Kleinstantriebe in der Medizin- und Labortechnik Antriebssysteme für die Laborautomation

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FAULHABER Antriebssysteme

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Kompakte, drehmomentstarke Antriebssysteme, die präzise, dynamisch und leise arbeiten, sind ein Kerngeschäft von Faulhaber. Die Motoren finden auch in der Labor- und medizintechnik Einsatz.

Kleinstantriebe müssen kompakt, drehmomentstark sowie dynamisch bei präziser Ansteuerung und möglichst geräuschlosem Lauf sein – und das nicht nur in industriellen Anwendungen. Auch in der Medizin- und Labortechnik sind diese Eigenschaften gefragt. Faulhaber entwickelt und fertigt für den Einsatz in diesen Bereichen Antriebssysteme, die neben den hohen Standards nach EN ISO 9001 und 14001 speziell für den Einsatz in Medizinprodukten auch nach EN ISO 13485 zertifiziert sind. Die Antriebe kommen beispielsweise bei der Zellanalyse zum Einsatz.

Präzision bei der Zellanalyse

Über die Wirkung neuer Medikamente lässt sich bereits im Labor sehr viel herausfinden. Automatisierte Systeme zur präzisen Zellanalyse beschleunigen Pharmastudien mittlerweile deutlich. Hier kommen Kameras und Pipetten zum Einsatz, die von bürstenlosen DC-Servomotoren mit integriertem Motion Controller bewegt werden. Sie positionieren mit Mikrometergenauigkeit und sind kompakt gebaut. Das geringe Gewicht und Volumen kommt der Laboranwendung zugute. Die bürstenlosen DC-Servomotoren in 4-Pol-Technologie liefern hohe Drehmomente bei ruhigen Laufeigenschaften und niedrigem Geräuschpegel. Ein ruhiger, rastmomentfreier Lauf wird durch den dynamisch gewuchteten Rotor ermöglicht. Aufgrund der Datenverarbeitung direkt im Motor gibt es keine abgestrahlten Störsignale bei der Motorkommutierung, wie sie bei langen Zuleitungen zwangsläufig vorkommen.

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Zuverlässiges Pollenmonitoring

Ein Einsatzgebiet von Kleinstantrieben findet sich beim Pollenmonitoring. Das Standardinstrument in vielen europäischen Ländern ist dafür die so genannte Burkard-Falle, bei der Pollen gesammelt und manuell gezählt werden. Wesentlich schnellere Ergebnisse liefern allerdings automatisierte Systeme, die Luft ansaugen und die Pollen auf Probenträger extrahieren. So genannte Pusher schieben die Proben dann zur Analyse unter ein Mikroskop. Ihre treibende Kraft sind DC-Kleinstmotoren, die durch die Grafitkommutierung für einen schnellen Start-Stopp-Betrieb gut geeignet sind.

Dynamik für schnelle Achsen in der Laborautomation

Automatisierung ist in der Laborbranche schon länger ein wichtiges Thema. Spätestens aber seit Beginn der Coronakrise stehen Pharmaindustrie und Labore unter dem Druck, möglichst hohe Automatisierungsgrade zu realisieren. Miniaturisierte Linearmotor-Module und -Achsen erschließen hier neue Möglichkeiten. Konzipiert als Baukastensystem eignen sie sich für unterschiedlichste ein- und mehrachsige Aufgaben in der Laborautomation und der pharmazeutischen Industrie. Angetrieben werden sie von kleinen DC-Linearmotoren. Diese sind nicht als klassische „Oberflächenläufer“ mit Schlitten und Führung aufgebaut; stattdessen wird der Läuferstab innerhalb einer selbsttragenden Dreiphasenspule geführt. Durch diese Konstruktion ergeben sich ein gutes lineares Kraft-/Stromverhältnis und eine hohe Dynamik. Zudem gibt es keine Rastmomente, wodurch sich die Linearmotoren für den Einsatz in schnellen Linearachsen eignen.

Punktgenaue Systeme für den Probentransport

Am Einsatz praxisgerechter Automatisierungstechnik, die Mitarbeiter von monotonen Tätigkeiten befreit und Fehlerquellen beseitigt, wird im modernen Laborbetrieb kein Weg vorbeiführen. Vollautomatisierte Probenverteilsysteme transportieren die Proben idealerweise direkt zum entsprechenden Analysesystem und übernehmen dabei weitere Aufgaben: Anhand der Identifikation der Probe nach der Anlieferung kann der Weg durchs Labor geplant und optimiert werden, wobei sich viele Parameter berücksichtigen lassen, z. B. die Art des Gefäßes, die Aufbereitung, der Füllstand und die Abfolge der einzelnen Analyseschritte. Bürstenlose DC-Motoren sorgen dafür, dass die Probentransportsysteme punktgenau beschleunigen, abbremsen oder stoppen, z. B. vor den Analysestationen. Sie sind auf hohe Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer ausgelegt, können also ohne Weiteres in den automatischen Verteilsystemen viele Kilometer zurücklegen, ohne dass ein Verschleiß zu befürchten ist. Gleiches gilt für Motoren, die zum Pipettieren, Mischen oder Rühren gebraucht werden.

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