I robot automatizzano i test di sterilità nei laboratori

Due robot industriali, le cui movimenti sono semi-sincronizzati tra loro, riconoscono e afferrano un tubo e lo inseriscono in una pompa peristaltica. (Fonte: Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez)

La domanda di automazione nei laboratori è in costante aumento. Tuttavia, i requisiti per un'applicazione robotica supportata in questo contesto sono elevati. Come può comunque essere realizzato in modo sensato dal punto di vista tecnico ed economico, lo mostra il Fraunhofer IPA con un prototipo in collaborazione con SKAN.

Robot automatizzano i test di sterilità nei laboratori

La manipolazione degli oggetti è sempre stata tra i compiti più frequentemente svolti dai robot. Per molti casi d'uso, questa soluzione è già ottimale e viene utilizzata in produzione in serie da anni. La carrozzeria dell'auto, che viene sollevata dagli impianti durante la fase di costruzione grezza, è l'esempio più noto. Tuttavia, in molti altri ambienti, si registra una forte domanda di automazione tramite robotica. Ciò include i laboratori nel settore delle scienze della vita e farmaceutico.

Nel contesto di laboratorio, ci sono numerosi compiti ripetitivi, non ergonomici e monotoni, poco attraenti per il personale specializzato. Inoltre, i gestori di laboratori devono innanzitutto trovare personale qualificato nel settore durante i periodi di carenza di manodopera. La robotica può contribuire a alleggerire il carico di lavoro delle risorse disponibili, consentendo loro di dedicarsi a attività a maggior valore aggiunto. Inoltre, nel laboratorio sono richiesti un lavoro efficiente, ripetibile e sicuro, nonché una documentazione completa e priva di errori, per le quali la robotica si adatta perfettamente. Se la soluzione robotica è anche modulare, può soddisfare le esigenze flessibili di questo ambiente complesso.

Robot maneggiano tubi

Uno sviluppo esemplare per la manipolazione automatizzata di test di sterilità come parte del controllo qualità nella produzione farmaceutica è stato realizzato nel quadro di due progetti del Fraunhofer IPA con SKAN. Mentre nella prima collaborazione si trattava di verificare la fattibilità di base, nel passo successivo è stata sviluppata una soluzione di manipolazione prototipale, già depositata come brevetto. In questa, due robot industriali, le cui movenze sono semi-sincronizzate, prelevano i test di sterilità dalla confezione, riconoscono e afferrano un tubo e lo inseriscono in una pompa peristaltica. La cella robotica corrisponde alle dimensioni di un tipico sterilizzatore SKAN.

Una sfida è rappresentata dal fatto che i tubi sono flessibili e quindi difficili da maneggiare. Inoltre, esiste il rischio che si annodino. Tuttavia, in uno studio di fattibilità, il team di sviluppo ha dimostrato che il prototipo funziona in modo robusto e sicuro.

In generale, le applicazioni robotiche per i laboratori devono essere adattate alle esigenze di questo ambiente di lavoro. Le parti flessibili menzionate, come tubi o sacchetti, sono oggetti tipici con cui un robot deve poter interagire grazie a una pianificazione delle traiettorie e a tecniche di presa adeguate. Inoltre, le normative in materia di sterilità o di processi di pulizia, come quelle stabilite dalle «Good Manufacturing Practice» (GMP), sono molto rigorose. E, infine, l'ambiente di laboratorio e farmaceutico è in generale molto regolamentato, quindi i processi e i sistemi devono operare in modo altamente affidabile.

Conoscenze specialistiche su automazione e processi di laboratorio

Nell sviluppo dell'applicazione sono stati integrati approfonditi conoscenze su soluzioni complesse di montaggio, smontaggio e manipolazione, oltre a circa 50 anni di esperienza in studi di fattibilità relativi all'automazione. Questi studi spaziano dalla progettazione alla realizzazione di attrezzi e dispositivi su misura, alla configurazione e valutazione dell'applicazione robotica, fino alla sua transizione in produzione in serie. Per la collaborazione con SKAN, esperti dei dipartimenti specializzati in sistemi robotici e assistivi, automazione di laboratorio e tecnologia di bioproduzione hanno lavorato in modo interdisciplinare, portando le competenze di settore più adatte allo sviluppo dell'applicazione. Attualmente, SKAN pianifica di sviluppare ulteriormente il prototipo in un prodotto di serie con l'aiuto di un system integrator o di un costruttore di impianti. Il Fraunhofer IPA può supportare ampiamente questa fase di trasferimento tecnologico.