Sistemas de motores en la tecnología médica

Sistemas de motores en la tecnología médica

Al menos 50.000 pacientes al año mueren en Europa por infecciones adquiridas en el hospital. Con esta alarmante cifra, la Sociedad Alemana de Higiene Hospitalaria (DGKH) puso el dedo en una herida grave a principios de 2008: Los gérmenes resistentes a los antibióticos están en auge en los hospitales. La demanda de mayor higiene en las salas de operaciones también incluye las herramientas quirúrgicas.

Herramientas médicas de potencia como taladros, sierras o fresadoras se utilizan hoy en día en muchas intervenciones quirúrgicas y operaciones ortopédicas. Cuando mediante osteosíntesis se fija un hueso fracturado con una placa, se emplean taladros y destornilladores. En la prótesis, un sistema de lavado portátil se usa para limpiar la cama ósea para una interfaz de cemento óseo óptima.

Después de la operación, la herramienta debe limpiarse a fondo y esterilizarse. La esterilización con vapor es el método más utilizado para eliminar microorganismos en hospitales y consultorios.

Las herramientas quirúrgicas se accionan con diferentes motores. Los motores eléctricos —alimentados por batería o cableados— compiten con sistemas accionados neumáticamente. Pero no todos los tipos de accionamiento son igualmente adecuados para la esterilización con vapor de agua. La materia esterilizable se trata con vapor de agua puro y saturado a hasta 134 grados Celsius, que actúa sobre todas las superficies del instrumento previamente limpiado.

Los motores de aire comprimido de construcción moderna resultan ser extremadamente adecuados para la esterilización con vapor. En los motores eléctricos, existe el riesgo de cortocircuito. Las baterías pueden dañarse por el tratamiento con vapor en autoclaves. Por ello, se cargan fuera del quirófano y permanecen sin esterilizar.
Una clara desventaja en comparación con los sistemas de aire comprimido, que se preparan en la sala de operaciones y están completamente esterilizados junto a la mesa de operaciones.

La empresa DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO., en Amberg, Alta Palatinado, es un reconocido especialista en la fabricación de motores de aire comprimido de alta calidad. Con la serie 67, ofrece un programa de motores de aletas de acero inoxidable, que se pueden esterilizar sin problemas con vapor y están destinados para su uso en tecnología médica. La espiral del motor de esta serie también está hecha de acero inoxidable de alta calidad y resiste productos de limpieza agresivos. Todos los motores están completamente sellados, sin posibilidad de fuga de aire. La sobrepresión interna en una herramienta accionada neumáticamente también evita la entrada de suciedad, una ventaja en entornos quirúrgicos.

Con los motores de aletas de acero inoxidable de DEPRAG, el fabricante de herramientas de potencia médicas tiene una fuente de energía óptima para satisfacer las altas demandas del mercado. En el diseño de motores para aplicaciones médicas, se presta mucha atención a superficies lisas, lo que facilita la limpieza y contribuye a una higiene perfecta.

El principio del motor de aire comprimido es simple. El aire comprimido generado por un compresor pone en rotación el motor. En el caso del motor de aletas, esto sucede de la siguiente manera: El rotor, que gira en un cilindro excéntrico, se pone en movimiento. En sus ranuras, se encuentran las aletas, que por fuerza centrífuga se empujan hacia afuera contra la pared del cilindro. Así se forman cámaras de trabajo para el aire comprimido en expansión. A través de esta expansión del aire comprimido, la energía de presión se convierte en energía cinética —se genera el movimiento de rotación.

¿Qué requisitos exige el cirujano además de la esterilización a una herramienta quirúrgica moderna? Que motores potentes y compactos hagan funcionar sus taladros con sentido horario y antihorario para roscar (con una velocidad de aproximadamente 800 revoluciones por minuto y un par de hasta 4,5 Nm), sus sierras de incisión y oscilantes (que operan a aproximadamente 16.000 revoluciones por minuto), así como fresas óseas (con una velocidad de aproximadamente 250 revoluciones por minuto y un par de hasta 14 Nm).
La herramienta debe ser ligera y ergonómicamente cómoda de manejar, ya que una operación puede durar varias horas.

Se estima que en Estados Unidos, aproximadamente una cuarta parte de las herramientas motorizadas quirúrgicas se accionan mediante un motor de aire comprimido, principalmente porque se pueden conectar fácilmente a la red de aire comprimido existente en los hospitales.
En Alemania y en gran parte del resto de Europa, la infraestructura de aire comprimido en los hospitales está presente y puede mantenerse sin grandes costos. Esto favorece en gran medida el uso de herramientas accionadas por aire comprimido en la sala de operaciones. Los sistemas de baterías modernos, aunque más confiables y duraderos que las tecnologías anteriores gracias al uso de iones de litio, no igualan la disponibilidad ilimitada del aire comprimido, independientemente de la duración de la operación.

Los motores eléctricos tienen otra gran desventaja: bajo carga, el motor genera calor que no se disipa fácilmente. La carga continua puede calentar los sistemas eléctricos en general. Para evitar un sobrecalentamiento del sistema y posibles lesiones al paciente o al usuario, se debe respetar un tiempo de enfriamiento. En el sistema neumático, esto es diferente: “El sobrecalentamiento en un motor de aire comprimido está excluido por su modo de funcionamiento”, explica Dagmar Hierl, gerente de producto de DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO. “Al relajarse el aire, el motor se enfría bajo carga”.

El motor de aire comprimido puede soportar sin problemas una carga hasta detenerse y no sufre daños. Tras reducir la carga, vuelve a funcionar sin problemas y puede repetirse muchas veces, incluso con un alto tiempo de funcionamiento. Esto hace que una herramienta accionada neumáticamente sea a prueba de fallos y confiable.

La potencia entregada en el motor de aire comprimido es casi constante en amplios rangos de velocidad. Por ello, puede operarse de manera óptima en un amplio campo de cargas variables. La velocidad puede ajustarse de forma continua mediante la regulación del flujo de aire. El cirujano puede adaptar fácilmente la potencia del motor a las necesidades específicas, por ejemplo, ajustando la potencia de la bomba en un sistema de lavado según la densidad ósea del paciente.
El principal beneficio del motor de aire comprimido como accionamiento es su alta densidad de potencia. Dependiendo de la versión, requiere solo una quinta parte de la masa de un motor eléctrico convencional o un tercio de su tamaño. Las herramientas quirúrgicas deben ser pequeñas y extremadamente manejables. Es comprensible, pensando en su uso milimétrico en un campo quirúrgico limitado. Un motor de aire comprimido de serie de DEPRAG, hecho de acero inoxidable, con una caja de engranajes planetarios integrada y una potencia de 400 W, mide solo 61 milímetros de largo y tiene un diámetro de 32 milímetros.

En la sala de operaciones, un accionamiento debe funcionar sin aceite, igual que en la industria alimentaria o química. Para los motores de aire comprimido de DEPRAG, esto no es un problema; solo las aletas de bajo costo deben cambiarse ocasionalmente como piezas de desgaste. Para su uso en salas limpias sin aceite, el fabricante ofrece apliques de aletas especiales adaptados a esta aplicación. Los bajos costos de mantenimiento hablan por sí mismos. En comparación con los motores de batería, donde la compra de nuevas baterías representa un coste importante en el mantenimiento de los sistemas, un accionamiento neumático es robusto, resistente y puede usarse durante años con poco mantenimiento.

La serie avanzada DEPRAG 67 incluye motores con diferentes configuraciones a un precio atractivo. También se incluyen en el programa estándar varias espindulas de transmisión y diferentes tipos de fijación del motor. También están disponibles soluciones de motores personalizadas, como accionamientos libres de ferrita de cerámica de vidrio o plásticos, que se utilizan, por ejemplo, en resonancia magnética.