Medizinische Elektrogeräte Medizinprodukte erfordern ein thermisches System der nächsten Generation

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Gesundheitsorganisationen verlagern Patienten zunehmend in die häusliche Pflege, um den Druck auf traditionelle Gesundheitseinrichtungen zu verringern, insbesondere seit der Covid-19-Pandemie. Für Hersteller von Medizinprodukten hat sich dies jedoch als ein zweischneidiges Schwert erwiesen. Einerseits kam es zu einem Boom auf dem Markt für bestimmte medizinische Heimgeräte, andererseits aber auch zu umfassenderen Kontrollen der Geräte und zunehmend strengeren Sicherheitsstandards.

Die Norm IEC 60601-1-11 für medizinische Elektrogeräte verpflichtet Hersteller von medizinischen Heimgeräten, die Produktsicherheitsrisiken zu identifizieren, die mit der Verwendung ihrer Geräte in einer unkontrollierten Umgebung durch nicht geschulte Benutzer verbunden sind.

Die Einhaltung von Sicherheitsstandards ist manchmal mit herkömmlicher Technologie möglich, aber diese Technologie erhöht sowohl die Baugröße als auch die Kosten der medizinischen Geräte. Gerätehersteller wollen verständlicherweise Geräte produzieren, die kleiner, billiger und benutzerfreundlicher sind, und diese Ziele stehen oft im Widerspruch zu Maßnahmen zur Einhaltung der Sicherheitsbestimmungen. Hier können Innovationen bei thermischen Lösungen wie Heizungen, Sensoren, Temperaturreglern, Leistungsreglern und deren unterstützender Software einen Unterschied machen.

Sicherheit des thermischen Systems

Viele medizinische Geräte benötigen Heizungen zum Erwärmen von Gasen oder Flüssigkeiten mit einem entsprechenden Leistungsbedarf, wodurch sich die Möglichkeit eines Leckstroms und damit das Risiko eines Stromschlags erhöht. Dies ist ein Beispiel dafür, wo strengere Standards für zur häuslichen Pflege eingesetzte medizinische Geräte existieren und wie sich diese Standards mit ausgereifter Heiztechnologie besser erfüllen lassen.

Im Gegensatz zu medizinischen Geräten in einer klinischen Umgebung können medizinische Heimgeräte nicht mit der Annahme konzipiert werden, dass ein geschulter Bediener vor Ort sein wird, der getestete Anschlüsse und Geräte nach einem festgelegten Verfahren verwenden kann. Folglich müssen Sicherheitsvorkehrungen in das Gerätedesign selbst integriert werden.

Eine Möglichkeit zur Verbesserung der Patientensicherheit besteht darin, einen Trenntransformator zu integrieren, um die dem Gerät zugeführte Spannung zu senken, ähnlich dem „Klotz“, der zum Absenken der Spannung für ein Smartphone-Ladegerät verwendet wird. Aber Trenntransformatoren sind bekanntermaßen groß, sperrig und teuer, was dem Ziel der Miniaturisierung medizinischer Heimgeräte entgegensteht.

Sicherheit versus Miniaturisierung

Welche Lösung bietet sich also an, um die Sicherheit ohne Bedarf an sperriger und teurer Technologie zu gewährleisten? Es beginnt mit der Entwicklung von Geräten als Teil eines Systemansatzes. Es reicht z. B. nicht aus, eine mit 95 Mikroampere Leckstrom arbeitende Heizung zu entwickeln, damit sie in ein Gerät integriert werden kann, das gemäß Vorgabe mit weniger als 100 arbeiten muss. Eine derartige Heizung würde zwar die Vorgaben erfüllen, würde aber auch den Großteil des verfügbaren Leckagebudgets in Anspruch nehmen. Bei der Auslegung der Heizung des gesamten thermischen Systems müssen diese schwierigen Anforderungen auf der Systemebene berücksichtigt werden.

Systemansatz bei der Heizungsentwicklung

Insbesondere in Hämodialyse- und Atemwegsgeräten für den Gebrauch zu Hause kommen neue Generationen thermischer Lösungen zum Einsatz, um die Sicherheit zu gewährleisten und Raum zu sparen. Bei Hämodialysegeräten ist es notwendig, das Blut auf Körpertemperatur zu halten, um einen Thermoschock zu verhindern. Zum Desinfizieren des Geräts selbst sind ebenfalls höhere Temperaturen erforderlich. Das Fluent-Inline-Heizsystem von Watlow kann die gewünschten Temperaturen schnell und effizient erreichen und gleichzeitig die Platz- und Sicherheitsvorgaben erfüllen. Dies wird durch die kompakte, gewichtssparende Auslegung ermöglicht, eine integrierte Lösung, die die Funktion mehrerer Komponenten in einem System ersetzt

Darüber hinaus verbessert die Watlow-Heiztechnologie auch Atemlösungen, bei denen ein hoher Sauerstofffluss aufrechterhalten werden muss, wie bei COPD-Geräten. Die komprimierten Gase sind in der Regel kalt und trocken, was zu Reizerscheinungen und häufig zu einer Ablehnung seitens des Patienten führt. Der Ultramic-Heizer von Watlow ermöglicht das schnelle Erwärmen und Befeuchten des Gases ohne Bedarf an einem großen Transformator oder sperrigen Heizelementen.

Medizinische Heimgeräte müssen heute höhere Sicherheitsstandards erfüllen und gleichzeitig klein, benutzerfreundlich und leicht sein. Zum Erreichen dieser Ziele muss die Konzipierung der Komponenten jedoch einem Systemansatz folgen. Dies erfordert den Einsatz von thermischen Komponenten, die zur Optimierung der Geräte kleiner und leichter werden sowie eine höhere thermische Leistung bieten, um die Nutzung durch den Patienten einfacher und komfortabler zu gestalten.

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