Elektromechanik

Energieketten und Gleitlager für die Medizintechnik

09. September 2020, 13:56 Uhr   |  Ulf Hottung (Igus)

Energieketten und Gleitlager für die  Medizintechnik
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Praxisbeispiel Outdoor-Rollstuhl: Schmierfreie Gleitlager sorgen auch bei starker Verschmutzung für eine sichere und schnelle Notabstützung und einen komfortablen Sitz

Höhere Sicherheit und Lebensdauer dank Hochleistungskunststoffen

Medizinische Ausrüstung muss nicht nur höchsten Hygienestandards entsprechen. Sie muss vor allem wartungsfrei und auch langlebig sein. Um das zu gewährleisten, die Igus GmbH setzt bei ihren Produkten daher auf Hochleistungskunststoffe. Das Unternehmen aus Köln ist eigentlich für die Industrie spezialisiert; beschäftigt sich aber seit Jahren auch mit der Entwicklung von Komponenten für die Medizintechnik – darunter Gleitlager, Linearführungen, Leitungen und Energieführungen für Betten, Liegen, Laborgeräte, Prothesen sowie Geräte für die Magnetresonanztomographie (MRT). 

Komponenten von Igus befinden sich im Alltag ständig in Bewegung. Doch keines braucht eine zusätzliche Schmierung. Denn das Unternehmen hat einen Festschmierstoff in das Kunststoffgemisch integriert. Die Bewegung selbst sorgt dafür, dass sich Teilchen des Stoffs freisetzen und einen Schmiereffekt erzeugen. Dank des Trockenlaufs wird keines der Bauteile durch Schmutz- und Bakterienablagerung in Schmierstoffen zu einem Hygienerisiko. Zudem halten die Komponenten bei der Reinigung des Geräts Kontakt mit hartnäckigen Chemikalien aus. 

Kunststofflager machen High-Tech-Rollstühle leichter

Die Komponenten für die Medizintechnik machen unter anderem Rollstühle auf der ganzen Welt langlebiger, so auch klassische oder neuartige Modelle wie das von Hoss Mobility. Die Besonderheit: Der Rollstuhl des österreichischen Unternehmens hat keine Vorderräder. Stattdessen nur eine Achse und zwei große Geländeräder. Ähnlich wie beim Segway hält ein elektronischer Regelkreis den Stuhl durch kleine Bewegungen der Räder im Gleichgewicht. Dadurch ist der Rollstuhl wendig und geländetauglich. Vorbei also die Zeit, in der sich Vorderräder in der Erde festgraben und die Weiterfahrt erschweren. 

Und was passiert, wenn das Gefährt außer Betrieb ist? Um ein Umkippen zu verhindern, haben die Ingenieure Stützen angebracht, die auch im Notfall in wenigen Millisekunden ausfahren. Beim Aufprall der Stützen auf den Boden entstehen große Kräfte, die auch die Lager des Stützmechanismus aushalten müssen. Zum Einsatz kommen deshalb Gleitlager der Serie »iglidur P«, die Belastungen von bis zu 50 MPa standhalten. Im Vergleich zu Metalllagern benötigen die Kunststofflager allerdings keine Schmierung. Somit können weder Sand, Erde noch Staub anhaften und die Lager beschädigen. 

Polyzentrisches Prothesenkniegelenk 3R78 mit Blick ins Innere auf die individuell gefertigten iglidur-Kolbenringe.
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Polyzentrisches Prothesenkniegelenk 3R78 mit Blick ins Innere auf die individuell gefertigten iglidur-Kolbenringe.

Ein weiterer Vorteil: Die Lager sind trotz ihrer Robustheit kompakte Leichtgewichte. Mit zwölf Millimetern Innendurchmesser und einer Wanddicke von einem Millimeter wiegen sie nur wenige Gramm. Und für einen elektrisch angetriebenen Rollstuhl bedeutet jede kleinste Gewichtsersparnis höhere Reichweite.

Korrosionsfrei und verschleißfest:  Gleitlager in Prothesen

Diese Art der Lagertechnik kommt auch in Prothesen zum Einsatz, unter anderem in Modellen von Ottobock. Das Unternehmen, das heute zu den Weltmarktführern in der technischen Orthopädie gehört, hatte seine Prothesenkniegelenke vor über 20 Jahren mit Bronzelagern ausgestattet. Dabei kam es jedoch häufig zum sogenannten Passungsrost. Durch diese Verschleißerscheinung, die auf Reibkorrosion zurückzuführen ist, drohten die Prothesen schwergängig zu werden.

Die Ingenieure von Ottobock entschieden sich daher für Gleitlager aus den Werkstoffen »iglidur W300« und »iglidur Q«. Sie bestehen aus einem Gemisch aus Basispolymeren, Fasern und Füllstoffen sowie Festschmierstoffen. Das macht die Lager robust und verschleißfest, korrosionsfrei und unabhängig von Schmiermitteln wie Öle und Fette. Weitere Vorteile im Vergleich zu Bronzelagern: Die künstlichen Glieder werden dadurch leiser und leichter. Zwei Eigenschaften, die den Tragekomfort des Nutzers erhöhen.

Direkt am MRT lassen sich verschiedene Linearsysteme, Gleit- sowie Kugellager einsetzen, die das Magnetfeld nicht beeinträchtigen.
© Igus

Direkt am MRT lassen sich verschiedene Linearsysteme, Gleit- sowie Kugellager einsetzen, die das Magnetfeld nicht beeinträchtigen.

Energieketten und antimikrobielle Leitungen für MRTs

Patienten, die schon einmal eine MRT-Untersuchung gemacht haben, wissen, dass sie keine Gegenstände aus Metall in den Untersuchungsraum mitnehmen dürfen. Denn im Inneren des Geräts arbeiten starke Elektromagneten. Um sie nicht zu stören, müssen auch die Bauteile der motorbetriebenen Liege, auf welcher der Patient ins Gerät fährt, auf Metall verzichten. Die Alternative? Energieketten aus Kunststoff, die bewegte Daten- und Stromleitungen vor Abrieb und Beschädigungen schützen. 

Auf Wunsch auch ausgestattet mit Leitungen aus dem »chainflex«-Sortiment. Dazu zählen Steuer-, Servo-, Motor-, Roboter-, Bus-, Daten, Geber- und Lichtwellenleitungen, die sich wie der Leitungstyp CFSPECIAL.544 auch antimikrobiell ausrüsten lassen. Die kompakte Bauform der Energieketten und die geringen Biegeradien der Leitungen ermöglichen es Leitungen platzsparend und zuverlässig zu führen und eine hohe Ausfallsicherheit zu gewährleisten. Zum Einsatz kommen die Energieführungen darüber hinaus in Röntgengeräten und Computertomographen (CT), wo Leitungsstränge teilweise Drehbewegungen von 440° überstehen müssen.

Anmerkung: Dieser Artikel erschien in ähnlicher Form in der medical design 3/2020 (S. 30 – 33). Neben weiteren Beispielen finden Sie dort auch ein Interview mit Friedrich Schrittweiser von Hoss-Mobility. Hier geht’s kostenfreien zum ePaper.

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  • Mehr Informationen zu den Igus-Lösungen für die Medizintechnik finden Sie hier.

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