Soluzioni meccatroniche: come automatizzare in maniera efficace il lavoro nel medicale

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Automatizzare è una necessità sempre più evidente anche in ambito medicale. A guidare il trend è soprattutto l’evoluzione della meccatronica, un fronte tecnologico che nel corso del tempo ha dimostrato di saper offrire un contributo sostanziale per migliorare l’efficienza, la precisione e la sicurezza delle operazioni.

Basti pensare all’integrazione sempre più spinta di dispositivi e apparecchiature automatizzate nei processi medici, dalle analisi di laboratorio alla chirurgia assistita da robot, fino alle applicazioni più personali come i dispositivi per la cura neonatale.

Si tratta di ambiti nei quali l’impiego di soluzioni ormai ampiamente collaudate – quali i motori passo-passo standard, i motori passo-passo con elettronica integrata, i motori brushless DC slotless e gli attuatori lineari – si sta rivelando essenziale per l’ammodernamento delle infrastrutture. E che richiede, per ovvie ragioni, standard molto elevati a livello di sicurezza, con componenti progettati per resistere all’azione di agenti chimici e alla corrosione e certificazioni di qualità.

Motori passo-passo: il cuore dell’automazione medica 

I motori passo-passo standard e quelli con elettronica integrata rappresentano la spina dorsale di molte applicazioni mediche automatizzate. La loro capacità di fornire una precisione di posizionamento elevata, insieme a una ripetibilità di movimento affidabile, li rende ideali per dispositivi come analizzatori di chimica clinica, sistemi di immunologia, e strumenti per l’emogasanalisi.

Nei contesti in cui è richiesta una maggiore efficienza energetica e una minore manutenzione, i motori brushless DC slotless rappresentano un valore aggiunto. La struttura senza cogging e con avvolgimenti ironless (senza ferro) garantisce coppia e densità di potenza elevate in un motore di dimensioni molto compatte, diminuendo l’attrito e l’usura. Da qui l’affermazione nelle applicazioni che richiedono un funzionamento silenzioso e migliaia di ore di durata, come dispositivi chirurgici e sistemi di imaging medico.

 

Strumenti chirurgici e robot: dove serve la precisione millimetrica

Nel campo della chirurgia e della robotica medica, l’integrazione di componenti in bassa tensione, come motori e azionamenti DC brushless e motori brushless DC slotless, nei bracci dei robot e nelle pinze per la presa, riveste un’importanza cruciale. Questi componenti offrono una combinazione di prestazioni elevate, affidabilità e sicurezza, consentendo ai robot chirurgici di eseguire movimenti precisi e fluidi con una precisione millimetrica.

I motori DC brushless, grazie alla loro costruzione senza spazzole, garantiscono una maggiore efficienza energetica, una durata più lunga e un funzionamento più silenzioso rispetto ai motori tradizionali a spazzole, caratteristiche particolarmente apprezzate nelle applicazioni chirurgiche in cui è richiesta una bassa rumorosità e una maggiore durata operativa.

I motori brushless DC slotless, d’altra parte, offrono un funzionamento privo di attrito e una maggiore resistenza all’usura, rendendosi preferibili in tutte quelle applicazioni che richiedono una maggiore precisione e una minore manutenzione. La loro costruzione compatta li rende particolarmente adatti per l’integrazione in bracci robotici e strumenti chirurgici, consentendo di realizzare dispositivi più leggeri e maneggevoli senza compromettere le prestazioni.

Va da sé che l’utilizzo di componenti in bassa tensione possa contribuire a garantire la sicurezza degli operatori e dei pazienti durante le procedure chirurgiche, riducendo il rischio di scosse elettriche e altri incidenti. Un aspetto particolarmente importante in sala operatoria e in tutti quegli ambienti in cui la precisione e la sicurezza sono cruciali.

Brushless e stepper garantiscono affidabilità alle apparecchiature radiografiche 

Le apparecchiature radiografiche, con i loro vari assi controllati, rappresentano un altro ambito critico nel settore medicale. La precisione, l’interpolazione e la rapidità delle operazioni sono fondamentali in questi contesti, ed è per questo che l’utilizzo di servo brushless e servo stepper, anche a bassa tensione, risulta così frequente.

I servo brushless e i servo stepper offrono una combinazione di prestazioni avanzate e facilità di integrazione, soprattutto quando corredati dagli opportuni sistemi di comunicazione Industrial Ethernet, come EtherCat, Profinet e Fieldbus CANopen. Grazie a queste tecnologie, è possibile ottenere un controllo preciso degli assi, garantendo movimenti fluidi e accurati senza la necessità di una ricerca dello zero, il che si traduce in una maggiore efficienza operativa e tempi di ciclo ridotti.

È importante sottolineare come la presenza di encoder assoluti multigiro “battery-less”, montati come feedback nei motori servo brushless e stepper, consenta di mantenere la posizione anche in assenza di alimentazione, garantendo una maggiore sicurezza e riducendo il rischio di perdita di dati critici. Questa caratteristica è particolarmente importante in ambienti medici dove la continuità delle operazioni è essenziale per la sicurezza del paziente.

Anche la funzione di Safety Torque Off, disponibile su molte di queste soluzioni, offre un ulteriore livello di sicurezza, consentendo di interrompere rapidamente il movimento del motore in caso di emergenza o per manutenzione, senza compromettere la sicurezza del personale o del paziente.

Attuatori Lineari: precisione vitale nell’automazione medica 

Nell’automazione di dispositivi medici che richiedono movimenti lineari precisi e controllati, la scelta ricade spesso sugli attuatori lineari. Questi componenti si fanno apprezzare per la loro capacità di fornire una forza costante lungo una traiettoria predefinita, un aspetto che li rende indispensabili per applicazioni come la regolazione della posizione dei pazienti durante esami di imaging o interventi chirurgici.

Gli attuatori lineari vengono impiegati, ad esempio, per regolare la posizione dei pazienti durante esami di imaging come la risonanza magnetica (RM) o la tomografia computerizzata (TC), permettendo così ai tecnici di posizionare accuratamente i pazienti all’interno del macchinario per ottenere immagini diagnosticate di alta qualità, ma anche nei dispositivi di supporto vitale, come i  letti di terapia intensiva o le barelle per il trasporto, per regolare la posizione e garantire il comfort del paziente e facilitare le procedure mediche.

Gli attuatori lineari sono utilizzati inoltre per controllare i bracci robotici durante le procedure chirurgiche e consentire così ai chirurghi di eseguire movimenti delicati all’interno del corpo del paziente con una precisione millimetrica, ma anche nei dispositivi di riabilitazione come gli esoscheletri o i dispositivi di assistenza alla deambulazione, fornendo supporto e assistenza nei movimenti delle articolazioni e aiutando i pazienti a recuperare la mobilità e la funzionalità.

Non meno importante è l’apporto nelle applicazioni dentarie e ortodontiche: qui, gli attuatori lineari sono spesso utilizzati per regolare la posizione dei componenti durante procedure come l’implantologia dentale o l’ortodonzia, consentendo ai dentisti di eseguire interventi precisi e mirati con una maggiore efficienza.

 

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