Multifunktioneller OP-Tisch entlastet Patient und Arzt

Kompakte Hochleistungsantriebe für die Tischmechanik

Modular aufgebaut und äußerst anpassungsfähig: der OP-Tisch TruSystem 7500. Bild: Trumpf

Selbst die modernste Chirurgie kommt nicht ohne einen OP-Tisch aus. Heutige Operationsmethoden und der Einsatz hochentwickelter Medizintechnik stellen hohe Ansprüche an seine Funktionalität. Gleichzeitig steigen auch die Anforderungen an die Ergonomie, Desinfektion, Zuverlässigkeit und die Einsetzbarkeit, nicht zuletzt aus Kostengründen. Dies spiegelt sich daher auch in den Eigenschaften der elektromechanischen Verstellsysteme wieder. Unterschiedliche, schnell wechselbare Module und große Verstellbereiche sind deshalb unverzichtbar. Herzstück dieser modernen Tische sind per CAN-Bus vernetzte kompakte Antriebssysteme. Äußerst geräuscharm und mit hoher Leistung bei kompaktem Aufbau erlauben die Antriebe eine schnelle Positionierung selbst bei sehr hohem Patientengewicht.

Auch in der Medizin gilt: Es gibt keine unmöglichen Aufgaben, wenn das passende Werkzeug zur Verfügung steht. Um den immer spezifischer ausfallenden Forderungen der einzelnen Medizindisziplinen zu entsprechen und dabei gleichzeitig die Kosten im überschaubaren Rahmen zu halten, entwickelten die Experten von TRUMPF, Geschäftsbereich Medizintechnik, den modular aufgebauten und äußerst anpassungsfähigen OP-Tisch TruSystem 7500. Durch einen weiten Verstellbereich und schnell auswechselbare Aufbaumodule können hier mit ein und demselben Grundgestell praktisch alle heutigen und sicherlich auch viele zukünftige Operationsmethoden optimal abgedeckt werden. Für die anspruchsvolle Antriebstechnik holten die Medizintechniker die Spezialisten für kompakte Antriebe von ebm-papst St. Georgen mit ins Boot. Die schlussendlich gefundene Lösung für die keineswegs triviale Tisch-Verstellung punktet durch große Laufruhe, extreme Kraft und nicht zuletzt hohe Zuverlässigkeit. Natürlich erfüllen die Antriebe schon von Haus aus die hohen Anforderungen, die an medizinische Ausrüstung gestellt wird wie z.B. EMV-Verträglichkeit.

Intuitiv bedienbar und hochflexibel

Der weite Einstellbereich erlaubt immer eine optimale Lage. Bild: Trumpf

Der weite Einstellbereich erlaubt immer eine optimale Lage.
Bild: Trumpf

Hochkomplexe Technik leistet immer nur das, was der bedienende Mensch auch nutzen kann. Jeder kennt das Problem von Handy oder Autobordcomputer: Möglich ist sehr vieles, aber genutzt wird wegen der komplizierten Einstellung nur ein Bruchteil davon. Um dieses Problem von vornherein zu minimieren, wird der OP-Tisch über eine intuitive Fernbedienung für die Säule und Tischplatte per robuster Folientastatur gesteuert. Alle Tischpositionen können abgespeichert und wiederholt abgerufen werden. Ein zusätzlicher Touchscreen erlaubt „tischfremde“ Zusatzfunktionen z.B. für die Steuerung weiterer Geräte im OP-Saal.

Der mechanische Aufbau orientiert sich an der menschlichen Anatomie. So ist die Tischplattensegmentierung auf die Körperform abgestimmt, abgerundete zweifarbige Polster und ebenfalls farblich abgesetzte Bedienelemente lassen sich schnell erkennen und sind auch mit Handschuhen gut zu greifen. Neben der modernen Software, die auch komplexe Verstellabläufe erlaubt und problemlos bei fließenden Bewegungen mehrere Antriebe gleichzeitig ansteuert, ist ein großer mechanischer Verstellbereich vorgesehen. So sind 65° (Anti)Trendelenburg-Lagerung (Kopf oder Bein des Patienten nimmt die tiefste bzw. höchste Position des Körpers ein), 30° Kantung oder eine Minimalhöhe von nur 596 mm möglich. Eine Vielzahl von Zusatzmodulen erweitert diese Grundflexibilität dann noch zusätzlich.

Ob klein oder groß, der Tisch passt sich dem Operateur stufenlos an. Bild: Trumpf

Ob klein oder groß, der Tisch passt sich dem Operateur stufenlos an.
Bild: Trumpf

Kompaktes Antriebsherz

Damit ein medizinisches Gerät als effizient gelten kann, sollte nur so viel Aufwand betrieben werden, wie für die Funktion nötig ist. Hier bedeutet dies sehr kompakte Maße bei Standfuß und Tischsäule für gute Reinigung und maximale Beinfreiheit für den Operateur. Diese Parameter wiederum beeinflussen die Bauart der eingesetzten Antriebe. Der modulare Charakter mit Wahl zwischen zwei, vier oder sechs motorisch angetriebenen Gelenken in der Tischplatte erfordert äußerst kompakte Antriebe, die es bisher so nicht gab. Dennoch müssen die Motoren leistungsfähig sein: Da die Patienten in Industriestaaten immer schwerer werden, ist der Tisch für ein Patientengewicht von bis zu 360 kg ausgelegt. Die Integration der elektronischen Steuerung samt CAN-Bus in allen Motoren spielt eine eher untergeordnete Rolle für die Baugröße. Der Vorteil einer solchen Bus-Lösung liegt in der schnellen und effizienten Kommunikation mit der zentralen Steuerelektronik. Zudem kann die Steuerelektronik des Tisches so mit anderen Geräten kommunizieren. Zusätzlich ist es möglich, für jede Achse einen variablen Kollisionsschutz einzustellen.

Hochdynamischer, kompakter Innenläufer-Motor der Serie ECI 63 sorgt für präzise Kraftreserven. Bild: ebm-papst

Hochdynamischer, kompakter Innenläufer-Motor der Serie ECI 63 sorgt für präzise Kraftreserven.
Bild: ebm-papst

Um die Möglichkeiten der modernen Steuerung gezielt in mechanische Bewegung umzusetzen, erwiesen sich hochdynamische bürstenlose Innenläufer-Gleichstrommotoren (BLDC) als besonders geeignet. Das geringe Massenträgheitsmoment der Innenläufer ermöglicht schnelles Beschleunigen und Bremsen. Eine elektronische Kommutierung erlaubt präzise, ruckfreie Bewegungen und exakte Positionierung bei sehr hoher Lebensdauer. Die sinuskommutierte Feldansteuerung minimiert das Geräusch des Antrieb-Systems. Für optimale Abstimmung auf die jeweiligen Antriebsanforderungen nutzt das hier eingesetzte Konzept den modularen Aufbau der ECI 63 Antriebe von ebm-papst. So können auch zukünftige Verbesserungen oder Weiterentwicklungen an Einzelelementen ohne größeren Aufwand vorgenommen werden. Unterschiedliche Komponenten wie Getriebe, Antriebsmotor, Sensorik oder Bremse und das Steuerungsmodul lassen sich gezielt für den jeweiligen Einsatzfall kombinieren, ohne die jeweils anderen Module anpassen zu müssen. Das spart Entwicklungszeit und Kosten. In diesem Fall wurden neben der Elektronik mit CAN-Bus-Anschluss in allen Motoren auch Absolutwert-Geber integriert. So lassen sich nicht nur Winkelpositionen innerhalb einer Umdrehung, sondern auch über viele Umdrehungen hinweg erfassen. So wird die Präzision der Tischeinstellungen erhöht und auf Dauer gewährleistet, selbst wenn die Versorgungsspannung einmal ausfallen sollte. Alle Motoren erfüllen die strengen Anforderungen an die medizinische Ausrüstung, werden nach der Fertigung „in Line“ zu 100 % getestet. Die Prozesse bei ebm-papst erfüllen selbst höchste Anforderungen und sind zertifiziert.

Module individuell zusammengesetzt

Prozessmodel für die Entwicklung eines Hochleistungsantriebs aus modularen Komponenten. Bild: ebm-papst

Prozessmodel für die Entwicklung eines Hochleistungsantriebs aus modularen Komponenten.
Bild: ebm-papst

Die Basis für den modularen OP-Tisch bilden flexibel konfigurierbare Antriebssysteme. Je nach Ausstattung des Elektronikmoduls stehen für die Antriebe integrierte Diagnosefunktionen, die Synchronisierung mehrerer Achsen, Sicherheit gegen Fehler und ein Motorschutz gegen Überlastung zur Verfügung. Auch der Einsatz von Bremsen für eine definierte Lagehaltung, Drehzahl- und Positionsregelung sowie die Sicherung relevanter Parameter und Daten per Flash und EEPROM ist mit dem Modulsystem schnell realisiert. Diese hohe Variabilität gilt auch für die Sensorik, die breite Getriebepalette und die vielfältigen Motorenbaugrößen. Zusammengesetzt ergeben die Module dann einen kompakten, exakt auf die Anwenderanforderungen abgestimmten Hochleistungsantrieb. Die dynamischen Innenläufer gibt es in unterschiedlichen Leistungsklassen (Motorlängen von 20 über 40 bis 60 mm ansteigend) und Motor-Durchmessern von 35 über 42 bis zu 63 Millimetern. Damit wird der Bereich von 10 bis über 400W dicht gestaffelt abgedeckt.

Familienbild der hochdynamischen bürstenlosen Gleichstrommotoren mit einer Leistungsspannweite von 10 bis 400 W. Bild: ebm-papst

Familienbild der hochdynamischen bürstenlosen Gleichstrommotoren mit einer Leistungsspannweite von 10 bis 400 W.
Bild: ebm-papst

Moderne Automatisierungstechnik macht auch vor dem Krankenhaus nicht halt. Wie in der Industrie ist dabei die Symbiose aus Steuerelektronik und mechanischen Aktoren der Schlüssel zu neuen, innovativen und leistungsfähigeren Geräten. Gerade beim OP-Tisch kann moderne Antriebstechnik Patienten und Chirurg entlasten und für optimale Bedingungen bei der Operation sorgen. Gleichzeitig eröffnen sich durch eine fachübergreifende Entwicklungspartnerschaft Synergieeffekte, die für beide Seiten vorteilhaft sind. Um solch ein komplexes System zu entwickeln, ist umfangreiches Know-how gefragt. Greift der Entwickler dabei von Anfang an auf Antriebs-Spezialisten zurück, kann er sich auf seine Kernkompetenz konzentrieren. Die Lösungen für Antriebsanforderungen werden parallel dazu vom Antriebsspezialisten entwickelt und ausgearbeitet. Das spart Zeit, Geld und eröffnet vielfach völlig neue Möglichkeiten im Bereich der individuell abgestimmten Aktorik.

Titelbild: Trumpf


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