A medida que los dispositivos médicos se hacen cada vez más pequeños y precisos, el papel que desempeñan los motores como fuente de accionamiento cobra más importancia año tras año. Hoy en día, muchos aparatos que se usan en el ámbito médico, como los equipos de odontología, los endoscopios, las pipetas electrónicas o los robots de asistencia quirúrgica, llevan motores incorporados, que se utilizan como componentes clave para garantizar su funcionamiento y rendimiento.Los motores que se incorporan a los dispositivos médicos suelen estar sujetos a unos requisitos más exigentes que los motores industriales generales. Para lograr la precisión de funcionamiento que exige cada dispositivo, es necesario seleccionar el motor más adecuado para cada aplicación, teniendo en cuenta aspectos como la suavidad de giro, las bajas vibraciones, la larga vida útil y el tamaño reducido.En este artículo explicamos los usos más habituales de los motores en los dispositivos médicos, las prestaciones que se les exigen y los puntos clave que debes tener en cuenta a la hora de elegir un producto. Esperamos que te sirva de ayuda si estás a cargo del desarrollo de dispositivos médicos.
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Usos típicos de los motores en los dispositivos médicos
Los motores que se incorporan a los dispositivos médicos actúan como fuente de accionamiento que hace funcionar el equipo. Los equipos de odontología, los endoscopios y las pipetas electrónicas son algunos de los dispositivos más típicos que se han diseñado pensando en el accionamiento por motor.Los aparatos que se usan en el ámbito médico abarcan un amplio abanico de campos, desde la asistencia respiratoria hasta las pruebas y los tratamientos, y en todos ellos interviene la tecnología de accionamiento de los motores. La función que desempeña el motor en cada aparato varía según su uso. Vamos a repasar uno a uno los aparatos más comunes y a explicar en qué parte de cada uno se utiliza el motor.
Lo que vamos a explicar en esta sección
- Accionamiento giratorio de instrumentos de punta en equipos de odontología
- Accionamiento de precisión del mecanismo de la punta en endoscopios
- Control preciso del volumen de líquido con pipetas electrónicas
Vamos a ver qué función concreta cumple el motor en cada dispositivo, junto con su uso respectivo.
Accionamiento giratorio de las herramientas de punta en los equipos de odontología
Para hacer girar las herramientas de punta en los equipos de odontología, se usa un micromotor integrado en la pieza de mano. Se encarga de hacer girar herramientas como las fresas o los escariadores a alta velocidad y de forma estable, y es la parte motriz que determina el resultado final del tratamiento.Se dice que la velocidad de rotación de los micromotores dentales (motores eléctricos dentales) oscila entre unas 100 y 40 000 revoluciones por minuto, y hay modelos que permiten elegir las características de rotación según el tipo de tratamiento, desde la endodoncia hasta el fresado.Como el mango del equipo de tratamiento dental lo sujeta el odontólogo con la mano para manejarlo dentro de la boca, su diseño debe cumplir con requisitos como un tamaño compacto que facilite el manejo y una potencia estable. Para el fresado y el pulido se necesitan altas velocidades de rotación, mientras que en el tratamiento de conductos se requiere un control preciso de la rotación; por eso, se ha adoptado un diseño que permite seleccionar el rango de rotación adecuado según el tipo de tratamiento.En los tratamientos dentales, las vibraciones que se transmiten a través del hueso maxilar y el ruido de la fresa son los principales factores que provocan ansiedad en el paciente. Por eso, en el diseño de las piezas de mano también hay que tener en cuenta aspectos como el bajo nivel de ruido y la reducción de las vibraciones. El rendimiento del motor, que acciona con suavidad las herramientas de punta, es clave para garantizar tanto la calidad del tratamiento como la comodidad del paciente.
Accionamiento de precisión del mecanismo de la punta en endoscopios
Para el accionamiento preciso de los mecanismos de la punta de un endoscopio, se necesita una tecnología que permita mover varios mecanismos dentro del tubo delgado que se introduce en el cuerpo. En la punta hay un sensor de imagen pequeño y una lente objetivo, y el mecanismo de flexión, que cambia la dirección de observación, se mueve hacia arriba, abajo, a la izquierda y a la derecha en sincronía con el mando angular del controlador.Los endoscopios se usan para observar y tratar el tracto digestivo, los bronquios y otras partes del cuerpo; en los videoscopios, las imágenes captadas por el sensor de la punta se transmiten al exterior como señales eléctricas. Como la parte de inserción avanza siguiendo el recorrido dentro del cuerpo, el accionamiento del mecanismo de la punta debe combinar un diámetro reducido con un funcionamiento suave.Para que el mecanismo de la punta se mueva tal y como se pretende, es imprescindible contar con un motor pequeño que quepa en un espacio limitado y que ofrezca un funcionamiento delicado y fluido.Como los endoscopios se usan tanto para observar como para realizar intervenciones, el mecanismo de la punta también debe funcionar de forma estable y continua. La estabilidad del sistema de accionamiento es un factor clave para la precisión de las exploraciones y las intervenciones. El rendimiento de los motores, que funcionan de forma estable incluso en espacios internos estrechos, es lo que garantiza la calidad de la observación y la facilidad de manejo del endoscopio.
Control preciso del volumen de líquido con pipetas electrónicas
El control preciso del volumen de líquido en las pipetas electrónicas se basa en un mecanismo en el que un motor acciona el pistón interno.Se usan en investigación y desarrollo, así como en análisis clínicos, y deben poder manejar con precisión cantidades mínimas de líquido. Hay modelos diseñados para aspirar y dispensar líquidos en un rango de 0,5 μL a 10 mL; el pistón se mueve según lo que hagas, lo que te permite obtener resultados muy reproducibles.Las pipetas electrónicas permiten ajustar el volumen de dispensación de forma digital y, gracias a su diseño, que permite reproducir las mismas condiciones una y otra vez, se reduce la variabilidad entre experimentos. Las funciones que desempeña el motor en una pipeta electrónica son las siguientes:
| Funcionamiento | Funciones del motor |
| Aspiración | Tira del pistón para aspirar el líquido |
| Dosificación | Presiona el pistón para expulsar el líquido |
| Parada | Detén el pistón para determinar la cantidad de líquido |
Al controlar estos movimientos con precisión, las pipetas electrónicas garantizan una precisión de dosificación constante. Otra de las ventajas de las pipetas electrónicas es que permiten ajustar con gran detalle la velocidad de aspiración y dosificación. En los experimentos en los que se manejan pequeñas cantidades de líquido, la precisión del accionamiento por pistón es fundamental para la fiabilidad de los resultados de las mediciones.
Las tres características que deben tener los motores de los dispositivos médicos
Los motores de los dispositivos médicos deben cumplir unos requisitos específicos, distintos a los de los motores industriales, para garantizar la precisión y la estabilidad de funcionamiento de los aparatos. Un funcionamiento suave y sin fluctuaciones, un diseño que garantice una larga vida útil y un tamaño reducido que quepa dentro del dispositivo son parámetros de rendimiento comunes a muchos aparatos, independientemente de su uso.A la hora de elegir un motor que cumpla con las prestaciones exigidas, resulta útil tener en cuenta las diferencias de características entre los distintos tipos de estructura. A continuación, te explicamos las prestaciones que se exigen a los motores de los dispositivos médicos, divididas por aspectos.
Lo que vamos a explicar en esta sección
- Características de giro suaves que minimizan el traqueteo
- Diseño de larga duración que garantiza un funcionamiento prolongado
- Reducción de tamaño para adaptarlo a un espacio limitado
Vamos a repasar los tres requisitos de rendimiento que sirven de criterio para elegir un motor, junto con el contexto de cada uno.
Características de giro suaves que reducen el traqueteo
Una rotación suave, sin irregularidades, es una de las características que deben tener los motores de los dispositivos médicos.El «cogging» es esa irregularidad en el giro que se produce en los motores con núcleo de hierro. Como los motores sin núcleo no tienen núcleo de hierro, casi no se produce el «cogging» que surge por la atracción de los imanes, por lo que giran de forma suave y se reducen al mínimo las vibraciones y el ruido.El «cogging» es un fenómeno por el que el par varía según la posición de rotación y se manifiesta como pulsaciones o vibraciones a bajas velocidades. Como los motores sin núcleo tienen poca inercia en las partes giratorias, responden rápido al arrancar y parar, y se adaptan con suavidad incluso a los cambios de velocidad más sutiles.Los motores sin núcleo, con su alta capacidad de respuesta y control, están diseñados para aplicaciones médicas como endoscopios o equipos de odontología. Para dispositivos que requieren un funcionamiento preciso, como el control del caudal de las bombas de infusión o el accionamiento de endoscopios, la suavidad de giro es una característica fundamental que garantiza la precisión del control.
Diseño de larga duración que garantiza un funcionamiento prolongado
Un diseño de larga duración que garantice un funcionamiento prolongado es un factor clave a tener en cuenta a la hora de elegir el motor para un equipo médico. Hay equipos médicos que funcionan las 24 horas del día o en los que no se puede permitir ninguna avería durante su uso, por lo que se necesita una estructura que ofrezca una larga vida útil y reduzca la frecuencia de mantenimiento.Como parar el equipo cada vez que hay que hacer un mantenimiento puede afectar a las pruebas o tratamientos, hay mucha demanda de diseños que reduzcan la frecuencia de sustituciones y ajustes. Un diseño que no suponga la sustitución periódica de piezas también ayuda a reducir la carga operativa. Para conseguir una mayor vida útil, se pueden aplicar las siguientes técnicas de diseño.
[Ejemplos de diseños que favorecen una mayor vida útil]
- Uso de motores de corriente continua sin escobillas, con menos contacto mecánico
- Uso de rodamientos de alta calidad
- Una estructura de alta eficiencia que reduce la generación de calor
Los motores de corriente continua sin escobillas, al carecer de estas, evitan el desgaste causado por el roce entre las escobillas y el colector, lo que reduce las partes sujetas a desgaste.En los dispositivos que repiten movimientos minúsculos, un diseño de alta precisión que reduzca las holguras causadas por el desgaste y el paso del tiempo es también un factor clave para garantizar la vida útil. A la hora de mantener un funcionamiento estable del dispositivo durante mucho tiempo, el diseño de la vida útil es un aspecto importante a tener en cuenta en la evaluación del motor.
Reducción del tamaño para adaptarlo a un espacio limitado
La miniaturización para adaptarse a espacios reducidos es una característica que se exige de forma generalizada a los motores de los dispositivos médicos. En el interior de estos dispositivos hay una gran densidad de componentes, como placas electrónicas, sensores y sistemas de refrigeración, por lo que el espacio que se puede dedicar al motor es muy limitado.Dependiendo del equipo, también hay que incluir en el interior el espacio para almacenar el líquido medicinal y los tubos de las tuberías, lo que limita aún más el espacio para el motor. Por eso, se necesita un diseño de alta densidad de potencia que pueda generar el par necesario incluso en un tamaño reducido. Los motores pequeños y de alta densidad de potencia son muy útiles para que el equipo en su conjunto sea más compacto y para aumentar la flexibilidad en el diseño.Si se puede elegir una tensión de alimentación del motor más baja, se puede simplificar la estructura de aislamiento requerida, lo que contribuye a mejorar la rentabilidad y a ahorrar espacio. Desde la fase de diseño de las dimensiones externas y la disposición interna del equipo, el equilibrio entre las dimensiones y la potencia del motor determina el nivel de acabado del producto.
Tres puntos clave que debes tener en cuenta a la hora de elegir un motor para dispositivos médicos
A la hora de elegir un motor para incorporarlo a un dispositivo médico, hay que seguir un proceso en el que se comprueban de forma integral los requisitos de uso del dispositivo, la conformidad con las normas internacionales y la estructura desde el desarrollo hasta la producción en serie.En los últimos años, la demanda ha crecido en campos que requieren un control de posición preciso, como los robots de asistencia quirúrgica, y las prestaciones que se exigen a los motores son cada vez más sofisticadas. Verificar todos estos aspectos desde el principio es fundamental para que el desarrollo avance según lo previsto. A continuación, te explicamos paso a paso los puntos clave que debes tener en cuenta para que el desarrollo del producto avance sin contratiempos.
Lo que vamos a explicar en esta sección
- Elegir un motor con las características adecuadas para el uso que le vayas a dar
- Comprobar el cumplimiento de las normas internacionales
- Elige una empresa que te ofrezca un sistema capaz de acompañarte desde la fase de prototipo hasta la producción en serie
Vamos a repasar los tres puntos clave que te servirán para elegir un motor, junto con sus respectivos antecedentes.
Elegir un motor con las características adecuadas para cada aplicación
Elegir un motor con las especificaciones adecuadas para cada aplicación es el punto de partida en el desarrollo de dispositivos médicos. Las características de rotación, el par y el tamaño que se requieren varían según el dispositivo, por lo que hay que optimizarlos en función de su uso. A continuación te resumo las principales aplicaciones y los requisitos técnicos.
| Usos | Tendencias en los requisitos que se piden |
| Equipos de odontología | Características de accionamiento adaptadas a rangos de altas revoluciones |
| Endoscopio | Tamaño compacto y accionamiento de bajas vibraciones |
| Robot de asistencia quirúrgica | Control de posición de alta precisión y alto par |
A la hora de optimizar las especificaciones, no solo hay que fijarse en los valores de revoluciones y par, sino que también es fundamental elegir el tipo de motor más adecuado para cada aplicación. Se utilizan distintos tipos de motores, como los sin núcleo o los de corriente continua con escobillas, en función de sus características de funcionamiento.En los robots de asistencia quirúrgica, los motores que mueven la endoscopia (cámara) o las pinzas son fundamentales para garantizar un posicionamiento preciso. Analizar bien las características del equipo y elegir el tipo y las especificaciones adecuadas del motor es clave para conseguir el rendimiento deseado del producto.
Comprobar el cumplimiento de las normas internacionales
Comprobar el cumplimiento de las normas internacionales es un paso imprescindible en el desarrollo de dispositivos médicos. En el caso de los equipos eléctricos médicos, la norma IEC 60601-1 es la norma internacional que sirve de base para el diseño y establece los requisitos relativos a la seguridad básica y al rendimiento básico. Entre los puntos principales que exige la norma IEC 60601-1 se encuentran los siguientes:
[Puntos clave que exige la norma IEC 60601-1]
- Protección contra riesgos eléctricos
- Protección frente a riesgos mecánicos
- Protección contra los riesgos relacionados con la temperatura
- EMC (compatibilidad electromagnética)
- Mantenimiento del rendimiento básico
Aunque la norma IEC 60601-1 no establece especificaciones para los motores por sí solos, la elección de los motores que se incorporan a los dispositivos médicos influye en el diseño de seguridad del dispositivo en su conjunto, tanto desde el punto de vista de la protección contra riesgos eléctricos y térmicos como desde el de la compatibilidad electromagnética (EMC), tal y como establece la norma complementaria IEC 60601-1-2.Por ejemplo, si se elige una tensión de accionamiento más baja, a veces se puede simplificar la estructura de aislamiento requerida.Como el motor también es una fuente de calor en los equipos eléctricos médicos, un accionamiento de alta eficiencia resulta eficaz para controlar la temperatura. Además, como el motor y el circuito de accionamiento pueden generar ruido, desde el punto de vista de la compatibilidad electromagnética (EMC) es necesario comprobar el tipo y el método de accionamiento. Elegir las especificaciones teniendo en cuenta los requisitos de la norma te ayudará a conseguir la certificación para todo el equipo.
Elige una empresa que te ofrezca apoyo desde la fase de prototipo hasta la producción en serie
Elegir una estructura que te ofrezca apoyo desde la fase de prototipo hasta la producción en serie te ayudará a que el desarrollo vaya sobre ruedas. En el desarrollo de dispositivos médicos, colaborar con un fabricante de motores que pueda ofrecerte un apoyo integral, desde la fase conceptual hasta la producción en serie, resulta eficaz tanto para el avance del desarrollo como para garantizar la calidad.Si puedes consultar con el fabricante desde las primeras fases del desarrollo, podrás ajustar las especificaciones e identificar los problemas desde el principio, lo que te ayudará a evitar tener que volver atrás en fases posteriores. Estos son algunos de los aspectos de apoyo que conviene confirmar con tu socio:
[Aspectos de la ayuda que quiero confirmar con el fabricante]
- Propuestas de especificaciones a partir de productos estándar
- Soluciones personalizadas según el uso
- Suministro de muestras para pruebas
- Asistencia técnica durante la fase de desarrollo
En el desarrollo de dispositivos médicos y equipos de análisis, contar con un sistema capaz de abarcar desde escuchar las necesidades hasta proponer productos estándar o a medida, pasando por el suministro de documentación y muestras, es lo que facilita el trabajo de los responsables de desarrollo.Incluso si los productos estándar no cumplen con los requisitos, si hay un sistema que te permita recibir propuestas personalizadas adaptadas a tu uso, se pueden minimizar los cambios de diseño en el equipo. Elegir un fabricante que te ofrezca el apoyo necesario es clave para que todo el proceso de desarrollo vaya sobre ruedas.
Resumen
Los motores de los dispositivos médicos se utilizan como componentes clave que respaldan el funcionamiento de los equipos, ya sea para accionar la rotación de las herramientas de punta en los equipos de odontología, para el accionamiento de precisión de los mecanismos de punta en los endoscopios o para el control preciso del volumen de líquido en las pipetas electrónicas.Las prestaciones que se les exigen suelen ser, sobre todo, un funcionamiento suave con mínimo efecto de cogging, un diseño de larga duración que permita un funcionamiento prolongado y un tamaño reducido para que quepan en espacios limitados. A la hora de elegirlos, hay tres aspectos clave que hay que tener en cuenta: que se ajusten a los requisitos de uso, que cumplan con las normas internacionales y que cuenten con un sistema de apoyo desde la fase de prototipo hasta la producción en serie.Los motores sin núcleo se caracterizan por girar de forma suave, casi sin «cogging», gracias a su estructura sin núcleo de hierro, y por ofrecer una excelente respuesta en el arranque y la parada. En C.I. Takiron, te ofrecemos micromotores para dispositivos médicos, centrándonos especialmente en los motores sin núcleo. Si tienes dudas a la hora de elegir un motor para dispositivos médicos, no dudes en consultarnos a través del formulario de contacto.
Información sobre productos y consultas
Puedes consultar más detalles sobre los micromotores de C.I. Takiron en la siguiente página web.
- Página web del producto: https://cik-ele.com/
- Motores sin núcleo: https://cik-ele.com/products/list/coreless_motor/
- Motores sin escobillas: https://cik-ele.com/products/list/brushless_motor/
- Motorreductor: https://cik-ele.com/products/list/gearhead/
- Codificador: https://cik-ele.com/products/list/encoder/
Si tienes alguna duda a la hora de elegir un motor pequeño para el desarrollo de tus productos, no dudes en ponerte en contacto con nosotros a través del formulario de consulta. Nuestro equipo técnico analizará el uso y los requisitos que necesitas y te propondrá la solución más adecuada.
- Consultas: https://cik-ele.com/contact/
