Warm, leise, geschützt

22.08.2019

Wenn ein Kind zu früh auf die Welt kommt, ist seine Entwicklung im Mutterleib noch nicht abgeschlossen. Den nötigen Schutzraum zum Aufholen verschafft ihm ein Inkubator, zum Beispiel von Tende Elektronik.

Wenn ein Kind zu früh auf die Welt kommt, ist seine Entwicklung im Mutterleib noch nicht abgeschlossen. Den nötigen Schutzraum zum Aufholen verschafft ihm ein Inkubator, zum Beispiel von Tende Elektronik. Der Medizintechnik-Spezialist aus Ankara setzt bei der Klimatisierung der Brutkästen auf Lüfter-Motoren von FAULHABER.

Vierzig Wochen dauert eine normale Schwangerschaft. In dieser Zeit bekommt das Baby alles, was es braucht, im Mutterleib. Sauerstoff und Nahrung erhält es durch die Nabelschnur, für die ideale Temperatur sorgt das Fruchtwasser und die Körperwärme der Mutter. Ihre Bewegung und Berührung, die Körper- und Außengeräusche liefern die Sinneseindrücke, die für die Entwicklung des Gehirns so wichtig sind. Eine zu frühe Geburt beraubt den Fötus vorzeitig dieser wichtigen Ressourcen.

Dank der modernen Neonatalmedizin – so heißt die ärztliche Versorgung von Frühgeborenen – haben Babys dennoch schon ab der 25. Schwangerschaftswoche eine gute Chance, auch außerhalb des Mutterleibes zu überleben. Etwa 80 Prozent der Frühchen können ihr Wachstumsdefizit sogar innerhalb der ersten zwei Jahre aufholen und sich völlig normal entwickeln.

Konstante Wärme lebenswichtig

In den ersten Wochen und Monaten brauchen sie allerdings umfassende Fürsorge und den Schutzraum eines Inkubators. Der Brutkasten simuliert die physiologischen Bedingungen, die normalerweise im Babybauch herrschen. Er bietet – neben verschiedenen Möglichkeiten der Hilfestellung bei der Ernährung – vor allem eine angenehme und konstante Wärme sowie gleichbleibende Luftfeuchtigkeit.

Das sind entscheidende Größen, denn die Organe des Kindes sind – je nach zeitlichem Abstand zum normalen Geburtstermin – mehr oder weniger deutlich unterentwickelt. Der kleine Körper ist noch nicht in der Lage seine Temperatur selbst zu regulieren. Die Lungen brauchen zudem oft angereicherte Luft, um genügend Sauerstoff aufnehmen zu können.

„Der Brutkasten wird mit genau temperierter und befeuchteter Luft versorgt“, erklärt Ferhat Yıldız, CEO bei Tende Elektronik. „Sie wird wie durch einen Impeller, also einen von einem Gehäuse umschlossenen Propeller, in das Innere des Kastens befördert. Dieser Lüfter ist damit eine entscheidend wichtige Komponente für die Funktion des Inkubators und das Wohlbefinden des Babys.“

Der Impeller muss aber mehr tun, als nur die Luft in gleichbleibendem Strom zuzuführen, denn der Brutkasten kann nicht durchgehend geschlossen bleiben. Zur Pflege und Behandlung des Babys, und natürlich für den unerlässlichen Körperkontakt zu den Eltern, wird er 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 dennoch unvermeidlichen Temperaturabfall auszugleichen. Mit der Drehzahl des Impellers wird deshalb auch die Temperatur im Brutkasten geregelt.

Leise Technik verhindert Hörschäden

Zugleich sind der Lüfter und sein elektrischer Antrieb jedoch auch eine Geräuschquelle, die sich sehr nah am kleinen Körper befindet. Wie die anderen Organe sind auch die Ohren des Frühchens noch nicht voll entwickelt und deshalb besonders empfindlich. Steigt der Lärmpegel über einen bestimmten, vergleichsweise sehr niedrigen Wert, besteht die Gefahr dauerhafter Hörschäden. Da der Impeller ununterbrochen läuft, muss sein Betriebsgeräusch deutlich unter diesem Wert liegen.

Daraus ergibt sich eine klare Anforderung an den Antrieb: Er muss so leise wie möglich laufen. Der FAULHABER-Motor erreicht das unter anderem durch sein eisenloses Design, mit dem das Rastmoment eliminiert ist: Das „Ruckeln“ bei jeder Umdrehung, das bei Elektromotoren mit Eisenanker unvermeidlich ist, kann hier nicht entstehen. Das Geräusch der elektromagnetischen Interferenz wird außerdem durch einen integrierten Speed Controller minimiert. Denn eine weitere Geräuschquelle ist die sogenannte Pulsweitenmodulation (PWM): Durch sie wird die Stromversorgung des Motors in sehr kurzen Abständen an- und ausgeschaltet. Die Pulsweite – der Abstand zwischen den Schaltvorgängen und ihre jeweilige Dauer – beeinflusst die Drehzahl und erlaubt eine präzise Steuerung. Die PWM kann aber ein brummendes Geräusch verursachen. Das sogenannte Elektrorauschen wird bei den hier verwendeten Motoren – 2232BX4 für stationäre und 3153BRC für mobile Brutkästen (beide Modelle verfügen über integrierte Speed Controller) – durch die sehr hohe Frequenz der PWM sowie den Verzicht auf einen gesonderten Zuleitungsdraht zwischen Motor und Elektronik vermieden.

 

„Entscheidend für ein minimiertes Geräusch ist auch die perfekte Balance und die minimalen Toleranzen der Einzelteile“ erklärt Tiziano Bordonzotti. Er hat bei FAULHABER die Zusammenarbeit mit Tende Elektronik koordiniert und die Entwicklung der kundenspezifischen Lösung organisiert. „Daraus resultieren die hervorragenden Laufeigenschaften der Motoren.“ Diese haben großen Anteil daran, dass die Inkubatoren von Tende Elektronik mit 42-45 dB – das entspricht einem Flüstern oder leiser Musik – einen besonders niedrigen Geräuschpegel aufweisen. Für die präzise und zuverlässige Steuerung der Antriebe sorgt ein integrierter Speed Controller. Dieser wiederum trägt dazu bei, dass die Einheiten sehr kompakt und leicht bleiben, was vor allem bei den mobilen Inkubatoren eine wichtige Rolle spielt.

Zertifizierung für Medizintechnik

Ferhat Yıldız lobt die Kooperation: „FAULHABER hat uns umfassend unterstützt und den für uns idealen Antrieb entwickelt. Die hohe Qualität des Motors passt zur hohen Qualität unserer Inkubatoren. Ein weiterer Vorteil für uns entspringt der Tatsache, dass die Produktionsstätte des Motors über die nötigen ISO-Zertifikate für Medizinprodukte verfügt und wir diese Komponente ohne zusätzlichen Zertifizierungsaufwand einbauen können.“

Tende Elektronik, so erzählt der CEO, hat als OEM-Lieferant für andere Firmen bereits seit den 1990er-Jahren Brutkästen für Frühgeborene produziert. Seit drei Jahren tritt das Unternehmen, das in der Ankara Technopolis der Universität der türkischen Hauptstadt Ankara angesiedelt ist, unter eigenem Namen auf. Inzwischen exportiert es seine Produkte in Dutzenden von Ländern. Dieser Erfolg, ist Yıldız sicher, hat mit der klaren Ausrichtung auf Qualität und Innovation zu tun: „Wir sind zum Beispiel das erste Unternehmen weltweit, das die Masimo Rainbow SET-Technologie direkt in Inkubatoren integriert. Mit ihr ist eine besonders sensible, nichtinvasive Überwachung der Körperfunktionen des Neugeborenen möglich.“

Neben dem Wohlbefinden des kleinen Patienten spielt noch ein weiterer Aspekt eine entscheidende Rolle. 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 der CEO. „Die Komponenten – also auch der Motor – müssen also sehr lange mit höchster Zuverlässigkeit ihre Arbeit verrichten. Bei den Motoren von FAULHABER wissen wir, dass sie dazu in der Lage sind.“