Bauteile: Federn und Schrauben sichern die Leitfähigkeit elektronischer Implantate

Eine Feder sucht Anschluss

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Herkömmliche elektrische Verbindungen erhöhen das Gewicht und den Umfang medizinischer Hochleistungsgeräte. Bei elektronischen Implantaten kommen Federn und Schrauben des amerikanischen Zulieferers Bal Seal zum Einsatz, um die eingeführte Leitung in ihrer Position zu halten.

Seit der Einführung des ersten Herzschrittmachers im Jahr 1950 entwickelt die Medizintechnik Systeme zur therapeutischen Nutzung der Elektrizität. Während das Grundprinzip dieser Geräte im Wesentlichen unverändert blieb – noch immer wird eine Batterie zur Impuls-Erzeugung verwendet und noch immer überträgt eine Leitung diesen Impuls an einen bestimmten Bereich des Körpers – haben sich hinsichtlich deren Größe und Funktionalität dramatische Änderungen vollzogen.

Das elektrische Anschlusselement BalConn wurde in Zusammenarbeit mit einem führenden Hersteller implantierbarer Neurostimulationssysteme entwickelt und erfüllt die Anforderungen einfacher, kompakter Lösungen, die eine dauerhafte und redundante Leitfähigkeit gewährleisten.
„Bestehend aus einer in einem Metallgehäuse integrierten Canted-Coil-Feder erleichtert BalConn die Verbindung zwischen Leitung und Batterie bei elektronischen Implantaten“, erklärt Cees Bonnema, Vertriebsleiter Deutschland bei der Bal Seal Engineering in Bocholt. Die Form der Feder verleihe ihr gute Stromführungs-Eigenschaften und die individuell abgeschrägten Windungen agieren unabhängig und kompensieren ungleiche Ausrichtungen und Oberflächenunregelmäßigkeiten. Das kompakte Design ermöglicht laut Bonnema zusätzlich eine höhere Anschlussdichte für Anwendungen mit eingeschränkter Raumkapazität. „Wir können dadurch die Installation der Leitungen vereinfachen, da der Bedarf mehrerer Stellschrauben entfällt“, so Vertriebsleiter Bonnema.
Der erfolgreiche Einsatz des BalConn- Systems in Neurostimulations-Anwendungen führte zu dessen umfassenden Verwendung für Geräte zur Behandlung von Herzrhythmusstörungen, Geräte für tiefe Hirnstimulation und Sensing-Therapien. Weitere Gerätetypen, in denen der Anschluss zum Einsatz kommen könnte sind etwa Systeme zur Mittelohr- und Gastrostimulation sowie zur Behandlung von Epilepsie.
Zentrales Element des Anschlusses ist die patentierte Canted-Coil-Feder. Im Unterschied zu anderen Federtypen, deren Federkraft direkt proportional zum jeweiligen Biegeradius ist, ist die Canted-Coil-Feder in der Lage, eine nahezu konstante Kraft über die Biegung im Einsatzbereich auszuüben. Cees Bonnema: „Die Feder erlaubt dadurch größere Toleranzen zwischen aneinander liegenden Teilen und ist in der Lage, höhere Temperaturschwankungen ohne wesentliche Abweichungen von ihrer ursprünglichen Federkraft zu kompensieren.“
Da die Kraft durch jede einzelne Windung ausgeübt wird, gewährleiste die Canted-Coil-Feder zudem einen durchgehenden Kontakt zur Anschlussfläche. Dies ermöglicht eine gute Leitfähigkeit bei elektrischen Kontakt-Anwendungen. Canted-Coil-Federn sind als fortlaufende Federn am Stück oder als ringförmige Federn mit Außendurchmessern ab 0,51 mm (0,020“) bei Drahtgrößen ab 0,064 mm (0,0025“) erhältlich. Die Federn zeichnen sich durch eine hohe mechanische Belastbarkeit unter Beanspruchung aus. Durch diese Eigenschaft ist die Feder extrem widerstandsfähig gegen Druckverformung und eignet sich daher ideal für den Einsatz in Umgebungen, in denen Erschütterungen und Vibrationen auftreten.
BalSeal bietet kundenspezifische, nach den jeweiligen Anforderungen der Anwendung gefertigte Radial- und Axialfedern. Die Begriffe radial und axial beziehen sich auf die Ausrichtung der Federgeometrie im Verhältnis zur Mittelachse einer Federwindung. Ein gerades Federstreckenstück besitzt keine radiale oder axiale Ausrichtung, Federn mit einem Bogen oder ringförmige Federn hingegen schon.
Die biegsamen Federn sind in einer breiten Palette von Materialien erhältlich und können für nahezu alle Geräteanforderungen gefertigt werden. Die elektrischen Eigenschaften der für den Federdraht verwendeten Kupferlegierung in Kombination mit den kontrollierten, konzentrierten Kräften der abgeschrägten Windungen ermöglichen nach Unternehmensangaben eine gute Leitfähigkeit in Hochstromanwendungen.
Oberflächenbearbeitungen wie Galvanisierung können zur Verbesserung der Leitfähigkeit und Erhöhung der Abriebs- und Korrosionsfestigkeit angewendet werden. Mit den abgeschrägten Federn können Steck- und Abzugskräfte präzise ausgelegt und kontrolliert werden. Aufgrund ihrer stabilen Bauweise lassen sich die Federn einfach installieren und entfernen.
Roland Reichert Vertrieb Bal Seal Engineering, Bocholt
Weitere Informationen www.balseal.de

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