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Medizintechnik erfordert sehr zuverlässige Stromversorgungen : Ausgabe 06/2015, 02.04.2015

Fernüberwachung statt Krankenhaus

Low-Power-Präzisionskomponenten haben das schnelle Wachstum von portablen und drahtlosen Medizingeräten ermöglicht. Anders als bei vielen anderen Applikationen erfordern medizinische Geräte einen wesentlich höheren Zuverlässigkeitsstandard, längere Laufzeit und grosse Robustheit. Viele dieser Bürden betreffen die Stromversorgung und deren Komponenten.

Autor: Tony Armstrong, Director of Product Marketing, Power Products, Linear Technology Corporation

Medizinische Geräte müssen zuverlässig funktionieren und nahtlos zwischen verschiedenen Stromversorgungen umschalten können, zwischen dem Netz, zwischen Batterien und auch Energy-Harvesting-Systemen. Darüber hinaus müssen grosse Kabellängen gegen störende Einflüsse geschützt, die Betriebszeit der Batterien maximiert und der zuverlässige Betrieb an jeder Quelle sichergestellt werden.

Ein grosser Trend bei portablen und funkbasierten Medizingeräten ist bei der Patienten-betreuung und -überwachung zu erkennen, speziell bei Patienten zu Hause. Der Grund dafür ist ökonomischer Natur – die Kosten für Krankenhausaufenthalte lassen sich durch diesen Trend drastisch reduzieren. Das führt dazu, dass die portablen elek- tronischen Monitoringsysteme einen HF-Sender enthalten müssen, der die erfassten Patientendaten direkt an ein Überwachungssystem im Krankenhaus sendet, wo Fachpersonal deren Beurteilung und Analyse vornimmt.

Zuverlässiger Betrieb muss garantiert sein

Man sollte erwarten dürfen, dass die Kosten für die Bereitstellung der passenden Medizingeräte wesentlich geringer sind als ein Krankenhausaufenthalt. Trotzdem ist ein zuverlässiger und narrensicherer Betrieb sehr wichtig. Die Hersteller und Entwickler dieser Produkte müssen daher sicherstellen, dass ein nahtloser Betrieb an verschiedenen Stromquellen möglich ist und auch die drahtlose Datenübertragung der Patientendaten mit hoher Zuverlässigkeit erfolgt. Der Designer muss demnach eine robuste, flexible, kompakte und effiziente Powermanagement-Architektur entwickeln.

Linear Technology verfügt bei diesem anspruchsvollen Thema über viel Erfahrung und Know-how und lanciert immer wieder Innovationen. Viele Applikationen in medizinischen, elektronischen Systemen erfordern kontinuierlichen Betrieb auch bei Netzausfall. Eine weitere Anforderung sind niedrige Ruheströme, um die Batterielaufzeit zu verlängern. So hat Linear bereits im Jahr 2000 Schaltregler entwickelt, die einen Ruhestrom von nur 100 µA aufweisen. Die jüngsten Produkte haben einen Wert von nur 2,5 µA. Solche Bauteile eignen sich optimal für den Einsatz in batteriebetriebenen Medizingeräten.

Kleine Gehäuse führen zu einem kompakten Layout

Wenn Schaltregler auch mehr Rauschen erzeugen als Linearregler, so ist doch ihre Effizienz «unschlagbar». Da ihre Rausch- und EMI-Grenzwerte ständig verbessert wurden, kann man sie heute in vielen empfindlichen Applikationen einsetzen. Schaltet ein Schaltregler im Normalmodus mit einer festen Frequenz und die Schaltflanken sind sauber – ohne Überschwinger und HF-Klingeln –, so ist die EMI minimiert. Kleine Gehäuse und hohe Schaltfrequenzen führen ausserdem zu einem kleinen und dichten Layout, was die abgestrahlte EMI zusätzlich reduziert. Wenn der Schaltregler Keramikkondensatoren mit geringem ESR verwendet, kann man den Ripple auf der Ein- und Ausgangsspannung reduzieren und damit weitere zusätzliche Rauschquellen im System.

Fazit

Sowohl das Design als auch die Systemarchitektur von portablen, funkbasierten Medizingeräten sind sehr anspruchsvoll. Dank Innovationskraft sowie langjähriger Erfahrung und grossem Know-how in energiesparenden Komponenten gibt es bei Linear geeignete Bauteile, die diese Hürden überwinden.

Infoservice


Linear Technology GmbH
Osterfeldstrasse 84, Haus C, DE-85737 Ismaning
Tel. 0049 89 962 45 50, Fax 0049 89 963 147
www.linear.com



Tony Armstrong: «Wir haben die passenden Bauteile für die Medizin- elektronik»