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Fixierung von Schrauben
13.01.2010 | Redakteur/Autor: Redaktion SMM
Verbindung mit bestimmter Kraft
Die Mehrzahl der Canted-coil Federn in Medizinqualität kommen bei Arretieranwendungen zum Einsatz, bei denen zwei Komponenten gemäss den vom Konstrukteur angegebenen Kraftvoraussetzungen an einem Produkt miteinander verbunden werden. Bei chirurgischen Instrumenten läuft der Designtrend zunehmend auf Richtung massgeschneiderte Produkte für bestimmte Chirurgen hin, und die Feder macht es für Ingenieure leichter, die Instrumente an die bestimmten Anforderungen des Chirurgen anzupassen.
Beispiel 1: Orthopädisches Handstück mit Sechskantantrieb (Arretierfeder)
Hierbei handelt es sich um eine Arretieranwendung bei chirurgischen Instrumenten. Die Feder wird auf dem Sechskantschraubendreher montiert, der in der chirurgischen Hohlschraube arretiert wird. Die Befestigungs- und Ablösekräfte bei dieser speziellen Anwendung werden auf die Anforderungen des Chirurgen und der Anwendung zugeschnitten. Beispiel: Die Befestigungskraft kann ~227 - 453 g betragen und die Ablösekraft ~0,9 - 1,4 kg, wodurch sichergestellt wird, dass sich der Sechskantantrieb nicht vorzeitig aus der Schraube löst. Anstelle eines manuellen Löseknopfes, der oft bei Instrumenten dieser Art Einsatz findet, wendet der Chirurg eine gewisse Kraft an, um das Instrument freizugeben. Die Feder lässt ist leicht in der Anwendung und einfach zu reinigen, widersteht bleibender Druckverformung und hat im Allgemeinen eine lange Produktlebensdauer. Für Anwendungen wie den Sechskantantrieb steht ein grosses Sortiment an Drahtmaterialien in Medizinqualität zur Verfügung. Die Materialien 316SS und 316L funktionieren bei chirurgischen Handstücken gut, die mit dem Körper in Kontakt kommen, jedoch nicht implantiert werden. Alternative, zur Implantation im Körper zugelassene Materialien umfassen Titan, MP35N, 316LVM und Platin-Iridium. Die Canted-coil Feder wird nach dem Wickeln, Schneiden und Schweissen passiviert und kann mit Ethylenoxid oder Gammastrahlen autoklaviert oder sterilisiert werden.
Beispiel 2: Carpometacarpales (CMC) Gelenkdesignkonzept (Arretier- oder Sperrfeder)
Bei Anwendungen dieser Art fungiert die Feder als Arretierkomponente wie bei einem künstlichen Gelenkersatz. Bei einer derartigen Verwendung sorgt die Feder für Flexibilität und ermöglicht reibungslose Bewegungen, ähnlich wie dies bei einem typischen menschlichen CMC-Gelenk der Fall ist. Bei dieser Art Anwendung würde ein Material von Implantationsqualität wie Titan oder MP35N verwendet.
Befestigung mit minimalem Kraftaufwand
Dank ihrer Arretierfunktion ist die Feder für orthopädische Implantate von Vorteil. Während der Operation können so zwei beliebige Teile mit minimalem Kraftaufwand aneinander befestigt werden, wodurch die Hände des Chirurgen frei bleiben und somit die Operation effizienter durchgeführt werden kann. Je nach den Designanforderungen kann eine Feder so konstruiert werden, dass zum Trennen der zwei Teile 408 - 454 kg Kraftaufwand erforderlich sind. Die Arretierfeder in Medizinqualität kann bei einem implantierbaren Gelenk wie einer Hüfte oder einem Ellenbogen verwendet werden. Der Schaft lässt sich leicht im Kopf des Implantats arretieren, um einen weiteren Freiheitsgrad zuzulassen, oder die Feder kann den Schaft in einer V-Rille festhalten und somit Achsenspielraum ausschalten. Bei Anwendungen dieser Art sind MP35N und 316LVM bevorzugte Materialien.
Kraft für Schiebekomponenten
Canted-coil-Federn mit Haltefunktion sind meist in chirurgische Instrumente integriert. Bohrführungen, Bohrerhülsen und sonstige Schiebekomponenten, die ein gewisses Mass an Schiebekraft erfordern, können mit einer Feder ausgestattet sein. Der Widerstand kann beim Konstruktionsprozess spezifiziert werden, wobei die Gehäusemasse, Toleranzen und Oberflächenausführung berücksichtigt werden müssen. In manchen Fällen kann die Feder je nach den Kraftanforderungen auch an bereits vorhandene Komponenten angepasst werden. In der Regel werden in chirurgischen Instrumenten passivierte 316SS Canted-coil-Federn verwendet. Die Haltefunktion der Feder kann je nach Anwendung auch mit einer Arretierfunktion kombiniert werden.
Elektrische Kontakte/EMI-Isolierung und -Erdung
Seit Jahren stehen die Hersteller von Medizingeräten unter Druck, Aussenabmessungen bei Produkten zu reduzieren und gleichzeitig die Leistung und Zuverlässigkeit zu verbessern. Es ist kein Zufall, dass viele Gerätehersteller die Feder zur effizienten Kontaktherstellung und Stromleitung verwenden. Die Feder kann als elektrischer Kontakt zu Sensoren und sonstigen Geräten eingesetzt werden und funktioniert überaus gut bei langfristigen Erdungs- und Isolieranwendungen im und am Körper. Bei Anwendungen dieser Art kann die Feder allein oder in einem Metallgehäuse aus MP35N bzw. Platin-Iridium verwendet werden.
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