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Leise und zuverlässige Antriebe im Brutkasten

Antriebe für den Einsatz im Inkubator
Leise und zuverlässige Antriebe im Brutkasten

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Lüfterantriebe | Beim Bau eines Inkubators wird die Technik danach ausgewählt, wie gut sie sich an die Anforderungen der Frühgeborenen anpassen lässt. Der Antrieb für den Lüfter beispielsweise muss im Dauerbetrieb leise sein, sich gut steuern lassen und seine Aufgaben auch langfristig zuverlässig erfüllen.

Andreas Seegen, Faulhaber, Schönaich
Nora Crocoll, Fachjournalistin in Stutensee

Ein Frühgeborenes zu versorgen, ist eine heikle Angelegenheit: Die Organe sind unter Umständen nicht vollständig entwickelt, so dass der Körper noch nicht in der Lage ist, seine Temperatur selbst zu regeln. Damit die Lungen, die ebenfalls noch nicht ausgereift sind, genügend Sauerstoff aufnehmen können, benötigen sie oft mit Sauerstoff angereicherte Luft. Ein Inkubator erzeugt für das Baby ein Mikroklima, das der Umgebung im Mutterleib ähnelt: mit eng geregelter Luftfeuchtigkeit und -temperatur. Daneben bieten die Geräte verschiedene Möglichkeiten, das Neugeborene bei der Ernährung zu unterstützen.

Technik, die in diesem sensiblen Bereich eingesetzt wird, muss hohen Ansprüchen gerecht werden. Entsprechende Geräte baut die türkische Tende Elektronik in Ankara. Welche Rolle Antriebe im technischen Umfeld eines solchen Brutkastens spielen, erläutert Ferhat Yildiz, CEO bei Tende Elektronik: „Der Brutkasten wird mit genau temperierter und befeuchteter Luft versorgt. Diese wird durch einen Impeller, also einen von einem Gehäuse umschlossenen Propeller, in das Innere des Kastens befördert. Dieser Lüfter ist damit eine entscheidende Komponente für die Funktion des Inkubators und das Wohlergehen des Babys.“

Antrieb soll mindestens 10 Jahre laufen

Im Lastenheft der Entwickler waren mehrere Anforderungen für diese Komponenten notiert: Der Impeller samt Antrieb sollte zum Beispiel langlebig sein. Der Inkubator ist rund um die Uhr in Betrieb, und die Neonatalkliniken wollen die Geräte über lange Zeit nutzen. „Wir zielen auf eine Einsatzzeit von mindestens zehn Jahren“, sagt Yildiz.

Da der Brutkasten nicht durchgehend geschlossen bleiben kann, muss der Impeller jedoch mehr tun, als nur die Luft in gleichbleibendem Strom zuzuführen. Zur Pflege und Behandlung des Babys und für den Körperkontakt zu den Eltern, wird der Brutkasten regelmäßig ganz oder teilweise geöffnet. Der Lüfter sorgt dann für einen „Luftvorhang“, der das Eindringen kälterer Luft weitgehend verhindert. Zugleich führt er mehr warme Luft zu, um den unvermeidlichen Temperaturabfall auszugleichen. Über die Drehzahl des Impellers wird deshalb auch die Temperatur im Brutkasten geregelt.

Motor muss dauerhaft zuverlässig arbeiten

Einen für diese Aufgabe passenden Antrieb fanden die Medizintechniker von Tende Elektronik bei der Dr. Fritz Faulhaber GmbH & Co. KG aus Schönaich. Deren bürstenlose DC-Servomotoren des Typs 2232 …BX4 SC sind für stationäre Brutkästen sehr gut geeignet, und für mobile Geräte kommen Antriebe des Typs 3153…BRC in Frage. Yildiz erläutert: „Die Komponenten – auch der Motor – müssen sehr lange mit höchster Zuverlässigkeit arbeiten. Bei den Motoren von Faulhaber wissen wir, dass sie das können.“

Eine weitere Anforderung ist die geringe Geräuschentwicklung, denn Lüfter und Antrieb werden permanent in der Nähe des Kindes betrieben. Wie die anderen Organe sind auch die Ohren des Frühchens noch nicht voll entwickelt und besonders empfindlich. Steigt der Lärmpegel über einen bestimmten, für Erwachsenenohren sehr niedrigen, Wert, besteht die Gefahr dauerhafter Hörschäden. Auch hier können die Antriebe aus Schönaich punkten, denn das eisenlose Design der ausgewählten Typen eliminiert das Rastmoment. Das „Ruckeln“ bei jeder Umdrehung, das bei Elektromotoren mit Eisenanker unvermeidlich ist, kann hier nicht entstehen. Das Geräusch der elektromagnetischen Interferenz wird darüber hinaus durch einen integrierten Speed Controller minimiert.

Elektrorauschen vermieden durch hohe Frequenz bei PWM

Eine weitere Geräuschquelle ist die so genannte Pulsweitenmodulation (PWM): Durch sie wird die Stromversorgung des Motors in sehr kurzen Abständen an- und ausgeschaltet. Die Pulsweite beeinflusst die Drehzahl und erlaubt eine präzise Steuerung. Die PWM kann aber ein brummendes Geräusch verursachen. Dieses „Elektrorauschen“ wird bei den im Brutkasten verwendeten bürstenlosen DC-Servomotoren durch die sehr hohe Frequenz der PWM sowie den Verzicht auf einen gesonderten Zuleitungsdraht zwischen Motor und Elektronik vermieden.

Tiziano Bordonzotti hat bei Faulhaber die Zusammenarbeit mit Tende Elektronik koordiniert. Er erklärt: „Entscheidend für ein minimiertes Geräusch sind auch die perfekte Balance und die minimalen Toleranzen der Einzelteile. Daraus resultieren die hervorragenden Laufeigenschaften der Motoren.“ Diese haben großen Anteil daran, dass die Inkubatoren mit einem Geräuschpegel von 42
bis 45 dB laufen – das entspricht einem Flüstern.

www.faulhaber.de


Der Inkubator Tende VAV-TR ist für den mobilen Einsatz gedacht
Bild: Tende Elektronik

Über den Hersteller der Inkubatoren

Tende Elektronik ist in der Technopolis der Universität Ankara angesiedelt und entwickelt seit 1997 medizinische Geräte, so das erste LED Phototherapiesystem (Baby Blue) der Türkei.

Als OEM-Lieferant hat das Unternehmen bereits seit den 1990er-Jahren für andere Unternehmen Brutkästen für Frühgeborene produziert. Seit drei Jahren tritt Tende unter eigenem Namen auf und ist das erste Unternehmen weltweit, das die Masimo-Rainbow-SET-Technologie in Inkubatoren integriert. Damit ist eine besonders sensible, nichtinvasive Überwachung der Körperfunktionen des Neugeborenen möglich.

www.tende.com.tr



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