Antriebstechnik als Motor für die Medizintechnik

Auch wenn der Start in die Pandemie sich erst einmal holprig gestaltete: Der Boom in der Medizintechnik hat dem in Dauchingen bei Villingen/Schwenningen ansässigen Antriebsspezialisten Koco Motion auch einen tieferen Einblick in die Bedarfe und Wünsche am Markt beschert und erlaubt es nun, sich darauf auszurichten. Bereits jetzt generiert der Bereich Medizintechnik bei der Schwesterfirma Koco DC Motion in den USA mehr als 50 % des Gesamtumsatzes. Bei dem Angebot für die Medizintechnik arbeitet der Antriebsspezialist eng mit dem Unternehmen Constar Micromotor zusammen. Das private Hightech-Unternehmen aus dem chinesischen Shenzhen wurde im Jahr 2000 gegründet und hat sich auf die Bereitstellung von Mikromotoren und darauf basierenden Antriebslösungen spezialisiert. Aus diesem Engineering sind bereits mehr als 40 Patente hervorgegangen. Constar achtet in der Fertigung strikt auf eine hohe Produktqualität. Dafür hat das Unternehmen ein Qualitätssicherungssystem gemäß der Norm IATF16949 eingerichtet. Dessen Portfolio für Medizintechnik ist breit aufgestellt. Es enthält unter anderem Se­rien wie Glockenläufermotoren, bürstenlose DC-Motoren, Präzisions-Getriebemotoren, Präzisions-Servomotoren und Miniatur-Schrittmotoren.

Diese Motoren finden Einsatz in zahlreichen medizinischen Geräten. So wurden Servomotor-Getriebe-Kombinationen speziell für den Einsatz in einer Insulinpumpe konzipiert. Diese kompakten Insulinpumpenmotoren ermöglichen kleine, präzise und dauerhafte Infusionen. Durch verschiedensten 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 seine kompakte Baugröße. Zudem garantiert der neunteilige Kollektor eine geringe Drehmoment-Welligkeit (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 die Infusionspumpe prädestiniert. Weil die Motoren eine ausgezeichnete Positionier- und Wiederholgenauigkeit bieten, können die Infusionspumpen 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.

Speziell für Beatmungsgeräte hat Constar/Koco Motion einen bürstenlosen Motor entwickelt. Er sorgt für einen stabilen Luftdruck des Beatmungsgerätes. Das tun sie 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 entwickelt. Diese Antriebe 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 Multilamellenkollimator, welcher zur Strahlentherapie eingesetzt wird, definiert das Verschieben der darin befindlichen Lamellen (Flügel) das Bestrahlungsfeld. Der kompakte 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.

Der Antriebsspezialist bietet außerdem 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.

Auch die 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. Dies gilt ebenfalls, wenn das Positionieren ohne Encoder oder Endschalter erforderlich ist. Dann werden die Schrittmotoren gerne als Alternative eingesetzt. Fast immer kann der Antriebsspezialist hierfür passend auf die Anforderung zugeschnittene Lösungen anbieten. Eine Antriebslösung in Stand-Alone-Geräten oder hochkomplexen Anwendungen basiert sehr oft auf den Antrieben Lexium MDrive und MDrive von Schneider Electric. Dank der integrierten 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 innovative KannMotion-Plattform von Koco Motion und Adlos. Ihr 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 optimiert 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.