Решения Festo для автоматизации лабораторий следующего поколения

Современные лаборатории сталкиваются с растущими требованиями к точности, скорости и воспроизводимости — независимо от того, идет ли речь о диагностике, фармацевтике, биотехнологиях или исследованиях. Festo, обладая многолетним опытом в области управления движением и мехатроники, разработала специализированный набор решений для автоматизации лабораторий, входящих в портфель компании LifeTech.

Festo LifeTech сосредоточена на медицинских технологиях и лабораторной автоматизации, предлагая как стандартные компоненты, так и адаптированные решения подсистем. Они разрабатываются в сотрудничестве с клиентами уже на этапе планирования проекта, чтобы быстрее прийти к подходящему и практически реализуемому решению.

Оглавление

• Портальные системы для точного многосвободного движения
• Ротационные захватные модули и параллельные захваты для обработки образцов
• Ротационные приводы — движение там, где оно необходимо
• Дозирование жидкостей и системы пипетирования
• Миниатюризация и интегрированные решения для IVD-применений
• Инженерное сотрудничество и ускоренный вывод на рынок
• Значение портфеля Festo LifeTech для лабораторной автоматизации следующего поколения

Портальные системы для точного многосвободного движения

В лабораторной автоматизации одним из важнейших требований является надежное и точное перемещение образцов — горизонтально, вертикально и одновременно по нескольким осям. Портальные системы Festo разработаны именно для этой цели, обеспечивая точное движение в компактной рабочей зоне, характерной для настольного лабораторного оборудования.

В зависимости от сложности применения доступны два основных портальных решения:

• Трехмерный портал EXCL обеспечивает движение в направлениях X-Y-Z и может быть сконфигурирован с двумя независимо движущимися осями Z. Это позволяет нескольким инструментам, таким как пьеточные головки или захваты, работать одновременно в одной рабочей зоне, повышая производительность и снижая необходимость в отдельных устройствах.
• Плоский портал EXCM обеспечивает компактное X-Y движение для применений, не требующих третьей оси.

Обe системы могут быть интегрированы с линейными приводами, контроллерами движения и захватами Festo, формируя полнофункциональные автоматизированные рабочие клетки.

Например, в системе обработки проб портал может перемещать микротитровальную пластину от позиции загрузки к станции нанесения и далее к анализатору — без ручного вмешательства. Система без обслуживания, протестирована и документирована, что упрощает процесс валидации в регулируемых отраслях.

Ротационные захватные модули и параллельные захваты для обработки образцов

Точная обработка контейнеров с образцами — например, флаконов, пробирок и микротитровальных пластин — является одной из основных задач лабораторной автоматизации. Festo разработала специализированные захватные модули, которые объединяют несколько функций в одном компактном инструменте, уменьшая сложность системы и улучшая время цикла.

Ротационный захватный модуль EHMD выполняет две задачи одновременно — захватывает и вращает. Он подходит для снятия и установки крышек флаконов, а также для позиционирования и ориентации мелких компонентов.

Модель с компенсацией по оси Z способна автоматически подстраиваться под шаг резьбы. Это значит, что при снятии крышки ось Z не нужно перемещать, что ускоряет процесс и снижает время переналадки. EHMD подходит для широкого диапазона размеров флаконов и типов крышек, что делает ее гибким решением для различных лабораторных условий.

Для задач, требующих только линейного захвата без вращения, подходят:

• Параллельные захваты EHPS
• Захватные пальцы EHAA-G1 с вкладышами DHAS-GG

Эти решения обеспечивают постоянное усилие сжатия и воспроизводимое движение для хрупких или точных деталей, например микротитровальных пластин или других нестандартных лабораторных сосудов.

Интеграция с портальными системами позволяет создавать компактные автоматизированные ячейки, способные обрабатывать, проверять и ориентировать образцы в одном рабочем процессе.

Ротационные приводы — движение там, где оно необходимо

Ротационные приводы, например серия Festo ERMO, обеспечивают контролируемое и точное угловое движение в автоматизации, где требуется воспроизводимое вращение. Как компактный электромеханический привод с интегрированным мотором и редуктором он может дополнять портальные системы и захватные модули в лабораторном оборудовании.

ERMO подходит для приложений, требующих ориентации, позиционирования или вращения образцов в рамках обработки, например для снятия и установки крышек. В сочетании с другими компонентами движения и захвата он помогает упростить кинематику и создавать более компактные и прозрачные автоматизационные процессы.

Дозирование жидкостей и системы пипетирования

Точная обработка жидкостей важна почти в каждом применении лабораторной автоматизации — от диагностики IVD до фармацевтических исследований. Неточности в дозировании или загрязнения между образцами могут повлиять на результаты анализов и увеличить затраты.

Festo предлагает интегрированные решения для обработки жидкостей, охватывающие как дозирование с помощью дозирующих головок, так и системы пипетирования с открытой петлей.

• Дозирующие решения основаны на подаче давления и вакуума, например PGVA-1, дозирующих головках VTOE и VTOI, а также модулях управления клапанами VAEM. Эти компоненты совместно обеспечивают точное распределение жидкостей в микротитровальных пластинах.
• Система пипетирования с головкой DHOE построена как открытая система, которую можно настроить в соответствии с конкретными требованиями. Она может включать стойкую к среде головку, одноразовые наконечники и автоматическое изгнание наконечников с помощью DHAO-EJ.

Такой подход облегчает интеграцию и помогает избежать контакта жидкости с внутренними частями системы, что особенно важно при работе с биологическими образцами.

Точные технические параметры, такие как объемы дозирования или диапазоны давления, зависят от конкретной модели и конфигурации, поэтому их следует проверять в технических спецификациях или консультироваться с инженером.

Миниатюризация и интегрированные решения для IVD-применений

Диагностические устройства точечного применения предъявляют высокие требования к компактности, надежности и энергоэффективности. Festo предлагает миниатюризированные компоненты и интегрированные подсистемы, специально разработанные для IVD-устройств и решений lab-on-a-chip.

Для уменьшения размеров системы при одновременном повышении надежности используются несколько подходов:

• Диффузионно спаянные коллекторы, изготовленные с помощью технологии HADB из акрилового или материала ULTEM, объединяют множество каналов в одном компактном блоке без смол или клея. Это помогает избежать мертвых зон и снижает риск протечек.
• Автономные модули генерации давления и вакуума с встроенным компрессором, фильтрацией, резервуарами и датчиками давления обеспечивают полное интегрированное решение для небольших и автономных диагностических устройств.
• Пропорциональные клапаны на пьезотехнологии позволяют точно регулировать газы и жидкости. Их преимущества — тихая работа, компактные размеры и низкое энергопотребление, так как энергия нужна только для переключения потока, а не для его поддержания.

Такие коллекторы могут включать сотни компонентов под одним артикулом, упрощая сборку и документацию.

Инженерное сотрудничество и ускоренный вывод на рынок

Даже лучшие компоненты не дают ценности, если они неправильно интегрированы в систему. В предложениях Festo по автоматизации лабораторий ключевую роль играет инженерное сотрудничество — совместное проектирование с клиентом начиная с концептуальной стадии, чтобы итоговое решение соответствовало технологическим требованиям, доступной площади и бюджету.

Практические преимущества для производителей оборудования и системных интеграторов:

• Сокращение времени разработки — использование проверенных стандартных компонентов уже с этапа прототипирования позволяет быстрее выйти на серийное производство.
• Снижение сложности системы — интегрированные подсистемы с одним артикулом упрощают закупки, сборку и документацию.
• Поддержка валидации — работа в сертифицированной среде ISO 13485 облегчает процессы соответствия в регулируемых отраслях, например медицинских устройств и диагностики IVD.
• Глобальная поддержка — сеть инженеров Festo обеспечивает поддержку на этапах проектирования, установки, ввода в эксплуатацию и сервисного обслуживания.
• Модульная масштабируемость — систему можно начать с базовой конфигурации и впоследствии дополнить дополнительными осями, захватами или модулями обработки жидкостей без перестройки всей архитектуры.

Технический инженерный центр Festo (TEC) недалеко от Бостона, США, является специализированным центром исследований и разработок в области наук о жизни, где работают эксперты в области регулирования газов и жидкостей и обработки образцов. Он доступен клиентам, которым требуется глубокое инженерное сотрудничество уже на ранних стадиях проекта.

Значение портфеля Festo LifeTech для лабораторной автоматизации следующего поколения

От модульных компонентов до полноценных систем автоматизации — портфель Festo LifeTech позволяет производителям лабораторного оборудования и системным интеграторам создавать решения, сочетающие точность, компактность и надежность.

Портальные системы, ротационные захватные модули, решения для дозирования жидкостей и интегрированные коллекторы вместе формируют технологическую основу для автоматизации лабораторий следующего поколения — будь то компактный настольный анализатор или высокопроизводительная скрининговая станция.

Если вы проектируете систему лабораторной автоматизации или хотите узнать, какие решения Festo лучше всего подходят для вашего применения, свяжитесь со специалистами ZTF Lāsma. Наши инженеры помогут выбрать подходящие компоненты, обсудить возможности интеграции и найти оптимальный путь от концепции до готовой системы.