Auf die Schnelle

Das Wesentliche in 20 Sek.

  • Der besondere Rpi-Nutzen: kurze Time-to-Market.
  • Hohe Prozessorleistung und günstiges Preis-/Leistungsverhältnis.
  • Starter-Kit prüft Entwickler-Konzepte schnell auf ihre Industrietauglichkeit.
  • Eine große Community als Support.
  • Wichtige Kommunikations-Schnittstellen sind bereits vorhanden.
  • Varianten für IoT, Displays und Touch Screens geplant.

Die Vorgaben zum Erfassen von Gesundheitsparametern bettlägeriger Patienten sind klar definiert: Es gilt, diese Werte laufend, berührungslos zu registrieren. Zudem muss das Gerät mobil und unsichtbar unter dem Krankenbett angebracht sein. Sobald Herz- und Atemfrequenz kritische Werte erreichen sowie bei der Dekubitus- und Sturzprophylaxe, sollte ein Signal Schwestern und Ärzte automatisch alarmieren. Kontron hat für einen Kunden eine solche Lösung entwickelt. Der Klinik waren dabei folgende Anforderungen wichtig:

  • Unterstützung von Yocto-Linux,
  • Support mehrerer Schnittstellen wie WLAN, LAN und Bluetooth,
  • hohe Rechenleistung, die auch Machine Learning erlaubt, und
  • ein zweiter unabhängiger Prozessor, um korrekte Messergebnisse zu gewährleisten.

Als Medizinprodukt muss das Instrument für die zweithöchste Sicherheitsklasse 2b zertifiziert sein. Damit spielt es in einer Liga mit Anästhesie- und Beatmungsgeräten. Außerdem sollte die mobile Mess-Station die Anforderungen in puncto Sicherheit und Ergonomie erfüllen, wie sie die EN 60601 für medizinische elektrische Geräte und in medizinischen Systemen definiert sind. Weitere Wünsche im Anforderungskatalog der Klinik: schnelle Umsetzung, Langzeitverfügbarkeit und ein gutes Preis-Leistungsverhältnis.

In einem Entwicklungs-Projekt zur Patientenüberwachung konnte sich ein Raspberry Module 3 gegen harte Konkurrenz durchsetzen.

In einem Entwicklungs-Projekt zur Patientenüberwachung konnte sich ein Raspberry Module 3 gegen harte Konkurrenz durchsetzen. Gorodenkoff @Adobe Stock

Als Plattform entschieden sich die Entwickler für das damals aktuelle Rpi Compute Module 3, obwohl es die Kriterien Stromverbrauch und Langzeitverfügbarkeit nicht ganz erfüllte. Ein Manko, das die hohe Rechenleistung, der umfassende Linux-Support und die geringen Kosten aber wettmachten.

Der Prototyp bestand eine hohe Hürde, nämlich die der elektromagnetischen Verträglichkeit. Die Schnittstellen ließen sich mit Raspian OS verifizieren. Entwickler von Kontron und die Rpi-Community unterstützten das Implementieren des Prototyps auf Yocto-Linux, sodass die gewünschte mobile Messstation zuverlässig funktionierte und diese sich unsichtbar für den Patienten unter dem Bett installieren ließ.

Die Kontron KBox A-330-RPI basiert auf dem langfristig verfügbaren Raspberry Pi Compute Modul CM3+ und wurde um diverse industrielle Features ergänzt.

Die Kontron KBox A-330-RPI basiert auf dem langfristig verfügbaren Raspberry Pi Compute Modul CM3+ und wurde um diverse industrielle Features ergänzt. Kontron

Starter-Kit um industrielle Standards erweitert

Raspberry PI ist in der industriell-kommerziellen Entwicklung nicht aufzuhalten, so jedenfalls die Erfahrungen von Kontron. Seit rund fünf Jahren beobachtet das Unternehmen, dass die von Kunden gelieferten Designs immer häufiger auf Rpi basieren. Ingenieuren und Entwicklern ist diese Plattform vertraut, sodass diese damit schnell Ergebnisse erzielen können. Eine Schwierigkeit bestand jedoch immer wieder: Der Weg vom Designentwurf zum serientauglichen Produkt war manchmal ernüchternd. Das komplette auf Rpi basierende Design, musste hard- und softwareseitig von Grund auf neu entwickelt werden. Für die Kunden ein entsprechend hoher finanzieller und zeitlicher Aufwand. Dadurch verzögerte sich die Markteinführung der Produkte.

Deshalb hat Kontron Standard-Industrie-Plattformen als Alternative oder Ergänzung zu Rpi konzipiert. Denn, wenn Rpi direkt produktiv in Serie genutzt werden kann, spart dies Zeit bei der Entwicklung und Prüfung von Designs auf einer neuen Plattform. Ist doch ein kurzes Time-to-Market für die Kunden enorm wichtig, um wettbewerbsfähig zu sein.

Deshalb hat Kontron das Starter-Kit, das die gleiche CPU wie das Compute Module Rpi 3 nutzt, um industrielle Standards ergänzt. Implementiert sind in der Industrie verbreitete Schnittstellen wie Ethernet, CAN, 1-Wire ( Dallas Semiconductor), RS-485 sowie RS-232, um die Abwärtskompatibilität zum Beispiel zu älteren Steuereinrichtungen sicher zu stellen. Zudem stehen Eingänge und Ausgänge für 24 V, analoge Eingänge von 0 bis 10 V und 0 bis 20 mA zur Verfügung. Weitere Merkmale sind der Verpolungsschutz und eine höhere Störfestigkeit gegenüber Umgebungseinflüssen.

Weitere Varianten sind geplant, zum Beispiel speziell für IoT-Gateways mit 24V-Stromversorgung, LAN-Schnittstelle, Security-Chip und entsprechende Konnektivität. Eine weitere Version soll auch Displays und Touch-Screens ansteuern können, zielt damit auf Anwendungsbereiche Web-Panel oder Digital Signage.

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