Starker Motor für sterile Technik

Spezial

Druckluftmotoren – Im Operationssaal müssen Antriebe auch hohe Hygieneanforderungen erfüllen. Druckluftgetriebene Systeme sind hier im Vorteil.

15. Oktober 2009

Chirurgisches Werkzeug muss drei Anforderungen erfüllen. Zum einen muss es steril sein, damit Patienten sich nicht mit gefährlichen Keimen infizieren. Immerhin sterben jedes Jahr mindestens 50.000 Patienten in Europa an infektiösem Hospitalismus, wie die Deutsche Gesellschaft für Krankenhaushygiene Anfang 2008 ermittelt hat. Zweitens sollen die Motoren kraftvoll und kompakt arbeiten und Sägen, Fräsen oder Bohrmaschinen antreiben. Letztere benötigt der Chirurg beispielsweise, wenn er gebrochene Knochen mit Hilfe einer Platte fixiert. Und drittens: Das Werkzeug soll dabei klein und leicht sein und ergonomisch gut in der Hand liegen, weil der Mediziner häufig mehrere Stunden operiert und dabei millimetergenau hantieren muss.

Komplett steril

Als gut geeignet für die Sterilisation mit Dampf erweisen sich Druckluftmotoren moderner Bauart, wie sie die im oberpfälzischen Amberg ansässige Firma Deprag Schulz herstellt. Zwar treiben unterschiedliche Motoren das chirurgische Werkzeug an: Elektromotoren, akkubetrieben oder kabelgebunden, konkurrieren mit pneumatisch angetriebenen Systemen. Doch nicht jede Antriebsart eignet sich gleichermaßen für die Dampfsterilisation, dem gebräuchlichsten Verfahren zur Abtötung von Mikroorganismen. Dazu wird das Sterilisiergut mit reinem Wasserdampf mit bis zu 134 Grad Celsius behandelt, der auf alle Oberflächen des zuvor gereinigten Instruments einwirkt. Bei Elektromotoren droht hierbei die Gefahr eines Kurzschlusses. Auch die Batterien könnten durch die Behandlung mit Dampf im Autoklaven beschädigt werden. Sie werden daher außerhalb des Operationssaals aufgeladen und bleiben somit unsteril. Ein deutlicher Nachteil gegenüber Druckluftsystemen, die im Operationssaal komplett steril neben dem OPTisch bereitliegen.

Deprag bietet mit der Baureihe 67 ein Edelstahl-Druckluftlamellenmotoren-Programm, der die Dampfsterilisation nichts ausmacht. Die Motorspindel dieser Baureihe ist aus hochwertigem Edelstahl und widersteht auch aggressiven Reinigungsmitteln. Alle Motoren sind vollkom-men abgedichtet, sodass keine Leckageluft austreten kann. Außerdem verhindert der innere Überdruck in einem pneumatisch betriebenen Werkzeug, dass Schmutz eindringt. Hauptvorteil des Druckluftmotors als Antrieb ist seine große Leistungsdichte. Je nach Ausführung benötigt er nur ein Fünftel der Masse eines handelsüblichen Elektromotors oder ein Drittel seiner Größe. Dabei ist ein serienmäßiger Deprag-Druckluftmotor aus Edelstahl mit einem integriertem Planetengetriebe und einer Leistung von 400 Watt nur 61 Millimeter lang und misst im Durchmesser 32 Millimeter.

Konstante Leistung

Das Prinzip des Druckluftmotors ist einfach. Die per Kompressor erzeugte Druckluft versetzt den Motor in Rotation. Beim Lamellenmotor geschieht das auf folgende Weise: Der in einem exzentrischen Zylinder umlaufende Rotor wird in Bewegung gesetzt. In seinen Schlitzen stecken die Lamellen. Die nun durch Zentrifugalkraft nach außen gegen die Zylinderwand gedrückt werden. Damit bilden sich Arbeitskammern für die sich ausdehnende Druckluft. Über diese Expansion der sich ausdehnenden Druckluft wandelt sich die Druckenergie in kinetische Energie – die Drehbewegung entsteht. Dabei kann der Druckluftmotor ohne Schaden zu nehmen bis zum Stillstand belastet werden. Die abgegebene Leistung ist beim Druckluftmotor über weite Drehzahlbereiche nahezu konstant. Er kann daher auch in einem breiten Feld wechselnder Lasten optimal betrieben werden. Die Drehzahl lässt sich durch Drosselung der Luftmenge stufenlos steuern. Der Chirurg kann die erforderliche Motorleistung problemlos an die spezifischen Erfordernisse anpassen. Und beispielsweise bei einem Lavage System, also einem System mit dem er das Knochenbett zur Reinigung spült, die Pumpenleistung auf die Knochendichte des Patienten einstellen.

Elektromotoren weisen den Nachteil auf, dass der Motor unter Last Hitze entwickelt, die sich nicht gut abführen lässt. Unter Dauerbelastung können sich elektrische Systeme so generell erwärmen. Um eine Überhitzung des Systems und damit eventuelle Verletzung von Patient oder Anwender zu vermeiden, muss das medizinische Personal deshalb Abkühlzeiten beachten. Beim pneumatisch betriebenen System ist das anders: »Überhitzung ist beim Druckluftmotor durch seine Arbeitsweise ausgeschlossen«, so Dagmar Hierl, Produktmanagerin bei Deprag Schulz »Durch die Entspannung der Luft kühlt der Motor unter Last ab.«

Im Operationssaal muss ein Antrieb ölfrei genauso arbeiten wie auch in der Lebensmittel- oder chemischen Industrie. Für Druckluftmotoren ist das kein Problem, Anwender müssen lediglich die preiswerten Lamellen als Verschleißteile ab und zu austauschen. Für den Einsatz im Reinraum ohne Öl bietet der Hersteller Speziallamellen an. Die Deprag Advanced-Baureihe 67 umfasst Motoren mit unterschiedlichen Ausstattungen, wobei das Standardprogramm verschiedene Abtriebsspindeln und unterschiedliche Motorbefestigungen enthält. Kundenspezifische Motorenlösungen wie ferritfreie Antriebe aus Glaskeramik oder Kunststoff sind ebenfalls erhältlich.

Trixi Schmidt, Deprag Schulz, aru

Erschienen in Ausgabe: 07/2009