Stromversorgung

Batterien und Netzteile für Beatmungsgeräte

04. Mai 2020, 10:20 Uhr   |  Michael Müller

Batterien und Netzteile für Beatmungsgeräte
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Power-Package für Beatmungsgeräte

Stromversorgungen für Beatmungsgeräte sind selten ein Standard-Produkt. Denn je nach Anwendungsfall werden ganz unterschiedliche Anforderungen an die Batterien und Netzteile gestellt.

Ein Beatmungsgerät ist ein elektrisches Gerät zur Beatmung von Personen mit unzureichender oder ausgesetzter Eigenatmung. Unterschieden werden diese Geräte nach ihren Anwendungsbereichen. Während bei einer akuten ventilatorischen Insuffizienz Beatmungsgeräte unter intensiv- oder rettungsmedizinischen Bedingungen zum Einsatz kommen. Handelt es bei einer chronischen Insuffizienz meist um eine außerklinische Beatmungstherapie. So oder so: Die Art der Anwendung hat erheblichen Einfluss auf die Stromversorgung der Beatmungsgeräte.

Intensivmedizin: Batterie als wichtiger Lückenfüller

Geräte im intensivmedizinischen Bereich werden hauptsächlich an der normalen Steckdose betrieben und benötigen somit ein AC/DC-Netzteil. Dieses kann extern am Beatmungsgerät angebracht sein oder fix intern verbaut sein. Für Kliniken mit eigener Notstromversorgung könnte man davon ausgehen, dass das Netzteil immer funktioniert, da ja im Zweifelsfalle die Notstromversorgung einspringt. Aber was ist, wenn der Patient klinikintern verlegt wird? 

Standard-Batteriepack RRC2024 verfügt über eine integrierte Ladezustandsanzeige mit LED.
© RRC

Standard-Batteriepack RRC2024 verfügt über eine integrierte Ladezustandsanzeige mit LED.

Dann muss das Beatmungsgerät über eine Batterie verfügen, die den Betrieb für einige Minuten sicherstellt und die Verlegung puffern kann, bis das Netzteil wieder in eine Steckdose eingesteckt werden kann. Wenn eine solche Pufferbatterie zum Einsatz kommt, muss auch ein Energiemanagement zwischen Netzteil und Batterie stattfinden und zusätzlich die Möglichkeit bestehen, die Batterie nach Gebrauch auch wieder aufzuladen. 

Je nach Dauer des Batteriebetriebes kommen eventuell mehrere Einzelbatterien zum Einsatz, die sequenziell entladen werden und somit die Gerätelaufzeit im Batteriemodus ausdehnen. Das stellt eine weitere Anforderung an das Powermanagement, über einen Multiplexer mehrere Batterien nicht nur sequenziell zu entladen, sondern anschließend auch wieder aufzuladen. Hierzu muss zwischen Powermanagement und Batterien kommuniziert werden, um jederzeit den genauen Ladezustand zu kennen und daraus Restlaufzeiten zu ermitteln. 

Alternativ kann auch mit extern aufgeladenen Ersatzbatterien gearbeitet werden. Das ist allerdings recht aufwendig im klinischen Alltag und stellt durch den Austausch von Batterien im laufenden Betrieb eine weitere Herausforderung an das Powermanagement dar.

Rettungsmedizin: Batterie als Hauptenergiequelle

Bei den Beatmungsgeräten im rettungsmedizinischen Einsatz ist die Ausgangssituation etwas anders. Hier ist ganz klar die Batterie die Haupt-Energiequelle. Diese muss ausreichend groß dimensioniert sein, sodass ausreichende Laufzeiten für die Versorgung von Patienten an der Unfallstelle gewährleistet sind. 

RRC2054 Standard-Batteriepack RRC2054 mit hoher Energiedichte und hohen Entladeströmen
© RRC

RRC2054 Standard-Batteriepack RRC2054 mit hoher Energiedichte und hohen Entladeströmen

Damit der Notarzt nicht in seiner Arbeit behindert wird, muss die Batterie auf dem Weg zum Einsatzort im Rettungswagen oder dem Rettungshubschrauber aus dem jeweiligen Bordnetz geladen werden. Dazu wird ein DC/DC-Netzteil, auch Autoadapter genannt, genutzt. Der Autoadapter ist ein externes Netzteil, das entweder außen am Beatmungsgerät angebracht oder fix im Fahrzeug und dann meist mit einer Dockingstation kombiniert verbaut ist.

Die Anforderungen an das Powermanagement sind mehr oder weniger die gleichen wie im klinischen Einsatz; Betrieb des Gerätes und/oder Laden der Batterie bei externer Versorgung, Multiplexen mehrerer intern verbauter Batterien, Kommunikation mit den Batterien und Anzeige von Restlaufzeiten, Hotswap extern geladener Batterien.

Homecare: Eine Frage des Netzteils

Die Anforderungen für die außerklinischen Beatmungsgeräte sind etwas moderater, da sie keine lebenserhaltende oder lebensverlängernde Funktion haben. Sie dienen meist der Verbesserung von Atembeschwerden oder zur Vermeidung von Atemaussetzern.

Diese nichtinvasive Beatmung erfolgt über Nasenmasken oder Mund-Nasen-Masken und wird in der Regel nur intermittierend, also überwiegend nachts, durchgeführt.  Oft sind diese Geräte unter dem Oberbegriff CPAP (Constant Positive Airway Pressure) bekannt. Die allermeisten davon haben ein kleines externes AC/DC-Netzteil. Dieses stellt den Betrieb im häuslichen Umfeld sicher. Alternativ kann ein DC/DC Netzteil angeschlossen werden, wenn der Patient auch während der Fahrt in einem Fahrzeug beatmet werden muss. Eine Batterie, die den Ausfall des Stromnetzes puffert oder den mobilen Betrieb ermöglicht, kommt inzwischen auch recht häufig vor. 

In dem Fall sind die Geräte ähnlich den professionellen Produkten für den klinischen Einsatz, allerdings sprechen wir hier von kleineren Energiebedarfen und somit kommt meist nur eine Batterie zum Einsatz. Zudem werden die Batterien oftmals nicht im Beatmungsgerät selbst geladen, sondern extern. Das vereinfacht das Powermanagement.

Fazit

Egal, ob professionelles Beatmungsgerät für den rettungs- beziehungsweise intensivmedizinischen Einsatz oder CPAP für die heimische Anwendung, die normativen Anforderungen an solche Medizinprodukte sind gleich hoch und erfordern die Entwicklung und Fertigung der Stromversorgungskomponenten nach IEC 60601-1 in einem als Medizingerätehersteller nach IEC 13485 zertifiziertem Unternehmen. 

Autor

Michael Müller ist  Produktmanager bei RRC power solution

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