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Leistungsstarke Stromversorgungen für Medizinapplikationen : Ausgabe 14/2015, 03.09.2015

Kleiner, leichter, zuverlässiger und günstiger

Moderne Schaltnetzteile findet man in vielen medizinischen Systemen, wie in Ultraschall-, Röntgen-, DNA- oder Blutanalysegeräten, Patientenmonitoren, Herz-Lungen-Maschinen usw. Die Trends in der Medizinelektronik lauten kleiner, leichter, effizienter, zuverlässiger und günstiger. Diesen müssen auch die Netzteile folgen, wobei die Medizintechnik ganz spezielle Anforderungen stellt.

Bilder: Mornsun

Stromversorgungen für die Medizintechnik müssen kompakt sein, wenig Strom verbrauchen, einen hohen Wirkungsgrad besitzen und sich einfach in die Medizingeräte einbauen lassen. Denn neben den rein technischen Funktionen sollen solche Systeme auch praktisch sein und gefällig aussehen.

Tipps für die Auswahl von Netzteilen für die Medizintechnik

Bei der Netzteilauswahl für medizinische Anwendungen sind folgenden Punkte zu berücksichtigen: die meisten elektronischen Geräte werden in Krankenhäusern eingesetzt und haben direkten Kontakt mit teils geschwächten Menschen. Daher kann selbst eine geringe Menge von Leckströmen negative Auswirkungen auf das Befinden der Patienten haben. Der Leckstrom der Energieversorgung für medizinische Geräte muss deshalb möglichst tief sein. Stromversorgungen für Medizingeräte erfüllen in der Regel viel strengere EMI-Standards (EMI = elektromagnetische Interferenz) als normale Netzteile.

Schlüsselfaktoren für Stromversorgungen in der Medizintechnik sind technische Sicherheit, hoher EMV-Schutz und eine zuverlässige Isolationsspannung zwischen Ein- und Ausgang, denn jedes Isolationsproblem birgt die Gefahr eines elektrischen Schlags. Der richtige Abstand und die zuverlässige Isolation zwischen den Leitern und den elektronischen Komponenten sind weitere wichtige Schutzvorkehrungen. Netzteile für medizinische Geräte müssen nicht nur eine einwandfreie Isolationsspannung bieten, sondern auch weitere Schutzmechanismen.

Typische Stromversorgungen für tragbare Medizingeräte

Es gibt zwei Arten von Stromversorgungen für tragbare medizinische Geräte. Die erste ist die mit einer 220- oder 110-VAC-Eingangsspannung und einer normalen Gleichstromausgangsspannung. Die häufigste Stromversorgung dieser Art ist das Netzteil, das preisgünstig und mit einfacher, ausgereifter Technologie verfügbar ist. Jedoch können diese Netzteile auch grösser als das Medizingerät selbst sein.

Die andere Lösung besteht darin, ein kompaktes, effizientes und sparsames Stromversorgungsmodul in das medizinische System einzubauen. Die AC/DC-Wandler der LD-Serie mit PWM-Steuer-IC (PWM = Pulsweitenmodulation) von Mornsun sind spezielle Schaltnetzteile für die Medizintechnik. Die LD-Serie erfüllt die Standards «Amerika Energy Star», den europäischen «Blauer Engel» sowie die jüngsten, strengen Anforderungen der IEA (Internationale Energie Agentur) für den Leerlaufbetrieb.

Mornsun-Netzteile eignen sich optimal für die Medizinalanwendungen

Die robuste LD-Serie von Mornsun erfüllt die strengen medizinischen Standards für Stromversorgungen:

  • Der Abstand zwischen Ein- und Ausgang misst mehr als 8 mm
  • Die Isolationsspannung zwischen Ein- und Ausgang beträgt 4000 VAC für 1 min
  • Der Ausgangsleckstrom entspricht dem IEC60601-Standard

Stromversorgungen für tragbare medizinische Systeme benötigen eine Gleichstromspannung für das Monitoring oder zur Datenspeicherung – typischerweise 5 bis 12 VDC. Zum Beispiel braucht das EKG-Gerät zur Potenzialänderungsüberwachung des menschlichen Herzens eine sichere und zuverlässige Trennung zwischen Stromnetz und Körper. Auch muss der Leckstrom zum Schutz der Patienten auf das Minimum begrenzt sein.

Die DC/DC-Wandler der G/H-Serie erfüllen folgende strenge Parameter für die Medizintechnik:

  • Isolationsspannung: 6000 VDC
  • Isolationswiderstand: 1000 MΩ
  • Isolationskapazität:
  • Die Isolation funktioniert auch im SELV-Betrieb (Safety Extra Low Voltage)
  • Der Ausgangsleckstrom entspricht dem Standard IEC60601-1

Anwendungsbeispiel Monitoringsystem

Das Beispiel zeigt den erfolgreichen Einsatz eines Mornsun-Netzteils in einem Multiparameter-Monitoringsystem. Das tragbare System kommt zur Echtzeitüberwachung der Vitalfunktionen von Patienten zum Einsatz. Es gibt auch Warnhinweise bei abweichenden Parametern. Weil das Messgerät in direktem Kontakt mit dem Patienten steht, benötigt es hohe Isolationsspannungen und einen niedrigen Leckstrom; auch muss es die anspruchsvollen medizinischen Zertifizierungsstandards erfüllen. In diesem Messsystem wandelt ein AC/DC-Wandler 220 VAC in 12 VDC um, und die beiden DC/DC-Wandler H1205S-2W und F1205S-2W wandeln ihrerseits die 12 VDC in 5 VDC um. Diese Spannung garantiert die sichere und zuverlässige Versorgung der Sensoren bzw. elektronischen Schaltungen für die diversen Vitalparameter.

Fazit

Moderne medizinische Geräte haben strenge Anforderungen, was die Stromversorgung betrifft. Dank kompakten Abmessungen, hoher Effizienz, günstigem Preis, RoHS-Standard und hoher Qualität eignen sich die Mornsun-Leistungsmodule ideal für medizinische Anwendungen. Das chinesische Unternehmen verfügt über viel Erfahrung und Know-how speziell in der Medizintechnik und beliefert die globalen Märkte über ein weit verteiltes Vertriebsnetz.

Mornsun-Katalog 2015: 14_15.50.pdf

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Dank kompakten Abmessungen, RoHS-Standard und hoher Qualität, eignen sich die Mornsun-Leistungsmodule ideal für medizinische Anwendungen


Grundlegendes Diagramm eines Leistungsmoduls


Darstellung des internen Aufbaus eines Wandlers aus der G/H-Baureihe


Funktionsdiagramm eines tragbaren Multiparameter-Monitoring-Systems