La máquina de diagnóstico sanguíneo que revolucionará muchos procedimientos sanitarios

AGR Automation ha implementado un sistema de movimiento, automatización y seguridad de Rockwell Automation completamente integrado, incluyendo la implementación de la solución iTRAK, un sistema innovador y altamente flexible, para crear una nueva y revolucionaria máquina de diagnóstico sanguíneo de tres etapas. Tiene el potencial de dar acceso a la industria de la salud y los hospitales a múltiples reactivos, con un rendimiento enormemente alto y más rápido, y unos resultados instantáneos tras la finalización del análisis.

El sistema inteligente de Rockwell Automation iTRAK proporciona un control independiente de varios transportes en un sistema de carriles lineales o curvos. Combinando el movimiento lineal y el rotativo, ofrece una solución flexible y totalmente integrada que puede aumentar el rendimiento de la producción, reducir el mantenimiento y ayudar a disminuir el tamaño total de la máquina.

AGR Automation trabaja con los más altos estándares -incluyendo ISO9001 y GAMP- y ofrece una completa capacidad interna de diseño y desarrollo mecánico, eléctrico y de software. Sus soluciones, que también incluyen la robótica avanzada y la visión industrial, están diseñadas para satisfacer las crecientes demandas de la producción optimizada; y la incorporación de iTRAK es un paso importante para mejorar aún más su velocidad, diseño y flexibilidad.

El análisis de la sangre es un aspecto importante de muchos procedimientos médicos, así como un proceso extremadamente intenso basado en una precisión altamente repetible. El análisis manual de sangre todavía se lleva a cabo, pero comparado con las soluciones automatizadas es extremadamente ineficiente. Los análisis sanguíneos también son parte de una ciencia muy variada, con muchas vías posibles de investigación en función de lo que se está probando y de para qué se utilizan los reactivos. Esto introduce múltiples variables en el proceso, lo cual puede producir períodos de pruebas extremadamente prolongados.

El principal desafío de AGR en este caso no era necesariamente la precisión exigida por el proceso o el número de pruebas posibles, sino más bien cómo combinar esta precisión y variabilidad con un rendimiento más rápido y una mayor flexibilidad, sin que todo ello afectara a la calidad de los resultados finales.

En palabras de Derek Beattie, director de Diseño Eléctrico de AGR Automation: “Habíamos trabajado con éxito en proyectos anteriores con la empresa que el cliente final había elegido para administrar el proyecto y diseñar el dispositivo de prueba. Sólo queríamos encontrar algo que llevara este concepto un poco más allá en términos de flexibilidad y facilidad de uso, en todos los eslabones de la cadena de valor”.

La máquina que AGR ha diseñado se divide en tres segmentos principales: la impresora, la cual aplica el reactivo; la etapa de procesamiento húmedo, utilizado para la aplicación del conservante; y la etapa de procesamiento adecuado, para el montaje del dispositivo de prueba.

En funcionamiento, las impresoras depositan una gama de diferentes reactivos -en puntos de 150 µm y con una precisión de 200 um desde el punto de posición de referencia- en matrices experimentales sobre sustratos de vidrio. En total, hay 66 estaciones de impresión agrupadas en 18 células de impresión, comprendiendo cada una hasta cuatro estaciones, y la solución de control de movimiento lineal iTRAK, equipada con 26 movers, se utiliza para el transporte de los sustratos de vidrio entre estas estaciones de impresión.

Un controlador de automatización programable (PAC) Allen-Bradley GuardLogix se utiliza para controlar el iTRAK, así como la supervisión de los sistemas de seguridad y el manejo de datos. A diferencia de las soluciones servo tradicionales, no es necesario un servocontrolador separado para iTRAK, pues todas las señales de control y retroalimentación vienen directamente desde y hacia el PAC. Esto reduce la codificación y la validación posterior, lo cual podría resultar oneroso en términos de tiempo y coste.

Los PACs Allen-Bradley CompactLogix se implementan en cada estación de impresión, en cada una de las células modulares usando unas direcciones de redes idénticas gestionadas por los switches Stratix 5700 NAT Ethernet, con la consiguiente mayor conexión de red segura a través de un switch gestionable Stratix 8000 Ethernet. Esta reutilización de la misma dirección de red para cada módulo hace posible que AGR construya (y el cliente mantenga) módulos de impresión idénticos, que se pueden intercambiar entre sí, con el switch gestionado creando direcciones de red más amplias.

Cada estación de impresión utiliza un servodrive Allen-Bradley Kinetix 5500 para controlar un motor lineal de Rockwell Automation equipado con una escala integrada de posición absoluta. La estación de impresión se completa con E/S remota, el interfaz de la cabeza de impresión y un HMI local para los diagnósticos. Cada una de las 66 estaciones de impresión tiene también dos cámaras Cognex In-Sight EtherNet/IP, con otras dos cámaras para la inspección final, lo que equivale a 134 cámaras en total. Todas ellas enlazan tanto con los PACs ControlLogix y CompactLogix como con la visualización de imágenes en el HMI PanelView. Aparte de las cámaras, en la máquina también se utilizan 18 escáneres de códigos de barras Cognex DataMan.

En el siguiente paso, el procesamiento húmedo aplica un conservante. Para este paso las tasas de rendimiento requieren dos pistas transportadoras de motor lineal servo-accionadas, cada una de las cuales incorpora cuatro procesos/estaciones que dispensan y cuatro que aspiran, cada una con 11 bombas de jeringa modulares. Cada estación de proceso emplea dos servodrives Kinetix 5500, que se pueden combinar en grupos de hasta ocho ejes para compartir conexiones de bus y minimizar el cableado. “Un PAC GuardLogix se utiliza para controlar el proceso húmedo, así como el manejo de la seguridad y el sistema de comunicación con las estaciones robot.

La etapa final, el procesamiento adecuado, es donde el sustrato de vidrio se divide en matrices individuales y se monta en un dispositivo de prueba. Un PAC GuardLogix se usa una vez más para controlar una solución de control de movimiento lineal iTRAK de 14 movers, la cual transporta los sustratos de vidrio entre los procesos. Al igual que los otros pasos, el PAC GuardLogix también interactúa con la solución de seguridad y las estaciones robot.

En todos estos pasos, EtherNet/IP se utiliza como la red primaria de movimiento, seguridad y automatización. AGR también ha hecho un significativo uso de la Programación de Energía de Rockwell Automation, lo que da a la compañía una metodología para la aplicación de los conceptos de programación modular dentro de los entornos de programación. La Programación de Energía puede aumentar la eficiencia del diseño, mejorar la fiabilidad de la máquina, simplificar su mantenimiento, crear diseños de sistemas flexibles y escalables, y proporcionar a los clientes un mejor acceso a la producción y a la información de diagnóstico.

Además de la infraestructura primaria de automatización y movimiento, se han incluido un gran número de soluciones de seguridad, que se han adaptado a las necesidades específicas de la máquina y sus procesos. Sirva de ejemplo el hecho de que los cabezales de impresión se requieren continuamente para agitar/encender durante el acceso de seguridad para evitar el bloqueo y el largo tiempo de inactividad innecesario para la limpieza/purga.

Además de los beneficios y características evidentes en una máquina diseñada y construida por AGR, ésta explota las capacidades de iTRAK con efectividad, e incorpora una serie de beneficios adicionales. Una de los más simples, pero más importantes, es su capacidad de rodear las esquinas. Esto puede sonar como un concepto muy básico, pero permite a AGR reducir de manera más eficiente los componentes internos de la máquina mediante la eliminación de la necesidad de puntos de transferencia en ángulo recto. Según Beattie: “Producimos una máquina llamada SmartPod, que utiliza una tecnología similar a iTRAK, pero no tenemos el control alrededor de las esquinas. Creo que iTRAK tiene un buen futuro y estamos mirando otras aplicaciones para reemplazar la indexación”.

Aparte de sus capacidades curvas, iTRAK es modular y escalable, con cada motor iTRAK actuando como un eje virtual. También se puede programar con Studio 5000 Logix Designer y controlar directamente por un PAC GuardLogix, eliminando la necesidad de un servocontrolador adicional. Ofrece velocidades de hasta 7 m/s, para la repetición de 35 µm y hasta 10 g de aceleración. Su clasificación IP65 también lo hace adecuado para múltiples aplicaciones.

La propia máquina de análisis sanguíneo está configurada para crear un cambio de paradigma en la forma en la que se realiza el análisis de sangre. El cliente final espera ofrecer importantes oportunidades de ahorro de costes y múltiples beneficios clínicos, que incluyen, entre otros: mejorar la toma de decisiones clínicas; una mejor adecuación de los donantes y de la sangre del paciente; y reducir significativamente la necesidad de procedimientos de prueba manuales complejos, proporcionando mayores eficiencias de flujo de trabajo.

Beattie concluye: “Estamos deseando ver lo bien que el mercado acepta esta máquina y estoy interesado en ver a iTRAK obtener un mayor punto de apoyo. Tenemos una excelente relación con Rockwell Automation y siempre nos ayuda cuando se lo pedimos. Hemos tenido este apoyo durante años; y eso es lo que da lugar a relaciones efectivas”.

Soluciones:

Se instaló una solución de Rockwell Automation, que incluyó:

• Sistema de control de movimiento iTRAK

• Controladores de automatización programable Allen-Bradley GuardLogix

• Controladores de automatización programable Allen-Bradley CompactLogix

• Allen-Bradley POINT I/O y Safety Guard POINT I/O

• Servodrives Allen-Bradley Kinetix 5500

• Servomotores Allen-Bradley MPL y motores lineales LEM

• Conmutadores Stratix 8000 y Stratix 5700 gestionados Ethernet

• Programación de Energía

• Studio 5000

• 134 cámaras Cognex In-Sight y 18 escáneres de códigos de barras Cognex DataMan.

Resultados:

• Velocidad, flexibilidad y precisión

• Facilidad de uso para el usuario final

• Las unidades modulares y la conectividad basada en NAT simplifica la construcción y el mantenimiento

•La capacidad de iTRAK de rodear las esquinas permite a AGR explotar mucho más eficientemente los componentes internos de la máquina

• iTRAK no requiere un servocontrolador separado, lo que reduce la codificación y la validación

• Interfaz común EtherNet/IP en todos los pasos y procesos

• Plataforma de la máquina de alta precisión y repetible.