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Portescap Sterilisierbare Motoren

Autor / Redakteur: Simon Pata / Peter Reinhardt

Der Wechsel von pneumatischen auf elektrische Antriebe bietet Entwicklern von chirurgischen Handinstrumenten eine Reihe von Vorteilen. Allerdings ist bei der Auswahl bürstenloser DC-Motoren zu berücksichtigen, dass im medizinischen Umfeld häufig Sterilisationszyklen durchlaufen werden müssen

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Bild 1 | Sterilisation: Wie gut chirurgische Handinstrumente die Behandlung im Autoklaven vertragen, hängt entscheidend von der verwendeten Antriebstechnik ab
Bild 1 | Sterilisation: Wie gut chirurgische Handinstrumente die Behandlung im Autoklaven vertragen, hängt entscheidend von der verwendeten Antriebstechnik ab
(Bild: Portescap)

Chirurgische Handinstrumente (Bild 1) sind heute in fast allen medizinischen Fachbereichen im Einsatz, so zum Beispiel in der HNO-Chirurgie, Orthopädie, Neurologie, Ophthalmologie oder auch in der plastischen Chirurgie. Dabei werden die ursprünglich druckluftbetriebenen Werkzeuge mittlerweile elektrisch betrieben.

Gute Gründe für elektrische Antriebe

Dies trägt nicht nur dazu bei, dass die chirurgischen Instrumente leistungsfähiger sind, sondern bietet zugleich auch die Vorteile der besseren Steuerung und Handhabung sowie des geräuschärmeren Betriebs. Kurzum, es bedarf heute nur noch einer einfachen Steckdose oder kleinen Batterie – im Gegensatz zu den pneumatischen Werkzeugen mit ihrem „unhandlichen“ und wartungsintensiven Design.

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Die gebräuchlichste Sterilisationsmethode in Krankenhäusern ist das Autoklavieren. Dabei werden chirurgische Instrumente bis zu 18 Minuten 100-prozentiger Feuchtigkeit, 135 °C und Druckänderungen in den Sterilisatoren ausgesetzt. Die meisten dieser Autoklaven ermöglichen mittels Vakuumzyklen die vollständige Dampfdurchdringung zum Abtöten eventuell vorhandener Bakterien, Viren, Pilze und Sporen.

Allerdings bereitet die wiederholte Zufuhr von Feuchtigkeit im Rahmen der erforderlichen Sterilisationsprozesse nicht nur den Herstellern von Instrumenten, sondern auch den Zulieferern der erforderlichen Antriebslösungen immer wieder Probleme. Letztlich ist die Feuchtigkeit häufig die Ursache für elektrische Störungen. Im Folgenden werden vier verschiedene Lösungswege für den Einsatz von DC-Motoren in chirurgischen Handinstrumenten aufgezeigt.

Instrumente zum einmaligen Gebrauch

Der erste Ansatz sieht die Verwendung sehr kostengünstiger Gleichstrommotor- und Kunststoffkomponenten vor, wobei die Instrumente zum einmaligen Gebrauch nach dem chirurgischen Eingriff umgehend vom Personal zu entsorgen sind. Das führt zu einem weiteren Problem. Denn Krankenhäuser und Kliniken weltweit wollen ihren gefährlichen, das heißt infektiösen, Abfall gemäß ihren „grünen Initiativen“ verringern. Des Weiteren stellen solche Einmal- bzw. Einweg-Lösungen nicht immer die wirtschaftlichsten Lösungen dar, so zum Beispiel im Fall von Operationen, die mehrere Male pro Tag durchgeführt werden.

Unsterile Antriebslösung mit Akku

Eine weitere Lösung ist der Einsatz „normaler“ Gleichstrommotoren mit einem nicht autoklavierbaren Akku-Pack. Dieses Motor/Akku-Modul muss aber logischerweise vom OP-Team vor der Sterilisation entfernt werden. Problem eins ist also, dass es sich hierbei um unsterile Komponenten handelt. Das medizinische Personal muss diese Antriebslösung folglich gemäß einem speziellen Verfahren am sterilen Instrument anbringen, wobei keine Fehler unterlaufen dürfen. Hinzu kommt, dass Chirurgen vom Gebrauch von Instrumenten mit unsterilen Systemkomponenten nicht wirklich begeistert sind.

Problem zwei ist schließlich das Entfernen der nicht autoklavierbaren Antriebskomponenten durch das OP-Personal vor der Sterilisation vor Ort. Da nicht in allen Einzelfällen der täglichen Praxis eine sachgemäße Handhabung gewährleistet werden kann, kann dies zu einem vorzeitigen Ausfall der angetriebenen Instrumente führen.

Zusätzliche Dichtungen

Auch der dritte Ansatz sieht den Einsatz eines „normalen“ Gleichstrommotors für chirurgische Handinstrumente vor, wobei dieser nun jedoch dauerhaft am jeweiligen Instrument befestigt ist. Zusätzlich ist hier eine Abdichtung des Motors vorgesehen.

Will man auf diese Weise ausreichende Leistung erzielen, hat das Design aber in den meisten Fällen erhebliche Nachteile. So ist zum Beispiel der Wirkungsgrad aufgrund der am Instrument oder an der Motorwelle angebrachten dynamischen Dichtungen wesentlich geringer. Die Folge ist eine höhere Leistungsaufnahme, die eine stärkere Erwärmung und damit eine geringere Laufzeit des Instruments bewirkt. Darüber hinaus ist keine noch so gute Dichtung langfristig gesehen eine optimale Lösung.

Die autoklavierbare Antriebslösung

Die beste Lösung setzt auf einen autoklavierbar ausgelegten Gleichstrommotor, ohne dass es hier zusätzlicher Dichtungen bedarf, was sich in Form einer kompakteren Ausführung bemerkbar macht. Allerdings können nur sehr wenige Hersteller autoklavierbare Motoren fertigen, obgleich die Brushless-Technologie im „Slotted“-Design schon seit über zwanzig Jahren Standard in der Medizintechnik ist. Die Motorwicklung ist hier in den Nuten des Blechpaketes geschützt ausgeführt. Zudem können Überzüge bzw. Beschichtungen ohne Leistungseinbußen erfolgen.

Im Gegensatz dazu sind nutenlose Motoren (Bild 2) nicht wirklich gut zur Sterilisation im Autoklaven geeignet. Will man hier die Wicklung effektiver schützen, so hat das einen größeren magnetischen Luftspalt zur Folge, was sich nachteilig auf Wirkungsgrad und Leistung auswirkt.

Simon Pata, Leitender Ingenieur

Portescap

CH-2304 La Chaux-de-Fonds,

www.portescap.de

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