Chirurgische Instrumente | Technik für Endoskop & Co.
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Chirurgische Instrumente müssen präzise, zuverlässig und hygiensch zertifiziert sein. Moderne Fertigungstechnologien ermöglichen die Herstellung hochpräziser Werkzeuge für minimalinvasive Eingriffe. Neben korrosionsbeständigen Materialien spielen auch innovative Beschichtungen und ergonomisches Design eine entscheidende Rolle. Diese Entwicklungen tragen maßgeblich zur kontinuierlichen Optimierung in der Medizintechnik bei. Der Beitrag stellt Technik für chirurgische Instrumente bzw. diese selbst vor.
Inhalt
- Kameramodul für Einweg Endoskope
- Steckverbinder für Medizingeräte und Wearables
- Maximaler Lichttransport in sehr dünnen Einweg-Endoskopen
- Biokompatible Medizinkabel ohne Stick-Slip-Effekt
- Roboter-Wurm fräst sich um Ecken bei Kopfoperation
- Palettiersystem handelt Endoskope für die Medizintechnik
- 3D-Technik hält Einzug in die medizinische Endoskopie
- Miniaturgetriebe und Mikromechanik für Positionieraufgaben
Kameramodul für Einweg Endoskope
18.08.2021 | AMS Osram erweitert sein Naneye Portfolio um das Naneyem Kameramodul für die medizinische Einweg-Endoskopie. Die hohe Auflösung entspricht aktuellen Marktstandards – allerdings bei kleinster verfügbarer Baugröße im Bereich der digitalen Endoskopie Kameramodule.
Steckverbinder für Medizingeräte und Wearables
09.03.2020 | Fischer Connectors präsentiert seine smarte Verbindungstechnik für elektronische Medizingeräte und Wearables. Die Steckverbinder sind sehr robust, zuverlässig, leicht bedienbar und zu reinigen und gut integrierbar besonders für die medizinischen Anwendungen. Die Stecker lassen sich zum Beispiel in chirurgischen Instrumenten, Diagnosegeräten, zahnmedizinischen und therapeutischen Apparaturen, Herzunterstützungssystemen und Einmal Geräten einbauen.
Hier sichern sie deren Strom- und Datenversorgung. Auch finden sie Einsatz in Patientenüberwachungssystemen oder Exoskeletten. Zu der umfangreichen Produktpalette gehören komplett sterilisierbare und wiederverwendbare Verbindungen und Hybrid-Steckverbinder. Highlight des Messeauftritts sind die Steckverbinder und aktiven Komponenten der Fischer Freedom Serie.
Diese robusten, kleinen Steckverbindungen optimieren durch ihre 360-Grad-Steckmöglichkeit das Kabelmanagement. Entwicklungsingenieuren verhelfen sie dabei, mehr Flexibilität in Technologie und Benutzerkomfort bei fest installierten, mobilen und am Körper tragbaren medizinischen Geräte und Wearables zu implementieren.
Steckverbinder zur Vernetzung in der Medizintechnik
„Vernetzung ist ein wichtiger Trend in sämtlichen Bereichen der Medizin vom Operationssaal bis hin zu kleinen smarten Überwachungsgeräten direkt am Patienten“, weiß Martin Wimmers, Geschäftsführer der Fischer Connectors GmbH. „Steht die Gesundheit auf dem Spiel, sind eine bewährte und zuverlässige Bauelemente und Verbindungstechnik sowie ein hoher Bedienkomfort auch von den Steckverbindern unverzichtbar. Wir arbeiten daher eng mit Entwicklern und Anbietern der Medizintechnik zusammen, um für jede Anwendung eine optimale Strom- und Datenversorgung mit Steckverbindern sicherzustellen.“
Sich anpassendes Exoskelett für den Schlaganfall Patienten
Die Stecker der Fischer Freedom Serie zeichnen sich durch ihre Plug-and-use-Technologie aus. Sie lassen sich 360 Grad blind stecken. So können sie überall dort platziert werden, wo herkömmliche Steckverbinder ungeeignet sind. Dadurch kommen medizinische Stecker für zahlreiche Anwendungen in den Bereichen Operation, Intervention, Diagnostik, Bildgebung sowie Überwachung und Therapeutik zum Einsatz. Fischer zeigt zudem die aktiven Komponenten der Serie: USB 2.0 Adapter, LED-Steckverbinder und robustes Flash-Laufwerk.
Steckverbinder Medizintechnik im Überblick
Maximaler Lichttransport in sehr dünnen Einweg-Endoskopen
18.11.2019 | Schott leitet mit dem Lichtleiter „Single EZ guide“ (Bild oben) ein neues Lichtzeitalter für Single-use-Endoskope ein: Der Lichtleiter ist als Plug-and-play-Komponente ausgelegt und lässt sich somit leicht, schnell und kostensparend in das Gesamtsystem einbauen. Durch den platzsparenden Einsatz von flexiblen Glasfasern kann in den sehr dünnen Lichtleitern ein Maximum an Licht zum Ort des Geschehens transportiert werden.
Die glasfaserbasierte Beleuchtung reduziert die Wärmeübertragung und trägt somit zu einer einfacheren medizintechnischen Zulassung bei. Mit dem Single EZ-Konzept vereinfacht Schott die Integration von glasfaseroptischer Beleuchtung und macht deren zahlreiche Vorteile für Single-Use-Endoskope nutzbar. Beleuchtungsverfahren wie Direkt-LED oder Kunststofffasern stoßen hier an ihre technischen Grenzen.
Gerade bei sehr dünnen Skopen wie Bronchoskopen, Rhinoskopen oder Urethroskopen ist der zur Verfügung stehende Bauraum für Beleuchtung begrenzt. Das Schott-Konzept maximiert die Lichtmenge, indem es den verfügbaren Raum durch eine aktive Fläche maximal ausfüllt.
Ein reguliertes Hitzemanagement und die erhöhte Bildqualität durch besseres Licht sind weitere Features des Lichtleiters, der zudem in seiner Komplaexität reduziert wurde.
Biokompatible Medizinkabel ohne Stick-Slip-Effekt
29.10.2018 | HEW-Kabel rüstet seine Spezialkabel für die Medizintechnik, die u. a. in der Diagnose, Chirurgie oder Patientenüberwachung Einsatz finden, optional mit der speziell entwickelten „Silindo“-Ummantelung aus. Ganz ohne Fremdmaterial im Silikon oder auf der Oberfläche minimiert diese dauerhaft die Gleitreibung.
Roboter-Wurm fräst sich um Ecken bei Kopfoperation
11.01.2016 | Tumore im Innenohr zu entfernen, ist eine heikle Sache: Die Ärzte müssen meist das gesamte Felsenbein entfernen. Künftig reicht ein 5 mm breiter Tunnel durch den Knochen, den der Mini-Roboter „Niliboro“ von Fraunhofer fräst. Um sensible Bereiche wie Blutgefäße und Nerven macht er dabei einen großen Bogen. Mithilfe der aufpumpbaren Kissen wird der Roboter bei der Operation fixiert. Zunächst entwickeln die Forscher die optimale Taschengeometrie mit mehreren Prototypen.
Diagnose Innenohrtumor – an einer Operation führt kein Weg vorbei. Das Innenohr ist jedoch nicht gut zugänglich: Es wird von einem Hirnschädelknochen namens Mastoid verdeckt, auch Felsenbein genannt. Zudem durchziehen viele Blutgefäße und Nerven das umliegende Gewebe. Die Ärzte fräsen daher so viel vom Mastoid-Knochen heraus, bis sie jede dieser sensiblen Strukturen aufgespürt haben. Nur so können sie sicherstellen, sie nicht zu schädigen. Meist heißt das allerdings: Die Mediziner müssen den gesamten Knochen entfernen. Das entstandene Loch füllen sie nach der Operation mit Fettgewebe aus dem Bauch.
Operieren durch kleinen Tunnel
Künftig soll diese Operation schonender erfolgen: Dann reicht ein kleines Loch von 5 mm Durchmesser, um den Tumor aus dem Innenohr herauszuschneiden. Möglich macht es der Niliboro (Nicht-Linearer Bohr-Roboter), den Forscher der Mannheimer Projektgruppe für Automatisierung in der Medizin und Biotechnologie des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA entwickeln, gemeinsam mit ihren Kollegen der Technischen Universität Darmstadt, der Universität Aachen und des Universitätsklinikums Düsseldorf.
Zwar gibt es bereits Bohrer, die einen Tunnel in einen Knochen fräsen können – allerdings bahnen sie sich ihren Weg nur schnurgerade in den Knochen hinein. "Niliboro kann erstmals auch um Ecken bohren", sagt Lennart Karstensen, Wissenschaftler der Projektgruppe. Diese Eigenschaft ist es, die minimalinvasive Operationen von Innenohrtumoren erst ermöglicht. Denn würde der Tunnel gerade verlaufen, käme er hier und da den Nerven bedenklich nahe. Um sie nicht zu verletzen, dürfte der Durchmesser des Tunnels nicht mehr als ein bis 2 mm betragen. Durch so ein kleines Loch kann man jedoch nicht operieren. Niliboro dagegen ist in der Lage, einen Bogen um empfindliche Stellen zu machen, der Tunnel kann daher 5 mm breit sein. Breit genug also, um die Operation durchzuführen.
Hydraulische Leitungen lassen Roboter-Wurm vorwärts kriechen
Doch wie schafft der Wurm es, sich auf Kurven und um Ecken herum durch den Mastoid-Knochen zu fräsen? "Der Wurm besteht aus einem Kopf und einem Schwanz", erläutert Karstensen. "Diese beiden Teile sind über einen Faltenbalg flexibel miteinander verbunden." Der Aufbau erinnert an einen überlangen Linienbus, bei dem der vordere und der hintere Teil durch eine schlauchartige Konstruktion gekoppelt ist, die einer Ziehharmonika ähnelt.
Auf seinem Weg durch den Knochen ist der Roboter über 8 bis 12 hydraulische Leitungen mit der Außenwelt, sprich den Steuerungsgeräten und Pumpen im Operationssaal, verbunden. Diese Leitungen lassen ihn in die richtige Richtung kriechen: Zunächst pumpen sie Hydraulikflüssigkeit in drei Kissen, die sich am hinteren Teil befinden. Die Kissen füllen den Raum zwischen Wurm und Knochen und fixieren den hinteren Mini-Roboter-Teil somit an Ort und Stelle. Nun strömt die Flüssigkeit in den Balg: Die Ziehharmonika entfaltet sich und drückt den Kopf nach vorne. Der Wurm streckt sich quasi und bewegt seinen vorderen Teil dabei weiter in den Knochen hinein.
Der Bohrer, der am Kopf befestigt ist, fräst den Weg frei. Jetzt wird der hintere Teil nachgezogen, ähnlich wie bei einem lebendigen Wurm: Dazu werden die Kissen am vorderen Teil aufgepumpt und halten diesen fest, während die Hydraulikflüssigkeit aus den hinteren Kissen entweicht. Die Leitungen saugen nun auch die Flüssigkeit aus dem Balg. Er zieht sich zusammen und schleppt den hinteren Teil hinter sich her. Stück für Stück arbeitet sich Niliboro so vorwärts. "Die Richtung, in die der Roboter sich bewegen soll, können wir über die Kissen am vorderen Teil einstellen. Soll er zum Beispiel nach links abbiegen, füllen wir das linke Kissen weniger straff als die anderen, der Roboter kippt daraufhin zur linken Seite", sagt Karstensen.
Erster Prototyp entwickelt
Im Labor und später im Operationssaal wird der Weg, den Niliboro sich bahnt, haargenau überwacht: Über ein elektromagnetisches Trackingsystem, kurz EMT, das die Kollegen an der Technischen Universität Darmstadt entwickeln. Zudem nimmt ein Computertomograph sporadisch Bilder auf und überprüft die Position.
Einen ersten Prototyp haben die Forscher bereits gebaut. Momentan ist er noch fünfmal größer als die geplante Endversion. Er besteht vorerst nur aus dem vorderen Teil samt Balg, dem Herzstück also. Stück für Stück wollen die Wissenschaftler den Prototyp nun optimieren und erweitern. Steht die komplette Technik, soll Niliboro auf seine endgültige Größe schrumpfen. In zwei Jahren, so hoffen die Forscher, könnten die Ärzte den Miniroboter erstmals testen.
Palettiersystem handelt Endoskope für die Medizintechnik
16.03.2014 | Mit dem „Variostack“ hat IEF-Werner ein offenes und modulares Palettiersystem entwickelt, das sich an jede Aufgabenstellung maßgeschneidert anpassen lässt. Der Anwender kann den Palettierer mit einem integrierten Produkthandling betreiben oder an ein bereits vorhandenes Roboter- bzw. Handlingsystem anbinden. Außerdem lässt sich der äußerst kompakte Palettierer standardmäßig mit Palettenwagen oder Transportbändernbeladen – bei der Bandladerversion sogar von der Seite aus. Im Einsatz hat sich dieses Palettiersystem zum Beispiel bereits bei einem Hersteller medizintechnischer Produkte.
Rohteile, die von einer Produktionslinie auf eine angegliederte Montagelinie befördert werden sollen, kann der Anwender mit dem Palettiersystem Variostack orientiert bereitstellen und in vorgegebener Lage der weiteren Bearbeitung zuführen. Nach der Montage holt das Palettiersystem die Fertigteile wieder von der Bearbeitungslinie ab.
Je nach Anwendung wird der Palettierer mit Einfach- oder Mehrfach-Greifer ausgestattet. Er lässt sich an unterschiedliche Traygrößen anpassen–insbesondere an Paletten im Viertel- oder Achteleuromaß. Das System bearbeitet beladene Paletten mit einem maximalen Gewicht von bis zu 10 kg. Die Wiederholgenauigkeit des Palettentisches liegt bei ± 0,05 mm. Der Palettenwechsel dauert weniger als 4 s.
IEF-Werner GmbH aus Furtwangen im Schwarzwald hat das Palettiersystem konzipiert und zwar so, dass der Anwender flexibel auf unterschiedliche Platzverhältnisse und Gegebenheiten in der Produktionshalle eingehen kann. Die Anlage lässt sich zum Beispiel von vorn sowohl über ein Transportband als auch einen Wagenoder von der Seite über ein Transportband mit Paletten beladen – und das bei gleichem Grundaufbau. Zudem können mehrere Palettiersysteme dieses Typs miteinander kombiniert werden.
Platzsparende Gestaltung
Um das System möglichst platzsparend zu gestalten, wurde der Schaltschrank in die Anlage eingebaut. Möglich machen dies intelligente Komponenten – zum Beispiel Motoren mit integrierten Verstärkern oder die spezielle Verkabelung. Zudem sind alle Gefahrenstellen verdeckt. DankPlatzbedarf von weniger als 1 m² lässt sich der Palettierer problemlos in jede vorhandene Produktionsstruktur integrieren.
Gesteuert wird die Anlage entweder mit einer kundenseitigen Steuerung oder mit der PA-Control Touch von IEF-Werner.Diese vereint die Positionier- und Ablaufsteuerung mit demAnzeigemedium in einem Gerät. Damit lässt sich das Palettiersystem mühelos und leicht verständlich bedienen. Inbetriebnahme und Programmierung erfolgen über eine Ethernet-Schnittstelle mit dem herstellereigenen Softwarepaket „Winpac“. Die PA-Control Touch verbindet die Vorteile einer NC-Steuerung mit denen einer SPS. Sie gewährleistet so eine hohe Bearbeitungs- und Wiederholgenauigkeit.
Endoskopen zum Laserbeschriften zuführen
Im Einsatz hat dieses Palettiersystem zum Beispiel ein Hersteller medizintechnischer Produkte, um mit Endoskopen befüllte Paletten mit den Maßen 600 x 400 mm einem Roboter zur Laserbeschriftung zuzuführen. Dazu legt der Bediener einen Stapel bestückter Paletten auf das Einlaufband, das diesen der Anlage automatisch zuführt. Um die Paletten zu vereinzeln, verfährt eine Hubachse nach unten zum Palettenstapel.
Da drei verschiedene Palettenhöhen unsortiert im Stapel verarbeitet werden sollen, befindet sich an der Stirnseite jeder Palette ein Barcode, der Informationen zur Palettenhöhe und zum genauen Inhalt enthält. Um diese Informationen zu lesen, wurde ein Barcode-Reader am Palettengreiferinstalliert. Dieser übermittelt die Informationen an die Steuerung PA-Control Touch, die sie wiederum über das Bus-System an die Roboter-Steuerung weitergibt.
1 mm² Bildsensor ermöglicht kleinste Digicam der Welt
Anschließend werden die vereinzeltePalette nach oben transportiert und in Bearbeitungsposition gebracht. Dort entnimmt ein kundenseitiger Roboter die Produkte, beschriftet sie und legt sie anschließend wieder in der Palette ab. Eine weitere Hubachse mit Palettengreifer übernimmtdie bearbeitete Palette und legt sie auf einem Transportband ab, das sie aus der Anlage fährt. Eine Crash-Sicherung an beiden Palettengreifern verhindert beim Nach-unten-Fahren eine Kollision, wenn ein Traystapel nicht korrekt positioniert ist.
amit die Palettengreifer dabei nicht mit dem Traystapel kollidieren – falls dieser nicht korrekt positioniert sein sollte –, sind sie mit einer Crash-Sicherung ausgerüstet. Zum besonderen Schutz des Bedieners haben die Spezialisten den Gefahrenbereich hinter den Zuführschächten des Ein- und Auslaufbands außerdem mit einem Lichtvorhang gesichert. Eine zusätzliche, bewegliche Schutzabdeckung erlaubt einen Wagen- oder Stapelwechsel ohne Unterbrechung des Teilehandlings.
Palettiersystem Variostack Wagenlader
Palettiersystem Variostack Bandlader
3D-Technik hält Einzug in die medizinische Endoskopie
26.03.2013 | Minimalinvasive Eingriffe sind ohne hochauflösende Bildgebung nicht denkbar. 2D Einblicke in den Körper sind schon seit Jahren in der Endoskopie etabliert. 3D Bilder blieben dem Operateur lange verwehrt. Das Laparoskopiesystem „Einstein Vision“ von Schölly Fiberoptic sorgt zusammen mit der im Handgriff integrierten hochpräzisen Antriebstechnik von PI Micos für eine atraumatischere OP-Welt.
Miniaturgetriebe und Mikromechanik für Positionieraufgaben
27.09.2012 | Micromotion stellt mikromechanische Bauteile sowie die weltkleinsten spielfreien Präzisionsgetriebe und Präzisions Motoren für lineare und rotative Positionieraufgaben her. Das kompakte Design und die hohe Leistungsdichte dieser Miniaturgetriebe eignen sich besonders gut für anspruchsvolle Anwendungen in der Medizintechnik.
Die mikromechanischen Bauteile finden ihre Anwendung als miniaturisierte Stellmechanismen beispielsweise in Endoskopen. Integriert zu vollständig gekapselten Mikrogetrieben werden sie unter extremen Umgebungsbedingen eingesetzt.
Beispiele für die Getriebe mit hoher Präzision finden sich in UHV- oder sterilisierbaren Anwendungen. Als hochpräzise Mehrachspositioniersysteme kleinsten Bauraums bewältigen die Getriebe zudem in der Mikroskopie Positionieraufgaben mit Auflösungen im unteren nm Bereich.
Quellenangabe: Dieser Beitrag basiert auf Informationen folgender Unternehmen: Fischer-Connectors, IEF-Werner, Micromotion, Physik Instrumente, Osram.
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