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Micromotori brushless CC piatti per automazione nella diagnostica medica di laboratorio

Molti laboratori che eseguono analisi mediche utilizzano ancora oggi sistemi di distribuzione manuali. In questo tipo di sistema, è necessario prima raccogliere i dati dei campioni in ingresso. I campioni vengono quindi posizionati nei rack in lotti, portati dagli addetti alle varie stazioni di analisi e, all’occorrenza, smistati di nuovo per ulteriori analisi. Con migliaia o persino decine di migliaia di campioni di materiali al giorno, queste operazioni, oltre a essere complicate e monotone, sono anche suscettibili di errore. In quest’eventualità, è necessario poi dedicare altro tempo e impegno alla ricerca e risoluzione dei problemi. Se i campioni richiedono trattamenti speciali, ad esempio se vanno analizzati in varie stazioni per una diagnosi in più fasi, il tempo aumenta. Lo stesso vale per la diluizione dei campioni per tipi specifici di analisi o per la suddivisione dei campioni per analisi diverse, ossia la produzione delle cosiddette aliquote. Le interruzioni del regolare flusso di lavoro sono perciò inevitabili. Questo processo è complicato dall’attuale tendenza a raccogliere, ove possibile, solo un campione del paziente per tutte le analisi da effettuare. Al momento non si intravedono possibilità di rimediare a tale situazione. Il problema, anzi, tenderà ad aggravarsi in futuro, soprattutto per effetto della centralizzazione dei servizi di laboratorio.

Micromotori brushless CC piatti per automazione nella diagnostica medica di laboratorio
Gli scambi sono impostati dal sistema di controllo principale. Ogni scambio effettua in media 4.500 operazioni di smistamento all’ora.

Cosa deve essere in grado di fare un sistema di distribuzione campioni automatico?

Nei laboratori moderni diverrà pertanto irrinunciabile il ricorso alla tecnologia di automazione orientata alla pratica, che sgrava i dipendenti da attività ripetitive ed elimina le possibilità di errore. Idealmente, un sistema di trasporto campioni automatico porta i campioni direttamente al sistema di analisi pertinente e, durante questo processo, svolge anche altre attività: dopo la consegna, l’identificazione del campione può essere sfruttata anche per programmare e ottimizzare il percorso attraverso il laboratorio tenendo conto di numerosi parametri quali, ad esempio, il tipo di contenitore, la preparazione, il livello di riempimento e, naturalmente, la sequenza delle singole fasi di analisi. Inoltre, per tutta la durata dell’analisi e della valutazione, tutti i campioni da elaborare in quel momento devono rimanere accessibili: ciò significa che varie centinaia di campioni transitano all’interno del sistema di distribuzione contemporaneamente. Così, si possono ripetere le analisi velocemente o eseguirne di altre, nonché effettuare le eventuali successive valutazioni necessarie. Al termine delle analisi, i campioni devono essere espulsi automaticamente, smaltiti dopo un periodo di stoccaggio di un paio di giorni o, se necessario, trasferiti in un contenitore adatto ai fini della conservazione a lungo termine. I requisiti previsti per un sistema di distribuzione campioni automatico risultano perciò elevati, non solo in termini di capacità e affidabilità, ma soprattutto in termini di flessibilità e da un duplice punto di vista: il sistema di distribuzione campioni deve essere in grado di gestire compiti sempre diversi, ma anche variazioni nel flusso di lavoro. Inoltre, deve essere facilmente scalabile in modo, ad esempio, da potervi integrare senza difficoltà dispositivi di analisi nuovi o modificati, anche in un secondo momento. Con lo sviluppo del sistema di distribuzione campioni completamente automatico lab.sms®, GLP Systems ha dimostrato che oggi è possibile soddisfare questi requisiti. Il sistema trasporta ogni campione (specimen) separatamente, perché questo è l’unico modo per consentire un’organizzazione flessibile, personalizzata e ottimale dei singoli campioni. Da questo punto di vista, perciò, differisce profondamente dai sistemi che trasportano rack con cinque o dieci specimen.

Micromotori brushless CC piatti per automazione nella diagnostica medica di laboratorio
Sistema di distribuzione campioni automatico ad alta flessibilità: trasporta ogni campione (specimen) singolarmente, perché questo è l’unico modo per consentire un’organizzazione flessibile, personalizzata e ottimale dei singoli campioni

Elevata flessibilità durante il trasporto e la distribuzione

Nel sistema di distribuzione campioni progettato dagli specialisti dell'azienda di Amburgo, l’identità dello specimen è associata all’identità del portacampioni mobile al momento della consegna al punto di assegnazione. Pertanto, il sistema di distribuzione conosce il campione e sa su quale carrello viene al momento trasportato e quale analisi è richiesta. Dato che è consentito l’accesso casuale, anche apportare modifiche alla sequenza a posteriori non costituisce alcun problema. A tale scopo, la posizione dello specimen e l’assegnazione al carrello vengono controllate periodicamente durante il trasporto presso i punti di identificazione. I carrelli contenenti gli specimen poi scorrono in modo completamente automatico su binari in plastica verso le rispettive stazioni di analisi. Gli scambi su cui transitano durante il percorso sono opportunamente impostati dal sistema di controllo principale. Ogni scambio gestisce in media 4.500 processi di smistamento all’ora: 4.500 specimen all’ora vengono riconosciuti e indirizzati singolarmente in una delle due direzioni. Siccome tutti gli scambi sono in grado di operare contemporaneamente, in un sistema tipo con 50 diversi scambi ciò si traduce in una capacità di smistamento pari a 225.000 operazioni all’ora, ossia più di 60 al secondo. Una tale capacità è indispensabile, in quanto molti specimen attendono in coda prima e dopo l’analisi e pertanto transitano sugli scambi con una certa frequenza. L’elevata capacità di smistamento degli scambi soddisfa pertanto un prerequisito importante per la flessibilità organizzativa nel funzionamento del laboratorio. Altrettanto importanti per garantire operazioni snelle sono i «carrellini» a bordo dei quali i campioni attraversano il laboratorio. In questo caso velocità e affidabilità hanno la massima priorità.

Micromotori brushless CC piatti per automazione nella diagnostica medica di laboratorio
In giro con i «taxi per campioni»: i carrelli contenenti gli specimen scorrono in modo completamente automatico su binari in plastica verso le rispettive stazioni di analisi.

Azionamenti compatti per un trasporto rapido e affidabile

Questi carrelli compatti, i cosiddetti «taxi per campioni», presentano un design molto semplice. Azionamento, batteria, elettronica e interruttore di prossimità sono tutti integrati, consentendo così ai «taxi» di accelerare, decelerare o arrestarsi con grande precisione, ad esempio in corrispondenza delle stazioni di analisi. Per gli azionamenti sono stati scelti motoriduttori brushless di piccole dimensioni. I motoriduttori dell’ampia gamma di prodotti FAULHABER sono progettati per un’elevata affidabilità e una lunga vita utile; possono quindi percorrere facilmente moltissimi chilometri nei sistemi automatici di distribuzione senza timore di usura. In più, risultano convincenti in quest’applicazione grazie alle loro caratteristiche di funzionamento fluido e senza coppia residua. Ciò risulta particolarmente importante perché i campioni di sangue sono generalmente trasportati senza un coperchio. Gli azionamenti si caratterizzano anche per la grande silenziosità. Il magnete in terre rare del rotore e l’avvolgimento coreless garantiscono, inoltre, elevate dinamiche e alte prestazioni in un formato ridotto.

Gli azionamenti, che erogano circa 0,3 W e una coppia fino a 6 mNm con un diametro di circa 15 mm e una lunghezza di 15 mm, azionano la ruota del «taxi per campioni» sul punto di lavoro ideale tramite un riduttore a stadi adatto al diametro (riduzione 1:10). Grazie alle dimensioni compatte, la loro integrazione è stata semplice, mentre i loro bassi requisiti di potenza sono risultati ideali per l’applicazione; gli intervalli di sostituzione delle batterie sono sufficientemente lunghi. Per garantire che i carrelli siano sempre pronti all’uso, lo stato di carica è costantemente monitorato dall’elettronica integrata così da ricaricarli prima che si arrestino. L’elettronica svolge tuttavia anche altri compiti: qui è memorizzato il numero di identificazione del «taxi» e vengono valutati i segnali dell’interruttore di prossimità. L’elettronica del motore è in grado di regolare correttamente la velocità dei piccoli motoriduttori brushless, riducendo cioè la velocità o arrestando il motore.

La soluzione si è già dimostrata efficace nell’uso pratico in un grande laboratorio medico di Amburgo. Qui ogni giorno vengono trattati circa 3.000 specimen ematologici con 19 analizzatori in linea. Sono in programma ulteriori applicazioni. I moderni motoriduttori di piccole dimensioni hanno così nuovamente dimostrato la loro versatilità. È altresì possibile pensare di sfruttare il principio dei «taxi per campioni» per altri campi applicativi. Sono concepibili sistemi di distribuzione automatica simili, ad esempio, anche per quelle applicazioni in cui parti piccole transitano separatamente attraverso stazioni di produzione o ispezione diverse.

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Prodotti

Motori C.C. brushless
Design ad alta efficienza
Coppia elevata o alta velocità con dimensioni e peso contenuti
Accelerazione e decelerazione altamente dinamiche
Basso livello di rumorosità
Disponibile con o senza sensori
Dettagli
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