Batterietechnik
Von Not- und anderen Strömen
Neue Medizingeräte sind häufig kompakt, leicht und vor allem nicht mehr ausschließlich auf Netzstromversorgung angewiesen. Dies erfordert besondere Anstrengungen bei der Entwicklung von Stromspeichertechniken, die für medizinische Anwendungen qualifiziert sind.
Neue Entwicklungen in der Medizin haben zu eindrucksvollen Ergebnissen geführt, von Innovationen beim 3D-Biodruck bis hin zu bahnbrechenden Fortschritten in der Transplantationschirurgie. Eine treibende Kraft ist nach wie vor die Verbesserung der Patientenversorgung. Davon zeugt auch das schnelle Wachstum am Markt der tragbaren und transportablen medizinischen Geräte.
Dass die Stromversorgung medizinischer Geräte besonderen Anforderungen genügen muss, verwundert nicht: Sowohl im Klinikalltag wie auch unterwegs sind die Instrumente einigen Belastungen ausgesetzt; wenn es kritisch wird, dürfen sie jedoch auf keinen Fall ihre Funktionsfähigkeit verlieren. Redundanz ist deshalb unabdingbar. Bei Accutronics entwickelte man für solche Anwendungen die Serie "CMX" von Li-Ion-Akkus nebst Ladegeräten.
Positive Nebeneffekte
Einer der Hauptfaktoren waren die potenziellen sozialen Vorteile. Mobile Technik wird sowohl in Krankenhäusern als auch vor Ort eingesetzt. Beim Patiententransport werden transportable Geräte zur Überwachung und Behandlung von Patienten eingesetzt, die an lebenserhaltende Geräte angeschlossen sind. Modelle der CMX-Serie können als primärer oder sekundärer Akku verwendet werden, was größere Sicherheit für Patienten bietet und die Stromversorgung während eines Transports gewährleistet. Zugleich schützen die Akkus vor Stromausfällen und Krankenhäuser können mit dem intelligenten Ladegerät der Akkus routinemäßige Power-Management-Kontrollen durchführen, ohne das medizinische Gerät außer Betrieb nehmen zu müssen.
Telemedizin
Neben dem Einsatz im klinischen Umfeld werden tragbare persönliche und der Intimsphäre zuzuordnende Geräte häufig zur Behandlung von Patienten zu Hause eingesetzt, um die Lebensqualität der Patienten zu verbessern und Kosten im Gesundheitswesen zu reduzieren. Ein weiterer Faktor sind die wirtschaftlichen Vorteile des Konzepts. Viele OEMs stehen aufgrund der zunehmenden globalen Nachfrage nach tragbarer Hi-Tech-Ausrüstung wie Beatmungs- und Anästhesiegeräte unter einigem Druck.
In Europa gibt es rund 600 Medizingeräte-OEMs, die einfach nicht über die Ressourcen verfügen, um maßgeschneiderte Akkusysteme für die Geräte kleinerer Hersteller zu entwickeln. Für diese Unternehmen kann die CMX-Serie gewisse wirtschaftliche Vorteile eröffnen, da die Plattform anpassbar ist. Das bedeutet niedrigere Kosten für die Entwicklung und Zertifizierung von Akkusystemen sowie einen kürzeren Entwicklungszyklus. OEMs können ihre Aufmerksamkeit und ihr Budget ganz auf ihre Kernkompetenzen konzentrieren, das heißt auf den Entwurf und die Entwicklung medizinischer Geräte.
Transportabel
Die neuen Akkus wurden speziell für strikte Bestimmungen entwickelt und erfüllen die relevanten Transportvorschriften, die das Risiko beim Transport von Produkten mit hoher Energiedichte reduzieren sollen. Sie entsprechen auch den internationalen Sicherheitsstandards, die für Akkus in medizinischen Geräten gelten.
Die CMX-Serie ist in drei Versionen erhältlich, mit acht, zwölf oder 16 Zellen der Größe 18650 und einer Dauerentladeleistung von bis zu 300 W. Es werden zwei Spannungsplattformen verwendet: 28,8 V für den Betrieb zwischen 20,0 V und 33,6 V sowie 14,4 V für den Betrieb zwischen 10,0 V und 16,8 V.
"CMX420E" und "CMX810E" eignen sich besonders für Geräte, die bei kleinstem Volumen eine möglichst hohe Energiemenge benötigen, bei denen der Entladestrom jedoch gering ist. "CMX440P" und "CMX820P" sind für Geräte konzipiert, die sehr viel Strom benötigen.
Wenn Energiedichte wichtig ist, jedoch auch eine Entladung mit hoher elektrischer Leistung benötigt wird, bieten "CMX420M", "CMX430M" und "CMX810M" die Balance zwischen Größe und Leistungsfähigkeit. Kunden können unter zwei Ladegeräten für die CMX-Serie wählen, einem internen Ein-Kanal-Ladegerät und einem externen Zwei-Stationen-Desktop-Ladegerät, das auch für die Akku-Kalibrierung genutzt werden kann.
Power-Management
Zu den "intelligenten" Funktionen der CMX-Serie gehören aktive und passive Schutzschaltungen, die Übertemperaturen, Über- und Unterspannung, Überlasten und Kurzschlüsse verhindern. Aufgrund des Power-Managements fordert der Akku nur bei Bedarf eine Ladung an und schaltet sich ab, wenn er nicht benötigt wird. Ein Füllstandsmesser mit Impedanzverfolgung, der die verfügbare Akkukapazität mit einem Balkendiagramm auf einem LCD meldet, erlaubt die auf 1 % genaue Laufzeitvorhersage.
Über den Autor:
Rob Phillips ist Managing Director von Accutronics.
Li-Ionen-Akkus im erleichterten Gefahrenguttransport
Die Lithium-Ionen-Technik hat nicht nur der Mobilität ganz neue Dimensionen gegeben. Ihre Akkus sind leichter und leistungsstärker als beispielsweise Nickel-Metallhydrid-Akkus, aber auch sehr viel sensibler zu handhaben. Sicherheit hat darum oberste Priorität. Der Gesetzgeber und die Zulassungsbehörden fordern eine Reihe von Untersuchungen und Zulassungen, welche die Sicherheit von Lithium-Ionen-Akkupacks bestätigen.
Da Li-Ionen-Akkus eine höhere Energiedichte haben als andere Akkumulatoren, sind sie grundsätzlich als Gefahrgut zu handhaben. In der Praxis ist dies - nicht zuletzt aus wirtschaftlichen Aspekten - kaum umsetzbar. Daher wird für einen erleichterten Transport die Durchführung des UN-Transporttests 38.3 angeboten. Für Einzelzellen und für Akkupacks sind diverse Tests definiert, die in Summe alle bestanden werden müssen:
Test 1: Höhensimulation (für Einzelzellen und Akkupacks),
Test 2: thermischer Test (für Einzelzellen und Akkupacks),
Test 3: Vibrationstest (für Einzelzellen und Akkupacks),
Test 4: Stoßtest (für Einzelzellen und Akkupacks),
Test 5: äußerer Kurzschlusstest (für Einzelzellen und Akkupacks),
Test 6: Schlagprüfung, Quetschtest (nur für Einzelzellen),
Test 7: Überlasttest (für Einzelzellen und Akkupacks) und
Test 8: erzwungene Entladung (nur für Einzelzellen).
Die Durchführung der Tests 6 und 8 kann für Akkupacks entfallen, wenn sie bereits nachweislich durch den Hersteller der Einzelzellen veranlasst wurden.
Lesen Sie mehr zum Thema
