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Rotierende Drehmomentsensoren für Medizinflaschen

Robuste, kabellose Sensoren für anspruchsvolle Anwendungen in sterilen Umgebungen

Drehmomentaufnehmer spielen eine wichtige Rolle bei der Verpackung von hochwertigen, medizinischen Testkits bei Axis-Shield in Dundee. Das Unternehmen entwickelt neue Diagnostika, die bei der Früherkennung und Behandlung kritischer Krankheiten helfen.

Axis-Shield ist weltweit führend bei der Erfindung neuer Marker zur Identifizierung von Herz-Kreislauf- und neurodegenerativen Erkrankungen, rheumatoider Arthritis, Sepsis, Vitaminmangel und Diabetes. Das Erkennen früher Anzeichen solcher Erkrankungen während der routinemäßigen medizinischen Untersuchungen ist die Voraussetzung für einen rechtzeitigen Behandlungsbeginn. Je frührer dieser beginnt, desto größer sind die Chancen auf Heilung für die Patienten.

Die von Axis-Shield entwickelten Wirkstoffe werden zunächst in kleinen Mengen produziert - eine automatisierter Prozess ist hierfür zunächst noch nicht notwendig. Sobald das Produkt geprüft, zugelassen und zertifiziert worden ist, folgt eine mittlere Serienproduktion. Das Produkt kommt in den ersten medizinischen Einrichtungen zum Einsatz.

Einige Wirkstoffe werden später in die Massenproduktion überführt, für andere verbessert Axis-Shield die Produktrezeptur zunächst erst einmal weiter oder entwickelt den Wirkstoff weiter für andere, neue Produkte. Daher benötigt Axis-Shield hocheffiziente, mittelgroße Verpackungslösungen, die eine genaue und konstante Einhaltung der Leistungsparameter garantieren.

Der richtige Drehmoment

Axis-Shield nahm eine maßgeschneiderte Verpackungslinie in Betrieb, die mehrere Produkte in einer Vielzahl von verschiedenen Verpackungsformaten mit einer Leistung von etwa 500-2500 Einheiten pro Stunde verarbeiten konnte. Die Anlage befüllt Flaschen oder andere Behälterformen mit den Wirkstoffmischungen, verschließt und etikettiert sie, gruppiert sie zu Multipacks, fügt Umverpackungen hinzu und druckt Kennzahlen wie Produktionsdatum, Verfallsdatum, Lagerung, Handhabungs- und Gebrauchsanweisung, etc. auf.

"Das Verschließen der Flaschen ist ein kritischer Teil des Prozesses", erklärt Dean Harper vom Unternehmen. "Unsere Linie kann mit zwei Kappengrößen arbeiten und jede muss mit dem richtigen Drehmoment innerhalb engster Toleranzen angezogen werden."

Eine zu lose Kappe kann während des Transports oder der Handhabung zu einem Auslaufen des Inhalts führen, was in der Regel sehr teuer ist. Eine zu fest angebrachte Kappe kann den Patienten oder das medizinische Personal verärgern, und so die reibungslosen, medizinischen Abläufe stören. Ebenso kann das Aufbrechen einer zu festen Kappe zum Verschütten des Inhalts führen.

"Unsere Verpackungslinie verfügt über vier Verschließstationen, die jeweils mit einem 230/240 rotierenden Drehmomentsensor ausgestattet sind", erklärt Dean. "Diese arbeiten in Verbindung mit einem Computer, um das richtige Maß an Dichtheit zu gewährleisten und die Daten für die Rückverfolgbarkeit aufzuzeichnen."

Robuster Drehmomentsensor: Schneller und berührungsloser Betrieb

Der ORT 230/240 Drehmomentsensor ist im Gegensatz zu anderen Sensoren dadurch gekennzeichnet, dass er nicht auf empfindliche Schleifringe angewiesen ist, um Drehmomentmessungen durchzuführen. "Der Verschließvorgang ist im Wesentlichen einfach", sagt Dean, "aber man muss eine schnelle Zykluszeit und die Notwendigkeit berücksichtigen, das Drehmoment bei kompletter Sterilität zu gewährleisten".

Der rotierende Drehmomentsensor erfüllte die Designkriterien Robustheit, einfache Bedienung, höchste Geschwindigkeit und berührungslose Sterilität. Mark Ingham von unserem Partner Sensor Technology erläutert die Details: "Der ORT 230/240 Drehmomentsensor war ideal für diese Anwendung. Wir mussten nur die Montageanordnungen ausarbeiten. Wir haben den Sensor mit der TorqView-Software geliefert, die sowohl die Messwerte in Echtzeit anzeigt als auch archiviert. So können alle Messwerte nachverfolgt und analysiert werden."

Drahtlose Überwachung

Die Abtastung wird über eine Hochfrequenzverbindung mit Surface Acoustic Wave (SAW)-Sensoren erreicht. Eine Welle kann sich sehr leicht verdrehen, wobei der Verformungsgrad proportional zum Drehmoment ist. Der Drehmomentaufnehmer misst die Verformung, und berechnet daraus das Drehmoment. Auf der Messwelle ist ein Schwingkreis aufgebracht, der in Resonanz schwingt. Bei Torsion der Welle wird das Schwingverhalten des Messkreises verändert. Durch diese Veränderung wird über die Elektronik das Ausgangssignal - proportional zur Torsion - erzeugt.

Für Axis-Shield musste die Software zwei Anforderungen erfüllen: Das Drehmoment auf ein vorgegebenes Niveau innerhalb der Toleranzen bringen und den erreichten Istwert aufzeichnen. So wird die Dichtigkeit des Verschlusses an der Flasche gesichert, Sicherheit und Sterilität gewährleistet und trotzdem sichergestellt, dass die Kappe von einem Erwachsenen relativ leicht geöffnet werden kann. Die protokollierten Werte werden auf einer Festplatte gespeichert, um die Rückverfolgbarkeit und Auswertung zu ermöglichen.

Dean erklärt: "Diagnoseflüssigkeiten sind weit verbreitet. Oft werden Sie vor dem Gebrauch noch monatelang gelagert. Die Rückverfolgung der Herkunft jeder Flasche wäre praktisch unmöglich, wenn nicht automatisch vollständige Aufzeichnungen erstellt und an einem zentralen Ort gespeichert würden."