Moxa Medizinische Anwendungsgeräte

Die Medizintechnik deckt ein weites Spektrum von Anwendungen ab, und die Anbieter verlangen nach hochentwickelter drahtloser Vernetzungstechnologie, die einfach zu bedienen ist und alle einschlägigen Sicherheits- und gesetzlichen Anforderungen erfüllt. 

Moxa ist seit über 30 Jahren in der Branche tätig und hat weltweit mehr als 57 Millionen Geräte vernetzt. Der Hersteller bietet zuverlässige Netzwerklösungen, die es Geräten ermöglichen, sich mit anderen Systemen, Verfahren und Personen zu verbinden, zu kommunizieren und zu interagieren. 

Entdecken Sie innovative Lösungen für die medizinische Anwendungen mit vielfältigen Einsatzmöglichkeiten − von mobilen Pflegewagen, Hämatologie- und Hämatopathologiegeräten bis hin zu Bildarchivierungs- und Kommunikationssystemen, pharmazeutischen Systemen, DNA-Sequenzern und vieles mehr.

Vernetzte Geräte für medizinische Anwendungen

Die Integration drahtloser Technologien und die Vernetzung von Geräten ist im medizinischen Bereich immer beliebter geworden, da sie nicht nur den Zugang zu den Patientendaten erleichtern, sondern auch das Pflege- und Klinikpersonal im Arbeitsalltag entlasten und so die Qualität der Gesundheitsversorgung erheblich verbessern.

Die sicheren und zertifizierten Edge-Konnektivitätsprodukte von Moxa ermöglichen eine zuverlässige Echtzeit-Datenübertragung und Datenverschlüsselung und sind dank ihrer kompakten Grösse leicht zu installieren. In diesem Artikel werden wir einige dieser Geräte und ihre Anwendungen in der Familien- und medizinischen Beratung (FMCS), in der In-vitro-Diagnostik (IVD) oder bei Originalgeräteherstellern (OEM) vorstellen.

In-Vitro-Diagnostik

In-vitro-Diagnostika (IVD) sind Tests, bei denen anhand biologischer Proben der Gesundheitszustand einer Person bestimmt wird. Es gibt zahlreiche In-Vitro-Diagnostika, von einfachen Schwangerschafts-Selbsttests und Blutzuckertests für Diabetiker bis hin zu komplexen Diagnosen, die in klinischen Labors durchgeführt werden. Aber auch COVID-19-Tests und HIV-Tests gehören zu diesen Medizinprodukten. In vitro bedeutet wörtlich übersetzt “im Glas” und bezieht sich auf die Tatsache, dass diese Tests häufig in Reagenzgläsern und ähnlichen Apparaten durchgeführt werden, im Gegensatz zu In-vivo-Tests, die im Inneren des Körpers durchgeführt werden.

Für das Inverkehrbringen von In-vitro-Diagnostika gibt es innerhalb der EU einige Vorschriften, um ein hohes Schutzniveau für die Patienten und die öffentliche Gesundheit, sowie das reibungslose Funktionieren des Binnenmarkts zu gewährleisten. 

Die Hersteller dieser Medizinprodukte müssen deshalb die erforderlichen gesetzlichen Normen der EU-Verordnung über In-vitro-Diagnostika (EU) 2017/746 erfüllen.

Mobile Pflegewagen

Mobile Pflegewagen ermöglichen es dem Pflegepersonal, den Gesundheitszustand eines Patienten direkt vor Ort zu erfassen und zu dokumentieren. 

Funktionen:

  • Bessere Überwachung der Vitalwerte der Patienten durch das Pflegepersonal
  • Krankenakten können auf Servercomputer verschoben und von allen Krankenhausabteilungen gemeinsam genutzt werden.
  • Konverter kann über Ethernet mit einem Computer und über RS-232 mit medizinischen Geräten verbunden werden.
Abbildung 1 – Anwendungstopologie des NPort W21150A Seriell-Funkgeräteservers mit klinischem Informationssystem (CIS). Quelle: Moxa

Für den Anschluss Ihrer seriellen und Ethernet-Geräte, wie z. B. SPS, Messgeräte und Sensoren, an einen Computer sind die WLAN-Server NPort W2150A und W2250A die besten Optionen. Ihr Kommunikationsprogramm kann von jedem Ort aus über WLAN eine Verbindung zu den seriellen Geräten herstellen. Die WLAN-Server benötigen ausserdem weniger Verbindungen und sind die beste Wahl für Anwendungen mit schwierigen Verkabelungsszenarien. Der NPort W2150A und der NPort W2250A können sich mit WLAN-Netzwerken in Büros und Fabriken verbinden und ermöglichen es den Benutzern, sich zwischen vielen APs (Access Points) zu bewegen (Roaming). Sie sind eine gute Option für Geräte, die regelmässig von einem Ort zum anderen transportiert werden müssen, was in Krankenhäusern und Kliniken oft der Fall ist.

Abbildung 2 – Moxa WLAN-Server für serielle Geräte 1 RS232/RS422/RS485. Quelle: Moxa

Automatisierte Hämatologie-Analysegeräte & Hämatopathologie-Diagnostik

Der Moxa NPort 6450 kann zur automatischen Übermittlung medizinischer Daten an Laborinformationssysteme verwendet werden. Er bietet eine zuverlässige Echtzeit-Datenübertragung für die entsprechenden medizinischen Geräte, wie z. B. ein hämatologisches Analysegerät. Er kann für die Analyse und die Speicherung von Inspektionsergebnissen verwendet werden.

Abbildung 3 – Anwendungstopologie eines Hämatologie-Analysegeräts, das an den NPort 6450 angeschlossen ist und an das Laborinformationsmanagementsystem (LIS) übertragen wird. Quelle: Moxa

Die Terminalserver der NPort 6000-Serie senden mithilfe der Protokolle SSL und SSH verschlüsselte serielle Daten über das Ethernet. Der NPort 6000 kann über dieselbe IP-Adresse mit bis zu 32 seriellen Geräten jeder Art verbunden werden. Zudem kann der Ethernet-Anschluss für eine unsichere oder sichere TCP/IP-Verbindung eingerichtet werden. Die NPort 6000 Secure Device Server sind die beste Option für Anwendungen, bei denen mehrere serielle Geräte auf engstem Raum untergebracht werden müssen. Jede Art von seriellem Gerät kann an den NPort 6000 angeschlossen werden, und jeder serielle Port des Geräts kann individuell für die Datenübertragung über RS-232, RS-422 oder RS-485 eingestellt werden.

Abbildung 4 – Moxa Serieller Geräteserver mit 4 seriellen Schnittstellen RS232/RS422/RS485. Quelle: Moxa

Ein weiteres Produkt für die hämatopathologische Diagnostik ist der UPort 1250, ein kostengünstiger Seriell-zu-USB-Konverter in kompakter Grösse.

Abbildung 5 – Anwendungstopologie eines am UPort 1250 angeschlossenen Hämatologie-Analysegeräts mit Datenübertragung an das Laborinformationsmanagementsystem (LIS). Quelle: Moxa

Für Laptops oder Workstation-PCs ohne serielle Schnittstelle sind die USB-zu-seriell-Konverter der UPort 1000 Serie ideal. Sie sind unverzichtbar für Ingenieure, die verschiedene serielle Geräte im Feld oder separate Schnittstellenkonverter für Geräte ohne Standard-COM-Port oder DB9-Anschluss anschliessen müssen.

Abbildung 6 – Moxa USB-Seriell-Konverter mit seriellen RS232/RS422/RS485-Anschlüssen und 2 DB9-Steckern.

Weitere Medizinische Anwendungen

Neben Produkten für die In-Vitro-Diagnostik bietet Moxa auch Lösungen für andere medizinische Anwendungen. Einige davon sind pharmazeutische Verpackungssysteme, Pflegesysteme für die Intensivstation und Endoskop-Reinigungsmaschinen. 

Verpackungssysteme für die Pharmaindustrie

Produkte aus der Medizintechnik und der Pharmaindustrie müssen sicher verpackt werden, um die Produktsicherheit auch über einen längeren Lagerungszeitraum gewährleisten zu können. Das gilt vor allem für Medikamente  Die Verpackung muss steril sein und vor Verunreinigungen und Temperaturschwankungen schützen. Sie muss auch richtig gekennzeichnet werden, um Verwechslungen mit anderen Produkten, z. B. beim Transport, zu vermeiden. 

Dank sensorischer oder drahtloser Technologien werden Verpackungen “intelligent” und können dann in ein vernetztes, IoT-fähiges System integriert werden.

Abbildung 7 – Anwendungstopologie von Pharma-Verpackungssystemen, die über den UPort 1110 seriell an USB Device Server angeschlossen sind. Quelle: Moxa

Die USB-Seriell-Konverter der UPort 1000-Serie, wie der UPort 1110 kann serielle Geräte an jedes Notebook und an jeden PC über USB anschliessen. Er verfügt über eine einfache Schnittstellenerweiterung, die keine Installation oder Neustarts erfordert.

Abbildung 8 – Ein Beispiel für einen USB-Seriell-Wandler mit einem 1DB9-Stecker. Quelle: Moxa

Bildarchivierungs- und Kommunikationssysteme

Das Bildarchivierungs- und Kommunikationssystem (PACS) ist eine Technologie für die medizinische Bildgebung, die die Erfassung, Darstellung und Speicherung medizinischer Bilder für den einfachen Zugriff mit verschiedenen medizinischen Geräten ermöglicht.

Abbildung 9 – Die Anwendungstopologie der 4-Port-PCI-Express-Karten ermöglicht die Verbindung der Geräte mit dem Radiologie-Informationssystem (RIS). Quelle: Moxa

Die Schnittstellenkarten CP-114EL und CP-114EL-I von Moxa sind intelligente 4-Port PCI Express Karten für POS und ATM Anwendungen. Sie unterstützen gängige Betriebssysteme wie Windows, Linux und UNIX und sind die bevorzugte Wahl von Experten für industrielle Automatisierung und Systemintegratoren. Der CP-114EL und der CP-114EL-I bieten Modem-Steuersignale, um die Kompatibilität mit verschiedenen seriellen Peripheriegeräten zu gewährleisten.

Abbildung 10 – Schnittstellenkarte mit DB44-Buchse. Quelle: Moxa

Reinigungsmaschinen für Endoskope

Die Endoskopaufbereitung steuert, überwacht und verfolgt den Reinigungsprozess von Endoskopen. Bei der Überwachung über das Radiologie-Informationssystem (RIS) hilft der serielle Geräteserver NPort 5410 mit Mensch-Maschine-Schnittstelle bei der Konfiguration vor Ort. Er ermöglicht die Aufbereitung von Endoskopen und die einfache Übertragung serieller Daten über Ethernet. 

Abbildung 11 – Anwendungstypologie von Endoskop-Reinigungsgeräten, die an NPort 5410 angeschlossen sind und über das Radiologie-Informationssystem (RIS) überwacht werden. Quelle: Moxa

Ein benutzerfreundliches LCD-Bedienfeld für eine einfache Installation, zwei redundante DC-Stromversorgungseingänge, einstellbare Abschluss- und Pull-High/Low-Widerstände sowie ein unabhängiger Betriebsmodus für jeden seriellen Port sind nur einige der hilfreichen Funktionen, die der serielle Geräteserver NPort 5400 für Seriell-zu-Ethernet-Anwendungen bietet.

Funktionen:

  • Einfache Übertragung serieller Daten ins Ethernet
  • Einfache Installation, dank kompakter Grösse
  • Zuverlässige Datenübertragung in Echtzeit
  • Unterstützt neuesten Windows-Treiber
  • Medizinische Zertifizierung EN60601-1-2 & EN55011 
  • Vor-Ort-Konfiguration dank der Mensch-Maschine-Schnittstelle des NPort 5410 MIT LCM

Pflege-Systeme für Intensivstationen

Eine Intensivstation ist ein strukturiertes System für die Versorgung kritisch kranker Patienten, das intensive und spezialisierte medizinische und pflegerische Betreuung, erweiterte Überwachungsmöglichkeiten und verschiedene physiologische Organunterstützungsmodalitäten bietet, um das Leben in der Zeit eines potenziell tödlichen Organversagens zu erhalten.

Abbildung 12 – Anwendungstopologie mit mehreren bettseitigen Geräten, die mit einem Seriell-zu-Ethernet-Geräteserver und einem vernetzten Server verbunden sind. Quelle: Moxa

Der bereits erwähnte serielle Gerätesever NPort 5410 ist medizinisch nach EN60601-1-2 & EN55011 zertifiziert. Er dient zur bettseitigen Verbindung mehrerer serieller Überwachungsgeräte. So kann das medizinische Personal den Zustand seiner Patienten elektronisch überwachen und die traditionelle Papieraufzeichnung durch elektronische Krankenakten ersetzen.

Abbildung 13 – Serieller Geräteserver mit 4 seriellen RS232-Anschlüssen. Quelle: Moxa

Angeschlossene Hämodialysegeräte

Die Hämodialyse ist eine Behandlung, bei der das Blut eines Patienten mit Hilfe einer Dialysemaschine und eines speziellen Filters, einer so genannten künstlichen Niere oder einem Dialysator, gereinigt wird. Der Arzt muss einen Zugang zu den Blutgefässen des Patienten schaffen, um das Blut in den Dialysator zu leiten. 

Daher besteht der Hauptzweck der Konnektivität von Hämodialysegeräten darin, sie mit Datenverwaltungssystemen zu vernetzen, um entweder die Patienten während der Behandlung zu überwachen oder Patientenakten zu archivieren.

Abbildung 14 – Anwendungstopologie von Dialysegeräten, die sowohl mit drahtgebundenen als auch drahtlosen Lösungen für bewegliche und feste Dialysegeräte verbunden sind. Quelle: Moxa

Mithilfe der Geräteserver NPort W2150A und NPort 5100 können Dialysegeräte vernetzt werden und sofort zu netzwerkfähigen seriellen Geräten gemacht werden. Dank ihrer kompakten Grösse eignen sich die Server perfekt für die Anbindung von Hardware wie Kartenlesern und Zahlungsterminals an ein IP-basiertes Ethernet-LAN. Dank der NPort 5100-Serie haben Ihre PC-Anwendungen sofortigen Zugriff auf serielle Geräte von überall im Netzwerk.

Abbildung 15 –  Serielle Device Server mit 1 Port RS232/RS422/RS485 serielle Device Server. Quelle: Moxa

Pharmazeutische Forschungslaboratorien

Moderne Laborinstrumente werden von pharmazeutischen und medizinischen Forschern eingesetzt, um innovative Heilmittel für Patienten zu finden. In pharmazeutischen Forschungslabors senden sich die Forscher häufig gegenseitig Daten und Fotos von Mikroskopen und anderen Geräten auf Laptops oder Desktop-PCs.

Abbildung 16 – Anwendungstopologie eines pharmazeutischen Labors, in dem Wissenschaftler an Geräten arbeiten, die über USB oder serielle Kommunikation angeschlossen sind. Quelle: Moxa

Um eine solche Verbindung zu ermöglichen, zum Beispiel zwischen PCs und Mikroskopen oder einigen NB-IoT-Geräten, bietet Moxa den UPort 1610-8 an, einen USB-zu-Seriell-Konverter mit folgenden Eigenschaften:

  • Bis zu 8 Anschlüsse für die einfache Erweiterung von USB auf seriell
  • Echte USB 2.0-Hochgeschwindigkeitsübertragung für umfangreiche Datenübertragungen
  • Stabile Datenübertragung dank 128-Byte-FIFO und chipexterner Hardware- und Software-Flusskontrolle 
  • Einfache Fehlersuche mit LED-Anzeigen
  • Kompatibilität mit Laptop- und Desktop-PCs
Abb. 17 – Ein Beispiel für einen 8-Port RS-232, RS-422/485 und RS-232/422/485 USB-zu-Seriell-Konverter. Quelle: Moxa

System zur Überwachung der Fabrikumgebung

Bei der Markteinführung eines neuen Medikaments ist es wichtig, die Datenerfassung für eine Überprüfung durch die FDA (Food and Drug Administration) abzuschließen. Die Daten sollten bei der Überprüfung durch die FDA aufbewahrt werden. Moxa hilft bei der lokalen Datenspeicherung, da die Forschung 5 bis 10 Jahre dauern kann. 

Besonders hilfreich sind ioLogik 2542, ioLogik E1240 und ioLogik E1262 Geräte, die die Überwachung mehrerer Orte, die lokale Datenspeicherung, die automatische Datenpufferung und die Ergänzung nach der Wiederherstellung der Netzverbindung ermöglichen.

Abbildung 18 – Moxa-Geräte, die von der Fabrik an den Kontrollraum angeschlossen sind. Quelle: Moxa

OEM/ Medizinische Anwendungsgeräte

Ein Erstausrüster (OEM) von Medizinprodukten wird als medizinischer OEM bezeichnet. Medizinische Erstausrüster spielen eine wichtige Rolle bei der Herstellung von Medizinprodukten. Die Industrie zur Herstellung von Medizinprodukten ist ein wichtiger Teil der Wirtschaft, da es sich bei den Medizinprodukten um eine Vielzahl von Instrumenten, Apparaten, Geräten, Gegenständen, Implantaten, Maschinen und sogar Software oder Materialtypen handelt. 

In dieser Kategorie konzentriert sich Moxa auf DNA-Sequenzer und die Automatisierung in der Arzneimittelforschung.

DNA-Sequenzer

DNA-Sequenzer sind Geräte, die eine DNA-Probe lesen und eine elektronische Datei mit Symbolen erstellen, die die Stickstoffbasensequenz (A, C, G und T) der Probe angeben. 

Maschinenbauer schätzen werkzeuglose Montage- und Verdrahtungsmechanismen für die Installation und automatische Rekonfiguration für die Wartung bei wiederholter Produktion. Moxa bietet Unterstützung für die X-Architektur (Verdrahtungsdesign für integrierte Schaltkreise, das in hohem Masse von diagonalen Drähten Gebrauch macht), wenn eine andere Verbindungsmethode zu einem IT-System erforderlich ist (z. B. Datenanalyse).

Nach Angaben von Moxa werden DNA-Sequenzer im Laufe der Zeit aufgerüstet und müssen flexibel verschiedene Arten von E/A hinzufügen. Bisher haben die Kunden die ioLogik E1200-Serie verwendet. Dank der Einführung von Produkten wie der ioThinx 4510 und ioThinx 4500-Serie(45MR) können die Nutzer nun eine E/A-Kombination wählen. 

Abbildung 19 – Eine Liste von Produkten, die auf einem Box-Computer über Modbus TCP implementiert sind. Quelle: Moxa

Die ioThinx 4510-Serie ist bereit für IoT-Anwendungen und unterstützt die “trendigen” Protokolle wie SNMP, RESTful API und MQTT. Die Serie bietet ein hochmodernes modulares Remote-I/O-Produkt mit einem unverwechselbaren Hardware- und Software-Design, das sie zur perfekten Wahl für eine Reihe von industriellen Datenerfassungsanwendungen macht. 

Abbildung 20 – Integrierte Modbus-RTU-Gateway-Funktion Quelle: Moxa

Ein spezielles mechanisches Merkmal der ioThinx 4510-Serie verkürzt die für den Ein- und Ausbau benötigte Zeit, was die Bereitstellung und Wartung vereinfacht. Darüber hinaus unterstützt die ioThinx 4510-Serie die Konvertierung zwischen OT- und IT-Protokollen sowie das Modbus-RTU-Master-Protokoll zum Abrufen von Vor-Ort-Daten von seriellen Zählern.

Abbildung 21 – Erweiterter modularer Remote-I/O-Adapter mit integrierten seriellen Schnittstellen. Quelle: Moxa

Die ioThinx 4500 (45MR)-Serie bietet den Kunden eine breite Palette von Optionen, die es ihnen ermöglichen, die E/A-Kombination zu wählen, die am besten für ihre beabsichtigte Verwendung geeignet ist. Dazu gehören DI/Os, AIs, Relais, RTDs und andere. Die charakteristische mechanische Form der Hardware ermöglicht eine einfache Installation und Demontage ohne den Einsatz von Werkzeugen, wodurch sich der Zeitaufwand für die Einrichtung und den Austausch der Module erheblich verringert.

Abbildung 22 – Beispiel eines Moduls für die ioThinx 4500-Serie. Quelle: Moxa

Automatische Experimentiergeräte für die Arzneimittelforschung.

Da die Automatisierung schon seit einiger Zeit in der Arzneimittelforschung Einzug gehalten hat, ist es nun möglich, das, was während des Forschungs- und Entwicklungsprozesses von Arzneimitteln erreicht werden kann, durch innovative Technologien und hohe Flexibilität zu verändern. Dank eines neuen Roboterpaars mit fortschrittlichen Softwaretools können Labors nun innovative Lösungen für die Pharma- und Biotechnologie umsetzen.

Moxa bietet die Überwachung und Steuerung automatischer Experimentiergeräte mit mehreren Schnittstellen an, wie z. B. einen seriellen Barcodeleser und eine Halterung sowie DI/DO/Relais und verschiedene Kombinationen von E/A-Daten.

Abbildung 23 – Automatische Experimentiergeräte für die Arzneimittelforschung. Quelle: Moxa

Das Portfolio umfasst eine serielle Multiport-Karte, modulare Remote-I/O und einen Gigabit-Switch für Netzwerkanforderungen und Schnittstellendatenerfassung. Dank des moduaren Aufbaus des Erweiterungsmoduls ioThinx 4510 können Kunden verschiedene Modulkombinationen für unterschiedliche Geräte mit einer E/A-Lösung wählen, um den Installations- und Wartungsaufwand zu reduzieren.

Die Wahl der richtigen Konnektivität für medizinische Geräte

Die breite Produktpalette von Moxa verbessert die medizinischen und gesundheitlichen Einrichtungen. Diese Geräte beschleunigen die Einsichtnahme in die Krankenakten der Patienten und verbinden sie mit den Systemen, um eine schnelle und effiziente Arbeit zu ermöglichen. 

Moxa ist ein führender Lieferpartner von Distrelec und unterstützt Kunden mit einer breiten Palette von Netzwerklösungen für die industrielle Automatisierung. Mit der Konnektivitätfähigkeit kann jede Ihrer Anwendungen schneller und sicherer abgeschlossen werden, was besonders bei medizinischen Lösungen wichtig ist.

Quelle: Moxa

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