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HOCHLEISTUNG DANK PERFEKTIONIERTEM DESIGN

Posted by Holger Urban

Hochleistung dank perfektioniertem Design

Medizintechnikgeräte müssen aufgrund der sehr hohen Sicherheitsstandards mit speziellen EMV Filtern ausgestattet werden. Das bringt notgedrungen Performanceeinbussen mit sich. Mit der Auswahl der richtigen magnetischen Komponenten und passender Filtertopologie kann dem entgegengewirkt werden. Die neue Filterfamilie der Firma Schaffner bietet eine hochperformante Lösung.

Technologisierung und Digitalisierung beeinflussen auch die Medizintechnik. Die sich wandelnde Demographie und wachsende Ansprüche unserer Gesellschaft verlangen nicht zuletzt nach ständigem Ausbau der medizinischen Versorgung.

Als internationaler Marktführer für EMV Filter arbeitet die Schaffner Gruppe beständig an der Entwicklung effizienter und leistungsstarker Lösungen für die Medizintechnik.

Einhaltung von Sicherheitsstandards

In der Medizintechnik muss das Hauptaugenmerk auf der störungsfreien Funktion von Geräten liegen. Ob es um Lebenserhaltung geht oder darum, Gesundheitsschäden zu vermeiden: Damit die eingesetzten Geräte nicht ungewollten Einfluss auf Patienten nehmen, ist die Einhaltung von Sicherheitsstandards zwingend erforderlich. Einer dieser globalen Standards ist der IEC 60601-1, der Festlegungen für Sicherheit und Leistungsmerkmale medizinischer Geräte beinhaltet.

Des Weiteren müssen Richtlinien im direkten Umgang mit Medizintechnik für Bedienende (MOOP – Means of Operator Protection) sowie Patienten (MOPP – Means of Patient Protection) beachtet werden, um absolute Sicherheit zu gewähren.

Zusätzlich zu diesem Sicherheitsstandard ist die Einhaltung von Normen zu elektromagnetischer Verträglichkeit (EMV) zwingend erforderlich.

EMV - Elektromagnetische Verträglichkeit

Die elektromagnetische Verträglichkeit beschäftigt sich mit unterschiedlichen Ausbreitungsarten und der Unterdrückung von Störungen in einem elektrischen System. Die elektromagnetische Verträglichkeit eines Gerätes beschreibt dessen Potenzial, ein elektromagnetisches Umfeld weder zu beeinflussen (Störquelle) noch von diesem beeinflusst zu werden (Störsenke).

Digitale Technik, die in einer analogen Umgebung zum Einsatz kommt, darf nicht mit anderen Geräten im Umkreis interferieren. Um Funktionsstörungen beim Betrieb elektronischer Geräte entgegenzuwirken, müssen bestimmte gesetzlich geregelte Schutzanforderungen erfüllt werden. Typischerweise treten Störungen bei einer Konvertierung von Spannungen oder bei getakteten Anwendungen auf und können sich entweder leitungsgebunden oder abgestrahlt ausbreiten. Des Weiteren wird zwischen Gleichtakt- und Gegentaktsignalen unterschieden. Um empfindliche Elektronik vor leitungsgebundenen Signalen zu schützen, werden EMV Filter verwendet, die für eine Entstörung sorgen.
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Funktionsweise der EMV-Filter

EMV Filter der Firma Schaffner unterdrücken Störungen im leitungsgebundenen Spektrum (bis 30 MHz). X- und Y-Kondensatoren werden in Geräten zur Verbesserung der Störimmunität und der Verringerung der Störaussendung eingesetzt.

X-Kondensatoren befinden sich zwischen Phase und Neutralleiter des Filters. Zusammen mit der Streuinduktivität der magnetischen Komponente verhindern sie Gegentaktstörungen. Y-Kondensatoren wiederum filtern gemeinsam mit der Hauptinduktivität der Gleichtaktdrossel den Gleichtaktanteil.

Diese Filtertopologien sowie deren Abwandlungen dienen dazu, die unterschiedlichen applikationsspezifisch geforderten Grenzen zur Störaussendung einzuhalten. Die Leistungsfähigkeit eines Filters wird in einem standardisierten Verfahren gemessen und dargestellt. Somit ist auch eine Vergleichsmöglichkeit zwischen verschiedenen Filtern gegeben. Das Ergebnis kann in der sogenannten Einfügedämpfung in Dezibel (dB) über die Frequenz dargestellt werden.

Ableitstrom in der Medizintechnik

In der Medizintechnik spielt der Ableitstrom eine wichtige Rolle. Ein hoher Ableitstrom stellt ein grosses Risiko für den Patienten dar. Um die mitunter fragile Gesundheit des Patienten nicht zusätzlich zu gefährden, sollte dieser deshalb vermieden werden. Beim Ableitstrom sind daher gewisse gesetzlich vorgeschriebene Grenzwerte einzuhalten. Eingehalten werden können die Werte des Ableitstroms nur mit einer Reduktion der Y-Kondensatoren im EMV-Filter. Wie bereits erwähnt, sorgen die Y-Kondensatoren allerdings dafür, dass Gleichtaktstörungen ausgeglichen werden. Die Reduktion dieser wichtigen Kernkomponente im EMV Filter beeinflusst automatisch auch die Performance des medizinischen Gerätes hinsichtlich EMV Konformität.

Typische Filterdämpfung

FN 9262_Standard Type 1AFN 9262_A Type 1A

 

FN 9262_B Type 1A

 

Ausgleich durch magnetische Komponente

Dieser Umstand kann nur über den Einsatz einer magnetischen Komponente ausgeglichen werden. Dazu muss man sich bewusst machen, dass in einem Filter einerseits nur begrenzt Platz verfügbar ist und andererseits die Gefahr besteht, dass magnetische Komponenten bei hohem Störpegel eventuell sättigen. Ist dies der Fall, funktionieren sie nicht mehr wie gewollt. Bei Steigerung der Impedanz einer Gleichtaktdrossel wird folglich die Verwendung von höherwertigem magnetischem Material notwendig, wie es in der Filterfamilien FN 9262 und FN9 266 von Schaffner verwendet wird. Erfüllt man damit die Erwartungen an die Einfügedämpfung, also den Einsatz des Filters in den Störpfad, muss zusätzlich Augenmerk auf die oben erwähnten Isolationsanforderungen (MOOP/ MOPP) gelegt werden.

                                                                                      

 

EMV Filter im praktischen Einsatz

Die leistungsstarken EMV Filter der Firma Schaffner finden in einer Vielzahl von medizinischen Anwendungen Verwendung. Zum Einsatz kommen die hochperformanten EMV Filter beispielsweise in automatischen Spritzpumpensystemen (Automated Syringe Pump), wo sie dafür sorgen, dass die zuverlässige und vor allem gleichmässige Zufuhr an medikamentösen Substanzen an den Patienten sichergestellt ist. Auch für Dialysegeräte werden EMV Filter verwendet – hier sorgen sie dafür, dass die Systeme bei der über mehrere Stunden andauernden Blutreinigung eines Patienten gleichmässig und störungsfrei arbeiten.

FN 9262 & FN 9266 – optimiert für den Einsatz in der Medizintechnik

Mit der Neuentwicklung der Filterfamilien FN 9262 und FN 9266 hat Schaffner für die sogenannten B-Typen (Medizinversion) eine differenzierte Klassifizierung nach MOPP1 erreicht. Des Weiteren halten die Filter allen filterspezifischen Testanforderungen nach IEC 60601-1 stand. Die hochperformanten Filter wurden so entwickelt, dass sie in der Medizintechnik einfach und vielseitig Anwendung finden können. Dank perfekter Abstimmung von magnetischen Komponenten und Filtertopologie können sonst gängige Performanceeinbussen vermieden werden, während die hohen Sicherheitsanforderungen vollumfänglich eingehalten werden.

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