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Medizinische Stromversorgung

Aus der Industrie für die Medizin

26. Juli 2022, 13:29 Uhr | Puls, Redaktion: Ute Häußler

Der Schutz von Patienten und Klinikpersonal hat oberste Priorität, für Netzteile in der Medizintechnik gelten deshalb strenge Sicherheitsvorgaben. Die Medizintechnik kann dabei von den Erfahrungen bei Stromversorgungen für den Maschinen- und Anlagenbau profitieren – und der Verfügbarkeit.

Netzteile müssen Spannung möglichst sicher und effizient umwandeln und sollen dabei über Jahre hinweg und auf engstem Raum einen reibungslosen Betrieb gewährleisten. Dieser Grundsatz gilt sowohl im Maschinen- und Anlagenbau als auch in der Medizintechnik. Ab Lager verfügbare Standardnetzteile, die diese Voraussetzungen erfüllen, sind in den zuerst genannten Industriesegmenten jedoch deutlich breiter gesät. Hersteller von medizintechnischen Geräten sind wiederum häufig auf kundespezifische Einschub- oder Panel-Mount-Netzteile angewiesen.

Dabei können besonders medizinische Anwendungen in der Krankenhaustechnik, Gebäudetechnik, Labortechnik sowie in der bildgebenden Diagnostik von dem hohen Industriestandard und der schnellen Verfügbarkeit profitieren. Der Hersteller Puls schlägt mit seinen Medizinnetzteilen mit Maschinenbau-DNA die Brücke zwischen beiden Anwendungsgebieten.

Zuverlässigkeit lebenserhaltender Geräte erhöhen

Zuverlässigkeit und Langlebigkeit sind im Maschinen- und Anlagenbau häufig entscheidend für die Auswahl von Systemkomponenten. Der Betrieb vieler Maschinen ist auf Jahre oder sogar Jahrzehnte ausgelegt – ähnlich wie in der Medizintechnik. Im medizinischen Bereich hat die Zuverlässigkeit jedoch noch einmal eine andere Tragweite, da die Gesundheit und Genesung der Patienten von zuverlässigen Systemen abhängen.
Mit diesem Aspekt vor Augen entwickelt Puls auch seine Medizinnetzteile. Im Fokus steht dabei die Maximierung der Mindestlebensdauer und der MTBF (Mean Time Between Failures). Beide Werte werden im Detail spezifiziert und für jedes Netzteil in den Datenblättern veröffentlicht.

Der Wirkungsgrad macht den Unterschied

Der Schlüssel für hohe Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer ist dabei der Wirkungsgrad der Stromversorgung. Je höher der Wirkungsgrad eines Netzteils ist, desto geringer ist die Verlustleistung und damit die Wärmeentwicklung im Netzteil. Das ist wichtig, da ein Temperaturanstieg von nur +10°C im Netzteil die Lebensdauer der Elektrolytkondensatoren halbiert. Dieser Verlust führt zwar nicht zwangsläufig zum sofortigen Ausfall der Stromversorgung, beeinträchtigt aber wiederum die Lebensdauer des gesamten Netzteils.

Der hier herangezogene Referenzhersteller Puls erzielt mit seinen Medizinnetzteilen Wirkungsgradwerte von 94,3% bis 95,2% – je nach Leistungsklasse. An einem Rechenbeispiel wird die Bedeutung dieses Wertes deutlich. Liegt der Wirkungsgrad bei 95,2% (z. B. bei CP10.241-M1, 24V, 10A), entstehen Verluste in Höhe von 4,8%. Bei 240 W Ausgangsleistung liegt die Verlustleistung zwischen Eingang und Ausgang somit bei 12,1 W. Diese 12,1 W werden in Form von Wärme an die Umgebung abgegeben (Bild 1). Dass wirklich jeder Prozentpunkt beim Wirkungsgrad entscheidend ist, lässt sich nachvollziehen, wenn man den Vergleich zu einem Netzteil mit nur 91% Wirkungsgrad anstellt. 4,2% Differenz im Wirkungsgrad klingen nicht bedeutend, resultieren jedoch nahezu in einer Verdopplung der Verlustleistung auf 23,7 W.