Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Ausgabe 11/2018, 09.11.2018

Flüsterleise Antriebe für das perfekte Klima

Dank moderner Neonatalmedizin haben heute zu früh geborene Babys schon ab der 25. Schwangerschaftswoche eine gute Chance zu überleben, auch dank moderner Technik. Wird diese in einem derart sensiblen Bereich eingesetzt, muss sie hohen Ansprüchen gerecht werden. Das gilt auch für die benötigten Antriebe, die in diesem Fall von Faulhaber kommen.

Ein Inkubator ist ein Medizinprodukt, das kontrollierte Aussenbedingungen für diverse Brut- und Wachstums­prozesse schafft und erhält. Dazu erzeugt er ein Mikroklima mit eng geregelter Luftfeuchtigkeit und -temperatur. Ein Brutkasten simuliert also die physiologischen Bedingungen, die im Mutterleib herrschen: konstante Wärme und gleichbleibende Luftfeuchtigkeit. Je nachdem wie viel zu früh ein Kind geboren wird, sind seine Organe nicht vollständig entwickelt. Der Körper kann seine Temperatur noch nicht regeln, die Lungen können nicht genügend Sauerstoff aufnehmen und benötigen oft mit Sauerstoff angereicherte Luft.
Tende Elektronik produziert seit den 1990er-Jahren als OEM-Lieferant für andere Firmen Brutkästen für Frühgeborene und exportiert diese seit drei Jahren unter eigenem Namen in zahlreiche Länder. Ferhat Yildiz, CEO bei Tende Elektronik, erklärt das Funktionsprinzip der Brutkästen: «Genau temperierte und befeuchtete Luft wird durch einen Impeller, also einen von einem Gehäuse umschlossenen Propeller, in das Innere des Brutkastens befördert. Dieser Lüfter ist damit eine entscheidend wichtige Komponente für die Funktion des Inkubators und das Wohlergehen des Babys.»
Da der Brutkasten bei der Pflege und Behandlung des Babys nicht durchgehend geschlossen bleiben kann, sorgt der Lüfter bei geöffnetem Kasten für einen «Luftvorhang», der das Eindringen kälterer Luft verhindert. Zugleich führt er mehr warme Luft zu, um den dennoch unvermeidlichen Temperaturabfall auszugleichen. Über die Drehzahl des Impellers wird auch die Temperatur im Brutkasten geregelt. Eine Anforderung an den Antrieb im Lastenheft der Entwickler lautete: Der Impeller samt Antrieb sollte langlebig sein. Der Inkubator ist rund um die Uhr in Betrieb, und die Kliniken wollen die Geräte über lange Zeit nutzen. «Wir zielen auf eine Einsatzzeit von mindestens zehn Jahren», sagt Yildiz. Den passenden Antrieb fanden die Medizintechniker bei Faulhaber. Die bürstenlosen DC-Servomotoren des Typs 2232...BX4 SC für stationäre und des Typs 3153...BRC für mobile Brutkästen konnten überzeugen. Yildiz ergänzt: «Die Komponenten – also auch der Motor – müssen sehr lange mit höchster Zuverlässigkeit ihre Arbeit verrichten. Von diesen Motoren wissen wir, dass sie das können.»
Auch eine geringe Geräuschentwicklung war gefordert, denn Lüfter und Antrieb werden permanent in der Nähe des Kindes betrieben. Wie die anderen Organe sind auch die Ohren des Frühchens noch nicht voll entwickelt und deshalb besonders empfindlich. Steigt der Lärmpegel über einen bestimmten, für Erwachsenenohren sehr niedrigen Wert, besteht die Gefahr dauerhafter Hörschäden. Auch hier punkten die Antriebe, denn ihr eisenloses Design eliminiert das Rastmoment. Dieses Ruckeln bei jeder Umdrehung, das bei Elektromotoren mit Eisenanker unvermeidlich ist, kann hier konstruktionsbedingt nicht entstehen. Das Geräusch der elektromagnetischen Interferenz wird durch den integrierten Speed Controller minimiert. Eine weitere Geräuschquelle ist die sogenannte Pulsweitenmodulation (PWM): Durch sie wird die Stromversorgung des Motors in sehr kurzen Abständen an- und ausgeschaltet. Die PWM beeinflusst die Drehzahl und erlaubt eine präzise Steuerung, kann aber ein Brummen verursachen. Dieses sogenannte Elektrorauschen wird bei den bürstenlosen DC-Servomotoren durch die sehr hohe Frequenz der PWM vermieden.
Tiziano Bordonzotti hat bei Faulhaber die Zusammenarbeit mit Tende Elektronik koordiniert und die Entwicklung der kundenspezifischen Lösung organisiert. Er erklärt: «Entscheidend für ein minimiertes Geräusch sind die perfekte Balance und die minimalen Toleranzen der Einzelteile. Daraus resultieren die hervorragenden Laufeigenschaften der Motoren.» Diese haben grossen Anteil daran, dass die Inkubatoren von Tende Elektronik mit dem besonders niedrigen Geräuschpegel von nur 42 bis 45 dB arbeiten – das entspricht einem Flüstern. Für die präzise und zuverlässige Steuerung der Antriebe sorgt der Speed Controller. Da er integriert ist, bleiben die Einheiten sehr kompakt und leicht, was bei den mobilen Inkubatoren eine wichtige Rolle spielt.
Neben der Qualität der Komponenten überzeugte Tende Elektronik auch die gute Zusammenarbeit, wie Yildiz erklärt: «Faulhaber hat uns umfassend unterstützt und den für uns idealen Antrieb entwickelt. Die hohe Qualität der Motoren passt zu der unserer Inkubatoren. Ein weiterer Vorteil für uns ist, dass die Produktionsstätte der Motoren über die nötigen ISO-Zertifikate für Medizinprodukte verfügt, und wir diese Komponente ohne zusätzlichen Zertifizierungsaufwand einbauen können.»  (msc)

Die Antriebsexperten aus Schönaich
Die Faulhaber-Gruppe mit ihren 1900 Mitarbeitern ist spezialisiert auf Entwicklung, Produktion und Einsatz von hochpräzisen Klein- und Kleinst­antriebssystemen, Servokomponenten und Steuerungen bis 200W Abgabeleistung. Neben einem umfangreichen Programm an Standardprodukten, wie bürstenlose Motoren, DC-Kleinstmotoren, Encoder und Motion Controller, werden auch kundenspezifische Komplettlösungen realisiert für Branchen wie die Medizintechnik, Fabrikautomation, Präzisionsoptik, Telekommunikation, Luft- und Raumfahrt sowie Robotik. Das Standardportfolio ergibt über 25 Millionen Möglichkeiten, ein optimales Antriebssystem für eine Anwendung zusammenzustellen.

faulhaber.com



Der mobile Inkubator Tende VAV-TR (Bild: Tende)


Elektrischer Antrieb für den Inkubator. (Bild: Faulhaber)