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Sensoren Bild 6:

Sensoren Bild 6: Gehäuse AG3 (SMD) und AP3 (THT) Bei dieser Messaufgabe versteht sich von selbst, dass neben der eigentlichen Genauigkeit des Sensors vor allem die Auflösung und die Abtastrate der A/D-Wandlung entscheiden für die Gesamtgenauigkeit und Zuverlässigkeit der Blutdruckmessung ist. Wie bereits dargelegt hat die AG3/AP3-Serie genau diese Eigenschaften und ist somit prädestiniert diese Messaufgabe besonders gut zu lösen. Natürlich gibt es auch viele Low-cost Blutdruckmessgeräte auf dem Markt die mit „einfacheren“ Lösungen auskommen. Jedoch sind die angezeigten Messwerte eher als Richtwerte zu betrachten – selbsterklärend, dass das genaue Treffen des Minima und Maxima bei tieferer Abtastung und geringerer Auflösung eher ein Glücksfall ist. Sicherlich haben diese Geräte für den Heimbedarf durchaus ihre Berechtigungen und eigenen sich für eine grobe Beurteilung – in professionellen Geräten hat eine solche rudimentäre Sensorik jedoch keinen Platz. Professionelle Anwendung Ein Beispiel einer solchen professionellen Anwendung ist ein sogenannter Patientenmonitor, der in Krankenhäusern zur Überwachung und Aufzeichnung der Vitalparameter der Patienten eingesetzt wird. Typische Parameter sind: EKG zur Beurteilung des Rhythmus und der Herzfrequenz, Blutdruck, Sauerstoffsättigung, Körper temperatur und Kapnometrie, die Messung des Kohlendioxidanteiles an der Ausatemluft. Bild 8 zeigt die Elektronik eines Modules zur Blutdruckmessung welches Bestandteil eines solchen Patientenmonitors ist. Gut ersichtlich sind die zwei AG3-Sensoren. Wie in so vielen Medizintechnik-Produkten werden zwei Sensoren als Redundanz verwendet. Durch diese doppelte Messwerterfassung wird sichergestellt, dass jeder vorstellbare Fehler der Sensorik detektiert wird - was die Norm EN 60601-1 für Medizinische elektrische Geräte fordert um die Patientensicherheit zu garantieren. Weiter auf der Baugruppe sind die elektronischen Komponenten zur A/D-Wandlung zu sehen. In diesem konkreten Fall hat unser Kunde dafür sehr hochwertige Komponenten verwendet um die Performance der rauscharmen Drucksensoren optimal auszunutzen. Dies ermöglicht nicht nur eine bessere Spezifikation der Messung gegenüber Konkurrenzprodukten, sondern auch eine zuverlässige Blutdruckmessung bei Neugeborenen und Säuglingen, was mit den meisten Produkten auf dem Markt nicht möglich ist. Kombination der Flex-Print- Technologie Ein produktionstechnischer Aspekt ist die flexible Leiterplatte bzw. die Kombination von Flex- Print-Technologie mit einem steifen herkömmlichen Teil (grüne Bereiche) – was ein optimaler Einbau bei beschränkten Platzverhältnisse ermöglicht. Die angewandte Technologie entspricht hierbei dem allerneusten Stand. Nicht umsonst gehört Fujikura zu den Top-Herstellern im Bereich der flexiblen Leiterplatten und beliefert unter anderem einen renommierten Smartphone- Hersteller. Bestückungstechnisch sprechen, die bei näherem heranzoomen, perfekten Lötstellen für sich. Dank den zwei „Platzierungs Noppen“ (Bild 9) auf der Sensor Rückseite, lassen sich die Sensoren trotz SMD-Technologie so genau positionieren dass sie perfekt ins Gehäuse passen. Vorteile Ein entscheidender Vorteil für unsere Kunde ist, dass sowohl die Herstellung des Sensors als auch Produktion des Flex-Prints (FPC) und die Bestückung der Baugruppe in der gleichen Fabrik stattfinden. Der Kunde bekommt somit die komplett getestete, kalibrierte Sensorbaugruppe von seinem Sensorhersteller geliefert. Dies ist wohl neben der unbestrittenen über ragenden japanischen Quali- Bild 7: Typische Blutdruckkurve in mmHg Bild 8: Elektronik Baugruppe (Flex-Print) für Blutdruckmessung 66 meditronic-journal 2/2020

Sensoren Bild 9: Gehäuse mit (rechts 6-mm-Port) und ohne (links 3-mm-Port) Platzierungs-Noppen tät die Grundlage für die 0-Ausfälle der seit gut 10 Jahren und insgesamt über 1 Mio. Stück gelieferter Baugruppe (über alle Versionen). Diese Fertigungstiefe mit der Kombination von aller neusten Technologien (Sensor + Flex) ist nach Herstellerangaben wohl weltweit einzigartig unter den Drucksensorik- Herstellern und zahlt sich schon in der Entwicklung und Prototypenphase aus. Der Kunde hat einen Ansprechpartner für Sensor, Flex- Print und Bestückung. Dies zahlt sich vor allem bei dem Endtest aus, bei dem die Baugruppe unter anlegen von unterschiedlichen Drücken fachmännisch getestet wird. Ein typischer Bestücker stößt beim Aufbau eines „Druckprüfstands“ oft an seine Grenzen bzw. ihm fehlt das Drucksensorik-Know-how – was häufig unterschätzt wird. Letztendlich muss der Kunde den Endtest selber bauen und auch über die ganze Lebensdauer unterhalten. Bei einem Drucksensor-Hersteller fällt dies weg – genau das schätzen die Kunden sehr. Technische Details der Serie AG3 (SMD) / AP3 (THT) Bei der analogen Serie AG3/AP3 handelt es sich jeweils um ein Zwei-Chip-System, bestehend aus einem MEMS-Sensorchip und einem Signalkonditionierungs- Chip (ASIC). Der Signalkonditionierungs-IC hat im Gain-Verstärker keine A/D- und D/A-Wandlerstufen, und durch die Verstärkung wird ein sehr störungsarmes Ausgangssignal erreicht. Mit der richtigen Filterung liegen die Peak-to-Peak-Störsignale deutlich unter 0,02 mmHg. Die störungsarme Verstärkung über den gesamten Messbereich bietet vor allem große Vorteile für den Einsatz in High-End-Messgeräten für die nichtinvasive Blutdruckmessung (NiBP). Einpunkt-Druckschwellen- Erkennung Eine weitere Funktion, die immer wichtiger wird, ist die Einpunkt- Druckschwellen-Erkennung. Das analoge Ausgangssignal der Druckmessung und eine Schwellenspannung werden an einen internen Komparator geschickt, der die beiden Spannungen miteinander vergleicht. Das Resultat dieses Vergleichs ist das digitale Ausgangssignal. Dadurch werden sehr kleine und kostengünstige Druckschalter möglich, was insbesondere wichtig ist für Anwendungen in begrenzten Platzverhältnissen oder für die Druckmessung in kleinen, leichtgewichtigen Konstruktionen. Der Standardmessbereich der Sensoren liegt zwischen 0…250 mbar bis zu 0…12 bar. Weitere Messbereiche sind auf Anfrage möglich. Der Druckmessbereich kann für positive, negative oder bidirektionale Messwerte konfiguriert werden, die Speisespannung für 3,0, 3,3 oder 5,0 V DC. Die Drucksensoren werden in den für Fujikura üblichen hochwertigen Verpackungen geliefert, je nach Kundenwunsch in Tray, Tape and Reel oder Stick. Zusammenarbeit von Pewatron mit Fujikura Pewatron war zusammen mit einem seiner größten Kunden im Bereich Medizintechnik maßgeblich an der Entwicklung der AG3-/AP3-Serie von Fujikura beteiligt. Die enge Zusammenarbeit und Partnerschaft zwischen Fujikura und Pewatron besteht nun schon seit über 25 Jahren. Aus der Kombination des Engineering-Wissens und des Applikations-Know-hows bei Pewatron mit der Entwicklungs- und Fertigungskompetenz von Fujikura haben über die Jahre unzählige erfolgreiche Produktinnovationen resultiert. ◄ Von ISS bis Deep Space - Faszination Weltraumfunk Aus dem Inhalt: • Das Dezibel in der Kommunikationstechnik • Das Dezibel und die-Antennen • Antennengewinn, Öffnungswinkel, Wirkfläche • EIRP – effektive Strahlungsleistung • Leistungsflussdichte, Empfänger- Eingangsleistung und Streckendämpfung • Dezibel-Anwendung beim Rauschen • Rauschbandbreite, Rauschmaß und Rauschtemperatur • Thermisches, elektronisches und kosmisches Rauschen • Streckenberechnung für geostationäre Satelliten • Weltraumfunk über kleine bis mittlere Entfernungen • Erde-Mond-Erde-Amateurfunk • Geostationäre und umlaufende Wettersatelliten • Antennen für den Wettersatelliten • Das „Satellitentelefon“ INMARSAT • Das Notrufsystem COSPAS-SARSAT • So kommuniziert die ISS • Kommunikation mit den Space Shuttles • Das Deep Space Network der NASA • Die Sende- und Empfangstechnik der Raumsonden u.v.m. Frank Sichla, 17,5 x 25,3 cm, 92 S., 72 Abb. ISBN 978-3-88976-169-9, 2018, 14,80 € meditronic-journal 2/2020 67