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Batterieloses Schaltelement mit drahtloser Anbindung für den Einsatz in Medizingeräten

IP.com Disclosure Number: IPCOM000199335D
Published in the IP.com Journal: Volume 10 Issue 9A (2010-09-09)
Included in the Prior Art Database: 2010-Sep-09
Document File: 2 page(s) / 26K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Medizingeräte werden u.a. durch externe Schaltelemente gesteuert. Üblicherweise sind derartige Schaltelemente über ein Kabel mit dem Gerät verbunden. Eine Kabelverbindung ist üblicherweise zuverlässiger und robuster als eine drahtlose Verbindung der Schaltelemente. Des Weiteren kann eine kontinuierliche Energieversorgung der WHMIs nicht durchgängig gewährleistet werden (WHMI: Wireless Human Machine Interface). Sobald die gespeicherte Energie der eingesetzten Batterien oder aufladbaren Akkumulatoren erschöpft ist, ist der Betrieb der WHMIs verhindert. Dies kann beispielsweise bei einem drahtlos angebundenen Notstoppschalter lebensgefährliche Folgen haben. Aufgrund dieser Einschränkungen werden WHMI Geräte bisher nicht universell für sicherheitsrelevante Funktionalitäten wie z.B. der Risikoklasse B bzw. SIL Level 2 oder höher in Medizingeräten eingesetzt (SIL: Safety Integrity Level). Weiterhin ist der Betrieb der WHMI Geräte im Sterilbereich nur schwer zu realisieren, da die Energiespeicher bei einer Sterilisierung mit mehr als 100 Grad sehr schnell altern.

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Batterieloses Schaltelement mit drahtloser Anbindung für den Einsatz in Medizingeräten

Idee: Hans Schweizer, DE-Erlangen; Petra Schreiber, DE-Erlangen

Medizingeräte werden u.a. durch externe Schaltelemente gesteuert. Üblicherweise sind derartige Schaltelemente über ein Kabel mit dem Gerät verbunden. Eine Kabelverbindung ist üblicherweise zuverlässiger und robuster als eine drahtlose Verbindung der Schaltelemente. Des Weiteren kann eine kontinuierliche Energieversorgung der WHMIs nicht durchgängig gewährleistet werden (WHMI: Wireless Human Machine Interface). Sobald die gespeicherte Energie der eingesetzten Batterien oder aufladbaren Akkumulatoren erschöpft ist, ist der Betrieb der WHMIs verhindert. Dies kann beispielsweise bei einem drahtlos angebundenen Notstoppschalter lebensgefährliche Folgen haben. Aufgrund dieser Einschränkungen werden WHMI Geräte bisher nicht universell für sicherheitsrelevante Funktionalitäten wie z.B. der Risikoklasse B bzw. SIL Level 2 oder höher in Medizingeräten eingesetzt (SIL: Safety Integrity Level). Weiterhin ist der Betrieb der WHMI Geräte im Sterilbereich nur schwer zu realisieren, da die Energiespeicher bei einer Sterilisierung mit mehr als 100 Grad sehr schnell altern.

Bisherige Lösungen verwenden redundante Energiespeicher, um einen Energieausfall abzusichern. Allerdings besteht weiterhin das Risiko, vor allem bei länger unbenutzten WHMI Geräten, dass auch die redundanten Energiespeicher erschöpft sind. Daher werden zusätzliche Sicherheitsdokumentationen benötigt, was die universelle Nutzung der Geräte aufgrund der Risikobetrachtung einschränkt. Sterilisierbare WHMI Geräte werden bisher mit Spezialbatterien, z.B. Lithium Thionylchlorid, versehen, die einerseits hohe Kosten verursachen und andererseits eine sehr eingeschränkte Lebensdauer haben.

Im Folgenden wird eine neuartige Lösung für das Problem der Energieversorgung und der sicheren Datenübertragung vorgeschlagen. Um eine durchgängige Energieversorgung zu gewährleisten wird vorgeschlagen, die kinetische Energie zu nutzen, die entsteht, wenn der Auslöseschalter auf den WHMI Geräten betätigt wird. Bei einem ausreichend dimensionierten Schaltweg wird die Bewegungsenergie genutzt, die bei dem bidirektionalen Zustandsübergang des Schaltelements von dem nicht gedrückten Zustand zu dem gedrückten Zustand entsteht. Mithilfe einer Spule und eines Magneten kann gemäß dem Prinzip der Induktion die entstehende Bewegungsenergie zur Übertragung von Statusdaten genutzt werden. Bei diesem Verfahren ist es von Vorteil, dass keine alterungsempfindlichen Energiespeicher eingebaut werden müssen, weshalb sich derartige WHMI Geräte grundsätzlich auch für die Sterilisation eignen. Durch die Zuordnung von eindeutigen Identifizierern (ID) zu den Statustelegrammen einzelner Schaltelemente wird zusätzlich ein Parallelbetrieb mehrerer WHMI Geräte ermöglicht.

Des Weiteren können Anwendungen, die den gedrückten Zus...