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NAVIGAZIONE TRANQUILLA IN LABORATORIO

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Automazione di laboratorio

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L'automazione nella diagnostica medica di laboratorio: La maggior parte di noi ha probabilmente dovuto fornire un campione di sangue o di urina come paziente al medico per controlli medici preventivi, prima di operazioni o per scopi diagnostici. I campioni vengono messi in piccole provette, etichettati, portati in laboratorio e, un paio di giorni dopo, noi pazienti veniamo informati del risultato: conosciamo i valori del sangue, della glicemia, 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. L'analisi dei nostri campioni di sangue e urina è stata invece affidata a laboratori altamente specializzati che eseguono molte migliaia di analisi ogni giorno. Anche loro possono trarre vantaggio da una tecnologia di automazione all'avanguardia. Come per molti altri compiti di automazione, anche in questo caso i piccoli motoriduttori ad alte prestazioni svolgono un ruolo fondamentale. Convincono soprattutto per la buona efficienza, la coppia elevata in una struttura piccola, 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 quindi collocati in rack in lotti, trasportati da dipendenti alle varie stazioni di analisi e, se necessario, ripresi di volta in volta per ulteriori analisi. Con migliaia o addirittura decine di migliaia di campioni di materiale al giorno, questo non solo è un compito laborioso e monotono, ma è anche soggetto a errori. La risoluzione dei problemi richiede quindi tempo e sforzi aggiuntivi. È necessario più tempo se i singoli campioni devono essere trattati in modo speciale, ad esempio perché devono passare attraverso diverse stazioni per la diagnostica a tappe. 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 c'è alcun sollievo in vista per questa situazione. Anzi, il problema si aggraverà in futuro, soprattutto a causa della centralizzazione dei servizi di laboratorio.

Cosa deve fare un sistema automatico di distribuzione dei campioni?

L'uso 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 laboratori moderni. Un sistema automatico di trasporto 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 del campione 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 tutta la durata dell'analisi e della valutazione, tutti i campioni da trattare devono rimanere accessibili, cioè, idealmente, diverse centinaia di campioni sono in corso contemporaneamente nel sistema di distribuzione. Le analisi possono quindi essere rapidamente ripetute o eseguite ulteriori analisi e le valutazioni successivamente necessarie. Al termine dell'analisi, i campioni devono essere espulsi automaticamente, smaltiti dopo un periodo di conservazione di un paio di giorni o, se necessario, trasferiti in un contenitore adatto per l'archiviazione a lungo termine.Pertanto, i requisiti posti a un sistema di distribuzione automatica 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 l'alternanza dei compiti e le modifiche al flusso di lavoro. Inoltre, deve essere facilmente espandibile, in modo da poter integrare, ad esempio, dispositivi di analisi nuovi o modificati anche in un secondo momento senza un notevole sforzo. Con lo sviluppo del sistema di distribuzione dei campioni lab.sms® completamente automatico, GLP Systems ha dimostrato che questi requisiti possono essere soddisfatti oggi. Il sistema trasporta ogni campione (specimen) 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 dei campioni progettato dagli specialisti di Amburgo, l'identità del campione è collegata a quella del supporto mobile al momento della consegna al punto di assegnazione. Il sistema di distribuzione conosce quindi il campione e sa su quale carrello viene trasportato e quali analisi sono necessarie. Le modifiche alla sequenza possono anche essere effettuate retroattivamente senza problemi, poiché è possibile un accesso casuale. A questo scopo, la posizione del campione e l'assegnazione al carrello vengono controllate periodicamente durante il trasporto nei punti di identificazione. I carrelli con i campioni si muovono poi in modo completamente automatico su binari di plastica verso le rispettive stazioni di analisi. Gli scambi di binario su cui passano durante il viaggio sono opportunamente impostati dal sistema di controllo primario. Ogni scambio di binario gestisce una media di 4.500 processi di selezione all'ora: 4.500 campioni all'ora possono essere riconosciuti e guidati individualmente in una delle due direzioni. Poiché tutti gli interruttori di binario sono in grado di operare simultaneamente, in un sistema esemplificativo con 50 diversi interruttori di binario si ottiene una capacità di smistamento di 225.000 operazioni di smistamento all'ora, ovvero più di 60 al secondo. Questa capacità è necessaria, poiché molti campioni sono in coda prima e dopo l'analisi e quindi si spostano frequentemente sugli scambi di binario. L'elevata capacità di smistamento degli interruttori a binario soddisfa quindi un importante prerequisito per la flessibilità organizzativa del laboratorio. Importanti per il buon funzionamento sono anche i "piccoli carrelli" su cui viaggiano i campioni nel laboratorio. Velocità e affidabilità hanno la massima priorità.

Azionamenti compatti per un trasporto veloce e affidabile

I carrelli compatti, ovvero i "taxi dei campioni", hanno 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 fermarsi con estrema precisione, ad esempio, presso le stazioni di analisi. Per gli azionamenti sono stati scelti piccoli motoriduttori brushless. I motoriduttori della gamma completa di prodotti FAULHABER sono progettati per garantire un'elevata affidabilità e una lunga durata; possono quindi percorrere molti chilometri nei sistemi di distribuzione automatica senza che l'usura costituisca un problema. Inoltre, convincono anche in questa applicazione per le loro proprietà di funzionamento fluido e privo di cogging. Questo aspetto è particolarmente importante, poiché i campioni di sangue vengono solitamente trasportati senza copertura. Inoltre, i convertitori funzionano in modo molto silenzioso. Il magnete in terre rare del rotore e l'avvolgimento senza nucleo assicurano prestazioni e dinamiche elevate 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 dei campioni" tramite una testata a ingranaggi cilindrici conforme al diametro (riduzione 1:10) nel punto di funzionamento ideale. Grazie alle loro dimensioni compatte, si sono potuti integrare facilmente e i loro bassi requisiti di potenza si sono rivelati ideali per l'applicazione; gli intervalli di ricarica delle batterie sono sufficientemente lunghi. Per garantire che i carrelli siano sempre pronti all'uso, lo stato di carica viene costantemente monitorato dall'elettronica integrata, in modo da poterli ricaricare prima che si fermino. L'elettronica svolge anche altri compiti. Qui viene 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 in modo appropriato la velocità dei piccoli motori a ingranaggi senza spazzole, cioè di ridurre la velocità o di arrestare il motore.

La soluzione si è già dimostrata efficace nell'uso pratico in un grande laboratorio medico di Amburgo. Qui vengono trattati quotidianamente circa 3.000 campioni ematologici con 19 analizzatori online. Sono previste altre applicazioni. I moderni piccoli motoriduttori hanno dimostrato ancora una volta la loro versatilità. Il principio dello "specimen taxi" può essere applicato anche ad altre aree di applicazione. Sistemi di distribuzione automatica simili sono concepibili, ad esempio, quando i piccoli pezzi passano separatamente attraverso diverse stazioni di produzione o di ispezione.