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11.05.2020

Corona: Medizintechnik setzt auf FAULHABER Antriebssysteme

In Beatmungsgeräten, Infrarotkameras zur Fieberkontrolle, in automatisierten Probe-, Labor- und Analysegeräten oder in tragbaren Atemschutzgeräten: FAULHABER Antriebssysteme schützen medizinisches Personal, retten Leben und helfen dabei, die Ausbreitung der Corona-Pandemie zu verlangsamen.

Corona und die dadurch ausgelöste Krankheit Covid-19 haben die Welt nach wie vor im Griff. Die Zahl der Erkrankten und der positiv auf das Virus getesteten Menschen steigt weiter exponentiell. Um die Ausbreitung der Pandemie zu verlangsamen – Stichwort: #flatenthecurve – werden weltweit zum Teil sehr drastische Maßnahmen ergriffen. Gleichzeitig werden Labor- und Analysekapazitäten auf- und ausgebaut, um die Tests auf Covid-19 schneller auswerten zu können und Gegenmittel oder Impfungen zu finden. Aber auch der Schutz der Menschen, die etwa in Krankenhäusern um das Leben der Patienten kämpfen, muss lückenlos sein und ebenso zuverlässig funktionieren wie die Beatmungsgeräte für Patienten. Medizintechnikhersteller verlassen sich in diesen und weiteren kritischen Anwendungen auf Antriebssysteme von FAULHABER. Das zeigt auch eine aktuelle Kundenaussage: „Ihr Unternehmen ist ein kritischer Lieferant von Schlüsselkomponenten und Dienstleistungen zur Herstellung und Lieferung lebenserhaltender, medizinischer Geräte, die während der aktuellen Covid-19 Pandemie erforderlich sind.“

In Laboren

An der Laborautomatisierung führt kein Weg vorbei. Das war auch schon vor der aktuellen Pandemie klar und hat sich durch den Druck, zuverlässig schnelle Ergebnisse zu liefern, noch verstärkt. Die Vorteile liegen auf der Hand: schnellere Ergebnisse, geringere Fehleranfälligkeit, höherer Durchsatz und sinkende Personalkosten. Dabei kommt es vor allem auf eine hohe Dynamik und Präzision an. Die Automatisierung eines Labors reicht dabei von der Durchführung einzelner Prozesse bis hin zu komplexen Anlagen zur vollautomatischen Probenanalyse. Letztere bewähren sich insbesondere jetzt in großen Laboren oder Krankenhäusern bei der Analyse von Corona-Abstrichen, da hier nach einem standardisiertem Protokoll mit nur geringer Flexibilität untersucht wird.

Antriebe für diese Anwendungen müssen ebenso schnell wie äußert präzise arbeiten, gleichzeitig spielen Gewicht und Größe der Antriebseinheiten eine Rolle. Bei Pick-and-Place- oder Pipettiervorgängen mit ihren wiederholten Start-Stopp-Bewegungen ist ein hochdynamisches System gefordert. FAULHABER liefert mit den DC-Kleinstmotoren der Serien 1524SR und 2224SR optimal geeignete Antriebe, da sie ohne Eisenanker aufgebaut sind und so kleiner und leichter ausfallen als Antriebe mit vergleichbarer Leistung und das bei einer sehr hohen Dynamik. Kombiniert man diese Antriebe mit einem Encoder der IE2-Serie, dann verlängert sich die gesamte Einheit um lediglich zwei Millimeter.

Speziell für den Einsatz im klinisch-diagnostischen Labor eignen sich zudem FAULHABER  Glockenankermotoren der Serien 2657 und 2224 mit integriertem Encoder. Die eisenlosen hochdynamischen Antriebe bringen Hochleistung auf kleinstem Raum. Die graphit-kommutierten Motoren der Serie 2657 leisten bei nur 57mm Länge und 26mm Durchmesser 47,9W bei einem Wirkungsgrad von 85 Prozent. Mit 44mNm Dauerdrehmoment und 285mNm Anhaltemoment kann der 156 g schwere Antrieb auch kiloschwere Aktoren dynamisch in Bewegung setzen oder abbremsen. Die kleinen edelmetallkommutierten Antriebe der Serie 2224 bringen es bei nur 24,2 mm Länge und 22 mm Durchmesser auf 4,05W Abgabeleistung bei Drehzahlen bis zu 8000 U/min. Die Nenn-Betriebsspannung beträgt je nach Modell 3, 6, 12, 18, 24 oder 36 V, sodass für praktisch jede Anwendung ein geeigneter Spannungsbereich zur Verfügung steht. Beide Serien können über Getriebe in Drehzahl und Drehmoment den Erfordernissen angepasst werden. Integrierbare Impulsgeber erzeugen bis zu 512 Impulse pro Motorumdrehung. Mit vorgeschaltetem Getriebe erweitert sich die Auflösung am Abtrieb enorm, eine exakte Positionsbestimmung der angetriebenen Anlagenteile ist dadurch sichergestellt. Die Einheiten aus Motor, Getriebe und Encoder bauen dennoch so klein, dass sie praktisch überall integriert werden können. Der weite Bereich der Versorgungsspannung erleichtert ebenfalls die schnelle Einbindung in Analysensysteme.

Auch beim Transport der Proben in automatisierten Labor- oder Analysesystemen kommen bürstenlose DC-Getriebemotoren von FAULHABER zum Einsatz, da sie für hohe Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer ausgelegt sind. Und das ist notwendig, denn die Probentaxis müssen über ihre Lebensdauer in den automatischen Verteilsystemen viele Kilometer zurücklegen. Da Proben oft offen sind, um zum Beispiel automatisch pipettiert werden zu können, ist es darüber hinaus wichtig, dass Antriebe über ruhige, rastmomentfreie Laufeigenschaften und nur geringe Geräuschemission verfügen. Hohe Dynamik und Leistung bei kleinem Bauvolumen, das erreicht FAULHABER durch die eisenlose Wicklung, eine Kernkompetenz des Antriebsspezialisten, und durch den Einsatz von Seltenerdmagneten in den Rotoren. Der geringe Strombedarf ermöglicht lange Aufladeintervalle der Akkus.

Am Patienten

Weltweit sind Beatmungsgeräte ein gefragter Artikel, in vielen Ländern herrscht Mangel, so dass unter anderem auch über den Off-Label-Use von Beatmungsgeräten aus der Anästhesie nachgedacht wird. Diese unterscheiden sich von mobilen oder Intensivbeatmungsgeräten in der Art, wie die Beatmung erfolgt und für welchem Zeitraum das System eingesetzt werden soll. Alle Systeme haben jedoch eines gemeinsam: Hersteller setzen zur Luftstromsteuerung auf Antriebe aus dem Hause FAULHABER.  

Eine gute Wahl sind bürstenlose DC-Motoren der FAULHABER BRC-Baureihe. Die Motoren überzeugen im optimierten Dauerbetrieb durch Hochleistungslagerung und rastmomentfreien Lauf im linearen Drehzahl- und Drehmoment Bereich. Die bürstenlosen Motoren mit integriertem Speed Controller arbeiten mit einer präzisen Drehzahlregelung für jede gewünschte Luftdurchflussmenge. Mit Abmessungen von 15 bis 31 mm Durchmesser sind diese Motoren für den Einbau bei sehr beengten Verhältnissen und – dank robuster Ausführung – auch für Anwendungen mit hoher Belastung geeignet. Die Motoren lassen sich ansteuerbedingt reversibel rechts- oder linksrotierend betreiben.

Ebenfalls sehr gut geeignet sind hochpräzise 16mm-DC-Hochgeschwindigkeitsmotoren der FAULHABER Baureihe BHx. Die Serie, bei der bürstenlose 2-Pol-Technologie zur Anwendung kommt, liefert trotz ihrer kompakten Bauweise hohe Leistungen, basierend auf einem innovativen und robusten Design. Die Motoren werden in 2 verschiedenen Versionen angeboten, die den Anforderungen unterschiedlichster Anwendungen gerecht werden: Die BHT-Variante ist für ein hohes Drehmoment bei großen Impulszyklen ausgelegt, während die BHS-Variante vor allem in Dauerbetriebsanwendungen mit sehr hohen Drehzahlen eingesetzt wird.

Die Motoren der BHx-Serie können variable Lasten bei minimalen Drehzahlschwankungen antreiben und gewährleisten ein laufruhiges Betriebsverhalten mit konstanter Drehzahl. Darüber hinaus bieten ihr geringes Trägheitsmoment und ihre kurze Ansprechzeit eine hohe Dynamik. Zudem zeichnet sich die BHx-Serie durch einen vibrationsarmen und leisen Lauf aus, was Ermüdung und Stress ihrer Benutzer in der Anwendungsumgebung gering hält. Das ist besonders im Einsatz direkt am Patienten ein entscheidender Vorteil.

Im Einsatz

Neben der Behandlung akut erkrankter Patienten und der Arbeit in Labors ist ein weiterer, sehr wichtiger Baustein der Schutz des medizinischen Fachpersonals. Umso mehr, wenn Patienten auf Intensivstationen betreut werden, ist ein adäquater Schutz unabdingbar. Hier sind Vollschutzanzüge und kombinierte Gesichts- und Atemschutzmasken die erste Wahl.

Dabei sind Systeme, die ein Gebläse nutzen, um die Luft durch den Filter zu ziehen, für den Anwender besser geeignet, als jene, bei welchen der Nutzer seine eigene Lungenkraft einsetzen muss. Der konstante Luftstrom ermöglicht ein natürlicheres und ermüdungsärmeres Atmen. Antriebe für Persönliche Schutzausrüstungen müssen sowohl leicht, kompakt als auch leistungsfähig sein. So wie die 22 mm S/G und SR DC-Kleinstmotorenbaureihe (2230 …S, 2233 …S, 2224…SR, 2232…SR) von FAULHABER. Diese eignen sich optimal für tragbare Anwendungen, da die Edelmetallkommutierung und der eisenfreie Rotor für eine hohe Batterielaufzeit und Effizienz sorgen. Gleichzeitig erlaubt das minimale Rotorträgheitsmoment eine hochdynamische Reglung.

Neben der bereits erwähnten BRC-Baureihe ist für die Anwendung in Atemschutzgeräten insbesondere die neue flache, bürstenlose DC-Motorenbaureihe FAULHABER BXT bestens geeignet. Dank innovativer Wickeltechnik und optimierter Auslegung sind die Motoren nur 14, 16 und 21 mm lang, liefern aber Drehmomente bis 134 mNm bei einem Durchmesser von 22 mm, 32 mm bzw. 42 mm. Sie sind für eine Dauerausgangsleistung von bis zu 100 W ausgelegt und übertreffen damit die Maßstäbe dieser Antriebsklasse deutlich, insbesondere im Hinblick auf das Verhältnis von Drehmoment zu Länge, Volumen und Gewicht, was Anwendungen bei beengten Platzverhältnissen zugutekommt. Gerade bei mobilen Anwendungen wie Atemschutzgeräten ist der Platz begrenzt, da Anwender durch das System nicht in ihrer Arbeit behindert werden dürfen.