Startseite > Medizintechnik > MedTech-Komponenten > Keine Medtech-Pumpe ohne Antrieb

Vom Dialysegerät bis zur Labortechnik

Keine Medtech-Pumpe ohne Antrieb

6. März 2025, 11:43 Uhr | Von Jana Strauß und Philipp Rauch, ebm papst

In vielen medizintechnischen Geräten sorgen die Antriebe für einen sicheren und zuverlässigen Pumpenbetrieb.

Pumpen fördern in Medizingeräten meist Gase oder Flüssigkeiten. Sie sind im Einsatz bei Analyseverfahren, in Kühlmittelkreisläufen, Dialyse-Systemen oder hydraulischen OP-Tischen. Elektromotoren treiben die Pumpen zuverlässig an – und gehören gut auf die jeweiligen Medtech-Anforderungen abgestimmt.

▶ Diesen Artikel anhören

Zu den grundsätzlichen Anforderungen an die Pumpenantriebe in der Medizintechnik gehören Wartungsfreiheit und Zuverlässigkeit, ein gleichmäßiges und ruhiges Laufverhalten, sowie eine geringe Geräuschentwicklung. Das ist beispielsweise bei der Patientenversorgung oder an Laborarbeitsplätzen besonders wichtig.

Je nach Pumpentyp und Einsatzgebiet kommen weitere Anforderungen hinzu: Geht es zum Beispiel in erster Linie um einen reibungslosen Durchfluss des Mediums wie bei der Versorgung mit Kühl- und Prozesswasser oder Reinigungslösungen, erfordert dies eine große Regelungsgüte der Antriebsgeschwindigkeit. Bei Pumpen zum Abfüllen von Flüssigkeiten ist zudem höchste Positioniergenauigkeit notwendig. Da Pumpenantriebe oft rund um die Uhr betrieben werden, sind fast ausschließlich stromsparende Systeme gefragt. Die Motoren müssen deshalb einen hohen Wirkungsgrad über einen weiten Drehzahl- und Drehmomentbereich bieten. Manche Pumpenarten erfordern außerdem hohe Drehmomente beim Anlauf, wie bei Schlauchpumpen, wenn die Schläuche kalt sind, oder bei Zahnradpumpen, die arktischen Temperaturen ausgesetzt sind und hoch viskose, zähflüssige Öle fördern.

Matchmaker+ Anbieter zum Thema

zu Matchmaker+

Durch die oft benötigten kompakten Abmessungen in den Geräten verwenden viele Medtech-Hersteller zunehmend gerne bürstenlose DC-Kleinspannungsantriebe der industriellen Antriebstechnik, da verfügbare Isolationsstrecken klein sind. Hinzu kommen in vielen Anwendungen noch EMV-Anforderungen, zum Beispiel gemäß EN 60601-1-2 für medizinische Elektrogeräte. Bei mobilen Pumpenanwendungen muss der Motor zusätzlich für den Akkubetrieb geeignet sein, also stromsparend arbeiten, wenig wiegen und geringen Bauraum beanspruchen. Geht es in der Umgebung heiß her, müssen die Antriebe in allen Komponenten inklusive der Elektronik und den Lagerbauteilen hohen Temperaturen über die gesamte Lebensdauer Stand halten. Das ist beispielsweise oft der Fall, wenn Kühlmittel gepumpt wird.

Medtech-Antrieb aus dem »Baukasten«

Ein so breit gefächertes Anforderungsspektrum macht die Antriebsauswahl nicht einfach. Damit Pumpenhersteller trotzdem schnell fündig werden, stehen beispielsweise im Antriebsbaukasten des Referenzherstellers EBM-Papst BLDC-Innen- und Außenläufermotoren mit unterschiedlichen Leistungen und Baugrößen zur Verfügung, die sich mit verschiedenen Getriebeausführungen – auch für einen besonders leisen Lauf – mit zahlreichen Untersetzungsstufen und sowie weiteren Anbauteilen wie Bremsen und Geber kombinieren lassen (Bild 1).

Es gibt passende Encoder mit hoher Auflösung für anspruchsvolle Positionieraufgaben sowie eine industriegerechte Anschlusstechnik mit Steckern und konfektionierten Kabeln.

Der Baukasten für Antriebe mit 42 mm Durchmesser (ECI-42) oder 63 mm Durchmesser (ECI-63) erlaubt es Medizintechnik-OEMs oder deren Zulieferern, eine individuelles System durch die Kombination unterschiedlicher Module passend zusammenzustellen (Bild 2). Vorhandene Kombinationen und Vorzugstypen sind bereits 48 Stunden nach Bestellung lieferbar. In der Entwicklung der kompakten, elektronisch kommutierten, bürstenlosen Innenläufermotoren steckt viel Applikations-Knowhow. Dadurch sind die Motoren perfekt für den Einsatz als Pumpenantrieb ausgelegt und die Hersteller profitiert von kompletten Antriebssystemen aus einer Hand. Durch die hohe Leistungsdichte bauen die Antriebe sehr kompakt, was dem Gerätedesign zugutekommt und oft kompaktere Abmessungen ermöglicht. Bei Bedarf sind über den Standard hinaus aber auch individuelle Anpassungen möglich, zum Beispiel bei mechanischen Schnittstellen, wie Spindeln oder Zahnrädern.

Leistungsklassen für die Medizin

Die bürstenlosen, elektronisch kommutierten Innenläufermotoren ECI-42 gibt es mit Statorbaulängen von 20 oder 40 mm. Sie erreichen Leistungen von 45 bis zu 92 Watt bei 110 bzw. 220 mNm Nenndrehmoment und 4.000 U/min Nenndrehzahl. Mit Statorbaulängen von 20, 40 oder 60 mm decken die größeren ECI-63-Motoren den Leistungsbereich von 150 bis 370 W ab, bei bis zu 880 mNm Nenndrehmoment und 4.000 U/min Nenndrehzahl. Ihr Wirkungsgrad liegt bei über 90 %. Die Motorbaureihen eignen sich für vielen Pumpentypen, etwa für Zahnrad- oder Drehschieberpumpen ebenso wie Kolben-, Schraubenspindel- oder Schlauchpumpen (Bild 2).

Mittlerweile sorgen sie in vielen medizintechnischen Geräten für einen sicheren und zuverlässigen Betrieb (Bild 3). Bei der Zahnradpumpe in einer hydraulischen OP-Tischverstellung ist beispielsweise ein Innenläufermotor mit 63 mm Durchmesser ebenso die treibende Kraft wie bei Kolben- oder Spindelpumpen, die in Chromatografie-Systemen verbaut sind. Die 42-mm-Innenläufer-Variante ist optimal als Antrieb für Peristaltikpumpen für Blutwäschegeräte im Laborbereich geeignet. Hier wird der Motor für einen »flüsterleisen« Betrieb mit einem geräuscharmen Getriebe der Serie NoiselessPlus 42 kombiniert.

Für viele Pumpanwendungen bieten auch Außenläufermotoren gute Voraussetzungen. Die elektronisch kommutierten VDC-Antriebe arbeiten ebenfalls mit einem hohen Wirkungsgrad und erfüllen strenge EMV-Vorschriften. Sie eignen sich besonders für den kontinuierlichen Betrieb bei sehr guter Drehzahlkonstanz und haben sich zum Beispiel in Dialysegeräten bewährt oder als Antrieb für Kolbenpumpen in Systemen zum Lösen von Sekret bei Atemwegsbeschwerden.

Auch für diese Motoren bietet der Antriebsbaukasten die passenden Komponenten vom Getriebe bis zur Anschlusstechnik. Zusätzlich gibt es immer kundenspezifische Optionen, sodass sich für nahezu jede Pumpe der richtige Antrieb finden lässt, der das spezielle Anforderungsprofil der jeweiligen medizinischen Applikation erfüllt. (uh)