Como Motores DC Sem Escova Capazes de Suportar Autoclave Podem Simplificar o Projeto de Instrumentos Cirúrgicos Motorizados

Histórico

Hoje, ferramentas manuais cirúrgicas motorizadas são usadas em quase todas as especialidades cirúrgicas: ORL, Ortopedia, Neurologia, Oftalmo, e Plástica. Inicialmente por motores pneumáticos, todas as ferramentas agora migraram para a energia elétrica. Os instrumentos elétricos oferecem melhor desempenho que is pneumáticos e permitem melhor controle de energia, nível de ruído reduzido e portabilidade melhorada. Eles apenas necessitam de uma simples tomada elétrica ou pequena bateria, enquanto ferramentas pneumáticas precisam de sistema de alimentação de ar complexo, volumoso e de alta manutenção.

A conversão de energia pneumática para elétrica foi possibilitada devido a significante inovação feita no campo dos motores elétricos. Os principais desafios residiam em projetar um motor DC sem escovas que tivesse energia suficiente, fosse extremamente compacto e sobrevivesse a ciclos contínuos de esterilização a que as ferramentas manuais cirúrgicas estão sujeitas.

O que é um ciclo de autoclave?

O método mais comum de esterilização usado em hospitais é o autoclave, também chamado esterilização a vapor. Durante o autoclave, as ferramentas manuais cirúrgicas são expostas a 100% de umidade, 275ºF e variações de pressão por até 18 minutos. Muitos autoclaves têm também ciclos adicionais de vácuo para facilitar a penetração de vapor e matar bactérias, vírus, fungos e esporos que podem eventualmente se esconder na ferramenta. A exposição repetida à umidade é o que dá aos fabricantes de ferramentas e motores elétricos a maioria dos problemas causando significantes falhas elétricas.

Diferentes métodos

Abaixo há quatro métodos usados por fabricantes de ferramentas manuais cirúrgicas para a seleção de motores DC para ferramentas manuais cirúrgicas motorizadas.

• A ferramenta descartável
  Um método é usar motores DC muito baratos e componentes plásticos. Estas ferramentas de uso único devem ser descartadas após a cirurgia. Os hospitais têm muita preocupação com a aumentada quantidade de resíduo perigoso e que causa impacto em suas iniciativas ecológicas. Além disso, ferramentas descartáveis nem sempre são a opção mais econômica, especialmente para cirurgias que são realizadas várias vezes por dia.
• O motor/bateria não resistente a autoclave e não estéril
  Outro método é usar motores DC regulares acoplados a uma bateria não resistente a autoclave e que precisam que a equipe cirúrgica remova o motor/bateria antes esterilização da ferramenta. O primeiro problema é que o motor e a bateria são componentes não estéreis. Isto significa que a equipe médica precisa seguir um processo especial para adicionar o motor/bateria para uma ferramenta estéril, assim deixando espaço para erro do usuário. Também, os cirurgiões se preocupam com o uso de ferramentas cirúrgicas que são componentes não estéreis por dentro. O segundo problema é que é impossível assegurar que o pessoal cirúrgico removerá o motor/bateria não resistente a autoclave antes da esterilização o que acabará por resultar na falha elétrica prematura.
• Selos redundantes
  Outro método é usar um motor DC regular permanentemente acoplado à ferramenta e tentar selá-lo da parte de fora do ambiente. Na maioria dos casos isto resulta em projetos muito volumosos devido à redundância de vedação necessária para alcançar o desempenho satisfatório. A eficiência da ferramenta é também drasticamente reduzida uma vez que selos de eixo dinâmico são adicionados à ferramenta ou eixo do motor. Isto significa consumo mais elevado de corrente que resulta em vida útil mais curta e aumento da temperatura da ferramenta. Além disso, nenhum sistema de vedação é perfeito, todos acabam falhando em algum ponto.
• A solução do motor resistente a autoclave
  A melhor opção de projeto é a utilização de um motor DC resistente a autoclave que pode sobreviver autoclave por si próprio, sem a necessidade de um sistema de vedação redundante, reduzindo assim o tamanho da ferramenta e mantendo o processo de esterilização o mais simples possível.

Apenas um número muito limitado de fabricantes de motores pode projetar motores resistentes a autoclave. A tecnologia entalhada sem escovas tem sido uma referência principal no mercado médico por mais de 20 anos. Por projeto a espiral do motor entalhado já é protegida quando inserida nas fendas na pilha de laminação. Revestimento adicional ou material de moldagem pode ser facilmente adicionado sem afetar o desempenho motor. (Fig.3)

Por outro lado no entanto, motores sem entalhe sem escova não são um ajuste muito bom para aplicações resistentes a autoclave. A espiral de enrolamento é tal que é muito exposta ao ambiente exterior. Os esforços para proteger a espiral com revestimento ou moldagem resultarão na abertura de ar aumentada magnético reduzindo assim drasticamente o desempenho do motor e a eficiência da ferramenta. (Fig.4)

Conclusão

Engenheiros projetistas devem tomar muito cuidado ao selecionar um motor para uma ferramenta manual cirúrgica. Embora possa ser tentador a selecionar um motor barato não resistente a autoclave, pode resulta em um produto final mais caro quando os custos adicionais de vedação são considerados. A escolha do motor também terá um impacto direto sobre a confiabilidade do instrumento e o custo de manutenção. A maioria dos principais fabricantes de ferramentas manuais cirúrgicas agora usa a tecnologia entalhada sem escova resistente a autoclave por seu desempenho superior em autoclave e melhor densidade de potência de classe.

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