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#Tendenze
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Vela liscia attraverso il laboratorio
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Sistema di distribuzione del campione
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Automazione nella diagnostica di laboratorio medica: La maggior parte di noi ha probabilmente dovuto fornire un campione di sangue o di urina come paziente presso il medico per controlli medici preventivi, prima delle operazioni o a scopo diagnostico. I campioni vengono posti in piccole provette, etichettati, portati in laboratorio e - un paio di giorni dopo - noi, i pazienti, veniamo informati del risultato; apprendiamo i valori del nostro sangue, degli zuccheri, del fegato o dei reni. Ma dove si trova questo laboratorio in cui viene analizzata la nostra salute e cosa succede esattamente?
Il nostro medico non gestisce certo il suo laboratorio. Le analisi dei nostri campioni di sangue e di urina sono state invece rilevate da laboratori altamente specializzati che eseguono ogni giorno molte migliaia di analisi. Anche loro possono oggi beneficiare di una tecnologia di automazione all'avanguardia. Come per molti altri compiti di automazione, anche qui i piccoli motoriduttori ad alte prestazioni giocano un ruolo fondamentale. Convincono soprattutto per la buona efficienza, l'elevata coppia in un design piccolo, l'affidabilità e il basso consumo energetico.
Molti laboratori che eseguono analisi di campioni medici utilizzano ancora oggi sistemi di distribuzione manuale. Ciò significa che prima vengono acquisiti i dati dei campioni in arrivo. I campioni vengono poi collocati in rack in lotti, trasportati dai dipendenti alle varie postazioni di analisi e, se necessario, di tanto in tanto vengono rimossi per ulteriori analisi. Con migliaia o addirittura decine di migliaia di campioni di materiale al giorno, questo non è solo un compito laborioso e monotono, ma è anche soggetto ad errori. La risoluzione dei problemi richiede quindi tempo e sforzi supplementari. Più tempo è necessario se i singoli campioni necessitano di un trattamento speciale, ad esempio perché devono passare attraverso diverse stazioni per una diagnostica a gradini. Lo stesso vale per la diluizione dei campioni per determinate analisi o per la suddivisione dei campioni per analisi diverse; la produzione delle cosiddette aliquote. Le interruzioni di un flusso di lavoro ordinato sono quindi inevitabili. Questo processo è reso più difficile dall'attuale tendenza a raccogliere un solo campione dai pazienti per tutte le analisi necessarie, ove possibile. Non vi è alcun sollievo per la situazione in vista. Piuttosto, il problema si acuirà in futuro, soprattutto attraverso la centralizzazione dei servizi di laboratorio.
Cosa deve essere in grado di fare un sistema automatico di distribuzione di campioni?
L'utilizzo di una tecnologia di automazione orientata alla pratica che liberi i dipendenti da attività monotone ed elimini le fonti di errore diventerà quindi inevitabile nei moderni laboratori. Un sistema di trasporto automatico dei campioni trasporta idealmente i campioni direttamente al sistema di analisi appropriato e, nel contempo, svolge altri compiti lungo il percorso: dopo la consegna, l'identificazione dei campioni può essere utilizzata per pianificare e ottimizzare il percorso attraverso il laboratorio, tenendo conto di molti parametri, ad esempio il tipo di contenitore, la preparazione, il livello di riempimento e, naturalmente, la sequenza delle singole fasi di analisi. Per la durata dell'analisi e della valutazione, tutti i campioni attualmente da trattare dovrebbero poi rimanere accessibili, vale a dire che, idealmente, diverse centinaia di campioni sono in corso nel sistema di distribuzione contemporaneamente. Le analisi possono poi essere rapidamente ripetute o si possono effettuare ulteriori analisi e le valutazioni successive necessarie. Al termine dell'analisi, i campioni devono essere automaticamente espulsi, smaltiti dopo un periodo di stoccaggio di un paio di giorni o, se necessario, trasferiti in un contenitore adatto per l'archiviazione a lungo termine. Pertanto, i requisiti posti ad un sistema automatico di distribuzione dei campioni sono elevati - non solo per quanto riguarda la capacità e l'affidabilità - ma soprattutto in termini di flessibilità, e questo in due modi: il sistema di distribuzione deve essere in grado di gestire compiti alternati e modifiche al flusso di lavoro. Deve inoltre essere facilmente espandibile in modo che, ad esempio, i dispositivi di analisi nuovi o modificati possano essere integrati anche in un secondo momento senza notevoli sforzi. Con lo sviluppo del sistema di distribuzione dei campioni completamente automatico lab.sms® , GLP Systems ha dimostrato che questi requisiti possono essere soddisfatti oggi. Esso trasporta ogni campione (provino) separatamente, poiché questo è l'unico modo per ottenere un'organizzazione flessibile, personalizzata e ottimale dei singoli campioni. Pertanto, si differenzia fondamentalmente dai sistemi che trasportano rack con cinque o dieci campioni.
Elevata flessibilità durante il trasporto e la distribuzione
Nel sistema di distribuzione del campione progettato dagli specialisti di Amburgo, l'identità del campione è legata all'identità del trasportatore mobile del campione al momento della consegna al punto di assegnazione. Il sistema di distribuzione conosce quindi il campione e sa su quale carrello è attualmente trasportato e quali analisi sono necessarie. Le modifiche alla sequenza possono essere effettuate anche retroattivamente senza problemi, poiché è possibile un accesso casuale. A questo scopo, la posizione del campione e l'assegnazione al carrello vengono controllati periodicamente durante il trasporto nei punti di identificazione. I carrelli con i provini si muovono poi in modo completamente automatico su rotaie di plastica fino alle rispettive stazioni di analisi. Gli interruttori di binario su cui passano durante il trasporto sono opportunamente impostati dal sistema di controllo primario. Ogni interruttore di binario gestisce una media di 4.500 processi di smistamento all'ora: 4.500 campioni all'ora possono essere riconosciuti e guidati individualmente in una delle due direzioni. Poiché tutti gli scambi sono in grado di funzionare simultaneamente, in un sistema di esempio con 50 scambi diversi, si ottiene una capacità di smistamento di 225.000 operazioni di smistamento all'ora o più di 60 al secondo. Questa capacità è necessaria, poiché molti esemplari sono in una coda d'attesa prima e dopo l'analisi e quindi si spostano frequentemente sui deviatoi. L'elevata capacità di smistamento dei deviatoi soddisfa quindi un importante prerequisito per la flessibilità organizzativa nel funzionamento del laboratorio. Importanti per il buon funzionamento sono anche i "piccoli carrelli" sui quali i campioni viaggiano attraverso il laboratorio. La velocità e l'affidabilità hanno qui la massima priorità.
Azionamenti compatti per un trasporto veloce e affidabile
I carrelli compatti, cioè "specimen taxis", hanno in realtà un design molto semplice. L'azionamento, la batteria, l'elettronica e l'interruttore di prossimità sono tutti integrati, consentendo ai taxi di accelerare, decelerare o arrestare in modo molto preciso, ad esempio, nelle stazioni di analisi. Scelti per gli azionamenti sono stati scelti piccoli motori ad ingranaggi senza spazzole. I motoriduttori della vasta gamma di prodotti FAULHABER sono progettati per un'elevata affidabilità e una lunga durata; possono quindi percorrere molti, molti chilometri nei sistemi di distribuzione automatica senza che l'usura sia un problema. Inoltre, convincono anche in questa applicazione grazie alle loro caratteristiche di funzionamento senza ingranaggi e senza ingranaggi. Ciò è particolarmente importante, poiché i campioni di sangue vengono solitamente trasportati senza copertura. Inoltre, gli azionamenti funzionano in modo molto silenzioso. Anche il magnete in terre rare del rotore e l'avvolgimento senza nucleo garantiscono elevate prestazioni e dinamica in dimensioni compatte.
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 campione" tramite una testa a ingranaggi cilindrici conformi al diametro (riduzione 1:10) nel punto di funzionamento ideale. Grazie alle loro dimensioni compatte, possono essere facilmente integrate e il loro basso fabbisogno di potenza è ideale per l'applicazione; gli intervalli di ricarica delle batterie sono sufficientemente lunghi. Per garantire che i carrelli siano sempre pronti per l'uso, lo stato di carica viene costantemente monitorato dall'elettronica integrata, in modo da poterli ricaricare prima che si fermino. L'elettronica svolge tuttavia anche altri compiti. Qui viene memorizzato il numero di identificazione del "taxi" che valuta i segnali dell'interruttore di prossimità. L'elettronica del motore può regolare opportunamente la velocità dei piccoli motoriduttori brushless, cioè ridurre la velocità o arrestare il motore.
La soluzione si è già dimostrata efficace nell'uso pratico in un grande laboratorio medico di Amburgo. Qui vengono trattati ogni giorno circa 3.000 campioni ematologici con 19 analizzatori online. Sono previste ulteriori applicazioni. I moderni piccoli motori ad ingranaggi hanno così dimostrato ancora una volta la loro versatilità. Può essere possibile applicare il principio del "sample taxi" anche ad altri campi di applicazione. Simili sistemi di distribuzione automatica sono ipotizzabili, ad esempio, ovunque piccoli pezzi passino separatamente attraverso diverse stazioni di produzione o di ispezione.