Für kleine, tragbare Geräte, beispielsweise für den Patiententransport, in der Aufnahme oder bei ambulanter Versorgung, sind robuste und platzsparende Gehäuse nötig. Um sie auch in Rettungswagen oder mobilen Lazaretten befestigen zu können, müssen sie zudem schockfest sein. Damit sich das Gehäuse selbst unter starken Vibrationen und Erschütterungen nicht löst, ist die Fixierung der Komponenten mit Schraubensicherungselementen notwendig. Je nach Einsatzort kommen hohe Luftfeuchtigkeit, Staub und weite Temperaturbereiche hinzu. Hier eignen sich Gehäuse aus Hochleistungs-Thermoplast-Kunststoffen wie PPS, LCP, PSU, beispielsweise mit Glasfasern oder Glaskugeln. Um die Gehäuse witterungsbeständig zu machen und vor UV-Strahlung, Wärme und Alterung zu schützen, können Stabilisatoren hinzugefügt werden. Flammschutzmittel erschweren die Entzündbarkeit.
Material und Oberfläche sind entscheidend für die Hygiene
Streng reglementiert sind die Vorgaben in Sachen Hygiene. Deshalb sollten Spalten im Design vermieden werden. Für hochdruckfeste Gehäuselösungen, die auch die Reinigung mit aggressiven Flüssigkeiten überstehen müssen, braucht es Schutzarten von IP69K und höher. Lassen sich keine außen liegende Dichtungen umsetzen, verhindern beispielsweise Labyrinthvordichtungen das Eindringen von Flüssigkeiten. Ausschlaggebend sind auch das richtige Material und die Oberflächenveredelung. Bewährt haben sich schmutzabweisende, staubdichte und korrosionsfeste Edelstahl-Komponenten sowie spezielle Thermoplast-Lösungen. Kombiniert mit speziellen Beschichtungen, beispielsweise aus Silber, stellen sie antibakterielle Oberflächen sicher.
Beschichtungen zum Schutz vor elektrostatischer Entladung
Auch die Anforderungen an den ESD-Schutz, also dem Schutz vor Schäden durch elektrostatische Entladung, liegen in der Medizin über denen in anderen Branchen. Denn Systeme wie Computertomographen oder Röntgengeräte arbeiten mit Strahlungen in unterschiedlichen Formen und Frequenzbereichen. Edelstahl, lackiertes Stahlblech und Aluminium-Zink-Beschichtung können nicht nur einen effektiven Schutz vor feldgebundenen Störungen sowie ESD garantieren, sondern erfüllen oftmals auch hohe Anforderungen an Robustheit und Hygiene. Sie sind jedoch oft aufwendig in der Herstellung und damit kostenintensiv.
Deshalb kommen immer häufiger Gehäuselösungen oder Komponenten aus Kunststoff, auch im Materialmix mit Metall, zum Einsatz. Je nach zu fertigenden Stückzahlen und Designanforderungen gilt es, hier die idealen Materialien beziehungsweise Materialkombinationen zu wählen. Durch Oberflächenbearbeitungen wie ESD-Antistatikschichten, EMV-Leitlacke oder leitfähige Acrylbeschichtungen garantieren diese ebenfalls einen sicheren Schutz gegen elektromagnetische Strahlungen.
Wärmemanagement wird immer wichtiger
Der Trend zu immer kleineren, kompakteren Geräten führt zu immer höherer Rechnerleistung auf engem Raum. Damit steigt die Hitzeentwicklung in den Geräten. Für die Elektronik ist es jedoch entscheidend, dass ihre maximal zulässige Betriebstemperatur nicht überschritten wird; bei der Blutanalyse oder Medikamentenproduktion können Proben und Stoffe durch zu hohe Temperaturen zerstört werden. Aktive Kühllösungen wie Filterlüfter, Luft-Wärmeaustauscher oder Flüssigkühlungen sind relativ preisgünstig, für mobile Systeme aber wegen ihrer ungenügenden Robustheit und ihres Platzbedarfes meist ungeeignet. Hinzu kommt ihre störende Geräuschentwicklung. Eine gute Alternative sind passive Kühlungen, beispielsweise durch perforierte Türen oder das „virtual conductive cooling“. Dabei sind Elektronik und Gehäuse getrennt voneinander. Die Innen- und Außenseite des Gehäuses ist mit Kühlrippen ausgestattet. Die inneren Kühlrippen nehmen die Abwärme auf und geben sie über die äußeren an die Umgebungsluft ab. Der Vorteil: Das funktioniert auch bei geschlossenen Gehäusen, wie beispielsweise im VPX-Konzept RugTEC für Ruggedized Gehäuse der Polyrack Tech-Group, Straubenhardt.
Hohe Anforderungen verlangen nach Kompetenz
Die Beispiele zeigen: Viele medizinischen Geräte stellen hohe Anforderungen an die Gehäuselösung, ein Modell von der Stange reicht meist nicht aus. Hinzu kommen strenge gesetzliche Vorgaben und langwierige Zulassungsverfahren. Umso wichtiger ist es, von Anfang an mit einem Partner zusammen zu arbeiten, der den Markt kennt und eine Vielzahl an Materialien und Technologien in hoher Fertigungstiefe anbietet. So nutzt der Systemlösungsspezialist für die Elektronik bei der Kühlung oder dem ESD-Schutz, wenn möglich, die Gegebenheiten der Applikation, so dass keine spezifischen Bauteile hierfür benötigt werden.
Auch die Fertigungsphase kann bei medizintechnischen Produkten und Geräten heikel sein. Da sie relativ lange produziert werden, sind Änderungen oder Abkündigungen von Komponenten ebenso wie lange Lieferzeiten eine Herausforderung. Deshalb unterstützt Polyrack die Anwender bei der Wahl langzeitverfügbarer Bauteile und übernimmt auf Wunsch die (Teil-)Assemblierung inklusive Software-Integration, Sourcing und Logistiklösungen.
Auf der Medtec Live: Halle 9, Stand 416
