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Wandkonsolen normkonform mit Strom versorgen

| Autor/ Redakteur: Autor | Rainer Lefert / Peter Reinhardt

Multifunktionale OP-Wandkonsolen sind wahre Alleskönner. Doch was von deren Nutzern an Leistung abgegriffen wird, muss auch als solche zugeführt werden. Mit der Anzahl an Funktionen wachsen die Herausforderungen bei der Auswahl der geeigneten Stromversorgung.

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Geprüfte Systeme: Damit multifunktionale OP-Wandkonsolen überhaupt auf den europäischen Markt gebracht werden dürfen, müssen sowohl das Gesamtsystem als auch die darin verbaute Stromversorgung die Sicherheitsstandards der Norm EN 60601-1:2006 3rd Edition erfüllen.
Geprüfte Systeme: Damit multifunktionale OP-Wandkonsolen überhaupt auf den europäischen Markt gebracht werden dürfen, müssen sowohl das Gesamtsystem als auch die darin verbaute Stromversorgung die Sicherheitsstandards der Norm EN 60601-1:2006 3rd Edition erfüllen.
( Bilder: Bicker Elektronik/Thinkstock (Jupiterimages/Semakokal) )

Moderne digitale Workflow-Konzepte für den OP-Bereich ersetzen nicht nur den klassischen Röntgenfilmbetrachter, sondern bieten viele weitere Funktionen und Möglichkeiten für die optimale Erfassung, Visualisierung und schnelle Verfügbarkeit von Patienteninformationen. Hierbei spielen multifunktionale OP-Wandkonsolen als zentrale Einheit mit großformatigen Displays und Touchpanels eine wichtige Rolle. Ausgestattet mit hochperformanten Rechnersystemen, Signalaufbereitungs- und Managementmodulen für Video- und Bilddaten, Modems, Rootern und Switches sowie zahlreichen Kommunikationsschnittstellen werden diese oftmals als Komplettsystem in die Wand des OP-Bereiches integriert. Zusätzlich sind die Wandkonsolen mit Panels, Kameras und Sensoren am Patientenbehandlungsplatz verbunden. Über ein Hochgeschwindigkeitsdatennetz können Ärzte und medizinisches Personal sogar außerhalb des Krankenhauses auf Bilder, Videos und Datenbankinformationen zugreifen.

Von MOP, MOOP und MOPP

Damit derartige Systeme überhaupt auf den europäischen Markt gebracht werden dürfen und für den Einsatz im OP-Bereich zugelassen werden, müssen sowohl das Gesamtsystem als auch die darin verbaute Stromversorgung die Sicherheitsstandards der Norm EN 60601-1:2006 3rd Edition erfüllen und entsprechend erfolgreich geprüft und zertifiziert werden. Für andere Regionen, wie Nordamerika, gelten eigene Bestimmungen. Die Norm legt fest, dass im medizinischen Endgerät grundsätzlich zwei unabhängige Sicherheitsmaßnahmen („Means of Protection MOP“) implementiert sein müssen, damit Patienten und/oder Anwender sowohl im Normalbetrieb („Normal Condition NC“), als auch nach einem einzelnen Fehlerfall („Single Fault Condition SFC“) vor dem Risiko eines elektrischen Schlages geschützt werden. Dies kann durch die Kombination verschiedener Schutzmaßnahmen im Netzteil und System sichergestellt werden, zum Beispiel Luft- und Kriechstrecken, Schutzisolation und Schutzerdung. Die Norm in der aktuell dritten Edition unterscheidet zwischen dem Schutz „gesunden Bedienpersonals“ („Means of Operator Protection MOOP“) und des „potenziell geschwächten“ Patienten („Means of Patient Protection MOPP“).

Modulare Stromversorgung statt verschiedener AC/DE-Netzteile

Aufgrund der Vielzahl von Systemkomponenten in einer zentralen OP-Wandkonsole kamen in der Vergangenheit oftmals mehrere verschiedene AC/DC-Netzteile für die Stromversorgung jeder einzelnen Baugruppe zum Einsatz. Dies führte dazu, dass sich in Summe die Sicherheitsrisiken vervielfachten und Grenzwerte für die zulässigen Ableitströme schlichtweg überschritten wurden. Diese und weitere Fragestellungen hinsichtlich Leistung, Sicherheit und Effizienz begegnen den Vertriebs- und Entwicklungsingenieuren des Stromversorgungsspezialisten Bicker Elektronik täglich in der Design-in-Beratung und Projektierung. Hier gilt es, gemeinsam mit den Kunden eine passende Lösung zu finden.

Für OP-Wandkonsolen bietet Bicker Elektronik deshalb beispielsweise ein mehrstufiges und modulares Stromversorgungskonzept an, welches insbesondere bei den Ableitströmen die zulässigen Grenzen nicht überschreitet. Hierbei ist es wichtig, dass die verwendeten Medizinnetzteile mit 2 x MOPP-Patientenschutz, für den erweiterten Temperaturbereich sowie den lüfterlosen 24/7-Dauerbetrieb ausgelegt sind. Warum? Aufgrund des Unterputzeinbaus der OP-Wandkonsole findet wenig bis gar kein Luftaustausch mit der Umgebung statt, und die Temperatur im Inneren kann sich schnell auf über +50°C erhöhen. Nur Netzteile mit hochwertigen Komponenten, wie japanischen Markenkondensatoren der Güteklasse +105°C, und einem ausgereiften und energieeffizienten Schaltungsdesign arbeiten unter derartigen Bedingungen über Jahre sicher und zuverlässig. Gerade für Hersteller von Medizingeräten sind die Faktoren Langlebigkeit und Langzeitverfügbarkeit der gewählten Komponenten absolut essentiell.

EMV-Grenzwerte einhalten

Zugleich müssen natürlich die Grenzwerte der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) mit entsprechenden Abschirmungen eingehalten werden, was insbesondere bei OP-Wandkonsolen mit ihren großen „Gehäuseöffnungen“ für die Displays eine anspruchsvolle technische Herausforderung darstellt. Die IEC/EN 60601-1-2 fordert die Berücksichtigung einer ganzen Reihe von Vorschriften und Normen. Primär getaktete Schaltnetzteile verursachen, aufgrund von Restwelligkeit und hochfrequentem Rauschen, elektromagnetische Störungen (EMI), und zwar sowohl leitungsgebunden als auch abgestrahlt. Daher ist der Einsatz entsprechender EMI-Filtermaßnahmen wie Y-Kondensatoren notwendig, welche jedoch ihrerseits wieder höhere Ableitströme gegen Erde hervorrufen. Um den Spagat zwischen EMV und Ableitströmen zu meistern, müssen die Konstrukteure medizinischer Stromversorgungen stets neue Entwicklungen der Leistungselektronik aufgreifen und in das Schaltungsdesign integrieren. Idealerweise lassen sie Störungen im Netzteil erst gar nicht entstehen. Hochwertige Medizinnetzteile erfüllen in diesem Zusammenhang die Norm EN 55011 in der anspruchsvolleren Klasse B.

Stromversorgung und Anwendung aufeinander abstimmen

Bei Embedded- und PC-Systemen ist zudem ein ganzheitlicher Ansatz unumgänglich. Stromversorgungshersteller müssen zentrale Komponenten wie das Mainboard und dessen Eigenschaften in die Konzeption einbeziehen. So entstand die Idee für das Power+Board-Programm von Bicker Elektronik mit langzeitverfügbaren Mainboards von Fujitsu, ASRock, Perfectron und Avalue. Dieser einzigartige Service für Systementwickler umfasst umfangreiche Tests im hauseigenen Labor. Hochwertige Medizinnetzteile werden in Verbindung mit ausgewählten Mainboards geprüft, um sicherzustellen, dass diese Kombinationen perfekt zusammenpassen. Anwender erhalten alles aus einer Hand: Netzteil, Mainboard und Zubehör. Ebenso sind individuelle Tests spezifischer Kundenlösungen und Systeme möglich. So lassen sich die beiden zentralen Komponenten Stromversorgung und Mainboard einer OP-Wandkonsole optimal aufeinander abstimmen und auswählen. Das spart Medizingeräteherstellern Zeit und Geld bei der Systementwicklung anspruchsvoller Applikationen.

Der Autor: Rainer Lefert ist Vertriebsleiter Nord bei der Bicker Elektronik GmbH.

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