Fachbeitrag Daten für die Ewigkeit

09.09.2013

Bei der Weiterentwicklung eines Dialysegerätes wollte B. Braun Avitum die Festplatte durch ein moderneres Speichermedium ersetzen. Allerdings ist es keine leichte Aufgabe, eine zuverlässige Speicherlösung mit üblicherweise extrem kurzen Produktlebenszyklen für ein Produkt mit sehr langen Qualifizierungs- und Produktionszyklen zu finden.

Die Dialysemaschine Dialog+ von B. Braun Avitum ist mit umfangreichen Optionen und Zubehör ausgestattet, zum Beispiel mit dem Echtzeit-Monitoring-Verfahren Adimea. Es kontrolliert kontinuierlich die Dialysedosis (Kt/V) und analysiert mittels UV-Technologie die Reduktion harnpflichtiger Substanzen im Dialysat. Das Datenmanagementsystem Nexadia speichert individuelle Behandlungsdaten wie Patientengewicht oder Ziel-Kt/V und übernimmt die automatische Gerätevoreinstellung. Die Kombination von Adimea und Nexadia erlaubt, die Messung selbstständig zu beginnen und die Dialyse zu überwachen.Um Zuverlässigkeit und Leistung der Dialyseserie zu optimieren, entschloss sich B. Braun Avitum dazu, das bisher eingesetzte mechanische Laufwerk (Hard Disk Drive, HDD) durch ein robusteres Speichermodul auszutauschen. Bei der Suche nach dem passenden Produkt lauteten die Vorgaben: absolute Zuverlässigkeit und langfristige Verfügbarkeit der Speicherlösung. Zunächst wandte sich der Gerätehersteller an Texim Europe. „Als Distributor sind wir oft erster Ansprechpartner für technische und kommerzielle Fragen bei der Produktauswahl“, erläutert Michael Jeremias, Regional Sales Manager North, seine Rolle bei der Entscheidungsfindung. So selektierte er einige geeignete Speicher, von denen sich B. Braun Avitum für eine Lösung von Swissbit entschied. „Wir bieten unseren Kunden für eine überdurchschnittlich lange Zeit Ersatzteile, so dass auch hier nur ein Unternehmen mit vergleichbarer Unternehmensphilosophie infrage kam“, begründet Rolf Hollstein, Entwicklung von B. Braun Avitum, die Entscheidung.

Speicher für den Industriemarkt

Swissbit fertigt seine Speicherlösungen bereits seit 2006 ausschließlich für den Industriemarkt - ein sicheres Indiz für lange Produktlebenszyklen. Der Fokus auf hohe Produkt- und Fertigungsqualität sorgt für Langlebigkeit und extrem hohe Zuverlässigkeit der DRAM- und Flash-Speicher des europäischen Herstellers mit Hauptsitz in der Schweiz. Nach intensiver Beratung durch Swissbit wählte B. Braun Avitum einen CompactFlash-Speicher. Im Vergleich zur bislang eingesetzten HDD kommt eine CF-Karte ohne mechanisch rotierende Bauteile aus. Damit ist sie um ein Vielfaches robuster und zuverlässiger. Hinzu kommen kürzere Zugriffszeiten über den gesamten Speicherbereich, so dass Patientenwerte und Behandlungsdaten deutlich schneller verarbeitet werden. Da es keine beweglichen Teile gibt, verringert sich die Geräuschemission des Dialysegerätes, was dem Patientenkomfort im Dialysezentrum zu Gute kommt. Die Flash-Speicher gibt es in unterschiedlichen Varianten: Single Level Cell (SLC), Multi Level Cell (MLC) und Triple Level Cell (TLC). Bei anspruchsvollen oder kritischen Anwendungen setzt Swissbit auf die SLC-Variante. Im Gegensatz zu MLCs und TLCs speichert sie in jede Flash-Speicherzelle nur ein Bit. Das erhöht die Zuverlässigkeit, reduziert die Fehlerrate und sorgt für ein 50-fach besseres Abnutzungsverhalten. Die Daten bleiben länger erhalten - dank intelligenter FW-Architektur sogar bei unerwarteter Unterbrechung der Stromzufuhr (Power Fail Protection). Im nächsten Schritt implementierten die Applikations-Ingenieure von Swissbit und B. Braun Avitum den Flash-Speicher in das Dialog+-Dialysegerät. Texim unterstützte durch die Klärung technischer Details und die Abstimmung von Referenzdesigns hinsichtlich Dateisystemen, Partitionierungen und elektrischer Anbindung. „Dank der schnellen Reaktion auf alle Fragen und der offenen Kommunikation zwischen Kunde, Distributor und Hersteller konnten wir das Projekt relativ schnell erfolgreich abschließen“, erzählt Mabel Nieland aus dem strategischen Einkauf bei B. Braun Avitum.

Anforderungen im Klinikbetrieb

Für ein Mehr an Sicherheit und Zuverlässigkeit ergänzte Swissbit die CF-Karte für das Dialysegerät um Merkmale wie das LifeTime Monitoring (SBLTM). Es zeigt den Gerätezustand des Speichers an, warnt frühzeitig vor möglichen Ausfällen und vermeidet damit unerwarteten Datenverlust. Die entsprechenden Informationen lassen sich über die S.M.A.R.T.-Struktur (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology) einfach und schnell auslesen. Am Ende der sechsmonatigen Zusammenarbeit stand schließlich die CompactFlash-Speicherkarte der C-300-Serie. Der leistungsstarke 1-GByte-CF-Speicher erfüllt alle Kriterien für den dauerhaft zuverlässigen Einsatz in der rauen Umgebung eines Dialysegerätes. Im täglichen Klinikbetrieb übersteht er nicht nur hohe Luftfeuchtigkeit, sondern auch schwankende Betriebstemperaturen. Eine hohe Schock- und Vibrationstoleranz garantiert Datensicherheit auch bei Erschütterungen.Um das Produkt für die Verwendung in medizinischen Geräten zu qualifizieren, prüfte Swissbit anschließend die CF-Karte in einem definierten Qualifikations- und Testprozess. Im Simulationstest zeigte sich, wie stabil sich der Speicher bei wiederholtem Überscheiben und Löschen von Daten verhält. Mit diesen Daten konnte das Expertenteam die theoretische Lebensdauer des Speichers berechnen. „Nur wenige Hersteller können das anhand des Schreib-/Löschverhaltens in Applikationen glaubhaft belegen - Swissbit gehört definitiv dazu“, versichert Hollstein. Im Stresstest von B. Braun Avitum bestätigten sich die Ergebnisse von Swissbit, zum Teil wurden diese sogar übertroffen: Hier fiel keine der Speicher-Karten durch. Um diese Lebensdauer und den hohen Grad an Zuverlässigkeit zu erzielen, setzt Swissbit intelligente Wear-Leveling-Algorithmen ein. Sie sorgen für eine gleichmäßige Abnutzung des gesamten Speichers. „Dadurch ist es möglich, diese Speichertechnologie den erhöhten Anforderungen eines langjährigen Dauerbetriebes auszusetzen und am Ende dennoch Reserven zu haben“, erklärt Hollstein.

Jahrelange Verfügbarkeit

Und wie sieht es mit der Langzeitverfügbarkeit aus? „Solange unser Kunde das Produkt benötigt, ist es bei uns erhältlich“, verspricht Wilfried Freibothe, Technical Sales bei Swissbit. Das gilt für alle Produkte des Unternehmens. Hierfür bevorratet der Speicherhersteller kritische Komponenten, die Wafer lagern in speziellen klimatisierten Einrichtungen mit Stickstoffzufuhr.Darüber hinaus kann sich B. Braun Avitum auf die fixed Bill of Material (BOM) des Herstellers verlassen. Sie stellt sicher, dass alle Flash-Speicher für die Dialog+-Serie baugleich zum Muster sind, sowohl hinsichtlich der verwendeten Komponenten als auch der integrierten Firmware. Werden doch einmal �?nderungen (Major Change) notwendig, ändert sich die Artikelbezeichnung entsprechend. Denn sie gibt detailliert Auskunft, welche Konfiguration, Firmware, Prozessor, Flash-Chip etc. in der Karte enthalten sind. Eine „Product Change Notification“ (PCN) informiert Hersteller und Distributor und erlaubt ihnen, die Kompatibilität zu prüfen, bevor sie den geänderten Speicher in neue Dialyseserien einsetzen.Mit dem Projektverlauf zeigte sich B. Braun Avitum sehr zufrieden. Der Hersteller setzt nun auch im Servicebereich auf Speicherlösungen von Swissbit. Dort sorgen langlebige USB-Sticks mit SLC Flash für eine optimale Wartung der Dialysegeräte und erhöhen die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Dialog+-Serie. Und die erfolgreiche Kooperation geht weiter: „Wir werden unsere Dialog+-Reihe gemeinsam mit Swissbit und Texim weiterentwickeln“, so Hollstein.

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