Hermetische Konnektoren: Autoklavierbare Verbindungsstecker

Jochen Herzberg Schott, Landshut

Im OP-Betrieb hat die absolute Keimfreiheit durch die zuverlässige Sterilisation der Werkzeuge und Geräte höchste Priorität. Dazu gehören chirurgische Instrumente, Endoskope wie zum Beispiel Laparoskope und Arthroskope, Navigated-Surgery-Systeme, Robotik und Sensorik zum Beispiel zur Kalibrierung von medizintechnischen Geräten sowie Instrumente für die Spektrometrie und Pulsoximetrie. Diese sensiblen Geräte werden nach der Verwendung in einem Autoklaven bei hoher Temperatur und hohem Druck für die nächste Verwendung vorbereitet.

Für medizintechnische Instrumente, die mit Strom versorgt werden und dauerhaft Informationen senden und empfangen müssen, gilt es, die empfindliche Elektronik durch hermetisch dichte, elektrische Konnektoren vor Feuchtigkeit, Hitze und Aufbereitungschemikalien zu schützen. Die anspruchsvollen Bedingungen des Dampfsterilisationsprozesses können auf Dauer nur mit Konnektoren aus rein anorganischen Materialien, zum Beispiel Glas und Metall, gemeistert werden. Konnektoren der Schott AG, Landshut, werden mit Glas-Metall- oder Keramik-Metall-Technologie gefertigt und sind vollständig autoklavierbar. Dank ihrer gasdichten Versiegelung überstehen sie unbeschadet mehr als 3500 Sterilisationszyklen.

Eine hohe Resistenz gegen die Bedingungen im Autoklaven hat nicht nur wirtschaftliche Gründe, da insbesondere im OP eingesetzte Instrumente hochwertig und entsprechend teuer in der Anschaffung sind. Darüber hinaus ist die Zuverlässigkeit der Instrumente und Geräte für einen sicheren OP-Betrieb unabdingbar. An autoklavierbare Werkzeuge und Geräte werden aus diesen Gründen hohe Anforderungen gestellt. Dies gilt für die Instrumente als solche, für jede ihrer Komponenten und insbesondere auch für die elektrischen Konnektoren. Speziell für sie ist von Bedeutung, dass selbst unsichtbare Beeinträchtigungen, wie minimale Risse, unter Umständen zum unvermittelten Ausfall eines Instruments vor oder während einer Operation führen können. Ist die Widerstandskraft gegen die Einwirkungen bei der Dampfsterilisation wie Feuchtigkeit, Chemikalien, hohe pH-Werte, Hitze und hohem Druck nicht sichergestellt, leiden Zuverlässigkeit, Haltbarkeit und Lebensdauer der Werkzeuge. Dies gilt in hohem Maße für die empfindliche Elektronik im Geräteinneren.

Ein besonderes Augenmerk gilt in diesem Zusammenhang dem Konnektor. Er stellt einen potenziellen Schwachpunkt der OP-Werkzeuge und -Instrumente dar. Oftmals ist diese Komponente nur unzureichend gegen die Einwirkungen bei regelmäßiger Dampfsterilisation gerüstet. Denn bei den überwiegend eingesetzten, konventionellen Konnektoren werden die Metallkontakte in erster Linie mit organischen Werkstoffen wie Polymeren oder Epoxidharzen versiegelt, die infolge der Belastungen durch Druck, Wasser und Chemikalien im Dampfsterilisator vergleichsweise schnell altern und porös sowie brüchig werden können. Dies führt dazu, dass Geräte aufgrund des Eindringens von Wasser in die Elektronik frühzeitig ausfallen können. Die Lebensdauer kann sich durch eine begrenzte Anzahl an möglichen Autoklavierzyklen enorm verkürzen.

Abhilfe schaffen kann eine Entwicklung des Glasexperten Schott. Denn das Technologieunternehmen bietet maßgeschneiderte, autoklavierbare Verbindungsstecker für die Medizintechnik an, die mit rein anorganischen und somit alterungsbeständigen Materialien wie Glas oder Keramik als Isolator anstelle von Harzen oder Kunststoffen hergestellt werden. Diese anorganischen Materialien sind geeignet, um langfristig einen gasdichten Schutz der Elektronik zu gewährleisten. So können weder Feuchtigkeit noch Verunreinigungen in das Geräteinnere eindringen. Das verhindert zum einen die Korrosion von sensiblen elektronischen Bauteilen. Zum anderen wird die kontinuierliche Stromversorgung der Komponenten und die Übertragung von Daten sichergestellt.

In mehr als 3500 Testzyklen haben die Konnektoren mit speziell autoklavier-beständigem Glas gezeigt, dass sie die regelmäßige Dampfsterilisation unbeschadet überstehen. Für die Hersteller von medizintechnischen Instrumenten heißt das: geringere Kosten aus Gewährleistungsansprüchen, für Ersatzgeräte und Reparaturen und eine höhere Kundenzufriedenheit durch eine längere Lebensdauer. Für den Anwender bedeutet dies weniger Aufwand in Bezug auf Wartung, Reparaturen oder Wiederbeschaffung, sowie ein generell höheres Vertrauen in die zuverlässige Funktion der Geräte.

Seit über 75 Jahren entwickelt Schott hermetisch versiegelte Gehäuse und elektrische Durchführungen zur Verkapselung von Elektronik. Die Auswahl und Kombination geeigneter Materialien sowie die Gestaltungsprinzipien führen zur hohen Stabilität und Robustheit der Produkte. Besonders die Expertise auf dem Gebiet der Spezialgläser kommt hier zum Tragen: Denn Glas und Metall müssen perfekt aufeinander abgestimmt sein, um eine langfristig dichte Verbindung zu erzeugen. Durch die Verschmelzung des Spezialglases mit den Metallkontakten ergibt sich ein besonders druck- und wasserdichtes Produkt. ■

Zu den Innovationen auf Grundlage der Schott-Technologie gehört auch eine neue Lösung für die Beleuchtung von medizintechnischen Instrumenten und Geräten: Solidur LEDs sind dank hermetisch versiegelter Gehäuse aus Metall, Glas und Keramik ebenfalls mehr als 3500 Mal autoklavierbar und erlauben völlig neue Ansätze hinsichtlich Funktion und Design in der Dental- und Medizintechnikbranche. Dank ihrer Sterilisierbarkeit lassen sich die LEDs an der Spitze von medizinischen Geräten wie Laparoskopen oder Otoskopen einbauen und bringen so die Lichtquelle direkt an die zu behandelnde Stelle. Durch die kundenspezifische Anpassung der LEDs ermöglichen die autoklavierbaren Lichtquellen aber auch eine Integration in Geräte, die bislang aufgrund unterschiedlichster Anforderungen ohne Beleuchtung auskommen mussten, wie zum Beispiel Wundspreizer oder Operationsbesteck.