Medizinische Funkstandards
Diagnose: Drahtlos
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Diagnose: Drahtlos
Die sogenannten Bedside-Monitors sind prädestiniert für den durchgehenden Einsatz von Wireless-LAN. Es handelt sich dabei um Patienten-Überwachungsgeräte, die am Rand des Patientenbetts eingesteckt werden und Daten über den Patienten sammeln beziehungsweise zusammenführen. Über die drahtlose LAN-Verbindung kann ein Bedside-Monitor die Daten direkt in das Netzwerk der Klinik einspeisen. Diese Überwachung kann praktisch nahtlos vom Verlassen des Operationssaals über den Aufwachraum und den Transport bis zur Dauerüberwachung im Patientenzimmer erfolgen, während gleichzeitig die stets lästigen Kabel entfallen.
Analog hierzu gibt es bei den Patien-tenmonitoren modulare Systeme, die bereits im Notarztwagen angeschlos-sen werden und zusammen mit dem Patienten auf dem Bett in die Klinik gefahren werden, sodass ein praktisch nahtloser Übergang der Datenerfassung gewährleistet ist. In besonders kritischen Fällen besteht dabei sogar die Möglichkeit, die Vitaldaten des Patienten per Mobilfunk bereits während der Fahrt in die Klinik zu übertragen, sodass sich das Ärzteteam in der Klinik bereits vor der Einlieferung des Notfallpatienten anhand der EKG- oder EEG-Daten ein Bild von der Situation machen kann.
In der Industrie, im Automobil und in der Medizinelektronik bieten sich viele Einsatzmöglichkeiten für Bluetooth, sodass in Summe sehr hohe Stückzahlen für niedrige Preise sorgen können. Die Übertragungssysteme ANT+ und ZigBee sind eher für den professionellen Fitnessbereich geeignet, vor allem für den Einsatz im Fitnessstudio, denn die Kopplung von 15 Geräten in einem Netzwerk ist mit ANT+ und ZigBee wesentlich einfacher als mit Bluetooth. Das liegt daran, dass Bluetooth prinzipiell eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung ist, obwohl es offiziell auch die Möglichkeit gibt, mit Bluetooth sogenannte Pico-Netzwerke aufzubauen.
Bluetooth 4.0 ermöglicht es, bis zu sechs Knoten - ein Knoten ist ein Endgerät - zu verwalten, beispielsweise mit einem Datenlogger. Da die Datenübertragungsraten im Fitnessbereich im unteren bis mittleren Bereich angesiedelt sind und folglich unter 200 KBit/s liegen, kann Bluetooth-Low-Energy auch dort zum Einsatz kommen. Der Trend im Bereich der Funkverfahren für medizin-elektronische Geräte geht ganz klar hin zu Bluetooth-Low-Energy, das immer dann auch bereits bestehende Bluetooth-Lösungen ablösen wird, wenn die Datenrate es erlaubt.
Seit über vier Jahren unterstützt EBV Elek-tronik seine Kunden im professionellen Medizinbereich beim Design-in von Bluetooth-Lösungen, sodass derzeit die ersten an die Käufer ausgeliefert werden. Das Marktforschungsinstitut ABIresearch ermittelte im Jahr 2012 im Auftrag der Bluetooth Special Interest Group das Potenzial der Bluetooth-Technologie im Medizinbereich. Das Ergebnis legt nahe, dass der Markt für Remote-Anwendungen von Bluetooth von weniger als 500 000 verkauften Einheiten im Jahr 2011 auf über 2,5 Millionen Einheiten im Jahr 2013 und dann auf über 13 Millionen Einheiten im Jahr 2016 ansteigen wird.
Die Grenzen von Bluetooth
Bluetooth hat allerdings in der Medizintechnik auch einen technischen Nachteil: Die Technik ist nicht in der Lage, durch den Körper hindurch zu funken, weil Bluetooth den Frequenzbereich um 2,4 GHz nutzt. Aus diesem Grund gibt es derzeit Ansätze, einen Short-Range-Radio genannten Kurzstreckenfunk im Frequenzbereich unter 20 MHz zu realisieren, der auch durch den Körper hindurch funktioniert, ohne dabei mit ihm in Wechselwirkung zu treten. NXP ist mit seiner »Magnetic Inductance Radio« (Mi Radio) genannten Lösung auf diesem Gebiet bereits sehr weit.
Der Halbleiterhersteller entwickelte dies ursprünglich für Hörgeräte, um eine Abstimmung zwischen dem rechten und dem linken Kanal zu ermöglichen: mit einer Funkverbindung, die quasi direkt durch den Kopf hindurch erfolgt. Jedoch ist der Einsatz von Mi Radio nicht auf Hörgeräte beschränkt. Für Anwendungen, in denen medizinelektronische Geräte über das Mobilfunknetz kommunizieren sollen, eignen sich etwa die Mobilfunkmodule der Firma SIMcom (Vertrieb: EBV Elektronik). Ein GPS-Empfänger ist bereits integriert.
Über den Autor:
Markus Vogt ist Medical Vertical Segment Director EMEA bei EBV Elektronik.
| Besondere Anforderungen auch bei drahtlosen Geräten |
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| Medizinische Geräte, die für Diagnosezwecke herangezogen werden, müssen in den USA von der FDA (Food and Drug Administration) zugelassen und in Europa CE-zertifiziert sein. Hinzu kommen elektrische Normen wie die IEC 60601-1-2, in der es um die elektromagnetische Verträglichkeit geht, sowie die MCC-Normen, die auf europäischer Ebene in etwa die gleichen Regelungen widerspiegeln wie die FDA-Anforderungen. |
| Neue Möglichkeiten |
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| Mittlerweile besteht die Möglichkeit, die medizinischen Geräte immer kompakter und unempfindlicher zu machen, indem im Medizinbereich Verfahren aus anderen Branchen zum Einsatz kommen. Mit dem passenden Partner gelingt dieser Technologietransfer - beispielsweise EBV Elektronik. Seit über 30 Jahren ist EBV im Bereich der Medizinelektronik aktiv, und seit 2009 gibt es sogar ein dediziertes Medical-Team. Im Rahmen der Design-in-Unterstützung durch EBV erkundigt sich zunächst ein Vertreter des Medical-Teams beim Medizingerätehersteller nach den genauen Anforderungen des individuellen Medizinprojekts. Beim nächsten Treffen besucht der Medizinspezialist gemeinsam mit einem FAE (Fiel Application Engineer), der für das jeweilige Fachgebiet zuständig ist, das Entwicklungsteam beim Medizingerätehersteller. Dabei hat EBV festgestellt, dass viele Hersteller im Medical-Bereich sich besonders über Support rund um das Hochfrequenzdesign freuen, wobei oft die geprüften und vorzertifizierten Module von EBV in diesem Rahmen zum Einsatz kommen. Der Distributor arbeitet dabei mit Partnern wie Connect Blue, LS Research, Murata und Amber Wireless zusammen. So gibt es beispielsweise lötbare Bluetooth-Module, die ungefähr so groß sind wie ein Daumennagel, aber auch fertig in ein Gehäuse integrierte Module, mit denen sich die Funktion eines Systems im Operationssaal leicht erproben lässt. Sowohl im Bereich der Module als auch bei den Chipsets selbst bietet EBV eine große Auswahl von Wireless-Lösungen. Die großen Chipanbieter auf diesem Sektor sind Freescale Semiconductor, NXP Semiconductors, STMicroelectronics und Texas Instruments. NXP verfügt zusätzlich noch über besonders attraktive Produkte für Hörgeräte, während Texas Instruments und ST unter anderem im Bluetooth-Bereich besonders stark sind. Freescale wiederum hat auch diverse Lösungen für ZigBee im Programm. |
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