Zuverlässige, silikonumspritzte Verbindungen für Hightech-Medizingeräte

Odu Zuverlässige, silikonumspritzte Verbindungen für Hightech-Medizingeräte

05.10.2020 Von Rudolf Weidenspointner*

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ODU GmbH & Co. KG

SAB Bröckskes GmbH & Co KG

Camozzi Automation GmbH

Die Entwicklung immer leistungsfähigerer Geräte in der Medizintechnik erhöht auch die Anforderungen an die eingesetzten Bauteile und Materialien. Mit Hilfe silikonumspritzter Kabelsystemlösungen gelingt es, Zuverlässigkeit mit Funktionsvielfalt für unterschiedliche Einsatzzwecke zu verbinden.

Gleitend übergehende Umspritzung für Knickschutz, optimale Hygiene und einfache Reinigung: Verfügbar ist die Silikonumspritzung für verschiedenste Produktserien.
(Bild: Odu)

Ganzheitliches Komplettsystem: Steckverbinder, Kabel mit passender Konfektionierung und eine Umspritzung aus Silikon

Silikon wird beim Spritzgussverfahren kalt in eine erhitzte Gussform gespritzt und dort ausgebacken

Vorteile: Flexibilität, Abreißschutz, gleichmäßiger Biegeradius, unhygienische Kanten werden eliminiert

Für die Hersteller medizintechnischer Hightech-Geräte ist es heutzutage unverzichtbar, dass alle eingesetzten Komponenten höchsten Sicherheitsmaßstäben genügen. Schließlich kann das einwandfreie Funktionieren lebensentscheidend sein. Silikonumspritzte Systemlösungen bieten hier eine Reihe von Features, die in dieser Kombination von anderen Kabelsystemen nicht oder nur unvollständig zu erreichen sind. Geeignete Einsatzbereiche sind die Endoskopie, das Patientenmonitoring, die Robotik und der Dentalsektor.

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Die silikonumspritzten Kabelsystemlösungen sind für die hohen Anforderungen der Medizintechnik geeignet und halten bis zu 500 Autoklavierzyklen stand.

Gleitend übergehende Umspritzung für Knickschutz, optimale Hygiene und einfache Reinigung.

Der Autor Rudolf Weidenspointner ist Produktmanager für Kabelkonfektionierung bei Odu.

Als global erfolgreicher Spezialist für hochwertige Steckverbindersysteme hat das im oberbayerischen Mühldorf beheimatete Unternehmen Odu ein ganzheitliches Komplettsystem entwickelt. Es umfasst Steckverbinder, Kabel mit passender Konfektionierung und eine Umspritzung aus Silikon. Dazu kommt optional die Beschriftung per Lasertechnologie. Das System hält bis zu 500 Autoklavierzyklen stand. Ebenso werden Wischdesinfektion, chemische Beständigkeit sowie absolute Hygiene gewährleistet.

Die speziell behandelte Oberfläche besticht durch angenehme, glatte Haptik, die auch nach Dauereinsatz jegliches Kleben beziehungsweise den Stick-Slip-Effekt (Haftgleiteffekt) verhindert. Sowohl Kabel als auch Umspritzung besitzen diese nonsticky Oberfläche, wodurch das komplette System frei von Schmutzablagerungen bleibt. Die gleitend übergehende Kabelumspritzung gewährleistet höchste Flexibilität sowie Schutz vor einem unfreiwilligen Abreißen oder Abknicken von Steckverbinder und Kabel. Das System ist zudem einfach zu reinigen und entspricht absoluten Hygienestandards. Außerdem unterliegen die Systemlösungen der medizintechnischen Prüfung nach ISO 10993-5.

Eine Besonderheit der neuen Kabelsystemlösungen liegt in der Art der Silikonverarbeitung. Ist der Werkstoff beim Einsatz im Haushalt eher als klebrig und gummiartig bekannt, so wird die Konsistenz für die Kabelummantelung und die Umspritzung so verändert, dass der Stoff auch in der Medizintechnik mit optimalen Ergebnissen eingesetzt werden kann. Möglich wird dies durch eine spezielle Behandlung, dank derer Silikon eine glatte und nichtklebrige Haptik erlangt.

Im Unterschied zu anderen technischen Verfahren, bei denen man einen erhitzten Werkstoff zur Formgebung in ein Werkzeug presst, wird beim Spritzgussverfahren Silikon kalt in eine erhitzte Gussform gespritzt und dort ausgebacken. Bei Temperaturen zwischen 140 und 200 Grad vernetzt sich die innere Struktur und bleibt formstabil. Dank des Memory-Effekts kehrt das Kabelsystem auch nach dem Verbiegen wieder in seine Ausgangsposition zurück. Angewendet werden Verfahren mit flüssigen (LSR) oder festen Silikonrohmaterialien (HCR).

Kabelsystemlösungen auch bei hybriden Schnittstellen gut geeignet

Dieses Kabelsystem hat gleich eine ganze Reihe von Vorteilen. Neben der genannten Flexibilität und dem Abreißschutz gewährleistet die besondere Form auch einen gleichmäßigen Biegeradius und eliminiert durch den gleitenden Übergang unhygienische Kanten, unter denen sich Schmutzreste ansammeln können. Dank aufwendiger Testreihen, denen Odu seine Produkte unterzieht, wird eine Belastung durch Zytotoxizität nahezu ausgeschlossen. Dabei werden freie Siloxane untersucht, die als Spaltprodukte beim Herstellungsprozess entstehen können. Aufgrund möglicher Hautreizungen gibt es dafür spezielle Grenzwerte. Dank Prüfreihen in Kooperation mit einem externen Medizinlabor konnte Odu die Herstellungsverfahren so weit optimieren, dass die Grenzwerte weit unterhalb der gesetzlichen Bestimmungen liegen.

Inwieweit eignen sich silikonumspritzte Systemlösungen nun zum Einsatz in unterschiedlichen Bereichen der Medizintechnik? Bei der Endoskopie ist vor allem die Verwendung hochflexibler, gleitfähiger sowie biokompatibler und hautfreundlicher Materialien gefragt. Weitere Vorteile sind die Unempfindlichkeit bei der Dampfsterilisation im Autoklav und ein – je nach definierter Polzahl – kleinstmöglicher Außendurchmesser. Durch die mittlerweile geforderten hohen Datenraten besteht auch die Option, hochauflösende Bilder (bis 8K) zu übertragen, was sowohl den Einsatz von speziellen Kabelkonstruktionen im Kupferbereich als auch Fiber-Optic-Lösungen erfordert.

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Im Bereich der Monitorsysteme zur Patientenüberwachung sind vor allem weiche und flexible Stecker gefragt, die jeden Tag gesteckt werden können. Mit ihrer Hilfe werden Hirnströme, Sauerstoffgehalt, Blutdruck oder Temperatur gemessen. Wichtig ist, dass die Stecksysteme resistent sind gegenüber Störungen wie Verdrehen, Biegen, Schlägen, Zug oder Vibration. Höchste Ausfallsicherheit und Vibrationsbeständigkeit müssen auch beim Übertragen von Signalen und beim Transport der Geräte gewährleistet sein.

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Marktvorteile bei Neuentwicklungen im Medizinbereich

Vielseitigen Belastungen sind die Kabelsysteme auch beim Einsatz in roboterassistierten Operationshilfen ausgesetzt. Dort ist vor allem Beständigkeit gegenüber Zug und Torsion gefragt. Um die unter Umständen lebensentscheidende Funktionalität jederzeit sicherzustellen, ist höchste Ausfallsicherheit ein absolutes Muss. Dazu kommen die besonderen Anforderungen an Hygienesicherheit und geringstmögliche Zytotoxizität. Auch beim Geräteeinsatz im Dentalbereich erweisen sich silikonumspritzte Kabelsystemlösungen als vorteilhaft. Hier sind meist hybride Anschlüsse gefragt, die eine parallele Versorgung mit Wasser, Strom, Luft oder Licht ermöglichen. Ebenso ist die Sterilisierbarkeit ein weiteres wichtiges Kriterium.

Angesichts dieser vielfältigen Anforderungen bieten die Material- und Oberflächeneigenschaften von silikonumspritzten Systemlösungen sowie die umfangreichen Tests, deren Dokumentation auch erhältlich ist, entscheidende Vorteile für die Hersteller neuer Hightech-Geräte im Medizinbereich: Diese sparen sich bei der Entwicklung neuer Applikationen zur Marktreife wertvolle Zeit und Kosten. Ebenso können sie sich bei der Zulassung bzw. Zertifizierung ihrer Geräte ganz auf die eigenen Stärken konzentrieren. Grundlage für den Markterfolg ist allerdings die dauerhafte Zuverlässigkeit und Robustheit der eingesetzten Teilkomponenten, unter denen die eingesetzten Steckverbindungen das entscheidende Bindeglied ausmachen.

Als erfahrener und internationaler Hersteller von Steckverbindersystemen bietet Odu seinen Kunden eine Reihe weiterer Features an. So lassen sich silikonumspritzte Systemlösungen etwa mittels Speziallaser so beschriften, dass die dauerhafte Beständigkeit gewährleistet ist. Dies ermöglicht die Rückverfolgung bestimmter Chargen. Weitere Möglichkeiten bietet der Einbau kleiner Speicherchips, sogenannter EEPROMs, für Tracking-Zwecke, spezielle Anschluss-Identifizierung und Sicherheitsfragen.