Systèmes de moteurs en technologie médicale

Systèmes de moteurs en technologie médicale

Au moins 50 000 patients par an meurent en Europe d'infections acquises à l'hôpital. Avec ce chiffre alarmant, la Société allemande pour l'hygiène hospitalière (DGKH) a mis le doigt sur une plaie sérieuse au début de l'année 2008 : les germes résistants aux antibiotiques sont en progression dans les hôpitaux. La demande d'une meilleure hygiène dans les salles d'opération inclut également l'outil chirurgical.

Les outils de puissance médicale tels que perceuses, scies ou fraiseuses sont aujourd'hui utilisés lors de nombreuses interventions chirurgicales et opérations orthopédiques. Lorsqu'une fracture est fixée par ostéosynthèse à l'aide d'une plaque, des perceuses et tournevis sont employés. En prothétique, un système de lavage pratique sert à nettoyer le lit osseux pour une interface optimale avec le ciment osseux.

Après l'opération, l'outil doit être soigneusement nettoyé et stérilisé. La stérilisation à la vapeur est la méthode la plus courante pour éliminer les micro-organismes dans les hôpitaux et en cabinet médical.

Les outils chirurgicaux sont alimentés par différents moteurs. Les moteurs électriques — alimentés par batterie ou câblés — rivalisent avec des systèmes pneumatiques. Mais toutes les méthodes d'entraînement ne conviennent pas également à la stérilisation à la vapeur d'eau. La pièce à stériliser est traitée avec de la vapeur d'eau saturée pure jusqu'à 134 degrés Celsius, qui agit sur toutes les surfaces de l'instrument préalablement nettoyé.

Les moteurs à air comprimé modernes se révèlent particulièrement adaptés à la stérilisation à la vapeur. Avec les moteurs électriques, il existe un risque de court-circuit. Les batteries peuvent être endommagées par le traitement à la vapeur dans l'autoclave. Elles sont donc rechargées en dehors de la salle d'opération et restent ainsi non stériles.
Un inconvénient notable par rapport aux systèmes à air comprimé, qui sont entièrement stériles et disponibles à côté de la table d'opération.

La société DEPRAG SCHULZ GMBH & CO., située à Amberg en Haute Palatinat, est un spécialiste renommé dans la fabrication de moteurs à air comprimé de haute qualité. Avec la gamme 67-, elle propose une série de moteurs à lamelles en acier inoxydable, facilement stérilisables à la vapeur, donc destinés à une utilisation en technologie médicale. La broche de ces moteurs est également en acier inoxydable de haute qualité et résiste aux produits de nettoyage agressifs. Tous les moteurs sont parfaitement étanchés, aucune fuite d'air ne peut s'échapper. La surpression interne d'un outil pneumatique empêche également la pénétration de la saleté, ce qui est un avantage dans un environnement opératoire.

Avec les moteurs à lamelles en acier inoxydable de DEPRAG, le fabricant d'outils de puissance médicale dispose d'une propulsion optimale pour répondre aux exigences élevées du marché. La conception des moteurs pour applications en technologie médicale privilégie des surfaces lisses — ce qui facilite le nettoyage et contribue à une hygiène parfaite.

Le principe du moteur à air comprimé est simple. L'air comprimé produit par un compresseur met le moteur en rotation. Dans le cas du moteur à lamelles, cela se fait de la manière suivante : le rotor, tournant dans un cylindre excentré, est mis en mouvement. Les lamelles, insérées dans ses rainures, sont poussées vers l'extérieur par la force centrifuge contre la paroi du cylindre. Cela crée des chambres de travail pour l'air comprimé en expansion. Grâce à cette expansion, l'énergie de pression se transforme en énergie cinétique — ce qui génère la rotation.

Quelles exigences le chirurgien impose-t-il à un outil chirurgical moderne en plus de sa stérilisabilité ? Des moteurs puissants et compacts doivent faire fonctionner leurs perceuses en marche droite et gauche pour le filetage (avec une vitesse d'environ 800 tours/minute et un couple jusqu'à 4,5 Nm), leurs scies à coupe droite et oscillantes (qui fonctionnent à environ 16 000 tours/minute), ainsi que leurs fraiseuses pour os (avec une vitesse d'environ 250 tours/minute et un couple jusqu'à 14 Nm).
L'outil doit être léger et ergonomique — une opération pouvant durer plusieurs heures, après tout.

Le monde médical estime qu'aux États-Unis, environ un quart des outils motorisés chirurgicaux sont alimentés par un moteur à air comprimé. Principalement parce qu'ils peuvent facilement se raccorder au réseau d'air comprimé existant dans les hôpitaux.
En Allemagne et dans une large mesure en Europe, l'infrastructure d'air comprimé dans les hôpitaux est présente et peut être maintenue sans coûts importants. Cela favorise fortement l'utilisation d'outils alimentés par air comprimé en salle d'opération. Les systèmes de batteries modernes, utilisant des ions lithium, sont plus fiables et durables que les anciennes technologies, mais par rapport à la puissance de la batterie, l'air comprimé est disponible en quantité illimitée, peu importe la durée de l'intervention.

Les moteurs électriques présentent un autre inconvénient majeur : sous charge, ils génèrent de la chaleur difficile à dissiper. En cas de surcharge, les systèmes électriques peuvent chauffer en général. Pour éviter une surchauffe du système et ainsi des blessures potentielles au patient ou à l'utilisateur, il faut respecter un temps de refroidissement. Avec un système pneumatique, c'est différent : « La surchauffe est exclue pour le moteur à air comprimé en raison de son mode de fonctionnement », explique Dagmar Hierl, chef de produit chez DEPRAG SCHULZ GMBH & CO. « La détente de l'air refroidit le moteur sous charge. »

Le moteur à air comprimé peut être soumis à un arrêt complet sans subir de dommages. Après réduction de la charge, il redémarre sans problème, aussi souvent que nécessaire, même en cas de forte utilisation. Cela rend un outil pneumatique infaillible et fiable.

La puissance délivrée par le moteur à air comprimé reste pratiquement constante sur une large plage de régimes. Il peut donc être utilisé de manière optimale dans un large éventail de charges variables. La vitesse peut être réglée en modulant la quantité d'air. Le chirurgien peut facilement adapter la puissance du moteur aux exigences spécifiques. Par exemple, il peut ajuster la puissance de la pompe d'un système de lavage à la densité osseuse de son patient.
Le principal avantage du moteur à air comprimé en tant que système d'entraînement est sa grande densité de puissance. Selon la version, il ne nécessite qu'un cinquième de la masse d'un moteur électrique classique ou un tiers de sa taille. Les outils chirurgicaux doivent être petits et très maniables. C'est compréhensible, en pensant à leur utilisation millimétrique dans un espace opératoire limité. Un moteur à air comprimé DEPRAG en acier inoxydable, avec un engrenage planétaire intégré et une puissance de 400 W, ne mesure que 61 millimètres de long et 32 millimètres de diamètre.

En salle d'opération, un entraînement doit fonctionner sans huile, comme dans l'industrie alimentaire ou chimique. Ce n'est pas un problème pour les moteurs à air comprimé DEPRAG, seuls les lamelles bon marché doivent parfois être remplacées en tant que pièces d'usure. Pour une utilisation en salle blanche sans huile, le fabricant propose des lamelles spéciales adaptées à cette application. Les faibles coûts d'entretien parlent d'eux-mêmes. Par rapport aux moteurs à batterie, où le remplacement des batteries représente un coût non négligeable pour l'entretien des systèmes, un entraînement pneumatique est robuste, incassable et peut être utilisé pendant des années avec peu d'entretien.

La gamme avancée DEPRAG 67 comprend des moteurs avec différentes options d'équipement, offrant un excellent rapport qualité-prix. Divers broches de transmission sont incluses dans la gamme standard, tout comme différentes fixations pour moteurs. Des solutions de moteurs sur mesure, telles que des entraînements sans ferrite en céramique ou en plastique, utilisées notamment en résonance magnétique, sont également disponibles.