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Netzwerkisolatoren oder Ethernet-Isolatoren innerhalb einer Ethernet-Datenübertragungsleitung mit Kupferleitern bilden a galvanische Trennstelle mit erhöhter Stressresistenz. Dabei werden nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion hochfrequente Wechselspannungen im zur Datenübertragung genutzten Frequenzband möglichst verlustarm übertragen. Aufgrund dieses Übertragungsprinzips benötigen Netzwerkisolatoren keine eigene Stromversorgung. Netzwerkisolatoren ermöglichen heute Übertragungsraten von bis zu 1000 Mbit/s.

Umfang

Medizinische Technologie

Netzwerkisolatoren dienen im medizinischen Bereich zum Schutz des Patienten vor Ableitströme. Die Netzwerkverbindung zwischen einem aktiven medizinischen Gerät und einem Ethernet-Netzwerk oder einem nicht-medizinischen Gerät, wie beispielsweise einem Desktop oder Laptop, ist IEC 60601-1 (dritte Ausgabe) für medizinische elektrische Geräte und Systeme als potentielle Gefahrenquelle, die durch Spannungsunterschiede zwischen den Erdpotentialen der angeschlossenen Netzteile einen patientengefährlichen Ableitstrom verursachen kann. Solche Spannungsunterschiede können aber auch durch unsachgemäße Installation verursacht werden, beispielsweise bei falschem Anschluss oder durch galvanischen Kontakt zwischen Schirm- und Datenleitungen eines beschädigten Kabels und spannungsführenden Teilen im Kabelkanal.

Netzwerkisolatoren können als Zubehör oder als Teil eines medizinischen elektrischen Geräts oder Systems verwendet werden. Netzwerkisolatoren selbst müssen die Anforderungen von 60601-1 und 60601-2 im medizinischen elektrischen System erfüllen, sind jedoch keine Medizinprodukte im Sinne der Medizinprodukterichtlinie 93/42/EWG, da sie an sich keinen therapeutischen oder diagnostischen Zweck erfüllen. Dadurch müssen sie nicht als Einzelgeräte die Pflicht zur Sicherheitsüberprüfung erfüllen (STK), sofern nicht vom Hersteller des Netztrenners oder des medizinisch-elektrischen Systems bestehend aus Netztrenner und aktivem Medizinprodukt in der Begleitdokumentation gefordert.

Netzwerkisolatoren sollten so nah wie möglich an einem medizinischen Gerät platziert werden. Sie werden häufig im medizinischen Bereich zusammen mit Trenntransformatoren, die auch dem Schutz des Patienten dienen, aber vor zu hohen Strömen aus dem Stromnetz bei einem Isolationsfehler.

Weitere Anwendungsgebiete

Auch in vielen anderen technischen Anlagen werden Netztrenner eingesetzt, um eine Potentialtrennung zwischen den angeschlossenen Geräten zu erreichen, zum Beispiel:

• In Mess- und Überwachungssysteminstallationen in elektrischen Prüffeldern, die über Ethernet-Schnittstellen mit einer Zentrale verbunden sind
• Bei redundanten Serversystemen, die über Entfernungen von bis zu 100 m über Kupferkabel verbunden sind connected
• Für kupferbasierte Netzwerkverbindungen im privaten oder industriellen Bereich, die durch unvermeidbare Potenzialunterschiede zwischen Gebäuden oder Gebäudeteilen gefährlich sind, bei denen eine Anbindung über Glasfaser jedoch zu teuer wird
• Allgemein wenn Mantelstromfilter für Ethernet-Verbindungen

Technische Anforderungen

Vom internationalen Standard IEC 60601-1 (dritte Auflage) für medizinische elektrische Geräte und Systeme stellen die Netzwerkisolatoren hohe Anforderungen an den Isolationsaufbau. Es gibt deutlich höhere Anforderungen als die im nichtmedizinischen Bereich anzuwendende Norm IEC 60950 (Informationstechnische Anlagen), da davon ausgegangen wird, dass ein Patient bewusstlos, in Narkose oder bewegungsunfähig sein kann und somit ein erhöhtes Schutzbedürfnis hat.

Für medizinische Geräte oder Systeme ist die IEC 60601-1 (dritte Ausgabe) zwei unabhängige Maßnahmen zum Patientenschutz (in Englisch icheans Öf pBegleiter pRotation = MOPP) erforderlich. Ein Netzwerkisolator kann je nach Isolationsaufbau eine oder zwei Schutzmaßnahmen zum Patientenschutz bilden. Bei nur einem MOPP muss für das jeweilige Gerät eine zweite Schutzmaßnahme getroffen werden, z. B. durch einen fest installierten Potenzialausgleichsleiter.

Die Konformität mit den Anforderungen der geltenden Normen und Richtlinien, insbesondere IEC 60601-1, wird von den Herstellern durch eigene CE-Erklärungen und/oder durch Prüfzeugnisse unabhängiger Prüfstellen bestätigt. Ob ein Netzisolator jedoch ein oder zwei MOPPs besitzt, geht aus diesen Zertifikaten in der Regel nicht hervor und hängt von der Kombination der erreichten Luft- und Kriechstrecken, dem Aufbau der Isolation und der Spannungsfestigkeit ab. Allein aus der Spannungsstabilität – für ein MOPP werden 1,5 kV (AC) und für zwei MOPPs 4 kV (AC) benötigt – kann keine Aussage über die Anzahl der realisierten MOPPs getroffen werden.

Ungeschirmte Kabelverbindungen, die manchmal als Alternative zum Einsatz von Netzisolatoren bezeichnet werden, haben keine ausreichende Schutzwirkung im Sinne der IEC 60601-1, da auch die Datenleitungen selbst gefährliche Spannungen führen können erfüllen nicht die Anforderungen an eine galvanische Trenneinrichtung im Sinne der IEC 60601-1, da einerseits die Schirmung überbrückt wird und andererseits der Isolationsaufbau in der Regel nicht den strengen Anforderungen der IEC 60601-1 entspricht und sie kann daher im medizinischen Bereich kein Ersatz für Netzisolatoren sein.

Die Übertragungsqualität eines Netzisolators kann mit Hilfe der in der Netztechnik üblichen charakteristischen Parameter für Verkabelungsstrecken (zB Durchgangsdämpfung, Reflexionsdämpfung, Übersprechen) bestimmt werden.

Der Zweck eines Netzwerkisolators besteht darin, eine direkte galvanische Verbindung zwischen den angeschlossenen Geräten zu verhindern. Daher muss neben den Datenleitungen auch der Kabelschirm galvanisch getrennt werden.

Gebäudeformen

Netzwerkisolatoren gibt es in verschiedenen Ausführungen: als externes Gerät im eigenen Gehäuse, als Unterputzvariante für Gerätebauer und integriert in Wandanschlussdosen für Netzwerke.

Quellen

• Krankenhaus IT Journal Ausgabe 05/2008
• DeviceMed Ausgabe 10/2008
• Meditronic Journal, Ausgabe