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Patientensicherheit in Echtzeit

Die Bedeutung elektrischer Steckverbinder in der Medizinrobotik

11. März 2024, 12:02 Uhr | Isaac Noble (uh)

Steckverbinder sind essentiell für die Daten- und Stromübertragung von und zu medizinischen Roboter-Assistenten für eine latenzfreie Bildverarbeitung in Echtzeit.

Für Roboter in der Medizin sind Steckverbinder entscheidend: sie transportieren Strom, Signale und Daten. PEI-Genesis stellt die Eigenschaften und Standards für Steckverbinder in MedTech-Robotern vor, einschließlich Haltbarkeit und Sterilisation.

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Roboter sind im Aufwind: Laut der International Federation of Robotics wurden 2022 mit 158.000 Einheiten weltweit fast 50 Prozent mehr professionelle Roboter-Assistenten verkauft als im Vorjahr. Nach Logistik und Gastro ist die Medizin die dritthäufigste Anwendung für die mechatronischen Arme.

Roboter in der Medizin

Medizinische Roboter und Robotersysteme kommen in den verschiedensten medizinischen Anwendungen zum Einsatz, von Chirurgie und Rehabilitation bis hin zu Diagnostik und Telemedizin. Die Roboter unterstützen medizinisches Fachpersonal, steigern die Genauigkeit medizinischer Verfahren, verbessern Patientenergebnisse und bieten innovative Lösungen für Probleme im Bereich der medizinischen Versorgung. Je nach ihrem Verwendungszweck können medizinische Roboter unterschiedliche Formen, Funktionen und Autonomieebenen aufweisen.

Bereits im Jahr 2000 genehmigte die FDA die Verwendung des Da Vinci-Chirurgiesystems in der allgemeinen laparoskopischen Chirurgie, gefolgt von Zulassungen für andere Bereiche, einschließlich Strahlentherapie und rekonstruktive Chirurgie. Mit der Entwicklung von generativer KI und maschinellem Lernen werden autonome Roboter in Zukunft ferngesteuerte Operationen durchführen oder das Wiederauftreten bzw. Fortschreiten von Erkrankung vorhersagen.

Sichere Konnektivität für Medizinroboter

Konnektivität ist entscheidend, um sicherzustellen, dass medizinische Roboter genau arbeiten und neue medizintechische Entwicklungen erfolgreich und sicher für Patienten sind. Aufgrund der hohen Anforderungen an medizinische Roboter müssen darin verwendete elektrische Steckverbinder sehr spezifischen Standards entsprechen, die nachfolgend zusammengefasst sind.

Mechanische Haltbarkeit von Steckverbindern

Robotersysteme sind repetitiven Bewegungen, wiederholten Vibrationen und mechanischen Belastungen ausgesetzt. Die in solchen Systemen verwendeten Steckverbinder müssen daher robust genug sein, um einem ununterbrochenen Einsatz fehlerfrei standzuhalten und gleichzeitig nahtlose Konnektivität und unterbrechungsfreie Stromübertragung bei kritischen Eingriffen zu gewährleisten.

Gleichermaßen tragen Steckverbinder zur Integration von Redundanz und Ausfallsicherungen bei, um das Risiko von Systemausfällen während chirurgischer Eingriffe oder diagnostischer Prozesse zu minimieren. Redundante Steckverbinder und Sicherungssysteme sorgen für Kontinuität, wenn unerwartete Probleme auftreten, und sie erhöhen damit Gesamtsicherheit medizinischer Roboter.

Größen- und Gewichtsbeschränkungen

Platz und Gewicht sind in medizinischen Anwendungen oft begrenzt, so dass Steckverbinder kompakt und leicht sein müssen, um in Robotersystemen Verwendung zu finden. Kleinere und sehr robuste Steckverbinder stützen sich auf ausgeklügelte Konstruktion und verbesserte Funktionalität. Ein kompaktes Design ist von Bedeutung, um die Integration zu vereinfachen und um zu vermeiden, dass Steckverbinder die Bewegungen des Roboters während eines Eingriffs beeinträchtigen.

Steckverbinder leisten darüber hinaus einen wichtigen Beitrag zur modularen Konstruktion von Robotern, die Upgrades und Wartungsarbeiten vereinfacht. Sie erleichtern die Plug-and-Play-Integration neuer Module und fördern Flexibilität und Anpassungsfähigkeit auf dem sich schnell weiterentwickelnden Gebiet der medizinischen Robotik.

Elektrische Leistung medizinischer Stecker

Steckverbinder müssen konstante elektrische Leistung liefern, Energieverluste vermeiden und die Wärmeentwicklung reduzieren. Sie sollten außerdem Signalverlust und Nebensprechen minimieren, um eine präzise Datenübertragung zu gewährleisten.

Da medizinische Roboter häufig verschiedene elektronische Geräte verwenden, müssen Steckverbinder elektromagnetische Interferenzen (EMI) minimieren, während sie gleichzeitig die Kompatibilität mit anderen medizinischen Geräten in der Nähe gewährleisten. Dies von entscheidender Bedeutung, um Kommunikationsstörungen zu verhindern und die Genauigkeit diagnostischer und chirurgischer Verfahren zu wahren.

Sterilisation

Da sie häufig in chirurgischen Umgebungen verwendet werden, müssen Steckverbinder so ausgelegt sein, dass sie häufigen Sterilisationsprozessen standhalten können. Kompatibilität mit Autoklaven, chemischer Desinfektion oder anderen Sterilisationsmethoden ist entscheidend wichtig, um bei medizinischen Eingriffen eine sterilen Umgebung beizubehalten.

Steckverbinder müssen aus Materialien bestehen, die Sterilisationstechniken gegenüber beständig sind. Edelstahl ist aufgrund seiner ausgezeichneten Korrosionsbeständigkeit, Haltbarkeit und Widerstandfähigkeit gegen hohe Temperaturen eine beliebte Wahl. Darüber hinaus sind medizinische Kunststoffe wie Polyetheretherketon (PEEK) und Polyphenylsulfon (PPSU) für ihre Beständigkeit gegen Chemikalien, Hitze und Feuchtigkeit bekannt.

Ohne Steckverbinder keine medizinische Robotik

Steckverbinder sind die unbesungenen Helden der medizinischen Robotik, die innerhalb dieser fortschrittlichen Systeme als Lebensader für Kommunikation, Stromversorgung und Datenübertragung fungieren. Mit der Weiterentwicklung medizinischer Roboter werden Steckverbinder eine immer wichtigere Rolle spielen, um Präzision, Zuverlässigkeit und Sicherheit bei Anwendungen im Gesundheitswesen zu gewährleisten. Fortlaufende Innovationen in der Steckverbindertechnologie werden zweifellos zum kontinuierlichen Wachstum und Erfolg der medizinischen Robotik beitragen, was letztlich sowohl medizinischem Fachpersonal als auch Patienten zugute kommt. (uh)