Wie bei den meisten unserer Diskussionen über Produkte und Technologie müssen wir zunächst etwas Hintergrundwissen vermitteln. Was meinen wir in diesem Fall, wenn wir den Begriff „Netzteil“ verwenden? Ein Netzteil ist im einfachsten Sinne ein Gerät, das eine Last mit elektrischer Energie versorgt. Es kann sich um eine Batterie, einen Generator oder ein Gerät handeln, das an eine Wechselstromsteckdose angeschlossen wird.

Genauer gesagt bezeichnet ein Netzteil im Verbraucher- und Industriebereich jedoch meist ein Gerät, das Wechselstrom aus einer Steckdose bezieht, ihn in Gleichstrom umwandelt, die Spannung auf den von der Last benötigten Wert ändert und diese Spannung schließlich der Last zuführt. Innerhalb dieser Definition gibt es viele Varianten von Netzteilen, darunter DC-DC-Wandler, DC-AC-Wechselrichter, Linearnetzteile, Schaltnetzteile usw.

Unser heutiges Thema sind jedoch medizinische Netzteile, und - unterscheiden sie sich wirklich von gewöhnlichen Netzteilen? Die Antwort darauf ist ein klares Ja. Beide Typen liefern elektrische Energie, aber medizinische Netzteile müssen deutlich höheren Anforderungen an Qualität und Leistung genügen.

Was verursacht den Unterschied bei medizinischen Netzteilen?

Wie Sie vielleicht schon vermutet haben, muss jedes Gerät oder System, das zur Diagnose oder Behandlung von Krankheiten bei Menschen eingesetzt wird, ein Qualitäts- und Leistungsniveau bieten, das den Patienten schützt. Das ist nicht nur sinnvoll, sondern auch eine Vorgabe der FDA. Viele Produkte und Systeme im Gesundheitswesen enthalten elektronische Komponenten und benötigen daher ein Netzteil.

Medizinische Netzteile sind so konzipiert, dass sie eine konditionierte Stromausgabe speziell für den Einsatz mit oder in Produkten wie medizinischen und chirurgischen Geräten, Bildgebungsgeräten, zahnmedizinischen und dermatologischen Geräten sowie anderen medizinischen Geräten liefern. Netzteile dieser Kategorie müssen gemäß dem Sicherheitsstandard IEC 60601 der International Electrotechnical Commission gefertigt werden.

IEC60601: Produktsicherheitsstandards für Medizinprodukte ist eine Reihe technischer Normen, die die Mindestanforderungen an Sicherheit und Leistung für elektrische Geräte festlegen, die zur professionellen medizinischen Überwachung, Diagnose oder Behandlung von Patienten eingesetzt werden. Der Standard wird in den USA, Europa und Kanada anerkannt.

Da der Patient in der Regel in irgendeiner Form mit dem medizinischen Gerät verbunden ist, besteht das Hauptanliegen des Standards darin, den Patienten von potenziell lebensgefährlichen Spannungen zu isolieren. Er befasst sich auch mit dem Schutz des klinischen Personals, das die Geräte bedient. Der Standard legt die Zertifizierungen MOOP und MOPP für Netzteile fest. MOOP (Means of Operator Protection) betrifft die Verringerung des Stromschlagrisikos für andere Personen als den Patienten. MOPP (Means of Patient Protection) betrifft die Verringerung des Stromschlagrisikos für den Patienten.

Teile des IEC60601-Standards decken auch die Art der elektrischen Isolierung ab, die im Netzteil verwendet werden muss, die Anzahl der erforderlichen Sicherheitsbarrieren und die minimale Isolationsspannung, der das Netzteil standhalten muss. Die Isolationsspannung ist die Fähigkeit eines Isolators, den Stromfluss bei hoher angelegter Spannung zu minimieren.    

Die neuesten Versionen des IEC60601-Standards decken Fragen der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) für medizinische Netzteile ab, die elektromagnetischen Störungen (EMI) ausgesetzt sein oder diese erzeugen können, was zu Gerätestörungen und einem daraus resultierenden Risiko für den Patienten führen kann. Zusätzlich befasst sich ein weiterer Standard, IEC61000, mit Spannungsspitzen und Spannungseinbrüchen bei medizinischen Netzteilen sowie mit dem Schutz vor HF-Störungen.  

Was ist konditionierte Energie?

Konditionierte Energie eines Netzteils bedeutet, dass etwaige Spannungsschwankungen am Ausgang geglättet werden. Medizinische Netzteile sind geregelte Netzteile, die eine stabile Spannung und einen stabilen Strom liefern, um empfindliche Geräte wie Röntgengeräte, MRT- oder CT-Scanner zu versorgen, die innerhalb strenger Leistungsgrenzen betrieben werden müssen. Eine im Netzteil integrierte Spannungsreglerschaltung sorgt unabhängig von der von der Last verbrauchten Strommenge für Spannungsstabilität.  

Medizinische Netzteile regeln außerdem die Restwelligkeit (Ripple), also die Spannungsschwankungen, die beim Einschalten des Netzteils auftreten können. Jedes Maß an Restwelligkeit kann bei bestimmten medizinischen Geräten ein Problem darstellen. Die Restwelligkeit wird in Netzteilen durch das Hinzufügen von Glättungskondensatoren im Gerät kontrolliert. 

Medizinische Netzteile – Ein Überblick über die Merkmale

Wie wir sehen können, liefern medizinische Netzteile zwar grundsätzlich Strom wie jedes gewöhnliche Netzteil, verfügen aber auch über spezifische zusätzliche Merkmale und Vorteile, die die branchenüblichen Standards und Vorschriften speziell für Medizinprodukte erfüllen oder übertreffen, darunter:

• Spannungs- und Stromregelung für eine gleichmäßige elektrische Ausgangsleistung
• Reduzierung der Restwelligkeit zum Schutz empfindlicher Geräte
• Erhebliche Ein-/Ausgangsisolierung zum Schutz von Patienten und Personal
• Strenge Einhaltung verschiedener branchenüblicher Sicherheitsstandards
• Erweiterte Strategien zur elektrischen Isolierung
• Widerstandsfähigkeit gegen Störungen (EMI/RFI) durch externe elektrische Geräte
• Verbesserte Wärme- und Feuchtigkeitsbeständigkeit für Krankenhausbedingungen

Zusammenfassung

Das wichtigste Merkmal eines medizinischen Netzteils besteht darin, dass es mehrere Schutzebenen sowohl für den Patienten als auch für den Bediener der verwendeten Geräte bietet. Darüber hinaus liefern diese Geräte auch die zuverlässige und konstante Energie, die für viele medizinische Geräte und Systeme mit komplexen elektronischen Komponenten erforderlich ist.

Wie bei gewöhnlichen Ausführungen sind medizinische Netzteile in verschiedenen Gehäuse- und Montagestilen erhältlich. Je nach Endverwendung sind sie auch mit spezifischen oder variablen Ausgangswerten sowie mit unterschiedlichen Sicherheitsmerkmalen erhältlich, die auf Anwendungen zugeschnitten sind, die von medizinischen Heimgeräten bis hin zu solchen reichen, die im OP-Saal verwendet werden. Wenn Sie Hilfe bei der Auswahl des richtigen medizinischen Netzteils für Ihre Anforderungen benötigen, können Sie sich per E-Mail an die technischen Experten von OnlineComponents.com wenden: TechSupport@onlinecomponents.com

Wenn Sie gerade erst anfangen, sich mit Netzteilen zu beschäftigen, oder Ihr Grundwissen auffrischen möchten, schauen Sie doch bei unseren Freunden von CircuitBread.com vorbei. Sie bieten auf ihrer Website Tutorials und Videos sowohl zur Leistungselektronik als auch zu Spannungs- und Stromquellen. Ihre Sichtweise zu medizinischen und nicht-medizinischen Netzteilen können Sie hier nachlesen: Gibt es einen Unterschied zwischen medizinischen und nicht-medizinischen Netzteilen?