Redesign der Blower-Motorsteuerung
Redesign der Blower-Motorsteuerung in einem Beatmungsgerät
Ausgangslage
IMT wurde von einem führenden Entwickler und Hersteller von Beatmungsgeräten mit der Durchführung eines kritischen technischen Projekts beauftragt. Der Kunde hatte für den Mikrocontroller, der in der Blower-Steuerungselektronik eines seiner Beatmungsgeräte verwendet wird, eine End-of-Life-Benachrichtigung („EOL“) erhalten. Aufgrund von Ressourcenbeschränkungen auf Seiten des Kunden wurde IMT damit beauftragt, einen geeigneten Ersatz zu finden und zu implementieren, zusammen mit den erforderlichen Hardware- und Software-Updates für die Hauptplatine.
Machbarkeitsphase
Die IMT leitete das Projekt mit einer Machbarkeitsphase ein, um potenzielle Ersatzkomponenten zu identifizieren und die notwendigen Änderungen der Designarchitektur zu bewerten. Das Team wählte die in Frage kommenden Komponenten aus, baute Prototypen auf Entwicklungsplatinen und entwickelte die erforderliche Firmware. Leistungstests wurden sowohl auf der Ebene des Blower-Moduls als auch auf der Ebene des Betamungsgerät-Systems durchgeführt, um sicherzustellen, dass der neue Blower-Mikrocontroller die Spezifikationsanforderungen erfüllte.
Entwicklung und Implementierung
Nach der Machbarkeitsdemonstration fuhr IMT mit der endgültigen Entwicklung der Blower-Hauptplatine und der Anpassung der Testvorrichtung für die Fertigung fort. Der bestehende EMS-Lieferant wurde mit der Herstellung der neuen Blower-Prototypen und Serieneinheiten beauftragt.
Im Einvernehmen mit dem Kunden wurde ein „Integrated Solution“-Konzept als Ersatz für den EOL-Mikrocontroller implementiert. Dieses Konzept wurde gewählt, weil es die technischen Anforderungen, die Erweiterbarkeit, die Zuverlässigkeit, das Lebenszyklusmanagement, die Kosteneffizienz und die Grössenoptimierung am besten erfüllte. Die Lösung umfasste:
- Einen standardmäßigen 32-Bit-Mikrocontroller mit einer begrenzten Anzahl von E/As
- Einen bürstenlosen DC-Pre-Driver mit drei Halbbrücken (sechs MOSFETs)
- Eine in Software ausgeführte Closed-Loop-Regelung durch Rücklesen des Drehzahlrückführungssignals des bürstenlosen DC-Motors
- Komponentenauswahl auf der Grundlage der aktuellen und mittelfristigen Marktverfügbarkeit
Engineering und Verifizierung
IMT führte die Hardware-Entwicklung der Hauptplatine, die Software-Integration - einschliesslich der Anpassung einer neuen Hardware-Abstraktionsschicht (HAL) - und die Neugestaltung des Produktionsprüfstands für die Hauptplatine durch. Die Elektronik wurde zunächst mit Altium-Software entworfen, später aber in OrCAD übersetzt, um sie an die von den Lieferanten des Kunden verwendeten Tools anzupassen.
Um die Einhaltung der Vorschriften zu gewährleisten, stellte IMT eine umfassende technische Dokumentation zur Verfügung, einschliesslich
- Spezifikationen für das neue Elektronik- und Softwaredesign
- Protokolle und Ergebnisse der Verifizierungstests
- Dokumentation für die Einreichung bei den benannten Stellen und der FDA
Ergebnis
Das Projekt wurde erfolgreich und zur vollen Zufriedenheit des Kunden abgeschlossen. Das neu gestaltete Steuerungssystem für den Blower-Motor gewährleistet den kontinuierlichen Betrieb des Beatmungsgeräts und verbessert gleichzeitig die Zuverlässigkeit, die Herstellbarkeit und die Einhaltung der Vorschriften. Das Fachwissen von IMT in den Bereichen eingebettete Systeme und Medizintechnik spielte eine entscheidende Rolle bei der reibungslosen Durchführung dieses Projekts.
