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ON Semiconductor spielt eine wichtige Rolle bei der Versorgung mit medizinischen Beatmungsgeräten

(Source: Vadym Stock/Shutterstock.com)

Während ich diesen Beitrag schreibe, arbeite ich in meinem Büro zu Hause, abgeschottet wie viele andere Menschen auf der ganzen Welt. Ich nutze diese Zeit der Ruhe, um zu schreiben, denn Ruhe ist in diesem Haushalt schnell zu einer Seltenheit geworden. Meine Frau Kathy und ich passen auf unseren Enkel Charlie auf, denn Charlies Mutter gilt als Krankenschwester auf der Intensivstation eines örtlichen Krankenhauses in Arizona als unentbehrliche Arbeitskraft. Da wir hier im Rahmen einer landesweiten Vorgabe zu Hause arbeiten und unsere sozialen Kontakte einschränken müssen, könnte das Babysitten unseres Enkels aus bestimmter Sicht den Anschein erwecken, dass wir uns nicht an die Vorgaben halten. Nun ja, genau genommen trifft das zu – aber so einfach ist es nicht. Zurzeit arbeitet Charlies Mutter als Krankenschwester für 31 COVID-19-Patienten, von denen 11 auf medizinische Beatmungsgeräte angewiesen sind. Dabei handelt es sich um eine lebensrettende Technologie, die während dieser Pandemie leider weltweit knapp ist.

Die rapide Zunahme der Zahl der COVID-19-Patienten in den Krankenhäusern hat zu einer beispiellosen Knappheit an Beatmungsgeräten auf der ganzen Welt geführt. In diesem Zusammenhang wurde ON Semiconductor vom US-Heimatschutzministerium als systemrelevant und als kritische Infrastruktur eingestuft, denn das Unternehmen ist Lieferant von Halbleiterkomponenten, die ein kritischer Teil der Lieferkette für die Hersteller medizinischer Geräte sind. Die Produkte von ON Semiconductor werden in verschiedenen medizinischen Geräten verbaut, darunter auch in Beatmungsgeräten, die für die Beatmung von schwer erkrankten COVID-19-Patienten eingesetzt werden. Medizinische Beatmungsgeräte transportieren Luft in die Lunge und aus der Lunge, wenn die Patienten körperlich nicht in der Lage sind, selbstständig zu atmen. Die Anwendungsfälle können dabei breit gefächert sein. Häufig drückt das Gerät befeuchtete und erwärmte Luft mit zusätzlichem Sauerstoff in die Lunge. Solche Beatmungsgeräte finden sich auf Intensivstationen, in Notaufnahmen, im Rettungsdienst (d. h. bei Ersthelfern) und zu Hause.

Im Folgenden erkläre ich die Schlüssellösung für medizinische Beatmungsgeräte von ON Semiconductor und ihre Bedeutung für lebensrettende Technologien im Medizinbereich. 

Komponenten eines medizinischen Beatmungssystems

 Die Komplexität kann deutlich variieren, aber grundsätzlich bieten medizinischen Beatmungssysteme folgende Gemeinsamkeiten:

• Messung des Sauerstoffanteils, den das Beatmungsgerät während der Inspirationsphase abgibt
• Atmungsfrequenz pro Minute
• Tidalvolumen, d. h. das Volumen jedes Einatmungszuges
• Empfindlichkeit, d.h. wie viel Inspirations- oder Triggeranstrengung vom Beatmungsgerät erforderlich ist, um den Einatemversuch eines Patienten zu erkennen. Ein Trigger würde einen „mechanischen Atemzug“, also einen vom Beatmungsgerät initiierten, verhindern
• Spitzenfluss, d. h. der Ausatmungsfluss

Lösung für medizinische Beatmungsgeräte von ON Semiconductor

Das Expertenteam von ON Semiconductor hat intensiv an der Entwicklung einer High-Level-Systemarchitektur für medizinische Beatmungsgeräte gearbeitet (Abbildung 1). Schauen wir uns die zahlreichen Möglichkeiten an, die die Bauteile diesen lebensrettenden Geräten bieten können.

Abbildung 1: High-Level-Systemarchitektur der Schlüssellösung für medizinische Beatmungsgeräte von ON Semiconductor (Quelle: ON Semiconductor)

Die in Abbildung 1 dargestellte Architektur ist in der Lage, eine Hochleistungs-BLDC-Luftpumpe (oder mehrere mit den Vielfachen des gleichen BLDC-Antriebs) zu steuern, die das „Herz“ jedes medizinischen Beatmungsgeräts ist. Jedes in das Beatmungsgerät implementierte Ventilsteuerungsmodul kann bis zu sechs Ventile gleichzeitig steuern. 

Bei üblichen Backup-Batterien sorgt das NCP1871 von ON Semiconductor dafür, dass jeder Akku stets voll aufgeladen ist und ihre Energie bereitstellen kann, wenn es darauf ankommt. Da viele Hersteller eine Mehrfach-Batterie-Konfiguration verwenden, kann die Lösung von ON Semiconductor durch Hinzufügen weiterer Batterie-Controller auf so viele Hot-Swap-Akkus erweitert werden, wie der Hersteller implementiert.

Darüber hinaus bietet ON Semiconductor mehrere Optionen für die Vernetzung mit externen Datensystemen und Hosts, darunter Bluetooth^® Low Energie, WLAN und Sub-GHz-Funk. Auch Voice User Interface (VUI) sowie ein Alarmsystem für kritische Ereignisse mit Verstärkung zur Lautsprecherunterstützung werden unterstützt.

Zu den Konnektivitätslösungen zählen zudem mehrere USB-Anschlüsse für Verbindungen zu externen Laufwerken, Spracherkennungs-Hardware, interner Display-Ausgang mit Display Drive, Backlight Drive und ein HDMI-Ausgangsanschluss, über den der Touchscreen extern projiziert werden kann.

Viele der unterstützten Geräte können auch an Bord von Fahrzeugen eingesetzt werden. Dieser Aspekt wird für die Hersteller medizinischer Geräte immer wichtiger. Denn Geräte  für den Einsatz an Bord von Fahrzeugen bieten in der Regel eine längere Laufzeit und einen erweiterten Arbeitstemperaturbereich. Durch diese Merkmale und Fähigkeiten sind solche Geräte auch attraktiv für die Medizintechnikbranche sowie für Diagnose- und sicherheitsbezogene Fehlerschutzfunktionen.

Fazit

In Zusammenarbeit mit seinen Kunden und Partnern spielt ON Semiconductor eine entscheidende Rolle bei der Bereitstellung lebensrettender Medizintechnik. Ein Expertenteam hat die Schlüssellösung für medizinische Beatmungsgeräte von ON Semiconductor entwickelt, die auf Intensivstationen, in der Notaufnahme, im Rettungsdienst und bei der häuslichen Pflege von Patienten mit schweren Atemproblemen eingesetzt wird. Diese Schlüssellösung für medizinische Beatmungsgeräte von ON Semiconductor umfasst eine BLDC-Luftpumpe, die gleichzeitig bis zu sechs Ventile in einem Beatmungsgerät ansteuern kann. Das Blockdiagramm für medizinische Beatmungsgeräte von ON Semiconductor stellt sicher, dass das Beatmungsgerät bei Bedarf die erforderliche Leistung erbringen kann. Es bietet mehrere Anschlussmöglichkeiten, eine VUI und ein Alarmsystem mit Verstärkung für die Lautsprecherunterstützung, um das medizinische Personal bei kritischen Ereignissen zu informieren. ON Semiconductor ist stolz darauf, in dieser schwierigen Zeit einen wichtigen Beitrag für lebensrettende Medizintechnik zu leisten. Das Unternehmen arbeitet auch weiterhin intensiv daran, Spitzenlösungen für alle Industriebereiche zu liefern.

Der Blogbeitrag Halbleiter für medizinische Beatmungsgeräte wurde von Steven Dean geschrieben und zuerst auf onsemi.com veröffentlicht.