Magnetkraft Elektromagnete und ihre unverzichtbare Rolle in der Medizintechnik

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Elektromagnete werden universell eingesetzt. Auch in der Medizintechnik spielen sie eine wichtige Rolle. Dieser Artikel zeigt einige der wichtigsten Anwendungen in Medizintechnik-Geräten und die Vorteile, die sich aus ihrem Einsatz ergeben.

Elektromagnete sind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Vom Bagger bis zur Kirchenorgel, von der Rolltreppe bis zur Bohrmaschine, von der Kaffeemaschine bis zum Beatmungsgerät – fast überall steckt Magnettechnik drin. Ein Elektromagnet besteht aus einer Kupferspule, durch die ein Strom fließt. Sobald der Stromfluss vorhanden ist, wird ein Magnetfeld erzeugt. Die Stärke des Magnetfelds hängt von der Stärke des Stroms sowie von der Anzahl der Windungen der Spule ab. Je nach Konstruktion wird die Magnetkraft des Elektromagneten genutzt, um lineare und rotatorische Bewegungen auszuführen oder um Haltekräfte auf Bauteile auszuführen, um diese dadurch zu fixieren oder zu bremsen.

Einsatzbereiche in der Medizintechnik

Auch in der Medizintechnik ist der Elektromagnet von großer Bedeutung und gilt als unverzichtbarer Bestandteil in vielen Medizintechnik-Geräten. Doch in welchen konkreten medizinischen Geräten werden Elektromagnete eingesetzt und welche Vorteile bringt ihr Einsatz in der Medizintechnik? Elektromagnete werden in Geräten eingesetzt, die zur Prävention, Diagnose und Behandlung von Krankheiten verwendet werden, wie beispielsweise in Beatmungs-, Dialyse- oder Anästhesiegeräten.

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Lungenbeatmungsgeräte

Ein Lungenbeatmungsgerät unterstützt oder übernimmt die Atmungsfunktion einer Person, indem es Sauerstoff in die Lunge pumpt und den Gasaustausch erleichtert, sodass der Körper ausreichend mit Sauerstoff versorgt wird. Elektromagnete spielen eine wichtige Rolle bei der Funktion von Lungenbeatmungsgeräten. Vorwiegend werden hier Kleinmagnete eingesetzt. Die so genannten Hubmagnete zeichnen sich insbesondere durch ihre kompakte Bauform und hohe Leistungsdichte aus. Ihre Aufgabe ist es, die Luftzufuhr und -abfuhr zu regeln.

Darüber hinaus werden Elektromagnete in Beatmungsgeräten zur Steuerung des Antriebsmechanismus eingesetzt, der die Luft durch das Beatmungsgerät pumpt. Durch den Elektromagneten kann die Geschwindigkeit des Antriebsmechanismus genau gesteuert werden. Dies führt zu einer gleichmäßigen und effizienten Beatmung des Patienten.

Dialysegeräte

Die Dialyse ist ein medizinisches Verfahren, bei dem das Blut eines Menschen von giftigen Stoffen gereinigt wird, wenn seine Nieren dazu nicht mehr in der Lage sind. Als Bauteil in Schlauchklemmventilen oder Quetschventilen sind Elektromagnete in Dialysegeräten relevant, da sie den Fluss von Blut und Dialysat während des Dialyseprozesses steuern.

Schlauchklemmventile sind so ausgelegt, dass keine medienberührenden Ventilteile vorkommen. Das bedeutet, dass das Medium nur mit dem Silikonschlauch in Kontakt kommt, wodurch im eigentlichen Magnetteil des Schlauchklemmventils keine Verunreinigungen entstehen können. Dementsprechend muss nach einmaligem Gebrauch lediglich der Silikonschlauch ausgetauscht werden, was ein hohes Maß an Sterilität gewährleistet.

Insgesamt stellen Schlauchklemmventile oder Quetschventile eine zuverlässige und effiziente Lösung für die Steuerung des Flüssigkeitsflusses in Dialysegeräten dar. Sie tragen zur Sicherheit und Effektivität des Dialyseprozesses bei und verbessern letztlich das Leben von Patienten mit nierenbezogenen Gesundheitsproblemen.

Anästhesiegeräte

Auch in Anästhesiegeräten sorgen Elektromagnete für die richtige Funktion. Ein Anästhesiegerät ist ein komplexes medizinisches Gerät, das Patienten während eines chirurgischen Eingriffs mit einer kontrollierten Mischung aus Gasen und Anästhetika versorgt.

Anästhesiegeräte erfordern eine präzise Steuerung des Gasflusses, um dem Patienten die gewünschte Gaskonzentration zu verabreichen. Zur Steuerung des Durchflusses von Sauerstoff, Luft und anderen medizinischen Gasen werden Elektromagnete eingesetzt. Durch Aktivieren oder Deaktivieren des Magneten kann das Ventil geöffnet oder geschlossen werden, wodurch der Gasfluss je nach Bedarf ermöglicht oder blockiert wird.

Anästhesiegeräte sind häufig mit Verdampfern ausgestattet, die flüssige Narkosemittel in ein Gas umwandeln, das vom Patienten eingeatmet werden kann. Elektromagnete steuern den Durchfluss der Trägergase (z. B. Sauerstoff oder Luft), die das flüssige Narkosemittel mit sich führen, regeln die Konzentration des Narkosemittels und steuern die Abgabe des Gasgemisches an den Patienten.

Vorteile von Elektromagneten

Elektromagnete zeichnen sich v. a. durch ihre robuste Bauweise und die hohen erreichbaren Kräfte aus. Aus diesem Grund werden sie in den meisten Fällen anderen technischen Systemen, wie elektromotorischen Antrieben, vorgezogen. Nachfolgend sind die Vorteile aufgeführt, die sich durch den Einsatz von Elektromagneten in der Medizintechnik ergeben.

• Hohe Leistungsdichte auf geringem Bauraum

• Hohe Lebensdauer und keine Wartung nötig

• Geringe Störungsempfindlichkeit

• Schnelle Bewegung mit hoher Dynamik

• Geringer technischer Aufwand im Vergleich zu einer elektromotorischen Lösung

• Einfache elektrische Ansteuerung

• Großer Arbeitstemperaturbereich

• Geringe Anzahl beweglicher Teile

• Hohe Schutzarten möglich

Fazit

Elektromagnete sind mittlerweile ein unverzichtbares Werkzeug in der modernen Medizintechnik. Sie ermöglichen präzise Diagnosen, Behandlungen und minimalinvasive chirurgische Eingriffe. Die Anwendung von Elektromagneten in der Medizintechnik ist jedoch mit einigen Herausforderungen verbunden. Die Herstellung von starken und präzisen Elektromagneten erfordert ein hohes Maß an Fachwissen und Erfahrung, um die gewünschte Leistung und Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Das Familienunternehmen Magnetbau Schramme entwickelt seit 1975 elektromagnetische Aktuatoren im internationalen Umfeld und kann bei den gewünschten Umsetzungen helfen.

*Maximilian Wüst ist Projektleiter bei Magnetbau Schramme GmbH & Co. KG.

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