Chirurgische Power-Tools

Wenn Chirurgen im Operationssaal einen Eingriff vornehmen, greifen sie zu akkubetriebenen Werkzeugen. Diese müssen präzise und zuverlässig sein und über tausend Sterilisationszyklen überstehen. Das stellt auch hohe Anforderungen an die Mikromotoren.

Unfall. Knochenbruch. Notfallchirurgie. Im Operationssaal arbeiten die Ärzte schnell und konzentriert, um den Patienten bestmöglich zu versorgen. Mit Platten und Schrauben soll die Fraktur stabilisiert werden. Der Chirurg nimmt einen Knochenbohrer in die Hand und setzt an.

Dieses Szenario spielt sich täglich in Spitälern auf der ganzen Welt ab. Überall sind elektrisch angetriebene Geräte im Einsatz und erleichtern die Arbeit der Chirurgen. Diese behandeln mit den Power-Tools selbst schwerste Verletzungen, die früher vielleicht zu einer Amputation der betroffenen Glieder geführt hätten. Der technische Fortschritt bei den Power-Tools macht die Eingriffe weniger invasiv, mit dem Resultat: minimierte Gewebe-schäden und eine kürzere Heilungszeit.

Hohe Drehzahlen für die Gewebeentfernung
Die chirurgischen Handgeräte erinnern optisch stark an Maschinen von Handwerkern, müssen aber viel höhere Anforderungen erfüllen, was Präzision, Wärmeentwicklung und Vibration anbelangt. Auch Zuverlässigkeit ist ein wichtiger Punkt. Dasselbe gilt für die Gleichstrommotoren, welche die Power-Tools antreiben. Besonders geeignet sind deshalb bürstenlose DC-Antriebe, da sie sich durch eine lange Lebensdauer und hohe Drehzahlen auszeichnen.

Beide Eigenschaften sind vor allem bei Shavern (siehe Bild) wichtig, die von Chirurgen für Eingriffe an Knie- oder Schultergelenken verwendet werden, wo sie Gewebe und Knorpel gezielt und sauber entfernen. Dafür sind die Geräte mit einem langen Edelstahlrohr versehen, an dessen Ende eine Öffnung mit einem drehenden Messer angebracht ist. Als Antrieb kommt hier zum Beispiel ein bürstenloser maxon EC 13 Motor zum Einsatz, kombi-niert mit einem GP 13 Planetengetriebe. Der Motor liefert 90'000 Umdrehungen pro Minute, ist abgedichtet und korrosionsbeständig. Dies ist entscheidend, da der Shaver jeweils direkt mit einer Kochsalzlösung in Berührung kommt. Zudem sollte der Motor nur ein Minimum an Wärme und Vibration produzieren, um dem Chirurgen die Arbeit einfacher zu machen.

DC-Motoren müssen möglichst oft sterilisiert werden können
"Die Betriebsbedingungen für Motoren in chirurgischen Handwerkzeugen sind brutal", sagt Anthony Mayr, Senior Project Leader bei maxon motor. Die Antriebe müssen sehr starken Vibrationen standhalten. Hinzu kommen hohe Temperaturen in Überlastzuständen (entweder Drehmoment oder Drehzahl) sowie der Kontakt mit Feuchtigkeit und alkalischen Lösungen wegen der strengen Sterilisierungs- und Reinigungsanforderungen. "Glücklicherweise", so Anthony Mayr, "funktionieren die DC-Motoren und Getriebe von maxon unter all diesen Bedingungen hervorragend." Dazu beigetragen haben auch die umfangreichen Entwicklungen und Tests im maxon eigenen Labor.

"Die Betriebsbedingungen für Mo-toren in chirurgischen Handwerk-zeugen sind brutal."
Anthony Mayr, Senior Project Leader maxon motor

Eine der grössten Herausforderungen für Gleichstromantriebe im Operationssaal sind die ständigen Sterilisationsverfahren. Denn alle Instrumente, die während einer Operation mit dem Patienten in Kontakt kommen, müssen vor Gebrauch sterilisiert werden – meistens mit Dampf. Hierbei wird das Gerät in der Autoklave für 20 Minuten bei 2.3 bar und 100 Prozent Luftfeuchte auf 134 Grad erhitzt. Laut Anthony Mayr zeigen aktuelle Tests, dass sorgfältige Materialauswahl und der Schutz kritischer Komponenten – etwa durch hermetisch versiegelte Rotoren - die Herstellung von Motoren ermöglicht, die mehr als 2000 Dampfzyklen überstehen. Gleichzeitig werden die Antriebe in Zukunft noch kleiner, leichter und leistungsstärker und helfen damit, chirurgische Eingriffe noch genauer und effektiver zu machen. Damit die Patienten möglichst schnell wieder auf die Beine kommen.

 © maxon motor ag

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