30.03.2021

Moderne Antriebslösungen für die Medizintechnik

Gesundheit!

Koco Motion bietet für die Medizintechnik ein umfassendes Portfolio an Antriebstechnik. Insbesondere bei Gleichstrommotoren steht für medizinische Pumpen, Beatmungsgeräte, chirurgische Instrumente oder Prothesen eine beinahe vollständige Produktpalette zur Verfügung.


Bei dem Angebot für die Medizintechnik arbeitet Koco Motion eng mit dem Anbieter Constar Micromotor zusammen. Das private Unternehmen aus Shenzhen in China hat sich auf die Bereitstellung von Mikromotoren und darauf basierenden Antriebslösungen spezialisiert. Das Portfolio für die Medizintechnik ist breit aufgestellt. Es umfasst Serien von Glockenläufermotoren, bürstenlose DC-Motoren, Präzisions-Getriebemotoren, Präzisions-Servomotoren und Miniatur-Schrittmotoren. Diese Antriebe finden Einsatz in zahlreichen medizinischen Geräten. Folgende Beispiel verdeutlichen das auszugsweise.

Medizintechnische Pumpen

Servomotor/Getriebe-Kombinationen wurden speziell für den Einsatz in einer Insulinpumpe konzipiert. Diese kompakten Insulinpumpenmotoren ermöglichen kleine, präzise und dauerhafte Infusionen. Durch verschiedene Getriebestufen und Encoder-Auflösungen lässt sich die zu fördernde Insulinmenge anpassen. Ein präziser Glockenläufer-Motor eignet sich für den Antrieb in einer Vakuumpumpe. Ein Vorteil ist die kompakte Baugröße. Zudem garantiert der neunteilige Kollektor eine geringe Drehmomentwelligkeit (Rippel) und geringe Kommutierungs-Stromspitzen (Funkenerosion). Gepaart mit dem eisenlos gewickelten Rotor ergibt sich ein hoher Wirkungsgrad und eine lange Lebensdauer.

Verschiedene Gleichstrommotoren wie Eisenanker- oder Glockenläufer/Getriebe-Kombinationen, auch kleine Schrittmotoren sind für Infusionspumpen prädestiniert. Weil die Motoren eine ausgezeichnete Positionier- und Wiederholgenauigkeit bieten, können diese Pumpen zuverlässig über ihre gesamte Lebensdauer hinweg, die strengen Infusionsmengen-Kontrollen bestehen. Ein Getriebemotor sorgt dafür, dass in einer Mikro-Injektionspumpe das Einspritzen der Medikamente präzise gesteuert wird. Auch bei dieser Technologie sind die kompakte Baugröße des Motors, seine Präzision und Wiederholgenauigkeit von Vorteil.

Beatmungsgeräte, Chirurgie und Prothesen

Speziell für Beatmungsgeräte haben Constar und Koco Motion einen bürstenlosen Motor entwickelt. Er sorgt für einen stabilen Luftdruck des Beatmungsgerätes. Das tut er mit einer hohen Lebensdauer bei einem sehr niedrigen, kaum hörbaren Geräuschpegel. Für chirurgische Geräte wie sie zum Schneiden, Fräsen oder Bohren verwendet werden, hat der Antriebsspezialist spezielle bürsten- und eisenlose Motoren im Angebot. Sie bieten hohe Drehmomente und Wirkungsgrade sowie eine hervorragende dynamisch/statische Drehzahlregelung.

Die Motoren für chirurgische Roboter verfügen über eine eisenlose Wicklung und bieten ebenfalls hohe Drehmomente und Drehzahlen. Mit ihrer schnellen Reaktionsgeschwindigkeit lässt sich eine präzise Positionierung realisieren. So sind die Roboter in der Lage, genaue und komplexe Bewegungen durchzuführen. In einem Multilamellen-Kollimator, der zur Strahlentherapie eingesetzt wird, definiert das Verschieben der darin befindlichen Lamellen (Flügel) das Bestrahlungsfeld. Der verbaute Servomotor von Koco Motion beschleunigt die Bewegung aufgrund seiner hohen Leistungsdichte und einer hohen Reaktionsgeschwindigkeit. Die Kombination mit einem hochauflösenden Encoder garantiert zudem eine zuverlässige und präzise Positionierung der Lamellen.

In Prothesen als Ersatz für Gliedmaßen werden sowohl Glockenläufer als auch bürstenlose Gleichstrommotoren kombiniert mit Getrieben eingesetzt. Hier kommen die Vorzüge der Glockenläufer voll zum Tragen: Kein Rastmoment, geringes Gewicht, hoher Wirkungsgrad und stabiles Drehmoment sowie hervorragende Regelbarkeit. Diese Motoren eignen sich bestens, um verschiedene Bewegungen künstlicher Gelenke zu realisieren. Die Eigenschaften des Glockenläufers ermöglichen es den Benutzern, sich mit ihrer Prothese natürlich, stabil und kraftvoll zu bewegen.

Labor und Analysegeräte

Koco Motion bietet auch verschiedene Antriebslösungen für die Mechanik von Blutanalysegeräten. Unter anderem sorgen Schrittmotoren und Servomotoren für das automatisierte und präzise Positionieren. Die Geräte werden damit zuverlässig und haben eine hohe Lebensdauer. Für die Zentrifuge eignen sich die bürstenlosen Innen- oder Außenläufermotoren mit ihren hohen Drehmomenten, den hohen Drehzahlen und der ebenfalls hohen Zuverlässigkeit und Lebensdauer. Sie werden zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit von Zentrifugen und zur Ausnutzung der maximalen Zentrifugalgeschwindigkeit eingesetzt. Mit ihnen lassen sich der Trennfaktor der Zentrifuge verbessern und die Wartungskosten reduzieren. Für Pipetten bringen die Glockenläufer-Motoren gepaart mit Encodern die nötige Präzision mit sich. Wartungsfrei und zuverlässig halten sie auch die Pipettier-Geschwindigkeit und Genauigkeit der Dosierung ein.

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Stand-Alone in komplexen Anwendungen

Auch Schrittmotoren mit und ohne Steuerung finden Einsatz in der Medizintechnik. Sie eignen sich besonders gut für Positionieraufgaben und zwar dort, wo Getriebe nicht unbedingt aus bauraumtechnischen Gründen oder Geräuschentwicklung gewünscht sind. Das gilt ebenfalls, wenn das Positionieren ohne Encoder oder Endschalter erforderlich ist. Dann werden die Schrittmotoren gerne als Alternative eingesetzt. Fast immer kann Koco Motion hierfür passend auf die Anforderung zugeschnittene Lösungen anbieten, Einsatzbeispiel sind u. a. die oben beschriebenen Blutanalysegeräte oder die medizinische Pumpentechnik.

Eine Antriebslösung in Stand-Alone-Geräten oder hochkomplexen Anwendungen basiert sehr oft auf den Antrieben Lexium MDrive und MDrive von Schneider Electric. Durch die integrierte Steuerung der Antriebe können diese sehr einfach Steuerungsaufgaben übernehmen. Vor allem weil portable Geräte einfach, kompakt und leicht sein sollen, kann die integrierte Steuerung sogar mehrere Einheiten sowie Abläufe kontrollieren und bedienen.

Einfache Programmierung und Steuerung bietet aber auch die kannMotion-Plattform von Koco Motion und Adlos. Deren großer Vorteil ist die kundenspezifische Anpassung von Hard- und Software. Gerade in größeren Stückzahlen bietet die Plattform einen besonderen Nutzen, wenn sie ganz speziell für die Applikation ausgelegt wird. Dann kann sie nur genauso viel, wie sie können muss und das ist sehr kosteneffizient. In ihrer Einfachheit eignen sich die kompakten Antriebe mit integrierter Steuerung und Closed-loop-Funktion zur Integration in sehr vielen Anwendungen.

"Kundenspezifische Anpassungen sind unser tägliches Geschäft und zählen zu den Herausforderungen für eine gute partnerschaftliche Beziehung", sagt Koco-Motion-Geschäftsführer Olaf Kämmerling. Die Bedarfe in der Medizintechnik unterscheiden sich sehr oft, denn die Anforderungen an die zum Einsatz kommenden Antriebe sind sehr individuell und anwendungsspezifisch. Daher erfülle ein Standardprodukt auch nur selten die Anforderungen aller Anwendungen. Wird in der einen Applikation ein sehr starker robuster Antrieb benötigt, erfordert die andere etwa einen besonders geräuscharmen Betrieb bei hoher Energieeffizienz. Soll nun beides in einer Antriebslösung realisiert werden, müssen applikationsspezifische Anpassungen vorgenommen werden.

"Unsere Bemühungen, den Antrieb exakt auf die Anwendung anzupassen, kollidieren bisweilen mit dem angestrebten Kostenrahmen", schildert Kämmerling eine Zwickmühle. "Die Entscheidung über die Motorentechnik steht oft im Vordergrund. Bereits bei der Auswahl werden hier wichtige Weichen für Kosten und Nutzen gestellt. Je früher wir in die Projekte einsteigen können, desto mehr Möglichkeiten gibt es für die Optimierung des Antriebs. Die Freiheitsgrade nehmen im laufenden Projekt dann immer weiter ab, während die Kompromissfindung zunimmt." Mögliche Anpassungen sind: Wicklungswiderstand, Wirkungsgrad, Bürsten, Lagertypen (Kugellager, Gleitlager), Drehmomente, Anbauteile (Bremsen, Getriebe, Encoder, Feedbacksysteme, Magnete, Spindeln, Durchführung, Wellenkontur, Kabel, Stecker, Anschlüsse, Flansche, Außenkonturen, Beschichtungen , Hardware, Software oder integrierte Sensoren.

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