Elektroniktidningen december 2021

Page 1

NR 12 DECEMBER 2021

ELEKTRONIK TIDNINGEN

SVERIGES ENDA ELEKTRONIKMAGASIN FÖR PROFFS

TEMA: MEDTECH & HÄLSA Industriarbetare blev först att dra pĂ„ sig handsken med inbyggd muskelstyrka. Nu gör Bioservo ett nytt försök med sin ursprungliga mĂ„lgrupp: patienter med svaga hĂ€nder. /12–13

HANDSKEN GER HÄNDERNA KRAFT PILLERKAMERA:

PU SENSOR:

Fotar magen inifrÄn

UpptÀcker risk för trycksÄr

/10–11

/14–15

PRENUMERERA KOSTNADSFRIT T! ETN.SE/PREN

INNEHÅLL: ETN 12/21

Utges av Elektroniktidningen Sverige AB adress: Folkungagatan 122, 4 tr, 116 30 Stockholm. telefon: 0734-17 10 99 | www.etn.se bankgiro: 5456-3127 redaktion: Anna Wennberg (ansv. utg.), Per Henricsson, Jan TĂ„ngring. grafisk formgivning och layout: Joakim Flink, TYPA jocke.flink@typa.se annonser: Anne-Charlotte Sparrvik, 0734-17 10 99 | e-post: ac@etn.se

24

28 4 16

prenumeration: webb: etn.se/pren e-post: pren@etn.se

Anna Wennberg Bevakar analogt, opto och kommuni­kation, kraft, sen­so­rer, distri­bution, medicinsk elektronik och minnen. anna@etn.se | 0734-17 13 11

Per Henricsson Bevakar test & mÀt, rf och kom­munikation, produktion, FPGA, EDA och passiva komponenter. per@etn.se | 0734-17 13 03

Jan TÄngring Bevakar in­byggda system, mjukvara, processorer, kort och skÀrmar. jan@etn.se | 0734-17 13 09

Anne-Charlotte Sparrvik Ansvarar för sĂ€lj- och ­marknadsföring. ac@etn.se | 0734-17 10 99 © Elektroniktidningen 2021 upplaga: 13 000 ex. Allt material lagras elektroniskt. issn 1102-7495 Organ för SER, Svenska Elektrooch Dataingen­jörers Riksförening, www.ser.se Tidningen trycks pĂ„ miljövĂ€nligt papper av Stibo Complete. omslagsbilden: Krafthandske frĂ„n svenska Bioservo. foto: Jan TĂ„ngring

ELEKTRONIKTIDNINGEN 12/21

21 18 4

Gör bÄde GaN-skikt och transistorer En patenterad metod för att lÀgga galliumnitrid pÄ vanliga kiselskivor i kombination med en egenutvecklad HEMT-transistor ska göra uppstartsföretaget Epinovatech till en fabrikslös halvledartillverkare.

16 18

Med sikte pÄ elektrisk medicinsk behandling Textiler med inbyggd elektricitet kan i framtiden komma att ersÀtta vissa mediciner. EXPERT: Tre mÀtsystem pÄ ett chip Kontinuerlig distansövervakning av vitala parametrar kan komma att identifiera allvarlig sjukdom innan den har utvecklats hos en individ. Avancerade och hÄrt integrerade system­kretsar banar vÀgen, skriver Andrew Burt pÄ Analog Devices.

21

EXPERT: MÀter blodtryck utan kalibrering Dagens wearables sÀger sig mÀta blodtryck, men luras lite grand. Chris Elliott pÄ LMD förklarar, och berÀttar om den första sensor som gör det pÄ riktigt.

26 24 26

EXPERT: Sensor gör skillnad pÄ tejp och tejp Rolf Horn pÄ Digi-Key Electronics berÀttar om 3M:s sortiment av medicinsk tejp för att fÀsta sensorer pÄ en mÀnniskokropp. EXPERT: SÀker flashdisk för medicinsk utrustning Medicinsk utrustning mÄste vara ­extremt tillförlitlig för att inte Àventyra ­patienternas hÀlsa och sÀkerhet. Inga komponenter fÄr fallera utan att förvarna. NÀr det gÀller lagring av data har en flashdisk det lÀttare att uppfylla kraven i de relevanta standarderna Àn en klassisk hÄrddisk, skriver Silicon Motion.

28

Laserskrivare utan materialbegrÀnsningar Den Àr nÀstan lika snabb som en screentryckare, den kan deponera alla typer av fl ­ ytande material och har betydligt bÀttre ­upplösning Àn jettryckare. Den laserbaserade 3D-skrivaren io300 frÄn brittisk-israeliska Iotech ska komma i produktion nÀsta Är.

3

STARTBLOCKET

Fyra wafers pÄ fyra tum med bÄde fÀstskikt och GaN-skikt. InsprÀngt en bild pÄ en och Ättatumsskiva med enbart fÀstskikt i alminiumnitrid.

En patenterad metod kallad NovaGaN för att lÀgga gallium­nitrid pÄ vanliga Ättatums kiselskivor i kombination med en egenutvecklad arkitektur för HEMT-transistorer ska göra uppstartsföretaget Epinovatech till en fabrikslös halvledartillverkare. Den första tillÀmpningen för företagets krafttransistor Àr elbilsladdare men den ­fungerar för alla typer av spÀnnings­omvandlare och för rf-tillÀmpningar.

Gör bĂ„de GaN-skikt och transistorer – Med vĂ„r NovaGaN-lösning Ă€r vi 30 till 50 procent mer energi­ effektiva Ă€n kisel och kiselkarbid, sĂ€ger Martin Olsson som Ă€r vd och grundare av Epinovatech. Företagets HEMT-transistor i GaN-pĂ„-kisel Ă€r inte helt lateral – som normala HEMTtransistorer – utan till viss del tredimensionell. – Vi fĂ„r en högre genombrottsspĂ€nning i och med att den Ă€r vertikal. Det handlar om en typ av HEMT-transistor som Ă€r ”normally off ”, sĂ„ kallad enhancement mode HEMT. – MĂ„let Ă€r att vara lika bra som kiselkarbid för batterisidan och trefastillĂ€mpningar. Vi tar sikte pĂ„ en spĂ€nning över 1 200 V för vĂ„ra chip som ett mer skalbart al-

4

ternativ. Standard idag för GaNtransistorer Ă€r 650 V Ă€ven om det börjar komma komponenter som lovar högre spĂ€nningar pĂ„ 900 V, sĂ€ger Martin Olsson. T I L LV E R K N I N G E N av de första komponenterna Ă€r planerad till nĂ€sta Ă„r och för att underlĂ€tta för kunderna att utvĂ€rdera dem hĂ„ller företaget pĂ„ att ta fram referenskort för vĂ€xelriktare och omriktare. – Fokus har varit att göra en lösning för elbilsladdning som Ă€r modulĂ€rt skalbar frĂ„n 22 kW upp till 300 kW, sĂ€ger Martin Olsson. För vĂ€xelriktarna (AC/DC) handlar det om en sĂ„ kallad totem-pole PFC-topologi och för omriktarna (DC/DC) om en

LLC-topologi. – Det finns kunskapsluckor bland konstruktörer om hur man ska driva GaN. En vanlig missuppfattning Ă€r att man ska göra det sĂ„ snabbt som möjligt, pĂ„ mĂ„nga hundra kilohertz, för att uppnĂ„ störst nytta med GaN, men dĂ„ fĂ„r man EMC-problem. I andra fall görs HEMT-transistorerna lĂ„ngsammare av konstruktörerna, vilket Ă€r som att sĂ€tta traktorhjul pĂ„ en Ferrari. Företaget siktar dĂ€rför pĂ„ 200 kHz vilket underlĂ€ttar för konstruktörerna som Ă€r vana vid komponenter i kisel eller kiselkarbid. Just nu utvĂ€rderas bĂ„de standardkapsling och en mer avancerad kapsling. PĂ„ en lite lĂ€ngre tidshorisont finns Ă€ven chip för 6G och kom-

munikation med i planerna. – Med vĂ„r vertikala chiparkitektur kan vi göra mer kraftfulla rf-transistorer för millimetervĂ„gor med GaN, vilket blir mer ekologiskt Ă€n kisel. V E M S O M S K A tillverka ­chippen Ă€r inte beslutat, företaget ­ut­vĂ€rderar olika foundryn. Dessutom behövs nĂ„gon som testar och kapslar transistorerna innan de kan lödas in pĂ„ ett kretskort. Epinovatech har hittills tagit in 22 miljoner kronor frĂ„n framförallt affĂ€rsĂ€nglar. Ambitionen Ă€r att fylla pĂ„ kassan med mer pengar till vĂ„ren. Det finns dessutom planer att komma med i nĂ„got EU-projekt och att vĂ€xa till ett tiotal anstĂ€llda mot slutet av nĂ€sta Ă„r.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 12/21

STARTBLOCKET

LÀgger GaN pÄ kisel med fÀstlager i nanoteknik Galliumnitrid Àr ett lovande material som haft svÄrt att konkurrera med kisel och kiselkarbid vad gÀller pris, volymer och i viss mÄn Àven prestanda. Det har varit för mycket defekter i materialen i kombination med att skivorna varit smÄ och dÀrmed dyra för att passa kraftkomponenter och rf-tillÀmpningar. Bara vid tillverkning av lysdioder har GaN blivit ett standardmaterial.

Det finns ett antal olika metoder för att framstĂ€lla GaN men billigast Ă€r att utgĂ„ frĂ„n samma typ av kiselskivor (wafers) som anvĂ€ndas för CMOS-kretsar och belĂ€gga dem med ett tunt lager av galliumnitrid. I och med att kisel och galliumnitrid har olika gitterkonstanter passar de inte ihop rent mekaniskt pĂ„ atomnivĂ„. Det uppstĂ„r defekter, sĂ„ kallade dislokationer, vilket försĂ€mrar prestanda och energieffektivitet. Ytterligare ett problem Ă€r att kisel krymper mer Ă€n GaN nĂ€r skivorna kyls ned under processningen. Risken Ă€r dĂ„ att kislet gör sĂ„ att GaN-skiktet spricker eller att diskarna blir spröda och kan gĂ„ sönder, vilket i sin tur leder till dyra produktionstopp. – Dislokationer Ă€r det som hindrat skalbar produktion av GaN hittills, men det Ă€r nĂ„got vi löst med ett fĂ€stlager i nanoteknik som vi har patent pĂ„, sĂ€ger Martin Olsson. FÄ S T L AG R E T L I G G E R mellan kiselskivan och GaN-skiktet och bestĂ„r av alminiumnitrid som Ă€r som Ă€r mönstrad i nanoskala. Utvecklingen sker tillsammans med forskningsinstitutet Fraunhofer i Freiburg. – Vi har gjort för fyra tum och

ska göra för Ă„tta tum. Vi hĂ„ller pĂ„ att trimma den processen nu. Att Ă„ttatumskivor Ă€r viktiga hĂ€nger samman med att de Ă€r en standardstorlek i hĂ€lften av alla halvledarfabriker och dĂ€rmed kan hanteras av robotbladen i de automatiska tillverkningslinorna. – Vi kan modifiera vĂ„r Nova­GaN med olika skikt som russinen pĂ„ kakan för helt olika affĂ€rsomrĂ„den. Även om företaget har sin bas i Lund Ă€r metoden inte utvecklad i labbskala vid högskolan som ­annars genererat flera företag inom nano-omrĂ„det. – Det finns en anknytning till SkĂ„ne, men det Ă€r inte en spinoff. Jag har drivit det som ett projekt i mĂ„nga Ă„r innan bolagiseringen 2019, sĂ€ger Martin Martin Olsson Olsson. Han Ă€r civilingenjör i nanoteknologi och doktor i teoretisk kemi frĂ„n Lunds Universitet. Han har Ă€ven arbetat med utveckling av halvledarkretsar pĂ„ bland annat lysdiodsbolaget Glo och memsfoundryt Silex Microsystems. PER HENRICSSON per@etn.se

FAKTA Galliumnitrid (GaN) har stort bandgap, tÄl hög spÀnning, har hög elektronmobilitet och klarar höga temperaturer. Egenskaperna passar bÄde kraftelektronik och snabba rf-kretsar, faktisk Àven framtidsomrÄdet optoelektronik. Egenskaperna ökar effektiviteten i omvandlare och rf-tillÀmpningar vilket leder till mindre effektförluster och dÀrmed mindre behov av kylning och mindre passiva komponenter. För tillverkning av lysdider anvÀnds ett 2 ”m tunt GaN-skikt pÄ safir-skivor. För rf-kretsar behöver kvaliteten pÄ GaN-skiktet vara betydligt högre vilket krÀver tjockare

ELEKTRONIKTIDNINGEN 12/21

ett GaN-skikt upp emot 6 ”m. De HEMT-transistorer som anvĂ€nds i rf-kretsar Ă€r planĂ€ra och slĂ„s av vid positiv gatespĂ€nning. Det ger lĂ„g robusthet inom kraftelektronik. Denna typ av HEMT anvĂ€nds dock i GaN-komponenter som Ă€r kaskoder. För kraftelektronik vill man ha transistorer som i synnerhet slĂ„s pĂ„ med en positiv gatespĂ€nning, sĂ„ kallad ”enhancement mode”, som kan anvĂ€ndas vid höga effekter, och som tĂ„l högre spĂ€nningar, minst 650 V men gĂ€rna 1200 V. Det ger en hög robusthet, lĂ„ng hĂ„llbarhet och sĂ€kerhet.

Volvobatterierna ska utvecklas i Göteborg n BATTERIER Volvo öppnar ett utvecklings­ center tillsammans med Northvolt för den batteri­ fabrik de ska bygga Ät Volvo nÄgonstans i Europa.

Volvo Cars och Northvolt ska bygga en 50 GWh-battericells­ fabrik för 30 miljarder kronor (60 öre/Wh) för elbilar frÄn Volvo och Polestar. För att preparera för fabriken och för att bygga kompetens hos Volvo, startar de nu ett utvecklings­ center i Göteborg. Elbilsbatterier Àr idag nÄgot som biltillverkare köper in frÄn asiatiska jÀttar som CATL och Panasonic. Men i likhet med Tesla, Volkswagen, Renault och Nissan Àr Volvo Cars instÀllt att pÄ att bli sin egen batteriproducent. Batteriet Àr en avgörande komponent i en elbil nÀr det gÀller prestanda, pris och klimatavtryck. C E N T R E T KO M M E R att ligga nÀra Volvos eget utvecklingscenter och ha mycket utbyte med Northvolts utveckling i VÀsterÄs. Det ska tas i drift nÀsta Är och

kommer att ge nĂ„gra hundra arbetstillfĂ€llen. Volvo och Northvolt har Ă€nnu ej kommunicerat var sjĂ€lva batterifabriken ska hamna – bara ”nĂ„gonstans i Europa”. Göteborg Ă€r en uppenbar kandidat i och med att Volvo har tillverkning dĂ€r. I september lĂ€ckte dessutom en bygglovsansökan med en suggestiv karta över stadsdelen Torslanda med en fabrik inritad. 50 GWh-fabriken ska börja byggas 2023 och inleda sin första volymproduktion Ă„r 2026. Till slut ska den sysselsĂ€tta tretusen personer. I mitten av tjugotalet ska femtio procent av Volvos försĂ€ljning vara rena elbilar och Ă„r 2030 hundra procent. Northvolts kundkrets o ­ mfattar idag BMW, Fluence, Scania, Volkswagen, Volvo Cars och Polestar. Volvo Cars anger att 50 GWh Ă€r lagom för en halv miljon elbilar vilket betyder att Volvo kalkylerar med 100 kWh per bil. Dagens elbilar har kapaciteter mellan 30 och 100 kWh. JAN TÅNGRING jan@etn.se

Tio Ă„r till med fri roaming i EU n KOMMUNIKATION År 2017 slopades kostnaderna för roaming inom EU, nu har parlamentet, kommissionen och EU-lĂ€nderna enats om att förlĂ€nga avtalet till Ă„r 2032.

Den utspruningliga överenskommelsen gÀllde i fem Är och avskaffade alla extrakostander för att ringa, skicka SMS och surfa nÀr abonnenterna befann sig i ett annat EU-land. EU-kommissionen förslog en förlÀngning av avtalet redan i februari i Är och

i oktober röstade parlamentet för förslaget. Nu ha alltsĂ„ Ă€ven medlemslĂ€nderna skrivit pĂ„ överenskommelsen. E N A N G R Ä N S A D E F R ÅG A som EU vill utreda Ă€r om det finns anledning att införa regler för hur mycket det fĂ„r kosta att ringa frĂ„n ett EU-land till ett annat. HĂ€r finns dock ingen tidsplan spikad.

PER HENRICSSON per@etn.se

5

STARTBLOCKET SER-KRÖNIKA

Halv miljard till svensk fabrik för elmotorer n ELEKTRIFIERING ÅmĂ„l i Dalsland fĂ„r en av vĂ€rldens största fabriker för tillverkning av elmotorer till tyngre fordon. Amerikanska Dana utökar sin verksamhet pĂ„ orten med en investering pĂ„ 450 miljoner kronor.

F Ö R S E R H A R Å R E T I N N E B U R I T en fortsatt satsning pĂ„ digitala möten och hybrid­ möten. Vi ser tillbaka pĂ„ 2021 som bland annat innehöll följande. Vi genomförde vĂ„rt höstmöte och hade möjlighet att förlĂ€gga det pĂ„ LTH X-Lab, en sĂ„ kallad makerspace. DĂ€r har ­studenterna möjlighet att just skapa och jobba tillsammans. Vi har ocksĂ„ en kampanj pĂ„ Lunds tekniska högskola i samarbete med nĂ€ringslivssektionen pĂ„ studentkĂ„ren. ­Genom samarbetet med vĂ„r partner Swedsoft har vi tillgĂ„ng till digitala seminarier och föredrag. S E R D E LTO G pĂ„ Software Technlogy Exchange Workshop (STEW), Swedsofts Ă„rliga konferens för att skapa utbyte mellan nĂ€ringsliv, akademi och offentlig sektor inom mjukvara. Det var spĂ€nnande föredrag som understryker den starka koppling som finns till mjukvara, oavsett vilken typ av utvecklingsarbete man jobbar med, och SER:s medverkan pekar pĂ„ ett annat viktigt sĂ€tt att samarbeta pĂ„. SER har ett flerĂ„rigt digitalt bokprojekt; Svenska Telekom- och Radioteknikens historia. Boken ska berĂ€tta om teknik­ utveckling och historia runt telekommunikationens fasta och mobila nĂ€t – frĂ„n telefonins början fram till idag. Innan jul kommer vi att skicka ut ett nyhetsbrev till medlemmarna med en lĂ€nk till den första digitala utgĂ„van.

för vĂ„rens möten som blir en kombination av fysiskt/digitalt möte. De digitala mötena gör det lĂ€ttare att spela in dem med högre kvalitet, och möjliggör att fler medlemmar i vĂ„rt avlĂ„nga land kan del av det ökande utbudet. Vi hoppas att detta kan möjliggöra en tĂ€tare och rikare dialog inom SER framöver, ett viktigt komplement till aktiviteter som seminarier och företagsbesök Vi ser som sagt tillbaka pĂ„ ett mycket annorlunda 2021, och blickar med tillförsikt framĂ„t mot 2022, dĂ„ vi kommer att staka ut vĂ€gen för vĂ„r fortsatta verksamhet. V I H A R N U B Ö R J AT P L A N E R I N G E N

STAFFAN SKOGBY SER Ordförande

6

Den första produkten blir Dana TM4 Motive som anvĂ€nds i lĂ€tta fordon, medelstora och tunga lastbilar och större lastfordon inom bygg och anlĂ€ggning. Det Ă€r det vĂ€stsvenska mobilitetsklustret som lockar Dana till ÅmĂ„l. HĂ€r finns enligt företaget ­högkvalificerad kompetens och synergier att hĂ€mta. Dessutom Ă€r platsen geografiskt gynnsam för leveranser till europeiska kunder. I koncernens befintliga fabrik i ÅmĂ„l, Nordiska Kardan, tillverkas idag kardan­axlar av cirka 170 anstĂ€llda. Nu fĂ„r ytterligare Ă„ttio personer jobb i ÅmĂ„l. Produktionen ­kommer i hög grad att vara automatiserad

och volymerna ska bli ”stora” – det hĂ€r blir Danas största fabrik i sitt slag i Europa. F Ö R S TA K VA R TA L E T Ă„r 2023 ska en ny produktionsanlĂ€ggning för ”elektrodynamiska komponenter och system” vara klar att tas i drift. Bland Danas befintliga kunder finns bland andra Volvo, Volkswagen och Daimler. Dana har sitt huvudkontor i Ohio, USA, och Ă€r en leverantör av drivlinor och elsystem till mobilitetssektorn. Fabriken fĂ„r cirka 100 miljoner kronor i svenska investeringsstöd.

JAN TÅNGRING jan@etn.se

SĂ„ har Risc V upprustats i Ă„r n INBYGGDA SYSTEM 40 nya tillĂ€gg har spikats för cpuarkitekturen Risc V under Ă„ret som gĂ„tt. Den Ă€r dĂ€rmed bĂ€ttre rustad för omrĂ„den som virtualisering, numeriska berĂ€kningar och kryptering – alla relevanta för inbyggda system.

Det berĂ€ttar de 2400 medlemmarna i organisationen RISC-V International i ett pressmeddelande. JĂ€mförelser mellan den nya cpu-arkitekturen Risc V och konkurrenter har haltat eftersom Risc V helt enkelt Ă€nnu inte varit fĂ€rdigspecificerad inom viktiga tillĂ€mpningsomrĂ„den. Inget har i och för sig hindrat vem som helst frĂ„n att addera egna instruktioner – arkitekturen Ă€r fri pĂ„ det viset. Men i Ă„r har flera viktiga standarder klubbats och det borde kunna skapa trygghet och dĂ€rmed stĂ€rka ekosystemet. – Man tror att mĂ„nga tillverkare har avvaktat med att producera chip av rĂ€dsla att specarna ska Ă€ndras senare sĂ„ att deras chip blir inkompatibla, kommenterar cpu-experten Olof Kindgren. D E F E M TO N NYA specifikationerna omfattar 40 stycken olika tillĂ€gg till arkitekturen. De tre specifikationer som organisationen framhĂ€ver mest i en pressrelease handlar om vektor­ operationer, kryptografi och hyper­visorer. Hypervisorer Ă€r en sorts ”operativsystem för operativsystem” som anvĂ€nds framför

allt i servar för att lĂ„ta flera anvĂ€ndare dela pĂ„ samma fysiska processor, sĂ„ kallad virtualisering. Det anvĂ€nds Ă€ven för hĂ„rdvarukonsolidering i inbyggda system, exempelvis för att lĂ„ta olika datorsystem i en bil dela hĂ„rdvara utan risk för friktion mellan dem. Även industriella styrsystem konsoliderar pĂ„ det viset. MĂ„nga anvĂ€nder dessutom virtualisering pĂ„ sin egen pc för att köra flera oberoende operativsystem parallellt. K RYP T E R I N G Ä R R E L E VA N T för IoT-system som behöver kunna trygga Ă„tkomsten till hĂ„rdvaran och skicka data sĂ€kert. Det gĂ„r att köra kryptoalgoritmer utan speciella ­instruktioner, men skrĂ€ddarsydda instruktioner kan sĂ€nka energikostnaden – med en magnitud enligt pressmeddelandet – och dĂ€rmed bli realistisk pĂ„ enklare hĂ„rdvara. Vektoroperationer anvĂ€nds för numeriska berĂ€kningar i allmĂ€nhet och artificiella neuronnĂ€t i synnerhet. De Ă€r aktuella inom inbyggda system i och med trenden mot distribuerade berĂ€kningar, sĂ„ kallad edge computation. Risc V:s hantering av vektorberĂ€kningar Ă€r nĂ„got som upphovsmakarna ofta hĂ€vdar Ă€r överlĂ€gsen konkurrerande arkitekturer som Arm, Mips och IA. Risc V anvĂ€nder samma kod för alla olika numeriska format. Den ­klarar sig dĂ€rmed med totalt bara drygt hundra instruktioner, som dessutom Ă€r framĂ„tkompatibla. JAN TÅNGRING

jan@etn.se

ELEKTRONIKTIDNINGEN 12/21

STARTBLOCKET

PER HENRICSSON

Flexibel laguppstĂ€llning i Mycronics monter Lagom till pandemin, som lamslog vĂ€rlden i april 2020, gick elektronikproduktionsoch maskritarbolaget Mycronic frĂ„n tvĂ„ affĂ€rsomrĂ„den till fyra divisioner. Motivet var att öka bĂ„de tillvĂ€xt och lönsamhet. Elektroniktidningen tog pulsen pĂ„ företagets vd Anders Lindqvist under Ă„rets ProductronicamĂ€ssa i MĂŒnchen.

– Vi gjorde det för att maximera potentialen i varje ben, att fĂ„ bĂ€sta fokus pĂ„ marknaden. I praktiken var det verksamheten inom elektroniktillverkning som delades upp i tre divisioner High Flex, High Volume och Global Technologies medan laserritarna förblev en egen division. PĂ„ ProductronicamĂ€ssan lĂ„g fokus i företagets monter pĂ„ High Flex, den typ av tillverkning som dominerar i Europa med korta serier och dĂ€rmed mycket omstĂ€llning av produk-

tionslinorna. I den divisionen finns allt frĂ„n lagringstorn, via jettryckare och ytmonteringsmaskiner till optisk avsyning. NĂ€r det kommer till volymproduktion tog den delen av företaget fart i och med köpet av kinesiska Axxon Ă„r 2016. Det tillförde produkter för dispensering plus ett rejĂ€lt brofĂ€ste pĂ„ den kinesiska marknaden. I höst har det kompletterats med screentryckare och maskiner för montering av udda komponenter. – Vi hittade ett lokalt bolag som hade en hög nivĂ„. Nu fĂ„r vi in de produkterna i sĂ€ljnĂ€tverket, sĂ€ger Anders Lindqvist. D E T H A N D L A R O M Shenzhen Huan Cheng Xin Precision Manufacture som framförallt gör screentryckare för högvolymsproduktion. Om det blir nya modeller anpassade för divisionen High Flex marknad i Europa och USA

FAKTA

Mycronics fyra divisioner

1

Assembly Solutions High Flex Maskiner för flexibel produktion i framför allt Europa och USA. Inkluderar bland annat lagrings­ tornen, jetdispenseringen, ytmonteringsmaskinerna och den optiska inspektionen.

2

Assembly Solutions High Volume Högvolymmarknader i Asien, framförallt tillverkning av konsumentelektronik. Inkluderar verksamheten inom dispensering,

8

screentryckning och montering av udda komponenter.

3

Assembly Solutions Global Technologies Avancerade tillverkningslösningar som inte passar in i de andra om­ rÄdena men som har bra tillvÀxt och lönsamhet.

4

Pattern Generators Laserritare för tillverkning av masker till bildskÀrmar plus laserritare för masker till de övre lagren vid halvledarproduktion.

beslut att sĂ€lja nĂ„got. Ă€r Ă€nnu oklart men ska AffĂ€ren Ă€r inte helt man dra en parallell med klar men SingaporeförvĂ€rvet av Axxon Ă€r baserade ASM Pacific det rimligt att det sker. Technology som köper Idag finns en dispenseAutomation Engineeringsmaskin avsedd för ring utvecklar ­maskiner just flexibel produktion i för montering av halvkorta serier. Anders Lindqvist ­ledarkomponenter, Den tredje divisionen ett omrĂ„de som ligger nĂ€rmare Ă€r Global Technologies som Ă€r tillverkning av kameramoduler lite av en sĂ€rling i och med att Ă€n ren elektronikproduktion. den inte riktar sig till en specifik I Global Technologies ingĂ„r marknad utan sĂ€tter tillĂ€mpningĂ€ven Atg Luther & Maelzer som en i fokus. Divisionen hade lĂ€nge Mycronic köpte i vĂ„ras för 1,1 tvĂ„ produkter, en amerikansk miljarder kronor. Företaget utmaskin frĂ„n dotterbolaget MRSI vecklar bĂ„de nĂ„lbĂ€ddstestare och för bondning av chip – en sĂ„ kalïżœtestare av typen flying probe. lad die bonder – och maskiner – Det Ă€r ett riktigt bra bolag, för tillverkning av avancerade marknadsledare inom en nisch. kameramoduler till fordon. Det har ocksĂ„ en stark eftermark– Die bondern gör supernad och behöver inte fixas till. precisionsmontering ner till en och en halv mikrometer, det Ă€r produkter för fiber- och N A M N E T KO M M E R att finnas kvar datakommunikation som gĂ„r och verksamheten kommer att vĂ€ldigt bra. Kameramoduler blev drivas vidare utan nĂ„gra stora för smalt, det var en applikation i förĂ€ndringar. DĂ€remot kommer en industri. det att bli samarbeten för att dra nytta av varandras tekniska kunnande. N Ä R M YC R O N I C hösten 2016 Som jĂ€mförelse kan man titta köpte amerikanska Automation pĂ„ det franska avsyningsbolaget Engineering var prognosen att Vi Technology som Mycronic det skulle sitta tiotals avanceköpte hösten 2017 och ­numera rade kameror i varje bil vars Ă€r helt integrerat. Det stĂ„r videoströmmar skulle anvĂ€ndas Mycronic pĂ„ maskinerna och av sjĂ€lvkörningssystemen. SĂ„ mjukvaran Ă€r integrerad. har det inte blivit, idag finns det – IdĂ©n Ă€r att fortsĂ€tta sĂ„, se vad en eller tvĂ„ kameror av den hĂ€r som kan passa in. Vi har lĂ€rt oss typen i dyrare bilar. att det Ă€r bĂ€ttre att köpa bra före– DĂ„ mĂ„ste man hitta andra tag som presterar bra frĂ„n början, applikationer, det nĂ„dde inte vi. ASM har liknande kundsegment sĂ€ger vd Anders Lindqvist. sĂ„ vi sĂ„g att verksamheten skulle passa mycket bĂ€ttre hos dem Ă€n PER HENRICSSON per@etn.se hos oss. Det kĂ€ndes moget att ta ELEKTRONIKTIDNINGEN 12/21

SÄKRA ANSLUTNINGAR FÖR MEDICINTEKNIK ODU kontaktdon ger sĂ€kra anslutningar till medicinsk utrustning

ODU MINI-SNAPŸ TÄl desinfektion, sterilisering och autoklavering Ger hög patient- och operatörssÀkerhet (2 MOPP / 2 MOOP) Ström, hög ström, hög spÀnning, signaler, data, luft, vÀtskor och optik Kundspecifika speciallösningar inklusive LSR / HCR silikonövergjutning

LÖSNINGAR MED SILIKONÖVERGJUTNING

ODU-MACÂź ZERO ODU MEDI-SNAPÂź

www.odu.se

TEMA: MEDTECH & HEALTH

F

ör oss Ă€r medtech ett superintressant omrĂ„de. Nya produkter som kommer inom omrĂ„det har ofta nĂ„gon typ av unik hĂ„rd- och mjukvara, vilket gör att vi ligger helt rĂ€tt, sĂ€ger Marcus Mover, teknikchef pĂ„ företaget. Shortlinks spetskompetens Ă€r att pĂ„ uppdrag utveckla elektronik och mjukvara vĂ€ldigt strömsnĂ„lt, oftast i kombination med trĂ„dlös kommunikation. Företaget kan beskrivas som en teknikkonsult eftersom det sĂ€ljer sin konstruktionskompetens per timme. – Men nĂ€r vi utvecklar asicar som gĂ„r i volym blir vi en komponentleverantör. Modellen gör att asicverksamheten kan bli vĂ€ldigt lukrativ om slutprodukten slĂ„r pĂ„ marknaden. D E N L I L L A P I L L E R K A M E R A N Ă€r ett praktexempel. Idag sĂ€ljer Shortlink100 000-tals kretsar om Ă„ret, tillverkade i Italien, till det kinesiska företag som gör produkten. Pillret Ă€r tĂ€nkt att ersĂ€tta den gastroskopislang som traditionellt anvĂ€nds inom sjukvĂ„rden för att titta in i magen pĂ„ en patient. Det Ă€r mindre Ă€n tvĂ„ kubikcentimeter och rymmer en kameramodul med LED-blixtar, en skrĂ€ddarsydd transceiver och en antenn. Bilderna som kameran tar under sin fĂ€rd genom mage och tarm förs direkt över till asicen.

DĂ€r signalbehandlas de för att sedan skicka till en vĂ€st som bĂ€rs av patienten. I vĂ€sten finns en mottagare för bildsignalen, som sedan lagras lokalt. Shortlink har konstruerat asicen, som inne­hĂ„ller radio, processor och minne, men ocksĂ„ antennen i pillret. – Kunden har gjort mjukvaran och vi har gjort hĂ„rdvaruimplementationen som stöder ett enkelt protokoll. HĂ€r handlar det alltsĂ„ om en egenutvecklad radio och ett protokoll som Ă€r optimerat för att vara sĂ„ energieffektivt som möjligt. Valet av kommunikationsfrekvens har varit en kompromiss. Å ena sidan vill man ha hög frekvens, för att kunna konstruera en liten effektiv antenn. Å andra sidan ökar dĂ€mpningen genom kroppen i takt med att frekvens ökar. – Vi landade pĂ„ 433 MHz. Det gör att antennen kan göras tillrĂ€ckligt bra och att dĂ€mpningen i kroppen inte blir alltför hög. Det Ă€r inte en kvartsvĂ„gsantenn, för det fĂ„r inte plats, utan antenn Ă€r nedtryckt i storlek för att fĂ„ plats i pillret. K A M E R A N K A N TA upp till sex bilder per sekund. Rent tekniskt gĂ„r det att utifrĂ„n styra nĂ€r den ska ta bilder, eller att be pillret skicka en bild igen. – Sen har kunden valt att utveckla egen mjukvara till sitt slutsystem. DĂ€r kĂ€nner vi inte till

Calmarks POC-Analyser och box med testkassetter.

om den utnyttjar möjligheten att rörelse. Asicen sitter mellan piezoelement och ett uppladdningsstyra hur data skickas eller om bart batteri. Dess uppgift Ă€r att allt överförs hela tiden. bearbetar den pulsade elektriska Ett annat spĂ€nnande uppenergin och att generera en drag Ă€r en ny typ av pacemaker, ström som pĂ„ ett kontrollerat sĂ€tt utvecklad av ett icke namngivet kan ladda batteriet. europeiskt företag. Utmaningen i projektet Ă€r, inte IstĂ€llet för att placera den vid sidan av hjĂ€rtat, och dĂ€rifrĂ„n dra oanat, att konstruera extremt strömsnĂ„lt. I aktivt lĂ€ge drar asielektroder till hjĂ€rtat, ska den cen bara nĂ„gon nA, medan spĂ€nnya pacemakern placeras direkt ningen frĂ„n skördaren Ă€r cirka i hjĂ€rtat med hjĂ€lp av titthĂ„lstek10V och ut till batteriet runt 4V. nik. Den Ă€r sĂ„ liten att den kan – Energiharvesting Ă€r ju en följa med i hjĂ€rtats rörelse nĂ€r förlĂ€ngning pĂ„ det strömsnĂ„la, det slĂ„r, och hittills har en första och att helt och hĂ„llet slippa prototyp tagits fram. batteri i vissa sammanhang, – Vi har gjort en asic som ser konstaterar Marcus Mover. till att ett litet batteri i pacemaEtt annat intressant företag kern kan laddas med den energi Ă€r Calmark Sweden som hjĂ€rtrörelsen skapar. i Stockholm som har PĂ„ sĂ„ sĂ€tt gĂ„r det att fĂ„ utvecklat ett instrument betydligt lĂ€ngre tid innan i första hand anpassat för en pacemaker behöver mĂ€tning av biomarkörer bytas ut. för sjukdomstillstĂ„nd hos SjĂ€lva skördaren Ă€r ett nyfödda. Huvudprodukpiezo­element som bildar elektrisk energi ur hjĂ€rtats Marcus Mover ten heter POC-Analyzer.

Minikamera Ett piller som svĂ€ljs för att sedan ta bilder inifrĂ„n magen – till det har Shortlink utvecklat en asic och antenn. Det Ă€r ett av mĂ„nga medtech uppdrag som Karlstadsföretaget utfört. NĂ„gra andra utvecklingsprojekt inom medtech som företaget fĂ„r nĂ€mna Ă€r en asic till en europeisk pacemakerutvecklare, ett kretskort till norska Respinor och elektronikkonstruktion till svenska Calmark. 10

ELEKTRONIKTIDNINGEN 12/21

TEMA: MEDTECH & HEALTH

Det Ă€r en bĂ€rbar, batteridriven och sjĂ€lvinstruerande lĂ€sare som anvĂ€nds tillsammans med egenutvecklade testkassetter. Olika tester kan utvecklas pĂ„ samma plattform genom att ett filter i testkassetten behandlas med olika kemikalier. NĂ€r en liten mĂ€ngd blod droppas i testet sker en fĂ€rgförĂ€ndring om Ă€mnet man letar efter finns i blodet. Reaktionen omvandlas till ett kalibrerat numeriskt vĂ€rde med mjukvara i instrumentet. E T T E X E M P E L PÅ T E S T Ă€r att mĂ€ta koncentrationen av restprodukten bilirubin (ger gulsot) i blodet pĂ„ nyfödda. Det gĂ„r snabbt och lĂ€tt. NĂ€r locket stĂ€ngs aktiveras engĂ„ngstestet, och resultatet visas pĂ„ instrumentets skĂ€rm inom nĂ„gra minuter. Idag finns det ingen plattform för patientnĂ€ra analys (PNA) pĂ„ marknaden som primĂ€rt Ă€r framtagen för diagnostik av nyfödda barn. Sannolikt Ă€r POCAnalyzer den första, nĂ€r den nu stĂ„r inför lansering. Shortlink och Calmark började samarbeta för tvĂ„ Ă„r sedan, nĂ€r POC-Analyzer redan var utvecklad. Numera ansvarar Shortlink för eventuella justeringar i hĂ„rdvaran – det kan handla om att förbĂ€ttra prestanda eller att byta ut komponenter som Ă€r pĂ„ vĂ€g att fasas ut. – Idag ser vi oss som deras utvecklingsavdelning inom elektronik. Om det behövs modifieringar av hĂ„rdvaran Ă€r vi med

i diskussionen, sĂ€ger Marcus Mover. Ytterligare ett företag Ă€r norska Respinor. – Inom intensivvĂ„rden vill man helst undvika att koppla upp patienter i respirator. LikasĂ„ vill man koppla bort de som ligger i respirator sĂ„ fort som möjligt sĂ„ att de fĂ„r egen andning, men det finns inget bra system för att övervaka en person som just kopplats ur en respirator. Det vill Respinor Ă€ndra pĂ„. Företaget hĂ„ller dĂ€rför pĂ„ att utveckla ett system som med hjĂ€lp av ultraljud övervakar diafragman hos patienter, för att pĂ„ sĂ„ sĂ€tt avlĂ€sa andningen och se till att patienten kopplas bort frĂ„n respiratorn vid rĂ€tt tidpunkt. Det sker nĂ€r diafragman Ă€r sĂ„ starkt att patienten kan andas pĂ„ egen hand. Produkten heter DXT (Diaphragm Excursion Technology). Shortlink har utvecklat hĂ„rdvaran i systemets huvudenhet, och Ă€r nu involverat i produktifieringen av projektet. – HĂ€r handlar det om mycket elektronik som ska in pĂ„ en liten yta. Det Ă€r ett relativt avancerat kort, med mycket signalbehandling och vĂ€ldigt mycket spĂ€nningsförsörjning, sĂ€ger Marcus Mover, och adderar: – Även om det Ă€r ett diskret projekt utan asic sĂ„ Ă€r det mĂ„nga funktioner och relativt avancerat. ANNA WENNBERG anna@etn.se

Medicinsk teknik dominerar Shortlink utvecklar ström­snÄl elektronik, ofta för smÄ trÄdlösa produkter. Medicinsk teknik Àr företagets största segment, om man tittar pÄ omsÀttning. Ett asicprojekt kan bli riktigt lönsamt, om slutprodukten lyckas.

– Vi skulle direkt – Vi har olika affĂ€rskunna anstĂ€lla fem modeller. Det ena Ă€r att inom elektronik- och ta betalt för vĂ„r tid att mjukvaruutveckling, utveckla. Det andra Ă€r konstaterar Joakim att vi tar betalt för kretBoes. sar, sĂ€ger Joakim Boes, Framför allt söker vd pĂ„ Shortlink. Joakim Boes företaget ingenjörer Pillerkameran, inom hĂ„rdvarunĂ€ra cbeskriven intill, stĂ„r idag för programmering, VHDL och en stor del av omsĂ€ttningen de som kan implementera medan pace­makern kan gĂ„ digitala funktioner i asicar samma vĂ€g om den blir en eller FPGA:er. succĂ©. – Jag Ă€r ny pĂ„ företaget Innan ett asicprojekt startar sedan augusti. NĂ€rmast komskriver Shortlink vanligen mer jag frĂ„n konsultbranschen avtal om att hantera kretsflödet nĂ€r en produkt gĂ„r i volym. och jag kan sĂ€ga att duktiga embedded­utvecklare finns det Det inkluderar bland annat en hög efterfrĂ„gan pĂ„ i hela att bestĂ€lla wafers, testa och Sverige, sĂ€ger Joakim Boes, leverera fĂ€rdiga kretsar till och adderar: kundens monteringslina. – Vi anstĂ€ller gĂ€rna bĂ„de i RĂ€knat pĂ„ resurser stĂ„r asic­ Karlstad och Linköping. projekten för cirka hĂ€lften av utvecklingstiden. Den andra hĂ€lften tar diskreta projekt, ANNA WENNBERG anna@etn.se vilket kan vara att utveckla ett kretskort eller en radio med antenn. Och efterfrĂ„gan Ă€r hög.

som ser magen inifrÄn HISTORIK

Shortlink nu och dÄ Shortlink har sedan tio Är huvudkontor i Karlstad, men rötterna finns i SÀffle, knappt sex mil bort. Som ung teknikkonsult presenterade Shortlink under mitten av 1990-talet ett egenutvecklat koncept för strömsnÄl trÄdlös kommunikation för Ericsson. Det resulterade i det första trÄdlösa headsetet för mobiltele­foner, och lade en av grund­stenarna till det som senare blev Bluetooth.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 12/21

Shortlink har idag drygt 20 anstÀllda i Karlstad och fyra i Linköping. De allra flesta arbetar med utveckling. LikasÄ finns ett systerföretag kvar i SÀffle, Shortlink Compliance, som sysslar med provning. Det Àr ett EMC-center som utför bÄde interna och externa uppdrag.

11

TEMA: MEDTECH & HEALTH

BIOSERVO

Krafthandsken ryms under arbetshandsken. Den gör dig inte starkare men minskar belastningen.

Ger arbetare en extra Industriarbetare blev de första att dra pÄ sig den slimmade muskelhandsken. Nu gör Bioservo i Kista ett nytt försök med sin ursprungliga mÄlgrupp patienter med nedsatt handfunktion.

M

12

Elektroniktidningens reporter inte lyckas kĂ€nna dem ens efter att fĂ„tt dem utpekade under sömmarna. Helt omĂ€rklig blir handsken dock inte i bruk eftersom reporterns stora hĂ€nder fĂ„tt en size medium. Den klĂ€mmer ihop handen pĂ„ lite fel stĂ€llen nĂ€r vi testar pĂ„ högsta kraft. NĂ€r sensorer pĂ„ fingertoppar, leder och handflata kĂ€nner att handen tar ett grepp, sĂ„ stramar handsken Ă„t greppet proportio­ nellt mot greppets styrka. Hand­sken har friktion pĂ„ in- och utsida, som en golfhandske. Efter lite inlĂ€rning lĂ€r sig anvĂ€ndaren att förstĂ„ och lita pĂ„ greppet. – Har du jobbat i tio Ă„r pĂ„ en lina Ă€r du van att ta ett verktyg med en viss kraft. Det Ă€r som nĂ€r du lyfter ett mjölkpaket. Du vet du hur mycket du ska ta i. Men Ă€r det tomt tar du plötsligt i för mycket. En app i arbetarens mobil kan

D E N F Ö R S TA M U S K E L H A N D S K E N

utvecklades för medicinskt bruk. För rehabilitering av och assi­ stans till patienter med nedsatt handfunktion. Men intresset frĂ„n industrin kom snabbt. Stora företag fanns bland de som hörde av sig. År 2015 kom genombrottet. Bakgrunden var att General Motors hade misslyckats att anpassa en astronauthandske frĂ„n Nasa för industriarbetare. – De fick inte styr pĂ„ det. Det blev aldrig riktigt bra. Men sĂ„ hörde de talas om Bioservo och

bad oss ta över projektet, berĂ€ttar Mikael Wester. – Det passade bra in med alla de andra förfrĂ„gningar vi fĂ„tt. Det blev startskottet för vĂ„r ­satsning pĂ„ industriella kunder. NĂ€r Nasa kom in i bilden blev det ett jĂ€ttestort intresse. Året efter gick vi till börsen. Det gav en annan sorts muskler – finansiella. Bioservo kunde bedriva mer utveckling, med exempelvis Ă€ven Airbus och General Electric som testbĂ€nkar. MĂ„lgruppen Ă€r stor. – Bara industriarbetare finns mer Ă€n hundra miljoner. Vi har försökt att rĂ€kna ihop alla, men det Ă€r svĂ„rt. Vi konstaterar att det Ă€r en vansinnigt stor mĂ€ngd. Det Ă€r mĂ„nga Ă„r innan vi skulle

JAN TÅNGRING

ikael Wester, marknadschef pÄ Bioservo, blir inte rÀdd nÀr jag frÄgar om jag fÄr ge honom ett rejÀlt handslag. Jag har dragit pÄ mig Ironhand 2.0 vilket lÄter respektingivande. Men den gör mig egentligen inte starkare. PoÀngen för industriarbetare Àr snarare att den lÄser greppet. Arbetaren kan hÄlla slÀggan eller borrmaskinen lÀngre tid med mindre anstrÀngning. Syftet Àr att minska risken för förslitningsskador. Industriarbetare kan bÀra den smidiga krafthandsken under sina vanliga arbetshandskar. MÀnniskofingrar har senor till muskler i armarna och pÄ motsvarande sÀtt har krafthandsken tunna vajrar som löper utmed armen till motorer, batterier och styrning i ett pack pÄ ryggen eller midjan. Vajrarna Àr sÄ diskreta att

konfigurera varje finger. Det gĂ„r att anpassa graden av lĂ„sning och stĂ€lla in tröskelvĂ€rden för nĂ€r lĂ„sningen ska aktiveras för att du Ă€ven ska kunna arbeta med precision. Eller för att borr­ maskinistens pekfinger ska vara fristĂ„ende. Det gĂ„r att koppla fingrar till varandra, sĂ„ att om exempelvis tummen greppar ska Ă€ven lillfinger och ringfinger göra det. En inlĂ€rningsfunktion, Smart Assist, kan sjĂ€lv upptĂ€cka och anpassa sig till att hĂ€nderna arbetar mest dynamiskt eller statiskt – det vill sĂ€ga om handsken förvĂ€ntas lĂ„sa eller assistera.

Handsken adderar kraft nÀr sensorer i fingrar och handflata kÀnner att anvÀndaren griper tag om nÄgot.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 12/21

TEMA: MEDTECH & HEALTH FAKTA

Ergonomer har fÄtt drömverktyg

hand

ELEKTRONIKTIDNINGEN 12/21

kommit in pĂ„ hundra enheter, ocksĂ„ den frĂ„n Frankrike. – Frankrike Ă€r framĂ„t inom att titta pĂ„ lösningar för att hjĂ€lpa industriarbetare till en bĂ€ttre ergonomi. SĂ„ det Ă€r nog ingen slump att det blivit just Frankrike. Konkurrenter finns inte, enligt Bioservo. Inom rygg, ben, skuldror och armar finns mĂ„nga aktörer. – Men vi Ă€r unika pĂ„ hĂ€nder. Det Ă€r svĂ„rt. Det har en hög tröskel. Vi har hĂ„llit pĂ„ sedan 2006. Det Ă€r lĂ€tt att göra nĂ„got som bara kniper tag. Men det dynamiska – att uppfatta vad operatören vill göra, och hjĂ€lpa med det – det Ă€r komplicerat. NĂ€rmaste konkurrerande teknik Ă€r snarast avlastning via vajersystem frĂ„n taket. N U S K A B I O S E R V O fokusera mer pĂ„ Carbonhand. OcksĂ„ hĂ€r Ă€r marknaden gigantisk. – Bara pĂ„ den marknaden vi vĂ€nder oss till finns mer Ă€n 150 miljoner potentiella patienter som skulle gynnas av att anvĂ€nda en handske som assisterande hjĂ€lpmedel eller i rehabiliterande syfte. Det sistnĂ€mnda Ă€r spĂ€nnande.

Att en hand tappar sin funktion Ă€r delvis en neurologisk effekt. HjĂ€rnan kan ge upp och sluta stödja funktionalitet som kroppen egentligen klarar av. HĂ€pnadsvĂ€ckande nog kan hjĂ€rnan Ă„teruppvĂ€cka en förlorad funktion om den luras att tro att den fungerar. Om strokepatienter fĂ„r titta pĂ„ sin friska hand genom en spegel kan hjĂ€rnan luras att tro att det Ă€r den sjuka handen som fungerar igen – och vĂ€cka liv i den. Krafthandsken borde kunna göra samma trick med sin Ă€nnu mer övertygande illusion. Efter Carbonhand och Ironhand finns fler idĂ©er. En lĂ€ttare industriversion kan vara pĂ„ gĂ„ng – snarare för att lyfta skrivare och arbeta med mus Ă€n att slĂ„ med slĂ€gga och anvĂ€nda tunga borrmaskiner. Gamla golfare som börjar tappa greppet skulle kunna fĂ„ en konsumentversion. Ytterligare en idĂ© Ă€r en handske som Ă€r till bara för att mĂ€ta belastning. IngenjörsmĂ€ssigt Ă€r planen nu att skapa en generell plattform för att lĂ€ttare kunna ta fram och underhĂ„lla olika versioner. JAN TÅNGRING jan@etn.se

E N A D M I N I S T R ATÖ R S A P P ­hĂ„ller koll pĂ„ hela arbetsplatsuppsĂ€ttningar av handskar, anvĂ€ndare och arbetsstationer. Den genererar sĂ„ kallade riskrapporter över krafterna enligt ergonomiska standarder Ergonomen fĂ„r en rapport med kurvan som ramas in av tre zoner: en dĂ€r belastningen Ă€r ofarlig, en dĂ€r det krĂ€vs aktsamhet och en röd zon dĂ€r arbetet Ă€r för hĂ„rt eller lĂ„ngvarigt. ÅtgĂ€rden kan bli att arbetsplatsen Ă€ndras eller verktyget anpassas. Eller sĂ„ kan arbetaren trĂ€nas att ta andra grepp, om det Ă€r vad som Ă€r problemet. Eller sĂ„ kan krafthandsken sĂ€ttas in. – Med vĂ„r handske kanske du kan göra en uppgift under tvĂ„ timmar per dag istĂ€llet för en.

BIOSERVO

kunna mĂ€tta den marknaden. Idag Ă€r volymerna Ă€nnu inte större Ă€n att slutmonteringen kan ske i Kista i ena Ă€nden av det kontorslandskap som ingenjörerna sitter i. Ironhand slĂ€pptes 2019. Den viktigaste skillnaden mot den medicinska Carbonhand Ă€r robustheten. – Den ska hĂ„lla för helt andra miljöer. NĂ€r vi började anvĂ€nda vĂ„ra handskar i industrin gick de sönder rĂ€tt omgĂ„ende. Det var helt andra krafter, kemikalier, smuts och damm. En första order pĂ„ hundra handskar kom frĂ„n uthyraren Loxam som i sin tur hyr ut dem till bland annat Air France. Med vind i seglen anstĂ€lldes Mikael Wester Ă„r 2020 för att marknadsföra. Han rullade upp Ă€rmarna. – Men sedan vet vi vad som hĂ€nde i mars. Man var inte vĂ€lkommen nĂ„nstans. I vĂ€ntan pĂ„ att pandemin ska lĂ€gga sig har Bioservo passat pĂ„ att finslipa Ironhand. Det fanns gott om Ă„terkoppling frĂ„n kunderna. SĂ„ i juni slĂ€pptes Ironhand 2.0. Bioservo har ocksĂ„ passat pĂ„ att bygga ett nĂ€tverk av distributörer. Ytterligare en order har

JAN TÅNGRING

Mikael Wester anstĂ€lldes för att marknadsföra handsken – dĂ„ kom pandemin.

Ergonomer av idag kan titta pĂ„ ansiktsuttrycket för att ”mĂ€ta” en arbetarens anstrĂ€ngning. Med Ironhand fĂ„r de istĂ€llet hĂ„rda data – en komplett tidslogg med belastningar per finger om de sĂ„ vill. MĂ„nga typer av arbeten automatiseras – men just handintensivt arbete Ă€r nĂ„got som robotar haft problem med, sĂ„ de finns kvar. – Det kan vara arbeten som Ă€r repetitiva, stĂ€ller höga krafter för hĂ€nderna eller innebĂ€r ogynnsamma vinklar. Men Ironhands insats Ă€r inte bara avlastningen i sig. En mycket viktig bonus Ă€r att handsken ocksĂ„ hĂ„ller koll pĂ„ den faktiska belastningen. Sensorer loggar krafterna som handen utsĂ€tts för under hela arbetspasset. Den ger facit till arbetare och ergonomer. De Ă€r inte hĂ€nvisade till subjektiva bedömningar.

Krafthandsken skapar som bonus en logg över handens belastning – en dröm för arbetsplatsens ergonomer.

13

TEMA: MEDTECH & HEALTH

Tolv pulsklockor och en badring mĂ€ter blodflödet TrycksĂ„r Ă€r lĂ„ngdragna, innebĂ€r enormt lidande och i vĂ€rsta fall kan de leda till döden. Dessutom medför de stora kostnader för bĂ„de Ă€ldre- och sjukvĂ„rden. Ett lĂ€ttanvĂ€nt mĂ€tinstrument frĂ„n Linköpingsföretaget PU sensor kan pĂ„ ett objektivt och snabbt sĂ€tt bedöma risken för trycksĂ„r vilket gör att det gĂ„r att sĂ€tta in före-byggande Ă„tgĂ€rder i tid. – Om man trycker pĂ„ sin hud ska kĂ€rlen streta emot, men hos ungefĂ€r 20 procent av alla mĂ€n­ niskor hĂ€nder det nĂ€stan inte alls, sĂ€ger Johannes Walfridsson, vd pĂ„ PU sensor. Resultatet blir att blodflödet reduceras. DĂ€rmed fĂ„r cellerna inget syre och ingen nĂ€ring plus att restprodukterna inte transporteras bort. Till sist dör cellerna och det bildas sĂ„r som kan gĂ„ hela vĂ€gen in till benet. TrycksĂ„r, eller liggsĂ„r som det

14

kallades förr i vĂ€rlden, Ă€r inte kopplat till Ă„lder utan kan lika gĂ€rna drabba unga, men eftersom det Ă€r mest Ă€ldre som ligger eller sitter stilla lĂ€nge Ă€r problemet vanligare i den gruppen. – Det blir stora och djupa sĂ„r som Ă€r otroligt smĂ€rtsamma, man kan dö av dem om de inte hejdas eftersom det uppstĂ„r sepsis, blodförgiftning. Att vĂ„rda personer som fĂ„tt trycksĂ„r Ă€r kostsamt och tar mycket resurser sĂ„ dĂ€rför görs en

riskbedömning nĂ€r patienterna kommer in. – Den Ă€r helt subjektiv med bedömning av kĂ€nsel, allmĂ€ntillstĂ„nd och annat. UngefĂ€r 20 procent av de som bedöms klassas som riskgrupp och fĂ„r förebyggande Ă„tgĂ€rder med regelbunden vĂ€ndning, sĂ€rskilda madrasser, extra uppsikt eller annat. T Y VÄ R R Ä R U N G E FÄ R hĂ€lften av de personer som fĂ„r trycksĂ„r inte klassade som riskgrupp. – Vi vill tillföra ett vĂ€rderingssĂ€tt som Ă€r objektivt, som mĂ€ter vad som hĂ€nder, sĂ€ger Johannes Walfridsson. Företaget har tagit fram ett instrument som kan göra bedömningen pĂ„ ett objektivt sĂ€tt. – Jag har jobbat som innovationsrĂ„dgivare till startups och

FOTO: CRELLE

Vill förhindra lidande och miljardkostnader

FOTO: CRELLE

MÀtningarna görs vid ryggslutet eftersom det Àr den plats dÀr flest personer fÄr trycksÄr.

Johannes Walfridsson

jag brukar inte rekommendera att lĂ€gga ut sĂ„na viktiga kĂ€rnverksamheter. Produkten har ett liv, man lĂ€gger till funktioner, fixar brister och lever med den. Utvecklingen av det uppkopplade instrumentet har dĂ€rför gjorts internt, det gĂ€ller bĂ„de hĂ„rd- och mjukvara. SjĂ€lva mĂ€tmetoden baseras pĂ„ mĂ„ngĂ„rig forskning vid Linköpings universitet av docent Margareta Lindgren och professor Anna-Christina Ek. – Den utrustning de anvĂ€nde i sin forskning var stor och klumpig, det var en dator pĂ„ en vagn de rullade runt. Dessutom var stabiliteten i anvĂ€ndningen inte perfekt. Johannes Walfridsson trĂ€ffade de tvĂ„ Ă€ldre forskarna för fem Ă„r sedan pĂ„ Venture Arena i Linköping, ett event dĂ€r företag och ELEKTRONIKTIDNINGEN 12/21

TEMA: MEDTECH & HEALTH

Systemet bestÄr av en mindre lÄda för elektroniken kopplad till en kreditkortsstor platta med sensorer plus en uppblÄsbar kudde som lyfter upp patienten och dÀrmed gör det möjligt att jÀmföra blodflödet vid belastning och avlastat.

personer söker nya samarbeten. Han var dĂ€r för att hitta nĂ„got nytt att sĂ€tta tĂ€nderna i och de letade nĂ„gon som ville gör en produkt av deras forskning. Knappt fyra Ă„r senare, i ­februari 2021, var instrumentet som döpts till PU sensor dĂ€r PU stĂ„r för Pressure ulcer (trycksĂ„r pĂ„ engelska) klart för en kommer­ siell lansering. – Man har forskat runt sĂ„nt hĂ€r pĂ„ flera stĂ€llen i vĂ€rlden men vad jag kĂ€nner till Ă€r vi först. PU sensor bestĂ„r av en mindre lĂ„da för elektroniken kopplad med sladdar till en kreditkortsstor platta dĂ€r sensorerna sitter. Dessutom finns vad som kan

liknas vid en uppblĂ„sbar kudde som placeras runt sensorkoret för att lyfta upp patienten och dĂ€rmed göra det möjligt att jĂ€mföra blodflödet vid belastning och avlastat. – Plattan innehĂ„ller motsvarande 12 pulsklockor som lyser in och mĂ€ter det ljus som kommer tillbaka. E N P U L S K LO C K A Ă€r dock bara intresserad av hur snabbt hjĂ€rtat slĂ„r medan PU sensor mĂ€ter amplituden pĂ„ pulserna med hjĂ€lp av tvĂ„ ljusvĂ„glĂ€ngder. Det ger ett mĂ„tt pĂ„ hur mycket blod som pumpas runt. Genom att mĂ€ta obelastat och

sedan belastat med patientens egen vikt gĂ„r det att avgöra om det finns risk för trycksĂ„r. Det handlar dock inte om absoluta vĂ€rden utan skillnaden mellan belastat och obelastat vilket inte pĂ„verkas av hudtyp, hudfĂ€rg eller andra parametrar som kan skilja frĂ„n en person till en annan. Sensorplattan och den uppblĂ„sbara kudden fĂ€sts vid ryggslutet hos patienten som ligger pĂ„ rygg under mĂ€tningen. Att man valt ryggslutet beror pĂ„ att det Ă€r den plats dĂ€r flest personer fĂ„r trycksĂ„r. – DĂ€rför har forskare intresserat sig för den platsen och det finns mest data att gĂ„ pĂ„. Resultat bli ett ja eller nej plus ett graderat vĂ€rde som sparas i en databas. – Vi har Ă€nnu inte hittat nĂ„gon person det inte fungerat pĂ„ men skulle instrumentet inte fĂ„ tillrĂ€ckligt data sĂ€ger det ifrĂ„n. Sensorplattan Ă€r en förbrukningsdetalj som kan Ă„teranvĂ€ndas ett antal gĂ„nger. Den fĂ€sts med dubbelhĂ€ftande tejp som

slĂ€pper igenom ljuset. Företaget har ett godkĂ€nt patent kring mĂ€tmetoden och uppbyggnaden av instrumentet. Det första kommersiella systemet levererades i februari till ett Ă€ldreboende i Sundbyberg. – Nu sĂ€ljer och levererar vi hela tiden, bĂ„de i Sverige och utomlands. P R O D U K T E N Ă€r CE-mĂ€rkt enligt det medicintekniska direktivet som gĂ€ller i hela EES-omrĂ„det. I princip handlar mĂ€rkningen om att den som sĂ€tter produkten pĂ„ marknaden mĂ„ste kunna visa att nyttan Ă€r större Ă€n den potentiella skadan. – Varje mĂ€tning Ă€r en belastning av patienten sĂ„ man mĂ„ste kunna visa att produkten har en viss funktion. Idag har företaget tio anstĂ€llda Ă€ven om alla inte arbetar heltid. För att finansiera utvecklingsarbetet har företaget tagit in riskkapital vid tre tillfĂ€llen, det senaste inbringade tio miljoner kronor.

PER HENRICSSON per@etn.se

Discover Our Product Portfolio â–Ș Photodiodes â–Ș IR Components â–Ș Laser Modules â–Ș Laser Diodes

â–Ș Fiber Optics â–Ș Laser Optics â–Ș Motion Control

www.lasercomponents.se 2020_LCN_Ad-Portfolio_185x135.indd 1

ELEKTRONIKTIDNINGEN 12/21

26.10.2020 10:07:49

15

TEMA: MEDTECH & HEALTH

Siktar pÄ elektrisk medicinsk En strumpa med inbyggda elektroder som elektriskt stimulerar underbenet för att förhindra blodpropp Àr vad forskare vid Smart Textiles vid Högskolan i BorÄs Àr med och utvecklar. Resultatet Àr sÄ lovande att en kommersialisering Àr pÄ gÄng.

Prototyp av ett plagg för de nedre extremiteterna. Den bestÄr av en ­oelastisk bakre del och en elastisk sida. Tillsammans skapar de god kontakt för elektroderna som Àr inbyggda i plagget.

behandling av blodoperation av hĂ€lsenan – propp och har kommit ökar risken ytterligare. betydligt lĂ€ngre. – NĂ€r vi rör oss akti– Kring det senare har verar inte bara rörelsen ett företag precis bildats i blodflödet i benen utan Stockholm och det finns venklaffarna som puffar patentansökningar pĂ„ blodet mot hjĂ€rtat gĂ„ng, sĂ€ger Nils-Krister aktiveras Ă€ven neuroPersson, och fortsĂ€tter: Nils-Krister Persson muskulĂ€rt. Rör vi oss – Jag Ă€r ledsen att jag inte finns ingen sĂ„dan inte kan berĂ€tta mer om patentaktivering och dĂ„ kan det bli sĂ„ tankarna, men det visar vĂ€l att normala antikoagulerings­ Ă€ndĂ„ att det finns en ganska hög faktorer inte utlöses i blodet. mogenhet i detta, Ă€ven om vi inte Risk finns för att en orörlig Ă€r fĂ€rdiga. patient fĂ„r en djup bentrombos, vilket Ă€r vanligast och allvarligt. Klart allvarliga Ă€r det dock om U P P R I N N E L S E N till sock-projektet proppen börjar röra sig mot Ă€r att förebygga och behandla lungtrakten dĂ€r den kan ge lungblodpropp (trombos) som embolism som Ă€r livshotande. uppstĂ„r i framför allt benen. En – VĂ„r tanke Ă€r att göra en relativt vanlig dödsorsak idag Ă€r strumpa med inbyggda elektrolungemboli, som ofta hĂ€rstamder som lurar kroppen att tro att mar frĂ„n en propp i benet. den Ă€r i rörelse. En sĂ„dan strumpa Ett inaktivt liv ökar risken kan till exempel ingĂ„ som en liten att drabbas markant, och blir armering under ett gips. en person dessutom inlagd pĂ„ En pulsad signal anvĂ€nds för sjukhus för en operation som gör att simulera rörelse i underbenet. hen sĂ€ngliggande – exempelvis PATRIK SVEDBERG

T

raditionellt handlar smarta textilier om sensorik – att med elektricitet mĂ€ta och kĂ€nna av nĂ„got. Det kan vara klĂ€der, sĂ€nglinne eller andra textiler som förses med sensorer för att mĂ€ta exempelvis EKG (hjĂ€rtat) eller EMG (muskler). – Det vi börjat med hĂ€r Ă€r nĂ€sta steg. Det Ă€r aktuering. Vi pĂ„verkar bĂ€raren av klĂ€derna, förklarar Nils-Krister Persson, ansvarig för forskningen vid Smart Textiles vid Högskolan i BorĂ„s. Tanken Ă€r att i framtiden kunna ersĂ€tta vissa lĂ€kemedel med textilier med inbyggd elektricitet. OmrĂ„det heter electroceutical och kan jĂ€mföras med farmaceutisk, som Ă€r kemisk medicinsk behandling. Just nu pĂ„gĂ„r tvĂ„ tydliga sĂ„dana projekt vid Smart Textiles (se faktaruta). Det ena har precis startat och ska titta pĂ„ smĂ€rtbehandling för Ă€ldre. Det andra, kallat Smart socka, fokuserar pĂ„

FAKTA

TvĂ„ projekt som stimulerar Det treĂ„riga projektet ”Smart socka” – beskrivet intill – startade 2019. Högskolan i BorĂ„s driver det med Karolinska Universitetssjukhuset (KS) och KTH. MĂ„let Ă€r att pĂ„ elektrisk vĂ€g förebygga och behandla blodpropp som kan uppstĂ„ i benen orsakat av stillaliggande efter, ofta till synes enkla, kirurgiska ingrepp. Resultatet Ă€r sĂ„ lyckat att en kommersialisering Ă€r pĂ„ gĂ„ng. Projektet finansieras av Vinnova. Projektet ”Lisa – vardagens nĂ€rvarande Ă€ldreteknologi” Ă€r nystartat och har liknande angreppssĂ€tt som det nyss nĂ€mnda. HĂ€r ska prototyper av ett klĂ€desplagg som kan hjĂ€lpa Ă€ldre att hantera lĂ„ngvarig smĂ€rta tas fram. Projektet Ă€r ett samarbete mellan Smart Textiles och Karolinska Universitetssjukhuset. Det Ă€r tvĂ„Ă„rigt och finansieras genom Familjen Kamprads stiftelse.

16

Prototyp av en ­elektrostimulerande byxa. HÀr syns ut­sidan med kontaktpunkter som tillÄter att forskarna kopplar in ­signalerna. Elektroderna som sitter pÄ insidan Àr gjorda i textilt material. Byxan Àr mjuk och smidig och gjord i en blandning av polyester-bomullelastan som ger god hudkontakt.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 12/21

behandling FAKTA

Inget smart i smarta textilier Nils-Krister Persson ansvarar för forskningen inom Smart Textiles Technology Lab vid Högskolan i BorĂ„s. Han menar att ordvalet ”smart” Ă€r ett buzzword Ă€mnat att attrahera, pĂ„ samma sĂ€tt som i uttrycken smarta fönster, smarta toaletter och smarta telefoner. Begreppsförvirringen kommer frĂ„n engelskan, som Ă€ven anvĂ€nder ”smart” till nĂ„got som Ă€r bra eller lite extra. Ta till exempel det engelska uttrycket ”smart restaurants”. – Vi associerar smart till intelligent, men hĂ€r Ă€r det helt förkastlig. Det finns ingen intelligens i de textilier vi gör, konstaterar Nils-Krister Persson.

Det Ă€r vĂ€sentligen tre paramet­ rar som forskarna jobbar med: strömmens amplitud, frekvens och pulslĂ€ngd. HĂ€r anvĂ€nds ett pulstĂ„g med en grundfrekvens pĂ„ ett tiotal hertz och en ström pĂ„ nĂ„gra milliampere. FörhĂ„llandet mellan de tre parametrarna Ă€r intressant eftersom behandlingen depolariserar de yttersta cellskikten. Sedan projektet startade för tvĂ„ och ett halvt Ă„r sedan har ett flertal prototyper tagits fram. – Vi har tittat pĂ„ att göra strumporna pĂ„ ett rationellt sĂ€tt, sĂ„ vi stickar dem i ett enda stycke dĂ€r vissa partier har vanligt garn, medan ytor som sitter anatomiskt stickas som elektroder. vanliga kompressions­ strumpor som gĂ„r att köpa pĂ„ apoteket, och har Ă€ven en viss kompression. Forskningen har nĂ€mligen visat att ett visst tryck kan vara ett sĂ€tt att minska impedansen nĂ€r torra elektroder anvĂ€nds. Även en liten gnutta fukt gör skillnad. – DĂ€r jobbar vi med lite olika tekniker, ett Ă€r att skapa svett genom att göra vissa delar av strumpan tĂ€tare. Bara en droppe gör skillnad. Kliniska prövningar pĂ„ liggan­ de personer har visat att idĂ©n fungerar. Med hjĂ€lp av ultraljud har forskarna kunnat konstatera att den elektriska strumpan ökar blodflödet. DE LIKNAR

ELEKTRONIKTIDNINGEN 12/21

Just nu skruvas det pĂ„ flera parametrar för att optimera resultatet. Hur jĂ€mnt skickade elektroderna Ă€r, var de placeras samt deras torrhet Ă€r nĂ„gra av­ görande detaljer. – Den delen Ă€r intressant, men lite för tajt kopplat mot det företag som just nu hĂ„ller pĂ„ att startas. Jag kan sĂ€ga att vi har fĂ„tt bra förstĂ„else för vilka faktorer som spelar roll, samtidigt Ă€r det ett vĂ€ldigt komplicerat system, sĂ€ger Nils-Krister Persson. Kanske den största utmaningen i projektet Ă€r att tillverka strumpan i ett stycke. Den stickas som ett litet kretskort med en mĂ€ngd inbyggda ledare till elektroderna som placerar som enskilda öar. – TextilmĂ€ssigt Ă€r det en extrem utmaning. En strumpa stickas ju som en spiral, men vi vill ju ha ledare pĂ„ tvĂ€rsen, lĂ€ngs med benet, det Ă€r knepigt. Vi Ă€r verkligen nere pĂ„ enskild garntrĂ„d i stickningen, och för det krĂ€vs specialbyggda stickmaskiner. Det enda som inte integreras Ă€r drivningen, som inte heller Ă€r fokus i detta projekt. Drivningen lĂ€ggs istĂ€llet i en liten box och placeras sedan i en stickad ficka pĂ„ strumpan. Den lĂ„ngsiktiga tanken Ă€r att en strumpa ska kunna anpassas till en individ pĂ„ samma sĂ€tt som ortopediska hjĂ€lpmedel görs idag. En dator lĂ€ser av storleken pĂ„ en person för att sedan skapa en skrĂ€ddarsydd strumpa till individen. – Vi har andra projekt som hĂ„ller pĂ„ att titta pĂ„ detta. I detta sammanhang lĂ„ter det kanske lite lustigt, men vi talar om sömlös integration, skrattar NilsKrister Persson. Innan projektet avslutas till sommaren finns en hel del kvar att göra. En sĂ„dan har att göra med att skapa ett anvĂ€ndarinterface – en viktig detalj för bĂ„de patient och anhörig, men ocksĂ„ vĂ„rdpersonal. – Kliniska prövningar har visat att idĂ©n fungerar men det Ă€r klart att det Ă€ven behöver göras lĂ„ngtidsmonitorering och annat ovanpĂ„ detta, konstaterar NilsKrister Persson.

SG2520 SERIES

Tiny high stability crystal oscillator for networking 5G, 40G/100G/400G, router/switch, server Network infrastructure has become more essential than ever as the data traffic grows due to the implementation of 5G applications such as IoT and ADAS. This application requires small crystal oscillators with low jitter and high stability and the SG2520 series meets all these attributes. SG2520EGN/ SG2520EHN

Modell no.

SG2520VGN/ SG2520VHN

Output freq. range

25 MHz to 500 MHz

25 MHz to 500 MHz

Size typ.

2.5 × 2.0 × 0.74 mm

2.5 × 2.0 × 0.74 mm

Operating temp.

-40 to +85°C

-40 and 105°C

Freq. tolerance 10-6

±25, ±30 ±50 / ±20

±25, ±30 ±50 / ±20

Current consumption

60 mA Max.

28 mA Max.

Phase jitter (12 kHz to 20 MHz)

70 fs Max. (156.25 MHz)* 50 fs Max. (491.52 MHz)*

60 fs Max. (156.25 MHz)* 50 fs Max. (491.52 MHz)*

Output type

LV - PECL

LVDS

*Output frequency

BENEFITS Smaller form factor (2520) that solves PCB layout constraints for QSFP-DD transceivers High freq. fundamental oscillation with our HFF-crystal enables low jitter as 19 fs Typ.

In-house IC enables total tolerance ±20 × 10-6 including 105 °C operation and 10-year aging Recommended by major DSP vendors for PAM4 / 400ZR

Tel.+46 8 505 549 00 sales_sweden(at)rutronik.com

www.rutronik.com

ANNA WENNBERG anna@etn.se

COMMITTED TO EXCELLENCE

Consult

|

Components

|

Logistics

|

17

Quality

TEMA: MEDTECH & HEALTH

IKEL

Av Andrew Burt, Analog Devices

PE R

R TA T

Ett optiskt, ett för bioimpedans och ett för EKG

EX

Tre mÀtsystem pÄ ett chip Andrew Burt har titeln Executive Business Manager, Industrial & Healthcare Business Unit pÄ Analog Devices. Han arbetar med affÀrsutveckling av sensorer, optiska moduler och algoritmer för sjukvÄrdstillÀmpningar. LikasÄ Àr han med och definierar nya sensorer med fokus pÄ hÀlso- och sjukvÄrd. Andrew har studerat elektroteknik pÄ Oxford Brookes University i Storbritannien.

U

tbildad sjukvĂ„rdspersonal har lĂ€nge förstĂ„tt att vitalparametrar Ă€r de viktigaste indikatorerna pĂ„ en patients hĂ€lsa, Ă€ven om den pĂ„gĂ„ende covid-19-pandemin ocksĂ„ har ökat förstĂ„elsen för hur betydelsefulla de Ă€r hos oss andra. De allra flesta mĂ€nniskor som Ă€r satta under kontinuerlig övervakning av vitala funktioner Ă€r troligen tyvĂ€rr redan i en sjukhusmiljö, dĂ€r de behandlas för ett akut tillstĂ„nd. Det vill den framtida hĂ€lso- och sjukvĂ„rden Ă€ndra pĂ„. IstĂ€llet för att anvĂ€nda vitalparametrar som en indikator pĂ„ hur vĂ€l en behandling fungerar – hur snabbt en patient Ă„terhĂ€mtar sig – kommer framtidsmodellen vara att anvĂ€nda kontinuerlig distansövervakning av vitala parametrar för att identifiera indikatorer pĂ„ begynnande sjukdomar. PĂ„ sĂ„ sĂ€tt fĂ„r sjukvĂ„rden ett verktyg som gör att den kan agera redan innan allvarlig sjukdom har utvecklats hos en individ. Det förvĂ€ntas exempelvis att nĂ€r allt fler sensorer med sĂ„ kallad klinisk kvalitet (clinical grade) kan integreras sĂ„ kommer det sĂ„ smĂ„ningom att driva pĂ„ utvecklingen av plĂ„ster för engĂ„ngsbruk som kan detektera vitala parametrar. Det blir ett hĂ€lsoplĂ„ster som kasseras och byts ut med jĂ€mna mellanrum – likt kontaktlinser. MĂ„nga hĂ€lso- och trĂ€ningsklĂ€der inkluderar redan olika sĂ€tt att mĂ€ta vitala funktioner. TrovĂ€rdigheten i avlĂ€sningen kan dĂ€remot vara tvivelaktiga av flera skĂ€l, exempelvis pĂ„ grund av att sensorerna som anvĂ€nds inte har hög kvalitet (inte klinisk kvalitet), de Ă€r inte placerade pĂ„ rĂ€tt plats och kontakten mot kroppen Ă€r inte bra. Dessa prylar kan visserligen vara tillrĂ€ckli-

18

ga för att tillfredsstĂ€lla den som vill observera sig sjĂ€lv tillfĂ€lligt med enkla och bekvĂ€ma wearables. DĂ€remot har de inte den prestanda och noggrannhet som krĂ€vs för att utbildad medicinsk personal ska kunna bedöma hĂ€lsan hos en individ och stĂ€lla en vĂ€lgrundad diagnos. De enheter som för nĂ€rvarande anvĂ€nds för att övervaka vitala tecken tillförlitligt över ett lĂ€ngre tidsintervall Ă€r samtidigt ofta bĂ„de skrymmande och obekvĂ€ma, med varierande grad av bĂ€rbarhet. I denna artikel granskar vi betydelsen av att mĂ€ta fyra vitala parametrar: blodets syre­ mĂ€ttnad (SpO2), hjĂ€rtfrekvens (HR, heart rate), elektrokardiogram (EKG) och andningsfrekvens (RR, (respiration rate). Vi övervĂ€ger vilken sensortyp som Ă€r den bĂ€sta för att ge en professionell avlĂ€sning av vardera parameter. Vi pekar Ă€ven pĂ„ bristerna med nuvarande mĂ€tlösningar innan vi slutligen introducerar en hĂ„rt integrerad hĂ€lsosensor – en AFE (analog front end) – som kombinerar funktionerna hos tre separata biosensorer i en kapsel. Det Ă€r en lösning som har potential att föra oss mycket nĂ€rmare det beskrivna konceptet med ett hĂ€lsoplĂ„ster för vitala parametrar. SyremĂ€ttnad i blodet Friska individer har typiskt mellan 95 och 100 procent syremĂ€ttnad (oxygen saturation) i blodet. Om SpO2, som stĂ„r för perifer kapillĂ€r syremĂ€ttnad, ligger pĂ„ 93 procent eller lĂ€gre kan det vara ett tecken pĂ„ att en person har andningsbesvĂ€r. Det Ă€r till exempel ett vanligt symptom hos covid-19-patienter, och dĂ€rför en viktig vitalparameter för medicinsk personal att övervaka regelbundet. Fotopletysmografi (PPG) Ă€r en optisk mĂ€t-

teknik dĂ€r ljus absorberas, sprids och Ă„terreflekteras i vĂ€vnad. Den anvĂ€nder flera LED:ar för att belysa blodkĂ€rl under hudens yta och fotodioder för att detektera den reflekterade ljussignalen. PĂ„ sĂ„ sĂ€tt gĂ„r det att berĂ€kna SpO2. Metoden Ă€r vanligt förekommande i produkter som bĂ€rs runt handleden. Samtidigt har ljussignalen en benĂ€genhet att störas av rörelser samt variationer i den omgivande belysningen, vilket i sin tur pĂ„verkar mĂ€tresultatet. Inom sjukvĂ„rden mĂ€ts istĂ€llet SpO2 med en fingerburen pulsoximeter (bild 2). Vanligen Ă€r den fĂ€st pĂ„ fingret hos en patient som inte kan flytta sig. Visserligen finns det batteridrivna och bĂ€rbara versioner, men de anvĂ€nds bara för att göra intermittenta mĂ€tningar. HjĂ€rtfrekvens och EKG En hjĂ€rtfrekvens (HR) pĂ„ mellan 60 och 100 slag per minut anses vanligen vara hĂ€lsosam, men tidsintervallet mellan enskilda slag Ă€r inte konstant. Ofta talar man om hjĂ€rtfrekvensvariationer (HRV), vilket betyder att hjĂ€rtfrekvensen Ă€r ett medelvĂ€rde uppmĂ€tt över flera hjĂ€rtslag. Hos en frisk person Ă€r hjĂ€rt- och pulsfrekvensen nĂ€stan identiska, eftersom blod pumpas runt i kroppen med varje sammandragning av hjĂ€rtmuskeln. Vissa allvarliga hjĂ€rtproblem kan dĂ€remot orsaka att hjĂ€rtfrekvens och pulsfrekvensen skiljer sig Ă„t. Ta tillexempel hjĂ€rtarytmier sĂ„som atriell fibrillering (Afib). DĂ„ pumpar inte varje muskelkontraktion i hjĂ€rta runt blodet i kroppen. ­IstĂ€llet kan blod samlas i hjĂ€rtats kamrar, vilket kan leda till ett livshotande tillstĂ„nd. Det kan vara svĂ„rt att detektera Afib dĂ„

ELEKTRONIKTIDNINGEN 12/21

Bild 1. En sjuksköterska dokumenterar vitala funktioner hos en patient pÄ gammaldags sÀtt, med papper och penna, vilket fortfarande sker pÄ mÄnga vÄrdinrÀttningar.

Bild 2. En pulsoximeter för fingret.

Bild 3. En HolterskÀrm kan anvÀndas för att ­kontinuerligt visa EKG.

arytmin ibland intrÀffar intermittent och enbart i korta övergÄende intervall. VÀrldshÀlsoorganisationen menar att en fjÀrdedel av all stroke (förr kallat slaganfall) hos personer över 40 Är Àr orsakad av Afib. DÀrför Àr det vÀldigt betydelsefullt att kunna upptÀcka och behandla denna typ av tillstÄnd. PPG-sensorer gör optiska mÀtningar med antagandet att hjÀrtfrekvensen Àr identisk med pulsfrekvensen, dÀrför kan metoden inte anvÀndas för att detektera Afib. ­IstÀllet krÀvs det att den elektriska aktiviteten hos hjÀrtat registreras kontinuerligt över ett lÀngre intervall; den grafiska representationen av hjÀrtats elektriska signal kallas ett EKG (elektrokardiogram). HolterskÀrmen Àr den vanligaste bÀrbara enheten för kliniskt bruk som kan anvÀndas för att visa EKG (se bild 3). Den anvÀnder fÀrre elektroder Àn avancerade stationÀra EKGskÀrmar, men kan ÀndÄ vara besvÀrlig och obekvÀm att anvÀnda sÀrskilt nÀr en patient ska sova.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 12/21

19

â–Č â–Č

Bild 4. Blockdiagram över MAX86178, ett monolitiskt chip som integrerar tre mÀtsystem: ett optiskt, ett EKG och ett för bioimpedans.

Andningsfrekvens Friska mÀnniskor tar mellan 12 och 20 andetag varje minut. En andningsfrekvens som överstiger 30 andetag per minut kan vara en indikation pÄ andnöd orsakad av feber eller nÄgot annat. Vissa bÀrbara lösningar anvÀnder accelerometrar eller PPG-tekniker för att faststÀlla andningsfrekvens. NÀr andningsfrekvensen dÀremot mÀts kliniskt anvÀnds antingen informationen i en EKG-signal eller en bioimpedanssensor (Bioz). Den senare definierar hudens elektriska impedans med hjÀlp av tvÄ eller fler elektroder som fÀsts vid patientens kropp.

20

IKEL

3-i-1-sensorlösning Ett blockdiagram över en AFE (analog front end) med medicinsk kvalitet (clinical-grade) visas i bild 4. Kretsen, MAX86178, integrerar funktionen hos tre separata sensorer: PPG, EKG och Bioz. Alla tre mĂ€tsystem kan synkroniseras. AFE:n har tvĂ„ kanaler för optisk datainsamling. De stöder upp till sex lysdioder och fyra fotodioder. LED:arna styrs av tvĂ„ 8-bitars drivare som hanterar hög ström. Mottagaren har tvĂ„ lĂ„gbrusiga, högupplösta kanaler för utlĂ€sning som var och en inkluderar en oberoende 20-bitars AD-omvandlare och en krets för utslĂ€ckning av omgivande ljus, vilket undertrycker ljuset med över 90 dB vid 120 Hz. EKG-kanalen Ă€r en komplett signalkedja med alla kritiska funktioner som Ă€r nödvĂ€ndiga för att samla in EKG-data av hög kvalitet, det betyder flexibel förstĂ€rkning, kritisk filtrering, lĂ„gt brus, hög ingĂ„ngsimpedans och flera biaseringsalternativ. Ytterligare en mĂ€ngd funktioner, exempelvis snabb Ă„terhĂ€mtning och upptĂ€ck av AC- och DC-avledning gör det möjligt att skapa robust drift i krĂ€vande tillĂ€mpningar sĂ„som armband med torra elektroder. Den analoga signalkedjan driver en 18-bitars sigma-delta-omvandlare vars samplingshastighet kan vĂ€ljas brett. Mottagarkanal hos Biozsensorn har EMIfiltrering och omfattande kalibreringsfunktioner. LikasĂ„ har den hög ingĂ„ngsimpedans, lĂ„gt brus, programmerbar förstĂ€rkning, lĂ„goch högpassfiltrering som alternativ, samt en AD-omvandlare med hög upplösning. Det finns flera sĂ€tt att stimulera ingĂ„ngen. Det kan ske med ström som balanserad fyrkantsvĂ„g, med sinusformad ström och med spĂ€nning som bĂ„de kan vara sinus- och fyrkantvĂ„g. Dessa stimuli finns tillgĂ€ngligt i ett brett utbud av frekvenser och storlekar. Sensorn stöder Ă€ven tillĂ€mpningar sĂ„som bioelektrisk impedansanalys (BIA), bioelektrisk impedansspektroskopi (BIS), impedanskardiografi (ICG) och galvanisk hudrespons (GSR). Kretsen kommer kapslad i en WLP med 49 lödkulor. Den Ă€r mycket liten – bara 2,6 × 2,8 mm – vilket gör att den kan anvĂ€ndas i ett sĂ„ kallat bröstplĂ„ster av klinisk kvalitet. n

PE R

R TA T

I vissa avancerade sĂ„ kallade Health and Fitness Wearables anvĂ€nds idag FDA-godkĂ€nt EKG. DĂ€remot anvĂ€nds vanligen inte bioimpedans-teknik eftersom det krĂ€ver en separat sensorkrets. Förutom att Biozsensorer kan anvĂ€ndas för att detektera andning kan de ocksĂ„ anvĂ€ndas för bioelektrisk impedansanalys (BIA) och bioelektrisk impedansspektroskopi (BIS) – bĂ„da anvĂ€nds för att se fördelningen av fett, vĂ€tska och kroppcellsmassa (huvudsakligen muskelmassa). Sensorerna kan ocksĂ„ anvĂ€ndas för impedanskardiografi (ICG) och för att mĂ€ta galvaniskt hudsvar (GSR), vilket kan vara en bra indikator pĂ„ stress.

EX

TEMA: MEDTECH & HEALTH

Bild 5. Blockdiagrammet visar ett bröstplÄster med tvÄ vÄta elektroder som stöder bioelektrisk impedansanalys (BIA), kontinuerlig impedanskardiografi (ICG) samt mÀtning av EKG och av blodets syremÀttnad (SpO2).

Bild 6. Blockdiagrammet illustrerar hur AFE:n kan anvÀndas i en produkt som bÀrs runt handleden och bland annat kan göra bioelektrisk impedansanalys och mÀta EKG.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 12/21

PE R

R TA T

IKEL

BlodtrycksmÀtare som faktiskt mÀter blodtryck

EX

TEMA: MEDTECH & HEALTH

Av Chris Elliott, LMD Chris Elliott Àr erfaren

teknikchef pÄ LMD och en av företagets grundare. Han Àr akademiker och ingenjör och har arbetat med elektroniksystem under drygt 30 Är. Han Àr dessutom verksam som rÀtte­ gÄngsadvokat med regleringar som specialomrÄde.

Den enda blodtrycksmÀtare som inte behöver kalibreras.

G

ELEKTRONIKTIDNINGEN 12/21

SĂ„ innan du investerar i ”manschettfri” blodtrycksutrustning, frĂ„ga leverantören hur ofta du mĂ„ste ge den facit frĂ„n riktig blodtrycksmĂ€tare. D E T T R A D I T I O N E L L A S ÄT T E T för lĂ€kare att mĂ€ta blodtryck Ă€r med manschett och tryckmĂ€tare, sĂ„ kallad manometer. Stetoskop anvĂ€nds för att upptĂ€cka ljudet frĂ„n blodflödet. Manschetten placeras runt överarmen och blĂ„ses upp. ArtĂ€ren klĂ€ms ihop, eller ockluderas, och blodflödet stoppas. Trycket slĂ€pps sedan gradvis tills blodet börjar flöda igen. Vid den tidpunkten lĂ€ses det sĂ„ kallade systoliska trycket av. Trycket i manschetten balanserar bara trycket i artĂ€ren nĂ€r hjĂ€rtat dras samman (slĂ„r). Ett annat vĂ€rde, det diastoliska vĂ€rdet, lĂ€ses av nĂ€r blodflödet inte lĂ€ngre begrĂ€nsas. Det anger trycket mellan hjĂ€rtslagen. BĂ„da vĂ€rdena avlĂ€ses antingen via kvicksilverpelare eller tryckmĂ€tare. Det resulterande trycket uttrycks i det systoliska eller diastoliska vĂ€rdet. Ett hĂ€lsosamt blodtryck för vuxna ligger runt 120/80 mm Hg men varierar med mĂ„nga faktorer som Ă„lder, kondition, tid pĂ„ dygnet och koffeinintag. MĂ„nga automatiska blodtrycksmanschetter bygger pĂ„ samma princip som den manuella tekniken, men mĂ€ter istĂ€llet smĂ„ förĂ€ndringar kring artĂ€rerna nĂ€r hjĂ€rtat slĂ„r. Dessa orsakar en ökning av trycket i manschetten, vilket trycksensorn kĂ€nner av. De flesta har numera en smarttelefon. Dessutom blir smarta klockor och andra wearables (kroppsburen teknik) allt vanli-

gare. MÄnga appar har lanserats och sagts kunna uppskatta bÀrarens blodtryck med hjÀlp av kretsar eller sensorer. Lösningarna sÀgs bygga pÄ att blodtrycket uppskattas utan behov av trycksensor. De detekterar istÀllet ett vÀrde som Àr relaterat till pulsens hastighet genom artÀrerna. NÀr hjÀrtat slÄr pressas en puls av blod in i artÀrerna. Denna puls bildar en vÄg som fÀrdas cirka 10 meter per sekund, vilket gör att den nÄr kroppens extremiteter pÄ cirka 1/4 sekund. Delar av vÄgen reflekteras vid artÀrens förgreningar. Tryckets mönster blir dÀrmed i varje punkt en komplex funktion av vÄgens hastighet och individens fysiologi. Det Àr vÀl kÀnt att vÄgens hastighet beror av artÀrernas styvhet och inre tryck, vilket i princip betyder att man kan hÀrleda trycket frÄn hastigheten. Och sÄ fungerar de flesta av de senaste lösningarna för blodtrycksmÀtning. Men samtliga lider av en grundlÀggande begrÀnsning: att de mÄste kalibreras och ofta Àven omkalibreras med blodtrycksmanschett. Man mÄste först mÀta sitt blodtryck pÄ det vanliga sÀttet och ange uppmÀtt vÀrde till apparatem. Denna kommer sedan att tala om hur mycket vÀrdet har förÀndrats och efter nÄgra dagar eller veckor mÄste man mÀta igen med blodtrycksmanschett. Det Àr ingen överraskning att det behövs en första kalibrering. ArtÀrerna hos alla mÀnniskor har olika mönster och ser olika ut i detalj, och det gör Àven den tryckvÄg som skapas av hjÀrtat samt fördelningen av styvheter i olika typer av artÀrer.

21

â–Č â–Č

Ă„r det att mĂ€ta sitt blodtryck med medicinsk noggrannhet utan att sĂ€tta en manschett runt armen? MĂ„nga som lĂ€ser tidningarna ­skulle nog helt enkelt svara ”ja” och tro att det sĂ€kert finns otaliga lösningar för vem som helst nĂ€r behovet faller pĂ„. Men det stĂ€mmer inte riktigt. Det finns flera olika typer av lösningar i smarttelefoner och wearables för att mĂ€ta blodtryck. Men alla – utom en – krĂ€ver upprepade kalibreringar mot en riktig blodtrycksmanschett. De kan egentligen inte mĂ€ta blodtrycket utan bara hur blodtrycket förĂ€ndrats sedan senaste kalibrering. Högt blodtryck dödar ungefĂ€r 10 m ­ iljoner mĂ€nniskor Ă„rligen, nĂ€ra tre gĂ„nger fler i mĂ„naden Ă€n Covid-19 i Ă„r. Det Ă€r den enskilt största orsaken till tidig död. Det Ă€r vanligen enkelt att behandla – men dĂ„ vill det förstĂ„s till att man vet att man har det. Den första mĂ€tningen Ă€r den viktigaste. NĂ€r man gjort den vet man om man behöver konsultera lĂ€kare. Teknik som fungerar först efter att man har gjort första mĂ€tningen med annan teknik Ă€r inte mycket till hjĂ€lp. Den enda blodtrycksmĂ€tning som Ă€r vĂ€rd namnet Ă€r den som ger ett medicinskt korrekt absolutvĂ€rde. Det finns bara en produkt, LMD V-Sensor, som kan reproducera den klassiska manschetten som lĂ€kare kĂ€nner till, förstĂ„r och har litat pĂ„ under de senaste 100 Ă„ren. LMD V-Sensor anvĂ€nder det nydanande greppet att mĂ€ta pĂ„ fingertoppen istĂ€llet för via manschett. AnvĂ€ndaren ombeds att variera trycket.

PE R

R TA T

EX

TEMA: MEDTECH & HEALTH

IKEL

V-Sensor anvÀnder samma princip som den klassiska manschetten.

Upprepad omkalibrering Ă€r nödvĂ€ndig eftersom fysiologin förĂ€ndras. Hur styva artĂ€rerna Ă€r beror pĂ„ hur styv den omgivande vĂ€vnaden Ă€r, vilket i sin tur beror pĂ„ dess fukthalt, muskeltonus, mĂ€ngden fett och mĂ„nga andra fysiologiska och till och med psykologiska parametrar. LĂ„t oss titta pĂ„ hur de alternativa lösningarna fungerar. De kan delas in i fyra grupper. Det gemensamma Ă€r att de uppskattar förĂ€ndringar av blodtrycket utan att anvĂ€nda trycksensor. ‱ Vissa anvĂ€nder telefonkameran ‱ Vissa anvĂ€nder en optisk sensor ‱ Vissa anvĂ€nder en optisk sensor plus en annan sensor ‱ Vissa anvĂ€nder indirekta data Via telefonkameran Det finns appar som försöker uppskatta blodtrycket genom att avlĂ€sa pulsen pĂ„ ett finger (vanligtvis pekfingret) som hĂ„lls mot telefonkamerans lins eller skĂ€rm samtidigt som ficklampan lyser pĂ„ fingret. 10–15 sekunder senare kommer en avlĂ€sning. Kameran anvĂ€nds för att detektera artĂ€rernas ljusabsorption. NĂ€r artĂ€rerna expanderar absorberas mer rött ljus. Signalen stĂ„r dĂ€rför i relation till vĂ€vnaden kring artĂ€rerna. NĂ€r trycket stiger utvidgas artĂ€rerna enligt ett komplicerat beteende som uppstĂ„r ur en mĂ€ngd reflekterade vĂ„gor. Det Ă€r möjligt att anvĂ€nda en teknik kallad pulsvĂ„gsanalys för att upptĂ€cka egenskaper hos vĂ„gformens utseende som kan relateras till blodtrycket. Detta görs vanligtvis genom maskininlĂ€rning eller artificiell intelligens (AI) som utnyttjar data frĂ„n signaler som registrerats frĂ„n mĂ„nga olika personer som avlĂ€ser sitt blodtryck. MaskininlĂ€rningen

22

hittar ett sĂ€tt att relatera vĂ„gformen till blodtrycket. Denna redan i sig svĂ„ra analys blir Ă€nnu svĂ„rare av att vĂ„gformen beror av hur hĂ„rt fingret pressas mot kameran. Trycket i fingrets vĂ€vnad ökar nĂ€r fingret pressas mot kameran, sĂ„ artĂ€rernas omrĂ„de (som beror pĂ„ skillnaden mellan trycket inne i och utanför artĂ€ren) Ă€ndras. FörĂ€ndringen Ă€r inte konstant – den beror pĂ„ det momentana trycket – sĂ„ vĂ„gformen förĂ€ndras. Vissa appar gĂ„r Ă€nnu lĂ€ngre och hĂ€vdar att de kan anvĂ€nda AI för att analysera en videobild av ansiktet taget med selfiekameran, en teknik som kallas ”Transdermal Optical Imaging”. Tekniken Ă€r kontaktlös och Ă€r dĂ€rför oberoende av hur hĂ„rt man trycker. Viss publicerad forskning har visat att denna teknik kan förutsĂ€ga blodtrycket lika exakt som ett finger pĂ„ kameran. Men den enda utrustning av denna typ som godkĂ€nts av amerikanska lĂ€kemedelsmyndigheten FDA gör faktiskt inte ansprĂ„k pĂ„ att mĂ€ta blodtrycket alls. Och den Ă€r endast avsedd att anvĂ€ndas under noggrant kontrollerade förhĂ„llanden pĂ„ sjukhus. Via optisk sensor De flesta aktivitetsarmband och smartklockor har en diod som belyser handledens hud och optiska sensorer som gör mĂ€tningar av det reflekterade ljuset. Detta anvĂ€nds för att mĂ€ta pulsen. Om tvĂ„ ljusfĂ€rger anvĂ€nds kan Ă€ven blodets syremĂ€ttnad uppskattas. Dessa sensorer kan anvĂ€ndas pĂ„ samma sĂ€tt som kameran pĂ„ en telefon med fördelen att de Ă€r optimerade för att upptĂ€cka arteriellt blod och kan ge kontinuerlig övervakning. Problemet med dem Ă€r att trycket som de applicerar pĂ„ hudens yta pĂ„verkar vĂ„gformen och det kan Ă€ndras nĂ€r anvĂ€ndaren rör

sig (rörelseartefakter). Återigen Ă€r det nödvĂ€ndigt att kalibrera och omkalibrera ofta. NĂ„gra av de ledande produkterna levereras med automatisk manschett. Via optisk sensor och ytterligare en sensor Det finns lösningar som uppskattar pulsvĂ„gshastigheten direkt, snarare Ă€n att hĂ€rleda den frĂ„n vĂ„gformen i en perifer artĂ€r. Dessa kan i sin tur indelas i tvĂ„ grupper: ‱ De som utnyttjar EKG för att detektera den elektriska signal som fĂ„r hjĂ€rtat att pumpa eller som anvĂ€nder en accelerometer för att upptĂ€cka vibration nĂ€r hjĂ€rtat pumpar. ‱ De som utnyttjar tvĂ„ optiska sensorer för övervakning av olika platser pĂ„ samma ­artĂ€r och detekterar tidsfördröjningen av pulsen som fĂ€rdas mellan dem. EKG kan detekteras med hjĂ€lp av tvĂ„ elektroder, ofta ett finger pĂ„ varje hand. Smarttelefoner inkluderar rutinmĂ€ssigt en accelerometer sĂ„ att vibrationen kan detekteras genom att telefonen hĂ„lls mot bröstet. Tekniken har tvĂ„ begrĂ€nsningar Spikpulsen i ett EKG (det sĂ„ kallade QRSkomplexet som hĂ€rstammar frĂ„n olika positiva och negativa rörelser i hjĂ€rtat och dess ventiler) sammanfaller inte i tiden med det ögonblick dĂ„ blodpulsen matas ut. Det finns en fördröjning (PEP, Pre Ejection Period) som varierar frĂ„n person till person, sĂ„ tidsintervallet mellan spik och detektering i periferin Ă€r summan av PEP och propageringstiden. Hastigheten kan bara bestĂ€mmas om effektivt avstĂ„nd mellan hjĂ€rta och periferi Ă€r kĂ€nt. I praktiken görs detta med hjĂ€lp av en empirisk regel, frĂ„n till exempel hur lĂ„ng anvĂ€ndaren Ă€r.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 12/21

TEMA: MEDTECH & HEALTH

V-Sensor finns i kommande telefoner och wearables.

V-sensorn hittar mÄnga olika parametrar frÄn ­signalen som anvÀndaren sveper genom tryckomrÄdet. Programvaran e-Checkups analyserar dessa för att hitta det optimala mÄttet pÄ systoliskt och diastoliskt tryck. Diagrammet visar nÄgra av dessa parametrar, referens­vÀrden som mÀts med en traditionell manschett- och kvicksilverpelare, samt resultaten av analysen.

Problemet med tvĂ„ sensorer Ă€r noggrannheten. Pulsen i artĂ€ren hoppar inte upp direkt, utan stiger under en period av cirka 50 ms. Den varierar med trĂ€ning och Ă€ven mellan pulser. Det Ă€r svĂ„rt att mĂ€ta tidpunkten noggrannare Ă€n 10 ms, och vĂ„gen fĂ€rdas 100 mm under den tiden. TvĂ„ sensorer mĂ„ste vara ganska lĂ„ngt ifrĂ„n varandra för att ge en exakt uppskattning av vĂ„ghastigheten. Även om den kan faststĂ€llas kvarstĂ„r problemet att den varierar med alla de fysiologiska förĂ€ndringar som krĂ€ver upprepad omkalibrering. Via indirekta data En pĂ„ sistone uppmĂ€rksammad lösning Ă€r att anvĂ€nda pulsvĂ„gsanalys av pulsvĂ„gshastigheten tillsammans med omfattande indirekta data – exempelvis anvĂ€ndarens Ă„lder, lĂ€ngd, kön och vikt. Uppskattningen baseras pĂ„ maskinlĂ€rning pĂ„ dessa data, insamlade frĂ„n mĂ„nga mĂ€nniskor. Det sĂ€gs att lösningen kan göra en absolut uppskattning av blodtrycket utan behov av manschett­ kalibrering. Det rĂ„der osĂ€kerhet om hur effektivt detta tillvĂ€gagĂ„ngssĂ€tt Ă€r. En av dess ledande representanter har nyligen anslutit sig till det lĂ€ger som föresprĂ„kar rena pulsvĂ„gsanalyslösningar genom att erbjuda sin lösning tillsammans med manschett. Även om metoden fungerar vĂ€cker det djupare och mer bekymmersamma frĂ„gestĂ€llningar. Indirekta data kan redan i sig ge en bra uppskattning av blodtrycket. Data som an­ ges Ă€r det normala blodtrycket för en person som har en viss Ă„lder, lĂ€ngd, kön och vikt. Eftersom (per definition) de flesta av oss Ă€r normala ger detta en bra uppskattning i de flesta fall. Men dĂ€rmed missas de mĂ€nniskor

ELEKTRONIKTIDNINGEN 12/21

som Ă€r ”onormala”, och det Ă€r just för dem som en korrekt tidig upptĂ€ckt Ă€r avgörande. Internationell standard för blodtrycksmĂ€tare bygger pĂ„ genomsnittlig noggrannhet, sĂ„ en skattning som egentligen bara anger vĂ„rt förvĂ€ntade blodtryck kan slippa igenom eftersom det lilla fĂ„talet avvikelser kan ­drunkna i det stora flertalet ”normala”. V-Sensor – beprövad vetenskap i kombination med ny teknik Det finns bara en kĂ€nd teknik att mĂ€ta blodtryck noggrant och icke-invasivt: klassisk sĂ„ kallad ocklusion, dĂ€r tryck appliceras pĂ„ vĂ€vnaden som omger artĂ€ren för att balansera dess inre tryck.

En automatisk manschett mÀter det fallande trycket och detekterar tryckförÀndringen pÄ varje hjÀrtslag. FörÀndringen Àr noll nÀr artÀren alltid Àr ockluderad (över systoliskt tryck, SBP), liten nÀr artÀren aldrig Àr ockluderad (under diastoliskt tryck, DBP) och toppar dÀremellan. En processor i lösningen slÄr upp vÀrden för systoliskt och dia­ stoliskt tryck som matchar den uppmÀtta kurvan.

Det schweiziska företaget LMD anvĂ€nder ocklusionstekniken i en produkt ungefĂ€r i storlek som en jordnöt. Den har utvecklats under det senaste decenniet och integreras just nu i smarttelefoner och Bluetooth-aktiverade wearables. LMD:s V-sensor har en asic som gör berĂ€kningarna i telefonen. En MEMS-trycksensor inbĂ€ddad i flexibel harts överför trycket frĂ„n pekfingret till asicen. En nyckelskillnad mot konkurrerande lösningar Ă€r att den mĂ€ter blodtrycket med en trycksensor. De flesta vet inte att det finns artĂ€rer i pekfingret som ligger nĂ€ra hudens yta. Tryck pĂ„ dessa artĂ€rer orsakar att de kollapsar eller ockluderar pĂ„ samma sĂ€tt som nĂ€r en tryckmanschett sĂ€tts pĂ„ överarmen. Ett spelliknande grĂ€nssnitt i appen ser till att anvĂ€ndaren hĂ„ller rĂ€tt fingertryck i cirka 45 sekunder. V - S E N S O R N H A R D E S S U TO M en optisk sensor bestĂ„ende av tvĂ„ lysdioder och en fotodiod. Den optiska sensorn genomlyser huden och kan se blodflödet och mĂ€ta bĂ„de blodets syre­mĂ€ttnad (frĂ„n blodets fĂ€rg – hemoglobin reflekterar ljus) och puls. Dessutom har den en infraröd termometer som ger medicinskt exakta temperaturavlĂ€sningar frĂ„n skanning av pannan. Andningsfrekvensen ges av hur andningen pĂ„verkar pulsen. Asicen kan ocksĂ„ detektera EKG mellan anvĂ€ndarens bĂ„da hĂ€nder. LMD Ă€r den enda tillverkaren av enheter av detta slag. Efter att LMD utvecklat och patenterat tekniken togs en prototyp fram baserad pĂ„ samma vetenskapliga principer av oberoende forskare vid University of Michigan, som ocksĂ„ bekrĂ€ftat att metoden mĂ€ter blodtrycket exakt och tillförlitligt utan manschett. n

23

TEMA: MEDTECH & HEALTH

EX

Tejper som fÀster sensorer pÄ kroppen I

R TA T

PE R

IKEL

oT-utvecklingen har gjort det allt vanligare med biometriska sensorer som fÀsts vid huden. De kopplas upp för att övervaka medicinska tillstÄnd, förbÀttra prestationerna för professionella idrottare, logga personliga trÀningsprogram och annat. Det finns ingen universell tejplösning för medicinsk fixering av sensorer. Valet kan vara komplicerat. HÀnsyn tas till bland annat bekvÀmlighet, luftgenomslÀpplighet, fuktgenomslÀpplighet och vÀtskebestÀndighet. Ibland mÄste sensorn och tejpen i en nödsituation snabbt kunna avlÀgsnas och fÀstas pÄ nytt. 3M har en uppsÀttning medicinska tejper som fÀsts pÄ huden pÄ olika sÀtt. Nedan presenteras nÄgra av dem.

KO N S U M E N T P R O D U K T E R som smarta klockor med pulsmÀtare kan lÀtt fÀstas pÄ handleden. HjÀrtmÀtare för konsumenter kan spÀnnas fast runt bröstet för Ànnu bÀttre noggrannhet som inte bara beror pÄ en mer exakt sensor utan ocksÄ pÄ att hjÀrtmonitorn placeras pÄ ett sÀkert sÀtt över hjÀrtat. Sensorernas exakthet Àr direkt relaterad till bÄde typen av givare och en korrekt placering pÄ huden. MÄnga biometriska sensorer för medicinskt bruk mÄste fÀstas pÄ stÀllen dÀr det inte fungerar att anvÀnda rem. De kan dessutom behöva sitta tÀtare och fÀsta bÀttre mot hudytan för att fÄ en tillförlitlig avlÀsning. HÀr krÀvs medicinsk fixeringstejp för att hÄlla sensorn pÄ plats. De flesta medicinska fixeringstejper bestÄr av en skrivbar baksida som utgör sjÀlva tejpen, ett hÀftÀmne för att fÀsta tejpen pÄ huden och en avtagbar skyddsremsa som dras av för att exponera hÀftÀmnet. Ergonomiska faktorer avgör hur tejpens baksida konstrueras och vilket hÀftÀmne som anvÀnds.

Ergonomi för medicinsk fixeringstejp En viktig aspekt Àr vÀtskebestÀndighet. Vid lÄngvarig anvÀndning kan tejpen bli blöt om man ofta tvÀttar eller duschar omrÄdet, vilket leder till bristande vidhÀftning och otillförlitliga sensoravlÀsningar. VÀtskebestÀndighet medför ofta att tejpen tillverkas av polyeten med ett akrylbaserat medicinskt hÀftÀmne. Konstruktionen Àr inte bara vÀtskebestÀndig utan förhindrar Àven att vattenÄnga trÀnger igenom vid till exempel varmdusch eller i hög luftfuktighet.

24

Av Rolf Horn, Digi-Key Electronics

Rolf Horn, applikationsingenjör pĂ„ Digi-Key Electronics arbetar med teknisk support inom EMEA sedan 2014. Han Ă€r aktiv som skribent och redaktör pĂ„ Digi-Keys TechForum och maker.io. Rolf Horn har ett förflutet pĂ„ flera företag inom FPGA, mikrostyr­kretsar och processor­systen för industri och fordon. Han lĂ€ste till elektroingenjör pĂ„ University of Applied Sciences i MĂŒnchen och kan ses susa runt pĂ„ motorvĂ€garna i en BMW GS 100 av Ă„rsmodell 1988.

Ett kompletterande krav frĂ„n en enda leverantör, förĂ€r Ă„nggenomtrĂ€nglighet enklar lagerhanteringen och (MVTR) som anges i gram fukt ger konsekvent dokumenper kvadratmeter som matetationen mellan produkter, rialet slĂ€pper igenom under vilket kan förenkla inköp och en 24-timmarsperiod. minska felfrekvensen. I vissa situationer fĂ„r inte För appliceringar med vĂ€tska eller vattenĂ„nga paslĂ„ngvarig anvĂ€ndning tillsera tejpen alls (MVTR ≈ 0), verkar 3M tejpen 3M-4077 men i andra situationer kan av fiberduk (bild 1) med vit det vara nödvĂ€ndigt att lĂ„ta baksida av 0,16 mm tjock fukt, som till exempel svett, poly­uretan. Den anvĂ€nder ett passera igenom. DĂ„ anvĂ€nds hĂ€ftĂ€mne av akryl vilket gör Bild 1. Den medicinska en baksida av fiberduk som den mycket bekvĂ€m. Dess fixeringstejpen 3M 4077 gör att huden kan andas och rekommenderas för lĂ„ngvarig MVTR Ă€r specificerad till ~185 anvĂ€ndning i upp till 14 dagar. gm/mÂČ och den Ă€r en aning lĂ„ter svetten avdunsta. Den levereras i en praktisk Det finns vissa fall dĂ€r en vĂ€tskebestĂ€ndig och lĂ„ter hurulle som Ă€r mindre Ă€n 8 tum tejp mĂ„ste vara lĂ€tt att flytta den andas i upp till 14 dagar. i diameter. BILDKÄLLA: 3M MEDICAL MATERIALS sĂ„ att sensorn snabbt kan flytDen gĂ„r inte att placera om tas eller anvĂ€ndas ett begrĂ€noch rekommenderas endast sat antal gĂ„nger pĂ„ samma patient. Det finns för engĂ„ngsbruk, vilket gör att tejpen kan en mĂ€ngd olika hĂ€ftĂ€mnen för engĂ„ngs- anvĂ€ndas för biometriska sensorer med lĂ„ng tejper, men med silikonbaserade medicinska livslĂ€ngd som kasseras efter en applicering. hĂ€ftĂ€mnen kan sensorn lĂ€tt tas bort och fĂ€sPÅ S A M M A S ÄT T som övriga tejper som distas pĂ„ ett sĂ€kert sĂ€tt igen. Tejpens bekvĂ€mlighet Ă€r alltid viktig, i kuteras hĂ€r, levereras 4077 i rulle för att unsynnerhet nĂ€r det gĂ€ller tejper som anvĂ€nds derlĂ€tta anvĂ€ndningen. Rullen Ă€r mindre Ă€n under lĂ„ng tid. Tejper av fiberduk med Ă„t- 8 tum i diameter och kan lĂ€tt förvaras pĂ„ en minstone en mĂ„ttlig MVTR Ă€r vanligtvis de medicinsk avdelning eller i ett akutrum. För appliceringar av medicinsk fixeringsmest bekvĂ€ma, Ă€ven om polyetentejp kan vara ganska bekvĂ€m beroende pĂ„ konstruk- tejp dĂ€r huden mĂ„ste fĂ„ andas, mĂ„ste tejpen tion och placering. BekvĂ€mligheten beror ha en hög MVTR. För dessa tillĂ€mpningar erĂ€ven pĂ„ baksidans tjocklek och den tidspe- bjuds tejpen 1530 4” X 10YD med baksida av riod som en tejp anvĂ€nds. Tejp för lĂ„ngvarig 0,14 mm vit fiberduk av acetat. Den levereras anvĂ€ndning mĂ„ste vara bekvĂ€m i upp till en med ett medicinskt hĂ€ftĂ€mne av akrylat av vecka utan att orsaka obehag för patienten, kirurgisk klass. Konstruktionen medför en mycket hög och en tunnare baksida kan ge mer flexibiliMVTR pĂ„ 4 200 gm/mÂČ. Den gĂ„r inte att platet och komfort. cera om och har ingen vĂ€tskebestĂ€ndighet, Medicinska fixeringstejper frĂ„n 3M vilket gör den olĂ€mplig för de flesta biome3M Medical Materials tillverkar medicinska triska konsumenttillĂ€mpningar. Med hög MVTR och god bekvĂ€mlighet fixeringstejper som tar hĂ€nsyn till de ergoĂ€r tejpen specificerad för kirurgiska tillĂ€mpnomiska faktorer som diskuteras ovan. Att standardisera pĂ„ tejper tillgĂ€ngliga ningar och utökad övervakning av patienter

ELEKTRONIKTIDNINGEN 12/21

TEMA: MEDTECH & HEALTH mat för att försiktigt tas bort, flyttas och Ă„ter fĂ€stas pĂ„ huden för att fĂ€sta en biometrisk sensor. PĂ„ baksidan av TPE-underlaget finns ett akrylbaserat hĂ€ftĂ€mne (lager D). Det and­ ra hĂ€ftĂ€mnet kan fĂ€stas pĂ„ en medicinsk biometrisk sensorenhet i miniatyrformat. Bild 2. Medicinsk fixeringstejp som vanligtvis ­bestĂ„r av en baksida (överst) och ett hĂ€ftĂ€mne (mitten). En skyddsremsa (botten) skyddar ­hĂ€ftĂ€mnet och dras av nĂ€r tejpen ska anvĂ€ndas.

Bild 3. Skikten pĂ„ den dubbelhĂ€ftande ­medicinska fixeringstejpen 3M 2477P 4 x 10 YD innehĂ„ller ett hĂ€ftĂ€mne av silikonakrylat pĂ„ ena sidan (lager B) och ett akrylbaserat hĂ€ftĂ€mne (lager D) pĂ„ den BILDKÄLLA: 3M MEDICAL MATERIALS andra.

BILDKÄLLA: 3M MEDICAL MATERIALS

inom sluten vÄrd. Den Àr enkel att riva av för hand, vilket Àr en fördel i akuta medicinska situationer dÀr hÀndelserna förlöper snabbt.

tejpen mĂ„ste tĂ„la en viss vridning – vilket Ă€r extra viktigt för en patient som kanske inte kan ge en effektiv verbal feedback om hur bekvĂ€m sensorns fastsĂ€ttning Ă€r.

F Ö R T I L L Ä M P N I N G A R dĂ€r det krĂ€vs hög bekvĂ€mlighet och flexibilitet erbjuder 3M den kirurgiska tejpen 9836 4” X 10YD av poly­ uretanfilm med ett medicinskt hĂ€ftĂ€mne av akryl. Baksidan Ă€r tillverkad av en polyuretanfilm med en tjocklek pĂ„ endast 0,03 mm och Ă€r den tunnaste tejpen hĂ€r, vilket ger flexibilitet och komfort. Den Ă€r vattenbestĂ€ndig och andas nĂ„gorlunda med ~450 gm/mÂČ, vilket ger en bra kompromiss mellan andningsförmĂ„ga och vattenbestĂ€ndighet. Tejpens tunna, bekvĂ€ma baksida, flexibilitet, rimliga andningsförmĂ„ga och vattenbestĂ€ndighet kan göra den anvĂ€ndbar vid applicering av sensorer pĂ„ barn dĂ€r sensorn och

F Ö R V I S S A övervakningstillĂ€mpningar med sensorer mĂ„ste sensorn kunna flyttas om för flera anvĂ€ndningsomrĂ„den och Ă€ven kunna fĂ€sta ett medicinskt instrument mot patientens hud. I dessa tillĂ€mpningar Ă€r dubbelhĂ€ftande tejp som 3M 2477P 4” X 10YD anvĂ€ndbar (bild 3). Tejpen har en mycket tunn baksida pĂ„ 0,04 mm av termoplastisk elastomer (TPE) med hĂ€ftĂ€mne pĂ„ bĂ„da sidor (lager C). TPE Ă€r genomskinlig, vilket gör det möjligt att se sensorn och huden för att underlĂ€tta korrekt placering. PĂ„ ena sidan finns ett medicinskt hĂ€ft­ Ă€mne av silikonakrylat (lager B) som Ă€r utfor-

D E N N A U N I K A medicinska fixeringstejp kan tjĂ€na tvĂ„ syften. För det första kan den fungera som fixering bĂ„de för sensorn och den medicinska biometriska registreringsenheten. Det ger ett kompakt biometriskt registreringssystem utan lĂ„nga kablar. Den biometriska sensorenheten kan vara en mycket lĂ€tt inbĂ€ddad dator som drivs av ett CR2032batteri. Den kan registrera sensoravlĂ€sningen i ett flashminne eller skicka sensoravlĂ€sningen via Bluetooth eller WiFi till en dator eller mobil enhet. Detta Ă€r Ă€ven anvĂ€ndbart för att ta fram prototyper av kommersiella biometriska sensorer som baseras pĂ„ en frimĂ€rksstor enkortsdator. För det andra kan denna tejp anvĂ€ndas som en fristĂ„ende medicinsk tejp. Sidan med hĂ€ftĂ€mnet av silikon kan anvĂ€ndas för omplaceringsbara eller Ă„teranvĂ€ndbara biometriska sensorer. Det gör att biometriska sensorer för idrottare kan anvĂ€ndas och Ă„teranvĂ€ndas varje dag. Tejpen har mĂ„ttlig vĂ€tskebestĂ€ndighet med en MVTR pĂ„ 400 g/mÂČ â€“ vilket Ă€r bra för kortvarig anvĂ€ndning. n

TROR DU ATT ALLT STÅR PÅ WEBBEN?

LĂ€s Elektroniktidningen! ETLIDEKNTINROGNEIKN

SVER IGES ENDA IKELEK TRON MAGA SIN FS FÖR PROF

NR 11 NOVE MBER 2021

NR 7–8 AUGUSTI 2021

NR 9 SEPTEMBER 2021

ELEKTRONIK TIDNINGEN

SVERIGES ENDA ELEKTRONIKMAGASIN FÖR PROFFS

NR 10 OKTOBER 2021

ELEKTRONIK TIDNINGEN

EN KAMERA SOM MÄTERER ELEKTRON ER VIA FOTON

BOARD

/8–9

PRE NUM ERE

TEMA: EMS , PRO DUKTION

UTVECKLINGSNAV I KISTA MÅLAR OM KISELKARBIDEN

ARCHITECT:

Förenklar design av kretskort

ETN .SE/ PRE DSF RIT T!

N 8/3/21

10:15 AM

d 1

SVENSK HALVLEDARINDUSTRI:

ENERGILAGRING:

ELENA DUBROVA:

PROJEKTHÄLSA:

90 företag 2 000 anstÀllda 5 miljarder kr

Ett urval laddade projekt

AI kan avvÀrja AI-attack

Hur mÄr dina öppenkodare?

/8

/12–19

/14

PRENUMERERA KOSTNADSFRIT T! ETN.SE/PREN 210806_9-8-Mill_ELEKTID_SE_Snipe.indd 1

Är tio meter bred

TEMA: INBYGGDA SYSTEM

DE SKA RÄDDA LIV OCH HITTA LIV

_Snipe.ind

EKTID_SE

-8-Mill_EL

210806_9

& BYG GSÄTT

Göteborg material sföretaget SHT Sma som kyle Nu expa r avancerad rt High-Tech tillve nderar föret elektron rkar ett grafe aget pĂ„ hem ik bĂ€ttre nförstĂ€rkt Ă€n alla orten och TRANS ISTOR i Kina. /12–1alternativen. : 3

Med köpet av Ascatron tar amerikanska II-VI upp kampen om den vĂ€xande kiselkarbidmarknaden. I Kista bygger företaget upp ett starkt utvecklingsteam, som blir en vital pusselbit i tillvĂ€xtstrategin. /10–11

/4–5

RA KOS TNA

SVERIGES ENDA ELEKTRONIKMAGASIN FÖR PROFFS

COOLT SVENSK T MATERIAL KYLER UTAN KONKURRENS

TEMA: POWER, ENERGI & BATTERITEKNIK

ar kameradel utvecklar avbildning. Ă€r med och Entangly oskop för medicinsk skyddar k platta 1 till ett mikr rhög fiberoptis Ă„lar. /10–1 En centimetemot röntgenstr rn bildsenso

OgrÀsets vÀrsta mardröm

SVER IGES ENDA ELEK TRON MAGA SIN IKFÖR PROF FS

Forskare vid LuleĂ„ tekniska universitet simulerar uppdrag dĂ€r robothunden Spot samarbetar med en autonom drönare för att rĂ€dda liv i ett bergrum. Inom fem Ă„r tros autonoma robotar leta liv pĂ„ Mars. /10–11

T T & MÄ TEMA: TES

EKOBOT:

ELEKTRONIK

TIDNIN GEN

BENELI:

/14–15

PRE NUM ERE

RA KOS TNA

Trycker elektronik Ă„t andra

/16–17

DSF RIT T!

ETN .SE/ PRE

N

211001_1

0-1_Mill_E

LEKTID_S

E_Snipe.i

ndd 1 9/28/21

4:38 PM

/15

PRENUMERERA KOSTNADSFRIT T! ETN.SE/PREN 8/3/21 10:15 AM

211001_10-1_Mill_ELEKTID_SE_Snipe.indd 1

9/28/21 4:38 PM

PRENUMERERA GRATIS Du fÄr det snygga mÄnads­magasinet genom att fylla i talongen pÄ www.etn.se/pren

ELEKTRONIKTIDNINGEN 12/21

25

TEMA: MEDTECH & HEALTH

PE R

R TA T

EX

En Äldrande befolkning i kombination med kroniska sjukdomar gör att allt fler behöver vÄrd. Det hÀr Äterspeglas inte minst i att marknaden för medicinteknisk utrustning vÀxer. MÄnga av dessa apparater byggs kring en industri­dator eller ett moderkort frÄn Taiwan. Landet har ett gott rykte för den hÀr typen av produkter.

IKEL

M

SÄKER FLASHDISK FÖR

edicinsk utrustning mÄste vara extremt tillförlitlig för att inte Àventyra patienternas hÀlsa och sÀkerhet. Inga komponenter fÄr fallera utan att förvarna. Det leder till samma krav pÄ moderkort och andra komponenter som för produkter till industrin. NÀr det gÀller lagring av data har en flash­ disk (SSD, Solid State Drive) det lÀttare att uppfylla kraven i de relevanta standarderna Àn en klassisk hÄrddisk. Samtidigt finns det olika typer av flash­ diskar, men enkrets-SSD:er Àr bÀttre pÄ att möta konfigurationskraven Àn SSD-moduler. FerriSSD frÄn Silicon Motion Àr exempel pÄ en enkrets-SSD, och passar bra i denna typ av tillÀmpningar. SÄ varför Àr enkrets-SSD:er bÀttre? Det handlar framförallt om att NAND-minnet och styrkretsen finns i samma kapsel, vilket innebÀr liten storlek plus att man slipper externa anslutningar. Resultatet blir ett mindre och lÀttare moderkort. Avbildande utrustningar som ultraljudsskannrar och röntgenutrustningar, liksom

26

Kompakta flashdiskar i form av enkretslösningar passar bra för medicintekniska produkter.

CT- och MRI-skannrar, har relativt begrĂ€nsat utrymme för elektroniken, sĂ„ ju mindre moderkortet Ă€r desto bĂ€ttre. En annan fördel med enkrets SSD:er Ă€r att man slipper verifieringskostnaden vid uppgraderingar. VĂ€rt att notera Ă€r att Silicon Motion har nĂ€ra kontakter med flashtillverkarna. Dessutom görs en rigorös testning för att verifiera att styrkretsarna Ă€r kompatibla med varje ny generation av minnen. NĂ€r FerriSSD lanserades 2009 lödde de flesta kunderna fast disken pĂ„ moderkortet. NAND-minnen var dyra pĂ„ den tiden, vilket innebar att kunderna hade höga krav pĂ„ tillförlitligheten. Moduler dĂ€remot kan lĂ€tt bytas om en av komponenterna gĂ„r sönder men för diskreta komponenter Ă€r det inte alltid möjligt sĂ„ om en gĂ„r sönder mĂ„ste hela kortet kasseras. För att det inte ska hĂ€nda testas alla Ferri­ SSD enligt en hĂ„rd kravspecifikation. Bland annat genomgĂ„r de industriklassade modellerna termisk cykling frĂ„n –40 °C till +85 °C. För andra modeller av Ferri-familjen Ă€r intervallet 0 °C till 70 °C.

Som jĂ€mförelse Ă€r det ovanligt att minnesmoduler testas vid +85 °C eller ens vid +70 °C eftersom kortens kontakter pĂ„verkas vilket leder till att testerna blir otillförlitliga. Den rigorösa testningen av FerriSSD har lett till att minnet har ett lĂ„gt dPPM (defective Parts per Million). NĂ€r minnena Ă€r konfigurerade som SLC, en bit per cell, har de en tillförlitlighet som Ă€r nĂ€sta lika bra som flashminnen som designats med enbart en bit per cell trots att de Ă€r mer kostnadseffektiva. F E R R I S S D H A R D E S S U TO M ett antal andra funktioner för att öka tillförlitligheten och dĂ€rmed fungera i medicintekniska produkter. Det handlar om:

(1) Felkorrigeringstekniken NANDXtend I FerriSSD kombineras felrÀttning med hjÀlp av en metod kallad LDPC som Àr patenterad av Silicon Motion med RAID-teknik vilket ger flera fördelar. För det första ökar den produktens tillförlitlighet och för det andra förbÀttrar den cykelvÀrdet, Program/Erase eller P/E, vilket förlÀnger livet pÄ minnet.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 12/21

De flesta medicintekniska utrustningar har moderkort som Àr klassade för medtek.

FerriSSD har liten fysisk storlek vilket Àr ett viktigt krav vid utveckling av avancerad medicinteknisk utrustning.

MEDICINSK UTRUSTNING Den ökar dessutom kapaciteten och re­ ducerar felen som uppstĂ„r vid höga temperaturer. (2) IntelligentScan & DataRefresh Att skriva och lĂ€sa en NAND -cell Ă€r i princip detsamma som att ladda upp och ladda ur den. LĂ„t oss anta att den rymmer 100 elektroner nĂ€r den Ă€r ny. Över tid kommer upprepade lĂ€s- och skrivoperationer att pĂ„verka cellen sĂ„ att den rymmer allt fĂ€rre elektroner. NĂ€r laddningen passerar en kritisk nivĂ„ kommer logiken inte lĂ€ngre att kunna avgöra om det Ă€r en etta eller nolla som lagrats i den. En funktion kallad IntelligentScan har ansvar för att kontrollera om förmĂ„gan att rymma laddning har minskat sĂ„ pass mycket att den passerat grĂ€nsvĂ€rdet. NĂ€r det intrĂ€ffar lĂ€ser den ut databiten och skriver tillbaka den via flera korrigeringsmekanismen samtidigt som DataRefresh Ă„terstĂ€ller cellens spĂ€nning till korrekt nivĂ„. (3) E2E (End-to-End) Data Path NĂ€r data skrivs till SSD:n gĂ„r det normalt först via ett DRAM och ett SRAM. Det omvĂ€nda

gĂ€ller nĂ€r data lĂ€ses ut. I varje steg finns risken att data förĂ€ndras, antingen av sjĂ€lva komponenten eller av andra faktorer som vĂ€rme, EMC-störningar eller strĂ„lning. Oberoende av orsaken till felet upptĂ€cks det direkt av E2E Data Path Protection. Det beror pĂ„ att det genereras paritetsbitar nĂ€r data skrivs. Innan data lĂ€ses ut berĂ€knar Ferri­SSD dessa igen. Om de tvĂ„ uppsĂ€ttningarna Ă€r olika startar flashdisken genast en Ă„terstĂ€llning. Om det inte fungerar kommer den att omedelbart meddela det överordnade systemet att data inte gĂ„r att lita pĂ„. Det hĂ€r kommandot, ”Command Abort”, förhindrar att korrupt data anvĂ€nds och dĂ€rmed Ă€ven att det leder till felaktiga beslut. För sjukhus och andra vĂ„rdinrĂ€ttningar Ă€r det viktigt att skydda patientdata sĂ„ att obehöriga inte kommer Ă„t dem. FerriSSD stödjer dĂ€rför kryptering med TCG Opal 2.0 och 256-bitars AES-kryptering. Dessutom har det ökande antalet IoT-applikationer lett till att mĂ„nga anvĂ€ndare Ă€ven vill skydda firm­ ware. Det hĂ€nger samman med det faktum att om firmware kontrolleras av en hackare kan SSD:n göra onormala saker, som att av-

kryptera data vartefter den stjĂ€ls eller hĂ„lls som gisslan. För att möta hotet anvĂ€nder Silicon Motion en elektronisk sĂ€kring, sĂ„ kallad eFuse, vilken adderar en digital signatur till bĂ„de firmware och mjukvaran. DĂ€rmed fĂ„r de ett skydd som inte angriparen har tillgĂ„ng till. Det innehĂ„ller en unik uppsĂ€ttning med lösenord som gör att angriparen inte kan manipulera innehĂ„llet i minnet. Det gĂ„r dessutom att skapa skrĂ€ddarsydd handskakning för att ytterligare höja skyddet, sĂ€rskilt mot statsstödda hackargrupper. I mĂ„nga sjukvĂ„rdsmiljöer finns det höga halter av radioaktiv strĂ„lning eller utstrĂ„lade radiostörningar som kan pĂ„verka den medicintekniska utrustningen. Lösningen Ă€r ofta att skrĂ€ddarsy elektroniken sĂ„ att den klarar detta, en uppgift dĂ€r Silicon Motion kan bistĂ„. Minnena finns idag i storlekar frĂ„n 4 ­Gbyte upp till 480 Gbyte. PĂ„ sikt kommer Ă€ven 1 Tbyte. Det gĂ„r att fĂ„ dem konfigurerade som SLC, MLC och TLC. BussgrĂ€nssnitten Ă€r PCIe, SATA och PATA. n

Medicalline Kontaktdon för potentialutjÀmning.

PetsĂ€kra kontakter Ø1,5 mm, Ø2 mm och Ø6 mm. Vi levererar kontakter för sĂ„vĂ€l rumsinstallation som för inbyggnad i medicinska apparater. Polerna Ă€r mĂ€rkta med symbol enl IEC 60417-5021 eller med gul/grön mĂ€rkning. Kontakterna Ă€r testade av TÜV.

08-97 00 70 info@elproman.se www.elproman.se

182x66_medical_2021.indd 1

ELEKTRONIKTIDNINGEN 12/21

2021-10-28 10:26:51

27

NYA PRODUKTER

Laserskrivare utan materialbegrÀnsningar n PRODUKTION Den Àr nÀstan lika snabb som en screentryckare, krÀver inga speciella lodpastor och har betydligt bÀttre upplösning Àn Mycronics jettryckare. Dessutom kan den deponera alla typer av flytande material. Den laserbaserade 3D-skrivaren io300 frÄn brittiskisraeliska Iotech ska komma i produktion nÀsta Är.

– Det Ă€r en fysisk process som uppfanns för ungefĂ€r 30 Ă„r sedan men ingen har lyckats utveckla en 3D-printer av det förrĂ€n nu, sĂ€ger HervĂ© Javice, vd för Iotech och fortsĂ€tter: – Jag trĂ€ffade Michael Zenou för sex Ă„r sedan och övertygade honom om att ta fram en maskin som kunde deponera allt som Ă€r flytande. Michael Zenou Ă€r teknikchef och den som utvecklat Clad, Continuous Laser Assisted Deposition, till en kommersiell produkt. Clad baseras pĂ„ energirika laserpulser som i snabb takt slĂ„r loss smĂ„ droppar av det material som ska deponeras. Rent prak-

tiskt sker det genom att materialet, som mĂ„ste vara i flytande form och kan vara lodpasta, kopparpasta, silverpasta, epoxi, lödmask, fĂ€rg eller nĂ„got annat breds ut pĂ„ en plastfilm i vad som liknar en rulle-till-rullprocess. Filmen vĂ€nds upp-och-ned sĂ„ att lasern kan skjuta igenom den och frigöra droppar som landar pĂ„ substratet som befinner sig rakt under. Lasern skannar i sidled medan substratet som vanligtvis bestĂ„r av plast, metall eller glas förflyttas framĂ„t för att dropparna ska nĂ„ hela ytan. P R OTOT YP M A S K I N E N som visades upp pĂ„ produktionsmĂ€ssan Productronica i MĂŒnchen kan hantera substrat upp till 10 × 10 cm och har plats för tvĂ„ Ă€mnen, men under nĂ€sta Ă„r kommer en kommersiell modell som kan skjuta fem Ă€mnen. DĂ€rmed blir det möjligt att skapa mönsterkort med flera lager utan att behöva rengöra och ladda om maskinen. Beroende pĂ„ egenskaperna hos materialet som ska deponeras blir storleken pĂ„ droppen mellan 20 ”m och 500 ”m.

Materialet som ska deponeras breds ut pÄ en plastfilm som dÀrefter vÀnds upp-och-ned sÄ att lasern kan skjuta korta, energirika pulser igenom den vilket frigör droppar som landar pÄ substratet.

– Du behöver inte modifiera materialet Ă€ven om det har hög viskositet. Vi behöver bara nĂ„gra timmar för att justera maskinen beroende pĂ„ hur stora droppar och vilken noggrannhet du vill ha. Exempelvis krĂ€ver epoxi sĂ„ mycket energi att bĂ€raren pĂ„ver-

kas, det blir en liten deformation. Är effekten lĂ€gre gĂ„r det att köra bĂ€rarmaterialet fram och tillbaka vilket gör att större delen av materialet hamnar pĂ„ substratet. – För lodpasta kanske det blir 10 till 15 procent spill, sĂ€ger Michael Zenou. Även i screentryckare och

Det gÄr att deponera bland annat lodpasta, kopparpasta, silverpasta, epoxi, lödmask och fÀrg för att tillverka allt frÄn kompletta mönsterkort i flera lager till att utföra

28

ELEKTRONIKTIDNINGEN 12/21

NYA PRODUKTER

Planet Debug:

HÄrdvara-som-en-tjÀnst

PÄ ProductronicamÀssan fanns en prototyp som kunde laddas med tvÄ material.

dispenseringslöningar blir det spill av samma storleksordning eller mer. – Ingen nĂ„r vĂ„r hastighet. Vi skulle kunna ersĂ€tta fem till tio MY700 [Mycronics jettryckare] och fĂ„ samma produktivitet men med bĂ€ttre noggrannhet. Dessutom behöver de lodpasta av typ sju medan vi anvĂ€nder billigare lodpasta av typ fyra. Trots det kan vi skjuta ner till 120 ”m medan de nĂ„r 180 till 200 ”m. Har vi en bĂ€ttre lodpasta kan vi gĂ„ Ă€ndĂ„ lĂ€ngre ned mot 50 ”m, sĂ€ger HervĂ© Javice och fortsĂ€tter: – Dispensering gör de med 50 000 droppar per timme, vi har 2 000 per sekund. Det Ă€r 7 miljo­ ner per timme. Vi har samma hastighet som en screentryckare. D E N K A N D Ä R M E D hĂ„lla ­ungefĂ€r samma takt som övriga ­maskiner i en ytmonteringslina. ­Maskinen passar sĂ€rskilt bra för prototyp­ serier och för produktion i korta serier eftersom man slipper stencilen som behövs i screentryckaren. Den kan ocksĂ„ anvĂ€ndas som komplement till screentryckaren för att lĂ€gga pĂ„ mer lodpasta dĂ€r stencilen missat.

enstaka processteg, som att lÀgga pÄ lodpasta.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 12/21

Men maskinen kan ocksĂ„ anvĂ€ndas för att skapa mindre serier av kompletta mönsterkort inklusive lodpasta och lödmask i och med att den kan deponera flera material. Dessutom kan lasern anvĂ€ndas för att avverka material och för att sintra det material som deponerats sĂ„ att exempelvis en kopparpasta omvandlas till ett ledande skikt innan nĂ€sta steg tar vid. Lagren Ă€r dock tunna, runt 10 ”m. I J Ä M F Ö R E L S E med etsprocesser dĂ€r man skapar mönstret genom att ta bort material frĂ„n ett homogent lager blir ledningsförmĂ„gan sĂ€mre, den ligger runt 30 procent av homogent koppar. Å andra sidan behövs bara en enda maskin för all steg dĂ€r en etsprocess har mĂ„nga plus att den Ă€r snabbare. – Som ett ungt företag gĂ€ller det att inte hoppa för högt. Vi startar med enkla tillĂ€mpningar som bara behöver delar av funktionen, sĂ€ger HervĂ© Zenou.

PER HENRICSSON per@etn.se

n INBYGGDA SYSTEM Precis som i en serverhall ­sitter inbyggnadskorten i Planet Debug i stora rack. De kan laddas med mjukvara och avlusas frÄn vilken plats som helst i vÀrlden. Lösningen kommer frÄn serbiska Mikroe och kostar fyra dollar per dag.

Den som startar ett nytt projekt och ska vĂ€lja inbyggnadskort tvingas köpa korten för att kunna utvĂ€rdera dem. – Man kan prova klĂ€der och man kan prova en bil innan man köper den. Men inte kort. Det finns inget sĂ„dant, det Ă€r en sak vi vill adressera, sĂ€ger Nebojsa Matic som Ă€r vd pĂ„ Mikroe. Det serbiska företaget Ă€r nog mest kĂ€nt för sina inbyggnadskort inklusive de smĂ„ sĂ„ kallade click-korten som finns i över tusen varianter. Under pandemin har vi ocksĂ„ vant oss vid att arbeta pĂ„ distans, det gĂ€ller Ă€ven för dem som utvecklar mjukvara för inbyggda system. Men nĂ€r flera personer – som inte sitter pĂ„ samma stĂ€lle – ska arbeta tillsammans blir det knöligt. Lösningen pĂ„ bĂ€gge pro­ blemen, att utvĂ€rdera kort och arbeta pĂ„ distans, har döpts till Planet Debug och bestĂ„r av rack med olika inbyggnadskort. För varje kort finns en kamera som kan zooma och panorera plus att företagets wifi-uppkopplade debugger – kallad Codegrip – Ă€r inkopplad till kortet. AnvĂ€nda­ ren behöver installera en programvara kallad Necto som ska göra det enkelt att komma igĂ„ng, det behövs exempelvis ingen konfigurering av korten, och Necto innehĂ„ller kodexempel. Dessutom gĂ„r det att ladda in kod frĂ„n externa utvecklingsverktyg.

– Du ser vad som hĂ€nder i realtid, det Ă€r ingen simulering. Vid lanseringen finns 74 olika kort i Mikroes Fusionfamilj som kan bestyckas med processorer frĂ„n Microchip, NXP, ST och TI via moduler i Sibrain-familjen. – Vi har nĂ€stan alla processo­ rer och Risc V kommer i feb­ ruari, liksom Renesas. D E S S U TO M K A N KO R T E N bestyckas med displayer och företagets sĂ„ kallade Click-kort, smĂ„ kort som adderar allt frĂ„n trĂ„dlös kommunikation och sensorer till skĂ€rmstyrning, motorstyrning och lagring. Om den kombination man vill ha inte finns som standard tar det en dag att fĂ„ den konfigurerad. Racken med korten finns pĂ„ fyra olika platser varav tvĂ„ Ă€r i Europa, pĂ„ Mikroe:s kontor och i det nĂ€rbelĂ€gna ­universitet i Novisad, liksom i USA och i Mexiko. Asien stĂ„r pĂ„ tur hĂ€rnĂ€st. Det gĂ„r att testa korten utan kostnad, det Ă€r bara att registrera sig, ladda ned klienten och köra igĂ„ng. Enda haken Ă€r att kortet kan vara upptaget av nĂ„gon annan nĂ€r du kommer tillbaka frĂ„n lunchen. Om det Ă€r vettigt att anvĂ€nda Planet Debug eller köpa ett kort beror sĂ„klart pĂ„ hur lĂ„ngvarigt projektet Ă€r och hur mĂ„nga personer som Ă€r inblandade. Och var de befinner sig. Ett typiskt inbyggnadskort frĂ„n Mikroe kostar runt 400 dollar inklusive processormodul sĂ„ pĂ„ hundra dagar blir kostnaden ungefĂ€r densamma. Samtidigt slipper man allt arbete med att hĂ„lla ­drivrutiner, operativsystem och annan mjukvara uppdaterad, det ingĂ„r i priset. PER HENRICSSON

per@etn.se

29

NYA PRODUKTER

Cosel höjer ribban ytterligare n POWER Japanska Cosel lanserar en serie 1000 W-aggregat med öppen ram, redo att hantera ovÀntade laster. Siktet Àr stÀllt pÄ medicinska och industriella tillÀmpningar.

Inom bĂ„de industriella och medicinska tillĂ€mpningar mĂ„ste kraftaggregat vara beredda pĂ„ att kunna hantera ovĂ€ntade laster, exempelvis orsakade av att en motor startar. Det innebĂ€r att det mĂ„ste ha hög dynamisk styrning och ett effektsteg som klarar upprepade effekttoppar. Nytillskottet frĂ„n Cosel Ă€r en serie kraftaggregat konstruerad med just detta i Ă„tanke, kallad AEA1000F. Den kan leverera 330 procent av sin toppeffekt i upp till 3 000 millisekunder (alltsĂ„ tre sekunder) enbart konvektionskylt. Serien siktar pĂ„ en global marknad och kommer sĂ„ledes

Sensibel sensor för 3D-position med ett mycket brett inspĂ€nningsomrĂ„de, frĂ„n 85 Vac till 264 Vac. Tre utspĂ€nningar finns att vĂ€lja mellan: 24 V, 36 V och 48 V med respektive nominell ström om 42 A, 28 A och 21 A. UtspĂ€nningen kan justeras med en inbyggd potentiometer. F Ö R AT T M ÖTA de högt stĂ€llda kravet pĂ„ sĂ€kerhet inom bĂ„de industri och medicin Ă€r serien certifierad enligt industri­ normen EN62477-1 (OVC III). Det innebĂ€r att den matade utrustningen direkt kan anslutas till överordnat system utan extra isolation. Serien Ă€r Ă€ven godkĂ€nd enligt ANSI/AAMI ES60601-1 och EN60601-1 3rd Edition för medicinska tillĂ€mpningar. Kraftaggregaten uppfyller patientskydd enligt 2MOPP för isolation mellan in- och utgĂ„ng, 1MOPP mellan ingĂ„ng och jord samt 1MOPP utgĂ„ng till jord. DĂ€rmed

Ă€r den lĂ€mpad för sĂ„ kallade ”Body Floating”-tillĂ€mpningar. AEA1000F har aktiv effektfaktorkorrigering (PFC) och en LLC-topologi, vilket bĂ€ddar för en verkningsgrad pĂ„ typiskt upp till 95 procent. Optimerad för konvektionskylning kan serien arbeta i en omgivningstemperatur frĂ„n −20 °C till +70 °C. U P P T I L L S E X E N H E T E R kan parallellkopplas för att leverera högre effekt. Om spĂ€nningen justeras pĂ„ masterenheten vid parallell­ koppling, justerar slaveenheterna sina utspĂ€nningar till samma vĂ€rde. Serien kommer med en mĂ€ngd skydd, certifieringar och optioner. Enheterna har dimensionerna 50 × 127 × 228,6 mm, vĂ€ger som mest 1,5 kg och levereras med fem Ă„rs garanti.

n VINKELSENSOR Japanska TDK har lanserat en vinkelsensor med redundans för sÀkerhetskritiska tillÀmpningar. Sensorn ger enligt företaget mycket hög noggrannhet i mÀtningen av bÄde rotation och linjÀr position. Siktet Àr stÀllt pÄ bilindustrin, men Àven industritillÀmpningar.

Det handlar om en hallsensor med proprietÀr 3D-teknik som ger en direkt mÀtning av magnetfÀltet i tre riktningar: x, y och z. Den kan bÄde anvÀndas för att detektera rotationsvinklar i exempelvis elektroniska gasreglage och roterande vÀxelreglage, men ocksÄ för att kÀnna av linjÀr position. Nykomligen, kallad HAR­ 3927, ger full redundans genom att den bestÄr av tvÄ

ANNA WENNBERG anna@etn.se

Flexibel laddkrets frÄn Japan n LADDNING Japanska Rohm har utvecklat en ny typ av krets för laddning av batterier i wearables och IoT-prylar. Den stöder ett mycket brett spÀnningsomrÄde och kan dÀrmed bÄde hantera litiumjonbatterier och nyare typer av uppladdningsbara batterier, anger företaget.

Det ökade behovet av sÀkra uppladdningsbara batterier med Àn högre densitet har lett till att olika batterityper utvecklats för bÀrbart de senaste Ären. HÀr ingÄr bÄde sÄ kallade solida och semisolida modeller, det vill sÀga litiumjonbatterier med flytande elektrolyt men ocksÄ varianter med fast elektrolyt.

R E S U LTAT E T Ă€r en mĂ€ngd smĂ„, tunna batterier som ska laddas pĂ„ olika sĂ€tt med olika spĂ€nningar – de flesta mellan 2 V och 3 V. Tills nu har det enligt Rohm inte funnits nĂ„gon krets för batteriladdare som kan hantera ett sĂ„ pass brett spĂ€nningsomrĂ„de. Rohms nytillskott BD71631­ QWZ tar fasta pĂ„ just detta. IstĂ€llet för att som andra ladd­ kretsar vara konstruerad för en fast spĂ€nning, kan laddnings­ spĂ€nningen enkelt stĂ€llas in genom byte av ett externt motstĂ„nd. DĂ€rmed gĂ„r det att skapa en flexibel laddpĂ€nning frĂ„n 2,0 V till 4,7 V. Till detta kommer att kretsen levereras i en kapsel som Ă€r 1,8 × 2,4 × 0,4 mm. HĂ€r poĂ€ngterar Rohm framför allt hur tunn kretsen Ă€r, bara 0,4 mm, vilket företaget hĂ€vdar Ă€r 60 procent mindre Ă€n konventionella produkter.

ANNA WENNBERG anna@etn.se

30

staplade chip som ­fungerar oberoende av varandra. ­Chipen Àr minimalt förskjutna gentemot varandra, och pÄverkas dÀrmed av samma fÀltlinjer. HAR3927 kan enligt TDK kÀnna av betydligt mindre magnetfÀlt jÀmfört med konkurrerande lösningar dÀr chipen ligger sida vid sida. Den reagerar pÄ magnetfÀlt med amplituder i intervallet 20 mT till 130 mT, men fungerar Ànda ner till 5 mT med reducerad noggrannhet. Den har dessutom ett vinkelfel pÄ lÄga ± 1,0° vid 30 mT. Sensorn stöder fordonssÀkerhetsstandarden ISO26262. Den kommer kapslad i en SOIC8 och finns att fÄ i provexemplar. Produktionsstart Àr planerad till första kvartalet 2022. ANNA WENNBERG anna@etn.se

ELEKTRONIKTIDNINGEN 12/21

DC 04-20.001.L1

Anslut med ett snÀpp Spakmanövrerade kretskortskontakter Phoenix Contact ger ledaranslutningar en ny dimension av bekvÀmlighet. Kretskortsplintar och kontakter frÄn LPT- och LPC-serien kombinerar enkelheten av spakmanövrering med tillförlitligheten hos Push-in anslutning. PÄ sÄ sÀtt kan man ansluta ledare med ledararea pÄ upp till 16 mm2 snabbare och mer intuitivt Àn nÄgonsin tidigare.

För mer information, besök: phoenixcontact.com/SNAP

NYA PRODUKTER

Rubidium ger signalen stabilitet n SIGNALGENERATOR Extremt bra renhet och stabilitet i signalen, sÄ presenterar Anritsu de nya signalgeneratorerna med rubidiumreferens som gÄr upp till 43,5 GHz.

Test av radarsystem liksom ADoch DA-omvandlare Ă€r nĂ„gra tillĂ€mpningar som kan dra nytta av de nya signalgeneratorerna i Rubidiumfamiljen. JĂ€mfört med instrument som anvĂ€nder ugnsstabiliserade kristaller (OCXO) Ă€r rubidium en tiopotens bĂ€ttre, enligt Anritsu. R U B I D I U M ger ett sidbandsbrus (SSB) pĂ„ –136 dBc/Hz (typiskt) och –140 dBc/Hz mĂ€tt vid 10 GHz och en offset pĂ„ 10 kHz.

Dessutom Ă€r signalen extremt ren vad gĂ€ller spurioser och harmoniska övertoner vilket gör mĂ€tresultaten pĂ„litligare, enligt Anritsu. Det gĂ„r att amplitud-, frekvens- och fasmodulera signalen men ocksĂ„ modulera den med pulser. Vidare finns en intern, lĂ„gfrekvent signalkĂ€lla som kan skapa sju olika typer av vĂ„gformer som modulerar signalen. F Ö R AT T U N D E R L ÄT TA anvĂ€ndningen kommer instrumentet med inbyggd kalibrering för bĂ„de amplitud och frekvens. Dock behövs en extern effektprob som ansluts via USB.

PER HENRICSSON per@etn.se

Raspberry-kopia pÄ Risc V n KORT Kinesiska Starfive utvecklar en Raspberry Pi-kopia pÄ sin egen systemkrets JH7100. Den heter VisionFive V1 och ska kosta 149 dollar.

Kortet Àr mycket likt ett annat kort som Starfive ­annonserade i januari men som nu ­can­cel­leras, Beagle V. Det utveck­lades tillsammans med stiftelsen Beagleboard, och skulle faktiskt ha anvÀnt Raspberry Pi:s 40 stifts-kontakt för GPIO. Kortens layouter Àr helt olika men grÀnssnitten Àr desamma: micro SD, HDMI 1.4, gigabit Ethernet och 3,5 mm audio. HÀr finns fyra USB 3.0 type A-portar, en type-C och

tvĂ„ MIPI. TrĂ„dlöst stöds ­Wi-Fi 4 och Bluetooth 4.2. Och minnet Ă€r pĂ„ upp till 8 Gbyte LPDDR4. ÄV E N H J Ä R TAT i VisionFive V1 Ă€r detsamma som Beagle V: Star­fives systemkrets JH7100. HjĂ€rtat i den Ă€r i sin tur en Risc V-dubbelkĂ€rna pĂ„ 1,5 GHz kallad U74 frĂ„n kaliforniska Sifive. V1 mĂ€ter 3,9 × 2,8 tum och Ă€r dĂ€rmed lite större Ă€n en Raspberry Pi 4. Kortet ska stödja Fedora Linux. Visionfive V1 följs av V2 som kommer att ha GPU, fyr­ kĂ€rnig processor och stöd för HDMI 2.0 och PCIe 2.0 x2.

JAN TÅNGRING jan@etn.se

Starfive 7100 Àr en processor för datorseende pÄ en Sifive U74-dubbelkÀrna i 28 nm och 1,5 GHz.

32

ELEKTRONIKTIDNINGEN 12/21

NYA PRODUKTER och att slĂ„ larm om en förare ser sömnig ut i kupĂ©kameran. AIutvecklingsmiljön heter EIQ. NPU:n exekverar 260 MAC (multiplicera och ­addera produkten till en summa) per klockcykel. MAC Ă€r den grundlĂ€ggande operationen i ett neuronnĂ€t. C P U - K LU S T R E T anvĂ€nder en eller tvĂ„ Cortex-A55-appkĂ€rnor pĂ„ 1,7 GHz, och en Cortex M33styrkĂ€rna pĂ„ 250 MHz för realtidsuppgifter. M33:an har egen Ă„tkomst till alla periferienheter, inklusive NPU:n. Processorn har en arkitektur kallad Energy Flex för att exempelvis gĂ„ ner i ett lĂ„geffektslĂ€ge dĂ€r den kan vara kontinuerligt aktiv med sensorfusion och enklare AI-berĂ€kningar. För cybersĂ€kerhet finns ett block kallat Edgelock med en funktion kallad Microsoft Pluton som anvĂ€nds för att sĂ€kra installation och autentisering i samarbete med Microsofts moln Azure Sphere. Lösningen kommer att fortsĂ€tta att hĂ„llas uppdaterad i minst tio Ă„r med hjĂ€lp av partnern Microsoft. Den stöder CSI, DSI, LVDS, dubbla Gbit/s Ethernet och dubbla USB 2.0.

Mobilprocessorer pĂ„ Arm, men för inbyggda system – det Ă€r nischen för IMX.

IMX i ny serie för smart och sÀker kant n PROCESSORER IMX9 Àr en ny serie i NXP:s familj av approcessorer. Den första medlemmen heter IMX93 och siktar pÄ smarta hem, hus och fabriker, och andra kantberÀkningar.

Stöd för artificiell intelligens (AI) mĂ„ste kunna bockas för numera, och IMX93 har pusslat in Arms kĂ€rna Ethos U65 pĂ„ chipet. Det Ă€r en ”microNPU”, dĂ€r NPU stĂ„r för ”neural ­processing unit” – AI för mönsterigenkĂ€n-

ning implementeras i datastrukturer kallade artificiella neuronnÀt som konfigureras med hjÀlp av algoritmer kallade maskininlÀrning (ML). IMX93 klarar pÄ egen hand AI-uppgifter som röststyrning

I M X (i.MX) Ă€r en processorfamilj för den som Ă€r pĂ„ jakt efter en batterdriven processor med kraftfullhet pĂ„ ­smarttelefonnivĂ„ – de anvĂ€nder samma Arm ­Cortex A-kĂ€rnor – men skrĂ€d­ dar­­sydd för inbyggda system och med löften om lĂ„ng support.

JAN TÅNGRING jan@etn.se

Under rubriken High Efficiency NPU döljer sig Arms neuronaccelerator Ethos U65.

Moduler med Wi-Fi Du fÄr en optimal integration Kostnadseffektiv lösning Referenscertifierade Multipla kombinationer

ELEKTRONIKTIDNINGEN 12/21

i.MX RT1064

i.MX RT1176

i.MX 7ULP

i.MX 8M Mini

i.MX 8M Nano

Vill du veta mer? www.embeddedartists.com/ucom-boards-with-wireless/

33

NYA PRODUKTER

Renesas första FPGA n LOGIK Japanska Renesas ger sig in pÄ FPGA-marknaden med extremt billiga och energisnÄla produkter. Det handlar om enkla logikkretsar med nÄgra tusen block utvecklade i USA av före detta Silego, som följde med i köpet av Dialog.

– Det hĂ€r en del av marknaden som Ă€r minst uppmĂ€rksammad, standardlogik med vĂ€ldigt resonabla priser, sĂ€ger Nathan John pĂ„ Renesas. Den nya familjen ForgeFPGA kommer till en början med tvĂ„ modeller, med 1 000 eller 2 000 grindar. PĂ„ sikt ska den utökas med modeller upp till 5 000 grindar. Dessutom finns runt tvĂ„ dussin enkla in- och utgĂ„ngar men inga hĂ„rda block för kommunikation, processorkĂ€rnor eller andra funktioner som blivit allt vanligare som komplement

till logiken. FPGA:er tillverkas normalt i en SRAM- eller flash-process, men ForgeFPGA Ă€r OTP:er precis som de existerande produkterna i Greenpak-familjen frĂ„n Dialog (ex Silego). De gĂ„r bara att programmera en gĂ„ng, vilket gör dem extremt strömsnĂ„la med en viloström ner till 20 ”A och billiga. Renesas uppger att priset för större volymer landar under en halv dollar. – Det vi sett nĂ€r vi trĂ€ffat kunder Ă€r att de först Ă€r frĂ„gande, men nĂ€r de funderat en vecka Ă€r det inget problem. En sak man ska komma ihĂ„g Ă€r att OTP bara fungerar nĂ€r det Ă€r lĂ„g komplexitet, sĂ€ger Nathan John. TillĂ€mpningarna kan vara konvertering av ett protokoll, exempelvis en kommunikationsbuss, eller att koppla in ett antal sensorer till en styrkrets som inte har tillrĂ€ckligt mĂ„nga ingĂ„ngar.

Ytterligare en Àr att skanna skrÀddarsydda knappsatser för vissa kombinationer av knapptryckningar. För den som vill ha större flexibilitet kommer det ocksÄ lite dyrare modeller som kan programmera flera gÄnger. DÄ Àr det inte en flashprocess. Logikblocken Àr inte klassiska fyrvÀgs uppslagstabellerna utan de har antingen sex ingÄngar och tvÄ utgÄngar eller Àr tvÄ fembitars. Precis som för Greenpak finns ett kostnadsfritt verktyg som ger tillgÄng till HDL-modellerna för den som vill gÄ pÄ djupet, men ocksÄ gör det möjligt att programmera pÄ en högre nivÄ med schemaritning. ForgeFPGA finns i prover, medan volymer Àr planerad till andra kvartalet nÀsta Är. PER HENRICSSON per@etn.se

Industrikraft frÄn Powerbox n POWER Kraftspecialisten Powerbox i HÀgersten lanserar ett kraftaggregat för industrin. Det levererar 700 W och Àr optimerat för konduktionskylning.

Kraftaggregatet OFI700A frĂ„n Powerbox Ă€r konstruerat för tilïżœlĂ€mpningar dĂ€r forcerad kylning inte Ă€r möjlig, eller ens tillĂ„ten. Det betyder att stor vikt har lagts pĂ„ att utforma aggregatet sĂ„ att vĂ€rmen frĂ„n vĂ€rmeavgivande komponenter förs över till basplattan pĂ„ ett optimalt sĂ€tt. att aggregatet ger full prestanda utan kylande flĂ€kt vid temperaturer pĂ„ basplattan mellan –40 °C och +95 °C. OFI700A har ett inspĂ€nningsomrĂ„de som strĂ€cker sig frĂ„n 85 till 264 Vac. Det kommer i tre versioner med enkel DC-utgĂ„ng som ger 12V/58,4A, 28V/25A och 48V/14,6A. Med en inbyggd potentiometer gĂ„r det att justera utspĂ€nningen. Aggregaten har Ă€ven en extra utgĂ„ng med 12V/0,1A. Nykomlingarna har effekt­ R E S U LTAT E T Ä R

34

Kvasers Canbrygga klipper sladdarna n KABELFRITT I marina tillÀmpningar och andra mer extrema miljöer kan trÄdbunden Can-kommu­ nikation vara knöligt. Göteborgsföretaget Kvaser har tagit fram en liten trÄdlös enhet som gör att man slipper kablarna.

Modulerna passar bland annat i tillÀmpningar dÀr man har rörliga delar som Àr kopplade till samma Can-nÀt. Den lilla modulen kallad Air Bridge Light HS har M12-kontakt och behöver inte konfigureras för att ersÀtta Can-kabeln. De Àr bÄde damm- och vattentÀta och kommer förkonfigurerade tvÄ och tvÄ. Sedan tidigare finns en modell med niopolig D-SUB. Modulerna anvÀnder Kvasers egenutvecklade radiolösning pÄ 2,4 GHz plus frekvenshopp. Det gÄr att stÀlla datatakt, format pÄ datapaketen, uteffekt och metod för att para ihop tvÄ enheter utan att fördröjningarna blir för stora eller rÀckvidden för kort. Det gÄr att nÄ upp till 70 m med en maximal datatakt pÄ 1200 meddelanden per sekund och en fördröjning pÄ 4,8 ms. PER HENRICSSON per@etn.se

faktorkorrigering (PFC) med koefficienten 0,95/0,92 (110Vac/230Vac). KrÀvs redundans kan tvÄ enheter enkelt parallellkopplas med en extra diod som skydd. Det Àr en enkel lösning som dock ger effektförluster. Vid redundanskoppling utan effekt­ förluster finns en option med aktiv Oring-krets, som ger en effektförlust till under 1,5W. Kraftaggregatet har överströmsskydd med ­automatisk ÄterstÀllning, och överspÀnnings- och övertemperaturskydd.

Det har genomgĂ„tt stöt- och vibrationstest enligt MIL-STD810H. LikasĂ„ uppfyller de sĂ€kerhetsnormerna UL62368-1 och C-UL EN62368-1, och de europeiska RoHS, REACH och lĂ„gspĂ€nningsdirektiven. V E R S I O N E R med öppen ram har mĂ„ttet 126 × 38 × 250 mm och vĂ€ger mindre Ă€n 950 gram. Som option finns ett metallhölje som ökar höjden med 2 mm och vikten med 150 gram (Option N).

ANNA WENNBERG anna@etn.se

SkrÀddarsydd mekanik för elektronikprodukter.

www.blomdahls.com

ELEKTRONIKTIDNINGEN 12/21

Svensk Elektronik, i vÀrldsklass, först in i framtiden!

Se till att bli medlem och ta del av vĂ„ra förmĂ„ner – tillsammans skapar vi förutsĂ€ttningar!

Höstmöte 25 november Höstmötet avlöpte som planerat i formen av hybridmöte. Verksamhetsplan, budget och medlemsavgi er faststÀlldes i acklamation. VÄra gÀstförelÀsare Lena Hagman, Teknikföretagen, och Fredrik Sidahl, FKG, höll tvÄ mycket intressanta presentationer. En pinfÀrsk konjunkturanalys och hur vÄr bransch verkligen Àr i fokus, inte minst i hela transportsektorn. De skapade en aktiv frÄgestund som spÀnde över hela vÀrldsekonomin till specifikt vÄr bransch i Sverige. Min slutsats Àr att vÄr roll i vÀrdekedjan frÄn halvledarkomponenter till fÀrdiga produkter mÄste stÀrkas för att Sverige som industrination skall bibehÄlla sin position i ljuset av elektrifieringen av fordon, transport och övrig industri.

ElektronikmĂ€ssan Elektronik i Stockholm 6–7 april 2022 Du har vĂ€l inte missat att du som medlem i Svensk Elektronik har 15% pĂ„ monterkostnaden pĂ„ ElektronikmĂ€ssan 2022? Äntligen kan vi trĂ€ffas igen, som vi har lĂ€ngtat! Och vi Ă€r inte ensamma, hela branschen lĂ€ngtar e er fysiska möten och hallkartan fylls upp snabbt. Passa pĂ„ och boka din monter pĂ„ ElektronikmĂ€ssan med vĂ„rt exklusiva erbjudande till medlemmar i Svenska Elektronik.

KALENDARIUM Kurser i Smartare elektronikhandboken 2.0 Vem har nytta av denna kurs? Denna kurs passar dig som o a kommer i kontakt med elektronik. Din roll kan t.ex. vara; utvecklare, tillverkare, kvalitetsansvarig, inköpare, produktledning etc. Oavsett om du har lÄng eller kort erfarenhet av branschen, sÄ har du mycket att hÀmta hÀr. PÄ kursen gÄr vi igenom Elektronikhandboken 2.0 med sina mallar, checklistor och bilagor. Kursen leds av Mats Andersson och Maria MÄnsson, Svensk Elektronik och Àr kostnadsfri för föreningens medlemmar. AnmÀl gÀrna intresse till: info@svenskelektronik.se vid stort intresse kan vi ordna kurstillfÀlle i nÀrheten till er arbetsplats.

20 januari 2022 Smart Power to Reduce ICT Energy Costs, kl 09.00–12.05. 8 februari 2022 Kra elektronikdagen, seminariedag anordnat av Smartare Elektroniksystem. 6–7 april 2022 Elektronik i Stockholm, KistamĂ€ssan. 2 juni 2022 Svensk Elektroniks Årsmöte. svenskelektronik.se/ kalendarium

Smart Power to Reduce ICT Energy Costs – digitalt seminarium Den 20 januari kl. 09.00–12.00 bjuder Svensk Elektroniks sektion ICT Energy in till ett digitalt seminarium. Är du intresserad av energioch kra försörjning inom ICT och speciellt de utmaningar som 5G stĂ€ller, dĂ„ Ă€r detta seminarium perfekt för att hĂ„lla dig informerad om utvecklingen i framkant.

SCIP – Nya utbildningstillfĂ€llen ElektronikmĂ€ssan Ă€r Ă„rets hĂ€ndelse inom elektronikbranschen. Dessutom sker det parallellt med Advanced Engineering, detta vill ni inte missa!

17 januari – 15 mars 2022 Utlysning för forskning och innovationsprojekt – Smartare Elektroniksystem finansierat av Vinnova.

VĂ„rens succĂ©-utbildningar i SCIP – Substances of Concern In articles as such or in complex objects fortsĂ€tter under 2022. Framtida utbildningstillfĂ€llen kommer att publiceras pĂ„ vĂ„r hemsida samt informeras till medlemmar i Svensk Elektronik. Tillsammans skapar vi branschens framtid. Ditt företag Ă€r vĂ€l med? Ett medlemskap i Svensk Elektronik stĂ€rker dig och ditt företag. www.svenskelektronik.se info@svenskelektronik.se

Vi pÄ Svensk Elektronik önskar er en fröjdefull jul och nyÄr!

Peter Björkholm Svensk Elektronik

POSTTIDNING B Returadress: Elektroniktidningen Folkungagatan 122, 4 tr 116 30 Stockholm

INSTANT INSIGHT MEETS IN-DEPTH INFORMATION The ¾RTO6 series oscilloscopes deliver a new user interface,state-of-the-art specifications together with a big touchscreen and an ergonomic front panel design, all with a single purpose – to offer reliable results, solve your measurement problems quickly and keep you on schedule. Oscilloscope innovation. Measurement confidence. More information at www.rohde-schwarz.com/product/RTO6

Articles inside

Laserskrivare utan materialbegrÀnsningar Den Àr nÀstan lika snabb som en

20min
pages 28-36

EXPERT: Sensor gör skillnad pÄ tejp och tejp

8min
pages 24-25

EXPERT: SÀker flashdisk för medicinsk utrustning

5min
pages 26-27
Issuu converts static files into: digital portfolios, online yearbooks, online catalogs, digital photo albums and more. Sign up and create your flipbook.