Die Hände des Chirurgen sind beschäftigt – und zwar damit, die Instrumente am Gehirn des Patienten zu führen. Damit er die dafür erforderlichen Details erkennen kann, braucht der Mediziner ein Mikroskop, das ihm genau das zeigt, was er sehen muss. Wohin er durch die Optik schaut, steuert er selbst, aber eben nicht mit den Händen, sondern mit den Bewegungen seiner Lippen.
Ein solches Steuerungsgerät für Mikroskope, das die Bezeichnung Mari trägt, hat ein russisches Unternehmen auf den Markt gebracht. Bis zu 10 Winkeländerungen pro Minute ermöglicht das Gerät mit seiner dreidimensionalen hochpräzisen Steuerung. Diese kontrolliert die Bewegungen des Binokulars selbst. Die Technik ist komplex: Eine Heizung darin muss dafür sorgen, dass die Optik nicht beschlägt. Und damit Mari seine Aufgaben präzise erfüllt und feinfühlig reagieren kann, müssen die Signale von den Lippen des Arztes bis zum Antrieb sicher und zuverlässig übertragen werden – was für alle an der Entwicklung beteiligten eine Herausforderung war.
Am Projekt mitgearbeitet hat auch ein Hersteller von Steckverbindern, die Odu GmbH & Co. KG aus Mühldorf am Inn, deren Entwickler sich schon bei anderen Projekten mit speziellen Anforderungen auseinandergesetzt haben. „In diesem Fall stand die absolut zuverlässige Funktionsweise an erster Stelle“, erinnert sich Fabian Seymer, Leiter Produktmanagement Rundsteckverbinder bei Odu. Damit allein war die Sache aber noch nicht erledigt: Da Mari ein mobiles Gerät ist, sollten alle Schnittstellen für eine große Anzahl von Steckzyklen ausgelegt sein – mehr als 5000 Zyklen waren gefordert – und durch eine robuste Technologie das versehentliche Lösen der Verbindung verhindern. Da das Gerät im OP eingesetzt wird, mussten die Komponenten leicht zu reinigen und zu desinfizieren sein. Und weil das mobile System aus mehreren Komponenten besteht, die auch untereinander verbunden sind, mussten sechs unterschiedliche und unverwechselbare Konfektionen erstellt werden. „Dafür haben wir eineindeutige Kodierungen für alle Schnittstellen definiert“, erläutert Seymer.
Selbst im OP-Stress bleibt der Steckerverbinder, wo er ist
„Jede dieser Konfektionen wird zu einhundert Prozent auf die elektrische Funktion getestet“, führt der Leiter Produktmanagement Rundsteckverbinder weiter aus. „Und damit das medizinische Personal im OP selbst unter Stress nicht unabsichtlich einen Stecker herauszieht, haben wir uns für eine vibrationsbeständige und selbstsichernde Push-Pull-Verriegelung entschieden.“
Da bei Odu spezifische Fertigungsverfahren entwickelt und eingesetzt werden, erreichen die Mühldorfer in ihren Verbindern eine hohe Kontaktdichte, so dass eine komplette Schnittstelle mit einem Durchmesser von weniger als 10 mm auskommt. Die direkte Montage auf einer Leiterplatte über Print-Kontakte ermöglicht es, den Bauraum sehr effizient zu nutzen.
Das Operationsmikroskop mit der Mundsteuerung ist nur ein Beispiel, aber „wir haben Lösungen für viele Anforderungen im medizinischen Alltag“, sagt Bernhard Säckl, Leiter Produktmanagement Rechtecksteckverbinder bei Odu. Eine MRT-Patientenliege haben die Mühldorfer mit einem automatischen Andocksystem der modularen Rechtecksteckverbinderserie Odu-Mac ausgestattet. Bewegt sich die Liege mit dem Patienten Richtung Gerät, erfolgt die Kontaktierung zwischen Liege und MRT-Gerät „nahezu von selbst“. Dafür ist die Schnittstelle mit einer schwimmenden Lagerung ausgestattet. Führungsstifte leiten die Liege an die richtige Stelle, so dass die schwimmend gelagerten Kontakte des Steckerteils „mühelos“ in das im MRT-Gehäuse angebrachte Buchsenteil gelangen. Dieser automatisierte Vorgang ermöglicht einen reibungslosen Patientenwechsel, der an dieser Stelle im 20-Minuten-Takt erfolgt.
Nicht automatisch, sondern von Hand werden weitere Verbindungen hergestellt: Auf der Patientenliege selbst werden Spulen, die sich in der Nähe des Patienten befinden und die für die Untersuchung erforderlichen starken Magnetfelder erzeugen, mit der Liege verbunden. Hierfür wird eine spezielle Variante der Steckverbinder vom Typ Odu-Mac verwendet. Die ergonomisch gestalteten Sondergehäuseformen sind mit einer Spindelverriegelung ausgestattet, damit bei Zug oder versehentlichem Stolpern das Kabel am Stecker und der Stecker in der Buchse bleibt. Im MRT ist auch wichtig, dass bei der elektrischen Verbindungstechnik nichtmagnetische Materialien eingesetzt werden. Selbst kleinste metallische Partikel können die im MRT erzeugten Aufnahmen vom menschlichen Körper stören, und auch jeder Fehler in der Übertragung kann sich auf die Diagnose auswirken. „Für solche Anwendungen Steckverbinder aus nichtmagnetischen Bestandteilen herzustellen, gehörte mit zu den technologischen Meilensteinen im Rahmen der elektrischen Verbindungstechnik“, erläutert Produktmanager Bernhard Säckl.
100-Prozent-Prüfungen auf einem Sonderautomaten
Bei Odu werden sie bereits seit 1997 aus Kunststoffen und speziellen Kupferlegierungen gefertigt, und auch besondere Goldoberflächen, die nicht-magnetisch sind, werden hier eingesetzt. „Seit vier Jahren unterziehen wir solche Steckverbinder einer 100-Prozent-Prüfung, auf einem eigens dafür entwickelten Sonderautomaten mit Permeabilitätstest.“ So sei sichergestellt, dass die Steckverbinder keine der Komponenten im MRT und auch nicht das Magnetfeld beeinflussen.
Doch ist das Ende der Entwicklung noch nicht erreicht. Derzeit arbeiten die Fachleute daran, die Übertragungsfrequenzen und die Packungsdichte weiter zu erhöhen sowie Ergonomie, Handling und Bauraum zu optimieren. „Darüber hinaus ist bei den modularen Steckverbindern wie auch den Rundsteckverbindern eine Gewichtsreduzierung interessant“, darüber sind sich Seymer und Säckl einig. Und neuartige Übertragungslösungen mittels Fibre Optic oder alternative Koaxlösungen werden bereits diskutiert.
