Traversée rapide du laboratoire
Automatisation du diagnostic médical en laboratoire: La plupart d'entre nous ont certainement déjà dû donner un échantillon de sang ou d'urine chez le médecin pour des examens de routine, avant une opération ou pour un diagnostic. Les échantillons se retrouvent dans des tubes à essai, sont étiquetés, puis transmis au laboratoire. Quelques jours plus tard, nous sommes informés des résultats, par exemple notre bilan sanguin, notre glycémie, la fonction rénale ou la fonction hépatique. Mais où se trouve donc ce laboratoire qui analyse notre santé et que s'y passe-t-il exactement ?
Notre médecin traitant ne dispose certainement plus de son propre laboratoire. Au lieu de cela, nos échantillons de sang ou d'urine sont analysés par des laboratoires hautement spécialisés qui réalisent des milliers d'analyses chaque jour. Eux-aussi profitent aujourd'hui des techniques les plus modernes d'automatisation. Comme pour de nombreuses autres tâches d'automatisation, les micromoteurs performants jouent là aussi un rôle clé. Ils s'imposent en particulier grâce à leur bon rendement, leur couple élevé pour une taille réduite, leur fiabilité et leur faible consommation électrique.
De nombreux laboratoires d'analyse médicale fonctionnent aujourd'hui encore avec des systèmes de distribution manuels. Cela signifie que les échantillons qui arrivent font d'abord l'objet d'une saisie des données, puis ils sont placés en lots dans des racks pour ensuite être transportés par les employés jusqu'au différentes stations d'analyse et, le cas échéant, ils sont retriés en vue d'analyses supplémentaires. Avec des milliers, voire des dizaines de milliers d'échantillons par jour, cette activité est non seulement pénible et répétitive, mais également source d'erreur. La résolution des erreurs nécessite des ressources supplémentaires. Si des échantillons individuels doivent subir un traitement particulier, dans le cas par exemple où les échantillons passent par plusieurs stations pour un diagnostic progressif, cela demande encore plus de temps. Il en est de même en cas d'aliquotage, c'est-à-dire de dilution des échantillons pour certaines analyses ou de répartition des échantillons pour des analyses différentes. Des perturbations de la procédure correcte sont alors inévitables. La situation est encore compliquée par la tendance actuelle consistant à ne demander au patient qu'un seul échantillon pour toutes les analyses requises. Et il n'y a aucune amélioration de la situation en vue, mais plutôt une multiplication des risques avec la centralisation à venir des prestations de laboratoire.
À quelles exigences un système de distribution automatique des échantillons doit-il satisfaire ?
Les laboratoires modernes n'auront donc pas d'autre choix que de faire appel à une technique d'automatisation orientée vers l'éfficacité, qui libère les employés des tâches répétitives et élimine les sources d'erreur. Dans l'idéal, un système automatique de convoyage transporte les échantillons directement au système d'analyse et prend également en charge d'autres tâches en parallèle. Grâce à l'identification de l'échantillon après la livraison, le parcours à travers le laboratoire peut être planifié et optimisé en tenant compte de nombreux paramètres, tels que le type de récipient, la nature de la préparation, le niveau de remplissage et bien entendu l'ordre des différentes étapes de l'analyse. Pour la durée de l'analyse et de l'évaluation, tous les échantillons nécessitant un traitement doivent rester accessibles, c.-à-d. que plusieurs centaines d'échantillons peuvent circuler simultanément au sein du système de distribution. Il est possible d'effectuer ou de répéter rapidement des analyses et, éventuellement, de réaliser les évaluations nécessaires dans la foulée. Une fois que la phase d'analyse est terminée, les échantillons doivent être automatiquement évacués, puis éliminés après un délai de conservation de quelques jours ou transvasés dans des récipients appropriés en vue d'un stockage plus long.
Le système de distribution automatique des échantillons doit donc satisfaire à des exigences fortes, non seulement en termes de capacité et de fiabilité, mais également en termes de flexibilité. En effet, le système de distribution doit pouvoir faire face aux modifications des tâches et des processus tout en restant évolutif, par exemple pour permettre l'intégration ultérieure de nouveaux appareils d'analyse à peu de frais. En développant le système de distribution des échantillons entièrement automatique lab.sms®, GLP Systems a prouvé que ces exigences sont aujourd'hui réalisables. Ce système achemine séparément chaque échantillon (spécimen), condition indispensable pour une organisation flexible, dédiée et optimisable du traitement individuel des échantillons. Il se différencie donc fondamentalement des systèmes transportant des racks de cinq ou dix échantillons.
Grande flexibilité dans le transport et la Distribution
Après l'acheminement des échantillons au point d'affectation dans le système de distribution, l'identification du spécimen est associée à l'identification du support roulant. Le système de distribution connaît donc l'échantillon et il « sait » sur quel wagonnet celui-ci se trouve à un moment donné et quelles analyses sont nécessaires. Les modifications de processus a posteriori ne posent ici aucun problème, car un accès aléatoire est possible. À cet effet, la position du spécimen et l'affectation du wagonnet sont régulièrement vérifiées pendant le transport aux points d'identification. Les wagonnets transportant les échantillons sanguins se déplacent ensuite automatiquement sur des rails en plastique jusqu'aux stations d'analyse concernées. Les postes d'aiguillage qu'ils traversent en route sont réglés en conséquence par la commande maître.
Chaque poste d'aiguillage gère en moyenne 4 500 processus de tri par heure : en une heure, 4 500 spécimens peuvent donc être détectés et dirigés individuellement dans l'une des deux directions. Étant donné que tous les postes d'aiguillage sont en mesure de travailler simultanément, un système de 50 postes d'aiguillage divergents présente par exemple une capacité de tri de 225 000 opérations de tri par heure, soit plus de 60 par seconde. Une performance absolument requise, puisque de nombreux spécimens se trouvent dans le circuit d'attente avant ou après l'analyse et passent donc souvent par les postes d'aiguillage. La performance de tri élevée des postes d'aiguillage représente donc une condition importante pour la flexibilité de l'organisation dans les laboratoires. Les wagonnets dans lesquels les échantillons parcourent le laboratoire sont tout aussi importants pour le bon déroulement des opérations. La rapidité et la fiabilité ont ici la priorité absolue.
Entraînements compacts pour un transport rapide et fiable
Les wagonnets compacts, c.-à-d. les « taxis à échantillons », sont d'une conception très simple. L'entraînement, la batterie, le dispositif électronique et le détecteur de proximité sont intégrés pour permettre aux taxis d'accélérer, de freiner ou de s'arrêter très précisément, par exemple devant les stations d'analyse. Pour les entraînements, le choix s'est porté sur des motoréducteurs C.C. sans balais. Les moteurs de la gamme étendue de FAULHABER sont conçus pour une grande fiabilité et une longue durée de vie. Ils peuvent donc parcourir facilement de très nombreux kilomètres au sein des systèmes automatiques de distribution sans risque d'usure. Ils sont parfaitement adaptés à cette application grâce à leur capacité de fonctionnement sans à-coups, sans couple résiduel, ce qui s'avère ici essentiel puisque de nombreux échantillons sanguins sont transportés ouverts. En outre, les entraînements sont silencieux et l'aimant en terres rares du rotor associé au bobinage sans noyau assure des performances et une dynamique élevées pour un faible encombrement.
Les entraînements, qui fournissent approximativement 0,3 W et un couple allant jusqu'à 6 mNm pour un diamètre d'environ 15 mm et une longueur de 15 mm, propulsent la roue du « taxi à échantillons » au point de fonctionnement idéal à l'aide d'un réducteur à étages de diamètre adéquat (réduction 1 : 10). Leurs dimensions compactes ont facilité leur intégration et leur faible consommation électrique s'est également avérée bénéfique pour l'application ; les intervalles de chargement des batteries sont d'autant plus longs. Afin de garantir la disponibilité permanente des wagonnets, leur dispositif électronique intégré contrôle toujours l'état de charge pour permettre de les recharger à temps, donc avant qu'un arrêt ne se produise. Le dispositif électronique a également d'autres tâches : le numéro d'identification du « taxi » y est mémorisé et le système analyse les signaux du détecteur de proximité. Le dispositif électronique moteur peut ensuite adapter en conséquence la vitesse de rotation des moteurs C.C. sans balais, c.-à-d. réduire la vitesse ou s'arrêter par exemple.
Cette solution de convoyage a déjà fait ses preuves dans un grand laboratoire médical de Hambourg (Allemagne). Ce laboratoire traite chaque jour 3 000 spécimens hématologiques à l'aide de 19 appareils d'analyse en ligne. D'autres applications vont suivre. Les micromoteurs modernes ont ainsi encore une fois prouvé leur polyvalence. Il se pourrait parfaitement que le principe du « taxi à échantillons » puisse être transféré à d'autres domaines d'application. Des systèmes de distribution automatiques similaires sont par exemple envisageables à chaque fois que des petites pièces doivent traverser individuellement différentes stations de fabrication ou de contrôle.
