,­i Tamperproof,­i
Quick-Release­iund­iFriction­iFit.­iDies­i
erleichtert­ies­iKonstrukteuren,­iden­i
unterschiedlichen Anwendungsszenarien
und Nutzerbedürfnissen­i
gerecht­i zu­i werden.­i Schließlich­ikann­iauch­iein­iund­idasselbe­i
Gerät­izwei­iverschiedene­iArten­ivon­i
Verriegelungs­imechanismen­iverwenden,­ije­inachdem,­iob­iein­iStecker­ifür­i
den­iAnschluss­ieines­iHandstücks­i
oder­ieiner­iSteuerkonsole­izum­iEinsatz­ikommt­i–­ifür­ialle­igilt­ijedoch,­i
dass sie sicher sein müssen. First
Mate­iLast­iBreak­ihat­idabei­iauch­ikeinerlei­iEinfluss­iauf­idie­iRobustheit.­i
Hohe Schutzklasse
Wie alle anderen medizinischen
Steckverbinder­isind­iauch­iFirst­iMate­i
Last­i Break-Steckverbinder­i nach­i
IP68­iabgedichtet,­iwider­istehen­ider­i
Sterilisation­iin­iAutoklaven­iund­iKorrosion
(1.000 Stunden Salznebel,
5­i%­iSalzlösung,­i35­i°C).­iMit­i10.000­i
Steckzyklen­isind­idie­iSteckverbinder
besonders langlebig. ◄
meditronic-journal 3/2024
47

Komponenten
Heizfolien aus Kapton
Neue Horizonte für Analytik, Forschung und pharmazeutische Anwendungen
In der Medizinbranche spielen fortschrittliche
Materialien und Technologien eine entscheidende­iRolle­ibei­ider­iVerbesserung­ivon­iBehandlungs-­iund­iMessverfahren­ioder­ider­iGenauigkeit­i
medizinischer­iGeräte.­i
Eine­ivielversprechende­iInnovation­iin­idiesem­i
Bereich­isind­idie­ibei­iTelemeter­iElectronic­ierhält-
lichen­iHeizfolien­iaus­iKapton,­ieinem­iPolyimid-
derivat,­i das­i für­i seine­i herausragenden­i thermischen,­imechanischen­iund­ielektrischen­iEigenschaften­i
bekannt­i ist.­i Heizfolien­i aus­i Kapton­i
bestehen­iaus­idünnen­iSchichten­ides­iPolymermaterials­iKapton,­idas­idurch­ieine­iKombination­i
von­iPolyimidharzen­ihergestellt­iwird.­i
Kapton­i zeichnet­i sich­i durch­i seine­i außergewöhnliche­i
Beständigkeit­i gegenüber­i Hitze,­i
Chemikalien­i und­i mechanischem­i Stress­i aus.­i
Diese Folien werden durch ein spezielles Verfahren­ihergestellt,­idas­ies­iermöglicht,­isie­iin­iverschiedenen­iFormen­iund­iGrößen­izu­iproduzieren,
je nach den Anforderungen der Anwendung.
Heizfolien­iaus­iKapton­ihaben­iviele­iVorteile­iin­ider­i
Medizinbranche.­iKapton-Heizfolien­iermöglichen­i
eine­ipräzise­iTemperaturkontrolle­iwährend­ianalytischer­iund­ipharmazeutischer­iProzesse,­iwas­i
zu­ireproduzierbaren­iErgebnissen­iund­ieiner­iverbesserten­iExperimentaleffzienz­iführt.­i
Die­i Vielseitigkeit­i von­i Kapton-Heizfolien­i er-
möglicht­iihre­iAnpassung­ian­iverschiedene­iLabor-
Geräte­iund­i-Anwendungen,­iwas­iihre­iFlexibilität­iund­iAnwendbarkeit­iin­ieinem­ibreiten­iSpektrum­ivon­iLaborumgebungen­ierhöht.­iDarüber­i
hinaus­isind­iKapton-Heizfolien­ibekannt­ifür­iihre­i
Langlebigkeit­iund­iZuverlässigkeit,­iwas­isie­izu­i
einer­ikosteneffzienten­iLösung­ifür­iden­iEinsatz­i
in­iLaboren­imacht,­iwo­ikontinuierliche­iund­izuverlässige­iLeistung­ientscheidend­iist.­i◄
Innovative Wärmeleitfolien
Telemeter Electronic GmbH
info@telemeter.de
www.telemeter.info
Telemeter Electronic bietet hochwertige
­iWärmeleit­ifolien,­iwelche­ieine­iverbesserte­iWärme­iableitung
in den jeweiligen Anwendungen garantieren.­iDie­iWärmeleitfolien­iermöglichen­ieffzient­i
die­iÜbertragung­ivon­iWärme­ivon­ieiner­iQuelle­i
zu­ieinem­iZiel,­ium­ieine­ipräzise­iTemperaturkontrolle­izu­ierzielen.­iAußerdem­iüberzeugen­isie­imit­i
einer­ihohen­iWärmeleit­ifähigkeit­ivon­i14­iW/mK­i
und­i16­iW/mK­inach­iASTM­iD5470.
Ihre­iFlexibilität­iund­igeringe­iSteifgkeit­iführen­i
dazu,­idass­isie­isich­ileicht­iverschiedenen­iFormen­iund­iOberflächen­ianpassen.
Die­iFolien­iwerden­iin­iDicken­ivon­i0,2­ibis­i2­imm­i
hergestellt,­ium­iden­ivielfältigen­iAnforderungen­i
unterschiedlichster Anwendungen gerecht zu
werden.­iDurch­idie­iVerstärkung­imit­iKohlefasern­i
bieten­isie­ieine­iverbesserte­iWärmeleit­ifähigkeit­i
und­ieine­i­ieffziente­iWärme­iableitung.­iSie­isind­ifür­i
den­iLangzeiteinsatz­ibei­iTemperaturen­ivon­ibis­i
zu­i200­i°C­iausgelegt,­iohne­iEinbußen­iin­ider­iLeistungsfähigkeit­izu­ierleiden.­iDie­iAnwendungsmöglichkeiten­i
der­i hochwertigen­i Wärmeleitfolien­igehen­iweit­iüber­iherkömmliche­iEinsatzbereiche­ihinaus.­iOb­iin­ider­iElektronikindustrie,­i
der Automobilbranche, erneuerbaren Energien,
der­iMedizintechnik­ioder­iden­ianspruchsvollen­i
MIL-Bereichen­i–­idie­iFolien­ivon­iTelemeter­iElectronic­isind­istets­idie­ioptimale­iLösung­iwenn­ieine­i
gesteigerte­iLeistung­isowie­imaximale­iZuverlässigkeit­igefordert­isind.­i◄
48 meditronic-journal 3/2024

I/O-Module sind das Rückgrat smarter Netze
Kommunikation
In­iZeiten­ivon­iKI,­iIndustrie­i4.0,­iBig­i
Data, Deep Learning und anderen
algorithmusbasierten Technologien
klingt­ies­ifast­ianachronistisch,­iwenn­i
von­iI/O-Modulen,­ialso­iKlassikern­i
der Hardware, die Rede ist. Doch
diese­iEinschätzung­iist­inicht­iganz­i
richtig.­iIm­iGegenteil:­iDie­iRelevanz­i
und­idie­iVorzüge­ivon­iI/O-Architekturen
liegen auch heute noch auf
der Hand und sind – auch wenn
die­i Begrifflichkeit­i an­i Attraktivität­i
verliert­i–­inicht­izu­ileugnen.­i
Daher setzt auch der deutsche
Distributor Acceed mit seinem Portfolio­ider­iprofessionellen­iNetzwerktechnik­iweiterhin­iauf­idie­iweltweit­ieingesetzte
Hardware des erfahrenen
Herstellers TOPSCCC (gegründet
1987)­iund­iseiner­iMarke­iExpertDAQ.
Acceed GmbH
www.acceed.com
Grundlage Daten-Input
Autonome Fahrzeuge und
­iRoboter­i mögen­i die­i Aufmerksamkeit­i
auf­i sich­i ziehen,­i aber­i wenn­i
der notwendige Daten-Input fehlt,
ist­i auch­i das­i „smarteste“­i System­i
aus Rechen leistung und Software
hilflos.­iFür­idie­iErfassung­ider­iWirklichkeit­iin­iForm­ivon­iDaten­isind­iin­i
der­iRegel­iSensoren,­iZähler­ioder­i
ähnliche­iKomponenten­izuständig.­i
Diese­iverfügen­ijedoch­imeist­inicht­i
über­ieine­iintegrierte­iFunktion­ifür­i
die Weiterleitung, Datenumwandlung
oder Integration in ein Netzwerk­i
oder­i in­i eine­i andere­i Verarbeitungsstruktur.­iDaher­izählen­ivor­i
allem­idie­ikleinen­iI/O-Module,­ispezialisierte­iRelais­iund­iDatenkonverter,­izu­iden­izentralen­iKomponenten­i
in­iArchitekturen­ides­iindustriellen­i
Internet of Things und der Smart-
Industry-Anwendungen.­i
Die Vermittler
I/O-Module fungieren im Wesentlichen­ials­iVermittler.­iAn­iden­iEingängen­iwerden­idie­iSignale­ivon­iSensoren
oder Messumformern empfangen,­ian­iden­iAusgängen­idie­iAntwortsignale­ian­idie­igesteuerten­iGeräte­i
geschickt.­iZu­iden­iHauptfunktionen­i
gehören­iKommunikation,­iSynchronisierung­iund­iZeitsteuerung,­iFehlererkennung­i
und­i Datentransfer-
Management. Sie optimieren die
Energieeffzienz,­i die­i Sicherheit,­i
den­iKomfort­iund­idie­iBetriebskosten.
­i Auch­i für­i den­i Retroft­i älterer­i
Maschinen, Anlagen und selbst
Gebäude­i oder­i Außenareale­i sind­i
I/O-Module­iunerlässlich.­iNur­idurch­i
sie wird die zentralisierte Überwachung,
Steuerung und Wartung erst
möglich.­i I/O-Module­i sind,­i wenn­i
nicht­idas­iHerz,­iso­idoch­idas­iRückgrat­ifür­iKonnektivität­iund­iInteroperabilität­iin­ijeder­iindustriellen­iAutomatisierungsanwendung.
ExpertDAQ
Mit­i den­i Geräten­i der­i Marke­i
ExpertDAQ­i bietet­i Acceed­i die­i
gesamte­i Produktpalette­i von­i
I/O-Modulen für die professionelle
Steuerung und Automatisierung,­idigital­iund­ianalog,­iRS-485­i
und­iModbus,­iRelais,­iZähler,­iTimer,­i
ebenso­iwie­iKonverter­izu­iRS-232,­i
USB­iund­iTCP/IP.­i
LoRa-Gateways
Die­ineusten­iLoRa-Gateways­ibieten­i
die­i Möglichkeit,­i IoT-Remote-
Module­i über­i größere­i Entfernungen­i
mit­i einem­i lokalen­i Netzwerk­i
oder­ieinem­iHost-Computer­izu­iverknüpfen.­iDie­iDatenübertragung­iüber­i
LoRa-Gateways­iist­ihauptsächlich­i
für­idie­iISM-Frequenzbänder­i(Industrial,­iScientifc,­iMedical)­ibei­i862­ibis­i
936­iMHz­ivorgesehen.­iDie­iGateways­i
sind­iebenfalls­ifür­iindustrielle­iUmgebungen
geeignet und stehen als spezialisierte
Modelle für unterschiedliche­iKonvertierungsaufgaben­izur­i
Verfügung:­iEthernet/Modbus­iTCP,­i
USB,­iseriell­i(RS-232/485)­iund­iDigital-I/O-Controller.­iAlle­iKomponenten­iwerden­iden­ierhöhten­iAnforderungen
im Industrieumfeld gerecht,
etwa­ierweiterten­iUmgebungstemperaturen­i
oder­i hoher­i physischer­i
Beanspruchung.
Kurze Lieferzeiten
Acceed betont, dass mit dem
Ausbau­i des­i ExpertDAQ-Portfolios­iauch­idie­ikundenseitige­iAnforderung­inach­isehr­ikurzen­iLieferzeiten
umgesetzt wird. Die meisten der
wichtigen­iKomponenten­isind­isofort­i
oder­ischnell­ilieferbar.­iAuch­ikundenspezifsche­iKonfgurationen­ikönnen­i
inklusive­iTest­imit­ihohen­iStückzahlen
geliefert werden. ◄
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meditronic-journal 3/2024
49

Produktion
Mehr Durchsatz und Qualität
bei hochpräzisen Laserprozessen
Aerotech mit neuer Steuerungsfunktion für AGV-Laser-Scanner
Laserfertigung von Stents in der Medizintechnik: Laserschneide
Laserfertigung von Stents in der Medizintechnik: Rohrlaserbearbeitung
Aerotech GmbH
https://de.aerotech.com
Die Nachfrage nach Laserprozessen­i
mit­i höherem­i Durchsatz­i
steigt­ibranchenübergreifend,­iwährend­iQualitätsstandards­igleichzeitig­iverschärft­iwerden.­iHerkömmliche­i
Laserscansysteme­igelangen­idabei­i
schnell an ihre Grenzen.
Die­iMotion-Control-Experten­ivon­i
Aerotech unterstützen ihre Anwender
deshalb jetzt mit einer erweiterten
Controller-Funktion:­iDie­i„verbesserte­i
Scanner-Steuerung“­i(ESC-Enhanced­iScanner­iControl)­ilässt­isich­iohne­i
zusätzlichen­iEinrichtungs-­ioder­iProgrammieraufwand
nutzen und sorgt
im Handumdrehen für weniger Fehler
bei mehr Durchsatz.
Zusätzliche Präzisionsachse
Die­i hochdynamischen­i 2-Achs-
Laserscanköpfe­i von­i Aerotech,­i
gesteuert über die Bewegungssteuerungsplattform
Automation1,
bieten einen einzigartigen Nutzen für
Laserprozessingenieure­iund­iGerätehersteller,­ida­isie­ieine­izusätzliche­i
Präzisionsachse­iin­ideren­iAutomatisierungsprozesse
bringen. Bei der
erweiterten­iSteuerungsfunktion­iESC­i
handelt es sich jetzt um ein optionales­iUpgrade­ider­iHardware,­ider­i
Firmware und der Steuer elemente,
welches­iKunden­imit­iverschärften­i
Anforderungen einen erheblichen
Mehrwert bieten soll.
Vorteile
Simon Smith, European Director
bei Aerotech, bringt die Vorteile
auf­iden­iPunkt:­i„Bewegungsprofle­i
lassen sich damit schnell und in
der­igewünschten­iPräzision­ierreichen.­i
Taktraten­i im­i Prozess­i werden­ierhöht­iund­idie­iMaschinenleistung­istimmt­imit­iden­iKostenzielen­i
des­iUnternehmens­ifür­idas­ihergestellte­iProdukt­iüberein.“­i
Mit­ider­ineuen­iSteuerungsfunktion­i
ESC erzielen Anwender nun ohne
kostspielige­iEinrichtungsaufwände­i
eine­iniedrigere­iGesamtzykluszeit­i
für ihre zu bearbeitenden Teile bei
höherer­i Qualität.­i ­iUnternehmen­i
unterschiedlichster­iBranchen­ikönnen­iihre­iAufträge­iso­ischneller­iund­i
fehlerfreier­i abwickeln­i ohne­i das­i
Abwicklungsfenster­i jemals­i wie-
der­iverlassen­izu­imüssen.­iZeitver-
Automation1 Bewegungssteuerungsplattform in Version 2.7:
jetzt mit verbesserter Scannersteuerung (ESC)
50 meditronic-journal 3/2024

Produktion
luste­idurch­iSprungverzögerungen­i
werden­i eliminiert­i und­i es­i können­i
höhere­i Scan-Beschleunigungen­i
und­i-Geschwindigkeiten­iangewendet
werden.
Die Profiteure
Anwendungen,­i die­i bereits­i von­i
den­i neuen­i Steuerungsfunktionen­i
proftieren,­isind­ilaut­iAerotech­iu.a.:
• Tiefloch-Laserbohren:
tiefe­iLöcher,­ivertikales­iProfl,­imehrfache­iBearbeitung­iam­i
gleichen Ort
„Wir wollen unsere
Vorreiterrolle im Motion-
Control-Umfeld weiter festigen.
Die verbesserte Scanner-
Steuerung ist ein Meilenstein
auf diesem Weg.“
Simon Smith
European Director
Aerotech
• Kreisförmiges Konturieren:
geringerer­iZirkularitätsfehler,­i
höhere­ikonstante­iGeschwindigkeiten
• Eckenkonturierung:
verringerte­iSchleppfehler,­i
erhöhte­iGeschwindigkeit­i
ohne Spurfehlergrenzen
• Laserschneiden
und -Mikrobearbeitung:
schnelleres Schneiden,
höhere­iQualität,­ihöherer­i
Durchsatz
• Laserschweißen
von medizinischen Geräten:
mehr Teile pro Stunde mit
höherem­iErtrag
Produktimplementierung
und Zeitplan
Eingeführt wird ESC jetzt mit der
aktuellen­iVersion­i2.7­ivon­iAutomation1.
Die erweiterte Steuerungsfunktion­i
ist­i dann­i für­i den­i Laserscankopf­i
(Galvo-Scanner)­i AGV-
XPO­i erhältlich­i sowie­i als­i Zusatzoption
für den AGV-HP(O). Laut
Hersteller handelt es sich um eine
Controller-Funktion,­idie­ikeine­iHardware-Änderung
und weitere Schulung
erfordert.
Simon Smith betont abschließend:­i
„Wir­i wollen­i unsere­i Vorreiterrolle­iim­iMotion-Control-Umfeld­i
weiter­ifestigen,­ideshalb­ientwickeln­i
wir­igemeinsam­imit­iunseren­iKunden­i
immer wieder neue Ideen, um leistungsstarke­iProzesse­imit­ihöchster­i
Präzision­ihervorzubringen.­i
Die­iverbesserte­iScanner-Steuerung
ist ein weiterer Meilenstein
auf­idiesem­iWeg.“­i ◄
Aerotechs AGV-XPO: ein hoch -
dynamischer 2-Achs-Laserscankopf,
der mit erweiterter
Steuerungsfunktion (ESC)
höhere Verarbeitungsgeschwindigkeiten
bei
besserer Genauigkeit erreicht.
Crazy Tools! Katalog 2024-2027 veröffentlicht
Mikron Switzerland AG
Division Tool
www.mikrontool.com
Mikron­i Tool­i veröffentlicht­i die­i
dritte Ausgabe ihres digitalen Tool
Book­i2024­i-­i2027.­iHeute­iumfasst­i
die­iPalette­ider­iKatalogwerkzeuge­i
über­i5800­ieinzelne­iArtikel.­iDiese­i
sind­iin­ieinem­iKatalog­izusammengefasst­i
mit­i vielen­i zusätzlichen,­i
nützlichen Informationen für den
Anwender.
Unterteilt­iin­iAnwendungsgruppen­i
wie­i Bohren,­i Fräsen­i oder­i
Entgraten­iist­ijede­iProduktfamilie­i
genau beschrieben mit ihren Eigenschaften­iund­iVorteilen.­iDazu­ikommen­iAngaben­iwie­i­iGrößen,­iVerfügbarkeit,­iSchnittdaten­iund­iBearbeitungsprozesse.
Der Anwender­i
erfährt­i auch,­i welche­i Artikel­i
ab­iLager­iverfügbar­isind­iund­iwelche­i
ergänzenden­i Produkte­i er­i
gewinnbringend­ieinsetzen­ikann.­i
Oder­iwie­idas­iideale­iUmfeld­iaussieht,­ium­idas­iMaximum­iaus­idiesen­iWerkzeugen­iherauszuholen.­i
Das bedeutet, er hat mit diesem
Buch alle notwendigen Informati-
onen­iin­ider­iHand,­ium­iein­iCrazy-
Tool auf einer Maschine optimal
einzusetzen.
Ein­ibesonderes­iAugenmerk­iliegt­i
auf den Neuheiten, welche gleich
am Anfang besprochen werden und
einem Sonderteil zu Medizintechnik­iund­iihren­iAnwendungen,­ifür­i
welche­iMikron­iTool­iunterschiedlichste­iLösungen­ianbietet.­i
Auch­idem­iThema­ikundenspezifsche­i
Werkzeuge­i sind­i spezielle­iKapitel­igewidmet­imit­iAngaben­izu­iMachbarkeit,­iToleranzen,­i
Durchmesser- oder Anwendungsbereichen.
Interessierte­i Nutzer­i können­i
den­i neuen­i Katalog­i als­i interaktives­i
PDF­i hier­i herunterladen:
www.mikrontool.com­i ◄
meditronic-journal 3/2024
51

Produktion
Kontinuierliche Überwachung im Reinraum
Das Schweizer Unternehmen Thommen Medical setzt in seinem neuen Gebäude auf das Rotronic
Monotoring System (RMS), alle Bilder © Process Sensing Technologies.
Das­iin­ider­iMedizintechnik­itätige­iUnternehmen­iThommen­iMedical­iAG­ierweiterte­ikürzlich­i
seinen­i Produktionsstandort­i und­i stattete­i diesen­imit­ieinem­ieigenen­iReinraum­iaus.­iUm­idort­i
Temperatur,­iFeuchtigkeit­isowie­iDruck­izuverlässig­iund­irund­ium­idie­iUhr­izu­imessen,­iwurde­iauf­i
das­i­iRotronic­iMonitoring­iSystem­i(RMS)­izurückgegriffen.
Hauseigener Reinraum
In­iGrenchen­ibefndet­isich­ider­iHauptsitz­ides­i
Familienunternehmens Thommen Medical AG.
Vor über 20 Jahren gegründet, hat sich die Firma
auf­identale­iImplantatsysteme­iund­izahnärztliche­i
Instrumente­ispezialisiert.­iDes­iWeiteren­ientwickelt,­i
verpackt­iund­ivermarktet­isie­idiese­iauch­iselbstständig.­iIm­iJahr­i2022­ierweiterte­iman­iden­iProduktionsstandort­iund­iim­ineuen­iGebäude­iwurde­i
ein hauseigener Reinraum gebaut, damit besonders­iheikle­iProdukte­ikeimarm­iverpackt­iwerden­i
können.­iGerade­iim­imedizinischen­iBereich­igibt­i
es in dieser Hinsicht strenge Vorgaben.
Process Sensing Technologies PST GmbH
www.processsensing.com
Einwandfreie Überwachung
Wichtig­iist,­idass­iTemperatur,­iDruck­iund­iFeuchtigkeit­iim­iReinraum­istets­igleichbleiben.­iWeicht­i
einer­idieser­iWerte­ivon­ider­iNorm­iab,­ihat­idies­i
zur­iFolge,­idass­ider­iRaum­ikontaminiert­iist­iund­i
sich­isomit­inicht­imehr­ifür­idie­iVerpackung­ider­i
sterilen­iProdukte­ieignet.­iDeshalb­iist­iThommen­i
­iMedical­iauf­iein­izuverlässiges,­ikontinuierliches­i
Überwachungssystem­iangewiesen.­iDieses­ihat­i
das­iUnternehmen­iim­iRotronic­i­iMonitoring­i­iSystem­i
(RMS) gefunden.
Spezielle Hardware
Ebenso wichtig wie eine stabile Software ist
eine­ifür­iReinräume­igeeignete­iHardware.­iEsra­i
Bal,­iGruppenleiterin­iKeimarmverpacken,­iführt­i
aus:­i„Der­iDatenlogger­iim­iReinraum­imuss­ileicht­i
zu­ireinigen­iund­ikorrosionsbeständig­isein.­iEr­idarf­i
außerdem­ikeine­iPartikel­iabgeben­iund­imuss­ieine­i
glatte­i Oberfläche­i haben.“­i Diese­i Eigenschaften­i
erfüllen­i die­i Produkte­i von­i Rotronic,­i weshalb
man sich unter anderem dafür entschieden­ihat.­iSo­isind­isie­iGMP-zertifziert,­iein­iinternationaler­iStandard,­ider­ivor­iallem­iim­iPharma-­i
und Medizinbereich gefordert wird.
Alarmsystem für Notfälle
Das RMS wird jedoch nicht nur im Reinraum,
sondern auch in anderen Bereichen des Neubaus
eingesetzt.­iSo­imisst­idas­iSystem­ibeispielsweise­i
die­iTemperatur­iin­iverschiedenen­iKühlschränken­i
sowie­ieinem­iWärmeschrank­iund­iüberwacht­idas­i
Lager­i auf­i Temperatur­i und­i Feuchtigkeit.­i „Wir­i
sind­iim­iZuge­ieigener­iQualitäts­ikontrollen­idarauf­i
angewiesen,­idie­ikritischen­iBereiche­iin­iEchtzeit­i
zu­iüberwachen­iund­isämtliche­iWerte­iebenfalls­i
rückverfolgen­izu­ikönnen“,­ierklärt­iEsra­iBal­iden­i
Einsatz­ides­iRMS.­iAuf­iihrem­iLaptop­ikann­isie­i
sich jederzeit ins Dashboard einloggen und
überprüfen,­iob­ialles­irund­iläuft.
Für­iden­iNotfall­iist­idas­iSystem­imit­ieiner­iAlarmfunktion­iausgerüstet.­iDieses­isendet­iBenachrichtigungen­ian­idie­iSmartphones­ider­izuständigen­i
Personen.­iZusätzlich­iertönt­iein­iAlarmton­iund­i
die Anzeigeleuchten des Reinraums beginnen
rot­izu­iblinken.
Leicht erweiterbares System
Stets eine Herausforderung beim Einrichten
von­iRMS­iist­idie­ianaloge­ioder­idigitale­iImplementierung­ivon­iGeräten,­idie­inicht­ivon­iRotronic­i
stammen.­iIn­idiesem­iProjekt­imusste­iein­ifremdes­iPartikelmessgerät­iins­iSystem­iimplementiert­iwerden,­iwas­inach­iAbklärungen­imit­idem­i
Hersteller problemlos gelang.
Bei Thommen Medical ist das RMS mittlerweile
seit über einem Jahr in Betrieb und
man­iist­isehr­izufrieden­idamit.­i„Ein­igroßer­iPluspunkt­iist­iaußerdem­idie­ileichte­iErweiterbarkeit.­i
Sollten­iwir­ieinen­ierneuten­iAusbau­iplanen,­ikönnen­izusätzliche­iGeräte­iunkompliziert­iins­ibestehende­i­iSystem­iintegriert­iwerden“,­iso­iEsra­iBal.
Ein Mini-Datenlogger im Einsatz für einen
Wärmeschrank von Thommen Medical: Für den
optimalen Einsatz wurde der Fühler im Inneren
mittels Flachbandkabel mit dem Datenlogger
verbunden.
52 meditronic-journal 3/2024

Produktion
Rotronic Monitoring System (RMS)
Das­iRotronic­iMonitoring­iSystem­i(RMS)­iist­i
eine­i Software­i der­i GAMP­i 5-Kategorie­i 4­i in­i
­iKombination­imit­iHardware­ider­iKategorie­i1,­idie­i
Kunden­ihilft,­iihre­iGxP-konformen­iAnwendungen­i
zu­iüber­iwachen,­idie­ikritischen­iQualität­isattribute­i
zu­iuntersuchen­iund­idie­iheiklen­iProzess­iparameter­i
zu monitoren.
Bei Thommen Medical wird Hardware wie digitale­iund­ianaloge­iFühler,­iDatenlogger,­iGateways,­i
Ethernet Interfaces und Anzeigeleuchte (Alarm)
mit­iCloud­iSoftware­ieingesetzt­iin:
• Reinraum
• Lager
• Kühlschränken
• Wärmeschrank­i◄
Die Messwerte, hier Temperatur und Feuchtigkeit, können sowohl an den einzelnen Datenloggern
sowie auf dem Dashboard am Computer jederzeit überprüft werden.
Mikropräzisionsdrucker für höhere Flexibilität
BMF bringt ersten Mikropräzisionsdrucker einer Hybridserie mit dualer Auflösung auf den Markt
Boston Micro Fabrication
www.bmf3d.com
Mit­i neuen­i Dual-Resolution­i 3D-Druckern­i
bietet­iBoston­iMicro­iFabrication­i(BMF)­iKunden,­idie­ihochpräzise­i3D-Drucklösungen­iim­i
Mikrobereich­ibenötigen,­ieine­ihöhere­iFlexibilität.­iDas­ierste­iGerät­ider­ibranchenweit­iersten­i
Reihe­ivon­iHybrid-Druckern­iim­iMikrobereich,­i
der­ineue­imicroArch­iD1025,­idruckt­iwahlweise­i
mit­ieiner­iAuflösung­ivon­i10­iµm­ioder­i25­iµm­ioder­i
im­iHybridmodus­imit­ibeiden­iAuflösungen­i–­iin­i
der­igleichen­iDruckschicht­iebenso­iwie­iin­iverschiedenen
Schichten.
Projektionsmikro-Stereolithografie
Im­iJahr­i2016­ihat­iBMF­iseinen­iersten­i3D-Drucker­iauf­iden­iMarkt­igebracht.­iHeute­iunterstützt­i
das­i Unternehmen­i bereits­i über­i 2.000­i Kunden­iweltweit­ibei­ider­iBeschleunigung­ivon­iIterationszyklen­iund­ider­iHerstellung­ipräziserer­i
Mikroteile.­iDer­imicroArch­iD1025­ibasiert­iauf­i
der­ipatentierten­iProjektionsmikro-Stereolithografe­i(PµSL)­ivon­iBMF­iund­ibringt­ieine­ihöhere­i
Effzienz­iin­i3D-Druckprozesse.­iAb­isofort­ikönnen
Anwender in Bereichen wie Gesundheitswesen,­iElektronik,­iBiowissenschaften­ioder­iPhotonik­izwei­iverschiedene­iAuflösungen­iin­ieiner­i
einzigen­iDruckschicht­ikombinieren.
Höhere Flexibilität
und Effizienz
Die­iPµSL-Technik­iermöglicht­ieine­ischnelle­i
Fotopolymerisation­ivon­iFlüssigpolymerschichten­idurch­ieinen­iUV-Lichtblitz­ibei­imikroskopischen­iAuflösungen.­iDer­iAuflösungsmodus­i
von­i25­iµm­ieignet­isich­ifür­iTeile,­ideren­iMerkmale­ikeine­iultrahohe­iAuflösung­ierfordern.­iDer­i
10­iµm­iModus­ioptimiert­iden­iDruckprozess­ifür­i
kleine,­ikomplexe­iMerkmale.­iDarüber­ihinaus­i
können­idie­iAnwender­ije­inach­iTeilegeometrie­i
einen­igesamten­iDruckaufbau­imit­i10­iµm­ioder­i
25­iµm­iveranlassen.­iDies­ibedeutet­ihöhere­iFlexibilität­iund­iEffzienz­ibei­iallen­iAnwendungen­i
quer durch die Branchen.
„Unsere­iInnovationen­iwerden­ivon­ider­iMotivation­igetrieben,­ineue­iPlattformen­izu­ischaffen,­idie­i3D-Druck-Anwendungen­imit­ihohem­i
Nutzen­irealisieren.­iUnsere­iKunden­ihaben­iuns­i
zunehmend­igedrängt,­imit­iunserer­iTechnologie­iAnwendungen­izu­iermöglichen,­ibei­idenen­i
höhere­iPräzision­iund­iengere­iToleranzen­idie­i
Qualität­i und­i Leistung­i unabhängig­i von­i der­i
Bauteilgröße­i steigern“,­i sagt­i John­i Kawola,­i
CEO­i Global­i von­i BMF.­i „Mit­i der­i Einführung­i
des­imicroArch­iD1025­isetzen­iwir­iunser­iEngagement
fort, diese Forderung zu erfüllen. Wir
verbinden­i die­i Vorteile­i der­i 25-µm-Plattform­i
microArch­iS350­imit­iMöglichkeiten­ider­ihohen­i
Auflösung­i unseres­i 10-Mikrometer-Druckers­i
zu­i einer­i leistungsstarken,­i flexiblen­i Lösung­i
für­iunsere­iKunden.“
Verbesserte,
integrierte Automatisierung
Neben­i der­i dualen­i Auflösung­i bietet­i der­i
microArch­iD1025­ieine­iverbesserte,­iintegrierte­i
Automatisierung und einen einfachen Wechsel­izwischen­iden­iAuflösungsmodi.­iDies­ierhöht­i
die­iBenutzerfreundlichkeit­iund­ispart­iZeit,­iRessourcen­iund­iletztlich­iKosten.­i
◄
meditronic-journal 3/2024
53

Produktion
Welches Potential steckt in der Hybridfertigung?
Kann sie sich in der Medizintechnik als bewährte Praxis etablieren?
Bild 1: Mikron Tool und Partner, Technologieführer der Fertigungstechnik
in der Hochleistungsbearbeitung, entwickeln ein neues Verfahren zur
Herstellung medizintechnischer Implantate.
Innovativer Ansatz
3. Hybridfertigung: Die dritte
Möglichkeit­ibesteht­iin­ider­iHybridfertigung,­i
einer­i Kombination­i aus­i
CNC-Bearbeitung und dem additiven­iAuftragen­ivon­iMaterial.­i
Für­idie­iDurchführung­ides­iHybridfertigungsversuchs­i
wurde­i dem­i
Technologie-­i und­i Applikationszentrum­ider­iMikron­iTool­ivon­idem­i
Maschinenbauer DMG MORI eine
LASERTEC­i30­iDUAL­iSLM­ifür­idie­i
additive­i Fertigung­i zur­i Verfügung­i
gestellt.­iZusammen­imit­ieinem­iDreh-­i
und­iFräszentrum­iNTX1000­isowie­i
einer­ivertikalen­iWerkzeugmaschine­i
DMP70­iermöglichte­idiese­idie­iSimulation­ieiner­iumfassenden­iProduktionskette­i
für­i die­i hybride­i Serienfertigung.
Dieses neuartige Verfahren­istellte­iMikron­iTool­ibei­iihren­i
jüngsten­iMedical­iDays­idem­iFachpublikum­ivor.­i
Forschungs-­iund­iEntwicklungsleiter
Dr. Alberto Gotti und sein Team
konnten­idie­iindividuellen­iVorteile­ider­i
konventionellen­iFertigungsverfahren­i-­iZerspanung­iund­i3D-Druck­i-­i
sinnig­inutzen,­ium­iim­iHybridverfahren­idie­iImplantatkomponente­ieffzient­iherzustellen.­iDas­iHybridverfahren
hat in der Tat das Potential,
sich durchzusetzen. Im Vergleich zu
den anderen geprüften Fertigungsverfahren­izeichnen­isich­iVorteile­iab.­i
Um­idiese­iFrage­igewissenhaft­izu­i
beantworten,­ientwickelte­iund­itestete­i
Mikron­iTool­imit­idem­iSupport­inamhafter­iTechnologiepartner­idrei­iverschiedene
Fertigungsmethoden für
eine­iGlenoid-Basisplatte,­iKomponente­ieiner­iinversen,­izementfreien­i
Schulterprothese­i aus­i dem­i Werkstoff­iTi6Al4V­iELI­i(3.7165).­iDieser­i
ist­iaufgrund­iseiner­ihohen­iKorrosionsbeständigkeit­iund­iausgezeichneter­iBiokompatibilität­ieine­ivon­ider­i
Medizintechnik­i bevorzugte­i Titanlegierung
und gilt als Referenz für
zahlreiche Implantat-Materialien.
Autoren:
Dr. Alberto Gotti
Forschungs- und
Entwicklungsleiter,
Susanne Böhm
PR & Communication Specialist
Mikron Tool
www.mikrontool.com
www.dmgmori.com
www.motorex.com
Die konkurrierenden
Fertigungsverfahren
Zur­i Evaluierung­i der­i optimalen­i
Herangehensweise­ifür­idieses­ikomplexe­i
Teil­i wurden­i folgende­i Produktionsverfahren­iauf­iihre­iMachbarkeit,­i
Produktivität­i und­i Rentabilität­i
im­i Serienfertigungskontext­i
umfassend geprüft und miteinander­iverglichen:
1. Zerspanende Herstellung:
Wird das medizintechnische Teil
zerspanend gefertigt, erfordert es
zusätzlich­ieine­iin­ieinem­isehr­iaufwendigen
Verfahren aufgebrachte
Beschichtung­iaus­iTitan­ioder­iknochenähnlichen­iMaterialien­iwie­iz.­iB.­i
Hydroxylapatit­i(HA),­ium­idie­iOsseointegration
des Implantats zu unterstützen.
2. 3D-Druck-Technologie: Beim
3D-Druck­ientfällt­idies,­ida­idie­iAußenfläche­ibereits­ieine­ioptimale­iStruktur­ifür­idie­iKnochenfusion­iaufweist.­i
Dennoch­i benötigt­i auch­i hier­i das­i
Werkstück­i eine­i Nachbearbeitung­i
zum­iEntfernen­ider­iStützstrukturen­i
durch horizontale Drahterodierung
und­iein­iabschließendes­iFinishing­i
auf­ieiner­iWerkzeugmaschine.­i
Bild 2a: Produktionsverlauf: 1. Zerspante Basisplatte | 2. Additiv
aufgebauter Hohlzapfen und Implantatoberfläche zur Osseointegration
3. Profilschlichten und Gewindefräsen auf der WZM DMP70
Bild 2b: Hybride Produktionskette zur Fertigung einer Glenoid-Basisplatte
aus Titan Grad 5 Ti6Al4V ELI. Die Titanlegierung stellt sowohl in der
Zerspanung als auch in der additiven Fertigung eine große Herausforderung
dar.
Bild 2c: Schätzungen aus den USA gehen davon aus, dass sich der
Gesamtbedarf an Schulterprothesen bis 2030 in der Gruppe der unter
55-Jährigen verdreifachen und in der Gruppe der über 55-Jährigen sogar
verachtfachen wird.
54 meditronic-journal 3/2024

Produktion
Bild 3a: Eine passgenaue Trägerplatte
garantiert höchste Positionsgenauigkeit beim
Laserschmelzverfahren.
Bild 3b: Die Handhabung des hochreaktiven
Titanpulvers erfordert strenge Sicherheitsmaßnahmen
während des gesamten Produktionsprozesses
und gut geschultes Personal.
Bild 3c: In 10 h 16 min erfolgt der Aufbau des
Hohlzapfens und der Implantatoberfläche im
Laserschmelzverfahren.
Komplexe Geometrie
und Oberflächenstruktur
Die Geometrie der Glenoid-Basisplatte­iist­ikomplex,­idas­iMaterial­iTitan­i
Grad­i5­iELI­iist­izerspanungstechnisch­i
anspruchsvoll.­i Die­i dem­i Schulterblatt­izugewandte­iOberfläche­ides­i
Implantats­imuss­iporöse­iStrukturen­i
aufweisen,­ium­idem­iKnochenmaterial­ieine­igute­iMatrix­izum­iEinwachsen
zu bieten.
In der Mitte der glenoiden Basisplatte­ibefndet­isich­iein­iHohlzapfen,­i
der mittels Presspassung an der Glenosphäre­ibefestigt­iwird.­iEr­idient­ials­i
stabile­iPrimärverankerung­ider­iProthese­iim­iKnochen­iund­ibenötigt­ieine­i
spezifsche­iOberfläche­izur­iOsseointegration.
Je nach Prothesendesign­ikann­idie­iVerankerung­idurch­i
eine­i Zentralschraube,­i die­i durch­i
den­iHohlzapfen­igeführt­iwird,­iverstärkt­iwerden.
Schnittstellen perfekt
aufeinander abgestimmt
Die­iZusammenführung­ivon­iCNC-
Zerspanung­iund­igenerativer­iFertigung­i
stellte­i die­i Spezialisten­i von­i
Mikron­i Tool­i und­i DMG­i MORI­i vor­i
einige­iHerausforderungen.­iUm­idie­i
gewünschte­iEndqualität­ibei­igleichzeitig­ihoher­iWirtschaftlichkeit­isicherzustellen,
war es entscheidend,
einen­ioptimalen­iWorkflow­ifür­idie­i
verschiedenen­i Fertigungsschritte­i
zu­ientwickeln­iund­idie­iProduktivität­ider­ieinzelnen­iMaschinen­iperfekt­i
aufeinander abzustimmen.
Der Teileprogrammierung mit den
Schnittstellen­izwischen­iadditiver­iund­i
spanender­iFertigung­ikommt­idabei­i
eine­iSchlüsselrolle­izu.­iDie­iKombination­ider­iCNC-Software­i„Esprit“­i
und­ider­i3D-Drucksoftware­i„Celos“­i
ermöglicht­i eine­i nahtlose­i Integration­ivon­iadditiver­iund­ispanender­i
Fertigung.
Rohdaten für den 3D-Druck
direkt ins CNC-Programm
Mit­idiesen­iSoftwarelösungen­ikann­i
der Anwender die Rohdaten für den
3D-Druck­idirekt­iin­idas­iCNC-Programm­i
übernehmen.­i Dabei­i kann­i
er­iElemente­iwie­iFlächen­iverändern­i
und­iStützkonstruktionen­igestalten­i
resp.­iergänzen.­i
Für Bereiche, die nachbearbeitet
werden müssen, legt er die Aufmaße­ifest,­ium­isie­ispäter­ioptimal­i
bearbeiten­i zu­i können.­i Die­i Datei­i
wird­i dann­i in­i das­i Konstruktions-
CAD-System­i importiert­i und­i ausgegeben.­iDas­ischafft­idurchgängige­i
Prozesse, minimiert die Durchlaufzeiten­iund­ierhöht­idie­iZuverlässigkeit.­iEin­isicherer­iProduktionsprozess­iist­igewährleistet.­i
Prozessverlauf:
1. Zerspanung­i
2. 3D-Druck­iSLM­i
3.­iFinishing­idurch­iZerspanung­i­i
Basierend auf den Ergebnissen
der­i vorangegangenen­i Testreihen­i
(Zerspanung­iund­i3D-Druck)­iwurde­i
entschieden, im ersten Schritt den
flachen­i Grundkörper­i des­i Glenoids­iinklusive­ider­iSchraubenlöcher­i
und einer zentralen Bohrung mit
Gewinde­imit­iHartmetallwerkzeugen­i
(„CrazyTools“)­iaus­idem­iVollen­iauf­i
dem­iDreh-Fräszentrum­iNTX1000­i
in Serie zu fertigen.
Im zweiten Schritt erfolgte der
Aufbau des Hohlzapfens und der
erforderlichen­iImplantatoberfläche­i
mittels­iLaserschmelzverfahren­i(Bilder­i3a-c)­idirekt­iauf­ider­iabgeflachten­i
Oberfläche­i des­i vorgefertigten­i
Grundkörpers.­i Dieser­iAnsatz­i
wurde­igewählt,­ium­iden­iMaterialeinsatz
und die Fertigungszeit zu
reduzieren.­i Ein­i weiterer­i Vorteil:­i
Die­i abschließende­i Nachbearbeitung­iauf­idem­iBAZ­iDMP70­ikonnte­i
im­iVergleich­izur­irein­iadditiven­iFertigung­istark­ireduziert­iwerden.­iLediglich­idie­iProfle­imussten­igeschlichtet
und der Hohlzapfen mit einem
Gewinde­iversehen­iwerden.­i­i
Anspruchsvolle
Vorbereitungsphase
Um­iden­iProduktionsfluss­izu­ioptimieren,­iwar­ies­inotwendig,­idie­ivolle­i
Kapazität­ider­i„LASERTEC­i30­iDUAL­i
SLM“­i zu­i nutzen,­i die­i den­i gleichzeitigen­i
Aufbau­i von­i 56­i Halbzeugen­iermöglichte.­iAls­iTrägerstruktur­idiente­iein­ispeziell­ientwickelter­i
Bauteilträger,­ider­imit­ider­ientsprechenden­i
Anzahl­i maßgenauer­i
Taschen zur Aufnahme der Glenoid-Grundkörper­iversehen­iwar.­i
Exakte Positionierung
des Grundkörpers
Um­ieine­ihöchstmögliche­iPräzision­ibeim­iMaterialauftrag­izu­igewährleisten,
mussten die Einleger sehr
sorgfältig­imit­ider­iTrägerplatte­iverschraubt
werden. Dazu wurde ein
zusätzliches­iGewinde­iin­iden­iGrundkörper­ieingebracht,­idas­imit­iHilfe­ides­i
NTX-1000 hergestellt wurde. Für
eine einheitliche und genaue Ausrichtung­ider­iGrundkörper­iauf­ider­i
Trägerplatte­i wurde­i bei­i der­i Bearbeitung­ieine­izusätzliche­iOrientierungsnut
eingebracht. In die Vertiefungen
der Platte wurde die entsprechende­iGegenform­ieingefräst.­i
So­ikonnte­idie­iWinkelposition­ider­i
Grundkörper­iexakt­idefniert­iwerden.
50 µm Positioniergenauigkeit
Nachdem­idie­iTrägerplatte­iin­ider­i
Druckkammer­ider­iLASERTEC­i30­i
DUAL­i SLM f ixiert­i wurde,­i war­i es­i
von­igrößter­iWichtigkeit,­idie­iexakte­i
Position­ider­iGrundkörper,­iauf­idenen­i
der Materialauftrag erfolgen soll, zu
bestimmen.­iFür­ieinen­ipunktgenauen­i
Materialauftrag müssen die Laser
präzise­i eingestellt­i werden.­i Dies­i
erfordert­i einen­i Kalibrierungsprozess,­ider­ifolgende­iSchritte­iumfasst:
• Zunächst­i wird­i der­i Nullpunkt­i
des­iBearbeitungsbereichs­iexakt­i
bestimmt.­iDieser­iPunkt­idient­ials­i
Referenzpunkt­ifür­ialle­iweiteren­i
Positionierungen und Bearbeitungen.
Bild 4: Die hybridgefertigten medizintechnischen Komponenten benötigen
nur eine minimale Anzahl von Nachbearbeitungsschritten. Die Bearbeitung
der Teile in einer Aufspannung ist kraftschlüssig und äußerst rationell.
meditronic-journal 3/2024
55

Produktion
Bild 5: Dr. Alberto Gotti, Forschungs- und Entwicklungsleiter bei Mikron Tool,
erklärt die notwendigen Nachbearbeitungsschritte eines hybrid gefertigten
medizintechnischen Werkstückes.
• Anschließend­ierfolgt­idie­iautomatische
Referenzierung, indem der
Laserkopf­ian­idie­ivordefnierten­i
Positionen gefahren wird.
• Ein­iKoordinatenmessgerät­iüberprüft­idie­iIst-Positionen­ider­iWerkstücke,­i
erkennt­i Abweichungen­i
und­ierzeugt­ientsprechende­iKorrekturdaten,­ium­ieine­ihochgenaue­i
Positionierung­izu­igewährleisten.­i
Höchstes Qualitätsniveau
Die­iKalibrierung­istellt­isicher,­idass­i
die­i Laserbearbeitung­i auf­i höchstem­iQualitätsniveau­ierfolgt­iund­idie­i
gedruckten­iTeile­iden­igewünschten­i
Spezifkationen­i entsprechen­i und­i
eine­ihohe­iQualität­iaufweisen.­iIm­i
Fallbeispiel­ikonnte­idurch­idie­iKalibrierung
eine Positionsgenauigkeit­ider­iangeordneten­iBauteile­ivon­i
50­iµm­ierreicht­iwerden.­i
Apropos­i Teilehandlichkeit:­i Die­i
Trägerplatte­iwird­ifür­idie­iNachbearbeitung­idirekt­iin­idas­iBearbeitungszentrum
DMP70 eingespannt, auf
dem für alle Implantate die spanende
Endbearbeitung ausgeführt wird.
Der­iim­iApplikationszentrum­ivon­i
Mikron­i Tool­i entwickelte­i hybride­i
Fertigungsprozess wurde so ausgelegt,
dass mit den drei eingesetzten­i
Maschinen­i (Dreh-Fräszentrum,­i
3D-SLM,­i Fräszentrum)­i
eine­iAusbringung­ivon­i560­iTeilen­i
pro­iWoche­ierreicht­iwerden­ikann.
Bearbeitungsschritte
im Überblick
Hier noch einmal die Bearbeitungsschritte
und die Anzahl der
benötigten­iSchichten:­i­i
• Arbeitsgang 1: Vorbearbeitung
auf der NTX 1000 im
Zweischichtbetrieb
• Arbeitsgang 2:­i3D-Druck­iauf­i
LASERTEC­i30­iDUAL­iSLM­iim­i
Dreischichtbetrieb
• Arbeitsgang 3: Finishing auf
BAZ­iDMP­i70­iim­iEinschichtbetrieb
Vergleich mit anderen
Fertigungsverfahren
Die­iSpezialisten­ivon­iMikron­iTool­i
und DMG MORI haben diese Fertigungsmethode
mit den anderen
getesteten­i Verfahren­i verglichen.­i
Hier­inochmals­iaufgeführt:
• Spanende Bearbeitung mit
anschließender­i Beschichtung­i
für die Osseointegration.
• Kompletter­iAufbau­ider­iGlenoid-
Basisplatte­ierfolgt­iim­i3D-SLM-
Verfahren­i mit­i anschließender­i
Nachbearbeitung­iauf­ieinem­iBAZ.
Das­ivon­iMikron­iTool­izusammen­imit­i
DMG­iMORI­ientwickelte­ihybride­iHerstellungsverfahren­ider­iSchulterprothese
erweist sich als das wirtschaftlichste­iund­iqualitativ­ibeste­iErzeugnis.­iWer­isich­ikonkret­ifür­idie­iStudie­i
interessiert,­ikann­isich­idirekt­ian­idas­i
Entwicklungs-­iund­iApplikationszentrum­ivon­iMikron­iTool­iwenden.­iDort­i
gibt es auch ein Whitepaper, das die
drei Verfahren im Detail darstellt und
deren Vor- und Nachteile aufzeigt.
Fazit
Der­iHybridprozess­ibringt­idie­iperfekte­iAbstimmung.­iDer­ivon­iden­iFertigungsexperten­ivon­iMikron­iTool,­i
DMG-MORI­i und­i Motorex­i ausgearbeitete
Serienfertigungsprozess
führt­izu­ieiner­iperfekten­iAbstimmung­i
der­idrei­ibeteiligten­iMaschinen,­imaximiert
deren Auslastung und zeichnet
sich durch einen hohen Materialnutzungsgrad
aus. Das Bauteilhandling
wurde auf ein Minimum
reduziert­iund­idie­iangestrebten­iQualitätsziele­ifür­idas­imedizintechnische­i
Bauteil­ivorbildlich­ierreicht.
Die­iKosteneinsparung­ider­ihybriden­iFertigung­ibei­ieiner­iLosgröße­ivon­i
1.000­iStück­ibeträgt­iim­iVergleich­izu
• spanender Fertigung
mit­iBeschichtung­i4­i%;
Bild 7: Dargestellt ist die im Hybridverfahren hergestellte Glenoid-
Basisplatte, die hervorragende Kennwerte in Bezug auf Qualität und
Rentabilität aufweist.
Bild 6: Daniel Schmid, Senior Technical Sales Support bei Motorex und
Marco Cirfeta, Head of Marketing & Sales Europe von Mikron Tool beim
Produktionsrundgang, bei dem die Besucher Einblick in die Produktion
von hochleistungsfähigen Präzisionswerkzeugen erhielten, die in einem
Korrekturbereich bis zu 1 µm gefertigt werden.
• additivem­iVerfahren­i
mit­iNach­ibearbeitung­i9­i%.
Es­ibesteht­ikein­iZweifel,­idass­idie­i
rein­iadditive­iFertigung­iin­iZukunft­i
in­ider­imetallverarbeitenden­iIndustrie­i
erhebliche­i Auswirkungen­i auf­i
eine­iReihe­ivon­iProduktionsverfahren
haben wird. Einer der Vorteile
besteht in der hohen geometrischen
Freiheit,­idie­ies­iermöglicht,­iBauteilformen­iund­i-strukturen­iherzustellen,
die mit zerspanenden Verfahren­inur­imit­igroßem­iAufwand­ioder­i
nicht herstellbar sind.
Symbiose
Bei­ider­iSymbiose­iaus­iadditiver­i
Fertigung­i und­i Zerspanung­i hängt­i
der­iwirtschaftliche­iErfolg­istark­ivon­i
den­i spezifschen­i Anforderungen­i
des­iBauteils­iab.­iIn­idiesem­iProjekt­i
hat­ies­isich­ials­iäußerst­ivorteil­ihaft­i
erwiesen,­i dass­i die­i additiv­i gefertigte­iImplantatoberfläche­ihervorragende
Eigenschaften zur Osseointegration
aufweist. Sie ist nicht nur
langlebiger, sondern sie hat auch
eine­ierheblich­istabilere­iStruktur­ials­i
applizierte Beschichtungen.
Im­iVergleich­izur­iZerspanung­iist­i
die­iMaßgenauigkeit­ibei­ider­iLaserschmelztechnik­iniedriger,­iweshalb­i
Nachbearbeitungsschritte­inicht­ivollkommen­iausgeschlossen­iwerden­i
können.­iDie­iCNC-Zerspanung­iist­i
mit­ibis­izu­i0,005­imm­ideutlich­ipräziser.­i
Zudem­i sind­i zerspanende­i
Verfahren wiederholgenauer und
erzeugen­ihervorragende­iOberflächengüten.
Nichtsdestotrotz wird das neue
Hybridverfahren­itechnisch­iwie­iwirtschaftlich­i
zukünftig­i neue­i Maßstäbe­isetzen.­i
◄
56 meditronic-journal 3/2024

Happy Birthday, LCD-Display
Jvckenwood,­iein­iführendes­iUnternehmen
im Bereich der medizinischen­i
Bildgebung,­i feierte­i 2023­i
das­i25-jährige­iJubiläum­ides­ibahnbrechenden­i
LCD-Displays,­i das­i
­ispeziell­ifür­idie­iRöntgenbildgebung­i
ent­iwickelt­iwurde.­i„Dieser­iwegweisende
Meilenstein steht für eine
Reise­i kontinuierlicher­i Innovation­i
und einen bedeutenden Sprung
Bedienen und Visualisieren
Jvckenwood feierte 25-jähriges Jubiläum der bahnbrechenden Monitore für die Röntgenbildgebung
nach­ivorn­iin­ider­imedizinischen­iBildgebung,­idie­iin­iden­iletzten­i25­iJahren­imit­ibeispielloser­iPräzision­iund­i
Fokussierung­idas­iFeld­ineu­igestaltet­i
hat“,­ihebt­iMarcel­iHerrmann,­iMarketing
Manager Medical Imaging bei
Jvckenwood,­i die­i Bedeutung­i der­i
Monitortechnologie­ihervor.
Vor einem Vierteljahrhundert
hat­iJvckenwood­idie­imedizinische­i
Bildgebung­i mit­i der­i Entwicklung­i
des­iweltweit­iersten­iLCD-Displays,­i
das­ispeziell­ifür­idie­iRöntgenbildgebung­i
entwickelt­i wurde,­i revolutioniert.
Die Monitore setzten einen
neuen­i Standard­i bei­i Qualität­i und­i
Klarheit­iund­iermöglichten­ies­imedizinischen­i
Fachkräften,­i Röntgenbilder
mit noch nie dagewesener
Präzision­iund­iSchärfe­izu­ibetrachten
und zu interpretieren. Die hochmoderne
Technologie des LCD-
Displays­i war­i vor­i 25­i Jahren­i ein­i
­iWunderwerk­iund­ibleibt­ibis­iheute­i
ein­i Zeugnis­i für­i das­i Engagement­i
von­iJvckenwood­ifür­iInnovationen.­i
„In­iden­iletzten­i25­iJahren­ihat­idieser­i
Durchbruch­i den­i Pflegestandard­i
deutlich­i erhöht,­i die­i Ergebnisse­ifür­idie­iPatienten­iverbessert­i
und das medizinische Personal in
die­iLage­iversetzt,­ifundiertere­iDiagnosen
und Behandlungsentscheidungen­izu­itreffen“,­iso­iHerrmann.
Jvckenwood­isetzt­isich­iauch­iweiterhin­ifür­idie­iWeiterentwicklung­ider­i
medizinischen Bildgebungstechnologie­i
ein,­i verschiebt­i die­i Grenzen­ides­iMachbaren­iund­iinvestiert­i
in­iInnovationen,­idie­isich­ipositiv­ifür­i
das medizinische Personal und die
Patienten­iauswirken.
JVCKENWOOD Deutschland
GmbH
healthcare.jvc.com
x86-Monitore mit Android 13
Fortec Integrated bietet in
Zusammenarbeit­i mit­i dem­i
Android-Spezialisten emteria die
Panel-PCs­ider­iPOS-IQ-Serie­imit­i
dem­iinnovativen­iBetriebssystem­i
Android­i13­ian.­iDie­iVorteile­ider­i
leistungsstarken­ix86-Architektur­i
werden­imit­iden­iflexiblen­iAnpassungs-­iund­iFernverwaltungsmöglichkeiten­ivon­iAndroid­i13­ikombiniert,
wie beispielsweise einer
individuellen­iGestaltung­ider­iBenutzeroberfläche,­iautomatischen­i
OS-Aktualisierungen­iund­iOver-
The-Air­iUpdates.­iWeitere­iVorteile­i
sind­ider­iKiosk-Modus­izur­iBerechtigungsverwaltung,­i
ein­i unkomplizierter­iRemote-Zugriff­imittels­i
Mobile­iDevice­iManagement­iund­i
Screen Mirroring zur Bildschirmüberwachung
entfernter­iGeräte.­iDer­i
Langzeit-Support
und­i regelmäßige­i
Updates­igewährleisten
Sicherheit und
Zuverlässigkeit.
Die­iPOS-IQ-PRO­i
Panel-PC-Monitore
mit­ileistungsfähigem­i
Intel Pentium N4200 Prozessor
sind für Maschinensteuerungen,
HMIs­i und­i Medizintechnik­i konzipiert.­iSie­isind­iin­iGrößen­ivon­i
10,1­ibis­i15,6­iZoll­ierhältlich­iund­i
bieten einen 10-Finger-PCAP-
Touchscreen­i für­i eine­i intuitive­i
Bedienung­isowie­iein­ischlankes,­i
robustes­i Edelstahlgehäuse­i mit­i
frontseitigem­i IP65­i Schutz.­i Die­i
passive­iKühlung­iermöglicht­izuverlässigen­iVolllastbetrieb­iauch­ibei­i
hohen­iUmgebungstemperaturen.­i
Die­iPanel-PCs­isind­iVESA-kompatibel
und optional mit Wandeinbaurahmen­ierhältlich.
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meditronic-journal 3/2024
57

Medical-PCs/SBC/Zubehör
Embedded-Module auf Basis von
NXPs i.MX-95-Applikationsprozessoren
Als Platinum Partner von NXP Semiconductors präsentiert TQ zwei neue Embedded-Module
auf Basis des i.MX-95-Applikationsprozessors.
Der Technologiedienstleister
TQ,­i einer­i der­i führenden­i Embedded-Computing-Spezialisten,
gibt
die­i Entwicklung­i von­i zwei­i neuen­i
Embedded-Modulen­ibekannt.­iBeide­i
Module­iverwenden­idie­ii.MX-95-Applikationsprozessoren­i
von­i NXP­i
Semiconductors. Das erste Modul
–­iTQMa95xxSA­i–­ibasiert­iauf­idem­i
SMARC-2.1-Standard. Aufgrund der
guten­iCPU-Funktionalitäten­ikonnte­i
ein­iGroßteil­ider­iSchnittstellen­ides­i
SMARC-Standards belegt werden.
Das­izweite­iModul­i–­iTQMa95xxLA­i–­i
soll­ials­iLGA-Modul­imit­ieiner­iGröße­i
von­i44­imm­ix­i44­imm­irealisiert­iwerden.­iHierfür­ihat­isich­iTQ-Embedded­i
das­iZiel­igesetzt,­ialle­iSignalpins­ider­i
CPU­izur­iVerfügung­izu­istellen.­i
Module
für höchste Ansprüche
Beide Module sind mit ausreichend
Speicher, einem optionalen­iSecurity-Chip­isowie­iden­iPF09­i
+­iPF53­iNXP-PMICs­iausgestattet.­i
Um­ihöchsten­iAnsprüchen­igerecht­i
zu­iwerden,­ihat­iTQ­idie­iModule­imit­i
einem­iGyroscope-Sensor­iausgestattet.
TQ-Group
www.tq-group.com
Durch­i die­i Vielseitigkeit­i der­i
i.MX-95-Applikationsprozessoren­i
und die sehr gute Verlustleistung
sind die Modul-Designs für den
Einsatz­iin­ieiner­iVielzahl­ivon­iHMI-­i
Geräten­iund­iSteuerungen­igeeignet.­iAufgrund­ider­ilangjährigen­iDesignerfahrung­ivon­iTQ­isind­izwei­isehr­i
zuverlässige­i Module­i für­i höchste­i
Ansprüche entstanden.
Hohe Performance
und Effizienz
Mit­idem­iTQMa95xxSA­iund­idem­i
TQMa95xxLA­ibietet­iTQ­iein­ineues­i
SMARC-2.1-Modul­iund­iein­ifunktionskompatibles­iLötmodul­i(LGA)­iauf­iBasis­i
der­ii.MX-95-Applikations­iprozessoren­i
von­iNXP­ian.­iDiese­izeichnen­isich­i
durch­i eine­i sehr­i gute­i Kombination­i
aus­iPerformance­iund­iEffzienz­ibei­i
kleinster­iBaugröße­iaus,­idie­ies­iEntwicklern­iermöglicht,­ileistungsstarke,­i
kostengünstige­iund­ienergie­ieffziente­i
ML-Anwendungen zu realisieren.
Dazu nutzen die Module die neue
Generation­i der­i i.MX-95-Applikationsprozessoren,
die mit bis zu sechs
Cortex-­iA55-Kernen­iausgestattet­isind­i
und­imit­iTaktfrequenzen­ivon­ibis­izu­i
2,0 GHz arbeiten.
DynamIQ-Technologie
Der­iArm­iCortex-A55-Prozessorkern­inutzt­idie­iDynamIQ-­iTechnologie­i
(Nachfolger­ivon­iArms­ibig.LITTLE-
Konzept)­iund­iverfügt­iüber­idie­ineue-
sten­iErweiterungen­ider­iArmv8.2-A-
Architektur­imit­idediziertem­iBefehlssatz­izur­iBeschleunigung­ivon­imaschinellem­iLernen­i(ML).­iZusätzlich­iist­i
die­iNXP­ii.MX-95-Familie­imit­ider­ieIQ­i
Neutron­iNeuronal­iProcessing­iUnit­i
(NPU)­iausgestattet,­idie­ieine­iPerformance­ivon­ibis­izu­i2­iTOPS­iliefert.
Safety und Security
Auch­iim­iBereich­iSafety­i&­i­iSecurity­i
punkten­i die­i Module:­i So­i unter-
stützt­ider­iintegrierte­iCortex-M33-
Prozessor­ikern­i (333­i MHz)­i sicherheitskritische­i
Anwendungen,­i der­i
Cortex­i M7­i Core­i (800­i MHz)­i zeitkritische­iEchtzeitberechnungen­iund­i
-steuerungen.­iZudem­isorgt­idie­iin­i
den­i i.MX-95-Applikationsprozessor­iintegrierte­i„EdgeLock­iSecure­i
Enclave“­ifür­imehr­iSecurity­isowie­i
den­iSupport­ivon­iVorschriften­iund­i
Normen­ifür­idie­iCybersicherheit.­iDarüber­ihinaus­isteht­ider­iSecurity-Chip­i
EdgeLock­iSE050­ioder­iSE051­ials­i
Bestückungsoption­izur­iVerfügung.
Ausreichend Speicher
Beide Module sind mit einem
32­i Bit­i breiten­i LPDDR5-Speicher­i
ausgestattet,­ider­iauf­ibis­izu­i16­iGB­i
ausbaubar ist. Als Festspeicher
kommt­ieinen­iQuad-SPI-NOR-Flashspeicher­i
mit­i einer­i Kapazität­i von­i
bis­izu­i256­iMB­iund­iein­ieMMC­imit­i
bis­izu­i256­iGB­izum­iEinsatz.­iWeitere­iSystemkomponenten­iwie­ieine­i
externe­iund­idamit­istromsparende­i
Real-Time-Clock­i(RTC),­iein­iUser-
EEPROM-Speicher, ein Temperatursensor­i
sowie­i ein­i Gyroscope-
Sensor zur Lagebestimmung runden
das Moduldesign ab.
Dual-, Quad
oder Hexa-Core-Variante
Je­inach­iAnforderungen­ikann­izwi-
schen­iDual-,­iQuad­ioder­iHexa-Core-
Varianten­i mit­i und­i ohne­i NPU­i als­i
Funktions-­iund­iPin-kompatible­iCPU­i
des­i i.MX-95-Applikationsprozessors­igewählt­iwerden.­iBeide­iModuldesigns
sind untereinander Software-kompatibel­i
und­i werden­i für­i
den­iharten­iIndustrieeinsatz­ientwickelt.­iAls­iBetriebssystem­iwird­iLinux­i
–­iinklusive­ivieler­iApplikationsbeispiele­i–­igenutzt.­iOpenGL­iES­i3.2,­i
Vulkan­i1.2­iund­iOpenCL­i3.0­ivereinfachen­ibei­igrafschen­iAnwendungen
die optimale Nutzung der Arm
Mali­iGPU.­iIm­iBereich­iVideo-Encoding
und -Decoding unterstützt die
CPU­i4K/60p­iH.264/H.265.
Schnittstellen
wie­i USB­i 3.0­i und­i USB­i 2.0­i mit­i
PHY,­i 2x­i Gigabit-Ethernet­i +­i 1x­i
10Gigabit-Etherent­i (mit­i TSN),­i 2x­i
PCIe­iGen­i3­ix1­iInterfaces,­iCAN-FD­i
und­iFlex­iIOs­iermöglichen­iden­iEinsatz
der Module in Anwendungen
mit sehr hohem Bandbreitenbedarf.
Hoch skalierbare
Applikationsprozessoren
„Als­i langjähriger­i Partner­i von­i
NXP freuen wir uns sehr, zwei neue
Module­iauf­iBasis­ider­ii.MX-95-Applikationsprozessoren­ianbieten­izu­i
können.­i Wie­i die­i i.MX-8-­iFamilie­i
sind­iauch­idie­ii.MX­i95­iSoCs­ihoch­i
skalierbare­i Applikationsprozessoren.­i
Zusätzlich­i zeichnet­i sich­i
die­i i.MX-95-Familie­i durch­i High-
Speed-Schnittstellen wie PCIe
und 10Gigabit-Ethernet mit TSN-
Support,­i einer­i besseren­i Grafk-
Performance­i und­i einer­i höheren­i
Skalierbarkeit­ider­iRechenleistung­i
(Dual­i/­iQuad­i/­iHexal­iCortex­iA55)­i
aus“,­ierklärt­iKonrad­iZöpf,­iDeputy­i
58 meditronic-journal 3/2024

Medical-PCs/SBC/Zubehör
Director­iTQ­iEmbedded­iund­iProduct­i
Management­iARM­i/­iLayer­iscape­ibei­i
TQ.­i„Damit­isind­idie­ineuen­iModule­i
die­iideale­iPlattform­ifür­ivielfältige­i
Anwendungsmöglichkeiten­iwie­iGateways,­iSteuerungen­iin­ider­iGebäude-­i
und­iIndustrieautomatisierung,­iZeiterfassungssysteme,­imedizinische­i
Geräte­iin­ider­iDiagnostik­ioder­iAufzugsteuerungen.“
Großer Funktionsumfang
Abgestimmt auf die zahlreichen­i
Einsatzmöglichkeiten­i der­i
TQMa95xx-Module­ibietet­iTQ­iparallel
zum LGA-Modul auch ein
passendes Motherboard an. Das
MBa95xxLA­imit­iden­iMaßen­i170­imm­i
x­i170­imm­idient­ider­iEvaluierung­iund­i
bietet­ieinen­igroßen­iFunktionsumfang.­iSo­iverfügt­ies­iüber­ivielfältige­i
Schnittstellen wie zweimal Gigabit-Ethernet,
einmal 10Gbit-Ethernet
(realisiert als SFP-Slot), zweimal­iUSB­i3.0,­izweimal­iCAN-FD­i(galvanisch­igetrennt)­iund­iein­iSD-Karten-Interface­isowie­ijeweils­ivier­idigitale
24 V In-/Outputs zur Steuerung
externer­i Peripherie-Geräte.­i Darüber
hinaus hat das Motherboard
analoge­iEingänge­ivon­iNXP­idurch­i
das­iNAFE13388­iAnalog­iFront-end.­i
Mit ihm lassen sich bis zu acht programmierbare,
analoge Inputs nutzen.­iDie­iAnbindung­ivon­iTouchdisplays­imit­ieiner­iAuflösung­ivon­ibis­i
zu­i4K­iist­iüber­ieine­iMIPI-DSI-­ioder­i
alternativ­ieine­iLVDS-Schnittstelle­i
möglich.­iErgänzend­idazu­isteht­ieine­i
DisplayPort-Schnittstelle­izur­iAnbindung­ivon­iMonitoren­izur­iVerfügung.
Platinum-Partner
„TQ­iist­iein­ilangjähriger­iund­izuverlässiger­iNXP-Partner­ifür­iEmbedded­i
Board Solutions. Aufgrund des großen­iEngagements­ivon­iTQ­ihat­iNXP­i
das­iUnternehmen­ials­ineuen­iPlatinum-Partner­i
nominiert.­i TQ­i verfügt­i
über­i ein­i exzellentes­i Knowhow­iund­iträgt­imit­iseiner­iKompetenz­i
und­i Erfahrung­i maßgeblich­i
zur­iEntwicklung­ivon­izuverlässigen­i
NXP-­iProdukten­i bei.­i Neben­i den­i
TQ-Embed­ided-Modulen,­ibasierend­i
auf­iden­ii.MX-Applikationsprozessoren­iund­iden­iLayerscape-Kommunikations-CPUs­isowie­iSecurity-Chips,­i
fnden­iKunden­iauch­iLösungsbausteine
wie Wi-Fi und programmierbare
analoge Front ends auf Basis
der NXP-Technologie auf den Mainboard-Produkten.­iVon­ider­ilangjährigen­iZusammenarbeit­iund­iLösungskompetenz­ivon­iTQ­iund­iNXP­iproftieren­iKunden­ivor­iallem­ibei­ider­i
Umsetzung­i ihrer­i eigenen­i Lösungen­i
und­i sparen­i somit­i wertvolle­i
Entwicklungszeit“,­i erklärt­i Robert­i
Thompson, Director Secure Connected­iEdge­iEcosystem­ibei­iNXP­i
Semiconductors. ◄
Hochmoderne Medical-Panel-PCs für den Einsatz in OP-Räumen
Die neuesten Modelle der Medical-Panel-PCs von ICO Innovative Computer GmbH wurden speziell
für den Einsatz in OP-Räumen entwickelt und sind bereits weltweit im Einsatz.
ICO Innovative Computer GmbH
www.ico.de
Die Medical All-In-One PC-Serie bietet
herausragende­i Leistung­i und­i innovative­i
Funktionen,­i die­i den­i Anforderungen­i moderner
medizinischer Verfahren gerecht werden.
Die Medical-PC-Serie ist speziell für den Einsatz­iin­iOP-Räumen­ikonzipiert,­idarunter­iz.­iB.­i
endoskopische­iund­irobotische­iChirurgie.­iMit­i
einem­i eleganten­i Gehäuse­i aus­i antibakteriellem­i
Aluminium­i unterstützt­i sie­i versiegelte­i
Wasser-­iund­iStaubdichtigkeit­imit­iIP65-Frontschutz­isowie­iI/O-Cover­ifür­iKabelmanagement­i
mit­iIP54­iSchutz.­iZwei­iDisplay-Port-Ausgänge­i
und­ieine­iVideoeingangsfunktion­iermöglichen­i
den Anschluss medizinischer Erfassungsgeräte­ifür­iverschiedene­iEingriffe.­iDas­ilüfterlose­i
Design und die spezielle Power-Adapter-Installation­igewährleisten­ieine­isaubere­iund­ieinfache­i
Installation­ifür­imaximale­iBetriebssicherheit.
Beeindruckende Merkmale
Die beiden Medical-Panel-PCs sind mit beeindruckenden­iMerkmalen­iausgestattet,­idarunter­iein­i12.­iGeneration­iCore­ii5-Prozessor,­izwei­i
SSDs­ifür­iRAID,­iein­iintegriertes­i250-W-Netzteil­i
und­iein­iPCIe­ix4-Slot­ifür­iVideo­iFrame­iGrabber.­i
Das­ilüfterlose­iDesign­iträgt­izur­iGeräuschreduktion­ibei­iund­iermöglicht­ieinen­izuverlässigen­i
Einsatz in sensiblen OP-Raumumgebungen.
Optionale­iErweiterungen­iwie­iRFID/NFC,­i4­ikV­i
Isolation,­iDICOM-Unterstützung­iund­iHardware­i
TPM­i2.0­ibieten­ieine­iindividuelle­iAnpassung­i
an die Bedürfnisse der Anwender.
Einsatzbereiche
Diese neuen Medical-Panel-PCs der Medico-
Serie­isind­iideal­ifür­iden­iEinsatz­iin­iOP-Räumen­i
geeignet.­iDie­iGeräte­ieignen­isich­iinsbesondere­ifür­iendoskopische­iund­irobotische­iChirurgie­isowie­ifür­iandere­iminimalinvasive­iVerfahren.­iDie­ihohe­iLeistungsfähigkeit,­idie­imedizinischen­iZertifzierungen­inach­iDIN­iEN60601-
1-1­iund­idie­ivielfältigen­iErweiterungsoptionen­i
machen­isie­izu­ieiner­izuverlässigen­iWahl­ifür­i
medizinisches Fachpersonal.
Die­ibeiden­iModelle­iMedico­i22T­i(21,5‘‘­iDisplay)­iund­iMedico­i24T­i(23,8‘‘­iDisplay)­ibieten­i
neben­iihrer­ibeeindruckenden­iLeistung­iauch­i
ein modernes und ansprechendes Design.
Mit­iWindows­i11-Kompatibilität,­iIP65-Schutz­i
vorne­iund­ieinem­irobusten­iAluminiumgehäuse­i
erfüllen­isie­idie­ihöchsten­iStandards­ifür­imedizinische
Ausrüstung. ◄
meditronic-journal 3/2024
59

Medical-PCs/SBC/Zubehör
Industrielle Computerplattform
der nächsten Generation
Portwell stellt neue Lösungen für Industriecomputer mit der Intel Serie Atom x7000RE vor.
European Portwell
Technology B.V.
info@portwell.eu
www.portwell.eu
Portwell, ein weltweit führender
Anbieter­i von­i Lösungen­i für­i Industriecomputer,
hat eine umfangreiche­iSerie­iäußerst­ifortschrittlicher­i
Mainboards, Computermodule und
Embedded-Systeme­imit­iden­ineusten
Intel Atom Prozessoren der
Serie­ix7000RE­iangekündigt.­iDieser­ibeeindruckende­iRollout­iunterstreicht­idas­iEngagement­ivon­iPortwell,­i
robuste­i und­i leistungsstarke­i
Computerplattformen zu liefern, die
es­iden­iKunden­iin­iverschiedenen­i
Industriezweigen­ierlauben,­iInnovation­ivoranzubringen­iund­iihren­iVorsprung
im Wettbewerb zu behaup-
ten.­iMit­idieser­irevolutionären­iIntel-
Architektur­ibietet­idie­ineue­iPortwell-
Produktfamilie­i bisher­i unerreichte­i
Rechenleistung, nahtlose Integration­iund­iunbedingte­iZuverlässigkeit­i
für­idie­ianspruchsvollsten­iAnwendungen
in der heutigen Industrie.
Neue Prozessoren
für Industrie, Kommunikation
und Edge Computing
Die Prozessoren der Intel Serie
Atom­ix7000RE­isind­iein­iüberzeugendes
Angebot für Anwendungen­iin­iIndustrie,­iKommunikation­i
und Edge Computing. Diese Prozessoren­ibauen­iauf­iden­irevolutionären­iFeatures­ider­ivorherigen­i
Generation auf und bieten eine
noch­ibessere­iSkalierbarkeit­ider­i
Leistung mit bis zu acht Gracemont-Kernen­ibei­iniedrigem­iEnergieverbrauch,­iverbesserten­iCPU-­i
und­iGPU-Fähigkeiten­iund­iKI-Inference-Beschleunigung­imit­iUnterstützung­ivon­iAVX2­iund­iVNNI.­i
Die­iIntel­iSerie­iAtom­ix7000RE­i
ist mit ihrem erweiterten Temperaturbereich,­ider­ivorhersagbaren­i
Leistung,­i den­i Echtzeitfähigkeiten­idank­iIntel­iTCC­iund­iTSN­iund­i
der­iintegrierten­iGPU­ifür­iKI-­iund­i
Medienverarbeitung­iin­iindustriellen
Anwendungen bestens geeignet.
Diese Serie ist eine robuste
und­ivielseitige­iPlattform­izur­iInnovation­i
in­i den­i verschiedensten­i
Bereichen der Industrie. Damit
können­i die­i Kunden­i anspruchsvolle­i
Aufgaben­i mit­i überlegener­i
Leistung,­iZuverlässigkeit­iund­iEffzienz­ibewältigen.
Vielseitige Lösungen
Portwell­ibietet­ivielseitige­iLösungen­i
mit­i modernster­i Technik­i und­i
bewährtem­iDesign.
Nano-ITX Embedded Board
für die Industrie
Das­iPortwell­iNANO-6064-ASL­i
bietet­i noch­i höhere­i Leistung­i und­i
Zuverlässigkeit­i für­i industrielle­i
60 meditronic-journal 3/2024

Medical-PCs/SBC/Zubehör
Anwendungen. Seine umfangreichen
Konnektivitätsoptionen­iunterstützen­i
M.2, microSD, SATA III, TPM, drei
Displays­ieinschließlich­iHDMI,­iDisplayPort­iund­iLVDS­isowie­irobustes­i
Design­imit­iESD-Schutz,­i6K­iKontakt­i
und­i15K­iLuft­i–­iideal­ifür­iraue­iUmgebungsbedingungen.
Mit dem erweiterten­iTemperaturbereich­ivon­i-40­ibis­i
85­i°C­iglänzt­idas­iNANO-6064-ASL­i
in­i sicherheitsrelevanten­i Anwendungen,
wie der Steuerung medizinischer­iSysteme,­iPlanungsstationen,­iImaging-­iund­iAnalyse­isysteme,­i
industrielle Automatisierung und
Robotik,­i und­i gewährleistet­i einen­i
optimalen­iBetrieb­iunter­iextremen­i
Bedingungen.
COM Express Typ 6 Modul
Das­i PCOM-B646­i ist­i ein­i COM­i
Express­iRevision­i3.1­iTyp­i6­iModul,­i
das­imit­iseinen­isorgfältig­ikonzipierten­iEin-­iund­iAusgängen­idie­iBedürfnisse­ider­imeisten­iTyp-6-Anwender­i
abdeckt.­iEs­iist­iein­iguter­iUpgrade-
Pfad­ifür­ibestehende­iKunden,­idie­i
bereits­ikompakte­iModule­iauf­iIntel-
Atom-Basis einsetzen. Ganz im
Trend des Edge Computing, ist das
PCOM-B646­ieine­iAtom-Plattform­i
mit­igeringem­iEnergieverbrauch­iund­i
großem­iTemperaturbereich,­iideal­i
für den Einsatz im Freien.
Der­izusätzliche­iCAN-Bus­ierweitert
sein Anwendungsgebiet auf
Bereiche­i wie­i Automotive,­i Medizin
und Maschinensteuerungen,
in­i denen­i eine­i CAN-Bus-Unterstützung
gefordert wird. Mit seiner
ausgezeichneten Leistung pro
Watt­i und­i dem­i großen­i Temperaturbereich­ikann­idas­iPCOM-B646­i
zum­i Upgrade­i vorhandener­i kompakter­i
lüfterloser­i Box-PC­i eingesetzt
werden. So wird es zur idealen­iLösung­ifür­iAutomatisierung,­i
Gesundheitswesen und Transport,
um­idie­iInnovation­iin­iden­iverschiedensten­iIndustriebereichen­ivoranzutreiben.
COM Express Typ 10 Modul
PCOM-BA03GL­iCOM­iExpress­i
Typ­i10­iModul­iliefert­ihohe­iRechenleistung,­imaßgeschneidert­ifür­idie­i
verschiedensten­i Anwendungen.­i
Mit­ibis­izu­i16­iGB­ionboard­iLPDDR5­i
SDRAM­iund­i32­iGB­ieMMC-Speicher­iist­ies­igroßzügig­iausgestattet.­i
Dank­iseines­igeringen­iEnergieverbrauchs­ivon­i6­ibis­i12­iW­iund­ider­i
Unterstützung­i von­i 4-K-Displays­i
bietet­i es­i ein­i ideales­i Verhältnis­i
von­iEffzienz­iund­iqualitativ­ihochwertiger­i
Visualisierung.­i Außerdem­i
ermöglicht­i der­i große­i Temperaturbereich­ivon­i-40­ibis­i85­i°C­i
bei­ibestimmten­iSKU­ieinen­izuverlässigen­iBetrieb­iin­irauen­iUmgebungen.
Damit eignet es sich
bestens­ifür­imilitärische­iund­iindustrielle­iAnwendungen.­iDieses­ikompakte­iund­itrotzdem­ileistungsstarke­i
Modul­igibt­iden­iUnternehmen­irobuste
Rechenleistung an die Hand
und macht es zur idealen Wahl
für­ianspruchsvolle­iAnwendungsfälle­iin­iIoT,­iRüstung­iund­iIndustrie.
Robustes lüfterloses
Embedded-System
Das WEBS-21J0-ASL ist für industrielle
Anwendungen ausgelegt,
in denen ein robustes Design für
raue­iUmgebungsbedingungen­iverlangt­iwird.­iDer­igroße­iTemperaturbereich­ivon­i-20­ibis­i60­i°C­iund­idie­i
lüfterlose­iKonstruktion­isorgen­ifür­i
einen­izuverlässigen­iBetrieb­iunter­i
anspruchsvollen­iBedingungen.­i
Mit­iseiner­igroßen­iAuswahl­ian­i
E/A-Schnittstellen­i lässt­i sich­i das­i
WEBS-21J0-ASL nahtlos in die
verschiedensten­i Umgebungen­i
integrieren.­iDieser­ikompakte­iund­i
dennoch­isehr­ileistungsfähige­iBox-
PC ist für einfache Installation und
Wartung­iausgelegt­iund­ilässt­isich­i
so besonders leicht einrichten und
warten. Das WEBS-21J0-ASL ist
für­i Werksautomatisierung,­i Prozesssteuerung,­i
Produktionsanlagen­iund­iIoT-Gateway-Anwendungen
ausgelegt. Es bietet robuste
Rechenleistung bei langer Lebensdauer
und ist die ideale Wahl für
industrielle Automatisierung und
Edge Computing.
Über 30 Jahre Erfahrung
Die­ineue­iPortwell-Produkt­iserie­i
proftiert­ivon­iüber­i30-jähriger­iErfahrung
im Embedded Computing für
die­i Industrie.­i Das­i Unternehmen­i
leistet­iumfassenden­iSupport,­ivon­i
der­i Hilfe­i bei­i der­i Entwicklung­i bis­i
zur­iProduktion­iund­iZertifzierung.­i
Portwell unterstreicht sein Engagement­imit­iRoadmaps­ifür­iUpgrades­i
der­inächsten­iGeneration­iund­ineue­i
Projekte.­iMit­ider­ilangen­iErfahrung­i
in­ider­iIndustrie­iund­ieinem­ikundenorientierten
Ansatz unterstützt Portwell­iUnternehmen­ider­iverschiedensten­i
Bereiche­i mit­i zuverlässigen,­i
leistungsstarken­i Computerinnovationen.­i
◄
Medizinische All-in-One PCs
ICP­iDeutschland­ibietet­ivier­iKlassen
an All-in-One PCs (AIO PCs),
die sich für den Einsatz in der Medizintechnik­ieignen.­iDie­iklassischen­i
AIO PCs für den Einsatz als Point
of­iCare­iLösung,­iAIO­iPCs­imit­iinternen­iAkkus,­ifür­iden­imobilen­iEinsatz­iauf­iSchwesternwägen,­iAIO­i
PCs­imit­izusätzlichen­iVideo­iInputs­i
für­iden­iEinsatz­iin­iOperationssälen­isowie­iAIO­iPCs­imit­izusätzlicher­i
GPU­iFunktionalität­ifür­iden­iEinsatz­i
von­iKI­iTechnologien.­i
Es­istehen­ihierbei­isowohl­iklassische­iBildschirmdiagonalen­ivon­i
15­ibis­i24­iZoll­izur­iVerfügung­ials­i
auch Prozessoren unterschiedlicher­iLeistungsklassen.­iVon­iIntel­i
Atom­ials­iEinstiegsvariante­ihin­izu­i
Core-I­i Prozessoren­i der­i 12./13.­i
Generation. Alle AIO-PCs zeichnen­isich­idurch­ivielfältige­iAnpassungsmöglichkeiten­iaus.­iZu­iden­i
im Industrie PC Bereich üblichen
Aufrüstmöglichkeiten­iwie­iWLAN,­i
Bluetooth,­i2,5“­ioder­iM.2­iSpeichermedien,
Arbeitsspeicher, Webcam,
TPM Modul und RFID, lassen sich
für den Medizinbereich DICOM
Module,­iFull­iHD­iCapture­iKarten,­i
Potentialausgleichsstifte,­i 4­iKv­i
Schnittstellen, Anti-Glare Beschichtung
oder gar Optical Bonding realisieren.
Auch Sicherheitsglas und
beschichtete Touch Screens mit
Reflexionsschutz,­iAnti-Bakterieller­i
Beschichtung, Anti-Fett-Beschichtung
oder matte Beschichtungen
sind­ioptional­ikonfgurierbar.­i
Die­iGehäuserückseite­ilässt­isich­i
ebenfalls­imit­ieinem­iIP-Schutz­iversehen,
sofern dies der Anwendungsfall­i
erfordert.­i Zertifzierungen­inach­iCE,­iFCC,­iEN60601­i
oder­iUL­isowie­iweitere­iZertifzierungen­ikönnen­iim­iBedarfsfall­iangeboten
werden. ◄
ICP Deutschland GmbH
www.icp-deutschland.de
meditronic-journal 3/2024
61

Mess- und Prüftechnik
Rückführbare Vor-Ort-Kalibrierung jetzt auch
für Kraftmessketten und Fügesysteme bis 300 kN
Messtechnikspezialist Kistler erweitert seinen Akkreditierungsumfang erneut um rückführbare
Vor-Ort- und In-situ-Kalibrierungen.
Kistler­iist­ijetzt­iauch­ifür­idie­irückführbare­iVor-Ort-Kalibrierung­ivon­i
Kraftmessketten­ibis­i300­ikN­inach­i
ISO­i17025­iakkreditiert.­iDies­ierlaubt­i
dem­iUnternehmen­inötige­iKalibrierungen
auch ohne Ausbau der Sensorik­idirekt­ivor­iOrt­ibeim­iAnwender­i
durchzuführen.­iSpeziell­iin­iProduktionsumgebungen,
in denen die Sensorik­ifest­iin­ider­iMaschine­iintegriert­i
ist, minimiert dieses Vorgehen die
Ausfallzeiten.­iZudem­ilässt­isich­iso­i
die­igesamte­iMesskette­ibei­ider­iKalibrierung­i
berücksichtigen.­i Rückführbare­iKalibrierungen­istehen­ifür­i
einen hohen Standard und werden
international­iakzeptiert.
Exaktes Messen
Wer­i exakt­i messen­i will,­i muss­i
regelmäßig­i kalibrieren:­i Nur­i so­i
­ilassen­isich­iPräzision­iund­iStabilität­ivon­iMessgeräten­iüberwachen.­i
Doch speziell in der industriellen Fertigung,­iwo­idie­iIntegration­ivon­iSensorik­izur­iProzessüberwachung­istetig­i
an Bedeutung gewinnt, stellen Ausfallzeiten
der betroffenen Maschinen­ioder­iLinien­iaufgrund­ivon­iKalibrierungen
eine Herausforderung
dar.­iHersteller­ikönnen­iMaschinenstillstände­i
minimieren,­i wenn­i die­i
Kalibrierungen­iam­iBetriebsort­ides­i
Produktionssystems­ivorgenommen­i
werden­iund­idie­iSensorik­iim­iIdealfall­isogar­iin­ider­iMaschine­iverbleiben­ikann­i(In-situ-Kalibrierungen).
Rückführbare
Kalibrierungen
sind­iPflicht­iin­ivielen­iBereichen.­i
Doch die Anforderungen an diese
Kalibrierungen­isind­ihoch.­iInsbesondere
die Automobilindustrie hat mit
der­iIATF16949­ieinen­istrengen­iStandard
festgelegt. Immer mehr Industrien­iwie­idie­iKonsumgüterbranche,­i
Medizintechnik­ioder­iLuftfahrt­ifolgen­i
mit­iähnlichen­iVorgaben.­iAnerkannt­i
werden­iausschließlich­irückführbare­i
Kalibrierungen­i–­ialso­iKalibrierungen,
die auf ein nationales oder internationales
Normal in einem Staatsinstitut­izurückführbar­isind.­iNur­ivon­i
einer­i nationalen­i Akkreditierungsstelle­iakkreditierte­iKalibrierlabore­i
können­idiese­iAnforderung­ierfüllen­i
– in Deutschland ist das die Deutsche­iAkkreditierungsstelle­iDAkkS.­i
Rückführbare­iKalibrierungen­ivor­iOrt­i
bedürfen zudem einer erweiterten
Akkreditierung.­iKistler­ikann­idiesen­i
hohen­iStandard­inun­ifür­iKraftmess-
ketten­ibis­izu­i300­ikN­ibei­ieiner­ierziel-
baren­iMessunsicherheit­ivon­ibis­izu­i
0,35­iProzent­inachweisen.­i
Energieeffiziente
NC-Fügemodule rückführbar
in situ kalibrieren
Der­ineu­ierweiterte­iKalibrierservice­ivon­iKistler­ischließt­iauch­idie­i
elektromechanischen­i NC-Fügesysteme­i
des­i Unternehmens­i ein.­i
„Elektro­imechanische­iFügesysteme­i
sind eine gute Stellschraube, um
Energiekosten­i zu­i verringern,­i die­i
Anlagenauslastung zu steigern und
die­iWirtschaftlichkeit­ider­iProduktion­iinsgesamt­izu­ierhöhen.­iImmer­i
mehr­iUnternehmen­iaus­ider­iAutomobil-­iund­iZuliefererindustrie­ientscheiden­isich­ideshalb­idafür,­ielektromechanische­iNC-Fügesysteme­iin­i
der­iSerienproduktion­ieinzusetzen“,­i
erklärt­i Christian­i Streili,­i Service­i
Development­iManager­ibei­iKistler.­i
„Die­igenau­idefnierbaren­iEinpresskräfte­iund­idie­iextrem­ihohen­iWiederholgenauigkeiten,­idie­idurch­idie­i
integrierte­iSensorik­isichergestellt­i
werden, erfordern entsprechend
regelmäßige­i und­i normkonforme­i
Kalibrierungen.­iMit­ider­ierweiterten­i
Akkreditierung­ikönnen­iwir­idiesen­i
Service­inun­ibesonders­izeitsparend­i
vor­iOrt­iund­iin­isitu­idurchführen.“­i ◄
Kistler Group
info@kistler.com
www.kistler.com
Mit Vor-Ort- und In-situ-Kalibrierungen von Fügesystemen und
Kraftmessketten lassen sich Maschinenstillstände minimieren.
62 meditronic-journal 3/2024

Aus Forschung und Technik
Kompakte und drahtlose Energieversorgung
mit extrem niedrigen Stromverbrauch
Die neuartige ultraschallgestützte Technologie bahnt den Weg zu miniaturisierten und minimal-invasiven
neuronalen Implantaten, die der Medizintechnik neue Möglichkeiten eröffnen
Imecs ultraschallbasierter Proof-of-Concept-Chip für die drahtlose Stromversorgung mit einer Größe von nur 0,75
×1,88 mm. Er wird in der Pinzette nochmal extra gezeigt. Er wurde in 65 nm CMOS gefertigt und ist vollständig auf
einer Leiterplatte mit PMUT-Schallkopf integriert.
Imec, ein führender Anbieter
von­i Nanoelektronik­i und­i digitalen­i
Technologien,­ipräsentierte­iauf­ider­i
International Solid-State Circuits
Conference (IEEE ISSCC 2024)
ein­i innovatives,­i ultraschallbasiertes­iProof-of-Concept­ifür­idie­ikabellose­iStromversorgung­ivon­iImplantaten.­iDie­ivorgestellte­iLösung­imit­i
einer­i Größe­i von­i gerade­i einmal­i
8­imm­ix­i5,3­imm­iermöglicht­ieine­ipräzise
Strahlsteuerung (bis zu einem
Winkel­ivon­i53­iGrad)­iund­ibenötigt­i
69­iProzent­iweniger­iStrom­i-­idamit­i
ist­isie­idie­ikleinste­idrahtlose­iUltraschall-Stromversorgungseinheit­imit­i
dem­i geringsten­i Stromverbrauch­i
unter­i den­i modernen­i Systemen.­i
Das­ibahnbrechende­iKonzept­ieines­i
adiabatischen Treibers mit globaler
Ladungsverteilung­ibeseitigt­idie­iProblematiken­iherkömmlicher­iKabelverbindungen
oder Batterien und ebnet
den­iWeg­ifür­iminimalinvasive,­idrahtlose
(neurale) Implantate.
Kabellose Energieversorgung
ist gefragt
Intrakortikale­ineuronale­iAufzeichnungen,­i
die­i für­i das­i ­iVerständnis­i
und die Behandlung neurologischer
Erkrankungen­ivon­ientscheidender­i
Bedeutung­i sind,­i stehen­i vor­i dem­i
Problem­i der­i Energieversorgung.­i
Die­i herkömmliche­i invasive­i Verdrahtung­i
birgt­i das­i Risiko­i von­i
­iKomplikationen­iwie­iNarbenbildung­i
und­iInfektionen,­iwährend­idie­iIntegration­ivon­iBatterien­i(wodurch­idie­i
Notwendigkeit­i einer­i Kabelverbindung­i
entfällt)­i Risiken­i hinsichtlich­i
Größe­iund­ichemischer­iLecks­imit­i
sich bringt.
Paradigmenwechsel
Der Einsatz adiabatischer
Antriebe mit globaler Ladungsumverteilung­iist­iein­iParadigmenwechsel.­i
Im­i Gegensatz­i zu­i invasiven­i
Eingriffen­i oder­i klobigen­i Komponenten
haben imec und die Technische­iUniversität­iDelft­iim­iRahmen­i
des­ivom­iERC finanzierten­iProjekts­i
„Intranet­i of­i Neurons“­i eine­i Ultraschalltechnologie­i
entwickelt,­i mit­i
der neuronale Implantate drahtlos
mit­iStrom­iversorgt­iwerden­ikönnen­i
und dabei erfolgreich Entfernungen
vom­i­iSchädel­ibis­izum­iKortex­ides­i
Gehirns überwinden.
Um­idies­izu­ierreichen,­iführten­idie­i
Forscher eine einzigartige adiabatische­iAntriebstechnik­iein,­idie­iauf­i
dem­iKonzept­ider­i„globalen­iLadungsumverteilung“­i
(„Global­i Charge­i
Redistribution“,­i GCR)­i basiert.­i Im­i
Gegensatz­i zu­i herkömmlichen­i
adiabatischen Antriebs methoden
nutzt dieser Ansatz die parasitären­iKapazitäten­ides­iUltraschallwandler-Arrays­iselbst­iund­irecycelt­i
Ladungen.­iDies­imacht­iexterne­iKondensatoren­i
zur­i Umverteilung­i der­i
Ladungen­iverzichtbar­iund­iermöglicht­iein­ikompakteres­iDesign.­iDer­i
in­i 65­i nm­i CMOS­i gefertigte­i Chip­i
verfügt­iüber­ieine­ivollständig­iintegrierte­i116­iμm×116­iμm­imessende­i
Treibereinheit, die im Vergleich zu
konventionellen­i Class-D-Treibern­i
69­iProzent­iEnergieeinsparung­iermöglicht.­iDieses­iDesign­imacht­iihn­i
zur­ikleinsten­iadiabatischen­iUltraschall-Antriebseinheit
mit dem niedrigsten­iStromverbrauch­iunter­iden­i
modernen­iSystemen.­i
Für­i den­i Einsatz­i in­i vivo­i ist­i die­i
Strahlsteuerung­ibis­izu­igroßen­iWinkeln­i(>45°)­ientscheidend,­ium­idie­i
Leistungsabgabe­izu­imaximieren­iund­i
Mikrobewegungen­iund­iFehlausrichtungen
des Gehirns (wie sie z. B. bei
Operationen und der Atmung auftreten)­izu­ikompensieren.­iMit­ider­iEinführung
eines Beam Steering Controllers­iermöglicht­idas­iGCR-System­i
von­iimec­ieine­iStrahlsteuerung­ivon­i
bis­izu­i53­iGrad.
Drahtlose Schnittstellen
„Während­iviele­ineurale­iImplantattechnologien
derzeit erhebliche
Fortschritte­ibei­ider­iSensorik­iund­i
Stimulation machen, gibt es bei den
drahtlosen Schnittstellen, die eine
der­ientscheidenden­iKomponenten­i
der­iImplantate­isind,­inoch­iviel­iRaum­i
für Verbesserungen - insbesondere
im­iHinblick­iauf­idie­iEnergieeffzienz­iund­iden­iFormfaktor.­iUm­idiese­i
Lücke­izu­ischließen­iund­idas­ivolle­i
Potenzial neuronaler Implantate zu
erschließen,­inutzen­iwir­iunsere­ieinzigartigen
Technologien für drahtlose­i
Kommunikation,­i Stromversorgung
und Telemetrie, um minimal-invasive­idrahtlose­iSysteme­izu­i
ent­iwickeln,­idie­iauf­iminiaturisierte­i
Implantate zugeschnitten sind und
auch­iüber­iintrakortikale­ineuronale­i
Implantate­ihinaus­iAnwendung finden“,­i
betont­i Yao-Hong­i Liu,­i wissenschaftlicher­iDirektor­ibei­iimec.­i
„Wir­isind­ibestrebt,­idie­ipraktische­i
Anwendung unserer Technologie
unter­irealen­iIn-vivo-Bedingungen­i
mit unseren laufenden Fortschritten,
insbesondere in Bereichen wie
der­iIntegration­ivon­iMikrosystemen­i
und­ides­iPackaging,­izu­idemonstrieren
und freuen uns über die
Zusammenarbeit­i mit­i Medizinern­i
oder­iForschern.“
Weiterführende
Informationen
Der­iArtikel­i„An­iUltrasound-Powering
TX with a Global Charge-
Redistribution­i Adiabatic­i Drive­i
Achieving­i 69%­i Power­i Reduction­i
and­i53°­iMaximum­iBeam­iSteering­i
Angle­ifor­iImplantable­iApplications“­i
gibt­i einen­i detaillierten­i Überblick­i
über die technologischen Neuerungen,­i
einschließlich­i der­i vorgeschlagenen­iArchitektur,­ides­iSchaltungsdesigns
und der Leistungskennzahlen.­iDieses­iProjekt­iIntranet­iof­iNeurons­iwurde­ivom­iEuropäischen­iForschungsrat­i(ERC)­iim­i
Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms­i
Horizont­i 2020­i
der­iEuropäischen­iUnion­igefördert­i
(­iFördervereinbarung­iNr.­i101001448).­i
Imec
www.imec-int.com
meditronic-journal 3/2024
63

Komponenten
Höchste Qualitäts- und Sicherheitsstandards:
Die Bedeutung der Medizinnorm für Medizinprodukte
Regelmäßige Überwachung und Audits der Prozesse
SCHURTER GmbH
www.schurter.com
Die­iMedizinnorm­istellt­ihöchste­i
Anforderungen an die Sicherheit
von­i Medizinprodukten.­i Mit­i der­i
Implementierung der Norm erarbeiten
sich die Hersteller bessere
und­izuverlässigere­iProzesse­iund­i
eine­iProduktqualität­iauf­ihöchstem­i
Niveau.­iMit­ider­ierfolgreichen­iZertifzierung­ider­iMedizinnorm,­ider­irichtigen­iAuswahl­ialler­iKomponenten­i
und Prozesse lassen sich so HMI-
Lösungen­i der­i Spitzenklasse­i für­i
Medizinapplikationen­ientwickeln.
Hohe Anforderungen
Aufgrund hoher Anforderungen in
der­iMedizintechnik­ierfordert­idie­iEntwicklung­iund­iIntegration­ivon­iEingabesystemen­ioder­iHuman­iMachine­i
Interfaces (HMIs) in diesen Maschinen­iund­iGeräten­ispezifsches­iFachwissen­i
sowie­i innovatives­i Design­i
und­iProduktionsmethoden.
Für­idas­iDesign­ieiner­iHMI-Lösung­i
für die Medizin spielen zahlreiche
Aspekte­ifür­idie­ispezielle­iAnwendungslösung­i
eine­i Rolle.­i Zur­i
­ioptimalen­iIntegration­ider­iKomponenten­iwie­iTouchscreens,­i­iDisplays­i
und­iController­iist­iein­iqualifziertes­i
Technologie-Portfolio entscheidend.
Darüber hinaus müssen die einzelnen
Prozessschritte zur Herstellung
der­i Komplettlösungen­i wie­i Glasbedruckung,­i
Lamination,­i ­iOptical­i
Bonding­iund­iElektronik­iauf­ieinander­i
abgestimmt sein.
Im Mittelpunkt
steht der Anwender
Wenn­idie­iEntwicklung­iund­iProduktion­inach­iDIN­iEN­iISO­i13485­i
erfolgt,­i werden­i Medizinprodukte­i
so­ikonzipiert,­ihergestellt­iund­igetestet,
dass sie im Fehlerfall oder
bei­ieinem­iTotalausfall­ikeinen­iSchaden
für den Anwender, also den Patienten,­iverursachen.
Hersteller­ivon­imedizinischen­iProdukten­iund­iZulieferer­ivon­iKomponenten
müssen dabei eine Vielzahl
an Regularien und Vorschriften­ibeachten.­iBei­ider­iEntwicklung­i
und­i Fertigung­i von­i medizintechnischen­iProdukten­isind­ineben­itechnologischen­iGesichtspunkten­iauch­i
zahlreiche gesetzliche Vorschriften
und­iNormen­izu­iberücksichtigen­iund­i
einzuhalten.­iZudem­imüssen­iHersteller­ikontinuierlich­idie­iGültigkeit­iund­i
bevorstehende­i Änderungen­i relevanter­iNormen­iüberprüfen,­ium­iden­i
Produktentstehungsprozess­iauf­idie­i
aktuellen­iAnforderungen­ianzupassen
und zu optimieren.
Schwerpunkte
der Medizinnorm
DIN EN ISO 13485
Die­iDIN­iEN­iISO­i13485­iist­ieine­i
Norm,­idie­ispeziell­ifür­iQualitätsmanagementsysteme­iin­ider­iMedizinprodukteindustrie­ikonzipiert­iwurde.­i
Sie legt die Anforderungen an ein
Qualitätsmanagementsystem­ifest,­i
um sicherzustellen, dass Medizinprodukte­iden­igesetzlichen­iVorgaben­i
entsprechen und die Bedürfnisse
der­iBenutzer­ierfüllen.­iIm­iHinblick­i
auf­idie­iHerstellung­ivon­iProdukten­i
und­i in­i Bezug­i auf­i Produktionsprozesse
ergeben sich daraus folgende­iAnforderungen:
• Dokumentationsanforderungen:
Hersteller müssen sicherstellen,
dass­ialle­irelevanten­iAspekte­iihrer­i
Produktionsprozesse­i und­i -verfahren­i
dokumentiert­i sind,­i einschließlich­iPlanung,­iValidierung­i
und Überwachung.
• Risikomanagement:
Dabei geht es um die Sicherheit
von­iMedizinprodukten.­i­iHersteller­i
müssen nachweisen, dass sie
Risiken­i identifziert,­i bewertet­i
und­ientsprechende­iMaßnahmen­i
ergriffen haben, um diese auf ein
Minimum zu reduzieren.
• Änderungsmanagement:
Änderungen­ian­iProdukten­ioder­i
Produktionsprozessen­i müssen­i
systematisch­ibewertet­iund­idokumentiert
werden, um sicherzustellen,­idass­idie­iQualität­iund­iSicherheit­ider­iProdukte­ierhalten­ibleibt.­i
Dies betrifft auch die Validierung
von­iÄnderungen.
• Lieferantenmanagement:
Die Norm legt Wert darauf, dass
Hersteller sicherstellen müssen,
dass ihre Lieferanten ebenfalls
den­i Qualitätsanforderungen­i
entsprechen. Dies erfordert eine
64 meditronic-journal 3/2024

Komponenten
effektive­iÜberwachung­ider­iLieferkette­iund­ieine­isorgfältige­iAuswahl­ivon­iLieferanten.
• Validierung und Verifizierung
von Prozessen:
Hier müssen die Hersteller sicherstellen,
dass ihre Prozesse geeignet­isind,­iqualitativ­ihochwertige­i
Produkte­iherzustellen,­iund­idies­i
durch angemessene Validierung
nachweisen.
• Rückverfolgbarkeit:
Damit wird sichergestellt, dass
die Hersteller in der Lage sind,
jedes­ieinzelne­iProdukt­ibis­izu­iseiner­iHerstellungscharge­izurückzuverfolgen.
• Schulung und Kompetenz:
Mitarbeiter müssen angemessen
geschult­iund­iqualifziert­isein.­iDie­i
Norm­i verlangt­i eine­i Dokumentation­i
der­i Qualifkationen­i und­i
Schulungen, um sicherzustellen,
dass das Personal in der Lage
ist, die Anforderungen der Norm
zu erfüllen.
Außerdem­i müssen­i zahlreiche­i
Anforderungen­i im­i Produktentstehungsprozess­i
berücksichtigt­i
werden.
Risikobasierter Ansatz
Bei­iMedizinprodukten­iist­iein­iRisikomanagement­inach­iDIN­iEN­iISO­i
14971­ierforderlich.­iDabei­ikönnen­i
verschiedene­iVerfahren­iwie­iPHA­i
(Preliminary­i Hazard­i Analysis),­i
FMEA (Failure Mode and Effect
Analysis),­iFTA­i(Fault­iTree­iAnalysis)­i
oder­iHAZOP­i(Hazard­i­iOperability)­i
Medizinapplikationen der Spitzenklasse
Alle Komponenten und Prozessschritte müssen bei der Herstellung von Komplettlösungen abgestimmt werden
angewendet­i werden,­i um­i Gefährdungspotenziale­i
zu­i identifzieren.­i
Es ist entscheidend, die Wahrscheinlichkeit­i
und­i den­i Schweregrad­imöglicher­iSchäden­isowie­idie­i
damit­iverbundenen­iRisiken­iabzuschätzen.­i
Anhand­i dieser­i Bewertung
wird bestimmt, inwieweit diese
Risiken­iakzeptabel­isind­i(Risikoakzeptanz),­ium­igeeignete­iMaßnahmen­i
zur­iRisikominderung­izu­iergreifen.
Praktische Umsetzung
Auch­i für­i Komponenten­i gelten­i
spezifsche­i Verfahren­i und­i Dokumentationspflichten.­iNeben­iSicherheitsanalysen­imüssen­izusätzliche­i
Aspekte­iwie­iIsolations-­iund­iEMV-
Anforderungen­iberücksichtigt­iwerden.
Die Auswahl der Materialien
ist­ivon­ientscheidender­iBedeutung,­i
ebenso wie die Erstellung einer Liste
kritischer­iBauteile,­iwobei­idabei­idie­i
vorgesehene­iAnwendung­iund­idie­i
Einsatzmöglichkeiten­ides­iProdukts­i
berücksichtigt­iwerden­imüssen.­iInsbesondere
im Medizinbereich stellt
dies eine Herausforderung dar, da
die­i Sicherheit­i von­i Patienten­i und­i
Anwendern­isowie­idie­iZuverlässigkeit­i
eine entscheidende Rolle spielen.
Gleichbleibende Qualität
sicherstellen
Um­i Medizinprodukte­i in­i gleichbleibend­ihoher­iQualität­iherstellen­i
zu­ikönnen,­isind­iverschiedene­iMaßnahmen­ierforderlich.­iDie­iDokumentation­i
muss­i nachvollziehbar­i und­i
vollständig­isein,­idie­iFertigungsvorgänge­imüssen­ireproduzierbar,­irückverfolgbar­iund­iprozesssicher­isein,­i
und­idie­iQualität­ider­iverwendeten­i
Materialien­imuss­ikonstant­ibleiben.­i
Qualitätsmanagement­iund­i-sicherung­isind­iunerlässlich,­ium­idauerhaft­iein­ihohes­iQualitätsniveau­izu­i
gewährleisten.­iAuf­idiese­iWeise­ikönnen
Hersteller die Prozesse, Materialien­iund­iFertigungsqualität­iüberwachen,­ikontrollieren­iund­ibei­iBedarf­i
Maßnahmen­iinitiieren.
Einhaltung von MDRund
FDA-Anforderungen
Schurter­iunterstützt­iseine­i­iKunden­i
zur Erfüllung der Anforderungen
der­iMDR­i(Medical­iDevice­iRegulation)
und der FDA (Food and Drug
Administration). Prozesssicherheit
wird­inach­iDIN­iEN­iISO­i13485­ibei­i
der HMI-Fertigung sichergestellt.
Eine­i lückenlose­i Rückverfolgbarkeit­i
bis­i zum­i Produktionsdatum­i
wird sichergestellt, was durch einen
risiko­ibasierten­iAnsatz­iein­iHöchstmaß­ian­iSicherheit­igewährleistet.
Spektrum
von Medizinapplikationen
Die Bandbreite an Medizinapplikationen­iist­ivielfältig­iund­igroß­iund­i
jede einzelne Anwendung muss mit
den­ipassenden­iKomponenten­ibzw.­i
Eingabesystemen­ioptimal­iund­imaßgeschneidert
designt werden. ◄
meditronic-journal 3/2024
65

Komponenten
WEARABLES – Intelligente Technologie direkt am Körper
Der­iMarkt­ifür­ielektronische­iGeräte,­idie­iam­i
Körper­i getragen­i werden,­i auch­i bekannt­i als­i
Wearables,­i wächst­i stetig.­i Diese­i nützlichen­i
Mini-Computer­ikönnen­ifür­idie­iverschiedensten­i
Zwecke­ieingesetzt­iwerden.­iBei­ider­iGestaltung­i
stehen­i hier­i immer­i Größe,­i Tragekomfort­i und­i
einfache Bedienung im Vordergrund, daher ist
bei­isolchen­iEntwicklungen­iauch­idas­ipassende­i
Gehäuse­iessentiell.
“Wearable”­i bedeutet­i übersetzt­i “tragbar”.­i
Diese­igrundlegende­iEigenschaft­ikennzeichnet­i
die­ikleinen­iComputersysteme,­idie­iständig­ioder­i
zeitweise­iam­iKörper­igetragen­iwerden.­iDie­iintelligenten
Helfer sammeln in der Regel Benutzerdaten
und übermitteln diese an entsprechende
Endgeräte­izur­iWeiterverarbeitung­ioder­iAuswertung.­iSchon­iheute­isind­idie­imöglichen­iEinsatzgebiete­isehr­ivielfältig:­iSie­ireichen­ivon­iintelligenter­i
Kommunikation,­iUnterhaltungsindustrie,­iSicherheitsmanagement,­iZugangs-­iund­iAbstandskontrollen,­i
Fitness-Tracking­i bis­i hin­i zu­i tragbaren­i
Geräten­iim­imedizinischen­iBereich­izur­iBestimmung
der Vitalparameter eines Patienten oder
als­iNotrufsystem.­i
Ansteigende Verkaufszahlen
Aufgrund­ider­ifortschreitenden­iEntwicklungen,­i
z. B. bei Sensortechnologien, Hardware-Sicherheitsstandards­ioder­iin­ider­iBatterie-/Lade­itechnik,­i
wird­idas­iMarktvolumen­ider­iWearables­iweiter­i
steigen.­iDie­iStatistiken­izeigen­ieine­iPrognose,­i
dass­ibis­izum­iJahr­i2027­ider­iAbsatz­ian­iverkauften­iEinheiten­i(inklusive­iEarwear/Hearables)­iauf­i
rund­i625­iMillionen­iansteigen­iwird;­iim­iJahr­i2022­i
waren­ies­i492­iMillionen­iGeräte­iweltweit.
Design trifft Funktionalität
Wie­iin­ider­iEinleitung­ibeschrieben,­ikommt­ies­i
bei­ider­iGestaltung­ieines­iWearable-Geräts­istark­i
auf­i die­i Produktgröße,­i den­i Tragekomfort­i und­i
Autorin:
Kerstin Riedling
Marketing-Kommunikation
OKW Gehäusesysteme GmbH
www.okw.com
Beispiel für ein Notruf- oder Benachrichtigungssystem in Kliniken oder Arztpraxen
66 meditronic-journal 3/2024

Komponenten
TENS-Gerät für Schmerztherapie
die einfache Bedienung an. Daher sind sie nur
dann­iwirklich­ifunktional,­iwenn­isie­iden­iBenutzer­i
im­iAlltag­inicht­istören­ioder­iin­iirgendeiner­iWeise­i
behindern. Neben einer langen Lebensdauer
spielen­inatürlich­inoch­imehrere­iFaktoren­ieine­i
entscheidende Rolle, die letztendlich zum Erfolg
des­iGeräts­ibeitragen­iund­ibei­ider­iEntwicklung­i
beachtet­i werden­i müssen:­i Sensorintegration,­i
Antennen,­i Funktechnologien,­i sichere­i Datenübertragung­iund­ioptimierter­iStromverbrauch.
Robust und leicht zu reinigen
Weitere­iAnforderungen­isind­iStabilität,­imechanische­iBelastbarkeit­iund­idie­iVerwendung­iwiderstandsfähiger,­ileicht­izu­ireinigender­iMaterialien.­i
Kunststoffgehäuse,­idie­ivon­iAnfang­ian­ispeziell­i
für­itragbare­iAnwendungen­ientwickelt­iwurden,­i
können­i hier­i punkten!­i Für­i viele­i Applikationen­i
sind­ikleine,­ibesonders­ihandliche­iund­iunauffällige­iGehäuse­idas­iNonplusultra.
Großes Anwendungsspektrum
Im­iGesundheitssektor­ihaben­isich­iin­ierster­iLinie­i
die sogenannten Smart-Watches und Fitness-
Tracker­ials­idie­iWearables­ischlechthin­ietabliert.­i
Diese­ikleinen­iComputersysteme­imessen­iVitalparameter­iwie­iHerzfrequenz,­iBlutdruck,­iSchlafqualität­iund­iKalorienverbrauch.­iMittlerweile­igibt­i
es auch Modelle, die darüber hinaus die Sauerstoffsättigung­ides­iBlutes,­iStresslevel­ioder­idie­i
„Body-Battery“­i(Energiereserven­ides­iKörpers,­i
gemessen­iauf­iBasis­ivon­iHerzfrequenzvariabilität,­iStress,­iSchlafqualität­iund­iAktivitäten)­iaufzeichnen­ikönnen.
Darüber­ihinaus­igibt­ies­iin­ider­iMedizintechnik­i
und dem HealthCare noch weit mehr Anwendungsfelder­ifür­ikleine,­itragbare­iGeräte.­iMit­ientsprechenden­iSensoren­iausgestattet­ikönnen­isie­i
z.­iB.­ifür­iHealth­iMonitoring­iSysteme­ieingesetzt­i
werden:­iMithilfe­ides­iIoMT­i(Internet­iof­iMedical­i
Things)­ikönnen­ihierdurch­iunter­iUmständen­isogar­i
Leben gerettet werden, indem sie bestimmte
Patientenparameter überwachen und Ärzten
z. B. eine Echtzeit-Priorisierung der Patienten
liefern.­iSo­iist­ies­imöglich,­izuerst­idie­iPatienten­i
zu­iversorgen,­ideren­iZustand­ials­iam­i­ikritischsten­i
eingestuft wird.
Tracking-Systeme
Lose­i in­i Einstecktaschen­i oder­i gewöhnlichen­iTaschen­iplatziert,­iaber­iauch­imithilfe­ivon­i
Gehäuse­ilaschen fixiert,­ifungieren­isie­iauch­ials­i
Datenlogger für die Analyse von Rollstuhlfahrten
Tracking-Systeme.­i Ein­i Tracking­i über­i Wearables­ikann­iauch­ihelfen,­idas­iNutzerverhalten­i
von­i­ibeispielsweise­iRollstuhlfahrten,­iRollatoren­i
oder­iProthesen­izu­ianalysieren­iund­isomit­idiese­i
Systeme­iund­iHilfsmittel­izu­ioptimieren.
TENS-Gerät in der Schmerztherapie
Kleine,­ibequem­itragbare­iApplikationen­ikommen­iaußerdem­ibei­iTherapiegeräten­izum­iEinsatz.­iSo­ikann­iman­iz.­iB.­iauch­iTENS-Geräte­i
(trans­ikutane­i elektrische­i Nervenstimulation:­i
elektromedizinische­i Reizstromtherapie­i zur­i
Behandlung­ivon­iSchmerzen­iund­izu­iMuskelstimulation)­izu­ider­iGruppe­ider­iWearables­izählen.
Im Rahmen einer Schmerztherapie oder
auch­ibei­iSportverletzungen,­ietc.­iist­ies­iwichtig,­idie­iAnwendungen­iregelmäßig,­iin­iden­iAlltag­iintegriert,­idurchführen­izu­ikönnen­iund­idas­i
funktioniert­inur,­iwenn­idas­ivon­iGeräteseite­iher­i
komfortabel­iumsetzbar­iist.
Überwachung
Neben­ider­iÜberwachung­ivon­iVitaldaten­ioder­i
dem­iEinsatz­ials­iMedizingerät,­iwerden­iWearables­imittlerweile­iauch­ischon­ibei­ider­iMedikamentenabgabe
oder bei der Überwachung spezifscher­i
Krankheiten­i eingesetzt.­i Die­i ansteigende­iDigitalisierung­iund­idie­istetigen­iEntwicklungen
im Bereich des IoMT werden die Einsatzgebiete­iin­iZukunft­inoch­iweiter­ianwachsen­i
lassen.­iAußerdem­irückt­idie­iMiniaturisierung­iin­i
diesem­iFeld­iauch­iimmer­istärker­iin­iden­iFokus,­i
was­iauf­iSeite­ider­iElektronik-Entwicklung­ientsprechende
Anforderungen mit sich bringt, wofür
aber auf der anderen Seite natürlich auch passende­iGehäuse­ibenötigt­iwerden.­i◄
meditronic-journal 3/2024
67

Bedienen und Visualisieren
Vielversprechende Display-Technologien
für die Zukunft?
Easy Knob im Einsatz
Die­i Qualität­i eines­i industriellen­i
Displays­i lässt­i sich­i an­i verschiedenen­iFaktoren­imessen.­iGerade­iin­i
medizinischen­iGeräten­ispielt­idabei­i
die­i kontrastreiche­i und­i störungsfreie
Wiedergabe der Inhalte eine
wesentliche Rolle. Verschiedene,
etablierte­iund­ibewährte­iTechnologien­isind­iauf­idem­iMarkt­iund­iTFT-,­i
LCD-­iund­iLED-Displays­isind­ibisher­i
die­i Hauptakteure­i in­i industriellen­iAnwendungen.­iDie­iEntwicklung
neuer Technologien zur weiteren
Optimierung der Darstellungsqualität­iund­ioptischen­iPerformanz­i
wird­ispezifscher­iund­inicht­iimmer­i
erfüllen diese Neuerungen die in
sie gesetzten Erwartungen. Wie
erfolgsversprechend­ieine­iTechnologie
ist und ob sie sich langfristig
Autor:
Roland Wabro
Produktmanager Systeme
DATA MODUL AG
info@data-modul.com
www.data-modul.com
behaupten­ikann,­ihängt­idavon­iab,­i
wie deutlich sich die Leistung des
Displays­iverbessert­iund­iwie­ihoch­i
der­iKostenaufwand­isein­iwird.­iZwei­i
vielversprechende­iTechnologien­iund­i
mögliche­i Bedienkonzepte­i zielen­i
konkret­iauf­iApplikationen­iim­imedizinischen
Bereich.
Hoffnungsträger
MicroLED-Displays
Motivationsgeber­iund­iTreiber­ifür­i
die­iImplementierung­ivon­iMicroLED-
Displays­iin­iindustriellen­iGeräten­isind­i
die bereits erfolgreich etablierten
Anwendungen­iim­iConsumer­iMarkt­i
(Bsp. Smart Watches) und in branchenübergreifenden­iApplikationen­i
in AR/VR sowie der offensichtliche
Bedarf dafür in anderen Branchen.
Denn im Grunde ist diese Technologie­iprädestiniert­ifür­ialle­iApplikationen,­iin­idenen­ihohe­iKontrast­i–­iund­i
Helligkeitswerte­ierforderlich­isind.
MicroLED hat - technologisch
betrachtet - das Potenzial, sich
hinsichtlich­i Leuchtdichteeffzienz,­i
hoher Leuchtdichte, sehr gutem
Kontrastverhältnis,­ikurzen­iSchaltzeiten,­ieiner­igroßen­iRange­iim­iBetriebstemperaturbereich,­i
extrem­i
geringem­iStromverbrauch­iund­iinsgesamt
einer langen Lebensdauer,
von­iden­iOLED-­iund­iLCD-Displays­i
abzuheben.
Zukunftsperspektiven
Und­i auch­i wenn­i das­i alles­i
gut­i klingt,­i im­i Moment­i werden­i
MicroLED-Displays­ihauptsächlich­iin­i
AR/VR-Brillen­iverbaut.­iDoch­idurch­i
ihre besonderen Eigenschaften,
die­iursächlich­imit­iden­iLED-Chipsätzen­izusammenhängen,­ikönnte­i
die MicroLED-Technologie speziell­iin­isicherheitsrelevanten­iAnwendungen
im Premium-Automobil- oder
in­i High-End-Displays­i für­i medizinische­iGeräte­izum­iEinsatz­izu­ikommen.­iInsbesondere­idie­ihohe­iDynamik­i(HDR)­iist­iein­iwichtiges­iThema­i
in­ichirurgischen/­iendoskopischen­i
Anwendungen und in der Diagnostik.­iMit­iMicroLED­isind­ihöhere­iKontraste,
Freiformen, gebogene Displays­i
und­i sehr­i hohe­i Helligkeiten­i
in­iverschiedensten­iAnwendungen­i
möglich.­iPerfekt­iauch­iin­itragbaren­i
Geräten­izur­iPatienten-­iund­ikontinuierlichen­iZustandsüberwachung.­i
Im AR Glass werden MicroLED Displays­i
bereits­i teilweise­i eingesetzt­i
z.­iB.­ifür­iimmersives­iTraining,­iFernberatung
und Simulationen.
Herausforderungen
Das­ivolle­iPotenzial­iwird­iaber­ierst­i
dann­iausgeschöpft­iwerden­ikönnen,­i
wenn­i die­i benötigten­i MicroLED-
Chips­imit­ieiner­iKantengröße­ivon­i
2µ­i -­i 50­i µm­i massentauglich­i und­i
kosteneffzient­i produziert­i werden­i
können.­iAktuell­iwerden­iMicroLED-
Displays­inoch­inicht­iin­igroßformatigen­iDisplays­iverbaut.
Im­i Vergleich­i zu­i LCD-Displays­i
und OLED hat die MicroLED-Technologie
einige Vorteile. MicroLEDs
altern langsamer als OLED-Schichten­iund­ider­iFarbgamut­iist­iähnlich­i
hoch wie bei OLED.
Herausforderungen
in der Fertigung
Bis es allerdings soweit ist, dass
diese­iTechnologie­iflächendeckend­i
einsatzbereit ist, gilt es noch einige
Herausforderungen in der Fertigung
zu­imeistern.­iIn­ider­iaktuellen­iSituation
ist eine Industrialisierung und
Produktion­ivon­iMicroLED­iDisplays­i
sehr­ikostenaufwändig.
Unter­i anderem­i ist­i die­i Struktur­i
des­iMicroLED-Chips­ikomplizierter­i
als­idie­ider­iherkömmlichen­iLED­iund­i
auch­idas­iTFT-Backplane-Design­iist­i
komplexer­ials­ibei­inormalen­iTFT.­i
Die­igroße­iHerausforderung­iliegt­iim­i
Transfer­ider­iextrem­ikleinen­iChips­i
vom­iWafer­iauf­idas­iSubstrat.­iHier­i
konkurrieren­iverschiedenste­iVerfahren,
die alle noch nicht wirtschaftlich
umsetzbar sind.
Dazu­ikommt­inoch,­idass­ies­ieine­i
ganze Reihe an optionalen Verfahren
(mass-transfer-process), gibt.
Ob­ielektrostatisch,­ielektromagnetisch,­ivia­iLasertransfer,­iBriefmarken-Transfer,­imonolithische­iÜbertragung,­i
fluidischer­i Tintenstrahltransfer­ioder­iAuswählen­iund­iPlatzieren,
alle haben jeweils ihre Vorund
Nachteile. Bis jetzt hat sich noch
nicht­i herauskristallisiert,­i welches­i
Verfahren sich durchsetzen wird.
Dabei­i wird­i die­i Wirtschaftlichkeit­i
eine­igroße­iRolle­ispielen.
Inspektion und Reparatur
Jeder MicroLED-Chipsatz muss
inspiziert und gegebenenfalls repariert­iwerden.­iUnd­iselbst­ibei­ieiner­i
fast­iperfekten­iYield­ivon­i99,99­i%­i
muss­iein­idefekter­iMicroLED-Chipsatz­ivon­i0,01­i%­irepariert­iwerden,­i
da es Millionen oder sogar Dutzende­iMillionen­ivon­iSubpixeln­igibt.­i
Damit­ierklärt­isich­ivon­iselbst,­idass­i
sich­iInspektion­iund­iReparatur­isehr­i
zeitaufwändig­igestalten.
Starkes Wachstum erwartet
Und­idennoch­iwird­ider­iMicroLED-
Markt­iin­iden­ikommenden­iJahren­iein­i
erhebliches­iWachstum­iverzeichnen.­i
Denn auch wenn es immer noch
technische und fertigungstechnische
FALD versus
OLED- und LCD-Display
• Höhere­iHelligkeit­iim­iVergleich
zu OLED
• Höherer­iKontrast­iim­iVergleich­izu­iLCD-Displays­i
mit Standard-Hintergrundbeleuchtung.
• Farbverstärkte­iFarbgebung­iin­iKombination­imit­i
Quantum­iDot-Folien­i
• Geringerer­iStromverbrauch­ials­iLCD-Displays­i
mit Standard-Hintergrundbeleuchtung
68 meditronic-journal 3/2024

Bedienen und Visualisieren
Vergleich zwischen LCD, OLED, QLED und Micro-LED
Herausforderungen­i gibt,­i tätigen­i
viele­iUnternehmen­iteils­ischon­iseit­i
Jahren­iInvestitionen­iin­idie­iHerstellung­ivon­iMicroLED-Displays.­iDie­i
Investitionsschätzungen­iliegen­ifür­i
die­iJahre­i2020-2025­ibei­i8­iMilliarden­iUS-Dollar.­i
Investitionsfelder
Dabei­istecken­idie­iUnternehmen­i
ihr­iGeld­iin­idie­ifolgenden­iInvestitionsfelder­i(Quelle­iOMDIA):
• Metallorganische chemische
Gasphasenabscheidung­i(engl:­i
MOCVD)
• Epitaxial­iWafer­i
• Mass transfer process
• Micro LED Chip Design
• Komplementäres­iMetalloxid
• Halbleiter­i(CMOS)­iBackplane
• TFT-Backplane
• Treiber-IC
• Modulisierung
• Inspektions-­iund­iReparatur­i
Equipment
• Systemintegration
• aktuell­iunklare­iProduktionsprozesse,­ida­isich­inoch­ikein­iVerfahren
als technisch und wirtschaftlich­isinnvoll­iherauskristallisiert
hat.
• noch­ihohe­iProduktionskosten­i
• neu­izu­ietablierende­iLieferkette­i
• Wertschöpfungskette­imuss­idurch­i
Industrie­ierst­idefniert­iwerden
• für Hersteller werden
Aus­irüstungsinvestitionen­i
erforderlich
Herausforderungen
für MicroLED-Displays
Die MicroLED-Technologie sorgt
immer wieder für Schlagzeilen, ist
aber­iim­iAugenblick­inoch­inicht­iMassenproduktionstauglich.­i
In­i hochwertigen­iFernsehgeräten­ibleibt­ider­i
Kampf­iLCD-Displays­igegen­iOLED­i
und­i aufgrund­i der­i hohen­i Produktionskosten­iwird­idie­iMicroLED-Technologie­ibis­izur­iLösung­ider­iVerfahrensfrage­ivorerst­iein­iNischenprodukt­i
bleiben.­i Wearables,­i AR/VR­i
und­iDisplays­ifür­iMedizin­iund­iAutomotive­isind­iaber­ivielversprechende­i
Anwendungsgebiete dafür.
MiniLED-Displays –
Full-Array-Local-Dimming –
eine Zwischenlösung?
Wenn­i es­i um­i die­i Ablesbarkeit­i
auch­i in­i hellen­i Umgebungslicht-
Bedingungen­igeht,­iempfehlt­isich­i
die MiniLED-Technologie. Hier gibt
es - je nach Verwendung - zwei Varianten,­ientweder­imit­idirect­ibacklight­i
(alle LEDs leuchten) oder mit der
Full-Array-Local-Dimming­i(FALD)-
Technologie. Damit werden besonders­ihohe­iKontraste/Schwarzwerte­i
erreicht, was speziell im medizinischen
Bereich wie beispielsweise
in­iden­ihellen­iOP-Sälen­ivon­iKrankenhäusern­ioder­ifür­iUltraschall-­iund­i
Röntgenaufnahmen­ivon­iVorteil­iist.
FALD
Bei FALD handelt sich um die
dichte­i Anordnung­i von­i LEDs­i hinter­i
dem­i LCD-Display,­i von­i denen­i
jede einzelne Diode angesteuert
werden­i kann.­i Dadurch­i wird­i die­i
optimale­iKontrolle­ider­iLED-Helligkeitsstufen­i
während­i der­i Bildwiedergabe­iermöglicht,­ium­ieinerseits­i
den­iGesamtkontrast­iund­iandererseits­iden­iDynamikbereich­izu­ierhöhen.­iZu­iden­iVorteilen­iim­iVergleich­i
zur­ikonventionellen­iHintergrundbeleuchtung­izählen­iein­iextrem­ihohes­i
­iKontrastverhältnis,­i Farbraum­i auf­i
OLED-Niveau,­i eine­i überlegene­i
Bildqualität­i und­i eine­i hervorragende­iLesbarkeit­iselbst­ibei­iextrem­i
starkem­iUmgebungslicht.­iZudem­iist­i
der­iStromverbrauch­iim­iVergleich­izu­i
ähnlich­ihellen­iDisplays­iauch­ideutlich
geringer, was u.a. die Lebensdauer­ideutlich­iverlängert.
Die­i FALD-Displays­i gibt­i es­i in­i
unterschiedlichen­iGrößen­iund­iAuflösungen­ibis­iFull­iHD-­iund­i4K.­iDarüber­i
hinaus­i stehen­i verschiedene­i
Ansteuerlösungen­isowie­idie­iIntegration­ivon­iFALD­imit­iPCAP-Touch­i
und­idie­iMöglichkeit­izur­iAnpassung­i
von­i Covergläsern­i nach­i individuellen­i
Kunden­i Anforderungen­i zur­i
Verfügung.
Die­iperfekte­iFarbdarstellung,­idas­i
exzellente­iKontrastverhältnis,­idas­i
Ganze noch sparsam im Energieverbrauch­iund­imit­igarantierter­iLangzeitverfügbarkeit.­iDiese­iTechnologie
ist in bestimmten Anwendungsfeldern
nicht nur Übergangstechnologie,
sondern hat bereits ihre
Daseinsberechtigung neben OLED
und MicroLED.
Touch-Displays
mit EASY KNOB –
zwei für alle Spezialfälle
Die­i Kombination­i aus­i Touch-
Monitor­i und­i einem­i exklusiven­i
PCAP­iEncoder­i „Easy­i Knob“­i verbindet
die Vorteile einer mittlerweile
gelernten Touch-Eingabe mit
der­iphysischen­iKontrollmöglichkeit­i
eines­i–­iin­iI/O-Applikationen­irauer­i
Umgebungsbedingungen­inoch­ioft­i
eingesetzten, haptischen Bedienelements­iwie­iSchalter,­iKnopf­iund­i
Regler.
Erhöhter Sicherheitsbedarf
Speziell­i in­i Applikationen­i mit­i
erhöhtem­iSicherheitsbedarf,­iwie­i
Display mit FALD-Technik
im medizinischen Bereich, bietet
diese­ihybride­iLösung­ieine­inoch­i
präzisere­i Bedienbarkeit.­i Denn­i
gerade bei sensiblen Human-
Machine-Interfaces (HMI), in
denen­ider­iBlick­ides­iUsers­iparallel
auf Bildschirm und Patient liegen­imuss,­ioptimiert­idiese­ihybride­i
Technologie­i–­idank­izusätzlichem­i
haptischen­iFeedback­i–­idie­iSystem-Interaktion.­iDarüber­ihinaus­i
sorgt­isie­ifür­imehr­iFlexibilität­iin­i
der­igesamten­iGUI-Entwicklung.­i
Die­i Encoder-Funktion­i auf­i dem­i
Touchdisplay­i ermöglicht­i eine­i
Vereinfachung­ides­iGehäusekonzepts,­ispart­iWerkzeugkosten­iund­i
ermöglicht­ieine­ischnellere­itime­i
to­imarket.
Sobald­ider­iEasyKnob­iintegriert­i
und initialisiert wurde, registriert der
PCAP-Sensor die mit dem Drehregler­i
getätigten­i Eingaben­i und­i
sorgt dafür, dass alle gewünschten­iAktionen­izuverlässig­iund­ipräzise
und zum Wohle der Patienten
ausgelöst­iwerden­ikönnen.
Diese­ihybride­iAnwendungsmöglichkeit­ibietet­iin­ispeziellen­iMedizingeräten­imehr­iSicherheit­iauf­ihöchstem
technologischen Standard.
Für den medizinischen Bereich
liegt­i der­i Fokus­i bei­i Geräten­i auf­i
Sicherheit­iund­istörungsfreier­iPerformanz.
Was das angeht, stehen
mit den beiden Technologien Mini-
LED­iund­iMicroLED­iund­iergänzt­i
durch­i sinnvolle­i Bedienkonzepte,­i
wie­i die­i hybride­i Variante­i easy-
Knob­iauf­iTouchdisplays­iin­ispezifschen­iApplikationen­iechte­iAlternativen­izu­iOLED-,­iTFT-­iund­iLCD-
Displays­izur­iVerfügung.­i
Ein paar Herausforderungen
in­i der­i Produktion­i müssen­i noch­i
bewältigt­iwerden,­iaber­idie­iIndustrie
nimmt sich dieser Aufgabe an
–­ikundenbedarfsorientiert.­i ◄
meditronic-journal 3/2024
69

Produktion
Roboter und digitale Zwillinge
heben die Medizin auf das nächste Level
Minimalinvasive Roboterchirurgie mit dem da Vinci-Operationssystem
© envato
NürnbergMesse GmbH
www.nuernbergmesse.de
www.medteclive.com/de/
Digitale Zwillinge
für Spitzenleistung
Was­ihaben­idigitale­iZwillinge­iund­i
Cobots gemeinsam? Sie entlasten
Ärzte,­iverbessern­idie­iQualität­ider­i
medizinischen Versorgung und
erhöhen­iEffzienz­iund­iSicherheit.­i
Wie­idigitale­iZwillinge­idie­iProzessoptimierung­ivorantreiben­iund­ikollaborative­i
Roboter­i medizinisches­i
Personal­i bei­i präzisen­i und­i empfndlichen­iAufgaben­iunterstützen.
Technische­iProdukte­iin­ider­iMedizin­i
verlangen­i höchste­i Qualität,­i
Sicherheit und nachgewiesenen
Nutzen.­iDie­iEntwicklung­ivon­iMedizintechnik­i
folgt­i strengen­i Regularien.­iEin­idigitaler­iZwilling­ihilft­ibei­i
der­iOptimierung.­iEr­iist­ieine­ivirtuelle­iNachbildung­ides­itatsächlichen­i
medizinischen­iGeräts­iund­ispiegelt­i
alle­iwichtigen­iEigenschaften,­iFunktionen
und Verhaltensweisen des
realen­i Geräts­i genau­i wider.­i Dies­i
ermöglicht­i virtuelle­i Tests,­i Analysen­iund­iOptimierungen­ides­iGeräts,­i
bevor­ies­ihergestellt­ioder­ieingesetzt­i
wird. So sind detaillierte Simulationen­iund­iAnalysen­ivon­iProduktionsabläufen­imöglich.­iIn­ider­iMedizintechnik­i
ergeben­i sich­i dadurch­i
vielfältige­iChancen­izur­iFeinabstimmung­iund­iVerbesserung­ivon­iHerstellungsprozessen.­i
Die­i präzise­i
Simulation erlaubt beispielsweise
die­i Erkennung­i potenzieller­i Engpässe­i
und­i Fehlerquellen­i und­i ermöglicht­iauch­idie­iOptimierung­ivon­i
Parametern­ifür­imaximale­iEffzienz.
Simulation
entlang der gesamten
Fertigungsprozesse
Laut­iStefan­iPflaum,­iLeiter­iProduct­i&­iLifecycle­iExcellence­iGlobal­i
bei Siemens Healthineers, werden
auch ganze Fertigungsprozesse
basierend­iauf­idigitalen­iZwillingen­i
geplant und erfolgreich eingesetzt.
So­ientwickelte­iman­idas­ineue­iTechnologie-­iund­iFertigungs-Zentrum­ifür­i
Röntgenstrahler­iund­iGeneratoren­iin­i
seinem­iForchheimer­iUnternehmen­i
umfassend­iauf­iBasis­ivon­idigitalen­i
Zwillingen.­i Komplexe­i Fertigungsprozesse­iwurden­ibereits­ivor­idem­i
Bau­ider­iFabrik­iim­iComputer­ioptimiert
und aufeinander abgestimmt.
Dadurch­ikonnte­idas­iUnternehmen­i
den­iRaumbedarf­ider­iProduktionslinien­iflexibel­iauf­idie­igeplanten­iKapazitäten­iauslegen.­iAußerdem­ibrachte­i
die digitale Simulation, basierend
auf­iexakter­idigitaler­iModellierung­i
der­i Medizingerätefunktionen­i im­i
Computer,­i in­i kürzerer­i Zeit­i mehr­i
Erkenntnisse.­i
Entwicklungszeit verkürzen
Durch­iValidierung­imit­ider­iRealität­i
erreichen­idiese­iErkenntnisse­ieine­i
gleichwertige­iAussagekraft.­i„Damit­i
kann­ieinerseits­idie­iEntwicklungszeit­ivon­iMedizinprodukten­iverkürzt,­i
wertvolle­iInnovationen­ischneller­iauf­i
den­iMarkt­igebracht­iund­idamit­ifür­i
die­iklinischen­iAnwender­iund­iletztlich­idie­iPatienten­ifrüher­iverfügbar­i
gemacht werden. Andererseits werden­i
weniger­i Prototypen,­i Muster,­i
Ressourcen­iund­iMaterial­iwährend­i
der­iEntwicklungsphase­iverbraucht.­i
Dies­iführt­izu­ieiner­ipositiven­iBilanz­i
bei­iden­iEntwicklungskosten­isowie­izu­i
höherer­iNachhaltigkeit­ibei­igleichzeitiger­iSicherstellung­ihöchster­iQualität“,­isagt­iPflaum.­i
Digitale Simulationen
zur Echtzeitüberwachung
und -steuerung
Auch­i nach­i der­i Entwicklungsphase
sind digitale Simulationen
sehr­iwertvoll.­iViele­iMedizinprodukte­i
–­ibesonders­idie­iGroßgeräte­iin­ider­i
Diagnostik­i–­ibleiben­iin­ider­iRegel­i
weiterhin digital mit dem Hersteller­ivernetzt,­iwenn­isie­iin­iKrankenhäusern­i
oder­i medizinischen­i Einrichtungen
in Betrieb gehen. „Das
bedeutet, dass wir über ein digitales
Monitoring­i frühzeitig­i Indikatoren­i
für­iFehlfunktionen­ibzw.­ieinen­inotwendigen­iVerschleißteil-Austausch­i
Stefan Pflaum,
Siemens Healthineers
bekommen“,­isagt­iDr.­iOliver­iWelzel,­i
Senior­iKey­iExpert­iDigital­iTwin­iProduct­iLifecycle­iManagement­ibei­iSiemens
Healthineers. „Mit digitalen
Zwillingen­ider­ijeweiligen­iMedizinprodukte­ivor­iOrt­ikönnen­iwir­inoch­i
schneller­ieine­iFehleranalyse­iund­i
eine­ieffektive,­ieffziente­iReparatur­i
durchführen,­i bzw.­i proaktiv­i einen­i
Service-Termin­i mit­i dem­i Kunden­i
vereinbaren,­ibevor­iein­iDefekt­ientsteht
und den Termin auch so planen,
dass der Patientenbetrieb so
wenig­i wie­i möglich­i gestört­i wird.­i
Dadurch sind wir in der Lage, die
Verfügbarkeit­iunserer­iProdukte­iim­i
Krankenhaus­isowie­iin­iden­imedizinischen
Einrichtungen noch besser
sicherzustellen.“
Durch das Monitoring der Medizinprodukte,­idie­ibereits­iin­iGebrauch­i
sind, lassen sich mithilfe der Simulationen­i
auf­i Basis­i von­i übermittelten­i
Fehlerindikatoren­i dediziert­i
Fehlerdiagnosen remote – also
ohne­iaufwändigen­iServicetechni-
Dr. Oliver Welzel,
© Siemens Healthineers
70 meditronic-journal 3/2024

Produktion
Jennifer Schlichting © Stäubli
ker-Einsatz­ivor­iOrt­i–­idurchführen.­i
Oft­ikann­iohne­iVerbrauch,­ibzw.­imit­i
ganz­iexakt­ieingegrenzter­iIdentifkation­ivon­iErsatzteilen,­idie­ieinwandfreie­iFunktion­ides­iProduktes­iwieder
hergestellt werden.
Kollaborative Roboter
im Operationssaal
Kollaborativ­i Roboter,­i auch­i
bekannt­i als­i Cobots­i ermöglichen­i
eine­isichere­iZusammenarbeit­izwischen
Mensch und Maschine. Ihre
Anwendungsbereiche­i erstrecken­i
sich über die gesamte medizinische
Produktion­iund­iForschung.­iEs­iwird­i
unterschieden zwischen Robotern,
die­imedizinische­iTätigkeiten­iausführen­i–­isie­isind­iein­iMedizinprodukt­i
–­iund­iRobotern,­idie­iin­ider­iProduktion­i
von­i Medizinprodukten­i unterstützen,­i
welche­i keine­i Zertifzierung­ibenötigen.
Als­iMedizinprodukt­izeigen­iCobots­i
ihr Potenzial bei der Durchführung
präziser­iund­iempfndlicher­iAufgaben,
unterstützt durch menschliche
Kontrolle.­iBeispielsweise­iin­ider­iChirurgie,
wo Cobots Instrumente oder
Hilfsmittel­isehr­ipräzise­ipositionieren­ikönnen.­iLaut­iJennifer­iSchlichting,­iBusiness­iDeveloper­iMedical­i
Robotics­ibei­iStäubli­iTec-Systems,­i
erreichen ihre Roboter eine Genauigkeit­ivon­i0,3­imm­i–­idas­ischafft­iein­i
Mensch nicht, da selbst bei hoher
Konzentration­i die­i Hände­i immer­i
leicht­izittern.­i„Damit­iproftieren­iPatienten,­iweil­ies­iso­izu­iweniger­iKomplikationen,­i
weniger­i Schmerzen­i
und einer schnelleren Genesung
kommt“,­isagt­iSchlichting.­i
Präzisionsroboter
für das Operationsfeld
Zudem­i können­i Roboter­i in­i der­i
Bildgebung eingesetzt werden,
meditronic-journal 3/2024
indem­i zum­i Beispiel­i hochauflösende­i
Kamerasysteme­i mit­i dem­i
Roboter­iverbunden­iwerden.­iÄrzte­i
erhalten­ieinen­iEinblick­iins­iOperationsfeld,
ohne dass sie dabei nach
vorne­ibeugen­imüssen.­iIm­iOperationsraum­ikann­ider­iRoboter­idann­i
eine Position sehr genau anfahren.
Der­iRoboter­ivon­iStäubli­iwurde­ideshalb­imit­ieiner­iKamera­iverbunden.­i
Ein­i Navigationssystem­i überprüft­i
die Position, die dann mit der Bildgebung­iwie­ieinem­iRöntgensystem­i
oder­iUltraschallsystem­ikombiniert­i
wird. Das medizinische Personal
ist­iin­ider­iLage­iexakt­ivorzugeben,­i
in­iwelchem­iWinkel­iwelcher­iPunkt­i
angefahren­iwerden­isoll­iund­ikontrolliert
dies mithilfe der Bildgebung.
„Roboter­ierhalten­idie­iZielkoordinaten­iund­ikönnen­idann­iden­iBewegungsablauf
automatisch abfahren,
wie zum Beispiel die genaue
Platzierung­i eines­i Biopsiekanals,­i
sodass das medizinische Personal
nur­inoch­idie­iNadel­isetzen­imuss“,­i
so Schlichting.
Cobots­ikönnen­imit­idiversen­iSensoren
ausgestattet werden. Beispielsweise­i
mit­i Kraft-Momenten-
Sensoren, die es dem Anwender­iermöglichen,­iden­iRoboter­iper­i
Hand­ian­ieinen­igewissen­iPunkt­izu­i
fahren oder ein Instrument auf einer
exakten­iLinie­iein­iStück­iweiter­ihinten­ioder­iweiter­ivorne­izu­ipositionieren,­iwie­ies­ibeim­iRoboter­ivon­i
Stäubli­i Tec-Systems­i der­i Fall­i ist.­i
Zusätzlich­izu­iihren­i„Augen“,­iihrer­i
Kamera,­isollen­iRoboter­ials­iMedizinprodukte­ikünftig­iauch­ieinen­iTastsinn
erhalten.
Cobots
für minimalinvasive Eingriffe
Das Start-up Surag Medical, eine
Ausgründung­iaus­idem­iUniversitätsklinikum­iMagdeburg,­ihat­iein­iSystem­ientwickelt,­idas­idie­iNavigation­i
bei­iNadelintervention­ianhand­ivon­i
Vibration­i unterstützen­i soll.­i Zum­i
Beispiel muss bei Epidural- oder
Spinalanästhesie­i ohne­i Bildgebung
die Nadel in einen Bereich
der­iWirbelsäule­ieingestochen­iwerden,­iin­idem­iviele­iNervenbahnen­i
verlaufen­iund­isich­iweitere­ianatomische­i
Strukturen­i befnden,­i die­i
nicht­iverletzt­iwerden­isollten.­iBis­iein­i
Arzt­idas­idurchführen­ikann,­ierfordert­ies­ienorm­iviel­iErfahrung­iund­i
Übung. „Vibrationen werden generiert,
wenn eine Nadel mit Gewebe
interagiert. Jede Gewebeschicht
hat unterschiedliche mechanische
Eigenschaften, daher erzeugt jede
Schicht eine andere Schwingung,
wenn man mit der Nadel durchsticht.
Wir haben also einen Sensor­ientwickelt,­ider­iso­isensitiv­iist,­i
dass er Schwingungen erfassen
und­i interpretieren­i kann,­i die­i der­i
Mensch nicht wahrnimmt. Der
kann­i dann­i Rückmeldung­i darüber­igeben,­iin­iwelcher­iStruktur­idu­i
angekommen­ibist.­iDas­ikann­izum­i
Beispiel der Spinalraum sein. Der
ist­ivon­ieiner­iSchicht­iumgeben,­idie­i
eine­ibestimmte­iArt­ivon­iVibration­i
erzeugt“,­isagt­iMoritz­iSpiller,­iCEO­i
bei Surag.
Diese­iSensorik­iist­ifür­idie­iNeurologie­ioder­idie­iAnästhesie­igeeignet.
Dadurch soll die Anzahl der
Einstichversuche­i reduziert­i und­i
Zeit­igespart­iwerden.­iIn­imanchen­i
Fällen­iist­ibeispielsweise­iein­iCT-
Bild notwendig, was im Ablauf des
Krankenhauses­i nicht­i eingeplant­i
ist,­iund­iauch­izusätzliche­iKosten­i
verursacht.­i „Es­i gibt­i schon­i viele­i
Roboter­i mit­i Bilderkennungsalgorithmen,­idie­iin­iverschiedenen­i
Bereichen­i Einzug f inden.­i Eine­i
Kamera­i hat­i vielleicht­i 120­i Bilder­i
pro­iSekunde,­iwohingegen­iunsere­i
Tasttechnologie 44.000 Werte pro
Sekunde­ierfassen­ikann.­iSo­ikönnen
Prozesse erfasst werden, die
nicht sichtbar sind.
Die Anforderungen an die Hardware
sind minimal und auch die zu
verarbeitenden­iDatenmengen­ibleiben
gering im Vergleich zu einem
HD-Video“,­i sagt­i Spiller.­i Es­i gab­i
bereits Versuche mit Da Vinci,
dem­iweltweit­iam­ihäufgsten­ieingesetzten
roboter-assistierten Operationssystem.­iHier­iwurde­imit­ider­i
Sensorik­ivon­iSurag­iversucht,­ipulsierende­iGefäße­iaufzuspüren,­idie­i
häufg­iin­ider­iRobotik­inicht­ierkannt­i
werden. In der offenen Chirurgie hat
man­idas­isonst­ivor­idem­iSchneiden­i
OP-Roboter im Einsatz, © Stäubli
Moritz Spiller, © SURAG
mit­iden­iHänden­iertastet,­iwas­imit­i
dem Roboter ohne Tastsinn nicht
mehr geht.
Vielversprechende Zukunft
Der­i Blick­i in­i die­i Zukunft­i zeigt,­i
dass­idie­iSynergien­idieser­iTechnologien­inicht­inur­iKosten­isenken,­i
sondern­iauch­idie­iMedizintechnik­i
schneller­iund­iinnovativer­imachen­i
werden.­i Diese­i Kombination­i verspricht
Fortschritte in der Patientenversorgung­iund­ieine­ibeschleunigte­i
Entwicklung­ineuer­iTechnologien.
„Auch­i auf­i der­i diesjährigen­i
MedtecLIVE­ivom­i18.­ibis­izum­i20.­i
Juni in Stuttgart werden die neuesten­iEntwicklungen­iin­ider­iAutomatisierung­ider­iMedizintechnik­ivon­i
großer­iBedeutung­isein.­iTechnologien­iwie­iRobotik­isind­ientscheidend­i
für­idie­iWeiterentwicklung­ider­iBranche.­iAuf­ider­iMedtecLIVE­ikommen­i
Experten,­iUnternehmen­iund­iInnovatoren­izusammen,­ium­idie­iPotenziale­idieser­iEntwicklungen­izu­idiskutieren­iund­iLösungen­izu­ipräsentieren.
Diese Veranstaltung bietet
eine­iGelegenheit,­ium­iin­idie­iZukunft­i
der­iMedizintechnik­izu­iblicken“,­isagt­i
Christopher­iBoss,­iGeschäftsführer­i
der­iMedtecLIVE­iGmbH­iund­iExecutive­iDirector­ider­iVeranstaltung.­i
◄
71

Stromversorgung
Schlankes störungsarmes Schaltnetzteil
Low Ripple Primärschaltregler revolutionieren Medizintechnik
Autor:
Roman Reimer
Experte Schaltnetzteile
Systemtechnik Leber GmbH
https://leber-ingenieure.de/
Medizintechnik­iwird­izunehmend­i
komplex,­i die­i Vernetzung­i unterschiedlichster­iGeräte­istellt­iEntwickler­i
und­i Konstrukteure­i vor­i immer­i
neue Herausforderungen - neben
Safety-­iund­iSecurity-Aspekten­iauch­i
die­iReduzierung­ielektrischer­iStöreinflüsse­i
im­i jeweiligen­i Endgerät.­i
Das Schlagwort hier ist die Integration­ieiner­istörungsfreien­iDC-Spannungsquelle
– und das auf minimalem­iRaum.­iDas­iperfekte­iBiotop­ifür­i
Ultra­iLow­iNoise­iSchaltnetzteile.
Ultra Low Noise
Schaltnetzteile
Im­iasiatisch-pazifschen­iRaum­i
und­iden­iUSA­isind­isie­ilängst­istateof-the-art,
in Europa dagegen
noch­iweitgehend­iunbekannt:­iUltra­i
Low Noise Schaltnetzteile. Hinter
dem­iBegriff­iverbergen­isich­iprimär­igetaktete­iNetzteile­imit­ieiner­i
DC-Ausgangsspannung,­idie­ivon­i
extrem­igeringen­iStörungen­iüberlagert­iist.­iDie­iR&N-Werte­iliegen­i
in­ider­iGrößenordnung­ilineargeregelter­iNetzteile:­iunterhalb­ivon­i
10­imVss.­iEin­iWert,­ider­ivom­ijapanischen
Schaltnetzteilhersteller
Daitron teilweise sogar noch
getoppt­iwird:­iseine­ineue­iSchaltnetzteil-Generation
liegt hier sogar
bei nur 1 mVss.
Es war der Wunsch nach der
perfekten­i Bildqualität,­i der­i den­i
Anstoß­i zur­i Entwicklung­i der­i
rauscharmen­iSchaltnetzteile­igab:­i
Elektronikhersteller­i Sony­i benötigte­i
1996­i eine­i extrem­i rauscharme­i
DC-Stromversorgung­i für­i
eine­ivöllig­ineue­iGeneration­ivon­i
Fernsehgeräten­iund­istartete­iein­i
entsprechendes­iGroßprojekt.­iIm­i
Projektverlauf­istellte­isich­ijedoch­i
heraus, dass diese Technologie
gegenüber Plasma- und LCD-
Fernsehgeräten­ichancenlos­iwar.­i
Die­iKosten­iwaren­izu­ihoch.­iDoch­i
war­idie­iUltra­iLow­iNoise­iTechnologie
geboren – und sie und das
Entwicklerteam­iwurden­i2001­ivon­i
Daitron übernommen.
Low Noise Schaltnetzteile
bergen viele Vorteile
Moderne­i Industriesysteme,­i
Labor-/Messgeräte­ioder­iMedizingeräte­i
müssen­i heutzutage­i sehr­i
vielseitige­iFähigkeiten­imitbringen.­i
In­i vielen­i Anwendungsfällen­i wird­i
eine­igewisse­iIntelligenz­ibenötigt,­i
um­iKommunikation­izu­ieiner­iübergeordneten­iKontrolleinheit­iwie­ibeispielsweise
einer SPS oder einem
Industrie-PC­izu­iermöglichen.­iDie­i
Folge ist eine zunehmende Verdrahtung­iin­iden­iGeräten­isowie­ieine­i
höhere­iAnfälligkeit­igegen­iEMV-Störungen.
Wo früher eine Standardstromversorgung­iausreichte,­imüssen­iheute­ifür­ieinen­istörungsfreien­i
Betrieb­ider­iGeräte­i–­ider­iim­imedizinischen­iBereich­inicht­iverhandelbar­iist­i-­izusätzliche­iFilter­ieingebaut­i
werden.­iDas­iaber­ikostet­iPlatz­iund­i
geht­ivöllig­iam­iderzeitigen­iTrend­izu­i
immer­ikompakteren­iBauformen­ivorbei.­iGenau­idie­iaber­istellen­iKonstrukteure­ivon­isensiblen­iIndustriesystemen,
Medizin-, Labor- oder Messgeräten­iohnehin­ischon­ivor­ieine­igroße­i
Herausforderung. Denn für den Aufbau­ieines­imaximal­istörungsfreien­i
Systems­iwird­inach­iwie­ivor­igrößtenteils
zu Trafo- bzw. Linearnetzteilen
gegriffen.­iDiese­iwiesen­ilange­iZeit­i
als­ieinzige­iNetzteile­idas­ibenötigte­i
geringe­iRauschverhalten­iauf.­iDer­i
Nachteil:­iSie­isind­ideutlich­ischwerer­iund­igrößer­ials­iSchaltnetzteile,­i
die in der Vergangenheit aber eben
wegen ihres suboptimalen Rauschverhaltens­ibei­iBau­isensibler­iGeräte­i
nicht­ieingesetzt­iwerden­ikonnten.
Extrem rauscharme
Schaltnetzteile
Anders mit der neuen Generation­i
der­i Ultra­i Low­i Noise­i Primärschaltregler­ivon­iDaitron­i-­iextrem­i
72 meditronic-journal 3/2024

Stromversorgung
• Ultra Low Noise Schaltnetzteile
in C-Bogen-Röntgengeräten
(Medizintechnik)
Untersuchungen­ibelegen,­idass­i
Rauschen die Messeigenschaften
von­i CTs­i negativ­i beeinflussen­i
kann­i bzw.­i dass­i beim­i dimensionellen
Messen mit CT die Bildqualität­i
maßgeblich­i die­i Messgenauigkeit­ibedingen.­iFür­ieine­i
optimale Diagnose müssen CTund­iRöntgenaufnahmen­ijedoch­i
möglichst­ischarf­iausfallen.­iDas­i
durch Spannungsquellen bedingte
Rauschen sollte folglich auf ein
Minimum reduziert werden – ein
Fall für rauscharme Schaltnetzteile.
Sie sorgen für eine saubere
Spannungsversorgung­ider­iFlachbild-Detektoren­iund­ireduzieren­i
das Übersprechen, das bei langen
Leitungen immer wieder zu
Fehlsignalen­iführen­ikann.
10 mV/div
Standard-Schaltnetzteil
rauscharme Schaltnetzteile, deren
Störeigenschaften­iauf­idem­iNiveau­i
von­i Linear-Netzteilen­i liegen­i und­i
damit­ieine­iechte­iAlternative­ibieten.­i
So­ibeträgt­ider­iRipple­ides­iModells­i
RFS50­inur­inoch­i1­imV­i–­ieine­iechte­i
Alleinstellung­i auf­i dem­i Markt­i der­i
Schaltnetzteile.
Denn­iwährend­ibei­iindustriellen­i
Primärschaltreglern­i Effzienz­i und­i
Baugröße­iim­iVordergrund­istehen­i
liegt­ider­iFokus­ider­iDaitron-Netzteile­i
auf­imöglichst­igeringen­iStörungen­i
-­isowohl­ibei­ider­iNetzrückwirkung­i
als auch auf der DC- Ausgangsseite
und den abgestrahlten Emissionen.
Dabei­ikommt­iDaitron­imit­ideutlich­i
weniger­i Entstör-Komponenten­i
wie­iKondensatoren­iund­iInduktivitäten­i
aus­i als­i industrielle­i Schaltnetzteile.
Grund dafür ist der Leistungs-
bzw. HF-Übertrager. Dieser
funktioniert­inach­idem­iPrinzip­ider­i
Resonanz-Mode-Technologie im
Soft Switching Verfahren.
Weitere Vorteile
• Geringe
Temperaturentwicklung
Bei­iVerwendung­ieines­iUltra­iLow­i
Noise­iSchaltnetzteils­ifällt­idie­iTemperaturentwicklung­iim­iGerät­iso­i
gering aus, dass ggf. auf die Verwendung­ieines­iLüfters­iverzichtet­iwerden­ikann.­iDenn­iwährend­i
Linear-Netzteile­ieine­iEffzienz­ivon­i
50­ibis­i60­iProzent­iaufweisen,­iliegt­i
das Daitron 1-mV-Schaltnetzteil
bei­ibis­izu­i85­iProzent.­i
10 mV/div
und­iderselben­iSpannungsversorgung­iweltweite­iMärkte­izu­ibedienen.­i
Messgeräte,­i die­i dagegen­i
mit Linearnetzteilen ausgestattet­iwurden,­ibenötigen­ieinen­iländerspezifschen­iTrafo­i-­izum­iBeispiel
110 VAC.
All diese Eigenschaften machen
Ultra­iLow­iNoise­iNetzteile­izur­iidealen­i
Lösung­i für­i verschiedenste­i
hochsensible Anwendungen in den
Bereichen­iSensorik­iund­iAnalytik.­iSo­i
zum­iBeispiel­ibei­ider­iUmsetzung­ivon­i
Spektrometrie-Systemen,­iHightech-
Mikroskopen,­i ­iScannersystemen­i
oder­iRöntgen-Detektoren.­iIhre­iStärken­iwerden­iim­iFolgenden­ian­imehreren­iFallbeispielen­idemonstriert:
Ultra Low Noise
Schaltnetzteil
• Ultra Low Noise Schaltnetzteile
in Wellenlängenmessgeräten
(Spektometrie)
Spektrometer­i zur­i Analyse­i des­i
sichtbaren und nicht sichtbaren
Lichts f inden­i in­i der­i Forschung­i
und Wissenschaft Anwendung.
Die Ergebnisse geben Aufschluss
über­idie­iZusammensetzung­ivon­i
entnommenen Proben und ihren
Bestandteilen­ioder­ieventuelle­iVerunreinigungen.
Neben der Erforschung­ineuer­iMedikamente,­ikommen­iSpektrometer­iauch­iin­ider­i
Qualitätskontrolle­ivon­iTrinkwasser,­i
Umweltanalytik,­i Geologie­i
oder­iProzesskontrolle­izum­iEinsatz.­iEine­istörungsarme­iSpannungsversorgung­iist­ihier­iunumgänglich,­ium­idie­iErgebnisse­ifrei­i
von­iäußeren­iEinflüssen­izu­ihalten
und Fehlinterpretationen zu
vermeiden.
• Ultra Low Noise Schaltnetzteile
in Weg-Messsysteme
mit Piezo-Elementen
Messgeräte­i für­i Längenmessungen­i
werden­i gleichermaßen­i
in Forschung und Industrie eingesetzt.­iBeispiel­iFertigungskontrolle:­iüberprüft­iwerden­ihier­iteilweise
Ergebnisse im Nanometer-Bereich.
Für solch genaue
• Weitbereichseingang
Schaltnetzteile haben einen Weitbereichseingang,­ider­ies­iGeräteherstellern­i
ermöglicht,­i mit­i ein-­i
meditronic-journal 3/2024
73

Stromversorgung
Messungen werden oft sogenannte­iPiezo-Elemente­iverwendet,­imit­idenen­ikleinste­iVeränderungen
messbar sind. Auch hier
darf­i die­i Spannungsversorgung­i
das­ielektrische­iFeld­inicht­ibeeinflussen­i
und­i sollte­i daher­i einen­i
möglichst­i geringen­i Ripple­i aufweisen.­i
Trafo-Netzteile­i wären­i
eine Option, führen jedoch aufgrund­iihres­igeringen­iWirkungsgrads
teilweise zu erheblicher
Abwärmebildung­iim­iMessgerät.­i
Der Einsatz eines Low-Ripple-
Schaltnetzteils reduziert das
Risiko­idagegen,­idass­iTemperaturen­izum­iStörfaktor­iwerden­i–­i
denn­idie­iAbwärme­ifällt­ium­ibis­i
zu­i70­i%­igeringer­iaus.
• Ultra Low Noise Schaltnetzteile
in Verstärkern
Verstärker­i werden­i dazu­i benötigt,­i
Signale­i zu­i verstärken­i –­i
zum­i Beispiel­i in­i Rasterelektronen-Mikroskopen,­i
Lasersystemen,­i­iMessgeräten,­iOszilloskopen,­iSpektrometern­ioder­iAudio-
Komponenten.­iDie­iCrux:­idiese­i
Verstärker­iverstärken­isämtliche­i
Bestandteile eines Signals – auch
eventuell­i störendes­i Rauschen.­i
Aus diesem Grund wurde bisher­i
zur­i Spannungsversorgung­i
fast­i ausschließlich­i auf­i Linear-
Netzteile­i gesetzt.­i Immer­i öfter­i
wird­i aber­i ein­i Umstieg­i zu­i störungsarmen­iSchaltnetzteilen­ivorgenommen,
die inzwischen nur
noch bis 1 mVpp an Ripple aufweisen
und obendrein deutlich
weniger­iPlatz­ibenötigen.
Vergleich von
Linear-Netzteilen und Ultra
Low Noise Schaltnetzteilen
Im Folgenden soll der Einsatz
von­i Linear-Netzteilen­i und­i Ultra­i
Low­i Noise­i Schaltnetzteilen­i verglichen
werden.
Im fiktiven­iAnwendungsfall­iwerden
die Sensoren einer Messeinrichtung
– zum Beispiel eines Flachbilddetektors­iin­ider­iRöntgentechnik­i
-­imit­iDC-Spannung­iversorgt.­iDie­i
Systemkomponenten­iwurden­iweit­i
entfernt­ivon­iNetzteilen­iund­iMesseinrichtungen
eingebaut, sodass DC-
Leitungen­iund­iDatenkabel­igemeinsam
über ein- und dieselbe Strecke­igeführt­iwerden.­iHierbei­ikann­i
es­i jedoch­i zum­i Phänomen­i des­i
„Übersprechen“­ikommen­i-­ies­iwerden­iStörungen­ider­iVersorgungsleitung­iin­idie­iMessleitung­ieingekoppelt.­iDie­iFolge:­ifür­ieine­ioptimale­i
Auswertung und Diagnose muss
das­iMesssignal­iverstärkt­iwerden.­i
Das­i Problem:­i dabei­i werden­i die­i
Störungen­i der­i Spannungsversorgung­iebenfalls­iverstärkt­iund­imüssen,­izum­iTeil­iaufwändig,­iherausgefltert­iwerden.­iDas­iist­iselbst­idann­i
der Fall, wenn der Standard-Primärschaltregler­iüber­ieine­imedizinische­iZulassung­iverfügt.
Anders,­i wenn­i vornherein­i ein­i
Ultra­iLow­iNoise­iSchaltnetzteil­iwie­i
das­iRFS50­iin­idas­iGerät­iintegriert­i
wird. Sein Ripple liegt nur noch bei
1 mVss und es liefert eine Leistung
von­i50­iW.­iSo­igeringe­iRipple-Werte­i
wurden bisher nur durch Linearnetzteile­iermöglicht.­iUnd:­ider­iPlatzbedarf­ifür­idie­izusätzliche­iFilterstufe­i
entfällt­iund­ikann­ifür­iandere­iKomponenten
genutzt werden bzw. erlaubt
eine­ikompaktere­iBauform.
Weniger
Entstörkomponenten
Das­iknifflige­iKonzept­ihinter­idieser­iSchaltnetzteiltopologie­iermöglicht­i
es­i weitgehend­i auf­i Entstörkomponenten­izu­iverzichten.­iUnter­i
anderem führt das weiche Schalten­imit­iflacheren­iSchaltflanken­izu­i
wesentlich­iweniger­iStörungen­ials­i
das üblicherweise harte Schalten­imit­isteilen­iFlanken­ibei­iStandardschaltnetzteilen.
Das Schalten­ierfolgt­isynchron­izu­iden­iNulldurchgängen­imit­ieiner­iminimalen­i
Überlappung­ivon­iSpannung­iund­i
Strom.­iSo­iwerden­iStörungen­iauf­i
ein Minimum reduziert, und dass
bei­i Wirkungsgraden­i zwischen­i
82­iund­i90­iProzent­iim­iMaximum,­i
je nach Ausgangsspannung. Bei
industriellen Netzteilen liegt dieser
Wert zwar teilweise nochmal
höher,­iaber­ibei­iLinearreglern­ideutlich­idarunter,­ibei­igerade­imal­i50­ibis­i
60­iProzent.­iSowohl­idie­ileitungsgebundenen-
als auch die abgestrahlten­i
Störungen­i liegen­i weit­i
unterhalb­ider­izulässigen­iGrenzwerte
wie beispielsweise die der
EN­i 55022­i Klasse­i B.­i Gleiches­i
gilt für den Ableitstrom der unter
0,15­imA­iliegt,­iwas­ispeziell­ifür­imedizinische
Anwendungen essentiell
wichtig ist, da für sie die Vorgaben
der medizinischen Norm EN
60601-1­igelten.
Fazit
Egal­iob­ibei­ibildgebenden­iSystemen­iin­ider­iMedizin,­ider­iSpektrometrie­ioder­ihochgenauen­iMessgeräten­i-­ifür­iHersteller­isolcher­iGeräte­i
besteht­i jetzt­i die­i Möglichkeit­i eine­i
alternative,­i störungsarme­i Spannungsquelle
zu nutzen, die die
Entwicklung­itechnologisch­iauf­iein­i
neues­iLevel­ihebt.­iZusätzlich­iermög-
licht­ider­iEinsatz­ivon­iLow-Ripple-
Schaltnetzteilen­i die­i Entwicklung­i
deutlich­i kleinerer­i Geräte,­i die­i für­i
den Anwender leichter zu handhaben­isind.­iWer­iseine­iGeräte­iweltweit­ivermarktet,­ikann­ierstmals­idank­i
Weitbereichseingang nur eine einzige
Spannungsquelle einsetzen –
mit­idem­iVorteil,­iweniger­iKomponenten­i
vorhalten­i müssen.­i Gleichzeitig
werden internationale Normen
wie­iUL­istandardmäßig­ierfüllt,­iwas­i
wiederum­iden­iZulassungsprozess­i
vereinfacht.­i
Es lohnt sich also, sich die neue
Generation­i der­i Ultra­i Low­i Noise­i
Schaltnetzteile genauer anzusehen
und so die Nase bei der Entwicklung­ikompakterer­iGeräte­ivorn­i
zu behalten.
Daten im Überblick
Daitron Low-Ripple-Schaltnetzteil­iRFS50:
• Ripple:­i1­imV
• Weitbereichseingang für weltweiten
Einsatz = 110 - 240 VAC
• 50­iWatt­iLeistung
• Geringer Ableitstrom
(264­iVAC,­i0,2­imA)
• Remonte on/off
• Ausgangsspannungen:­i5­iV­i/­i
12­iV­i/­i15­iV­i/­i24­iV­i/­i30­iV­i/­i48­iV­i
• Maße:­iB82­ix­iH42­ix­iT184­imm
• Zulassung­inach­iEN­i60950-1,­iUL
• Konvektionsgekühlt­ibei­ieinem­i
Betriebstemperaturbereich­ivon­i
-10­ibis­i+60­i°C
• Weitere­i­iSerie­ivon­i50­i
bis­i300­iWatt­iLeistung­i
verfügbar.­i ◄
74 meditronic-journal 3/2024

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