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STROMVERSORGUNG FÜR MEDIZINISCHE GERÄTE

IEC 60601 ist eine Serie technischer Standards für die Sicherheit und Effektivität für medizinische, elektronische Geräte. Für die Stromversorgung dieser Medizin-Geräte sind die Hauptkomponenten Batterien, Netzteile, Kabel und Steckverbinder. Weiters, brauchen diese Geräte - betrachtet man ein Level darunter - Microchips und andere Leistungselektronik.

Zunehmende Leistungsdichte: Für Strom-hungrige Geräte wie Bildgebungsausrüstungen und Betriebselektrowerkzeuge ist ein Strom-Management unerlässlich. Während Netzteile für Röntgengeräte zwischen 2 bis 3 kW rangieren, können high-end Systeme wie CT-Scanner 100 kW überschreiten. In diesen Bandbreiten ist eine Tragbarkeit weniger attraktiv. Für solche Anwendungen ist eines der wichtigsten Ziele für System-Designer, die Leistungsdichte zu erhöhen. Um dieses Ziel zu erreichen, braucht die Industrie Hochenergie-Netzteile die sowohl langlebig sind als auch sicher unter allen Voraussetzung und wenn gefordert, den IEC 60601-1 3. Auflage entsprechen.

Verbesserung der Energieeffizienz: Eine wichtige Rücksichtnahme für die Entwicklung elektronischer Medizingeräte liegt darauf, wie man die Ableitströme, die von den elektrischen Terminals, die die Patienten zum System verbinden, auftreten können, kontrollieren kann. Wenn eine externe Fehlfunktion auftritt könnte der Patient einen Stromschlag bekommen. Um dies zu vermeiden, haben die Systeme eine redundante Dämmschicht für den Kraftübertragungsweg . Eine Isolationsbarriere ist für alle medizinischen Anwendungen unerlässlich. Die meisten medizinischen Geräte führen Bildverarbeitungsfunktionen durch oder erfassen kleine Signale. Die wichtigste Überlegung nach dem passieren der Dämmschicht gilt dem Minimieren des Geräuschpegels, um die Bildverarbeitung oder die Sensorsignale nicht zu beeinträchtigen.

Optimierung: Einen Ultra-Low-Power-Mikrocontroller in das Design zu integrieren, um die Lebensdauer der Batterie zu maximieren, ist das Wichtigste für das Strom-Management für tragbare medizinische Geräte aller Arten. Für diese Systeme sind die wichtigsten Anforderungen Low-Power-Komponenten zu haben, einen starken CPU-Kern zur Kontrolle, die Fähigkeit, komplexere Berechnungen durchzuführen und ausreichend nicht-flüchtigen Speicher, um Programmbilder zu speichern. Ultra-Low-Power zu erreichen, wird von zwei Haupt-Themen charakterisiert:

  • Beibehaltung des niedrigsten Verbrauchmodus vor dem Aktivieren der Anwendung -> statische Energie
  • Geschwindigkeit, um die erforderliche Anwendung zu erreichen, vor der Rückkehr zum niedrigsten Verbrauchszustand -> Wirkleistung

Alternativ dazu kann eine Anwendung die energieeffizienteste Frequenz skalieren und dann in den niedrigsten Verbrauchszustand zurückkehren.

Ein kritischer Aspekt hierbei ist die gesamte Vorrichtungs-Architektur, speziell im Gebrauch von:

  • Verbundene Sensoren, die einen Inter-IC verwenden (I2C)
  • Serial Peripheral Interface (SPI)
  • Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART)
  • CPU-Takt

Unerlässlich für die Erhaltung der Batterie-Lebensdauer ist die Fähigkeit, den Gebrauch der Betriebsenergie auf ein Minimum zu reduzieren. Während der Inbetriebnahme ist das Management der Betriebsleistung prioritär. Zwei Haupt-Aufgaben betreffen den Stromverbrauch: den Leckstrom im statischen Stromzustand zu reduzieren und einen niedrigen Laufzeitstrom für den dynamischen Betrieb zu gewährleisten.

SYSTEMS ENGINEERING

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ACTARON Technologien

ACTARON spezialisiert sich auf die Entwicklung und Integration komplexer Komponenten wie:

  1. Medizinische Energiespeicher-Lösungen
  2. Leistungselektronik
  3. Software und Hardware Entwicklung

Kernkompetenzen von ACTARON

  • Compliance Management
  • V-Modell basiertes Systems Engineering
  • Strategisches & Management Consulting
  • System Specifikationen
  • Anforderungsmanagement
  • Sicherheitsmanagement: G&R, FMEA
  • Architektur-Definition HW & SW
  • System Modellierung
  • Sicherheitskritische Steuerungssysteme
  • Antriebsstrang Entwicklung und Design
  • Komponenten- und Systementwicklung
  • Komponenten und Integration
  • Systemtests und Validierung
  • Homologation / Compliance