Bei der Entwicklung und Herstellung medizinischer Geräte, insbesondere Beatmungsgeräte, ist es eine entscheidende technische Aufgabe, sicherzustellen, dass sie strengen Sterilisations- und Reinigungsprozessen standhalten, ohne die Leistung und Lebensdauer ihrer Kernkomponente – des Beatmungsmotors – zu beeinträchtigen. Da Beatmungsgeräte in direkten oder indirekten Kontakt mit den Atemwegen des Patienten kommen, erfüllen die Anforderungen zur Infektionskontrolle die höchsten Standards in der Medizinbranche. Dies stellt nicht nur an die Materialauswahl des Motors, sondern auch an seine Dichtungstechnik höchste Anforderungen.
Materialanforderungen: Beständigkeit gegen chemische Korrosion, hohe Temperaturen und hohen Druck
Der Ventilatormotor und seine Peripheriekomponenten müssen aus Materialien mit hervorragender Beständigkeit gegenüber verschiedenen aggressiven Desinfektionsmitteln und Sterilisationsumgebungen hergestellt sein.
1. Desinfektionsmittelverträglichkeit
In medizinischen Einrichtungen wird häufig eine Vielzahl von Desinfektionsmitteln verwendet, darunter Alkohole (wie Ethanol und Isopropanol), quartäre Ammoniumverbindungen, Natriumhypochlorit und Wasserstoffperoxid. Diese chemischen Reagenzien sind unterschiedlich stark ätzend.
Polymermaterialien: Motorgehäuse, Anschlüsse und Kabelmantelmaterialien (z. B. Polycarbonat und bestimmte technische Kunststoffe) müssen Spannungsrissen, Erweichungen oder Verfärbungen durch diese Chemikalien standhalten. Chemische Inertheit ist ein vorrangiger Gesichtspunkt.
Metallische Materialien: Komponenten wie Wellen, Flansche und Befestigungselemente erfordern Edelstahl, typischerweise 316L in medizinischer Qualität oder andere hochkorrosionsbeständige Legierungen, um Oxidation und Lochfraß durch restliches Desinfektionsmittel oder hohe Luftfeuchtigkeit zu verhindern.
2. Extreme Beständigkeit gegenüber Sterilisationsumgebungen
Unterschiedliche Sterilisationsmethoden stellen unterschiedliche Anforderungen an Motormaterialien.
Autoklavieren: Dies ist eine der gebräuchlichsten Sterilisationsmethoden, bei der hohe Temperaturen (typischerweise 121 °C oder 134 °C) und hoher Druck zum Einsatz kommen. Magnetische Materialien in Motoren (z. B. Permanentmagnete) müssen sicherstellen, dass sich ihre magnetischen Eigenschaften bei hoher Hitze nicht wesentlich verschlechtern. Darüber hinaus erfordern Isoliermaterialien (z. B. Lackdrahtisolierung und Statornut-Isolierpapier) eine hohe thermische Stabilität, um Verkokung und Ausfall zu verhindern.
Niedertemperatursterilisation: Bei hitzeempfindlichen Bauteilen kann zur Sterilisation Ethylenoxid (EO) oder Wasserstoffperoxidplasma verwendet werden. Diese Methoden erfordern Materialien mit guter Gasdurchlässigkeit und Plasmabeständigkeit, um sicherzustellen, dass das Sterilisationsmittel wirksam sein kann, ohne schädliche Rückstände zu hinterlassen.
Dichtungsanforderungen: Verhinderung des Eindringens von Flüssigkeit und Dampf
Das Dichtungsdesign von a Lüftermotor ist entscheidend für seine Fähigkeit, Reinigungs- und Sterilisationsprozesse zu überstehen. Jedes Eindringen von Flüssigkeit oder Dampf in den Motor kann zu einem katastrophalen Ausfall führen.
1. Schutzart (IP-Schutzart)
Moderne medizinische Motoren erfordern typischerweise hohe IP-Schutzarten wie IP66 oder IP67.
Wasser- und Staubbeständigkeit: IP66 bedeutet, dass der Motor vollständig vor dem Eindringen von Staub geschützt ist und starken Wasserstrahlen aus jeder Richtung standhält. Dies ist für Hochdruckreinigungen und -reinigungen von entscheidender Bedeutung.
Eintauchschutz: IP67 erfordert außerdem, dass der Motor kurzfristigem Eintauchen standhält, um sicherzustellen, dass er auch dann funktionsfähig bleibt, wenn er versehentlich in einen Wassertank fällt oder während der Reinigungsarbeiten mit großen Flüssigkeitsmengen bedeckt wird.
2. Technische Umsetzung kritischer Dichtstellen
Um ein hohes Maß an Abdichtung zu erreichen, sind ein präzises technisches Design und hochwertige Dichtungen erforderlich.
Wellenabdichtung: Die Rotorwelle des Motors ist am anfälligsten für das Eindringen von Flüssigkeiten. Es sind spezielle Öldichtungen oder Labyrinthdichtungen erforderlich. Die in diesen Dichtungen verwendeten Elastomermaterialien (z. B. Hochleistungs-Fluorelastomer (FKM) oder Perfluorelastomer (FFKM)) müssen gegen hohe Temperaturen und chemische Lösungsmittel beständig sein und eine hervorragende Verformungserholung aufweisen, um sicherzustellen, dass sie den Dichtungsdruck auch nach längerem Gebrauch und wiederholter Sterilisation aufrechterhalten.
Gehäuseabdichtung: Zur statischen Abdichtung an den Verbindungsstellen des Motorgehäuses und an der Verbindung zwischen Enddeckel und Motorgehäuse müssen O-Ringe oder Dichtungen verwendet werden. Bei der Auswahl dieser Dichtungen müssen außerdem strenge Kriterien für Materialverträglichkeit und thermische Stabilität eingehalten werden.
Kabeleinführungen: Die Austrittsstellen von Strom- und Signalkabeln müssen mithilfe von Kabelverschraubungen oder Vergusstechnik gründlich abgedichtet werden, um zu verhindern, dass Flüssigkeiten durch die winzigen Lücken zwischen den Drähten und der Ummantelung in den Motor eindringen. Die Vergussmasse muss eine gute Haftung und Spannungsfestigkeit aufweisen.
