Im Dienste der Gesundheit

Technik

Robotik - Die kompakten Industrieroboter von Denso sind jetzt auch in der Medizintechnik und der pharmazeutischen Industrie zu finden. Zusammen mit einem Partner entstehen anspruchsvolle Roboterapplikationen.

24. August 2010

Viele Gründe sprechen heute für den Einsatz von Robotern in der medizinischen Versorgung: Sie können unter absolut sterilen Bedingungen arbeiten und Medikamente sehr genau patientenspezifisch dosieren.

Zudem lassen sich Fehler bei der Zusammenstellung durch Menschen, wie falsche Dosierungen, das Verwechseln von Präparaten und so weiter, mit Hilfe der Maschinen reduzieren. Ein weiterer Vorteil ist die Risikominimierung für das klinische Personal, das nicht selten dem Kontakt mit potentiell toxischen Medikamenten ausgesetzt ist. Deshalb haben sich bereits zahlreiche Krankenhäuser in ganz Europa für diese Alternative entschieden.

Oft geht es bei solchen Roboter-Anwendungen um die Dosierung von Medikamenten. Selbstverständlich ist die Umsetzung automatisierter Anlagen für die medizinische Welt weitaus kritischer als die normaler Industrieanlagen. In diesem Bereich tätige Unternehmen müssen daher die Besonderheiten dieses Marktes kennen.

Health Robotics, ein Partnerunternehmen von Denso Robotics mit Sitz in Mörfelden-Walldorf hat sich auf den Einsatz von Robotiklösungen in medizinischen Bereichen spezialisiert.

Die Südtiroler haben bereits frühzeitig erkannt haben, welche Chancen dieser Entwicklungstrend bietet, und in den vergangenen Jahren einen beachtlichen Teil ihrer Ressourcen in die Planung und Realisierung von Robotersystemen für die Zubereitung von Medikamenten gesteckt.

Neues Konzept gefragt

»Das Konzept der Automatisierung ist hier ganz anders zu verstehen als in der Industrie. Die Automatisierung funktioniert dort hervorragend, wenn sie identische oder ähnliche Gegenstände wiederholt repliziert«, erklärt Paolo Giribona, Leiter der R&D Laboratorien und Mitbegründer von Health Robotics und ergänzt: »Hier ist das Gegenteil der Fall. Es müssen kommerzielle Medikamente verwaltet werden, die in sehr unterschiedlichen Behältern enthalten sind.«

Das Bozener Unternehmen entwickelte für diesen Einsatzbereich die I.V. Station, eine Art automatisiertes Medikamenten-Verteilsystem, das mit dem Verschreibungssystem des Krankenhauses verbunden ist. Eine wesentliche Rolle spielt in dieser Anlage ein sechsachsiger Denso-Roboter der VP-Serie.

Wie geschaffen

Ihre Präzision und Wiederholgenauigkeit von ± 0,02 Millimeter prädestinieren diese Geräte für Anwendungen im medizinischen und pharmazeutischen Bereich.

Die Geräte sind laut Hersteller sehr zuverlässig, einfach zu programmieren und zu bedienen und mit einer sehr kleinen Auflagefläche von 160×160 Millimetern extrem kompakt in der Bauform. Als Nutzlast gibt Denso beim Fünfachser drei und beim Sechsachser 2,5 Kilogramm an. Und das bei einem Gesamteigengewicht von nur 13 beziehungsweise 14 Kilogramm.

Die VP-Serie ermöglicht es dem Anwender, in der Anlage eine hohe Geschwindigkeit zu fahren und Standard-Zyklen von 0,99 Sekunden zu erreichen.

Dank des schlanken Designs eignen sich die Roboter auch für räumlich begrenzte Anwendungen. Der Energieverbrauch ist gering, die Leistungsaufnahme aller Motoren zusammen beträgt weniger als 300 Watt.

Die I.V. Station erhält ihre Auftragsdaten aus den Verschreibungen der patientenspezifischen Behandlungen. Diese Informationen enthalten unter anderem die Medikamentenzubereitungen, die in einem gewählten Zeitrahmen und in einer speziellen Form bereitgestellt werden müssen.

Die Anlage erlaubt unter anderem die Zubereitung von Medikamenten wie Antibiotika, Schmerzmittel oder Entzündungshemmer für stationäre Behandlungen. Weitere Anwendungen auf Intensivstationen, in der Kardiologie oder Operationssälen sind bereits in der Planung.

Der Betrieb der I.V. Station sieht ein Minimum an Interaktion zwischen den Geräten und den Bedienern vor. Letzteren kommt lediglich die Aufgabe zu, die notwendigen Materialien einzufüllen und die Medikamentenzubereitungen nach Abschluss der Arbeitsabläufe zu entnehmen. Den Rest erledigt der Roboter.

Er entnimmt zunächst die Injektionsspritze und positioniert sie auf einem mechanischen Dosierer, der – wie von Menschenhand – den Spritzenkolben bewegen kann. Dann entfernt der Roboter die Schutzkappe von der Spritze. Anschließend entnimmt er aus einem Magazin, in dem sämtliche Medikamente sicher verwahrt sind, die Ampulle, aus der das Medikament auf die Spritze gezogen werden soll. Die Ampulle ist dabei schon im Vorfeld von einem Bildverarbeitungssystem überprüft worden.

In steriler Umgebung

Nachdem mit der Injektionskanüle die gewünschte Menge des Medikaments aufgezogen worden ist, setzt der Roboter die Spritze in ein Wiegesystem. Dort wird eine gravimetrische Kontrolle durchgeführt, die eine unabhängige Prüfung der Dosierung ermöglicht. Dies geschieht mit Hilfe einer Präzisionswaage, die gleichzeitig auch Vibrationen ausgleicht. Während dieser Vorgänge wird das Gerät kontinuierlich mit einem gleich bleibenden Luftstrom versorgt, der die Sterilität im Innenbereich gewährleistet.

Die Anlage hat in Testläufen eine Dosierungsgenauigkeit mit einer maximalen Fehlerquote von weniger als zwei Prozent erreicht. Sie übertrifft damit die Anforderungen der europäischen Bestimmungen, die fünf Prozent vorschreiben.

Die I.V. Station wird per PC und der Software Labview von National Instruments gesteuert, einem weiteren Partner von Denso Robotics. Dieses grafische Programmiersystem arbeitet unabhängig von Betriebssystem-Plattformen und reduziert den Programmieraufwand für die Roboter wesentlich.

Fakten

Die I.V. Station

Mit der I.V. Station präsentiert Health Robotics eine robotergestützte Zelle zur Zubereitung von Medikamenten.

Herzstück ist ein kompakter Roboter der VP-Serie von Denso.

Die I.V. Station ist direkt mit dem Verschreibungssystem des Krankenhauses verbunden.

Der Betrieb der Anlage läuft unter minimalem Kontakt von Geräten und Bediener.

Erschienen in Ausgabe: 04/2010