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Sensible Anwendungen: Antriebe für die Medizintechnik

Antriebe und Aktoren für die Medizintechnik müssen zusätzlich zu den hohen technischen Anforderungen strenge Auflagen erfüllen. Hier die richtige Lösung zu finden, erfordert tiefgehende Produktkenntnis sowie einen Überblick über die verfügbare Antriebstechnik und neue Technologien.

A-Drive Technology Bildquelle: © kukhunthod-fotolia

Eine Vielzahl an medizinischen Geräten ist täglich in Krankenhäusern, Praxen oder Laboren in Gebrauch – Zahnarzt-Bohrer, Röntgengeräte, OP-Liegen, Augenlaser oder Zentrifugen sind nur einige davon. Diese Geräte haben eines gemeinsam: Sie benötigen einen Antrieb. Hier stehen verschiedenste Techniken zur Verfügung. Aus diesem Angebot müssen Medizintechnik-Hersteller nicht nur den für ihre Zwecke am besten geeigneten Antrieb auswählen – dieser muss außerdem noch besonderen Anforderungen und Auflagen genügen, die die medizintechnischen Geräte im jeweiligen Absatzmarkt zu erfüllen haben, um eine Zulassung wie UL oder FDA zu bekommen. Hersteller medizinischer Geräte sollten diese Punkte unbedingt im Vorfeld der Anlagen-Konzeption klären. Ebenso wichtig ist die Berücksichtigung der Umgebungsbedingungen der Anwendung: Welche Temperaturen herrschen dort? Eie sieht es mit der Strahlung und der nötigen Schutzart aus? Ist ein Einsatz in aseptischen Bereichen angedacht, der ein Produkt-Design ohne scharfe Kanten und spezielle Materialien erfordert? Die Suche nach geeigneten Komponenten setzt großes Know-how und eine gute Kenntnis des Antriebstechnik-Marktes voraus. 

Bei der Zulassung lauern Fallstricke 

Das Systemhaus A-Drive Technology kennt die Herausforderungen, vor denen die Firmen der Medizintechnikbranche bei der Wahl ihrer Lieferanten stehen. Im Hauptabsatzmarkt USA sind sie besonders hoch: »Hier dürfen nur bestimmte, von der Food and Drug Administration (FDA) genehmigte Komponenten verwendet werden«, sagt Manfred Brucksch-Richter. Der Diplom-Ingenieur ist bei A-Drive für die Geschäftsentwicklung zuständig und damit auch für die Auswahl der Antriebstechnik-Hersteller, mit denen sein Unternehmen zusammenarbeitet. »Die strengen Voraussetzungen in den USA erfüllen fast nur Produkte US-amerikanischer Hersteller wie Lin Engineering, Haydon Kerk, Advanced Motion Control oder H2W«, so Brucksch-Richter. »Das muss man wissen.« 

A-Drive Technology Bildquelle: © A-Drive

Bild 1: Der Motor »Nema 17-Zen« ist durch seinen schwingungsarmen Lauf passend für vielfältige Verwendungen in medizinischen Geräten.

Beratungsbedarf ist groß 

Weil viele Hersteller von medizinischen Geräten nicht über ein derart fundiertes Know-how verfügen, ist der Beratungsbedarf groß. Das hat auch mit dem hohen Kostendruck zu tun, den Brucksch-Richter in der Medizintechnik festgestellt hat: »Die Komponenten sollen klein und gleichzeitig günstig sein.« Solche Anforderungen sind nicht leicht zu erfüllen, denn die Miniaturisierung von Bauteilen ist in der Regel mit hohen Kosten verbunden.

Für das Techniker-Team bedeutet eine solche Aufgabenstellung vor allem eines: Tüfteln. Aus den Produkten der verschiedenen Technologiepartner wählen die Spezialisten das für die jeweilige Anwendung Passende aus und konfigurieren es gemeinsam mit den Produzenten des Medizintechnik-Gerätes und des Antriebes. Damit dieser Prozess bestmöglich abläuft, wird jedes Projekt von einem A-Drive-Mitarbeiter betreut, der sich mit diesen Produkten auskennt. 

Schrittmotoren mit neuartigem Design 

Zu den miniaturisierten Komponenten, mit denen A-Drive im Bereich der Medizintechnik arbeitet, gehört unter anderem der Motor »Nema 17-Zen« von Lin Engineering (Bild 1). Während beim klassischen Schrittmotor das radiale Magnetfeld über einen Scheibenmagnet zwischen den Blechpaketen erzeugt wird, ist bei diesem Aktor ein Ringmagnet außen im Stator-Paket eingebaut. Der Magnetfluss wird über die Außenwicklung des Stators geleitet, wodurch störendes Rastmoment und Laufgeräusche eliminiert wurden.

A-Drive Technology Bildquelle: © proffelice-fotolia

Bild 2: Der Zen-Motor eigent sich zum Beispiel für die Verstelleinheit von Zahnarzt-Lampen.

Der Nema 17-Zen bietet einen ruhigen, schwingungsarmen Lauf. Diese Eigenschaft ist in medizinischen Geräten sehr wichtig, denn das Geräusch des Motors und die Vibrationen können nicht nur die Genesung der Patienten, sondern sogar die Funktion des Gerätes selbst beeinträchtigen. Der Zen-Motor eignet sich aufgrund seiner hohen Laufruhe zum Beispiel für Behandlungsstühle (Bild 2) oder Gebiss-Scanner für Zahnärzte.

Ein weiteres Merkmal des Motors ist seine Präzision. Mit einer Genauigkeit von ±1,5 Winkelminuten bei einem Mikroschrittbetrieb von 1/64 und einem Schrittwinkel von 0.9° arbeitet der Zen-Motor sehr präzise. Der Motor misst in der Länge je nach Modell 27,9 mm bis 43,2 mm. Den Schrittmotor gibt es in der Version ZH 417 auch mit einer 11 mm breiten Hohlwelle, die als Kabeldurchführung zum Beispiel beim Einsatz in Augenlasern genutzt werden kann. Verfügbar sind darüber hinaus die Baureihen Z 417 (ruhiger Lauf) sowie ZN 417 (schwingungsarm).