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Elektromedizingeräte haben die unterschiedlichsten Anforderungen an den eingesetzten Prozessor. Das fängt bei der Rechenleistung an und geht weiter über die benötigten Schnittstellen. Dabei hat heute fast jedes Gerät ein Display, benötigt also eine Grafik-Einheit. Es kommuniziert über LAN oder WLAN und benötigt Schnittstellen für eine Reihe von Sensoren. Je nachdem, ob es sich um ein mobiles Gerät mit Batterie oder ein stationäres Gerät handelt, ist die Verlustleistung ein entscheidendes Kriterium.

Auf einen Blick

Modulgedanke: Moderne Prozessoren auf ein Applikationsboard zu integrieren, ist aufwändig, zeitraubend und kaum die Kernkopetenz von Medizintechnikfirmen. Also bietet es sich an, auf fertige Module zu setzen. Wer hier nicht in neue Fallen tappen will, muss bei der Auswahl die richtigen Kriterien anlegen. TQ fasst in diesem Beitrag etliche Argumente zusammen.

Da bei heutigen Entwicklungen der Schwerpunkt der Kosten und der Entwicklungszeit auf der Softwareseite liegen, ist es wichtig, immer die gleiche Software-Umgebung vorzufinden. Es ist also nicht immer einfach, für eine Vielzahl an Geräten den richtigen Prozessor zu finden. Daher wird es unter Umständen nötig sein, mehrere Plattformen zu wählen.

Modul statt vielschichtiger Platine

Für den Einsatz einer Plattformlösung sprechen viele Argumente. So wird die Technologie immer komplexer und damit nehmen die Entwicklungszeiten und der Bedarf an Entwicklungsressourcen zu. Genau das steht aber im Widerspruch zu den Marktanforderungen. Teilweise fehlen zur Umsetzung auch einfach die technischen Voraussetzungen: Der Einsatz eines Moduls mit komplexen Technologien, wie beispielsweise eines Prozessors mit 1,2-GHz-Taktung und DDR3-Speicher, erfordern einen Lagenaufbau mit Microvia und mindestens zehn oder 12 Lagen. Wer den Prozessor jetzt direkt auf das Applikationsboard integrieren wollte, müsste das gesamte Board mit diesem Lagenaufbau ausstatten.

Die oft ins Feld geführten Zusatzkosten für die Stecker eines Moduls amortisieren sich bei einer normalen Anwendung allein schon aus den Einsparungen an Lagen für das Applikationsboard. Bei einer Leiterplatte mit den Abmessungen von 175 mm x 120 mm und 12 Lagen liegt der durchschnittliche Preis um die 20 bis 25 Euro bei mittleren Stückzahlen. Durch den Einsatz eines Moduls kann der Lagenaufbau auf acht oder weniger Lagen sinken. Bei acht Lagen liegt der Leiterplattenpreis bei rund 15 bis 20 Euro bei gleichen Stückzahlen. Der Gegensteckersatz für ein Modul kostet hingegen nur 5 bis 6 Euro in höheren Stückzahlen, also entstehen durch den Einsatz eines Moduls keine zusätzlichen Materialkosten.

Schnell, sparspam und risikoarm

Daneben gibt es viele altbekannte Argumente für den Einsatz eines Moduls: Da das Prozessormodul als fertige Hardware bereits vorliegt, spart der Anwender in der Entwicklung viel Zeit. Da das Applikationsboard wesentlich einfacher im Aufbau ist, kann es entsprechend schneller entwickelt und später produziert werden. Die Softwareentwicklung kann umgehend beginnen, die Referenzplattform liegt ja bereits vor, meist schon mit den entsprechenden BSPs und Treibern. So können bereits erste Performancetests zu einem sehr frühen Zeitpunkt beginnen. Ein klarer Vorteil für den Anwender, die Time-to-Market wird erheblich verkürzt. Ganz entscheidend ist aber auch die Risikominimierung: Risiko bedeutet Zeit und Kosten. Da das Design für das Applikationsboard wesentlich einfacher ist, ist das Risiko für ein eventuelles Redesign wesentlich geringer. Ein Redesign fällt im Laufe des Lebenszyklus im allgemeinen nur für das Embedded-Modul an. Weniger Risiko und eine rechtzeitige Fertigstellung einer Entwicklung kann ganz entscheidend zum Markterfolg eines Produktes beitragen.

Früher haben Medizinelektronikentwickler versucht, möglichst immer den gleichen Prozessor einzusetzen, um die einmal getätigten Investitionen für die Infrastruktur weiter zu nutzen, sprich Entwicklungswerkzeuge, Softwaretreiber, BSPs, Testtools und anderes auch bei Neuentwicklungen wieder zu verwenden. Die heutige Vielzahl an Prozessoren und entsprechenden Embedded-Modulen verleitet hingegen dazu, für jede Entwicklung und für jedes Gerät immer den optimalen Prozessor zu wählen. Da der Software-Anteil an einer gesamten Entwicklung und in der Wertschöpfung eines Gerätes aber immer mehr zunimmt, setzt eine Rückbesinnung auf die Fokussierung auf einen Prozessor oder eine Plattform in Form eines Embedded-Moduls ein.

Fokus statt Vielfalt

Ist also der richtige Prozessor gefunden, stellt sich die Frage nach dem passenden Modul als Plattform. Als erstes ist zu klären, ob das Modul die benötigte Leistung und Schnittstellen zur Verfügung stellt, und zwar nicht nur für die aktuelle Anwendung, sondern auch für weitere geplante Anwendungen, bei denen der Prozessor passen würde. Stellt das Modul nicht alle Funktionen zur Verfügung, die der Prozessor eigentlich besitzt, dann besteht die Gefahr, dass der Prozessor zwar passend für künftige Anwendungen wäre, die notwendigen Signale aber nicht zur Verfügung stehen. Gleiches gilt für die Boardgröße: Je kleiner ein Modul ist, umso wahrscheinlicher wird es mechanisch in alle Geräte passen, für die sich der Prozessor eignet.

Für Elektromedizingeräte ist natürlich die langfristige Verfügbarkeit wichtig, es müssen ja auch die Medizingeräte entsprechend lange geliefert werden. Da, wie angesprochen, die Software eine immer wichtigere Rolle spielt, sollten für die Plattform oder die Plattformen die entsprechenden Treiber zur Verfügung stehen. Dabei sollte die Applikationssoftware möglichst auf allen Plattformen laufen können. Eine richtige und langfristig erfolgreiche Entscheidung für ein Modul ist also immer die Frage, ob das Modul Einschränkungen bezüglich des Prozessors bringt.

Viel Erfahrung im Medizinmarkt

Alle TQ-Module bieten konsequent diese Voraussetzungen als Plattform-Modul: sie haben eine möglichst kleine Bauform, stellen alle Prozessorsignale zur Verfügung, sind robust und industrietauglich ausgelegt und mindestens zehn Jahre lang verfügbar.

Wolfgang Heinz-Fischer

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leitet das Marketing und die PR bei der TQ-Group in Seefeld.

(lei)

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