Soddisfare la produzione ad alta richiesta di misuratori di glucosio nel sangue

Panoramica

I misuratori di glucosio nel sangue sono un settore importante e in crescita in tutto il mondo. Questa categoria di prodotti comprende strisce reattive e lettori per il monitoraggio della glicemia e monitor continui del glucosio (CGM). I monitor di glucosio indossabili, noti anche come CGM, sono essenziali per i pazienti e per i medici. Aiutano i pazienti a monitorare istantaneamente la loro salute e aiutano i medici a diagnosticare e trattare problemi medici complessi.

Gli addetti ai lavori prevedono che nel prossimo decennio la domanda di glucometri crescerà di oltre il 10% all'anno per i prossimi sette anni. Le tendenze indicano inoltre che il fatturato mondiale associato ai CGM crescerà da 13 miliardi di dollari nel 2024 a 32 miliardi di dollari nel 2030.

Con l'avanzare dell'età e il miglioramento dei test, sarà difficile per i produttori gestire l'aumento della domanda. I produttori più lungimiranti stanno già analizzando le attuali forze di mercato e stanno studiando una strategia per soddisfare le opportunità offerte dai CGM.

Tra le numerose tecnologie utilizzate per la produzione di CGM, la dispensazione di fluidi è fondamentale e merita un'attenzione particolare. Le applicazioni di dispensazione comprendono l'applicazione di reagenti alle strisce reattive e di adesivi per incollare i componenti dei lettori CGM.

Le tecnologie di erogazione dei fluidi aiutano i produttori ad applicare quantità precise di fluidi nelle posizioni corrette sui substrati CGM e sulle strisce reattive. In questo modo si aumentano i rendimenti di produzione e si riducono gli scarti di fluido e gli scarti dei pezzi. Inoltre, molte di queste soluzioni consentono una transizione graduale dai processi di produzione manuali a quelli semi-automatici e completamente automatizzati. In questo modo, le aziende possono implementare le soluzioni di automazione della dispensazione in modo graduale, in base alle condizioni di mercato.

Fluidi utilizzati

In genere, i produttori di CGM utilizzano cianoacrilati e adesivi a polimerizzazione UV nel loro processo di produzione. Per la lubrificazione dei componenti si utilizzano oli siliconici.

I produttori preferiscono gli adesivi a polimerizzazione UV perché cambiano colore quando si induriscono. Gli adesivi a polimerizzazione UV forniscono ai produttori una conferma visiva della completa polimerizzazione dell'adesivo. Inoltre, gli adesivi a polimerizzazione UV garantiscono tempi di polimerizzazione più rapidi e un posizionamento molto preciso del fluido sui substrati.

In alcuni casi, i produttori di CGM devono lubrificare le loro parti. A tale scopo, vengono utilizzati oli siliconici. Allo stesso modo, alcuni produttori devono distribuire gelatina di petrolio conduttiva sui sensori.

Sebbene le strisce glicemiche tradizionali non siano un CGM, le persone le utilizzano ampiamente per monitorare i livelli di glucosio nel sangue. Queste strisce cambiano colore in base alla quantità di glucosio presente nel sangue, utilizzando sostanze chimiche presenti nella striscia. La striscia contiene enzimi, coenzimi, mediatori e indicatori.  Le gocce di sangue sui reagenti trasformano il glucosio del sangue in un segnale leggibile per lo strumento.

La maggior parte degli utenti di CGM tiene a portata di mano una scorta di strisce per la glicemia. I motivi per cui lo fanno sono la convalida delle letture del CGM o la loro salvaguardia nel caso in cui il CGM non funzioni correttamente. Le strisce di glicemia utilizzano liquidi diversi rispetto ai dispositivi CGM.

Per la produzione di strisce di glucosio nel sangue, è necessario un reagente chimico per rilevare il glucosio nel sangue. A tal fine, i produttori devono considerare un'ampia gamma di viscosità della soluzione e di proprietà del solvente. Alcuni fluidi includono tetraidrofurano, PHF e isobutanolo. Spesso si tratta di una chimica proprietaria che deve essere dispensata sui tamponi coniugati di una striscia reattiva.

Requisiti per l'applicazione

Sia i CGM che le strisce glicemiche tradizionali sono dispositivi medici fortemente regolamentati. Entrambi i prodotti devono superare rigorosi standard di qualità e fornire letture accurate in condizioni avverse.

Per soddisfare gli standard di qualità delle tecnologie CGM e per la glicemia, i produttori richiedono soluzioni di erogazione dei fluidi estremamente precise e ripetibili. I requisiti applicativi includono la micro-dispensazione in punti specifici dei substrati, in modo coerente. Le tolleranze di deposito per queste applicazioni sono generalmente molto strette, a volte anche dell'1%. Applicare sempre la stessa quantità di fluido nella posizione corretta è fondamentale per generare CGM di alta qualità, poiché le potenziali conseguenze di CGM o strisce reattive difettose sono molto elevate.

La supervisione normativa è in atto per evitare che i pazienti subiscano gravi conseguenze negative per la salute. Queste conseguenze includono:

• Problemi agli occhi (retinopatia)
• Problemi ai piedi legati al diabete e che possono portare all'amputazione se non trattati
• Infarto e ictus
• Problemi renali (nefropatia)
• Danno ai nervi (neuropatia)
• Malattie delle gengive e altri problemi della bocca
• Condizioni correlate, come il cancro

Un altro requisito applicativo è rappresentato dai tempi di ciclo rapidi per soddisfare la richiesta di un'elevata produttività. I sistemi di dosaggio dei fluidi devono essere in grado di tenere il passo con i requisiti di produzione ad alto volume.

Soluzioni di dosaggio dei fluidi

Erogazione manuale del fluido

Per i produttori di CGM, le soluzioni di dosaggio manuale dei fluidi di Nordson EFD’rappresentano un investimento iniziale.

Il Distributore di fluidi Ultimus I è utilizzato dai produttori di CGM per erogare gelatina di petrolio conduttiva sui sensori all'interno dei dispositivi di lettura. I produttori di CGM utilizzano anche il dispensatore Ultimus II con punte di erogazione rivestite in PTFE e pistoni blu per erogare fluidi cianoacrilati. I rapidi tempi di polimerizzazione del ciano lo rendono interessante ma anche difficile da dosare. Per questo motivo, spesso è meglio utilizzare una siringa monouso piuttosto che una valvola con parti meccaniche. Per saperne di più su come dosare efficacemente il ciano, o supercolla, consultate questo articolo.

Queste soluzioni ad azionamento manuale offrono questi vantaggi ai produttori di CGM:

• Riduce la fatica dell'operatore
• Serve applicazioni manuali e automatizzate
• Scala con i requisiti di produzione
• Diminuisce lo spreco di liquidi
• Consente agli utenti di scaricare i registri di erogazione
• Ottenere informazioni utili sul ciclo di dispensazione
• Individuare modelli nella produzione e rilevare problemi che possono avere un impatto sulla qualità.

Dosaggio semi-automatico dei fluidi

Con l'aumento delle esigenze di produzione del CGM, le soluzioni semiautomatiche di erogazione dei fluidi sono vantaggiose. Le soluzioni semiautomatiche sono basate sull'operatore. Offrono un controllo migliore, una maggiore precisione e una migliore ripetibilità. Questi sistemi offrono un controllo migliore per la produzione di volumi più elevati e di precisione.

I produttori di CGM possono configurare la loro soluzione semiautomatica di erogazione dei fluidi in base alle loro esigenze di produzione. Una configurazione di produzione CGM collaudata prevede un sistema di dosaggio automatizzato da tavolo e una testa di dosaggio come il PICO Pµlse® XP valvola a getto, valvola a spillo serie MicroDot&tradexQR41, o valvola a membrana serie 752V. I produttori di CGM scelgono questa combinazione di soluzioni per l'erogazione di fluidi Nordson EFD perché consente loro di migliorare l'efficienza e di risparmiare tempo di produzione.

Ad esempio, la valvola a getto PICO XP viene utilizzata per erogare adesivi a polimerizzazione UV per incollare il telaio o il corpo di un dispositivo impiantabile. Le valvole a getto eliminano la necessità di movimento sull'asse Z, aumentando così la velocità di applicazione del fluido. Ciò le rende un'ottima opzione per la produzione di grandi volumi.

Recentemente, un produttore di CGM ha scelto una soluzione di dosaggio automatico dei fluidi Nordson EFD per produrre un lettore di glicemia. Il progetto richiedeva di unire due lati stampati a iniezione del lettore di glicemia. Inoltre, il progetto prevedeva l'incapsulamento del circuito stampato del dispositivo per proteggerlo.

Il produttore ha utilizzato fluidi per la polimerizzazione UV per queste applicazioni.

L'unione dei due lati del lettore di glicemia è un'operazione complessa. Il dispositivo viene unito a una sporgenza stampata su entrambi i lati delle parti stampate a iniezione. Il robot dispensa i fluidi sulla stretta sporgenza, seguendo il contorno della parte stampata a iniezione.

Il produttore di CGM ha utilizzato un robot automatizzato per la distribuzione di fluidi a 3 assi della serie PROPlus per raggiungere i suoi obiettivi. Il sistema offriva un'eccellente ripetibilità degli assi X, Y e Z e la velocità necessaria per soddisfare le esigenze di produzione più elevate. Il feedback costante ad anello chiuso ha fornito dati utili per migliorare la produttività.

Il robot a 3 assi è stato dotato di un sistema a getto d'acqua PICO XP a causa della precisione e della ripetibilità necessarie per applicare i fluidi sui pezzi stampati a iniezione. La capacità di erogazione a microlivello di 0,5 nL ha permesso al produttore di CGM di applicare i fluidi in archi e linee composte sul lettore di glucosio nel sangue ad alta velocità per soddisfare le esigenze di produzione in volumi elevati.

Le valvole a spruzzo sono comunemente utilizzate anche nella produzione di CGM per lubrificare piccole parti con olio di silicone. La valvola Nordson EFD’valvola spray 781 è uno strumento comune per questa applicazione. In genere è montata su un robot dosatore semiautomatico a 3 assi per la produzione in lotti.

Automazione personalizzata (applicazioni per costruttori di macchine)

I produttori che producono 300.000-500.000 unità all'anno a <50 dollari l'una dovrebbero pensare di utilizzare l'automazione personalizzata. Questo investimento di alto valore offre una soluzione chiavi in mano che estende le capacità di assemblaggio multi-processo ai produttori. Una soluzione personalizzata e completamente automatizzata per l'erogazione dei fluidi consente ai produttori di CGM di sfruttare i processi di garanzia della qualità come il pick and place, il test, il pull test, ecc.

Il principale vantaggio di una soluzione di dosaggio dei fluidi completamente automatizzata è la riduzione dei tempi di processo per le applicazioni ad alto volume di produzione. La migliore qualità del prodotto, unita alla rapidità di configurazione e programmazione, consente ai produttori di CGM di cercare e realizzare nuove opportunità di produzione.

Le soluzioni di dosatura Nordson EFD comunemente utilizzate nell'automazione personalizzata comprendono valvole a getto (dosatura senza contatto), valvole ad ago (dosatura a contatto) e persino dosatura a barile di siringa controllata da dosatori di fluidi da banco, utilizzati anche nell'applicazione manuale dei fluidi.

A proposito di Ahmed Khan

Ahmed Khan è Global Product Manager per l'automazione ed i sistemi per la dosatura di precisione dei fluidi di Nordson EFD. Fornisce consigli e soluzioni ai Clienti supportandoli nella fase iniziale di integrazione del sistema. Ahmed ha 13 anni di esperienza nella dosatura dei fluidi. È entrato in Nordson EFD nel 2013 e lavora nel Regno Unito.